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大型E-paperディスプレイ向けの柔軟な技術

2025-08-27

概要

フレキシブル大型e-paperを実現するためには、フレキシブルプロセス、例えば、基板やデバイスの転写方法や熱安定性といった重要な技術的課題があります。そこで、現在のLCDインフラを利用するために、マルチバリア層で準備された厚いステンレス鋼基板（STS430）を用いた新しい転写方法を、背面エッチング技術とともに開発しました。また、信頼性の高いアモルファスシリコン薄膜トランジスタバックプレーンを実現するために、250℃の比較的高い温度プロセスを開発しました。その後、フレキシブルパネル上に薄膜トランジスタを用いたゲートドライバ回路を内蔵したA3サイズのフレキシブルe-paperディスプレイを開発し、40インチ以上のe-paperディスプレイを実現するためのタイリング方法を提案します。

序論

フレキシブルディスプレイは、超薄型、軽量、耐久性、適合性といった特性から、次世代ディスプレイとして大きな注目を集めています[1], [2]。フレキシブルディスプレイを製造するために、ガラスの代わりにプラスチックや金属箔などのフレキシブルシートが基板材料として開発されています。プラスチック基板は、透明性、軽量性、さらにはロール可能という利点がありますが、Tgが低く、湿気透過の問題があります。そのため、プラスチック基板は、TFT（アモルファスシリコン薄膜トランジスタ）プロセス中に熱膨張と収縮が起こるため、従来のa-Si TFTプロセスを開始する前に予備アニーリングを行いました。一方、金属基板は、比較的高い温度でのプロセス安定性、優れた寸法安定性、酸素や湿気に対する優れたバリア特性という点で、他の有機材料で構成されたフレキシブル基板よりも多くの利点があります[3]。したがって、予備アニーリングや封止などの前処理なしでトランジスタを作成するために使用できます。STS（ステンレス鋼）箔を用いたフレキシブルディスプレイの興味深く技術的に進歩したプロトタイプが多数報告されており[4], [5], [6], [7]、近い将来のフレキシブルディスプレイ製品への期待が高まっています。また、2005年以来、このSTS箔上に電気泳動インクフィルムを使用した様々なフレキシブルAMEPD（アクティブマトリックス電子ペーパーディスプレイ）を開発してきました[8], [9]。

STS箔をフレキシブル基板として使用するには、現在のLCDインフラを利用してフレキシブルディスプレイを実現するために、「ボンディング-デボンディング」プロセスを開発する必要があります。このプロセスでは、薄いSTS基板を最初に接着剤でガラス基板に接着し、ガラス基板とともに搬送します。すべてのTFTプロセスが完了した後、キャリアガラスはデボンディングプロセスによって剥離されます。ここで、キャリアガラスと薄い金属箔の間の有機接着層の熱特性により、プロセス温度に制限があり、200℃以下の低温でTFTを製造する必要があるため、スイッチングデバイスの安定性が低下します。また、Gen. 2（370 mm × 470 mm）ライン以上での大型フレキシブル基板の転送の難しさ、多くのプロセス欠陥（剥離、粒子など）、STS基板自体の表面欠陥などのフレキシブルプロセスの問題により、A4サイズ（14インチ）を超える大型フレキシブルディスプレイはまだ開発されていません。さらに、200℃以下で実行されるSTS上のTFT性能が低いため、GIP（Gate driver In the Panel）技術を統合してディスプレイの柔軟性を高めることは容易ではありません。

したがって、フレキシブルディスプレイの開発と製造の観点から、堅牢なバックプレーンプロセスが不可欠です。本論文では、大型e-paperディスプレイを作成し、GIP技術の適用に適したフレキシブルTFTの性能を向上させるために、STS上のフレキシブルプロセスの問題を解決するための、従来のa-Si TFTプロセスに基づく、いわゆる「シングルプレートプロセス」について説明します。その後、現在のa-Si TFTインフラで製造されたA3サイズ（〜19インチ）AMEPDプロトタイプが示されています。

セクションの抜粋

フレキシブルバックプレーンの製造

薄いSTS 304箔の代わりに、キャリアガラスや追加の接着層を使用せずに簡単なプロセスを採用するために、比較的厚いSTS 430プレートを基板として使用しました。この厚いSTSは、ガラス基板とほぼ同じ曲げ半径を持っているため、従来のGen. 2ラインでガラス基板と同様に安定して転送できます。さらに、接着層がないため、最初のクリーニングプロセスだけでサンプルを実行し、高温プロセスを採用できます。

トランジスタ性能

STS上で250℃で製造されたフレキシブルTFTの転送曲線を図3（a）に示し、Vds電圧を変化させています。STS上のa-Si:H TFTの初期特性は灰色の曲線で示され、青と赤の曲線はそれぞれ熱処理後とバイアス-温度ストレス（BTS）後の電気的特性を表しています。このフレキシブルTFTは、図3（b）に示すように、ガラス上で350℃で製造された標準的なa-Si:H TFTと同等の結果を示しています。このa-Si TFTの電気的特性は、

結論

フレキシブルAMEPDディスプレイを製造するための金属箔基板の準備は、表面粗さを低減し、TFTプロセス中の化学的損傷を防ぐための厚い平坦化層のコーティングを含む、要求の厳しいプロセスです。基板搬送にボンディング-デボンディング法を使用することによるプロセス温度の制限により、200℃以下で製造されたa-Si TFTの信頼性は、バイアス-温度ストレス下でデバイスの安定性がかなり低くなります。プロセス温度を上げ、

謝辞

著者は、本研究において全面的に支援と協力をいただいたR&Dチームのすべてのメンバーに感謝いたします。

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大型E-paperディスプレイ向けの柔軟な技術

2025-08-27

概要

序論

セクションの抜粋

フレキシブルバックプレーンの製造

トランジスタ性能

結論

謝辞

著者は、本研究において全面的に支援と協力をいただいたR&Dチームのすべてのメンバーに感謝いたします。

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