JP2006221892A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高温プロセスに耐え、かつ機械的強度においても信頼性のある絶縁基板を有するフレキシブル性のある表示装置の提供。
【解決手段】 半導体素子が備えられる画素が形成される絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板は、画素が形成される側にガラスから構成される第１の基板と、画素が形成される側と反対側にガラス以外のフレキシブル性ある材料で構成される第２の基板とから構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は表示装置に係り、たとえば有機ＥＬ表示装置に関する。

たとえば有機ＥＬ表示装置の場合、絶縁基板の主表面にマトリックス状に配置された多数の画素が形成され、該画素には電流を流すことによって発光する有機ＥＬ層が備えられている。

そして、アクティブ・マトリックス型の場合、各画素には、データ信号をとり込むため、あるいは前記有機ＥＬ層に電源を供給するためのスイッチング素子からなる薄膜トランジスタも備えて構成されている。

この場合、前記絶縁基板としてはガラス基板を用いるのが一般的である。薄膜トランジスタの形成にあっては高温プロセスで処理されるため、前記絶縁基板としては耐熱性を要し熱膨張係数が小さい方が都合がよいからである。

また、工程処理の際に機械的強度に充分耐え得るように、該ガラス基板は所定以上の厚さに確保されていることが要求される。

このような構成からなる表示装置は、たとえば下記特許文献１、２に開示がなされ、さらには、ガラス基板の表面に光散乱膜等を形成させた構成が示されている。

特開２００２−４３０５４号公報 特開２００１−２４４０６８号公報

近年にあって、表示装置は薄型化および軽量化を図ることが傾向となっているとともに、表示装置それ自体をフレキシブルにすることも試みられるようになってきている。

この場合、絶縁基板をガラス以外の材料にすることも考えられるが、上述したように、高温プロセスで充分に耐え得るような材料が少なく、さらに、機械的強度をも満足できるものに至っては適当な材料を見出すことが困難であるという現状にある。

このため、ガラス基板に保護膜を形成する等の手法がとられるが、上述した各特許文献にはそのいずれにおいても本願発明のような構成の開示あるいは示唆もないものとなっている。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、高温プロセスに耐え、かつ機械的強度においても信頼性のある絶縁基板を有するフレキシブル性のある表示装置を提供するにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。

（１）本発明による表示装置は、たとえば、半導体素子が備えられる画素が形成される絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板は、画素が形成される側にガラスから構成される第１の基板と、画素が形成される側と反対側にガラス以外のフレキシブル性ある材料で構成される第２の基板とから構成されていることを特徴とする。

（２）本発明による表示装置は、たとえば、半導体素子が備えられる画素が形成される絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板は、画素が形成される側にガラスから構成される第１の基板と、画素が形成される側と反対側にガラス以外のフレキシブル性ある材料で構成される第２の基板とから構成され、第１の基板の厚さをｔ_１、第２の基板の厚さをｔ_２とした場合、ｔ_１＜ｔ_２の関係を満たすことを特徴とする。

（３）本発明による表示装置は、たとえば、半導体素子が備えられる画素が形成される絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板は、画素が形成される側にガラスから構成される第１の基板と、画素が形成される側と反対側にガラス以外のフレキシブル性ある材料で構成される第２の基板とから構成され、第１の基板の厚さをｔ_１、第２の基板の厚さをｔ_２とした場合、ｔ_１＜ｔ_２の関係を満たし、前記絶縁基板は、第１の基板側の表面が凹面に第２の基板側の表面が凸面を形成するように湾曲させて用いられることを特徴とする。

（４）本発明による表示装置は、たとえば、（２）、（３）の構成のいずれかを前提とし、第１の基板の許容圧縮応力は、下記式（６）に示すσ_１よりも大きいことを特徴とする。
〔数６〕 σ_１＝Ｅ_１・ｙ／２×５×１０^−３ ……（６）
ここで、Ｅ_１は第１の基板の縦弾性係数、ｙは前記絶縁基板の板厚である。

（５）本発明による表示装置は、たとえば、（２）、（３）の構成のいずれかを前提とし、第２の基板の許容引っ張り応力は、下記式（７）に示すσ_２よりも大きいことを特徴とする。
〔数７〕 σ_２＝Ｅ_２・ｙ／２×５×１０^−３ ……（７）
ここで、Ｅ_２は第２の基板の縦弾性係数、ｙは前記絶縁基板の板厚である。

（６）本発明による表示装置は、たとえば、（１）から（５）の構成のいずれかを前提とし、第１の基板ＳＵＢ１の板厚あるいは膜厚をｔ_１とし、第２の基板ＳＵＢ２の板厚あるいは膜厚をｔ_２とした場合、次式（８）が成立することを特徴とする。
〔数８〕 １×ｔ_１＜ｔ_２＜２×ｔ_１ ……（８）

（７）本発明による表示装置は、たとえば、（１）から（６）の構成のいずれかを前提とし、第２の基板は、第１の基板よりも許容曲げ応力の大きな材料で構成されていることを特徴とする。

（８）本発明による表示装置は、たとえば、（１）から（６）の構成のいずれかを前提とし、第２の基板は、窒化シリコン、アルミナのうちいずれか、あるいはそれらの積層体が選定されていることを特徴とする。

（９）本発明による表示装置は、たとえば、半導体素子が備えられる画素が形成される第１の基板からなる絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板の前記半導体素子が形成された面を被う封止層と、この封止層に積層される第２の基板を有し、前記第１の基板はガラス基板で構成されるとともに、第２の基板はガラス以外のフレキシブル性ある材料で構成されていることを特徴とする。

（１０）本発明による表示装置は、たとえば、半導体素子が備えられる画素が形成される第１の基板からなる絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板の前記半導体素子が形成された面を被う封止層と、この封止層に積層される第２の基板を有し、前記第１の基板はガラス基板で構成されるとともに、第２の基板はガラス以外のフレキシブル性ある材料で構成され、第１の基板の厚さをｔ_１、第２の基板の厚さをｔ_２とした場合、ｔ_１＜ｔ_２の関係を満たすことを特徴とする。

（１１）本発明による表示装置は、たとえば、半導体素子が備えられる画素が形成される第１の基板からなる絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板の前記半導体素子が形成された面を被う封止層と、この封止層に積層される第２の基板を有し、第１の基板の厚さをｔ_１、第２の基板の厚さをｔ_２とした場合、ｔ_１＜ｔ_２の関係を満たし、前記絶縁基板は、第１の基板側の表面が凹面に第２の基板側の表面が凸面を形成するように湾曲させて用いられることを特徴とする。

（１２）本発明による表示装置は、たとえば、（１）から（５）の構成のいずれかを前提とし、第１の基板ＳＵＢ１の板厚あるいは膜厚をｔ_１とし、第２の基板ＳＵＢ２の板厚あるいは膜厚をｔ_２とした場合、次式（８）が成立することを特徴とする。
〔数８〕 １×ｔ_１＜ｔ_２＜２×ｔ_１ ……（８）

（１３）本発明による表示装置は、たとえば、（９）から（１２）のいずれかの構成を前提とし、第２の基板は、第１の基板よりも許容曲げ応力の大きな材料で構成されていることを特徴とする。

（１４）本発明による表示装置は、たとえば、（９）から（１２）のいずれかの構成を前提とし、第２の基板は、窒化シリコン、アルミナのうちいずれか、あるいはそれらの積層体が選定されていることを特徴とする。

なお、本発明は以上の構成に限定されず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

以下、図面を用いて本発明による表示装置の実施例について説明する。
図１（ａ）は、本発明による表示装置の一実施例を示す断面図であり、たとえば有機ＥＬ表示装置の一画素に相当する部分の断面を示した図である。

なお、図１（ａ）においては、画素の発光をもたらす有機ＥＬ層ＥＬを含む発光部と、該有機ＥＬ素子に電源を供給するための薄膜トランジスタＴＦＴ（ドライブ・スイッチング素子）を示しており、画素選択用の信号が供給されることによって駆動される薄膜トランジスタ、およびこの薄膜トランジスタを介してデータ信号が蓄積される容量素子等は省略して示している。

まず、絶縁基板ＳＵＢがある。この絶縁基板ＳＵＢは少なくともマトリックス状に配置された各画素の集合である表示部に共通に形成され、有機ＥＬ表示装置の全体の大きさにほぼ匹敵するものとなっている。

そして、この絶縁基板ＳＵＢは第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２の積層体から構成されている。第１の基板ＳＵＢ１はガラス基板からなり、第２の基板ＳＵＢ２はたとえば窒化シリコン、アルミナ等のガラス以外の材料からなっている。

このように構成される絶縁基板ＳＵＢは、画素が形成される面（主表面）において第１の基板ＳＵＢ１が配置され、該主表面と反対側の面に第２の基板ＳＵＢ２が配置されている。

ここで、第１の基板ＳＵＢ１としてガラス基板を用いているのは、上述したようにこの上面に薄膜トランジスタＴＦＴが形成され、この薄膜トランジスタＴＦＴの形成においては高温プロセスを経る必要があり、耐熱性を有しかつ熱膨張係数が小さいものを選択する必要があるからである。

また、第１の基板ＳＵＢ１は、その厚さがたとえば０．５ｍｍと薄く形成され、さらにはたとえば０．１ｍｍまでの厚さまで許容されるようになっている。ガラス基板からなる第１の基板ＳＵＢ１にフレキシブル性をもたせるためである。

これに対し、第２の基板ＳＵＢ２は、第１の基板ＳＵＢ１に比較し、その厚さは大きく形成されている。前記第１の基板ＳＵＢ１の湾曲による破壊を防止するためで、該厚さは絶縁基板ＳＵＢの全体のフレキシブル性を損なわないように制限されたものとなっている。

この意味で、絶縁基板として機能するのは第１の基板ＳＵＢ１であって、第２の基板ＳＵＢ２は第１の基板ＳＵＢ１の補強に対する保護膜として機能するともいえる。
なお、これら第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２の厚さの関係は後に詳述する。

絶縁基板ＳＵＢの第１の基板ＳＵＢ１側の面には、たとえばポリシリコンからなる半導体層ＰＳが島状に形成されている。この半導体層ＰＳは薄膜トランジスタＴＦＴの半導体層として構成される。

また、絶縁基板ＳＵＢの主表面には前記半導体層ＰＳをも被って絶縁膜ＧＩが形成されている。この絶縁膜ＧＩは薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域においては該薄膜トランジスタＴＦＴのゲート絶縁膜として機能するようになっている。

絶縁膜ＧＩの表面には、前記半導体層ＰＳのほぼ中央を横切るようにして電極が形成され、この電極は前記薄膜トランジスタＴＦＴのゲート電極ＧＴとして構成されている。なお、このゲート電極ＧＴは、図示しない容量素子の一方の電極に接続され、該容量素子に蓄積された電荷（データ信号の情報量に相当する電荷）が印加されるようになっている。

絶縁基板ＳＵＢの主表面に該ゲート電極ＧＴをも被って第１絶縁膜ＩＮＳ１が形成され、この第１絶縁膜ＩＮＳ１の表面には前記薄膜トランジスタＴＦＴの一方の電極（便宜上、ソース電極と称する）ＳＴが、第１絶縁膜ＩＮＳ１、絶縁膜ＧＩに形成されたスルーホールを通して形成されている。このソース電極ＳＴには、該薄膜トランジスタＴＦＴがオン動作することにより、該薄膜トランジスタＴＦＴの他方の電極に接続された電源供給信号（図示せず）からの電源が供給されるようになっている。

絶縁基板ＳＵＢの主表面に該ソース電極ＳＴをも被って第２絶縁膜ＩＮＳ２、第３絶縁膜ＩＮＳ３が順次積層されて形成され、該第３絶縁膜ＩＮＳ３の表面には、画素電極として機能する陽極ＰＰが形成されている。そして、この陽極ＰＰの一部は第３絶縁膜ＩＮＳ３、第２絶縁膜ＩＮＳ２に形成されたスルーホールを通して前記薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極ＳＴに接続されている。なお、陽極ＰＰはたとえばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等からなる透光性の導電層で構成されている。後述の有機ＥＬ層ＥＬからの発光はこの陽極ＰＰを通して絶縁基板ＳＵＢ側に照射（図中、矢印で示す）させんと構成するからである。

絶縁基板ＳＵＢの主表面にバンク層ＢＮＫが形成され、このバンク層ＢＮＫはたとえば樹脂材からなり、前記陽極ＰＰの周辺を除く中央部を露出させる透孔が設けられたパターンをなしている。このバンク層ＢＮＫは、たとえば後述の有機ＥＬ層ＥＬからの光を隣接する他の画素側に侵入するのを回避させる機能を有し、たとえば黒色顔料が含有されたものとして形成される。

そして、バンク層ＢＮＫから露出された陽極ＰＰの上面には有機ＥＬ層ＥＬが形成され、この有機ＥＬ層ＥＬの周辺は該バンク層ＢＮＫの側壁面から表面の若干の領域にまで至って形成されている。

なお、この有機ＥＬ層ＥＬは必要に応じて、電荷輸送層と有機ＥＬ層ＥＬと電子輸送層との積層体、電荷輸送層と有機ＥＬ層ＥＬとの積層体、有機ＥＬ層ＥＬと電子輸送層との積層体として形成される場合があるが、これらの各態様をも含めてこの明細書では有機ＥＬ層ＥＬ（あるいは発光層）として定義する。

絶縁基板ＳＵＢの表面に前記有機ＥＬ層をも被って陰極ＮＰが形成されている。この陰極ＮＰは各画素に共通に形成され、たとえば金属からなる導電層で形成されている。

そして、陰極ＮＰが形成された絶縁基板ＳＵＢの表面には封止層ＳＬＳが対向配置され、その間の空間は不活性状態となっている。該封止層ＳＬＳは前述した薄膜トランジスタＴＦＴあるいは有機ＥＬ層ＥＬを外力あるいは湿気等による劣化を保護するために設けられ、この封止層ＳＬＳの前記陰極ＮＰ側の面には防湿層ＰＬが備えられている。

ここで、このように構成された表示装置の可能な湾曲は、図１（ｂ）に示すように、封止層ＳＬＳ側の面において凹面となるように、したがって、絶縁基板ＳＵＢ側の面において凸面となるようになされるようになっている。すなわち、観察者は凸面状となった表示部における画像を観察することができるようになる。

そして、この表示装置は、たとえ絶縁基板ＳＵＢの第１の基板ＳＵＢ１としてガラス基板を用いていたとしても、その破壊を生じさせることなくフレキシブル性を備えたものとして構成される。

図２は、このように湾曲された表示装置において、特に絶縁基板ＳＵＢを抽出して描き、それに加わる力の関係を示した図である。

図２（ａ）は絶縁基板ＳＵＢにおいてその第１の基板ＳＵＢ１側の面を凹面となるように湾曲させた場合を示す図、図２（ｂ）はこの湾曲の際において絶縁基板ＳＵＢ内に生じる応力を示す図である。

また、図中、点線ｍ−ｍは絶縁基板ＳＵＢの従主軸（変形が０となる軸）を示し、該絶縁基板ＳＵＢの厚さ方向における中央を横切る線分として示している。点線ｎ−ｎは第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２の境界を示す線分として示している。

絶縁基板ＳＵＢが湾曲すると、図２（ｂ）に示すように、絶縁基板ＳＵＢの凸面側は引っ張り応力ＤＳが生じ、これに対し、凹面側は圧縮応力ＰＳが生じることになる。

ちなみに、絶縁基板ＳＵＢをガラス基板のみで構成した場合に、図２（ｃ）に示すように、その凸面側において引っ張り応力ＤＳ’、凹面側は圧縮応力ＰＳ’が生じるが、それら応力の分布は縦主軸ｍ−ｍから離間するに従って均等に大きくなる傾向にあることから、各表面においてＤＳ’≒ＰＳ’の関係となる。この場合、ＤＳ’、ＰＳ’の値は湾曲の程度（曲率半径が小さくなる程度）に応じて大きくなる。したがって、ガラス基板の属性からその許容圧縮応力と比較して許容引っ張り応力が大幅に小さいため、該ガラス基板の破壊は前記引っ張り応力ＤＳ’が許容引っ張り応力に達した際においてなされることになる。

しかし、前記絶縁基板ＳＵＢを、上述したように、その凹面側に第１の基板ＳＵＢ１（ガラス基板）、凸面側に第２の基板ＳＵＢ２（アルミナ基板）の積層構造とした場合に、図２（ｂ）に示すように、第２の基板ＳＵＢ２内において、応力の分布は縦主軸ｍ−ｍから離間するに従って均等に大きくなるが、第１の基板ＳＵＢ１内において勾配（応力の増大の傾き）を異にして大きくなる。

このことから、該第１の基板ＳＵＢ１側においてそれに加わる応力は圧縮応力が支配的になることが判る。

このことは、第１の基板ＳＵＢ１において、その凹面側の表面に発生する最大圧縮応力が許容圧縮応力を越えない範囲で、曲率半径を小さくする方向で湾曲できることを意味する。上述したように、ガラス基板における許容圧縮応力は許容引っ張り応力よりも大きい特性を有することから、その湾曲の程度を大きくすることができる。

なお、図２（ｂ）の応力分布から明らかとなるように、第１の基板ＳＵＢ１に生じる応力は第２の基板ＳＵＢ２に生じる応力よりも小さく示している。これは第２の基板ＳＵＢ２の許容曲げ応力が第１の基板ＳＵＢ１の許容曲げ応力よりも大きいことを示し、第２の基板ＳＵＢ２は引っ張り応力に強く、これにより第１の基板ＳＵＢ１の保護膜としての機能を充分に発揮できることを意味する。

また、このことは、第１の基板ＳＵＢ１と第２の基板ＳＵＢ２との積層構造で構成した絶縁基板ＳＵＢにおいて、該第１の基板ＳＵＢ１の曲げ応力はそれ自体の単体の曲げ応力よりも大きくなることを意味する。

図３は、このことを示したグラフであり、その横軸に曲率をとり、縦軸に曲げ応力をとっている。なお、曲率を示す横軸は、原点から遠のくにつれ湾曲がなだらかとなることを意味することから、絶縁基板ＳＵＢの湾曲の度合いを大きくした場合には、原点に向かって曲率が変化し、図に示す応力曲線はそれにつれて曲げ応力が大きくなるように描かれている。

第１の基板ＳＵＢ１の許容応力をσａとした場合、第２の基板ＳＵＢ２の積層構造をとらない場合にその破壊点が図中Ｂにあるのに対し、第２の基板ＳＵＢ２を積層させることによって絶縁基板ＳＵＢの破壊点は図中Ａとなる。

すなわち、第２の基板ＳＵＢ２の許容応力をσｂとした場合、絶縁基板ＳＵＢの破壊点に至る許容応力は（σａ＋σｂ）にまで拡大され、その拡大に応じて湾曲の可能な範囲を拡大させることができるようになる。

上述した実施例のような絶縁基板ＳＵＢはいわゆる組み合わせばりとして見ることができる。いま、縦主軸の曲率半径をｒ_０とした場合、縦主軸から距離ｙだけ離れた点でのひずみεはε＝ｙ／ｒ_０と表せるから、
第１の基板ＳＵＢ１の凹面側の表面における応力は、

〔数１〕 σ_１＝Ｅ_１・ｙ_１／ｒ_０ ……（１）
と表せる。ここで、Ｅ_１は第１の基板ＳＵＢ１の縦弾性係数、ｙ_１は縦主軸から該表面までの距離である。

また、第２の基板ＳＵＢ２の凸面側の表面における応力は、
〔数２〕 σ_２＝Ｅ_２・ｙ_２／ｒ_０ ……（２）
と表せる。ここで、Ｅ_２は第２の基板ＳＵＢ２の縦弾性係数、ｙ_２は縦主軸から該表面までの距離である。

したがって、表示装置のフレキシブル性においてその実用化に求められる曲率を最大２５ｍｍφとした場合、
〔数３〕 σ_１＝Ｅ_１・ｙ_１／５×１０^−３ ……（３）
〔数４〕 σ_２＝Ｅ_２・ｙ_２／５×１０^−３ ……（４）
として表され、σ_１は許容圧縮応力以下に設定され、σ_２は許容引っ張り応力以下に設定されることにより前記絶縁基板ＳＵＢは充分にそのフレキシブル性に耐えるように構成することができる。σ_１、σ_２はそれぞれＭＫＳ単位で示している。

なお、ｙ_１、ｙ_２は、それぞれ縦主軸から、第１の基板ＳＵＢ１の凹面側の表面までの距離、第２の基板ＳＵＢ２の凸面側の表面までの距離を示したものである。このため、第１の基板ＳＵＢ１の板厚をｔ_１とした場合、第２の基板ＳＵＢ２の板厚ｔ_２（＞ｔ_１）は、
〔数５〕 ｔ_２＝ｙ−ｔ_１ ……（５）
となる。ここで、ｙは絶縁膜ＳＵＢの厚さを示し、具体的にはｙ_１＋ｙ_２である。

ここで、ｙ_１、ｙ_２は、ｙ_１＝ｙ_２と近似でき（すなわち、縦主軸は絶縁基板ＳＵＢの厚さ方向の中央）、上式（３）、（４）はそれぞれ次式（６）、（７）で近似することができる。

〔数６〕 σ_１＝Ｅ_１・ｙ／２×５×１０^−３ ……（６）
〔数７〕 σ_２＝Ｅ_２・ｙ／２×５×１０^−３… …（７）
したがって、第１の基板ＳＵＢ１の許容圧縮応力は上式（６）に示すσ_１よりも大きく、第２の基板ＳＵＢ２の許容引っ張り応力は上式（７）に示すσ_２よりも大きくすればよいことになる。

また、第１の基板ＳＵＢ１の板厚（あるいは膜厚）は、たとえば０．５ｍｍとしたものである。この場合、第２の基板ＳＵＢ２の板厚（あるいは膜厚）として０．５ｍｍ〜１ｍｍが適当な値となる。第１の基板ＳＵＢ１の破壊防止と、表示装置全体の可撓性を損なわないためである。

また、上述したように、第１の基板ＳＵＢ１の板厚（あるいは膜厚）は０．１ｍｍ程度まで許容できることになり、この場合の第２の基板ＳＵＢ２の板厚（あるいは膜厚）は、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍとすることが適当である。

このことから、第１の基板ＳＵＢ１の板厚（あるいは膜厚）をｔ_１とし、第２の基板ＳＵＢ２の板厚（あるいは膜厚）をｔ_２とした場合、
〔数８〕 １×ｔ_１＜ｔ_２＜２×ｔ_１ ……（８）
の関係が成立する。したがって、このように構成するようにしてもよいことはもちろんである。

また、図４は、第１の基板ＳＵＢ１を式（８）の関係を有するようにして、絶縁基板ＳＵＢの総厚を０．０４ｍｍ（菱形点で結んだ特性）、０．０６ｍｍ（小矩形点で結んだ特性）、０．０８ｍｍ（三角形点で結んだ特性）、０．１ｍｍ（大丸点で結んだ特性）、０．１２ｍｍ（大矩形点で結んだ特性）、０．１４ｍｍ（小丸点で結んだ特性）とした場合における絶縁基板ＳＵＢの曲率と曲げ応力との関係を示したグラフである。

絶縁基板ＳＵＢの曲率は、図において４０ｍｍから２５ｍｍの範囲で考えており、この場合、菱形点で結んだ特性、小矩形点で結んだ特性、三角形点で結んだ特性において許容曲げ応力の範囲内に属し、この範囲内の使用が適当であることが判る。

表１は、図１に示した構成において、第１の基板ＳＵＢ１の板厚をたとえば０．１ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０５ｍｍと設定し、それぞれにおいて、表示装置の湾曲の度合いを増加していった場合（曲率半径を４０ｍｍφ、３５ｍｍφ、３０ｍｍφ、２５ｍｍφと変化）、そのいずれにあっても該第１の基板ＳＵＢ１の破壊はないことはもちろんのこと絶縁基板ＳＵＢ自体の不都合も生じなかった。表中、○印は、第１の基板ＳＵＢ１に破壊が生じなかったことを示している。

なお、表１に具体的に示されていないが、第１の基板ＳＵＢ１の板厚を小さくする方が、それに応じて該第１の基板ＳＵＢ１の破壊を回避してより湾曲の度合いを向上させることができることが確かめられている。

ちなみに、表２は、図１に示した構成において、湾曲させる側を異ならしめて、すなわち、絶縁基板ＳＵＢ側が凹面に、封止層ＳＬＳ側を凸面になるようにした場合において、上記と同様の実験も試みた。

表１に示すと同様に、第１の基板ＳＵＢ１の板厚をたとえば０．１ｍｍ、０．０７ｍｍ、０．０５ｍｍと設定し、それぞれにおいて、表示装置の湾曲の度合いを増加させた（曲率半径を４０ｍｍφ、３５ｍｍφ、３０ｍｍφ、２５ｍｍφと変化）。

第１の基板ＳＵＢ１の板厚が０．１ｍｍの場合、湾曲をその曲率が３５ｍｍφ以下になるように増大させると第１の基板ＳＵＢ１の破壊が生じ、第１の基板ＳＵＢ１の板厚が０．０７ｍｍの場合、湾曲をその曲率が３０ｍｍφ以下になるように増大させると第１の基板ＳＵＢ１の破壊が生じ、第１の基板ＳＵＢ１の板厚が０．０５ｍｍの場合、湾曲をその曲率が３０ｍｍφ以下になるように増大させると第１の基板ＳＵＢ１の破壊が生じた。

このことから、図１に示す構成の表示装置においては、第１の基板ＳＵＢ１に圧縮応力が生じるように、換言すれば引っ張り応力が生じないような湾曲の態様を採用することが好ましいことが判る。

なお、このような構成からなる表示装置の製造方法は、最初、機械的な強度に充分に耐え得る厚さを有する第１の基板ＳＵＢ１を用意し、この第１の基板ＳＵＢ１の主表面に半導体層ＰＳ、絶縁膜ＧＩ、ゲート電極ＧＴ、……封止材ＳＬＳを形成した後、該第１の基板ＳＵＢ１の前記主表面とは反対側の面をエッチング等して該第１の基板ＳＵＢ１の厚さをたとえば０．５ｍｍに加工する。その後、第１の基板ＳＵＢ１のエッチング等した面に第２の基板ＳＵＢ２をたとえば貼付等によって被着させる。

上述したように、薄膜トランジスタＴＦＴの形成（特に、半導体層の形成）の際において、高温プロセスを必要とするため、絶縁基板としては耐熱性、および熱膨張率が小さいことが要請され、このことからガラス基板が好適なためである。

また、このような事情から、第１の基板ＳＵＢ１の所定の厚さへの加工、および第２の基板ＳＵＢ２の被着の工程は、必ずしも封止材ＳＬＳの形成の後に限られず、半導体層の形成後であってもよいことはもちろんである。

図５は、上述した第１の基板ＳＵＢ１の特性を考慮して構成した表示装置の他の実施例を示す図で、図１と対応したものとなっている。

図１（ａ）と異なる構成は、まず、有機ＥＬ層ＥＬからの光は陰極ＮＰを通して封止層ＳＬＳ側に照射されるように構成されている。このため、陽極ＰＰは金属等の非透光性の導電層で形成され、陰極ＮＰはたとえばＩＴＯ等の透光性の導電層で形成されている点にある。

また、薄膜トランジスタＴＦＴ等が形成される絶縁基板ＳＵＢは第１の基板ＳＵＢ１のみとなっており、第２の基板ＳＵＢ２を積層させることのない構成となっている点にある。第１の基板ＳＵＢ１は図１（ａ）の場合と同様にガラス基板で構成されるとともに、その板厚ｔ_１も図１（ａ）の場合と同様になっている。

さらに、図１（ａ）において第１の基板ＳＵＢ１と積層させて形成された第２の基板ＳＵＢ２は、封止層ＳＬＳの上面に積層させて形成している点にある。第２の基板ＳＵＢ２は図１（ａ）の場合と同様に窒化シリコン、あるいはアルミナで構成されるとともに、その板厚ｔ_２も図１（ａ）の場合と同様になっている。

そして、このように構成された表示装置は、その可能な湾曲は、図５（ｂ）に示すように、第２の基板ＳＵＢ２側の面において凸面となるように、したがって、第１の基板ＳＵＢ２側の面において凹面となるようになされている。すなわち、観察者は凸面状となった表示部における画像を観察することができるようになる。

この場合においても、表示装置が上述のように湾曲した場合、第１の基板ＳＵＢ１には圧縮応力が加わり、第２の基板ＳＵＢ２には引っ張り応力が加わり、図１に示した実施例と同様となる。

上述した各実施例はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施例での効果を単独であるいは相乗して奏することができるからである。

本発明による表示装置の一実施例を示す断面図である。 図１に示した絶縁基板内に生じる応力の分布を示した説明図である。 図１に示した絶縁基板の曲率と曲げ応力との関係を示したグラフである。 本発明による表示装置における曲率とその絶縁基板に生じる曲げ応力との関係を示したグラフである。 本発明による表示装置の他の実施例を示す断面図である。

符号の説明

ＳＵＢ…絶縁基板、ＳＵＢ１…第１の基板、ＳＵＢ２…第２の基板、ＰＳ…半導体層、ＧＩ…絶縁膜（ゲート絶縁膜）、ＧＴ…ゲート電極、ＴＦＴ…薄膜トランジスタ、ＰＰ…陽極、ＥＬ…有機ＥＬ層、ＮＰ…陰極、ＳＬＳ…封止層。

Claims (14)

1. 半導体素子が備えられる画素が形成される絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板は、画素が形成される側にガラスから構成される第１の基板と、画素が形成される側と反対側にガラス以外のフレキシブル性ある材料で構成される第２の基板とから構成されていることを特徴とする表示装置。
2. 半導体素子が備えられる画素が形成される絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板は、画素が形成される側にガラスから構成される第１の基板と、画素が形成される側と反対側にガラス以外のフレキシブル性ある材料で構成される第２の基板とから構成され、
   第１の基板の厚さをｔ_１、第２の基板の厚さをｔ_２とした場合、ｔ_１＜ｔ_２の関係を満たすことを特徴とする表示装置。
3. 半導体素子が備えられる画素が形成される絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板は、画素が形成される側にガラスから構成される第１の基板と、画素が形成される側と反対側にガラス以外のフレキシブル性ある材料で構成される第２の基板とから構成され、
   第１の基板の厚さをｔ_１、第２の基板の厚さをｔ_２とした場合、ｔ_１＜ｔ_２の関係を満たし、
   前記絶縁基板は、第１の基板側の表面が凹面に第２の基板側の表面が凸面を形成するように湾曲させて用いられることを特徴とする表示装置。
4. 第１の基板の許容圧縮応力は、下記式（６）に示すσ_１よりも大きいことを特徴とする請求項２、３のいずれかに記載の表示装置。
   〔数６〕 σ_１＝Ｅ_１・ｙ／２×５×１０^−３ ……（６）
   ここで、Ｅ_１は第１の基板の縦弾性係数、ｙは前記絶縁基板の板厚である。
5. 第２の基板の許容引っ張り応力は、下記式（７）に示すσ_２よりも大きいことを特徴とする請求項２、３のいずれかに記載の表示装置。
   〔数７〕 σ_２＝Ｅ_２・ｙ／２×５×１０^−３ ……（７）
   ここで、Ｅ_２は第２の基板の縦弾性係数、ｙは前記絶縁基板の板厚である。
6. 第１の基板ＳＵＢ１の板厚あるいは膜厚をｔ_１とし、第２の基板ＳＵＢ２の板厚あるいは膜厚をｔ_２とした場合、次式（８）が成立することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。
   〔数８〕 １×ｔ_１＜ｔ_２＜２×ｔ_１ ……（８）
7. 第２の基板は、第１の基板よりも許容曲げ応力の大きな材料で構成されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。
8. 第２の基板は、窒化シリコン、アルミナのうちいずれか、あるいはそれらの積層体が選定されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。
9. 半導体素子が備えられる画素が形成される第１の基板からなる絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板の前記半導体素子が形成された面を被う封止層と、この封止層に積層される第２の基板を有し、
   前記第１の基板はガラス基板で構成されるとともに、第２の基板はガラス以外のフレキシブル性ある材料で構成されていることを特徴とする表示装置。
10. 半導体素子が備えられる画素が形成される第１の基板からなる絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板の前記半導体素子が形成された面を被う封止層と、この封止層に積層される第２の基板を有し、
    前記第１の基板はガラス基板で構成されるとともに、第２の基板はガラス以外のフレキシブル性ある材料で構成され、
    第１の基板の厚さをｔ_１、第２の基板の厚さをｔ_２とした場合、ｔ_１＜ｔ_２の関係を満たすことを特徴とする表示装置。
11. 半導体素子が備えられる画素が形成される第１の基板からなる絶縁基板を備えるものであって、該絶縁基板の前記半導体素子が形成された面を被う封止層と、この封止層に積層される第２の基板を有し、
    第１の基板の厚さをｔ_１、第２の基板の厚さをｔ_２とした場合、ｔ_１＜ｔ_２の関係を満たし、
    前記絶縁基板は、第１の基板側の表面が凹面に第２の基板側の表面が凸面を形成するように湾曲させて用いられことを特徴とする表示装置。
12. 第１の基板ＳＵＢ１の板厚あるいは膜厚をｔ_１とし、第２の基板ＳＵＢ２の板厚あるいは膜厚をｔ_２とした場合、次式（８）が成立することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の表示装置。
    〔数８〕 １×ｔ_１＜ｔ_２＜２×ｔ_１ ……（８）
13. 第２の基板は、第１の基板よりも許容曲げ応力の大きな材料で構成されていることを特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載の表示装置。
14. 第２の基板は、窒化シリコン、アルミナのうちいずれか、あるいはそれらの積層体が選定されていることを特徴とする請求項９から１２のいずれかに記載の表示装置。
    

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