JP2015125295A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】外部回路を実装する際に、実装歩留りを悪化させることなく、高信頼性を確保することの可能な表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、第1面にトランジスタを含む表示素子とトランジスタに接続された第1配線を備える複数の画素が配置された第1基板と、第1基板の第1面に対向する第2面側から第1配線を開口する第1コンタクトホールに設けられた貫通電極と、貫通電極と接続する第2配線と、第1基板の第2面側に第2配線を覆って配置される第1絶縁膜と、第1絶縁膜に配置された第2コンタクトホールにおいて第2配線と接続する端子と、を備える。【選択図】図7

Description

本発明は、表示装置の入力端子の構成に関する。
近年、液晶表示装置や、有機EL(Organic Electroluminescence)表示装置など、薄膜トランジスタ(TFT)を用いて各画素の表示階調を制御する表示装置が開発されている。このような表示装置は、薄膜トランジスタを備える複数の画素の各々に電流を供給する必要があることから、外部回路等に接続されて電流の供給を受ける複数の端子の配置された端子部を備える。これらの表示装置は、端子部の劣化を防止し、端子部における接続の信頼性を向上させることが重要な課題となっている。
そこで、従来の表示装置には、複数の薄膜トランジスタの形成されたTFT基板の裏面に、薄膜トランジスタと接続される端子電極の裏面を露出する開口部を形成し、この開口部を介して端子電極と、TFT基板の裏面に配置される配線基板の端子とを導通させる構成を備えるものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開2010−008677号公報
しかし、上述した特許文献1に記載の表示装置のように、TFT基板のガラス基板に形成された開口部を介して端子電極と配線基板の端子とを導通させる構成を備える場合には、ガラス基板に形成された開口部から表示装置の内部に湿気が入り込み、配線基板との接続箇所に腐食が生じ、表示装置の信頼性に影響を与える虞があった。
そこで、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、外部回路が実装される部分から表示装置の内部に水分が入り込むことを防止し、高信頼性を確保することの可能な表示装置を提供することを目的とする。また、外部回路を実装する際に、実装歩留りを悪化させることなく外部回路を実装可能な表示装置を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る有機EL表示装置は、第1面にトランジスタを含む表示素子と前記トランジスタに接続された第1配線を備える複数の画素が配置された第1基板と、前記第1基板の前記第1面に対向する第2面側から前記第1配線を開口する第1コンタクトホールに設けられた貫通電極と、前記貫通電極と接続する第2配線と、前記第1基板の前記第2面側に前記第2配線を覆って配置される第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜に配置された第2コンタクトホールにおいて前記第2配線と接続する端子と、を備えることを特徴とする。
前記第1基板は、樹脂を含むものであってもよい。また、前記樹脂はポリイミドを含むものであってもよい。
前記第1コンタクトホールと前記第2コンタクトホールとは相互に離間して配置されてもよい。
前記第1基板の前記第2面には、第2絶縁膜が配置され、前記第1コンタクトホールは、前記第2絶縁膜を貫通して前記第1配線を開口してもよい。
前記第2絶縁膜は、窒化シリコンまたは酸化シリコンを含むものであってもよい。また、前記第1絶縁膜は、窒化シリコンまたは酸化シリコンを含むものであってもよい。
前記第2コンタクトホールは、前記第1コンタクトホールよりも前記第1基板の周縁部側に配置されてもよい。
前記第1基板の前記第1面を間に挟んで前記第1基板と対向して第2基板が配置されてもよい。
前記端子には、フレキシブルプリント回路基板が接続されていてもよい。また、前記端子には、ドライバICが接続されていてもよい。
本発明の一実施形態に係る表示装置の概略構成を示す縦断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る表示装置の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る表示装置の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る表示装置の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る表示装置の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る表示装置の端子の構成を示す平面図である。 本発明の第1の実施形態に係る表示装置の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る表示装置の製造工程を説明するための断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る表示装置の概略構成を説明するための断面図である。 本発明の第3の実施形態に係る表示装置の概略構成を説明するための断面図である。 他の表示装置の概略構成を示す斜視図である。 他の表示装置の製造工程を説明するための断面図である。 他の表示装置の製造工程を説明するための断面図である。 他の表示装置の概略構成を示す断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の表示装置の実施形態について説明する。なお、本発明の表示装置は、以下の実施形態に限定されることはなく、種々の変形を行ない実施することが可能である。
図1に、本発明の一実施形態に係る表示装置100の概略構成を示す。なお、以下、本発明の一実施形態に係る表示装置100の開示例として、有機EL層を備える有機EL表示装置を例に挙げて説明するが、本実施形態に係る表示装置100は、液晶表示装置、その他の自発光型表示装置、電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の表示装置についても同様に適用可能である。
本発明の一実施形態に係る表示装置100は、図1に示すように、ポリイミド等の樹脂からなる基板2上に、各画素を構成する表示素子層1を備えて形成される。図1では詳細な図示を省略しているが、表示素子層1は、基板2側から順に、例えば、TFT駆動回路層、反射電極、有機EL層、透明電極が積層されることにより構成される。有機EL層は、例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が積層されて構成される。
有機EL層は、雰囲気中の水分に曝されると急速に劣化するため、外気から密閉される必要がある。このため、有機EL層を備える表示素子層1の表面は、例えば、CVD成膜された窒化シリコン膜等からなる透明な封止膜3によって覆われるとともに、ポリイミド等の樹脂からなる基板6によって覆われる。以下、基板2上に表示素子層1及び封止膜3が形成された構成を「第1基板7」といい、これに合わせて、対向して配置される対向基板6を「第2基板6」という。第2基板6は、カラーフィルタを含んでもよく、表示装置100の仕様によってはタッチパネル機能を備えた薄膜デバイス等を備えるものであってもよい。また、第1基板7及び第2基板6が、それぞれポリイミド等の樹脂からなる基板を備えて形成されることにより、柔軟性を有する表示装置100が形成されてもよい。
尚、基板2及び基板6は、TFTを形成する工程における加熱温度に耐えられる樹脂であればポリイミド以外の材料を用いることも可能である。また、基板2及び基板6にTFTを転写する場合には、基板2及び基板6にプラスチック基板やフィルム基板を用いてもよい。
図1に示すように、表示装置100は、第1基板7と第2基板6との間隙において、両者間の距離を一定に保つことにより表示素子層1の表面と第2基板6の表面とを平行に保つとともに、両者の界面における反射や屈折を防止するために、例えば、エポキシ樹脂等の透明な樹脂4、5が充填される。また、樹脂4、5以外にも、シール材等の公知の材料を用いて第1基板7と第2基板6との間隙を維持してもよい。
このように、柔軟性を有する第1基板7と第2基板6とを接合することにより、フレキシブルな表示装置100が構成される。以下、図2乃至図9を参照し、本発明の第1乃至第3の実施形態に係る表示装置100の構成をより詳細に説明する。
(第1の実施形態)
以下、図2乃至図7を参照し、本発明の第1の実施形態に係る表示装置100の構成及びその製造工程について説明する。図2乃至図7は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置100の製造工程を説明するための図である。
図2に示すように、ポリイミド等の樹脂からなる基板2上には、TFT駆動回路層を含む表示素子層1が形成され、封止膜3によって覆われることにより、第1基板7が形成される。また、第2基板6は、ポリイミド等の樹脂からなる基板9にカラーフィルタ8が貼り合されて形成される。ここで、樹脂からなる基板2、9の厚みを、10μm程度とする。なお、図2には、第2基板6のみが製造用のガラス基板10上に形成された構成を図示しているが、第1基板7についても、製造用のガラス基板10上に形成される。ガラス基板10は、製造工程上、第1基板7及び第2基板6の支持基板として利用され、最終的に剥離されることにより表示装置100が形成される。
このようなガラス基板10によって支持された第1基板7と第2基板6とを樹脂4、5を介して接合する。例えば、第1基板7の表面上に、硬化前の粘度が比較的高い樹脂4をディスペンサー等を用いて額縁状に形成し、この樹脂4によって囲まれた空間内に、硬化前の粘度が比較的低い樹脂5を充填することにより、粘度の比較的低い樹脂5が樹脂4の外に流れ出すことを防ぎつつ、樹脂5を第1基板7の表面上に万遍無く行き渡らせることができる。このような各樹脂4、5の機能の相違から、硬化前の粘度が比較的高い樹脂4を以下「ダム(Dam)材」と称呼し、粘度の比較的低い樹脂5を以下「フィル(Fill)材」と称呼する。
減圧下のチャンバー内で、第1基板7に第2基板6を貼り合わせ、両基板6、7とダム材4によって囲まれる空間の全域にフィル材5を押し広げ、大気圧下でダム材4及びフィル材5を硬化させて接合させる。これにより、図2に示すように、フィル材5は、表示領域の全体を覆って形成される。
次に、第1基板7が接合されていた製造工程用のガラス基板10をレーザ光の照射などの既存の方法を用いて剥離する。レーザ光として、例えば紫外(UV)レーザを用いてもよい。なお、以下、図2乃至図9に示す構成においては、第1基板7が下側となる断面構成を図示しているが、第2基板6の形成されたガラス基板10が下側に配置されて各製造工程が行われるものとする。
図3に示すように、フォトリソグラフィ等の既存の方法を用いて、基板2側からコンタクトホールを形成する。コンタクトホールは、第1基板7のTFT駆動回路層の複数の薄膜トランジスタに接続される配線の少なくとも一部を開口するように形成する。コンタクトホールの内部に、導電ペーストやめっき等を充填し、薄膜トランジスタと接続される配線に接続される貫通電極11を形成する。
次に、図4に示すように、基板2上に貫通電極11と接続される配線12を、フォトリソグラフィ等のパターニングの方法を用いて形成する。配線12は、アルミニウム等の金属材料を用いて形成してもよい。
次に、図5Aに示すように、配線12の形成された基板2上に、絶縁膜13を形成する。絶縁膜13は、窒化シリコン、酸化シリコン、または窒化シリコンと酸化シリコンの積層膜等の無機膜を用いて形成する。絶縁膜13は、構成の一例として、図5Aには1層の絶縁膜13を図示しているが、フレキシブルな表示装置100を実現可能なものであれば、2層または3層からなる絶縁膜であってもよく、図示した構成に限定されない。このように、複数の配線12を覆う絶縁膜13を基板2の全面上に形成することにより、樹脂からなる基板2の透湿性を抑えつつ、複数の配線12の絶縁性を確保することが可能となる。
次に、図5Aに示すように、絶縁膜13に、複数の配線12の少なくとも一部を開口するコンタクトホールをフォトリソグラフィ等の既存の方法を用いて形成した後、このコンタクトホールを介して複数の配線12と接続される複数の端子14を形成する。このとき、絶縁膜13に形成されるコンタクトホールは、第1基板7に形成されるコンタクトホールの位置から離間した位置に形成するものとする。このように、第1基板7に形成されるコンタクトホールと絶縁膜13に形成されるコンタクトホールとを、第1基板7と絶縁膜13の積層方向において、互いに重畳しない位置に離間して配置することにより、水分の浸入経路となり得るコンタクトホールの位置をずらすことができる。従って、表示装置100の内部に水分が入り込み難くすることができる。
また、絶縁膜13に形成されるコンタクトホールは、第1基板7に形成されるコンタクトホールよりも第1基板7の周縁部側に配置されてもよい。これにより、絶縁膜13に設けられたコンタクトホールに形成される端子14と接続される外部回路15を、第1基板7の周縁部側に配置することができる。従って、例えば、熱圧着等の方法を用いて外部回路15を実装する際に、第1基板7の複数の画素が配置される表示領域に対する熱等による影響を低減させることができる。また、絶縁膜13に形成されるコンタクトホールを第1基板7の周縁部側に配置することにより、水分の浸入経路となり得るコンタクトホールを表示領域から離れた位置に配置することができるため、表示領域の各画素に水分が入り込むことを抑制することができる。
端子14は、絶縁膜13に形成されたコンタクトホールに、ITOやIZO等の導電膜を用いてフォトリソグラフィ等の既存の方法を用いて形成する。このように、ITOやIZO等の耐湿性を有する導電膜を用いて端子14を形成することにより、外部回路15の端子と接続される端子14の腐食を防止することができる。
ここで、複数の端子14は、図5Bに示すように、隣接する端子14同士が互い違いに配置されていてもよい。このように、互い違いに端子14を配置することにより、複数の端子14間を絶縁膜13によって絶縁することが可能となる。
端子14の形成後、個々の表示装置100ごとに切断する個片化の処理を行う。第1基板7と第2基板6の接合された構成を、レーザ光の照射によって表示装置100の領域ごとに切断し、個片化してもよい。
図6に示すように、個片化の処理後、第1基板7の薄膜トランジスタに接続されている端子14と、外部回路15の端子とをそれぞれ接続して外部回路15を実装する。外部回路15は、薄膜トランジスタに駆動信号等を供給するフレキシブルプリント回路基板(FPC:Flexible printed circuits)やドライバIC等であってもよい。外部回路15の実装工程後、図6に示すガラス基板10を剥離することにより、図7に示す表示装置100の構成を得ることができる。
このように、図7に示す表示装置100は、カラーフィルタ8を含む第2基板6側から光が出射される構成を備えるため、表示画面側とは反対側の第1基板7の裏面に外部回路15が配置されることとなる。このような構成を備えることにより、表示画面を構成する第2基板6の表面をフラットなものとすることができる。
つまり、例えば、図10乃至図13に示すように、外部回路34と接続される複数の端子32が配置される端子部38を、第2基板26の一部を除去して露出させた構成を備える表示装置200の場合には、端子部38上の第2基板26を除去する必要があることから、第2基板26を除去した部分に段差が形成されるものであった。
一方、本実施形態によると、表示画面を構成する第2基板6の表面を段差なくフラットなものとすることができるため、第2基板6の大きさに応じて可能な限り表示領域を広げることができる。従って、本実施形態によると、表示装置100を製品に組み込む際の自由度を増すことができ、また、表示装置100の狭額縁化を実現することも可能となる。
ここで、図10乃至図13を参照すると、図10乃至図13には、本実施形態に係る表示装置100とは異なり、第2基板26から露出された端子部38を備える表示装置200であって、第1基板27及び第2基板26にそれぞれポリイミド等の樹脂からなる樹脂層22、29を備えた表示装置200の構成及びその製造工程を示している。図12に示すように、表示装置200の製造工程上、端子部38において外部回路34と接続される複数の端子32を露出させるために、端子部38上の第2基板26を点線26aで示す位置で切断する必要があった。このとき、樹脂層29を含む第2基板26を、例えば、レーザ光の照射によって除去しようとすると、レーザ光では第1基板27及び第2基板26を同じ大きさに同じ位置で切断することしかできないため、スクライブ・ブレイク法を用いて切断することがあった。しかし、スクライブ・ブレイク法によると、第2基板26に含まれる樹脂層29が完全に切断されずに、端子部38上にカールされた状態で残留することがあった。このように、第2基板26が切断されずに残留すると、外部回路34を実装する際の妨げとなる虞があった。
一方、本実施形態によると、外部回路15が実装される箇所において、図10乃至図13に示す表示装置200のように、端子部38上の第2基板26を除去する必要がないため、端子部38上に樹脂層29が残留する虞もない。従って、本実施形態によれば、実装歩留りを悪化させることなく、外部回路15を実装することができる。従って、外部回路15を実装する際に、実装不良が生じることを防ぎ、表示装置100の信頼性を確保することが可能となる。
また、本実施形態によると、窒化シリコン等の無機膜からなる絶縁膜13によって、基板2に形成される配線12を覆って絶縁性を確保する構成を備えている上、絶縁膜13に形成されて配線12の一部を開口するコンタクトホールの内部に、ITO等の腐食に強い導電膜を用いて端子14を形成する構成を備えることから、端子14によって絶縁膜13のコンタクトホールが塞がれることにより、表示装置100の内部に湿気が入り込むことを抑制し、外部回路15との接続箇所に腐食が生じることを防ぐことが可能となる。
つまり、フレキシブルな表示装置100を実現するために、第1基板7及び第2基板6にポリイミド等の透湿性の高い樹脂を用いると、このような樹脂からなる基板2にコンタクトホールを形成することとなり、コンタクトホールから表示装置100の内部に湿気が入り込み易くなる虞があった。しかし、本実施形態のように、基板2の全面上に配線12を覆う絶縁膜13を形成することにより、基板2の透湿性を抑えつつ、基板2に形成されるコンタクトホールの位置と絶縁膜13に形成されるコンタクトホールの位置とを相互に離間して配置することによって表示装置100の内部に水分が入り込むことを防ぐことができ、外部回路15との接続箇所に腐食が生じることを防ぐことが可能となる。従って、本実施形態によると、外部回路15が実装される部分から表示装置100の内部に水分が入り込むことを防止し、高信頼性を確保することの可能な表示装置100を提供できる。
(第2の実施形態)
次に、図8を参照し、本発明の第2の実施形態に係る表示装置100について説明する。図8は、本発明の第2の実施形態に係る表示装置100の概略構成を説明するための断面図である。
なお、本発明の第2の実施形態に係る表示装置100は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置100とは、第1基板7の基板2上に形成される配線12が一層のみならず、絶縁膜13の成膜工程及びフォトリソグラフィの工程数を増やすことにより、2層の配線12a、12cを形成した点においてその構成が異なるものである。従って、以下、図2乃至図7に示して上述した構成と同様の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図8に示すように、本発明の第2の実施形態に係る表示装置100は、基板2上に、2層の配線12a、12cが配置される構成を備えていてもよい。なお、2層に限らず、2層以上の複数層の配線を備えるものであってもよい。図8には詳細に図示していないが、絶縁膜13は、層の異なる配線12a、12cに応じて基板2上に複数層形成される。複数層の配線12a、12cは、複数層の絶縁膜13にそれぞれ形成された貫通電極12bを介して接続される。
このように、本実施形態によると、第1基板7の裏面側に複数層の絶縁膜13及び配線12a、12cを配置する構成を備えるため、TFT駆動回路層に接続される貫通電極11と、外部回路15に接続される端子14との間に、複数層の絶縁膜13を介在させることができる。従って、本発明の第2の実施形態に係る表示装置100によると、複数層の絶縁膜13により、外部回路15が実装される部分から表示装置100の内部に水分が入り込むことを防止し、腐食を防ぐ効果を奏することができる。
(第3の実施形態)
次に、図9を参照し、本発明の第3の実施形態に係る表示装置100について説明する。図9は、本発明の第3の実施形態に係る表示装置100の概略構成を説明するための断面図である。
なお、本発明の第3の実施形態に係る表示装置100は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置100とは、第1基板7(基板2)の全面を覆う第1絶縁膜13−1を形成した後、TFT駆動回路層に接続される貫通電極11を形成した点において、その構成が異なるものである。従って、以下、図2乃至図7に示して上述した構成と同様の構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
図9に示すように、本発明の第3の実施形態に係る表示装置100は、第1基板7の表示画面側とは反対側の基板2の裏面において、基板2の全面を覆う第1絶縁膜13−1を形成した後、基板2及び第1絶縁膜13−1を貫通し、TFT駆動回路層に接続される貫通電極11を形成する。
貫通電極11と接続される配線12を形成した後、配線12を覆う第2絶縁膜13−2を、第1絶縁膜13−1の全面上に形成する。ここで、第2絶縁膜13−2は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置100の絶縁膜13に対応する。また、第1絶縁膜13−1及び第2絶縁膜13−2は、絶縁膜13と同様の材料を用いて形成してもよい。
このように、透湿性の高い樹脂からなる基板2の裏面全体を、窒化シリコン等の無機膜からなる第1絶縁膜13−1によって覆った後、さらに第2絶縁膜13−2によって配線12の形成された第1絶縁膜13−1の裏面全体を覆うことにより、基板2の透湿性を抑えつつ、基板2及び第1絶縁膜13−1に形成されたコンタクトホールから表示装置100の内部に湿気が入り込むことを抑制することができる。従って、本発明の第3の実施形態に係る表示装置100によると、表示装置100の内部に水分が入り込むことを防ぎ、外部回路15との接続箇所に腐食が生じることを防ぐことが可能となる。
以上のとおり、本発明の第1乃至第3の実施形態に係る表示装置100によると、外部回路15が実装される部分から表示装置100の内部に水分が入り込むことを防止し、高信頼性を確保することの可能な表示装置を提供することができる。また、実装歩留りを悪化させることなく外部回路15を実装することの可能な表示装置を提供することができる。
1…表示素子層、2…基板、3…封止膜、4…樹脂(ダム材)、5…樹脂(フィル材)、6…第2基板、7…第1基板、8…カラーフィルタ、9…基板、10…ガラス基板、11…貫通電極、12…配線、13…絶縁膜、14…端子、15…外部回路、38…端子部、39…表示部、100…表示装置。

Claims (11)

  1. 第1面にトランジスタを含む表示素子と前記トランジスタに接続された第1配線を備える複数の画素が配置された第1基板と、
    前記第1基板の前記第1面に対向する第2面側から前記第1配線を開口する第1コンタクトホールに設けられた貫通電極と、
    前記貫通電極と接続する第2配線と、
    前記第1基板の前記第2面側に前記第2配線を覆って配置される第1絶縁膜と、
    前記第1絶縁膜に配置された第2コンタクトホールにおいて前記第2配線と接続する端子と、を備えることを特徴とする表示装置。
  2. 前記第1基板は、樹脂を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記樹脂はポリイミドを含むことを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記第1コンタクトホールと前記第2コンタクトホールとは相互に離間して配置されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の表示装置。
  5. 前記第1基板の前記第2面には、第2絶縁膜が配置され、
    前記第1コンタクトホールは、前記第2絶縁膜を貫通して前記第1配線を開口することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の表示装置。
  6. 前記第2絶縁膜は、窒化シリコンまたは酸化シリコンを含むことを特徴とする請求項5に記載の表示装置。
  7. 前記第1絶縁膜は、窒化シリコンまたは酸化シリコンを含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の表示装置。
  8. 前記第2コンタクトホールは、前記第1コンタクトホールよりも前記第1基板の周縁部側に配置されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の表示装置。
  9. 前記第1基板の前記第1面を間に挟んで前記第1基板と対向して第2基板が配置されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の表示装置。
  10. 前記端子には、フレキシブルプリント回路基板が接続されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の表示装置。
  11. 前記端子には、ドライバICが接続されていることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の表示装置。
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