JP2016027388A - 表示装置及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一態様の表示装置100の構成例及び作製方法例について、図面を用いて説明する。
図1(A)は外部電極124が接続された表示装置100の斜視図である。図1(A)に示す表示装置100は、外形形状が非矩形の表示装置である。また、表示装置100は、非矩形状の表示領域131を有する。また、図1(B)は、図1(A)にA1−A2の一点鎖線で示す部位の断面図である。なお、本明細書に開示する表示装置100は、表示素子として発光素子を用いた表示装置を例示している。また、本発明の一態様の表示装置100として、トップエミッション構造(上面射出構造)の表示装置を例示している。
図2(A)に外形形状が矩形の表示装置100aを示す。図2(A)は外部電極124が接続された矩形形状の表示装置100aの斜視図である。図2(B)は、図2(A)にA3−A4の一点鎖線で示す部位の断面図である。なお、説明の繰り返しを防ぐため、図1(A)に示す表示装置100と同一部分の説明は省略する。
表示装置100の作製方法の一例について、図面を用いて説明する。なお、図3乃至図9は、図1(A)中のA1−A2の一点鎖線で示す部位の断面に相当する。
まず、基板101上に剥離層113を形成する(図3(A)参照。)。なお、基板101としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板などを用いることができる。また、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板を用いてもよい。
次に、剥離層113上に絶縁層221を形成する(図3(A)参照。)。絶縁層221は、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等の酸素を含む絶縁材料で形成することが好ましい。また、剥離層113表面を酸化させる処理を行うことにより、絶縁層221として窒化シリコンや窒化アルミニウムなどの酸素を含まない材料を用いて形成することもできる。絶縁層221は、単層または多層で形成するのが好ましい。例えば、絶縁層221を、酸化シリコンと窒化シリコンを積層した2層構造としてもよいし、上記材料を組み合わせた5層構造としてもよい。絶縁層221は、スパッタリング法やCVD法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。
次に、絶縁層221上に端子電極216を形成する(図3(A)参照。)。端子電極216は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属元素を用いてもよい。また、端子電極216は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
次に、端子電極216上に絶縁層223を形成する(図3(A)参照。)。絶縁層223は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層または多層で形成するのが好ましい。例えば、絶縁層223を、酸化シリコンと窒化シリコンの積層としてもよい。絶縁層223は、スパッタリング法やCVD法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。
次に、絶縁層223上に下地層として絶縁層205を形成する(図3(B)参照。)。絶縁層205は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、または窒化酸化アルミニウム等を、単層または多層で形成するのが好ましい。例えば、絶縁層205を、酸化シリコンと窒化シリコンを積層した2層構造としてもよいし、上記材料を組み合わせた5層構造としてもよい。絶縁層205は、スパッタリング法やCVD法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。
次に、絶縁層205上に電極206を形成する(図3(B)参照。)。電極206は、アルミニウム、クロム、銅、タンタル、チタン、モリブデン、タングステンから選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いて形成することができる。また、マンガン、ジルコニウムのいずれか一または複数から選択された金属元素を用いてもよい。また、電極206は、単層構造でも、二層以上の積層構造としてもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、チタン膜上にアルミニウム膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上にタングステン膜を積層する二層構造、チタン膜上に銅膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チタン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ばれた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
次に、絶縁層207を形成する(図3(B)参照。)。絶縁層207は、例えば酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムと酸化シリコンの混合物、酸化ハフニウム、酸化ガリウムまたはGa−Zn系金属酸化物、などを用いればよく、積層または単層で設ける。
半導体層208は、非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体等を用いて形成することができる。例えば、非晶質シリコンや、微結晶ゲルマニウム等を用いることができる。また、炭化シリコン、ガリウム砒素、酸化物半導体、窒化物半導体などの化合物半導体や、有機半導体等を用いることができる。
以下では、酸化物半導体の構造について説明する。
CAAC−OSは、c軸配向した複数の結晶部(ペレットともいう。)を有する酸化物半導体の一つである。
nc−OSは、高分解能TEM像において、結晶部を確認することのできる領域と、明確な結晶部を確認することのできない領域と、を有する。nc−OSに含まれる結晶部は、1nm以上10nm以下、または1nm以上3nm以下の大きさであることが多い。なお、結晶部の大きさが10nmより大きく100nm以下である酸化物半導体を微結晶酸化物半導体と呼ぶことがある。nc−OSは、例えば、高分解能TEM像では、結晶粒界を明確に確認できない場合がある。なお、ナノ結晶は、CAAC−OSにおけるペレットと起源を同じくする可能性がある。そのため、以下ではnc−OSの結晶部をペレットと呼ぶ場合がある。
a−like OSは、nc−OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。
以下では、CAAC−OSおよびnc−OSの成膜モデルの一例について説明する。
次に、電極214、電極215、及び配線219を形成する(図3(D)参照。)。まず、絶縁層207及び半導体層208上に、電極214、電極215、及び配線219を形成するための導電膜を形成する。
次に、電極214、電極215、及び配線219上に、絶縁層210及び絶縁層211を形成する(図4(A)参照。)。絶縁層210及び絶縁層211は、絶縁層205と同様の材料および方法で形成することができる。
次に、レジストマスクを用いて、絶縁層210及び絶縁層211の一部を選択的にエッチングし、開口128を形成する(図4(A)参照。)。この時、図示しない他の開口も同時に形成することができる。レジストマスクの形成は、フォトリソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
次に、絶縁層211上に絶縁層212を形成する(図4(B)参照。)。絶縁層212は、絶縁層205と同様の材料および方法で形成することができる。
次に、絶縁層212上に電極115を形成する(図4(C)参照。)。電極115は、後に形成されるEL層117が発する光を効率よく反射する導電性材料を用いて形成することが好ましい。なお、電極115は単層に限らず、複数層の積層構造としてもよい。例えば、電極115を陽極として用いる場合、EL層117と接する層を、インジウム錫酸化物などのEL層117よりも仕事関数が大きく透光性を有する層とし、その層に接して反射率の高い層(アルミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など)を設けてもよい。
次に、隔壁114を形成する(図5(A)参照。)。隔壁114は、隣接する画素の発光素子125が意図せず電気的に短絡し、誤発光することを防ぐために設ける。また、後述するEL層117の形成にメタルマスクを用いる場合、メタルマスクが電極115に接触しないようにする機能も有する。隔壁114は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂などの有機樹脂材料や、酸化シリコンなどの無機材料で形成することができる。隔壁114は、その側壁がテーパーまたは連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。隔壁114の側壁をこのような形状とすることで、後に形成されるEL層117や電極118の被覆性を良好なものとすることができる。
EL層117の構成については、実施の形態4で説明する。
本実施の形態では電極118を陰極として用いるため、電極118を後述するEL層117に電子を注入できる仕事関数の小さい材料を用いて形成することが好ましい。また、仕事関数の小さい金属単体ではなく、仕事関数の小さいアルカリ金属、またはアルカリ土類金属を数nm形成した層を緩衝層として形成し、その上にアルミニウムなどの金属材料、インジウム錫酸化物等の導電性を有する酸化物材料、または半導体材料を用いて形成してもよい。また、緩衝層として、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、または、マグネシウム−銀等の合金を用いることもできる。
まず、基板102上に剥離層123を形成する(図6(A)参照。)。基板102は、基板101と同様の材料を用いて形成することができる。なお、基板101と基板102は、それぞれ同じ材料を用いてもよいし、互いに異なる材料を用いてもよい。また、剥離層123は、剥離層113と同様に形成することができる。基板102と剥離層123の間に絶縁層を設けてもよい。本実施の形態では、基板102にアルミノホウケイ酸ガラスを用いる。また、基板102上に形成する剥離層123として、スパッタリング法によりタングステン層を形成する。
次に、剥離層123上に絶縁層129を形成する(図6(A)参照。)。絶縁層129は、絶縁層205と同様の材料および方法で形成することができる。本実施の形態では、絶縁層129として、基板102側から、厚さ200nmの酸化窒化シリコン、厚さ140nmの窒化酸化シリコン、厚さ100nmの酸化窒化シリコンの積層膜をプラズマCVD法により形成する。
次に、絶縁層129上に、遮光層264を形成するための層274を形成する(図6(B)参照)。遮光層264は隣接する表示素子からの光を遮光し、隣接する表示素子間における混色を抑制する。また、着色層266の端部と遮光層264の端部が重なるように設けることにより、光漏れを抑制することができる。層274は、単層構造であっても2層以上の積層構造であってもよい。層274に用いることができる材料として、例えば、クロム、チタン、またはニッケルなどを含む金属材料、クロム、チタン、またはニッケルなどを含む酸化物材料、金属材料や顔料や染料を含む樹脂材料などが挙げられる。
次に、絶縁層129上に、着色層266を形成する(図6(D)参照)。着色層は特定の波長域の光を透過する有色層である。例えば、赤色の波長域の光を透過する赤色(R)のカラーフィルタ、緑色の波長域の光を透過する緑色(G)のカラーフィルタ、青色の波長域の光を透過する青色(B)のカラーフィルタなどを用いることができる。着色層266は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用いて、それぞれ所望の位置に形成する。この時、着色層266の一部が遮光層264と重なるように設けることが好ましい。画素毎に着色層266の色を変えることで、カラー表示を行うことができる。
次に、遮光層264および着色層266上にオーバーコート層268を形成する(図6(E)参照)。
次に、素子基板171と対向基板181を、接着層120を介して貼り合せる。この時、素子基板171上の発光素子125と、対向基板181上の着色層266が向かい合うように配置する(図7(A)参照)。
次に、素子基板171が有する基板101を、剥離層113とともに絶縁層221から剥離する(図7(B)参照)。剥離方法としては、機械的な力を加えること(人間の手や治具で引き剥がす処理や、ローラーを回転させながら分離する処理、超音波等)を用いて行えばよい。たとえば、剥離層113に鋭利な刃物またはレーザー光照射等で切り込みをいれ、その切り込みに水を注入する。毛細管現象により水が剥離層113と絶縁層221の間にしみこむことにより、基板101を剥離層113とともに容易に剥離することができる。
次に、接着層112を介して開口132bを有する基板111を絶縁層221に貼り合わせる(図8(B)参照)。この時、開口132aと開口132bが重なるように貼り合せる。開口132aと開口132bが重なることにより、開口132が形成される(図9(A)参照)。また、開口132の内側において、端子電極216の表面が露出する。
次に、対向基板181が有する基板102を、剥離層123とともに絶縁層129から剥離する(図9(A)参照)。剥離方法としては、機械的な力を加えること(人間の手や治具で引き剥がす処理や、ローラーを回転させながら分離する処理、超音波等)を用いて行えばよい。たとえば、剥離層123に鋭利な刃物またはレーザー光照射等で切り込みをいれ、その切り込みに水を注入する。毛細管現象により水が剥離層123と絶縁層129の間にしみこむことにより、基板102を容易に剥離することができる。
次に、接着層122を介して基板121を絶縁層129に貼り合わせる(図9(B)参照。)。このようにして表示装置100を作製することができる(図10(A)参照。)。
次に、異方性導電接続層138を介して外部電極124と端子電極216を開口132で電気的に接続する(図1(B)参照。)。このようにして、表示装置100に電力や信号を入力することが可能となる。なお、外部電極124として、FPCを用いることができる。また、外部電極124として金属線を用いることもできる。該金属線と端子電極216の接続は、異方性導電接続層138を用いてもよいが、異方性導電接続層138を用いずに、ワイヤーボンディング法により行うことができる。また、該金属線と端子電極216の接続をハンダ付けで行ってもよい。
ここで、カラー表示を実現するための画素構成の一例を、図12を用いて説明しておく。図12(A)、図12(B)、図13(A)、および図13(B)は、図1(A)の表示領域131中に示した領域170を拡大した平面図である。例えば、図12(A)に示すように、3つの画素130を副画素として機能させて、まとめて1つの画素140として用いる。3つの画素130それぞれに対応する着色層266を、赤、緑、青、とすることで、フルカラー表示を実現することができる。なお、図12(A)では、赤色の光を発する画素130を画素130Rと示し、緑色の光を発する画素130を画素130Gと示し、青色の光を発する画素130を画素130Bと示している。また、着色層266の色は、赤、緑、青、以外であってもよく、例えば、着色層266に黄、シアン、マゼンダなどを用いてもよい。
本実施の形態では、表示装置100のより具体的な構成例について、図14を用いて説明する。図14(A)は、表示装置100の構成例を説明するためのブロック図である。
また、図14(B)に示す画素回路134は、トランジスタ431と、容量素子233と、トランジスタ232と、トランジスタ434と、を有する。また、画素回路134は、発光素子125と電気的に接続されている。
図14(C)に示す画素回路134は、トランジスタ431と、容量素子233と、を有する。また、画素回路134は、液晶素子432と電気的に接続されている。
本発明の一態様の表示装置は、様々な形態を用いること、または様々な表示素子を有することが出来る。表示素子の一例としては、EL(エレクトロルミネッセンス)素子(有機物及び無機物を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子)、LED(白色LED、赤色LED、緑色LED、青色LEDなど)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電子インク、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ(GLV)、プラズマディスプレイ(PDP)、MEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッター)、MIRASOL(登録商標)、IMOD(インターフェアレンス・モジュレーション)素子、シャッター方式のMEMS表示素子、光干渉方式のMEMS表示素子、エレクトロウェッティング素子、圧電セラミックディスプレイ、カーボンナノチューブを用いた表示素子、など、電気的または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有するものがある。また、表示素子として量子ドットを用いてもよい。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FED)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction Electron−emitter Display)などがある。量子ドットを用いた表示装置の一例としては、量子ドットディスプレイなどがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。電子インク、電子粉流体(登録商標)、又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。
本実施の形態では、上記実施の形態に示したトランジスタ232および/またはトランジスタ252に置き換えて用いることができるトランジスタの一例について、図15を用いて説明する。なお、本明細書等に開示するトランジスタは、トランジスタ431やトランジスタ434などにも用いることができる。
図15(A1)に例示するトランジスタ410は、ボトムゲート型のトランジスタの1つであるチャネル保護型のトランジスタである。トランジスタ410は、半導体層208のチャネル形成領域上に、チャネル保護層として機能できる絶縁層209を有する。絶縁層209は、絶縁層205と同様の材料および方法により形成することができる。電極214の一部、および電極215の一部は、絶縁層209上に形成される。
図17(A1)に例示するトランジスタ430は、トップゲート型のトランジスタの1つである。トランジスタ430は、絶縁層119の上に半導体層208を有し、半導体層208および絶縁層119上に、半導体層208の一部に接する電極214および半導体層208の一部に接する電極215を有し、半導体層208、電極214、および電極215上に絶縁層207を有し、絶縁層207上に電極206を有する。また、電極206上に絶縁層210と、絶縁層211を有する。
本実施の形態では、発光素子125に用いることができる発光素子の構成例について説明する。なお、本実施の形態に示すEL層320が、他の実施の形態に示したEL層117に相当する。
図19(A)に示す発光素子330は、一対の電極(電極318、電極322)間にEL層320が挟まれた構造を有する。なお、以下の本実施の形態の説明においては、例として、電極318を陽極として用い、電極322を陰極として用いるものとする。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置が適用された電子機器の一例について、図面を参照して説明する。
101 基板
102 基板
111 基板
112 接着層
113 剥離層
114 隔壁
115 電極
117 EL層
118 電極
119 絶縁層
120 接着層
121 基板
122 接着層
123 剥離層
124 外部電極
125 発光素子
127 開口
128 開口
129 絶縁層
130 画素
131 表示領域
132 開口
133 駆動回路
134 画素回路
135 配線
136 配線
138 異方性導電接続層
140 画素
151 光
161 機能層
170 領域
171 素子基板
181 対向基板
205 絶縁層
206 電極
207 絶縁層
208 半導体層
209 絶縁層
210 絶縁層
211 絶縁層
212 絶縁層
213 電極
214 電極
215 電極
216 端子電極
217 絶縁層
219 配線
221 絶縁層
222 不純物元素
223 絶縁層
232 トランジスタ
233 容量素子
252 トランジスタ
264 遮光層
266 着色層
268 オーバーコート層
274 層
318 電極
320 EL層
322 電極
330 発光素子
331 発光素子
410 トランジスタ
411 トランジスタ
420 トランジスタ
421 トランジスタ
430 トランジスタ
431 トランジスタ
432 液晶素子
434 トランジスタ
435 ノード
436 ノード
437 ノード
440 トランジスタ
441 トランジスタ
951 車体
952 車輪
953 ダッシュボード
954 ライト
955 表示部
5100 ペレット
5101 イオン
5102 酸化亜鉛層
5103 粒子
5120 基板
5130 ターゲット
5161 領域
7100 携帯表示装置
7101 筐体
7102 表示部
7103 操作ボタン
7104 送受信装置
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
130B 画素
130G 画素
130R 画素
130Y 画素
132a 開口
132b 開口
142a 駆動回路
142b 駆動回路
320a 電荷発生層
5100a ペレット
5100b ペレット
5105a ペレット
5105a1 領域
5105a2 ペレット
5105b ペレット
5105c ペレット
5105d ペレット
5105d1 領域
5105e ペレット
Claims (5)
- 表示領域と、端子電極と、を有する表示装置であって、
前記端子電極は前記表示領域と互いに重なり、
前記表示領域は一方の面に画像を表示できる機能を有し、
前記端子電極は、前記表示領域の他方の面側から
外部電極と電気的に接続する表示装置。 - 請求項1において、
前記表示領域が発光素子を有する表示装置。 - 第1の基板と、第2の基板と、発光素子と、第1の電極と、を有する表示装置であって、
前記第1の電極は前記第1の基板の上方に設けられ、
前記発光素子は前記第1の電極の上方に設けられ、
前記第2の基板は前記発光素子の上方に設けられ、
前記発光素子は、前記第2の基板側から光を射出し、
前記第1の電極は前記第1の基板に設けられた開口において、
第2の電極と電気的に接続する表示装置。 - 請求項3において、
前記第1の基板及び前記第2の基板は、
可撓性を有する表示装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の表示装置と、タッチセンサと、を有する電子機器。
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