JP2017208253A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水分に対するバリア特性を改善して、信頼性の高い有機ＥＬ表示装置を実現する。
【解決手段】基板１００にＴＦＴが形成され、前記ＴＦＴの上に有機ＥＬ層１１２が形成された有機ＥＬ表示装置であって、前記有機ＥＬ層１１２の上には保護層１１４が形成され、前記基板１００と前記ＴＦＴの間には、ＡｌＯｘを含む第１のバリア層１０が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【選択図】図３

Description

本発明は表示装置に係り、特に基板を湾曲させることができるフレキシブル表示装置に関する。また、酸化物半導体をＴＦＴに用いたフレキシブル表示装置に関する。

有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置は表示装置を薄くすることによって、フレキシブルに湾曲させて使用することができる。この場合、素子を形成する基板を薄いガラスあるいは薄い樹脂によって形成する。有機ＥＬ表示装置は、バックライトを使用しないので、薄型化にはより有利である。

液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置は、導電層、無機絶縁層、有機絶縁層、半導体層等の多数の層構造を有している。熱膨張係数の異なる層を積層させると、これによって膜にストレスが生じ、薄膜にクラックや剥離が生ずる場合もある。

特許文献１には、有機絶縁膜とＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）を形成した場合の、膜間のストレスを緩和するために、有機絶縁膜とＩＴＯの間にＳｉＯｘ_２膜とＣｒ_２Ｏ_３膜の積層構造を配置する構成が記載されている。

特開２００４−３１７６４９号公報

画素に印加される信号を制御するために、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が使用される。ＴＦＴには、ａ-Ｓｉ（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−Ｓｉ）やＰｏｌｙ-Ｓｉが使用されてきた。一方、酸化物半導体を用いたＴＦＴはリーク電流が小さいので、画素電極の電圧を長期間安定して保つことが出来るので、近年注目されている。しかし、酸化物半導体は、水分や水素に弱いという性質を持っている。

一方、有機ＥＬ表示装置において発光層を構成する有機ＥＬ材料は水分の存在によって分解し、性能が劣化する。したがって、動作寿命を確保するためには、有機ＥＬ層を水分から保護しなければならない。水分等に対するバリアとしては、ＳｉＯｘ（本明細書でＳｉＯｘという場合はＳｉＯ_２を基本の構造としているという意味であり、一般には化学量論組成（ストイキオメトリー）ｘ=2からずれていることを示す）、あるいはＳｉＮｘ（本明細書でＳｉＮｘという場合は、Ｓｉ３Ｎ４を基本の構造としているという意味であり、一般には化学量論組成ｘ=4/3からずれていることを示す）の積層膜が使用されてきている。

しかし、ＳｉＯｘあるいはＳｉＮｘ等では、水分や水素等に対するバリア性能としては充分ではない。本発明の課題は、ＴＦＴや有機ＥＬ層を水分や水素から保護し、長寿命の表示装置を実現することである。

本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。

（１）基板にＴＦＴが形成され、前記ＴＦＴの上に有機ＥＬ層が形成された有機ＥＬ表示装置であって、前記有機ＥＬ層の上には保護層が形成され、前記基板と前記ＴＦＴの間には、ＡｌＯｘを含む第１のバリア層が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

（２）前記第１のバリア層は、第１のＡｌＯｘと第２のＡｌＯｘの積層構造で形成されていることを特徴とする（１）に記載の有機ＥＬ表示装置。

（３）第１の基板にＴＦＴと画素電極が形成され、前記第１の基板に対向して対向基板が配置され、前記第１の基板と前記第２の基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記ＴＦＴと前記第１の基板の間に、ＡｌＯｘを含む第１のバリア層が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。

（４）前記第１のバリア層は、第１のＡｌＯｘと第２のＡｌＯｘの積層構造で形成されていることを特徴とする（３）に記載の液晶表示装置。

有機ＥＬ表示装置の平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 有機ＥＬ表示装置の表示領域の断面図である。 バリア層の例を示す断面図である。 図４に示す構成の問題点の例を示す断面図である。 本発明のバリア層を示す断面図の例である。 スパッタリングにおける水分圧と膜応力の関係を示すグラフである。 スパッタリングにおける水分圧と屈折率の関係を示すグラフである。 第１バリア層と下地膜の詳細例を示す断面図である。 第１バリア層と下地膜の他の詳細例を示す断面図である。 実施例２のバリア層の例を示す断面図である。 ボトムゲートタイプのＴＦＴを使用した場合における本発明の有機ＥＬ表示装置を示す断面図である。 液晶表示装置の平面図である。 図１３のＢ−Ｂ断面図である。 トップゲートタイプのＴＦＴを使用した場合における本発明の液晶表示装置を示す断面図である。 ボトムゲートタイプのＴＦＴを使用した場合における本発明の液晶表示装置を示す断面図である。

以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。

図１は本発明が適用される有機ＥＬ表示装置の平面図である。本発明の有機ＥＬ表示装置は、フレキシブルに湾曲させることが出来る表示装置である。図１において、有機ＥＬ表示装置は表示領域１０００と端子部１５０を有し、表示領域１０００には、反射防止のための偏光板５００が貼り付けられている。端子部１５０には有機ＥＬ表示装置に電源や信号を供給するためのフレキシブル配線基板３００が接続しており、また、有機ＥＬ表示装置を駆動するドライバＩＣ４００が接続している。

図２は図１のＡ−Ａ断面図である。ポリイミド基板１００の上に表示領域や端子部が形成されている。ポリイミド基板１００は、厚さが１０乃至２０μｍであり、フレキシブルに湾曲することが出来る。ポリイミド基板１００は厚さが薄いため、形状が不安定であり、機械的な強度も十分でない場合もあることから、背面に第１保護フィルム１を貼り付けている。第１保護フィルム１はＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や、アクリル樹脂で形成され、厚さは０．１ｍｍ程度である。

図２において、ポリイミド基板１００の上に発光層を有するアレイ層が形成され、これを覆って偏光板５００が配置されている。トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置は反射電極を有しているので、外部からの光を反射する。偏光板５００は外光の反射を防止して画面を視やすくするためのものである。

図３は本発明によるトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の表示領域の構成を示す断面図である。なお、図３では、図２における支持フィルムは省略されている。図３において、厚さ１０μｍ乃至２０μｍのポリイミド基板１００の上には、ＡｌＯｘ等による第１バリア層１０が形成されている。本明細書でＡｌＯｘという場合、Ａｌ_２Ｏ_３を基本の構造としているという意味であり、一般には化学量論組成ｘ=1.5からずれていることを示す）。この第１のバリア層１０によってポリイミド基板１００を通して外部から侵入する水分、あるいは、ポリイミド基板１００自体から発生する水分あるいは水素をブロックする。

第１バリア層１０の上に、ＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ等からなる下地膜１０１がＣＶＤによって形成される。下地膜１０１の上には半導体層１０２が形成されている。図３における半導体層１０２は、酸化物半導体で形成されている。酸化物半導体は、例えば、ａ−ＩＧＺＯ（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等である。酸化物半導体はリーク電流が小さいという特徴を有する。一方、図３のＴＦＴは、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ半導体層で形成する場合もある。この場合、半導体層１０２は当初はＣＶＤによってａ−Ｓｉを形成し、これをエキシマレーザによってＰｏｌｙ−Ｓｉに変換することによって形成することが出来る。

半導体層１０２を覆ってＣＶＤを用いたＴＥＯＳ（テトラエトシキシラン）によるＳｉＯｘによってゲート絶縁膜１０３を形成する。ゲート絶縁膜１０３の上にゲート電極１０４を形成する。その後、イオンインプランテーションによって、半導体層１０２に対しゲート電極１０４に対応する以外の部分を導電層とする。半導体層１０２において、ゲート電極１０４に対応する部分がチャンネル部１０２１になる。

ゲート電極１０４を覆って層間絶縁膜１０５をＣＶＤによるＳｉＮｘによって形成する。層間絶縁膜１０５の上にＡｌＯｘ等による第２バリア層２０が形成されている。第２バリア層２０は酸化物半導体からなるＴＦＴを水分や水素から保護する。また、有機ＥＬ層１１２をポリイミド基板１００側からの水分、水素等から保護する。

その後、第２バリア層２０、層間絶縁膜１０５およびゲート絶縁膜１０３にスルーホールを形成し、ドレイン電極１０６およびソース電極１０７を接続する。図３において、ドレイン電極１０６、ソース電極１０７、第２バリア層２０を覆って有機パッシベーション膜１０８を形成する。有機パッシベーション膜１０８は平坦化膜を兼ねているので、２乃至３μｍと、厚く形成される。有機パッシベーション膜１０８は例えばアクリル樹脂によって形成する。

有機パッシベーション膜１０８の上に、反射電極１０９を形成し、その上に陽極となる下部電極１１０をＩＴＯ等の透明導電膜によって形成する。反射電極１０９は反射率の高いＡｌ合金によって形成する。反射電極１０９は、有機パッシベーション膜１０８に形成されたスルーホールを介してＴＦＴのソース電極１０７と接続する。

下部電極１１０の周辺にはアクリル等によるバンク１１１が形成される。バンク１１１を形成する目的は、次に形成される発光層を含む有機ＥＬ層１１２や上部電極１１３が段切れによって導通不良となることを防ぐことである。バンク１１１は、アクリル樹脂等の透明樹脂を全面にコートし、下部電極１１０に対応する部分に有機ＥＬ層からの光を取り出すホールを形成することによって形成される。

図３において、下部電極１１０の上に有機ＥＬ層１１２が形成される。有機ＥＬ層１１２は、例えば電子注入層、電子輸送層、発光層、ホール輸送層、ホール注入層等で形成される。有機ＥＬ層１１２の上には、カソードとしての上部導電層１１３が形成される。上部導電層１１３は、透明導電膜であるＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等によって形成されるほか、銀等の金属の薄膜で形成される場合もある。

その後、上部電極１１３側からの水分の侵入を防止するために、上部電極１１３の上に保護層１１４を、ＣＶＤを用いてＳｉＮｘによって形成する。有機ＥＬ層１１２は熱に弱いために、保護層１１４を形成するためのＣＶＤは１００℃程度の低温ＣＶＤによって形成される。

保護層１１４を覆って、ＡｌＯｘ等による第３バリア層３０が形成される。第３バリア層３０は、保護層１１４とともに、偏光板５００等を透過してくる水分等から有機ＥＬ層１１２を保護する役割を有している。

第３バリア層３０を覆って、粘着材５０１によって偏光板５００が貼り付けられている。偏光板５００は、外光に対する反射防止の役割を有している。なお、品種によっては、偏光板５００と第３バリア層３０との間に他の保護層あるいは保護フィルムが形成される場合もある。

図４は、図３における第１バリア層１０付近の断面図である。図４において、ポリイミド基板１００の上に第１バリア層１０が形成されている。ポリイミド基板１００は自身で水分を含んでいるとともに、水素の発生源ともなる。また、ポリイミドは水分を透過しやすい。これらの、水分や水素をブロックするためにＡｌＯｘによる第１バリア層１０が形成されている。緻密なＡｌＯｘはブロック性が高いので、３０ｎｍ〜８０ｎｍ程度形成すれば十分なブロック効果を得ることが出来る。図４におけるＡｌＯｘからなる第１バリア層１０はスパッタリングで形成される。

図３において、第２バリア層２０はＳｉＮで形成された層間絶縁膜１０５の上に形成され、第３バリア層３０はＳｉＮで形成された保護層１１４の上に形成されている。第２バリア層２０、第３バリア層３０は接触する層は第１バリア層１０とは異なっているが、いずれも、外部からの水分や水素がＴＦＴや有機ＥＬ層に到達するのを防止する役割を有する。

ＡｌＯｘは一般にはＡＣスパッタリングによって形成されるが、ＡＣスパッタリングで形成した膜は膜応力がＧＰａ（ギガパスカル）程度まで大きくなる。そうすると、図５に模式的に示すように、基板が湾曲してしまう。ＡｌＯｘをスパッタリングするときは、大判であるマザー基板４０００の状態であるので、マザー基板４０００の湾曲は大きな問題になる。マザー基板４０００の湾曲が大きくなると、工程を通せなくなる。

ＤＣスパッタリングを行うと膜応力を小さくできるが、ＡｌＯｘの膜厚を大きくすることが出来ない。一方、原子層堆積法（ＡＤＬ：Ａｔｏｍｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）によって形成したＡｌＯｘは膜応力を小さくすることが出来るが、製膜レートが低い。

これを解決するために、本発明では、図６に示すように、第１バリア層１０を膜質の異なる第１のＡｌＯｘ１１と第２のＡｌＯｘ１２を積層して構成している。第１のＡｌＯｘ１１はスパッタリング時に水分圧が低い状態で製膜したものであり、図２のＡｌＯｘ１２は、第１の場合よりも水分圧が高い状態で製膜したものである。第１のＡｌＯｘ１１と第２のＡｌＯｘ１２とで、応力の符号が異なるように製膜することによって、バリア層１０全体の応力を小さくすることが出来る。

図７は、スパッタリング時の水分圧と、製膜されたＡｌＯｘの膜応力の関係を示すグラフである。図７において、横軸はスパッタリング時の水分圧であり、縦軸は、製膜されたＡｌＯｘの膜応力である。図７に示すように、水分圧が高くなるにつれて膜応力の符号がマイナスからプラスに変化する。

図７において、水分圧が２×１０^−４Ｐａ程度のときに、膜応力がゼロになる。つまり、膜応力の点だけから見れば水分圧が２×１０^−４Ｐａ程度でスパッタリングした膜を用いればよい。しかし、ＡｌＯｘはスパッタリング時の水分圧によって膜質が異なり、水分圧が小さいほど緻密な膜を得ることが出来る。水分圧が２×１０^−４Ｐａ程度においてスパッタリングしたＡｌＯｘは、バリア特性が十分でない場合もある。

本発明の特徴は、低い水分圧でスパッタリングしたバリア特性の高い第１ＡｌＯｘと、第１のＡｌＯｘのときよりも高い水分圧でスパッタリングした第２ＡｌＯｘの積層構造を用いることによって、優れたバリア特性を維持し、かつ、応力の小さいＡｌＯｘによるバリア層を形成することが出来る点である。

すなわち、第２ＡｌＯｘは、第１ＡｌＯｘとは反対の符号を持つ膜応力を有しているので、第１ＡｌＯｘと第２ＡｌＯｘの積層膜全体としては、小さな膜応力とすることが出来る。一方、第１ＡｌＯｘは高いバリア特性を有しているので、第１バリア層として高いバリア特性を得ることが出来る。

例えば、図７に示すように、第１ＡｌＯｘを形成するときは、水分圧はＰ１（９×１０^−６Ｐａ）程度とし、第２ＡｌＯｘを形成するときは、水分圧をＰ２（４×１０⁻⁴Ｐａ）程度とすると、第１ＡｌＯｘ１１の膜応力は−２００ＭＰａ程度となり、第２ＡｌＯｘ１２は１８０ＭＰａ程度になるので、第１バリア層１０全体としては、非常に小さな膜応力とすることが出来る。したがって、基板のそりを防止することが出来る。また、第１ＡｌＯｘ１１によって、第１バリア層１０全体としては、高いバリア特性を得ることが出来る。

ところで、ＡｌＯｘの膜の緻密さと屈折率との間には相関がある。すなわち、膜が緻密になるほど、屈折率は高くなる。図８はＡｌＯｘのスパッタリング時の水分圧と、形成されたＡｌＯｘの屈折率の関係を示すグラフである。すなわち、製膜されたＡｌＯｘの屈折率を測定することによってＡｌＯｘの膜質を評価することが出来る。なお、図７、図８における○、△、×、□等は、サンプルの製造ロットが異なるという意味である。

図６において、例えば、第１ＡｌＯｘ１１の膜厚が１０ｎｍ、第２ＡｌＯｘ１２の膜厚は１０ｎｍであり、第１バリア層１０全体としては５０ｎｍとなっている。なお、図６の層構造は例であり、各膜厚を１０ｎｍ以外に設定することも可能であるし、また、層数を５層より多くすることも出来るし、少なくすることも出来る。総数は好ましくは、奇数であり、外側の層を第１ＡｌＯｘ１１で形成する。

図６に示すような、第１ＡｌＯｘ１１と第２ＡｌＯｘ１２の積層構造の製膜は容易である。すなわち、ＡｌＯｘは、Ａｌをターゲットとして、ガスに酸素とＡｒを用いた反応性のスパッタリングによって形成される。スパッタリング時の水分圧を第１ＡｌＯｘと第２ＡｌＯｘの形成時に変化させればよい。

また、本実施例においては水分圧を制御してＡｌＯｘ膜の特性を変化させているが、例えば水素やメタン等のアルカンを用いることでもＡｌＯｘ膜に水素結合を導入することができ、同様の効果を生ぜしめることができる。

図３における第１バリア層１０付近の構成は例えば、図９に示すような構成である。バリア層１０は図６で説明したとおりである。バリア層１０の上に形成される下地膜１０１は例えば、ＳｉＯｘ（５０ｎｍ）、ＳｉＮｘ（５０ｎｍ）、ＳｉＯｘ（３００ｎｍ）の積層構造である。

第１バリア層１０付近の層構造は、他の構成をとることも出来、図１０は、その例である。図１０において第１バリア層１０の上下をＳｉＯｘ（５０ｎｍ）、ＳｉＮｘ（５０ｎｍ）、ＳｉＯｘ（３００ｎｍ）のセットでサンドイッチしている。このような構成とすることによって、第１バリア層１０における第１ＡｌＯｘ１１の膜質を向上させることが出来る場合がある。ＳｉＯｘ層、ＳｉＮｘ層の膜厚、配置は図９および図１０には限らず、他の構成としてもよい。

以上は、本発明を図３における第１バリア層１０について説明したが、第２バリア層２０、第３バリア層３０についても同様である。

図１１は、実施例２におけるバリア層１０の構成を示す断面図である。図１１のバリア層１０は第１ＡｌＯｘ１１とＡｌ１３の積層構造となっている。すなわち、図６の第２ＡｌＯｘ１２がＡｌ１３に置き換わっている点が実施例１と異なっている。図１１において、奇数番目の層がＡｌＯｘ１１となっており、偶数番目の層がＡｌ１３になっている。

奇数番目に形成されているＡｌＯｘ１１に膜応力が発生しても、偶数番目に形成されているＡｌ１３は柔らかいので、ＡｌＯｘ１１に生じた膜応力を吸収することが出来、バリア層１０全体として膜応力を小さくすることが出来る。また、Ａｌ１３がＡｌＯｘ１１に隣接して形成されていることによって、スパッタリングされたＡｌＯｘの膜質をより緻密にすることが出来る場合もある。

図１１に示すような、ＡｌＯｘ１１とＡｌ１３の積層構造の製膜は容易である。すなわち、ＡｌＯｘ１１は、Ａｌをターゲットとして、ガスに酸素とＡｒを用いた反応性のスパッタリングによって形成され、Ａｌ１３は、Ａｌをターゲットとして、ガスにＡｒを用いることによって形成される。したがって、各膜を形成する時のガスの種類を変えることによって積層膜を形成することが出来る。

なお、図１１のバリア層構成は、Ａｌ層１３が存在しているので、光を透過することが困難である。したがって、図１１の構成は、第１バリア層１０および第２バリア層２０に適用することが出来るが、第３バリア層３０への適用は困難である。

図１１において、第１ＡｌＯｘ１１の膜厚は例えば１０ｎｍ、Ａｌ１３の膜厚は例えば、１０ｎｍであり、総数は５層構造である。ただし、各膜厚、層数は図１１に限る必要はない。本実施例の他の利点は、図１１に示すＡｌ１３の導電層をプロセス中での帯電防止に使用することが出来るという点である。

本実施例のさらに他の利点は、スパッタリングチャンバー内に定期的に導電膜が形成されるので、スパッタリングチャンバーの帯電を自動的に防止することが出来る。すなわち、スパッタリング装置において、絶縁膜のみをスパッタリングしていると、装置内部に静電気が蓄積し、製品にダメージを与える。したがって、スパッタリング装置においては、定期的に導電膜をスパッタリングして装置内の帯電を防止するプロセスが必要である。本実施例の製膜では、導電膜の形成が定期的に行われるので、わざわざ、導電膜をスパッタリングするプロセスを加える必要がない。

以上のように、本実施例においても、ＴＦＴおよび有機ＥＬ層を水分や水素から保護することが出来、同時に基板のそりを防止することが出来る。

図１２は本実施例を示す断面図である。図１２は、有機ＥＬ表示装置におけるＴＦＴがボトムゲートの場合における本発明の構成を示す断面図である。図１２において、ポリイミド基板１００の上にＡｌＯｘ等で形成された第１バリア層１０が形成され、その上に下地膜１０１が形成されている。下地膜１０１の上にゲート電極１０４が形成され、これを覆ってゲート絶縁膜１０３が形成されている。ゲート絶縁膜１０３の上で、ゲート電極１０４に対応した部分に酸化物半導体あるいはａ−Ｓｉによる半導体層１０２が形成されている。

半導体層１０２にはドレイン電極１０６とソース電極１０７が接続している。半導体層１０２、ドレイン電極１０６、ソース電極１０７を覆って無機パッシベーション膜４０がＳｉＮ等で形成されている。無機パッシベーション膜４０の上にＡｌＯｘ等による第２バリア層２０が形成されている。第２バリア層２０の上には有機パッシベーション膜１０８が形成され、有機パッシベーション膜１０８の上には反射電極１０９が形成されている。反射電極１０９はスルーホールを介してＴＦＴのソース電極１０７と接続している。以後は、図３と同様である。

図１２における第１バリア層１０の構成は、実施例１において説明した図４−１０、あるいは、図６−１０と同じ構成である。つまり、ボトムゲートのＴＦＴの場合にも本発明を適用して、有機ＥＬ層１１２、ＴＦＴ等への、水分、水素等の影響を軽減することが出来、さらに、基板１００の湾曲を防止することが出来る。

図１２における第２バリア層２０、第３バリア層３０の構成も実施例１における構成と同じである。また、実施例２で説明した、図１１に示すような、ＡｌＯｘとＡｌの積層構造の構成も本実施例に適用することが出来る。

本発明は液晶表示装置にも適用することが出来る。図１３は液晶表示装置の平面図である。図１３において、ＴＦＴ基板１００と対向した対向基板２００に表示領域１０００が形成され、表示領域１０００を覆って上偏光板５１０が配置されている。端子部１５０にはドライバＩＣ４００とフレキシブル配線基板３００が接続している。

図１４は図１３のＢ−Ｂ断面図である。図１４において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が対向して配置され、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶が挟持されている。対向基板２００の上に上偏光板５１０が貼り付けられ、ＴＦＴ基板１００の下に下偏光板５２０が貼り付けられている。ＴＦＴ基板１００、対向基板２００、上偏光板５１０、下偏光板５２０で液晶表示パネル３０００を構成している。下偏光板５２０の下側にバックライト２０００が配置している。

図１４において、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００を薄い樹脂で形成するか、薄いガラスで形成することによって、液晶表示パネル３０００をフレキシブルに湾曲する構造とすることが出来る。バックライト２０００は、光源、導光板、光学シート等を含むが、導光板を薄い樹脂によって形成するなどして、バックライトもフレキシブルなものとし、液晶表示装置全体をフレキシブル表示装置とすることが出来る。

図１５は、液晶表示装置の表示領域の断面図である。図１５において、液晶表示装置はＩＰＳ（Ｉｎ Ｐｌａｎｅ Ｓｗｔｉｃｈｉｎｇ）方式である。また、液晶を駆動するＴＦＴは、酸化物半導体によって形成されている。本発明では、酸化物半導体を外部からの水分、あるいは、構成材料から発生する水素等から保護するために、ＡｌＯｘ等で形成されたバリア層を配置している。図１５はトップゲート方式のＴＦＴである。

図１５において、例えば、ポリイミドで形成されたＴＦＴ基板１００にＡｌＯｘを含む第１バリア層１０が形成されている。第１バリア層１０の構成は、実施例１の図４乃至図１０で説明した構成と同様である。このような構成とすることによって、外部から侵入する水分、あるいは、ポリイミド基板１００で発生する水分あるいは水素等からＴＦＴを保護することが出来る。

第１バリア層１０の上にＳｉＯｘあるいはＳｉＮｘで形成される下地膜１０１が形成されている。下地膜１０１の上に形成されたＴＦＴの構成は実施例１において説明した構成と基本的には同じである。すなわち下地膜１０１の上に酸化物半導体で形成された半導体層１０２が形成され、その上をＴＥＯＳで形成されたＳｉＯｘによるゲート絶縁膜１０３が覆っている。ゲート絶縁膜１０３の上にゲート電極１０４が形成され、これを覆ってスパッタリングで形成されたＳｉＮｘによる層間絶縁膜１０５が形成されている。

層間絶縁膜１０５の上にコンタクト電極１０７１が形成されている。コンタクト電極１０７１はスルーホールを介してＴＦＴのドレイン電極１０７と接続し、スルーホールを介して画素電極１２２と接続する。図１５のドレイン電極１０６は映像信号線と接続する。図１５において、層間絶縁膜１０５の上に例えば、ＳｉＮｘによる無機パッシベーション膜４０が形成され、その上にＡｌＯｘを含む第２バリア層２０が形成されている。第２バリア層２０は、無機パッシベーション膜４０とともに、上側から侵入する水分や水素からＴＦＴを保護する。第２バリア層２０も基本的には第１バリア層１０と同様な構成である。

第２バリア層２０の上に平坦化膜を兼ねた有機パッシベーション膜１０８が形成されている。有機パッシベーション膜１０８の上に平面状にコモン電極１２０が形成され、その上に容量絶縁膜１２１が形成され、その上に画素電極１２２が形成されている。画素電極１２２はスルーホールを介してコンタクト電極１０７１と接続している。容量絶縁膜１２１は画素電極１２２およびコモン電極１２０とともに、保持容量を構成する。図１５において、画素電極１２２に電圧が印加されると、コモン電極１２０との間に矢印のような電気力線が発生し、液晶分子２５１を駆動する。画素電極１２２の上に、液晶分子２５１を初期配向させるための配向膜１２３が形成されている。

図１５において、液晶層２５０を挟んで、対向基板２００が対向している。対向基板２００もポリイミドで形成されている。対向基板２００の内側には、第３バリア層３０がＡｌＯｘ等によって形成されている。第３バリア層３０はポリイミド基板２００を透過してくる水分、あるいは、ポリイミド基板２００で発生する水分、水素等をブロックする役割を有する。図１５では、第３バリア層３０は、バリア層のみが形成されているが、この層も、実施例１の図９．図１０等に示すような、ＳｉＯｘあるいはＳｉＮｘ等の無機絶縁膜も同時に形成すれば、バリア特性はより良くなる。

図１５において、第３バリア層３０の上にブラックマトリクス２０２およびカラーフィルタ２０１が形成され、カラーフィルタ２０１を覆ってオーバーコート膜２０３が形成されている。オーバーコート膜２０３を覆って、液晶分子２５１を初期配向させるための配向膜１２３が形成されている。

第１バリア層１０、第２バリア層２０、第３バリア層３０は、実施例１の図６で示すような、ＡｌＯｘの積層構造とすることで、本実施例においても、液晶層あるいは、酸化物半導体に対する水分、水素等の影響を防止することが出来るとともに、基板のそりを抑えることが出来る。

また、第１バリア層１０、第２バリア層２０、第３バリア層３０を、実施例２の図１１で示すような、ＡｌＯｘとＡｌの積層構造とすると、Ａｌの存在によってバックライトが透過しなくなる。一方、反射型液晶表示装置の場合は、第１バリア層１０及び第２バリア層２０を、実施例２の図１１で示すような構成とすることが出来る。

図１６は本発明の実施例５を示す断面図である。図１６は液晶表示装置の表示領域の断面図であるが、図１５と異なり、ＴＦＴがボトムゲートのＴＦＴとなっている。図１６において、ポリイミドで形成されたＴＦＴ基板１００にＡｌＯｘ等を含む第１バリア層１０が形成され、その上に下地膜１０１が形成されている点は、図１５と同様である。そして、第１バリア層１０の構成も実施例１における図４乃至１０で説明した内容、構成と同じである。

図１６において、下地膜１０１の上にゲート電極１０４が形成され、ゲート電極１０４を覆ってゲート絶縁膜１０３が形成され、ゲート電極１０４に対応するゲート絶縁膜１０３の上に酸化物半導体で形成された半導体層１０２が形成されている。半導体層１０２の上にドレイン電極１０６とソース電極１０７が対向して形成されている。半導体層１０２、ドレイン電極１０６、ソース電極１０７を覆って無機パッシベーション膜４０が形成され、その上に第２バリア層２０が形成されている。

第２バリア層２０を覆って有機パッシベーション膜１０８が形成されている。有機パッシベーション膜１０８より上の層は実施例４で説明したトップゲートタイプのＴＦＴを有する図１５の液晶表示装置と同じ構成である。すなわち、図１６の対向基板２００側にも、第３バリア層３０がＡｌＯｘ等によって形成され、ポリイミド基板２００を透過してくる水分、あるいは、ポリイミド基板２００で発生する水分や水素が液晶層２５０あるいは酸化物半導体１０２に進入してくるのを阻止している。

第２バリア層２０、第３バリア層３０も基本的には、実施例１の図４乃至図１０で説明したバリア層の構成と同じである。したがって、本実施例においても、液晶層２５０あるいは、酸化物半導体１０２に対する水分、水素等の影響を防止することが出来るとともに、基板のそりを抑えることが出来る。なお、反射型液晶表示装置であれば、第１バリア層１０及び第２バリア層２０の構成を実施例２における図１１と同じ構成とすることが出来る。

以上の実施例における有機ＥＬ表示装置および液晶表示装置の断面構造は例であり、他の構成をとることが出来る。例えば、図３における有機ＥＬ表示装置では、偏光板５００と第３バリア層３０の間に他の支持フィルム等を配置することもある。また、上部電極１１３の上に第３バリア層３０を形成し、その上に保護層１１４を形成する場合もありうる。また、実施例１乃至３の有機ＥＬ表示装置、実施例４および５の液晶表示装置において、ＴＦＴ基板１００あるいは対向基板２００がポリイミド基板でなく、他の樹脂、あるいは、ガラスである場合もある。

１…保護フィルム、 １０…第１バリア層、 １１…第１ＡｌＯｘ層、 １２…第２ＡｌＯｘ層、 １３…Ａｌ層、 ２０…第２バリア層、 ３０…第３バリア層、 ４０…無機パッシベーション膜、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…下地膜、 １０２…半導体層、 １０３…ゲート絶縁膜、 １０４…ゲート電極、 １０５…層間絶縁膜、 １０６…ドレイン電極、 １０７…ソース電極、 １０８…有機パッシベーション膜、 １０９…反射膜、 １１０…下部電極、 １１１…バンク、 １１２…有機ＥＬ層、 １１３…上部電極、 １１４…保護層、 １２０…コモン電極、 １２１…容量絶縁膜、 １２２…画素電極、 １２３…配向膜、 １３０…スルーホール、 １４０…スルーホール、 １５０…端子部、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ、 ２０２…ブラックマトリクス、 ２０３…オーバーコート膜、 ２５０…液晶層、 ２５１…液晶分子、 ３００…フレキシブル配線基板、 ４００…ドライバＩＣ、 ５００…偏光板、 ５０１…粘着材、 ５１０…上偏光板、 ５２０…下偏光板、 １０００…表示領域、 １０７１…コンタクト電極、 ２０００…バックライト、 ３０００…液晶表示パネル、 ４０００…マザー基板

Claims (20)

1. 基板にＴＦＴが形成され、前記ＴＦＴの上に有機ＥＬ層が形成された有機ＥＬ表示装置であって、
   前記有機ＥＬ層の上には保護層が形成され、
   前記基板と前記ＴＦＴの間には、ＡｌＯｘを含む第１のバリア層が形成されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
2. 前記ＴＦＴと前記有機ＥＬ層との間には、ＡｌＯｘを含む第２のバリア層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 前記有機ＥＬ層と前記保護層の間には、ＡｌＯｘを含む第３のバリア層が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。
4. 前記第１のバリア層、または、前記第２のバリア層、または、前記第３のバリア層は、第１のＡｌＯｘと第２のＡｌＯｘの積層構造で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
5. 前記第１のＡｌＯｘの密度は、前記第２のＡｌＯｘの密度よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置。
6. 前記第１のＡｌＯｘの屈折率は、前記第２のＡｌＯｘの屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置。
7. 前記積層構造の層数は、奇数であることを特徴とする請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置。
8. 前記第１のバリア層、または、前記第２のバリア層は、ＡｌＯｘとＡｌの積層構造で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
9. 前記積層構造の層数は、奇数であることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ表示装置。
10. 前記基板はポリイミド基板で形成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１項に記載の有機ＥＬ表示装置。
11. 第１の基板にＴＦＴと画素電極が形成され、
    前記第１の基板に対向して対向基板が配置され、
    前記第１の基板と前記第２の基板の間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
    前記ＴＦＴと前記第１の基板の間に、ＡｌＯｘを含む第１のバリア層が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
12. 前記ＴＦＴと前記画素電極の間には、ＡｌＯｘを含む第２のバリア層が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
13. 前記対向基板の前記液晶側には、ＡｌＯｘを含む第３のバリア層が形成されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の液晶表示装置。
14. 前記第１のバリア層、または、前記第２のバリア層、または、前記第３のバリア層は、第１のＡｌＯｘと第２のＡｌＯｘの積層構造で形成されていることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の液晶表示装置。
15. 前記第１のＡｌＯｘの密度は、前記第２のＡｌＯｘの密度よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
16. 前記第１のＡｌＯｘの屈折率は、前記第２のＡｌＯｘの屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
17. 前記積層構造の層数は、奇数であることを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
18. 前記液晶表示装置は反射型であって、前記第１のバリア層、または、前記第２のバリア層は、ＡｌＯｘとＡｌの積層構造で形成されていることを特徴とする請求項１１または１２に記載の液晶表示装置。
19. 前記積層構造の層数は、奇数であることを特徴とする請求項１８に記載の液晶表示装置。
20. 前記基板はポリイミド基板で形成されていることを特徴とする請求項1１乃至１９のいずれか１項に記載の液晶表示装置。

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