JP2018066819A - 表示装置および表示装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】フレキシブルディスプレイにおいて、曲げ領域付近の断線を抑制する。【解決手段】表示装置であって、表示領域と、該表示領域の外側に位置し、少なくとも一部が曲げ領域１２０である周辺領域とを有する基材７０と、前記基材上に配置され、前記表示領域から前記周辺領域の一部まで延び、且つ前記基材の端部から離間して位置する絶縁層８８と、前記絶縁層の下層に、前記絶縁層の端部から前記曲げ領域側に延び出るように配置される段差緩和層１２８と、前記絶縁層および前記段差緩和層上に配置される配線１１６と、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、表示装置および表示装置の製造方法に関する。
有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置や液晶表示装置など、表示領域を備える表示装置において、近年、可撓性を有する基材を用いて、表示パネルを曲げることができるフレキシブルディスプレイの開発が進められている。
例えば、下記特許文献１に開示されるように、集積回路（ＩＣ）やフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）の実装部を表示領域の裏側に曲げて、狭額縁化を図ることが提案されている。
特開２０１６−３１４９９号公報
例えば、表示パネルにおいて配線は基材上に積層される。しかし、上記表示パネルの曲げ領域付近では断線が生じる場合がある。
本発明は、上記に鑑み、曲げ領域付近の断線が抑制された表示装置およびその製造方法の提供を目的とする。
本発明の表示装置は、表示領域と、該表示領域の外側に位置し、少なくとも一部が曲げ領域である周辺領域とを有する基材と、前記基材上に配置され、前記表示領域から前記周辺領域の一部まで延び、且つ前記基材の端部から離間して位置する絶縁層と、前記絶縁層の下層に、前記絶縁層の端部から前記曲げ領域側に延び出るように配置される段差緩和層と、前記絶縁層および前記段差緩和層上に配置される配線と、を有する。
１つの実施形態においては、上記段差緩和層は上記配線に沿って形成される。
１つの実施形態においては、上記段差緩和層は半導体材料および／または金属を含む。
１つの実施形態においては、上記絶縁層は無機絶縁材料を含む。
１つの実施形態においては、上記有機ＥＬ表示装置は、上記基材上に形成され、上記絶縁層および上記段差緩和層の上記基材側に配置され、無機絶縁材料を含む下地層を有する。
１つの実施形態においては、上記下地層は、上記段差緩和層を境に厚みが薄く形成されている。
１つの実施形態においては、上記絶縁層は、第１の絶縁層と第２の絶縁層とを含む積層構造を有し、上記段差緩和層は、前記第１の絶縁層および／または第２の絶縁層の端部から上記曲げ領域側に延び出るように配置される。
１つの実施形態においては、上記配線は、複数本配置され、上記段差緩和層は、互いに離間して複数個配置され、上記複数個の上記段差緩和層の各々は、上記複数本の上記配線の各々の下に位置する。
本発明の別の局面によれば、表示装置の製造方法が提供される。この表示装置の製造方法は、表示領域と、該表示領域の外側に位置し、少なくとも一部が曲げ領域である周辺領域とを有する基材上で、該周辺領域の一部で、且つ前記表示領域から離間した位置に、段差緩和層を形成する工程と、前記段差緩和層を覆うように絶縁層形成用膜を形成する工程と、前記絶縁層形成用膜をエッチングによりパターニングして、前記段差緩和層の前記表示領域側の端部のみを覆うように絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層および前記段差緩和層上に配線を配置する工程と、を含み、前記段差緩和層を、前記絶縁層形成用膜よりもエッチングレートが低い材料で形成する。
１つの実施形態においては、上記基材には上記段差緩和層の形成前に予め下地層が形成されており、上記エッチングの際に、該下地層もエッチングする。
本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の概略の構成を示す模式図である。 図１に示す有機ＥＬ表示装置の表示パネルの一例を示す模式的な平面図である。 図２のIII−III断面の一例を示す図である。 図２に示す表示パネルの一端を曲げた状態の一例を示す図である。 図２に示す表示パネルの曲げ領域近傍の一例を示す拡大断面図である。 図２に示す表示パネルの曲げ領域近傍の一例を示す平面図である。 本実施形態における変形例について説明するための図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の概略の構成を、有機ＥＬ表示装置を例にして示す模式図である。有機ＥＬ表示装置２は、画像を表示する画素アレイ部４と、画素アレイ部４を駆動する駆動部とを備える。有機ＥＬ表示装置２は、基材として樹脂フィルムを用いたフレキシブルディスプレイであり、この樹脂フィルムで構成された基材の上にＴＦＴやＯＬＥＤなどの積層構造が形成される。なお、図１に示した概略図は一例であって、本実施形態はこれに限定されるものではない。
画素アレイ部４には、画素に対応してＯＬＥＤ６および画素回路８がマトリクス状に配置される。画素回路８は複数のＴＦＴ１０，１２やキャパシタ１４で構成される。
上記駆動部は、走査線駆動回路２０、映像線駆動回路２２、駆動電源回路２４および制御装置２６を含み、画素回路８を駆動しＯＬＥＤ６の発光を制御する。
走査線駆動回路２０は、画素の水平方向の並び（画素行）ごとに設けられた走査信号線２８に接続されている。走査線駆動回路２０は、制御装置２６から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線２８を順番に選択し、選択した走査信号線２８に、点灯ＴＦＴ１０をオンする電圧を印加する。
映像線駆動回路２２は、画素の垂直方向の並び（画素列）ごとに設けられた映像信号線３０に接続されている。映像線駆動回路２２は、制御装置２６から映像信号を入力され、走査線駆動回路２０による走査信号線２８の選択に合わせて、選択された画素行の映像信号に応じた電圧を各映像信号線３０に出力する。当該電圧は、選択された画素行にて点灯ＴＦＴ１０を介してキャパシタ１４に書き込まれる。駆動ＴＦＴ１２は、書き込まれた電圧に応じた電流をＯＬＥＤ６に供給し、これにより、選択された走査信号線２８に対応する画素のＯＬＥＤ６が発光する。
駆動電源回路２４は、画素列ごとに設けられた駆動電源線３２に接続され、駆動電源線３２および選択された画素行の駆動ＴＦＴ１２を介してＯＬＥＤ６に電流を供給する。
ここで、ＯＬＥＤ６の下部電極は、駆動ＴＦＴ１２に接続される。一方、各ＯＬＥＤ６の上部電極は、全画素のＯＬＥＤ６に共通の電極で構成される。下部電極を陽極（アノード）として構成する場合は、高電位が入力され、上部電極は陰極（カソード）となって低電位が入力される。下部電極を陰極（カソード）として構成する場合は、低電位が入力され、上部電極は陽極（アノード）となって高電位が入力される。
図２は、図１に示す有機ＥＬ表示装置の表示パネルの一例を示す模式的な平面図である。表示パネル４０の表示領域４２に、図１に示した画素アレイ部４が設けられ、上述したように画素アレイ部４にはＯＬＥＤが配列される。上述したようにＯＬＥＤ６を構成する上部電極４４は、各画素に共通に形成され、表示領域４２全体を覆う。
矩形である表示パネル４０の一辺には、部品実装領域４６が設けられ、表示領域４２につながる配線が配置される。部品実装領域４６には、駆動部を構成するドライバＩＣ４８が搭載されたり、ＦＰＣ５０が接続されたりする。ＦＰＣ５０は、制御装置２６やその他の回路２０，２２，２４等に接続されたり、その上にＩＣを搭載されたりする。
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面の一例を示す図である。表示パネル４０は、樹脂フィルムで構成された基材７０の上にＴＦＴ７２などからなる回路層、ＯＬＥＤ６およびＯＬＥＤ６を封止する封止層１０６などが積層された構造を有する。基材７０を構成する樹脂フィルムとしては、例えば、ポリイミド系樹脂フィルムが用いられる。封止層１０６の上には保護膜１１４（保護フィルムともいう）が形成されている。本実施形態においては、画素アレイ部４はトップエミッション型であり、ＯＬＥＤ６で生じた光は、基材７０側とは反対側（図３において上向き）に出射される。なお、有機ＥＬ表示装置２におけるカラー化方式をカラーフィルタ方式とする場合には、例えば、封止層１０６と保護膜１１４との間、または、対向基板側にカラーフィルタが配置される。このカラーフィルタに、ＯＬＥＤ６にて生成した白色光を通すことで、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を作る。
表示領域４２の回路層には、上述した画素回路８、走査信号線２８、映像信号線３０、駆動電源線３２などが形成される。駆動部の少なくとも一部分は、基材７０上に回路層として表示領域４２に隣接する領域、即ち表示領域４２の外側に位置する周辺領域に形成することができる。上述したように、駆動部を構成するドライバＩＣ４８やＦＰＣ５０を、部品実装領域４６にて、回路層の配線１１６に接続することができる。
図３に示すように、基材７０上には、無機絶縁材料で形成された下地層８０が配置される。無機絶縁材料としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｙ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）およびこれらの複合体が用いられる。
表示領域４２においては、下地層８０を介して、基材７０上には、トップゲート型のＴＦＴ７２のチャネル部およびソース・ドレイン部となる半導体領域８２が形成される。半導体領域８２は、例えば、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）で形成される。半導体領域８２は、例えば、基材７０上に半導体層（ｐ−Ｓｉ膜）を設け、この半導体層をパターニングし、回路層で用いる箇所を選択的に残すことにより形成される。ＴＦＴ７２のチャネル部の上には、ゲート絶縁膜８４を介してゲート電極８６が配置される。ゲート絶縁膜８４は、代表的には、ＴＥＯＳで形成される。ゲート電極８６は、例えば、スパッタリング等で形成した金属膜をパターニングして形成される。ゲート電極８６上には、ゲート電極８６を覆うように層間絶縁層８８が配置される。層間絶縁層８８は、例えば、上記無機絶縁材料で形成される。ＴＦＴ７２のソース・ドレイン部となる半導体領域８２（ｐ−Ｓｉ）には、イオン注入により不純物が導入され、さらにそれらに電気的に接続されたソース電極９０ａおよびドレイン電極９０ｂが形成され、ＴＦＴ７２が構成される。
ＴＦＴ７２上には、層間絶縁膜９２が配置される。層間絶縁膜９２の表面には、配線９４が配置される。配線９４は、例えば、スパッタリング等で形成した金属膜をパターニングすることにより形成される。配線９４を形成する金属膜と、ゲート電極８６、ソース電極９０ａおよびドレイン電極９０ｂの形成に用いた金属膜とで、例えば、配線１１６および図１に示した走査信号線２８、映像信号線３０、駆動電源線３２を多層配線構造で形成することができる。この上に、例えば、アクリル系樹脂等の樹脂材料により平坦化膜９６が形成され、表示領域４２において、平坦化膜９６上にＯＬＥＤ６が形成される。
ＯＬＥＤ６は、下部電極１００、有機材料層１０２および上部電極１０４を含む。有機材料層１０２は、具体的には、正孔輸送層、発光層、電子輸送層等を含む。ＯＬＥＤ６は、代表的には、下部電極１００、有機材料層１０２および上部電極１０４を基材７０側からこの順に積層して形成される。本実施形態では、下部電極１００がＯＬＥＤの陽極（アノード）であり、上部電極１０４が陰極（カソード）である。
図３に示すＴＦＴ７２が、ｎチャネルを有した駆動ＴＦＴ１２であるとすると、下部電極１００は、ＴＦＴ７２のソース電極９０ａに接続される。具体的には、上述した平坦化膜９６の形成後、下部電極１００をＴＦＴ７２に接続するためのコンタクトホール１１０が形成され、例えば、平坦化膜９６表面およびコンタクトホール１１０内に形成した導電体部をパターニングすることにより、ＴＦＴ７２に接続された下部電極１００が画素ごとに形成される。
上記構造上には、画素を分離するバンク１１２が配置される。例えば、下部電極１００の形成後、画素境界にバンク１１２を形成し、バンク１１２で囲まれた画素の有効領域（下部電極１００の露出する領域）に、有機材料層１０２および上部電極１０４が積層される。上部電極１０４は、例えば、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明電極材料や、ＭｇＡｇなどの半透過金属材料で形成される。
上部電極１０４上には、封止層１０６が配置される。封止層１０６は、例えば、化学気相成長（ＣＶＤ）法によりＳｉＮｙ膜を成膜することにより形成される。封止層１０６は、複数の層を積層して形成することもでき、当該ＳｉＮｙ膜の上に有機膜を積層させてもよい。また、例えば、表示パネル４０の表面の機械的な強度を確保するため、表示領域４２の表面には、保護膜１１４が配置される。一方、部品実装領域４６では、ＩＣやＦＰＣを接続し易くするため保護膜１１４を設けていない。ＦＰＣ５０の配線やドライバＩＣ４８の端子は、例えば、配線１１６に電気的に接続される。
図４は、図２に示す表示パネルの一端を曲げた状態の一例を示す図であり、図２に示すIII−III断面を示している。図５は、図２に示す表示パネルの曲げ領域近傍の一例を示す拡大断面図であり、図６は、図２に示す表示パネルの曲げ領域近傍の一例を示す平面図である。表示パネル４０は、図３に示すように、基材７０を平面状に保って製造され得るが、例えば、有機ＥＬ表示装置２の筐体に格納される際には、図４に示すように、表示領域４２の外側に曲げ領域１２０を設けて部品実装領域４６を表示領域４２の裏側に配置させる。なお、図４において、図３、図５に示す表示パネル４０の積層構造のうち、基材７０上の積層構造を上部構造層１１８として簡略化して示している。また、図６において、図５に示す配線１１６よりも上に配置されている部材は省略している。
図４に示すように、表示パネル４０の上部構造層１１８側には、曲げ領域１２０の全体を覆うように樹脂層１２２が設けられ、曲げ領域１２０が補強される。また、表示パネル４０の基材７０側には、曲げ領域１２０の両側にそれぞれ、例えば、粘着フィルムで構成された補強材１２４ａ，１２４ｂが設けられる。
図５に示すように、表示領域４２と曲げ領域１２０との間の額縁領域１２６においては、下地層８０上に、層間絶縁層８８の端部から曲げ領域１２０側に延び出るように段差緩和層１２８が配置され、層間絶縁層８８と下地層８０との段差を緩和する。具体的には、段差緩和層１２８を配置して階段状とすることで、層間絶縁層８８と下地層８０との段差を緩和する。なお、表示領域４２の外側に位置し、且つ表示領域４２と隣接する領域を周辺領域ということもある。曲げ領域１２０及び額縁領域１２６は周辺領域に含まれる。図示例では、層間絶縁層８８は、第１の層間絶縁層８８ａと第２の層間絶縁層８８ｂとを含んで（例えば、基材７０側からＳｉＯｘ層とＳｉＮｙ層とを積層した積層構造として）いるが、単層構造としてもよい。また、段差緩和層１２８を境に、下地層８０の厚みが薄くなっている。図６に示すように、段差緩和層１２８は配線１１６に沿って形成され、配線１１６は層間絶縁層８８および段差緩和層１２８上に配置される。配線１１６上には、例えば、ＳｉＮｙ等の無機絶縁材料で形成されたパッシベーション膜１３０が配置される。また、パッシベーション膜１３０上には、平坦化層１３２が配置される。平坦化層１３２は、例えば、アクリル系樹脂等の樹脂材料により形成される。曲げ領域１２０においては、無機絶縁材料で形成される層（例えば、下地層８０、層間絶縁層８８、パッシベーション膜１３０）を省略もしくは薄膜化することが好ましい。無機絶縁材料で形成される層は曲げにより破損しやすい傾向にあるからである。一方で、省略もしくは薄膜化に伴って段差が形成され、この段差により配線１１６の断線（例えば、配線１１６の積層時に生じる断線）が生じるおそれがある。上述のように、段差緩和層１２８を配置することにより、このような断線の発生を抑制することができる。
図示例では、ゲート絶縁膜８４が、その端部が段差緩和層１２８の一部を覆うように配置され、層間絶縁層８８がゲート絶縁膜８４を覆うように配置される。段差緩和層１２８は、例えば、基材７０（下地層８０）上に段差緩和層形成用膜を設け、この段差緩和層形成用膜をパターニングすることにより形成される。段差緩和層１２８の形成材料としては、例えば、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）やＴＡＯＳ等の酸化物半導体等の半導体材料、金属が用いられる。１つの実施形態においては、段差緩和層１２８の形成材料としては、後述のエッチングの際に無機絶縁材料よりもエッチングされにくい材料が用いられる。段差緩和層１２８は、例えば、製造効率等の観点から、表示領域４２においてＴＦＴ（例えば、半導体領域８２）を形成する際に形成される。
層間絶縁層８８は、例えば、基材７０（下地層８０）上にゲート絶縁膜８４を介してＣＶＤ法等で形成した無機絶縁材料膜を、エッチングによりパターニングして形成される。このエッチングの際に下地層８０もエッチングされて、エッチングされにくい段差緩和層１２８を境に厚みの薄い薄肉部８０ａが形成される。図示例では、下地層８０はもう一段階エッチングされて、厚みがさらに薄くなった薄肉部８０ｂが形成される。このように、曲げ領域１２０においては、層間絶縁層８８は省略され、下地層８０も表示領域４２に比べて薄膜化している。なお、図示例では、曲げ領域１２０においても配線１１６上にパッシベーション膜１３０を配置しているが、例えば、曲げによる破損を防止する観点から、パッシベーション膜１３０の終端を額縁領域１２６内に設定し、曲げ領域１２０においてはパッシベーション膜１３０が省略されていてもよい。
曲げ領域１２０において、配線１１６（パッシベーション膜１３０）の基材７０が配置される側と反対側に配置される樹脂材料層の構成は任意の適切な構成が採用され得る。図示例では、配線１１６上にパッシベーション膜１３０を介して平坦化層１３２が配置され、平坦化層１３２上に樹脂層１２２が設けられているが、平坦化層１３２は、曲げ領域１２０全体において形成されてもよいし、配線１１６に対応する部分のみに形成されてもよい。また、平坦化層１３２を省略して、配線１１６（パッシベーション膜１３０）上に直接的に樹脂層１２２を設けてもよい。
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。例えば、図７に示すように、第１の層間絶縁層８８ａ上に、第２の層間絶縁層８８ｂの端部から曲げ領域側に延び出るように、段差緩和層１２８を形成して、層間絶縁層８８と下地層８０との段差を緩和してもよい。また、図５に示すように、下地層８０上に第１の段差緩和層を配置した上で、図７に示すように、第１の層間絶縁層８８ａ上に第２の段差緩和層を配置してもよい。
２ 有機ＥＬ表示装置、４ 画素アレイ部、６ ＯＬＥＤ、８ 画素回路、１０ 点灯ＴＦＴ、１２ 駆動ＴＦＴ、１４ キャパシタ、２０ 走査線駆動回路、２２ 映像線駆動回路、２４ 駆動電源回路、２６ 制御装置、２８ 走査信号線、３０ 映像信号線、３２ 駆動電源線、４０ 表示パネル、４２ 表示領域、４４ 上部電極、４６ 部品実装領域、４８ ドライバＩＣ、５０ ＦＰＣ、７０ 基材、７２ ＴＦＴ、８０ 下地層、８２ 半導体領域、８４ ゲート絶縁膜、８６ ゲート電極、８８ 層間絶縁層、９０ａ ソース電極、９０ｂ ドレイン電極、９２ 層間絶縁膜、９４ 配線、９６ 平坦化膜、１００ 下部電極、１０２ 有機材料層、１０４ 上部電極、１０６ 封止層、１１０ コンタクトホール、１１２ バンク、１１４ 保護膜、１１６ 配線、１１８ 上部構造層、１２０ 曲げ領域、１２２ 樹脂層、１２４ 補強材、１２６ 額縁領域、１２８ 段差緩和層、１３０ パッシベーション膜、１３２ 平坦化層。

Claims (10)

  1. 表示領域と、該表示領域の外側に位置し、少なくとも一部が曲げ領域である周辺領域とを有する基材と、
    前記基材上に配置され、前記表示領域から前記周辺領域の一部まで延び、且つ前記基材の端部から離間して位置する絶縁層と、
    前記絶縁層の下層に、前記絶縁層の端部から前記曲げ領域側に延び出るように配置される段差緩和層と、
    前記絶縁層および前記段差緩和層上に配置される配線と、
    を有する、表示装置。
  2. 前記段差緩和層が前記配線に沿って形成される、請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記段差緩和層が半導体材料および／または金属を含む、請求項１または２に記載の表示装置。
  4. 前記絶縁層が無機絶縁材料を含む、請求項１から３のいずれかに記載の表示装置。
  5. 前記基材上に形成され、前記絶縁層および前記段差緩和層の前記基材側に配置され、無機絶縁材料を含む下地層を有する、請求項１から４のいずれかに記載の表示装置。
  6. 前記下地層が、前記段差緩和層を境に厚みが薄く形成されている、請求項５に記載の表示装置。
  7. 前記絶縁層が、第１の絶縁層と第２の絶縁層とを含む積層構造を有し、
    前記段差緩和層が、前記第１の絶縁層および／または第２の絶縁層の端部から前記曲げ領域側に延び出るように配置される、請求項１から６のいずれかに記載の表示装置。
  8. 前記配線は、複数本配置され、
    前記段差緩和層は、互いに離間して複数個配置され、
    前記複数個の前記段差緩和層の各々は、前記複数本の前記配線の各々の下に位置する、請求項１から７のいずれかに記載の表示装置。
  9. 表示領域と、該表示領域の外側に位置し、少なくとも一部が曲げ領域である周辺領域とを有する基材上で、該周辺領域の一部で、且つ前記表示領域から離間した位置に、段差緩和層を形成する工程と、
    前記段差緩和層を覆うように絶縁層形成用膜を形成する工程と、
    前記絶縁層形成用膜をエッチングによりパターニングして、前記段差緩和層の前記表示領域側の端部のみを覆うように絶縁層を形成する工程と、
    前記絶縁層および前記段差緩和層上に配線を配置する工程と、を含み、
    前記段差緩和層を、前記絶縁層形成用膜よりもエッチングレートが低い材料で形成する、
    表示装置の製造方法。
  10. 前記基材には前記段差緩和層の形成前に予め下地層が形成されており、前記エッチングの際に、該下地層もエッチングする、請求項９に記載の製造方法。
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