JP2018113138A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂材料を含む有機絶縁膜に含まれる水分の影響を低減すること。【解決手段】表示装置は、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆う、樹脂材料を含む第１有機絶縁膜と、前記第１有機絶縁膜の上に設けられた無機絶縁膜と、前記薄膜トランジスタと電気的に接続された画素電極と、前記画素電極の端部を覆い、前記画素電極の上面を露出させる、樹脂材料を含む第２有機絶縁膜と、前記画素電極の上面に設けられた、発光層を含む有機層と、を有し、平面視において、前記無機絶縁膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた開口部と重畳しない位置に、前記第２有機絶縁膜と重畳する開口部を有し、前記第１有機絶縁膜と前記第２有機絶縁膜は、前記無機絶縁膜に設けられた前記開口部において酸化物導電膜を挟んで対向する。【選択図】図３
Description
本発明は、複数の画素を含む表示装置に関する。特に、各画素に発光素子を有する表示装置に関する。
従来、携帯端末やテレビなどのディスプレイに使用する表示装置の発光素子として有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）素子を有する有機ＥＬ表示装置が知られている。有機ＥＬ表示装置は、明るく視野角特性に優れるなどの利点を有し、液晶表示装置に代わる表示装置として開発が急がれている。
通常、有機ＥＬ表示装置は、薄膜トランジスタを覆う平坦化膜の上に発光素子を設けた構造を有している。例えば、特許文献１及び特許文献２には、有機材料を含む平坦化膜の上に設けられた画素電極と、その画素電極の上面の一部を露出する無機絶縁膜と、露出した画素電極の上に設けられた有機層とを含む有機ＥＬ表示装置が開示されている。
有機材料を含む平坦化膜は、平坦化膜の形成時に含まれる水分、又は平坦化膜の形成後の洗浄工程で吸収される水分を含んでいる。このような状態で平坦化膜が加熱プロセスを経ると、平坦化膜の内部に含まれる水分が蒸発する。特許文献１及び特許文献２に記載された有機ＥＬ表示装置では、平坦化膜が気密性の高い無機絶縁膜等に覆われているため、蒸発した水分は平坦化膜の内部に閉じ込められる。
その結果、蒸発した水分から受ける圧力に耐えられなくなると、無機絶縁膜又は画素電極が平坦化膜から剥離してしまう場合がある。このような場合、画素電極が欠損して表示不良を起こしたり、無機絶縁膜又は画素電極が剥離した部分から放出された水分によって有機層が劣化したりするなどの不具合を生じるおそれがある。
本発明の課題の一つは、樹脂材料を含む有機絶縁膜に含まれる水分の影響を低減することにある。
本発明の一実施形態における表示装置は、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆う、樹脂材料を含む第１有機絶縁膜と、前記第１有機絶縁膜の上に設けられた無機絶縁膜と、前記薄膜トランジスタと電気的に接続された画素電極と、前記画素電極の端部を覆い、前記画素電極の上面を露出させる、樹脂材料を含む第２有機絶縁膜と、前記画素電極の上面に設けられた、発光層を含む有機層と、を有し、平面視において、前記無機絶縁膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた開口部と重畳しない位置に、前記第２有機絶縁膜と重畳する開口部を有し、前記第１有機絶縁膜と前記第２有機絶縁膜は、前記無機絶縁膜に設けられた前記開口部において酸化物導電膜を挟んで対向する。
本発明の一実施形態における表示装置は、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆う、樹脂材料を含む第１有機絶縁膜と、前記第１有機絶縁膜の上に設けられた無機絶縁膜と、前記薄膜トランジスタと電気的に接続された画素電極と、前記画素電極の端部を覆い、前記画素電極の上面を露出させる、樹脂材料を含む第２有機絶縁膜と、前記画素電極の上面に設けられた、発光層を含む有機層と、を有し、平面視において、前記無機絶縁膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた開口部と重畳しない位置に、前記第２有機絶縁膜と重畳する開口部を有し、前記第１有機絶縁膜と前記第２有機絶縁膜は、前記無機絶縁膜に設けられた前記開口部において前記画素電極を挟んで対向する。
本発明の一実施形態における表示装置は、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタを覆う、樹脂材料を含む第１有機絶縁膜と、前記第１有機絶縁膜の上に設けられた無機絶縁膜と、前記第１有機絶縁膜に設けられた開口部を介して前記薄膜トランジスタと電気的に接続された酸化物導電膜と、を有し、平面視において、前記無機絶縁膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた前記開口部と重畳しない位置に、前記酸化物導電膜と重畳する開口部を有する。
以下、本発明の実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
また、本明細書および特許請求の範囲において、「上」及び「下」とは、基板における発光素子が形成される側の面（以下、単に「表面」という。）を基準とした相対的な位置関係を指す。例えば、本明細書では、基板の表面から遠ざかる方向を「上」と言い、基板の表面に近づく方向を「下」と言う。
（第１実施形態）
＜有機ＥＬ表示装置の構成＞
図１は、第１実施形態における有機ＥＬ表示装置１００の概略の構成を示す斜視図である。本実施形態における有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）表示装置１００は、基板１０１の上に、複数の画素１０２ａを含む表示部１０２、表示部１０２に対して外部からの信号を供給する端子部１０３、及び端子部１０３に対して外部からの信号を伝達するフレキシブルプリント回路基板１０４を有する。
＜有機ＥＬ表示装置の構成＞
図１は、第１実施形態における有機ＥＬ表示装置１００の概略の構成を示す斜視図である。本実施形態における有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）表示装置１００は、基板１０１の上に、複数の画素１０２ａを含む表示部１０２、表示部１０２に対して外部からの信号を供給する端子部１０３、及び端子部１０３に対して外部からの信号を伝達するフレキシブルプリント回路基板１０４を有する。
表示部１０２は、画像を表示する部位である。表示部１０２に配置された各画素１０２ａは、各々が発光素子としての有機ＥＬ素子６０（図３）を有する。つまり、複数の画素１０２ａの集合体が表示部１０２として機能する。各画素１０２ａには、駆動素子として、後述する薄膜トランジスタ５０（図３）が設けられている。本実施形態では、各画素１０２ａに設けられた薄膜トランジスタ５０を制御することにより、各画素１０２ａに設けられた有機ＥＬ素子６０の発光制御を行う構成となっている。
端子部１０３は、表示部１０２に接続された配線が集まって形成された配線群で構成され、外部からの信号を供給する端子として機能する。外部からの信号は、端子部１０３に接続されたフレキシブルプリント回路基板１０４から伝達される。端子部１０３とフレキシブルプリント回路基板１０４との接続は、公知の異方性導電膜を用いた方法を用いることができる。
フレキシブルプリント回路基板１０４は、外部回路（図示せず）との間の信号の送受信を行うために使用される回路基板である。フレキシブルプリント回路基板１０４は、可撓性を有する樹脂基板上に複数の配線を配置した構成を有し、端子部１０３上に異方性導電膜等を用いて接着される。
なお、本実施形態では、図示しない外部回路から表示部１０２に対して各種信号を入力する構成となっている。しかしながら、図示は省略するが、走査線（ゲート線）に走査信号を供給する走査線駆動回路及び／又は映像信号線（データ線）に映像信号を供給する映像信号線駆動回路を、基板１０１上に薄膜トランジスタ５０で形成してもよい。また、図示は省略するが、これらの走査信号及び／又は映像信号を出力する駆動回路を基板１０１上に配置したり、フレキシブルプリント回路基板１０４上に配置したりすることも可能である。
次に、本実施形態における有機ＥＬ表示装置１００の画素１０２ａの構成について説明する。図１に示した画素１０２ａは、実際には、ＲＧＢの三原色に対応した３つのサブ画素で構成される。具体的には、本実施形態では、赤色に対応するサブ画素１０２Ｒａ、緑色に対応するサブ画素１０２Ｇａ、及び青色に対応するサブ画素１０２Ｂａを用いて１つの画素１０２ａが構成されている。なお、本実施形態において、サブ画素１０２Ｒａ、１０２Ｇａ及び１０２Ｂａは互いに同じ構造である。したがって、以下の説明では、サブ画素１０２Ｒａに着目して説明を行い、サブ画素１０２Ｇａ及び１０２Ｂａについての説明は省略する。
図２は、第１実施形態における有機ＥＬ表示装置１００の画素１０２ａの構成を示す平面図である。図３は、第１実施形態における有機ＥＬ表示装置１００のサブ画素１０２Ｒａの構成を示す断面図である。図３は、図２に示すサブ画素１０２ＲａをＡ−Ａ’で切断した断面図に対応する。
図３において、基板１０１上には、薄膜トランジスタ５０が設けられている。薄膜トランジスタ５０は、いわゆるトップゲート型の薄膜トランジスタである。しかし、これに限らず、どのようなタイプの薄膜トランジスタを設けてもよい。図３に示す薄膜トランジスタ５０は、有機ＥＬ素子６０に対して電流を供給する駆動用トランジスタとして機能する。また、本実施形態では、薄膜トランジスタ５０として、Ｎチャネル型トランジスタを用いる。そのため、有機ＥＬ素子６０は、薄膜トランジスタ５０のソース電極５０ｅに接続される。
なお、薄膜トランジスタ５０の構造は、公知の構造であるため、ここでの詳細な説明は省略する。また、図３において図示を省略するが、薄膜トランジスタ５０を形成する過程において保持容量を形成してもよい。この場合、保持容量は、薄膜トランジスタ５０を構成する、いずれか２つの導電膜とその間に設けられた絶縁膜とで構成することができる。このような保持容量は、公知の如何なる構成を用いても良い。
薄膜トランジスタ５０は、有機絶縁膜１２０で覆われている。有機絶縁膜１２０は、薄膜トランジスタ５０の形状に起因する起伏を平坦化する平坦化膜として機能する。本実施形態では、有機絶縁膜１２０として、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂材料を含む絶縁膜を用いる。
有機絶縁膜１２０は、開口部１２２を有する。開口部１２２は、有機絶縁膜１２０の一部を除去することにより形成される。このとき、開口部１２２は、薄膜トランジスタ５０のソース電極５０ｅの一部が露出するように設けられる。後述するように、開口部１２２を介して薄膜トランジスタ５０と画素電極１３２とが電気的に接続される。
有機絶縁膜１２０に設けられた開口部１２２は、酸化物導電膜１２４で覆われる。本実施形態では、酸化物導電膜１２４として、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｉｘｄｅ）等の金属酸化物材料で構成される薄膜をパターン化したものを用いる。しかし、これに限らず、他の酸化物導電膜を用いてもよい。このとき、酸化物導電膜１２４は、開口部１２２によって露出した上述のソース電極５０ｅに接続されている。
さらに、有機絶縁膜１２０の上面には、酸化物導電膜１２４と同時に形成された別の酸化物導電膜を用いて保持容量５５の下部電極１２６が形成されている。下部電極１２６は、有機ＥＬ素子６０の下方に設けられている。後述するように、本実施形態の有機ＥＬ素子６０は、上方に向かって光を出射する構成となっているため、有機ＥＬ素子６０の下方の空間を利用して保持容量５５を形成することが可能である。
なお、図２及び図３では図示を省略するが、酸化物導電膜１２４及び保持容量５５の下部電極１２６の形成に用いた酸化物導電膜を、別の用途（例えば配線）として用いることも可能である。その際、配線として使用する酸化物導電膜の上に金属膜を重ねて配置することにより、配線抵抗を下げることもできる。金属酸化物で構成される酸化物導電膜は、金属膜に比べて抵抗が高いため、配線として用いる場合は、金属膜を重ねて全体の抵抗を下げることが好ましい。このとき、前述の酸化物導電膜１２４は、金属膜を形成する際に、薄膜トランジスタ５０のソース電極５０ｅをエッチングガスから保護する保護膜としても機能する。
酸化物導電膜１２４及び下部電極１２６の上には、無機絶縁膜１２８が設けられている。本実施形態では、無機絶縁膜１２８として、窒化シリコン膜を用いるであるが、これに限らず、酸化シリコン膜などの他の無機絶縁膜を用いることもできる。無機絶縁膜１２８には、酸化物導電膜１２４の一部を露出させる開口部１３０が設けられている。
無機絶縁膜１２８の上には、画素電極１３２が設けられる。画素電極１３２は、無機絶縁膜１２８に設けられた開口部１３０を介して酸化物導電膜１２４に接続される。すなわち、画素電極１３２は、酸化物導電膜１２４を介して薄膜トランジスタ５０に接続される。また、画素電極１３２は、保持容量５５の上部電極としても機能すると共に、有機ＥＬ素子６０の陽極（アノード電極）としても機能する。
画素電極１３２は、開口部１３０の一部を覆う構成となっている。そのため、図２において斜線で示される領域（以下、「水抜き領域」という。）６５は、有機絶縁膜１２０とバンクとして機能する有機絶縁膜１３４とが酸化物導電膜１２４を挟んで対向する構造となっている。このような構造とする理由については後述する。
なお、本実施形態では、画素電極１３２として、ＩＴＯ等の酸化物導電膜で銀を含む薄膜を挟んだ積層構造の導電膜を用いるが、これに限られるものではない。ただし、有機ＥＬ素子６０から発した光が上方に出射するように構成するためには、画素電極１３２は、反射性を有する導電膜を含むことが望ましい。
また、本実施形態では、保持容量５５の誘電体が他の絶縁膜に比べて誘電率の高い窒化シリコン膜であるため、大きな容量を確保しやすいという利点を有する。さらに、有機ＥＬ素子６０の下方の空間を有効活用して配置することができるため、保持容量５５の占有面積を大きく確保しやすいという利点を有する。
画素電極１３２は、その一部が有機絶縁膜１３４に覆われている。具体的には、有機絶縁膜１３４は、画素電極１３２の端部を覆うと共に、画素電極１３２の上面の一部を露出させる開口部１３６を有している。このような有機絶縁膜１３４は、一般的には、バンク又はリブと呼ばれ、発光領域を画定する役割を持つ。有機絶縁膜１３４としては、感光性アクリル樹脂又はポリイミド樹脂等の樹脂材料を用いることができるが、これに限られるものではない。
画素電極１３２の上面のうち有機絶縁膜１３４に重畳しない領域（すなわち、開口部１３６の内側の領域）には、有機ＥＬ層１３８が設けられる。本実施形態では、有機ＥＬ層１３８は、有機ＥＬ材料を蒸着法により成膜して形成する。有機ＥＬ層１３８は、少なくとも発光層を含み、その他に、電子注入層、電子輸送層、電子ブロッキング層、正孔注入層、正孔輸送層及び／又は正孔ブロッキング層を含むことができる。図３に示す有機ＥＬ層１３８では、赤色に発光する有機ＥＬ材料を含む発光層が用いられる。
なお、本実施形態では、画素ごとに発光色の異なる発光層を設ける構成を例示するが、これに限るものではない。例えば、図示は省略するが、白色発光の有機ＥＬ層を複数の画素にわたって設け、白色の光を各画素に設けたカラーフィルタでＲＧＢの各色に分離することも可能である。また、電子注入層、電子輸送層、電子ブロッキング層、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロッキング層といった機能層に関しては、複数の画素にわたって設けてもよい。
有機ＥＬ層１３８の上には、アルカリ金属を含む導電膜で構成される共通電極１４０が設けられる。アルカリ金属としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）などを用いることができる。本実施形態では、アルカリ金属を含む導電膜として、マグネシウムと銀の合金であるＭｇＡｇ膜を用いる。共通電極１４０は、有機ＥＬ素子６０の陰極（カソード電極）として機能する。また、共通電極１４０は、複数の画素にわたって設けられる。
有機ＥＬ層１３８からの出射光を上面側、つまり共通電極１４０側に取り出すトップエミッション型の表示装置とする場合、共通電極１４０には光に対する透過性が要求される。共通電極１４０として前述のアルカリ金属を含む導電膜を用いる場合、光に対する透過性を付与するために、共通電極１４０の膜厚を出射光が透過する程度に薄くする。具体的には、共通電極１４０の膜厚を１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下とすることで光に対する透過性を付与することができる。
共通電極１４０の上には、封止膜１４２が設けられている。封止膜１４２は、外部からの水分等の侵入を防ぎ、有機ＥＬ層１３８及び共通電極１４０の劣化を防ぐ役割を果たす。図３では図示を省略するが、本実施形態では、封止膜１４２として、窒化シリコン膜で樹脂膜を挟んだ三層構造の積層膜を用いる。しかし、これに限らず、窒化シリコン膜に加えて、又は代えて酸化シリコン膜を用いてもよい。
封止膜１４２の上には、充填材１４４を介してカバー部材１４６が設けられる。充填材１４４は、カバー部材１４６を接着する接着剤としても機能する。本実施形態では、充填材１４４としてアクリル樹脂を用いるが、これに限られるものではない。また、本実施形態では、カバー部材１４６を設けた例を示したが、充填材１４４及びカバー部材１４６を省略することも可能である。
ところで、図２及び図３に示したように、本実施形態では、無機絶縁膜１２８の一部に開口部１３０が設けられ、開口部１３０の内側の一部で酸化物導電膜１２４と画素電極１３２が接する構成となっている。具体的には、平面視において、無機絶縁膜１２８は、有機絶縁膜１２０に設けられた開口部１２２と重畳しない位置に、有機絶縁膜１３４と重畳する開口部１３０を有する。
このように、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００では、開口部１３０が、酸化物導電膜１２４と画素電極１３２との間の電気的接続を確保するための領域（すなわち、コンタクトホール）として機能するだけでなく、樹脂材料で構成される有機絶縁膜１２０から発生する水分を逃がすための領域として機能する。
樹脂材料を用いて絶縁膜を形成した場合、絶縁膜中に残存した水分がその後の加熱プロセスにおいて内部から放出される場合がある。そこで、本実施形態では、有機絶縁膜１２０の内部から放出される水分を逃がすために、無機絶縁膜１２８に開口部１３０を設けている。図２では、開口部１３０がサブ画素１０２Ｒａ、１０２Ｇａ及び１０２Ｂａごとに設けられているが、開口部１３０は任意に位置に設けることができる。例えば、サブ画素１０２Ｒａ、１０２Ｇａ及び１０２Ｂａのいずれかには設けない構成としてもよいし、複数画素に１つの割合で設ける構成としてもよい。
以上のように、本実施形態では、有機絶縁膜１２０から放出された水分が無機絶縁膜１２８によって逃げ場を失うことがないように、無機絶縁膜１２８に対して開口部１３０を設け、水抜き領域６５を形成している。これに加えて、本実施形態では、開口部１３０の内側において、有機絶縁膜１２０が酸化物導電膜１２４で覆われている点に特長がある。その理由について、図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃを用いて説明する。
図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、無機絶縁膜１２８の開口部１３０の内側に酸化物導電膜１２４が配置されない場合を想定した一例を示す図である。なお、矢印で示される領域６４は、後に水抜き領域６５となる領域を示している。
図４Ａにおいて、有機絶縁膜１２０の上には、酸化物導電膜１２４が形成される。その際、酸化物導電膜１２４の形成時に、露出した有機絶縁膜１２０の表面近傍（領域１２１ａ）にダメージが与えられる可能性がある。例えば、酸化物導電膜１２４をドライエッチング法によりエッチングする場合には、有機絶縁膜１２０がプラズマによるダメージを受ける可能性がある。また、酸化物導電膜１２４をウェットエッチング法によりエッチングする場合には、有機絶縁膜１２０の組成がエッチング液の影響を受けて変性し、ダメージを受ける可能性がある。
図４Ｂにおいて、有機絶縁膜１２０及び酸化物導電膜１２４の上には、無機絶縁膜１２８が形成される。本実施形態では、無機絶縁膜１２８として窒化シリコン膜を用いるため、エッチングには通常ドライエッチング法を用いる。そのため、無機絶縁膜１２８に対して開口部１３０を形成する際には、領域１２１ｂの範囲において、有機絶縁膜１２０がプラズマによるダメージを受ける可能性がある。
図４Ｃにおいて、有機絶縁膜１２０、酸化物導電膜１２４及び無機絶縁膜１２８の上に、画素電極１３２が形成される。このとき、画素電極１３２を形成する際においても、有機絶縁膜１２０の表面近傍（領域１２１ｃ）は、エッチング処理に伴うダメージを受ける可能性がある。
以上のように、無機絶縁膜１２８の開口部１３０の内側に酸化物導電膜１２４が配置されない場合、有機絶縁膜１２０の表面近傍は、画素電極１３２を形成するまでの間に少なくとも３回のダメージを受ける可能性がある。本発明者らの知見では、上述したダメージを受けた樹脂膜は、吸湿性が増してしまう場合がある。そのため、図４Ａから図４Ｃに示した過程を経た場合には、有機ＥＬ層１３８及び共通電極１４０を形成した後において、ダメージを受けた樹脂膜から徐々に水分が放出されることが懸念される。
以上のことを踏まえ、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００は、無機絶縁膜１２８に設けられた開口部１３０の内側において、有機絶縁膜１２０が酸化物導電膜１２４で覆われた構造を有している。具体的には、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００は、図３に示されるように、有機絶縁膜１２０と有機絶縁膜１３４が、無機絶縁膜１２８に設けられた開口部１３０において酸化物導電膜１２４を挟んで対向する構造を有している。
このような構造を採用することにより、有機絶縁膜１２０は、図４を用いて説明した３回のダメージを受けることがない。すなわち、本実施形態では、酸化物導電膜１２４が、画素電極１３２と薄膜トランジスタ５０とを接続する電極として機能すると共に、有機絶縁膜１２０をエッチングプロセスから保護する保護膜として機能する。
また、無機絶縁膜１２８には開口部１３０が設けられているため、有機絶縁膜１２０の内部で発生した水分は、水抜き領域６５を介して外部に放出することができる。このとき、本実施形態の有機ＥＬ表示装置１００では、水抜き領域６５が酸化物導電膜１２４で覆われている。しかしながら、窒化シリコン膜で構成される無機絶縁膜１２８に比べて、酸化物導電膜１２４は水分の透過性が高いため、水分を透過することが可能である。
以上のとおり、本実施形態によれば、有機ＥＬ表示装置において、樹脂材料を含む絶縁膜に含まれる水分の影響を低減することができる。
＜有機ＥＬ表示装置の製造方法＞
次に、本実施形態における有機ＥＬ表示装置１００の製造方法について図５Ａ〜図５Ｆを用いて説明する。図５Ａ〜図５Ｆは、本実施形態における有機ＥＬ表示装置１００の製造工程の一例を示す断面図である。
次に、本実施形態における有機ＥＬ表示装置１００の製造方法について図５Ａ〜図５Ｆを用いて説明する。図５Ａ〜図５Ｆは、本実施形態における有機ＥＬ表示装置１００の製造工程の一例を示す断面図である。
まず、図５Ａに示されるように、基板１０１上に薄膜トランジスタ５０及び映像信号線１１０を形成する。薄膜トランジスタ５０の形成方法は、特に限定されず、公知の方法で形成することができる。また、基板１０１として、本実施形態ではガラス基板を用いるが、他の絶縁基板を用いてもよい。
なお、基板１０１として、樹脂材料で構成されるフレキシブル基板を用いる場合は、別の支持基板上にポリイミド等の樹脂膜を形成し、その樹脂膜の上に薄膜トランジスタ５０及び映像信号線１１０を形成する。そして、最終的に図３に示した封止膜１４２を形成した後に支持基板を剥離すればよい。
本実施形態では、基板１０１上に下地絶縁膜（図示せず）を設け、その上に半導体膜５０ａを形成する。次に、半導体膜５０ａを覆うゲート絶縁膜５０ｂを形成する。ゲート絶縁膜５０ｂを形成したら、ゲート絶縁膜５０ｂ上の、半導体膜５０ａと重畳する領域にゲート電極５０ｃを形成する。次に、ゲート電極５０ｃを覆う絶縁膜５０ｄを形成し、その後、絶縁膜５０ｄに形成されたコンタクトホールを介して半導体膜５０ａに接続されるソース電極５０ｅ及びドレイン電極５０ｆを形成する。また、これと同時に、映像信号線１１０を形成する。こうして、基板１０１上に、薄膜トランジスタ５０及び映像信号線１１０が形成される。
次に、図５Ｂに示されるように、薄膜トランジスタ５０及び映像信号線１１０を形成した後、有機絶縁膜１２０を形成する。本実施形態では、有機絶縁膜１２０を構成する材料として、ポジ型の感光性を有するアクリル樹脂材料を用いる。より詳細には、有機絶縁膜１２０を構成するアクリル樹脂材料を塗布した後、フォトリソグラフィにより開口部１２２を形成する領域を選択的に感光させてパターニングを行い、不要なアクリル樹脂材料を除去する。これにより、エッチング処理を行うことなく、開口部１２２を有する有機絶縁膜１２０を形成することができる。なお、図５Ｂに示されるように、開口部１２２は、薄膜トランジスタ５０のソース電極５０ｅを露出させるように形成される。
次に、図５Ｃに示されるように、開口部１２２を形成した後、開口部１２２を覆ってＩＴＯ等の金属酸化物材料で構成される酸化物導電膜１２４及び保持容量５５の下部電極１２６を形成する。酸化物導電膜１２４及び下部電極１２６は、有機絶縁膜１２０を覆って形成されたＩＴＯ等の酸化物導電膜をフォトリソグラフィによりパターン化して形成する。酸化物導電膜１２４は、薄膜トランジスタ５０のソース電極５０ｅの露出した部分を覆う。下部電極１２６は、後に有機ＥＬ素子６０が形成される領域に設けられる。
なお、酸化物導電膜１２４は、有機絶縁膜１２０の表面のうち、図２及び図３に示した水抜き領域６５に対応する領域６４まで重畳するように設けられる。したがって水抜き領域６５に対応する領域６４において、有機絶縁膜１２０に対して酸化物導電膜１２４の形成に伴うダメージが与えられることがない。
また、光に対する透過性を必要としない領域においては、金属酸化物材料を含む導電膜に直接金属膜を積層し、積層構造の導電膜を形成してもよい。このような積層構造の導電膜は、金属膜によって抵抗を下げることができるため、配線又は電極として利用する上で有効である。
次に、図５Ｄに示されるように、酸化物導電膜１２４及び下部電極１２６を形成した後、無機絶縁膜１２８を形成する。本実施形態では、無機絶縁膜１２８として、窒化シリコン膜を形成する。また、無機絶縁膜１２８のうち酸化物導電膜１２４と重畳する領域（上述の領域６４を含む。）には、開口部１３０が形成される。開口部１３０の形成の際、酸化物導電膜１２４が保護膜として機能するため、有機絶縁膜１２０に対して、開口部１３０の形成に伴うダメージが与えられることはない。なお、無機絶縁膜１２８は、保持容量５５を構成する誘電体として機能する。
次に、図５Ｅに示されるように、無機絶縁膜１２８に対して開口部１３０を形成した後、画素電極１３２を形成する。このとき、画素電極１３２は、開口部１３０の内側の一部に重畳するように設けられる。したがって、画素電極１３２は、開口部１３０の内側で酸化物導電膜１２４と接続される。換言すれば、画素電極１３２は、酸化物導電膜１２４を介して薄膜トランジスタ５０に接続される。
このとき、開口部１３０の内側において、酸化物導電膜１２４が露出した領域は、水抜き領域６５として機能する。
また、画素電極１３２を形成することにより、有機ＥＬ素子６０の下方には、下部電極１２６、無機絶縁膜１２８及び画素電極１３２で構成される保持容量５５が形成される。本実施形態において、図示は省略するが、保持容量５５は、Ｎチャネル型トランジスタで構成された薄膜トランジスタ５０のゲート電極５０ｃとソース電極５０ｅとの間に配置される。すなわち、保持容量５５の一方の電極である下部電極１２６は、ゲート電極５０ｃに接続される。また、保持容量５５の他方の電極である画素電極１３２は、ソース電極５０ｅに接続される。
次に、図５Ｆに示されるように、画素電極１３２を形成した後、バンクとして機能する有機絶縁膜１３４を形成する。本実施形態では、有機絶縁膜１３４を構成する材料として、感光性のアクリル樹脂材料を用いる。有機絶縁膜１３４は、画素電極１３２の外縁を覆うと共に、画素電極１３２の上面を露出させるようにパターニングされる。このパターニングにより形成される開口部１３６は、画素電極１３２の上面に、発光素子として機能する領域（発光領域）を画定する。
なお、本実施形態では、水抜き領域６５において、有機絶縁膜１３４と酸化物導電膜１２４とが接する。換言すれば、開口部１３０の内側において、平坦化膜としての有機絶縁膜１２０とバンクとしての有機絶縁膜１３４とが酸化物導電膜１２４を挟んで対向する。このような構造とした場合、有機絶縁膜１２０から水分が放出されたとしても、水分は酸化物導電膜１２４及び有機絶縁膜１３４を経由して外部に放出される。
本実施形態では、有機絶縁膜１２０を形成した後に、酸化物導電膜１２４、無機絶縁膜１２８及び画素電極１３２の形成に伴う加熱処理を経るため、それらの加熱処理の間に有機絶縁膜１２０から水分が放出される。また、有機絶縁膜１３４を形成する際の焼成処理においても、有機絶縁膜１２０から水分が放出される。
このように、本実施形態においては、有機絶縁膜１３４を形成するまでの過程で有機絶縁膜１２０の内部に残存する水分をほぼ放出することができる。これに加えて、図４Ａ〜図４Ｃを用いて説明したような有機絶縁膜１２０へのダメージもないため、有機絶縁膜１２０の吸湿性が増して水分を長時間にわたって放出し続けるようなこともない。したがって、次の有機ＥＬ層１３８及び共通電極１４０の形成前に、有機絶縁膜１２０から余分な水分を除去することができる。
以上のようにしてバンクとして機能する有機絶縁膜１３４を形成したら、次に有機ＥＬ層１３８及び共通電極１４０を形成する。本実施形態では、有機ＥＬ層１３８及び共通電極１４０の形成に蒸着法を用い、画素ごとに分けて形成する例を示すが、これに限られるものではない。例えば、発光層以外の電子輸送層又は正孔輸送層などの機能層については、複数の画素に対して共通に設けてもよい。本実施形態で使用し得る有機ＥＬ層１３８については特に制限はなく、公知の材料を用いることが可能である。なお、図５Ｆでは、赤色に発光するサブ画素１０２Ｒａを例に挙げているため、有機ＥＬ層１３８に含まれる発光層としては、赤色に発光する発光材料を用いる。
本実施形態では、共通電極１４０としてＭｇＡｇ膜を用いる。このようなアルカリ金属を含む導電膜は、有機ＥＬ層１３８と同様に水分等に弱い。そのため、有機ＥＬ層１３８の蒸着と共通電極１４０の蒸着は、大気開放せずに行うことが望ましい。この場合、真空を維持したまま連続的に蒸着処理を行うことが好ましいが、これに限らず、窒素雰囲気等の不活性雰囲気を維持したままに連続的に蒸着処理を行うことも有効である。
この時点において、有機絶縁膜１３４に設けられた開口部１３６の内側には、画素電極１３２、有機ＥＬ層１３８及び共通電極１４０で構成される有機ＥＬ素子６０が形成される。
次に、窒化シリコン膜、アクリル樹脂材料で構成される樹脂膜及び窒化シリコン膜をこの順に積層して封止膜１４２を形成する。このとき、封止膜１４２の一部を構成する樹脂膜は、有機絶縁膜１３４に形成された開口部１３６に起因する起伏を平坦化することができる。さらに、パーティクル等の異物が共通電極１４０の上に存在していたとしても、樹脂膜によって起伏を平坦化できるため、樹脂膜の上に形成される窒化シリコン膜が異物の影響で剥がれたりカバレッジ不良を起こしたりする可能性を低減することができる。
最後に、図５Ｆに示す状態を得たら、樹脂材料で構成される充填材１４４を用いてガラス基板等のカバー部材１４６を基板１０１上に設ける。以上のプロセスを経て、図３に示される有機ＥＬ表示装置１００を形成することができる。
（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態とは異なる画素レイアウトとした例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置１００との構成上の差異に注目して説明を行い、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略することがある。
第２実施形態では、第１実施形態とは異なる画素レイアウトとした例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置１００との構成上の差異に注目して説明を行い、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略することがある。
図６は、第２実施形態における有機ＥＬ表示装置の画素１０２ｂの構成を示す平面図である。本実施形態においても、画素１０２ｂは、３つのサブ画素１０２Ｒｂ、１０２Ｇｂ及び１０２Ｂｂで構成される。本実施形態では、サブ画素１０２Ｒｂ及び１０２Ｇｂを垂直方向に並べて配置し、それら２つのサブ画素１０２Ｒｂ及び１０２Ｇｂに隣接してサブ画素１０２Ｂｂを水平方向に並べて配置している。
サブ画素１０２Ｒｂは、平坦化膜（図示せず）に設けられた開口部１２２Ｒ、酸化物導電膜１２４Ｒ、保持容量の下部電極１２６Ｒ、絶縁膜（図示せず）に設けられた開口部１３０Ｒ、及び画素電極１３２Ｒを有する。開口部１３０Ｒは、酸化物導電膜１２４Ｒに重畳して設けられる。酸化物導電膜１２４Ｒは、開口部１２２Ｒを介して薄膜トランジスタ（図示せず）に接続される。また、酸化物導電膜１２４Ｒは、開口部１３０Ｒの内側で画素電極１３２Ｒと接続される。このとき、開口部１３０Ｒの内側において、画素電極１３２Ｒと重畳しない領域は、水抜き領域６５Ｒとして機能する。
なお、サブ画素１０２Ｇｂ及び１０２Ｂｂを構成する要素は、基本的には、上述したサブ画素１０２Ｒｂと同じ構造である。したがって、上述のサブ画素１０２Ｒｂについての説明において、符号中の「Ｒ」の部分をそれぞれ「Ｇ」及び「Ｂ」に置き換えればよいため、ここでの説明は省略する。
ただし、本実施形態では、サブ画素１０２Ｂｂには、水抜き領域が設けられていない。このように、水抜き領域は、すべてのサブ画素ごとに設けておく必要はなく、画素のレイアウトに応じて、任意の位置に設けておくことができる。例えば、ＲＧＢのいずれかのサブ画素に１つ又は複数画素に１つ設けられていてもよい。
（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態とは異なる画素構造とした例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置１００との構成上の差異に注目して説明を行い、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略することがある。
第３実施形態では、第１実施形態とは異なる画素構造とした例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置１００との構成上の差異に注目して説明を行い、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略することがある。
図７は、第３実施形態における有機ＥＬ表示装置の画素１０２Ｒｃの構成を示す断面図である。本実施形態では、無機絶縁膜１２８に対して開口部１３０とは異なる他の開口部１３１を設けている。開口部１３１は、有機絶縁膜１２０に設けられた開口部１２２の内側に設けられている。つまり、開口部１３１は、開口部１２２と重畳する位置に設けられている。そのため、図７に示されるように、画素電極１３２は、開口部１３１を介して酸化物導電膜１２４に接続される。したがって、水抜き領域６５は、無機絶縁膜１２８に設けられた開口部１３０によって画定される。
本実施形態においても、水抜き領域６５では、有機絶縁膜１２０と有機絶縁膜１３４とが酸化物導電膜１２４を挟んで対向する構造となる。
（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態及び第３実施形態とは異なる画素構造とした例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置１００との構成上の差異に注目して説明を行い、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略することがある。
第４実施形態では、第１実施形態及び第３実施形態とは異なる画素構造とした例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置１００との構成上の差異に注目して説明を行い、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略することがある。
図８は、第４実施形態における有機ＥＬ表示装置の画素１０２Ｒｄの構成を示す断面図である。本実施形態においても、第３実施形態と同様に、無機絶縁膜１２８に対して開口部１３０とは異なる他の開口部１３１を設けている。開口部１３１は、有機絶縁膜１２０に設けられた開口部１２２の内側に設けられている。そのため、図８に示されるように、画素電極１３２は、開口部１３１を介して酸化物導電膜１２４に接続される。
また、本実施形態では、開口部１３０を覆って酸化物導電膜１３２ａが設けられている。酸化物導電膜１３２ａは、水抜き領域６５ａを保護する保護膜として機能する。
本実施形態では、画素電極１３２を、ＩＴＯ等の酸化物導電膜で銀を含む薄膜を挟んだ積層構造としているため、上層又は下層の酸化物導電膜を酸化物導電膜１３２ａとして利用することが可能である。つまり、本実施形態では、酸化物導電膜１３２ａが、画素電極１３２の積層構造を構成する一層である。例えば、下層の酸化物導電膜を用いて酸化物導電膜１３２ａ及び画素電極１３２の最下層を形成し、その後、画素電極１３２に対応する領域に銀を含む薄膜と上層側の酸化物導電膜を形成することもできる。勿論、上層側の酸化物導電膜を酸化物導電膜１３２ａとして用いてもよいし、上層側と下層側の両方の酸化物導電膜を積層して酸化物導電膜１３２ａとして用いてもよい。
また、本実施形態では、酸化物導電膜１３２ａと画素電極１３２とが物理的に絶縁された構成となっているが、連続的に接続されていてもよい。
本実施形態の場合、水抜き領域６５ａにおいて、有機絶縁膜１２０と有機絶縁膜１３４とが酸化物導電膜１３２ａ（つまり、画素電極１３２を構成する一部の導電膜）を挟んで対向する構造となる。
（第５実施形態）
第５実施形態では、第１実施形態とは異なる画素構造とした例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置１００との構成上の差異に注目して説明を行い、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略することがある。
第５実施形態では、第１実施形態とは異なる画素構造とした例について説明する。なお、本実施形態では、第１実施形態の有機ＥＬ表示装置１００との構成上の差異に注目して説明を行い、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略することがある。
図９は、第５実施形態における有機ＥＬ表示装置の画素１０２Ｒｅの構成を示す断面図である。本実施形態においても、第３実施形態と同様に、無機絶縁膜１２８に対して開口部１３０とは異なる他の開口部１３１を設けている。開口部１３１は、有機絶縁膜１２０に設けられた開口部１２２の内側に設けられている。
また、本実施形態では、有機絶縁膜１２０の上に窒化シリコン膜で構成される無機絶縁膜１２８を形成し、その上にＩＴＯ等の金属酸化物材料で構成される酸化物導電膜１２４ａを形成する。そのため、図９に示されるように、酸化物導電膜１２４ａは、開口部１３１を介して薄膜トランジスタ５０のソース電極５０ｅに接続される。なお、酸化物導電膜１２４ａは、画素電極としても機能する。
また、酸化物導電膜１２４ａは、有機ＥＬ素子６０の陽極としても機能する。この場合、酸化物導電膜１２４ａは、透明導電膜であるため、有機ＥＬ素子６０から発した光は、酸化物導電膜１２４ａを通過して基板１０１側へ向かう。そのため、本実施形態では、共通電極１４０ａとして用いるＭｇＡｇ膜の膜厚を、第１実施形態における共通電極１４０よりも厚くすることが好ましい。このような構成とすることにより、有機ＥＬ素子６０から共通電極１４０ａ側に向かった光を共通電極１４０ａで反射させ、基板１０１側へと向かわせることができる。
本実施形態の場合、水抜き領域６５ｂにおいて、有機絶縁膜１２０と有機絶縁膜１３４とが酸化物導電膜１２４ａを挟んで対向する構造となる。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
また、上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
５０…薄膜トランジスタ、５０ａ…半導体膜、５０ｂ…ゲート絶縁膜、５０ｃ…ゲート電極、５０ｄ…絶縁膜、５０ｅ…ソース電極、５０ｆ…ドレイン電極、５５…保持容量、６０…発光素子、６４…領域、６５…水抜き領域、１００…表示装置、１０１…基板、１０２…表示部、１０２ａ…画素、１０２Ｒａ、１０２Ｇａ、１０２Ｂａ…サブ画素、１０３…端子部、１０４…フレキシブルプリント回路基板、１１０…映像信号線、１２０…有機絶縁膜、１２２…開口部、１２４…酸化物導電膜、１２６…下部電極、１２８…無機絶縁膜、１３０、１３１…開口部、１３２…画素電極、１３４…有機絶縁膜、１３６…開口部、１３８…有機ＥＬ層、１４０…共通電極、１４２…封止膜、１４４…充填材、１４６…カバー部材
Claims (20)
- 薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを覆う、樹脂材料を含む第１有機絶縁膜と、
前記第１有機絶縁膜の上に設けられた無機絶縁膜と、
前記薄膜トランジスタと電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極の端部を覆い、前記画素電極の上面を露出させる、樹脂材料を含む第２有機絶縁膜と、
前記画素電極の上面に設けられた、発光層を含む有機層と、
を有し、
平面視において、前記無機絶縁膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた開口部と重畳しない位置に、前記第２有機絶縁膜と重畳する開口部を有し、
前記第１有機絶縁膜と前記第２有機絶縁膜は、前記無機絶縁膜に設けられた前記開口部において酸化物導電膜を挟んで対向する、表示装置。 - 前記酸化物導電膜は、前記第１有機絶縁膜と前記無機絶縁膜との間に設けられる、請求項１に記載の表示装置。
- 前記酸化物導電膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた前記開口部を介して前記薄膜トランジスタと電気的に接続される、請求項１に記載の表示装置。
- 前記画素電極は、前記無機絶縁膜に設けられた前記開口部を介して前記酸化物導電膜と電気的に接続される、請求項１に記載の表示装置。
- 平面視において、前記無機絶縁膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた前記開口部と重畳する位置に、他の開口部を有し、
前記画素電極は、前記無機絶縁膜に設けられた前記他の開口部を介して前記酸化物導電膜と電気的に接続される、請求項１に記載の表示装置。 - 前記酸化物導電膜は、前記無機絶縁膜と前記第２有機絶縁膜との間に設けられる、請求項１に記載の表示装置。
- 前記酸化物導電膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた前記開口部を介して前記薄膜トランジスタと電気的に接続される、請求項６に記載の表示装置。
- 前記画素電極は、積層構造を有し、
前記酸化物導電膜は、前記積層構造を構成する一層である、請求項６に記載の表示装置。 - 前記酸化物導電膜は、前記画素電極と電気的に接続される、請求項６に記載の表示装置。
- 薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを覆う、樹脂材料を含む第１有機絶縁膜と、
前記第１有機絶縁膜の上に設けられた無機絶縁膜と、
前記薄膜トランジスタと電気的に接続された画素電極と、
前記画素電極の端部を覆い、前記画素電極の上面を露出させる、樹脂材料を含む第２有機絶縁膜と、
前記画素電極の上面に設けられた、発光層を含む有機層と、
を有し、
平面視において、前記無機絶縁膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた開口部と重畳しない位置に、前記第２有機絶縁膜と重畳する開口部を有し、
前記第１有機絶縁膜と前記第２有機絶縁膜は、前記無機絶縁膜に設けられた前記開口部において前記画素電極を挟んで対向する、表示装置。 - 前記画素電極は、前記無機絶縁膜に設けられた前記開口部において前記第１有機絶縁膜と接する、請求項１０に記載の表示装置。
- 薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタを覆う、樹脂材料を含む第１有機絶縁膜と、
前記第１有機絶縁膜の上に設けられた無機絶縁膜と、
前記第１有機絶縁膜に設けられた開口部を介して前記薄膜トランジスタと電気的に接続された酸化物導電膜と、
を有し、
平面視において、前記無機絶縁膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた前記開口部と重畳しない位置に、前記酸化物導電膜と重畳する開口部を有する、表示装置。 - 前記酸化物導電膜は、前記第１有機絶縁膜と前記無機絶縁膜との間に設けられる、請求項１２に記載の表示装置。
- 前記酸化物導電膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた前記開口部を介して前記薄膜トランジスタと電気的に接続される、請求項１２に記載の表示装置。
- 前記酸化物導電膜は、前記無機絶縁膜に設けられた前記開口部を介して画素電極と電気的に接続される、請求項１２に記載の表示装置。
- 平面視において、前記無機絶縁膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた前記開口部と重畳する位置に、他の開口部を有し、
前記酸化物導電膜は、前記無機絶縁膜に設けられた前記他の開口部を介して画素電極と電気的に接続される、請求項１２に記載の表示装置。 - 前記酸化物導電膜は、前記無機絶縁膜の上に設けられる、請求項１２に記載の表示装置。
- 前記酸化物導電膜は、前記第１有機絶縁膜に設けられた前記開口部を介して前記薄膜トランジスタと電気的に接続される、請求項１７に記載の表示装置。
- 前記薄膜トランジスタと電気的に接続される画素電極を有し、
前記画素電極は、積層構造を有し、
前記酸化物導電膜は、前記積層構造を構成する一層である、請求項１７に記載の表示装置。 - 前記酸化物導電膜は、前記画素電極と電気的に接続される、請求項１９に記載の表示装置。
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