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Abstract
【課題】信頼性の高い表示装置を提供する。【解決手段】表示装置は、可撓性を有する基板と、基板上に設けられた窒素及び酸素の少なくとも一つと、シリコンと、を含む第1無機絶縁膜と、第1無機絶縁膜を分断するように設けられた第1溝部と、第1溝部に充填された第1シリコン含有膜と、を有し、第1溝部で囲まれた領域と重畳するように設けられた画素電極と、を有し、第1シリコン含有膜は、ポリシロキサン又はポリシラザンを含む。【選択図】図1
Description
本発明は、折り曲げ可能な表示装置に関する。
従来、表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス材料(有機EL材料)を表示部の発光素子(有機EL素子)に用いた有機EL表示装置(Organic Electroluminescence Display)が知られている。有機EL表示装置は、液晶表示装置等とは異なり、有機EL材料を発光させることにより表示を実現するいわゆる自発光型の表示装置である。
近年、このような有機EL表示装置において、有機EL表示装置では、プラスチック等のフレキシブルな樹脂基板に有機EL素子を設けた折り曲げ可能な表示装置が開発されている。
このような折り曲げ可能な表示装置を製造する際には、誘電体層やパッシベーション膜として、無機絶縁膜が用いられている。しかしながら、表示装置を折り曲げる際の曲げ半径が小さい場合、表示装置を構成する無機絶縁膜に、クラックや剥離が生じるおそれがある。無機絶縁膜にクラックや剥離が生じると、外部から侵入した水分や酸素により、有機EL素子が劣化し、表示装置の信頼性が低下するという問題がある。
上記問題に鑑み、信頼性の高い表示装置を提供することを目的の一つとする。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、可撓性を有する基板と、基板上に設けられた窒素及び酸素の少なくとも一つと、シリコンと、を含む第1無機絶縁膜と、第1無機絶縁膜を分断するように設けられた第1溝部と、第1溝部に充填された第1シリコン含有膜と、を有し、第1溝部で囲まれた領域と重畳するように設けられた画素電極と、を有し、第1シリコン含有膜は、ポリシロキサン又はポリシラザンを含む。
以下、本発明の各実施の形態について、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の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、図面に関して、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて各部の幅、厚さ、形状等を模式的に表す場合があるが、それら模式的な図は一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。さらに、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一又は類似の要素には、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。
本発明において、ある一つの膜を加工して複数の膜を形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、同一の層構造、同一の材料を有する。したがって、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。
なお、本明細書中において、図面を説明する際の「上」、「下」などの表現は、着目する構造体と他の構造体との相対的な位置関係を表現している。本明細書中では、側面視において、後述する絶縁表面から封止膜に向かう方向を「上」と定義し、その逆の方向を「下」と定義する。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。
(第1実施形態)
本発明に係る表示装置について、図1乃至図4Nを参照して説明する。
本発明に係る表示装置について、図1乃至図4Nを参照して説明する。
[表示装置の構成]
図1に、本発明の一実施形態に係る表示装置の表示領域103における画素レイアウトの一例を示す。本明細書では、表示装置を画面(表示領域103)に垂直な方向から見た様子を「平面視」と呼ぶ。第1実施形態では、トップゲート型のトランジスタの構成について示す。
図1に、本発明の一実施形態に係る表示装置の表示領域103における画素レイアウトの一例を示す。本明細書では、表示装置を画面(表示領域103)に垂直な方向から見た様子を「平面視」と呼ぶ。第1実施形態では、トップゲート型のトランジスタの構成について示す。
図1に、2行×3列の画素109を示す。図1には、画素109を構成する導電層及び半導体層を示しており、絶縁膜については図示を省略している。
図1において、表示領域103の一方向(x方向)に対して、配線層213及び配線層215が配置されており、表示領域103の一方向と交差する方向(y方向)に、配線層216及び配線層217が配置されている。また、配線層213及び配線層215と重なるように、半導体層211及び半導体層212が設けられている。半導体層211と配線層213とが重なる領域は、トランジスタ210のチャネル領域として機能し、半導体層212と配線層213とが重なる領域は、トランジスタ220のチャネル領域として機能する。また、トランジスタ210は、スイッチングトランジスタとして機能し、トランジスタ220は、駆動トランジスタとして機能する。配線層213は、トランジスタのゲート及び走査線として機能し、配線層215は、トランジスタのソース電極若しくはドレイン電極、信号線、又は電源線として機能する。また、配線層216及び配線層217は、トランジスタのソース電極若しくはドレイン電極、信号線、又は電源線として機能する。
半導体層211のソース領域又はドレイン領域の一方は、配線層217と接続されており、ソース領域又はドレイン領域の他方は、導電層218が接続されている。また、半導体層212のソース領域又はドレイン領域の一方は、配線層215が接続されており、半導体層212のソース領域又はドレイン領域の他方は、導電層219が接続されている。また、半導体層211は、導電層218を介して、導電層214と接続されている。
図2に、図1に示す画素レイアウト図のA1−A2線に沿った断面図を示す。図2には、導電層及び半導体層だけでなく、絶縁膜についても示している。
基板101上には、半導体層212が設けられており、基板101及び半導体層212上には、ゲート絶縁膜221が設けられている。半導体層212は、例えば、アモルファスシリコン、ポリシリコン、酸化物半導体、又は有機半導体を用いることができる。また、ゲート絶縁膜221は、窒素及び酸素の少なくとも一つと、シリコンと、を含む無機絶縁膜で形成されており、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンを用いることができる。
例えば、ゲート絶縁膜221などに用いられる無機絶縁膜は、水分や酸素を通しにくいという性質が有しているものの、硬い性質を有している。そのため、表示装置を折り曲げる際の曲げ半径が小さい場合、無機絶縁膜にクラックや剥離が生じる可能性がある。無機絶縁膜にクラックや剥離が生じると、外部から侵入した水分や酸素により、発光素子が劣化し、表示装置の信頼性が低下するという問題がある。
よって、本実施形態では、表示装置に用いられる無機絶縁膜を、画素ごと、又は複数の画素ごとに分断する。そして、無機絶縁膜が分断された領域に、無機絶縁膜よりも柔らかい性質を有し、有機絶縁膜よりも水分や酸素の透過を抑制できる、シリコン含有膜を充填する構成とする。
図2においては、ゲート絶縁膜221を、各画素109を分断するように、溝部230を設ける構成とする。また、溝部230において、シリコン含有膜241を充填する構成とする。
シリコン含有膜241としては、ポリシロキサン又はポリシラザンを用いることができる。ポリシロキサンとしては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン(DVTMDSO)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCATS)を用いることができる。また、ポリシラザンとしては、ヘキサメチルジシラザン(HMDS又はHMDSN)、1,1,3,3−テトラメチルジシラザン(TMDS)、又はヘプタメチルジシラザンを用いることができる。
ゲート絶縁膜221に、各画素109を分断するように、溝部230を設けることにより、表示装置を折り曲げる際の曲げ半径が小さい場合であっても、ゲート絶縁膜221にクラックが生じることを抑制することができる。また、溝部230に、無機絶縁膜よりも柔らかい性質を有するシリコン含有膜を充填することにより、表示装置を曲げる際の応力が集中することを緩和することができる。また、シリコン含有膜は、有機絶縁膜よりも水分や酸素の透過を抑制することができるため、発光素子の劣化を抑制することができる。これにより、表示装置の信頼性を向上させることができる。
また、図2に示すように、シリコン含有膜241とゲート絶縁膜221との境界では、互いの端部が重なることが好ましい。これにより、表示装置を折り曲げた場合であっても、シリコン含有膜241とゲート絶縁膜221との境界において、シリコン含有膜241が剥がれてしまうことを防止することができる。
半導体層212上には、ゲート絶縁膜221を介して導電層214が設けられている。半導体層212と、ゲート絶縁膜221と、導電層214により、容量が構成される。また、導電層214、ゲート絶縁膜221、及びシリコン含有膜の一部を覆うように、層間絶縁膜222が設けられている。層間絶縁膜222は、ゲート絶縁膜221と同様に、窒素及び酸素の少なくとも一つと、シリコンと、を含む無機絶縁膜で形成されており、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンを用いることができる。
層間絶縁膜222においても、各画素109を分断するように、溝部240を設ける構成とすることが好ましい。また、図2に示すように、溝部230と溝部240とは重畳するように設けられている。また、溝部240において、シリコン含有膜242を充填する構成とする。シリコン含有膜242は、シリコン含有膜241と同様に、ポリシロキサン又はポリシラザンを使用することができる。
層間絶縁膜222に、各画素109を分断するように、溝部240を設けることにより、表示装置を折り曲げる際の曲げ半径が小さい場合であっても、層間絶縁膜222にクラックが生じることを抑制することができる。また、溝部240に、無機絶縁膜よりも柔らかい性質を有し、シリコン含有膜を充填することにより、表示装置を曲げる際の応力が集中することを緩和することができる。また、シリコン含有膜は、有機絶縁膜よりも水分や酸素の透過を抑制することができるため、発光素子の劣化を抑制することができる。これにより、表示装置の信頼性を向上させることができる。
本発明において、表示装置を構成する無機絶縁膜に対して、画素毎又は複数の画素毎に分断するように、溝部を設けることにより、無機絶縁膜にクラックが生じることを抑制することができる。よって、ゲート絶縁膜221及び層間絶縁膜222以外にも、下地膜やパッシベーション膜などにも、画素毎又は複数の画素毎に分断する溝部を設けることが可能である。また、溝部を充填するように、シリコン含有膜を設けることが好ましい。なお、本実施形態においては、ゲート絶縁膜221及び層間絶縁膜222の双方に、溝部を設ける構成を示したが、ゲート絶縁膜221及び層間絶縁膜222の少なくとも一方に溝部を設ける構成としてもよい。
また、図2に示すように、シリコン含有膜242と層間絶縁膜222との境界では、互いの端部が重なることが好ましい。これにより、表示装置を折り曲げた場合であっても、シリコン含有膜242と層間絶縁膜222との境界において、シリコン含有膜242が剥がれてしまうことを防止することができる。
ここでは、シリコン含有膜241とシリコン含有膜242とがそれぞれ形成されているが、ゲート絶縁膜221及び層間絶縁膜222に設けられた溝部230に、一度にシリコン含有膜を充填する構成としても良い。その場合、ゲート絶縁膜221の端部及び層間絶縁膜222の端部と、シリコン含有膜の端部とが重なることが好ましい。
また、本実施形態では、溝部230と溝部240とが重畳する場合について示したが、本発明はこれに限定されない。溝部230と溝部240とは、重ならない領域を有していてもよい。例えば、島状のゲート絶縁膜221と重なる複数の画素と、島状の層間絶縁膜222と重なる複数の画素とは、同じ画素でなくてもよい。
また、シリコン含有膜241及びシリコン含有膜242は、成膜する際の酸素の流量によって、硬さを調節することができる。よって、シリコン含有膜241と、シリコン含有膜242とで、酸素の量が異なっていてもよい。例えば、シリコン含有膜241に含まれる酸素の量が、シリコン含有膜242に含まれる酸素の量よりも多くすることができる。
シリコン含有膜242上には、配線層216及び配線層217が設けられている。また、層間絶縁膜222、配線層216及び配線層217上には、平坦化膜223が設けられる。平坦化膜223は、有機樹脂材料を含んで構成される。有機樹脂材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、エポキシ等の公知の有機樹脂材料を用いることができる。これらの材料は、溶液塗布法により膜形成が可能であり、平坦化効果が高いという特長がある。平坦化膜223は、単層構造に限定されず、有機樹脂材料を含む層と無機絶縁膜との積層構造を有してもよい。
平坦化膜223上には、絶縁膜224が設けられる。絶縁膜224は、水分や酸素に対するバリア機能を有することが好ましく、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜などの無機絶縁膜を用いることが好ましい。
絶縁膜224上には、画素電極231が設けられる。画素電極231は、溝部230又は溝部240によって囲まれた領域に設けられる。本実施形態の表示装置において、画素電極231は、発光素子を構成する陽極(アノード)として機能する。画素電極231は、トップエミッション型であるかボトムエミッション型であるかで異なる構成とする。例えば、トップエミッション型である場合、画素電極231として反射率の高い金属膜を用いるか、酸化インジウム系透明導電膜(例えばITO)や酸化亜鉛系透明導電膜(例えばIZO、ZnO)といった仕事関数の高い透明導電膜と金属膜との積層構造を用いる。逆に、ボトムエミッション型である場合、画素電極231として上述した透明導電膜を用いる。本実施形態では、トップエミッション型の有機EL表示装置を例に挙げて説明する。
次に、図3に、図2に示す構成に加えて、絶縁膜、有機層、及び対向電極が設けられる場合の断面図を示す。
画素電極231の端部は、絶縁膜225によって覆われている。絶縁膜225は、ポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系などの樹脂材料を用いることができる。絶縁膜225は、画素電極231上の一部を露出するように開口部を有する。絶縁膜225は、互いに隣接する画素電極231の間に設けられると共に、画素電極231の端部(エッジ部)を覆い、隣接する画素電極231を隔離する部材として機能する。このため、絶縁膜225は、一般的に「隔壁」、「バンク」とも呼ばれる。この絶縁膜225から露出された画素電極231の一部によって、発光素子250の発光領域が規定される。絶縁膜225の開口部は、内壁がテーパー形状となるように設けることが好ましい。これにより、後述する発光層の形成時に、画素電極231の端部におけるカバレッジ不良を低減することができる。また、平面視したときに、絶縁膜225の開口部は、溝部230又は溝部240と重畳しないように設けられている。
画素電極231上には、絶縁膜225の開口部を覆うように設けられた有機材料で構成された有機層232が設けられる。有機層232は、少なくとも有機材料で構成される発光層を有し、発光素子の発光部として機能する。有機層232には、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層といった各種の電荷輸送層も含まれ得る。有機層232は、発光領域を覆うように、即ち、発光領域における絶縁膜225の開口部を覆うように設けられる。
なお、本実施形態では、所望の色の光を発する発光層を有機層232に設け、各画素電極231上に異なる発光層を有する有機層232を形成することで、RGBの各色を表示する構成とする。つまり、本実施形態において、有機層232は、隣接する画素電極231の間では不連続である。なお、各種の電荷輸送層は隣接する画素電極231の間で不連続であっても良いし、連続であっても良い。有機層232には、公知の構造や公知の材料を用いることが可能であり、特に本実施形態の構成に限定されるものではない。また、有機層232は、白色光を発する発光層を有し、カラーフィルタを通してRGBの各色を表示してもよい。この場合、有機層232は、絶縁膜225上にも設けられてもよい。
有機層232上及び絶縁膜225の一部を覆うように設けられた対向電極233が設けられる。対向電極233は、発光素子250を構成する陰極(カソード)として機能する。本実施形態の表示装置100は、トップエミッション型であるため、対向電極233としては透明電極を用いる。透明電極を構成する薄膜としては、MgAg薄膜もしくは透明導電膜(ITOやIZO)を用いる。対向電極233は、各画素109間を跨いで絶縁膜225上にも設けられる。対向電極233は、表示領域103の端部付近の周辺領域において下層の導電層を介して外部端子へと電気的に接続される。上述したように、本実施形態では、絶縁膜225から露出した画素電極231の一部(アノード)、有機層232(発光部)及び対向電極233(カソード)によって発光素子250が構成される。
以上説明した通り、表示装置を構成する無機絶縁膜に対して、画素毎又は複数の画素毎に分断するように、溝部を設けることにより、無機絶縁膜にクラックが生じることを抑制することができる。また、溝部に、無機絶縁膜よりも柔らかい性質を有するシリコン含有膜を充填することにより、表示装置を曲げる際の応力が集中することを緩和することができる。また、シリコン含有膜は、有機絶縁膜よりも水分や酸素の透過を抑制することができるため、発光素子の劣化を抑制することができる。これにより、表示装置の信頼性を向上させることができる。
[表示装置の製造方法]
本実施形態に係る表示装置の製造方法について、図4A乃至図4Nを参照して説明する。具体的には、画素回路の形成から発光素子までを形成する工程について説明する。図4A、図4C、図4E、図4G、図4I、図4K、及び図4Mは、表示装置の平面図であり、図4B、図4D、図4F、図4H、図4J、図4L、及び図4Nは、表示装置の平面図におけるA1−A2線に沿った断面図である。
本実施形態に係る表示装置の製造方法について、図4A乃至図4Nを参照して説明する。具体的には、画素回路の形成から発光素子までを形成する工程について説明する。図4A、図4C、図4E、図4G、図4I、図4K、及び図4Mは、表示装置の平面図であり、図4B、図4D、図4F、図4H、図4J、図4L、及び図4Nは、表示装置の平面図におけるA1−A2線に沿った断面図である。
まず、基板101上に、半導体層211及び半導体層212を形成する。基板101として、フレキシブル基板(ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、環状オレフィン・コポリマー、シクロオレフィンポリマー、その他の可撓性を有する樹脂基板)を用いることができる。可撓性を有する樹脂基板を用いることにより、表示装置を曲げ、又は折り曲げることが可能となる。また、基板101として、光を透過する材料であることが好ましい。また、半導体層211及び半導体層212として、例えば、ポリシリコン、アモルファスシリコン又は酸化物半導体を用いることができる。
次に、半導体層211及び半導体層212上に、ゲート絶縁膜を成膜する。ゲート絶縁膜は、窒素及び酸素の少なくとも一つと、シリコンと、を含む無機絶縁膜であることが好ましい。ゲート絶縁膜として、例えば、CVD法又はスパッタリング法により、酸化シリコン(SixOy)、窒化シリコン(SixNy)、酸化窒化シリコン(SiOxNy)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)、酸化アルミニウム(AlxOy)、窒化アルミニウム(AlxNy)、酸化窒化アルミニウム(AlxOyNz)、窒化酸化アルミニウム (AlxNyOz)等の無機絶縁膜を用いて形成することができる(x、y、zは任意)。
次に、図4A及び図4Bに示すように、ゲート絶縁膜を分断するように溝部230を形成する。溝部230は、表示領域103において、格子状になるように形成する。言い換えると、ゲート絶縁膜221を、島状にパターニングする。本実施形態では、画素ごとに、ゲート絶縁膜を島状にパターニングする場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の画素ごとに、ゲート絶縁膜を島状にパターニングしてもよい。
次に、図4C及び図4Dに示すように、溝部230に、シリコン含有膜241を形成する。シリコン含有膜241は、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン(DVTMDSO)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCATS)などのポリシロキサンを用いることができる。また、シリコン含有膜241として、ヘキサメチルジシラザン(HMDS又はHMDSN)、1,1,3,3−テトラメチルジシラザン(TMDS)、又はヘプタメチルジシラザンなどのポリシラザンを用いることができる。シリコン含有膜241をパターニングすることにより、シリコン含有膜241の端部は、ゲート絶縁膜221の端部と重なるように設けられる。
シリコン含有膜241は、例えば、CVD法により形成することができる。このとき、酸素ガスの流量によって、シリコン含有膜241の硬さを調節することができる。例えば、シリコンを含有するガスの流量に対して、酸素ガスの流量を少なくすることで、シリコン含有膜241は、硬い膜となり、シリコンを含有するガスの流量に対して、酸素ガスの流量を多くすることで、シリコン含有膜241は、柔らかい膜となる。
次に、シリコン含有膜241及びゲート絶縁膜221上に導電膜を成膜し、導電膜をパターニングする。これにより、図4E及び図4Fに示すように、シリコン含有膜241上に、配線層213を形成し、ゲート絶縁膜221上に導電層214を形成することができる。配線層213及び導電層214は、銅、モリブデン、タンタル、タングステン、アルミニウムなどの金属材料、又は合金材料で形成することができる。
次に、配線層213及びゲート絶縁膜221上に、層間絶縁膜を成膜する。層間絶縁膜は、窒素及び酸素の少なくとも一つと、シリコンと、を含む無機絶縁膜であることが好ましい。層間絶縁膜として、例えば、CVD法又はスパッタリング法により、窒化シリコン(SixNy)、酸化窒化シリコン(SiOxNy)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)、酸化アルミニウム(AlxOy)、窒化アルミニウム(AlxNy)、酸化窒化アルミニウム(AlxOyNz)、窒化酸化アルミニウム (AlxNyOz)等の無機絶縁膜などを用いて形成することができる(x、y、zは任意)。ここで用いられる層間絶縁膜は、ガスバリア性を考慮して、少なくとも窒素を含むことが好ましい。
次に、図4G及び図4Hに示すように、層間絶縁膜を分断するように溝部240を形成する。溝部240は、表示領域103において、格子状になるように形成する。言い換えると、層間絶縁膜を、島状にパターニングする。これにより、島状の層間絶縁膜222が形成される。本実施形態では、画素ごとに、層間絶縁膜を島状にパターニングする場合について説明するが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数の画素ごとに、層間絶縁膜を島状にパターニングしてもよい。
本実施形態では、島状の層間絶縁膜222が形成される領域と、ゲート絶縁膜221が形成される領域とが略同じ面積となる例を示したが、本発明はこれに限定されない。島状のゲート絶縁膜221が形成される領域と、島状の層間絶縁膜222が形成される領域とが、異なる面積であってもよい。
次に、図4I及び図4Jに示すように、溝部240に、シリコン含有膜242を形成する。シリコン含有膜242は、ヘキサメチルジシロキサン(HMDSO)、1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン、1,3−ジビニルテトラメチルジシロキサン(DVTMDSO)、オクタメチルシクロテトラシロキサン(OMCATS)などのポリシロキサンを用いることができる。また、シリコン含有膜241として、ヘキサメチルジシラザン(HMDS又はHMDSN)、1,1,3,3−テトラメチルジシラザン(TMDS)、又はヘプタメチルジシラザンなどのポリシラザンを用いることができる。
次に、層間絶縁膜222及びゲート絶縁膜221に、半導体層212及び半導体層212に達するコンタクトホールを形成する。その後、シリコン含有膜242及び層間絶縁膜222上に、導電膜を成膜し、導電膜をパターニングする。これにより、図4K及び図4Lに示すように、シリコン含有膜242上に、配線層216及び配線層217を形成し、層間絶縁膜222上に導電層218及び導電層219を形成することができる。
また、配線層217は、半導体層211のソース領域又はドレイン領域の一方と接続され、導電層218は、半導体層211のソース領域又はドレイン領域の他方と接続される。また、導電層218は、半導体層212のソース領域又はドレイン領域の一方と接続され、導電層219は、半導体層212のソース領域又はドレイン領域の他方と接続される。また、配線層216、配線層217、導電層218、及び導電層219は、銅、モリブデン、タンタル、タングステン、アルミニウムなどの金属材料又は合金材料で形成することができる。
次に、シリコン含有膜242、配線層216、及び配線層217上に、平坦化膜223を形成する。平坦化膜223は、平坦化膜223は、有機樹脂材料を用いて形成する。有機樹脂材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、エポキシ等の公知の有機樹脂材料を用いることができる。
次に、平坦化膜223上に、絶縁膜224を形成する。絶縁膜224は、水分や酸素に対するバリア機能を有することが好ましく、酸化シリコン膜又は窒化シリコン膜などの無機絶縁膜を用いることが好ましい。また、絶縁膜224を、画素109を分断するように、溝部を形成する。これにより、後に形成される絶縁膜225形成後の熱処理を通じて、平坦化膜223から脱離する水分や脱ガスを、絶縁膜225に設けられた溝部を通じて放出することができる。
次に、絶縁膜224及び平坦化膜223に、導電層219まで達するコンタクトホールを形成する。次に、図4M及び図4Nに示すように、絶縁膜224上に、画素電極231を形成する。画素電極231は、溝部230又は溝部240に囲まれた領域と重畳するように形成する。なお、図4Mには、溝部240と画素電極231との位置関係を示すため、溝部240を図示している。また、本実施形態の表示装置は、トップエミッション型であるため、画素電極231として反射率の高い金属膜と、酸化インジウム系透明導電膜(例えばITO)や酸化亜鉛系透明導電膜(例えばIZO、ZnO)といった仕事関数の高い透明導電膜との積層構造を用いる。
次に、画素電極231上に、絶縁膜を成膜し、パターニングすることで、バンクとして機能する絶縁膜225を形成する。絶縁膜225には、画素電極231上の一部を露出するように開口部を形成する。絶縁膜225としては、ポリイミド系、ポリアミド系、アクリル系、エポキシ系もしくはシロキサン系などの樹脂材料を用いることができる。
次に、画素電極231上に、絶縁膜225の開口部を覆うように有機層232を形成する。有機層232は、少なくとも有機材料で構成される発光層を有し、発光素子250の発光部として機能する。有機層232には、発光層以外に、電子注入層、電子輸送層、正孔注入層、正孔輸送層といった各種の電荷輸送層も含まれ得る。有機層232は、発光領域を覆うように、即ち、発光領域における絶縁膜225の開口部を覆うように形成する。
次に、有機層232上及び絶縁膜225の一部を覆うように対向電極233を形成する。対向電極233は、発光素子250を構成する陰極(カソード)として機能する。本実施形態の表示装置は、トップエミッション型であるため、対向電極233としては透明電極を用いる。透明電極を構成する薄膜としては、MgAg薄膜もしくは透明導電膜(ITOやIZO)を用いる。対向電極233は、各画素109間を跨いで絶縁膜225上にも設けられる。対向電極233は、表示領域103の端部付近の周辺領域において下層の導電層を介して外部端子へと電気的に接続される。上述したように、本実施形態では、絶縁膜225から露出した画素電極231の一部(アノード)、有機層232(発光部)及び対向電極233(カソード)によって発光素子250が構成される。
以上の工程により、本実施形態に係る表示装置を製造することができる。
以上説明した通り、本実施形態に係る表示装置を構成する無機絶縁膜に対して、画素毎又は複数の画素毎に分断するように、溝部を設けることにより、無機絶縁膜にクラックが生じることを抑制することができる。また、溝部に、無機絶縁膜よりも柔らかい性質を有し、シリコン含有膜を充填することにより、表示装置を曲げる際の応力が集中することを緩和することができる。また、シリコン含有膜は、有機絶縁膜よりも水分や酸素の透過を抑制することができるため、発光素子の劣化を抑制することができる。これにより、表示装置の信頼性を向上させることができる。
なお、上述した表示装置の製造方法において、シリコン含有膜241と、シリコン含有膜242とを成膜する際に、酸素の流量を異ならせてもよい。つまり、シリコン含有膜241を成膜する際には、シリコンを含有するガスの流量に対して、酸素ガスの流量を多くし、シリコン含有膜241を成膜する際には、シリコンを含有するガスの流量に対して、酸素ガスの流量を少なくしてもよい。これにより、シリコン含有膜241に含まれる酸素の量は、シリコン含有膜242に含まれる酸素の量よりも多くなる。また、シリコン含有膜241は、シリコン含有膜242よりも柔らかい膜となる。
(第2実施形態)
図5は、本発明の一実施形態に係る表示装置100の構成を示した概略図であり、表示装置100を平面視した場合における概略構成を示している。なお、第1実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
図5は、本発明の一実施形態に係る表示装置100の構成を示した概略図であり、表示装置100を平面視した場合における概略構成を示している。なお、第1実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
図5に示すように、表示装置100は、絶縁表面上に形成された、表示領域103と、周辺領域110に設けられた走査線駆動回路104と、ドライバIC106と、を有する。表示領域103には、有機材料で構成された有機層を有する発光素子が配置されている。また、表示領域103の周囲を周辺領域110が取り囲んでいる。なお、周辺領域110とは、基板101の、表示領域103を除く領域をいう。ドライバIC106は、走査線駆動回路104に信号を与える制御部として機能する。そして、ドライバIC106内には、データ線駆動回路が組み込まれている。また、ドライバIC106は、フレキシブルプリント基板108上に設けて外付けされているが、基板101上に配置されてもよい。フレキシブルプリント基板108は、周辺領域110に設けられた端子107と接続される。
ここで、絶縁表面は、基板101の表面である。基板101は、その表面上に設けられる画素電極や絶縁層などの各層を支持する。基板101として、フレキシブル基板(ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、環状オレフィン・コポリマー、シクロオレフィンポリマー、その他の可撓性を有する樹脂基板)を用いることができる。可撓性を有する樹脂基板を用いることにより、表示装置を折り曲げることが可能となる。また、基板101として、光を透過する材料であることが好ましい。また、対向基板102も、基板101と同様の基板を使用することができる。
図5に示す表示領域103には、複数の画素109が、互いに交差するに方向(例えば、互いに直交するx方向及びy方向)に沿うようにマトリクス状に配置される。各画素109は、画素電極と、該画素電極の一部(アノード)、該画素電極上に積層された発光層を含む有機層(発光部)及び陰極(カソード)からなる発光素子と、画素電極と電気的に接続された画素回路と、を含む。各画素回路には、データ線駆動回路から信号線を介して画像データに応じた映像信号が与えられる。また、各画素回路には、走査線駆動回路から走査線を介して、各画素回路を選択する信号が与えられる。これらの信号により、トランジスタを駆動し、画像データに応じた画面表示を行うことができる。信号線と、走査線とは、互いに交差する方向に延在する。なお、先の実施形態で説明した溝部230又は溝部240は、信号線と重畳する領域と、走査線と重畳する領域と、に設けられることが好ましい。
図6に、図5に示す表示装置において、表示領域103、周辺領域110、及び端子107それぞれの断面図を示す。
図6において、表示領域103として、画素109の一部を示している。画素109は、トランジスタ220と、トランジスタ220と電気的に接続された、発光素子250と、を有している。トランジスタ220としては、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)を示している。但し、薄膜トランジスタに限らず、電流制御機能を備える素子であれば、如何なる素子を用いても良い。また、トランジスタ220は、nチャネル型トランジスタであってもよいし、pチャネル型トランジスタであってもよい。
また、図6に示すように、トランジスタ220は、導電層181Aを介して、画素電極231と接続されていてもよい。また、平坦化膜223上に導電層182と、導電層182上に絶縁膜224と、絶縁膜224上に画素電極231を設けることにより、付加容量を構成することができる。導電層182は、配線層215と同じ工程で形成することができる。なお、平坦化膜223に開口部を設け、開口部に導電層181A、181Bを設けることにより、導電層182及び配線層215の形成時に、導電層219を保護することができる。
周辺領域110に、走査線駆動回路104が有するトランジスタ260と、いわゆる陰極コンタクトと、を示している。トランジスタ260は、トランジスタ220と同様に、薄膜トランジスタを用いることができる。また、トランジスタ260は、nチャネル型トランジスタであってもよいし、pチャネル型トランジスタであってもよい。また、陰極コンタクトとは、対向電極233と、導電層185と、が接続された領域をいう。導電層185は、導電層181A、181Bと同じ工程で形成することができる。導電層185は、さらに下層の導電層と接続されていてもよい。
表示領域103及び周辺領域110において、対向電極233上に、封止膜が設けられている。
表示領域103及び周辺領域110上には、封止膜140を設けることが好ましい。封止膜140は、水や酸素が侵入することを防止するために設ける。封止膜140は、無機絶縁材料と有機絶縁材料とを、組み合わせて設けることができる。図5では、封止膜140として、無機絶縁膜131、有機絶縁膜132、及び無機絶縁膜133を設ける例を示している。表示領域103上に封止膜を設けることにより、発光素子250に水や酸素が侵入することを防止することができる。
無機絶縁膜131及び無機絶縁膜133として、例えば、CVD法又はスパッタリング法により、窒化シリコン(SixNy)、酸化窒化シリコン(SiOxNy)、窒化酸化シリコン(SiNxOy)、酸化アルミニウム(AlxOy)、窒化アルミニウム(AlxNy)、酸化窒化アルミニウム(AlxOyNz)、窒化酸化アルミニウム (AlxNyOz)等の膜などを用いて形成することができる(x、y、zは任意)。無機絶縁膜131の膜厚は、500nm以上1000nm以下とすることが好ましく、無機絶縁膜133の膜厚は、500nm以上1000nm以下とすることが好ましい。無機絶縁膜131及び無機絶縁膜133の膜厚を、上記の膜厚で設けることにより、発光素子250に、水や酸素が侵入することを防止することができる。また、有機絶縁膜132として、有機絶縁膜132として、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、シロキサン樹脂などを用いることができる。有機絶縁膜132の膜厚は、5μm以上15μm以下とすることが好ましい。
なお、無機絶縁膜131及び無機絶縁膜133は、先の実施形態で説明した膜厚が薄い領域がそれぞれ設けられているが、図5においては、図示を省略している。
無機絶縁膜133上には、充填材135が設けられている。充填材135は、例えば、アクリル系、ゴム系、シリコーン系、ウレタン系の粘着材を用いることができる。また、充填材135には、基板101と対向基板102との間の間隙を確保するためにスペーサを設けてもよい。このようなスペーサは、充填材135に混ぜてもよいし、基板101上に樹脂等により形成してもよい。
対向基板102には、例えば、平坦化を兼ねてオーバーコート層が設けられてもよい。有機層232が白色光を出射する場合、対向基板102には、主面(基板101に対向する面)にRGBの各色にそれぞれ対応するカラーフィルタ、及びカラーフィルタ間に設けられたブラックマトリクスが設けられていてもよい。対向基板102側にカラーフィルタを形成しない場合は、例えば、無機絶縁膜133上などに直接カラーフィルタを形成し、その上から充填材135を形成すればよい。なお、有機絶縁膜132は平坦化作用があり、有機絶縁膜132よりも上層の各層は平らに形成される。そのため、有機絶縁膜132は発光素子250上では厚く、絶縁膜225上では薄くなる。
図6において、導電層234と、導電層186と、によって、端子107が構成される。半導体層187は、半導体層211及び半導体層212と同じ工程で形成される膜である。導電層234は、導電層219と、同じ工程で形成される膜である。また、導電層186は、導電層181と、同じ工程で形成される膜である。また、端子107の下層には、半導体層187が残っていても良い。
図6に示す表示装置では、基板101上に、下地膜として絶縁膜188が設けられている。絶縁膜188として、ゲート絶縁膜221及び層間絶縁膜222と同様に、窒素及び酸素の少なくとも一つと、シリコンと、を含む無機絶縁膜で形成されており、例えば、酸化シリコン又は窒化シリコンを用いることができる。絶縁膜188は、基板101との密着性向上、外部からの水分及び不純物をブロックする機能などを有している。絶縁膜188も無機絶縁膜が用いられているため、ゲート絶縁膜221及び層間絶縁膜222と同様に、画素毎又は複数の画素ごとに、溝部を設け、溝部をシリコン含有膜で充填する構成とすることが好ましい。
(第3実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に示す画素レイアウトとは、異なる画素レイアウトについて、図7乃至図9を参照して説明する。第3実施形態では、ボトムゲート型のトランジスタの構成について示す。なお、第3実施形態では、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成については、同じ符号で説明するとして、詳細な説明は省略する。
本実施形態では、第1実施形態に示す画素レイアウトとは、異なる画素レイアウトについて、図7乃至図9を参照して説明する。第3実施形態では、ボトムゲート型のトランジスタの構成について示す。なお、第3実施形態では、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成については、同じ符号で説明するとして、詳細な説明は省略する。
図7に、2行×3列の画素109を示す。図7には、画素109を構成する導電層及び半導体層を示しており、絶縁膜については図示を省略している。
図7において、表示領域103の一方向(x方向)に対して、配線層213が配置されており、表示領域103の一方向(y方向)と交差する方向(y方向)に、配線層217が配置されている。配線層213上には、半導体層211が設けられている。一方、配線層213と同層に導電層214が設けられており、導電層214上には、半導体層212が設けられている。配線層215213と半導体層211とが重なる領域は、トランジスタ210のチャネル領域として機能する。導電層214と半導体層212とが重なる領域は、トランジスタ220のチャネル領域として機能する。また、配線層213は、トランジスタ210のゲート電極及びゲート線として機能し、配線層217は、トランジスタ210のソース電極又はドレイン電極、及び信号線として機能する。導電層214は、トランジスタ220のゲート電極として機能し、配線層251は、配線層215に接続されると共に、トランジスタ220のソース電極又はドレイン電極として機能する。
半導体層211のソース領域又はドレイン領域の一方は、配線層217と接続されており、ソース領域又はドレイン領域の他方は、導電層219が接続されている。半導体層212のソース領域又はドレイン領域の一方は、配線層251と接続されており、ソース領域又はドレイン領域の他方は、導電層219が接続されている。また、導電層219は、画素電極231と接続されている。
図8に、図7に示す画素レイアウト図のB1−B2線に沿った断面図を示す。図8には、導電層及び半導体層だけでなく、絶縁膜についても示している。
基板101には、ゲート絶縁膜221が設けられている。ゲート絶縁膜221において、各画素109に分断するように、溝部230が設けられている。また、溝部230において、シリコン含有膜241が充填されている。
シリコン含有膜241上には、配線層217が設けられている。また、シリコン含有膜241の一部、ゲート絶縁膜221、及び配線層217を覆うように、層間絶縁膜222が設けられている。層間絶縁膜222において、各画素109に分断するように、溝部240が設けられている。また、溝部240において、シリコン含有膜242が充填されている。層間絶縁膜222上には、画素電極231が設けられている。また、溝部230と溝部240とは重畳するように設けられている。
図9に、図7に示す画素レイアウト図において、層間絶縁膜222及びシリコン含有膜242を付加した図を示す。
層間絶縁膜222上には、画素電極231が設けられている。また、画素電極231は、層間絶縁膜222のコンタクトホールを介して、導電層219と接続されている。また、画素電極231は、溝部240によって囲まれた領域に設けられる。また、図示しないが、画素電極231は、溝部230によって囲まれた領域に設けられていてもよい。
図7乃至図9に示すように、ゲート絶縁膜221に、各画素109を分断するように、溝部230を設け、層間絶縁膜222に、各画素109を分断するように、溝部240を設ける。これにより、表示装置を折り曲げる際の曲げ半径が小さい場合であっても、ゲート絶縁膜221及び層間絶縁膜222にクラックが生じることを抑制することができる。また、溝部230及び溝部240に、無機絶縁膜よりも柔らかい性質を有し、シリコン含有膜を充填することにより、表示装置を曲げる際の応力が集中することを緩和することができる。また、シリコン含有膜は、有機絶縁膜よりも水分や酸素の透過を抑制することができるため、発光素子の劣化を抑制することができる。これにより、表示装置の信頼性を向上させることができる。
本発明に係る実施形態及び実施例として説明した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は、技術的矛盾の生じない範囲において、相互に組み合わせることが可能である。
また、上述した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、本明細書等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。
100:表示装置、101:基板、102:対向基板、103:表示領域、104:走査線駆動回路、107:端子、108:フレキシブルプリント基板、109:画素、110:周辺領域、131:無機絶縁膜、132:有機絶縁膜、133:無機絶縁膜、135:充填材、140:封止膜、181A:導電層、181B:導電層、182:導電層、185:導電層、186:導電層、187:半導体層、188:絶縁膜、210:トランジスタ、211:半導体層、212:半導体層、213:配線層、214:導電層、215:配線層、216:配線層、217:配線層、218:導電層、219:導電層、220:トランジスタ、221:ゲート絶縁膜、222:層間絶縁膜、223:平坦化膜、224:絶縁膜、225:絶縁膜、230:溝部、231:画素電極、232:有機層、233:対向電極、234:導電層、240:溝部、241:シリコン含有膜、242:シリコン含有膜、250:発光素子、251:配線層、260:トランジスタ
Claims (10)
- 可撓性を有する基板と、
前記基板上に設けられた窒素及び酸素の少なくとも一つと、シリコンと、を含む第1無機絶縁膜と、
前記第1無機絶縁膜を分断するように設けられた第1溝部と、
前記第1溝部に充填された第1シリコン含有膜と、
前記第1溝部で囲まれた領域と重畳するように設けられた画素電極と、を有し、
前記第1シリコン含有膜は、ポリシロキサン又はポリシラザンを含む、表示装置。 - 前記画素電極の端部を覆うとともに、前記画素電極の上面の一部を露出する開口部を有するバンクと、
前記開口部を覆うように設けられた発光層を含む有機層と、
前記有機層及び前記バンクの一部を覆うように設けられた対向電極と、をさらに有する、請求項1に記載の表示装置。 - 前記開口部は、前記第1溝部と平面的に見て重畳しない、請求項2に記載の表示装置。
- 前記第1シリコン含有膜と前記第1無機絶縁膜の境界では、互いの端部が重なる、請求項1に記載の表示装置。
- 前記画素電極と電気的に接続された画素回路と、
前記画素回路に映像信号を入力する信号線と、
前記映像信号が入力される前記画素回路を選択する走査線と、をさらに有し、
前記信号線と前記走査線とは、互いに交差する方向に延在し、
前記第1溝部は、前記信号線と重畳する領域と、前記走査線と重畳する領域と、に設けられる、請求項1に記載の表示装置。 - 前記第1無機絶縁膜、及び前記第1シリコン含有膜の一部を覆うように設けられた窒素及び酸素の少なくとも一つと、シリコンと、を含む第2無機絶縁膜と、
前記第1シリコン含有膜と重畳する領域に設けられた第2無機絶縁膜を分断する第2溝部と、
前記第2溝部に充填された第2シリコン含有膜と、をさらに有し、
前記第2シリコン含有膜は、ポリシロキサン又はポリシラザンを含む、請求項5に記載の表示装置。 - 前記第2シリコン含有膜と前記第2無機絶縁膜との境界では、互いの端部が重なる、請求項6に記載の表示装置。
- 前記第1溝部と前記第2溝部とが平面的にみて重畳する、請求項6に記載の表示装置。
- 前記第1シリコン含有膜の酸素の量は、前記第2シリコン含有膜に含まれる酸素の量と異なる、請求項6に記載の表示装置。
- 前記第1シリコン含有膜に含まれる酸素の量は、前記第2シリコン含有膜に含まれる酸素の量よりも多い、請求項6に記載の表示装置。
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