JP2018200787A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】高い信頼性を有する表示装置、およびその製造方法を提供する【解決手段】表示装置は表示領域、および表示領域を取り囲む周辺領域を有する基板と、表示領域上に位置する画素と、画素上のパッシベーション膜と、パッシベーション膜上の樹脂層と、周辺領域上に位置し、表示領域を取り囲む第1のダムと、第1のダムを取り囲む第2のダムを有しする。パッシベーション膜は、無機化合物を含む第1の層と、第1の層上に位置し、有機化合物を含む第2の層と、第2の層上に位置し、無機化合物を含む第3の層を有有する。第2の層は第1のダムによって囲まれる領域内に選択的に配置される。樹脂層は、第2のダムによって囲まれる領域内に選択的に配置される。【選択図】図4

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。例えば、有機発光素子を各画素に有する表示装置、およびその製造方法に関する。
表示装置の代表例として、有機EL(Electroluminescence)表示装置が知られている。有機EL表示装置は、基板上に形成された複数の画素内の各々に有機発光素子(以下、発光素子)を有している。発光素子は一対の電極間に有機化合物を含む層(以下、EL層、あるいは有機層と記す)を有しており、一対の電極間に電流を供給することで駆動される。発光素子の駆動中、有機化合物は酸化あるいは還元されて荷電された状態をとり、さらこれらが再結合することによって励起状態が生じる。このような荷電状態や励起状態の活性種は電気的に中性の状態、あるいは基底状態と比べて反応性が高いため、他の有機化合物と反応する、あるいは発光素子に浸入した水や酸素などの不純物と容易に反応する。反応の結果生じる生成物は発光素子の特性に影響を与え、発光素子の効率の低下や寿命の低減の原因となる。
このような特性劣化を抑制する方法として特許文献1では、発光素子を含む表示領域とそれを取り囲む周辺領域との間に不純物を遮断するための領域(遮断領域)を形成することが開示されている。遮断領域を形成することで、特に基板端部からの不純物の侵入を効果的に防ぐことができ、表示装置の信頼性を向上することができる。
特開2015−15080号公報
本発明に係る実施形態の一つは、高い信頼性を有する表示装置、およびその製造方法を提供することを目的の一つとする。
本発明の実施形態の一つは表示装置である。この表示装置は、表示領域、および表示領域を取り囲む周辺領域を有する基板と、表示領域上に位置する画素と、画素上のパッシベーション膜と、パッシベーション膜上の樹脂層と、周辺領域上に位置し、表示領域を取り囲む第1のダムと、第1のダムを取り囲む第2のダムを有する。パッシベーション膜は、無機化合物を含む第1の層と、第1の層上に位置し、有機化合物を含む第2の層と、第2の層上に位置し、無機化合物を含む第3の層を有する。第2の層は第1のダムによって囲まれる領域内に選択的に配置される。樹脂層は、第2のダムによって囲まれる領域内に選択的に配置される。
本発明の実施形態の一つは表示装置である。この表示装置は、表示領域、および表示領域を取り囲む周辺領域を有する基板と、表示領域上に位置する画素と、周辺領域上に位置し、表示領域を取り囲む補助配線を有する。画素は、電極、対向電極、および画素電極と対向電極に挟まれる有機層を含む発光素子、ならびに画素電極の端部を覆う隔壁を有する。画素電極と補助配線は同一の積層構造を有し、補助配線と対向電極は互いに電気的に接続される。隔壁は表示領域から周辺領域へ延在し、補助配線の第1の端部と、第1の端部に対向する第2の端部を覆う。
本発明の実施形態の一つは表示装置である。この表示装置は、表示領域、および表示領域を取り囲む周辺領域を有する基板と、表示領域上の画素と、周辺領域上に位置し、表示領域を取り囲む第1のダムを有する。画素は、トランジスタと、トランジスタ上の平坦化膜と、平坦化膜上に位置し、画素電極、対向電極、および画素電極と対向電極の間の有機層を含む発光素子、ならびに画素電極の端部を覆い、画素電極と有機層の間に挟まれる隔壁を有する。隔壁は、周辺領域へ延在し、第1のダムと重なる。
本発明の表示装置の模式的上面図。 本発明の表示装置の断面模式図。 本発明の表示装置の模式的上面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。 本発明の表示装置の模式的上面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。 本発明の表示装置の模式的上面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。 本発明の表示装置の模式的上面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。 本発明の表示装置の製造方法を説明する模式的断面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。 本発明の表示装置の製造方法を説明する模式的断面図。 本発明の表示装置の製造方法を説明する模式的断面図。 本発明の表示装置の製造方法を説明する模式的断面図。 本発明の表示装置の製造方法を説明する模式的断面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。 本発明の表示装置の製造工程を示す模式的断面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。 本発明の表示装置の模式的断面図。
以下、本発明の各実施形態について、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。
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。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。
本明細書と請求項において、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。
本明細書および請求項において、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。
本明細書および請求項において、「ある構造体が他の構造体から露出するという」という表現は、ある構造体の一部が他の構造体によって覆われていない態様を意味し、この他の構造体によって覆われていない部分は、さらに別の構造体によって覆われる態様も含む。
<第1実施形態>
[1.全体構成]
本発明の一実施形態の表示装置100の模式的上面図を図1に示す。表示装置100は、発光素子を表示素子として含む表示装置である。
図1に示すように表示装置100は、基板102を有し、その上に複数の画素104が設けられる。画素104が設けられる領域、およびこれを取り囲む領域がそれぞれ基板102の表示領域106と周辺領域として定義される。周辺領域には画素104を駆動するための駆動回路が設けられる。図1に示した例では、表示領域106を挟む二つのゲート側駆動回路108や、アナログスイッチなどを含むソース側駆動回路118が設けられる。表示領域106やゲート側駆動回路108、ソース側駆動回路118からは図示しない配線が基板102の一辺へ延び、基板102の端部で露出されて端子112を形成する。端子112はフレキシブル印刷回路(FPC)基板などのコネクタ114と電気的に接続される。コネクタ114上、あるいは基板102上には画素104を制御するためのドライバIC110をさらに搭載してもよい。なお、ソース側駆動回路118を周辺領域上に設けず、この機能をドライバIC110によって実現してもよい。各画素104には発光素子160が設けられ、発光素子160はゲート側駆動回路108やソース側駆動回路118などによって制御され、これにより画像を表示領域106に表示することが可能となる。
以下に詳述するように、表示装置100は、周辺領域に表示領域106を取り囲む補助配線204を有する。補助配線204は図1に示すように、表示領域106を連続的に取り囲んでもよい。さらに周辺領域には、補助配線204を取り囲むように設けられる障壁(以下、ダムと記す)を有する。具体的には、表示領域106、および補助配線204を連続的に取り囲む第1のダム210、および第1のダム210を取り囲む第2のダム212を有する。
[2.画素]
2−1.画素回路
図2(A)に、隣接する二つの画素104の断面模式図を示す。各画素104には、発光素子160とともにトランジスタや容量素子などの種々の素子を含む画素回路が形成される。これらの素子の数や接続関係に制約はない。図2(A)には一例として、発光素子160と、これに接続される保持容量140、トランジスタ130が図示されている。画素回路や発光素子160は、基板102と対向基板116の間に設けられる。
トランジスタ130と保持容量140は、基板102上にアンダーコート120を介して設けられる。基板102は、この上に形成される回路を支持する機能を有し、ガラスや石英、あるいは高分子を含むことができる。基板102や対向基板116にポリイミドやポリアミド、ポリカーボナートなどの高分子を用いることで、表示装置100に可撓性を付与することができ、いわゆるフレキシブルディスプレイを提供することも可能である。アンダーコート120は基板102からの不純物の拡散を防ぐために設けられる絶縁膜である。
トランジスタ130は、半導体膜132、半導体膜132上のゲート絶縁膜122、ゲート絶縁膜122上のゲート電極134、ゲート電極134上の第1の層間膜124、第1の層間膜124上の第2の層間膜126、第2の層間膜126上のソース/ドレイン電極136、138などを有する。半導体膜132は活性領域132a、活性領域132aを挟持する低濃度不純物領域132b、およびこれらを挟持する高濃度不純物領域132cなどを有することができる。図2(A)ではトランジスタ130はトップゲート構造のトランジスタとして描かれているが、画素回路を構成するトランジスタの構造に制約はなく、種々の構造のトランジスタを利用することができる。なお、第2の層間膜126は任意の構成であり、省いてもよい。
保持容量140は、半導体膜132の一部(高濃度不純物領域132c)、その上のゲート絶縁膜122、ゲート電極134と同一層に存在する容量電極142、容量電極142上の第1の層間膜124、第2の層間膜126、およびソース/ドレイン電極138の一部によって構成される。ここでゲート絶縁膜122、第1の層間膜124、第2の層間膜126は保持容量140の誘電体として機能する。アンダーコート120、ゲート絶縁膜122、第1の層間膜124、第2の層間膜126には、例えばケイ素を含む無機化合物を用いることができる。ケイ素を含む無機化合物としては、酸素とケイ素を含む酸化ケイ素、酸素とケイ素、および窒素を含む窒化ケイ素や酸化窒化ケイ素、窒化酸化ケイ素などが挙げられる。これらの膜は単層構造を有していてもよく、積層構造を有していてもよい。
トランジスタ130や保持容量140の上にはさらに、平坦化膜150が設けられる。平坦化膜150によってトランジスタ130や保持容量140などを含む画素回路に起因する凹凸が吸収され、平坦な面を与えることができる。平坦化膜150は高分子を含むことができ、高分子としてはアクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリシロキサン、ポリイミド、ポリアミドなどが例示される。図示しないが、任意の構成として、平坦化膜150とソース/ドレイン電極136、138の間に、無機化合物を含む絶縁膜を層間膜としてさらに設けてもよい。
平坦化膜150にはソース/ドレイン電極138に達する開口が設けられ、この開口と平坦化膜150の一部を覆う接続電極152がソース/ドレイン電極138と接するように設けられる。接続電極152を覆うように第3の層間膜154がさらに形成される。第3の層間膜154も絶縁膜であり、上述したケイ素含有無機化合物を用いることができ、典型的には窒化ケイ素が用いられる。第3の層間膜154は、平坦化膜150に設けられた開口において接続電極152の一部を覆わず、接続電極152の底面を露出する。これにより、その上に設けられる画素電極162と接続電極152間の電気的接続が可能となる。第3の層間膜154には、その上に設けられる隔壁(リブ、あるいはバンクとも呼ばれる)170と平坦化膜150の接触を許容するための開口155を設けてもよい。なお、接続電極152や開口155の形成は任意である。接続電極152を設けることで、引き続くプロセスにおいてソース/ドレイン電極138の表面の酸化を防止することができ、これによる接触抵抗の増大を抑制することができる。開口155は、平坦化膜150から水や酸素などの不純物を放出するための開口として機能することができ、これを設けることで画素回路中の半導体素子や発光素子160の信頼性を向上させることができる。
第3の層間膜154上には、接続電極152を覆うように、画素電極162が設けられる。画素電極162は、平坦化膜150に設けられる開口において、接続電極152を介してソース/ドレイン電極138と電気的に接続される。
2−2.発光素子
画素電極162は、可視光に対して透過性を示す導電性材料、あるいは銀やアルミニウムなどの金属、これらの金属から選択される一つ、あるいは複数を含有する合金を含むことができる。画素電極162は単層構造、積層構造のいずれを有してもよい。積層構造を有する場合、例えば図2(B)に示すように、第1の導電層162_1、第1の導電層162_1上の第2の導電層162_2、および第2の導電層162_2上の第3の導電層162_3が順に積層された構造を採用することができる。
第1の導電層162_1は可視光に対して透過性を有し、例えばインジウムとスズの混合酸化物(ITO)やインジウムと亜鉛の混合酸化物(IZO)などを含むことができる。第1の導電層162_1は第2の導電層162_2と第3の層間膜154とをより強固に密着させる働きがある。第2の導電層162_2は、可視光に対する反射率が高いことが好ましく、例えば0価の銀やアルミニウム、マグネシウム、あるいはこれらから選択される金属を含有する合金を含むことができる。第2の導電層162_2の厚さは、100nm以上200nm、120nm以上160nm、あるいは120nm以上140nm、典型的には130nmとすることができる。このような厚さは可視光の透過を許容しないため、第2の導電層162_2は高い反射率を示す。このため、発光素子160から得られる発光が効率よく反射し、対向基板116を通して取り出すことが可能となる。さらに、このような厚さで第2の導電層162_2を形成することで、十分に低い電気抵抗を得ることができる。第3の導電層162_3は可視光に対して透過性を有し、典型的にはITOやIZOを含むことができる。ITOやIZOは仕事関数が比較的大きいため、画素電極162を陽極として機能させる場合、効率よく有機層164へホールを注入することができる。
画素電極162、隔壁170を覆うように有機層164、およびその上の対向電極166が設けられる。画素電極162、有機層164、対向電極166によって発光素子160が形成される。本明細書と請求項において有機層164とは、画素電極162と対向電極166の間に設けられる層全体を指す。画素電極162と対向電極166から有機層164に電荷(電子、ホール)が注入され、電荷の再結合によって生じる励起状態からの輻射失活過程により発光が得られる。
図2(A)では、有機層164は単層構造を有するように示されているが、有機層164は複数の層から構成することができ、例えば電荷注入層、電荷輸送層、発光層、電荷ブロック層、励起子ブロック層など、種々の機能を有する層を組み合わせて形成することができる。有機層164の構造は、すべての画素104間で同一でも良く、隣接する画素104間で構造が異なるように有機層164を形成してもよい。例えば発光層の構造や材料を隣接する画素104間で異なるように有機層164を形成することで、隣接する画素104から異なる発光を得ることができる。すべての画素104において同一の有機層164を用いる場合には、対向基板116にカラーフィルタを設けることで、複数の発光色を得ることが可能となる。
対向電極166は複数の画素104にわたって形成される。すなわち、対向電極166は複数の画素104によって共有される。対向電極166は可視光に対して透過性を示し、例えばITOやIZOなどの透光性を有する導電性酸化物を用いて形成することができる。あるいは銀やアルミニウム、マグネシウム、もしくはこれらから選択される金属を含む合金を可視光が透過可能な厚さで形成することで、対向電極166を形成してもよい。
2−3.その他の構成
発光素子160上には、発光素子160を保護するための保護膜(以下、パッシベーション膜)180が設けられる。パッシベーション膜180の構造は任意に選択することができるが、例えば図2(A)に示すように、無機化合物を含む第1の層182、有機化合物を含む第2の層184、および無機化合物を含む第3の層186を有する積層構造をパッシベーション膜180に適用することができる。この場合、無機化合物としては上述したケイ素を含有する無機化合物を使用することができる。有機化合物としては、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などの高分子材料を使用することができる。
第2の層184は比較的大きな厚さを有することができ、これにより、隔壁170に起因する凹凸を吸収して平坦な上面が与えられ、この上に第3の層186を形成することができる。このため、第3の層186の平坦性が向上するとともに、第3の層186で亀裂やピンホールが発生することを防ぐことができ、不純物の侵入を効果的に抑制することができる。
パッシベーション膜180上には、樹脂層190が設けられる。樹脂層190は、端子112上に形成される第1の層182や第3の層186をエッチング処理によって除去し、端子112を露出するためのマスクとして用いられる層であり、エッチング処理の際、パッシベーション膜180を保護する機能を有する。樹脂層190はアクリル樹脂やエポキシ樹脂などの高分子材料を含む。
対向基板116は、発光素子160や画素回路を挟持するよう、有機材料で構成される接着層192によって基板102に固定される。これにより、発光素子160や画素回路が封止される。図示していないが、パッシベーション膜180と樹脂層190の間にタッチセンサを形成してもよい。
[3.周辺領域]
上述したように、表示装置100は周辺領域に補助配線204やこれを取り囲む第1のダム210、第2のダム212を有する。これらの構造を以下に述べる。
3−1.基板上辺の構造
基板102の、端子112が設けられる辺に対向する辺(以下、上辺、あるいは第1の辺と記す)の近傍の周辺領域と表示領域106(図1における領域102_1)の上面模式図を図3(A)に、図3(A)の鎖線A−A´に沿った断面模式図を図4に示す。図3(A)、図4に示すように、表示領域106と基板102の上辺との間の周辺領域には、基板102の上辺とほぼ平行に延伸する配線220、222が設けられる。配線220、222の数や用途、機能には制約はないが、例えば画素電極162に一定電位を供給するための電源線、駆動回路に種々の信号を伝達するための信号線として機能することができる。図4に示した例では、配線220、222はソース/ドレイン電極136、138と同一の層内に存在する例が示されているが、配線220、222はゲート電極134と同一の層に存在してもよい。
画素104に設けられる平坦化膜150は、配線220、222を覆うように、基板102の上辺方向にも延在する(図4)。しかしながら周辺領域では、平坦化膜150の一部は除去され、残存する平坦化膜150によって第1のダム210と第2のダム212が形成される。このため、第1のダム210、第2のダム212、および平坦化膜150は互いに同一の組成を有し、互いに離間する。
第3の層間膜154は表示領域106内では第2の層間膜126(第2の層間膜126を設けない場合には第1の層間膜124)と離間するが、周辺領域においては第3の層間膜154が第2の層間膜126、あるいは第1の層間膜124と接する領域(以下、遮断領域)156が存在する。遮断領域156は少なくとも二つ設けられ、二つの遮断領域156_1、156_2の間には、平坦化膜150と同一の層に存在する第1のダム210が位置する。また、遮断領域156_2と基板102の上辺との間には、平坦化膜150と同一の層に存在する第2のダム212が位置する。したがって、遮断領域156_2は第1のダム210と第2のダム212に挟まれた領域であり、遮断領域156_1は第1のダム210と平坦化膜150に挟まれた領域である。
周辺領域にはさらに、画素電極162と同一の層内に存在する補助配線204が設けられる。補助配線204は配線220、222、あるいは平坦化膜150と重なるように設けてもよい。画素電極162と補助配線204は互いに物理的には接続されないが、同一の工程で形成することができるため、同一の積層構造を有することができる。例えば補助配線204は図2(B)に示すように、第1の導電層162_1、第2の導電層162_2、第3の導電層162_3がこの順で積層した構造を有することができる。
ここで、図4に示すように、補助配線204の一部は遮断領域156_1内にも位置する。また、補助配線204の端部(表示領域106とは反対側の端部。以下、第1の端部と記す。)は第1のダム210と重なってもよい。すなわち、第1の端部が第1のダム210の側壁と重なるように、補助配線204を配置することができる。あるいは、図5に示すように、補助配線204の第1の端部は第1のダム210の側壁と重ならず、第1のダム210と平坦化膜150の間に位置してもよい。
図4に示すように、隔壁170は表示領域106のみならず、周辺領域にも延在し、一部が遮断領域156_1と重なり、第1のダム210を覆う。より具体的には、図2、図3(A)、図4から理解されるように、隔壁170は、表示領域106においては画素電極162と重なる複数の開口を有し、これによって画素電極162と有機層164との接触を可能にする。同時に、隔壁170は周辺領域においては、補助配線204の第1の端部に対向する端部(表示領域106側の端部。以下、第2の端部と記す。)を覆うだけでなく、補助配線204と重なる複数の開口214を有する。開口214により、対向電極166が補助配線204と電気的に接続される。補助配線204には一定電位が印加され、後述するように、対向電極166の周囲と接続される。このため、対向電極166の全体にわたって一定の電位を維持することができる。
図4に示すように、遮断領域156_1では、補助配線204の上面は隔壁170によって覆うことができる。補助配線204の上面、特に端部の上面には凹凸が発生しやすい。このため、補助配線204がパッシベーション膜180の第1の層182と接すると、第1の層182にピンホールが発生しやすくなる。しかしながら隔壁170によって補助配線204の上面を覆うことで、ピンホールの発生を防ぐことができる。なお、隔壁170は必ずしも補助配線204の上面全体を覆う必要は無く、例えば図6に示すように、補助配線204の第1の端部と第2の端部を選択的に覆い、これら端部以外の上面が第1の層182と接することを許容してもよい。
図3(A)で示した例では、対向電極166と補助配線204の電気的接続には複数の開口214が用いられるが、開口214の数には制約はなく、図3(B)に示すように、上辺に平行に延伸する単一の開口214を形成し、対向電極166と補助配線204を接続してもよい。
パッシベーション膜180の第1の層182と第3の層186は、第1のダム210と第2のダム212と重なるように設けられる。これに対して第2の層184は、表示領域106、および第1のダム210によって囲まれた周辺領域に選択的に配置される。あるいは、第2の層184は、第1のダム210の側壁と重なるものの、第1のダム210を乗り越えないように設けられる。
樹脂層190は、パッシベーション膜180上に設けられ、第2の層184を樹脂層190と第1の層182で封じ込めるように形成される。したがって、樹脂層190の端部は第2の層184のそれと比較し、より表示領域106から遠く、基板102の上辺に近い。なお、樹脂層190は、第2のダム212の側壁と重なるものの、第2のダム212を乗り越えないように設けられる。
樹脂層190と対向基板116は、接着層192によって互いに固定される。図4に示すように、接着層192は樹脂層190の側面や、第2のダムの外側(表示領域106に対して反対側)を覆うように設けてもよい。
上述したように、樹脂層190は第2のダム212に囲まれた領域内に選択的に設けられ、一方パッシベーション膜180は第1のダム210に囲まれた領域内に選択的に設けられる。したがって、樹脂層190をマスクとしてエッチングを行う際、パッシベーション膜180は樹脂層190によって保護される。その結果、パッシベーション膜180がダメージを受けることを防止することができ、パッシベーション膜180が有する高い封止能力を維持することができる。
また、補助配線204の第1の端部と第2の端部はともに隔壁170によって覆われる。このため、補助配線204の端部の劣化や、補助配線204の端部からの不純物の侵入を抑制することができ、高い信頼性を有する表示装置を提供することが可能となる。
第2実施形態で述べるように、対向電極166は銀やマグネシウムなどの金属を蒸着することによって形成することができ、その形状はメタルマスクを用いて調整される。しかしながらメタルマスクを用いて金属膜を形成する際、金属の蒸気はメタルマスクの開口部から回り込みやすく、対向電極166の端部を精密に制御することは比較的難しい。このため、メタルマスクのアライメント精度や蒸着条件によっては、対向電極166の一部がパッシベーション膜180で覆われた領域外に形成されることがある。この場合、対向電極166の端部がパッシベーション膜180によって保護されないため、端部から水や酸素が侵入し、発光素子160の劣化に至る。
一方、補助配線204の第2の導電層162_2に用いられる金属(例えば銀とマグネシウムの合金)も比較的水や酸素を通しやすく、発光素子160の劣化の原因となる。しかしながら補助配線204はレジストマスクを用いるフォトリソグラフィーを利用して形成するため、その形状を精度よく制御することができる。
従って上述した構成で示したように、補助配線204の第2の端部側に開口214を設けることにより、対向電極166の端部がパッシベーション膜180に覆われない領域まで形成される確率を大幅に低下させることができる。その結果、上述した問題を回避し、高い信頼性を表示装置100に与えることができる。
3−2.基板長辺の構造
基板102の上辺に垂直な辺(以下、長辺、あるいは第2、第3の辺と記す)の近傍の周辺領域と表示領域106(図1における領域102_2、102_3)の構造を以下に説明する。上述した構造と同様の構造に関しては説明を省略することがある。
領域102_2、102_3の上面模式図をそれぞれ図7、図9に示す。図7の鎖線B−B´、および図9の鎖線C−C´に沿った断面模式図を図8、図10にそれぞれに示す。これらの図に示すように、表示領域106と基板102の長辺との間の周辺領域にはゲート側駆動回路108が設けられ、ゲート側駆動回路108と基板102の端部との間には、ゲート側駆動回路108へ種々の信号を供給するための配線224が設けられる。図7から図10に示した例では、配線224はゲート電極134と同一の層内に存在する例が示されているが、配線224はソース/ドレイン電極136、138と同一の層内に存在してもよい。
基板102の上辺近傍の周辺領域と表示領域106の構造と同様、平坦化膜150が表示領域106から周辺領域へ伸び、ゲート側駆動回路108を覆う。周辺領域にはさらに、平坦化膜150と同一の層内に存在する第1のダム210、第1のダム210を取り囲む第2のダム212が設けられる。第3の層間膜154は第1のダム210と第2のダム212を覆う。
平坦化膜150上には、画素電極162と同一の層内に存在する補助配線204が形成される。補助配線204は第1のダム210に囲まれる領域内に選択的に設けられる。図8、図10に示すように、補助配線204はゲート側駆動回路108や配線224と重なってもよい。
隔壁170は、画素電極162を露出するための開口を表示領域106有するとともに、対向電極166と補助配線204との電気的接続のための開口214を有する。上述したように、開口214は必ずしも複数設ける必要は無く、基板102の長辺に平行な方向に延伸する単一の開口214によって電気的接続を行ってもよい。隔壁170は、表示領域106においては画素電極162の端部を覆い、周辺領域においては補助配線204の第1の端部、第2の端部、および第1のダム210を覆う。
パッシベーション膜180は第1のダム210に囲まれる領域内に選択的に形成される。また、樹脂層190は第2のダム212に囲まれる領域内に選択的に形成される。したがって、樹脂層190をマスクとするエッチングにおいて、パッシベーション膜180を樹脂層190によって保護することができ、高い信頼性を表示装置100に与えることができる。
3−3.基板下辺の構造
基板102の下辺、すなわち、端子112が設けられる辺(第4の辺とも記す)の近傍の周辺領域と表示領域106(図1における領域102_4)の構造を以下に説明する。上述した構造と同様の構造に関しては説明を省略することがある。
領域102_4の上面模式図を図11に、図11の鎖線D−D´に沿った断面模式図を図12に示す。図11に示すように、表示領域106と下辺の間にはアナログスイッチなどを含むソース側駆動回路118が設けられ、ソース側駆動回路118から端子112へ配線226が延伸する。図11に示すように、配線226は基板102の長辺や短辺から傾くように設けてもよい。配線226によって映像信号が画素104に供給される。図12に示すように、図11で示す例では、配線226はゲート電極134と同一の層に存在するが、ソース/ドレイン電極136、138と同一の層を用いて配線220を形成してもよい。
周辺領域にはさらに、配線228、230などが設けられる。これらの配線228、230の機能や用途に限定は無く、例えば画素電極162や対向電極166に電位を供給するための配線、各画素104に初期化電位を供給するための配線、あるいは駆動回路を制御するための信号を供給するための配線として用いることができる。また、配線226と異なる層であれば、配線228、230はソース/ドレイン電極136、138と同一の層、あるいは第1の層間膜124と第2の層間膜126の間に設けられてもよい。図11、図12に示した例では、配線228は、第1の層間膜124と第2の層間膜126の間に設けられる。一方、配線230は、ソース/ドレイン電極136、138と同一の層を用いて形成され、補助配線204と電気的に接続され、対向電極166に一定電位を供給する。
基板102の上辺近傍の周辺領域と表示領域106の構造と同様、平坦化膜150が表示領域106から周辺領域へ伸び、ソース側駆動回路118を覆う。周辺領域にはさらに、平坦化膜150と同一の層内に存在する第1のダム210、第1のダム210を取り囲む第2のダム212が設けられる。
平坦化膜150上には、画素電極162と同一の層内に存在する補助配線204が形成される。補助配線204は第1のダム210に囲まれる領域内に選択的に設けられる。図11、図12に示すように、補助配線204はソース側駆動回路118や配線226、配線228と重なってもよい。平坦化膜150と第1のダム210に囲まれた領域において、補助配線204は第3の層間膜154に設けられた開口を介して配線230と電気的に接続される。配線230には一定電位が印加され、これにより、対向電極166に一定電位が供給される。
隔壁170は、画素電極162を露出するための開口を表示領域106有するとともに、対向電極166と補助配線204との電気的接続のための開口214を有する。上述したように、開口214は必ずしも複数設ける必要は無く、基板102の下辺に平行な方向に延伸する単一の開口214を設けてもよい。隔壁170は、表示領域106においては画素電極162の端部を覆い、周辺領域においては補助配線204の第1の端部、第2の端部、および第1のダム210を覆う。
パッシベーション膜180は第1のダム210に囲まれる領域内に選択的に形成される。また、樹脂層190は第2のダム212に囲まれる領域内に選択的に形成される。したがって、樹脂層190をマスクとするエッチングにおいて、パッシベーション膜180を樹脂層190によって保護することができ、高い信頼性を表示装置100に与えることができる。
図13、図14に、配線226の一部がゲート電極134と同一の層内(すなわち、ゲート絶縁膜122と第1の層間膜124との間)と、第1の層間膜124と第2の層間膜126の間に含まれる例を示す。図13は領域102_4の上面模式図であり、図14は図13の鎖線E−E´に沿った断面模式図である。
図13に示すように、ソース側駆動回路118からは、ゲート電極134と同一の層内に存在する配線226_1が基板102の長辺や短辺に斜めの方向に延伸する。これらの配線226_1の各々は、周辺領域において屈曲し、長辺にほぼ平行な部分を有する。さらにこれらの配線226_1は、一つ置きに、第1の層間膜124と第2の層間膜126の間に存在する配線226_2に接続される。配線226_2も基板102の長辺や短辺に斜めの方向に延伸する。
対向電極166に供給される電位は、ソース/ドレイン電極136、138と同一の層内に存在する配線230_2に与えられる。配線230_2は配線226_1、226_2と重なるように設けることができる。配線226_1、226_2は、配線230_2の下で交互する。配線230_2は、第2の層間膜126に設けられる開口を介し、第1の層間膜124と第2の層間膜126の間に配置される配線228と電気的に接続される。さらに配線228は、第2の層間膜126に設けられる開口を介し、ソース/ドレイン電極136、138と同一の層内に存在する配線230_1と接続される。この配線230_1は、平坦化膜150と第3の層間膜154に形成される開口において補助配線204と接続される。
図13や図14で示した例では、第1のダム210と第2のダム212は配線228と重なるように設けられるが、第1のダム210と第2のダム212の位置関係はこれに限られない。この例においても、パッシベーション膜180は第1のダム210に囲まれる領域内に選択的に形成され、樹脂層190は第2のダム212に囲まれる領域内に選択的に形成される。したがって、高い信頼性を表示装置100に与えることができる。
図1、および第1から第4の辺の近傍の周辺領域の構造から理解されるように、補助配線204は表示領域106を取り囲む閉じた形状を有し、対向電極166と電気的に接続される。また、上述したように、補助配線204は画素電極162と同一の積層構造を有することができるため、十分に低い電気抵抗を有する。したがって、対向電極166のシート抵抗が高い場合でも、対向電極166の電位を均一にすることができる。その結果、表示領域106内で輝度の斑が発生せず、表示装置100は高品質な画像を提供することが可能となる。
<第2実施形態>
本実施形態では、表示装置100の製造方法を、第1の辺の近傍の周辺領域と表示領域106を例示して説明する。第1実施形態と同様の構成に関しては説明を省略することがある。
図15(A)は、基板102上にアンダーコート120、トランジスタ130、および配線220、222が形成された状態を示す。これらは公知の材料、手法を用いて形成することができるため、説明は省略する。この状態からトランジスタ130や配線220、222上に平坦化膜150を形成するとともに、第1のダム210と第2のダム212を形成する。具体的には、第1実施形態で述べた高分子材料のモノマー、あるいはオリゴマーをスピンコート法、印刷法、インクジェット法などの湿式成膜法を用いてトランジスタ130、配線220、222上に塗布し(図15(B))、これに対してフォトマスクを介して露光を行い、その後現像を行う。露光後に加熱を行ってモノマーやオリゴマーの硬化をさらに進行させてもよい。これにより、ソース/ドレイン電極138を露出するための開口を有する平坦化膜150、および第1のダム210と第2のダム212が形成される(図16(A))。
その後、上記開口を覆い、ソース/ドレイン電極138と接する接続電極152を形成する(図16(A))。接続電極152は、例えばITOやIZOなどの透光性を有する導電性酸化物を含むことができ、スパッタリング法を適用して形成することができる。
引き続き、第3の層間膜154を平坦化膜150、第1のダム210、第2のダム212を覆うように形成する。第3の層間膜154はスパッタリング法、あるいは化学気相堆積(CVD)法を用いて形成される。その後第3の層間膜154に対してエッチングを行い、接続電極152の底面を露出する開口を設ける(図16(B))。平坦化膜150と隔壁170が直接接するための開口(図2参照)も同時に形成してもよい。
その後、画素電極162と補助配線204を同時に形成する。画素電極162と補助配線204が図2(B)に示した積層構造を有する場合、例えば透光性を有する導電性酸化物をスパッタリングすることで第1の導電層162_1を形成し、銀やアルミニウムなどの金属を含む第2の導電層162_2をスパッタリング法、あるいはCVD法を用いて形成し、最後に透光性を有する導電性酸化物をスパッタリングすることで第3の導電層162_3を形成する。その後画素電極162と補助配線204が互いに物理的に分離されるようエッチングを行い、画素電極162と補助配線204が得られる(図16(B))。
次に、隔壁170を形成する。具体的には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、あるいはポリイミドなどの高分子の材料となるモノマー、あるいはオリゴマーを湿式成膜法を用いて塗布した後、露光、現像を行うことで、隔壁170が形成される(図17(A))。画素電極162を露出する開口、および補助配線204を露出する開口214が隔壁170に設けられるよう、フォトマスクが設計される。第1実施形態で述べたように、隔壁170は画素電極162の端部や補助配線204の第1の端部と第2の端部、および第1のダム210を覆う。また、図17(A)に示すように、隔壁170の開口の端部はテーパー形状を有することが好ましい。
引き続き、隔壁170と画素電極162を覆うように有機層164を形成する(図17(A))。有機層164は蒸着法、あるいは湿式成膜法を適用して形成することができる。その後有機層164を覆い、およびに開口214において補助配線204と接するように対向電極166を形成する(図17(B))。対向電極も蒸着法、あるいはスパッタリング法を用いて形成することができる。以上の工程により、発光素子160が形成される。
その後パッシベーション膜180を形成する。具体的には図18(A)に示すように、まず、スパッタリング法やCVD法を用いて第1の層182を対向電極166や遮断領域156_1と重なる隔壁170、第1のダム210、第2のダム212を覆うように形成する。この時、端子112上にも第1の層182が形成される。次に第2の層184を第1の層182の上に形成する。第2の層184はエポキシ樹脂やアクリル樹脂などの高分子材料の原料となるモノマー、あるいはオリゴマーを湿式成膜法によって塗布、硬化することで形成することができる。あるいはモノマーやオリゴマーを減圧下で霧状あるいはガス状にし、これを第1の層182上に吹き付け、重合することによって形成してもよい。
この時、第1のダム210、およびこれに起因して隔壁170に形成される凸部により、モノマーやオリゴマーを第1のダム210に取り囲まれる領域に選択的に塗布することができる。すなわち、モノマーやオリゴマーが遮断領域156_2や、第1のダム210の外側へ流出することを防ぐことができる。その結果、第2の層184を第1のダム210に取り囲まれる領域に選択的に形成することができる。
次に第2の層184、第1のダム210、第2のダム212を覆うように第3の層186を形成する。第3の層186は第1の層182と同様の手法で形成することができる。第3の層186も端子112と重なるように形成される。これにより、第2の層184を第1の層182と第3の層186によって封止することができる。図示しないが、第1の層182と第3の層186は、図1に示した端子112上にも形成される。
引き続き、樹脂層190を形成する。樹脂層190は、第1実施形態で述べた高分子材料の原料となるモノマー、あるいはオリゴマーを湿式成膜法を用いて塗布した後、露光、現像を行うことで形成される。この時、第2のダム212、およびこれに起因して第1の層182や第3の層186に形成される凸部により、モノマーやオリゴマーを第2のダム212に取り囲まれる領域に選択的に塗布することができる(図18(B))。換言すると、第2のダム212に取り囲まれる領域に選択的に樹脂層190が形成される。その後、樹脂層190をマスクとしてエッチング(例えばドライエッチング)を行い、端子112上に形成される第1の層182と第3の層186を除去し、端子112を露出する。この時、図18(B)に示すように、第1の辺の近傍においても、樹脂層190に覆われていない第1の層182や第3の層186が除去され、パッシベーション膜180の端部の位置が決定される。したがって、樹脂層190の側面の底辺は、第3の層186の側壁の上面と一致する。また、第1の層182の側面と第3の層186の側面は、同一平面上に存在することができる。
こののち、例えばアクリル系、エポキシ系、あるいはアクリレート系の接着剤を用いて接着層192を形成するとともに対向基板116を樹脂層190上に固定する。接着層192は樹脂層190の側面を覆うように形成してもよい(図4)。以上の工程により、表示装置100が製造される。
上述したように、樹脂層190は湿式成膜法で形成されるため、その端部の位置を精密に制御することは必ずしも容易ではない。このため、樹脂層190が完全にパッシベーション膜180を覆わず、パッシベーション膜180が樹脂層190から一部露出すると、引き続くエッチングにおいてパッシベーション膜180が損傷し、比較的親水性の高い第2の層184を通して水や酸素などの不純物が表示領域106へ侵入する。その結果、発光素子160が劣化し、表示装置100の信頼性が低下する。
しかしながら上述したように、第2の層184は第1の層182と第3の層186によって封止され、第2の層184を与えるモノマーやオリゴマーは第1のダム210によってその広がりに規制を受ける。このため、第2の層184は第1のダム210に取り囲まれる領域に選択的に形成される。同様に、樹脂層190を与えるモノマーやオリゴマーは第2のダム212によってその広がりが規制され、樹脂層190は第2のダム212に取り囲まれる領域に選択的に形成されれる。したがって、第1の層182、第2の層184、第3の層186の積層構造は、樹脂層190によって覆われ、樹脂層190から露出しない。このため、端子112を露出するエッチングにおいて、第1の層182、第2の層184、第3の層186の積層構造がエッチングによるダメージを受けることが無く、パッシベーション膜180の高い封止機能を損なうことがない。このため、表示装置100に高い信頼性を付与することが可能となる。
<第3実施形態>
本実施形態では、表示装置100の変形例を示す。図19、図20、図21に、領域102_1、102_2、102_4の断面模式図をそれぞれ示す。これらの図に示すように本変形例は、第1のダム210を覆う隔壁170_2が、画素電極162の端部を覆う隔壁170_1から離間している点において、表示装置100と構造が異なる。隔壁170_1は補助配線204を露出する開口214を有し、この開口において補助配線204と対向電極166が電気的に接続される。図6に示した表示装置100と同様、遮断領域156_1において補助配線204は第1の層182と接する。
樹脂層190を与えるモノマーやオリゴマーの粘性、あるいはこれらを含む混合物の粘性が著しく高い、もしくは塗布量が不足する場合、樹脂層190がパッシベーション膜180の端部を覆うことができないことがある(図22(A))。この場合、図22(B)に示すように、引き続くエッチング工程においてパッシベーション膜180の端部がエッチングされ、樹脂層に覆われない部分が消失すし、隔壁170_2が露出する。しかしながら本実施形態で示す変形例では、隔壁170_2が発光素子160と接する隔壁170_1と離間しているため、水や酸素などの不純物が隔壁170_2へ輸送される経路が存在しない。その結果、発光素子160に対する影響がなく、表示装置100の信頼性を確保することができる。
<第4実施形態>
本実施形態では、表示装置100の変形例を示す。図23、図24、図25に、領域102_1、102_2、102_4の断面模式図をそれぞれ示す。これらの図に示すように本変形例は、周辺領域に単一のダム(第1のダム210)が設けられる点で表示装置100や第3実施形態で述べた変形例と異なる。この場合、第1の層182や第3の層186は、端子112をマスクで覆いながらスパッタリング法を適用して形成することが好ましい。本変形例では、第1の層182や第3の層186のエッチング工程が不要となるだけでなく、第2のダム212と遮断領域156_2を設ける必要が無い。したがって、周辺領域の面積を小さくすることができ、広い表示領域106を有する表示装置を製造することができる。
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、または、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。
本明細書においては、開示例として主にEL表示装置の場合を例示したが、他の適用例として、その他の自発光型表示装置、液晶表示装置、あるいは電気泳動素子などを有する電子ペーパ型表示装置など、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能である。
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、または、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、102:基板、102_1:領域、102_2:領域、102_3:領域、102_4:領域、104:画素、106:表示領域、108:ゲート側駆動回路、112:端子、114:コネクタ、116:対向基板、118:ソース側駆動回路、120:アンダーコート、122:ゲート絶縁膜、124:第1の層間膜、126:第2の層間膜、130:トランジスタ、132:半導体膜、132a:活性領域、132b:低濃度不純物領域、132c:高濃度不純物領域、134:ゲート電極、136:ソース/ドレイン電極、138:ソース/ドレイン電極、140:保持容量、142:容量電極、150:平坦化膜、152:接続電極、154:第3の層間膜、156:j、156_1:遮断領域、156_2:遮断領域、160:発光素子、162:画素電極、162_1:第1の導電層、162_2:第2の導電層、162_3:第3の導電層、164:有機層、166:対向電極、170:隔壁、180:パッシベーション膜、182:第1の層、184:第2の層、186:第3の層、190:樹脂層、192:接着層、204:補助配線、210:第1のダム、212:第2のダム、214:開口、220:配線、222:配線、224:配線、226:配線、228:配線、230:配線

Claims (19)

  1. 表示領域、および前記表示領域を取り囲む周辺領域を有する基板と、
    前記表示領域上に位置する画素と、
    前記画素上のパッシベーション膜と、
    前記パッシベーション膜上の樹脂層と、
    前記周辺領域上に位置し、前記表示領域を取り囲む第1のダムと、
    前記第1のダムを取り囲む第2のダムを有し、
    前記パッシベーション膜は、
    無機化合物を含む第1の層と、
    前記第1の層上に位置し、有機化合物を含む第2の層と、
    前記第2の層上に位置し、無機化合物を含む第3の層を有し、
    前記第2の層は前記第1のダムによって囲まれる領域内に選択的に配置され、
    前記樹脂層は、前記第2のダムによって囲まれる領域内に選択的に配置される表示装置。
  2. 前記画素は、
    トランジスタと、
    前記トランジスタ上の平坦化膜と、
    前記平坦化膜上の発光素子を有し、
    前記第1のダムと前記第2のダムは、前記平坦化膜と同一の層内に存在し、
    前記第1のダム、前記第2のダム、および前記平坦化膜は互いに離間する、請求項1に記載の表示装置。
  3. 隔壁をさらに有し、
    前記発光素子は、
    画素電極と、
    前記画素電極上の有機層と、
    前記有機層上の対向電極を有し、
    前記隔壁は前記画素電極の端部、および前記第1のダムを覆う、請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記画素電極と同一層内に存在する補助配線を前記周辺領域上にさらに有し、
    前記隔壁は、前記補助配線と重なる開口を有し、
    前記開口において前記対向電極と前記補助配線が電気的に接続される、請求項3に記載の表示装置。
  5. 表示領域、および前記表示領域を取り囲む周辺領域を有する基板と、
    前記表示領域上に位置する画素と、
    前記周辺領域上に位置し、前記表示領域を取り囲む補助配線を有し、
    前記画素は、
    画素電極、対向電極、および前記画素電極と前記対向電極に挟まれる有機層を含む発光素子、ならびに
    前記画素電極の端部を覆う隔壁を有し、
    前記画素電極と前記補助配線は同一の積層構造を有し、
    前記補助配線と前記対向電極は互いに電気的に接続され、
    前記隔壁は前記表示領域から前記周辺領域へ延在し、前記補助配線の第1の端部と、前記第1の端部に対向する第2の端部を覆う表示装置。
  6. 前記補助配線と前記画素電極は同一の層内に存在する、請求項5に記載の表示装置。
  7. 前記画素電極と電気的に接続されるトランジスタと、
    前記トランジスタと前記画素電極の間の平坦化膜と、
    前記周辺領域上に位置し、前記表示領域を取り囲む第1のダムと、
    前記第1のダムを取り囲む第2のダムをさらに有する、請求項5に記載の表示装置。
  8. 前記平坦化膜、前記第1のダム、前記第2のダムは同一の層内に存在する、請求項7に記載の表示装置。
  9. 前記補助配線の第2の端部は前記第1のダムの側壁と重なる、請求項7に記載の表示装置。
  10. 前記第1のダムは前記隔壁に覆われる、請求項7に記載の表示装置。
  11. 表示領域、および前記表示領域を取り囲む周辺領域を有する基板と、
    前記表示領域上の画素と、
    前記周辺領域上に位置し、前記表示領域を取り囲む第1のダムを有し、
    前記画素は、
    トランジスタと、
    前記トランジスタ上の平坦化膜と、
    前記平坦化膜上に位置し、画素電極、対向電極、および前記画素電極と前記対向電極の間の有機層を含む発光素子と、
    前記画素電極の端部を覆い、前記画素電極と前記有機層の間に挟まれる隔壁を有し、
    前記隔壁は、前記周辺領域へ延在し、前記第1のダムと重なる表示装置。
  12. 前記第1のダムは、前記平坦化膜と同一の層内に存在する、請求項11に記載の表示装置。
  13. 前記第1のダムを取り囲む第2のダムをさらに有し、
    前記第2のダムは、前記平坦化膜と同一の層内に存在し、
    前記第1のダム、前記第2のダム、前記平坦化膜は互いに離間する、請求項11に記載の表示装置。
  14. 前記平坦化膜と前記画素電極の間に絶縁膜をさらに有し、
    前記トランジスタは、
    半導体膜と、
    ゲート電極と、
    前記半導体膜と前記ゲート電極の間のゲート絶縁膜と、
    前記半導体膜とゲート電極の上の層間膜と、
    前記層間膜上のソース/ドレイン電極を有し、
    前記絶縁膜は、前記平坦化膜と前記第1のダムの間で前記層間膜と接する、請求項11に記載の表示装置。
  15. 前記周辺領域上に位置し、前記表示領域を取り囲む補助配線をさらに有し、
    前記対向電極は前記補助配線と電気的に接続される、請求項11に記載の表示装置。
  16. 前記補助配線は、前記画素電極と同一の積層構造を有する、請求項15に記載の表示装置。
  17. 前記補助配線と前記画素電極の各々は、
    透光性導電酸化物を含む第1の導電層と、
    前記第1の導電層上に位置し、金属を含む第2の導電層と、
    前記第2の導電層上に位置し、透光性導電酸化物を含む第3の導電層を有する、請求項15に記載の表示装置。
  18. 前記発光素子上にパッシベーション膜をさらに有し、
    前記パッシベーション膜は、
    無機化合物を含む第1の層と、
    前記第1の層上に位置し、有機化合物を含む第2の層と、
    前記第2の層上に位置し、無機化合物を含む第3の層を有し、
    前記第2の層は、前記第1のダムに囲まれる領域内に選択的に配置される、請求項13に記載の表示装置。
  19. 前記パッシベーション膜上の樹脂層をさらに有し、
    前記樹脂層は、前記第2のダムに囲まれる領域内に選択的に配置される、請求項18に記載の表示装置。
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