JP2018205568A - 表示装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
有機EL素子に含まれる発光層は、水分の影響により劣化しやすい。発光層の劣化は、有機EL素子における発光量の減少や非発光などの不具合の原因となり得る。このため、外部から有機EL素子への水分侵入を阻止する構造が重要となる。一例では、耐熱性を有するポリイミド等で形成されたプラスチック基板に、ポリイミド等で形成された封止層を接着する技術が提案されている。封止層は、プラスチック基板の下部から酸素または水分が侵入することを防止するものである。
近年では、水素原子の影響が懸念されている。特に、有機EL素子を駆動するためのトランジスタが低温多結晶シリコンを用いたMOS型である場合、そのチャネル層やゲート絶縁膜に水素原子が拡散することにより、トランジスタ特性の変化、さらには、表示品位の変化を招くおそれがある。
第1基材と、第2基材と、前記第1基材と前記第2基材との間に位置する金属層を含む中間層と、前記第2基材の上に位置する回路部及び表示素子部と、を備えた、表示装置が提供される。
一実施形態によれば、
支持基板上に、ポリイミドをワニス状態で塗布した後に焼成して第1基材を形成し、前記第1基材上に、金属層を含む中間層を形成し、前記中間層上に、ポリイミドをワニス状態で塗布した後に焼成して第2基材を形成し、前記第2基材の上に回路部及び表示素子部を形成する、表示装置の製造方法が提供される。
第1基板SUB1は、表示素子として、後述する有機EL素子を備えている。また、第1基板SUB1は、第2基板SUB2と対向する側とは反対側に、絶縁基板10を備えている。絶縁基板10は、第1基材101と、第2基材102と、金属層を含む中間層として水素トラップ層103とを備えている。これらの詳細については、後述するが、図示した例では、第1基材101、第2基材102、及び、水素トラップ層103は、第1基板SUB1において、X−Y平面の全域に亘って形成されている。
第2基板SUB2は、有機EL素子を封止する封止体であってもよいし、表示装置DSPを組み込んだ電子機器のカバーガラスであってもよいし、偏光板、位相差板、透明保護板等のフィルム部材などであってもよい。
表示素子部30は、回路部20の上に形成されている。表示素子部30は、後述するが、有機EL素子などを備えている。
封止膜40は、表示素子部30を覆っている。封止膜40は、透明であり、表示素子部30から出射された光を透過する。封止膜40は、表示素子部30への水分の侵入を抑制するバリア機能を有することが望ましい。
第1基板SUB1は、絶縁基板10の上面10U側に、第1絶縁膜11、第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、第4絶縁膜14、バンク15、スイッチング素子SW1乃至SW3、反射板RP、有機EL素子OLED1乃至OLED3、封止膜40などを備えている。第1絶縁膜11は、図2に示したアンダーコート層に相当する。第2絶縁膜12、第3絶縁膜13、第4絶縁膜14、及び、スイッチング素子SW1乃至SW3は、図2に示した回路部20に含まれる。バンク15、反射板RP、及び、有機EL素子OLED1乃至OLED3は、図2に示した表示素子部30に含まれる。図示した例では、画素PXは、青色を表示する青色画素PXB、緑色を表示する緑色画素PXG、赤色を表示する赤色画素PXRを含む。
また、水素トラップ層103は、第1基材101と接触する第1層L1及び第2基材102と接触する第2層L2の間に第3層L3を備え、第1層L1及び第2層L2の各々の窒素含有量は、第3層L3の窒素含有量よりも高い。このため、第2基材102を形成する際の焼成工程において、第3層L3の酸化を抑制することができ、水素トラップ機能の低減を抑制することが可能となる。
さらに、絶縁基板10は、水素トラップ層103に相当する金属層を備えている。このため、表示装置DSPの製造過程において、絶縁基板10の帯電を抑制することができ、静電気放電による断線や短絡による製造歩留りの低下を抑制することが可能となる。
また、第1基材101と第1層L1の間に酸化シリコン、或いは酸化シリコン、窒化シリコン及び酸化シリコンの3層構成を備えていてもよい。同様に、第2基材102と第2層L2の間に酸化シリコン、或いは酸化シリコン、窒化シリコン及び酸化シリコンの3層構成を備えていてもよい。
図5の(B)は、比較対象のサンプル200における重水素濃度の測定結果を示す図である。比較対象のサンプル200において、中間層203はシリコン酸化物(SiO2)によって形成され、ポリイミド層202及び204はそれぞれ図4の(A)及び(C)に示した工程によって形成される。図示した測定結果は、その横軸がサンプル200の厚さ方向の位置を示し、縦軸が重水素濃度を示している。ポリイミド層202の重水素濃度は、最も雰囲気に晒されたポリイミド層204の重水素濃度よりも低いが、極めて高レベルである。
図5の(C)は、本実施形態に対応したサンプル200の重水素濃度の測定結果を示す図である。本実施形態に対応したサンプル200においては、ポリイミド層204は第1基材101に対応し、ポリイミド層202は第2基材102に対応し、中間層203は水素トラップ層103に対応する。中間層203は、第1層L1、第3層L3、及び、第2層L2を有している。図示した測定結果によれば、比較対象のサンプルよりもポリイミド層202の重水素濃度が極めて低レベルであった。これにより、本実施形態の水素トラップ層103は、シリコン酸化物の中間層203よりも水素トラップ性能が高く、ポリイミド層204からポリイミド層202に向かう水素の拡散を抑制できることが確認された。
そこで、発明者は、本実施形態の水素トラップ層103を設けることによるトランジスタ特性の安定性を検証すべく、以下に説明する比較実験2を行った。比較実験2は、図3に示したように絶縁基板10の上に半導体層SCを含むスイッチング素子SW1を形成したサンプルを用意し、図5の(A)を参照して説明したように、重水素雰囲気で3日間放置し、スイッチング素子SW1のしきい値を測定するものである。
比較対象のサンプルAは、絶縁基板10の第1基材101及び第2基材102がいずれもポリイミド層であり、第1基材101及び第2基材102の間に、水素トラップ層103の代わりにシリコン酸化物(SiO2)の中間層203を配置したものである。図示したように、しきい値は、第2段階(mid)において第1段階(ini)より低下した後、第3段階(final)において大幅に上昇した。
比較対象のサンプルBは、第1基材101及び第2基材102がいずれもポリイミド層であり、水素トラップ層103の代わりにモリブデン(Mo)の中間層203を配置したものである。図示したように、しきい値は、第1段階及び第2段階に亘って変化が少ないものの、第2段階においてばらつきが大きくなり、また、第3段階において上昇する傾向が確認された。
サンプルCは、本実施形態に相当するものであり、第1基材101及び第2基材102がいずれもポリイミド層であり、第1基材101及び第2基材102の間に、チタン系の水素トラップ層103を配置したものである。図示したように、しきい値は、第1段階、第2段階、及び、第3段階に亘ってほとんど変化しないことが確認された。本実施形態によれば、水素トラップ層103を設けることにより、トランジスタ特性を第1段階のまま保持することができる。したがって、信頼性の低下を抑制することが可能となる。
図7の(A)は、比較対象のサンプルDにおける酸素濃度の測定結果を示す図である。比較対象のサンプルDにおいて、中間層203はチタンによって形成された単層体であり、ポリイミド層202及び204はそれぞれ図4の(A)及び(C)に示したような焼成工程を経て形成される。図示した測定結果は、その横軸がサンプルDの厚さ方向の位置を示し、縦軸が酸素濃度を示している。中間層203は、その全体に亘って高い酸素濃度を有している。しかも、中間層203は、ポリイミド層202及び204とのそれぞれの界面付近で高い酸素濃度を有しており、酸化が進行していることが確認された。
図7の(B)は、本実施形態に対応したサンプルEにおける酸素濃度の測定結果を示す図である。サンプルEにおいては、ポリイミド層204は第1基材101に対応し、ポリイミド層202は第2基材102に対応し、中間層203は水素トラップ層103に対応する。中間層203は、第1層(窒素ドープチタン層)L1、第3層(チタン層)L3、及び、第2層(窒素ドープチタン層)L2を有している。図示した測定結果によれば、比較対象のサンプルDよりも中間層203の酸素濃度が低レベルであった。しかも、第3層L3の酸素濃度は、極めて低レベルであることが確認された。これにより、本実施形態の水素トラップ層103は、チタン層単層体よりも酸化防止効果が高く、水素トラップ性能を維持できることが確認された。
また、水素トラップ層103は、半導体層への水素拡散を抑制することでスイッチング素子のトランジスタ特性の変化を抑制するものであるから、絶縁基板10のうち、少なくとも半導体層SCの直下に配置されていればよい。つまり、水素トラップ層103は、図1に示したように、第1基板SUB1における全面に配置されていなくてもよく、スイッチング回路が設けられる駆動回路及び表示領域の直下に配置されていればよい。
101…第1基材 102…第2基材 103…水素トラップ層
L1…第1層 L2…第2層 L3…第3層
11…アンダーコート層 20…回路部 30…表示素子部 40…封止膜
Claims (12)
- 第1基材と、
第2基材と、
前記第1基材と前記第2基材との間に位置する金属層を含む中間層と、
前記第2基材の上に位置する回路部及び表示素子部と、
を備えた、表示装置。 - 前記中間層は、チタン(Ti)、パラジウム(Pd)、ジルコニウム(Zr)、アルミニウム(Al)のいずれかの金属層である、請求項1に記載の表示装置。
- 前記中間層は、不透明である、請求項1または2に記載の表示装置。
- 前記中間層は、前記第1基材に接触した第1層と、前記第2基材に接触した第2層と、前記第1層及び前記第2層に接触した第3層とを備え、
前記第1層及び前記第2層の各々の窒素含有量は、前記第3層の窒素含有量よりも高い、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記第3層の膜厚は、前記第1層及び前記第2層の各々の膜厚よりも厚い、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記第1基材及び前記第2基材は、樹脂材料によって形成されている、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記第1基材及び前記第2基材の各々の膜厚は、前記中間層の膜厚よりも厚い、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記中間層と前記第1基材との間、及び、前記中間層と前記第2基材との間には、いずれも接着剤が介在しない、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の表示装置。
- 支持基板上に、ポリイミドをワニス状態で塗布した後に焼成して第1基材を形成し、
前記第1基材上に、金属層を含む中間層を形成し、
前記中間層上に、ポリイミドをワニス状態で塗布した後に焼成して第2基材を形成し、
前記第2基材の上に回路部及び表示素子部を形成する、表示装置の製造方法。 - 前記中間層を形成する工程は、
チタンを成膜する際に窒素ガスを添加する第1工程と、
前記第1工程に続いて、窒素ガスを添加することなくチタンを成膜する第2工程と、
前記第2工程に続いて、チタンを成膜する際に窒素ガスを添加する第3工程と、を備える、請求項9に記載の表示装置の製造方法。 - 前記ポリイミドを焼成する工程は、350℃以上の温度で行う、請求項9または10に記載の表示装置の製造方法。
- 前記表示素子部を形成した後に、前記第1基材から前記支持基板を剥離する、請求項9乃至11のいずれか1項に記載の表示装置の製造方法。
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