JP2019050136A - 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】信頼性の高い表示装置、およびその製造方法を提供すること。【解決手段】表示装置は、基板と、基板の第1面に接して配置された絶縁層と、絶縁層上に配置されたトランジスタ及び表示素子を含む画素が複数個配列する表示領域と、絶縁層上において表示領域の外側の領域に配置された端子領域と、表示領域と端子領域との間に配設された配線とを有し、絶縁層は、表示領域と端子領域との間の領域に、基板の第1面側を露出させる開口部を有し、配線は、絶縁層の上面と接し、かつ開口部において基板の露出面と接し、基板の露出面は、基板が絶縁層と接する領域と比べて、表面粗さが大きい。【選択図】図6
Description
本発明は、表示装置とその製造方法に関する。例えば、発光素子を有する表示装置とその製造方法に関する。
表示装置の一例として、液晶表示装置や有機EL(Electroluminescence)表示装置が挙げられる。これらの表示装置は、基板上に形成された複数の画素の各々に表示素子として液晶素子や有機発光素子(以下、発光素子)を有している。液晶素子や発光素子は一対の電極(陰極、陽極)間に液晶性を示す化合物を含む層、あるいは発光性有機化合物を含む層(以下、電界発光層、あるいはEL層)を有しており、電極間に電圧を印加する、あるいは電流を供給することで駆動される。
基板として可撓性を有する基板を用いることで、表示装置全体に可撓性を付与することができる。これにより、湾曲した形状を有する表示装置や、ユーザが自由に変形可能な表示装置が提供される。この基板は、樹脂を塗布したガラス基板上にバックプレーン及びフロントプレーンを形成し、その後剥離することで可撓性のある樹脂基板として構成される。しかし、樹脂上のアレイ形成は下地が樹脂であるため、折り曲げ部分である樹脂基板とメタル配線の密着性に問題が生じる。特に配線上層に応力の強いSiN膜などでカバレッジすると応力の問題で顕著に膜剥がれが発生する。
半導体分野における回路基板では、樹脂上に配線がある場合に樹脂の表面を荒らす構成(特許文献1参照)や、プリプレグの表面を酸化剤で荒らす構成(特許文献2参照)、多層配線基板に関し、表面に凹凸を施したプリプレグを形成し、凹凸上に銅箔を形成する構成で接合する構成(特許文献3参照)など、下地への凹凸形成で上層との密着性を向上できることやプリプレグによって表面の凹凸を形成できることが知られている。
本発明に係る実施形態の一つは、信頼性の高い表示装置、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。例えば、本発明に係る実施形態の一つは、変形しても高い信頼性を維持することが可能な可撓性の表示装置、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。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、基板と、基板の第1面に接して配置された絶縁層と、絶縁層上に配置されたトランジスタ及び表示素子を含む画素が複数個配列する表示領域と、絶縁層上において表示領域の外側の領域に配置された端子領域と、表示領域と端子領域との間に配設された配線とを有し、絶縁層は、表示領域と端子領域との間の領域に、基板の第1面側を露出させる開口部を有し、配線は、絶縁層の上面と接し、かつ開口部において基板の露出面と接し、基板の露出面は、基板が絶縁層と接する領域と比べて、表面粗さが大きい。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、基板と、基板の第1面に接して配置された絶縁層と、絶縁層上に配置されたトランジスタ及び表示素子を含む画素が複数個配列する表示領域と、絶縁層上において表示領域の外側の領域に配置された端子領域と、表示領域と端子領域との間に配設された配線と、基板上の樹脂膜と、を有し、基板は、繊維に樹脂が含浸されたシート状の部材であり、絶縁層は、表示領域と端子領域との間の領域に、基板の第1面側を露出させる開口部を有し、樹脂膜は、絶縁層の開口部において基板の露出面と接し、配線は、樹脂膜の上面と接し、かつ絶縁層の開口部において樹脂膜と接し、絶縁層の開口部における樹脂膜は、基板が絶縁層と接する領域と比べて、表面粗さが大きい。
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。
本明細書において、類似する複数の構成要素をそれぞれ区別して指す場合、符号の後にアンダーバーと自然数を用いて表記する。これらを互いに区別せずに全体、あるいはそのうちの任意に選択される複数を表記する場合には、符号のみを用いる。
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>
本発明の実施形態の一つである表示装置100の構造を以下に説明する。
本発明の実施形態の一つである表示装置100の構造を以下に説明する。
1.全体構造
図1に表示装置100の上面模式図を示す。表示装置100は基板102を有し、その上にパターニングされた種々の絶縁膜、半導体膜、導電膜を有する。これらの絶縁膜、半導体膜、導電膜により、複数の画素104や画素104を駆動するための駆動回路(ゲート側駆動回路108、ソース側駆動回路110)が形成される。複数の画素104は周期的に配置され、これらによって表示領域106が定義される。後述するように、各画素104には表示素子が設けられる。以下、表示素子として発光素子130が画素104に形成された例を用いて説明する。
図1に表示装置100の上面模式図を示す。表示装置100は基板102を有し、その上にパターニングされた種々の絶縁膜、半導体膜、導電膜を有する。これらの絶縁膜、半導体膜、導電膜により、複数の画素104や画素104を駆動するための駆動回路(ゲート側駆動回路108、ソース側駆動回路110)が形成される。複数の画素104は周期的に配置され、これらによって表示領域106が定義される。後述するように、各画素104には表示素子が設けられる。以下、表示素子として発光素子130が画素104に形成された例を用いて説明する。
基板102は可撓性の基板であり、有機樹脂材料で構成された樹脂フィルムでもよい。基板102はポリイミドやポリアミド、ポリカルボナートなどの高分子を含んでもよい。基板102の厚さは5μmから100μm程度であり、好ましくは10μmから30μmである。なお、図示しないが、基板102は有機樹脂膜と無機絶縁膜の複数の層が積層された構造を有してもよく、例えば、1つの無機絶縁膜が2つの有機樹脂膜に挟まれる構造を有していてもよい。この場合、基板102の膜厚は10μmから30μmであることが望ましい。また、基板102は、有機樹脂膜と無機絶縁膜の界面にアモルファスシリコン膜を挟み込む構造、すなわち、有機樹脂膜と、アモルファスシリコン膜と、無機絶縁膜とが順に積層された構造を有していてもよい。この場合、有機樹脂膜とアモルファスシリコン膜との間の密着性及び無機絶縁膜とアモルファスシリコン膜との間の密着性は、有機樹脂膜と無機絶縁膜との間の密着性よりも優れている。したがって、有機樹脂膜とアモルファスシリコン膜と無機絶縁膜とが順に積層された構造は、有機樹脂膜と無機絶縁膜とが積層された構造と比較して、膜の剥離が発生しにくい。また、2つの有機樹脂膜に挟まれた無機絶縁膜は、それ自体シリコン酸化膜などの単層であってもよいが、複数の層が積層された構造、たとえばシリコン酸化膜/シリコン窒化膜の二層積層構造や、シリコン酸化膜/シリコン窒化膜/シリコン酸化膜の三層積層構造を有していてもよい。
ゲート側駆動回路108やソース側駆動回路110は、表示領域106外(周辺領域)に配置される。表示領域106やゲート側駆動回路108、ソース側駆動回路110からはパターニングされた導電膜で形成される種々の配線(図1では図示しない)が基板102の一辺へ延び、配線は基板102の端部付近で露出されて映像信号端子116、電源端子118、120などの端子を形成する。これらの端子はフレキシブル印刷回路基板(FPC)114と電気的に接続される。ここで示した例では、FPC114上に、半導体基板上に形成された集積回路を有する駆動IC112がさらに搭載される。ソース側駆動回路110の機能は、駆動IC112に統合されていても良いし、駆動IC112は、FPC114上でなく基板102上に実装されていても良い。駆動IC112、FPC114を介して外部回路(図示しない)から映像信号が供給され、映像信号は映像信号端子116を通してゲート側駆動回路108、ソース側駆動回路110へ与えられる。一方、画素104内の発光素子130へ供給される電源がFPC114、電源端子118、120を介して表示装置100に与えられる。電源端子120には高電位(PVDD)が供給され、電源端子118にはPVDDよりも低い電位(PVSS)が供給される。これらの映像信号や電位に基づく信号が、端子と電気的に接続される配線220によって各画素104に与えられ、画素104が制御、駆動される。
基板102として可撓性を有する基板を用いることで、表示装置100に可撓性を付与することができ、例えばFPC114やそれに接続される端子が表示領域106と重なるように端子と表示領域106の間で折り曲げることで、図2の側面図に示すような三次元構造を与えることができる。この時、折りたたまれた形状を安定化させるためにスペーサ122を設けてもよい。スペーサ122は基板102によってその外周の少なくとも一部が覆われる。
2.画素の構造
2−1.画素回路
各画素104には、パターニングされた種々の絶縁膜や半導体膜、導電膜によって発光素子130を含む画素回路が形成される。画素回路の構成は任意に選択することができ、その一例を等価回路として図3に示す。
2−1.画素回路
各画素104には、パターニングされた種々の絶縁膜や半導体膜、導電膜によって発光素子130を含む画素回路が形成される。画素回路の構成は任意に選択することができ、その一例を等価回路として図3に示す。
図3に示した画素回路は、発光素子130に加え、駆動トランジスタ140、第1のスイッチングトランジスタ142、第2のスイッチングトランジスタ144、保持容量150、付加容量152を含む。発光素子130、駆動トランジスタ140、第2のスイッチングトランジスタ144は、高電位電源線154と低電位電源線156との間で直列に接続される。高電位電源線154と低電位電源線156には、それぞれPVDD、PVSSが与えられる。
本実施形態では、駆動トランジスタ140はnチャネル型とし、高電位電源線154側の入出力端子をドレイン、発光素子130側の入出力端子をソースとする。駆動トランジスタ140のドレインは第2のスイッチングトランジスタ144を介して高電位電源線154と電気的に接続され、ソースが発光素子130の画素電極184と電気的に接続される。
駆動トランジスタ140のゲートは、第1のスイッチングトランジスタ142を介して第1の信号線VSLと電気的に接続される。第1のスイッチングトランジスタ142は、そのゲートに接続される第1の走査信号線SLAに与えられる走査信号SGによって動作(オン/オフ)が制御される。第1のスイッチングトランジスタ142がオンのとき、第1の信号線VSLの電位が駆動トランジスタ140のゲートに与えられる。第1の信号線VSLには、初期化信号Viniと映像信号Vsigが所定のタイミングで与えられる。初期化信号Viniは一定レベルの初期化電位を与える信号である。第1のスイッチングトランジスタ142は、第1の信号線VSLに同期して、所定のタイミングでオン/オフが制御され、駆動トランジスタ140のゲートに初期化信号Vini、または映像信号Vsigに基づく電位を与える。
駆動トランジスタ140のドレインには、第2の信号線VRSが電気的に接続される。第2の信号線VRSには、第3のスイッチングトランジスタ146を介してリセット電位Vrstが与えられる。第3のスイッチングトランジスタ146を通してリセット信号Vrstが印加されるタイミングは、第3の信号線SLCに与えられるリセット信号RGによって制御される。
駆動トランジスタ140のソースとゲートとの間には、保持容量150が設けられる。付加容量152の一方の端子は駆動トランジスタ140のソースに接続され、他方の端子が高電位電源線154に接続される。付加容量152は、他方の端子が低電位電源線156に接続されるように設けてもよい。保持容量150と付加容量152は、映像信号Vsigを駆動トランジスタ140のゲートに与えるとき、映像信号Vsigに応じたゲート−ソース間電圧Vgsを保持するために設けられる。
ソース側駆動回路110は、第1の信号線VSLに初期化信号Vini、または映像信号Vsigを出力する。一方、ゲート側駆動回路108は第1の走査信号線SLAに走査信号SGを出力し、第2の走査信号線SLBに走査信号BGを出力し、第3の信号線SLCにリセット信号RGを出力する。
図3に示した画素回路において、駆動トランジスタ140と、第1のスイッチングトランジスタ142は、図1に示した画素104のそれぞれに設けられる必要があるが、第2のスイッチングトランジスタ144は、近接する複数の画素104間で共有されても良い。具体例を挙げると、同一走査行に属し、互いに近接する複数の画素104間で共有することができる。また、図3に示した例では第3のスイッチングトランジスタ146はゲート側駆動回路108に設けられるが、第3のスイッチングトランジスタ146を各画素回路に設けてもよく、あるいは第2のスイッチングトランジスタ144と同様、近接する複数の画素104間で共有されても良い。
2−2.断面構造
画素104の断面構造を、図面を用いて説明する。図4では、基板102上に形成された隣接する二つの画素104の画素回路のうち、駆動トランジスタ140、保持容量150、付加容量152、発光素子130の断面構造が示されている。
画素104の断面構造を、図面を用いて説明する。図4では、基板102上に形成された隣接する二つの画素104の画素回路のうち、駆動トランジスタ140、保持容量150、付加容量152、発光素子130の断面構造が示されている。
画素回路に含まれる各素子はアンダーコート160を介し、基板102上に設けられる。駆動トランジスタ140は、半導体膜162、ゲート絶縁膜164、ゲート電極166、ドレイン電極172、ソース電極174を含む。ゲート電極166は、ゲート絶縁膜164を介して半導体膜162の少なくとも一部と交差するように配置され、半導体膜162とゲート電極166が重なる領域にチャネルが形成される。半導体膜162はさらに、チャネルを挟持するドレイン領域162a、ソース領域162bを有する。
ゲート絶縁膜164を介し、ゲート電極166と同一の層に存在する容量電極168がソース領域162bと重なるように設けられる。ゲート電極166、容量電極168の上には層間絶縁膜170が設けられる。層間絶縁膜170とゲート絶縁膜164には、ドレイン領域162a、ソース領域162bに達する開口が形成され、この開口を覆うようにドレイン電極172、ソース電極174が配置される。ソース電極174の一部は、層間絶縁膜170を介してソース領域162bの一部と容量電極168と重なり、ソース領域162bの一部、ゲート絶縁膜164、容量電極168、層間絶縁膜170、およびソース電極174の一部によって保持容量150が形成される。
駆動トランジスタ140や保持容量150の上にはさらに平坦化膜176が設けられる。平坦化膜176は、ソース電極174に達する開口を有し、この開口と平坦化膜176の上面の一部を覆う接続電極178がソース電極174と接するように設けられる。平坦化膜176上にはさらに付加容量電極180が設けられる。接続電極178や付加容量電極180は同時に形成することができ、同一の層に存在することができる。接続電極178と付加容量電極180を覆うように容量絶縁膜182が形成される。容量絶縁膜182は、平坦化膜176の開口では接続電極178の一部を覆わず、接続電極178の底面を露出する。これにより、接続電極178を介し、その上に設けられる画素電極184とソース電極174間の電気的接続が可能となる。容量絶縁膜182には、その上に設けられる隔壁186と平坦化膜176の接触を許容するための開口188を設けてもよい。開口188を通して平坦化膜176中の不純物を除去することができ、これによって画素回路や発光素子130の信頼性を向上させることができる。なお、接続電極178や開口188の形成は任意である。
容量絶縁膜182上には、接続電極178と付加容量電極180を覆うように、画素電極184が設けられる。容量絶縁膜182は付加容量電極180と画素電極184によって挟持され、この構造によって付加容量152が形成される。画素電極184は、付加容量152と発光素子130によって共有される。
画素電極184の上には、画素電極184の端部を覆う隔壁186が設けられる。画素電極184、隔壁186を覆うようにEL層190、およびその上の対向電極198が設けられる。
EL層190は複数の層から構成することができ、例えばキャリア注入層、キャリア輸送層、発光層、キャリアブロック層、励起子ブロック層など、種々の機能層を組み合わせて形成される。EL層190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間で一部の構造が異なるようにEL層190を形成してもよい。図4では、代表的な機能層としてホール輸送層192、発光層194、電子輸送層196が示されている。
発光素子130を保護するための保護膜(以下、パッシベーション膜)200が発光素子130上に配置される。パッシベーション膜200の構造は任意に選択することができるが、図4に示すように、無機化合物を含む第1の層202、有機化合物を含む第2の層204、および無機化合物を含む第3の層206を含む積層構造を適用することができる。
パッシベーション膜200上には樹脂を含む膜(以下、樹脂膜)210が設けられる。表示装置100はさらに、基板102から樹脂膜210までの構造を挟持するように支持フィルム126、128を有しており、支持フィルム126、128によって適度な物理的強度が与えられる。支持フィルム126、128は図示しない接着層によって基板102や樹脂膜210に固定される。
詳細は後述するが、アンダーコート160、ゲート絶縁膜164、層間絶縁膜170、容量絶縁膜182、第1の層202、第3の層206はいずれも絶縁膜であり、窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などのケイ素含有無機化合物を含む膜を含む。これらの各絶縁膜内ではケイ素含有無機化合物を含む膜が積層されていてもよい。したがって、これらの絶縁膜は、ケイ素を主な構成元素として含有する無機化合物を含む。
3.端子、および配線
表示領域106の端部(図1において、表示領域106の下部)から電源端子118、120、映像信号端子116に至る領域を中心とする断面構造の一例を図5に模式的に示す。ここでは表示領域106の一部、ソース側駆動回路110、電源端子118、および表示領域106と端子を電気的に接続する配線220の断面が示されている。
表示領域106の端部(図1において、表示領域106の下部)から電源端子118、120、映像信号端子116に至る領域を中心とする断面構造の一例を図5に模式的に示す。ここでは表示領域106の一部、ソース側駆動回路110、電源端子118、および表示領域106と端子を電気的に接続する配線220の断面が示されている。
図5に示すように、支持フィルム126は一部が除去されて二つに分断され、分断された部分の間で基板102の下面が露出する。支持フィルム126が除去された部分は可撓性が高く、この部分を利用して図2に示すように表示装置100を折りたたむことができる。
ソース側駆動回路110にはトランジスタなどの半導体素子が設けられ、これらによってアナログスイッチなどの種々の回路が形成される。表示領域106からは対向電極198が基板102の端部に向かって延伸し、平坦化膜176に設けられた開口において配線220と電気的に接続される。より具体的には、配線220が層間絶縁膜170と平坦化膜176の間に位置するよう、すなわち、画素104内のソース電極174やドレイン電極172と同一の層として設けられる。平坦化膜176は、ソース側駆動回路110と電源端子118の間において配線220に達する開口を有し、この開口を覆うように第1のコンタクト電極222a、第1のコンタクト電極222a上の第2のコンタクト電極222bを含むコンタクト電極222が設置される。対向電極198は第2のコンタクト電極222b、第1のコンタクト電極222aを介して配線220と電気的に接続される。配線220は基板102の端部付近で電源端子118を形成する。電源端子118の表面は、第1のコンタクト電極222aと同層に存在する保護電極222cによって覆われる。
4.露出面上の凹凸
配線220を中心とする図5の拡大図を図6に示す。図6に示すように、アンダーコート160は一部が除去されて二つの部分に分断され、基板102に、アンダーコート160から露出した露出面132を形成する。以下、基板102がアンダーコート160から露出する領域を第3の領域218と呼び、アンダーコート160が存在する領域を第1の領域214、第2の領域216と呼ぶ。表示領域106やソース側駆動回路110、コンタクト電極222は第1の領域214に位置し、電源端子118を含む種々の端子は第2の領域216に位置する。
配線220を中心とする図5の拡大図を図6に示す。図6に示すように、アンダーコート160は一部が除去されて二つの部分に分断され、基板102に、アンダーコート160から露出した露出面132を形成する。以下、基板102がアンダーコート160から露出する領域を第3の領域218と呼び、アンダーコート160が存在する領域を第1の領域214、第2の領域216と呼ぶ。表示領域106やソース側駆動回路110、コンタクト電極222は第1の領域214に位置し、電源端子118を含む種々の端子は第2の領域216に位置する。
基板102の露出面132は、基板102の第1の領域214、第2の領域216と比べて、表面粗さが大きい。すなわち、基板102の露出面132には凹凸133があり、この凹凸は第1の領域214や第2の領域216における基板102の凹凸よりも大きい。この凹凸133のパターンは連続的なものでもよいが、非連続的なものであってもよい。凹凸133のサイズをその山頂線と谷底線の間隔と定義したとき、凹凸133のサイズは、20nmから200nmであってもよく、好ましくは50nmから100nmである。すなわち、基板102の露出面132における表面粗さの最大高さは20nmから200nmであってもよく、好ましくは50nmから100nmである。凹凸133のサイズは露出面132の全体にわたって一定であってもよいが、露出面132の特定の部分の凹凸133だけが大きかったり小さかったりしてもよい。たとえば、露出面132の配線220と接する部分の凹凸133のサイズが、露出面132の配線220と接しない部分の凹凸133のサイズより大きくてもよい。この凹凸133は、後述するようにアンダーコート160をエッチングにより除去する際に形成されてもよい。このエッチングには、ウェットエッチングまたはドライエッチングを用いることができ、ウェットエッチングとドライエッチングを組み合わせて用いてもよい。このエッチング条件(エッチングガスやエッチング液、エッチング時間、温度等)は、適宜設定するものとする。たとえば、四フッ化炭素(CF4)と酸素(O2)の混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを用いることができる。また、凹凸133は、アンダーコート160が除去された露出面132に対するフォトリソグラフィー法によって形成されてもよく、ハーフトーンマスクを用いたフォトリソグラフィー法を用いれば、連続的な起伏の凹凸133が形成される。
第3の領域218上における基板102の厚さは、他の領域における基板の厚さと同じだとするが、第3の領域218上における基板102の厚さは、図7に示すように、他の領域における基板の厚さよりも小さくして段差を設けてもよい。すなわち、基板102は、互いに対向する側壁(第1の側壁134、第2の側壁136)、及び第1の側壁134と第2の側壁136との間の基板102の上面によって構成され、第3の領域218と重なる溝137を有していてもよい。ただし、この段差は出来るだけ小さいことが望ましい。すなわち、第1の側壁134及び第2の側壁136は出来るだけ小さいことが望ましい。
図6に戻って説明を続ける。基板102上にはアンダーコート160、ゲート絶縁膜164、層間絶縁膜170、平坦化膜176が配置されるが、第3の領域218においては、これらの絶縁膜は除去されるため、これらの絶縁膜は第3の領域218には設けられない。ゲート絶縁膜164や層間絶縁膜170の側面は、図6に示すようにアンダーコート160の上面と重なってもよく、図示しないがアンダーコート160の側面と同一平面上に存在してもよい。
配線220は、第3の領域218において基板102の露出面132が有する凹凸133上に形成され、かつ、基板102と接する。
配線220はさらに、アンダーコート160の側面と接する。ここでは、第3の領域218と第1の領域の境界を第1の境界138、第3の領域218と第2の領域の境界を第2の境界139と呼ぶ。ゲート絶縁膜164や層間絶縁膜170の側面がアンダーコート160の上面と重なる場合、第1の境界138から表示領域106の間、および第2の境界139から電源端子118の間で、配線220はアンダーコート160の上面、ゲート絶縁膜164の側面、および層間絶縁膜170の側面かつ上面と接する。
第1の境界138とその近傍の上面模式図を図8(A)と図8(B)に示す。ここでは、アンダーコート160、層間絶縁膜170、および配線220のレイアウトが示されている。
図8(A)ではアンダーコート160の側面、層間絶縁膜170の側面は、基板102の短辺に平行になるように形成されるが、これらは基板102の上面に平行な面において曲線を有してもよい。すなわち上面視において、曲線形状を有していてもよい。例えば図8(B)に示すように、アンダーコート160の側面、層間絶縁膜170の側面は、基板102の上面に平行な面において、隣接する配線220の間では曲線形状を有し、配線220と重なる領域では直線を与えてもよい。このような形状を形成することにより、配線220のエッチング残渣がアンダーコート160の側面、層間絶縁膜170の側面に付着しても、隣接する配線220間においてアンダーコート160の側面、層間絶縁膜170の側面の距離が増大するため、配線220間のショートが発生する確率を低減することができる。
以上では、基板102の第1の領域214および第2の領域216において、基板102の上にアンダーコート160が位置し、配線220が第3の領域218において基板102と接する表示装置100について説明した。この表示装置100は、図9に示すように、第1の基板102Aの第1の領域214および第2の領域216において、第1の基板102Aの上に第1のアンダーコート160Aが位置し、第1のアンダーコート160Aの上に第2の基板102Bが位置し、さらに、配線220が第3の領域218において基板102と接してもよい。この場合、配線220は、第1のアンダーコート160A、第2の基板102B、第2のアンダーコート160Bの側面と接する。ゲート絶縁膜164や層間絶縁膜170の側面が第2のアンダーコート160Bの上面と重なる場合、第1の境界138から表示領域106の間、および第2の境界139から電源端子118の間で、配線220は第2のアンダーコート160Bの上面、ゲート絶縁膜164の側面、および層間絶縁膜170の側面かつ上面と接する。
上述したように、表示装置100の表示領域106と端子(電源端子118、120、映像信号端子116)の間には、アンダーコート160やゲート絶縁膜164、層間絶縁膜170が除去された第3の領域218が設けられる。このため、第3の領域218は他の領域と比較して可撓性が高く、この領域で表示装置100を容易に折り曲げることができる。
しかしながら、これらの絶縁膜が除去された場合、折り曲げることができる領域である第3の領域218では、基板102と配線との密着性に問題が生じ、折り曲げた際に、配線が基板から剥がれたり、断線が発生したりすることがある。
これに対して、本実施形態で述べた表示装置100は、基板102上の絶縁膜が除去された領域である露出面132に凹凸133があり、この上に配線220が配置されている。したがって、凹凸133によるアンカー効果により、基板102と配線の密着性が改善し、配線が基板から剥がれたり、断線が生じたりすることを抑制することができる。よって、本実施形態を適用することで、高い信頼性を表示装置100に付与することができる。
<第2実施形態>
第1実施形態では、基板102上の絶縁膜が除去された領域である露出面132に凹凸133がありこの上の配線220が配置された表示装置100について説明した。本実施形態では、基板として、繊維に樹脂が含侵されたシート状の部材であるプリプレグ300が用いられた変形例について述べる。
第1実施形態では、基板102上の絶縁膜が除去された領域である露出面132に凹凸133がありこの上の配線220が配置された表示装置100について説明した。本実施形態では、基板として、繊維に樹脂が含侵されたシート状の部材であるプリプレグ300が用いられた変形例について述べる。
例えば、図10に示すように、表示装置100は、その基板102として、プリプレグ300を有することができる。
プリプレグ300の繊維には、有機化合物または無機化合物の高強度繊維を用いてもよい。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のことを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Eガラス、Sガラス、Dガラス、Qガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布または不織布の状態で用い、この繊維に有機樹脂を含浸させ有機樹脂を硬化させた構造体を基板102として用いても良い。基板102として繊維と樹脂からなる構造体を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上する。
プリプレグ300の繊維に含侵させる樹脂としては、たとえば、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂などを用いることができる。
プリプレグ300は、第1実施形態における基板102と同様、アンダーコート160から露出し露出面132を有する第3の領域218、アンダーコート160が存在し表示領域106やソース側駆動回路110、コンタクト電極222が位置する領域である第1の領域214、電源端子118を含む種々の端子が位置する領域である第2の領域216を有する。
プリプレグ300は、第1実施形態における基板102と同様、その露出面132は、プリプレグ300の第1の領域214、第2の領域216と比べて、表面粗さが大きい。すなわち、プリプレグ300の露出面132には凹凸133があり、この凹凸133は第1の領域214や第2の領域216におけるプリプレグ300の凹凸よりも大きい。
プリプレグ300は、その露出面132において、プリプレグ300を構成する繊維の一部である繊維301を露出させてもよい。この場合、プリプレグ300から露出された繊維301によって露出面132に凹凸133が形成されてもよいが、凹凸133は、第1実施形態における基板102と同様、アンダーコート160をエッチングにより除去する際に形成されてもよいし、アンダーコート160が除去された露出面132に対するフォトリソグラフィー法によって形成されてもよい。
配線220は、プリプレグ300の第3の領域218において、露出面132が有する凹凸133上に形成され、かつ、基板102と接する。
配線220の上端部よりも上に繊維301が位置すると、表示装置100の製造工程に影響が生じるため、配線220の上端部よりも上には繊維301が位置しないことが好ましい。たとえば、配線220の下端部(基板102と接する地点)から配線220の上端部までの距離が600nm前後だとすると、プリプレグ300の上端部から繊維301の上端部までの垂直方向の距離は50nmから500nmであり、好ましくは100nmから300nmである。必要に応じて、図11のように、凹凸を有するプリプレグ300の露出面132を樹脂膜302で覆い、プリプレグ300の凹凸により樹脂膜302上に形成された凹凸133上に、さらに配線220が形成され、樹脂膜302と接してもよい。この場合、プリプレグ300の露出面132上の樹脂膜302は、プリプレグ300の第1の領域214、第2の領域216と比べて、表面粗さが大きい。すなわち、プリプレグ300の露出面132上の樹脂膜302には凹凸133があり、この凹凸133は第1の領域214や第2の領域216におけるプリプレグ300の凹凸よりも大きい。
その他の構成は第1実施形態と同じ、あるいは類似するので、説明は省略する。
本実施形態においては、基板102として、プリプレグ300が用いられ、絶縁膜が除去された領域である露出面132には、繊維301などによる凹凸133が与えられる。樹脂膜302が配置される場合、樹脂膜302の下のプリプレグ300の凹凸により、樹脂膜302に凹凸133が与えられる。そして、凹凸133を有する露出面132または樹脂膜302の上に配線220が配置されているため、配線220と露出面132または樹脂膜302との間に凹凸133によるアンカー効果が生じる。したがって、第1実施形態と同様、本実施形態を適用することで、基板102と配線220の密着性が改善し、配線が基板から剥がれたり、断線が生じたりすることを抑制することができる。よって、本実施形態を適用することで、高い信頼性を表示装置100に付与することができる。
<第3実施形態>
本実施形態では、表示装置100の製造方法を述べる。ここでは、図6に示した構造を有する表示装置100を例として用い、その製造方法を図12から図18を用いて説明する。図12から図15の各々は二つの図を含むが、左側は画素104の断面模式図であり、右側は第3の領域218を中心とする断面模式図である。第1実施形態と重複する内容の説明は省略することがある。
本実施形態では、表示装置100の製造方法を述べる。ここでは、図6に示した構造を有する表示装置100を例として用い、その製造方法を図12から図18を用いて説明する。図12から図15の各々は二つの図を含むが、左側は画素104の断面模式図であり、右側は第3の領域218を中心とする断面模式図である。第1実施形態と重複する内容の説明は省略することがある。
図12(A)に示すように、まず、支持基板103上に基板102を形成する。支持基板103は、表示装置100の製造工程中、表示装置100に含まれる種々の絶縁膜や導電膜、半導体膜を支持するものであり、ガラスや石英を含むことができる。基板102は可撓性の基板であり、ポリイミドやポリアミド、ポリカルボナートなどの高分子を含む。基板102はインクジェット法やスピンコート法、印刷法などの湿式成膜法、あるいはラミネート法などによって支持基板103上に設けられる。表示装置100に可撓性を付与しない場合には、支持基板103を基板として用いればよい。
次に、基板102にアンダーコート160を単層構造、あるいは積層構造を有するように形成する。アンダーコート160は基板102の全面に形成される。ここでは、アンダーコート160として第1の層160aから第3の層160cの積層が示されており、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜をそれぞれ第1の層160aから第3の層160cとして用いることができる。この場合、第1の層160aは基板102との密着性向上のため、第2の層160bは水などの不純物に対するブロック膜として、第3の層160cは第2の層160b中に含有する水素原子の拡散を防止するためのブロック膜として設けられる。図示しないが、アンダーコート160の形成前に、トランジスタを形成する領域に遮光膜を形成してもよい。ここで、シリコン酸化膜とは、ケイ素と酸素を主成分として含む膜であり、シリコン窒化膜とは、ケイ素と窒素を主成分として含む膜である。
次に、アンダーコート160上に、画素回路中のトランジスタなどが形成される(図12(B))。ここでは一例として、トランジスタとしてポリシリコンを半導体膜162として有するnチャンネル型の駆動トランジスタ140、および保持容量150の形成を述べるが、pチャンネル型のトランジスタも同時に形成してもよい。アンダーコート160上に、半導体膜162、ゲート絶縁膜164、ゲート電極166、容量電極168を順次形成する。半導体膜162は、ゲート電極166と重なるチャネル領域162cやドレイン領域162a、ソース領域162bに加え、チャネル領域162cとドレイン領域162aの間、チャネル領域162cとソース領域162bの間に低濃度不純物領域162dが設けられた構造を有する。ゲート絶縁膜164はシリコン含有無機化合物を含み、シリコン酸化膜などが用いられる。ゲート電極166や容量電極168は種々の金属から選択される金属やその合金を含む配線(第1配線)を用いて形成され、第1配線は例えばモリブデンとタングステンの積層構造を有する。容量電極168はゲート電極166と同一の層に存在し、ゲート絶縁膜164とソース領域162bとともに保持容量150の形成に用いられる。
ゲート電極166、容量電極168上には層間絶縁膜170が形成される(図12(B))。層間絶縁膜170も第1の領域214から第3の領域218、第2の領域216にかけて形成される。図12(B)では層間絶縁膜170は単層構造を有するように描かれているが、層間絶縁膜170は、例えばシリコン窒化膜とシリコン酸化膜を積層することで形成してもよい。
その後パターニングを行って、層間絶縁膜170とゲート絶縁膜164の一部を除去し、第3の領域218においてアンダーコート160を露出する(図13(A))。この時、ドレイン領域162aとソース領域162bを露出するための開口も同時に形成される。
次に、第3の領域218を図示しないレジストマスクで覆い、露出したアンダーコート160をエッチングにより除去する。このエッチング条件は、図13(B)で示すように第3の領域に凹凸133が形成される条件であり、適宜調整されてもよい。ここでは、たとえば、四フッ化炭素(CF4)と酸素(O2)の混合ガスをエッチングガスとして用いたドライエッチングを用いることとする。
図示しないが、ドレイン領域162aとソース領域162bを露出するための開口を形成すると同時に、アンダーコート160の除去と凹凸133の形成を同時に行ってもよい。
次に、導電層を、第2配線を用いて形成した後エッチングを行い、ドレイン電極172、ソース電極174、配線220を形成する(図14(A))。第2配線も複数の金属層の積層として形成することができ、例えばチタン/アルミニウム/チタンの三層積層構造を採用することができる。この配線220の形成により、配線220は第3の領域218において、基板102の第3の領域218の凹凸133と接する。同時に、ソース電極174の一部は容量電極168と重なるように配置され、ソース領域162b、ゲート絶縁膜164、容量電極168、層間絶縁膜170、およびソース電極174の一部で保持容量150が形成される。配線220は、第2の領域216まで延在し、のちにFPC114を接続するための電源端子118を形成する。
その後、駆動トランジスタ140や保持容量150、配線220を覆うように平坦化膜176を形成する(図14(B))。平坦化膜176としては感光性アクリル樹脂などの有機材料が用いられ、これにより、平坦性に優れた絶縁膜を与えることができる。平坦化膜176は基板102のほぼ全面に形成した後に一部を除去し、ソース電極174−画素電極184間の接続、配線220−コンタクト電極222間の接続、電源端子118の形成、および第3の領域218に高い可撓性を付与するための開口を形成する(図15(A))。その後、平坦化膜176の除去により露出したソース電極174や配線220は、インジウム−スズ酸化物(ITO)やインジウム−亜鉛酸化物(IZO)などの導電性酸化物を用いて保護される。すなわち、ソース電極174と接続される接続電極178、配線220と接続される第1のコンタクト電極222aと保護電極222cが形成される。これらを形成することで、引き続くプロセスにおいて、ソース電極174や配線220の劣化を防ぐことができる。同時に、付加容量電極180が平坦化膜176上に形成される(図15(A))。
引き続き、接続電極178、第1のコンタクト電極222a、保護電極222cを覆うように容量絶縁膜182が形成される。容量絶縁膜182はケイ素含有無機化合物を含むことができ、代表的にはシリコン窒化膜が用いられる。容量絶縁膜182も基板102のほぼ全面に形成した後エッチングによるパターニングが施され、接続電極178と第1のコンタクト電極222aの底面、保護電極222cの端部を除く表面、および配線220が露出されるよう、一部が除去される(図15(B))。これにより、電源端子118などの端子が形成される。同時に、開口188が形成される。
次に、画素電極184を形成する(図15(B))。画素電極184の構成は任意であるが、反射電極として使用する場合、例えばIZO、銀、IZOの三層積層構造を適用すればよい。画素電極184は、接続電極178と電気的に接続され、かつ、付加容量電極180と重なるように設けられる。これにより、画素電極184が駆動トランジスタ140と電気的に接続されるとともに、画素104において画素電極184、容量絶縁膜182、付加容量電極180によって付加容量152が形成される。また、画素電極184の形成と同時に、第1のコンタクト電極222aと重なり、かつ電気的に接続されるように第2のコンタクト電極222bが形成される。
画素電極184の形成後、隔壁(バンク、リブとも呼ばれる)186を形成する(図16)。隔壁186は、平坦化膜176と同様、感光性アクリル樹脂などを用いて形成される。隔壁186は、画素電極184の表面を発光領域として露出するように開口を有し、その開口端はなだらかなテーパー形状となるのが好ましい。開口端が急峻な形状になっていると、後に形成されるEL層190のカバレッジ不良を招く。ここで、平坦化膜176と隔壁186は、両者の間の容量絶縁膜182に設けられる開口188を通じて接触する。これにより、隔壁186形成後の熱処理などを通じて、平坦化膜176から脱離する水や有機化合物などの不純物を、隔壁186を通じて開放することができる。
隔壁186の形成後、EL層190を形成する(図16)。EL層190に含まれる機能層は、蒸着法、あるいは湿式成膜法によって形成することができる。EL層190の形成後、対向電極198を形成する。ここでは、いわゆるトップエミッション構造の発光素子130を形成するため、対向電極198は可視光に対して透光性を示すように構成される。例えばマグネシウムと銀の合金を、EL層190からの出射光が透過する程度の厚さで堆積して対向電極198を形成する。対向電極198は表示領域106のみならず、コンタクト電極222を覆うように形成され、第1のコンタクト電極222a、第2のコンタクト電極222bを介して配線220と電気的に接続される。これにより、電源端子118から与えられるPVSSが対向電極198に供給される。
対向電極198の形成後、パッシベーション膜200を形成する。パッシベーション膜200は、外部から発光素子130へ水などの不純物が侵入することを防止することを機能の一つとして有する。図17に示すように、パッシベーション膜200は第1の層202、第2の層204、第3の層206が積層された構造をとることができ、例えばそれぞれシリコン窒化膜、有機樹脂膜、シリコン窒化膜として形成することができる。第1の層202と第2の層204の間、あるいは第2の層204と第3の層206の間には、密着性向上を目的として、シリコン酸化膜やアモルファスシリコン膜をさらに設けても良い。
このとき、第1の層202と第3の層206は基板102のほぼ全面を覆うように形成され、一方第2の層204は表示領域106やコンタクト電極222を覆うものの、第3の領域218や電源端子118を覆わないように設けられる。この後、図18に示すように、樹脂膜210を形成する。樹脂膜210は表示領域106やコンタクト電極222を選択的に覆うように設けられる。この樹脂膜210をマスクとしてエッチングを行い、樹脂膜210に覆われていない第1の層202と第3の層206を除去する。これにより、第3の領域218において配線220が露出するとともに、電源端子118の保護電極222cが露出し、FPC114との電気的な接続が可能となる。
図示しないが、その後、樹脂膜210上に支持フィルム128を設け、支持基板103を介して光照射を行って支持基板103−基板102間の接着性を低下させ、支持基板103を剥離する。支持基板103を剥離した後に支持フィルム126を設けることで、表示装置100が得られる。
上述したように本実施形態では、基板102の第3の領域218をレジストマスクで覆い、アンダーコート160をエッチングにより除去することにより、基板102の第3の領域が露出し、かつその露出面に凹凸が形成される。そして、この上に配線が形成されることで、凹凸によるアンカー効果により、基板102と配線の密着性が改善し、配線が基板から剥がれたり、断線が生じたりすることを抑制することができる。その結果、映像信号や電源を供給するための配線の切断を防止することができる。また、表示装置100の屈曲される領域(第3の領域218)には、アンダーコート160や層間絶縁膜170、平坦化膜176などの絶縁膜を設けない。これにより、第3の領域218に高い可撓性を付与することができる。また、折り曲げられる第3の領域218には脆い絶縁膜が存在しないため、これらの絶縁膜の破壊に起因する表示装置100の信頼性低下を招くことがない。したがって、低コストで信頼性の高い表示装置を提供することができる。
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、102A:第1の基板、102B:第2の基板、103:支持基板、104:画素、106:表示領域、108:ゲート側駆動回路、110:ソース側駆動回路、112:駆動IC、114:FPC、116:映像信号端子、118:電源端子、120:電源端子、122:スペーサ、126:支持フィルム、128:支持フィルム、130:発光素子、132:露出面、133:凹凸、134:第1の側壁、136:第2の側壁、137:溝、138:第1の境界、139:第2の境界、140:駆動トランジスタ、142:第1のスイッチングトランジスタ、144:第2のスイッチングトランジスタ、146:第3のスイッチングトランジスタ、150:保持容量、152:付加容量、154:高電位電源線、156:低電位電源線、160:アンダーコート、160a:第1の層、160b:第2の層、160c:第3の層、160A:第1のアンダーコート、160B:第2のアンダーコート、162:半導体膜、162a:ドレイン領域、162b:ソース領域、164:ゲート絶縁膜、166:ゲート電極、168:容量電極、170:層間絶縁膜、170a:第1の層、170b:第2の層、172:ドレイン電極、174:ソース電極、176:平坦化膜、178:接続電極、180:付加容量電極、182:容量絶縁膜、184:画素電極、186:隔壁、188:開口、190:EL層、192:ホール輸送層、194:発光層、196:電子輸送層、198:対向電極、200:パッシベーション膜、202:第1の層、204:第2の層、206:第3の層、210:樹脂膜、214:第1の領域、216:第2の領域、218:第3の領域、220:配線、222:コンタクト電極、222a:第1のコンタクト電極、222b:第2のコンタクト電極、222c:保護電極、230:第1のフィラー、232:第2のフィラー、234:第3のフィラー、236:第4のフィラー、300:プリプレグ、301:繊維、302:樹脂膜
Claims (11)
- 基板と、
前記基板の第1面に接して配置された絶縁層と、
前記絶縁層上に配置されたトランジスタ及び表示素子を含む画素が複数個配列する表示領域と、
前記絶縁層上において前記表示領域の外側の領域に配置された端子領域と、
前記表示領域と前記端子領域との間に配設された配線と、
を有し、
前記絶縁層は、前記表示領域と前記端子領域との間の領域に、前記基板の前記第1面側を露出させる開口部を有し、
前記配線は、前記絶縁層の上面と接し、かつ前記開口部において前記基板の露出面と接し、
前記基板の前記露出面は、前記基板が前記絶縁層と接する領域と比べて、表面粗さが大きいこと、を特徴とする表示装置。 - 前記基板は、その厚さが10μmから30μmである、請求項1に記載の表示装置。
- 前記基板は、可撓性を有する請求項1に記載の表示装置。
- 前記基板の前記露出面の表面粗さの最大高さは、50nm以上100nm以下である、請求項1に記載の表示装置。
- 前記基板は、繊維に樹脂が含浸されたシート状の部材である、請求項1に記載の表示装置。
- 基板と、
前記基板の第1面に接して配置された絶縁層と、
前記絶縁層上に配置されたトランジスタ及び表示素子を含む画素が複数個配列する表示領域と、
前記絶縁層上において前記表示領域の外側の領域に配置された端子領域と、
前記表示領域と前記端子領域との間に配設された配線と、
基板上の樹脂膜と、
を有し、
前記基板は、繊維に樹脂が含浸されたシート状の部材であり、
前記絶縁層は、前記表示領域と前記端子領域との間の領域に、前記基板の前記第1面側を露出させる開口部を有し、
前記樹脂膜は、前記絶縁層の開口部において前記基板の露出面と接し、
前記配線は、前記樹脂膜の上面と接し、かつ前記絶縁層の開口部において前記樹脂膜と接し、
前記絶縁層の開口部における前記樹脂膜は、前記基板が前記絶縁層と接する領域と比べて、表面粗さが大きいこと、を特徴とする表示装置。 - 前記配線を複数有し、
前記絶縁層の側面は、平面視において、隣接する前記配線の間で湾曲した部分を有する請求項1または6に記載の表示装置。 - 前記開口部において、前記繊維の一部が露出している、請求項5または6に記載の表示装置。
- 前記繊維は、有機化合物の高強度繊維である請求項5または6に記載の表示装置。
- 前記繊維は、無機化合物の高強度繊維である請求項5または6に記載の表示装置。
- 前記基板は、前記開口部が配置される領域で湾曲している、請求項1または6に記載の表示装置。
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