JP2019061007A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 基板を折り曲げたことにより生じる、絶縁層の剥離、ひび割れ、配線の断線等が問題となる。
【解決手段】 表示装置は、第１面及び第１面と反対側の第２面とを有するベース部材と、ベース部材の第１面に配置された表示部を含む第１領域と、ベース部材の第１面に配設された配線を含む第２領域と、ベース部材の第１面に配置された端子部と、表示部にデータ信号を出力する駆動回路と、を含む第３領域と、ベース部材の第１面に、第１領域及び第２領域に亘って配設される絶縁層と、を有し、絶縁層は、第２領域において、表示部に沿って設けられ、ベース部材を露出させる底面と、複数の段差を含む側壁面と、を有する貫通溝を有し、配線は、貫通溝と交差して配置される。
【選択図】図２
【解決手段】 表示装置は、第１面及び第１面と反対側の第２面とを有するベース部材と、ベース部材の第１面に配置された表示部を含む第１領域と、ベース部材の第１面に配設された配線を含む第２領域と、ベース部材の第１面に配置された端子部と、表示部にデータ信号を出力する駆動回路と、を含む第３領域と、ベース部材の第１面に、第１領域及び第２領域に亘って配設される絶縁層と、を有し、絶縁層は、第２領域において、表示部に沿って設けられ、ベース部材を露出させる底面と、複数の段差を含む側壁面と、を有する貫通溝を有し、配線は、貫通溝と交差して配置される。
【選択図】図２
Description
本発明の一実施形態は、表示装置における層間絶縁膜と配線の構造に関する。
表示装置は、画像が表示される表示部が配置される領域と、表示部の外側であって入力端子及び駆動回路が配置される周辺領域と、を有する。周辺領域は、表示部を囲むように配置されることから、額縁領域とも呼ばれる。表示装置は、画像の表示に直接寄与しない額縁領域を狭くすることが求められる（このことを「狭額縁化」と呼ぶこともある。）。表示装置の狭額縁化の技術として、プラスチック基板のような折り曲げ可能な基板を用い、額縁領域に相当する領域を表示部の裏面側に折り曲げた表示装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
表示装置の額縁領域には、絶縁層に接して、あるいは絶縁層に挟まれて配線が設けられる。表示装置を額縁領域で折り曲げた場合、絶縁層及び配線に作用する応力が問題となる。例えば、基板を折り曲げたことにより生じる、絶縁層の剥離、ひび割れ、配線の断線等が問題となる。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、第１面及び第１面と反対側の第２面とを有するベース部材と、ベース部材の第１面に配置された表示部を含む第１領域と、ベース部材の第１面に配設された配線を含む第２領域と、ベース部材の第１面に配置された端子部と、表示部にデータ信号を出力する駆動回路と、を含む第３領域と、ベース部材の第１面に、第１領域及び第２領域に亘って配設される絶縁層と、を有し、絶縁層は、第２領域において、表示部に沿って設けられ、ベース部材を露出させる底面と、複数の段差を含む側壁面と、を有する貫通溝を有し、配線は、貫通溝と交差して配置される。
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、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。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、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号（又は数字の後にａ、ｂなどを付した符号）を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。
本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。なお、以下の説明では、特に断りのない限り、断面視においては、基板の一主面に対して画素領域、タッチセンサが配置される側を「上方」に該当するとして説明する。
第１実施形態：
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置１００を構成する各部位の配置を示す。表示装置１００は、第１面と、第１面とは反対側の第２面を有するベース部材１０２を含む。ベース部材１０２の第１面は、画素１２０が配列される表示部１１２、及び表示部１１２に走査信号を出力する第１駆動回路１１６ａを含む第１領域１０６と、第１領域１０６に隣接する第２領域１０８と、ベース部材１０２の端部に配置される端子部１１４、及び端子部１１４に隣接して配置され表示部１１２にデータ信号を出力する第２駆動回路１１６ｂを含む第３領域１１０と、を含む。第２領域１０８は、第１領域１０６と第３領域１１０との間の領域であり、データ信号線、電源線等の配線１１８が配設される領域である。
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置１００を構成する各部位の配置を示す。表示装置１００は、第１面と、第１面とは反対側の第２面を有するベース部材１０２を含む。ベース部材１０２の第１面は、画素１２０が配列される表示部１１２、及び表示部１１２に走査信号を出力する第１駆動回路１１６ａを含む第１領域１０６と、第１領域１０６に隣接する第２領域１０８と、ベース部材１０２の端部に配置される端子部１１４、及び端子部１１４に隣接して配置され表示部１１２にデータ信号を出力する第２駆動回路１１６ｂを含む第３領域１１０と、を含む。第２領域１０８は、第１領域１０６と第３領域１１０との間の領域であり、データ信号線、電源線等の配線１１８が配設される領域である。
第１領域１０６に含まれる表示部１１２は複数の画素１２０が配列され、文字、映像等の情報が表示される画面を形成する。表示部１１２に沿って配置される第１駆動回路１１６ａは、画素１２０に走査信号を出力する。第３領域１１０に含まれる端子部１１４は、複数の端子電極が配列され、フレキシブルプリント配線基板と接続される。第２駆動回路１１６ｂは、表示部１１２と端子部１１４との間の領域に配置され、画素１２０にデータ信号（ビデオ信号）を出力する機能を有する。第２領域１０８は、第２駆動回路１１６ｂと表示部１１２とを繋ぐ配線１１８が配設される。
画素１２０は、表示素子と、表示素子を駆動する薄膜トランジスタを含む。表示素子としては、アノード及びカソードとして区別される一対の電極間に有機エレクトロルミネセンス材料（以下、「有機ＥＬ材料」ともいう。）を含む有機層が設けられる有機エレクトロルミネセンス素子（以下、有機ＥＬ素子）ともいう。）、一対の電極間に液晶層が設けられた液晶素子、又は一対の電極間に極性を有する流体が配置される電気泳動素子等が適用される。表示部１１２の近傍には、表示素子の一方の電極にコモン電位を与えるコモンコンタクト１２２が配置される。
第１駆動回路１１６ａは、シフトレジスタ等を含む回路が薄膜トランジスタを用いて形成される。第２駆動回路１１６ｂは、例えば、ベアチップの集積回路で形成され、ベース部材１０２に実装される。
ベース部材１０２は可撓性を有し、折り曲げ、湾曲が可能とされる。このようなベース部材１０２は有機樹脂材料を用いて形成される。例えば、ベース部材１０２として、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子材料（ポリイミド）、アミド結合によって多数のモノマーが結合してできた高分子材料（ポリアミド）等が適用される。このようなベース部材１０２は、５μｍ〜５０μｍ、例えば、１０μｍの厚さを有する。ベース部材１０２を構成する他の部材として、厚さ１００μｍ〜２００μｍ程度のガラス基板を用いることもできる。この場合、耐衝撃性の改善のため有機樹脂フィルムを貼り合わせて使用することが好ましい。
第２領域１０８は、ベース部材１０２が曲げられる領域となる。本実施形態に係る表示装置１００は、表示部１１２に隣接するＸ１−Ｘ２線に沿ってベース部材１０２を折り曲げ可能となる構造を有する。第２領域１０８に配設される配線１１８は、ベース部材１０２を折り曲げることで、同様に折り曲げられる。第２領域１０８は、折り曲げ線として仮想されるＸ１−Ｘ２線を含む領域に、ベース部材１０２の第１面に設けられる絶縁層を貫通する貫通溝１２６を含む。貫通溝１２６の詳細は、図２により説明される。貫通溝１２６は、図１に図示されるように、ベース部材１０２の一端から他端にかけて連続して設けられていてもよいし、配線１１８と重なる領域に選択的に設けられていてもよい。別言すれば、貫通溝１２６は、配線１１８の配置に対応して不連続に設けられていてもよい。
図２は、表示装置１００の簡略化された積層構造を示す。図２に示される断面構造は、図１に示すＡ１−Ａ２線に対応する。表示装置１００は、ベース部材１０２の第１面に、駆動素子層１３２及び表示素子層１３４を含む。駆動素子層１３２及び表示素子層１３４は、第１領域１０６に配置される。駆動素子層１３２は、ベース部材１０２の第１面に設けられ、駆動素子層１３２の上に表示素子層１３４が積層される。駆動素子層１３２及び表示素子層１３４によって、表示部１１２及び第１駆動回路１１６ａが形成される。表示素子層１３４は封止層１３６によって上面及び側面が覆われる。封止層１３６の上層側は光学フィルム１３８が配置される。
表示素子層１３４は、複数の表示素子を含む。表示素子としては、例えば、発光素子が用いられる。発光素子としては、有機エレクトロルミネセンス材料（以下、「有機ＥＬ材料」ともいう。）で発光層が形成される有機エレクトロルミネセンス素子（以下、「有機ＥＬ素子」ともいう。）が好適に用いられる。また、表示素子層１３４は、発光素子に代えて、一対の電極間に液晶層が設けられた液晶素子、極性を有する粒子の流体を電界の作用によって制御する電気泳動素子等を用いて構成されてもよい。
駆動素子層１３２は、トランジスタ等の能動素子、キャパシタ、抵抗等の受動素子により、画素回路及び駆動回路が形成される。駆動素子層１３２は、これらの回路を形成するため絶縁層、半導体層、導電層が適宜積層される。駆動素子層１３２のトランジスタと表示素子層１３４の表示素子は電気的に接続される。
封止層１３６は、表示素子層１３４を、空気中に含まれる水蒸気から保護するために設けられる。封止層１３６は、水蒸気を遮断するために水蒸気透過率の低い無機絶縁膜を含む。例えば、封止層１３６は、有機絶縁膜の上層側及び下層側を水蒸気透過率の低い無機絶縁膜で挟んだ構造で設けられる。
光学フィルム１３８としては、位相差フィルム、偏光フィルム、反射防止フィルム、光学的異方性を有さない透明フィルム等の機能性フィルムが用いられる。光学フィルム１３８は、これらの機能性フィルムの一つ又は複数を組み合わせて構成されてもよい。例えば、光学フィルム１３８は、封止層１３６側から、光学的異方性を有さない透明フィルムと偏光フィルムが積層された構造を有する。偏光フィルムの上には、さらに反射防止フィルムが積層されていてもよい。
第３領域１１０において、端子部１１４は、ベース部材１０２に一端に配置される。第２駆動回路１１６ｂは、例えば、ベアチップ（パッケージ化されていない集積回路）であり、ベース部材１０２に実装される。端子部１１４及び第２駆動回路１１６ｂは、封止層１３６及び光学フィルム１３８から露出される。すなわち、第３領域１１０は、封止層１３６及び光学フィルム１３８が配置されない領域となる。
第２領域１０８は、駆動素子層１３２から絶縁層１２４が延在し、絶縁層１２４に接して配線１１８が配設される。配線１１８は、駆動素子層１３２から、第２駆動回路１１６ｂ及び端子部１１４が配置される第３領域１１０に延びる。第２領域１０８において、配線１１８は樹脂層１３０によって覆われていてもよい。樹脂層１３０は、第２領域１０８の略全面を覆うように設けられる。絶縁層１２４は貫通溝１２６が設けられる。
貫通溝１２６は、ベース部材１０２の上面を露出させる。貫通溝１２６の側面は階段状の複数の段差を有する。貫通溝１２６の側壁は、複数の段差を有する。貫通溝１２６の側壁に設けられる複数の段差は、側壁の急峻な立ち上がりを緩和する。すなわち、貫通溝１２６は、溝底部（ベース部材１０２の上面）から溝上部（絶縁層１２４の上面）まで側壁面が急峻に立ち上がるのではなく、階段状に立ち上がることにより、急峻性が緩和される。配線１１８は、貫通溝１２６を横断して配設される。配線１１８は、貫通溝１２６の側壁面において、複数の段差に沿って配設される。このような態様により、配線１１８は、貫通溝１２６を横断する領域で断線することが防止される。
ベース部材１０２の第２面には、支持部材１０４が設けられてもよい。支持部材１０４は、第１領域１０６及び第３領域１１０に対応する領域に設けられ、第２領域１０８に対応する領域に開口部１４０が設けられている。支持部材１０４を設けることで、表示装置１００は、第１領域１０６及び第３領域１１０に対応する領域の剛性を高められる。一方、支持部材１０４が設けられない第２領域１０８は、第１領域１０６及び第３領域１１０と比べて剛性が低くなる。これにより、第２領域１０８を、表示装置１００の曲げ領域として画定することができる。別言すれば、支持部材１０４に開口部１４０を設けることで、開口部１４０と重なる領域を表示装置１００の曲げ領域とすることができる。
図３は、ベース部材１０２を、第２領域１０８において第２面側に折り曲げた状態を示す。ベース部材１０２を折り曲げることで、配線１１８及び樹脂層１３０も曲げられる。また、貫通溝１２６は、折り曲げられる領域の中に含まれる。ベース部材１０２の厚さが１０μｍ〜５０μｍであるとき、第１領域１０６の曲率半径は、例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍ〜５ｍｍとすることができる。なお、第２領域１０８の曲率半径は一定である必要はなく、曲率半径が連続的に変化していてもよい。また、ベース部材１０２を曲げる角度（屈曲角）は０度〜１８０度の範囲で設定することができる。
ベース部材１０２を第２領域１０８で、第１面とは反対の第２面側に折り曲げることで、第２駆動回路１１６ｂ及び端子部１１４は、表示部１１２の背面側に配置される。これにより、表示装置１００の額縁領域の一部は、表示部１１２の背面に隠れることとなり、実質的に狭額縁化が図られる。別言すれば、第３領域１１０は、端子部１１４及び第２駆動回路１１６ｂが配置されるため、額縁領域の中でも幅広の領域となる。したがって、第３領域１１０が表示部１１２の背面に配置されるようにベース部材１０２を折り曲げることで、より効果的に狭額縁化を図ることができる。
第２領域１０８の絶縁層１２４は、貫通溝１２６が設けられる。別言すれば、ベース部材１０２が曲げられる領域に、絶縁層１２４が除去された貫通溝１２６を有することにより、絶縁層１２４の剥離、ひび割れが抑制される。さらに、貫通溝１２６の側壁面に複数の段差が設けられていることにより、貫通溝１２６を横断する配線１１８に作用する応力が分散される。これにより、配線１１８は、断線、剥離が防止される。表示装置１００は、貫通溝１２６が設けられた領域で折り曲げられるので、第２領域１０８は折り曲げ領域とよぶこともできる。
図４は、表示装置１００における画素１２０の断面構造を示す。画素１２０は、少なくとも一つのトランジスタ１４２と、発光素子１４４と、容量素子１４６とを含む。トランジスタ１４２、発光素子１４４及び容量素子１４６は電気的に接続される。トランジスタ１４２はゲートに印加される電圧によってソース−ドレイン間を流れる電流（ドレイン電流）が制御される。発光素子１４４はドレイン電流によって発光強度が制御される。容量素子１４６は、トランジスタ１４２のゲート−ソース間に接続されることによりゲート電圧が印加され、ゲート電圧を一定に保つために設けられる。
図４において、駆動素子層１３２は、第１絶縁層１５０、半導体層１５２、第２絶縁層１５４、ゲート電極１５６、第３絶縁層１５８、第１配線１１８ａ、第４絶縁層１６２、容量電極１６４、第５絶縁層１６６、及び第１電極１６８を含む。表示素子層１３４は、第１電極１６８、第６絶縁層１７０、有機層１７２、及び第２電極１７４を含む。また、封止層１３６は、第１無機絶縁膜１７８、有機樹脂膜１８０、及び第２無機絶縁膜１８２を含む。
ベース部材１０２の第１面には、第１絶縁層１５０が設けられる。第１絶縁層１５０は、半導体層１５２の下層側に設けられるので、下地絶縁層とも呼ばれる。第１絶縁層１５０は１つの無機絶縁膜又は複数の無機絶縁膜を積層して形成される。例えば、第１絶縁層１５０は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、及び酸化シリコン膜が、ベース部材１０２側からこの順で積層された構造を有する。第１絶縁層１５０は、１００ｎｍ〜１００００ｎｍ、好ましくは、４００ｎｍ〜８００ｎｍ、例えば、６００ｎｍの膜厚を有する。
駆動素子層１３２に設けられるトランジスタ１４２は、半導体層１５２、第２絶縁層１５４（ゲート絶縁層）及びゲート電極１５６が積層された構造を有する。半導体層１５２は、非晶質シリコン又は多結晶のシリコン、若しくは金属酸化物等の半導体材料で形成される。半導体層１５２は第２絶縁層１５４によってゲート電極１５６と絶縁される。第２絶縁層１５４は、酸化シリコン膜、酸窒化シリコン膜等の無機絶縁膜で形成される。第２絶縁層１５４は、第１絶縁層１５０よりも薄く形成される。例えば、第２絶縁層１５４は、５０ｎｍ〜２００ｎｍ、例えば、１００ｎｍの膜厚を有する。
ゲート電極１５６の上層側には第３絶縁層１５８が設けられる。第３絶縁層１５８の上層側には第１配線１１８ａが設けられる。第１配線１１８ａは、第３絶縁層１５８に形成されたコンタクトホールを介して半導体層１５２とコンタクトを形成する。第３絶縁層１５８は無機絶縁膜を用いて作製される。例えば、第３絶縁層１５８は、酸化シリコン膜の単層、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜とを積層して形成される。第３絶縁層１５８は、ゲート電極１５６と第１配線１１８ａとを絶縁する層間絶縁膜として用いられる。そのため、第３絶縁層１５８は、１００ｎｍ〜２００００ｎｍ、好ましくは、５００ｎｍ〜１００００ｎｍ、例えば、７００ｎｍの膜厚を有する。また、ゲート電極１５６、第１配線１１８ａは、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）等の金属膜を用いて作製される。例えば、第１配線１１８ａはアルミニウム（Ａｌ）膜の下層側及び上層側にチタン（Ｔｉ）膜を設けた３層構造を有する。
第１配線１１８ａの上層には、第４絶縁層１６２が設けられる。第４絶縁層１６２は、半導体層１５２、ゲート電極１５６及び第１配線１１８ａ等による凹凸面を埋め込み、表面を平坦化する平坦化膜として用いられる。第４絶縁層１６２は、ポリイミド樹脂又はアクリル樹脂等の有機絶縁材料を用いて形成される。
第４絶縁層１６２の上面には容量電極１６４が設けられ、さらに第５絶縁層１６６が形成される。第５絶縁層１６６の上面には、第１電極１６８が設けられる。第１電極１６８は、第５絶縁層１６６及び第４絶縁層１６２を貫通するコンタクトホールを介して第１配線１１８ａと電気的に接続される。第１電極１６８は、第５絶縁層１６６を挟んで容量電極１６４と重なるように設けられる。容量電極１６４、第５絶縁層１６６及び第１電極１６８が重なる領域が容量素子１４６となる。容量素子１４６の誘電体膜として用いられる第５絶縁層１６６は、窒化シリコン、酸化シリコン、窒酸化シリコン等の無機絶縁膜が用いられる。
表示素子層１３４は、第１電極１６８、有機層１７２、及び第２電極１７４が積層された発光素子１４４を含む。第１電極１６８は、開口部を有する第６絶縁層１７０によって周縁部が覆われ、内側領域が露出される。有機層１７２は、第６絶縁層１７０から露出する第１電極１６８の上面から、第６絶縁層１７０の表面を覆うように設けられる。第２電極１７４は、有機層１７２及び第６絶縁層１７０の上面を覆うように設けられる。画素１２０は、第６絶縁層１７０の開口部に対応する領域が発光領域となる。第６絶縁層１７０は、第１電極１６８を露出する開口端において、滑らかな段差を形成するために有機絶縁材料で作製される。有機絶縁材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂及びポリアミド樹脂等が用いられる。
有機層１７２は、低分子系又は高分子系の有機ＥＬ材料を用いて作製される。低分子系の有機ＥＬ材料を用いる場合、有機層１７２は有機ＥＬ材料を含む発光層に加え、当該発光層を挟むようにキャリア注入層（正孔注入層、電子注入層）、キャリア輸送層（正孔輸送層、電子輸送層）等が適宜設けられる。例えば、有機層１７２は、発光層を正孔注入層と電子注入層とで挟んだ構造とされる。また、有機層１７２は、正孔注入層と電子注入層に加え、正孔輸送層、電子輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層などを適宜付加される。
本実施形態において、発光素子１４４は、有機層１７２で発光した光を第２電極１７４側に放射する、所謂トップエミッション型であるものとする。第１電極１６８は有機層１７２で発光した光を反射するように、金属膜又は金属膜を含んで作製される。例えば、第１電極１６８は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等の可視光帯域において光反射率の高い金属膜を含んで作製されることが好ましい。また、第１電極１６８は、酸化インジウムスズ（以下、「ＩＴＯ」ともいう。）、酸化インジウム亜鉛（以下、「ＩＺＯ」ともいう。）、アルミニウムが添加された酸化亜鉛（以下、「ＡＺＯ」ともいう。）、ガリウムが添加された酸化亜鉛（以下、「ＧＺＯ」ともいう。）等の透明導電膜と金属膜とを積層させて作製されてもよい。第２電極１７４は、有機層１７２で発光した光を透過するため、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ等の透明導電膜で作製される。第２電極１７４は表示部１１２の略全面に亘って設けられる。
封止層１３６は、第２電極１７４の上層側に設けられる。図４に示すように、封止層１３６は、第１無機絶縁膜１７８、有機樹脂膜１８０及び第２無機絶縁膜１８２が積層された構造を有していてもよい。第１無機絶縁膜１７８及び第２無機絶縁膜１８２としては、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜等の無機絶縁材料が用いられる。有機樹脂膜１８０としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等が用いられる。第１無機絶縁膜１７８及び第２無機絶縁膜１８２は、０．１μｍ〜１０μｍ、好ましくは、１μｍ〜７μｍ、例えば、５μｍの膜厚を有する。有機樹脂膜１８０は、１μｍ〜２０μｍ、例えば、１０μｍの膜厚を有する。封止層１３６の上面には、光学フィルム１３８が設けられる。光学フィルム１３８は、表示素子層１３４、駆動素子層１３２を保護する保護部材としての機能も有する。
図５は、図１に示すＢ１−Ｂ２線に対応する断面構造を示す。すなわち、図５は、第１領域１０６の一部、第３領域１１０、及び第２領域１０８の断面構造を示す。
第１領域１０６は、コモンコンタクト１２２を含む。コモンコンタクト１２２は、画素１２０から延伸する第２電極１７４が、コモン配線１６０と接続する領域となる。コモン配線１６０は、第３絶縁層１５８の上に設けられる第１コモン配線１６０ａと、第２電極１７４との間に介在する第２コモン配線１６０ｂとで構成されていてもよい。第１コモン配線１６０ａは、第１配線１１８ａを形成する導電膜と同様の導電膜で形成され、第２コモン配線１６０ｂは、発光素子１４４の第１電極１６８と同様の導電膜で形成される。
第１領域１０６は、有機絶縁材料で形成される第４絶縁層１６２及び第６絶縁層１７０は除去された開口領域１８４を含む。開口領域１８４は、第６絶縁層１７０が分断され、底面において第１絶縁層１５０、第２絶縁層１５４、第３絶縁層１５８、及び第５絶縁層１６６が積層された構造を有する。第１絶縁層１５０、第２絶縁層１５４、第３絶縁層１５８、及び第５絶縁層１６６は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜等の無機絶縁膜で形成される。開口領域１８４において、第６絶縁層１７０は分割される（第６絶縁層１７０ａ、１７０ｂ）。開口領域１８４で分割された第６絶縁層１７０ａ、１７０ｂは、製造工程において有機樹脂膜１８０の堰き止め部材となり、第１無機絶縁膜１７８の端部まで流出することを防止する機能を有する。
一方、封止層１３６を構成する有機樹脂膜１８０は、第６絶縁層１７０ａを超えないように設けられる。したがって、有機樹脂膜１８０の端部より先の領域では、第１無機絶縁膜１７８及び第２無機絶縁膜１８２が密接して設けられる。このような構成を有することで、封止層１３６を構成する有機樹脂膜１８０は外部に露出しない構造となる。この構造により、第４絶縁層１６２に水分が浸入するのを防ぐことができる。第２領域１０８は、水分遮断領域と呼ばれることもある。
第１領域１０６は、封止樹脂１３９を介して光学フィルム１３８が設けられる。光学フィルム１３８の端部は、第６絶縁層１７０ｂの端と一致するか、それよりも外側に配置される。光学フィルム１３８が第６絶縁層１７０ｂの端部まで覆って配置されることで、表示部１１２は確実に保護される。
第１領域１０６において、第２絶縁層１５４と第３絶縁層１５８との間に第２配線１１８ｂが設けられる。第３絶縁層１５８の上層側に設けられる第３配線１１８ｃは、第２領域１０８に延伸される。第２領域１０８は、ベース部材１０２上に接する第１絶縁層１５０、第１絶縁層１５０上の第２絶縁層１５４及び第３絶縁層１５８が積層された構造を有する。貫通溝１２６はベース部材１０２の第１面を露出させ、これらの絶縁層１２４を分断する。第３配線１１８ｃは、第３絶縁層１５８の上面から、貫通溝１２６の側壁面（第１絶縁層１５０、第２絶縁層１５４、及び第３絶縁層１５８の側面）と、ベース部材１０２の第１面に接して配設される。貫通溝１２６をベース部材１０２の折り曲げ領域に設けることで、第１絶縁層１５０、第２絶縁層１５４、第３絶縁層１５８、及び第５絶縁層１６６の剥離、ひび割れが抑制される。
貫通溝１２６において、第１絶縁層１５０及び第３絶縁層１５８の側面は、少なくとも１つの段差部１２７を有する。第１絶縁層１５０及び第３絶縁層１５８の側面に、それぞれ１つ以上の段差を有することにより、貫通溝１２６全体では側壁面に複数の段差が設けられる。第１絶縁層１５０及び第３絶縁層１５８のそれぞれに設けられる段差の高さは、膜厚の半分かそれ以下であることが好ましい。このような高さの段差を、それぞれの絶縁層の側面に設けることで、貫通溝１２６の深さ方向に対する段差の急峻性を緩和することができる。なお、第２絶縁層１５４は、第１絶縁層１５０及び第３絶縁層１５８と比べて膜厚が薄いため、必ずしも段差を設ける必要はない。しかしながら、貫通溝１２６において、第２絶縁層１５４の側面に段差が含まれていてもよい。また、貫通溝１２６は、第２絶縁層１５４の端部が、第３絶縁層１５８の端部より外側に有り、第１絶縁層１５０の端部より内側にあることで、第２絶縁層１５４自体が一つの段差を構成してもよい。
第３配線１１８ｃは、貫通溝１２６を横断して配置される。第３配線１１８ｃは、例えば、第１配線１１８ａと同じ構造で形成される。第２領域１０８に配設される第３配線１１８ｃは、第３絶縁層１５８、第２絶縁層１５４、及び第１絶縁層１５０の側面に沿って配設される。貫通溝１２６は、側壁面に複数の段差を含む段差部１２７を有することで、溝の深さ（ベース部材１０２の表面から第３絶縁層１５８の上面までの高さ）の急峻性が緩和される。第３配線１１８ｃは、貫通溝１２６において、階段状の段差面に沿って設けられることで、断線が防止され、また後述されるように、パターニング不良による、隣接する配線との短絡が防止される。また、第２領域１０８においてベース部材１０２を曲げた場合でも、貫通溝１２６の端部で第３配線１１８ｃに曲げ応力が集中することを抑制することができる。
第２領域１０８は、第３配線１１８ｃを埋設する樹脂層１３０が設けられる。樹脂層１３０は、第３配線１１８ｃの保護部材として用いられる。樹脂層１３０は光学フィルム１３８の高さを超えない厚さで設けられる。樹脂層１３０は、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等が用いられる。
第２駆動回路１１６ｂは、例えば、ベアチップの集積回路で形成され、ベース部材１０２に実装される。端子部１１４は、第１絶縁層１５０、第２絶縁層１５４、及び第３絶縁層１５８が積層された構造を含み、第３絶縁層１５８の上面に設けられた端子電極１４８を含む。端子電極１４８は、例えば、第１端子電極層１４９ａと第２端子電極層１４９ｂとにより形成される。第１端子電極層１４９ａは、第３配線１１８ｃを形成する導電層と同様の導電層で形成され、第２端子電極１４８ｂは、発光素子１４４の第１電極１６８と同様の導電層で形成される。
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）を参照して、第２領域１０８の詳細を説明する。図６（Ａ）は、第２領域１０８の平面図を示し、図中に示すＣ１−Ｃ２線に対応する断面構造を図６（Ｂ）に示す。第１領域１０６は、第１絶縁層１５０、第２絶縁層１５４、及び第３絶縁層１５８が積層された領域と、これらの絶縁層が除去された貫通溝１２６を有する。
貫通溝１２６は、第１絶縁層１５０、第２絶縁層１５４、及び第３絶縁層１５８が除去され、ベース部材１０２が露出する底面１２９と、第１絶縁層１５０、第２絶縁層１５４、及び第３絶縁層１５８の各層の側面が露出する側壁面１２８とを有する。側壁面１２８は、段差部１２７を有する。段差部１２７は、少なくとも、第１絶縁層１５０と第３絶縁層１５８の側面に形成された段差によって形成される。このため、段差部１２７は、複数の段差が、階段状に設けられる。第３配線１１８ｃは、第３絶縁層１５８の上面から、側壁面１２８及び底面１２９に沿って、貫通溝１２６を横断するように配設される。
なお、図６（Ｂ）は、第１絶縁層１５０と第３絶縁層１５８に、それぞれ１段の段差が設けられる態様を示すが、本実施形態はこれに限定されず、各絶縁層の側面に複数の段差が設けられていてもよい。また、第２絶縁層１５４は、第１絶縁層１５０及び第３絶縁層１５８と比べて膜厚が小さいため段差部が設けられていないが、第２絶縁層１５４においても少なくとも一つの段差部が設けられていてもよい。また、第２絶縁層１５４の端部を、第３絶縁層１５８の外側であって、第１絶縁層１５０の端部より内側に配置することで、第２絶縁層１５４が段差の一部を形成するようにしてもよい。
図６（Ｂ）に示すように、貫通溝１２６の側壁面に複数の段差部が設けられることにより、１段当たりの段差の高さ（高低差）は小さくなる。このような形態により、第３配線は、段段差被覆性が改善され、膜厚の均一化、線幅の均一化を図ることができる。
図６（Ｂ）に示すような、段差部１２７を有する貫通溝１２６は絶縁層をエッチング加工することで作製される。第１絶縁層１５０、第２絶縁層１５４、及び第３絶縁層１５８が積層された構造において、貫通溝１２６を形成するには、フォトリソグラフィ工程によってレジストマスクを形成する必要がある。この場合において、貫通溝１２６の側壁面１２８に段差を設けるには、多階調露光法を用い、段差部に対応して膜厚の異なるレジストマスクを形成することで、工程数の増加を防止することができる。
多階調露光法では、多階調フォトマスクが用いられる。多階調フォトマスクには、ガラス基板に形成されるマスクパターンとして、露光機の解像度以下のスリットを設け、そのスリットが光の一部を遮って中間露光を実現するグレイトーンマスクと、半透過膜を利用して中間露光を実現するハーフトーンマスクが知られているが、本実施形態においては、双方の多階調フォトマスクを用いることができる。多階調フォトマスクを使用して露光することで、フォトレジスト膜には露光部分、中間露光部分、未露光部分の領域が形成され、膜厚を異ならせることができる。
図７は、貫通溝１２６を形成する際に、多階調フォトマスク１８６を用いて、第１領域１０６にレジストマスク１９０を形成する態様を示す。多階調フォトマスク１８６のマスクパターン１８７は、段差部１２７の形態に合わせて光の透過率が異なるように設計されている。多階調フォトマスク１８６を用いてレジスト膜１８８を露光することで、露光量の異なる複数の領域が形成される。その後、レジスト膜１８８を現像することで、段差部１２７の領域に対応して膜厚の異なるレジストマスク１９０が形成される。具体的には、第３絶縁層１５８の段差形状に対応して、薄膜領域と厚膜領域とを有するレジストマスク１９０が形成される。このようなレジストマスク１９０を用い、第３絶縁層１５８をエッチングすることで、第３絶縁層１５８の側面に段差を形成することができる。第３絶縁層１５８は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜で形成されるので、これらの無機絶縁膜を連続的にエッチングするには、ドライエッチングを用いることが好ましい。ドライエッチングでは、エッチングガスとして、四フッ化炭素（ＣＦ4）、三付加メタン（ＣＨＦ3）等のガスを用い、異方性エッチングを行うことが好ましい。なお、第１絶縁層１５０についても、同様にして段差部を形成することができる。
貫通溝１２６は、第１絶縁層１５０、第２絶縁層１５４、及び第３絶縁層１５８をエッチングすることで作製される。この工程において、多階調露光法を適用することで、１枚のフォトマスクを用いるだけで貫通溝１２６の側壁面１２８に複数の段差を設けることができる。多階調露光法では、多階調フォトマスクが用いられる。多階調フォトマスクには、ガラス面に形成されるマスクパターンとして、露光機の解像度以下のスリットを設け、そのスリットが光の一部を遮って中間露光を実現するグレイトーンマスクと、半透過膜を利用して中間露光を実現するハーフトーンマスクが知られているが、本実施形態においては、双方の多階調フォトマスクを用いることができる。多階調フォトマスクを使用して露光することで、フォトレジスト膜には露光部分、中間露光部分、未露光部分の領域が形成され、膜厚を異ならせることができる。
なお、貫通溝１２６における側壁面１２８の形態は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すものに限定されない。例えば、図８に示すように、第１絶縁層１５０、第２絶縁層１５４、及び第３絶縁層１５８の側面は略垂直に設けられていてもよい。側壁面１２８は、垂直に立設されていても、複数の段差部１２７を含むことにより１段当たりの高さが緩和され、第１領域１０６に配設される第３配線１１８ｃの不良を防止することができる。
本実施形態によれば、表示装置１００を折り曲げる領域に下地絶縁膜及び層間絶縁膜が除去された貫通溝１２６を設けることで、これらの絶縁膜の剥離及びひび割れを防止することができる。この場合において、貫通溝１２６の側面に複数の段差を設けることで、貫通溝１２６を横断する配線の剥離、断線を防止することができる。
第２実施形態：
本実施形態は、表示装置１００の製造方法の一例を示す。なお、本実施形態において、表示装置１００は、第１実施形態で示されるものと同様の構成を有している。なお、本実施形態の説明において、図９（Ａ）、図１０（Ａ）、図１２（Ａ）、図１３（Ａ）、及び図１０（Ａ）は、画素１２０の断面に対応する構造を示し、図９（Ｂ）、図１０（Ｂ）、図１２（Ｂ）、図１３（Ｂ）、及び図１０（Ｂ）は、第１領域１０６の一部及び第２領域１０８に対応する構造を示す。
本実施形態は、表示装置１００の製造方法の一例を示す。なお、本実施形態において、表示装置１００は、第１実施形態で示されるものと同様の構成を有している。なお、本実施形態の説明において、図９（Ａ）、図１０（Ａ）、図１２（Ａ）、図１３（Ａ）、及び図１０（Ａ）は、画素１２０の断面に対応する構造を示し、図９（Ｂ）、図１０（Ｂ）、図１２（Ｂ）、図１３（Ｂ）、及び図１０（Ｂ）は、第１領域１０６の一部及び第２領域１０８に対応する構造を示す。
図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、画素１２０にトランジスタ１４２が形成され、第１領域１０６に第２配線１１８ｂが形成された段階を示す。第３絶縁層１５８の上には、多階調マスク（ハーフトーンマスク）を用いて、第１レジストマスク１９０ａが形成される。第１レジストマスク１９０ａは、第３絶縁層及び第２絶縁層１５４を加工するためのパターンが形成される。具体的に第１レジストマスク１９０ａは、画素１２０の領域において半導体層１５２に形成されるソース領域及びドレイン領域に達するコンタクトホールを形成するための第１開口パターン１９２ａと、第２領域１０８において貫通溝１２６を形成するための第２開口パターン１９２ｂと、を有する。第１レジストマスク１９０ａは、第２開口パターン１９２ｂの内側領域が、他の領域に比べてレジスト膜厚が薄くなるように形成される。このような第１レジストマスク１９０ａの形態は、例えば、ポジ型レジストをベース部材１０２の上に塗布し、第２開口パターン１９２ｂの内側領域の露光量が、内側の抜き領域の露光量に比べて減少するように、多階調フォトマスク（ハーフトーンマスク）を用いて露光することにより作製される。
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、第１レジストマスク１９０ａにより、画素１２０において、第３絶縁層１５８及び第２絶縁層１５４を貫通するコンタクトホール１６７ａが形成され、第２領域１０８において、第３絶縁層１５８を貫通し第２配線１１８ｂを露出させるコンタクトホール１６７ｂ、及び貫通溝１２６の領域で第３絶縁層１５８及び第２絶縁層１５４が除去された構造が形成された態様を示す。第２領域１０８は、多階調フォトマスクで第１レジストマスク１９０ａが形成されたことにより、第３絶縁層１５８の側面部に段差が形成される。
図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、第３絶縁層１５８上に第２レジストマスク１９０ｂが形成された態様を示す。画素１２０は全面が第２レジストマスク１９０ｂで覆われ、第２領域１０８は、貫通溝１２６に対応する領域に、第１レジストマスク１９０ａと同様に、第３開口パターン１９２ｃの内側領域に、レジスト膜厚が薄くなる領域が形成される。第２レジストマスク１９０ｂを用いて、ベース部材１０２の表面が露出するまで第１絶縁層１５０のエッチングを行う。
図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、第２領域１０８に貫通溝１２６が形成された状態を示す。画素１２０は、多階調露光法が適用されないため、第３絶縁層１５８に通常の形態でコンタクトホール１６７ａが形成される。第２領域１０８は、２回の多階調露光により、第３絶縁層１５８と第１絶縁層１５０のそれぞれに段差が形成される。すなわち、貫通溝１２６は、側壁面１２８に複数の段差が形成される。
図１３（Ａ）は、画素１２０に第１配線１１８ａが形成される態様を示し、図１３（Ｂ）は、第１領域１０６に第１コモン配線１６０ａが形成され、第２領域１０８に第３配線１１８ｃが形成される段階を示す。第１配線１１８ａ、第１コモン配線１６０ａ、及び第３配線１１８ｃは、第３絶縁層１５８上に導電膜を形成し、フォトリソグラフィ工程を経て、当該導電膜をパターニングすることで作製される。第３配線１１８ｃを形成する第３レジストマスク１９０ｃを形成する場合、貫通溝１２６の側壁面１２８は複数の段差を有するため、段差部が無い場合に比べ１段当たりの段差の高さが低くされている。これにより、貫通溝１２６の側壁面１２８においてもフォトレジストが十分に露光され、露光不足によりレジストが残存することが防止される。これにより、第２領域１０８に、第３配線１１８ｃを複数本並置する場合においても、隣接する配線間の短絡が防止される。すなわち、隣接する配線同士の短絡不良が防止され、製造歩留まりの向上を図ることができる。
図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、第１配線１１８ａ、第１コモン配線１６０ａ、及び第３配線１１８ｃを形成した後、第４絶縁層１６２、容量電極１６４、第５絶縁層１６６、第１電極１６８、第２コモン配線１６０ｂ、第６絶縁層１７０、有機層１７２、及び第２電極１７４を形成する段階を示す。第２領域１０８においては、第４絶縁層１６２及びそれより上層側に設けられる層が全て除去される。第２領域１０８は、側壁面１２８に複数の段差が設けられるため、第３配線１１８ｃは、第１領域１０６内に形成される第１配線１１８ａと同じ部材（同じ導電膜）によって形成可能とされる。さらに、封止層１３６、光学フィルム１３８、樹脂層１３０等を設ければ、図５及び図６で示す表示装置１００が作製される。
本実施形態によれば、多階調フォトマスク（ハーフトーン）マスクを用いることで、工程数を大幅に増加させることなく、貫通溝１２６を形成することができ、かつ貫通溝１２６の側壁面１２８に複数の段差を設けることができる。この場合において、第２領域１０８で、フォトリソグラフィ工程によって配線パターンを露光する際に、段差部が設けられていることで、確実にフォトレジストを露光することができる。段差部の高さが高い場合は、フォトリソグラフィ工程において、段差部分を十分に露光することができず、段差部分にレジスト膜が残ってしまうことが問題となる。このような状況で配線パターンを加工すると、パターニング不良が発生し、隣接する配線同士が短絡するという不良が発生する。しかしながら、本実施形態によれば、貫通溝１２６の側壁面１２８に複数の段差部を設けることで、パターニング不良を解消することができる。
第３実施形態：
図１５は、本実施形態に係る表示装置１００の貫通溝１２６の形態を示す。図１５に示すように、貫通溝１２６は、底面１２９と側壁面１２８とを含む。側壁面１２８は、第３絶縁層１５８に段差が設けられている。一方、第１絶縁層１５０は、段差が設けられておらず、上方に開く傾斜した側面（テーパ状の側面）を有する。
図１５は、本実施形態に係る表示装置１００の貫通溝１２６の形態を示す。図１５に示すように、貫通溝１２６は、底面１２９と側壁面１２８とを含む。側壁面１２８は、第３絶縁層１５８に段差が設けられている。一方、第１絶縁層１５０は、段差が設けられておらず、上方に開く傾斜した側面（テーパ状の側面）を有する。
貫通溝１２６を形成するに当たり、第３絶縁層１５８及び第２絶縁層１５４は第２実施形態と同様に多階調フォトマスク（ハーフトーンマスク）を用いてレジストマスクを設け、ドライエッチングにより加工を行う。この工程では、第１領域１０６におけるコンタクトホールの形成も同時に行われるため、ドライエッチングで精密に加工することが好ましい。
図１６に示すように、第１絶縁層１５０の加工は、通常のフォトマスクを用いてレジストマスク１９０ｄを設け、ウェットエッチングにより行われる。ウェットエッチングは、アンダーカットを形成することで、第１絶縁層１５０の側面に傾斜角を持たせることが可能となる。例えば、第１絶縁層１５０を加工するに際し、レジストマスク１９０ｄの密着性を低下させ、アンダーカットが促進されるようにしてウェットエッチングを行ってもよい。また、第１絶縁層１５０の密度を膜厚方向で異ならせ（具体的には、ベース部材１０２側の密度に対し、レジストマスク１９０ｄとの境界面側の密度を低下させる。）、ウェットエッチングを行うことで、アンダーカットが促進される。第１絶縁層１５０の側面の傾斜角は１５°〜８０°、好ましくは３０°〜６０°の範囲とされる。
このように、第１絶縁層１５０の側面を傾斜させることによっても、貫通溝１２６の段差を緩和することができる。特に、第１絶縁層１５０の側面を傾斜面とすることで、第３配線１１８ｃが、貫通溝１２６の底面１２９から側壁面１２８へ立ち上がる部位において、段差の急峻性を緩和することができる。
第１絶縁層１５０をウェットエッチングで加工することで、ベース部材１０２がエッチングされることを防止することができ、第１絶縁層１５０の下面がアンダーカットされるのを防止することができる。それにより、第３配線１１８ｃの断線を防止することができる。また、第１絶縁層１５０をウェットエチングに変更することで、多階調フォトマスク（ハーフトーンマスク）を用いる必要がなく、フォトマスクの費用を削減することができる。
１００・・・表示装置、１０２・・・ベース部材、１０４・・・支持部材、１０６・・・第１領域、１０８・・・第２領域、１１０・・・第３領域、１１２・・・表示部、１１４・・・端子部、１１６・・・駆動回路、１１８・・・配線、１２０・・・画素、１２２・・・コモンコンタクト、１２４・・・絶縁層、１２６・・・貫通溝、１２７・・・段差部、１２８・・・側壁面、１２９・・・底面、１３０・・・樹脂層、１３２・・・駆動素子層、１３４・・・表示素子層、１３６・・・封止層、１３８・・・光学フィルム、１３９・・・封止樹脂、１４０・・・開口部、１４２・・・トランジスタ、１４４・・・発光素子、１４６・・・容量素子、１４８・・・端子電極、１４９・・・端子電極層、１５０・・・第１絶縁層、１５２・・・半導体層、１５４・・・第２絶縁層、１５６・・・ゲート電極、１５８・・・第３絶縁層、１６０・・・コモン配線、１６２・・・第４絶縁層、１６４・・・容量電極、１６６・・・第５絶縁層、１６７・・・コンタクトホール、１６８・・・第１電極、１７０・・・第６絶縁層、１７２・・・有機層、１７４・・・第２電極、１７８・・・第１無機絶縁膜、１８０・・・有機樹脂膜、１８２・・・第２無機絶縁膜、１８４・・・開口領域、１８６・・・多階調フォトマスク、１８７・・・マスクパターン、１８８・・・レジスト膜、１９０・・・レジストマスク、１９２・・・開口パターン
Claims (10)
- 第１面及び前記第１面と反対側の第２面とを有するベース部材と、
前記ベース部材の前記第１面に配置された表示部を含む第１領域と、
前記ベース部材の前記第１面に配設された配線を含む第２領域と、
前記ベース部材の前記第１面に配置された端子部と、前記表示部にデータ信号を出力する駆動回路と、を含む第３領域と、
前記ベース部材の前記第１面に、前記第１領域及び前記第２領域に亘って配設される絶縁層と、
を有し、
前記絶縁層は、前記第２領域において、前記表示部に沿って設けられ、前記ベース部材を露出させる底面と、複数の段差を含む側壁面と、を有する貫通溝を有し、
前記配線は、前記貫通溝と交差して配置される
ことを特徴とする表示装置。 - 前記絶縁層は、前記ベース部材に接する第１絶縁層と、前記第１絶縁層上の第２絶縁層と、前記第２絶縁層上の第３絶縁層と、を含む、請求項１に記載の表示装置。
- 前記貫通溝は、前記第１絶縁層と、前記第３絶縁層と、のそれぞれの側壁面で少なくとも１つの段差を含む、請求項２に記載の表示装置。
- 前記貫通溝は、前記第１絶縁層の側壁面が傾斜面を有し、前記第３絶縁層の側壁面に一つ又は複数の段差部を含む、請求項２に記載の表示装置。
- 前記貫通溝は、側壁面に階段状の段差を有する、請求項１に記載の表示装置。
- 前記第１絶縁層及び前記第３絶縁層のそれぞれの段差の高さは、前記前記第１絶縁層及び前記第３絶縁層のそれぞれの膜厚の半分以下である、請求項３に記載の表示装置。
- 前記第１絶縁層、前記第２絶縁層、及び前記第３絶縁層が、無機絶縁膜である、請求項２に記載の表示装置。
- 前記第２領域は、前記配線を覆う樹脂層を含む、請求項１に記載の表示装置。
- 前記ベース部材は、可撓性を有する、請求項１に記載の表示装置。
- 前記ベース部材は、前記貫通溝で前記第２面側に折り曲げられている、請求項９に記載の表示装置。
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