JP6517544B2 - 表示装置の作製方法 - Google Patents
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Description
本発明の一態様の表示装置100の構成例について、図1乃至図12を用いて説明する。図1(A)は外部電極124が接続された表示装置100の斜視図であり、図1(B)は、図1(A)にA1−A2の一点鎖線で示す部位の断面図である。なお、本明細書に開示する表示装置100は、表示素子として発光素子を用いた表示装置である。また、本発明の一態様の表示装置100として、トップエミッション構造(上面射出構造)の表示装置を例示する。なお、表示装置100をボトムエミッション構造(下面射出構造)、またはデュアルエミッション構造(両面射出構造)の表示装置とすることも可能である。
本実施の形態に示す表示装置100は、表示領域131を有する。また、表示領域131は、複数の画素130を有する。一つの画素130は、少なくとも一つの発光素子125を有する。
基板111および基板121としては、有機樹脂材料や可撓性を有する程度の厚さのガラス材料などを用いることができる。表示装置100をボトムエミッション構造の表示装置、またはデュアルエミッション構造の表示装置とする場合には、基板111にEL層117からの発光に対して透光性を有する材料を用いる。また、表示装置100をトップエミッション構造の表示装置、またはデュアルエミッション構造の表示装置とする場合には、基板121にEL層117からの発光に対して透光性を有する材料を用いる。
絶縁層119は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化ガリウム、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化ネオジム、酸化ハフニウム及び酸化タンタルなどの酸化物材料や、窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウムなどの窒化物材料などを、単層または多層で形成することができる。例えば、絶縁層119を、酸化シリコンと窒化シリコンを積層した2層構造としてもよいし、上記材料を組み合わせた5層構造としてもよい。絶縁層119は、スパッタリング法やCVD法、熱酸化法、塗布法、印刷法等を用いて形成することが可能である。
電極116は、導電性材料を用いて形成することができる。例えば、アルミニウム、クロム、銅、銀、金、白金、タンタル、ニッケル、チタン、モリブデン、タングステン、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、マンガン、マグネシウム、ジルコニウム、ベリリウム等から選ばれた金属元素、上述した金属元素を成分とする合金、または上述した金属元素を組み合わせた合金などを用いることができる。また、リン等の不純物元素を含有させた多結晶シリコンに代表される半導体、ニッケルシリサイドなどのシリサイドを用いてもよい。導電性材料の形成方法は特に限定されず、蒸着法、CVD法、スパッタリング法、スピンコート法などの各種形成方法を用いることができる。
絶縁層141は、絶縁層119と同様の材料および方法を用いて形成することができる。また、絶縁層127は、酸素を有する材料を用いることが好ましい。
電極115は、後に形成されるEL層117が発する光を効率よく反射する導電性材料を用いて形成することが好ましい。なお、電極115は単層に限らず、複数層の積層構造としてもよい。例えば、電極115を陽極として用いる場合、EL層117と接する層を、インジウム錫酸化物などの透光性を有する層とし、その層に接して反射率の高い層(アルミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など)を設けてもよい。
隔壁114は、隣接する電極118間の電気的ショートを防止するために設ける。また、後述するEL層117の形成にメタルマスクを用いる場合、メタルマスクが発光素子125を形成する領域に接触しないようにする機能も有する。隔壁114は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂などの有機樹脂材料や、酸化シリコンなどの無機材料で形成することができる。隔壁114は、その側壁がテーパーまたは連続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することが好ましい。隔壁114の側壁をこのような形状とすることで、後に形成されるEL層117や電極118の被覆性を良好なものとすることができる。
EL層117の構成については、実施の形態5で説明する。
本実施の形態では電極118を陰極として用いる。電極118は、後述するEL層117に電子を注入できる仕事関数の小さい材料を用いて形成することが好ましい。また、仕事関数の小さい金属単体ではなく、仕事関数の小さいアルカリ金属、またはアルカリ土類金属を数nm形成した層を緩衝層として形成し、その上にアルミニウムなどの金属材料、インジウム錫酸化物等の導電性を有する酸化物材料、または半導体材料を用いて形成してもよい。また、緩衝層として、アルカリ土類金属の酸化物、ハロゲン化物、または、マグネシウム−銀等を用いることもできる。
接着層120、接着層112、および接着層122としては、光硬化型の接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、または嫌気型接着剤を用いることができる。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、イミド樹脂等を用いることができる。トップエミッション構造の場合は接着層120に、ボトムエミッション構造の場合は接着層112に、光の波長以下の大きさの乾燥剤(ゼオライト等)や、屈折率の大きいフィラー(酸化チタンや、ジルコニウム等)を混合すると、EL層117が発する光の取り出し効率が低下しにくく、また、表示装置の信頼性が向上するため好適である。
異方性導電接続層138は、様々な異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いて形成することができる。
次に、図4乃至図10を用いて、表示装置100の作製方法を例示する。図7を除き、図4乃至図10は、図1中の、A1−A2の一点鎖線で示す部位の断面に相当する。
まず、基板101上に剥離層113を形成する(図4(A)参照。)。基板の一例としては、半導体基板(例えば単結晶基板又はシリコン基板)、SOI基板、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、本実施の形態の処理温度に耐えうる耐熱性を有するプラスチック基板、金属基板、ステンレス・スチル基板、ステンレス・スチル・ホイルを有する基板、タングステン基板、タングステン・ホイルを有する基板、などがある。ガラス基板の一例としては、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、又はソーダライムガラスなどがある。
次に、剥離層113上に絶縁層119を形成する(図4(A)参照。)。絶縁層119は、基板101などからの不純物元素の拡散を防止または低減することができる。また、基板101を基板111に置換した後も、基板111や接着層112などから発光素子125への不純物元素の拡散を防止または低減することができる。絶縁層119の厚さは、好ましくは30nm以上2μm以下、より好ましくは50nm以上1μm以下、さらに好ましくは50nm以上500nm以下とすればよい。本実施の形態では、絶縁層119として、基板101側から、厚さ600nmの酸化窒化シリコン、厚さ200nmの窒化シリコン、厚さ200nmの酸化窒化シリコン、厚さ140nmの窒化酸化シリコン、厚さ100nmの酸化窒化シリコンの積層膜をプラズマCVD法により形成する。
次に、絶縁層119上に電極116を形成するための導電層126を形成する。例えば、導電層126として絶縁層119上にスパッタリング法により二層のモリブデンの間にアルミニウムを挟んだ三層の金属膜を形成する(図4(A)参照。)。
次に、電極116上に絶縁層127を形成する(図4(C)参照)。本実施の形態では、絶縁層127としてプラズマCVD法により酸化窒化シリコン膜を形成する。
次に、絶縁層141上に電極115を形成するための導電層145を形成する(図4(E)参照)。導電層145は、導電層126(電極116)と同様の材料および方法で形成することができる。
次に、隔壁114を形成する(図5(B)参照)。本実施の形態では、隔壁114を感光性の有機樹脂材料を用いて塗布法で形成し、所望の形状に加工することにより形成する。本実施の形態では、隔壁114を、感光性を有するポリイミド樹脂を用いて形成する。
本実施の形態では、EL層117と同一の材料で形成される剥離層110a及び電極118と同一の材料で形成される剥離層110bの2層の積層を有する剥離層110を形成する。このようにすることで、製造工程を増やすことなく剥離層110を形成できるため好ましい。
まず、基板102上に剥離層143を形成する(図6(A)参照。)。基板102は、基板101と同様の材料を用いることができる。なお、基板101と基板102は、それぞれ同じ材料を用いてもよいし、互いに異なる材料を用いてもよい。また、剥離層143は、剥離層113と同様に形成することができる。基板102と剥離層143の間に絶縁層を設けてもよい。本実施の形態では、基板102にアルミノホウケイ酸ガラスを用いる。また、基板102上に形成する剥離層143として、スパッタリング法によりタングステン膜を形成する。
次に、剥離層143上に絶縁層149を形成する(図6(A)参照。)。絶縁層149は、絶縁層119と同様の材料および方法で形成することができる。本実施の形態では、絶縁層149として、基板102側から、厚さ200nmの酸化窒化シリコン、厚さ140nmの窒化酸化シリコン、厚さ100nmの酸化窒化シリコンの積層膜をプラズマCVD法により形成する。
続いて、絶縁層149上にレジストマスクを形成し、該レジストマスクを用いて、絶縁層149および剥離層143の一部を選択的に除去して、開口139を有する剥離層123および絶縁層129を形成する。レジストマスクの形成は、リソグラフィ法、印刷法、インクジェット法等を適宜用いて行うことができる。レジストマスクをインクジェット法で形成するとフォトマスクを使用しないため、製造コストを低減できる。
次に、絶縁層129上に、遮光層264を形成するための層274を形成する(図6(C)参照)。層274は、単層構造であっても2層以上の積層構造であってもよい。層274に用いることができる材料として、例えば、クロム、チタン、またはニッケルなどを含む金属材料、または、クロム、チタン、またはニッケルなどを含む酸化物材料などが挙げられる。
次に、絶縁層129上に、着色層266を形成する(図6(E)参照)。着色層266は、様々な材料を用いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ法を用いて、それぞれ所望の位置に形成する。この時、着色層266の一部が遮光層264と重なるように設けることが好ましい。画素毎に着色層266の色を変えることで、カラー表示を行うことができる。
次に、遮光層264および着色層266上にオーバーコート層268を形成する(図6(F)参照)。
次に、素子基板171と対向基板181を、接着層120を介して貼り合せる。この時、素子基板171上の発光素子125と、対向基板181上の着色層266が向かい合うように配置する(図8(A)参照)。
次に、素子基板171が有する基板101を、剥離層113とともに絶縁層119から剥離する(図8(B)参照)。剥離方法としては、機械的な力を加えること(人間の手や治具で引き剥がす処理や、ローラーを回転させながら分離する処理、超音波等)を用いて行えばよい。たとえば、素子基板171の側面から剥離層113と絶縁層119の界面に鋭利な刃物またはレーザー光照射等で切り込みをいれ、その切り込みに水を注入する。毛細管現象により水が剥離層113と絶縁層119の界面にしみこむことにより、剥離層113とともに基板101を絶縁層119から容易に剥離することができる。
次に、接着層112を介して基板111を絶縁層119に貼り合わせる(図9(A)参照)。
次に、対向基板181が有する基板102を、剥離層123とともに絶縁層129から剥離する。
次に、接着層122を介して、開口132bを有する基板121を絶縁層129に貼り合わせる(図10(A)参照)。この時、開口132aと開口132bが重なるように貼り合せる。本実施の形態では、開口132aと開口132bを合わせて開口132と呼ぶ。開口132において、電極116の表面が露出する。
次に、開口132に異方性導電接続層138を形成し、異方性導電接続層138上に、表示装置100に電力や信号を入力するための外部電極124を形成する(図1参照)。異方性導電接続層138を介して外部電極124と電極116を電気的に接続する。このようにして、表示装置100に電力や信号を入力することが可能となる。なお、外部電極124として、FPCを用いることができる。また、外部電極124として金属線を用いることもできる。該金属線と電極116の接続は、異方性導電接続層138を用いてもよいが、異方性導電接続層138を用いずに、ワイヤーボンディング法により行ってもよい。また、該金属線と電極116の接続をハンダ付けで行ってもよい。
本実施の形態では、上記実施の形態に示した表示装置100と異なる構成を有する表示装置200について、図14を用いて説明する。図14(A)は表示装置200の斜視図であり、図14(B)は、図14(A)中にA5−A6の一点鎖線で示す部位の断面図である。
本実施の形態に示す表示装置200は、表示領域231と、周辺回路251を有する。また、表示装置200は、電極115、EL層117、電極118を含む発光素子125と、電極116を有する。発光素子125は、表示領域231中に複数形成されている。また、各発光素子125には、発光素子125の発光量を制御するトランジスタ232が接続されている。
本実施の形態では、表示装置200のより具体的な構成例について、図17を用いて説明する。図17(A)は、表示装置200の構成例を説明するためのブロック図である。
図17(B)および図17(C)は、図17(A)に示す表示装置の画素回路134に用いることができる回路構成例を示している。
図17(C)に示す画素回路134は、トランジスタ431と、容量素子233と、を有する。また、画素回路134は、液晶素子432と電気的に接続されている。
本発明の一態様の表示装置は、様々な形態を用いること、または様々な表示素子を有することが出来る。表示素子は、例えば、LED(白色LED、赤色LED、緑色LED、青色LEDなど)などを含むEL(エレクトロルミネッセンス)素子(有機物および無機物を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子)、トランジスタ(電流に応じて発光するトランジスタ)、プラズマディスプレイ(PDP)、電子放出素子、液晶素子、電気泳動素子、グレーティングライトバルブ(GLV)やデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、DMS(デジタル・マイクロ・シャッター)素子、MIRASOL(登録商標)ディスプレイ、IMOD(インターフェアレンス・モジュレーション)素子、圧電セラミックディスプレイなどのMEMS(マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)を用いた表示素子、エレクトロウェッティング素子などが挙げられる。これらの他にも、電気的または磁気的作用により、コントラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有していても良い。また、表示素子として量子ドットを用いてもよい。EL素子を用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FED)又はSED方式平面型ディスプレイ(SED:Surface−conduction Electron−emitter Display)などがある。量子ドットを用いた表示装置の一例としては、量子ドットディスプレイなどがある。液晶素子を用いた表示装置の一例としては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどがある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすればよい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。
本実施の形態では、上記実施の形態に示したトランジスタ232、および/またはトランジスタ252に置き換えて用いることができるトランジスタの一例について、図18を用いて説明する。なお、本明細書等に開示するトランジスタは、トランジスタ431やトランジスタ434などにも用いることができる。
図18(A1)に例示するトランジスタ410は、ボトムゲート型のトランジスタの1つであるチャネル保護型のトランジスタである。トランジスタ410は、半導体層208のチャネル形成領域上に、チャネル保護層として機能できる絶縁層209を有する。絶縁層209は、実施の形態2で説明した絶縁層205と同様の材料および方法により形成することができる。電極214の一部、および電極215の一部は、絶縁層209上に形成される。
図19(A1)に例示するトランジスタ430は、トップゲート型のトランジスタの1つである。トランジスタ430は、絶縁層119の上に半導体層208を有し、半導体層208および絶縁層119上に、半導体層208の一部に接する電極214および半導体層208の一部に接する電極215を有し、半導体層208、電極214、および電極215上に絶縁層207を有し、絶縁層207上に電極206を有する。また、電極206上に絶縁層210と、絶縁層211を有する。
本実施の形態では、発光素子125に用いることができる発光素子の構成例について説明する。なお、本実施の形態に示すEL層320が、他の実施の形態に示したEL層117に相当する。
図20(A)に示す発光素子330は、一対の電極(電極318、電極322)間にEL層320が挟まれた構造を有する。なお、以下の本実施の形態の説明においては、例として、電極318を陽極として用い、電極322を陰極として用いるものとする。
本実施の形態では、本発明の一態様に係る表示装置を用いた表示モジュールについて、図21を用いて説明を行う。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置が適用された電子機器や照明装置の例について、図面を参照して説明する。
101 基板
102 基板
110 剥離層
111 基板
112 接着層
113 剥離層
114 隔壁
115 電極
116 電極
117 EL層
118 電極
119 絶縁層
120 接着層
121 基板
122 接着層
123 剥離層
124 外部電極
125 発光素子
126 導電層
127 絶縁層
128 開口
129 絶縁層
130 画素
131 表示領域
132 開口
133 駆動回路
134 画素回路
135 配線
136 配線
137 開口
138 異方性導電接続層
139 開口
140 画素
141 絶縁層
143 剥離層
145 導電層
149 絶縁層
151 光
161 機能層
170 領域
171 素子基板
181 対向基板
200 表示装置
205 絶縁層
206 電極
207 絶縁層
208 半導体層
209 絶縁層
210 絶縁層
211 絶縁層
212 層間絶縁層
213 電極
214 電極
215 電極
217 絶縁層
219 配線
221 不純物元素
231 表示領域
232 トランジスタ
233 容量素子
251 周辺回路
252 トランジスタ
264 遮光層
266 着色層
268 オーバーコート層
274 層
280 部位
318 電極
320 EL層
322 電極
330 発光素子
331 発光素子
410 トランジスタ
411 トランジスタ
420 トランジスタ
421 トランジスタ
430 トランジスタ
431 トランジスタ
432 液晶素子
434 トランジスタ
435 ノード
436 ノード
437 ノード
440 トランジスタ
441 トランジスタ
7100 携帯表示装置
7101 筐体
7102 表示部
7103 操作ボタン
7104 送受信装置
7200 照明装置
7201 台部
7202 発光部
7203 操作スイッチ
7210 照明装置
7212 発光部
7220 照明装置
7222 発光部
7300 表示装置
7301 筐体
7302 表示部
7303 操作ボタン
7304 部材
7305 制御部
7400 携帯電話機
7401 筐体
7402 表示部
7403 操作ボタン
7404 外部接続ポート
7405 スピーカ
7406 マイク
7700 電子機器
7701 ヒンジ
7702 表示部
7703 ヒンジ
7704 蓄電装置
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8003 FPC
8004 タッチセンサ
8005 FPC
8006 セル
8007 バックライトユニット
8008 光源
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリー
9600 タブレット型端末
9625 スイッチ
9626 スイッチ
9627 電源スイッチ
9628 操作スイッチ
9629 留め具
9630 筐体
9631 表示部
9632 領域
9633 太陽電池
9634 充放電制御回路
9635 バッテリー
9636 DCDCコンバータ
9637 コンバータ
9638 操作キー
9639 ヒンジ部
110a 剥離層
110b 剥離層
115a 電極
115b 電極
130B 画素
130G 画素
130R 画素
130W 画素
130Y 画素
132a 開口
132b 開口
142a 駆動回路
142b 駆動回路
151B 光
151G 光
151R 光
151W 光
151Y 光
266B 着色層
266G 着色層
266R 着色層
266Y 着色層
320a 電荷発生層
9630a 筐体
9630b 筐体
Claims (6)
- 表示領域を有する表示装置の作製方法であって、
第1乃至第7の工程を有し、
前記第1の工程は、第1の基板の第1の表面上に、第1の層を設ける工程と、前記第1の層上に第1の絶縁層を設ける工程と、前記第1の絶縁層上に電極を設ける工程と、前記電極上に第2の絶縁層を設ける工程と、前記第2の絶縁層の一部を除去して第1の開口を設ける工程と、前記第2の絶縁層上に表示素子および第2の層を設ける工程と、を有し、
前記第2の工程は、第2の基板の第2の表面上に、第3の層を設ける工程と、前記第3の層上に第3の絶縁層を設ける工程と、前記第3の層および前記第3の絶縁層の一部を除去して第2の開口を設ける工程と、を有し、
前記第3の工程は、前記第1の表面と前記第2の表面を向かい合わせ、前記第1の開口と前記第2の開口とが互いに重なる領域を有するように、接着層を介して前記第1の基板と前記第2の基板とを互いに重ねる工程を有し、
前記第4の工程は、前記第1の基板を前記第1の層とともに前記第1の絶縁層から剥離する工程を有し、
前記第5の工程は、前記第1の絶縁層と第3の基板とを互いに重ねて前記第3の基板を設ける工程を有し、
前記第6の工程は、前記第2の基板を前記第3の層とともに前記第3の絶縁層から剥離する工程を有し、
前記第7の工程は、前記第3の絶縁層と第4の基板とが互いに重なるように前記第4の基板を設ける工程を有し、
前記第1の工程において、前記電極と前記第2の層は互いに少なくとも一部を接して設けられ、
前記第3の工程において、前記接着層は、前記接着層と前記第2の開口とが互いに重なる第1の領域を有し、前記第2の層は、前記第2の層と前記第2の開口とが互いに重なる第2の領域を有し、
前記第6の工程において、前記第1の領域の少なくとも一部の前記接着層と、前記第2の領域の少なくとも一部の前記第2の層と、を前記第2の基板とともに剥離し、
前記電極の少なくとも一部が露出することを特徴とする表示装置の作製方法。 - 請求項1において、
前記第2の層は、
EL層及び導電層の積層であることを特徴とする表示装置の作製方法。 - 請求項1または請求項2において、
前記第1の基板は、
ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板、半導体基板、またはプラスチック基板を有し、
前記第2の基板は、
ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、金属基板、半導体基板、またはプラスチック基板を有することを特徴とする表示装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記第3の基板および前記第4の基板は、
可撓性を有することを特徴とする表示装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記第1の層は、
タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、またはシリコンを有し、
前記第3の層は、
タングステン、モリブデン、チタン、タンタル、ニオブ、ニッケル、コバルト、ジルコニウム、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、またはシリコンを有することを特徴とする表示装置の作製方法。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
前記表示素子は、発光素子であることを特徴とする表示装置の作製方法。
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