JP6975033B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明の一実施形態は表示装置に関する。
画面に表示されたアイコン等の画像を触れることで操作が行われる電子機器が普及している。このような電子機器に使用される表示パネルはタッチパネル（若しくはタッチスクリーン）とも呼ばれる。
従来のタッチパネルは、タッチセンサパネルと表示パネルとを重ね合わせた構造を有する。しかし、２つのパネルを重ね合わせた構造は、表示装置の厚みが増加することが問題となる。例えば、フレキシブルディスプレイと呼ばれるような、湾曲させたり折り曲げたりする表示装置では、タッチセンサパネルと表示パネルとを重ね合わせた構造が柔軟性を阻害する要因となる。
そこで、タッチセンサの機能を表示パネル内に作り込んだ構造が開示されている。表示パネル内にはリブ構造や封止膜等の多層構造が存在するため、タッチパネル用の配線は段差のある表面に沿って形成されることになるが、この場合、断線や接続信頼性の低下が懸念される。
発光素子から封止膜が剥離することを防止する技術として、窒化シリコン、窒酸化シリコン、酸化シリコンなどの水分や酸素に対するバリア性を有する第１バリア層、アモルファスシリコン、酸化シリコン、窒化シリコンなどの下地層、下地層の上面の局所的に突出した部分を被覆する中間層、窒化シリコン、窒酸化シリコンなどの水分や酸素に対するバリア性を有する第２バリア層を積層して封止層を形成する技術が開示されている（例えば特許文献１参照）。タッチセンサの機能を表示パネル内に作り込んだ構造とするときに、封止膜からタッチパネル用の配線が剥離することを防止しつつ、内部に水分や酸素が拡散することによる不良を防止し、タッチパネル用の配線の断線や接続信頼性を向上させる技術が求められている。
特開２０１４−１７９２７８号公報
本発明の一実施形態は、表示装置の配線の接続信頼性を向上させ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、基板上の回路素子層と、回路素子層上の表示素子層と、表示素子層上の封止膜と、封止膜上の酸化膜と、酸化膜上のバリアメタル層と、バリアメタル層上の配線層と、を備え、酸化膜と接する封止膜の表面は凹凸を有し、バリアメタル層は窒化チタンで形成される。
本発明の一実施形態に係る表示装置は、基板上に、複数の画素が配列された画素部と、画素部の外側に配置され、複数の端子電極を含む端子部と、画素部を覆う封止層と、画素部と重なり、封止層上に配置された検出電極と、封止層上に配置され、検出電極と端子電極とを接続する配線と、を有し、封止層は、少なくとも一層の無機絶縁層を含み、無機絶縁層の表面は凹凸構造を有し、配線は、無機絶縁層の凹凸構造を有する表面に接して設けられている。
本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の画素領域の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の周辺領域の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を示す図３のＸ１−Ｘ２線における断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の画素領域の構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造方法を説明するフローチャートを示す。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の製造工程を示す断面図である。
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、基板に対して第１フィルムが配置される側を「上」又は「上方」といい、その逆を「下」又は「下方」として説明する。
<表示装置の構成>
図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置１００を示す斜視図である。表示装置１００は、絶縁表面を有する基板１０２の一主面に画素部１０４、タッチセンサ１０８が配置されている。画素部１０４には、複数の画素１０６が配置される。複数の画素１０６は、画素部１０４において、例えば、行方向及び列方向に配列される。タッチセンサ１０８は、画素部１０４に重ねて配置される。別言すれば、タッチセンサ１０８は、複数の画素１０６と重なるように配置される。タッチセンサ１０８は、複数の検出電極１０７がマトリクス状に配置され、それぞれが行方向あるいは列方向に接続される。なお、ここでは画素１０６およびタッチセンサ１０８は模式的に表現されており、その大小関係は図１記載の限りではない。
表示装置１００は、映像信号等が入力される第１端子領域１１２ａ、タッチセンサ１０８の信号が入出力される第２端子領域１１２ｂを有する。第１端子領域１１２ａ及び第２端子領域１１２ｂには、絶縁表面を有する基板１０２の一主面における一端部に配置される。第１端子領域１１２ａ及び第２端子領域１１２ｂは、絶縁表面を有する基板１０２の端部に沿って複数の端子電極が配列されている。第１端子領域１１２ａ及び第２端子領域１１２ｂの複数の端子電極は、フレキシブルプリント配線基板１１４と接続される。駆動回路１１０は、映像信号を画素１０６に出力する。駆動回路１１０は、基板１０２の一主面、又はフレキシブルプリント配線基板１１４に付設される。
絶縁表面を有する基板１０２は、ガラス、プラスチック（ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアクリレート等）等の部材で構成される。基板１０２の材質がプラスチックである場合、基板の薄板化により表示装置１００に可撓性を付与することが可能となる。すなわち、基板１０２としてプラスチック基板を用いることにより、フレキシブルディスプレイを提供することができる。
画素部１０４及びタッチセンサ１０８の上には、偏光子を含む偏光板１１６が設けられていてもよい。例えば、偏光板１１６は、円偏光性を示す偏光子により構成される。偏光板１１６は、偏光子を含むフィルム基材により形成される。画素部１０４に重ねて偏光板１１６を設けることにより、表示画面の映り込み（鏡面化）を防止することができる。偏光板１１６には、偏光子の他、カラーフィルタ層、遮光層が適宜含まれていてもよい。
なお、図１では省略されているが、画素１０６は表示素子及び回路素子を含んで構成される。タッチセンサ１０８は静電容量式であることが好ましく、タッチセンサ１０８において、第１検出電極（Ｔｘ配線）と第２検出電極（Ｒｘ配線）によりセンシング部が構成される。画素部１０４とタッチセンサ１０８との間には層間絶縁層が設けられ、電気的に相互に短絡しないように配置される。
図２は、画素部１０４と、その上に配置されるタッチセンサ１０８の構成を示す斜視図である。図２に示すように、画素部１０４は、基板１０２上に回路素子が設けられる回路素子層１２２、表示素子が設けられる表示素子層１２４を含む。表示素子層１２４の上には、封止層１２６が設けられる。封止層１２６は、観察者側の主面を上としたとき画素領域の上側の面を覆うように設けられる。
回路素子層１２２は、層間絶縁層を含む。層間絶縁層は、異なる層に設けられる配線を絶縁する。層間絶縁層は、少なくとも一層の無機層間絶縁層と、少なくとも一層の有機層間絶縁層を含む。無機層間絶縁層は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム等の無機絶縁材料によって形成される。有機層間絶縁層は、アクリル、ポリイミドなどの有機絶縁材料によって形成される。回路素子層１２２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、これらの素子を繋ぐ配線を含み、これらが層間絶縁層に埋設するように設けられる。
表示素子層１２４は、表示素子として、発光素子又は電圧の印加により電気光学効果を発現する電気光学素子等が用いられる。発光素子として有機ＥＬ素子が用いられる場合、表示素子層１２４は、アノード及びカソードとして区別される一対の電極、有機ＥＬ材料を含む有機層、隣接する有機ＥＬ素子間を分離する絶縁性の隔壁層を含んで構成される。有機ＥＬ素子は、回路素子層１２２のトランジスタと電気的に接続される。
封止層１２６は、複数の絶縁膜が積層された構造を有する。図２は、封止層１２６として、第１無機絶縁層１２８、有機絶縁層１３０及び第２無機絶縁層１３２が積層された構造を有する。封止層１２６は、異なる素材を組み合わせた積層構造により、封止性能を高めている。例えば、第１無機絶縁層１２８に欠陥が含まれても、有機絶縁層１３０がその欠陥部分を埋め込み、さらに第２無機絶縁層１３２、第３無機絶縁層１９０を設けることで当該欠陥による封止性能の劣化を補うことのできる構造を有している。このとき第１無機絶縁層１２８、第２無機絶縁層１３２、及び第３無機絶縁層１９０は、は画素部１０４の全面と、画素部１０４の外側の領域の少なくとも一部を覆うように設けられてもよく、第１無機絶縁層１２８と第２無機絶縁層１３２は第２無機絶縁層１３２のさらに外側の領域を覆うように形成されてもよい。また第１無機絶縁層１２８、第２無機絶縁層１３２の外周端部は必ずしも一致して無くてもよい。
第２無機絶縁層１３２の上には、タッチセンサ１０８のセンシング部を構成する第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０が設けられる。第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０の上層側に、第３無機絶縁層１９０が設けられる。第３無機絶縁層１９０の上面にはブリッジ配線１３５が設けられる。なお、図２には示されていないが、第３無機絶縁層１９０及び第２検出電極１４０の上側の面は、オーバーコート層により被覆されていてもよい。
第１検出電極１３４は第１方向に延伸するように配置され、第２検出電極１４０は第１方向と交差する第２方向に延伸するように配置される。第１方向は任意の方向とすることができるが、例えば、画素の配列に対応して列方向に沿った方向としてもよい。この場合第２方向としては、画素の行方向の配列に沿った方向としてもよい。図２は、第２検出電極１４０を構成する矩形の電極が複数個連接された構造を示し、第１検出電極１３４を構成する矩形の電極が離間して配置された構造を示す。ブリッジ配線１３５は、第３無機絶縁層１９０に設けられたコンタクトホールを介して、離間して配置される第１検出電極１３４を接続する。第１検出電極１３４と第２検出電極１４０は、それぞれ複数配置される。本実施形態では、複数の第１検出電極１３４による一群を第１検出電極パターンとも呼び、複数の第２検出電極１４０による一群を第２検出電極パターンとも呼ぶ。なお、図２では、第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０の一部が示されているにすぎず、これらの検出電極は、画素部１０４の略全体に亘って、複数並んで配置される。
図２では詳細に示さないが、第３無機絶縁層１９０の表面は、数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の微細な凹凸構造を有している。この凹凸は、好ましくは、３０ｎｍ未満の高さであるとよい。このような大きさを有する凹凸構造は、第３無機絶縁層１９０の表面をエッチングすることにより形成される。例えば、第３無機絶縁層１９０が窒化シリコンで形成される場合、四フッ化炭素（ＣＦ4）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）などのガスを用いてドライエッチング処理を行うことにより、第３無機絶縁層１９０の表面に凹凸構造を形成することができる。このときのエッチング処理は、第３無機絶縁層１９０の表面が僅かにエッチングされる程度に行えばよい。例えば、第３無機絶縁層１９０の表面を数ｎｍ〜数百ｎｍ程度エッチングすることで、同程度の大きさを有する凹凸構造を形成することができる。第３無機絶縁層１９０が、このような凹凸構造を有することで、ブリッジ配線１３５の密着性を高めることができる。
第３無機絶縁層１９０が窒化シリコンで形成される場合、最表面に酸化膜１９１が形成されていてもよい。酸化膜１９１は、１ｎｍ以上の厚みを有していればよく、例えば、１原子層〜数原子層に相当する厚みを有していればよい。このような酸化膜１９１は、例えば、窒化シリコンで形成された第３無機絶縁層１９０の表面に対し、酸素ガス又は酸素を含むガス（例えば、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）等）を用いたプラズマ処理を行い、表面を酸化させることで形成することができる。プラズマ処理による酸化は低温（２００℃以下）でも行うことができるので、封止層１２６の下層側に表示素子が形成された状態であっても問題なく行うことができる。また、他の方法としては、プラズマＣＶＤ法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition method）により、第３無機絶縁層の上面に酸化シリコン膜を堆積させてもよい。堆積される酸化膜１９１の厚さはアイランド状、もしくは薄膜状で厚さは５ｎｍ以下が良好である。第３無機絶縁層１９０の表面に、このような酸化膜１９１が形成されていることで、ブリッジ配線１３５の密着性を高めることができる。
ブリッジ配線１３５が第３無機絶縁層１９０（又は酸化膜１９１）と接する面には、バリアメタル層１９２が設けられていてもよい。バリアメタル層１９２は、化学気相成長（ＣＶＤ）等の被覆性に優れた手法により形成される。バリアメタル層１９２の材料としては、導電性を有する金属窒化物又は金属酸化物が用いられ、好適には窒化チタン（ＴｉＮ）が用いられる。ブリッジ配線１３５は、このようなバリアメタル層１９２を含み、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等の金属材料を用いて作製される。バリアメタル層１９２を設けることで、酸化膜１９１から酸素が配線を形成する金属膜に拡散し、高抵抗化する不良を防ぐことができる。
図３は、表示装置１００の平面図を示す。図３は、第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０の配置を模式的に示す。図３は、説明の便宜上、紙面に対して上下方向をＹ方向、左右方向をＸ方向として示す。
図３において、複数の第１検出電極１３４はＹ方向に延伸し、複数の第２検出電極１４０がＸ方向に延伸している。ここで、複数の第１検出電極１３４の一群を第１検出電極パターン１３８とし、複数の第２検出電極１４０の一群を第２検出電極パターン１４４とする。
なお、第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０の形状は任意である。第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０は、長方形（ストライプ）型であってもよいし、図３に示されるように菱（ダイヤモンド）型の電極を連接した形状を有していてもよい。このような長方形（ストライプ）型ないし菱（ダイヤモンド）型を連続して配置した形状の検出電極を採用することにより、第１検出電極１３４と第２検出電極１４０との間で良好な容量カップリングが形成されるため、タッチセンサ１０８の検出感度の向上が図られる。
第１検出電極パターン１３８及び第２検出電極パターン１４４は画素部１０４と重なる領域に配置される。別言すれば、第１検出電極と第２検出電極は、少なくとも画素１０６の一部（画素に設けられた発光素子の一部分）と重なるように配置される。このように配置されることで、画素部１０４にアイコン等の画像を表示させつつ、タッチセンサ１０８によりタッチの有無をセンシングすることができる。
図４は本発明の一実施形態に係る表示装置１００の周辺領域の構成を示す平面図である。図４は、図３に示す平面図の一部拡大図である。図３及び図４を参照すると、画素部１０４は、封止層１２６で覆われている（図３及び図４において、符号１２６が示す点線は封止層の端部の位置を示す。）。第１検出電極１３４は、画素部１０４の外側に位置する封止層１２６に設けられる開口部１３３において第１配線１３６ａと電気的に接続される。第１配線１３６ａは、第２端子領域１１２ｂに設けられる、タッチパネル用の接続端子である第２端子１１５ａと電気的に接続される。第２端子１１５ａは、フレキシブルプリント配線基板１１４と接続される第１端子１１３ａと第２配線１３７ａにより電気的に接続される。
第２検出電極１４０は、画素部１０４の外側に設けられる第１配線１３６ｂと電気的に接続される。第１配線１３６ｂは、第２端子領域１１２ｂの第２端子１１５ｂと電気的に接続される。第１配線１３６ｂ、第１端子１１３ｂ及び第２端子１１５ｂの構成は、第１配線１３６ａ、第１端子１１３ａ及び第２端子１１５ａの構成と、それぞれ同様である。
図３において、画素部１０４の外側にある周辺領域１１８に含まれる駆動回路１１０ｂは、図示しないが、複数のトランジスタが設けられる。例えば、複数のトランジスタは、ｎチャネル型トランジスタ、又はｐチャネル型トランジスタ、あるいはその両方を含む。このようなトランジスタによって駆動回路が形成される。
基板１０２には、画素部１０４を囲む第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１が設けられている。この第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１の詳細は後述されるが、基板１０２と封止層１２６を構成する第１無機絶縁層１２８との間にある有機材料が除去されている。別言すれば、基板１０２上の層間絶縁層は、少なくとも一層の無機層間絶縁層及び有機層間絶縁層を含み、無機層間絶縁層と有機層間絶縁層が積層される積層領域と、有機層間絶縁層が除去され無機層間絶縁層が残存する開口領域とを有する。第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１の詳細は、後述される画素部１０４の断面構造によって説明される。第１配線１３６ａ、１３６ｂは、画素部１０４から、この第１開口領域１２０の上を通って基板１０２の周縁部に引き出される。すなわち、第１配線１３６ａ、１３６ｂは、第１開口領域１２０を横切るように配置されている。
図３に示すように、第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１は、画素部１０４と２端子領域１１２ｂとの間に設けられる。第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１は、第２絶縁層１６８を貫通する開口部を含む。第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１は、画素部１０４の少なくとも一辺に沿って設けられる。好ましくは、第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１は、画素部１０４を囲むように設けられる。図５に示すように、第２絶縁層１６８は、第１開口領域１２０によって画素部１０４側と駆動回路１１０ｂ側とに分断されている。別言すれば、第１開口領域１２０の開口部において、有機材料によって形成される第２絶縁層１６８が除去されている。
図４に示すように、本発明の一実施形態に係る表示装置１００では、第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１は、平面視において開口部１３３と第２端子１１５ａ、１１５ｂとの間を横断する位置に配置される。この実施形態では、画素部１０４から、第１配線１３６ａ、１３６ｂが、この第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１の上を通って基板１０２の周縁部まで引き出されている。
図３に示すように、第２端子領域１１２ｂは、フレキシブルプリント配線基板１１４を介してタッチセンサ制御部１０９と接続される。すなわち、第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０により得られる検知信号は、第１配線１３６ａ、１３６ｂ、並びに第２配線１３７ａ、１３７ｂにより第２端子領域１１２ｂに伝達され、フレキシブルプリント配線基板１１４を介してタッチセンサ制御部１０９に出力される。
本発明の一実施形態に係る表示装置１００は、タッチセンサ１０８のセンシング部を構成する第１検出電極パターン１３８と第２検出電極パターン１４４とが、基板１０２上に設けられる。このような構成により、別部品として提供されるタッチセンサを外付けする必要がないので、表示装置１００の薄型化を図ることができる。
図５は、本発明の一実施形態に係る表示装置１００の断面構造を示す。図５は、画素部１０４及び画素部１０４の外側に位置する周辺領域１１８の断面構造を模式的に示す。この断面構造は、図３で示すＸ１−Ｘ２線に沿った構造に対応する。
図５で示すように、基板１０２上に画素部１０４と周辺領域１１８とが設けられる。周辺領域１１８は第１配線１３６ａを含む配線部と、第１端子１１３ａ及び第２端子１１５ａを含む第２端子領域１１２ｂとを含む。また、周辺領域１１８には、画素部１０４及び有機絶縁層１３０が形成された領域の外周に沿って形成される第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１を含む。画素部１０４は、トランジスタ１４６、発光素子１５０、第１容量素子１５２、第２容量素子１５４を含む。これらの素子を含む画素１０６の詳細を図６に示す。第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１においては、第２絶縁層１６８、隔壁層１７６、及び有機絶縁層１３０のいずれも、その断面方向には設けられていない。これらの層は有機絶縁材料を用いて形成されるため、水分を容易に透過させてしまうので、画素部１０４を囲むように第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１を設けることにより、外側からの水分侵入経路を遮断することができる。
図５に示すように、封止層１２６を構成する有機絶縁層１３０は、第１開口領域１２０と画素部１０４との間に端部が配置される。第１無機絶縁層１２８、第２無機絶縁層１３２、及び第３無機絶縁層１９０は、有機絶縁層１３０の端部の外側まで延設される。これにより有機絶縁層１３０の外側領域では、第１無機絶縁層１２８と第２無機絶縁層１３２とが接する構造が形成される。別言すれば、有機絶縁層１３０は、第１無機絶縁層１２８と第２無機絶縁層１３２により挟み込まれ、端部が露出しない構造を有している。この構造により、有機絶縁層１３０の端部から水分等が浸入することを防止することができる。
周辺領域１１８において有機絶縁材料で形成される第２絶縁層１６８を第１開口領域１２０によって分断し、第１開口領域１２０の側面及び底面を被覆するように無機材料層が配設されることで、封止構造が形成される。有機絶縁材料で形成される第２絶縁層１６８を、無機材料の層により挟み込むことで、基板１０２の端部から画素部１０４に水分が浸入することを防ぐことができる。第２絶縁層１６８を分離する第１開口領域１２０は水分遮断領域として機能させることができ、その構造を「水分遮断構造」ということができる。
図６は、本発明の一実施形態に係る表示装置１００の画素１０６の断面構造を示す。図５と構成が共通する箇所については説明を省略することがある。
図６で示すように、発光素子１５０はトランジスタ１４６と電気的に接続される。トランジスタ１４６はゲートに印加される映像信号によってソース・ドレイン間を流れる電流が制御され、この電流によって発光素子１５０の発光輝度が制御される。第１容量素子１５２はトランジスタ１４６のゲート電圧を保持し、第２容量素子１５４は画素電極１７０の電位が不用意に変動するのを防ぐために設けられる。なお、第２容量素子１５４は必須の構成ではなく省略可能である。
図６で示すように、基板１０２の第１面には下地絶縁層１５６が設けられる。トランジスタ１４６は、下地絶縁層１５６上に設けられる。トランジスタ１４６は、半導体層１５８、ゲート絶縁層１６０、ゲート電極１６２が積層された構造を含む。半導体層１５８は、非晶質又は多結晶のシリコン、若しくは酸化物半導体等で形成される。ソース・ドレイン配線１６４は、第１絶縁層１６６を介して、ゲート電極１６２の上層に設けられる。ソース・ドレイン配線１６４の上層には平坦化層としての第２絶縁層１６８が設けられる。
第１絶縁層１６６、第２絶縁層１６８は層間絶縁層である。第１絶縁層１６６は、無機層間絶縁層の一種であり、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム等の無機絶縁材料で形成される。第２絶縁層１６８は、有機層間絶縁層の一種であり、ポリイミド、アクリル等の有機絶縁材料で形成される。層間絶縁層は、基板１０２側から第１絶縁層１６６、第２絶縁層１６８の順に積層される。有機絶縁材料で形成される第２絶縁層１６８を第１絶縁層１６６の上層に設けることで、トランジスタ１４６等に起因する凹凸を埋め込み、表面が平坦化される。
第２絶縁層１６８の上面に発光素子１５０が設けられる。発光素子１５０は、トランジスタ１４６と電気的に接続される画素電極１７０と、有機層１７２及び対向電極１７４とが積層された構造を有する。発光素子１５０は２端子素子であり、画素電極１７０と対向電極１７４との間に流れる電流値を制御することで発光が制御される。第２絶縁層１６８上には、画素電極１７０の周縁部を覆い内側領域を露出するように、隔壁層１７６が設けられる。対向電極１７４は、有機層１７２の上面に設けられる。有機層１７２は、画素電極１７０と重なる領域から隔壁層１７６の上面部にかけて設けられる。隔壁層１７６は、画素電極１７０の周縁部を覆うと共に、画素電極１７０の端部で滑らかな段差を形成するために、有機樹脂材料で形成される。有機樹脂材料としては、アクリルやポリイミドなどが用いられる。
有機層１７２は、有機ＥＬ材料を含む単層又は複数の層で形成される。有機層１７２は、低分子系又は高分子系の有機材料を用いて形成される。低分子系の有機材料を用いる場合、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正孔注入層や電子注入層、さらに正孔輸送層や電子輸送層等含んで構成される。例えば、有機層１７２は、発光層をホール注入層と電子注入層とで挟んだ構造とすることができる。また、有機層１７２は、ホール注入層と電子注入層に加え、ホール輸送層、電子輸送層、ホールブロック層、電子ブロック層などを適宜付加されてもよい。また、図６においては、有機層１７２は各画素電極１７０に個別に形成されているが、有機層１７２を構成する一部又は全ての層が複数の画素電極に亘って連続的に形成されても良い。
なお、本実施形態において、発光素子１５０は、有機層１７２で発光した光を対向電極１７４側に放射する、いわゆるトップエミッション型の構造を有する。そのため、画素電極１７０は光反射性を有することが好ましい。画素電極１７０は、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）等の光反射性の金属材料によって形成されることの他、正孔注入性に優れるＩＴＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム・スズ）やＩＺＯ（Indium Tin Oxide：酸化インジウム・亜鉛）による透明導電層と、光反射性の金属層とが積層された構造を有する。
対向電極１７４は、有機層１７２で発光した光を透過させるため、透光性を有しかつ導電性を有するＩＴＯやＩＺＯ等の透明導電膜で形成されている。対向電極１７４と有機層１７２との界面には、キャリア注入性を高めるために、リチウム等のアルカリ金属又はマグネシウム等のアルカリ土類金属を含む層が設けられていてもよい。
第１容量素子１５２は、ゲート絶縁層１６０を誘電体膜として用い、半導体層１５８と第１容量電極１７８とが重畳する領域に形成される。また、第２容量素子１５４は、画素電極１７０と第２容量電極１８０との間に設けられる第３絶縁層１８２を誘電体膜として用い、画素電極１７０と画素電極に重畳して設けられる第２容量電極１８０とにより形成される。第３絶縁層１８２は、窒化シリコン等の無機絶縁材料で形成される。
発光素子１５０の上層には封止層１２６が設けられる。封止層１２６は、発光素子１５０に水分等が浸入することを防ぐために設けられる。封止層１２６は、発光素子１５０の側から、第１無機絶縁層１２８、有機絶縁層１３０及び第２無機絶縁層１３２が積層された構造を有する。第１無機絶縁層１２８及び第２無機絶縁層１３２は、窒化シリコン、窒酸化シリコン、酸化アルミニウム等の無機絶縁材料により形成される。第１無機絶縁層１２８、第２無機絶縁層１３２、及び第３無機絶縁層１９０は、これらの無機絶縁材料の被膜を、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等により形成される。第１無機絶縁層１２８、第２無機絶縁層１３２、及び第３無機絶縁層１９０は、０．１μｍ〜１０μｍ、好ましくは０．５μｍ〜５μｍの厚さで形成される。第３無機絶縁層１９０の表面には、酸化膜１９１が設けられていてもよい。
有機絶縁層１３０は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等により形成されることが好ましい。有機絶縁層１３０は、１μｍ〜２０μｍ、好ましくは２μｍ〜１０μｍの厚さで設けられる。有機絶縁層１３０は、スピンコーティング等の塗布法や、有機材料ソースを用いた蒸着法によって成膜される。有機絶縁層１３０は、画素部１０４を覆うと共に、端部が第１無機絶縁層１２８及び第２無機絶縁層１３２で挟まれるように、画素部１０４を含む所定の領域内に形成されることが好ましい。例えば、図５に示すように、有機絶縁層１３０の端部（輪郭部）は、画素部１０４と第１開口領域１２０との間に設けられることが好ましい。このため、有機絶縁層１３０は、塗布法により基板１０２へ全面成膜した後、エッチングにより外周領域を除去するか、被蒸着面を開口するマスクを用いた蒸着法（マスク蒸着）、インクジェット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷により、予め所定のパターンに形成することが好ましい。さらに、図５に示すように、封止層１２６の上層には、画素部１０４及び周辺領域１１８のうちの配線部及び第２端子１１５ａを覆い、第１端子１１３ａを露出するオーバーコート層１８４が設けられてもよい。
第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０は、発光素子１５０から出射される光を透過するために透明導電膜で形成された透明電極であってもよい。透明導電膜の一種であるＩＴＯやＩＺＯの被膜はスパッタリング法で作製される。
第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０は、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の酸化物導電材料の他、金属ナノワイヤーを用いて印刷法で透明電極として作製されてもよいし、金属膜を用いたメッシュ金属配線であってもよい。この場合、メッシュ金属配線とは、第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０を構成する導電層部分が、発光素子１５０と重ならない領域のみに形成されることにより得られる形状を意味している。例えば、第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０のうち少なくとも１方の電極は、チタン（Ｔｉ）層、アルミニウム（Ａｌ）層及びチタン（Ｔｉ）層を含む積層構造を有するメッシュ配線で形成されてもよい。
好ましくは、第１検出電極１３４がチタン層、アルミニウム層及びチタン層を含む積層構造を有するメッシュ配線で形成され、第２検出電極１４０がＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電膜で形成されたダイヤモンド電極であってもよい。この場合、第１検出電極１３４が、第２無機絶縁層１３２上の第１配線１３６ａ、１３６ｂと電気的に接続するための開口部１３３を形成するとともに、第１端子領域１１２ａ及び第２端子領域１１２ｂ上の無機絶縁層を除去して端子を露出するプロセスにおいて、第１検出電極１３４の最表面にチタンが位置するので、プロセス尤度が大きくなる。
より好ましくは、第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０が、いずれもチタン層、アルミニウム層及びチタン層を含む積層構造を有するメッシュ配線で形成されてもよい。この場合も、第１検出電極１３４が、第２無機絶縁層１３２上の第１配線１３６ａ、１３６ｂと電気的に接続するための開口部１３３を形成するとともに、第１端子領域１１２ａ及び第２端子領域１１２ｂ上の無機絶縁層を除去して端子を露出するプロセスにおいて、第１検出電極１３４の最表面にチタンが位置するので、プロセス尤度が大きくなる。さらに、第１検出電極１３４又は第２検出電極１４０のいずれを用いて画素部１０４から周辺領域１１８まで引き回すための配線を形成しても、ＩＴＯやＩＺＯなどの透明導電膜で引き回し配線を形成する場合と異なり、エッチングによる膜厚減少を考慮する必要がないため、厚膜化が不要となり低抵抗を実現することができる。
図３は、また、第１配線１３６ａの一端が第１検出電極１３４と接続され、他端が第２端子１１５ａと接続される構成を示す。第１配線１３６ａは、第３無機絶縁層１９０に設けられた開口部１３３において第１検出電極１３４と電気的に接続される。第１配線１３６ａは、第１検出電極１３４との接続部から、第２端子１１５ａまで、第３無機絶縁層１９０の上面に沿って設けられる。第３無機絶縁層１９０は、第１開口領域１２０及び第２開口領域１２１によって形成される段差に沿って設けられるので、第１配線１３６ａも同様に段差に沿って設けられる。
図５で模式的に示すように、第１配線１３６ａが段差面に沿って設けられる場合、下地面である第３無機絶縁層１９０との密着力（「密着性」とも言われる。）が問題となる。第１配線１３６ａと第３無機絶縁層１９０との密着力が弱いと、第１配線１３６ａが剥離してしまうことが問題となる。このような問題に対し、本実施形態では第３無機絶縁層１９０の表面状態を制御することで、第１配線１３６ａの剥離を防止している。
図８（Ａ）は、封止層１２６の上に第１配線１３６ａが設けられた状態を示す。封止層１２６は、第１無機絶縁層１２８、有機絶縁層１３０、第２無機絶縁層１３２、及び第３無機絶縁層１９０が積層された構造を有する。第３無機絶縁層１９０の表面は、プラズマ処理（エッチング）により数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の微細な凹凸構造が形成されている。第３無機絶縁層１９０は、このような凹凸構造を有することで、濡れ性が向上し、また応力が分散される構造となるため、第１配線１３６ａの密着性を高めることが可能となる。なお、図８（Ａ）は、第１配線１３６ａが第１配線層１３６ａ＿１、第２配線層１３６ａ＿２、第３配線層１３６ａ＿３が積層された構造を示す。このうち、第１配線層１３６ａ＿１及び第３配線層１３６ａ＿３は、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属で形成される。第２配線層１３６ａ＿２は、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金などで形成される。第１配線１３６ａは、このような積層構造を有していても、微細な凹凸により第１配線層１３６ａ＿１の接触面積が増大し、応力が分散されるので、剥離を防止することができる。
図８（Ｂ）は、第３無機絶縁層１９０の表面に酸化膜１９１が形成された状態を示す。酸化膜１９１は、酸素又は酸素を含むガスを用いたプラズマ処理により形成することができる。又は、酸素を含むエッチングガスを用いて第３無機絶縁層１９０の表面をエッチングすることで形成することもできる。酸素を含むエッチングガスとしては、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ4）と酸素（Ｏ2）との混合ガスを用いることができる。第３無機絶縁層１９０が窒化シリコンで形成される場合、このようなプラズマ処理又はエッチング処理により酸素ラジカルの作用で表面が酸化され、酸化膜１９１が形成される。酸化膜１９１の厚みは１ｎｍ以下の厚みを有していればよく、例えば、１原子層〜数原子層に相当する厚みを有していればよい。酸化膜１９１は親水性表面を形成するので、濡れ性をより高めることができ、第１配線１３６ａの密着性を高めることが可能となる。
図８（Ｂ）は、さらに、第１配線１３６ａと酸化膜１９１との間にバリアメタル層１９２が設けられた態様を示す。バリアメタル層１９２は、酸化膜１９１から第１配線１３６ａへ酸素が拡散することを防止する。これにより、第１配線１３６ａの酸化を防止し、高抵抗化することを抑制することができる。バリアメタル層１９２としては、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）などを用いることができる。なお、バリアメタル層１９２は、図８（Ａ）で示す構造に適用することもできる。すなわち、第３無機絶縁層１９０の凹凸表面と、第１配線層１３６ａ＿１との間にバリアメタル層１９２を設けることで、同様の作用効果を得ることができる。
このように、本実施形態によれば、封止層と配線の密着性を向上させることで、配線の信頼性を向上させることができる。なお、本実施形態では、第３無機絶縁層１９０と第１配線１３６ａとの構成を示すが、同様の構成を第２無機絶縁層１３２と、第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０に適用することで、タッチセンサの信頼性を向上させることができる。
次に、表示装置１００の製造方法を説明する。図７は本発明の一実施形態に係る表示装置１００の製造方法を説明するフローチャートである。図９乃至図１３は、本発明の一実施形態に係る表示装置１００の各段階における断面図を示す。以下の説明ではこれらの図面を適宜参照して説明する。
まず、絶縁表面を有する基板１０２の一主面に回路素子層１２２及び表示素子層１２４を形成した後、封止層１２６を作製する（図９、図７（Ｓ１４））。図９は、この段階における表示装置１００の断面図を示す。
図９に示すように、基板１０２上に、トランジスタ１４６、発光素子１５０、第１容量素子１５２、第２容量素子１５４、第２端子１１５、第１開口領域１２０、第２開口領域１２１が形成された後、これらを覆うように第１無機絶縁層１２８が形成される。第１無機絶縁層１２８は、プラズマＣＶＤ法のような気相成長法により作製される。第１無機絶縁層１２８は、窒化シリコン膜、窒酸化シリコン膜などで作製される。
次に、印刷法などにより有機絶縁層１３０を形成する（図７（Ｓ１６））。図９に示すように、有機絶縁層１３０は、画素部１０４を覆い、第１開口領域１２０からはみ出さないように形成される。有機絶縁層１３０は、インクジェット法などにより作製される。有機絶縁層１３０は、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの所定の有機樹脂材料の前駆体を含む組成物を、インクヘッドから吐出させ、画素部１０４の上に塗布した後、焼成することにより作製される。有機絶縁層１３０は感光性材料を用いて現像工程を経て形成されてもよい。
そして、第２無機絶縁層１３２を形成する（図７（Ｓ１８））。図９に示すように、第２無機絶縁層１３２は、基板１０２の略全面に形成される。第２無機絶縁層１３２は、有機絶縁層１３０を覆い、有機絶縁層１３０が設けられない領域では第１無機絶縁層１２８と密接するように形成される。
この段階では、封止層１２６が第１端子領域１１２ａ及び第２端子領域１１２ｂを覆ってしまうので、これらの領域を覆う封止層１２６を除去するために、第１無機絶縁層１２８及び第２無機絶縁層１３２をパターニングする工程が行われる（図７（Ｓ２０））。
その後、第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０を作製する（図１０、図７（Ｓ２２））。第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０は封止層１２６の上に形成される。第１検出電極１３４及び第２検出電極１４０を作製するために、まず、スパッタリング法によりＩＺＯなどの透明導電膜が、第２無機絶縁層１３２の略全面に成膜される。その後、フォトリソグラフィ工程により所定の形状にパターニングされることで、図１０に示すように、第１検出電極１３４が形成される（図７（Ｓ２４））。なお、図１０では示されないが、第２検出電極１４０も同時に形成される。
第１検出電極１３４の上層側に、第３無機絶縁層１９０を形成する（図１１、図７（Ｓ２６））。第３無機絶縁層１９０は、第１無機絶縁層１２８と同様に窒化シリコン膜、窒酸化シリコン膜などで作製される。この段階では、第３無機絶縁層１９０が第１端子領域１１２ａ及び第２端子領域１１２ｂを覆ってしまう。第１端子領域１１２ａ及び第２端子領域１１２ｂを露出させるために、第３無機絶縁層１９０パターニングする工程が行われる（図７（Ｓ２４））。このパターニング工程では、第１検出電極１３４を露出させる開口部１３３が形成される。
第３無機絶縁層１９０の表面に微細な凹凸構造を形成する（図７（Ｓ３０））。凹凸構造は、第３無機絶縁層１９０の表面をエッチングすることにより形成する。例えば、第３無機絶縁層１９０が窒化シリコンで形成される場合、四フッ化炭素（ＣＦ4）、六フッ化硫黄（ＳＦ6）などのガスを用いてドライエッチング処理を行うことにより、第３無機絶縁層１９０の表面に凹凸構造を形成することができる。このドライエッチング処理は、通常のエッチング処理と比べて低パワー密度で行われる。この工程は、エッチングガスで生成されたフッ素ラジカルを第３無機絶縁層１９０に作用させることにより行われる。第３無機絶縁層１９０の表面に形成される凹凸は微細な凹凸であり、数ｎｍ〜数百ｎｍ程度の高さである。好ましくは、３０ｎｍ未満の高さであるとよい。
第３無機絶縁層１９０の凹凸化された表面に酸化膜１９１を形成する（図７（Ｓ３２））。この処理は、酸素アッシングなどの低パワープラズマ処理で第３無機絶縁層１９０の表面の数モノレイヤーを酸化することにより行われる。酸化膜１９１の厚さはアイランド状、もしくは薄膜状で厚さは５ｎｍ程度が良好である。第３無機絶縁層１９０の表面においてこのような表面処理をすることで微細なラフネスと表面酸化膜が形成されるので、濡れ性を向上させることができる。
次に、バリアメタル層１９２を形成する（図１２、図７（Ｓ３４））。この工程は、化学気相成長（ＣＶＤ）などの被覆率の高いプロセスで行われる。バリアメタル層１９２の材料としては、窒化チタン（ＴｉＮ）を用いる。バリアメタル層１９２は、第３無機絶縁層１９０から酸素が配線に拡散する不良を防ぐ。
そして、第１検出電極１３４と第２端子１１５ａとを接続する第１配線１３６ａを形成する（図１３、Ｓ３２）。第１配線１３６ａは、第３無機絶縁層１９０の上に形成される。第１配線１３６ａは、第３無機絶縁層１９０上で、第１開口領域１２０、第２開口領域１２１による段差を乗り越えるように形成される。第３配線１３６ａは、例えば、図８（Ａ）で説明したように、アルミニウム膜の上下をチタン膜で挟んだ構造で形成される。
従来、このような段差箇所においては、配線の厚みを増加することで断線や接続信頼性の低下を回避してきたが、ドライエッチング工程や多層膜工程を行った層構造は、逆テーパー構造やマイクロローディング効果等の影響により、段差箇所の配線被膜の厚みを増加するのみでは回避不可能な不良が生じていた。すなわち、配線の被膜形成不良や応力歪みの防止が十分でなく、接続信頼性が十分でなかった。また、配線の厚みを増加させると表示エリアの発光解像度の低下につながっていた。
これに対し、以上で説明した本発明の実施形態に係る表示装置によると、酸素アッシング等の低パワープラズマで封止膜の表面を処理することで封止膜の表面に微細なラフネスと表面酸化膜が形成され濡れ性が上昇する。その上に化学気相成長法等の被覆性の高いプロセスでバリアメタル層を形成する。その結果、ドライエッチングや多層膜構造の形成により段差が生じている箇所に引き出し配線を形成しても、引き出し配線と封止膜の密着性が上がることで応力を拡散させることができ、引き出し配線の接続信頼性が向上する。また、封止膜とオーバーコート層１８４の密着性も向上するので、気泡などの不良発生率を改善することができる。
また、本発明の実施形態に係る表示装置によると、バリアメタル層として窒化チタン（ＴｉＮ）膜を用いることで、配線の信頼性を向上させつつ、製造工程を簡略化することができる。すなわち、窒化チタン膜は反応性スパッタリング法、ＣＶＤ法で作製することができる。窒化チタン膜はドライエッチングが可能であり、チタン膜及びアルミニウム膜で形成される第１配線１３６ａと同じ工程でパターニングが可能である。したがって製造工程が簡略化できる。
１００・・・表示装置、１０２・・・基板、１０４・・・画素部、１０６・・・画素、１０７・・・検出電極、１０８・・・タッチセンサ、１０９・・・タッチセンサ制御部、１１０・・・駆動回路、１１２・・・端子領域、１１３・・・第１端子、１１４・・・フレキシブルプリント配線基板、１１５・・・第２端子、１１６・・・偏光板、１１８・・・周辺領域、１２０・・・第１開口領域、１２１・・・第２開口領域、１２２・・・回路素子層、１２４・・・表示素子層、１２６・・・封止層、１２８・・・第１無機絶縁層、１３０・・・有機絶縁層、１３２・・・第２無機絶縁層、１３３・・・開口部、１３４・・・第１検出電極、１３５・・・ブリッジ配線、１３６・・・第１配線、１３７・・・第２配線、１３８・・・第１検出電極パターン、１４０・・・第２検出電極、１４４・・・第２検出電極パターン、１４６・・・トランジスタ、１５０・・・発光素子、１５２・・・第１容量素子、１５４・・・第２容量素子、１５６・・・下地絶縁層、１５８・・・半導体層、１６０・・・ゲート絶縁層、１６２・・・ゲート電極、１６４・・・ソース・ドレイン配線、１６６・・・第１絶縁層、１６８・・・第２絶縁層、１７０・・・画素電極、１７２・・・有機層、１７４・・・対向電極、１７６・・・隔壁層、１７８・・・第１容量電極、１８０・・・第２容量電極、１８２・・・第３絶縁層、１８４・・・オーバーコート層、１９０・・・第３無機絶縁層、１９１・・・酸化膜、１９２・・・バリアメタル層

Claims (9)

  1. 基板と、
    前記基板上の回路素子層と、
    前記回路素子層上の表示素子層と、
    前記表示素子層上の封止膜であって、第２無機絶縁層を含む封止膜と、
    前記第２無機絶縁層上に配置される検出電極と、
    前記検出電極及び前記第２無機絶縁層上に、前記検出電極を覆うように配置され、表面に凹凸構造を有する第３無機絶縁層と、
    前記凹凸構造を有する前記第３無機絶縁層上の酸化膜と、
    前記酸化膜を覆うと共に接して配置されるバリアメタル層と、前記バリアメタル層上の第１の配線層と、前記第１の配線層上の第２の配線層と、前記第２配線層上の第３の配線層と、を含む配線層と、を備え、
    前記バリアメタル層は窒化チタンで形成される、表示装置。
  2. 前記封止膜の表面の凹凸の高さは３０ｎｍ未満である、請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記酸化膜の厚さは５ｎｍ以下である、請求項１に記載の表示装置。
  4. 基板上に、複数の画素が配列された画素部と、
    前記画素部の外側に配置され、複数の端子電極を含む端子部と、
    前記画素部を覆い、第２無機絶縁層を含む封止層と、
    前記画素部と重なり、前記第２無機絶縁層上に配置された検出電極と、
    前記検出電極及び前記第２無機絶縁層上に、前記検出電極を覆うように配置され、表面に凹凸構造を有する第３無機絶縁層と、
    前記凹凸構造を有する前記第３無機絶縁層上の酸化膜と、
    前記酸化膜を覆うと共に接して配置されているバリアメタル層と、前記バリアメタル層上の第１の配線層と、前記第１の配線層上の第２の配線層と、前記第２配線層上の第３の配線層と、を含み、前記検出電極と前記端子電極とを接続する配線と、
    を有することを特徴とする表示装置。
  5. 前記第３無機絶縁層の前記凹凸構造は、凹凸の高さが３０ｎｍ未満である、請求項４に記載の表示装置。
  6. 前記基板上に、前記画素部及び前記端子部に亘る有機絶縁層を有し、
    前記有機絶縁層は、前記画素部を囲む開口部を有し、
    前記配線は、前記開口部を交差して配置されている、請求項４に記載の表示装置。
  7. 前記バリアメタル層は、窒化チタン膜である、請求項４に記載の表示装置。
  8. 前記封止層は、
    第１無機絶縁層と、
    前記第１無機絶縁層上の有機絶縁層と、
    前記有機絶縁層上の前記第２無機絶縁層と、
    前記第２無機絶縁層上の前記第３無機絶縁層と、
    を含み、
    前記検出電極と前記配線とは、前記第３無機絶縁層及び前記酸化膜を貫通するように設けられたコンタクトホールで接続されている、請求項４に記載の表示装置。
  9. 前記第１の配線層と、前記第３の配線層とは、チタン、タンタル、モリブデン、タングステンの何れか一つの金属材料を含み、
    前記第２の配線層は、アルミニウムを含む、
    請求項１または請求項４に記載の表示装置。
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