JP7002629B2 - 素子基板 - Google Patents

Description

本発明は、素子基板に関する。

有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置や液晶表示装置など、表示領域を備える表示装置（素子基板）において、近年、可撓性を有する基材を用いて、表示パネルを曲げることができるフレキシブルディスプレイの開発が進められている。

例えば、下記特許文献１に開示されるように、集積回路（ＩＣ）やフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）の実装部を表示領域の裏側に曲げて、狭額縁化を図ることが提案されている。

特開２０１６－３１４９９号公報

例えば、素子基板において配線は基材上に配置される。しかし、上記曲げ領域付近では配線の発熱による表示パネルの破損が生じる場合がある。

本発明は、上記に鑑み、曲げ領域の配線の発熱による悪影響が抑制された素子基板の提供を目的とする。

本発明に係る素子基板は、複数のトランジスタを有するアレイ領域と、曲げ領域とを有する可撓性基材と、前記可撓性基材上に配置され、前記アレイ領域から前記曲げ領域に亘って配置される配線と、前記曲げ領域において、前記配線が配置される位置に対応して形成され、前記配線と絶縁層を介して重畳する金属層と、を有する。前記配線は、前記曲げ領域外における線幅よりも、前記曲げ領域内における線幅が細く、前記金属層は、前記配線の線幅が細い部位に対応して配置される。

本開示の１つの実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の概略の構成を示す模式図である。 図１に示す有機ＥＬ表示装置の表示パネルの一例を示す模式的な平面図である。 図２のIII－III断面の一例を示す図である。 図２のＡ－Ａ断面の一例を示す図である。 図２のＢ－Ｂ断面の一例を示す図である。 図２の破線で囲んだ領域Ｃの配線の配列状態の一例を示す平面図である。 配線と放熱層との関係の一例を示す平面図である。 配線と放射層との関係の一例を示す断面図である。 本開示の別の実施形態における配線と放射層との関係を示す断面図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、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評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、同一の符号を付して詳細な説明を適宜省略することがある。

図１は、本開示の１つの実施形態に係る表示装置（素子基板を含む装置）の概略の構成を、有機ＥＬ表示装置を例にして示す模式図である。有機ＥＬ表示装置２は、画像を表示する画素アレイ部４と、画素アレイ部４を駆動する駆動部とを備える。有機ＥＬ表示装置２は、基材として樹脂フィルムを用いたフレキシブルディスプレイであり、この樹脂フィルムで構成された基材の上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などの積層構造が形成される。なお、図１に示した概略図は一例であって、本実施形態はこれに限定されるものではない。

画素アレイ部４には、画素に対応してＯＬＥＤ６および画素回路８がマトリクス状に配置される。画素回路８は複数のＴＦＴ１０，１２やキャパシタ１４で構成される。

上記駆動部は、走査線駆動回路２０、映像線駆動回路２２、駆動電源回路２４および制御装置２６を含み、画素回路８を駆動しＯＬＥＤ６の発光を制御する。

走査線駆動回路２０は、画素の水平方向の並び（画素行）ごとに設けられた走査信号線２８に接続されている。走査線駆動回路２０は、制御装置２６から入力されるタイミング信号に応じて走査信号線２８を順番に選択し、選択した走査信号線２８に、点灯ＴＦＴ１０をオンする電圧を印加する。

映像線駆動回路２２は、画素の垂直方向の並び（画素列）ごとに設けられた映像信号線３０に接続されている。映像線駆動回路２２は、制御装置２６から映像信号を入力され、走査線駆動回路２０による走査信号線２８の選択に合わせて、選択された画素行の映像信号に応じた電圧を各映像信号線３０に出力する。当該電圧は、選択された画素行にて点灯ＴＦＴ１０を介してキャパシタ１４に書き込まれる。駆動ＴＦＴ１２は、書き込まれた電圧に応じた電流をＯＬＥＤ６に供給し、これにより、選択された走査信号線２８に対応する画素のＯＬＥＤ６が発光する。

駆動電源回路２４は、画素列ごとに設けられた駆動電源線３２に接続され、駆動電源線３２および選択された画素行の駆動ＴＦＴ１２を介してＯＬＥＤ６に電流を供給する。

ここで、ＯＬＥＤ６の下部電極は、駆動ＴＦＴ１２に接続される。一方、各ＯＬＥＤ６の上部電極は、全画素のＯＬＥＤ６に共通の電極で構成される。下部電極を陽極（アノード）として構成する場合は、高電位が入力され、上部電極は陰極（カソード）となって低電位が入力される。下部電極を陰極（カソード）として構成する場合は、低電位が入力され、上部電極は陽極（アノード）となって高電位が入力される。

図２は、図１に示す有機ＥＬ表示装置の表示パネルの一例を示す模式的な平面図である。表示パネル４０の表示領域４２に、図１に示した画素アレイ部４が設けられ、上述したように画素アレイ部４にはＯＬＥＤ６が配列される。上述したようにＯＬＥＤ６を構成する上部電極は、各画素に共通に形成され、表示領域４２全体を覆う。

矩形である表示パネル４０の一辺には、部品実装領域４６が設けられ、表示領域４２につながる配線が配置される。部品実装領域４６には、駆動部を構成するドライバＩＣ４８が搭載されたり、ＦＰＣ５０が接続されたりする。ＦＰＣ５０は、制御装置２６やその他の回路２０，２２，２４等に接続されたり、その上にＩＣを搭載されたりする。

図３は、図２のIII－III断面の一例を示す図である。表示パネル４０は、樹脂フィルムで構成された基材７０の上に、ＴＦＴ７２などが形成された回路層７４、ＯＬＥＤ６およびＯＬＥＤ６を封止する封止層１０６などが積層された構造を有する。基材７０を構成する樹脂フィルムとしては、例えば、ポリイミド系樹脂フィルムが用いられる。封止層１０６の上には保護層（図示せず）が形成される。本実施形態においては、画素アレイ部４はトップエミッション型であり、ＯＬＥＤ６で生じた光は、基材７０側とは反対側（図３において上向き）に出射される。なお、有機ＥＬ表示装置２におけるカラー化方式をカラーフィルタ方式とする場合には、例えば、封止層１０６と保護層（図示せず）との間、または、対向基板側にカラーフィルタが配置される。このカラーフィルタに、ＯＬＥＤ６にて生成した白色光を通すことで、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を作る。

表示領域４２の回路層７４には、上述した画素回路８、走査信号線２８、映像信号線３０、駆動電源線３２などが形成される。駆動部の少なくとも一部分は、基材７０上に回路層７４として表示領域４２に隣接する領域に形成することができる。上述したように、駆動部を構成するドライバＩＣ４８やＦＰＣ５０を、部品実装領域４６にて、回路層７４の配線１１６に接続することができる。

図３に示すように、基材７０上には、無機絶縁材料で形成された下地層８０が配置されている。無機絶縁材料としては、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｙ）、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）およびこれらの複合体が用いられる。

表示領域４２においては、下地層８０を介して、基材７０上には、トップゲート型のＴＦＴ７２のチャネル部およびソース・ドレイン部となる半導体領域８２が形成されている。半導体領域８２は、例えば、ポリシリコン（ｐ－Ｓｉ）で形成される。半導体領域８２は、例えば、基材７０上に半導体層（ｐ－Ｓｉ膜）を設け、この半導体層をパターニングし、回路層７４で用いる箇所を選択的に残すことにより形成される。

ＴＦＴ７２のチャネル部の上には、ゲート絶縁膜８４を介してゲート電極８６が配置されている。ゲート絶縁膜８４は、代表的には、ＴＥＯＳで形成される。ゲート電極８６は、例えば、スパッタリング等で形成した金属膜をパターニングして形成される。ゲート電極８６上には、ゲート電極８６を覆うように層間絶縁層８８が配置されている。層間絶縁層８８は、例えば、上記無機絶縁材料で形成される。ＴＦＴ７２のソース・ドレイン部となる半導体領域８２（ｐ－Ｓｉ）には、イオン注入により不純物が導入され、さらにそれらに電気的に接続されたソース電極９０ａおよびドレイン電極９０ｂが形成され、ＴＦＴ７２が構成される。

ＴＦＴ７２上には、層間絶縁膜９２が配置されている。層間絶縁膜９２の表面には、配線９４が配置される。配線９４は、例えば、スパッタリング等で形成した金属膜をパターニングすることにより形成される。配線９４を形成する金属膜と、ゲート電極８６、ソース電極９０ａおよびドレイン電極９０ｂの形成に用いた金属膜とで、例えば、配線１１６および図１に示した走査信号線２８、映像信号線３０、駆動電源線３２を多層配線構造で形成することができる。この上に、樹脂材料等により平坦化膜９６およびパッシベーション膜９８が形成され、表示領域４２において、パッシベーション膜９８上にＯＬＥＤ６が形成されている。パッシベーション膜９８は、例えば、ＳｉＮｙ等の無機絶縁材料で形成される。

ＯＬＥＤ６は、下部電極１００、有機材料層１０２および上部電極１０４を含む。有機材料層１０２は、具体的には、正孔輸送層、発光層、電子輸送層等を含む。ＯＬＥＤ６は、代表的には、下部電極１００、有機材料層１０２および上部電極１０４を基材７０側からこの順に積層して形成される。本実施形態では、下部電極１００がＯＬＥＤ６の陽極（アノード）であり、上部電極１０４が陰極（カソード）である。

図３に示すＴＦＴ７２が、ｎチャネルを有した駆動ＴＦＴ１２であるとすると、下部電極１００は、ＴＦＴ７２のソース電極９０ａに接続される。具体的には、上述した平坦化膜９６の形成後、下部電極１００をＴＦＴ７２に接続するためのコンタクトホール１１０が形成され、例えば、平坦化膜９６表面およびコンタクトホール１１０内に形成した導電体部１１１をパターニングすることにより、ＴＦＴ７２に接続された下部電極１００が画素ごとに形成される。下部電極は、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）等の透過性導電材料、Ａｇ、Ａｌ等の金属で形成される。

上記構造上には、画素を分離するリブ１１２が配置されている。例えば、下部電極１００の形成後、画素境界にリブ１１２を形成し、リブ１１２で囲まれた画素の有効領域（下部電極１００の露出する領域）に、有機材料層１０２および上部電極１０４が積層される。上部電極１０４は、例えば、ＭｇとＡｇの極薄合金やＩＴＯ、ＩＺＯ等の透過性導電材料で形成される。

上部電極１０４上には、表示領域４２全体を覆うように封止層１０６が配置されている。封止層１０６は、第１封止膜１６１、封止平坦化膜１６０および第２封止膜１６２をこの順で含む積層構造を有している。第１封止膜１６１および第２封止膜１６２は、無機材料（例えば、無機絶縁材料）で形成される。具体的には、化学気相成長（ＣＶＤ）法によりＳｉＮｙ膜を成膜することにより形成される。封止平坦化膜１６０は、有機材料（例えば、硬化性樹脂組成物等の樹脂材料）を用いて形成される。一方、曲げ領域１２０および部品実装領域４６では、封止層１０６は配置されていない。

図４は図２のＡ－Ａ断面の一例を示す図であり、図５は図２のＢ－Ｂ断面の一例を示す図であり、図６は図２の破線で囲んだ領域Ｃの配線の配列状態の一例を示す平面図である。

図４は、具体的には、額縁領域４４周辺の概略断面図を示している。額縁領域４４は、表示領域４２を囲む領域であり、表示領域４２と比較して、例えば、ＴＦＴ７２と、ＯＬＥＤ６とを含まない点で異なっている。額縁領域４４の回路層７４には、電気配線等が形成されている。そして、回路層７４の上にパッシベーション膜９８を介して封止層１０６が配置されている。額縁領域４４には、表示領域４２を囲むダム９７が形成され、ダム９７を覆うように第１封止膜１６１および第２封止膜１６２が形成されている。封止平坦化膜１６０は、ダム９７の内側（表示領域４２側）に収容されている。

図５は、具体的には、曲げ領域１２０周辺の映像信号線３０に沿った概略断面図を示している。表示パネル４０は、図３に示すように、基材７０を平面状に保って製造され得るが、例えば、有機ＥＬ表示装置２の筐体に格納される際には、表示領域４２の外側に曲げ領域１２０を設けて、部品実装領域４６を表示領域４２の裏側に配置させる。

曲げ領域１２０においては、無機絶縁材料で形成される層（例えば、下地層８０、層間絶縁層８８、層間絶縁膜９２、パッシベーション膜９８）を省略もしくは薄膜化することが好ましい。無機絶縁材料で形成される層は曲げにより破損しやすい傾向にあるからである。図示例では、曲げ領域１２０において、薄膜化した（具体的には、エッチング等により部分的に薄肉領域８０ａが形成された）下地層８０上に配線１１６が配置されている。

表示パネル４０の曲げに対応させ得るため、曲げ領域１２０において、配線１１６（走査信号線２８、映像信号線３０、駆動電源線３２）は、図６に示すように、波形の屈曲形状を有する。屈曲形状は、図示例の波形以外にも、例えば、格子・メッシュ型などが採用される。

駆動電源線３２は、通常、直線状であって、配線幅は数百μｍ～数ｍｍの幅広に設定されるが、曲げ領域１２０の配線幅は、例えば、数μｍ～十数μｍの幅細に設定される。図６に示すように、曲げ領域１２０を境に、駆動電源線３２の幅は、幅広から幅細に切り替わっている。

図７Ａは配線と放熱層との関係の一例を示す平面図であり、図７Ｂは配線と放射層との関係の一例を示す断面図である。曲げ領域１２０において、配線１１６（駆動電源線３２）上に、平坦化膜（樹脂膜）９６を介して放熱層１０８が形成されている。放熱層１０８は、例えば、金属材料で形成される。放熱層１０８は、例えば、ＯＬＥＤ６の電極を形成する際に形成することができる。具体的には、下部電極（アノード）１００を形成する際に、下部電極を構成する金属（例えば、Ａｇ、Ａｌ）で形成することができる。

放熱層１０８は、配線１１６の配線方向と交差する方向に沿って形成されている。図示例では、例えば、曲げによる割れを抑制する観点から、所定の間隔をあけて、複数の放熱層１０８が並列状に形成されている。この場合、放熱層１０８の幅は、例えば、数μｍ～数十μｍに設定される。放熱層１０８の長さは、例えば、駆動電源線３２の幅を上回るように設定される。図示例とは異なり、例えば、１つの放熱層を幅広に形成してもよいし、所定のパターンを有する放熱層を形成してもよい。放熱層１０８は、少なくとも、配線幅が幅広から幅細に切り替わる部位に対応して形成するのが好ましい。

曲げ領域１２０では、例えば、配線１１６の屈曲により配線長が延長されて配線抵抗は増加する。また、薄膜化した下地層８０上に配線１１６を並列させるため、配線は上述のように幅細とされ得る。よって、曲げ領域１２０では、発熱による悪影響が発生しやすい。特に、幅細で屈曲形状に切り替わる部位（具体的には、配線幅が細幅に切り替わってから数ｍｍ進んだ箇所）で局所的に発熱し得る。一方で、下地層８０および平坦化膜９６は熱容量が小さい。上述のように、放熱層１０８を配置することで、放熱を促し、発熱による悪影響を抑制し得る。また、放熱層１０８の形成によれば、例えば、放熱シート等の別部材を設ける形態に比べて、製造コストの抑制やパネルの薄型化に寄与し得る。

図示例では、配線１１６上に配置されている樹脂膜９６の厚みは、表示領域４２の平坦化膜９６の厚みよりも薄い。配線１１６上に配置される樹脂膜９６の厚みは、例えば、表示パネル４０の曲げ状態、配線１１６の発熱の放熱度合等を考慮して、適宜決定され得る。

図８は、本開示の別の実施形態における曲げ領域の断面図である。本実施形態では、放熱層１０８が、配線１１６よりも基材７０側に配置される点で、上記実施形態と異なる。具体的には、下地層８０上に放熱層１０８が形成され、放熱層１０８を覆うように層間絶縁膜９２が形成され、層間絶縁膜９２上に配線１１６が配置されている。この場合、放熱層１０８は、例えば、表示領域４２においてゲート電極８６を形成する際に形成することができる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

２ 有機ＥＬ表示装置、４ 画素アレイ部、６ ＯＬＥＤ、８ 画素回路、１０ 点灯ＴＦＴ、１２ 駆動ＴＦＴ、１４ キャパシタ、２０ 走査線駆動回路、２２ 映像線駆動回路、２４ 駆動電源回路、２６ 制御装置、２８ 走査信号線、３０ 映像信号線、３２ 駆動電源線、４０ 表示パネル、４２ 表示領域、４４ 額縁領域、４６ 部品実装領域、４８ ドライバＩＣ、５０ ＦＰＣ、７０ 基材、７２ ＴＦＴ、８０ 下地層、８２ 半導体領域、８４ ゲート絶縁膜、８６ ゲート電極、８８ 層間絶縁層、９０ａ ソース電極、９０ｂ ドレイン電極、９２ 層間絶縁膜、９４ 配線、９６ 平坦化膜、９８ パッシベーション膜、１００ 下部電極、１０２ 有機材料層、１０４ 上部電極、１０６ 封止層、１０８ 放熱層、１１０ コンタクトホール、１１１ 導電体部、１１２ リブ、１１６ 配線、１２０ 曲げ領域。

Claims (6)

1. 複数のトランジスタを有するアレイ領域と、曲げ領域とを有する可撓性基材と、
   前記可撓性基材上に配置され、前記アレイ領域から前記曲げ領域に亘って配置される配線と、
   前記曲げ領域において、前記配線が配置される位置に対応して形成され、前記配線と絶縁層を介して重畳する金属層と、を有し、
   前記配線は、前記曲げ領域外における線幅よりも、前記曲げ領域内における線幅が細く、
   前記金属層は、前記配線の線幅が細い部位に対応して配置される、素子基板。
2. 前記金属層は、曲げ方向に所定の間隔を空けて複数並置される、請求項１に記載の素子基板。
3. 前記配線は、電源線を含み、
   前記金属層は、少なくとも前記電源線と重畳するように配置される、請求項１に記載の素子基板。
4. 前記曲げ領域において、前記配線は屈曲形状を有する、請求項１に記載の素子基板。
5. 前記曲げ領域において、前記配線の延在方向と、前記金属層の延在方向とが互いに交差する、請求項１に記載の素子基板。
6. 前記絶縁層は、前記金属層の形成材料よりも熱容量の小さい材料でなる、請求項１に記載の素子基板。
   
   

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