JP2018067371A - 表示装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】湾曲部にかかる負荷を軽減させた表示装置および電子機器を提供する。【解決手段】複数の画素を含む表示領域が設けられるとともに、前記表示領域に湾曲部および平面部を有する基板と、前記基板上の、前記表示領域に設けられた第１電極と、前記第１電極に対向するとともに、前記複数の画素に共通に設けられ、前記湾曲部に対向する位置に少なくとも１つの開口を有する第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間の有機層とを備えた表示装置。【選択図】図４

Description

本技術は、折り曲げ可能な表示装置および電子機器に関する。

折り曲げ可能であり、湾曲部を有する表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような表示装置では、例えば、可撓性基板が用いられており、この可撓性基板が折り曲げられることにより湾曲部が形成されている。

米国特許出願公開第２０１４／０３００５２９号明細書

折り曲げ可能な表示装置では、湾曲部にかかる負荷を軽減することが望ましい。

湾曲部にかかる負荷を軽減させた表示装置および電子機器を提供することが望ましい。

本技術の一実施の形態に係る表示装置は、複数の画素を含む表示領域が設けられるとともに、表示領域に湾曲部および平面部を有する基板と、基板上の、表示領域に設けられた第１電極と、第１電極に対向するとともに、複数の画素に共通に設けられ、湾曲部に対向する位置に少なくとも１つの開口を有する第２電極と、第１電極と第２電極との間の有機層とを備えたものである。

本技術の一実施の形態に係る電子機器は、上記表示装置を備えたものである。

本技術の一実施の形態に係る表示装置および電子機器では、湾曲部の第２電極に開口が設けられているので、第２電極に加わる力の一部は、第２電極に作用せずに、開口を介して第２電極を抜けていく。

本技術の一実施の形態に係る表示装置および電子機器によれば、湾曲部の第２電極に開口を設けるようにしたので、第２電極にかかる応力を低減することができる。よって、湾曲部にかかる負荷を軽減することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。

本技術の一実施の形態に係る表示装置の折り畳んだ状態を表す斜視図である。 図１Ａに示した表示装置の開いた状態を表す斜視図である。 図１Ｂに示した表示装置の側面図である。 図１Ｂに示した表示領域の構成を表す断面図である。 図３に示した第２電極の構成を表す平面図である。 図４に示した第２電極の他の例（１）を表す平面図である。 図４に示した第２電極の他の例（２）を表す平面図である。 図４に示した第２電極の他の例（３）を表す平面図である。 図４に示した第２電極の他の例（４）を表す平面図である。 比較例に係る第２電極の構成を表す平面図である。 表示装置の機能構成を表すブロック図である。 電子機器の構成を表すブロック図である。

以下、本技術の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（湾曲部の第２電極に開口が設けられた表示装置の例）
２．表示装置の機能構成例
３．電子機器の例

＜実施の形態＞
［構成］
図１Ａ，図１Ｂは、本技術の一実施の形態に係る表示装置（表示装置１）の構成を表す斜視図であり、図２は表示装置１の側面の構成を表している。表示装置１は折り曲げ可能な表示装置であり、平面部Ｐ１，Ｐ２と湾曲部Ｃ１とを有している。湾曲部Ｃ１は、例えば、曲率半径が２００ｍｍ以下となり得る部分である。図１Ａは表示装置１が折り畳まれた状態を表し、図１Ｂおよび図２は表示装置１が開かれた状態を表している。折り畳まれた状態の表示装置１では、開かれた状態の表示装置１に比べて湾曲部Ｃ１の曲率が大きくなる。表示装置１は、中央部に矩形状の表示領域１１０Ａを有しており、表示領域１１０Ａの周囲には周辺領域１１０Ｂが設けられている。表示領域１１０Ａには、例えばマトリクス状に複数の画素が設けられている。周辺領域１１０Ｂには、それぞれの画素に電位を供給するための端子部が設けられている。例えば、表示領域１１０Ａの長辺に沿って、表示領域１１０Ａ内に平面部Ｐ１、湾曲部Ｃ１および平面部Ｐ２がこの順に設けられている。

図３は、表示装置１の表示領域１１０Ａの断面構成を表したものである。表示装置１は、基板１１上に、バリア膜１２、ＴＦＴ層１３、第１電極１４、絶縁膜１５、有機層１６、第２電極１７および保護層１８をこの順に有している。表示装置１は、有機層１６で発生した光が第２電極１７側から取り出される上面発光（トップエミッション）方式の有機ＥＬ（Electro luminescence）表示装置である。

基板１１は、例えば可撓性基板（可撓性を有する基板）である。この基板１１の構成材料としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート），ＰＩ（ポリイミド），ＰＣ（ポリカーボネート）またはＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などの樹脂材料が挙げられる。この他にも、例えばポリアミド、またはポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等が挙げられる。また、樹脂材料に限らず、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属膜に絶縁材料を成膜したものが用いられてもよい。この基板１１に、平面部Ｐ１，Ｐ２および湾曲部Ｃ１が設けられることにより、表示装置１が折り曲げ可能となっている。

バリア膜１２は、基板１１に接し、基板１１の表面全面に設けられている。このバリア膜１２は、基板１１からＴＦＴ層１３等へ汚染源となり得る物質が移動するのを防ぐためのものである。汚染源となり得る物質は、例えば水分およびナトリウム（Ｎａ）等である。バリア膜１２は、例えばＳＯＧ（Spin-On-Glass）であり、シリカ系高分子化合物により構成されている。

バリア膜１２上のＴＦＴ層１３は、バリア膜１２に近い位置から順に、半導体層１３１、ゲート絶縁膜１３２、ゲート電極１３３および層間絶縁膜１３４Ａ，１３４Ｂを有している。半導体層１３１には、第１電極（ソース・ドレイン電極）１４が電気的に接続されている。即ち、ＴＦＴ層１３は、例えばトップゲート型の薄膜トランジスタを含んでいる。

半導体層１３１は、バリア膜１２上の選択的な領域に設けられている。この半導体層１３１は、ゲート電極１３３と対向する領域にチャネル領域（活性層）を有している。半導体層１３１は、例えば、インジウム（Ｉｎ），ガリウム（Ｇａ），亜鉛（Ｚｎ），スズ（Ｓｎ），チタン（Ｔｉ）およびニオブ（Ｎｂ）等のうちの少なくとも１種の元素の酸化物を主成分として含む酸化物半導体から構成されている。具体的には、酸化インジウム錫亜鉛（ＩＴＺＯ），酸化インジウムガリウム亜鉛（ＩＧＺＯ: ＩｎＧａＺｎＯ），酸化亜鉛（ＺｎＯ），酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ），酸化インジウムガリウム（ＩＧＯ），酸化インジウム錫（ＩＴＯ）および酸化インジウム（ＩｎＯ）等が挙げられる。あるいは、半導体層１３１は、低温多結晶シリコン（ＬＴＰＳ）または非結晶シリコン（ａ−Ｓｉ）等から構成されていても構わない。

ゲート絶縁膜１３２は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_x）、窒化シリコン（ＳｉＮ_x）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）および酸化アルミニウム（ＡｌＯ_x）等のうちの１種よりなる単層膜、またはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜から構成されている。

ゲート電極１３３は、印加されるゲート電圧（Ｖｇ）によって半導体層１３１中のキャリア密度を制御すると共に、電位を供給する配線としての機能を有するものである。このゲート電極１３３の構成材料は、例えば、チタン（Ｔｉ），タングステン（Ｗ），タンタル（Ｔａ），アルミニウム（Ａｌ），モリブデン（Ｍｏ），銀（Ａｇ），ネオジウム（Ｎｄ）および銅（Ｃｕ）のうちの１種を含む単体および合金が挙げられる。あるいは、それらのうちの少なくとも１種を含む化合物および２種以上を含む積層膜であってもよい。また、例えばＩＴＯ等の透明導電膜が用いられても構わない。

ゲート電極１３３、ゲート絶縁膜１３２、半導体層１３１およびバリア膜１２を層間絶縁膜１３４Ａが覆い、この層間絶縁膜１３４Ａを層間絶縁膜１３４Ｂが覆っている。層間絶縁膜１３４Ａ，１３４Ｂは、例えば、アクリル系樹脂、ポリイミド（ＰＩ）、ノボラック系樹脂等の有機材料により構成されている。あるいは、層間絶縁膜１３４Ａには、例えばシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜および酸化アルミニウム等の無機材料が用いられてもよい。

第１電極１４は、例えば、上記ゲート電極１３３の構成材料として列挙したものと同様の金属または透明導電膜を含んで構成されている。この第１電極１４は、ソース・ドレイン電極、かつ、アノード電極として機能しており、電気伝導性の良い材料により構成されていることが望ましい。

第１電極１４は、層間絶縁膜１３４Ｂ上の選択的な領域に、例えば画素毎に設けられている。第１電極１４は、例えば有機層１６の発光層（後述）に正孔を注入する電極（アノード電極）としても機能する。第１電極１４は、光反射性を有する導電材料により構成されている。例えば、第１電極１４は、銀（Ａｇ）およびアルミニウム（Ａｌ）などの金属元素の単体または合金により構成されている。第１電極１４は、層間絶縁膜１３４Ａ，１３４Ｂに設けられた接続孔Ｈ１を介して半導体層１３１に電気的に接続されている。

絶縁膜１５は、隣り合う第１電極１４の間に設けられており、第１電極１４の端部を覆っている。この絶縁膜１５は、画素毎に設けられた第１電極１４を電気的に分離するとともに、第１電極１４と第２電極１７との間の絶縁性を確保するためのものである。絶縁膜１５は、例えばアクリル樹脂またはポリイミド樹脂により構成されている。

第１電極１４と第２電極１７との間の有機層１６は、有機化合物からなる発光層を含むものである。有機層１６は、例えば、画素毎に赤色発光層，緑色発光層，青色発光層を含んでいる。発光層では、第１電極１４および第２電極１７を通じて注入される電子と正孔との再結合により励起子を生じて発光がなされるようになっている。有機層１６は、発光層と第１電極１４との間に正孔輸送層および正孔注入層を有していてもよく、発光層と第２電極１７との間に電子輸送層および電子注入層を有していてもよい。

第２電極１７は、有機層１６を間にして第１電極１４に対向している。この第２電極１７は、表示領域１１０Ａの全面にわたり、各画素に共通に設けられている。第２電極１７は、例えば有機層１６の発光層に電子を注入する電極として機能するものである。第２電極１７は、例えば光透過性の導電材料により構成されている。第２電極１７は、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）およびインジウム・ガリウム・亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）等の透明導電膜により構成されている。

図４は、第２電極１７の平面構成を表したものである。本実施の形態では、第２電極１７が、湾曲部Ｃ１（基板１１の湾曲部Ｃ１と対向する位置）に少なくとも１つの開口１７Ｐを有している。詳細は後述するが、これにより、第２電極１７にかかる応力が低減される。

例えば、複数の開口１７Ｐが湾曲部Ｃ１全体にパターン化して設けられている。開口１７Ｐは、例えば、楕円状である。平面部Ｐ１，Ｐ２（基板１１の平面部Ｐ１，Ｐ２と対向する領域）では、第２電極１７はベタ膜状に設けられている。換言すれば、平面部Ｐ１，Ｐ２では、第２電極１７が一面に設けられており、開口を有していない。

図４に示したように、隣り合う開口１７Ｐが互い違いに配置されていてもよく、あるいは、隣り合う開口１７Ｐが揃って配置されていてもよい（図示せず）。

図５および図６に示したように、開口１７Ｐは四角形状であってもよい。開口１７Ｐの形状は矩形であってもよく（図５）、正方形であってもよい（図６）。図示は省略するが、開口１７Ｐは、円、三角形、五角形以上の多角形等の様々な形状を有していてもよい。複数の開口１７Ｐが規則的に配置されていてもよく、不規則に配置されていてもよい。

開口１７Ｐは、図７に示したように、例えばＬ字状（略直角の曲げ形状）であってもよい。図示は省略するが、開口１７Ｐは、曲線状であってもよい。図４〜図７では、複数の開口１７Ｐの大きさおよび形状が互いに同じである場合を示したが、複数の開口１７Ｐの大きさまたは形状が互い異なっていてもよい。

図８に示したように、開口１７Ｐは１つであってもよい。

第２電極１７を覆う保護層１８は、例えば、窒化シリコンおよび酸化シリコンなどの無機材料を含んで構成されている。

［製造方法］
上記のような表示装置１は、例えば次のようにして製造することができる。

まず、例えば可撓性基板よりなる基板１１の裏面に、ガラスなどよりなる支持基板（図示せず）を貼り合わせる。次いで、支持基板で支持された基板１１の表面全面にバリア膜１２を形成する。続いてＴＦＴ層１３を形成する。具体的には、まず、バリア膜１２上に上述した材料（例えば酸化物半導体）よりなる半導体層１３１を、例えばスパッタ法等により成膜した後、例えばフォトリソグラフィおよびエッチングにより、所定の形状にパターニングする。続いて、上述した材料よりなるゲート絶縁膜１３２を、例えばＣＶＤ法等を用いて成膜する。この後、ゲート絶縁膜１３２上に、上述した材料からなるゲート電極１３３を、パターン形成した後、このゲート電極１３３をマスクとしてゲート絶縁膜１３２をエッチングすることでゲート絶縁膜１３２をパターニングする。続いて、層間絶縁膜１３４Ａ、ソース・ドレイン電極および層間絶縁膜１３４Ｂを設け、層間絶縁膜１３４Ａ，１３４Ｂに接続孔Ｈ１を形成する。これによりＴＦＴ層１３が形成される。

ＴＦＴ層１３を形成したあと、ＴＦＴ層１３上に、第１電極１４、絶縁膜１５、有機層１６および第２電極１７をこの順に形成する。第２電極１７は、例えば、マスクスパッタまたはマスク蒸着等を用いて開口１７Ｐのパターンを形成する。あるいは、透明導電膜等を全面に成膜した後に、エッチング等により所望の開口１７Ｐのパターンを形成することも可能である。最後に、第２電極１７上に保護層１８を形成した後、基板１１から支持基板を剥離する。これにより、図３に示した表示装置１が完成する。

［作用、効果］
本実施の形態の表示装置１では、外部から入力される映像信号に基づいて、表示領域１１０Ａの各画素が表示駆動され、映像表示がなされる。具体的には、各画素に、第１電極１４と第２電極１７とを通じて駆動電流が注入されると有機層１６（発光層）において正孔と電子とが再結合して励起子を生じ、発光がおこる。これにより、各画素から例えば、赤色光，緑色光，青色光が出射される。これらの光は、保護層１８を介して取り出され、映像表示がなされる。表示装置１は折り曲げ可能であり、湾曲部Ｃ１の曲率を自在に変化させて、折り畳んだり開いたりできるようになっている。

本実施の形態では、湾曲部Ｃ１の曲率を大きくした際にも、湾曲部Ｃ１の第２電極１７に開口１７Ｐが設けられているので、第２電極１７にかかる応力が低減される。以下、これについて比較例を用いて説明する。

図９は、比較例に係る第２電極（第２電極１７０）の平面構成を表したものである。この第２電極１７０では、湾曲部Ｃ１も平面部Ｐ１，Ｐ２と同様の構成を有している。即ち、第２電極１７０は、湾曲部Ｃ１にも開口が設けられておらず、平面部Ｐ１，Ｐ２および湾曲部Ｃ１にわたり、ベタ膜状である。このような第２電極１７０を折り曲げ可能な表示装置に用いると、湾曲部Ｃ１の曲率を大きくした際に、湾曲部Ｃ１の第２電極１７０に過大な応力がかかり、第２電極１７０が破損する虞がある。特に、透明導電膜からなる第２電極１７０は、限界破壊応力が低く、他の部分と比較して破損し易い。

これに対し、本実施の形態の第２電極１７では、湾曲部Ｃ１に開口１７Ｐが設けられているので、湾曲部Ｃ１の曲率を大きくした際に第２電極１７にかかる応力の一部は、第２電極１７に作用せず、開口１７Ｐを介して第２電極１７を抜けていく。即ち、第２電極１７にかかる応力の一部が、開口１７Ｐを介して逃げるようになっている。このように、表示装置１では、第２電極１７にかかる応力が低減されるので、湾曲部Ｃ１の曲率を大きくすることに起因した第２電極１７の破損を防ぐことができる。

また、第２電極１７は湾曲部Ｃ１のみに開口１７Ｐを有し、平面部Ｐ１，Ｐ２には開口が設けられていない。即ち、平面部Ｐ１，Ｐ２では、第２電極１７が一面に設けられている。これにより、平面部Ｐ１，Ｐ２にも開口を設けた場合と比較して、第２電極１７の抵抗の上昇を抑えることができる。

以上説明したように本実施の形態では、湾曲部Ｃ１の第２電極１７に開口１７Ｐを設けるようにしたので、第２電極１７にかかる応力が低減される。よって、湾曲部Ｃ１にかかる負荷を軽減することができる。また、平面部Ｐ１，Ｐ２では、第２電極１７が一面に設けられているので、第２電極１７の抵抗の上昇を抑えることができる。

＜機能構成例＞
図１０は、上記実施の形態において説明した表示装置１の機能ブロック構成を表すものである。

表示装置１は、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、映像として表示するものである。表示装置１は、例えばタイミング制御部２１と、信号処理部２２と、駆動部２３と、表示画素部２４とを備えている。

タイミング制御部２１は、各種のタイミング信号（制御信号）を生成するタイミングジェネレータを有しており、これらの各種のタイミング信号を基に、信号処理部２２等の駆動制御を行うものである。信号処理部２２は、例えば、外部から入力されたデジタルの映像信号に対して所定の補正を行い、それにより得られた映像信号を駆動部２３に出力するものである。駆動部２３は、例えば走査線駆動回路および信号線駆動回路などを含んで構成され、各種制御線を介して表示画素部２４の各画素を駆動するものである。表示画素部２４は、例えば有機ＥＬ素子等の表示素子と、表示素子を画素毎に駆動するための画素回路とを含んで構成されている。これらのうち、例えば、駆動部２３または表示画素部２４の一部を構成する各種回路に、上述のＴＦＴ層１３の薄膜トランジスタが用いられる。

＜電子機器の例＞
上記実施の形態において説明した表示装置１は、様々なタイプの電子機器に用いることができる。図１１に、電子機器３の機能ブロック構成を示す。電子機器３としては、例えばテレビジョン装置、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、スマートフォン、タブレット型ＰＣ、携帯電話機、デジタルスチルカメラおよびデジタルビデオカメラ等が挙げられる。

電子機器３は、例えば上述の表示装置１と、インターフェース部３０とを有している。インターフェース部３０は、外部から各種の信号および電源等が入力される入力部である。このインターフェース部３０は、また、例えばタッチパネル、キーボードまたは操作ボタン等のユーザインターフェースを含んでいてもよい。

以上、実施の形態を挙げて説明したが、本技術は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態に記載した各層の材料および厚みは列挙したものに限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよい。

また、上記実施の形態では、ＴＦＴ層１３の薄膜トランジスタがトップゲート型である場合について説明したが、ＴＦＴ層１３の薄膜トランジスタはボトムゲート型であってもよい。

更に、上記実施の形態では、表示装置１がトップエミッション方式である場合について説明したが、表示装置１はボトムエミッション方式であってもよい。

上記実施の形態等において説明した効果は一例であり、本開示の効果は、他の効果であってもよいし、更に他の効果を含んでいてもよい。

尚、本技術は以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
複数の画素を含む表示領域が設けられるとともに、前記表示領域に湾曲部および平面部を有する基板と、
前記基板上の、前記表示領域に設けられた第１電極と、
前記第１電極に対向するとともに、前記複数の画素に共通に設けられ、前記湾曲部に対向する位置に少なくとも１つの開口を有する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の有機層と
を備えた表示装置。
（２）
前記第２電極は複数の前記開口を有する
前記（１）記載の表示装置。
（３）
前記平面部に対向する位置では、前記第２電極が一面に設けられている
前記（１）または（２）記載の表示装置。
（４）
前記第２電極は透明導電膜により構成されている
前記（１）乃至（３）のうちいずれか１つ記載の表示装置。
（５）
前記開口は楕円状である
前記（１）乃至（４）のうちいずれか１つ記載の表示装置。
（６）
前記開口は四角形状である
前記（１）乃至（４）のうちいずれか１つ記載の表示装置。
（７）
前記開口はＬ字状である
前記（１）乃至（４）のうちいずれか１つ記載の表示装置。
（８）
更に、前記基板と前記第１電極との間にＴＦＴ層を有する
前記（１）乃至（７）のうちいずれか１つ記載の表示装置。
（９）
前記基板は可撓性基板である
前記（１）乃至（８）のうちいずれか１つ記載の表示装置。
（１０）
表示装置を備え、
前記表示装置は、
複数の画素を含む表示領域が設けられるとともに、前記表示領域に湾曲部および平面部を有する基板と、
前記基板上の、前記表示領域に設けられた第１電極と、
前記第１電極に対向するとともに、前記複数の画素に共通に設けられ、前記湾曲部に対向する位置に少なくとも１つの開口を有する第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間の有機層とを含む
電子機器。

１…表示装置、１１…基板、１２…バリア膜、１３…ＴＦＴ層、１４…第１電極、１５…絶縁膜、１６…有機層、１７…第２電極、１７Ｐ…開口、１８…保護層、１３１…半導体層、１３２…ゲート絶縁膜、１３３…ゲート電極、１３４Ａ，１３４Ｂ…層間絶縁膜、１１０Ａ…表示領域、１１０Ｂ…周辺領域、３…電子機器、２１…タイミング制御部、２２…信号処理部、２３…駆動部、２４…表示画素部、３０…インターフェース部、Ｈ１…接続孔。

Claims (10)

1. 複数の画素を含む表示領域が設けられるとともに、前記表示領域に湾曲部および平面部を有する基板と、
   前記基板上の、前記表示領域に設けられた第１電極と、
   前記第１電極に対向するとともに、前記複数の画素に共通に設けられ、前記湾曲部に対向する位置に少なくとも１つの開口を有する第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間の有機層と
   を備えた表示装置。
2. 前記第２電極は複数の前記開口を有する
   請求項１記載の表示装置。
3. 前記平面部に対向する位置では、前記第２電極が一面に設けられている
   請求項１記載の表示装置。
4. 前記第２電極は透明導電膜により構成されている
   請求項１記載の表示装置。
5. 前記開口は楕円状である
   請求項１記載の表示装置。
6. 前記開口は四角形状である
   請求項１記載の表示装置。
7. 前記開口はＬ字状である
   請求項１記載の表示装置。
8. 更に、前記基板と前記第１電極との間にＴＦＴ層を有する
   請求項１記載の表示装置。
9. 前記基板は可撓性基板である
   請求項１記載の表示装置。
10. 表示装置を備え、
    前記表示装置は、
    複数の画素を含む表示領域が設けられるとともに、前記表示領域に湾曲部および平面部を有する基板と、
    前記基板上の、前記表示領域に設けられた第１電極と、
    前記第１電極に対向するとともに、前記複数の画素に共通に設けられ、前記湾曲部に対向する位置に少なくとも１つの開口を有する第２電極と、
    前記第１電極と前記第２電極との間の有機層とを含む
    電子機器。

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