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JP2018194600A - 表示装置 - Google Patents

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健太 平賀
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Abstract

【課題】中立面の位置が変化し難い構造を有する可撓性の表示装置を提供することを目的の一つとする。【解決手段】表示装置100であって、第1の面と、第1の面に対向する第2の面とを有する可撓性基材104、第1の面に設けられたTFTアレイ層110、TFTアレイ層上の表示素子層198、第2の面に設けられた第1の放熱層310、第2の面側に設けられた第1の保護層312、表示素子層上の第2の放熱層322、及び、表示素子層上の第2の保護層324を含み、第2の放熱層の透過率は90%以上である。【選択図】図1

Description

本発明は、表示装置に関する。例えば、可撓性の表示装置に関する。
表示装置は、ガラス基板を用いて作製される場合が多い。ガラス基板は重く、衝撃に対して破損しやすい。近年は、軽く、破損しにくい樹脂などの可撓性を有する基板を用いて作成された、所謂、フレキシブルな表示装置(以下、フレキシブル表示装置と記す)が注目を集めている。一方、フレキシブル表示装置は、曲げに対する耐久性が要求される。例えば、特許文献1には、反復的なベンディングに対する耐久性を向上させ、曲げられる程度を向上することが可能な表示装置が開示されている。
特許第5791673号公報
フレキシブル表示装置は、多数の層が積層された構造を有している。フレキシブル表示装置は曲げられると、曲げモーメントを受けて、ある層が有する面は伸び、ある層が有する面は縮む。しかし、伸縮しない面が存在し、その面は、例えば中立面と呼ばれる。フレキシブル表示装置は曲げられると、中立面から離れた層ほど、引っ張り方向、又は圧縮方向の力がかけられる。そして、映像を表示する表示素子の発熱や、外部からの熱などにより、各層は熱収縮や熱膨張などを起こし、中立面の位置が変化する。中立面の位置の変化は、表示装置に含まれる配線やトランジスタの破損や、表示素子を含む層がはがれることなどを引き起こし、終には、フレキシブル表示装置が表示する映像が暗くなる、或いは明るくなる、或いは表示されない部分が発生する。
このような課題に鑑み、本発明の一実施形態は、中立面の位置が変化し難い構造を有する可撓性の表示装置を提供することを目的の一つとする。
本発明の一実施形態は表示装置であって、第1の面と、第1の面に対向する第2の面とを有する可撓性基材、第1の面に設けられたTFTアレイ層、TFTアレイ層上の表示素子層、第2の面に設けられた第1の放熱層、第2の面側に設けられた第1の保護層、表示素子層上の第2の放熱層、及び、表示素子層上の第2の保護層を含み、第2の放熱層の透過率は90%以上である。
本発明の一実施形態に係る表示装置の模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の模式的な平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素の模式的な図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の模式的な平面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の作製方法を説明する模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の作製方法を説明する模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の作製方法を説明する模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の作製方法を説明する模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の作製方法を説明する模式的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の作製方法を説明する模式的な断面図である。
以下、本発明の実施形態を、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。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。さらに、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。なお、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、ある層又は領域が他の層又は領域の「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層又は領域の直上(又は直下)にある場合のみでなく他の層又は領域の上方(又は下方)にある場合を含み、すなわち、他の層又は領域の上方(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、第1基板に対して第2基板が配置される側を「上」又は「上方」といい、その逆を「下」又は「下方」として説明する。
本明細書において説明される第1基板(可撓性基材)は、少なくとも平面状の一主面を有し、この一主面上に絶縁層、半導体層及び導電層の各層、あるいはトランジスタ及び表示素子等の各素子が設けられる。以下の説明では、断面視において、第1基板(可撓性基材)の一主面を基準とし、第1基板(可撓性基材)に対して「上」、「上層」、「上方」又は「上面」として説明する場合には、特に断りのない限り、第1基板(可撓性基材)の一主面を基準にして述べるものとする。
(第1実施形態)
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る表示装置の構成を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る表示装置100の模式的な斜視図である。ここでは、理解の促進のため、表示素子層198は表示層102と分離して示している。表示素子層198は、表示装置100に映像を表示するための表示素子を含んでいる。表示素子は画素120に含まれ、表示層102に含まれることはいうまでもない。
表示装置100は、映像を表示するための表示層102を有している。表示層102は、可撓性基材104が有する第1の面に配置される。表示層102は、TFTアレイ層110と表示素子層198とにまたがり、一方向と一方向と交差する方向に複数の画素120が配列される。表示層102の上に重なるように、封止層180、タッチセンサ層112が設けられる。また、可撓性基材104が有する第2の面には、第1の放熱層310、第1の保護層312が設けられる。さらに、タッチセンサ層112の上面には、第2の放熱層322、第2の保護層324が設けられる。すなわち、第1の放熱層310と、表示層102と、第2の放熱層322とが重なる領域において、第1の放熱層310は、表示層102よりも相対的に下に配置され、第2の放熱層322は、表示層102よりも相対的に上に配置される。この時、表示装置100の中立面が、TFTアレイ層110と表示素子層198との近傍に位置するように、第1の放熱層310、第2の放熱層322、第1の保護層312、及び第2の保護層324のそれぞれの厚さを調整する。なお、TFTアレイ層の厚さ、及び表示素子層の厚さは、可撓性基材の厚さよりも相対的に薄くてもよい。また、第1の保護層312の厚さは、前記第2の保護層324の厚さよりも、相対的に厚くてもよい。
以上のような構成とすることで、表示装置の熱を効率的に逃がすことができ、表示装置の中立面の位置が熱により変化することを抑えることができる。
図1にはさらに、タッチセンサ層112に外部回路(図示せず)からタッチセンサ用信号が与えられる第1の端子212及び第2の端子222、表示層102内の画素120へ信号を供給するための第3の端子122や、画素120の駆動を制御するためのICチップ124及び走査線駆動回路126が示されている。
図2は、本発明の一実施形態に係る表示装置100の模式的な平面図である。ここでは、理解の促進のため、可撓性基材104、表示層102、及びタッチセンサ層112を示しているが、可撓性基材104の下側には、第1の放熱層310、及び第1の保護層312が配置され、タッチセンサ層112の上側には第2の放熱層322、及び第2の保護層324が配置されているものとする。
TFTアレイ層110及び表示素子層198は、可撓性基材104の第1の面に設けられる。上述したように、表示層102は、TFTアレイ層110及び表示素子層198にまたがっている。表示層102には、複数の画素120が備えられる。表示層102の外には、画素120の駆動を制御するためのICチップ124及び走査線駆動回路126が設けられる。ここでは、走査線駆動回路126は、可撓性基材104の上に直接形成される例を示すが、この例に限定されない。例えば、可撓性基材104とは異なる基板(半導体基板など)の上に形成された駆動回路を、可撓性基材104やコネクタ214上に設け、これらの駆動回路によって各画素120を制御してもよい。または、走査線駆動回路126の一部を可撓性基材104とは異なる基板の上に形成し、可撓性基材104やコネクタ214上に設ける構成としてもよい。また、ICチップ124に含まれる駆動回路あるいは駆動回路の一部を、可撓性基材104の上に直接形成されてもよい。
タッチセンサ層112は複数の第1のタッチ電極202と複数の第2のタッチ電極204によって形成される。タッチセンサ層112は、表示層102と比較して、おおよそ同じ大きさ、おおよそ同じ形状のタッチ検出層を有することができる。このようにすることで、タッチセンサ層112は、TFTアレイ層110、表示素子層198などを作製する一連の工程の中で作製することができる。所謂、インセル型のタッチセンサを有する表示装置を提供することができる。なお、タッチセンサ層112のタッチ検出層は、この構造に限定されない。例えば、タッチセンサ層112はベース基板104よりも相対的に小さく、表示層102よりも相対的に大きな形状になるように別の基板上に形成し、表示装置と張り合わせてもよい。表示層102の領域よりも大きな領域にタッチ検出層の領域があることで、表示層102の端をタッチした際も、精度よく検出することができる。
第1のタッチ電極202は、表示層102の外から延びる第1の配線206と電気的に接続される。第1の配線206は表示層102の外を延伸し、コンタクトホール208を介して第1の端子配線210と電気的に接続される。第1の端子配線210は表示装置100の端部付近で露出され、第1の端子212を形成する。第1の端子212はフレキシブル印刷回路(FPC)基板などのコネクタ214と電気的に接続され、外部回路(図示せず)からタッチセンサ用信号が第1の端子212を経由して第1のタッチ電極202に与えられる。
同様に、第2のタッチ電極204は、表示層102の外から延びる第2の配線216と電気的に接続される。第2の配線216は表示層102の外を延伸し、コンタクトホール218を介して第2の端子配線220と電気的に接続される。第2の端子配線220は表示装置100の端部付近で露出されて第2の端子222を形成する。第2の端子222はコネクタ214と接続され、外部回路からタッチセンサ用信号が第2の端子222を経由して第2のタッチ電極204に与えられる。
なお、ここでは図示していないが、表示素子層198が有する表示素子は、例えば、発光素子、液晶素子である。表示素子は画素120に含まれる。表示層102においては、一方向と一方向と交差する方向に複数の表示素子が配列される。また、TFTアレイ層110には、画素120内に設けられるトランジスタや容量などを制御するための各種半導体素子、及び配線などが複数、形成される。各種半導体素子などとは、例えば、トランジスタ、容量素子、及び抵抗素子などである。画素120は、少なくとも1つの表示素子と、少なくとも1つのトランジスタと、少なくとも1つの配線とが電気的に接続された構成を有している。
図3は、本発明の一実施形態に係る表示装置100が有する画素120の模式的な図である。
画素120は複数の副画素を有している。例えば、図3(A)に示すように、一つの画素120は、三つの副画素130、132、134で形成されるように配置される。各副画素には発光素子や液晶素子などの表示素子が一つ備えられる。副画素が与える色は、例えば、発光素子、あるいは副画素上に設けられるカラーフィルタの特性によって決定される。本明細書及び請求項では、画素120は、それぞれ一つの表示素子を有し、かつ、少なくとも一つは異なる色を与える副画素を複数備え、表示層102で再現される映像の一部を構成する最小単位である。表示層102が有する副画素はいずれかの画素120に含まれる。
図3(A)に例示する配列では、三つの副画素130、132、134が互いに異なる色を与えるように構成することができる。例えば、副画素130、132、134にそれぞれ、赤色、緑色、青色の三原色を発する発光素子を備えることができる。そして、三つの副画素のそれぞれに256段階の電圧あるいは電流を供給することで、フルカラーの表示装置を提供することができる。
図3(B)に示した配列では、一つの画素120は、与える色が異なる二つの副画素が含まれている。例えば、一つの画素120は赤色と緑色を与える副画素130、132を備え、それに隣接する画素120には青色と緑色を与える副画素134と132を設けることができる。この場合、再現される色域が隣接する画素120間で異なることになる。
各画素120内の副画素の面積は同一である必要はない。例えば、図3(C)に示すように、一つの副画素の面積が他の二つの副画素よりも相対的に大きくてもよい。この場合、例えば、青色を与える副画素134の面積は最も大きく形成し、緑色と赤色を与える副画素132と130の面積は同一で、かつ、副画素134の面積よりも相対的に小さくなるように形成してもよい。
図4は、本発明の一実施形態に係る表示装置100の模式的な断面図である。図2のB1とB2の断面を模式的に示している。
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は、第1の保護層312、第1の放熱層310、可撓性基材104、TFTアレイ層110、表示素子層198、封止層180、タッチセンサ層112、第2の放熱層322、及び第2の保護層324を含んでいる。また、表示装置100は、映像を表示するための表示層102を有し、表示層102は、TFTアレイ層110と表示素子層198とにまたがる。第1の放熱層310は、表示層102よりも相対的に下に配置され、第2の放熱層322は、表示層102よりも相対的に上に配置される。なお、図5に示すように、表示装置100はタッチセンサ層112を含まない構成としてもよい。なお、図4及び図5においては、表示装置100の積層構造が見やすいように、各層、膜、領域の厚さをほぼ同じ厚さにしている。実際は、第1の保護層312及び第2の保護層324の厚さが、その他の層や膜や領域と比較して、相対的に厚い。また、第1の保護層312及び第2の保護層324の厚さほどではないが、第1の放熱層310及び第2の保護層322の厚さも、その他の層や膜や領域と比較して、相対的に厚い。
表示装置の中立面116は、TFTアレイ層110と表示素子層198との近傍に位置されるように、第1の放熱層310、第2の放熱層322、第1の保護層312、及び第2の保護層324のそれぞれの厚さが調整される。例えば、第1の放熱層310の厚さは、第2の放熱層322の厚さよりも相対的に薄く、第1の保護層312の厚さは、第2の保護層324の厚さよりも相対的に厚くする。この時、中立面116よりも相対的に下の厚さをa、中立面116よりも相対的に上の厚さをbとする。こうすることで、aとbとが同じになる中立面116を、TFTアレイ層110と表示素子層198の近傍に位置させることができる(図4においては、中立面116は表示素子層198に含まれる)。
中立面116の位置は、例えば、以下に示す数1で表すことができる。ここで、Hは表示装置100の下からの高さ、Eiはi番目の層を構成する材料のヤング率、Tiはi番目の層を形成する材料の厚さである。また、Nは1以上の正の整数である。
Figure 2018194600
表示装置100を構成する各層の材料、膜厚などにより、中立面116の位置を算出することができる。
表示装置100の製造工程において、第1の放熱層310、第2の放熱層322、第1の保護層312、及び第2の保護層324は、最後に貼り合わせればよい。よって、中立面116が、破損や膜剥がれが生じた際に表示装置に直接的な影響を及ぼすTFTアレイ層110及び表示素子層198の近傍に位置されるように、第1の放熱層310、第2の放熱層322、第1の保護層312、及び第2の保護層324を、調整しやすい構造を有する表示装置を提供することができる。
また、表示装置100を曲げても、中立面116近傍のTFTアレイ層110及び表示素子層198にかかる引っ張り応力及び圧縮応力を最小限にすることができる。よって、発熱により、中立面116近傍のTFTアレイ層110及び表示素子層198が有するトランジスタや容量素子が破損すること、表示素子がはがれることなどを防ぐことができる。したがって、中立面の調整が可能で、曲げに対する耐久性及び熱に対する信頼性の高い表示装置を提供することができる。
(第2実施形態)
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る表示装置のほかの構成を説明する。なお、第1実施形態と同様の構成に関しては説明を省略することがある。
図6は、本発明の一実施形態に係る表示装置の模式的な断面図である。図4で説明した構成とは、タッチセンサ層112が配置される場所が異なる例を示している。それ以外の構成は図4と同じであるため、説明は省略する。なお、図6においても、表示装置100の積層構造が見やすいように、各層、膜、領域を記載している。実際は、第1の保護層312及び第2の保護層324の厚さが、その他の層や膜や領域と比較して、相対的に厚い。また、第1の保護層312及び第2の保護層324の厚さほどではないが、第1の放熱層310及び第2の保護層322の厚さも、その他の層や膜や領域と比較して、相対的に厚い。
タッチセンサ層112は、第2の放熱層322と第2の保護層324との間に配置される。
このような構成とすることで、第2の放熱層322を表示素子層198に近づけることができる。すなわち、表示装置100を曲げた際に、表示素子層198が発熱しても、第2の放熱層322が熱を逃がしやすい構成を有する表示装置を提供することができる。
また、このような構成とすることで、表示素子層198と第2の放熱層322との距離が近くなったことから、第2の放熱層322の膜厚を第1の放熱層310と同等の放熱特性になるように薄膜化することができ、第2の放熱層322を第1の放熱層310と比較して光が透過しやすくすることができる。または、第2の放熱層322は第1の放熱層310よりも膜厚が相対的に薄く、透過率が相対的に高い材料を用いてもよい。よって、中立面の調整が比較的容易で、高輝度な表示装置を提供することができる。
さらに、表示素子層198と第2の放熱層322との距離が近くなったことから、封止層180を薄くしてもよい。封止層180は、例えば、熱伝導率が高い材料を含むことが好ましい。熱伝導率が高い材料は、例えば、窒化ケイ素(SiN)などの無機絶縁膜材料がある。このような構成とすることで、中立面116に対して、相対的に下側の放熱特性と、相対的に上側の放熱特性を同等にすることができる。
本実施形態において、表示装置100の製造工程は、第1の放熱層310、第2の放熱層322、第1の保護層312、第2の保護層324、及びタッチセンサ層112は、最後に貼り合わせればよい。よって、中立面116が調整しやすい構造を有する表示装置を提供することができる。また、曲げに対する耐久性及び信頼性の高い表示装置を提供することができる。
(第3実施形態)
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る表示装置のほかの構成を説明する。なお、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成に関しては説明を省略することがある。
図7は、本発明の一実施形態に係るほかの表示装置400の模式的な斜視図である。ここでは、理解の促進のため、表示素子層198は表示層102と分離して示している。表示素子層198は、表示装置100に映像を表示するための表示素子を含んでいる。表示素子は画素120に含まれ、表示層102に含まれることはいうまでもない。図7は、図1に示した表示装置100の構成に対して、タッチセンサ層112を含まずに、第2の放熱層322が表示装置の一部に配置されている例を示している。それ以外の構成は図1と同じであるため、説明は省略する。なお、タッチセンサ層112を含む構成としてもよい。タッチセンサ層112は、図4に示すように、第2の放熱層322と封止層180の間に配置されてもよいし、図6に示すように、第2の保護層324と第2の放熱層322との間に配置されてもよい。
図8は、本発明の一実施形態に係る表示装置400の模式的な平面図である。図2に示した表示装置100の構成に対して、タッチセンサ層112を含まずに、第2の放熱層322が表示装置の一部に配置されている例を示している。それ以外の構成は図2と同じであるため、説明は省略する。ここでは、理解の促進のため、可撓性基材104、表示層102、及びタッチセンサ層112を示しているが、可撓性基材104の下側には、第1の放熱層310、及び第1の保護層312が配置され、タッチセンサ層112の上側には第2の放熱層322、及び第2の保護層324が配置されているものとする。
なお、ここでは図示していないが、表示素子層198が有する表示素子は、例えば、発光素子、液晶素子である。表示素子は画素120に含まれる。表示層102においては、一方向と一方向と交差する方向に複数の表示素子が配列される。また、TFTアレイ層110には、画素120内に設けられるトランジスタや容量などを制御するための各種半導体素子、及び配線などが複数、形成される。各種半導体素子などとは、例えば、トランジスタ、容量素子、及び抵抗素子などである。画素120は、少なくとも1つの表示素子と、少なくとも1つのトランジスタと、少なくとも1つの配線とが電気的に接続された構成を有している。
図9は、本発明の一実施形態に係る表示装置400の模式的な断面図である。図8のB1とB2の断面を模式的に示している。図4に示した表示装置100の構成に対して、タッチセンサ層112を含まずに、第2の放熱層322が表示装置の一部に配置されている例を示している。それ以外の構成は図4と同じであるため、説明は省略する。なお、図9においても、表示装置100の積層構造が見やすいように、各層、膜、領域を記載している。実際は、第1の保護層312及び第2の保護層324の厚さが、その他の層や膜や領域と比較して、相対的に厚い。また、第1の保護層312及び第2の保護層324の厚さほどではないが、第1の放熱層310及び第2の保護層322の厚さも、その他の層や膜や領域と比較して、相対的に厚い。
図9に示すように、表示装置400の中立面116が面内で連続的になるように、第2の保護層324が第2の放熱層322を覆うように配置される。表示装置400を曲げた際に、温度が高く、熱が発生しやすい部分のみに、第1の放熱層322を配置する。例えば、バッテリ等熱を発生する構成の近傍がこれに相当する。また、表示装置400の使用態様上折り曲げ頻度が高い部分等も、これに相当する。なお、図9においては、中立面116が面内で連続的になる例を示したが、この例に限定されない。中立面116が、第2の放熱層322が存在する部分と、存在しない部分でずれていてもよい。中立面116がTFTアレイ層110及び表示素子層198に位置されるように、第2の放熱層322が存在しない部分に配置される第2の保護層324の厚さを調整すればよい。
第1の放熱層310も、熱が発生しやすい部分のみに配置してもよい。その場合は、第1の保護層312が第1の放熱層310を覆うような構造とすることで、中立面116を連続的にすることができる。ただし、表示装置400を携帯情報端末などに実装した場合、第1の放熱層310が配置される可撓性基材104よりも相対的に下側は、バッテリなどの熱を発する層が配置されることが多いため、第1の放熱層310は表示装置400の全面に配置されることがより好ましい。
このような構造にすることで、放熱層の使用量を少なくすることができるため、製造コストを低減することができる。かつ、中立面の調整が可能で、曲げに対する耐久性及び信頼性の高い表示装置を提供することができる。
(第4実施形態)
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る表示装置100が、有機エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence)表示装置の場合の作製方法を例に説明する。なお、第1実施形態乃至第3実施形態と同様の構成に関しては説明を省略することがある。
表示装置100の製造方法を、図10、および図11乃至図16を用いて述べる。なお、図11乃至図16は、図10に示した断面に対応する。
図11(A)に示すように、まず、可撓性基材104上に下地膜106を形成する。可撓性基材104は、トランジスタ140など、表示層102に含まれる半導体素子やタッチセンサ層112などを支持する機能を有する。したがって、可撓性基材104には、この上に形成される各種素子のプロセスの温度に対する耐熱性とプロセスで使用される薬品に対する化学的安定性を有する材料を使用すればよい。具体的には、可撓性基材104はガラスや石英、プラスチック、金属、セラミックやポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネートに例示される高分子材料から選択される材料などを含むことができる。
可撓性基材104はガラス基板などの基材の上に形成されていてもよい。この場合、基材は支持基板とも呼ばれる。可撓性基材104は、例えば印刷法やインクジェット法、スピンコート法、ディップコーティング法などの湿式成膜法、あるいはラミネート法などを適用して形成してもよい。この場合は、表示装置100の作製後に、可撓性基材104が有する基材との界面から可撓性基材104が有する基材以外の部分を剥離することで、可撓性を持った表示装置100が得られる。一方、可撓性基材104自体を前述した可撓性を有する材料とし、表示装置100を作製しても良い。なお、図示していないが、可撓性基材104は、接着剤などの粘着性の材料を用いて、ガラス基板などの基材と、絶縁膜、可撓性を有するフィルムなどが張り合わされていてもよい。
下地膜106は可撓性基材104からアルカリ金属などの不純物がトランジスタ140などへ拡散することを防ぐ機能を有する膜であり、窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの無機絶縁体を含むことができる。下地膜106は化学気相成長法(CVD法)やスパッタリング法などを適用して単層、あるいは積層構造を有するように形成することができる。下地膜106中の不純物濃度が小さい場合、下地膜106は設けない、あるいは可撓性基材104の一部だけを覆うように形成してもよい。
次に半導体膜142を形成する(図11(A))。半導体膜142は例えばケイ素などの14族元素を含むことができる。あるいは半導体膜142は酸化物半導体を含んでもよい。酸化物半導体としては、インジウムやガリウムなどの第13族元素を含むことができ、例えばインジウムとガリウムの混合酸化物(IGO)が挙げられる。酸化物半導体を用いる場合、半導体膜142はさらに12族元素を含んでもよく、一例としてインジウム、ガリウム、および亜鉛を含む混合酸化物(IGZO)が挙げられる。半導体膜142の結晶性に限定はなく、半導体膜142は単結晶、多結晶、微結晶、あるいはアモルファスのいずれの結晶場外と含んでもよい。
半導体膜142がケイ素を含む場合、半導体膜142は、シランガスなどを原料として用い、CVD法によって形成すればよい。得られるアモルファスシリコンに対して加熱処理、あるいはレーザなどの光を照射することで結晶化を行ってもよい。半導体膜142が酸化物半導体を含む場合、スパッタリング法などを利用して形成することができる。
次に半導体膜142を覆うようにゲート絶縁膜144を形成する(図11(A))。ゲート絶縁膜144は単層構造、積層構造のいずれの構造を有していてもよく、下地膜106と同様の手法で形成することができる。
引き続き、ゲート絶縁膜144上にゲート電極146をスパッタリング法やCVD法を用いて形成する(図11(B))。ゲート電極146はチタンやアルミニウム、銅、モリブデン、タングステン、タンタルなどの金属やその合金などを用い、単層、あるいは積層構造を有するように形成することができる。例えばチタンやタングステン、モリブデンなどの比較的高い融点を有する金属でアルミニウムや銅などの導電性の高い金属を挟持する構造を採用することができる。
次にゲート電極146上に層間膜108を形成する(図12(A))。層間膜108は単層構造、積層構造のいずれの構造を有していてもよく、下地膜106と同様の手法で形成することができる。積層構造を有する場合、例えば有機化合物を含む層を形成したのち、無機化合物を含む層を積層してもよい。なお、半導体膜142がケイ素を含む場合、ゲート電極146を形成した後に、半導体膜142にリン、ホウ素などの不純物をドープし、ソース/ドレイン領域142bを形成してもよい。同時に、ゲート電極146と半導体膜142が重なる不純物がドープされない領域はチャネル領域142aとなる。
次に、層間膜108とゲート絶縁膜144に対してエッチングを行い、半導体膜142に達する開口を形成する。開口は、例えばフッ素含有炭化水素を含むガス中でプラズマエッチングを行うことで形成することができる。
次に開口を覆うように金属膜を形成し、エッチングを行って成形することで、ソース/ドレイン電極148を形成する。本実施形態では、ソース/ドレイン電極148の形成と同時に第1の端子配線210を形成する(図12(B))。したがって、ソース/ドレイン電極148と第1の端子配線210は同一の層内に存在することができる。金属膜はゲート電極146と同様の構造を有することができ、ゲート電極146の形成と同様の手法を用いて形成することができる。
次に平坦化膜114を、ソース/ドレイン電極148や第1の端子配線210を覆うように形成する(図13(A))。平坦化膜114は、トランジスタ140や第1の端子配線210などに起因する凹凸や傾斜を吸収し、平坦な面を与える機能を有する。平坦化膜114は有機絶縁体で形成することができる。有機絶縁体としてエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリシロキサンなどの高分子材料が挙げられ、上述した湿式成膜法などによって形成することができる。
引き続き、平坦化膜114上には無機絶縁膜150が形成される(図13(A))。上述したように、無機絶縁膜150はトランジスタ140に対する保護膜として機能するだけでなく、のちに形成される発光素子160の第1の電極162とともに容量(図示せず)を形成する。したがって、誘電率の比較的高い材料を用いることが好ましい。例えば窒化ケイ素や窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などを用い、CVD法やスパッタリング法を適用して第1の電極162を形成することができる。
次に図13(B)に示すように、ソース/ドレイン電極148と第1の端子配線210をエッチングストッパーとして用い、無機絶縁膜150と平坦化膜114に対してエッチングを行い、開口154、コンタクトホール152、208を形成する。その後これらの開口、あるいはコンタクトホール152、208を覆うように第1の電極162、および接続電極234、236を形成する(図14(A))。
ここで、接続電極236が形成された領域、すなわち開口154は、後に異方性導電膜等を介してFPCなどのコネクタ214が接続される領域となるため、接続電極234が形成された領域、すなわちコンタクトホール208よりもはるかに面積が大きい。前者は、コネクタ214の端子ピッチ等により前後するが、例えば幅10μmから50μm、長さ1mmから2mm、等といったサイズであるのに対し、後者は、数μm□から10数μm□程度あれば十分である。開口154については、コネクタ214の実装工程上、微細化には制限があるが、コンタクトホール208は、ここで接続される導電層同士(ここでは、第1の端子配線210、接続配線234、および第1の配線206)が十分に低いコンタクト抵抗で接続される程度であれば最小限で良い。
発光素子160からの発光を第2の電極166から取り出す場合、第1の電極162は可視光を反射するように構成される。この場合、第1の電極162は、銀やアルミニウム、マグネシウムなどの反射率の高い金属やその合金が含まれる。例えば、これらの金属や合金を含む膜上に、透光性を有する導電性酸化物の膜を形成する。導電性酸化物としてはITOやIZOなどが挙げられる。発光素子160からの発光を第1の電極162から取り出す場合には、透光性を有する導電性酸化物を用いて第1の電極162を形成すればよい。
本実施形態では、第1の電極162、および接続電極234、236が無機絶縁膜150上に形成される。したがって、例えば開口154、コンタクトホール152、208を覆うように上記金属の膜を形成し、その後可視光を透過する導電酸化物を含む膜を形成し、エッチングによる加工を行って第1の電極162、および接続電極234、236を形成することができる。あるいは、導電酸化物の膜、上記金属の膜、導電酸化物の膜を開口154、コンタクトホール152、208を覆うように順次積層し、その後エッチング加工を行ってもよい。あるいは、導電性酸化物を開口154、コンタクトホール152、208を覆うように形成し、その後、コンタクトホール152を選択的に覆うように導電酸化物の膜/上記金属の膜/導電酸化物の膜の積層膜を形成してもよい。
次に、第1の電極162の端部を覆うように、隔壁168を形成する(図14(B))。隔壁168により、第1の電極162などに起因する段差を吸収し、かつ、隣接する副画素の第1の電極162を互いに電気的に絶縁することができる。隔壁168はエポキシ樹脂やアクリル樹脂などを用い、湿式成膜法で形成することができる。
次に発光素子160の機能層164、および第2の電極166を、第1の電極162と隔壁168を覆うように形成する(図14(B))。機能層164は、主に有機化合物を含み、インクジェット法やスピンコート法などの湿式成膜法、あるいは蒸着などの乾式成膜法を適用して形成することができる。
発光素子160からの発光を第1の電極162から取り出す場合には、第2の電極166として、アルミニウムやマグネシウム、銀などの金属やこれらの合金を用いればよい。逆に発光素子160からの発光を第2の電極166から取り出す場合には、第2の電極166として、ITOやIZOなどの透光性を有する導電性酸化物などを用いればよい。あるいは、上述した金属を可視光が透過する程度の厚さで形成することができる。この場合、さらに透光性を有する導電性酸化物を積層してもよい。
次に封止層180を形成する。図15(A)に示すように、まず第1の無機膜182を発光素子160や接続電極234、236を覆うように形成する。第1の無機膜182は、例えば窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの無機絶縁膜材料を含むことができ、下地膜106と同様の手法で形成することができる。
引き続き有機膜184を形成する(図15(A))。有機膜184は、アクリル樹脂やポリシロキサン、ポリイミド、ポリエステルなどを含む有機樹脂を含有することができる。また、図15(A)に示すように、隔壁168に起因する凹凸を吸収するよう、また、平坦な面を与えるような厚さで形成してもよい。有機膜184は、表示層102内に選択的に形成することが好ましい。すなわち有機膜184は、接続電極234、236と重ならないように形成することが好ましい。有機膜184は、インクジェット法などの湿式成膜法によって形成することができる。あるいは、上記高分子材料の原料となるオリゴマーを減圧下で霧状あるいはガス状にし、これを第1の無機膜182に吹き付けて、その後オリゴマーを重合することによって有機膜184を形成してもよい。
その後、第2の無機膜186を形成する(図15(A))。第2の無機膜186は、第1の無機膜182と同様の構造を有し、同様の方法で形成することができる。第2の無機膜186も、有機膜184上だけでなく、接続電極234、236を覆うように形成することができる。これにより、有機膜184を第1の無機膜182と第2の無機膜186で封止する。これにより、外部からの水分侵入を防止することが出来る。本実施例では、封止層180は、三層構造としたが、例えば第1の無機膜182一層でも良く、また、二層以上の複数層から成っても良い。
引き続き、有機絶縁膜190を形成する(図15(B))。有機絶縁膜190は、封止層180の有機膜184と同様の材料を含むことができ、これと同様の方法で形成することができる。有機絶縁膜190は、図15(B)に示すように、表示層102内に選択的に、第1の無機膜182と第2の無機膜186が互いに接する領域を覆い、かつ、接続電極234、236と重ならないように形成することが好ましい。このとき、有機絶縁膜190上に形成される第1のタッチ電極202の各々に凹部が形成されるように、有機絶縁膜190に凹部を形成しておく。引き続き有機絶縁膜190をマスクとして用い、有機絶縁膜190から露出した第1の無機膜182と第2の無機膜186をエッチングによって除去する(図16(A))。これにより、表示層102の外に配置されるコンタクトホール208および開口154において、それぞれ接続電極234、236が露出される。この時、無機絶縁膜150も一部エッチングされ、厚さが小さくなることがある。
以上のプロセスにより、TFTアレイ層110、表示素子層198、及び封止層180が形成される。なお、TFTアレイ層の厚さ、及び表示素子層の厚さは、可撓性基材の厚さよりも相対的に薄くてもよい。
こののち、タッチセンサ層112を形成する。具体的には、有機絶縁膜190上に第1のタッチ電極202を形成する(図16(B))。このとき、第2のタッチ電極204も同時に形成される。第1のタッチ電極202及び第2のタッチ電極204は透光性を有する導電性酸化物を主成分として含むことができる。その導電性酸化物はITOやIZOなどが挙げられる。
第1のタッチ電極202及び第2のタッチ電極204の形成と同時に、第1の配線206を形成する。第1の配線206は、コンタクトホール208を覆うように形成され、これにより、第1のタッチ電極202と第1の端子配線210が電気的に接続される(図16(B))。
引き続き、第1のタッチ電極202及び第2のタッチ電極204の上に層間絶縁膜246を形成する(図16(B))。層間絶縁膜246は、有機膜184と同等な材料、及び方法で形成することができる。平坦化膜114等と異なるのは、例えばベーク処理等を行う場合に、高温を用いない点である。この時点で既に有機化合物を含む機能層164が形成されているため、有機化合物が分解しない程度の温度下で処理を行うことが望まれる。
層間絶縁膜246を形成する他の方法の例として、予めシート状の層間絶縁膜246を形成しておき、その後、複数の第1のタッチ電極202及び複数の第2のタッチ電極204を覆うように貼り付けてもよい。
以上のプロセスにより、タッチセンサ層112が形成される。
その後、絶縁膜266を形成する。絶縁膜266は、ポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの高分子材料を含むことができ、印刷法やラミネート法などを適用して形成することができる。図10において、絶縁膜は1つの層で構成される例を示したが、2つ以上の膜を積層して構成されてもよい。こうすることで、さらに平坦性を高めることができ、表示装置100の強度を向上させることができる。
図示していないが、可撓性基材104がガラス基板などの基材上に設けられている場合、例えばコネクタ214を形成した後、あるいは絶縁膜266を形成した後に、レーザなどの光を可撓性基材104側から照射して可撓性基材104が有する基材とそれ以外の部分との間の接着力を低下させ、その後物理的な力を利用してこれらの界面で可撓性基材104を剥離すればよい。
こののち、第1の放熱層310、第2の放熱層322、第1の保護層312、第2の保護層324を貼り合わせる。なお、図示していないが、それぞれを張り合わせる際は、接着剤などの粘着性の材料を用いることができる。
なお、第1の保護層312、及び第2の保護層324も絶縁膜266と同様の高分子材料を含むことができ、上述した高分子材料に加え、ポリオレフィン、ポリイミドなどの高分子材料を適用することも可能である。
第1の放熱層310と第2の放熱層322とは、透明性が高く、熱伝導率が高い材料を用いることが好ましい。その材料は、例えば、グラファイトのシート、カーボンナノチューブなどの炭素系材料、インジウムスズ酸化物などの透光性導電材料、アルミニウム(Al)、銀(Ag)やそれらの合金などを用いたナノワイヤなどが挙げられる。特に、グラファイトのシートは、高い熱伝導率を有するものが多い。そのため、本願発明の表示装置に用いることで、熱を逃がしやすく中立面が変化しにくい表示装置を提供することができる。なお、図10においては、表示装置100の積層構造が見やすいように、各層、膜、領域を記載している。実際は、第1の保護層312及び第2の保護層324の厚さが、その他の層や膜や領域と比較して、相対的に厚い。また、第1の保護層312及び第2の保護層324の厚さほどではないが、第1の放熱層310及び第2の保護層322の厚さも、その他の層や膜や領域と比較して、相対的に厚い。
例えば、表示装置100を落とす、ぶつけるなどによって生じる損傷を防ぐため、表示装置の第1の保護層312の厚さは、第2の保護層324の厚さよりも相対的に厚いことが好ましい。一方、表示装置100の下面をバッテリなどの熱源から距離を離すため、熱源からの熱を直接受けないようにするため、第1の保護層312の厚さは、第2の保護層324の厚さよりも相対的に厚いことが好ましい。なお、その場合においても、中立面116がTFTアレイ層110及び表示素子層198の近傍から変化しないように、それぞれの層の厚さを調整すればよい。
また、本実施形態の表示装置100の製造方法は、表示装置100が上面出射型の有機エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence)表示装置である例を示した。第2の放熱層322の透過率は第1の放熱層310の透過率よりも相対的に高い方が好ましい。また、その透過率は90%以上であることが好ましい。
なお、表示装置100を携帯情報端末などに実装した場合、第1の放熱層310が配置される可撓性基材104の相対的に下側は、バッテリなどの熱を発する層が配置されることが多い。したがって、第1の放熱層310の熱伝導率は、第2の放熱層322の熱伝導率よりも相対的に高いことが好ましい。具体的には、第2の放熱層322の熱伝導率は、第1の放熱層310の熱伝導率をkとすると、kは1/10以上1未満であることが好ましい。
以上のような製造方法を用いることで、図10に示す表示装置100を形成することができる。このように製造された本願の発明に係る表示装置は、中立面が、TFTアレイ層及び表示素子層の近傍に位置されるように、放熱層や保護層を調整しやすい構造を有する表示装置を提供することができる。また、表示装置を曲げても、中立面近傍のTFTアレイ層及び表示素子層にかかる応力を最小限にすることができるため、中立面近傍のTFTアレイ層及び表示素子層が有するトランジスタや容量素子が破損すること、表示素子がはがれることなどを防ぐことができる。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
本明細書においては、開示例として主に表示装置を例示したが、他の適用例として、その他の自発光型表示装置、液晶表示装置、あるいは電気泳動素子などを有する電子ペーパ型表示装置など、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能である。
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
100、400・・・表示装置、102・・・表示層、104・・・可撓性基材、106・・・下地膜、108・・・層間膜、110・・・TFTアレイ層、112・・・タッチセンサ層、114・・・平坦化膜、116・・・中立面、120・・・画素、122・・・第3の端子、124・・・ICチップ、126・・・走査線駆動回路、130、132、134・・・副画素、140・・・トランジスタ、142・・・半導体膜、142a・・・チャネル領域、142b・・・ソース/ドレイン領域、144・・・ゲート絶縁膜、146・・・ゲート電極、148・・・ソース/ドレイン電極、150・・・無機絶縁膜、152、208・・・コンタクトホール、154・・・開口、160・・・発光素子、162・・・第1の電極、164・・・機能層、166・・・第2の電極、168・・・隔壁、170・・・層、172・・・層、174・・・層、180・・・封止層、182・・・第1の無機膜、184・・・有機膜、186・・・第2の無機膜、190・・・有機絶縁膜、198・・・表示素子層、202・・・第1のタッチ電極、204・・・第2のタッチ電極、206・・・第1の配線、210・・・第1の端子配線、212・・・第1の端子、214・・・コネクタ、216・・・第2の配線、218・・・コンタクトホール、220・・・第2の端子配線、222・・・第2の端子、234・・・接続電極、236・・・接続電極、246・・・層間絶縁膜、266・・・絶縁膜、310・・・第1の放熱層、312・・・第1の保護層、322・・・第2の放熱層、324・・・第2の保護層

Claims (14)

  1. 第1の面と、前記第1の面に対向する第2の面とを有する可撓性基材、
    前記第1の面に設けられたTFTアレイ層、前記TFTアレイ層上の表示素子層、
    前記第2の面に設けられた第1の放熱層、前記第2の面側に設けられた第1の保護層、
    前記表示素子層上の第2の放熱層、及び、前記表示素子層上の第2の保護層、
    を含み、
    前記第2の放熱層の透過率は90%以上である
    ことを特徴とする表示装置。
  2. 前記第1の放熱層、及び前記第2の放熱層は、前記第1の保護層と前記第2の保護層との間に配置されることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第1の保護層、前記第1の放熱層、前記第2の放熱層、及び前記第2の保護層は、可撓性を有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の表示装置。
  4. 請求項3に記載の表示装置を曲げたときの中立面は、前記TFTアレイ層と前記表示素子層とを含む層に配置されることを特徴とする表示装置。
  5. 前記第2の面に設けられた前記第1の放熱層において、前記第2の面と逆側の面に、第1の保護層が接することを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記TFTアレイ層は、複数のトランジスタと、複数の配線とを含み、
    前記表示素子層は、複数の表示素子を含み、
    前記表示素子は、前記トランジスタの少なくとも一つと、前記複数の配線の少なくとも一つと電気的に接続された構成を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  7. 前記第1の放熱層と、前記第2の放熱層の少なくとも一方は、前記表示素子層の一部と重なることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  8. さらに、タッチセンサ層を含むことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  9. 前記表示素子は、発光素子であることを特徴とする請求項6に記載の表示装置。
  10. さらに、封止層を含み、
    前記封止層は、前記第2の放熱層と接することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  11. 前記封止層は、無機絶縁膜を含むことを特徴とする請求項10に記載の表示装置。
  12. 前記第2の放熱層の透過率は、前記第1の放熱層の透過率よりも相対的に高いことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  13. 前記TFTアレイ層の厚さ及び前記表示素子層の厚さは、前記可撓性基材の厚さよりも相対的に薄く、
    前記第1の保護層の厚さは、前記第2の保護層の厚さよりも相対的に厚い、
    事を特徴とする請求項1に記載の表示装置。
  14. 前記第1の放熱層の熱伝導率は、前記第2の放熱層の熱伝導率よりも相対的に高いことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
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