JP2019200849A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バリア性能の低下を防止することを目的とする。【解決手段】表示装置は、画像が表示される表示領域ＤＡを含む発光素子層４６と、発光素子層４６を覆う封止層４８と、を有し、封止層４８は、第１無機膜５２と、第１無機膜５２の上に積層する有機膜５０と、有機膜５０の上に積層する第２無機膜５４と、第３無機膜７０と、を含む。第１無機膜５２及び第２無機膜５４は、有機膜５０を挟み、有機膜５０の周囲で相互に接触する。第３無機膜７０は、表示領域ＤＡとの重なりを避けて、有機膜５０の周縁部に上方から重なる。【選択図】図６

Description

本発明は、表示装置に関する。

有機エレクトロルミネセンス層などの発光素子層は、吸湿によって劣化するため、大気から遮断するために封止層で覆うことが必要である。例えば、樹脂からなる有機膜を一対の無機膜でサンドイッチした多層構造の封止層を、発光素子層の封止に使用した構造が知られている。この構造は、異物があってもその段差を有機膜が埋めて緩やかにするので、無機膜の欠陥を防止して、高バリア性能を得ることができる（特許文献１及び２）。

特開２００７−２５０３７０号公報 特開２０１４−１５４４５０号公報

一対の無機膜が有機膜の周囲で相互に接触する構造では、有機膜の周縁部は外方向に薄くなるので、異物の被覆性が低下して、無機膜の欠陥を完全には防止できないおそれがある。その結果、バリア性能が劣ることがあり得る。

本発明は、バリア性能の低下を防止することを目的とする。

本発明に係る表示装置は、画像が表示される表示領域を含む発光素子層と、前記発光素子層を覆う封止層と、を有し、前記封止層は、第１無機膜と、前記第１無機膜の上に積層する有機膜と、前記有機膜の上に積層する第２無機膜と、第３無機膜と、を含み、前記第１無機膜及び前記第２無機膜は、前記有機膜を挟み、前記有機膜の周囲で相互に接触し、前記第３無機膜は、前記表示領域との重なりを避けて、前記有機膜の周縁部に上方から重なることを特徴とする。

本発明によれば、第３無機膜によってバリア性能の低下を防止することができる。

本発明の実施形態に係る表示装置の平面図である。 表示装置の使用状態を示す概略図である。 図２に示す表示装置のIII−III線断面の概略図である。 図１に示す表示装置のIV−IV線断面図である。 図１に示す表示装置の回路図である。 図１に示す表示装置のVI−VI線断面図である。 図１に示す表示装置のVII−VII線断面図である。 表示装置の製造方法を説明するための図である。 図８に示す構造のIX−IX線断面図である。 実施形態の第１変形例に係る表示装置の断面図である。 実施形態の第２変形例に係る表示装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施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。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。

さらに、本発明の詳細な説明において、ある構成物と他の構成物の位置関係を規定する際、「上に」「下に」とは、ある構成物の直上あるいは直下に位置する場合のみでなく、特に断りの無い限りは、間にさらに他の構成物を介在する場合を含むものとする。

図１は、本発明の実施形態に係る表示装置の平面図である。表示装置は、実際には、折り曲げて使用するので、図１は、表示装置を折り曲げる前の展開図である。図２は、表示装置の使用状態を示す概略図である。図３は、図２に示す表示装置のIII−III線断面の概略図である。

表示装置は、ディスプレイＤＳＰを含む。屈曲の内側にはスペーサＳＰが配置されて、ディスプレイＤＳＰの曲がりすぎを防いでいる。ディスプレイＤＳＰは、可撓性を有し、表示領域ＤＡの外側で折り曲げられている。ディスプレイＤＳＰには、画像を表示するための素子を駆動するための集積回路チップＣＰが搭載されている。ディスプレイＤＳＰには、表示領域ＤＡの外側で、フレキシブルプリント基板ＦＰが接続されている。

表示装置は、例えば、有機エレクトロルミネセンス表示装置である。表示装置は、画像が表示される表示領域ＤＡを有する。表示領域ＤＡでは、例えば、赤、緑及び青からなる複数色の単位画素（サブピクセル）を組み合わせて、フルカラーの画素を形成し、フルカラーの画像が表示される。

図４は、図１に示す表示装置のIV−IV線断面図である。樹脂基板１０は、ポリイミドからなる。ただし、シートディスプレイ又はフレキシブルディスプレイを構成するために十分な可撓性を有する基材であれば他の樹脂材料を用いてもよい。樹脂基板１０の裏面には、感圧接着剤１２を介して、補強フィルム１４が貼り付けられている。

樹脂基板１０上に、バリア無機膜１６（アンダーコート層）が積層されている。バリア無機膜１６は、シリコン酸化膜１６ａ、シリコン窒化膜１６ｂ及びシリコン酸化膜１６ｃの三層積層構造である。最下層のシリコン酸化膜１６ａは、樹脂基板１０との密着性向上のため、中層のシリコン窒化膜１６ｂは、外部からの水分及び不純物のブロック膜として、最上層のシリコン酸化膜１６ｃは、シリコン窒化膜１６ｂ中に含有する水素原子が薄膜トランジスタＴＲの半導体層１８側に拡散しないようにするブロック膜として、それぞれ設けられるが、特にこの構造に限定するものではなく、さらに積層があってもよいし、単層あるいは二層積層であってもよい。

薄膜トランジスタＴＲを形成する箇所に合わせて付加膜２０を形成してもよい。付加膜２０は、チャネル裏面からの光の侵入等による薄膜トランジスタＴＲの特性の変化を抑制したり、導電材料で形成して所定の電位を与えることで、薄膜トランジスタＴＲにバックゲート効果を与えたりすることができる。ここでは、シリコン酸化膜１６ａを形成した後、薄膜トランジスタＴＲが形成される箇所に合わせて付加膜２０を島状に形成し、その後シリコン窒化膜１６ｂ及びシリコン酸化膜１６ｃを積層することで、バリア無機膜１６に付加膜２０を封入するように形成しているが、この限りではなく、樹脂基板１０上にまず付加膜２０を形成し、その後にバリア無機膜１６を形成してもよい。

バリア無機膜１６上に薄膜トランジスタＴＲが形成されている。ポリシリコン薄膜トランジスタを例に挙げて、ここではＮｃｈトランジスタのみを示しているが、Ｐｃｈトランジスタを同時に形成してもよい。薄膜トランジスタＴＲの半導体層１８は、チャネル領域とソース・ドレイン領域との間に、低濃度不純物領域を設けた構造を採る。ゲート絶縁膜２２としてはここではシリコン酸化膜を用いる。ゲート電極２４は、ＭｏＷから形成された第１配線層Ｗ１の一部である。第１配線層Ｗ１は、ゲート電極２４に加え、第１保持容量線ＣＬ１を有する。第１保持容量線ＣＬ１と半導体層１８（ソース・ドレイン領域）との間で、ゲート絶縁膜２２を介して、保持容量Ｃｓの一部が形成される。

ゲート電極２４の上に、層間絶縁膜２６（シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜）が積層されている。層間絶縁膜２６の上に、ソース・ドレイン電極２８となる部分を含む第２配線層Ｗ２が形成されている。ここでは、Ｔｉ、Ａｌ及びＴｉの三層積層構造を採用する。層間絶縁膜２６を介して、第１保持容量線ＣＬ１（第１配線層Ｗ１の一部）と第２保持容量線ＣＬ２（第２配線層Ｗ２の一部）とで、保持容量Ｃｓの他の一部が形成される。

ソース・ドレイン電極２８を覆うように平坦化有機膜３０が設けられている。平坦化有機膜３０は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により形成される無機絶縁材料に比べ、表面の平坦性に優れることから、感光性アクリル等の樹脂が用いられる。

平坦化有機膜３０は、画素コンタクト部３２では除去されて、その上に酸化インジウムスズ（Indium Tin Oxide：ＩＴＯ）膜３４が形成されている。酸化インジウムスズ膜３４は、相互に分離された第１透明導電膜３４ａ及び第２透明導電膜３４ｂを含む。

平坦化有機膜３０の除去により表面が露出した第２配線層Ｗ２は、第１透明導電膜３４ａにて被覆される。第１透明導電膜３４ａを被覆するように、平坦化有機膜３０の上にシリコン窒化膜３６が設けられている。シリコン窒化膜３６は、画素コンタクト部３２に開口を有し、この開口を介してソース・ドレイン電極２８に導通するように画素電極３８が積層されている。画素電極３８は、反射電極として形成され、酸化インジウム亜鉛膜、Ａｇ膜、酸化インジウム亜鉛膜の三層積層構造になっている。ここで、酸化インジウム亜鉛膜に代わって酸化インジウムスズ膜を用いてもよい。画素電極３８は、画素コンタクト部３２から側方に拡がり、薄膜トランジスタＴＲの上方に至る。

第２透明導電膜３４ｂは、画素コンタクト部３２に隣接して、画素電極３８の下方（さらにシリコン窒化膜３６の下方）に設けられている。第２透明導電膜３４ｂ、シリコン窒化膜３６及び画素電極３８は重なっており、これらによって付加容量Ｃadが形成される。

平坦化有機膜３０の上であって例えば画素コンタクト部３２の上方に、バンク（リブ）と呼ばれて隣同士の画素領域の隔壁となる絶縁有機膜４０が形成されている。絶縁有機膜４０としては平坦化有機膜３０と同じく感光性アクリル等が用いられる。絶縁有機膜４０は、画素電極３８の表面を発光領域として露出するように開口され、その開口端はなだらかなテーパー形状となるのが好ましい。開口端が急峻な形状になっていると、その上に形成される有機エレクトロルミネセンス層４２のカバレッジ不良を生ずる。

平坦化有機膜３０と絶縁有機膜４０は、両者間にあるシリコン窒化膜３６に設けた開口を通じて接触している。これにより、絶縁有機膜４０の形成後の熱処理等を通じて、平坦化有機膜３０から脱離する水分や脱ガスを、絶縁有機膜４０を通じて引き抜くことができる。

画素電極３８の上に、有機材料からなる有機エレクトロルミネセンス層４２が積層されている。有機エレクトロルミネセンス層４２は、単層であってもよいが、画素電極３８側から順に、正孔輸送層、発光層及び電子輸送層が積層された構造であってもよい。これらの層は、蒸着によって形成してもよいし、溶媒分散の上での塗布によって形成してもよく、画素電極３８（各サブ画素）に対して選択的に形成してもよいし、表示領域ＤＡを覆う全面にベタ形成されてもよい。ベタ形成の場合は、全サブ画素において白色光を得て、カラーフィルタ（図示せず）によって所望の色波長部分を取り出す構成になる。

有機エレクトロルミネセンス層４２の上に、対向電極４４が設けられている。ここでは、トップエミッション構造としているため、対向電極４４は透明である。例えば、Ｍｇ層及びＡｇ層を、有機エレクトロルミネセンス層４２からの出射光が透過する程度の薄膜として形成する。前述の有機エレクトロルミネセンス層４２の形成順序に従うと、画素電極３８が陽極となり、対向電極４４が陰極となる。複数の画素電極３８と、対向電極４４と、複数の画素電極３８のそれぞれの中央部と対向電極４４の間に介在する有機エレクトロルミネセンス層４２と、で発光素子層４６が構成される。発光素子層４６は、画像が表示される表示領域ＤＡを含む。

対向電極４４の上に、発光素子層４６を覆う封止層４８が形成されている。封止層４８は、先に形成した有機エレクトロルミネセンス層４２を、外部からの水分侵入を防止することを機能の一としており、高いガスバリア性が要求される。封止層４８は、有機膜５０及びこれを上下で挟む第１無機膜５２及び第２無機膜５４（例えばシリコン窒化膜）の積層構造になっている。第１無機膜５２及び第２無機膜５４は、有機膜５０の周囲で、接触して重なる（図６参照）。

封止層４８には、タッチセンシング層５６、保護層５８及び偏光板６０（例えば円偏光板）が積層される。タッチセンシング層５６は、相互に交差する複数の送信電極Ｔｘと複数の受信電極Ｒｘを有しているが、対向電極４４を複数部分に分割して送信電極に共用すれば、送信電極Ｔｘを省略することができる。

図５は、図１に示す表示装置の回路図である。回路は、走査回路ＧＤに接続される複数の走査線ＧＬと、信号駆動回路ＳＤに接続される複数の信号線ＤＬを有する。図１に示す集積回路チップＣＰ内に信号駆動回路ＳＤが配置されている。隣接する２つの走査線ＧＬと隣接する２つの信号線ＤＬとで囲まれる領域が１つの画素ＰＸである。画素ＰＸは、駆動トランジスタとしての薄膜トランジスタＴＲ及びスイッチとしての薄膜トランジスタＴＲ２と保持容量Ｃｓを含む。走査線ＧＬにゲート電圧が印加されることにより、薄膜トランジスタＴＲ２がＯＮ状態となり、信号線ＤＬから映像信号が供給され、保持容量Ｃｓに電荷が蓄積される。保持容量Ｃｓに電荷が蓄積されることにより、薄膜トランジスタＴＲがＯＮ状態となり、電源線ＰＷＬから発光素子ＯＤに電流が流れる。この電流により発光素子ＯＤが発光する。

図６は、図１に示す表示装置のVI−VI線断面図である。図６に示すアレイ基板６２は、図４に示す平坦化有機膜３０が載る層の総称であり、表示領域ＤＡの外側では、層間絶縁膜２６が最上層である。アレイ基板６２には、平坦化有機膜３０が設けられている。平坦化有機膜３０は、表示領域ＤＡの全体に形成され、表示領域ＤＡの外側に周縁を有する。平坦化有機膜３０は、シリコン窒化膜３６で覆われている。シリコン窒化膜３６は、平坦化有機膜３０の外側では、アレイ基板６２（最上層にある層間絶縁膜２６（図４））に密着し、両者間に平坦化有機膜３０が封入されて、水分の侵入を防ぐようになっている。

平坦化有機膜３０から間隔をあけて、第１バンク６４が設けられている。第１バンク６４は平坦化有機膜３０を囲む。さらに、第１バンク６４から間隔をあけて、第２バンク６６が設けられている。第２バンク６６は、第１バンク６４を囲む。第１バンク６４及び第２バンク６６は、平坦化有機膜３０と同じ材料からなり、同時に形成される。言い換えると、有機層を分離して、平坦化有機膜３０、第１バンク６４及び第２バンク６６が形成される。シリコン窒化膜３６は、平坦化有機膜３０の上方から連続して、第１バンク６４及び第２バンク６６を覆うようになっている。

図４に示す発光素子層４６は、表示領域ＤＡの外側に至るようになっている。発光素子層４６の上に封止層４８が設けられる。封止層４８は、第１無機膜５２と、第１無機膜５２の上に積層する有機膜５０と、有機膜５０の上に積層する第２無機膜５４を含む。第１無機膜５２及び第２無機膜５４は、有機膜５０を挟み、有機膜５０の周囲で相互に接触する（図６）。

有機膜５０は、図６に示すように、上面が周縁部で外方向に下がるように傾斜し、先端に向けて薄くなっている。したがって、有機膜５０の周縁部に異物６８が存在すると、有機膜５０が異物６８を覆えないだけでなく、第２無機膜５４に穴があくこともあり得る。

封止層４８は、第３無機膜７０を含む。第３無機膜７０は、表示領域ＤＡとの重なりを避けて、有機膜５０の周縁部に上方から重なる。第２無機膜５４の上及び下の少なくとも一方に第３無機膜７０が積層する。第３無機膜７０は、全体的に、第２無機膜５４に接触する。第３無機膜７０は、複数層からなる。第３無機膜７０があることで、封止層４８のバリア性能の低下を防止することができる。

有機膜５０の周囲を囲むように第１バンク６４が設けられている。第１無機膜５２及び第２無機膜５４は、有機膜５０から第１バンク６４を超えた位置に先端がある。第１無機膜５２及び第２無機膜５４は、第２バンク６６の上方に先端がある。第３無機膜７０は、第１バンク６４の上方に先端がある。

図７は、図１に示す表示装置のVII−VII線断面図である。アレイ基板６２は、集積回路チップＣＰ及びフレキシブルプリント基板ＦＰとの電気的接続のために、配線７２を有する。図２及び図３に示すようにディスプレイＤＳＰを屈曲するため、屈曲領域では平坦化有機膜３０が設けられない。図７に示すように、第３無機膜７０は、外部との接続領域の側にも設けられている。

図８は、表示装置の製造方法を説明するための図である。本実施形態では、大型基板７４から複数のディスプレイＤＳＰを多面取りする。具体的には、図４に示す樹脂基板１０を切断される前の状態で用意し、各層を形成する。

図６及び図７に示す封止層４８の形成では、各ディスプレイＤＳＰの全体を覆うように、第１無機膜５２及び第２無機膜５４を積層し、保護層５８をマスクとして、これらをエッチングする。フォトリソグラフィを適用して樹脂膜としての保護層５８形成する。第２バンク６６は保護層５８の流れ止めになる。

第１無機膜５２及び第２無機膜５４をエッチングして、図７に示すように、集積回路チップＣＰ及びフレキシブルプリント基板ＦＰとの電気的接続のために、配線７２を露出させる。図８に示すように、各ディスプレイＤＳＰの周縁部には、第１無機膜５２及び第２無機膜５４が設けられない領域（ハッチングした領域）がある。図６及び図７に示す有機膜５０の形成では、第１バンク６４が樹脂の流れ止めになる。

第３無機膜７０も、各ディスプレイＤＳＰの全体を覆うように形成した後に、エッチングしてパターニングする。第３無機膜７０は、バリア性の高いＳｉＮやＳｉＯＮでＣＶＤによって形成してもよいし、異物被覆性能の高い原子層堆積（Atomic Layer Deposition: ALD）法によって成膜してもよい。第３無機膜７０は、表示領域ＤＡを囲むようにパターニングする。

図９は、図８に示す構造のIX−IX線断面図である。本実施形態では、エッチングマスクを使用するので、第３無機膜７０は、表示領域ＤＡを囲む枠領域の一部には存在しない。つまり、第３無機膜７０は、平面視で、表示領域ＤＡを囲む枠領域に一部を避けるように断続的に設けられる。これに対して、図６及び図７は、第３無機膜７０を含む領域の断面図である。その他、製造方法は、表示装置の内容から自明の方法を含む。

［変形例］
図１０は、実施形態の第１変形例に係る表示装置の断面図である。この例では、第１無機膜１５２、第２無機膜１５４及び第３無機膜１７０を、マスクを介して成膜しながらパターニングする。そのため、エッチングを行わないので、保護層５８の流れ止めとなる第２バンクを形成しない。

図１１は、実施形態の第２変形例に係る表示装置の断面図である。この例では、封止層２４８は、第２無機膜２５４と第３無機膜２７０に挟まれた第２有機膜２７６を含む。第３無機膜２７０は、第２有機膜２７６の外側で第２無機膜２５４に接触する。第２有機膜２７６を形成することで、異物被覆性能をさらに向上させることができる。

なお、表示装置は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置には限定されず、量子ドット発光素子（ＱＬＥＤ：Quantum‐Dot Light Emitting Diode）のような発光素子を各画素に備えた表示装置であってもよい。

本発明は、上述した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、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又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。

１０ 樹脂基板、１２ 感圧接着剤、１４ 補強フィルム、１６ バリア無機膜、１６ａ シリコン酸化膜、１６ｂ シリコン窒化膜、１６ｃ シリコン酸化膜、１８ 半導体層、２０ 付加膜、２２ ゲート絶縁膜、２４ ゲート電極、２６ 層間絶縁膜、２８ ソース・ドレイン電極、３０ 平坦化有機膜、３２ 画素コンタクト部、３４ 酸化インジウムスズ膜、３４ａ 第１透明導電膜、３４ｂ 第２透明導電膜、３６ シリコン窒化膜、３８ 画素電極、４０ 絶縁有機膜、４２ 有機エレクトロルミネセンス層、４４ 対向電極、４６ 発光素子層、４８ 封止層、５０ 有機膜、５２ 第１無機膜、５４ 第２無機膜、５６ タッチセンシング層、５８ 保護層、６０ 偏光板、６２ アレイ基板、６４ 第１バンク、６６ 第２バンク、６８ 異物、７０ 第３無機膜、７２ 配線、７４ 大型基板、１５２ 第１無機膜、１５４ 第２無機膜、１７０ 第３無機膜、２４８ 封止層、２５４ 第２無機膜、２７０ 第３無機膜、２７６ 第２有機膜、Ｃad 付加容量、ＣＬ１ 第１保持容量線、ＣＬ２ 第２保持容量線、ＣＰ 集積回路チップ、Ｃｓ 保持容量、ＤＡ 表示領域、ＤＬ 信号線、ＤＳＰ ディスプレイ、ＦＰ フレキシブルプリント基板、ＧＤ 走査回路、ＧＬ 走査線、ＯＤ 発光素子、ＰＷＬ 電源線、ＰＸ 画素、Ｒｘ 受信電極、ＳＤ 信号駆動回路、ＳＰ スペーサ、ＴＲ 薄膜トランジスタ、ＴＲ２ 薄膜トランジスタ、Ｔｘ 送信電極、Ｗ１ 第１配線層、Ｗ２ 第２配線層。

Claims (9)

1. 画像が表示される表示領域を含む発光素子層と、
   前記発光素子層を覆う封止層と、
   を有し、
   前記封止層は、第１無機膜と、前記第１無機膜の上に積層する有機膜と、前記有機膜の上に積層する第２無機膜と、第３無機膜と、を含み、
   前記第１無機膜及び前記第２無機膜は、前記有機膜を挟み、前記有機膜の周囲で相互に接触し、
   前記第３無機膜は、前記表示領域との重なりを避けて、前記有機膜の周縁部に上方から重なることを特徴とする表示装置。
2. 請求項１に記載された表示装置において、
   前記第２無機膜の上及び下の少なくとも一方に前記第３無機膜が積層することを特徴とする表示装置。
3. 請求項１又は２に記載された表示装置において、
   前記第３無機膜は、全体的に、前記第２無機膜に接触することを特徴とする表示装置。
4. 請求項１又は２に記載された表示装置において、
   前記封止層は、前記第２無機膜と前記第３無機膜に挟まれた第２有機膜をさらに含み、
   前記第３無機膜は、前記第２有機膜の外側で前記第２無機膜に接触することを特徴とする表示装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記有機膜は、上面が前記周縁部で外方向に下がるように傾斜し、先端に向けて薄くなっていることを特徴とする表示装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記有機膜の周囲を囲むバンクをさらに有し、
   前記第１無機膜及び前記第２無機膜は、前記有機膜から前記バンクを超えた位置に先端があり、
   前記第３無機膜は、前記バンクの上方に先端があることを特徴とする表示装置。
7. 請求項６に記載された表示装置において、
   前記バンクの周囲を囲む第２バンクをさらに有し、
   前記第１無機膜及び前記第２無機膜は、前記第２バンクの上方に前記先端があることを特徴とする表示装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記第３無機膜は、複数層からなることを特徴とする表示装置。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記第３無機膜は、平面視で、前記表示領域を囲む枠領域に一部を避けるように断続的に設けられていることを特徴とする表示装置。

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