JP6396879B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置に関する。

表示装置として、近年、可撓性を有する表示装置が開発されている。例えば、可撓性を有する樹脂基板上に回路層及び有機エレクトロルミネッセンス層が形成された表示装置である（特許文献１）。可撓性を有する基板は、有機層をガラス基板の上に形成し、硬化させ、ガラス基板から剥離することで製造していた。

特開２０１１−２２７３６９号公報

有機層は、ガラス基板から剥離するときにレーザ光を照射するので、膜厚が薄い場合はレーザ照射部における有機層の変形量が大きく、未照射部との境界に大きな応力が加わり、その上にある有機エレクトロルミネッセンス層が剥離してしまう。そこで、有機層は、ある程度の膜厚が必要である。しかし、有機層の膜厚に関しては、特に端子部の曲げ耐性に対して最も支配的なパラメータであり、膜厚が大きいほど曲げ耐性は低下する。

本発明は、有機層の上に載る自発光素子層の剥離を抑制しながら、有機層の曲げ耐性を向上させることを目的とする。

本発明に係る表示装置は、相互に積層する複数の層からなる基板と、画像を構成する複数の単位画素の回路を含むように前記基板に積層された回路層と、前記回路層を覆って封止する封止層と、を有し、前記回路層は、前記複数の単位画素に対応する複数の画素電極及び自発光素子層が設けられた表示素子領域と、前記表示素子領域に至る配線及び端子を有して少なくとも部分的に屈曲する周辺領域と、を含み、前記基板は、前記回路層の前記表示素子領域に重なる第１領域と、前記周辺領域に重なって少なくとも部分的に屈曲する第２領域と、を含み、前記複数の層は、少なくとも１層の無機層と、複数層の有機層と、を含み、前記複数層の有機層が前記第１領域で有する層数は、前記複数層の有機層が前記第２領域で有する層数よりも多いことを特徴とする。

本発明によれば、表示素子領域に重なる第１領域では有機層の層数が多いので、自発光素子層の剥離を抑制することができ、第２領域では有機層の層数が少ないので、基板の曲げ耐性を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る表示装置を示す概略図である。 図１に示す表示装置のII−II線断面図である。 図１に示す表示装置のIII−III線断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。 本発明の第６の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。 本発明の第７の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。 本発明の第８の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。

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。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置を示す概略図である。表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス表示装置を例に挙げる。表示装置は、基板１０及び対向基板１２を有する。対向基板１２の表示領域１３には、複数の単位画素１４がそれぞれ発光することにより画像が表示される。

図２は、図１に示す表示装置のII−II線断面図である。図３は、図１に示す表示装置のIII−III線断面図である。基板１０には、回路層１６が設けられる。回路層１６は、画像を構成する複数の単位画素１４それぞれに対応して電流を制御するための回路を含む。回路層１６は、画像を表示するための素子が設けられた表示素子領域ＤＥＡを含む。

表示素子領域ＤＥＡでは、基板１０に半導体層１８が形成されている。半導体層１８の上にソース電極２０及びドレイン電極２２が設けられている。半導体層１８を覆ってゲート絶縁膜２４が形成され、ゲート絶縁膜２４の上にはゲート電極２６が形成されている。ゲート電極２６を覆って層間絶縁膜２８が形成されている。ソース電極２０及びドレイン電極２２は、ゲート絶縁膜２４及び層間絶縁膜２８を貫通している。半導体層１８、ソース電極２０、ドレイン電極２２及びゲート電極２６によって薄膜トランジスタ３０が構成される。薄膜トランジスタ３０を覆うようにパッシベーション層３２が設けられている。

パッシベーション層３２の上には導電層３４が形成されている。導電層３４の第１部分３４ａは、電源線であって、パッシベーション層３２を貫通するコンタクトホール３２ａを介して、ソース電極２０及びドレイン電極２２の一方に電気的に接続している。ソース電極２０及びドレイン電極２２の他方は、パッシベーション層３２を貫通するコンタクトホール３２ｂを介して、導電層３４の第２部分３４ｂに電気的に接続している。

導電層３４の上には、平坦化層３６が設けられている。平坦化層３６には、図１に示す表示領域１３を囲むように、分離溝３８ａ，３８ｂ，３８ｃが形成されて水分の侵入を防いでいる。

平坦化層３６の上には、図１に示す複数の単位画素１４に対応して複数の画素電極４０が設けられている。画素電極４０は、図示を省略するが光を反射する下層と光を透過する上層からなる。画素電極４０は、平坦化層３６を貫通するコンタクトホール３６ａを介して、導電層３４の第２部分３４ｂに電気的に接続している。画素電極４０の下には、絶縁膜４２を介して、容量電極４４が設けられ、画素電極４０と容量電極４４の間に容量が形成される。

パッシベーション層３２及び画素電極４０上に、絶縁層４４が形成されている。絶縁層４４は、画素電極４０の周縁部に載り、画素電極４０の一部（例えば中央部）を開口させるように形成されている。絶縁層４４によって、画素電極４０の一部を囲むバンクが形成される。

画素電極４０上に自発光素子層４６が設けられている。自発光素子層４６は、複数の画素電極４０に連続的に載り、絶縁層４４にも載るようになっている。変形例として、画素電極４０ごとに別々に（分離して）、自発光素子層４６を設けてもよい。自発光素子層４６は、少なくとも発光層を含み、さらに、電子輸送層、正孔輸送層、電子注入層及び正孔注入層のうち少なくとも一層を含んでもよい。

自発光素子層４６の上には、共通電極４８（例えば陰極）が設けられている。共通電極４８は、バンクとなる絶縁層４４の上方に載るように形成する。自発光素子層４６は、画素電極４０及び共通電極４８に挟まれ、両者間を流れる電流によって輝度が制御されて発光する。

回路層１６は、封止層５０によって封止されて、水分から遮断されている。封止層５０は、窒化シリコンや酸化シリコンなどからなる無機膜及びアクリル樹脂などの有機膜の積層体である。封止層５０の上方には、シール材５２及び充填層５４を介して、対向基板１２が設けられている。対向基板１２には、複数色（例えば、青、赤及び緑）からなる着色層５６が設けられ、隣同士の異なる色の着色層５６の間には、ブラックマトリクス５８が金属や樹脂などで形成されて、カラーフィルタを構成している。対向基板１２は、タッチパネルであってもよいし、偏光板や位相差板を備えてもよい。

回路層１６は、表示素子領域ＤＥＡから延びる周辺領域ＰＡを含む。周辺領域ＰＡには、配線６０及び端子６２が設けられる。配線６０及び端子６２は、パッシベーション層３２の上に形成された導電層３４の一部を含む。配線６０は表示素子領域ＤＥＡに至るように設けられる。端子６２は、異方性導電膜６４を介して、集積回路チップ６６やフレキシブル基板６８に電気的に接続される。配線６０の上には、１層又は複数層からなる第１保護層７０及び第２保護層７２が積層されている。第１保護層７０は、平坦化層３６と同じ材料で同じプロセスで形成される。第２保護層７２は、バンクを形成するための絶縁層４４と同じ材料で同じプロセスで形成される。回路層１６の周辺領域ＰＡは、少なくとも部分的に屈曲し、これに対応して配線６０も屈曲する。一方、上述した表示素子領域ＤＥＡは、屈曲せずに平坦になっている。

回路層１６は、基板１０に積層されている。基板１０は、回路層１６の表示素子領域ＤＥＡに重なる第１領域Ａ１を含む。第１領域Ａ１は、表示素子領域ＤＥＡに対応して、屈曲せずに平坦になっている。基板１０は、回路層１６の周辺領域ＰＡに重なる第２領域Ａ２を含む。第２領域Ａ２は、シール材５２の外側にあって、少なくとも部分的に屈曲する。屈曲する第２領域Ａ２に重なって、回路層１６の周辺領域ＰＡで、配線６０が屈曲する。配線６０は、下にある基板１０と上にある第１保護層７０及び第２保護層７２の間に介在する。そのため、積層構造の厚み方向の中間に位置するので、屈曲による伸縮の変位が小さく、これにより配線６０の断線を防止することができる。

基板１０は、相互に積層する複数の層からなる。基板１０を構成する複数の層は、複数層の有機層７３を含む。複数層の有機層７３は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の全体にわたる少なくとも１層の全体有機層７４を含む。全体有機層７４は、基材としての自立性を有する厚み（例えば５〜１０μｍ）を有する。この厚みは、製造プロセスで図示しないガラス基板に形成して剥離するときに、剥離に耐えるのに必要な厚みである。

複数層の有機層７３は、少なくとも１層の部分有機層７６を含む。部分有機層７６は、全体有機層７４の両側のうち回路層１６の側にある。少なくとも１層の部分有機層７６は、屈曲する第２領域Ａ２を避けて、第１領域Ａ１で全体有機層７４に積層する。部分有機層７６は例えば５μｍ以上の厚みを有する。全体有機層７４及び部分有機層７６の合計厚みは、１０〜１５μｍ以上である。この厚みは、製造プロセスでガラス基板から剥離するときに照射するレーザ光の熱による膨らみを抑え、その上にある自発光素子層４６の剥離を防止するのに必要な厚みである。

基板１０を構成する複数の層は、少なくとも１層の無機層７８を含む。少なくとも１層の無機層７８の厚みも、基板１０の厚みに加算されて基材としての自立性を高める。少なくとも１層の無機層７８は、水分を遮断するバリア膜になるとともに、厚みを増すことで自発光素子層４６の剥離を防止することに寄与する。

少なくとも１層の無機層７８は、複数層の有機層７３（全体有機層７４及び部分有機層７６）と回路層１６の間に介在する第１無機層８０を含む。少なくとも１層の無機層７８は、少なくとも１層の全体有機層７４と少なくとも１層の部分有機層７６の間に介在する第２無機層８２を含む。部分有機層７６は、第１無機層８０及び第２無機層８２に挟まれている。

第１無機層８０及び第２無機層８２は、第１領域Ａ１の外側（シール材５２の外側）で、相互に接触して一体化して第２領域Ａ２に延び、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の全体にわたる第３無機層８４を構成する。第３無機層８４は、第２領域Ａ２では屈曲しているが、第１領域Ａ１では平坦になっている。

図２及び図３に示すように、第１無機層８０と第２無機層８２は、部分有機層７６の周囲で相互に接触して一体化して、部分有機層７６を封止している。これにより、第１無機層８０及び第２無機層８２が水分に対するバリア性を有しているので、部分有機層７６を水分から遮断することができる。

本実施形態によれば、複数層の有機層７３が第１領域Ａ１で有する層数（全体有機層７４及び部分有機層７６からなる２層）は、複数層の有機層７３が第２領域Ａ２で有する層数（全体有機層７４からなる１層）よりも多い。基板１０は、表示素子領域ＤＥＡに重なる第１領域Ａ１では有機層７３の層数が多いため厚みが大きくなっており、自発光素子層４６の剥離を抑制することができる。少なくとも部分的に屈曲する第２領域Ａ２では、基板１０は、有機層７３の層数が少ないため厚みが小さいので、基板１０の曲げ耐性を向上させることができる。

［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。本実施形態では、部分有機層２７６が、全体有機層２７４の両側のうち回路層２１６とは反対側にある点で、第１の実施形態と相違する。

少なくとも１層の無機層２７８は、複数層の有機層２７３と回路層２１６の間に介在する第１無機層２８０を含む。第１無機層２８０は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の全体にわたる。少なくとも１層の無機層２７８は、少なくとも１層の全体有機層２７４と少なくとも１層の部分有機層２７６の間に介在する第２無機層２８２を含む。第２無機層２８２は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の全体にわたる。第２無機層２８２の一部（第１領域Ａ１にある部分）は、部分有機層２７６の両側のうち回路層２１６の側（又は全体有機層２７４の両側のうち回路層２１６とは反対側）に位置する。第２無機層２８２の少なくとも一部（第２領域Ａ２にある部分）は、複数層の有機層２７３の両側のうち回路層２１６とは反対側に位置する。第２無機層２８２と部分有機層２７６の下面が面一になっている。製造プロセスで、図示しないガラス基板の上に部分有機層２７６を形成し、この部分有機層２７６及びその周囲でガラス基板に載るように第２無機層２８２を形成することで、この形状になる。

本実施形態によれば、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の全体にわたる第２無機層２８２の両側のうち回路層２１６とは反対側に部分有機層２７６がある。したがって、部分有機層２７６を、第２無機層２８２によって、回路層２１６から隔離して水分の侵入を防止することができる。

［第３の実施形態］
図５は、本発明の第３の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。本実施形態は、複数層の部分有機層３７６ａ，３７６ｂが設けられている点で、第２の実施形態と相違する。

複数層の有機層３７３と回路層３１６の間に、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の全体にわたる第１無機層３８０が介在する。全体有機層３７４と部分有機層３７６ａの間に第２無機層３８２が介在し、複数層の部分有機層３７６ａ，３７６ｂの間に第３無機層３８４が介在する。第２無機層３８２及び第３無機層３８４は、第１領域Ａ１の外側（シール材５２の外側）で、相互に接触して一体化して第２領域Ａ２に延び、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２の全体にわたる第４無機層３８６を構成する。第４無機層３８６の少なくとも一部（第２領域Ａ２にある部分）は、複数層の有機層３７３の、回路層３１６とは反対側に位置する。第４無機層３８６は、第２領域Ａ２では屈曲しているが、第１領域Ａ１では平坦になっている。第４無機層３８６と部分有機層３７６ｂの下面が面一になっている。

第２無機層３８２と第３無機層３８４は、部分有機層３７６ａの周囲で相互に接触して一体化し、部分有機層３７６ａを封止している。これにより、第２無機層３８２及び第３無機層３８４が水分に対するバリア性を有しているので、部分有機層３７６ａを水分から遮断することができる。

［第４の実施形態］
図６は、本発明の第４の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。本実施形態は、図４に示す第２無機層２８２を有しない点で、第２の実施形態と相違する。そして、全体有機層４７４と部分有機層４７６が接触して積層される。全体有機層４７４と部分有機層４７６の下面が面一になる。

［第５の実施形態］
図７は、本発明の第５の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。本実施形態では、基板５１０は、第１有機層５７４と、第１有機層５７４上に形成された第１無機層５８２と、第１無機層５８２上に形成された第２有機層５７６と、第２有機層５７６上に形成された第２無機層５８０と、を含む。第１領域Ａ１には、第１有機層５７４、第１無機層５８２、第２有機層５７６及び第２無機層５８０が配置されている。第２領域Ａ２には、第１有機層５７４、第１無機層５８２及び第２無機層５８０が配置されている。

第２領域Ａ２にて第１無機層５８２及び第２無機層５８０が接する。第１領域Ａ１の周囲で第１無機層５８２及び第２無機層５８０が接する。これにより、第２有機層５７６が回路層１６の側に有する第１面５７６ａと、第１面５７６ａとは反対側の第２面５７６ｂと、側面５７６ｃとが、無機材料にて取り囲まれる。その他の内容は、第１の実施形態で説明した内容が該当する。

［第６の実施形態］
図８は、本発明の第６の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。本実施形態では、有機層６７４が、第２領域Ａ２を避けて、第１領域Ａ１に設けられる。そして、有機層６７４の周囲で、有機層６７４の上下にある無機層６８０，６８２が接触し、有機層６７４を封止している。こうすることで、最も回路層１６に近い有機層６７４を水分から有効に遮断することができる。また、有機層６７４の下にある他の有機層６７６ａも、その上下にある無機層６８２，６８４によって封止されて、水分から遮断されている。なお、回路層１６から最も離れた有機層６７６ｂが第１領域Ａ１から第２領域Ａ２の全体にわたる点で、本実施形態は、図５に示す第３の実施形態と異なる。

［第７の実施形態］
図９は、本発明の第７の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。本実施形態では、有機層７７４が、第２領域Ａ２を避けて、第１領域Ａ１に設けられる。そして、有機層７７４の周囲で、有機層７７４の上下にある無機層７８０，７８２が接触し、有機層７７４を封止している。こうすることで、最も回路層１６に近い有機層７７４を水分から有効に遮断することができる。有機層７７４の下にある他の有機層７７６ａが、第１領域Ａ１から第２領域Ａ２の全体にわたる点で、本実施形態は、図５に示す第３の実施形態と異なる。無機層７８４の下にあって回路層１６から最も離れた有機層７７６ｂは、第２領域Ａ２を避けて、第１領域Ａ１に設けられている。

［第８の実施形態］
図１０は、本発明の第８の実施形態に係る表示装置を示す概略断面図である。本実施形態では、有機層８７４が、第２領域Ａ２を避けて、第１領域Ａ１に設けられる。そして、有機層８７４の周囲で、有機層８７４の上下にある無機層８８０，８８２が接触し、有機層８７４を封止している。こうすることで、最も回路層１６に近い有機層８７４を水分から有効に遮断することができる。なお、無機層８８２の下にあって有機層８７４よりも回路層１６から離れた有機層８７６ａ，８７６ｂが第１領域Ａ１から第２領域Ａ２の全体にわたる点で、本実施形態は、図５に示す第３の実施形態と異なる。

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）のような自発光素子を各画素に備えた表示装置であってもよい。

さらに、基板１０には、回路層１６とは反対側の領域に、ポリエチレン等にて構成された保護層（図示せず）をそれぞれ貼り付けてもよい。例えば図２の第１領域Ａ１にある基板１０の回路層１６とは反対側の領域に保護層を貼り付けてもよい。さらに第２領域Ａ２の曲げられてない領域であって、集積回路チップ６６およびフレキシブル基板６８とは反対側で、基板１０に他の保護層を貼り付けても良い。これらの保護層は第１保護層７０や第２保護層７２がある領域との重なりを避けるように配置される。

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。

ＤＥＡ 表示素子領域、ＰＡ 周辺領域、Ａ１ 第１領域、Ａ２ 第２領域、１０ 基板、１２ 対向基板、１３ 表示領域、１４ 単位画素、１６ 回路層、１８ 半導体層、２０ ソース電極、２２ ドレイン電極、２４ ゲート絶縁膜、２６ ゲート電極、２８ 層間絶縁膜、３０ 薄膜トランジスタ、３２ パッシベーション層、３２ａ コンタクトホール、３２ｂ コンタクトホール、３４ 導電層、３４ａ 第１部分、３４ｂ 第２部分、３６ 平坦化層、３６ａ コンタクトホール、３８ａ，３８ｂ，３８ｃ 分離溝、４０ 画素電極、４２ 絶縁膜、４４ 容量電極、４６ 自発光素子層、４８ 共通電極、５０ 封止層、５２ シール材、５４ 充填層、５６ 着色層、５８ ブラックマトリクス、６０ 配線、６２ 端子、６４ 異方性導電膜、６６ 集積回路チップ、６８ フレキシブル基板、７０ 第１保護層、７２ 第２保護層、７３ 有機層、７４ 全体有機層、７６ 部分有機層、７８ 無機層、８０ 第１無機層、８２ 第２無機層、８４ 第３無機層、２１６ 回路層、２７３ 有機層、２７４ 全体有機層、２７６ 部分有機層、２７８ 無機層、２８０ 第１無機層、２８２ 第２無機層、３１６ 回路層、３７３ 有機層、３７４ 全体有機層、３７６ａ，３７６ｂ 部分有機層、３８０ 第１無機層、３８２ 第２無機層、３８４ 第３無機層、３８６ 第４無機層、４７４ 全体有機層、４７６ 部分有機層。

Claims (11)

1. 相互に積層する複数の層からなる基板と、
   前記基板の上に位置し、自発光素子を備える複数の画素と、薄膜トランジスタと、配線と、を含む回路層と、
   を有し、
   前記基板は、前記複数の画素が位置する第１領域と、前記第１領域に隣接し、少なくとも部分的に屈曲する第２領域と、を含み、
   前記複数の層は、前記第１領域と前記第２領域とに跨って位置する少なくとも１層の無機層と、複数層の有機層と、を含み、
   前記第１領域に位置する前記有機層の層数は、前記第２領域に位置する前記有機層の層数よりも多い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、
   前記複数層の有機層は、前記第１領域及び前記第２領域の全体にわたる少なくとも１層の全体有機層と、前記第２領域を避けて前記第１領域にある少なくとも１層の部分有機層と、を含むことを特徴とする表示装置。
3. 請求項２に記載された表示装置において、
   前記少なくとも１層の全体有機層と前記少なくとも１層の部分有機層が接触して積層されることを特徴とする表示装置。
4. 請求項２に記載された表示装置において、
   前記少なくとも１層の無機層は、前記少なくとも１層の全体有機層と前記少なくとも１層の部分有機層の間に介在する第１無機層を含むことを特徴とする表示装置。
5. 請求項４に記載された表示装置において、
   前記少なくとも１層の無機層は、前記部分有機層の前記第１無機層とは反対側に位置する第２無機層を含み、
   前記第１無機層と前記第２無機層とは、互いに接する領域を有し、
   前記部分有機層の全体が、前記第１無機層と前記第２無機層とで覆われることを特徴とする表示装置。
6. 請求項２から５のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記少なくとも１層の部分有機層は、複数層の部分有機層を含み、
   前記少なくとも１層の無機層は、前記複数層の部分有機層の間に介在する層を含むことを特徴とする表示装置。
7. 請求項２から６のいずれか１項に記載された表示装置において、
   前記基板の前記回路層とは反対側の表面は、前記第１領域では前記部分有機層であり、前記第２領域では前記無機層の一つであり、
   前記無機層の前記一つは、前記第１領域では、前記表面である前記部分有機層の上に位置す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層に記載された表示装置において、
   前記少なくとも１層の無機層は、前記複数層の有機層の一つと前記回路層の間に介在する層を含む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、
   前記少なくとも１層の無機層は、前記複数層の有機層の一つの、前記回路層とは反対側に少なくとも一部が位置する層を含むことを特徴とする表示装置。
10. 基板と、
    前記基板上に形成され、自発光素子を備える複数の画素と、薄膜トランジスタと、配線と、を含む回路層と、
    を有し、
    前記基板は、前記複数の画素が位置する第１領域と、前記第１領域に隣接し、少なくとも部分的に屈曲する第２領域と、を含み、
    前記基板は、第１有機層と、前記第１有機層上に形成された第１無機層と、前記第１無機層上に形成された第２有機層と、前記第２有機層上に形成された第２無機層と、を含み、
    前記第１領域には、前記第１有機層、前記第１無機層、前記第２有機層及び前記第２無機層が配置され、
    前記第２領域には、前記第１有機層、前記第１無機層及び前記第２無機層が配置され、前記第２有機層は配置されないことを特徴とする表示装置。
11. 請求項１０に記載された表示装置において、
    前記第２領域にて前記第１無機層及び前記第２無機層が接し、前記第２有機層の上面と下面と側面とが、前記第１無機層と前記第２無機層とで覆われることを特徴とする表示装置。

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