特開2017-216323(P2017-216323A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 株式会社JOLEDの特許一覧
特開2017-216323電子デバイス、表示装置および電子機器
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-216323(P2017-216323A)
(43)【公開日】2017年12月7日
(54)【発明の名称】電子デバイス、表示装置および電子機器
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/336 20060101AFI20171110BHJP
   H01L 29/786 20060101ALI20171110BHJP
   G09F 9/30 20060101ALI20171110BHJP
   H01L 51/50 20060101ALI20171110BHJP
   H05B 33/04 20060101ALI20171110BHJP
   G02F 1/1333 20060101ALI20171110BHJP
【FI】
   H01L29/78 626C
   G09F9/30 338
   H05B33/14 A
   H05B33/04
   G02F1/1333 505
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】OL
【全頁数】19
(21)【出願番号】特願2016-108325(P2016-108325)
(22)【出願日】2016年5月31日
(71)【出願人】
【識別番号】514188173
【氏名又は名称】株式会社JOLED
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】特許業務法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石山 雄一郎
(72)【発明者】
【氏名】木下 智豊
【テーマコード(参考)】
2H190
3K107
5C094
5F110
【Fターム(参考)】
2H190HB03
2H190HB08
2H190HB12
2H190HB18
2H190HC05
2H190HC08
2H190HD00
3K107AA01
3K107BB01
3K107CC21
3K107DD17
3K107EE03
3K107EE48
3K107EE49
3K107EE50
5C094AA38
5C094BA03
5C094BA27
5C094BA43
5C094CA19
5C094DA06
5C094DA13
5C094FA01
5C094FA02
5C094FB01
5C094FB02
5C094FB12
5C094FB15
5F110AA14
5F110BB01
5F110BB10
5F110CC01
5F110DD01
5F110DD02
5F110DD12
5F110DD13
5F110DD14
5F110DD15
5F110DD17
5F110DD21
5F110EE02
5F110EE03
5F110EE04
5F110EE07
5F110EE14
5F110FF01
5F110FF02
5F110FF03
5F110FF04
5F110FF09
5F110FF29
5F110GG01
5F110GG02
5F110GG13
5F110GG15
5F110GG43
5F110HL02
5F110HL03
5F110HL04
5F110HL06
5F110HL07
5F110NN03
5F110NN22
5F110NN23
5F110NN24
5F110NN27
5F110QQ16
(57)【要約】
【課題】特性を安定的に維持することが可能な電子デバイス、この電子デバイスを用いた表示装置および電子機器を提供する。
【解決手段】
基板と、前記基板上に設けられ、無機高分子化合物と有機物とを含むバリア膜と、前記バリア膜を間にして、前記基板上に設けられた導電層または半導体層とを備えた電子デバイス。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に設けられ、無機高分子化合物と有機物とを含むバリア膜と、
前記バリア膜を間にして、前記基板上に設けられた導電層または半導体層と
を備えた電子デバイス。
【請求項2】
前記無機高分子化合物は、シリカ系化合物である
請求項1記載の電子デバイス。
【請求項3】
前記無機高分子化合物は、シリカナノパーティクルを含む
請求項2記載の電子デバイス。
【請求項4】
前記シリカナノパーティクルが、前記有機物により架橋されている
請求項3記載の電子デバイス。
【請求項5】
前記有機物はシロキサン系有機化合物である
請求項1記載の電子デバイス。
【請求項6】
前記バリア膜は前記基板の全面に設けられている
請求項1記載の電子デバイス。
【請求項7】
前記基板と前記バリア膜との間に第1無機絶縁膜を有する
請求項1記載の電子デバイス。
【請求項8】
前記基板と前記バリア膜との間に電界遮蔽膜を有する
請求項1記載の電子デバイス。
【請求項9】
前記電界遮蔽膜は、前記基板の全面に設けられている
請求項8記載の電子デバイス。
【請求項10】
前記電界遮蔽膜は、前記基板上の選択的な領域に設けられている
請求項8記載の電子デバイス。
【請求項11】
前記基板と前記バリア膜との間に第1無機絶縁膜および電界遮蔽膜を有する
請求項1記載の電子デバイス。
【請求項12】
前記バリア膜と前記導電層または前記半導体層との間に第2無機絶縁膜を有する
請求項1記載の電子デバイス。
【請求項13】
前記半導体層を含むトランジスタが設けられた
請求項1記載の電子デバイス。
【請求項14】
前記トランジスタは、前記半導体層に対向するゲート電極と、前記半導体層に電気的に接続されたソース・ドレイン電極とを有する
請求項13記載の電子デバイス。
【請求項15】
前記基板は可撓性基板である
請求項1記載の電子デバイス。
【請求項16】
基板と、
前記基板上に設けられ、無機高分子化合物と有機物とを含むバリア膜と、
前記バリア膜を間にして、前記基板上に設けられた導電層または半導体層と、
前記導電層上または前記半導体層上に設けられ、複数の画素を含む表示素子層と
を備えた表示装置。
【請求項17】
表示装置を備え、
前記表示装置は、
基板と、
前記基板上に設けられ、無機高分子化合物と有機物とを含むバリア膜と、
前記バリア膜を間にして、前記基板上に設けられた導電層または半導体層と、
前記導電層上または前記半導体層上に設けられ、複数の画素を含む表示素子層とを備えた
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本技術は、基板上に導電層または半導体層を有する電子デバイス、この電子デバイスを用いた表示装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)等を含む電子デバイスは、様々な分野の電子機器に活用されている(例えば、特許文献1)。このような電子デバイスは、基板を含んでおり、基板上に半導体層等が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2002−222691号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記した薄膜トランジスタ等を含む電子デバイスでは、その特性を安定的に維持することが望ましい。
【0005】
特性を安定的に維持することが可能な電子デバイス、この電子デバイスを用いた表示装置および電子機器を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本技術の一実施の形態に係る電子デバイスは、基板と、基板上に設けられ、無機高分子化合物と有機物とを含むバリア膜と、バリア膜を間にして、基板上に設けられた導電層または半導体層とを備えたものである。
【0007】
本技術の一実施の形態に係る表示装置は、基板と、基板上に設けられ、無機高分子化合物と有機物とを含むバリア膜と、バリア膜を間にして、基板上に設けられた導電層または半導体層と、導電層上または半導体層上に設けられ、複数の画素を含む表示素子層とを備えたものである。
【0008】
本技術の一実施の形態に係る電子機器は、表示装置を備え、表示装置は、基板と、基板上に設けられ、無機高分子化合物と有機物とを含むバリア膜と、バリア膜を間にして、基板上に設けられた導電層または半導体層と、導電層上または半導体層上に設けられ、複数の画素を含む表示素子層とを備えたものである。
【0009】
本技術の一実施の形態に係る電子デバイス、表示装置および電子機器では、バリア膜に無機高分子化合物に加えて有機物が含まれているので、バリア膜を形成する際の原料の粘度が高くなり易い。
【発明の効果】
【0010】
本技術の一実施の形態に係る電子デバイス、表示装置および電子機器によれば、バリア膜に無機高分子化合物に加えて有機物が含まれているので、容易にバリア膜の厚みを大きくすることができる。これにより、特性を安定的に維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
図1】本技術の一実施の形態に係る表示装置の概略構成を表す断面模式図である。
図2図1に示したバリア膜の構成を模式的に表す図である。
図3図2に示した部分Aの拡大図である。
図4図1に示したTFT層の具体的な構成を説明するための断面模式図である。
図5図1に示した表示装置の配線構成を説明するための平面模式図である。
図6図5に示した領域Pに相当する部分の構成を表す平面図である。
図7A図1に示した表示装置の製造方法の一工程を表す断面模式図である。
図7B図7Aに続く工程を表す断面模式図である。
図7C図7Bに続く工程を表す断面模式図である。
図7D図7Cに続く工程を表す断面模式図である。
図8】変形例1に係る表示装置の概略構成を表す断面模式図である。
図9】変形例2に係る表示装置の概略構成を表す断面模式図である。
図10図9に示した表示装置の他の例(1)を表す断面模式図である。
図11図9に示した表示装置の他の例(2)を表す断面模式図である。
図12図9に示した表示装置の他の例(3)を表す断面模式図である。
図13】変形例3に係る表示装置の概略構成を表す断面模式図である。
図14図13に示した表示装置の他の例(1)を表す断面模式図である。
図15図13に示した表示装置の他の例(2)を表す断面模式図である。
図16図13に示した表示装置の他の例(3)を表す断面模式図である。
図17図13に示した表示装置の他の例(4)を表す断面模式図である。
図18】変形例4に係る表示装置の概略構成を表す断面模式図である。
図19】変形例5に係る表示装置の概略構成を表す断面模式図である。
図20】表示装置の機能構成を表すブロック図である。
図21】撮像装置の構成を表すブロック図である。
図22】電子機器の構成を表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
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(基板上にバリア膜を有する表示装置の例)
2.変形例1(基板とバリア膜との間に絶縁膜を有する表示装置の例)
3.変形例2(基板とバリア膜との間に電界遮蔽膜を有する表示装置の例)
4.変形例3(バリア膜とTFT層との間に絶縁膜を有する表示装置の例)
5.変形例4(基板裏面に金属薄膜を有する表示装置の例)
6.変形例5(配線層を有する表示装置の例)
7.表示装置の機能構成例
8.撮像装置の例
9.電子機器の例
【0013】
<実施の形態>
[構成]
図1は、本技術の一実施の形態に係る表示装置(表示装置1)の断面構成を模式的に表したものである。表示装置1は、例えば有機電界発光(EL:Electro-Luminescence)装置であり、基板11上に、例えばバリア膜12、TFT層13および表示素子層14をこの順に有している。なお、基板11、バリア膜12およびTFT層13を含む構成が、本技術の「電子デバイス」の一具体例に相当する。
【0014】
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。あるいは、基板11は、例えばガラスなどのリジッドな材料から構成されていても構わない。基板11の厚みは例えば10μm〜700μmである。
【0015】
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および表示素子層14へと汚染源となり得る物質が移動するのを防ぐ。汚染源となり得る物質は、TFT層13または表示素子層14の特性を低下させる物質であり、例えば、水分およびナトリウム(Na)等である。本実施の形態では、このバリア膜12が無機高分子化合物に加えて有機物を含んでいる。これにより、バリア膜12を形成する際の原料の粘度が高くなり、バリア膜12の厚みを容易に大きくすることが可能となる。このため、バリア膜12にはバリア機能と共に、基板11を平坦化する機能が備わる。これにより表示装置1の特性が安定して維持される。これについての詳細は後述する。バリア膜12の厚みは例えば0.1μm〜10μmであり、4μm以上であることが好ましい。
【0016】
図2は、バリア膜12の構成を模式的に表したものである。バリア膜12に含まれる無機高分子化合物は例えばシリカ系化合物であり、シリカナノパーティクルからなる粒子12Pを含んでいる。粒子12Pの直径は例えば10nm〜1μmである。この無機高分子化合物は、Si(ケイ素)、O(酸素)およびH(水素)等の無機元素のみにより構成されており、C(炭素)は含まない。バリア膜12に含まれる無機高分子化合物はダイヤモンド等であってもよい。
【0017】
図3は、図2に示した部分Aを拡大して表している。バリア膜12に含まれる有機物は、例えば、シロキサン系有機材料である。具体的には、シロキサン結合(-Si-O-Si-)と有機系の置換基とを有しており、例えばジメチルポリシロキサン等である。このシロキサン系有機材料は、例えば、隣り合う粒子12Pの粒子間BPを架橋している(図3)。粒子間BPが架橋されていると、粒子12Pの位置が固定されるので、バリア膜12の安定性が向上し、製造プロセス等に対する耐性が向上する。粒子12Pに囲まれた空間Sには、このシロキサン系有機材料等の有機物が存在していてもよい。あるいは、空間Sに何も存在せず、空間Sが空隙になっていてもよい。バリア膜12に含まれる有機物は、ポリイミド等であってもよい。
【0018】
バリア膜12に含まれる無機高分子化合物と有機物との体積比は、例えば10:1〜10:5であり、バリア膜12に含まれる有機物は体積比で25%以下であることが望ましい。バリア膜12に含まれる有機物の量が多すぎると、上記のようなバリア膜12のバリア機能が低下する虞がある。
【0019】
図4は、バリア膜12上に設けられたTFT層13の具体的な構成を表している。このTFT層13は、薄膜トランジスタ(TFT10a)等を含む層である。TFT10aは、例えば、トップゲート型の薄膜トランジスタであり、バリア膜12上の選択的な領域に半導体層131を有している。この半導体層131上に、ゲート絶縁膜132を介してゲート電極133が形成されている。これらの半導体層131、ゲート絶縁膜132およびゲート電極133を覆うように、保護膜134と層間絶縁膜136Aとが設けられている。保護膜134および層間絶縁膜136Aには、半導体層131の一部に対向して、コンタクトホールH1が設けられている。層間絶縁膜136A上には、そのコンタクトホールH1を埋め込むように、ソース・ドレイン電極135が形成され、これらの層間絶縁膜136Aおよびソース・ドレイン電極135を覆って、層間絶縁膜136Bが形成されている。
【0020】
半導体層131は、バリア膜12上にパターン形成されている。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)を含んでいる。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。
【0021】
ゲート絶縁膜132は、例えば酸化シリコン(SiOx)、窒化シリコン(SiNx)、酸窒化シリコン(SiON)および酸化アルミニウム(AlOx)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。
【0022】
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。
【0023】
保護膜134は、例えば酸化チタン,酸化アルミニウム,酸化インジウムまたは酸化スズ等により構成され、水蒸気バリア膜として機能するものである。
【0024】
層間絶縁膜136A,136B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136A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。
【0025】
ソース・ドレイン電極135は、TFT10aのソースまたはドレインとして機能するものであり、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。このソース・ドレイン電極135としては、電気伝導性の良い材料が選択されることが望ましい。
【0026】
表示素子層14は、複数の画素を含むと共に、TFT10aが複数配置されたバックプレーンにより表示駆動される表示素子を含んでいる。表示素子としては、例えば有機EL素子などが挙げられる。有機EL素子は、TFT層13側から順に、例えばアノード電極、有機電界発光層およびカソード電極を有する。アノード電極は、TFT10aのソース・ドレイン電極135に接続されている。カソード電極には、例えば後述の配線WL2などを通じて、各画素に共通のカソード電位が供給されるようになっている。
【0027】
図5は、表示装置1の配線構成(バックプレーンの構成)を説明するための平面模式図である。図6は、図5に示した領域Pに相当する部分を拡大して表している。
【0028】
基板11上の表示領域110Aには、Y方向に沿って配線WL1が、X方向に沿って配線WL2がそれぞれ配置されている。表示領域110Aの周辺領域110Bには、配線WL1,WL2に電位を供給するための端子部120,121が配置されている。
【0029】
配線WL1,WL2は、例えば信号線、走査線、電源線および共通電位線などのうちのいずれかとして機能するものであり、これらの配線WL1,WL2の交わる点が1つの画素PXLに相当する。配線WL1,WL2は、表示領域110Aから周辺領域110Bまで延設されており、周辺領域110Bにおいて、端子部120,121に接続されている。配線WL2は、例えば共通電位線(カソード線)を含み、周辺領域110Bにおいて、端子部120に接続されている。配線WL1は、例えば配線WL11,WL12を含んでいる。尚、図6では、バックプレーン内の回路および配線の構成について模式的に示しているが、例えば配線WL11は電源線、配線WL12は信号線、配線WL2は、共通電位線(カソード線)として機能するものである。
【0030】
端子部120,121は、配線WL1,WL2に電位を供給するためのものであり、図示しない電源に接続される。これらのうち、端子部120は、例えばカソード電位等の固定電位を供給する端子部を含んでいる。尚、ここでは、端子部120,121が、矩形状の基板11の2辺に設けられている構成を例示しているが、端子部120,121は、基板11の1辺にのみ設けられていてもよいし、3辺または4辺に設けられていても構わない。
【0031】
尚、図5および図6にはTFT10aを図示していないが、ここでは、1つの画素PXLに1つのTFT10aが配置された場合を想定している。但し、TFT10aの数は限定されず、1つの画素PXLに、2以上のTFT10aが配置されていてもよい。
【0032】
[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。図7A図7Dは、表示装置1の製造プロセスを工程順に表したものである。
【0033】
まず、図7Aに示したように、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210を貼り合わせる。次いで、図7Bに示したように、支持基板210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。バリア膜12は、例えば、以下のようにして形成する。まず、例えば無機高分子化合物としてのシリカナノパーティクルと、有機物としてのシロキサン系有機材料とを溶剤に混ぜ、これをスピンコート法により基板11の表面全面に塗布する。その後、所定の温度で焼成処理を行うことによりバリア膜12が形成される。無機高分子化合物および有機物は、例えばスリットコート等の方法により基板11上に塗布するようにしてもよく、あるいは塗布以外の方法により成膜するようにしてもよい。バリア膜12が、シリカナノパーティクルとシロキサン系有機材料とを含む場合には、上記焼成処理により、粒子間BPの架橋構造が形成される。
【0034】
次に、図7Cに示したように、TFT層13を形成する。一例としては、図4に示したTFT10a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、保護膜134および層間絶縁膜136Aを形成した後、半導体層131の一部に対向する領域に、コンタクトホールH1を形成する。この後、層間絶縁膜136A上に、コンタクトホールH1を埋め込むように、上述した金属材料よりなるソース・ドレイン電極135を形成する。これにより、TFT10aを形成することができる。
【0035】
続いて、図7Dに示したように、TFT層13上に、表示素子層14を形成する。例えば表示素子層14が有機EL素子を含む場合には、TFT層13上に、例えばアノード電極、有機電界発光層、およびカソード電極を含む表示素子層14を形成する。
【0036】
表示素子層14を形成した後、支持基板210を剥離する。これにより、図1に示した表示装置1が完成される。
【0037】
[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、表示素子層14の各画素が表示駆動され、映像表示がなされる。このとき、TFT層13では、例えば画素毎にTFT10aが電圧駆動される。具体的には、ある画素のTFT10aのゲート電極133に閾値電圧以上の電圧が供給されると、半導体層131が活性化され(チャネルを形成し)、これにより、一対のソース・ドレイン電極135間に電流が流れる。
【0038】
ここで、基板上のバリア膜が無機高分子化合物のみにより構成されている場合、即ち、バリア膜が有機物を含まない場合について検討する。このような無機高分子化合物のみからなるバリア膜は、例えば、SOG(スピンオングラス:Spin-On-Glass)であり、シリカ系材料を溶剤に溶かした後、基板上に塗布することにより形成される。
【0039】
このように、バリア膜が有機物を含まない場合、塗布前のバリア膜の原料の粘度が低くなる。このため、バリア膜の厚みを大きくすることができない。薄いバリア膜は、効果的に基板を平坦化することができず、基板の有する凹凸によりTFT層および表示素子層の特性および信頼性が低下する虞がある。また、薄いバリア膜では、基板の有する凹凸によりバリア膜自体にクラックが生じる虞もある。加えて、バリア膜が有機物を含まない場合には、バリア膜の厚みを大きくしても、バリア膜にクラックが生じ易い。バリア膜にクラックが生じると、バリア機能が低下してTFT層および表示素子層の特性および信頼性が損なわれる。バリア膜のクラックにより生じる凹凸が、TFT層および表示素子層に影響を及ぼす虞もある。
【0040】
これに対し、本実施の形態では、基板11上のバリア膜12が無機高分子化合物に加えて、有機物を含んでいる。このため、有機物を含まないバリア膜に比べて、塗布前のバリア膜12の原料の粘度が高くなるので、容易にバリア膜12の厚みを大きくすることができる。厚いバリア膜12は、基板11の有する凹凸を効果的に平坦化するので、基板11の凹凸がTFT層13および表示素子層14に影響を及ぼすのを抑えることができる。また、厚いバリア膜12にはクラックが生じにくいので、バリア膜12のバリア機能が安定して保持される。よって、表示装置1の特性および信頼性を安定して維持することができる。
【0041】
特に、基板11が樹脂基板である場合には、基板11に凹凸が生じやすいので、有機物を含むバリア膜12を設けることにより、表示装置1の特性および信頼性を大きく向上させることが可能となる。
【0042】
また、バリア膜12がシリカナノパーティクル等の粒子12Pを含み、この粒子12Pが有機物により架橋されていると、粒子12Pの位置が固定される。したがって、バリア膜12の安定性が向上し、製造プロセス等に対する耐性が向上する。
【0043】
以上説明したように本実施の形態では、基板11上のバリア膜12が無機高分子化合物に加えて、有機物を含んでいる。これにより、無機高分子化合物のみによりバリア膜を形成する場合に比べて、バリア膜を形成する際の原料の粘度が高くなるので、容易にバリア膜12の厚みを大きくすることができる。厚みの大きいバリア膜12では、基板11を効果的に平坦化することができ、また、クラックも発生しにくくなる。よって、表示装置1の特性および信頼性を安定的に維持することができる。
【0044】
以下、本実施の形態の変形例について説明するが、以降の説明において上記実施の形態と同一構成部分については同一符号を付してその説明は適宜省略する。
【0045】
<変形例1>
図8は、上記実施の形態の変形例1に係る表示装置(表示装置1A)の断面構成を表したものである。この表示装置1Aは、基板11とバリア膜12との間に絶縁膜15を有するものである。この点を除き、表示装置1Aは上記実施の形態の表示装置1と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。なお、絶縁膜15が、本技術の「第1無機絶縁膜」の一具体例に相当する。
【0046】
絶縁膜15は、基板11からTFT層13および表示素子層14へと汚染源となり得る物資が移動するのを防ぐためのものである。即ち、バリア膜12に加えてこの絶縁膜15を設けることにより、バリア性が強化される。また、基板11の表面に絶縁膜15を設けることにより、バリア膜12が基板11(絶縁膜15)に密着しやすくなるので、曲げやボールドロップ等の機械的劣化に対し、表示装置1Aの信頼性が向上する。
【0047】
絶縁膜15は、例えば無機絶縁材料により構成されており、基板11の表面全面に設けられている。絶縁膜15は、例えば、例えば酸化シリコン(SiOx),窒化シリコン(SiN)および酸窒化シリコン(SiON)のうちの少なくとも1種を含む単層膜または積層膜である。また、酸化アルミニウム(Al23)が用いられてもよい。絶縁膜15の厚みは例えば50nm〜5μmである。
【0048】
この表示装置1Aでは、基板11とバリア膜12との間に絶縁膜15が設けられているので、基板11から上層への汚染源の移動をより、効果的に抑えることができる。また、バリア膜12の密着性が高まり、信頼性が向上する。
【0049】
<変形例2>
図9は、上記実施の形態の変形例2に係る表示装置(表示装置1B)の断面構成を表したものである。この表示装置1Bは、基板11とバリア膜12との間に電界遮蔽膜16を有するものである。この点を除き、表示装置1Bは上記実施の形態の表示装置1と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【0050】
電界遮蔽膜16は、例えば基板11の表面全面に設けられている。この電界遮蔽膜16の構成材料としては、導電膜、望ましくは透明導電膜が挙げられる。透明導電膜としては、例えば、インジウム,ガリウム,亜鉛,スズ,チタンおよびニオブ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が挙げられる。中でも、透明導電膜として、例えば600nm以上1100nm以下の波長の光を吸収しにくい材料、または縮体半導体が用いられることが望ましい。一例としては、ITO、IZO、n型の不純物が高濃度で拡散されたアモルファスシリコン(n+型a−Si)が挙げられる。電界遮蔽膜16は、これらの材料を含む単層膜であってもよいし、積層膜であってもよい。このような透明導電膜が用いられることにより、上層、例えばTFT層13および表示素子層14等に形成された金属配線において、欠陥箇所を修復する際(レーザーリペアの際)に、レーザ光による破損を生じにくくすることができる。但し、電界遮蔽膜16としては、上述した透明導電膜に限らず、例えばモリブデン(Mo)、タングステン(W)、アルミニウム(Al)等の金属が用いられても構わない。
【0051】
電界遮蔽膜16の厚みは、例えば10nm以上300nm以下であり、具体的には20nmである。電界遮蔽膜16のシート抵抗は、例えば1Ω/cm2以上1MΩ/cm2以下である。
【0052】
この電界遮蔽膜16は、固定電位に保持されている(電界遮蔽膜16には固定電位が供給されている)。具体的には、電界遮蔽膜16は、グランド(GND)電位(例えば0V)に保持される。この場合、電界遮蔽膜16は、周辺領域110B(基板11の端部、図5参照)において、固定電位を供給するための端子部に電気的に接続される。
【0053】
このような電界遮蔽膜16は、バイアスストレスに起因するTFT10aの閾値電圧の変動を抑えるためのものである。以下、これについて説明する。
【0054】
TFTのゲート電極に閾値電圧以上の電圧を印加し、ソース・ドレイン電極間に電流が流れると、基板と半導体層との間に電界が生じる。この電界が基板に到達すると、基板内で原因物質の発生が誘起される。あるいは、基板表面に電荷が発生する。このような原因物質や電荷が半導体層に影響を及ぼすので、バイアスストレスに起因したTFTの閾値電圧の変動が生じる。
【0055】
ここでは、基板11とTFT10a(TFT層13)との間に電界遮蔽膜16が設けられているので、上記の電界が遮蔽される。即ち、電界に起因した基板11内での原因物質の発生や基板11表面の電荷の発生を防ぐことができる。よって、バイアスストレスに起因するTFT10aの閾値電圧の変動を抑えることができる。
【0056】
図10に示したように、電界遮蔽膜16は、基板11表面の選択的な領域に設けられていてもよい。電界遮蔽膜16を選択的な領域に設けることにより、寄生容量が低減され、リーク電流の発生を抑えることができる。
【0057】
図11および図12に示したように、電界遮蔽膜16とともに、絶縁膜15を設けるようにしてもよい。このような表示装置1Bは、例えば、基板11、電界遮蔽膜16、絶縁膜15、バリア膜12、TFT層13および表示素子層14の順に積層されている(図11)。基板11、絶縁膜15、電界遮蔽膜16、バリア膜12、TFT層13および表示素子層14の順に積層されていてもよい(図12)。寄生容量の点では、電界遮蔽膜16および絶縁膜15が図11に示した積層順になっている方が好ましい。
【0058】
<変形例3>
図13は、上記実施の形態の変形例3に係る表示装置(表示装置1C)の断面構成を表したものである。この表示装置1Cは、バリア膜12とTFT層13との間に絶縁膜17を有するものである。この点を除き、表示装置1Cは上記実施の形態の表示装置1と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。なお、絶縁膜17が、本技術の「第2無機絶縁膜」の一具体例に相当する。
【0059】
絶縁膜17は、基板11からTFT層13および表示素子層14へと汚染源となり得る物資が移動するのを防ぐためのものである。即ち、バリア膜12に加えてこの絶縁膜17を設けることにより、バリア性が強化される。
【0060】
絶縁膜17は、例えば無機絶縁材料により構成されており、バリア膜12上にバリア膜12(基板11)の全面にわたって設けられている。絶縁膜17には、上記絶縁膜15と同様の材料を用いることができる。絶縁膜17の厚みは例えば50nm〜5μmである。
【0061】
この表示装置1Cでは、バリア膜12とTFT層13との間に絶縁膜17が設けられているので、基板11から上層への汚染源の移動をより、効果的に抑えることができる。
【0062】
図14に示したように、この絶縁膜17に加えて、基板11とバリア膜12との間に絶縁膜15を設けるようにしてもよい。
【0063】
図15に示したように、この絶縁膜17に加えて、基板11とバリア膜12との間に電界遮蔽膜16を設けるようにしてもよい。
【0064】
図16および図17に示したように、この絶縁膜17に加えて、基板11とバリア膜12との間に絶縁膜15および電界遮蔽膜16を設けるようにしてもよい。具体的には、基板11、絶縁膜15、電界遮蔽膜16、バリア膜12、絶縁膜17、TFT層13および表示素子層14の順に積層されていてもよく(図16)、あるいは、基板11、電界遮蔽膜16、絶縁膜15、バリア膜12、絶縁膜17、TFT層13および表示素子層14の順に積層されていてもよい(図17)。
【0065】
<変形例4>
図18は、上記実施の形態の変形例4に係る表示装置(表示装置1D)の断面構成を表したものである。この表示装置1Dは、基板11の裏面に金属薄膜18を有するものである。この点を除き、表示装置1Dは上記実施の形態の表示装置1と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【0066】
金属薄膜18は、例えば基板11が可撓性基板(有機材料からなる基板)である場合等に、基板11の保護および補強等を目的として設けられている。金属薄膜18は、基板11のバリア膜12が設けられている面とは反対の面、即ち、基板11の裏面側に貼り合わせられる。
【0067】
<変形例5>
図19は、上記実施の形態の変形例5に係る表示装置(表示装置1E)の断面構成を表したものである。この表示装置1Eは、TFT層(図1のTFT層13)に代えて、配線層19を有するものである。この点を除き、表示装置1Eは上記実施の形態の表示装置1と同様の構成を有し、その作用および効果も同様である。
【0068】
配線層19は、例えば、導電層19Aと層間絶縁膜19Bとを含んでいる。導電層19Aは、例えばバリア膜12上の選択的な領域に設けられており、層間絶縁膜19Bは、この導電層19Aを覆って、バリア膜12の全面にわたり設けられている。ここでは、基板11、バリア膜12および配線層19(導電層19A)が、本技術の「電子デバイス」の一具体例に相当する。
【0069】
<機能構成例>
図20は、上記実施の形態等において説明した表示装置1,1A,1B,1C,1D,1E(以下では、代表して表示装置1とする)の機能ブロック構成を表すものである。
【0070】
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り、上述した有機ELディスプレイの他にも、例えば液晶ディスプレイなどにも適用される。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。
【0071】
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素子または液晶表示素子等の表示素子(上述の表示素子層14)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TFT10aが用いられる。
【0072】
<表示装置以外の適用例>
上記実施の形態等では、バリア膜12を有する電子デバイスの適用例として表示装置1を例に挙げて説明したが、この電子デバイスは、表示装置1の他にも、図21に示したような撮像装置(撮像装置2)に用いられてもよい。
【0073】
撮像装置2は、例えば画像を電気信号として取得する固体撮像装置であり、例えばCCD(Charge Coupled Device)またはCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサなどから構成されている。撮像装置2は、例えばタイミング制御部25と、駆動部26と、撮像画素部27と、信号処理部28とを備えている。
【0074】
タイミング制御部25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、駆動部26の駆動制御を行うものである。駆動部26は、例えば行選択回路、AD変換回路および水平転送走査回路などを含んで構成され、各種制御線を介して撮像画素部27の各画素から信号を読み出す駆動を行うものである。撮像画素部27は、例えばフォトダイオードなどの撮像素子(光電変換素子)と、信号読み出しのための画素回路とを含んで構成されている。信号処理部28は、撮像画素部27から得られた信号に対して様々な信号処理を施すものである。これらのうち、例えば、駆動部26または撮像画素部27の一部を構成する各種回路に、上述のTFT10aが用いられる。
【0075】
<電子機器の例>
上記実施の形態等において説明した表示装置1(または撮像装置2)は、様々なタイプの電子機器に用いることができる。図22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。
【0076】
電子機器3は、例えば上述の表示装置1(または撮像装置2)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。
【0077】
以上、実施の形態等を挙げて説明したが、本技術は上記実施の形態等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、上記実施の形態等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。
【0078】
また、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。
【0079】
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)
基板と、
前記基板上に設けられ、無機高分子化合物と有機物とを含むバリア膜と、
前記バリア膜を間にして、前記基板上に設けられた導電層または半導体層と
を備えた電子デバイス。
(2)
前記無機高分子化合物は、シリカ系化合物である
前記(1)記載の電子デバイス。
(3)
前記無機高分子化合物は、シリカナノパーティクルを含む
前記(2)記載の電子デバイス。
(4)
前記シリカナノパーティクルが、前記有機物により架橋されている
前記(3)記載の電子デバイス。
(5)
前記有機物はシロキサン系有機化合物である
前記(1)乃至(4)のうちいずれか1つ記載の電子デバイス。
(6)
前記バリア膜は前記基板の全面に設けられている
前記(1)乃至(5)のうちいずれか1つ記載の電子デバイス。
(7)
前記基板と前記バリア膜との間に第1無機絶縁膜を有する
前記(1)乃至(6)のうちいずれか1つ記載の電子デバイス。
(8)
前記基板と前記バリア膜との間に電界遮蔽膜を有する
前記(1)乃至(6)のうちいずれか1つ記載の電子デバイス。
(9)
前記電界遮蔽膜は、前記基板の全面に設けられている
前記(8)記載の電子デバイス。
(10)
前記電界遮蔽膜は、前記基板上の選択的な領域に設けられている
前記(8)記載の電子デバイス。
(11)
前記基板と前記バリア膜との間に第1無機絶縁膜および電界遮蔽膜を有する
前記(1)乃至(5)のうちいずれか1つ記載の電子デバイス。
(12)
前記バリア膜と前記導電層または前記半導体層との間に第2無機絶縁膜を有する
前記(1)乃至(11)のうちいずれか1つ記載の電子デバイス。
(13)
前記半導体層を含むトランジスタが設けられた
前記(1)乃至(12)のうちいずれか1つ記載の電子デバイス。
(14)
前記トランジスタは、前記半導体層に対向するゲート電極と、前記半導体層に電気的に接続されたソース・ドレイン電極とを有する
前記(13)記載の電子デバイス。
(15)
前記基板は可撓性基板である
前記(1)乃至(14)のうちいずれか1つ記載の電子デバイス。
(16)
基板と、
前記基板上に設けられ、無機高分子化合物と有機物とを含むバリア膜と、
前記バリア膜を間にして、前記基板上に設けられた導電層または半導体層と、
前記導電層上または前記半導体層上に設けられ、複数の画素を含む表示素子層と
を備えた表示装置。
(17)
表示装置を備え、
前記表示装置は、
基板と、
前記基板上に設けられ、無機高分子化合物と有機物とを含むバリア膜と、
前記バリア膜を間にして、前記基板上に設けられた導電層または半導体層と、
前記導電層上または前記半導体層上に設けられ、複数の画素を含む表示素子層とを備えた
電子機器。
【符号の説明】
【0080】
1,1A,1B,1C,1D,1E…表示装置、10a…TFT、11…基板、12…バリア膜、13…TFT層、14…表示素子層、15,17…絶縁膜、16…電界遮蔽膜、18…金属薄膜、19…配線層、19A…導電層、19B…層間絶縁膜、131…半導体層、132…ゲート絶縁膜、133…ゲート電極、134…保護膜、135…ソース・ドレイン電極、136A,136B…層間絶縁膜、110A…表示領域、110B…周辺領域、120,121…端子部、210…支持基板、2…撮像装置、3…電子機器、21,25…タイミング制御部、22,28…信号処理部、23,26…駆動部、24…表示画素部、27…撮像画素部、30…インターフェース部、H1…コンタクトホール、WL1,WL2…配線。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7A
図7B
図7C
図7D
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22