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(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2021-196510(P2021-196510A)
(43)【公開日】2021年12月27日
(54)【発明の名称】表示装置
(51)【国際特許分類】
   G09F 9/30 20060101AFI20211129BHJP
   G09F 9/33 20060101ALI20211129BHJP
   H01L 33/00 20100101ALI20211129BHJP
【FI】
   G09F9/30 349Z
   G09F9/33
   G09F9/30 338
   H01L33/00 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2020-103083(P2020-103083)
(22)【出願日】2020年6月15日
(71)【出願人】
【識別番号】502356528
【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】浅田 圭介
(72)【発明者】
【氏名】山田 一幸
(72)【発明者】
【氏名】武政 健一
【テーマコード(参考)】
5C094
5F142
【Fターム(参考)】
5C094AA36
5C094AA37
5C094BA03
5C094BA26
5C094CA19
5C094DA06
5C094DA13
5C094DB04
5C094EA07
5C094FA01
5C094FB01
5F142AA58
5F142CB14
5F142CB23
5F142GA02
(57)【要約】
【課題】 構成部材に起因した破損を抑制し得る表示装置を提供すること。
【解決手段】 一実施形態に係る表示装置は、基板と、基板上に配置され、かつ、互いに異なる発光色を有する、複数の発光素子をそれぞれ含む複数の画素と、各画素に設けられる複数の発光素子の間の空隙部に充填される樹脂層と、樹脂層を覆う透明導電材料により形成された共通電極と、を備え、樹脂層は、画素毎に島状に設けられている。
【選択図】 図5
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、
前記基板上に配置され、かつ、互いに異なる発光色を有する、複数の発光素子をそれぞれ備える複数の画素と、
前記各画素に設けられる前記複数の発光素子の間の空隙部に充填される樹脂層と、
前記樹脂層を覆う透明導電材料により形成された共通電極と、
を具備し、
前記樹脂層は、前記画素毎に島状に設けられている
表示装置。
【請求項2】
平面視における一画素あたりの樹脂層の面積は、平面視における前記一画素の面積よりも小さい、
請求項1に記載の表示装置。
【請求項3】
前記樹脂層は、隣接する二つの画素間には形成されておらず、
前記共通電極は、前記画素毎に設けられた複数の樹脂層を連続的に覆う、
請求項2に記載の表示装置。
【請求項4】
前記樹脂層は、隣接する二つの画素間には形成されておらず、
前記共通電極は、前記画素毎に島状に設けられ、かつ、隣接する二つの画素間には設けられない、
請求項2に記載の表示装置。
【請求項5】
前記複数の発光素子は、光を放出する発光層と、前記発光層を挟んでその上下に配置された上下電極とをそれぞれ備えたマイクロLEDであり、
前記共通電極は、前記各発光素子の上側電極と電気的に接続されている、
請求項3または請求項4に記載の表示装置。
【請求項6】
前記共通電極は、前記樹脂層に形成されるコンタクトホールを通り、前記画素毎に設けられたコンタクト電極に電気的に接続される、
請求項5に記載の表示装置。
【請求項7】
前記基板は、前記画素毎に設けられた前記コンタクト電極に電気的に接続される第1配線を備え、
前記第1配線は、平面視において前記樹脂層と重畳する位置に延在する、
請求項6に記載の表示装置。
【請求項8】
前記共通電極は、前記画素毎に設けられたコンタクト電極に電気的に接続され、
前記基板は、前記画素毎に設けられた前記コンタクト電極に電気的に接続される第1配線を備え、
前記第1配線は、平面視において前記樹脂層と重畳しない位置に延在する、
請求項6に記載の表示装置。
【請求項9】
絶縁基材と、
前記絶縁基材の上に設けられた第1有機絶縁層と、
前記第1有機絶縁層の上に設けられた第2有機絶縁層と、
前記第2有機絶縁層の上に設けられた樹脂層と、
前記樹脂層の上に設けられた共通電極と、
前記第2有機絶縁層と前記共通電極との間に配置され、かつ、前記樹脂層に周囲を囲まれている、複数の発光素子をそれぞれ備える複数の画素と、
を具備し、
前記共通電極は、隣接する二つの画素間においては前記第2有機絶縁層に接触する、
表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、自発光素子である発光ダイオード(LED: Light Emitting Diode)を用いたLEDディスプレイが知られているが、近年では、より高精細化した表示装置として、マイクロLEDと称される微小なダイオード素子を用いた表示装置(以下では、マイクロLEDディスプレイと表記する)が開発されている。
【0003】
このマイクロLEDディスプレイは、従来の液晶表示ディスプレイや有機ELディスプレイとは異なり、表示領域にチップ状の多数のマイクロLEDが実装されて形成されるため、高精細化と大型化の両立が容易であり、次世代ディスプレイとして注目されている。
【0004】
マイクロLEDは、光を放出する発光層と、当該発光層を挟んでその上下に配置された上下電極とを備えている。マイクロLEDの上下電極と、マイクロLEDディスプレイの基板に形成された駆動回路とは、当該上下電極の上側および下側にそれぞれ配置される電極を介して電気的に接続される。しかしながら、マイクロLEDディスプレイを構成する部材によっては、マイクロLEDの上下電極と、当該上下電極の上側および下側にそれぞれ配置される電極との密着界面に内部応力が集中してしまう場合がある。これによれば、マイクロLEDの上下電極の上側および下側にそれぞれ配置される電極が、当該上下電極から剥離し、破損してしまう恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2019−212694号公報
【特許文献2】米国特許出願公開第2019/0075633号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本開示の目的の一つは、構成部材に起因した破損を抑制し得るマイクロLEDディスプレイ(表示装置)を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一実施形態に係る表示装置は、基板と、前記基板上に配置され、かつ、互いに異なる発光色を有する、複数の発光素子をそれぞれ備える複数の画素と、前記各画素に設けられる前記複数の発光素子の間の空隙部に充填される樹脂層と、前記樹脂層を覆う透明導電材料により形成された共通電極と、を具備し、前記樹脂層は、前記画素毎に島状に設けられている。
【0008】
一実施形態に係る表示装置は、絶縁基材と、前記絶縁基材の上に設けられた第1有機絶縁層と、前記第1有機絶縁層の上に設けられた第2有機絶縁層と、前記第2有機絶縁層の上に設けられた樹脂層と、前記樹脂層の上に設けられた共通電極と、前記第2有機絶縁層と前記共通電極との間に配置され、かつ、前記樹脂層に周囲を囲まれている、複数の発光素子をそれぞれ備える複数の画素と、を具備し、前記共通電極は、隣接する二つの画素間においては前記第2有機絶縁層に接触する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1図1は、実施形態に係る表示装置の構成を概略的に示す斜視図である。
図2図2は、実施形態に係る表示装置の回路構成を概略的に示す図である。
図3図3は、実施形態に係る副画素を概略的に示す等価回路図である。
図4図4は、実施形態に係る表示パネルの構成を概略的に示す平面図である。
図5図5は、実施形態に係る表示パネルの構成を概略的に示す断面図である。
図6図6は、実施形態に係る表示パネルの構成を概略的に示す別の断面図である。
図7図7は、実施形態に係る表示パネルの一画素の構成を概略的に示す平面図である。
図8図8は、比較例に係る表示パネルの構成を概略的に示す平面図である。
図9図9は、比較例に係る表示パネルの構成を概略的に示す断面図である。
図10図10は、実施形態に係る表示パネルの構成を概略的に示す別の断面図である。
図11図11は、実施形態に係る表示パネルの構成を概略的に示すさらに別の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の趣旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実施の態様に比べ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。また、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一または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。
【0011】
図1は、一実施形態に係る表示装置1の構成を概略的に示す斜視図である。図1は、第1方向Xと、第1方向Xに垂直な第2方向Yと、第1方向Xおよび第2方向Yに垂直な第3方向Zによって規定される三次元空間を示している。なお、第1方向Xおよび第2方向Yは、互いに直交しているが、90度以外の角度で交差していてもよい。本明細書においては、表示装置1を第3方向Zと平行な方向から見ることを平面視と呼ぶ。
【0012】
以下、本実施形態においては、表示装置1が自発光素子であるマイクロLEDを用いたマイクロLEDディスプレイである場合について主に説明する。
図1に示すように、表示装置1は、表示パネル2、第1回路基板3および第2回路基板4、などを備える。
【0013】
表示パネル2は、一例では矩形状である。図示した例では、表示パネル2の短辺EXは第1方向Xと平行であり、表示パネル2の長辺EYは第2方向Yと平行である。第3方向Zは、表示パネル2の厚さ方向に相当する。第1方向Xは表示装置1の短辺と平行な方向と読み替えられ、第2方向Yは表示装置1の長辺と平行な方向と読み替えられ、第3方向Zは表示装置1の厚さ方向と読み替えられてもよい。表示パネル2の主面は、第1方向Xと第2方向Yとにより規定されるX−Y平面に平行である。表示パネル2は、表示領域DA(表示部)と、当該表示領域DAの外側の非表示領域NDA(非表示部)とを有している。非表示領域NDAは、端子領域MTを有している。図示した例では、非表示領域NDAは、表示領域DAを囲んでいる。
【0014】
表示領域DAは、画像を表示する領域であり、例えばマトリクス状に配置された複数の画素PXを備えている。画素PXは、発光素子(マイクロLED)および当該発光素子を駆動するためのスイッチング素子(駆動トランジスタ)などを含む。
【0015】
端子領域MTは、表示パネル2の短辺EXに沿って設けられ、表示パネル2を外部装置などと電気的に接続するための端子を含んでいる。
【0016】
第1回路基板3は、端子領域MTの上に実装され、表示パネル2と電気的に接続されている。第1回路基板3は、例えばフレキシブルプリント回路基板(Flexible Printed Circuit Board)である。第1回路基板3は、表示パネル2を駆動する駆動ICチップ(以下では、パネルドライバと表記する)5などを備えている。なお、図示した例では、パネルドライバ5は、第1回路基板3の上に配置されているが、第1回路基板3の下に配置されてもよい。あるいは、パネルドライバ5は、第1回路基板3以外に実装されてもよい。この場合、パネルドライバ5は、表示パネル2の非表示領域NDAに実装されてもよいし、第2回路基板4に実装されてもよい。第2回路基板4は、例えばリジットプリント回路基板である。第2回路基板4は、例えば第1回路基板3の下方において当該第1回路基板3と接続されている。
【0017】
パネルドライバ5は、例えば第2回路基板4を介して図示しない制御基板と接続されている。パネルドライバ5は、例えば制御基板から出力される映像信号に基づいて複数の画素PXを駆動することによって表示パネル2に画像を表示する制御を実行する。
【0018】
なお、表示パネル2は、斜線を付して示す折り曲げ領域BAを有していてもよい。折り曲げ領域BAは、表示装置1が電子機器などの筐体に収容される際に折り曲げられる領域である。折り曲げ領域BAは、非表示領域NDAのうちの端子領域MT側に位置している。折り曲げ領域BAが折り曲げられた状態において、第1回路基板3および第2回路基板4は、表示パネル2と対向するように配置される。
【0019】
図2は、表示装置1の回路構成を示す図である。図3は、画素PXに含まれる副画素SPの等価回路図である。なお、図2においては、説明の便宜上、各種の配線の全てを図示せずに一部を省略して図示している。
【0020】
図2および図3に示すように、表示パネル2は、光透過性を有する絶縁基材(絶縁基板)20と、表示領域DAにて絶縁基材20の上にマトリクス状に配列された複数の画素PXと、各種配線と、走査線駆動回路YDR1およびYDR2と、信号線駆動回路XDRと、などを備えている。
【0021】
各種配線は、複数本の第1走査線Sgaと、複数本の第2走査線Sgbと、複数本の第3走査線Sgcと、複数本の第4走査線Sgdと、複数本の映像信号線VLと、複数本の第1電源線SLaと、複数本のリセット配線Sgrと、複数本の初期化配線Sgiと、を有している。
【0022】
本実施形態において、第1走査線Sga、第3走査線Sgcおよび第4走査線Sgdは、走査線駆動回路YDR1に接続され、第1方向Xに延出して設けられている。第2走査線Sgbは、走査線駆動回路YDR2に接続され、第1方向Xに延出して設けられている。映像信号線VLは、信号線駆動回路XDRに接続され、第2方向Yに延出して設けられている。第1電源線SLa、リセット配線Sgrおよび初期化配線Sgiは、第2方向Yに延出して設けられている。
【0023】
例えば、複数の第1電源線SLaは、表示領域DAに位置し、第1方向Xに間隔を置いて並べられている。表示パネル2は、第1電源線SLaだけでなく、第1電源線SLaと異なる電位に設定される第2電源線SLbも有している。本実施形態において、第1電源線SLaは高電位Pvddに固定される高電位電源線であり、第2電源線SLbは低電位Pvssに固定される低電位電源線である。第1電源線SLaは高電位電源に接続され、第2電源線SLbは低電位電源に接続されている。
【0024】
走査線駆動回路YDR1は、第1走査線Sga、第3走査線Sgcおよび第4走査線Sgdを駆動するように構成されている。走査線駆動回路YDR2は、第2走査線Sgbを駆動するように構成されている。信号線駆動回路XDRは、映像信号線VLを駆動するように構成されている。走査線駆動回路YDR1およびYDR2と、信号線駆動回路XDRとは、非表示領域NDAにて絶縁基材20の上に形成され、パネルドライバ5と共に駆動部7を構成している。
【0025】
各画素PXは、複数の副画素SPを有している。各副画素SPは、発光素子10と、発光素子10に駆動電流を与える画素回路と、を含んでいる。発光素子10は、例えば自発光素子であり、本実施形態では、マイクロLEDである。本実施形態の表示装置1は、マイクロLEDディスプレイである。
【0026】
各副画素SPの画素回路は、電圧信号からなる映像信号Vsigに応じて発光素子10の発光を制御する電圧信号方式の画素回路であり、リセットスイッチRST、画素スイッチSST、初期化スイッチIST、出力スイッチBCT、駆動トランジスタDRT、保持容量Csおよび補助容量Cadを有している。保持容量Csおよび補助容量Cadは、キャパシタである。補助容量Cadは発光電流量を調整するために設けられる素子であり、不要となる場合もある。
【0027】
リセットスイッチRST、画素スイッチSST、初期化スイッチIST、出力スイッチBCTおよび駆動トランジスタDRTは、TFT(薄膜トランジスタ)により構成されている。本実施形態において、リセットスイッチRST、画素スイッチSST、初期化スイッチIST、出力スイッチBCTおよび駆動トランジスタDRTは、同一導電型、例えばNチャネル型のTFTにより構成されている。なお、リセットスイッチRST、画素スイッチSST、初期化スイッチIST、出力スイッチBCTおよび駆動トランジスタDRTは、Pチャネル型のTFTにより構成されてもよい。その場合、Nチャネル型のTFTとPチャネル型のTFTとを同時に形成してもよい。リセットスイッチRST、画素スイッチSST、初期化スイッチISTおよび出力スイッチBCTは、スイッチとして機能すればよく、TFTで構成されていなくてもよい。
【0028】
本実施形態に係る表示装置1において、駆動トランジスタDRTおよび各スイッチをそれぞれ構成したTFTは全て同一工程、同一構造で形成され、半導体層に多結晶シリコンを用いたトップゲート構造の薄膜トランジスタである。なお、半導体層は、非晶質シリコン、酸化物半導体など、多結晶シリコン以外の半導体を利用してもよい。
【0029】
リセットスイッチRST、画素スイッチSST、初期化スイッチIST、出力スイッチBCTおよび駆動トランジスタDRTは、それぞれ、第1端子、第2端子および制御端子を有している。本実施形態では、第1端子をソース電極、第2端子をドレイン電極、制御端子をゲート電極としている。
【0030】
画素PXの画素回路において、駆動トランジスタDRTおよび出力スイッチBCTは、第1電源線SLaと第2電源線SLbとの間で発光素子10と直列に接続されている。第1電源線SLa(高電位Pvdd)は例えば10Vの電位に設定され、第2電源線SLb(低電位Pvss)は例えば1.5Vの電位に設定されている。
【0031】
出力スイッチBCTにおいて、ドレイン電極は第1電源線SLaに接続され、ソース電極は駆動トランジスタDRTのドレイン電極に接続され、ゲート電極は第2走査線Sgbに接続されている。これにより、出力スイッチBCTは、第2走査線Sgbに与えられる制御信号BGによりオン(導通状態)、オフ(非導通状態)制御される。出力スイッチBCTは、制御信号BGに応答して、発光素子10の発光時間を制御する。
【0032】
駆動トランジスタDRTにおいて、ドレイン電極は出力スイッチBCTのソース電極に接続され、ソース電極は発光素子10の一方の電極(ここでは陽極)に接続されている。発光素子10の他方の電極(ここでは陰極)は、第2電源線SLbに接続されている。駆動トランジスタDRTは、映像信号Vsigに応じた電流量の駆動電流を発光素子10に出力する。
【0033】
画素スイッチSSTにおいて、ソース電極は映像信号線VLに接続され、ドレイン電極は駆動トランジスタDRTのゲート電極に接続され、ゲート電極は信号書き込み制御用ゲート配線として機能する第3走査線Sgcに接続されている。画素スイッチSSTは、第3走査線Sgcから供給される制御信号SGによりオン、オフ制御される。画素スイッチSSTは、制御信号SGに応答して、画素回路と映像信号線VLとの接続、非接続を制御し、映像信号線VLから映像信号Vsigを画素回路に取り込む。
【0034】
初期化スイッチISTにおいて、ソース電極は初期化配線Sgiに接続され、ドレイン電極は駆動トランジスタDRTのゲート電極に接続され、ゲート電極は第1走査線Sgaに接続されている。初期化スイッチISTは、第1走査線Sgaから供給される制御信号IGによりオン、オフ制御される。初期化スイッチISTは、制御信号IGに応答して、画素回路と初期化配線Sgiとの接続、非接続を制御する。画素回路と初期化配線Sgiとを初期化スイッチISTにて接続することにより、初期化配線Sgiから初期電位(初期化電圧)Viniを画素回路に取り込むことができる。
【0035】
リセットスイッチRSTは、駆動トランジスタDRTのソース電極とリセット配線Sgrとの間に接続されている。リセットスイッチRSTのゲート電極はリセット制御用ゲート配線として機能する第4走査線Sgdに接続されている。上記のように、リセット配線Sgrは、リセット電源に接続され、定電位であるリセット電位Vrstに固定される。リセットスイッチRSTは、第4走査線Sgdを通して与えられる制御信号RGによりオン、オフ制御される。リセットスイッチRSTがオン状態に切り替えられることにより、駆動トランジスタDRTのソース電極の電位をリセット電位Vrstにリセットすることができる。
【0036】
保持容量Csは、駆動トランジスタDRTのゲート電極とソース電極との間に接続されている。補助容量Cadは、駆動トランジスタDRTのソース電極と定電位の配線としての第1電源線SLaとの間に接続されている。
【0037】
一方で、図2に示すパネルドライバ5は、走査線駆動回路YDR1およびYDR2と、信号線駆動回路XDRとを制御する。パネルドライバ5は、外部から供給されるデジタル映像信号および同期信号を受け取り、垂直走査タイミングを制御する垂直走査制御信号と、水平走査タイミングを制御する水平走査制御信号とを、同期信号に基づいて発生させる。
【0038】
パネルドライバ5は、これら垂直走査制御信号および水平走査制御信号をそれぞれ走査線駆動回路YDR1およびYDR2と、信号線駆動回路XDRとに供給すると共に、水平および垂直走査タイミングに同期してデジタル映像信号および初期化信号を信号線駆動回路XDRに供給する。
【0039】
信号線駆動回路XDRは、水平走査制御信号の制御により各水平走査期間において順次得られる映像信号をアナログ形式に変換し階調に応じた映像信号Vsigを複数の映像信号線VLに供給する。パネルドライバ5は、第1電源線SLaを高電位Pvddに固定し、リセット配線Sgrをリセット電位Vrstに固定し、初期化配線Sgiを初期化電位Viniに固定する。なお、第1電源線SLaの電位、リセット配線Sgrの電位および初期化配線Sgiの電位は、信号線駆動回路XDRを介して設定されてもよい。
【0040】
走査線駆動回路YDR1およびYDR2には、パネルドライバ5よりスタートパルス信号STV、クロック信号CKVなどが与えられる。
走査線駆動回路YDR1およびYDR2は、図示しないシフトレジスタ、出力バッファなどを含み、スタートパルス信号STVを順次次段のシフトレジスタに転送し、出力バッファを介して各行の副画素SPに4種類の制御信号、すなわち、制御信号IG,BG,SG,RGを供給する。これにより、第1走査線Sga、第2走査線Sgb、第3走査線Sgcおよび第4走査線Sgdは、それぞれ制御信号IG,BG,SG,RGにより駆動される。
【0041】
なお、図3において説明した副画素SPの回路構成は一例であり、少なくとも駆動トランジスタDRTおよび発光素子10を含むものであれば、副画素SPの回路構成は他の構成であっても構わない。例えば図3において説明した副画素SPの回路構成のうちの一部の素子が省略されてもよいし、他の素子が追加されてもよい。
【0042】
次に、図4を参照して、複数の画素PXと、複数の配線WLa、複数の樹脂層31とについて説明する。
図4に示すように、第2電源線SLbは非表示領域NDAに位置している。第2電源線SLbは、Π字状に形成されている。第2電源線SLbは、非表示領域NDAのうち、上辺、左辺および右辺には設けられているが、信号線駆動回路XDRが位置する下辺には設けられていない。但し、第2電源線SLbは、非表示領域NDAの下辺にも設けられ、表示領域DAを4辺で囲うように形成されるものであってもよい。
【0043】
複数の配線WLaは、それぞれ、表示領域DAおよび非表示領域NDAに位置している。複数の配線WLaは、非表示領域NDAにて第2電源線SLbに電気的に接続されている。複数の配線WLaは、それぞれ、第1方向Xに延在し、第2方向Yに間隔を置いて並べられ、第1方向Xに並んだ複数の画素PXのコンタクト電極CONに電気的に接続されている。本実施形態において、配線WLaは第1配線として機能している。
【0044】
なお、複数の配線WLaは、それぞれ、第2方向Yに延在し、第1方向Xに間隔を置いて並べられ、第2方向Yに並んだ複数の画素PXのコンタクト電極CONに電気的に接続されてもよい。
【0045】
表示領域DAにマトリクス状に配列された複数の画素PXは、複数の発光素子10をそれぞれ備えている。複数の発光素子10は互いに異なる発光色を有しており、例えば、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の発光色を有している。
【0046】
樹脂層31の詳細については図5の説明と共に後述するが、複数の画素PXは、図4に示すように、一画素単位で島状に設けられた樹脂層31をそれぞれ備えている。樹脂層31は、各画素PXに設けられた複数の発光素子10の周囲を囲むように配置されている。平面視における一画素あたりの樹脂層31の面積は、平面視における一画素(画素PX)の面積よりも小さい。図4に示すように、一つの画素PXと、当該一つの画素PXと第1方向Xに隣接する画素PXとの間には、樹脂層31が設けられていない領域が存在し、当該一つの画素PXの樹脂層31と、当該一つの画素PXと第1方向Xに隣接する画素PXの樹脂層31とは離間している(接続されていない)。また、一つの画素PXと、当該一つの画素PXと第2方向Yに隣接する画素PXとの間にも、樹脂層31が設けられていない領域が存在し、当該一つの画素PXの樹脂層31と、当該一つの画素PXと第2方向Yに隣接する画素PXの樹脂層31とは離間している(接続されていない)。
【0047】
なお、図4では、複数の配線WLaが、それぞれ、平面視において各画素PXの樹脂層31と重畳する位置に延在している場合を例示したが、これに限定されず、複数の配線WLaは、それぞれ、平面視において各画素PXの樹脂層31と重畳しない位置に延在していてもよい。但し、配線抵抗を考慮すると、複数の発光素子10と配線WLaとは近くに配置されている方が望ましい。
【0048】
図5は、図4のA−B線で切断した表示パネル2の構成例を模式的に示す断面図である。なお、図5では、表示パネル2の表示面、すなわち光出射面が上方を向き、背面が下方を向くように描いている。
【0049】
図5に示すように、表示パネル2は、絶縁基材20と、絶縁基材20の上に設けられた絶縁層21〜26と、複数の画素PXと、を備えている。複数の画素PXは、絶縁基材20の上に設けられ、表示領域DAに位置し、複数の発光素子10を備えている。
【0050】
絶縁基材20としては、主に、石英、無アルカリガラスなどのガラス基板、またはポリイミドなどの樹脂基板を用いることができる。絶縁基材20の材質は、TFTを製造する際の処理温度に耐える材質であればよい。絶縁基材20が可撓性を有する樹脂基板である場合、表示装置1をシートディスプレイとして構成することができる。樹脂基板としては、ポリイミドに限らず、他の樹脂材料を用いてもよい。なお、絶縁基材20にポリイミドなどを用いる場合、絶縁基材20を有機絶縁層または樹脂層と称した方が適当な場合があり得る。
【0051】
絶縁層21は、絶縁基材20の上に設けられている。絶縁層21の上に、各種TFTが形成されている。表示領域DAにおいて、絶縁層21の上に、駆動トランジスタDRTなどが形成されている。駆動トランジスタDRTなどのTFTは、半導体層SCと、ゲート電極GEと、第1電極E1と、第2電極E2と、を備えている。
【0052】
半導体層SCは、絶縁層21の上に配置されている。絶縁層22は、絶縁層21および半導体層SCの上に設けられている。ゲート電極GEは、絶縁層22の上に配置され、半導体層SCのチャネル領域と対向している。絶縁層23は、絶縁層22およびゲート電極GEの上に設けられている。第1電極E1および第2電極E2は、絶縁層23の上に配置されている。第1電極E1および第2電極E2は、それぞれ絶縁層22および絶縁層23に形成されたコンタクトホールを通り、対応する半導体層SCに電気的に接続されている。本実施形態において、絶縁層23の上に第1電源線SLaがさらに設けられている。
また、ゲート電極GEはこの例に限らず、例えば絶縁層22と絶縁基材20との間に設けられるものであってもよい。
【0053】
絶縁層24は、絶縁層23、第1電極E1、第2電極E2、および第1電源線SLaの上に設けられている。絶縁層24は、複数の駆動トランジスタDRTなどの複数のTFTを覆っている。絶縁層24には複数のコンタクトホールh1およびh2が形成されている。コンタクトホールh1は、第1電極E1の上面を露出させている。コンタクトホールh2は、第1電源線SLaの上面を露出させている。
【0054】
絶縁層24の上に、導電層CL1が設けられている。導電層CL1は、コンタクトホールh2を通って第1電源線SLaに接し、第1電源線SLaに電気的に接続されている。
【0055】
絶縁層25は、絶縁層24および導電層CL1の上に設けられている。絶縁層25はコンタクトホールh1で囲まれたコンタクトホールh3を有し、コンタクトホールh3はコンタクトホールh1と共に第1電極E1の上面を露出させている。導電層CL2は、絶縁層25の上に配置されている。導電層CL2は、絶縁層25に形成されたコンタクトホールh3を通り第1電極E1に接し、第1電極E1に電気的に接続されている。
【0056】
絶縁層26は、絶縁層25および導電層CL2の上に設けられている。絶縁層26にはコンタクトホールh4が形成され、コンタクトホールh4は導電層CL2の上面を露出させている。
【0057】
画素電極PEは、絶縁層26の上に配置されている。画素電極PEは、絶縁層26に形成されたコンタクトホールh4を通り導電層CL2に接し、導電層CL2に電気的に接続されている。画素電極PEは、導電層CL2を介して駆動トランジスタDRTの第1電極E1に電気的に接続されている。画素電極PEには、駆動トランジスタDRTから電流値が制御された信号が与えられる。
【0058】
本実施形態において、表示パネル2は、コンタクト電極CON、接続層LA1および接続層LA2を有している。コンタクト電極CONは、絶縁層26の上に設けられ、画素電極PEに絶縁距離を置いて位置している。接続層LA1は、画素電極PEの上に配置されている。平面視において、接続層LA1は、コンタクトホールh4と重畳していない。接続層LA2は、コンタクト電極CONの上に配置されている。
【0059】
ここで、絶縁層21〜26は、無機絶縁材料または有機絶縁材料で形成されている。本実施形態において、絶縁層21,22,23,25は、無機絶縁材料として、例えばシリコン酸化物(SiO2)、またはシリコン窒化物(SiN)で形成されている。
【0060】
絶縁層24および26は、有機絶縁材料として、感光性アクリル樹脂などの樹脂材料で形成されている。絶縁層24および26は、それぞれ発光素子10と対向する側に平坦面を有し、平坦化層として機能している。本実施形態において、絶縁基材20の上方に設けられた絶縁層24は第1有機絶縁層として機能し、絶縁層24の上方に設けられた絶縁層26は第2有機絶縁層として機能している。
【0061】
半導体層SCは、ポリシリコンとして低温ポリシリコンで形成されている。但し、半導体層SCは、アモルファスシリコン、酸化物半導体など、ポリシリコン以外の半導体で形成されていてもよい。ゲート電極GEは、導電材料として金属で形成されている。例えば、ゲート電極GEは、MoW(モリブデン・タングステン)で形成されている。
【0062】
第1電極E1、第2電極E2および第1電源線SLaは、同層に位置し、同一の導電材料として金属で形成されている。例えば、第1電極E1、第2電極E2および第1電源線SLaは、それぞれ三層積層構造(Ti系/Al系/Ti系)が採用され、Ti(チタン)、Tiを含む合金などTiを主成分とする金属材料からなる下層と、Al(アルミニウム)、Alを含む合金などAlを主成分とする金属材料からなる中間層と、Ti、Tiを含む合金などTiを主成分とする金属材料からなる上層と、を有している。
【0063】
駆動トランジスタDRTなどのスイッチは、絶縁基材20の上方に設けられ、絶縁層24で覆われている。ここではトップゲート型のTFTを例として説明しているが、TFTはボトムゲート型のTFTであってもよい。
導電層CL1は、インジウム錫酸化物(ITO)やインジウム亜鉛酸化物(IZO)などの透明導電材料で形成されている。
【0064】
導電層CL2、画素電極PEおよびコンタクト電極CONは、導電材料として金属で形成されている。例えば、導電層CL2、画素電極PEおよびコンタクト電極CONは、二層積層構造を有し、Ti、Tiを含む合金などTiを主成分とする金属材料からなる下層と、Al、Alを含む合金などAlを主成分とする金属材料からなる上層と、を有している。導電層CL2、画素電極PEおよびコンタクト電極CONにおいて、AlまたはAl合金で形成された上層は最上層である。例えば、コンタクト電極CONの最上層は、共通電極CEと対向する側に位置している。接続層LA1は画素電極PEの最上層に接し、接続層LA2はコンタクト電極CONの最上層に接している。画素電極PEおよびコンタクト電極CONは、同層に位置し、同一の導電材料として金属で形成されている方が望ましい。
【0065】
なお、導電層CL2、画素電極PEおよびコンタクト電極CONは、それぞれ、単一の導電層、三層積層構造または二層積層構造を有していればよい。
三層積層構造において、導電層CL2、画素電極PEおよびコンタクト電極CONは、Ti系/Al系/Ti系に限らず、Mo系/Al系/Mo系であってもよい。Mo系/Al系/Mo系において、例えば、画素電極PEは、Mo(モリブデン)、Moを含む合金などMoを主成分とする金属材料からなる下層と、Al、Alを含む合金などAlを主成分とする金属材料からなる中間層と、Mo、Moを含む合金などMoを主成分とする金属材料からなる上層と、を有している。
【0066】
二層積層構造において、例えば、画素電極PEは、Mo、Moを含む合金などMoを主成分とする金属材料からなる下層と、Al、Alを含む合金などAlを主成分とする金属材料からなる上層と、を有してもよい。なお、導電層CL2および画素電極PEは、透明導電材料で形成されてもよい。
接続層LA1,LA2は、半田で形成されている。
【0067】
表示領域DAにおいて、画素電極PEの上方に発光素子10が実装されている。詳しくは、発光素子10は、接続層LA1の上に実装されている。発光素子10は、第1極性電極としての陽極ANと、第2極性電極としての陰極CAと、光を放出する発光層LIと、を有している。陽極ANおよび陰極CAは纏めて上下電極と称されてもよい。また、陽極ANが下側電極と称され、陰極CAが上側電極と称されてもよい。
【0068】
各発光素子10において、陽極ANは、複数の画素電極PEのうち対応する一の画素電極PEと対向する側の面に位置し、画素電極PEに電気的に接続されている。本実施形態において、陽極ANは、接続層LA1の上に位置し、接続層LA1に接している。各発光素子10において、陰極CAは、陽極ANが位置する面とは反対側の面に位置している。各発光素子10において、発光層LIは、陽極ANと陰極CAとの間に位置している。
【0069】
絶縁層26、画素電極PE、コンタクト電極CON、接続層LA1、接続層LA2および発光素子10の上に、樹脂層31が設けられている。樹脂層31は、複数の発光素子10の間の空隙部に充填されている。樹脂層31は、外部から水分などが侵入してしまうことを抑制するためのものであり、封止膜と称されてもよい。樹脂層31は、絶縁層26と対向する側とは反対側に平坦面を有している。このため、樹脂層31は、平坦化層としても機能する。樹脂層31は、発光素子10のうち陰極CAの表面を露出させている。
【0070】
なお、樹脂層31は、発光素子10の陰極CAまで達しないような厚みを有してもよい。共通電極CEが形成される表面には発光素子10の実装に伴う凹凸の一部が残存しているが、共通電極CEを形成する材料が段切れすることなく連続的に覆うことができればよい。
【0071】
共通電極CEは、少なくとも表示領域DAに位置し、樹脂層31および複数の発光素子10の上に配置され、樹脂層31および複数の発光素子10を覆っている。共通電極CEは、複数の発光素子10の陰極CAに接触し、複数の発光素子10の陰極CAと電気的に接続されている。共通電極CEは、複数の画素PXで共用されており、一画素単位で島状に設けられた複数の樹脂層31を連続的に覆っている。
共通電極CEは、発光素子10からの出射光を取り出すために、透明電極として形成する必要があり、透明な導電材料として例えばITOを用いて形成されている。
【0072】
共通電極CEは、複数の樹脂層31にそれぞれ形成された複数のコンタクトホールh5を通り複数の画素PXのコンタクト電極CONと電気的に接続されている。本実施形態において、共通電極CEは、複数のコンタクトホールh5を通り、複数の画素PXの接続層LA2に接している。共通電極CEはコンタクト電極CONではなく接続層LA2に接しているため、共通電極CEと接続層LA2との間にオーミック接触を作ることができる。
【0073】
図5に示すように、共通電極CEは、画素PX1と、画素PX1に隣接する画素PX2との間において、絶縁層26に接触する。つまり、上記したように、画素PX1と画素PX2との間には、樹脂層31が設けられていない。画素PX1に配置された複数の発光素子10の間の空隙部に充填された樹脂層31aと、画素PX2に配置された複数の発光素子10の間の空隙部に充填された樹脂層31bとは、共通電極CEによって分割され、封止されている。
【0074】
なお、図5では、一つの共通電極CEが表示領域DAの全面に亘って設けられている構成を例示したが、この構成に限定されず、共通電極CEは、例えば図6に示すように、一画素単位で設けられてもよい。つまり、共通電極CEが複数の画素PXで共用されていなくても構わない。この場合、画素PX1と画素PX2との間には、樹脂層31と共通電極CEとが設けられないことになる。但し、この場合であっても、画素PX1に配置された複数の発光素子10の間の空隙部に充填された樹脂層31aと、画素PX2に配置された複数の発光素子10の間の空隙部に充填された樹脂層31bとは、一画素単位で設けられた共通電極CEaおよびCEbによって分割され、封止されている。なお、画素PX1の樹脂層31aと、画素PX2の樹脂層31bとが分割されてさえいれば、樹脂層31aおよび31bの側面には共通電極CEaおよびCEbが設けられていなくても構わない。
【0075】
上記のように、表示パネル2は、絶縁基材20から共通電極CEまでの構造を有している。なお、共通電極CEの上には、カバーガラスなどのカバー部材、偏光板などの光学層、タッチパネル基板などがさらに設けられてもよい。
【0076】
図7は、表示パネル2の一画素(画素PX)を示す平面図であり、上記画素PXに配置された複数の発光素子10にそれぞれ対応する複数の画素電極PEと、複数の接続層LA1と、コンタクト電極CONと、接続層LA2と、配線WLaとを示している。
【0077】
図7に示すように、画素PXは、副画素SPa,SPb,SPcを備えている。副画素SPa,SPb,SPcは、第1方向Xに間隔を置いて並んでいる。副画素SPaは、画素電極PEa、接続層LA1aおよび発光素子10aを有している。発光素子10aは、例えば赤色の発光素子である。また、副画素SPbは、画素電極PEb、接続層LA1bおよび発光素子10bを有している。発光素子10bは、例えば緑色の発光素子である。さらに、副画素SPcは、画素電極PEc、接続層LA1cおよび発光素子10cを有している。発光素子10cは、例えば青色の発光素子である。
【0078】
複数の画素電極PEa,PEb,PEcと、コンタクト電極CONと、配線WLaとは、絶縁層26と樹脂層31との間に設けられ、言い換えると同一の層に設けられ、かつ、同一の金属で形成されている。本実施形態においては、配線WLaは、第1方向Xに並ぶ複数のコンタクト電極CONと一体に形成されている。
【0079】
複数の画素電極PEa,PEb,PEcは、絶縁層26に形成される複数のコンタクトホールh4を通り、絶縁層26より下方に位置する導電層CL2と電気的に接続されている。接続層LA2には、樹脂層31に形成されるコンタクトホールh5を通り、樹脂層31より上方に位置する共通電極CEが接している。
第1方向Xに隣接する二つの副画素SP間の間隔は、例えば、樹脂層31が設けられていない領域の第1方向Xの長さよりも短い。
【0080】
ここで、比較例を用いて、本実施形態に係る表示装置1(表示パネル2)の効果について説明する。なお、比較例は、本実施形態に係る表示装置1(表示パネル2)が奏し得る効果の一部を説明するためのものであって、比較例と本実施形態とで共通する効果を本願発明の範囲から除外するものではない。
【0081】
図8は比較例に係る表示装置1A(表示パネル2A)の平面図であり、図9は比較例に係る表示装置1A(表示パネル2A)の断面図である。一方で、図10は本実施形態に係る表示装置1(表示パネル2)の断面図である。なお、図10は、図5を簡略化した図であり、比較例との相違点を説明するにあたって不要な要素を省略している。比較例に係る表示装置1A(表示パネル2A)は、図8および図9に示すように、表示領域DAの全面に亘って樹脂層31が設けられている点で、本実施形態と相違している。
【0082】
一般に、樹脂層31を形成する有機絶縁材料は、線膨張係数が大きく、熱収縮し易いという性質を有している。このため、樹脂層31と共通電極CEとの密着界面には、熱収縮に起因した内部応力が印加される。樹脂層31と共通電極CEとの密着界面に内部応力が印加されると、共通電極CEが樹脂層31から剥離してしまう恐れがある。共通電極CEが樹脂層31から剥離してしまうと、共通電極CEは発光素子10の陰極CAからも剥離してしまう恐れがある。共通電極CEが発光素子10の陰極CAから剥離してしまうと、共通電極CEと発光素子10とが電気的に接続されないため、発光素子10に駆動電流を供給することができないという問題がある。一方で、複数の発光素子10の間の空隙部に樹脂層31が設けられないと、外部から水分などが侵入してしまうことを抑制することができなくなるという問題がある。
【0083】
これに対し、本実施形態に係る表示パネル2の構成によれば、図10に示すように、樹脂層31が画素PX毎に島状に設けられ、隣接する二つの画素PX間には樹脂層31が設けられていないため、上記した内部応力を一画素単位で分散させることが可能である。このため、共通電極CEが樹脂層31から剥離してしまうことを抑制することが可能であり、ひいては、共通電極CEが発光素子10の陰極CAから剥離してしまうことを抑制することが可能である(層間クラックを抑制することが可能である)。これによれば、共通電極CEと発光素子10の陰極CAとの接続信頼性を向上させることが可能であり、構成部材に起因した破損を抑制し得る表示装置1を得ることができる。
【0084】
また、本実施形態に係る構成においては、共通電極CEは、一画素毎にコンタクト電極CONに電気的に接続されている。コンタクト電極CONは、金属で形成された配線WLaに電気的に接続されている。このため、共通電極CEが非表示領域NDAにて第2電源線SLbにコンタクトしている場合に比べて、発光素子10と第2電源線SLbとの間の配線抵抗を低減することが可能である。これによれば、高輝度化が可能な表示装置1を得ることができる。または、低消費電力化が可能な表示装置1を得ることができる。あるいは、高輝度化および低消費電力化が可能な表示装置1を得ることができる。
【0085】
なお、本実施形態においては、樹脂層31が一画素単位で島状に設けられている構成について説明したが、この構成に限定されず、例えば、樹脂層31は数画素単位で島状に設けられても構わない。この場合であっても、上記した内部応力を数画素単位で分散させることが可能であるため、比較例に係る構成に比べて、共通電極CEが樹脂層31から剥離してしまうことを抑制することが可能であり、ひいては、共通電極CEが発光素子10の陰極CAから剥離してしまうことを抑制することが可能である。
【0086】
なお、本実施形態においては、樹脂層31が隣接する2つの画素PX間には設けられていない島状であると説明した。しかしながら、樹脂層31は隣接する2つの画素PX間に薄く残るように形成されていてもよい。この場合、例えば画素PXに島状に形成された樹脂層31と、異なる画素PXに島状に形成された樹脂層31とを薄く形成された樹脂層31で接続させる構造となる。例えば図4に示した例においては配線WLaの一部は隣接する2つの画素PX間において樹脂層31から露出されていることになるが、配線WLaを外部環境から保護するためにも、配線WLaが樹脂層31から露出されないように薄く形成された樹脂層31によって覆われる構造もあり得る。ここで、薄く形成された樹脂層31とは、例えば画素PXにおける島状の樹脂層31の膜厚よりも薄いことを意味し、好ましくは島状の樹脂層31の膜厚の半分以下の膜厚であるものと考えればよい。このため、隣り合う2つの画素PX間に薄い樹脂層31が形成されている場合であっても、画素PXに形成される樹脂層31は島状に形成されたものであると言える。
【0087】
さらに、本実施形態に係る構造は、図10に示した樹脂層31の内部応力の分散以外にも、図11に示すようなフレキシブル表示装置において特段の効果を発揮する。図11において絶縁基材20は可撓性を有するフレキシブル樹脂基板20であり、表示装置1は湾曲可能なフレキシブル表示装置1である。図11に示すように各画素PXに島状に形成された樹脂層31は、薄く形成された樹脂層31により繋がっている。これは上記したように配線WLaの保護のために残したものであってもよいし、ストレスのかかりやすい曲面部を重点的に保護するものであってもよい。当然フレキシブル性を向上させるためには、樹脂層31が隣接する2つの画素PX間には形成されていない構造を採用してもよい。図11の構造によれば、図8及び図9の樹脂層31が前面に形成される構造に比べ、フレキシブル表示装置1の可撓性(フレキシブル性を)を一層向上させることができる。
【0088】
以上説明した一実施形態によれば、構成部材に起因した破損を抑制し得るマイクロLEDディスプレイ(表示装置)を提供することが可能である。
【0089】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0090】
1…表示装置、2…表示パネル、10…発光素子、AN…陽極、LI…発光層、CA…陰極、24,26…絶縁層、31…樹脂層、PE…画素電極、CE…共通電極、CON…コンタクト電極。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11