特開 2022-80996 表示装置

(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】P2022080996

(43)【公開日】2022-05-31

(54)【発明の名称】表示装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 51/50 20060101AFI20220524BHJP

   G09F 9/30 20060101ALI20220524BHJP

   H01L 29/786 20060101ALI20220524BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20220524BHJP

   H05B 33/04 20060101ALI20220524BHJP

   H01L 27/32 20060101ALI20220524BHJP

【ＦＩ】

H05B33/14 A

G09F9/30 309

G09F9/30 348A

H01L29/78 618B

H01L29/78 619Z

H01L29/78 623Z

H05B33/04

H01L27/32

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020192247

(22)【出願日】2020-11-19

(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】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】眞名垣 暢人

【テーマコード（参考）】

3K107

5C094

5F110

【Ｆターム（参考）】

3K107AA01

3K107BB01

3K107CC21

3K107EE04

3K107EE46

3K107EE48

3K107EE49

3K107FF15

5C094AA37

5C094AA42

5C094BA03

5C094BA27

5C094DA07

5C094FB01

5C094FB02

5C094FB14

5C094FB15

5F110AA14

5F110BB01

5F110CC01

5F110DD11

5F110GG01

5F110NN03

5F110NN05

5F110NN12

5F110NN14

5F110NN15

5F110NN22

5F110NN27

5F110NN34

(57)【要約】

【課題】酸化物半導体への還元剤の拡散低減を目的とする。
【解決手段】表示装置は、酸化物半導体を使用した薄膜トランジスタ２６と、薄膜トランジスタ２６によって制御される表示素子４６と、水素をトラップ可能なダングリングボンドが存在する材料からなる少なくとも１層のトラップ層４８と、を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

酸化物半導体を使用した薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタによって制御される表示素子と、
水素をトラップ可能なダングリングボンドが存在する材料からなる少なくとも１層のトラップ層と、
を有することを特徴とする表示装置。

【請求項2】

請求項１に記載された表示装置において、
前記材料は、アモルファスシリコンであることを特徴とする表示装置。

【請求項3】

請求項２に記載された表示装置において、
前記アモルファスシリコンには、ボロン、リン及びカーボンのいずれかがドープされていることを特徴とする表示装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記表示素子を封止する封止膜をさらに有し、
前記少なくとも１層のトラップ層は、前記封止膜と前記薄膜トランジスタの間に位置することを特徴とする表示装置。

【請求項5】

請求項４に記載された表示装置において、
前記封止膜は、有機膜及びシリコン窒化膜の少なくとも一方を含むことを特徴とする表示装置。

【請求項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、
前記薄膜トランジスタを覆う無機膜をさらに有し、
前記少なくとも１層のトラップ層は、前記無機膜の上にある第１トラップ層を含むことを特徴とする表示装置。

【請求項7】

請求項６に記載された表示装置において、
前記無機膜は、積層された一対の無機膜の一方であり、
前記第１トラップ層は、前記一対の無機膜の間に介在することを特徴とする表示装置。

【請求項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、
前記薄膜トランジスタを覆う樹脂層をさらに有し、
前記少なくとも１層のトラップ層は、前記樹脂層の上にある第２トラップ層を含むことを特徴とする表示装置。

【請求項9】

請求項８に記載された表示装置において、
前記第２トラップ層は、前記表示素子とは非接触であることを特徴とする表示装置。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか１項に記載された表示装置において、
前記表示素子に含まれる画素電極の端部を覆う絶縁層をさらに有し、
前記少なくとも１層のトラップ層は、前記絶縁層の上にある第３トラップ層を含むことを特徴とする表示装置。

【請求項11】

請求項１０に記載された表示装置において、
前記第３トラップ層は、前記表示素子に含まれる発光層とは非接触であることを特徴とする表示装置。

【請求項12】

請求項１０に記載された表示装置において、
前記第３トラップ層の膜厚は、前記第１トラップ層及び前記第２トラップ層のそれぞれの膜厚よりも小さいことを特徴とする表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

低温ポリシリコンを使用した薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、駆動能力が高く、キャリア移動度が高いが、オフ電流が高く、リーク電流の抑制が困難である。そこで、酸化物半導体を使用したＴＦＴが開発されている（特許文献１及び２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１００５２１号公報

【特許文献2】特開２０１２－１０４６３９号公報

【特許文献3】特開２０１０－１６５９２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

酸化物半導体は、水素などの還元剤が拡散することにより、脱酸素が進み、電圧電流特性が変化する。その結果、特性が仕様の範囲を超えて不均一になり、歩留まりが低下する。特許文献３には、保護膜が開示されているが、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜は、還元剤の拡散を防止する機能が不十分である。

【0005】

本発明は、酸化物半導体への還元剤の拡散低減を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る表示装置は、酸化物半導体を使用した薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタによって制御される表示素子と、水素をトラップ可能なダングリングボンドが存在する材料からなる少なくとも１層のトラップ層と、を有することを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、トラップ層によって、酸化物半導体への還元剤の拡散を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態に係る表示装置の平面図である。

【図2】表示装置の使用状態を示す概略図である。

【図3】図２に示す表示装置のIII－III線断面の概略図である。

【図4】図１に示す表示装置のIV－IV線断面拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

図１は、実施形態に係る表示装置の平面図である。なお、表示装置は、実際には、折り曲げて使用する。したがって、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。

【0013】

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。表示装置は、ディスプレイ１００を含む。

【0014】

ディスプレイ１００には、周辺領域ＰＡで、第１フレキシブルプリント基板ＦＰ１が接続されている。第１フレキシブルプリント基板ＦＰ１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。さらに、第１フレキシブルプリント基板ＦＰ１には第２フレキシブルプリント基板ＦＰ２が接続されている。

【0015】

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。屈曲の内側にはスペーサ１０２が配置されて、ディスプレイ１００の曲がりすぎを防いでいる。ディスプレイ１００は、可撓性を有し、表示領域ＤＡの外側（周辺領域ＰＡ）で折り曲げられている。

【0016】

図４は、図１に示す表示装置のIV－IV線断面拡大図である。第１基板１０には、不純物に対するバリアとなるアンダーコート１２が形成され、その上に半導体層１４が形成されている。半導体層１４にソース電極１６及びドレイン電極１８が電気的に接続し、半導体層１４を覆って第１無機膜２０（例えばゲート絶縁膜）が形成されている。第１無機膜２０の上にはゲート電極２２が形成され、ゲート電極２２を覆って第２無機膜２４（例えば層間絶縁膜）が形成されている。ソース電極１６及びドレイン電極１８は、第１無機膜２０及び第２無機膜２４を貫通している。半導体層１４、ソース電極１６、ドレイン電極１８及びゲート電極２２によって薄膜トランジスタ２６が構成される。薄膜トランジスタ２６を覆うように第３無機膜２８（例えばパッシベーション膜）が設けられている。

【0017】

薄膜トランジスタ２６は、半導体層１４に酸化物半導体を使用している。酸化物半導体は、例えばインジウム・ガリウム・亜鉛・酸素（ＩＧＺＯ）である。このような薄膜トランジスタ２６は、オフ電流が低い特性を有する。薄膜トランジスタ２６は、第１無機膜２０、第２無機膜２４及び第３無機膜２８に覆われている。

【0018】

第３無機膜２８の上には、樹脂層３０（例えば平坦化層）が設けられている。樹脂層３０の上には、複数のサブ画素それぞれに対応するように構成された複数の画素電極３２（例えば陽極）が設けられている。樹脂層３０は、少なくとも画素電極３２が設けられる面が平坦になるように形成される。画素電極３２は、樹脂層３０及び第３無機膜２８を貫通するコンタクトホール３４によって、半導体層１４上のソース電極１６及びドレイン電極１８の一方に電気的に接続している。樹脂層３０は、薄膜トランジスタ２６を覆う。

【0019】

樹脂層３０及び画素電極３２上に、絶縁層３６が形成されている。絶縁層３６は、画素電極３２の端部（周縁部）を覆い、画素電極３２の一部（例えば中央部）を露出させるように形成されている。画素電極３２は、絶縁層３６からの露出領域を有する。絶縁層３６によって、画素電極３２の一部を囲むバンクが形成される。画素電極３２には、キャリア注入輸送層である正孔注入輸送層３８が設けられている。正孔注入輸送層３８は、複数の画素電極３２に連続的に載るように形成されている。

【0020】

複数の画素電極３２の上方（正孔注入輸送層３８の上）には、それぞれに対応する複数の発光層４０が配置されている。発光層４０には、他のキャリア注入輸送層である電子注入輸送層４２が設けられている。電子注入輸送層４２は、複数の発光層４０に（複数の画素電極３２の上方に）、連続的に載るように形成されている。複数の発光層４０の上方（電子注入輸送層４２の上）に共通電極４４（例えば陰極）が配置されている。共通電極４４は、バンクとなる絶縁層３６の上方に載るように形成する。発光層４０は、画素電極３２及び共通電極４４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。表示装置は、薄膜トランジスタ２６によって制御される表示素子４６を有する。表示素子４６は画素電極３２及び発光層４０を含む。

【0021】

表示装置は、水素をトラップ可能なダングリングボンドが存在する材料からなる少なくとも１層のトラップ層４８を有する。材料は、例えばアモルファスシリコンである。アモルファスシリコンには、ボロン、リン及びカーボンのいずれかがドープされていても良い。

【0022】

第２無機膜２４の上には第１トラップ層４８Ａがある。第１トラップ層４８Ａは、積層された第２無機膜２４及び第３無機層の間に介在する。樹脂層３０の上には第２トラップ層４８Ｂがある。第２トラップ層４８Ｂは、表示素子４６（例えば画素電極３２）とは非接触である。絶縁層３６の上には第３トラップ層４８Ｃがある。第３トラップ層４８Ｃは、エレクトロルミネッセンス層（少なくとも発光層４０）とは非接触である。本実施形態によれば、トラップ層４８によって、酸化物半導体への還元剤の拡散を低減することができる。

【0023】

第１トラップ層４８Ａ乃至第３トラップ層４８Ｃの形成条件としては、Ｇ６サイズのガラス基板を成膜対象とし、個体ソースのＳｉターゲットを用い、投入電力１０～１５ｋＷ、圧力３Ｐａとした。不純物としてボロンを選択し、同時スパッタリングにて膜中に添加した。

【0024】

樹脂層３０より下層に設けられる第１トラップ層４８Ａ、及び絶縁層３６の下に設けられる第２トラップ層４８Ｂの膜厚は、５０ｎｍ乃至１００ｎｍ程度が好ましいが、それより厚く形成されたとしても、樹脂層３０や絶縁層３６によって被覆、平坦化されるため問題無い。一方、絶縁層３６の上に設けられる第３トラップ層４８Ｃについては、後に形成される共通電極４４が第３トラップ層４８Ｃの端部に生ずる段差によって離断しないよう、正孔注入輸送層３８や電子注入輸送層４２によってある程度被覆される程度、具体的には３０ｎｍ乃至５０ｎｍ程度と、第１トラップ層４８Ａや第２トラップ層４８Ｂよりも薄く形成されることが好ましい。

【0025】

このようにして形成される第１トラップ層４８Ａ乃至第３トラップ層４８Ｃは、近傍の層から脱離する水素をトラップし、酸化物半導体のチャネル領域への水素侵入を好適に抑制することができる。

【0026】

第１トラップ層４８Ａ乃至第３トラップ層４８Ｃは、他の配線、電極等と短絡しないようにパターニングされ、島状に形成される。その水素吸収効果は高く、１×１０^１９～１×１０^２０／ｃｍ^３、あるいはそれ以上である。ただし、第１トラップ層４８Ａ乃至第３トラップ層４８Ｃにおける水素含有量が１×１０^２２／ｃｍ^３を上回ると、膜の脆化が生ずる可能性があるため、前述の膜厚と絡めて、ある程度トラップ層自体の体積を確保できるように、パターン面積は大きいことが好ましい。

【0027】

表示装置は、表示素子４６を封止する封止膜５０を有する。表示素子４６は、封止膜５０によって覆われることで封止されて、水分から遮断される。封止膜５０と薄膜トランジスタ２６の間に、少なくとも１層のトラップ層４８が位置する。封止膜５０は、有機膜５２及びシリコン窒化膜５４の少なくとも一方を含む。封止膜５０には、図示しない粘着層を介して、第２基板５６が貼り付けられている。

【0028】

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。

【符号の説明】

【0029】

１０ 第１基板、１２ アンダーコート、１４ 半導体層、１６ ソース電極、１８ ドレイン電極、２０ 第１無機膜、２２ ゲート電極、２４ 第２無機膜、２６ 薄膜トランジスタ、２８ 第３無機膜、３０ 樹脂層、３２ 画素電極、３４ コンタクトホール、３６ 絶縁層、３８ 正孔注入輸送層、４０ 発光層、４２ 電子注入輸送層、４４ 共通電極、４６ 表示素子、４８ トラップ層、４８Ａ 第１トラップ層、４８Ｂ 第２トラップ層、４８Ｃ 第３トラップ層、５０ 封止膜、５２ 有機膜、５４ シリコン窒化膜、５６ 第２基板、１００ ディスプレイ、１０２ スペーサ、ＣＰ 集積回路チップ、ＤＡ 表示領域、ＦＰ１ 第１フレキシブルプリント基板、ＦＰ２ 第２フレキシブルプリント基板、ＰＡ 周辺領域。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】