JP2018106101A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示装置の表示不良、表示歩留まりの低下、コンタクト不良、配線の腐食を抑制することを目的の一つとする。表示装置の製造工程を簡略化させることを目的の一つとする。
【解決手段】一方向及び前記一方向と交差する方向に配列する複数の画素と複数の画素のうち一方向に配列する画素に沿って延伸する第1配線と複数の画素のうち一方向と交差する方向に配列する画素に沿って延伸する第2配線とを含み、第1配線及び第2配線の少なくとも一方は、絶縁表面に接して設けられた第1導電層と第1導電層上に設けられた第2導電層と第2導電層の上面及び側面並びに第1導電層の側面に接し、絶縁表面上に端部が配置される第3導電層とを含む。
【選択図】図5
【解決手段】一方向及び前記一方向と交差する方向に配列する複数の画素と複数の画素のうち一方向に配列する画素に沿って延伸する第1配線と複数の画素のうち一方向と交差する方向に配列する画素に沿って延伸する第2配線とを含み、第1配線及び第2配線の少なくとも一方は、絶縁表面に接して設けられた第1導電層と第1導電層上に設けられた第2導電層と第2導電層の上面及び側面並びに第1導電層の側面に接し、絶縁表面上に端部が配置される第3導電層とを含む。
【選択図】図5
Description
本発明は、表示装置に関する。特に、表示装置の配線の構造に関する。
液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンス表示装置(以下、EL表示装置と記す)は、液晶素子や発光素子などの表示素子を含む複数の画素を有しており、各画素の駆動を制御することで映像を与えることができる。
表示装置は、絶縁膜、半導体膜及び導電膜を積層し、これらの薄膜を所定の形状に成形することにより、作製される。具体的には、表示装置が有する、トランジスタ、トランジスタによって構成される各回路、各回路を形成する配線のパターン、映像信号、回路の動作を制御するタイミング信号、電源電圧等が印加される端子部から引き回される配線のパターンが作製される。
近年、表示装置は大型化、高精細化が進んでいる。表示装置の大型化、高精細化が進んでも、表示装置を駆動する信号の遅延、電源電圧の電圧降下が生じないようにするため、配線は低抵抗な材料が用いられる。低抵抗な材料は、例えば、アルミニウム(Al)がある。
一方で、アルミニウム(Al)は、配線を形成する工程における処理によっては、表示装置に輝点などの表示不良を引き起こし、表示歩留まりを低下させる。表示歩留まりの低下を抑制するため、例えば、特許文献1には、アルミニウム(Al)の下層及び上層にチタン(Ti)を有する多層配線構造を用いることが開示されている。
しかしながら、配線が低抵抗な材料を用いた多層配線構造では、配線の側面が露出する。配線の側面が露出していると、配線を覆う絶縁膜形成の際の現像液に侵されやすく、また、エッチング時のエッチングガスにも侵されやすく、配線の側面の形状(テーパーの加工形状)が凸凹になり、配線上層の絶縁膜のカバレージ不良が発生する。特に、アルミニウム(Al)の下層及び上層にチタン(Ti)を有する多層配線構造においては、アルミニウム(Al)のサイドエッチングによる上層の絶縁膜のカバレージ不良が深刻な問題である。また、配線の線幅が細くなり、配線が高抵抗になり、配線を通る信号の遅延や、電源電圧の電圧降下が発生する。これらは、表示装置の表示不良を引き起こし、表示歩留まりを低下させる。
別の課題として、例えば、表示装置の張り合わせ工程の後の端子領域の開口がある。張り合わせ工程は、画素部、トランジスタによって構成される画素回路及び駆動回路、端子領域が形成された基板と、対向ガラス及びカラーフィルタなどの基板を張り合わせる工程である。端子領域は張り合わせ工程でダメージを受けないように、封止膜で保護される。端子領域から映像信号、回路の動作を制御するタイミング信号、電源電圧等が印加されるためには、この封止膜を除去する必要がある。端子領域の開口はそのための工程である。端子領域の開口で封止膜を除去するには、エッチングガスが用いられる。エッチングガスが低抵抗な材料と反応すると、異物が生じる。この異物は、端子領域のコンタクト不良、配線の腐食を引き起こす。
このような課題に鑑み、本発明の一実施形態は、表示不良、表示歩留まりの低下を抑制する配線構造を有する表示装置を提供することを目的の一つとする。
また、本発明の一実施形態は、コンタクト不良、配線の腐食を抑制する配線構造を有する表示装置を提供することを目的の一つとする。
本発明の一実施形態は、一方向及び前記一方向と交差する方向に配列する複数の画素と、前記複数の画素のうち前記一方向に配列する画素に沿って延伸する第1配線と、前記複数の画素のうち前記一方向と交差する方向に配列する画素に沿って延伸する第2配線と、を含み、前記第1配線及び前記第2配線の少なくとも一方は、絶縁表面に接して設けられた第1導電層と、前記第1導電層上に設けられた第2導電層と、前記第2導電層の上面及び側面、並びに前記第1導電層の側面に接し、前記絶縁表面上に端部が配置される第3導電層と、を含むこと、を特徴とする表示装置である。
以下、本発明の実施形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、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。さらに、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様の要素には、同一の符号(又は数字の後にa、bなどを付した符号)を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。なお、各要素に対する「第1」、「第2」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。
本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に(又は下に)」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上(又は直下)にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方(又は下方)にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方(又は下方)において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。なお、以下の説明では、特に断りのない限り、断面視においては、第1基板に対して第2基板が配置される側を「上」又は「上方」といい、その逆を「下」又は「下方」として説明する。
本明細書において説明される第1基板は、少なくとも平面状の一主面を有し、この一主面上に絶縁層、半導体層及び導電層の各層、あるいはトランジスタ及び表示素子等の各素子が設けられる。以下の説明では、断面視において、第1基板の一主面を基準とし、第1基板に対して「上」、「上層」、「上方」又は「上面」として説明する場合には、特に断りのない限り、第1基板の一主面を基準にして述べるものとする。
(第1実施形態)
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る表示装置100の全体構成、回路構成、表示装置100が含む画素の構成、画素の断面模式図、端子電極及び各種配線の構成について、図1乃至図10を用いて説明する。
本実施形態では、本発明の一実施形態に係る表示装置100の全体構成、回路構成、表示装置100が含む画素の構成、画素の断面模式図、端子電極及び各種配線の構成について、図1乃至図10を用いて説明する。
[全体構成]
図1に、本発明の一実施形態に係る表示装置100の斜視図を示す。表示装置100は、少なくとも第1基板102、シール材111及び第2基板104を有する。なお、後述のようにシール材111は形成されないこともある。
図1に、本発明の一実施形態に係る表示装置100の斜視図を示す。表示装置100は、少なくとも第1基板102、シール材111及び第2基板104を有する。なお、後述のようにシール材111は形成されないこともある。
第1基板102の第1面は、少なくとも表示領域106、各種配線109、110、128、走査信号線駆動回路118、映像信号線駆動回路(ドライバIC)120、端子領域114を有する。
第1基板102は、表示領域106、各種配線109、110、128、端子領域114、走査信号線駆動回路118、映像信号線駆動回路(ドライバIC)120の支持体としての役割を果たす。第1基板102の材料は、ガラス基板、アクリル樹脂基板、アルミナ基板、ポリイミド基板等を用いることができる。第1基板102は、可撓性を有する基板であってもよい。可撓性を有する基板は、樹脂材料が用いられる。樹脂材料は、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子材料を用いるのが好ましく、例えば、ポリイミドが用いられる。
表示領域106は複数の画素108を有する。本実施形態においては、複数の画素108は、行列状に配列されている。複数の画素110の配列数は任意である。例えば、行方向にm個、列方向にn個の画素108が配列される(m及びnは整数)。複数の画素108の各々は、図1には示されていないが、後述するように、少なくとも駆動トランジスタ134、選択トランジスタ132、発光素子136及び保持容量138を有する画素回路130から構成される。
走査信号線駆動回路118及び映像信号線駆動回路(ドライバIC)120は、表示領域106の外側に形成される。走査信号線駆動回路118及び映像信号線駆動回路(ドライバIC)120は、画素130の駆動を制御する。走査線駆動回路126は、第1基板102の上に直接形成される必要はなく、第1基板102とは異なる基板(半導体基板など)上に形成された駆動回路を第1基板102に設けてもよい。
端子領域114は、複数の端子電極116を有する。端子領域114は、第1基板102の一端部、かつ、第2基板104の外側に配置される。複数の端子電極116には、映像信号、回路の動作を制御するタイミング信号などを出力する機器や電源などと表示装置100とを接続する配線基板(図示せず)が接続される。配線基板と接続される複数の端子電極116との接点は、外部に露出している。
シール材111は、第1基板102の第1面側において、表示領域106を覆うように配置される。シール材111は、第1基板102と同様にガラス基板、有機樹脂基板によって形成される。また、シール材111は、第1基板102のような板状の部材に代えて、有機樹脂層と無機層を交互に積層させた積層体によって形成される。
第2基板104は、第1基板102と同様の基板を用いてもよい。第2基板104は、第1基板102の第1面と対向するように設けられている。第2基板104は、表示領域106を囲むシール材111によって、第1基板102に固定されている。第1基板102に配置された表示領域106は、第2基板104とシール材111とによって封止されている。しかし、シール材111以外による手段以外で第2基板104と第1基板102が固定されるのであれば、シール材111は必ずしも必要ない。
なお、本実施形態に係る表示装置100は、前述のような第2基板104を有しているが、板状の部材に限定されず、フィルム基材、樹脂等がコーティングされた封止基材に置換えられてもよい。
[回路構成]
図2に、本発明の一実施形態に係る表示装置100の回路構成の平面模式図を示す。表示装置100は、少なくとも、表示領域106、各種配線109、110、128、走査信号線駆動回路118、映像信号線駆動回路(ドライバIC)120、端子領域114を有する。なお、表示領域106は、複数の画素108を有している。
図2に、本発明の一実施形態に係る表示装置100の回路構成の平面模式図を示す。表示装置100は、少なくとも、表示領域106、各種配線109、110、128、走査信号線駆動回路118、映像信号線駆動回路(ドライバIC)120、端子領域114を有する。なお、表示領域106は、複数の画素108を有している。
走査信号線駆動回路118及び映像信号線駆動回路(ドライバIC)120は、複数の画素108の各々に設けられた画素回路130を駆動し、複数の画素108の発光を制御する。
走査線駆動回路118は、複数の走査信号線110に接続されている。複数の走査信号線110は、複数の画素108の水平方向の並び(行)毎に設けられている。走査線駆動回路118は、複数の端子電極116から入力されるタイミング信号及び電源などに応じて複数の走査信号線110を順番に選択する。
映像信号線駆動回路(ドライバIC)120は、複数の映像信号線109に接続されている。複数の映像信号線109は、複数の画素108の垂直方向の並び(列)毎に設けられている。映像信号線駆動回路(ドライバIC)120は、複数の端子電極116から映像信号を入力され、走査線駆動回路118による走査信号線110の選択に合わせて、選択された画素の映像信号に応じた電圧を複数の映像信号線110の各々を介して書き込む。また、映像信号線駆動回路(ドライバIC)120は、複数の端子電極116から供給された電流を、各々の駆動電源線128に供給し、選択された行の画素110を発光させる。
なお、第1基板102の第1面に、駆動電源線128に電流を供給する電源回路を設けてもよい。前記電源回路は、列毎に設けられた複数の駆動電源線128に接続され、選択された行の画素108を発光させる電流を供給する。
複数の画素108は、行方向及び列方向に配列されている。画素108の配列数は任意である。例えば、行方向(D1方向)にm個、列方向(D2方向)にn個の画素108が配列される(m及びnは整数)。表示領域106において、複数の走査信号線110は行方向に配設され、複数の映像信号線110は列方向に配設される。
なお、図2においては表示装置100の外に座標軸を示したが、実際の座標軸は表示装置100に固定されているものとする。
図3に、本発明の一実施形態に係る表示装置が有する画素108の画素回路130の回路図を示す。なお、以下で説明する画素回路130の回路構成は一例であって、これに限定されるものではない。
複数の画素回路130の各々は、少なくとも駆動トランジスタ134、選択トランジスタ132、発光素子136及び保持容量138を含む。
駆動トランジスタ134は、発光素子136に接続され、発光素子136の発光輝度を制御するトランジスタである。駆動トランジスタ134は、ゲート−ソース間電圧によってドレイン電流が制御される。駆動トランジスタ134は、ゲートが選択トランジスタ132のドレインに接続され、ソースが駆動電源線128に接続され、ドレインが発光素子136の陽極に接続されている。
選択トランジスタ132は、オンオフ動作により、映像信号線109と駆動トランジスタ134のゲートとの導通状態を制御するトランジスタである。選択トランジスタ132は、ゲートが走査信号線110に接続され、ソースが映像信号線109に接続され、ドレインが駆動トランジスタ134のゲートに接続されている。
発光素子136は、陽極が駆動トランジスタ134のドレインに接続され、陰極が基準電源線126に接続されている。
保持容量138は、駆動トランジスタ134のゲート−ドレイン間に接続される。保持容量138は、駆動トランジスタ134のゲート−ドレイン間電圧を保持する。
ここで、図2に記載のように基準電源線126は、複数の画素108に共通して設けられている。基準電源線には、複数の端子電極116から定電位が与えられる。
なお、第1基板102の第1面に、定電圧を生成する電源回路を設けてもよい。定電圧を生成する電源回路は、複数の画素108に共通して設けられた基準電源線126に接続され、発光素子136の陰極に定電位を与える。
[画素の構成及び断面]
図4に、図3に示した画素回路のレイアウト図を示す。図5に、図4で示した画素回路130の断面模式図を示す。図5は、図4のA1−A2間の断面を示している。なお、図4には、以下で説明するゲート絶縁膜164および層間膜152の絶縁膜や層間膜などは省略している。また、図4には、以下で説明する接続電極176形成以降は省略し、それらは図5で図示している。なお、図4に示すレイアウト図、図5に示す断面模式図は一例であって、これに限定されるものではない。
図4に、図3に示した画素回路のレイアウト図を示す。図5に、図4で示した画素回路130の断面模式図を示す。図5は、図4のA1−A2間の断面を示している。なお、図4には、以下で説明するゲート絶縁膜164および層間膜152の絶縁膜や層間膜などは省略している。また、図4には、以下で説明する接続電極176形成以降は省略し、それらは図5で図示している。なお、図4に示すレイアウト図、図5に示す断面模式図は一例であって、これに限定されるものではない。
図4及び図5は、一つの画素108が有する一つの画素回路130の一部を示している。ここでは一つの画素回路130に駆動トランジスタ134、保持容量138、発光素子136などが含まれる例を示しているが、画素回路130は複数のトランジスタ、複数の容量が設けられてもよい。
表示装置100は、全体構成で述べた基板102の上に、任意の構成である下地膜140を介して駆動トランジスタ134と容量138を有している。トランジスタ134は、例えば図5に示すように、半導体膜162、ゲート絶縁膜164、ゲート電極166、ソース/ドレイン電極168_1及び168_2を有している。半導体膜162のうちゲート電極166と重なる領域がチャネル領域であり、このチャネル領域を一対のソース/ドレイン領域が挟持する。ソース/ドレイン電極168_1及び168_2は、層間膜152、ゲート絶縁膜164に設けられる開口部181a、181b、181c及び181dを介してソース/ドレイン領域と電気的に接続される。なお、図4に示すようにソース/ドレイン電極169は、層間膜152に設けられる開口部185を介してゲート電極166とも電気的に接続される。半導体膜162は保持容量の電極172の下まで延び、半導体膜162、保持容量の電極172、及びこれらに挟まれるゲート絶縁膜164によって容量が形成される。
駆動トランジスタ134の構造に制約はなく、図5に示すようないわゆるトップゲート型のトランジスタのみならず、ボトムゲート型トランジスタや、複数のゲート電極166を有するマルチゲート型トランジスタ、半導体膜162の上下にゲート電極166を有するデュアルゲート型トランジスタを用いてもよい。また、半導体膜162とソース/ドレイン電極168の上下関係にも制約はない。
容量138は、ソース/ドレイン電極168_2の一部、保持容量の電極172、及び層間膜152から形成される。容量138は、ゲート電極166に与えられる電位を保持する役割を担う。保持容量の電極172は、ゲート電極166と電気的に接続される。
トランジスタ160や容量138の上には、これらに起因する凹凸を吸収し、平坦な表面を与える平坦化膜158が設けられる。平坦化膜158には、ソース/ドレイン電極168_2に達する開口190が設けられ、開口190を覆うように接続電極176が設けられる。なお、接続電極176も任意の構成の一つである。
本発明の一実施形態に係る表示装置に用いられる配線は、ソース/ドレイン電極に用いられる。また、ゲート電極、及び、保持容量の電極に用いてもよい。
本発明の一実施形態に係る表示装置に用いられる配線は、第1導電層、第2導電層及び第3導電層から構成される。
本発明の一実施形態に係る表示装置に用いられる配線は、絶縁膜に接し、第1導電層と、第1導電層上に設けられた第2導電層と、第2導電層の上面及び側面、並びに第1導電層の側面に接し、絶縁膜上に端部が配置される第3導電層を有する多層配線構造である。
本発明の一実施形態に係る表示装置に用いられる配線の形成方法は、第1導電層を成膜し、引き続き、第2導電膜を形成し、第1導電層及び第2導電層を同時に加工する。さらに、第3導電層を成膜し、第3導電層を加工する。このように、2段階の加工で形成される。詳細な形成方法は、製造方法で述べる。
第3導電層が、第2導電層の側面、並びに第1導電層の側面に接し、絶縁膜上に端部が配置される。このように、第3導電層が、第2導電層の側面に接し、絶縁膜上に配置される構造は、第2導電層の側面が、引き続いて形成される平坦化膜を形成する際のエッチングのガス、現像液及び剥離液に侵されることがない。また、第2導電層がサイドエッチングされることもない。よって、第1導電層及び第2導電層のテーパーの形状が、安定して形成できる。また、第3導電層が第1導電層及び第2導電層に接するカバレージを安定して形成することができる。さらに、平坦化膜が第3導電層に接するカバレージも安定して形成することができる。よって、表示不良、表示歩留まりの低下を抑制し、また、コンタクト不良、配線の腐食を抑制する表示装置を提供することができる。
ソース/ドレイン電極167、168_1、168_2、169は、層間膜152に接し、第1導電層168aと、第1導電層168a上に設けられた第2導電層168bと、第2導電層168bの上面及び側面、並びに第1導電層168aの側面に接し、層間膜152上に端部が配置される第3導電層168cを有する多層配線構造である。
第3導電層168cは、第2導電層168bの側面、並びに第1導電層168aの側面に接し、層間膜152上に端部が配置されることで、第2導電層168bの側面が、平坦化膜158を形成する際のエッチングのガス、現像液及び剥離液に侵されることがない。また、第2導電層がサイドエッチングされることもない。よって、配線の側面の形状(テーパーの加工形状)が、安定して形成できる。また、平坦化膜158のカバレージも良好となる。表示不良、表示歩留まりの低下を抑制し、また、コンタクト不良、配線の腐食を抑制する配線構造を有する表示装置を提供することができる。
また、ソース/ドレイン電極167は、映像信号線109と電気的に接続されている。ソース/ドレイン電極168_1は、駆動電源線128と電気的に接続されている。したがって、配線を通る信号の遅延や、電源電圧の電圧降下を抑制することができる。よって、表示不良、表示歩留まりの低下を抑制し、また、コンタクト不良、配線の腐食を抑制する配線構造を有する表示装置を提供することができる。
平坦化膜158上には、さらに、付加容量電極192を設けてもよい。この付加容量電極192、接続電極176の一部、及び平坦化膜158を覆うように容量絶縁膜194が形成される。付加容量電極192は、容量絶縁膜194とその上に形成される発光素子180の第1の電極182とともに付加容量を形成し、発光素子180の発光のばらつきの低減に寄与する。
容量絶縁膜194の一部に、平坦化膜158を露出する開口188を設けてもよい。この開口188は、平坦化膜158や層間膜152から脱離する不純物(水や酸素などのガス)を、開口188上に設けられる隔壁178側へ移動させるための開口として機能する。
接続電極176は容量絶縁膜194から一部が露出しており、この露出された部分を覆うように、第1の電極182が設けられる。第1の電極182の端部を覆うように隔壁178が設けられ、これにより、第1の電極182に起因する段差を緩和し、その上に形成されるEL層184や第2の電極186の切断を防止することができる。
発光素子180は第1の電極182、第2の電極186、及びこれらの間に設けられるEL層184によって構成される。EL層184は、第1の電極182と隔壁178を覆うように形成され、その上に第2の電極186が設けられる。第1の電極182と第2の電極186からキャリア(電子、ホール)がEL層184へ注入され、EL層184内でキャリアの再結合が生じる。これによってEL層184中に含まれる有機化合物の励起状態が形成され、この励起状態が基底状態へ緩和する際に放出されるエネルギーが発光として利用される。したがって、EL層184と第1の電極182とが接している領域が発光領域である。
図5ではEL層は三つの層(184a、184b、184c)を有する例が示されているが、EL層の層構造に限定はなく、四つ以上の層が積層されていてもよい。例えばキャリア注入層、キャリア輸送層、発光層、キャリア阻止層、励起子阻止層などの各種機能層を適宜積層することで発光素子180を構成することができる。
図5では、EL層184a、184cは隣接する画素108へも伸びるのに対し、層184b(例えば発光層)は一つの画素108内のみに選択的に設けられている。このように、隣接する画素108間でEL層184の構造は異なってもよい。これにより、例えば隣接する画素108間で異なる発光色を与えることができる。あるいは、隣接する画素108間で同一の構造を有するEL層184を形成してもよい。この場合、例えば白色発光可能な発光素子を各画素108で構築し、隣接する画素間で光学特性の異なるカラーフィルタを設けることで、種々の色を画素108から取り出すことができ、フルカラー表示が可能となる。
発光素子180上には、発光素子180を保護するためのパッシベーション膜(保護膜)200を設けてもよい。パッシベーション膜200の構造も任意に選択することができるが、例えば図5に示すように、三層構造を有することができる。この場合パッシベーション膜200は、例えば有機化合物を含む有機膜204を無機化合物を含む二つの無機膜(第1の無機膜202、第2の無機膜206)で挟持する構造をとることができる。
パッシベーション膜200上には、充填剤210を介して第2基板104が設けられる。第2基板104により、パッシベーション膜200やそれより下に設けられる各素子が保護される。
[端子電極及び各種配線の構成及び断面]
図6に、表示装置100が有する複数の端子電極116、映像信号線駆動回路(ドライバIC)120、及び、映像信号線駆動回路(ドライバIC)120と表示領域の各種配線を接続する配線の一部の領域の平面模式図を示す。図7に、図6に示す複数の端子電極116のA1−A2間の断面模式図を示す。また、図8に、図6に示す配線のB1−B2間の断面模式図を示す。なお、図6に示す平面模式図、図7及び図8に示す断面模式図は一例であって、これに限定されるものではない。
図6に、表示装置100が有する複数の端子電極116、映像信号線駆動回路(ドライバIC)120、及び、映像信号線駆動回路(ドライバIC)120と表示領域の各種配線を接続する配線の一部の領域の平面模式図を示す。図7に、図6に示す複数の端子電極116のA1−A2間の断面模式図を示す。また、図8に、図6に示す配線のB1−B2間の断面模式図を示す。なお、図6に示す平面模式図、図7及び図8に示す断面模式図は一例であって、これに限定されるものではない。
図7に示す複数の端子電極116には、映像信号、回路の動作を制御するタイミング信号などを出力する機器や電源などと表示装置100とを接続する配線基板(図示せず)が接続される。配線基板と接続される複数の端子電極116との接点は、外部に露出している。
端子電極116は、ゲート絶縁膜164に接し、第1導電層168aと、第1導電層168a上に設けられた第2導電層168bと、第2導電層168bの上面及び側面、並びに第1導電層168aの側面に接し、層間膜152上に端部が配置される第3導電層168cを含む多層配線構造を有する。また、端子電極116は、接続電極176が前記第3導電層に接し、ゲート絶縁膜上に端部が配置される構造を有している。さらに、端子電極116は、第2の無機膜206が、接続電極176及びゲート絶縁膜164に接している。なお、接続電極176の一部は第2の無機膜206がなく、開口されている。
端子電極116は、第3導電層が第2導電層の側面を覆うことで、配線168形成後の平坦化膜158を形成する際のエッチングのガス、現像液及び剥離液に侵されることがない。また、第2導電層がサイドエッチングされることもない。よって、図7に示すように、端子電極116が有するテーパーの加工形状を安定して形成することができる。
また、端子電極116が有するテーパー形状が安定することで、接続電極176の膜厚が薄くても、接続電極176と端子電極116の良好なカバレージを実現することができる。
さらに、第3導電膜が第2導電膜の側面を覆っているため、接続電極176が第2導電膜と接することがない。よって、例えば、第2導電膜にアルミニウム(Al)、接続電極176にインジウム―スズ酸化物(ITO)を用いた場合、アルミニウム(Al)の腐食を抑制することができる。
また、アルミニウム(Al)が露出することがないので、表示装置の張り合わせ工程の後の端子領域114の開口において、エッチングガスを用いた際に、異物が生じない。よって、端子電極116のコンタクトが安定して形成できる。
さらに、端子電極116は、映像信号、回路の動作を制御するタイミング信号などが入力される。端子電極116のコンタクトが良好で、配線も安定して形成されることから、配線を通る信号の遅延や、電源電圧の電圧降下を抑制することができる。
図8に示す引き回し配線125は、ゲート絶縁膜164に接し、第1導電層168aと、第1導電層168a上に設けられた第2導電層168bと、第2導電層168bの上面及び側面、並びに第1導電層168aの側面に接し、層間膜152上に端部が配置される第3導電層168cを含む多層配線構造を有する。
図8に示す引き回し配線125は、映像信号線駆動回路(ドライバIC)120から出力された信号を表示領域の各種配線に送る役割を果たす。よって、配線を通る信号の遅延や、電源電圧の電圧降下を抑制することができる。
図9は、第2導電層の膜厚を厚く形成する場合の断面図を示す。第2導電膜を厚く形成することで、配線の抵抗を小さくすることができる。したがって、配線を通る信号の遅延をさらに抑制し、配線に印可される電源電圧の電圧降下をさらに抑制することができる。
図10は、第2導電層の端部が、第1導電層の端部よりも内側に設けられた場合の断面図を示す。第2導電層が第1導電層よりも内側に設けられることで、第3導電層が第2導電膜を確実に覆うことができる。つまり、第3導電層と第2導電膜のカバレージを向上させることができる。
(第2実施形態)
本実施形態では、本発明の実施形態の一つに係る表示装置100の作製方法に関し、表示装置を例に、図11乃至図17を用いて説明する。なお、以下に示す表示装置の製造方法は一例であって、これに限定されるものではない。
本実施形態では、本発明の実施形態の一つに係る表示装置100の作製方法に関し、表示装置を例に、図11乃至図17を用いて説明する。なお、以下に示す表示装置の製造方法は一例であって、これに限定されるものではない。
[作製方法]
<第1基板、トランジスタ、容量>
第1基板102上に下地膜140を形成する(図11(A)及び図11(B))。下地膜140は第1基板102から不純物の拡散を防ぐ機能を有し、例えば酸化ケイ素や窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化ケイ素などの無機化合物を用い、CVD法などで形成される。図11では下地膜140が単層構造を有するように描かれているが、下地膜140は複数の無機化合物の層が積層された構造を有していてもよい。例えば、酸化ケイ素/窒化ケイ素/酸化ケイ素の三層構造、あるいは窒化ケイ素/酸化ケイ素の二層構造などを採用することができる。
<第1基板、トランジスタ、容量>
第1基板102上に下地膜140を形成する(図11(A)及び図11(B))。下地膜140は第1基板102から不純物の拡散を防ぐ機能を有し、例えば酸化ケイ素や窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素、窒化ケイ素などの無機化合物を用い、CVD法などで形成される。図11では下地膜140が単層構造を有するように描かれているが、下地膜140は複数の無機化合物の層が積層された構造を有していてもよい。例えば、酸化ケイ素/窒化ケイ素/酸化ケイ素の三層構造、あるいは窒化ケイ素/酸化ケイ素の二層構造などを採用することができる。
次に図11(C)に示すように、下地膜140上に半導体膜162を形成する。半導体膜162はシリコンや酸化物半導体を含むことができ、CVDやスパッタリング法によって形成することができる。酸化物半導体としては、例えばインジウムとガリウムの混合酸化物(IGO)やインジウム、ガリウム、亜鉛の混合酸化物(IGZO)などを使用することができる。半導体膜162の結晶性も任意に選択することができ、アモルファス、微結晶、多結晶、単結晶のいずれでもよい。また、これらのモルフォロジーが混在していてもよい。
引き続き、半導体膜162上にゲート絶縁膜164を単層、あるいは積層構造で形成する(図12(A))。ゲート絶縁膜164は、下地膜140で用いる材料を適宜組み合わせて形成することができる。形成方法も、下地膜140の形成で適用可能な方法から選択することができる。
次に図12(A)に示すように、半導体膜162と重なるように、ゲート絶縁膜164上にゲート電極166や保持容量の電極172を形成する。ゲート電極166と保持容量の電極172は同時に形成することができるため、これらは同一の層内に存在することができる。ゲート電極166や保持容量の電極172は、アルミニウム(Al)や銅(Cu)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)などの金属やその合金を単層、あるいは積層構造で形成することができる。例えば(Al)や銅(Cu)などの導電性の高い金属と、チタン(Ti)やモリブデン(Mo)などのブロッキング性の高い金属を積層して形成してもよい。具体的には、チタン(Ti)/アルミニウム(Al)/チタン(Ti)、モリブデン(Mo)/アルミニウム(Al)/モリブデン(Mo)、タングステン(W)/アルミニウム(Al)/タングステン(W)などの積層構造を採用することができる。ゲート電極166や保持容量の電極172の形成方法としては、例えばMOCVD法やスパッタリング法などが挙げられる。
必要に応じ、半導体膜162に対してドーピング処理を行ってもよい。これにより、チャネル領域とともに、チャネル領域を挟み、不純物を含有する一対のソース/ドレイン領域を形成することができる。
次にゲート電極166、保持容量138の電極172上に層間膜152を形成する(図12(B))。層間膜152は下地膜150やゲート絶縁膜164で用いる材料を適宜組み合わせて、単層あるいは積層構造で形成することができる。例えば窒化ケイ素と酸化ケイ素の積層構造を採用することができる。
この後、層間膜152とゲート絶縁膜164に対してエッチングを行い、ソース/ドレイン領域に達する開口を形成する(図12(B))。エッチングは例えばフッ素を含有するアルカンやアルケンを用いるドライエッチングを適用して行うことができる。
その後、開口を覆うように金属膜を形成し、金属膜をエッチングによって加工することで、ソース/ドレイン電極168_1及び168_2を形成する(図13(A)及び図13(B))。
ソース/ドレイン電極168_1及び168_2の形成方法をより詳細に説明する(図13(A)及び図13(B))。
はじめに、ソース/ドレイン電極168_1及び168_2の金属膜として、第1導電層168aを形成する。続いて、第2導電層168bを形成する。そして、第1導電層168a及び第2導電層168bを一括でエッチングする。この時のエッチングはドライエッチングであることが好ましい。また、エッチングガスは、Cl2、BCl3などの塩素系ガスが用いられる。塩素系ガスにN2ガスをいれてもよい。
次に、ソース/ドレイン電極168_1及び168_2の金属膜として、第3導電層168cを形成する。そして、第3導電層168cをエッチングし、ソース/ドレイン電極168_1及び168_2を形成する(図13(A)及び図13(B))。
ソース/ドレイン電極168_1及び168_2は、以上のように、第1導電層168a及び第2導電層168bの加工、第3導電層168cの加工、の2段階の加工で形成する。第3導電層168cは、第2導電層168bの側面、並びに第1導電層168aの側面に接し、層間膜152上に端部が配置される。第2導電層168bの側面が、引き続いて形成される平坦化膜158を形成する際のエッチングのガス、現像液及び剥離液に侵されることがない。また、第2導電層がサイドエッチングされることもない。よって、テーパーの形状が、安定して形成できる。また、平坦化膜158のカバレージも良好となる。よって、表示不良、表示歩留まりの低下を抑制し、また、コンタクト不良、配線の腐食を抑制する配線構造を有する表示装置を提供することができる。
また、ソース/ドレイン電極168_1は、映像信号線128と電気的に接続されている。したがって、配線を通る信号の遅延や、電源電圧の電圧降下を抑制することができる。よって、表示不良、表示歩留まりの低下を抑制し、また、コンタクト不良、配線の腐食を抑制する配線構造を有する表示装置を提供することができる。
第1導電層は、Mn(マンガン)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)などの金属やその合金で形成することができる。
第2導電層は、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、銅(Cu)、ネオジム(Nd)、などの金属やその合金で形成することができる。
第3導電層168cは、Mn(マンガン)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)などの金属やその合金で形成することができる。
第1導電層、第2導電層および第3導電層168cは、例えば、アルミニウム(Al)や銅(Cu)などの導電性の高い金属と、チタン(Ti)やモリブデン(Mo)などのブロッキング性の高い金属を積層して形成される。具体的には、チタン(Ti)/アルミニウム(Al)/チタン(Ti)、モリブデン(Mo)/アルミニウム(Al)/モリブデン(Mo)、タングステン(W)/アルミニウム(Al)/タングステン(W)などの積層構造を採用することができる。さらに、第3導電層の上に窒化チタン(TiN)を形成してもよい。例えば、第3導電層にチタン(Ti)を用いた場合、チタン(Ti)の上に窒化チタン(TiN)を形成することで、表面処理をするためのフッ酸を用いた処理におけるチタン(Ti)の酸化を防止することができる。
第1導電層、第2導電層及び第3導電層168cの形成方法としては、例えばMOCVD法やスパッタリング法などが挙げられる。
ソース/ドレイン電極168_2の一部は、保持容量の電極172と重なるように形成される。以上の工程により、トランジスタ160と容量138が形成される。図示していないが、金属膜の形成とエッチングにより、端子電極116なども同時に形成される。
ここまでのステップにより、第1基板102上には駆動トランジスタ134と容量138に起因する凹凸が発生しているが、平坦化膜158を形成することでこの凹凸を吸収し、平坦な表面を与えることができる(図15(A))。平坦化膜158は例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリイミド、ポリシロキサンなどの高分子材料を用い、スピンコート法やディップコーティング法、印刷法などによって形成することができる。なお図示していないが、平坦化膜158上にさらに保護膜(例えば無機絶縁膜で形成された保護膜)を形成してもよい。
<発光素子、付加容量>
次に、平坦化膜158に対してエッチングを行い、ソース/ドレイン電極168の一部を露出する(図14(A))。そしてこの開口を覆うように、接続電極176を形成する(図14(B))。接続電極176はインジウム―スズ酸化物(ITO)やインジウム―亜鉛酸化物(IZO)などの透光性を有する導電性酸化物を含むことができ、スパッタリング法やゾル―ゲル法などを適用して形成することができる。なお、接続電極176の形成は任意であるが、形成することにより、のちのプロセスにおいてソース/ドレイン電極168に対するダメージを防止、軽減することができ、その結果、ソース/ドレイン電極168―発光素子180間の電気的接続において、コンタクト抵抗の発生を効果的に抑制することができる。
次に、平坦化膜158に対してエッチングを行い、ソース/ドレイン電極168の一部を露出する(図14(A))。そしてこの開口を覆うように、接続電極176を形成する(図14(B))。接続電極176はインジウム―スズ酸化物(ITO)やインジウム―亜鉛酸化物(IZO)などの透光性を有する導電性酸化物を含むことができ、スパッタリング法やゾル―ゲル法などを適用して形成することができる。なお、接続電極176の形成は任意であるが、形成することにより、のちのプロセスにおいてソース/ドレイン電極168に対するダメージを防止、軽減することができ、その結果、ソース/ドレイン電極168―発光素子180間の電気的接続において、コンタクト抵抗の発生を効果的に抑制することができる。
引き続き、付加容量電極192を平坦化膜158上に形成する(図15(A))。付加容量電極192もゲート電極166やソース/ドレイン電極168と同様の構成を有することができる。その後、容量絶縁膜194を形成する(図15(A))。容量絶縁膜194は平坦化膜158を保護するとともに、付加容量190の誘電体膜として機能する。容量絶縁膜194には接続電極176の一部(底面)を露出するための開口が設けられる。この時、平坦化膜158を露出する開口188を形成してもよい。
次に発光素子180の第1の電極182を、接続電極176を覆うように、かつ、付加容量電極192と重なるように、容量絶縁膜194上に形成する(図15(B))。第1の電極182には、可視光を反射する金属や、可視光を透過する導電性酸化物などを用いることができる。発光素子180からの発光を基板110側から取り出す場合には、例えばITOやIZOなどの透光性を有する導電性酸化物を用い、スパッタリング法やゾル―ゲル法などを適用して第1の電極182を形成すればよい。逆に、発光素子からの発光を基板110とは反対の側から取り出す場合には、例えばアルミニウムや銀などの反射率の高い金属を第1の電極182に用いればよい。この際、これらの金属の上、及び/あるいは下に導電性酸化物を積層してもよい。例えば、ITO/銀/ITO、IZO/アルミニウム/IZOなどの積層構造を採用することができる。ここまでのプロセスにより、付加容量電極192、容量絶縁膜194、及び第1の電極182によって構成される付加容量190が形成される(図16)。
次に第1の電極182の端部を覆うように絶縁膜を形成し、隔壁178を形成する(図16)。隔壁178は第1の電極182の端部を覆うことで第1の電極182と第2の電極186間のショートを防ぐのみならず、隣接する画素108同士を電気的に分離する機能を有する。隔壁178には、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリイミドやポリアミド、ポリシロキサンなどの高分子材料を用いることができる。
隔壁178の形成後、EL層184、ならびに第2の電極186を形成する(図16)。上述したようにEL層184は、第1の電極182と第2の電極186から注入された電荷の再結合を担う層であり、各種の機能層を組み合わせて形成される。EL層184は、蒸着法やインクジェット法、スピンコーティング法などを利用して形成することができる。
第2の電極186は、第1の電極182と同様の材料を用いることができる。EL層184からの発光を第1の電極182側から取り出す場合には、第2の電極186には可視光に対して高い反射率を有する材料が好ましく、例えば銀やアルミニウムなどを用いることができる。これらの材料に蒸着法、あるいはスパッタリング法などを適用し、第2の電極186を形成することができる。一方、第2の電極186側から光を取り出す場合、ITOやIZOなどの導電性酸化物を用いることができる。あるいは、マグネシウムや銀、あるいはこれらの合金を用い、可視光が透過する程度の厚さ(数〜数十nm)で形成することができる。これらの金属あるいは合金上に導電性酸化物を積層させて第2の電極186を形成してもよい。以上のプロセスにより、発光素子180、付加容量190が形成される。
<パッシベーション膜、第2基板>
次に、第2の電極186上にパッシベーション膜200を形成する(図16)。このパッシベーション膜200は外部から発光素子へ水や酸素などの不純物が浸入することを防ぐ機能を有する。パッシベーション膜200の一例として図17に示す三層構造が挙げられる。この場合、パッシベーション膜200は、有機化合物を含む有機膜204を無機化合物を含む二つの無機膜(第1の無機膜202、第2の無機膜206)で挟持された構造を持つことができる。
次に、第2の電極186上にパッシベーション膜200を形成する(図16)。このパッシベーション膜200は外部から発光素子へ水や酸素などの不純物が浸入することを防ぐ機能を有する。パッシベーション膜200の一例として図17に示す三層構造が挙げられる。この場合、パッシベーション膜200は、有機化合物を含む有機膜204を無機化合物を含む二つの無機膜(第1の無機膜202、第2の無機膜206)で挟持された構造を持つことができる。
第1の無機膜202は、第2の電極186の上に形成される(図16)。第1の無機膜202は、例えば窒化ケイ素や酸化ケイ素、窒化酸化ケイ素、酸化窒化ケイ素などの無機材料を含むことができ、下地膜150と同様の手法で形成することができる。
引き続き有機膜204を形成する(図16)。有機膜204は、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリシロキサン、ポリイミド、ポリエステルなどを含む有機樹脂を含むことができる。また、図17に示すように、隔壁178に起因する凹凸を吸収するよう、また、平坦な面を与えるような厚さで有機膜204を形成してもよい。有機膜204はインクジェット法や印刷法などの湿式成膜法によって形成することもできるが、上記有機樹脂の原料となるオリゴマーを減圧下で霧状あるいはガス状にし、これを第1の無機膜202に吹き付けて、その後オリゴマーを重合することによって形成してもよい。
その後、第2の無機膜206を形成する(図16)。第2の無機膜206は、第1の無機膜202と同様の構造を有し、同様の方法で形成することができる。以上の工程により、パッシベーション膜200が形成される。パッシベーション膜200を形成することで、不純物が表示装置100内へ侵入することを防ぎ、表示装置100の信頼性を向上させることができる。
次に、パッシベーション膜200の上に充填剤210を介して第2基板104を設置する(図17)。充填剤210はパッシベーション膜200と第2基板104を接着する機能を有しており、エポキシ樹脂やアクリル樹脂などを用いることができる。充填剤210に乾燥材を混合してもよい。第2基板104は、第1基板102と同様の基板を用いることができる。この場合、第2基板104は、対向基板と呼ばれることもある。図示しないが、任意の構成として、パッシベーション膜200と充填剤210の間、あるいは第2基板104上にタッチセンサを設けてもよい。典型的なタッチセンサの例として、投影型静電容量方式のタッチパネルが挙げられる。パッシベーション膜200と充填剤210の間にカラーフィルタや遮光膜、偏光板を形成してもよい。
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態の表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
本明細書においては、開示例として主に表示装置を例示したが、他の適用例として、その他の自発光型表示装置、液晶表示装置、あるいは電気泳動素子などを有する電子ペーパ型表示装置など、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能である。
上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。
100・・・表示装置、102・・・第1基板、104・・・第2基板、106・・・表示領域、108・・・画素、109・・・映像信号線、110・・・走査信号線、111・・・シール材、114・・・端子領域、116・・・接続端子、118・・・走査信号線駆動回路、120・・・映像信号線駆動回路(ドライバIC)、125・・・引き回し配線、126・・・基準電位線、128・・・駆動電源線、130・・・画素回路、132・・・選択トランジスタ、134・・・駆動トランジスタ、136・・・発光素子、138・・・保持容量、140・・・下地膜、152・・・層間膜、158・・・平坦化膜、162・・・半導体層、164・・・ゲート絶縁膜、166・・・ゲート電極、167、168_1、168_2、169・・・ソース/ドレイン電極、168a・・・第1導電層、168b・・・第2導電層、168c・・・第3導電層、172・・・保持容量の電極、176・・・接続電極、178・・・隔壁、180・・・発光素子、182・・・第1の電極、181a、181b、181c、181d・・・ゲート絶縁膜の開口部、184a、184b、184c、184d、185・・・開口部、184、184a、184b、184c・・・EL層、186・・・第2の電極、188、190・・・開口、192・・・付加容量電極、194・・・容量絶縁膜、200・・・パッシベーション膜、202・・・第1の無機膜、204・・・有機膜、206・・・第2の無機膜、210・・・充填剤
Claims (20)
- 一方向及び前記一方向と交差する方向に配列する複数の画素と、
前記複数の画素のうち前記一方向に配列する画素に沿って延伸する第1配線と、
前記複数の画素のうち前記一方向と交差する方向に配列する画素に沿って延伸する第2配線と、を含み、
前記第1配線及び前記第2配線の少なくとも一方は、絶縁表面に接して設けられた第1導電層と、前記第1導電層上に設けられた第2導電層と、前記第2導電層の上面及び側面、並びに前記第1導電層の側面に接し、前記絶縁表面上に端部が配置される第3導電層と、を含むこと、を特徴とする表示装置。 - 前記第1導電層と前記第2導電層は、長手方向に交差する方向の断面形状がテーパー形状である、請求項1に記載の表示装置。
- 前記第2導電層の端部が、前記第1導電層の端部より内側に設けられている、請求項1に記載の表示装置。
- 前記第1配線が走査信号線であり、前記第2配線が映像信号線である、請求項1に記載の表示装置。
- 前記第1配線と前記第2配線との間に第1絶縁層を有する、請求項1に記載の表示装置。
- 透光性導電層をさらに有する、請求項1に記載の表示装置。
- 端子電極をさらに含む、請求項1に記載の表示装置。
- 前記端子電極は、前記第1導電層、前記第2導電層、前記第3導電層が積層された構造を有する、請求項7に記載の表示装置。
- 前記端子電極は、前記複数の画素の外側に配置されること、を特徴とする、請求項7又は請求項8に記載の表示装置。
- 前記端子電極は、第1開口部を有する、請求項7乃至請求項9のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記第1開口部は前記端子電極よりも内側を開口することを特徴とする、請求項10に記載の表示装置。
- 前記第1配線及び前記第2配線の少なくとも一方は、少なくとも一部の領域に第2開口部を有する、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記第2開口部は、前記第1配線及び前記第2配線よりも内側に設けられることを特徴とする、請求項12に記載の表示装置。
- 前記第1配線及び前記第2配線の少なくとも一方と前記透光性導電層との間に第2絶縁層を有する、請求項6に記載の表示装置。
- 前記透光性導電層は、前記第2開口部を介して、前記第3導電層及び前記第2絶縁層と接することを特徴とする、請求項6乃至請求項14のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記第1導電層は、前記第2導電層よりも抵抗率が高い材料を用いることを特徴とする、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記第3導電層は、前記第2導電層よりも抵抗率が高い材料を用いることを特徴とする、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記第3導電層は、Mn(マンガン)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)から選ばれた一種又は複数種の金属元素を含む、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記第2導電層は、アルミニウム又はアルミニウムを含む金属である、請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記透光性導電層は、ITO(酸化スズ添加酸化インジウム)、IZO(酸化インジウム・酸化亜鉛)、ZnO(酸化亜鉛)から選ばれた一種である、請求項6に記載の表示装置。
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