JP2019078793A - Display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は表示装置に係り、特に基板を湾曲させることができるフレキシブル表示装置に関する。 The present invention relates to a display device, and more particularly to a flexible display device capable of bending a substrate.
有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置は表示装置を薄くすることによって、フレキシブルに湾曲させて使用することができる。この場合、素子を形成する基板を薄いガラスあるいは薄い樹脂によって形成する。有機ＥＬ表示装置は、バックライトを使用しないので、薄型化にはより有利である。 The organic EL display device and the liquid crystal display device can be used by being flexibly bent by thinning the display device. In this case, the substrate forming the element is formed of thin glass or thin resin. The organic EL display device is more advantageous for thinning because it does not use a backlight.
有機ＥＬ表示装置では、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）による駆動トランジスタによって有機発光層を駆動する。駆動トランジスタにノイズが侵入すると、駆動トランジスタの閾値が変化し、正確な輝度の再現が出来なくなる。 In the organic EL display device, the organic light emitting layer is driven by a drive transistor by a TFT (Thin Film Transistor). If noise intrudes into the drive transistor, the threshold of the drive transistor changes, and accurate luminance can not be reproduced.
引用文献１には、トップゲートタイプのＴＦＴを用いて駆動トランジスタを形成した有機ＥＬ表示装置において、外部からのノイズによる駆動トランジスタの閾値の変動を抑えるために、ＴＦＴより下層にシールド用の金属薄膜を用いることが記載されている。
In the cited
有機ＥＬ表示装置の基板をポリイミド等の樹脂で形成すればフレキシブルな有機ＥＬ表示装置を形成することが出来る。しかし、樹脂を用いた基板では、ガラス基板の場合に比較して、有機ＥＬ表示装置を長時間動作させた場合、輝度変動が生ずることがわかった。 A flexible organic EL display can be formed by forming the substrate of the organic EL display with a resin such as polyimide. However, it has been found that, in the case of using a resin-based substrate, luminance fluctuation occurs when the organic EL display device is operated for a long time as compared with the case of a glass substrate.
この輝度変動は、長時間動作させることによって樹脂基板内に電荷の分布が生じ、駆動トランジスタ付近の樹脂の帯電が駆動トランジスタの特性に影響を与える結果であると発明者は推測した。 The inventors of the present invention speculated that this luminance fluctuation is a result of charge distribution occurring in the resin substrate by operating for a long time, and charging of the resin in the vicinity of the drive transistor affects the characteristics of the drive transistor.
さらに、ポリイミド中を電荷がゆっくり移動することによって、ポリイミド中の電位分布が安定するまでに長時間を要し、その結果、ＴＦＴを流れる電流が安定しないという現象が生ずるということも発明者は発見した。 Furthermore, the inventor also discovered that, due to the charge moving slowly in the polyimide, it takes a long time for the potential distribution in the polyimide to be stabilized, resulting in the phenomenon that the current flowing through the TFT is not stabilized. did.
このような輝度変動は、駆動トランジスタの下方にシールド電極を形成することによって無くすることが出来るか、軽減することが出来る。しかし、駆動トランジスタの下側に金属層を形成することは、その分、プロセスが増加する。 Such luminance variation can be eliminated or reduced by forming a shield electrode below the drive transistor. However, forming a metal layer under the drive transistor increases the process accordingly.
本発明の課題は、樹脂基板を用いた場合に、上記のようなシールド電極を形成しなくとも、輝度変動を抑えることが出来る構成を実現することである。 An object of the present invention is to realize a configuration capable of suppressing the luminance fluctuation without forming the shield electrode as described above when a resin substrate is used.
本発明は上記課題を克服するものであり、代表的な手段は次のとおりである。 The present invention overcomes the above-mentioned problems, and representative means are as follows.
（１）樹脂で形成されたＴＦＴ基板の一方の面にＴＦＴが形成された表示装置であって、前記ＴＦＴ基板を構成する前記樹脂の抵抗率は５×１０１４Ω・ｃｍ以下で１×１０１０Ω・ｃｍ以上であり、前記ＴＦＴ基板の前記一方の面と反対側の面には、導電体が配置されていることを特徴とする表示装置。 (1) A display device in which a TFT is formed on one surface of a TFT substrate formed of a resin, wherein the resistivity of the resin constituting the TFT substrate is 5 × 10 14 Ω · cm or less and 1 × 10 7 A display device characterized in that a conductor is disposed on the surface of the TFT substrate opposite to the one surface, which is 10 7 Ω · cm or more.
（２）前記樹脂の抵抗率は１×１０１４Ω・ｃｍ以下で１×１０１０Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。 (2) The display device according to (1), wherein the resistivity of the resin is 1 × 10 14 Ω · cm or less and 1 × 10 10 Ω · cm or more.
以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。 Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail using examples.
図１は本発明が適用されるフレキシブル基板１００を有する有機ＥＬ表示装置の平面図である。図１の有機ＥＬ表示装置は、表示領域１０と端子領域３０が存在している。表示領域１０には横方向（ｘ方向）に走査線１１が延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。また、映像信号線１２が縦方向に延在して横方向に配列している。そして、電源線１３が縦方向に延在し、横方向に配列している。走査線１１と、映像信号線１２または電源線１３で囲まれた領域に画素１４が形成されている。
FIG. 1 is a plan view of an organic EL display device having a
図１において、表示領域１０以外の部分に端子領域３０が形成され、端子領域３０にはドライバＩＣ３１が搭載されている。映像信号はドライバＩＣ３１においてアレンジされ、表示領域１０に供給される。また、端子領域３０には、有機ＥＬ表示装置に電源や信号を供給するためのフレキシブル配線基板３２が接続している。
In FIG. 1, a
図１において、表示領域１０の両側には走査線駆動回路２０が形成されている。また、表示領域１０の上側（ｙ方向上側）には、電流供給領域２１が形成されている。電流は端子領域３０に接続しているフレキシブル配線基板３１から電流バスラインに供給され、電流バスラインは、表示領域１０の上側（ｙ方向の上側）の電流供給領域２１に配線される。そして、電流は、電流供給領域２１から電源線１３によって各画素１４に供給される。表示領域１０の下側に配線が集中することを回避するためである。
In FIG. 1, scanning
図２は、図１に示す有機ＥＬ表示装置の層構造の例を示す断面図である。図２において、ガラス基板９０は、支持基板として使用される場合もあるが、本発明では、フレキシブル表示装置が完成した後除去される。つまり、樹脂基板だけでは、プロセスを通すことが出来ないので、製造工程では、ガラス基板の上に有機ＥＬ表示装置の各要素を形成し、有機ＥＬ表示装置が完成した後、レーザアブレーション等によってガラス基板が除去される。本発明では、その後、図３に示すように、ポリイミドの下面に導電体８０が配置される。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the layer structure of the organic EL display device shown in FIG. In FIG. 2, the
図２において、ガラス基板９０の上に樹脂で形成されたＴＦＴ基板１００が形成されている。樹脂にはポリイミドが使用されている。ポリイミドは機械的強度、耐熱性等から、フレキシブル表示装置の基板としては、すぐれた性質を有している。以後、樹脂基板はポリイミド基板として説明する。
In FIG. 2, a
ポリイミド材料は、スリットコーター、ロッドコーターあるいはインクジェット等によって塗布され、焼成されてイミド化して固化する。ポリイミド基板１００の厚さは１０μｍ乃至２０μｍである。しかし、ポリイミドはガラスに比べて帯電をしやすい。この現象は、ポリイミドは、ガラスのような完全な絶縁物ではないので、上に形成される電極の電位によって電荷が移動するためであることが発明者によって発見された。
The polyimide material is applied by a slit coater, a rod coater, an ink jet or the like, fired, imidized and solidified. The thickness of the
図２において、ＴＦＴ基板１００の上に、下地膜１０１が形成されている。ポリイミドからの水分や不純物が半導体層１０２や有機ＥＬ層を汚染することを防止するためである。下地膜１０１は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）の積層膜で形成される。これに加えて、酸化アルミニウム（ＡｌＯ）が使用される場合もある。
In FIG. 2, a
下地膜１０１の上に半導体層１０２が形成されている。半導体層１０２は例えば酸化物半導体で形成される。酸化物半導体は、ポリイミドの耐熱温度である３５０℃程度の温度で形成することが可能である。酸化物半導体１３のうち光学的に透明でかつ結晶質でないものをＴＡＯＳ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）と呼ぶ。ＴＡＯＳには、ＩＧＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＺｎＯＮ（Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、ＩＧＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｇａｌｌｉｕｍ Ｏｘｉｄｅ）等がある。本発明では、酸化物半導体１３にＩＧＺＯを用いた例で説明する。なお、ＴＦＴを転写等で形成することが出来れば、フレキシブル表示装置においても、半導体層をｐｏｌｙ−Ｓｉあるいはａ−Ｓｉ等で形成することも出来る。
The
半導体層１０２を覆ってゲート絶縁膜１０３が形成され、ゲート絶縁膜１０３の上にゲート電極１０４が形成される。ゲート電極１０４は、例えば、ＭｏＷ等で形成されるが、抵抗を小さくしたい場合は、ＡｌをＴｉ等でサンドイッチした構成が用いられる。その後、ゲート電極１０４をマスクにして、Ａｒ原子等のイオンインプランテーションを行い、半導体層１０２に、ドレイン領域１０２１とソース領域１０２２を形成する。半導体層１０２の内、ゲート電極１０４の直下がチャネルとなる。
A
ゲート電極１０４を覆って層間絶縁膜１０５が形成される。層間絶縁膜１０５の上にドレイン電極１０６とソース電極１０７が形成される。層間絶縁膜１０５およびゲート絶縁膜１０３にスルーホール１３１を形成し、ドレイン電極１０６とドレイン領域１０２１を接続し、スルーホール１３２を形成してソース電極１０７とソース領域１０２２を接続している。
An interlayer insulating
ドレイン電極１０６、ソース電極１０７、層間絶縁膜１０５を覆って有機パッシベーション膜１０８が形成される。有機パッシベーション膜１０８は、アクリル等の透明樹脂で形成される。有機パッシベーション膜１０８は平坦化膜を兼ねているので、２μｍ乃至４μｍと、厚く形成される。
An
有機パッシベーション膜１０８の上に、反射膜１０９とアノード１１０が積層して形成される。反射膜１０９は例えば反射率の高いＡｌで形成され、アノード１１０はＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）で形成される。なお、有機パッシベーション膜１０８にスルーホール１３０を形成して、ソース電極１０７とアノード１１０を接続している。
The
アノード１１０を覆って、バンク１１３が形成される。バンク１１３は、アクリル等の透明樹脂で形成される。バンク１１３の役割は、アノード１１０の上に形成される有機ＥＬ層１１１の段切れを防止することと、各画素を区画することである。
Covering the
バンク１１３に形成されたスルーホール、すなわち、図２におけるバンクとバンクの間に有機ＥＬ層１１１を形成する。有機ＥＬ層１１１は、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等の複数の層で形成され、各層は数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の非常に薄い膜である。
Through holes formed in the
有機ＥＬ層１１１を覆ってカソード１１２が形成される。カソードは表示領域全面に共通に形成される。カソード１１２は、透明導電膜であるＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）等によって形成されるほか、銀等の金属の薄膜で形成される場合もある。
The
その後、カソード１１２側からの水分の侵入を防止するために、カソードを覆って保護膜１１４を、ＣＶＤを用いてＳｉＮによって形成する。有機ＥＬ層１１１は熱に弱いために保護膜１１４を形成するためのＣＶＤは１００℃程度の低温ＣＶＤによって形成される。
Thereafter, in order to prevent the infiltration of moisture from the
トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置は、反射電極１０９が存在しているために、画面は、外光を反射してコントラストが低下する。これを防止するために、表面に偏光板１１６を配置して、外光による反射を防止している。偏光板１１６は、一方の面に粘着材１１５を有しており、表面バリア層１１４に圧着することによって、有機ＥＬ表示装置に接着させている。粘着材１１５の厚さは３０μｍ程度であり、偏光板１１６の厚さは１００μｍ程度である。
In the top emission type organic EL display device, since the
このようにしてガラス基板上にフレキシブル表示装置を形成した後、ポリイミドによるＴＦＴ基板１００とガラス基板９０の界面にレーザを照射してＴＦＴ基板１００からガラス基板９０を除去する。
After the flexible display device is thus formed on the glass substrate, the interface between the
図３は、本発明を示す有機ＥＬ表示装置の表示領域の断面図である。図２のようにして形成された有機ＥＬ表示装置において、ＴＦＴ基板１００の裏面に導電体８０を配置する。この導電体８０の役割は、ポリイミド基板１００中に発生する電荷を早期に除去することである。これによってポリイミド基板１００中の電荷の量を減少させてＴＦＴのソース電流の変動を防止する。また、ポリイミド基板１００中の電荷を早期に除去することによって、ＴＦＴのソース電流が安定するまでの時間を短縮することが出来る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the display area of the organic EL display device according to the present invention. In the organic EL display device formed as shown in FIG. 2, the
導電体８０は、導電性の塗料を塗布し、焼成することによって形成することが出来る。導電性塗料は、例えば、エポキシ、アクリル等の樹脂にカーボンやグラファイト等の微粒子、あるいは、金属微粒子を分散させたものを使用することが出来る。金属微粒子としては、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ等が使用される。これらの樹脂は、塗布後、１００℃程度で固化することが出来る。
The
導電体８０としては、導電性粘着材を有する金属テープをポリイミド基板に貼り付けることによっても形成することが出来る。導電性粘着材は、アクリル等の樹脂で形成された粘着材に、カーボンやグラファイト等の微粒子、あるいは、金属微粒子を分散させたものを使用することが出来る。
The
導電体８０としては、さらに、シリコン樹脂等で形成された、導電性の粘着テープを使用することも出来る。表示装置のフレームにフレキシブル表示装置を貼り付けるような場合、導電性粘着テープを用いてフレームに貼り付けることによって、本発明の効果を得ることが出来る。
As the
図４および図５は、有機ＥＬ表示装置を例にとって、駆動ＴＦＴにおいてソース電流が変動するメカニズムを説明する図である。図４は有機ＥＬ表示装置の画素部の等価回路の例である。図４において、走査線１１が横方向に延在している。また、カソード線１１２が横方向に延在しているが、これは、等価回路上での表現であり、カソード１１２は図２で説明したとおり、表示領域１０を覆って全面に形成されている。映像信号線１２が縦方向に延在し、また、電源線１３が縦方向に延在している。走査線１１と映像信号線１２あるいは電源線１３によって囲まれた領域が画素になっている。
FIG. 4 and FIG. 5 are diagrams for explaining the mechanism in which the source current fluctuates in the drive TFT, taking the organic EL display device as an example. FIG. 4 is an example of an equivalent circuit of the pixel portion of the organic EL display device. In FIG. 4, the
図４において、スイッチングトランジスタＴ１のドレインが映像信号線１２と接続し、ゲートが走査線１１と接続している。駆動トランジスタＴ２のドレインが電源線１３と接続し、ソースが有機ＥＬ層ＥＬと接続している。駆動トランジスタＴ２のゲートはスイッチングトランジスタＴ１のソースと接続している。また、駆動トランジスタＴ２のゲートとソースの間に蓄積容量Ｃｓが接続されている。
In FIG. 4, the drain of the switching
図４において、スイッチングトランジスタＴ１が走査信号を受けると、スイッチングトランジスタを通して映像信号が蓄積容量Ｃｓに蓄積され、駆動トランジスタＴ２は、蓄積容量Ｃｓに蓄積された電荷による電位にしたがって、有機ＥＬ層ＥＬに電流を供給する。図２で説明したトランジスタは図４における駆動トランジスタＴ２である。駆動トランジスタＴ２の一方の電極は蓄積容量Ｃｓの一方の電極となっているので、面積が大きく、駆動トランジスタＴ２のゲート電極１０４は、ＴＦＴ基板１００を構成するポリイミドの影響を大きく受ける。
In FIG. 4, when the switching transistor T1 receives a scanning signal, a video signal is stored in the storage capacitance Cs through the switching transistor, and the driving transistor T2 is driven in the organic EL layer EL according to the potential due to the charge stored in the storage capacitance Cs. Supply current. The transistor described in FIG. 2 is the drive transistor T2 in FIG. Since one electrode of the drive transistor T2 is one electrode of the storage capacitor Cs, the area is large, and the
図５は、駆動トランジスタ付近の模式断面図である。図５において、ガラス基板９０の上にポリイミド基板１００が形成され、その上に下地膜１０１が形成されている。下地膜１０１の上に半導体層１０２が形成されている。半導体層１０２の上にゲート絶縁膜１０３が形成され、その上にゲート電極１０４が形成されている。ゲート電極１０４を覆って層間絶縁膜１０５が形成されている。半導体層１０２において、ゲート電極１０４の直下に相当する部分がチャネルになっており、他の部分は、ソース１０２２あるいはドレイン１０２１となっている。そして、ソース１０２２はソース電極１０７と接続し、ドレイン１０２１はドレイン電極１０６と接続している。駆動トランジスタのゲート電極１０４は他の領域に延在して蓄積容量の一方の電極となっている。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the drive transistor. In FIG. 5, a
有機ＥＬ表示装置に連続して画像を表示させるということは、ゲート電極１０４に連続して直流電圧を印加するということである。ゲート電極１０４に電圧を印加するということは、同じ電位にある蓄積容量の一方の電極１０４１に連続して直流電圧が印加されているということである。そして、蓄積容量の電極の面積のほうがゲート電極の面積よりも大きい。
To display an image continuously on the organic EL display means to apply a DC voltage to the
そうすると、図５に示すように、ＴＦＴ基板１００であるポリイミドの一部が帯電することになる。帯電をする電荷はポリイミド基板１００の別な場所、例えば、ＴＦＴの部分から移動する。図５においては、ポリイミドの抵抗Ｒｐｉを通してマイナス電荷が蓄積容量の一方の電極側に移動した結果ＴＦＴ付近のポリイミド基板１００がプラスに帯電したことを示している。そうすると、ＴＦＴのソース電流がこの影響を受けて変動することになる。
Then, as shown in FIG. 5, part of the polyimide as the
図６はこの様子を示すグラフである。図６において、横軸は、ゲート電極に電圧が印加される時間、すなわち、画像の表示期間であり、単位は秒である。縦軸はソース電流である。縦軸は、ゲート電圧が一定のもとで、当初のソース電流が時間とともにどのように変化するかを示している。したがって、ソース電流Ｉｓは最初が１で、時間とともに１から変化をしている。 FIG. 6 is a graph showing this situation. In FIG. 6, the horizontal axis is the time during which a voltage is applied to the gate electrode, that is, the display period of the image, and the unit is seconds. The vertical axis is the source current. The vertical axis shows how the original source current changes with time under constant gate voltage. Thus, the source current Is is initially 1 and changes from 1 over time.
この現象は、ＴＦＴ基板１００を構成する材料によって変化する。図５は、ポリイミドによるＴＦＴ基板の下に導電体が配置されている場合、ポリイミド基板の下にガラス基板が存在している場合、ＴＦＴ基板がガラス基板の場合について比較したものである。なお、図６において、ＰＩ＋Ｃｏｎｄｕｃｏｔｏｒはポリイミド基板の下に導電体が配置されている場合、ＰＩ＋Ｇｌａｓｓはポリイミドの下にガラス基板が存在している場合、ＧｌａｓｓはＴＦＴ基板がガラス基板の場合である。
This phenomenon changes depending on the material constituting the
図７は、図６の測定価回路を示す模式図である。図７において、下地膜１０１の上に半導体層１０２が形成され、その上にゲート絶縁膜１０３が形成され、その上にゲート電極１０４が形成されている。図６において、ゲート電極１０４に例えば９Ｖを連続して印加している。つまり、ＴＦＴを連続して駆動させている状態を示している。そして、半導体層１０２のドレイン１０２１とソース１０２２の間に０．１Ｖ印加することによってＴＦＴに電流を流し、ソース電流を電流計Ａにて測定している。
FIG. 7 is a schematic view showing the measurement value circuit of FIG. In FIG. 7, the
図６に戻り、ＴＦＴ基板がガラスの場合は、ソース電流は変化しない。すなわち、ガラスの場合は、リーク抵抗による電流はほぼゼロなので、電荷の移動は生じないからである。 Returning to FIG. 6, when the TFT substrate is glass, the source current does not change. That is, in the case of glass, since the current due to the leak resistance is almost zero, the movement of charge does not occur.
ポリイミドで形成されたＴＦＴ基板１００の下にガラス基板が形成された構成では、時間とともに、ソース電流が増大している。これは、表示輝度が変化するということであり、画像の再現性に問題が生ずることを示している。ポリイミド基板の下にガラス基板が存在しているということは、ポリイミド基板に発生した電荷が他の場所に移動することが出来ず、ポリイミド上に形成された半導体層等に影響を与え続け、電流が変化し続けることを示している。
In the configuration in which the glass substrate is formed under the
これに対して、ポリイミドで形成されたＴＦＴ基板の下に導電体が配置されている構成では、ソース電流の変動量は大幅に低下している。つまり、画面の輝度変動を抑えることが出来ることを示している。これは、ＴＦＴ基板における帯電自体が小さくなっているためと考えることが出来る。この場合の導電体は、ポリイミド基板の下に導電性の粘着材を有する金属テープを貼り付けた場合である。 On the other hand, in the configuration in which the conductor is disposed under the TFT substrate made of polyimide, the amount of fluctuation of the source current is significantly reduced. In other words, it shows that it is possible to suppress the luminance fluctuation of the screen. It can be considered that this is because the charging itself in the TFT substrate is reduced. The conductor in this case is a case where a metal tape having a conductive adhesive material is attached below the polyimide substrate.
図８は本発明において、ＴＦＴのソース電流の変動量が小さくなることを説明する模式図である。図８の層構成が図５の層構成と異なる点は、図８では、ＴＦＴ基板１００の下にガラス基板ではなく、導電体８０が配置していることである。
FIG. 8 is a schematic view for explaining that the fluctuation amount of the source current of the TFT becomes small in the present invention. The layer configuration of FIG. 8 differs from the layer configuration of FIG. 5 in that in FIG. 8 a
図８において、ゲート電極１０４に連続して直流電圧を印加すると、同じ電位にある蓄積容量の一方の電極１０４１に連続して直流電圧が印加されているということになる。そして、蓄積容量の電極の面積のほうがゲート電極の面積よりも大きい。
In FIG. 8, when a DC voltage is continuously applied to the
そうすると、図８に示すように、ＴＦＴ基板１００であるポリイミドの一部が帯電することになる。帯電をする電荷はポリイミド基板１００の別な場所、例えば、ＴＦＴの部分から移動する。図８において、ポリイミドの抵抗Ｒｐｉ１を通してマイナス電荷が蓄積容量の一方の電極側に移動するだけでなく、導電体側からもポリイミドの抵抗Ｒｐｉ２を通って蓄積容量の一方の電極側に移動電荷が移動する。
Then, as shown in FIG. 8, part of the polyimide which is the
つまり、図８においては、ＴＦＴ基板１００を構成する半導体層１０２付近からの電荷の移動は小さくすることが出来、したがって、半導体層１０２付近の帯電は小さくなる。さらに、半導体層１０２付近の電荷は抵抗Ｒｐｉ２を通して導電体８０側に逃がすことが出来る。したがって、半導体層１０２付近のポリイミドの帯電量をさらに小さくすることが出来る。その結果、ＴＦＴのソース電流の変動が抑えられることになる。
That is, in FIG. 8, the movement of charge from the vicinity of the
このように、本発明においては、ポリイミドで形成されたＴＦＴ基板１００の下に導電体８０を配置するのみでなく、ポリイミドの抵抗率を小さくすることによって大きな効果を上げることが出来る。しかし、ポリイミドの抵抗率を小さくしすぎると、ポリイミド自体が導電体のような働きをもつことになる。そうすると、ＴＦＴ基板１００の上に形成された各電極や配線との間に大きな容量が発生し、表示装置が動作しなくなる。したがって、ポリイミドの抵抗率をある範囲に設定することが重要である。
As described above, in the present invention, not only the
図９および図１０は、ポリイミド基板１００の上に半導体層１０２、ゲート電極１０４、ドレイン電極１０６、ソース電極１０７が形成された構成において、ゲート電極１０４に１０Ｖを印加した場合、ポリイミド表面の電位がどのように変化するかを評価した図である。この場合のポリイミドの抵抗率は１×１０１５Ω・ｃｍである。
In FIGS. 9 and 10, in the configuration in which the
図９において、当初は半導体層１０２、ゲート電極１０４、ドレイン電極１０６、ソース電極１０７のいずれも０Ｖの状態から、ゲート電極１０４に１０Ｖを印加した直後の電位を示している。ドレイン電極１０６、ソース電極１０７は０Ｖのままである。図９に示すように、ゲート電極１０４に電圧を印加した直後、ポリイミド基板１００の表面電位は、場所によって大きく変動している。つまり、電圧印加直後は、ポリイミド中において、電荷が移動中であることを示している。
In FIG. 9, initially, all of the
図１０は、ゲート電極１０４に１０Ｖの電圧を印加して、１００秒経過した状態におけるポリイミド基板１００の表面電位を示している。図１０において、ゲート電極１０４は１０Ｖ、ドレイン電極１０６及びソース電極１０７は０Ｖである。図１０においては、ポリイミド基板１００の表面電位は一定である。つまり、ポリイミドを通して電荷の再配置が終わったことを示している。なお、シミュレーションにおいては、ゲート電極１０４に１０Ｖの電圧を印加してから１００秒経過後においては、ポリイミド基板１００の表面電位は一定で５Ｖとなっている。
FIG. 10 shows the surface potential of the
図９、図１０に示すように、ポリイミド中の電荷の再配置に時間がかかればその間、画面の輝度変動が生ずることになる。したがって、ポリイミド中の電荷の再配置の時間は短いほど良い。このために、ポリイミドの抵抗率が小さいほうがよい。 As shown in FIGS. 9 and 10, if it takes time to rearrange the charge in the polyimide, the brightness of the screen will be changed during that time. Therefore, the shorter the time of charge rearrangement in the polyimide, the better. For this purpose, it is better for the resistivity of the polyimide to be small.
図１１は、ポリイミドの抵抗率を変化させた場合のＴＦＴのソース電流の変化を示すグラフである。図１１において、横軸は、ゲート電圧印加後の時間（秒）、縦軸はＴＦＴのソース電流の変動（相対値）である。図１１において、Ｒ１は抵抗率が１×１０１５Ω・ｃｍの場合、Ｒ２は抵抗率が５×１０１４Ω・ｃｍの場合、Ｒ３は、抵抗率が１×１０１４Ω・ｃｍの場合である。
FIG. 11 is a graph showing a change in source current of the TFT when the resistivity of the polyimide is changed. In FIG. 11, the horizontal axis represents the time (seconds) after application of the gate voltage, and the vertical axis represents the fluctuation (relative value) of the source current of the TFT. In FIG. 11,
図１１において、時間とともに、ソース電流が大きくなり、初期の１．０１倍で飽和している。なお、ソース電流の許容飽和値は製品によって異なる。図１１に示すように、ポリイミドの抵抗率が小さいほど、ソース電流は早期に一定値に達する。ソース電流の飽和値が１．０１であるから、ソース電流が１．００８に達するまでの時間で評価をすると下記のようになる。 In FIG. 11, the source current increases with time and saturates at 1.01 times the initial level. The allowable saturation value of the source current differs depending on the product. As shown in FIG. 11, the source current reaches a constant value earlier as the resistivity of the polyimide is smaller. Since the saturation value of the source current is 1.01, the evaluation time for the source current to reach 1.008 is as follows.
ポリイミドの抵抗率がＲ１の場合は、１．００８に達するまでに、５００秒を要している。ポリイミドの抵抗率がＲ２の場合、２５０秒で１．００８に達する。また、ポリイミドの抵抗率がＲ３の場合、５０秒で１．００８に達する。すなわち、ポリイミドの抵抗率を１×１０１５Ω・ｃｍから１×１０１４Ω・ｃｍに下げると、ソース電流が飽和値の８０％に達する時間が１／１０になる。 When the resistivity of the polyimide is R1, it takes 500 seconds to reach 1.008. When the resistivity of the polyimide is R2, it reaches 1.008 in 250 seconds. In addition, when the resistivity of the polyimide is R3, it reaches 1.008 in 50 seconds. That is, when the resistivity of the polyimide is lowered from 1 × 10 15 Ω · cm to 1 × 10 14 Ω · cm, the time for the source current to reach 80% of the saturation value becomes 1/10.
また、ゲート電圧印加後、１０００秒を経過すると、Ｒ２およびＲ３の場合は、飽和しているが、Ｒ１の場合は、完全に飽和していない。このように、図１１のグラフから、ポリイミドの抵抗率がＲ２以下であれば、ＴＦＴのソース電流の変動は実用的なレベルに抑えることが出来る。 In addition, when 1000 seconds pass after application of the gate voltage, the case of R2 and R3 is saturated, but the case of R1 is not completely saturated. Thus, from the graph of FIG. 11, if the resistivity of the polyimide is R2 or less, the fluctuation of the source current of the TFT can be suppressed to a practical level.
ポリイミドの抵抗率が小さければ、ソース電流の変動は殆ど無くすることが出来る。しかし、ポリイミドの抵抗率を小さくしすぎると、ポリイミド自体が導電体のような働きを持つことになり、ＴＦＴ基板の上に形成された配線や電極との容量が大きくなり、表示装置としての動作が不可能になる。 If the resistivity of the polyimide is small, the fluctuation of the source current can be almost eliminated. However, if the resistivity of the polyimide is too small, the polyimide itself acts as a conductor, and the capacitance with the wiring or electrode formed on the TFT substrate becomes large, and the operation as a display device Is impossible.
このような現象を避けるためには、ポリイミド基板は高抵抗を維持しておく必要がある。実験によれば、ポリイミドの抵抗率が１×１０１０Ω・ｃｍ以上であれば、容量増大によって表示装置が動作しなくなるような現象は避けることが出来る。 In order to avoid such a phenomenon, the polyimide substrate needs to maintain high resistance. According to experiments, if the resistivity of the polyimide is 1 × 10 10 Ω · cm or more, a phenomenon in which the display device does not operate due to the increase in the capacity can be avoided.
以上の結果から、ＴＦＴ基板を構成するポリイミドの抵抗率は１×１０１０Ω・ｃｍ以上で５×１０１４Ω・ｃｍ以下、より好ましくは、１×１０１０Ω・ｃｍ以上で１×１０１４Ω・ｃｍ以下である。ポリイミドの抵抗率の測定は例えば、次のようにすればよい。ポリイミド基板の片方の表面を導電性テープに貼り付ける。他の表面に所定の面積の薄膜を形成し、１００Ｖ程度を印加して測定する。 From the above results, the resistivity of the polyimide constituting the TFT substrate is 1 × 10 10 Ω · cm or more and 5 × 10 14 Ω · cm or less, more preferably 1 × 10 10 Ω · cm or more and 1 × 10 14 Ω · cm or less. The measurement of the resistivity of the polyimide may be performed, for example, as follows. Attach one surface of the polyimide substrate to the conductive tape. A thin film having a predetermined area is formed on the other surface, and measurement is performed by applying about 100 V.
以上のように、本発明によれば、樹脂基板を用いたフレキシブル表示装置において、輝度変動の大きさを小さくできるとともに、輝度変動を早期に収束させることが出来る。 As described above, according to the present invention, in a flexible display device using a resin substrate, the magnitude of luminance variation can be reduced, and the luminance variation can be converged early.
実施例１は有機ＥＬ表示装置について本発明を適用した場合である。本発明は、液晶表示装置についても適用することが出来る。すなわち、ポリイミド等の樹脂基板を使用することによって、フレキシブル表示装置とすることは液晶表示装置についても行われるからである。 Example 1 is a case where the present invention is applied to an organic EL display device. The present invention can also be applied to liquid crystal display devices. That is, by using a resin substrate such as polyimide, forming a flexible display device is also performed for a liquid crystal display device.
但し、液晶表示装置は、画素領域においては、有機ＥＬ表示装置におけるような駆動トランジスタは存在せず、スイッチングＴＦＴのみが存在する。しかし、スイッチングＴＦＴにおいても、ポリイミドの帯電の影響は受ける。すなわち、ポリイミドが帯電することによって、スイッチングＴＦＴのスレッショルド電圧（閾値電圧）が影響を受け、これによって、画素に蓄積される映像信号の値が影響を受けるからである。 However, in the liquid crystal display device, in the pixel region, there is no drive transistor as in the organic EL display device, but only the switching TFT exists. However, the charging of the polyimide is also affected by the switching TFT. That is, the charging of the polyimide affects the threshold voltage (threshold voltage) of the switching TFT, which in turn affects the value of the video signal stored in the pixel.
図１２は液晶表示装置の平面図である。図１２において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材４０によって接着し、内部に液晶が封入されている。ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なっている部分に表示領域１０が形成されている。表示領域１０には走査線１１が横方向（ｘ方向）に延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。また、映像信号線１２が縦方向（ｙ方向）に延在し、横方向（ｘ方向）に配列している。走査線１１と映像信号線１２で囲まれた領域が画素１４になっている。
FIG. 12 is a plan view of the liquid crystal display device. In FIG. 12, the
ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なっていない部分が端子領域３０となっている。端子領域３０には、ドライバＩＣ３１が載置され、フレキシブル配線基板３２が接続している。
A portion where the
図１３は液晶表示装置の画素部の平面図である。図１３はＩＰＳ方式の液晶表示装置である。図１３において、走査線１１と映像信号線１２で囲まれた領域に画素電極１２２が存在している。映像信号線１２が分岐してＴＦＴのドレイン電極１０６を構成し、走査線１１が分岐してＴＦＴのゲート電極１０４を構成している。半導体層１０２は酸化物半導体が用いられている。酸化物半導体のドレイン１０２１とドレイン電極１０６はスルーホール１３１を介して接続し、酸化物半導体１０２のソース１０２２とソース電極１０７はスルーホール１３２を介して接続している。ソース電極１０７は画素電極１２２側に延在し、スルーホール１３０を介して画素電極１２２と接続する。画素はストライプ状であり、画素電極１２２の下層には、容量絶縁膜を介してコモン電極１２１が平面状に形成されている。
FIG. 13 is a plan view of the pixel portion of the liquid crystal display device. FIG. 13 shows a liquid crystal display device of the IPS system. In FIG. 13, the
図１４は、本発明における液晶表示装置の画素部の断面図である。図１４に示すＴＦＴはスイッチングＴＦＴであるが、断面構成は図２の駆動ＴＦＴと同じである。すなわち、ＴＦＴはトップゲートで、半導体層１０２には酸化物半導体が用いられている。図１４において、有機パッシベーション膜１０８までは、図３と同じ構成である。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a pixel portion of the liquid crystal display device in the present invention. The TFT shown in FIG. 14 is a switching TFT, but the cross-sectional configuration is the same as the drive TFT of FIG. That is, the TFT is a top gate, and an oxide semiconductor is used for the
図１４において、有機パッシベーション膜１０８の上にはＩＴＯによってコモン電極１２０が平面状に形成され、コモン電極１２０を覆って容量絶縁膜１２１がＳｉＮによって形成されている。容量絶縁膜１２１の上にＩＴＯによって画素電極１２２が形成されている。画素電極１２２の平面形状は図１３に示すとおりである。画素電極１２２を覆って液晶を初期配向させるための配向膜１２３が形成されている。
In FIG. 14, the
画素電極１２２に映像信号が印加されると、画素電極１２２とコモン電極１２０の間に矢印のような電気力線が発生して液晶分子３０１を回転させて画素における光の透過率を制御する。また、画素電極１２２とコモン電極１２０の間に容量絶縁膜１２１を挟んで保持容量が形成される。
When a video signal is applied to the
図１４において、液晶層３００を挟んで対向基板２００が形成され、対向基板２００の内側にカラーフィルタ２０１とブラックマトリクス２０２が形成されている。カラーフィルタ２０１とブラックマトリクス２０２を覆ってオーバーコート膜２０３が形成され、オーバーコート膜２０３を覆って配向膜２０４が形成されている。
In FIG. 14, the
図１４において、ＴＦＴ基板１００および対向基板２００はポリイミド等の樹脂で形成されている。ＴＦＴ基板１００の下には、導電体８０が配置している。製造工程においては、ポリイミドで形成されたＴＦＴ基板１００はガラス基板の上に形成されるが、液晶表示装置が完成した後、レーザアブレーション等によってガラス基板は除去される。その代り、導電体８０が配置される。
In FIG. 14, the
図１４におけるゲート電極１０４には、図１３に示すように、走査線１１と同じ電位が印加される。図１５は図１４に示すようなトップゲートの場合の走査線に印加される電圧を示す図である。図１５において、ＶＧＴはゲート電圧であり、ＧＮＤはグラウンド電位であり、Ｖcomはコモン電極の電位である。ＳＩＧは映像信号のレベルを示すが、これはゲート電極に印加されるわけではない。図１５に示すように、ゲート電極、すなわち走査線は選択された時のみ、＋９Ｖの電圧になるが、殆どの時間は−８Ｖが印加されている。したがって、ポリイミド基板に実施例１で説明したような電荷が誘起される。
The same potential as that for the
この電荷は、スイッチングＴＦＴの閾値電圧を変化させる。閾値電圧が変化するということは、輝度の再現性に影響を与えることである。したがって、実施例１で説明したようなポリイミドを用いることによって、走査線によって誘起される電荷の量を抑えることが出来、これに起因する輝度変動を抑えることが出来る。つまり、本発明は、液晶表示装置にも適用することが出来る。 This charge changes the threshold voltage of the switching TFT. The change of the threshold voltage affects the reproducibility of the luminance. Therefore, by using the polyimide as described in Example 1, the amount of charge induced by the scanning line can be suppressed, and the luminance variation due to this can be suppressed. That is, the present invention can be applied to a liquid crystal display device.
なお、本実施例では、走査線電位による影響を、液晶表示装置を用いて説明したが、走査線電位の影響は有機ＥＬ表示装置においても同様である。 Although the influence of the scanning line potential is described using the liquid crystal display device in this embodiment, the influence of the scanning line potential is the same as in the organic EL display device.
１０…表示領域、 １１…走査線、 １２…映像信号線、 １３…電源線、 １４…画素、 ２０…周辺駆動回路、 ２１…電流供給領域、 ３０…端子領域、 ３１…ドライバＩＣ、 ３２…フレキシブル配線基板、 ４０…シール材、 ８０…導電体、 ９０…ガラス基板、 １００…ＴＦＴ基板、 １０１…下地膜、 １０２…半導体層、 １０３…ゲート絶縁膜、 １０４…ゲート電極、 １０５…層間絶縁膜、 １０６…ドレイン電極、 １０７…ソース電極、 １０８…有機パッシベーション膜、 １０９…反射電極、 １１０…アノード、 １１１…有機ＥＬ層、 １１２…カソード、 １１３…バンク、 １１４…保護膜、 １１５…粘着材、 １１６…偏光板、 １２０…コモン電極、 １２１…容量絶縁膜、 １２２…画素電極、 １２３…配向膜、 １３０…スルーホール、 １３１…スルーホール、 １３２…スルーホール、 ２００…対向基板、 ２０１…カラーフィルタ、 ２０２…ブラックマトリクス、 ２０３…オーバーコート膜、 ２０４…配向膜、 ３００…液晶層、 ３０１…液晶分子、 ４０１…測定電極、 ４０２…ポリイミド、 ４０３…ｐ型半導体基板、 １０２１…ドレイン領域、 １０２２…ソース領域、 １０４１…蓄積容量電極
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記ＴＦＴ基板を構成する前記樹脂の抵抗率は５×１０１４Ω・ｃｍ以下で１×１０１０Ω・ｃｍ以上であり、
前記ＴＦＴ基板の前記一方の面と反対側の面には、導電体が配置されていることを特徴とする表示装置。 A display device in which a TFT is formed on one side of a TFT substrate formed of a resin,
The resistivity of the resin constituting the TFT substrate is 5 × 10 14 Ω · cm or less, and 1 × 10 10 Ω · cm or more,
A display device characterized in that a conductor is disposed on the surface opposite to the one surface of the TFT substrate.
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