(57)【要約】【課題】フレキシブル表示装置を湾曲させた場合に、無機膜と有機膜の界面における膜破壊を防止する。【解決手段】有機絶縁材料を含み、可撓性を有する基板と、前記基板上に設けられた第１無機絶縁層と、前記第１無機絶縁層上に設けられた、トランジスタを含む回路層と、前記回路層上に設けられた、有機絶縁材料を含む平坦化層と、前記平坦化層上に設けられた発光素子と、を有し、前記基板と前記第１無機絶縁層との間、前記回路層と前記平坦化層との間、及び前記平坦化層と前記発光素子との間の少なくとも一に、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、ヘプタメチルジシラザン、及びクロロジメチルシランから選ばれた一を含む中間層５０が設けられることを特徴とする、表示装置。【選択図】図９
2018109722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機絶縁材料を含み、可撓性を有する基板と、
前記基板上に設けられた第１無機絶縁層と、
前記第１無機絶縁層上に設けられた、トランジスタを含む回路層と、
前記回路層上に設けられた、有機絶縁材料を含む平坦化層と、
前記平坦化層上に設けられた発光素子と、を有し、
前記基板と前記第１無機絶縁層との間、前記回路層と前記平坦化層との間、及び前記平坦化層と前記発光素子との間の少なくとも一に、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、及びヘプタメチルジシラザンから選ばれた一を含む中間層が設けられることを特徴とする、表示装置。
【請求項２】
前記中間層は、第１界面と第２界面とを有し、
前記第１界面及び前記第２界面のうち一は、有機絶縁材料と接し、他の一は、無機絶縁材料と接することを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記中間層の厚さは２０ｎｍ乃至１００ｎｍであることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
有機絶縁材料で形成される層の厚さをｔ１、前記中間層の厚さをｔ２、無機絶縁材料で形成される層の厚さをｔ３とした場合、ｔ２＜ｔ３＜ｔ１であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記発光素子上に設けられた第２無機絶縁層と、
前記第２無機絶縁層上に設けられた、有機絶縁材料を含む第２平坦化層と、
前記第２平坦化層上に設けられた第３無機絶縁層と、をさらに有し、
前記第２無機絶縁層と前記第２平坦化層との間、及び前記第２平坦化層と前記第３無機絶縁層との間には、前記中間層が形成されないことを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記発光素子に対し、前記基板と反対側の領域には、前記中間層が形成されないことを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記表示装置は有機ＥＬ表示装置であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項８】
有機絶縁材料を含み、可撓性を有する第１基板と、
前記第１基板上に設けられた第１無機絶縁層と、
前記第１無機絶縁層上に設けられた、トランジスタを含む回路層と、
前記回路層上に設けられた、有機絶縁材料を含む平坦化層と、
前記平坦化層上に設けられた第１の電極と、前記第１の電極を覆って設けられた第２無機絶縁膜と、前記第２無機絶縁膜上に設けられた第２電極と、
前記第１基板と対向し、有機絶縁材料を含み、可撓性を有する第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に液晶が封止された液晶表示装置であって、
前記基板と前記第１無機絶縁層との間、前記回路層と前記平坦化層との間、及び前記平坦化層と前記第２無機絶縁膜との間の少なくとも一に、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、及びヘプタメチルジシラザンから選ばれた一を含む中間層が設けられることを特徴とする、液晶表示装置。
【請求項９】
前記中間層は、第１界面と第２界面とを有し、
前記第１界面及び前記第２界面のうち一は、有機絶縁材料と接し、他の一は、無機絶縁材料と接することを特徴とする、請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記中間層の厚さは２０ｎｍ乃至１００ｎｍであることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
有機絶縁材料で形成される層の厚さをｔ１、前記中間層の厚さをｔ２、無機絶縁材料で形成される層の厚さをｔ３とした場合、ｔ２＜ｔ３＜ｔ１であることを特徴とする請求項９に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記平坦化層と前記第１の電極の間に前記中間層が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記中間層の厚さは２０ｎｍ乃至１００ｎｍであることを特徴とする請求項１２に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、特に、フレキシブルに湾曲することが可能な表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置は基板をポリイミド（ＰＩ）等の有機材料で形成することによってフレキシブルな表示装置とすることが出来る。液晶表示装置も同様である。なお、液晶表示装置はバックライトが必要であるが、バックライトにシート状のバックライトを使用することによってフレキシビリティを維持できる。
【０００３】
有機ＥＬ表示装置も液晶表示装置も画素の制御にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  薄膜トランジスタ）を使用し、また、有機膜や無機膜を積層した構成を有する。有機膜は、有機絶縁膜として用いられるほかに、容易に厚く形成できるので、レベリング効果を利用して平坦化膜として使用することが出来る。
【０００４】
一方、無機膜には、金属、酸化物導電膜、無機絶縁膜がある。無機絶縁膜は、絶縁膜として用いられるほかに、水分やその他の不純物に対するバリア膜としても用いられる。
【０００５】
特許文献１には、フレキシブルな表示装置を両側で湾曲させ、中央部分のフラットな領域と両側の湾曲した領域の双方を表示領域として利用する構成の表示装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１５８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
フレキシブル表示装置を湾曲させると、膜間にストレスが発生する。特に有機膜と無機膜が直接積層されている部分では、通常状態でもストレスが発生しているので、表示装置を湾曲させるとストレスはさらに大きくなり、膜が破壊する危険が大きくなる。
【０００８】
膜の破壊は、特に、有機膜と接している無機膜において生じやすい。有機膜と無機膜とは、互いに物理的性質が大きく異なるため、界面の密着性が非常に悪くなる場合がある。このような界面を有するフレキシブル表示装置を湾曲させると、前述のような膜間のストレスによって、界面での剥離を生じてしまう恐れがある。この剥離箇を起点として、膜の破壊が生じやすい。
【０００９】
本発明の課題は、表示装置を、特に、湾曲して使用する場合に、積層膜の破壊を防止して、信頼性の高いフレキシブル表示装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。すなわち、有機絶縁材料を含み、可撓性を有する基板と、前記基板上に設けられた第１無機絶縁層と、前記第１無機絶縁層上に設けられた、トランジスタを含む回路層と、前記回路層上に設けられた、有機絶縁材料を含む平坦化層と、前記平坦化層上に設けられた発光素子と、を有し、前記基板と前記第１無機絶縁層との間、前記回路層と前記平坦化層との間、及び前記平坦化層と前記発光素子との間の少なくとも一に、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、１，１，３，３−テトラメチルジシラザン、ヘプタメチルジシラザン、及びクロロジメチルシランから選ばれた一を含む中間層が設けられることを特徴とする、表示装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】有機ＥＬ表示装置の平面図である。
【図２】有機ＥＬ表示装置の断面図である。
【図３】積層膜に対する応力の態様である。
【図４】無機膜と有機膜のヤング率と熱膨張係数の比較表である。
【図５】ポリイミド基板にＣｒあるいはａ−Ｓｉを被着した場合に発生する応力の比較図である。
【図６】ポリイミド基板にＳｉＮを異なるパワーによるプラズマＣＶＤによって被着した場合のストレスの差を示す図である。
【図７】積層膜におけるクラックの態様を示す断面図である。
【図８】表示装置における有機膜と無機膜の積層構造の例である。
【図９】本発明における積層構造の例である。
【図１０】本発明による中間層の材料を示す図である。
【図１１】本発明による中間層の他の材料を示す図である。
【図１２】本発明による中間層のさらに他の材料を示す図である。
【図１３】本発明による中間層のさらに他の材料を示す図である。
【図１４】本発明による中間層のさらに他の材料を示す図である。
【図１５】ガスクロマトグラフィによる材料特定の例である。
【図１６】本発明における積層構成の例である。
【図１７】液晶表示装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に実施例を用いて本発明の内容を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明が適用される有機ＥＬ表示装置の平面図である。図１において、表示領域１０には横方向に走査線１１が延在し、縦方向に配列している。映像線１２と電源線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および電源線１３で囲まれた領域が画素１４である。画素１４には、有機ＥＬ層で構成される発光素子が形成されている。
【００１４】
図１において、表示領域１０の外側が額縁領域２０であり、この領域にＴＦＴで形成された走査線駆動回路等が配置している。表示装置の額縁領域２０の一端にフレキシブル配線基板２１が接続され、外部から電源や信号が供給される。
【００１５】
図２は有機ＥＬ表示装置の表示領域１０と額縁領域２０の断面図である。図２の左側が表示領域１０の断面図であり、ＮチャネルＴＦＴ（ＮｃｈＴＦＴ）が形成されている。図２の右側が額縁領域２０に形成された走査線駆動回路の一部を示す断面図であり、ＰチャネルＴＦＴ（ＰｃｈＴＦＴ）が形成されている。
【００１６】
図２において、アレイ基板１００はＰＩを用いている。ただし、シートディスプレイとして十分な可撓性を有する基材であれば他の樹脂材料、あるいは薄いガラスを用いることも出来る。
【００１７】
ＰＩ基板１００上に、アンダーコートとしてシリコン酸化膜（第１下地膜）１０１、シリコン窒化膜（第２下地膜）１０２、シリコン酸化膜（第3下地膜）１０３の三層積層構造を設けている。最下層のシリコン酸化膜１０１は基材１００との密着性向上のため、中層のシリコン窒化膜１０２は、外部からの水分及び不純物のブロック膜として、最上層のシリコン酸化膜１０３は、シリコン窒化膜中に含有する水素原子が半導体層側に拡散しないようにするブロック膜として、それぞれ設けられるが、特にこの構造に限定するものではない。アンダーコートはさらに追加の積層膜があっても良いし、単層あるいは二層積層としても良い。
【００１８】
ＮｃｈＴＦＴが表示領域に、ＰｃｈＴＦＴが額縁領域にそれぞれ形成される。ＮｃｈＴＦＴは、チャネル領域１０４とソース領域１０４２あるいはドレイン領域１０４１との間に、低濃度不純物領域（１０４３  ＬＤＤ）を設けた構造を取る。ＴＦＴにおける絶縁破壊を防止するためである。ゲート絶縁膜１０５としてはここではシリコン酸化膜を用い、ゲート電極１０６はＭｏ（１ｓｔ配線）としている。１ｓｔ配線は、ＴＦＴのゲート電極１０６に加え、Ｃｓ線（保持容量線）１０７を形成し、ポリシリコン（１０４１、１０４２）との間で、保持容量の形成にも用いられる。
【００１９】
ＴＦＴ上に、第１層間絶縁膜１０８となるシリコン窒化膜、及び第２層間絶縁膜１０９となるシリコン酸化膜をそれぞれ積層し、さらにその上にソース・ドレイン電極及び引き回し配線と同層になる導電層（２ｎｄ配線）１１０を形成する。導電層１１０としては、Ｔｉ、Ａｌ、Ｔｉの三層積層構造を採用することが出来る。第１層間絶縁膜１０８と第２層間絶縁膜１０９、ＴＦＴのゲート電極と同層の導電層で形成される電極１０７、およびＴＦＴのソース・ドレイン配線と同層の導電層で形成される電極１１０とで、保持容量が形成される。電極１１０と同層で形成された引き回し配線は、基板周縁の端部まで延在され、後にフレキシブルプリント基板や駆動ＩＣを接続する端子を形成する。
【００２０】
ＴＦＴ形成後、平坦化膜１１１を形成する。平坦化膜１１１としては感光性アクリル等の有機材料が多く用いられる。ＣＶＤ等により形成される無機絶縁材料に比べ、表面の平坦性に優れる。平坦化膜１１１には画素コンタクト部すなわちスルーホール１３０が形成され、また、平坦化膜１１１は周辺領域２０では除去される。平坦化膜１１１の除去により配線が露出した箇所は、一旦ＩＴＯ（１ｓｔＩＴＯ）１１２にて被覆される。続いて、ＩＴＯ１１２と同層に、導電層（３ｒｄ配線）１１３を設ける。この導電層（３ｒｄ配線）１１３はＭｏ、Ａｌ、Ｍｏの三層積層構造で設けられ、周辺引き回し配線や、画素内で付加的に設けられる容量素子の形成に用いられる。平坦化膜１１１除去後に露出した配線上にＩＴＯ１１２被覆を行うのは、３ｒｄ配線１１３のパターニング工程から配線１１０を保護する意味もある。
【００２１】
ＩＴＯ１１２及び３ｒｄ配線１１３の上は一旦シリコン窒化膜１１４で被覆される。シリコン窒化膜１１４を画素コンタクト部１３０で再び開口して、画素電極となる導電層１１５を形成する。ここでは、画素電極１１５は反射電極兼用の下部電極として形成され、ＩＴＯ、Ａｇ、ＩＴＯの三層積層構造（２ｎｄＩＴＯ）としている。画素部においては、ＩＴＯ１１２、シリコン窒化膜１１４、画素電極１１５によって付加容量が形成される。ところで、画素電極１１５のパターニング時、一部において１ｓｔＩＴＯ１１２がエッチング環境にさらされるが、１ｓｔＩＴＯ１１２形成〜画素電極形成１１５までの間に行われるアニール処理によって、１ｓｔＩＴＯ１１２は画素電極のエッチングに対し耐性を有するようになる。
【００２２】
画素電極１１５形成後、バンク（リブ）１１６と呼ばれる、画素領域の隔壁となる絶縁層を形成する。バンク１１６としては平坦化膜と同じく感光性アクリル等が用いられる。バンク１１６は、画素電極１１５表面を発光領域として露出するように開口され、その開口端はなだらかなテーパー形状となるのが好ましい。開口端が急峻な形状になっていると、後で形成される有機層のカバレッジ不良を生ずる。
【００２３】
ここで、平坦化膜１１１とバンク１１６は、両者の間のシリコン窒化膜１１４に設けた開口１１４１を通じて接触させている部位を有する。これは、バンク形成後の熱処理等を通じて、平坦化膜１１１から脱離する水分やガスを、バンク１１６を通じて引き抜くための開口部である。
【００２４】
バンク１１６形成後、有機ＥＬ層１１７を形成する有機材料を積層形成する。図では単層様に記載しているが、画素電極１１５側から順に、正孔輸送層、発光層、電子輸送層を積層形成する。これらの層は、蒸着による形成であっても良いし、溶媒分散をした上での塗布形成であっても良い。また、各サブ画素に対して、選択的に形成しても良いし、表示領域を覆う全面にベタ形成されても良い。ここで、発光層をベタ形成する場合は、全サブ画素において白色光を得て、カラーフィルタ（図示せず）によって所望の色波長部分を取り出す構成とすることができる。
【００２５】
有機材料１１７の形成後、対向電極１１８を形成する。ここでは、トップエミッション構造としているため、対向電極１１８は透明導電材料、一例としてＩＺＯにて形成する。又は、対向電極１１８は、金属層、一例としてＭｇＡｇを発光層からの出射光が透過する程度の膜厚として形成しても良い。前述の有機層１１７の形成順序に従うと、画素電極１１５が陽極となり、対向電極１１８が陰極となる。対向電極１１８は、表示領域上と、表示領域近傍に設けられた陰極コンタクト部すなわち、スルーホール１４０に亘って形成され、陰極コンタクト１４０部で下層の導電層１１２、１１３と接続され、最終的には端子部に引き出される。
【００２６】
対向電極１１８の形成後、第１無機保護膜１１９を形成し、これを有機保護膜１２０で覆っている。無機保護膜１１９としては、ＳｉＮ等のガスバリア性高いものが用いられる。有機保護膜１２０は厚く形成され、有機ＥＬ表示パネルを機械的にも保護する。図２では、さらに、有機保護膜１２０を覆って第２無機保護膜１２１が形成されている。無機膜によるバリア効果を付加するためと、表面における傷を防止するためである。なお、第２無機保護膜は省略される場合もある。
【００２７】
以上の工程により、有機ＥＬ表示装置が作製される。必要に応じて、パッシベーション膜上にカバーガラスやタッチパネル基板等を設けても良い。この場合、有機ＥＬ表示装置との空隙を埋めるために、樹脂等を用いた充填材を介しても良い。
【００２８】
図２の右側の周辺回路の断面図も以上で説明したのと同様なプロセスで形成される。なお、周辺回路はＰｃｈ型ＴＦＴなので、ＬＤＤ領域は不要である。
【００２９】
以上のように、有機ＥＬ表示装置は有機膜と無機膜の界面が複数存在する。例えば、図２において、発光層である有機ＥＬ材料の下層には、矢印の１乃至４で示すような、有機膜と無機膜の界面が４箇所存在する。有機膜と無機膜では、物理的な性質、例えば熱膨張係数、ヤング率等が異なるために、界面での互いの密着性が悪く、熱サイクルを受けたり、曲げ応力を受けたりすると剥離を生じ、硬いほうの無機膜が破壊する場合がある。本発明は、後で説明するように、図２において矢印１、２、３、４で示した界面に中間層を形成することによって界面での密着性を向上すると共に、いずれかの膜、特に、無機膜の破壊を防止するものである。
【００３０】
図３は、有機膜３０の上に無機膜４０が積層された場合に外部から受けるストレスの例である。図３（Ａ）は有機膜３０の上に無機膜４０が積層された状態であり、有機膜３のほうが無機膜４０よりも厚い。図３（Ｂ）は積層体に熱が加えられ、熱膨張した状態である。図４に示すように熱膨張係数ＣＴＥ（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ）はＰＩを除き有機材料のほうが無機材料よりも大きい。したがって、一方の膜には圧縮応力が、他方の膜には引っ張り応力が働く。図３（Ｃ）は逆に積層体が冷やされて収縮した状態である。２つの材料の熱膨張の差によって、この場合は、一方の膜には引っ張り応力が、他方の膜には圧縮応力が働く。
【００３１】
図３（Ｄ）は、有機膜４０と無機膜３０の積層体に、無機膜３０側が凸になるように曲げ応力を加えた場合である。図４に示すように、無機膜４０のほうが有機膜３０よりもヤング率が大きいので、界面において無機膜４０側に大きな引っ張り応力が発生し、無機膜４０が破壊しやすくなる。図３（Ｅ）は有機膜３０と無機膜４０の積層体に、有機膜３０側が凸になるように曲げ応力を加えた場合である。この場合は、界面において無機膜４０側に大きな圧縮応力が発生し、無機膜４０が破壊しやすくなる。
【００３２】
以上は、一般的な有機膜３０と無機膜４０の積層体についてのストレスであるが、有機膜３０と無機膜４０の組み合わせで様々なストレスが生じうる。図５（Ａ）はＰＩにＣｒをスパッタリングで積層した場合である。スパッタリングされたＣｒは、ＰＩに対して圧縮応力を加えるので、積層体はＣｒを内側にして湾曲する。図５（Ｂ）はＰＩに対してａ−Ｓｉ：ＨをＣＶＤによって積層した場合である。この場合は、ａ−Ｓｉ：ＨがＰＩに対して引っ張り応力を加えるので、積層体はＰＩを内側にして湾曲する。
【００３３】
さらに状況を複雑にしているのが、同じ材料を積層しても、成膜条件によって、ストレスのかかり方が異なるということである。図６はＰＩの上にプラズマＣＶＤによってシリコン窒化膜を形成した場合である。図６（Ａ）はポリイミドＰＩ上にシリコン窒化膜をパワー５Ｗにて成膜した場合である。なお、パワーとは、プラズマを形成する時のＲＦパワーのことである。この場合はＰＩに対して強く圧縮応力が働き、積層体はＰＩを外側にして湾曲する。
【００３４】
図６（Ｂ）は、ＰＩ上にシリコン窒化膜をパワー１２Ｗにて成膜した場合である。この場合はＰＩに対して依然圧縮応力が働くが、湾曲した積層体の曲率半径は、図６（Ａ）の場合よりも大きくなる。図６（Ｃ）は、ＰＩ上にシリコン窒化膜をパワー１５Ｗにて成膜した場合である。この場合は、ＰＩに対して応力は殆ど発生しないので、積層体は殆どフラットなままである。
【００３５】
図６（Ｄ）は、ＰＩ上にシリコン窒化膜をパワー２５Ｗにて成膜した場合である。この場合は、ＰＩに対して引っ張り応力が働く性質を有するシリコン窒化膜が形成される。したがって、積層体は、シリコン窒化膜を外側にして湾曲する。
【００３６】
有機膜と無機膜の積層体に対して、このような種々なストレスが加わると、一般には、ヤング率が高く、かつ、膜厚の薄い無機膜４０のほうが、破壊したり、有機膜３０から剥離したりする現象を生ずる。図７（Ａ）は無機膜４０が引っ張り応力によって破壊した場合の断面図である。図７（Ｂ）は、無機膜４０が有機膜３０から剥離し、かつ、無機膜４０が引っ張り応力によって破壊した場合の断面図である。図７（Ｃ）は、引っ張り力によって、無機膜４０が破壊するとともに、有機膜３０にも亀裂が生じている状態を示す断面図である。図７（Ｄ）は無機膜４０に圧縮応力が加わり、無機膜４０が有機膜３０から剥離し、かつ、無機膜４０の一部が有機膜３０から剥離した状態を示す断面図である。
【００３７】
このように、有機膜３０と無機膜４０の積層体では、種々の内部応力が存在している。フレキシブル表示装置では、これに曲げ応力が加わるので、膜破壊のリスクは深刻である。このようなストレスは、有機膜３０と無機膜４０の界面で最も大きい。本発明は、以下で説明するように、無機膜４０と有機膜３０の間に中間層を形成して有機膜３０と無機膜４０のミスマッチを軽減して、膜破壊を防止するものである。
【００３８】
図８は図２で説明した有機ＥＬ表示装置の層構造の一部を拡大した断面図である。図８の第１有機膜３１は、図２のアレイ基板１０１に対応し、第１無機膜４１は、図２の第１下地膜乃至第３下地膜に対応し、ＴＦＴ層６０は図２の半導体層１０４乃至第２配線１１０までに対応し、第２有機膜は図２における有機パッシベーション膜１１１に対応し、第２無機膜３３は図２における画素電極１１５及び容量絶縁膜１１４に対応する。図８において、矢印で示した３界面が有機膜と無機膜の接触する部分であり、本発明が特に効果を上げることが出来る部分である。
【００３９】
図９は本発明の特徴を示す断面図である。図９において、有機膜と無機膜の間には中間層５０が形成されている。この中間層５０の物理的な性質は、無機膜と有機膜の中間の特性を有している。この中間層５０を構成する物質として、本願発明者は、図１０乃至図１５で説明する６種の材料が極めて効果的であることを発見した。図１０乃至図１２に示す材料はポリシロキサンであり、図１３乃至図１４で示す材料はポリシラザンであり、図１５で示す材料はクロロジメチルシランである。
【００４０】
図１０の材料は、1,1,3,3-Tetramethyldisiloxianeである。構造式、英文名称、分子式、分子量等は、図１１に記載したとおりである。この材料を、ガスクロマトグラフィー（ＧＳ）で評価して９７％以上のものを使用するのが望ましい。成膜方法は、例えばＲＦパワー１００ＷのプラズマＣＶＤであり、基板温度は２００℃乃至３００℃である。
【００４１】
図１１の材料は、1,3-Dyvinyltetramethyldisiloxianeである。構造式、英文名称、分子式、分子量等は、図１１に記載したとおりである。なお、この材料は英文では、ＤＶＴＭＤＳＯと略称される。この材料を、ガスクロマトグラフィー（ＧＳ）で評価して９８％以上のものを使用するのが望ましい。成膜方法は、例えばＲＦパワー１００ＷのプラズマＣＶＤであり、基板温度は２００℃乃至３００℃である。
【００４２】
図１２の材料は、Octamethylcyclotetrasiloxianeである。構造式、英文名称、分子式、分子量等は、図１２に記載したとおりである。なお、この材料は英文では、ＯＭＣＡＴＳと略称される。この材料を、ガスクロマトグラフィー（ＧＳ）で評価して９８％以上のものを使用するのが望ましい。成膜方法は、例えばＲＦパワー１００ＷのプラズマＣＶＤであり、基板温度は２００℃乃至３００℃である。
【００４３】
図１３の材料は、1,1,3,3-Tetramethyldisilazaneである。構造式、英文名称、分子式、分子量等は、図１3に記載したとおりである。この材料を、ガスクロマトグラフィー（ＧＳ）で評価して９7％以上のものを使用することが望ましい。成膜方法は、例えばＲＦパワー１００ＷのプラズマＣＶＤであり、基板温度は２００℃乃至３００℃である。
【００４４】
図１４の材料は、Heptamethyldisilazaneである。構造式、英文名称、分子式、分子量等は、図１４に記載したとおりである。この材料を、ガスクロマトグラフィー（ＧＳ）で評価して９6％以上のものを使用するのが望ましい。成膜方法は、例えばＲＦパワー１００ＷのプラズマＣＶＤであり、基板温度は２００℃乃至３００℃である。
【００４５】
図１５は、上記材料の内、図１１に示す1,3-Dyvinyltetramethyldisiloxiane（ＤＶＴＭＤＳＯ）及び図１２に示すOctamethylcyclotetrasiloxiane（ＯＭＣＡＴＳ）のガスクロマトクラフィー（ＧＳ）による分析結果の例である。図１５の横軸は波数、縦軸は、任意スケールでの吸収である。図１５におけるＭｅはメチル基ＣＨ３である。図１５において、ＳｉＭｅ、ＳｉＯＳｉ、ＳｉＭｅ３、ＳｉＭｅ２等のピークが観測されている。
【００４６】
図１６は本発明による中間層５０を含む積層構造の厚さを示す断面図である。図１６は、厚さｔ１の有機膜３０の上に厚さｔ２の中間層５０が形成され、その上に厚さｔ３の無機膜４０が形成されている構成である。図１６において、中間層５０としての役割を有するためには、中間層５０の厚さｔ２は最低２０ｎｍ程度は必要であり、また、デバイスとしての特性の維持、リソグラフィの条件等から、１００ｎｍ程度以下、より好ましくは６０ｎｍ以下に抑えるのが望ましい。
【００４７】
図１６における有機膜３０の厚さｔ１は例えば、１μｍまたはそれ以上、無機膜４０の厚さｔ３は例えば１００ｎｍ乃至１μｍ、より好ましくは１００ｎｍ乃至３００ｎｍである。したがって、中間層５０の厚さｔ２との関係は、ｔ２＜ｔ３＜ｔ１の関係となっている。つまり、中間層５０の厚さはこれを挟む有機膜３０あるいは無機膜４０の厚さよりも小さい。
【００４８】
以上で説明したように、ヤング率、応力等、物理的特性が大きく異なる有機層３０と無機層４０の界面は非常に剥離が生じやすいが、本発明の中間層５０を用いることによって、有機膜３０と無機膜４０の密着性を大幅の向上させることが出来る。さらに、中間層５０は数１０μｍと極めて薄い膜厚で十分な効果を発揮するため、従来プロセスに加えた場合であっても、コンタクトの開口が困難になる等の恐れは回避することが出来る。
【００４９】
ところで、図２において、矢印４で示す界面も有機膜（バンク１１６）と無機膜（容量絶縁膜１１４）の積層構造となっている。したがって、この界面に中間層を形成することによって、界面におけるストレスを軽減することが出来る。しかし、これは、容量絶縁膜１１４が厚くなったのと同じ効果になり、保持容量が小さくなるという欠点がある。したがって、図２の矢印４の部分に中間層を形成するか否かは画素容量とストレスの兼ね合いで決めることになる。
【００５０】
また、図２において、発光素子１１７が形成された後も例えば、バンク１１６と上部電極１１８の界面、無機保護膜１１９と有機保護膜１２０の界面において、有機膜と無機膜の積層構造となっており、双方の膜にストレスが発生している。中間層は、例えばプラズマＣＶＤにおけるＲＦパワー１００Ｗで、基板温度は２００℃乃至３００℃で形成する一方、現状では、有機ＥＬ発光層は熱に弱く、基板温度２００℃には耐えられない。したがって、例えば中間層を有機ＥＬ層が熱分解しない程度の温度域、好ましくは１００℃以下で形成できるような材料、方法によれば、この部分にも中間層を適用することは可能である。
【実施例２】
【００５１】
実施例１では、本発明を有機ＥＬ表示装置に適用する場合について説明した。本発明は、有機ＥＬ表示装置のみでなく、液晶表示装置にも適用することが出来る。液晶表示装置も基板を有機材料で形成することによって、フレキシブル表示装置とすることが出来る。また、バックライトにシート状のバックライト、例えば、シート状の有機ＥＬ照明装置を使用することによってバックライト付フレキシブル表示装置を実現することが出来る。
【００５２】
液晶表示装置の場合も、有機膜と無機膜の積層箇所が存在し、この場所においては、実施例１において説明したようなストレスが発生し、特に、無機膜の破壊が問題となる。したがって、実施例１で説明したような中間層を有機膜と無機膜の間に形成して、膜の破壊を防止することが出来る。
【００５３】
図１７は、本発明が適用される液晶表示装置の断面図である。図１７におけるＴＦＴは、いわゆるトップゲートタイプのＴＦＴであり、使用される半導体としては、ＬＴＰＳ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｏｌｉ−Ｓｉ）が使用されている。一方、ａ−Ｓｉ半導体を使用した場合も同様に本発明を適用することが出来る。
【００５４】
図１７において、ＴＦＴ基板３００は図２の場合と同様、ＰＩで形成することによって、フレキシブル基板としている。図１７における第１下地膜３０１、第２下地膜３０２、第３下地膜３０３は図２における第１下地膜１０１、第２下地膜１０２、第３下地膜１０３と同様な構成、作用を有している。
【００５５】
第３下地膜３０３の上には半導体層３０４が形成される。この半導体層３０４は第３下地膜１０３に上にＣＶＤによってａ−Ｓｉ膜を形成し、これをレーザアニールすることによってｐｏｌｙ−Ｓｉ膜３０４に変換したものである。このｐｏｌｙ−Ｓｉ膜３０４をフォトリソグラフィによってパターニングする。
【００５６】
半導体層３０４の上にはゲート絶縁膜３０５が形成される。このゲート絶縁膜３０５はＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）によるＳｉＯ２膜である。この膜もＣＶＤによって形成される。その上にゲート電極３０６が形成される。ゲート電極３０６は例えば、ＭｏＷ膜によって形成される。ゲート電極３０６の抵抗を小さくする必要があるときはＡｌ合金が使用される。
【００５７】
ゲート電極３０６はフォトリソグラフィによってパターニングされるが、このパターニングの際に、イオンインプランテーションによって、リンあるいはボロン等の不純物をｐｏｌｙ−Ｓｉ層にドープしてｐｏｌｙ−Ｓｉ層にソースＳあるいはドレインＤを形成する。また、ゲート電極３０６のパターニングの際のフォトレジストを利用して、イオンインプランテーションによって、ｐｏｌｙ−Ｓｉ層のチャネル層と、ソースＳあるいはドレインＤとの間にＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）層を形成する。
【００５８】
その後、ゲート電極３０６を覆って第１層間絶縁膜３０７をＳｉＯ２によって形成する。第１層間絶縁膜３０７およびゲート絶縁膜３０５には、半導体層３０４のソース部Ｓをコンタクト電極３０８と接続するためのスルーホール３２０が形成される。第１層間絶縁膜３０７とゲート絶縁膜３０５にスルーホール３２０を形成するためのフォトリソグラフィは同時に行われる。
【００５９】
第１層間絶縁膜３０７の上にコンタクト電極３０８が形成される。コンタクト電極３０８は、スルーホール３３０を介して画素電極３１３と接続する。ＴＦＴのドレインＤは、図示しない部分において映像信号線とスルーホールを介して接続している。
【００６０】
コンタクト電極３０８および映像信号線は、同層で、同時に形成される。コンタクト電極３０８を覆って無機パッシベーション膜（絶縁膜）３０９を被覆し、ＴＦＴ全体を保護する。無機パッシベーション膜３０９は第１下地膜３０１等と同様にＣＶＤによって形成される。無機パッシベーション膜３０９を覆って有機パッシベーション膜３１０が形成される。有機パッシベーション膜３１０は感光性のアクリル樹脂等で形成される。有機パッシベーション膜３１０は、アクリル樹脂の他、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等でも形成することが出来る。有機パッシベーション膜１０９は平坦化膜としての役割を持っているので、厚く形成される。有機パッシベーション膜１０９の膜厚は１〜４μｍであるが、多くの場合は２μｍ程度である。
【００６１】
画素電極３１３とコンタクト電極３０８との導通を取るために、無機パッシベーション膜３０９および有機パッシベーション膜３１０にスルーホール３３０が形成される。有機パッシベーション膜３１０は感光性の樹脂を使用している。感光性の樹脂を塗付後、この樹脂を露光すると、光が当たった部分のみが特定の現像液に溶解する。すなわち、感光性樹脂を用いることによって、フォトレジストの形成を省略することが出来る。有機パッシベーション膜３１０にスルーホール３３０を形成したあと、２３０℃程度で有機パッシベーション膜を焼成することによって有機パッシベーション膜３１０が完成する。
【００６２】
その後コモン電極３１１となるＩＴＯをスパッタリングによって形成し、スルーホール１３０およびその周辺からＩＴＯを除去するようにパターニングする。コモン電極３１１は各画素共通に平面状に形成することが出来る。その後、第２層間絶縁膜３１２となるＳｉＮをＣＶＤによって全面に形成する。その後、スルーホール３３０内において、コンタクト電極３０８と画素電極３１３の導通をとるためのスルーホールを第２層間絶縁膜３１２および無機パッシベーション膜３０９に形成する。
【００６３】
その後、ＩＴＯをスパッタリングによって形成し、パターニングして画素電極３１３を形成する。画素電極３１３の上に配向膜材料をフレキソ印刷あるいはインクジェット等によって塗布し、焼成して配向膜３１４を形成する。配向膜３１４の配向処理にはラビング法のほか偏光紫外線による光配向が用いられる。
【００６４】
画素電極３１３とコモン電極３１１の間に電圧が印加されると図１７に示すような電気力線が発生する。この電界によって液晶分子５０１を回転させ、液晶層５００を通過する光の量を画素毎に制御することによって画像を形成する。
【００６５】
図１７において、液晶層５００を挟んで対向基板４００が配置されている。対向基板４００もポリイミドで形成され、フレキシブル基板となっている。対向基板４００の内側には、カラーフィルタ４０１が形成されている。カラーフィルタ４０１は画素毎に、赤、緑、青のカラーフィルタが形成されており、これによってカラー画像が形成される。平面で視て隣接する２つのカラーフィルタ４０１の間にはブラックマトリクス４０２が形成され、画像のコントラストを向上させている。なお、ブラックマトリクス４０２はＴＦＴの遮光膜としての役割も有し、ＴＦＴに光電流が流れることを防止している。
【００６６】
カラーフィルタ４０１およびブラックマトリクス４０２を覆ってオーバーコート膜４０３が形成されている。カラーフィルタ４０１の色素が液晶層５００中に拡散することを防止するためである。オーバーコート膜４０３の上には、液晶分子５０１の初期配向を決めるための配向膜３１４が形成される。配向膜３１４の配向処理はＴＦＴ基板３００側の配向膜３１４と同様、ラビング法あるいは光配向法が用いられる。
【００６７】
図１７の構成において、矢印１、２、３で示す部分が有機膜と無機膜の積層構造となっている部分であり、実施例１で説明したように、曲げ応力に弱い構成となっている。矢印１はＰＩ基板３００と下地膜３０１であるシリコン酸化膜との界面であり、矢印２は無機パッシベーション膜３０９と有機パッシベーション膜３１０の界面であり、矢印３は有機パッシベーション膜３１０とコモン電極３１１の界面あるいは、有機パッシベーション膜３１０と容量絶縁膜３１２との界面である。
【００６８】
本発明は、図１７における矢印１、２、３の部分に中間層を形成して、有機膜と無機膜の間に生ずるストレスを緩和することによって、有機膜あるいは無機膜の破壊を防止するものである。中間層の材料、膜厚等は、実施例１で述べたと同様なものを使用することが出来る。
【００６９】
以上では、有機ＥＬ表示装置と液晶表示装置について本発明を適用した場合を説明したが、本発明はこれに限らず、電子ペーパ等のフレキシブルなディスプレイ装置に対しても適用することが出来る。
【符号の説明】
【００７０】
１０…表示領域、  １１…走査線、  １２…映像信号線、  １３…電源線、  １４…画素、  ２０…額縁領域、  ２１…フレキシブル配線基板、  ３０…有機膜、  ４０…無機膜、  ５０…中間層、  １００…アレイ基板、  １０１…第１下地膜、  １０２…第２下地膜、  １０３…第３下地膜、  １０４…半導体層、  １０４１…ソース、  １０４２…ドレイン、  １０４３…ＬＤＤ、  １０５…ゲート絶縁膜、  １０６…ゲート電極、  １０７…容量配線、  １０８…第１層間絶縁膜、  １０９…第２層間絶縁膜、  １１０…第２配線層、  １１１…有機パッシベーション膜、  １１２…第１ＩＴＯ、  １１３…第３配線層、  １１４…容量絶縁膜、  １１４１…開口、  １１５…下部電極、  １１６…バンク、  １１７…有機ＥＬ層、  １１８…上部電極、  １１９…第１無機保護膜、  １２０…有機保護膜、  １２１…第２無機保護膜、  １４０…カソードコンタクト、  ３００…アレイ基板、  ３０１…第１下地膜、  ３０２…第２下地膜、  ３０３…第３下地膜、  ３０４…半導体層、  １０４１…ソース、  １０４２…ドレイン、  １０４３…ＬＤＤ、  ３０５…ゲート絶縁膜、  ３０６…ゲート電極、  ３０７…層間絶縁膜、  ３０８…コンタクト電極、  ３０９…無機パッシベーション膜、  ３１０…有機パッシベーション膜、  ３１１…コモン電極、  ３１２…容量絶縁膜、  ３１３…画素電極、  ３１４…配向膜、  ４００…対向基板、  ４０１…カラーフィルタ、  ４０２…ブラックマトリクス、  ４０３…オーバーコート膜、  ５００…液晶、  ５０１…液晶分子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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