(57)【要約】【課題】ポリイミド基板を用いた表示装置において、長時間動作における輝度変動を防止する。【解決手段】樹脂で形成されたＴＦＴ基板１００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誘電正接であるｔａｎδは周波数が１ｍＨｚで測定した場合、０．０１以下であることを特徴とする表示装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂で形成されたＴＦＴ基板に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誘電正接であるｔａｎδは周波数が１ｍＨｚで測定した場合、０．０１以下であることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記樹脂の誘電正接であるｔａｎδは周波数が１ｍＨｚで測定した場合、０．００１以下であ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ＴＦＴはトップゲートであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記ＴＦＴは、酸化物半導体で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記樹脂はポリイミドであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記ＴＦＴ基板の前記ＴＦＴが形成されている反対側の面には、ガラス基板が存在していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記ＴＦＴは有機ＥＬ表示装置における駆動ＴＦＴであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
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９】
前記表示装置は液晶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１０】
樹脂で形成されたＴＦＴ基板に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誘電率を真空の誘電率ε０×比誘電率εｓ＊と表した場合、
εｓ＊は複素数であり、εｓ＊＝実数部であるＲｅ（εｓ＊）＋虚数部であるＩｍ（εｓ＊）で表され、
前記Ｉｍ（εｓ＊）は周波数１ｍＨｚで測定した時、０．０５以下であることを特徴とする表示装置。
【請求項１１】
前記Ｉｍ（εｓ＊）は周波数１ｍＨｚで測定した時、０．０１以下であることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記ＴＦＴはトップゲートであることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記ＴＦＴは、酸化物半導体で構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記樹脂はポリイミドであることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記ＴＦＴ基板の前記ＴＦＴが形成されている反対側の面には、ガラス基板が存在していることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記ＴＦＴは有機ＥＬ表示装置における駆動ＴＦＴであることを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１７】
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１０乃至１５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記表示装置は液晶表示装置であることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１項に記載の表示装置。
【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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−５０５４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【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。
【００１１】
（１）樹脂で形成されたＴＦＴ基板にＴＦＴが形成された表示装置であって、ＴＦＴ基板を構成する前記樹脂の誘電正接であるｔａｎδは周波数が１ｍＨｚで測定した場合、０．０１以下であることを特徴とする表示装置。
【００１２】
（２）樹脂で形成されたＴＦＴ基板に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誘電率を真空の誘電率ε０×比誘電率εｓ＊と表した場合、εｓ＊は複素数であり、εｓ＊＝実数部であるＲｅ（εｓ＊）＋虚数部であるＩｍ（εｓ＊）で表され、前記Ｉｍ（εｓ＊）は周波数１ｍＨｚで測定した時、０．０５以下であることを特徴とする表示装置。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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】有機ＥＬ表示装置の画素部の等価回路である。
【図４】有機ＥＬ表示装置の駆動ＴＦＴ付近の断面図である。
【図５】駆動ＴＦＴに直流電圧を印加しつづけた場合のＴＦＴのソース電流Ｉｓの変化を示すグラフである。
【図６】図５の測定系を示す模式図である。
【図７】誘電正接ｔａｎδの定義を示す図である。
【図８】本発明によるポリイミドと比較例のポリイミドの特性を示すグラフである。
【図９】図８、図１０、図１１に示すグラフのデータを取得する測定系を示す模式図である
【図１０】比較例におけるポリイミドに対して電圧印加前後の、容量の虚数部と誘電正接ｔａｎδの変化を示すグラフである。
【図１１】本発明におけるポリイミドに対して電圧印加前後の、容量の虚数部と誘電正接ｔａｎδの変化を示すグラフである。
【図１２】液晶表示装置の平面図である。
【図１３】液晶表示装置の画素部の平面図である。
【図１４】液晶表示装置の断面図である。
【図１５】走査線に印加される電圧の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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】
【００１５】
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。
【００１６】
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において形成され、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、フレキシブル表示装置としたい場合は、完成後に除去される場合が多い。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、通常、ガラス基板は除去される。
【００１９】
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。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。これは、後で説明するように、ポリイミドは、１ｍＨｚ程度の低周波における誘電正接、いわゆるｔａｎδがガラスよりも大きいことが原因であることが発明者によって発見された。
【００２０】
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（ＡｌＯｘ）が使用される場合もある。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
図３は有機ＥＬ表示装置の画素部の等価回路の例である。図３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。
【００３２】
図３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。
【００３３】
図３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３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。
【００３４】
図４は、駆動トランジスタ付近の模式断面図である。図４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。
【００３５】
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。
【００３６】
そうすると、図４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４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。
【００３７】
図５はこの様子を示すグラフである。図５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。
【００３８】
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、ＴＦＴ基板１００がポリイミド基板のみの場合、ポリイミド基板とガラス基板の組み合わせの場合、ガラス基板のみの場合について比較したものである。なお、図５において、ＰＩはポリイミド基板のみの場合、ＰＩ＋Ｇｌａｓｓはガラス基板上にポリイミド基板が形成されている場合、Ｇｌａｓｓはガラス基板のみの場合である。
【００３９】
図６は、図５の測定価回路を示すものである。図６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。
【００４０】
図５に戻り、基板がガラスのみの場合は、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。一方、基板１００がガラス基板９０の上にポリイミド基板１００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。
【００４１】
基板がポリイミドのみの場合は、ガラスとポリイミドの組み合わせの場合よりも変化は小さいが、対策が必要なレベルである。なお、基板がポリイミドのみの場合に、ガラス基板とポリイミド基板の組み合わせの場合よりも変化が小さいのは、ポリイミド基板のみの場合は、測定中に電荷の一部が測定系の他の部品等に逃げる機会が存在するのに対し、ガラス基板がポリイミド基板の下に存在すると、電荷が他の部品等に逃げる機会が殆どないためと考えられる。
【００４２】
図５に示すような、ソース電流の変化は、ポリイミドのリーク抵抗に原因がある。このような現象を引き起こすポリイミドのリーク抵抗は図７に示すような、ポリイミドの誘電正接によって表現することが出来る。図７は、絶縁材料としてのポリイミドを電極でサンドイッチして、交流電圧と電流の関係を調べている系である。図７の左側が等価回路である。電源から出る電流は、コンデンサを流れるＩｃとリーク抵抗を流れるＩｒとで構成される。
【００４３】
図７の右側は、全電流Ｉ、コンデンサを流れる電流Ｉｃ、コンデンサのリーク抵抗を流れる電流Ｉｒの位相の関係を示す図である。ガラスを絶縁物として用いたような、理想的に近いコンデンサであれば、Ｉｒはゼロであり、電流Ｉと電圧Ｅの位相差は９０度になる。しかし、ポリイミドを用いたコンデンサでは、リーク電流Ｉｒが存在するために、電圧Ｅと電流Ｉの位相関係がδだけずれる。この量を誘電正接ｔａｎδで表示する。
【００４４】
従来は、ｔａｎδの影響は高周波でのみ問題になると考えられてきた。例えば、ｔａｎδは、１ＧＨｚ等の高周波の時に測定される場合が多い。しかし、発明者は、図５に示すようなソース電流の変化が低周波、例えば、１ｍＨｚでのｔａｎδに影響されるものであることをつきとめた。
【００４５】
画面輝度の変化は、連続して１０００秒以上表示している場合に問題となる。これを周波数に換算すると１ｍＨｚである。つまり、表示装置では、１ｍＨｚ程度で測定したときの、ｔａｎδの値が、重要となる。
【００４６】
なお、ｔａｎδは、コンデンサの容量を複素数で表現をした場合に、虚数部分の値として表現することが出来る。コンデンサ容量Ｃ＊は、Ｒｅ（Ｃ＊）＋Ｉｍ（Ｃ＊）で表現することが出来る。Ｒｅ（Ｃ＊）はコンデンサ容量Ｃ＊の実数部であり、Ｉｍ（Ｃ＊）がコンデンサ容量Ｃ＊の虚数部である。
【００４７】
図５に示すような、長時間動作後の輝度変動を抑えるためには、低周波におけるポリイミドのｔａｎδの変化が小さいこと、あるいは、ポリイミドをコンデンサの絶縁材料として使用した場合の複素容量の虚数部の変化が小さいことが重要である。ここで、複素容量の虚数部の変化が小さいということは、Ｉｍ（Ｃ＊）の変化が小さいということである。
【００４８】
これを実現するためには、発明者は、周波数１ｍＨｚ程度におけるｔａｎδあるいは、Ｉｍ（Ｃ＊）がもともと小さいことが重要であるということを見出した。ところで、コンデンサの容量は、ポリイミドの比誘電率に比例する。すなわち、ポリイミドの比誘電率を複素数ε＊で表した場合、ε＊＝Ｒｅ（ε＊）＋Ｉｍ（ε＊）となるが、このＩｍ（ε＊）の絶対値を小さくすることが重要である。
【００４９】
これを評価するために、ポリイミドとして、図８に示すような２つの材料を用いて比較した。図８において、横軸は測定周波数。縦軸は、容量を複素数で表した場合の、Ｒｅ（Ｃ＊）とＩｍ（Ｃ＊）であり、単位はファラッド（Ｆ）である。サンプルＡ１とＡ２は比較例であり、Ｂ１とＢ２は本発明によるポリイミドである。本発明は、０．００１Ｈｚ程度の低周波における容量が重要である。サンプルＡ１、Ａ２とＢ１、Ｂ２とは、低周波において、Ｉｍ（Ｃ＊）に差が出るようなサンプルとなっている。
【００５０】
図８において、Ｒｅ（Ｃ＊）は各サンプルにおいて殆ど差はない。しかし、Ｉｍ（Ｃ＊）は、周波数０．００１Ｈｚ（１ｍＨｚ）において、サンプルＡ１、Ａ２のグループは、サンプルＢ１、Ｂ２のグループの２倍程度の大きさになっている。しかし、周波数は０．１Ｈｚ以上になると、サンプルＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２間では、Ｉｍ（Ｃ＊）も殆ど差が無い。つまり、従来の知見では、サンプルＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２はすべて同じだということになる。
【００５１】
図９は、図８のデータを取得した測定系である。図９において、ポリイミド４０２の上部電極４０１はＭｏＷであり、下部電極４０３は、ｐ型シリコン基板である。上部電極４０１の厚さは、３００ｎｍ、ポリイミド４０２の厚さは１．４μｍ、ｐ型シリコン基板４０３の厚さは７００μｍである。また、上部電極４０１の面積は１ｃｍ×１ｃｍである。
【００５２】
図８のデータを取得する場合は、図９において、ＳＷを開いておき、直流電圧Ｅｄは印加しない。図８の複素容量は、ＬＣＲメータを使用して測定することが出来る。ＬＣＲメータは、測定周波数を変化させながら測定することが出来る。あるいは、ＬＣＲメータの代わりに、エレクトリカルケミカルインピーダンスメータ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｍｅｔｅｒ）を使用することも出来る。
【００５３】
図１０は、材料Ａ１、Ａ２についての、コンデンサにおける複素容量の内の虚数部Ｉｍ（Ｃ＊）とｔａｎδを測定したものである。測定系は、図９で示したのと同じである。但し、ポリイミド膜４０２の厚さは１．４μｍ、電極面積は５２０ｎｍ×５２０ｎｍである。ｐ型シリコン基板４０３は図８の測定の時と同じである。図１０の測定では、図９の測定系において、スイッチＳＷを閉じて、電極間に直流電圧を印加できるようにしている。すなわち、バイアス電圧Ｅｄをかけた状態における容量およびｔａｎδを測定できるようにしている。
【００５４】
図１０の横軸は、図９における直流電圧Ｅｄを印加した結果発生する電界であり、左側の縦軸は、複素容量の内の虚数部Ｉｍ（Ｃ＊）であり、右側の縦軸はｔａｎδである。図１０において、Ｃ（ｉｎｉ）は初期において、Ｉｍ（Ｃ＊）を、電界（あるいは電圧Ｅｄ）を変化させながら測定した結果を示している。図１０において、電界（あるいは電圧Ｅｄ）がマイナスからプラスに変化するにしたがって、Ｉｍ（Ｃ＊）が小さくなっている。これは、図９に示す測定系において、測定電極（ＭｏＷ電極）４０１の電位が上昇するにしたがって、ｐ型半導体基板４０３における正孔がアース側に追いやられ、ｐ型半導体基板４０３の空乏層が厚くなり、その結果全体としての容量が小さくなったものである。
【００５５】
図１０におけるＣ（４０Ｖ）は、図９に示す測定系において、電圧Ｅｄを４０Ｖ、１０００秒印加した後に、Ｉｍ（Ｃ＊）を、電界（あるいは電圧Ｅｄ）を変化させながら測定した結果である。図１０におけるＣ（ｉｎｉ）とＣ（４０Ｖ）を、例えば、横軸０．１（ＭＶ/ｃｍ）において比較すると、Ｃ（ｉｎｉ）では５．３×１０−１２（Ｆ）であるのに対し、Ｃ（４０Ｖ）では、５．４２×１０−１２（Ｆ）に増加している。つまり、０．１２×１０−１２（Ｆ）増加している。これは、ポリイミドに４０Ｖ、１０００秒の電圧を印加したことによるポリイミドに帯電が発生したことの影響である。
【００５６】
図１０において、ｔａｎδ（ｉｎｉ）は、初期において、ｔａｎδを、電界（あるいは電圧Ｅｄ）を変化させながら測定した結果を示している。図１０において、電界（あるいは電圧Ｅｄ）がマイナスからプラスに変化するにしたがって、ｔａｎδにピークが生じ、その後減少している。
【００５７】
図１０におけるｔａｎδ（４０Ｖ）は、図９に示す測定系において、電圧Ｅｄを４０Ｖ、１０００秒印加した後に、ｔａｎδを、電界（あるいは電圧Ｅｄ）を変化させながら測定した結果である。ｔａｎδ（４０Ｖ）は電界を大きくするにしたがってピークが生じ、その後、減少している。しかし、ｔａｎδ（４０Ｖ）のピークはｔａｎδ（ｉｎｉ）よりも大きく、かつ、ピークの位置が高電界側にシフトしている。ｔａｎδ（ｉｎｉ）はピークにおいて、０．０２を超えている。
【００５８】
図１１は、本発明に属する材料Ｂ１、Ｂ２についての、コンデンサにおける複素容量の内の虚数部Ｉｍ（Ｃ＊）とｔａｎδを測定したものである。測定系は、図１０で説明したのと同じである。図１１における定義も、ポリイミドが異なる他は、図１０で説明したのと同じである。
【００５９】
すなわち、図１１の横軸は、図９における直流電圧Ｅｄを印加した結果発生する電界であり、左側の縦軸は、複素容量の内の虚数部Ｉｍ（Ｃ＊）であり、右側の縦軸はｔａｎδである。図１１において、Ｃ（ｉｎｉ）は初期において、Ｉｍ（Ｃ＊）を、電界（あるいは電圧Ｅｄ）を変化させながら測定した結果を示している。図１１においても、電界（あるいは電圧Ｅｄ）がマイナスからプラスに変化するにしたがって、Ｉｍ（Ｃ＊）が小さくなっている。
【００６０】
図１１におけるＣ（４０Ｖ）は、図９に示す測定系において、電圧Ｅｄを４０Ｖ、１０００秒印加した後に、Ｉｍ（Ｃ＊）を、電界（あるいは電圧Ｅｄ）を変化させながら測定した結果である。図１１におけるＣ（ｉｎｉ）とＣ（４０Ｖ）を、例えば、横軸０．１（ＭＶ/ｃｍ）において比較すると、Ｃ（ｉｎｉ）では４．６０×１０−１２（Ｆ）であるのに対し、Ｃ（４０Ｖ）では、４．６２×１０−１２（Ｆ）に増加している。つまり、０．０２×１０−１２（Ｆ）増加している。これは、ポリイミドに４０Ｖ、１０００秒の電圧を印加したことによるポリイミドに帯電が発生したことの影響であるが、その変化量は、図１０の場合の１／６となっている。すなわち、ポリイミドの帯電の影響は、サンプルＡ１、Ａ２の場合に比較してサンプルＢ１、Ｂ２では劇的に減少している。
【００６１】
図１１において、ｔａｎδ（ｉｎｉ）は、初期において、ｔａｎδを、電界（あるいは電圧Ｅｄ）を変化させながら測定した結果を示している。図１１において、電界（あるいは電圧Ｅｄ）をマイナスからプラスに変化させても、ｔａｎδの値に大きな変化は見られず、図１０におけるような明確なピークも存在しない。
【００６２】
図１１におけるｔａｎδ（４０Ｖ）は、図９に示す測定系において、電圧Ｅｄを４０Ｖ、１０００秒印加した後に、ｔａｎδを、電界（あるいは電圧Ｅｄ）を変化させながら測定した結果である。電界（あるいは電圧Ｅｄ）をマイナスからプラスに変化させても、ｔａｎδ（４０Ｖ）の値に大きな変化は見られず、図１０におけるような明確なピークも存在しない。
【００６３】
図１１において、ｔａｎδ（ｉｎｉ）もｔａｎδ（４０Ｖ）も横軸がー０．１ＭＶ/ｃｍ以上においては、大きな差はなく、いずれも最大で０．０１である。横軸がゼロ電界の場合で評価すると、ｔａｎδ（ｉｎｉ）が０．０１以下であれば、ポリイミドの帯電の影響は抑制できるということが出来る。ｔａｎδ（ｉｎｉ）が０．００１以下であればより好ましい。あるいは、図１１から、図９の測定系において、電界が−０．１Ｖよりも大きい場合に、ｔａｎδ（ｉｎｉ）が０．０１以下、より好ましくは０．００１以下であればよいということも出来る。
【００６４】
図１１は、Ｉｍ（Ｃ＊）で評価しているが、容量は、絶縁物の厚さと電極面積によって変化するものである。したがって、一般化するには、絶縁材料の誘電率で定義するのが良い。誘電率は真空の誘電率ε０×比誘電率εｓである。つまり、比誘電率εｓで定義すればよい。比誘電率εｓは複素数で表すことが出来る。複素誘電率をεｓ＊で表した場合、虚数部Ｉｍ（εｓ＊）が小さいことが重要である。図１１の結果を踏まえると、Ｉｍ（εｓ＊）は０．０５以下、より好ましくは０．０１以下である。
【００６５】
なお、図１０および図１１のＩｍ（Ｃ＊）、ｔａｎδの値のいずれも周波数１ｍＨｚで測定した値である。また、図９の測定系において、Ｉｍ（Ｃ＊）、ｔａｎδを測定するときの電圧Ｅｄをバイアス電圧と呼ぶこともできる。この時、バイアス電圧Ｅｄによって生ずる電界はバイアス電界と呼ぶことが出来る。
【００６６】
このように、表示装置のＴＦＴ基板として用いるポリイミド材料として、バイアス電圧Ｅｄ無しで測定した場合、初期のＩｍ（Ｃ＊）を与える比誘電率εｓ＊の虚数部Ｉｍ（εｓ＊）を０．０５以下、より好ましくは０．０１以下とすることによって、長時間動作しても輝度変動の少ない有機ＥＬ表示装置を得ることが出来る。また、表示装置のＴＦＴ基板として用いるポリイミド材料として、初期のｔａｎδをバイアス電圧Ｅｄ無しで測定した場合に、０．０１以下、より好ましくは０．００１以下とすることによって、長時間動作しても輝度変動の少ない有機ＥＬ表示装置を得ることが出来る。
【実施例２】
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
図１４は、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２と同じ構成である。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。また、必要に応じてガラス基板９０は除去される。図１４において、図１３に示すように、ゲート電極１０４には走査線と同じ電位が印加される。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【符号の説明】
【００８０】
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、  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
【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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