(57)【要約】【課題】表示装置が高精細化された場合であっても、安定して階調値に対応する輝度の光を出射することのできる表示装置を提供する。【解決手段】画素毎に薄膜トランジスタが形成されたトランジスタ回路層（３７０）と、薄膜トランジスタのソース又はドレインの一方に接続される電極であり、平面視で、画素において光が出射される領域に配置される制御電極（３１０）と、薄膜トランジスタが形成されたトランジスタ回路層と画素電極との間に、平面視で画素電極に重畳するように形成された容量電極（３１４）と、画素電極と容量電極との間に形成された容量電極絶縁膜（３２８）と、容量電極の端部に接して容量電極絶縁膜との間に形成され、絶縁材料からなるサイドウォール（３６０）と、を備える表示装置。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素毎に薄膜トランジスタが形成されたトランジスタ回路層と、
前記薄膜トランジスタのソース又はドレインの一方に接続される電極であり、平面視で、前記画素において光が出射される領域に配置される制御電極と、
前記薄膜トランジスタが形成されたトランジスタ回路層と前記制御電極との間に、平面視で前記制御電極に重畳するように形成された容量電極と、
前記画素電極と前記容量電極との間に形成された容量電極絶縁膜と、
前記容量電極の端部に接して前記容量電極絶縁膜との間に形成され、絶縁材料からなるサイドウォールと、を備える表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表示装置であって、
前記容量電極は複数の画素に跨って共通に形成されている、ことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の表示装置であって、
前記サイドウォールは、前記容量電極の対向する端部に形成され、
前記制御電極は、前記端部により形成される前記容量電極の幅より大きな幅を有している、ことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置であって、
前記制御電極上で、発光する発光層を含む複数の有機材料の層からなる発光有機層と、
前記発光有機層上に形成され、前記表示領域の全体を覆うように配置され、導電材料からなる上部電極と、を更に備える表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置であって、
前記制御電極と協働して電界を形成する対向電極と、
前記電界により配向が制御される液晶組成物と、を更に備えることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
トランジスタ回路層上に形成された絶縁材料からなる下地絶縁膜上に、導電材料により、各画素の発光領域に重畳するように容量電極を形成する工程と、
絶縁材料により、前記容量電極及び前記容量電極の周囲の下地絶縁膜を覆う被エッチング絶縁膜を形成する工程と、
前記被エッチング絶縁膜の全面をドライエッチングすることにより、前記容量電極の端部に残る前記被エッチング絶縁膜を形成する工程と、
絶縁材料により、前記容量電極、前記サイドウォール及び前記サイドウォールの周囲に形成された前記下地絶縁膜を覆う容量電極絶縁膜を形成する工程と、
前記容量電極絶縁膜上で前記各画素の発光領域に重畳するように、前記各画素の階調値に応じた電位がゲートに印加されることで前記階調値に応じた電流が流れる駆動トランジスタのソースに接続される制御電極を形成する工程と、を備える表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置及び表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode）と呼ばれる自発光体を用いた画像表示装置（以下、「有機ＥＬ（Electro Luminescent）表示装置」という。）が実用化されている。この有機ＥＬ表示装置は、自発光体が発光する輝度を制御することにより、画像を表示する画像表示装置である。一方、従来から用いられている液晶表示装置は、２つの基板の間に封じ込められた液晶組成物の配向を、電界を変化させることにより変え、液晶パネルを通過する光の透過度合いを制御することにより画像を表示させる装置である。
【０００３】
特許文献１は、画素部においてゲート配線と重ならないＬＤＤ（低濃度不純物）領域を形成し、また電流供給線と半導体膜及びゲート電極との間に保持容量を形成した有機ＥＬ表示装置について開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４１２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような有機ＥＬ表示装置や液晶表示装置等の表示装置は、各画素に配置された薄膜トランジスタを用いて電流又は電圧を制御することにより、階調値に対応する輝度の光を出射している。この制御される電流又は電圧を維持するための容量は、基本的に画素に配置される電極の面積によって確保されることとなるがが、画素の高精細化が進むにつれて、配置できる電極の面積が小さくなり、必要な容量が確保できなくなることが考えられる。容量が不十分な場合には、各画素において十分な輝度の発光とならなかったり、不安定な発光となることが考えられ、表示品質の劣化を繋がることとなる。
【０００６】
本発明は上述の事情に鑑みてされたものであり、表示装置が高精細化された場合であっても、安定して階調値に対応する輝度の光を出射することのできる表示装置及び表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の表示装置は、画素毎に薄膜トランジスタが形成されたトランジスタ回路層と、前記薄膜トランジスタのソース又はドレインの一方に接続される電極であり、平面視で、前記画素において光が出射される領域に配置される制御電極と、前記薄膜トランジスタが形成されたトランジスタ回路層と前記制御電極との間に、平面視で前記制御電極に重畳するように形成された容量電極と、前記制御電極と前記容量電極との間に形成された容量電極絶縁膜と、前記容量電極の端部に接して前記容量電極絶縁膜との間に形成され、絶縁材料からなるサイドウォールと、を備える表示装置である。
【０００８】
また、本発明の表示装置において、前記容量電極は複数の画素に跨って共通に形成されていてもよい。
【０００９】
また、本発明の表示装置において、前記サイドウォールは、前記容量電極の対向する端部に形成され、前記制御電極は、前記端部により形成される前記容量電極の幅より大きな幅を有していてもよい。
【００１０】
また、本発明の表示装置は、前記制御電極上で、発光する発光層を含む複数の有機材料の層からなる発光有機層と、前記発光有機層上に形成され、前記表示領域の全体を覆うように配置され、導電材料からなる上部電極と、を更に備えていてもよい。
【００１１】
また、本発明の表示装置は、前記制御電極と協働して電界を形成する対向電極と、前記電界により配向が制御される液晶組成物と、を更に備えていてもよい。
【００１２】
本発明の表示装置の製造方法は、トランジスタ回路層上に形成された絶縁材料からなる下地絶縁膜上に、導電材料により、各画素の発光領域に重畳するように容量電極を形成する工程と、絶縁材料により、前記容量電極及び前記容量電極の周囲の下地絶縁膜を覆う被エッチング絶縁膜を形成する工程と、前記被エッチング絶縁膜の全面をドライエッチングすることにより、前記容量電極の端部にのみ残る前記被エッチング絶縁膜を形成する工程と、絶縁材料により、前記容量電極、前記サイドウォール及び前記サイドウォールの周囲に形成された前記下地絶縁膜を覆う容量電極絶縁膜を形成する工程と、前記容量電極絶縁膜上で前記各画素の発光領域に重畳するように、前記各画素の階調値に応じた電位が印加される制御電極を形成する工程と、を備える表示装置の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る表示装置を概略的に示す図である。
【図２】表示領域の３つの副画素における、各配線及び各電極の成膜の様子について示す平面図である。
【図３】副画素の回路を概略的に表す回路図である。
【図４】図２のＸ−Ｘ線における副画素の断面を概略的に示す図である。
【図５】図４と同様の視野において、容量電極を形成した際に起こり得る表示装置の不具合について説明するための図である。
【図６】図２のＹ−Ｙ線に沿った駆動トランジスタの断面を示す図であり、容量電極を形成した際に起こり得る表示装置の不具合について説明するための図である。
【図７】図２のＺ−Ｚ線に沿ったコンタクトホール３３８の断面について示す図であり、容量電極を形成した際に起こり得る表示装置の不具合について説明するための図である。
【図８】本実施形態に係る表示装置における、図２のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図９】本実施形態に係る表示装置における、図２のＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図１０】本実施形態に係る表示装置における、図２のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。
【図１１】サイドウォールの形成の方法について示すフローチャートである。
【図１２】サイドウォールの形成の方法について示すフローチャートである。
【図１３】図８で示される実施形態の変形例について示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１には、本発明の実施形態に係る表示装置１００が概略的に示されている。本実施形態においては、有機ＥＬ表示装置を例に説明するが、液晶表示装置その他の表示装置であってもよい。この図に示されるように、表示装置１００は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）基板１２０及び対向基板１５０の２枚の基板を有し、これらの基板の間には透明樹脂の充填剤１５１（図４参照）が封止されている。表示装置１００には、マトリクス状に配置された複数の画素２１０からなる表示領域２０５が形成され、各画素２１０はＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の３色に対応する光が出射される３つの副画素２１２から構成されている。
【００１６】
また、ＴＦＴ基板１２０には、副画素２１２のそれぞれに配置されたスイッチトランジスタ３０５（図２及び３参照）のゲート配線３０１（図２及び３参照）に対してソース・ドレイン間を導通させるための電位を印加すると共に、各スイッチトランジスタ３０５の信号配線３０２（図２及び３参照）に対して副画素２１２の階調値に対応する電圧を印加する駆動回路である駆動ＩＣ（Integrated Circuit）１８２が載置され、外部から画像信号等を入力するためのＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）１８１が取付けられている。また、本実施形態においては、図の矢印に示されるように、ＴＦＴ基板１２０の発光層が形成された側に光を出射するトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置としているが、ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置であってもよい。
【００１７】
図２は、表示領域２０５の３つの副画素２１２における、各配線及び各電極の成膜の様子について示す平面図である。この図に示されるように、各副画素２１２には、ゲート配線３０１、信号配線３０２及び電源配線３０３が接続されており、ゲート配線３０１の動作により、各副画素２１２の階調値に応じた信号が流れる信号配線３０２の電位をゲート電極３１２に取り込むスイッチトランジスタ３０５と、ゲート電極３１２に取り込まれた電位に基づく電流を下部電極３１０に導くことでＥＬ素子を発光させるように駆動する駆動トランジスタ３０７とを有している。ここで、特に高精細な表示装置１００において、下部電極３１０の容量不足を補うため、後述する容量電極絶縁膜３２８を介して下部電極３１０と平行に重畳された容量電極３１４が形成されている。容量電極３１４は、信号配線３０２及び電源配線３０３に沿う方向に副画素２１２間に跨って連続的に形成されている。図３は、この副画素２１２の回路を概略的に表した回路図について示している。
【００１８】
図４には、図２のＸ−Ｘ線における副画素２１２の断面が概略的に示されている。上述したように、ＴＦＴ基板１２０と対向基板１５０との間には充填剤１５１が封止されており、対向基板１５０は、ガラス等の透明材料からなる絶縁基板３４１と、絶縁基板３４１上に形成された遮光膜３４２及びカラーフィルタ３４３と、遮光膜３４２及びカラーフィルタ３４３を覆って形成された、有機材料からなるオーバーコート膜３４４とから形成されている。また、ＴＦＴ基板１２０は、ガラス等の透明材料からなる絶縁基板３２１と、絶縁基板３２１上に形成される薄膜トランジスタを含む回路を有するトランジスタ回路層３７０と、トランジスタ回路層３７０上に形成される有機絶縁材料からなる平坦化膜３２７と、を有している。ここで、本実施形態においては、トランジスタ回路層３７０は、絶縁膜３２２と、絶縁膜３２２上に形成され、半導体であるポリシリコン膜３２３と、ポリシリコン膜３２３上に形成される絶縁膜であるゲート絶縁膜３２４と、ゲート絶縁膜３２４上に形成されたゲート電極３１２と、ゲート電極３１２上の層間絶縁膜３２５と、層間絶縁膜３２５上に形成された信号配線３０２及び電源配線３０３と、を有している。
【００１９】
平坦化膜３２７上には、更に、導電材料により、信号配線３０２及び電源配線３０３に沿って副画素２１２間に跨って容量電極３１４が形成され、容量電極絶縁膜３２８を介して、駆動トランジスタ３０７のソースに接続される制御電極である下部電極３１０が副画素２１２毎に形成されている。ここで、本明細書では、正極電位３０３に接続される駆動トランジスタ３０７の端子をドレインと呼び、ＥＬ素子の陽極に接続される駆動トランジスタ３０７の端子をソースと呼ぶ。また、下部電極３１０の端部を覆うように絶縁材料からなる画素分離膜３３１が形成されている。ここで、本実施形態においては、制御電極である下部電極３１０は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の第１透明導電膜３５１、Ａｇ等からなる反射膜３５２、ＩＴＯ等の透明導電材料からなる第２透明導電膜３５３とから構成されているが、下部電極３１０の層構成は適宜選択することができる。また、容量電極３１４は、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの３層構造等とすることができる。下部電極３１０及び画素分離膜３３１上には、発光層を含む複数の有機膜からなる発光有機層３３２が形成され、表示領域２０５の全体を覆うように形成されたＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等の透明導電材料からなる上部電極３３３と、上部電極３３３を覆う有機又はＳｉＮｘ等の無機の絶縁材料からなる封止膜３３４と、が更に形成されている。ここで、本実施形態においては、発光有機層３３２は表示領域２０５全体を覆い、例えばＷ（白）等の単色の光を発光することとするが、副画素２１２毎に異なる色を発光する発光有機層３３２を形成することとしてもよい。また、この場合には、カラーフィルタ３４３は形成されないこととしてもよい。
【００２０】
このように、容量電極３１４が、下部電極３１０と平行に、平面視において重なるように形成されることにより、下部電極３１０の容量を大きくし、電位を安定させることができる。このため、発光層に電荷を安定的に供給し、所定の輝度を保つことができ、表示される画像の画質を向上させることができる。ここで、容量電極３１４は、表示領域２０５を覆って一体的に形成されていてもよい。本実施形態においては、容量電極３１４が信号配線３０２及び電源配線３０３を跨ぐことによる電気的な負荷を低減するために、容量電極３１４が信号配線３０２及び電源配線３０３を跨がない構成としている。
【００２１】
図５は、図４と同様の視野において、容量電極３１４を形成した際に起こり得る表示装置１００の不具合について説明するための図である。この図に示されるように、容量電極３１４の端部は急峻に形成され、その上に形成される容量電極絶縁膜３２８も薄いため、容量電極絶縁膜３２８の端部も急峻となり、角部を有するように形成される。その上に形成される下部電極３１０のうち、角部に成膜された下部電極３１０、特にこの場合には第１透明導電膜３５１はエッチング前に結晶化されてしまうと考えられ、ウェットエッチングによるパターニングの際に完全に取り除くことができない。したがって、Ａに示されるようにレジスト残りやエッチング膜残りが発生することとなる。本実施形態においては、容量電極３１４は、図２に示されるように、信号配線３０２及び電源配線３０３に沿って副画素２１２間に連続的に形成されるため、容量電極絶縁膜３２８に形成される角部も副画素２１２間を連続して形成される。このため、図２のＹ−Ｙ線に沿った駆動トランジスタ３０７の断面を示す図である図６において、Ｂに示されるように、下部電極３１０が形成されない副画素２１２間においても、第１透明導電膜３５１が残ることとなる。結果として、信号配線３０２及び電源配線３０３が延びる方向に沿って下部電極３１０を電気的にすべて接続することとなり、発光時の輝点不良の原因となる。
【００２２】
図７は、図２のＺ−Ｚ線に沿ったコンタクトホール３３８の断面について示す図であり、容量電極３１４が形成されることによる起こり得る別の不具合について説明するための図である。コンタクトホール３３８は、駆動トランジスタ３０７から延びるコンタクト電極３３７と下部電極３１０とを接続させるために、容量電極３１４及び平坦化膜３２７に設けられた穴である。上述したように、容量電極３１４の端部は急峻に形成され、その上に形成される容量電極絶縁膜３２８も薄く形成される。そのため、容量電極３１４の角部に形成される容量電極絶縁膜３２８には、図７のＣに示されるように、ボイドが発生したり、膜質が粗になったりする恐れがある。この場合には、特にコンタクトホール３３８付近において、容量電極３１４と下部電極３１０との間の絶縁耐圧が低下し、下部電極３１０の容量が保てないだけでなく、電流がリークしてしまう恐れがある。
【００２３】
図８〜１０は、図５〜７において説明した起こりうる不具合について解消を図る形態について説明するための図であり、それぞれ図２のＸ−Ｘ線、Ｙ−Ｙ線及びＺ−Ｚ線に沿った断面図である。図４の断面と異なる点は、ＳｉＮｘやＳｉＯ２等の無機絶縁材料からなるサイドウォール３６０が容量電極３１４の端部に形成されていることである。このため、図８及び９に示されるように、容量電極絶縁膜３２８が、容量電極３１４の端部の周囲を緩やかな弧を描く形状で成膜され、下部電極３１０のパターニングの際のレジスト残り及びエッチング膜残りを防止することができる。また、サイドウォール３６０は容量電極３１４の急峻な段差を低減するため、図１０に示されるように、容量電極絶縁膜３２８は、容量電極３１４の端部において、ボイドを発生させることなく緻密に成膜される。このため、容量電極３１４と下部電極３１０との間の容量の絶縁耐性を向上させ、容量電極３１４を下部電極３１０の容量増加させる電極として機能させることができる。
【００２４】
図１１及び１２は、サイドウォール３６０の形成の方法について示すフローチャートである。まず、トランジスタ回路層３７０及び下地絶縁膜である平坦化膜３２７が形成された絶縁基板３２１に、例えばＭｏ／Ａｌ／Ｍｏの３層構造からなる容量電極３１４を、公知のフォトリソグラフィ工程等により形成する（Ｓ１１）。次に、ＳｉＮｘやＳｉＯ２等の無機絶縁材料からなる被エッチング膜３６１を、容量電極３１４及び平坦化膜３２７上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）又はスパッタリングにより形成し（Ｓ１２）、全面をドライエッチングすることによりサイドウォール３６０を形成する（Ｓ１３）。このとき、容量電極３１４及び平坦化膜３２７に対するドライエッチング選択比を大きくできるエッチングガスや条件を選択する。このような工程により、容量電極３１４の急峻な段差を低減するサイドウォール３６０を形成することができる。引き続き、容量電極３１４、サイドウォール３６０及び平坦化膜３２７上に、容量電極絶縁膜３２８を形成し（Ｓ１４）、下部電極３１０を公知のフォトリソグラフィ工程等により形成する（Ｓ１５）。この後、下部電極３１０上には、発光層を有する発光有機層３３２及び上部電極３３３が重畳されて形成され、表示装置１００が製造される。
【００２５】
なお、上述の実施形態においては、容量電極３１４の材料として無機絶縁材料を用いることとしたが、有機絶縁材料を用いて形成することとしてもよい。この場合には、下地の平坦化膜３２７に無機材料を用いることが好ましく、ドライエッチング選択比を大きくできるエッチングガスや条件を選択することで、安定してサイドウォール３６０を形成することができる。なお、液晶表示装置の場合には、下部電極３１０を所謂画素電極に置き換えて適用することができる。
【００２６】
図１３は、図８と同様の視野により、上述の実施形態の変形例について示す断面図である。図８と異なる点は、下部電極３１０を容量電極３１４の端部よりも外側にＷだけ大きく形成することにより、容量を更に大きく形成している点である。容量電極絶縁膜３２８は、サイドウォール３６０が形成されることにより、容量電極３１４の端部において、ボイドを発生させることなく緻密に成膜される。このため、容量電極３１４と下部電極３１０との間の容量の絶縁耐性を向上させ、容量電極３１４の端部よりも下部電極３１０を外側に形成することができる。これにより下部電極３１０と容量電極３１４とで形成される実効面積を大きくし、容量を更に増加させることができる。
【００２７】
なお、本実施形態は、有機ＥＬ表示装置を例に説明したが、薄膜トランジスタのソース又はドレインの一方に接続され、平面視で、画素における光が出射される領域に配置される制御電極を有する表示装置、例えば、いわゆる画素電極を有する液晶表示装置その他の表示装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１００  表示装置、１２０  ＴＦＴ基板、１５０  対向基板、１５１  充填剤、２０５  表示領域、２１０  画素、２１２  副画素、３０１  ゲート配線、３０２  信号配線、３０３  電源配線、３０５  スイッチトランジスタ、３０７  駆動トランジスタ、３１０  下部電極、３１２  ゲート電極、３１４  容量電極、３２１  絶縁基板、３２２  絶縁膜、３２３  ポリシリコン膜、３２４  ゲート絶縁膜、３２５  層間絶縁膜、３２７  平坦化膜、３２８  容量電極絶縁膜、３３１  画素分離膜、３３２  発光有機層、３３３  上部電極、３３４  封止膜、３３７  コンタクト電極、３３８  コンタクトホール、３４１  絶縁基板、３４２  遮光膜、３４３  カラーフィルタ、３４４  オーバーコート膜、３５１  第１透明導電膜、３５２  反射膜、３５３  第２透明導電膜、３６０  サイドウォール、３６１  膜、３７０  トランジスタ回路層。
【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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