JP2018205594A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外観不良の発生が抑制された表示装置を提供すること。
【解決手段】表示装置は、可撓性を有する第１樹脂基板と、前記第１樹脂基板と対向し、可撓性を有する第２樹脂基板と、前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板の間にある電気光学層と、前記第１樹脂基板と前記電気光学層の間にあるトランジスタに含まれる半導体層と、前記第１樹脂基板と前記電気光学層の間にあり、前記半導体層の下方の金属層を含む複数の配線層と、前記金属層と前記第１樹脂基板との間の第１無機絶縁層と、前記電気光学層と前記第２樹脂基板との間において、前記第２樹脂基板に設けられ、前記第１無機絶縁層とは厚さが異なる第２無機絶縁層と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関する。特に、本発明は可撓性を有する樹脂基板を用いた表示装置に関する。

フレキシブル表示装置は携帯用の巻物型ディスプレイからスクリーン状の大画面表示装置をはじめ幅広く応用されることが期待されている。フレキシブル表示装置は軽量かつ収納性に優れた次世代表示装置としての実現が強く望まれている。現在、表示装置のフレキシブル化の研究開発は盛んに行われており、有機発光素子（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＯＬＥＤ）や電子ペーパーなどの表示装置のフレキシブル化だけでなく、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ；ＬＣＤ）のフレキシブル化の研究開発が進められている。

表示装置のフレキシブル化は、ガラス基板上に可撓性基板を形成し、可撓性基板の上に、トランジスタや容量などの表示装置を構成する素子を形成し、素子が形成された後に可撓性基板からガラス基板を剥離することで行われる（特許文献１および２参照）。可撓性基板として樹脂基板が用いられる。

特開２０１７−４４７１４号公報 特開２０１７−４４７１５号公報

特許文献１および２に示すように、ガラス基板上に形成された樹脂基板上に素子を形成すると、樹脂基板には内部応力が生じる場合がある。この状態で可撓性基板からガラス基板を剥離すると、可撓性基板の内部応力によって表示セルが歪んでしまう。特に、アレイ基板側の内部応力と対向基板側の内部応力との差が大きい場合に表示セルが大きく歪んでしまう。表示セルが歪むと、表示セルに光学部材を取り付けたときに、表示装置にしわや反りなどの外観不良が発生してしまう。

本発明は、上記実情に鑑み、外観不良の発生が抑制された表示装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態による表示装置は、可撓性を有する第１樹脂基板と、前記第１樹脂基板と対向し、可撓性を有する第２樹脂基板と、前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板の間にある電気光学層と、前記第１樹脂基板と前記電気光学層の間にあるトランジスタに含まれる半導体層と、前記第１樹脂基板と前記電気光学層の間にあり、前記半導体層の下方の金属層を含む複数の配線層と、前記金属層と前記第１樹脂基板との間の第１無機絶縁層と、前記電気光学層と前記第２樹脂基板との間において、前記第２樹脂基板に設けられ、前記第１無機絶縁層とは厚さが異なる第２無機絶縁層と、を有する。

本発明の一実施形態による表示装置は、可撓性を有する第１樹脂基板と、前記第１樹脂基板と対向し、可撓性を有する第２樹脂基板と、前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板の間にある電気光学層と、前記第１樹脂基板と前記電気光学層の間にあり、前記第１樹脂基板の上の半導体層および前記半導体層の上のゲート電極を含むトランジスタと、前記半導体層と前記第１樹脂基板との間の第１無機絶縁層と、前記電気光学層と前記第２樹脂基板との間において、前記第２樹脂基板に設けられ、前記第１無機絶縁層とは厚さが異なる第２無機絶縁層と、を有する。

本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置において、第２無機絶縁層の層構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置において、対向基板側の断面構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る液晶表示装置において、対向基板側の断面構造を示す図である。

以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。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。また、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、同一の符号の後にアルファベットを付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

本発明の各実施の形態において、トランジスタが配置されたアレイ基板からアレイ基板に対向する対向基板に向かう方向を上または上方という。逆に、対向基板からアレイ基板に向かう方向を下または下方という。このように、説明の便宜上、上方または下方という語句を用いて説明するが、例えば、アレイ基板と対向基板との上下関係が図示と逆になるように配置されてもよい。また、以下の説明で、例えば第１部材の上の第２部材という表現は、上記のように第１部材と第２部材との上下関係を説明しているに過ぎず、第１部材と第２部材との間に他の部材が配置されていてもよい。

「表示装置」とは、電気光学層を用いて映像を表示する構造体を指す。例えば、表示装置という用語は、表示セルに対して他の光学部材（例えば、偏光部材、照明装置、タッチパネル等）を装着した構造体を指す。なお、表示セルという用語は、トランジスタが配置されたアレイ基板、対向基板、およびこれらの基板の間の電気光学層を含む構造体を指す。ここで、「電気光学層」には、技術的な矛盾を生じない限り、液晶層、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）層、エレクトロクロミック（ＥＣ）層、電気泳動層が含まれ得る。したがって、後述する実施形態について、表示装置として、液晶層を含む液晶表示装置を例示して説明するが、上述した他の電気光学層を含む表示装置への適用を排除するものではない。

本明細書において「αはＡ、ＢまたはＣを含む」、「αはＡ，ＢおよびＣのいずれかを含む」、「αはＡ，ＢおよびＣからなる群から選択される一つを含む」、といった表現は、特に明示が無い限り、αがＡ〜Ｃの複数の組み合わせを含む場合を排除しない。さらに、これらの表現は、αが他の要素を含む場合も排除しない。

〈第１実施形態〉
図１〜図７を用いて、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の概要について説明する。第１実施形態では、表示装置として液晶表示装置を用いた例について説明する。ただし、本発明は液晶表示装置の他にも有機ＥＬ装置、電子ペーパー等の表示装置に適用することもできる。

［表示装置１０の構造］
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の断面構造を示す図である。図１に示すように、表示装置１０は、アレイ基板１００、対向基板２００、液晶層３００（電気光学層）、第１偏光部材４００、および第２偏光部材５００を有する。少なくともアレイ基板１００および対向基板２００は可撓性を有している。つまり、表示装置１０は可撓性を有する表示装置である。対向基板２００はアレイ基板１００と対向する。液晶層３００はアレイ基板１００と対向基板２００との間に設けられている。換言すると、液晶層３００は後述するアレイ基板１００の第１樹脂基板１１０と対向基板２００の第２樹脂基板２１０との間に設けられている。

第１偏光部材４００は、接着剤によってアレイ基板１００の下に接着されている。第２偏光部材５００は、接着剤によって対向基板２００の上に接着されている。偏光部材と基板とを接着させる接着剤が吸水材または防水材を有してもよい。なお、アレイ基板１００、対向基板２００、および液晶層３００を表示セルという場合がある。上述の通り、液晶層３００はＥＬ層、ＥＣ層、電気泳動層などの電気光学層に置き換えることができる。

アレイ基板１００は、第１樹脂基板１１０、第１無機絶縁層１２０、トランジスタ１３０、層間絶縁層１４０、共通電極１５０、絶縁層１６０、および画素電極１７０を有する。第１樹脂基板１１０は可撓性を有する。トランジスタ１３０はゲート電極１３１、ゲート絶縁層１３３、１３５、半導体層１３７、およびソース・ドレイン電極１３９を含む。ゲート電極１３１は半導体層１３７の下方において、半導体層１３７と対向する。ゲート絶縁層１３３、１３５はゲート電極１３１と半導体層１３７との間に設けられている。つまり、トランジスタ１３０はボトムゲート型トランジスタである。層間絶縁層１４０は無機絶縁層１４１、１４３、および第１有機絶縁層１４５を含む。

第１無機絶縁層１２０は第１樹脂基板１１０の上に設けられている。トランジスタ１３０は第１無機絶縁層１２０の上に設けられている。層間絶縁層１４０はトランジスタ１３０の上に設けられている。換言すると、トランジスタ１３０は第１樹脂基板１１０と液晶層３００との間に設けられている。層間絶縁層１４０および絶縁層１６０には、開口部１４７が設けられている。開口部１４７は、ソース・ドレイン電極１３９の一部を露出する。共通電極１５０は層間絶縁層１４０の上に設けられている。画素電極１７０は共通電極１５０の上および開口部１４７の内部に設けられている。画素電極１７０は開口部１４７を介してソース・ドレイン電極１３９に接続されている。共通電極１５０と画素電極１７０との間には絶縁層１６０が設けられている。絶縁層１６０は共通電極１５０と画素電極１７０とを電気的に絶縁する。なお、図示されていないが、画素電極１７０と液晶層３００との間には配向膜が設けられている。

本実施形態では、第１無機絶縁層１２０は第１樹脂基板１１０と接しているが、両者は接していなくてもよい。ただし、第１無機絶縁層１２０は半導体層１３７の下方の金属層（ゲート電極１３１）と第１樹脂基板１１０との間に設けられている。換言すると、第１無機絶縁層１２０はアレイ基板１００に含まれる複数の配線層（ゲート電極１３１、ソース・ドレイン電極１３９、共通電極１５０、および画素電極１７０を含む）のうち、最も第１樹脂基板１１０に近い配線層と第１樹脂基板１１０との間に設けられている。本実施形態では、半導体層１３７の下方の金属層はゲート電極１３１に相当するが、当該金属層はゲート電極１３１に限定されない。同様に、本実施形態では、最も第１樹脂基板１１０に近い配線層はゲート電極１３１に相当するが、当該金属層はゲート電極１３１に限定されない。

第１樹脂基板１１０は引張応力を有する。第１無機絶縁層１２０は圧縮応力を有する。つまり、第１無機絶縁層１２０の応力は第１樹脂基板１１０の応力とは逆方向の応力である。仮に第１樹脂基板１１０が圧縮応力を有する場合、第１無機絶縁層１２０は引張応力を有していればよい。第１無機絶縁層１２０の圧縮応力は、アレイ基板１００側に設けられた他の無機絶縁層の各々の圧縮応力よりも大きいことが好ましい。また、第１無機絶縁層１２０の膜密度は、アレイ基板１００側に設けられた他の無機絶縁層の膜密度よりも高いことが好ましい。なお、第１有機絶縁層１４５は第１樹脂基板１１０と同様に引張応力を有する。

上記で、第１無機絶縁層１２０の比較対象として挙げられた「他の無機絶縁層」は、具体的には、アレイ基板１００に含まれる複数の配線層のうち最も第１樹脂基板１１０に近い配線層（ゲート電極１３１）と最も液晶層３００に近い配線層（画素電極１７０）との間の無機絶縁層（第３無機絶縁層）に相当する。図１では、「他の無機絶縁層」に相当する絶縁層は、ゲート絶縁層１３３、１３５、無機絶縁層１４１、１４３、および絶縁層１６０である。

第１無機絶縁層１２０が積層構造の場合、積層構造体を一体物と解釈する。つまり、積層構造体を構成する複数の無機絶縁膜の平均の膜密度を第１無機絶縁層１２０の膜密度とする。同様に、積層構造体を構成する複数の無機絶縁膜の合計の厚さを第１無機絶縁層１２０の厚さとする。

詳細は後述するが、第１無機絶縁層１２０が第１樹脂基板１１０とは逆方向の応力を有することで、第１樹脂基板１１０をガラス基板から剥離する際に、表示セルが歪むことを抑制できる。第１無機絶縁層１２０が第１樹脂基板１１０に接し、第１無機絶縁層１２０の圧縮応力が他の無機絶縁層の圧縮応力よりも大きいことで、より効果的に第１樹脂基板１１０の引張応力を緩和することができる。その結果、アレイ基板１００側の内部応力を小さくすることができるため、表示装置１０のしわや反りなどの外観不良の発生を抑制できる。

ゲート絶縁層１３３、１３５は無機絶縁層である。ゲート絶縁層１３３は可動イオン、水分などの不純物をブロックする機能を有する。ゲート絶縁層１３５は欠陥順位が少なく、半導体層１３７およびソース・ドレイン電極１３９との密着性が良好な絶縁層である。無機絶縁層１４１は欠陥順位が少なく、ゲート絶縁層１３５、半導体層１３７、およびソース・ドレイン電極１３９との密着性が良好な絶縁層である。無機絶縁層１４３は可動イオン、水分などの不純物をブロックする機能を有する。本実施形態では、ゲート絶縁層１３３、１３５が２層である構造を例示したが、ゲート絶縁層は１層であってもよく、３層以上であってもよい。同様に、本実施形態では、層間絶縁層１４０の無機絶縁層が２層である構造を例示したが、当該無機絶縁層は１層であってもよく、３層以上であってもよい。

ゲート電極１３１、ソース・ドレイン電極１３９、共通電極１５０、および画素電極１７０はそれぞれ配線層である。つまり、表示装置１０は複数の配線層を有している。換言すると、第１樹脂基板１１０と液晶層３００との間に複数の配線層が設けられている。ゲート電極１３１およびゲート電極１３１と同一層の配線層は、上記の複数の配線層のうち最も第１樹脂基板１１０に近い配線層である。画素電極１７０および画素電極１７０と同一層の配線層は、複数の配線層のうち最も液晶層３００に近い配線層である。本実施形態では、ゲート電極１３１およびソース・ドレイン電極１３９は金属であり、共通電極１５０および画素電極１７０は酸化金属（透明導電膜）である。ただし、これらの配線層は導電性を有していればよく、金属、酸化金属、窒化金属、および炭化金属から適宜選択することができる。

共通電極１５０および画素電極１７０は、平面視において、少なくとも一部が異なる位置に設けられている。このような配置によって、共通電極１５０と画素電極１７０との間に電位差が生じると、液晶層３００に横方向（第１樹脂基板１１０の主面に平行な方向）の電界が形成される。つまり、図１に示す表示装置は横電界駆動型の液晶表示装置である。共通電極１５０および画素電極１７０は、平面視において、一部で重畳していてもよい。

対向基板２００は、第２樹脂基板２１０、第２無機絶縁層２２０、および第２有機絶縁層２３０を有する。第２樹脂基板２１０は第１樹脂基板１１０と対向し、可撓性を有する。第２無機絶縁層２２０は第２樹脂基板２１０の下に設けられている。第２有機絶縁層２３０は第２無機絶縁層２２０の下に設けられている。換言すると、第２無機絶縁層２２０および第２有機絶縁層２３０は第２樹脂基板２１０と液晶層３００との間に設けられている。なお、本実施形態では、第２無機絶縁層２２０は第２樹脂基板２１０と接しているが、両者は接していなくてもよい。

第２樹脂基板２１０は引張応力を有する。第２無機絶縁層２２０は圧縮応力を有する。つまり、第２無機絶縁層２２０の応力は第２樹脂基板２１０の応力とは逆方向の応力である。仮に第２樹脂基板２１０が圧縮応力を有する場合、第２無機絶縁層２２０は引張応力を有していればよい。第２無機絶縁層２２０の圧縮応力は、第１無機絶縁層１２０の圧縮応力と同等の応力であることが好ましい。また、第２無機絶縁層２２０の膜密度は、第１無機絶縁層１２０の膜密度と同等の密度であることが好ましい。なお、第２有機絶縁層２３０は第２樹脂基板２１０と同様に引張応力を有する。

詳細は後述するが、第２無機絶縁層２２０が第２樹脂基板２１０とは逆方向の応力を有することで、第２樹脂基板２１０をガラス基板から剥離する際に、表示セルが歪むことを抑制できる。第２無機絶縁層２２０が第２樹脂基板２１０に接し、第２無機絶縁層２２０の圧縮応力が第１無機絶縁層１２０の圧縮応力と同等の応力であることで、より効果的に第２樹脂基板２１０の引張応力を緩和することができる。その結果、対向基板２００側の内部応力を小さくすることができるため、表示装置１０のしわや反りなどの外観不良の発生を抑制できる。

第２無機絶縁層２２０は複数の絶縁膜が積層された積層構造である。ただし、第２無機絶縁層２２０は単層であってもよい。詳細は後述するが、第２有機絶縁層２３０はカラーフィルタ層、遮光層、オーバーコート層、および配向膜を含む。ただし、カラーフィルタ層および遮光層がアレイ基板側に設けられた構成の場合、第２有機絶縁層２３０は配向膜に相当する。

第１無機絶縁層１２０の厚さＴ１は第２無機絶縁層２２０の厚さＴ２と異なる。ここで、アレイ基板１００の層構造と対向基板２００の層構造とは異なるため、それぞれの基板では異なる大きさの内部応力が生じる。本実施形態では、Ｔ１とＴ２とを調整することで、両基板の内部応力の差を小さくすることができる。本実施形態では、第１無機絶縁層１２０の厚さＴ１は第２無機絶縁層２２０の厚さＴ２よりも大きい。さらに、本実施形態では、第１有機絶縁層１４５の厚さＴ３は第２有機絶縁層２３０の厚さＴ４よりも大きい。

ここで、Ｔ１およびＴ２は、各々の下層の膜が平坦であり、第１無機絶縁層１２０および第２無機絶縁層２２０の厚さの変動がほとんどない領域における各々の厚さである。Ｔ３は、平面視において、ゲート電極１３１、半導体層１３７、およびソース・ドレイン電極１３９と重畳しない領域の第１有機絶縁層１４５の厚さである。Ｔ４は、例えば第２有機絶縁層２３０が複数の有機絶縁層で構成されている場合、平面視において複数の有機絶縁層が重畳する領域における第２有機絶縁層２３０の厚さである。なお、第２有機絶縁層２３０が単層の場合、Ｔ４は、その下地膜が平坦であり、厚さの変動がほとんどない領域における第２有機絶縁層２３０の厚さである。

第１無機絶縁層１２０と液晶層３００との間の第１有機絶縁層１４５の厚さＴ３はアレイ基板１００側の内部応力に影響する。第２無機絶縁層２２０と液晶層３００との間の第２有機絶縁層２３０の厚さＴ４は対向基板２００側の内部応力に影響する。したがって、第１有機絶縁層１４５の厚さＴ３が第２有機絶縁層２３０の厚さＴ４よりも大きいとき、第１無機絶縁層１２０の厚さＴ１が第２無機絶縁層２２０の厚さＴ２よりも大きいことで、アレイ基板１００側の内部応力と対向基板２００側の内部応力との差を小さくすることができる。

図１では、表示装置１０として、横電界駆動型の液晶表示装置の構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、表示装置１０は、共通電極１５０が液晶層３００を基準として画素電極１７０の反対側（つまり、対向基板２００側）に配置され、液晶層３００に縦方向（第１樹脂基板１１０の主面に直交する方向）の電界を形成する縦電界駆動型の液晶表示装置であってもよい。

［各部材の材質］
第１樹脂基板１１０および第２樹脂基板２１０として、可視光領域における光に対して透光性を有し、可撓性を有する材料を用いることができる。例えば、第１樹脂基板１１０および第２樹脂基板２１０として、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、シロキサン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルスルフォン樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などを用いることができる。

第１無機絶縁層１２０および第２無機絶縁層２２０として、酸化シリコン（ＳｉＯ_x）、窒化シリコン（ＳｉＮ_x）、酸化アルミニウム（ＡｌＯ_x）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ_x）などを使用することができる（ｘ、ｙは任意の正の数値）。上記の無機絶縁層は、ＣＶＤ法で形成されてもよく、スパッタリング法で形成されてもよい。

ゲート絶縁層１３３および無機絶縁層１４３として、ＳｉＮ_x、ＡｌＮ_xなどを用いることができる。ゲート絶縁層１３５および無機絶縁層１４１として、ＳｉＯ_x、ＡｌＯ_xなどを用いることができる。絶縁層１６０として、ＳｉＯ_x、ＳｉＮ_x、ＡｌＯ_x、ＡｌＮ_xなどを用いることができる。絶縁層１６０として、後述する第１有機絶縁層１４５および第２有機絶縁層２３０と同様の有機絶縁層を用いることもできる。

第１有機絶縁層１４５および第２有機絶縁層２３０として、第１樹脂基板１１０および第２樹脂基板２１０として用いられる材料として列挙された材料と同じ材料を用いることができる。

ゲート電極１３１およびソース・ドレイン電極１３９として、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、白金（Ｐｔ）、ビスマス（Ｂｉ）などの金属材料を用いることができる。ゲート電極１３１およびソース・ドレイン電極１３９として、これらの材料の合金を用いてもよく、これらの材料の酸化物、窒化物、または炭化物を用いてもよい。

共通電極１５０および画素電極１７０として、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）、ＩＧＯ（酸化インジウム・ガリウム）、ＩＺＯ（酸化インジウム・亜鉛）、ＧＺＯ（ガリウムがドーパントとして添加された酸化亜鉛）などの酸化金属材料を用いることができる。

［無機絶縁層の膜密度の評価方法］
第１無機絶縁層１２０および第２無機絶縁層２２０として用いられる無機絶縁層の膜密度は、ゲート絶縁層１３３、１３５、無機絶縁層１４１、１４３、および絶縁層１６０の各々の膜密度よりも高い。膜密度の評価はＸ線反射率法（Ｘ−ｒａｙ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｍｅｔｅｒ；ＸＲＲ）、ラザフォード後方散乱分析法（Ｒｕｔｈｅｒｆｏｒｄ Ｂａｃｋ−Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；ＲＢＳ）、またはウェットエッチングなどの分析方法で行うことができる。

ＸＲＲは、Ｘ線を試料表面に極浅い角度で入射させ、その入射角に対して鏡面方向に反射したＸ線強度プロファイルを測定する分析方法である。この分析方法によって得られたプロファイルをシミュレーション結果と比較することで、試料の膜厚および膜密度を評価することができる。ＲＢＳは、試料にイオンビームを照射し、ラザフォード散乱によって後方に散乱されたイオンのエネルギーおよび強度を測定する分析方法である。この測定によって得られたスペクトルに基づいて膜密度を評価することができる。

ウェットエッチングは、エッチングレートから膜密度を評価する方法である。同一膜種同士またはウェットエッチングに用いられるエッチャントに対するエッチングレートがほぼ同じ膜種同士を相対的に比較した場合、膜密度が高い材料は膜密度が低い材料に比べてエッチングレートが遅い。したがって、エッチングレートを比較することで相対的な膜密度の大小関係を評価することができる。特に、多層構造を評価する場合、試料の断面が露出するように試料を加工し、加工された試料に対してウェットエッチング処理を行うことで、複数の層を同じ条件でエッチングすることができる。このエッチング処理によって進行したエッチングの量から複数の層に対するエッチングレートの大小関係を評価することができる。

［第２無機絶縁層２２０の構造］
図２を用いて第２無機絶縁層２２０の層構造について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置において、第２無機絶縁層の層構造を示す図である。図２に示すように、第２無機絶縁層２２０は複数の絶縁膜を含む。具体的には、第２無機絶縁層２２０は、絶縁膜２２１、２２３、２２５、２２７、２２９を含む。

図２に示した例では、絶縁膜２２１、２２５、２２９は同じ主材料であり、絶縁膜２２３、２２７は同じ主材料である。絶縁膜２２１、２２５、２２９の主材料は、絶縁膜２２３、２２７の主材料と異なる。図２の例では、絶縁膜２２１、２２５、２２９はＳｉＯ_xである。絶縁膜２２３、２２７はＳｉＮ_xである。ただし、絶縁膜２２１、２２３、２２５、２２７、２２９の材料は上記の材料に限定されない。主材料が同じ絶縁膜２２１、２２５、２２９において、それぞれの厚さが異なっていてもよい。図２の例では、絶縁膜２２１の厚さＴ２１は絶縁膜２２５、２２９の厚さＴ２３、Ｔ２５よりも小さい。同様に、主材料が同じ絶縁膜２２３、２２７の厚さが異なっていてもよい。図２の例では、絶縁膜２２３の厚さＴ２２は絶縁膜２２７の厚さＴ２４よりも小さい。上記のように、各絶縁膜の厚さが異なることで、第２無機絶縁層２２０の応力を調整することができる。

上記のように、第２無機絶縁層２２０が積層構造であることで、第２無機絶縁層２２０のバリア性が向上する。

図２のように、第２無機絶縁層２２０が積層構造の場合、積層構造体を一体物と解釈する。つまり、積層構造体を構成する複数の無機絶縁膜の平均の膜密度を第２無機絶縁層２２０の膜密度とする。同様に、積層構造体を構成する複数の無機絶縁膜の合計の厚さを第２無機絶縁層２２０の厚さとする。

以上のように、第１実施形態に係る表示装置１０によると、アレイ基板１００に設けられた第１無機絶縁層１２０の厚さと、対向基板２００に設けられた第２無機絶縁層２２０の厚さとを異なる厚さに調整することで、アレイ基板１００側の内部応力と対向基板２００側の内部応力との差を小さくすることができる。その結果、表示装置１０のしわや反りなどの外観不良を抑制できる。特に、液晶表示装置のように、第１樹脂基板１１０および第２樹脂基板２１０の両方に高い透光性が要求される場合、これらの樹脂基板の材料は制限される。したがって、両樹脂基板の材料を変えることで、アレイ基板１００側の内部応力と対向基板２００側の内部応力とを調整する、またはこれらの基板の剛性を高めることが難しい。しかし、第１実施形態の構成によれば、このような場合であっても、両者の内部応力を調整することができる。

［表示装置１０の製造方法］
図３〜図７を用いて、表示装置１０の製造方法を説明する。図３〜図７は、それぞれ本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の製造方法を示す図である。これらの図では、図１に示した構造が簡略化して図視されている。図３〜図７では、図１に示した構造のうちアレイ基板１００および対向基板２００だけが示されており、アレイ基板１００と対向基板２００との間の液晶層３００は省略されている。

図３に示すように、第１ガラス基板６００に形成されたアレイ基板１００と、第２ガラス基板７００に形成された対向基板２００とを貼り合わせる。アレイ基板１００および対向基板２００は、アレイ基板１００または対向基板２００の周辺に沿って設けられたシール材によって貼り合わせられる。そして、アレイ基板１００、対向基板２００、およびシール材によって囲まれた領域に図１の液晶層３００が充填される。

図３に示す状態において、アレイ基板１００の第１樹脂基板１１０と第１ガラス基板６００とが接している。また、対向基板２００の第２樹脂基板２１０と第２ガラス基板７００とが接している。第１樹脂基板１１０には引張応力が生じているが、第１樹脂基板１１０が第１ガラス基板６００と接着しているため、第１ガラス基板６００の剛性によってアレイ基板１００の形状変化が抑制されている。つまり、アレイ基板１００は第１ガラス基板６００によって支持されている。同様に、第２樹脂基板２１０には引張応力が生じているが、第２樹脂基板２１０が第２ガラス基板７００と接着しているため、第２ガラス基板７００の剛性によって対向基板２００の形状変化が抑制されている。つまり、対向基板２００は第２ガラス基板７００によって支持されている。

図４に示すように、第２ガラス基板７００に対して対向基板２００の反対側からレーザを照射することで、第２ガラス基板７００を対向基板２００から剥離する。

図５に示すように、対向基板２００に第２偏光部材５００を取り付ける。アレイ基板１００が対向基板２００から露出された領域には、アレイ基板１００の回路に接続された端子部が設けられている。この端子部にＦＰＣ８００が接続される。

図６に示すように、第１ガラス基板６００に対してアレイ基板１００の反対側からレーザを照射することで、第１ガラス基板６００をアレイ基板１００から剥離する。なお、図６と図５とは上下が反転して示されている。第１ガラス基板６００および第２ガラス基板７００がアレイ基板１００および対向基板２００から剥離されたとき、アレイ基板１００の内部応力と対向基板２００の内部応力との差が大きいと対向基板２００の伸縮によって、表示装置１０にしわや反りなどの外観不良が発生してしまう。しかし、本実施形態では、上記のように第１無機絶縁層１２０および第２無機絶縁層２２０によって、アレイ基板１００の内部応力と対向基板２００の内部応力との差が小さくなっているため、上記のしわや反りなどの外観不良が抑制される。

図７に示すように、アレイ基板１００に第１偏光部材４００を取り付ける。上記の製造方法によって図１に示す表示装置１０を作製する。なお、図１では、図３〜図７に示したＦＰＣ８００は省略されている。

〈第２実施形態〉
図８を用いて、第２実施形態に係る表示装置１０Ａの概要について説明する。図８に示す表示装置１０Ａは、図１に示す表示装置１０と類似しているが、第２無機絶縁層２２０Ａの厚さＴ２が第１無機絶縁層１２０Ａの厚さＴ１より大きい点、第２有機絶縁層２３０Ａの厚さＴ４が第１有機絶縁層１４５Ａの厚さＴ３より大きい点において表示装置１０と相違する。一般に、対向基板２００Ａは、後述する図１１に示すように、有機絶縁層としてカラーフィルタ２３３Ｄやオーバーコート層２３７Ｄを備える。よって、第２有機絶縁層２３０Ａ（Ｔ４）は第１有機絶縁層１４５Ａ（Ｔ３）よりも厚くなりやすい。

上記のように、第１無機絶縁層１２０Ａと液晶層３００Ａとの間の第１有機絶縁層１４５Ａの厚さＴ３はアレイ基板１００Ａ側の内部応力に影響する。第２無機絶縁層２２０Ａと液晶層３００Ａとの間の第２有機絶縁層２３０Ａの厚さＴ４は対向基板２００Ａ側の内部応力に影響する。したがって、第２有機絶縁層２３０Ａの厚さＴ４が第１有機絶縁層１４５Ａの厚さＴ３よりも大きいとき、第２無機絶縁層２２０Ａの厚さＴ２が第１無機絶縁層１２０Ａの厚さＴ１よりも大きいことで、アレイ基板１００Ａ側の内部応力と対向基板２００Ａ側の内部応力との差を小さくすることができる。

〈第３実施形態〉
図９を用いて、第３実施形態に係る表示装置１０Ｂの概要について説明する。図９に示す表示装置１０Ｂは、図１に示す表示装置１０と類似しているが、表示装置１０のトランジスタ１３０がボトムゲート型トランジスタであるのに対して、表示装置１０Ｂのトランジスタ１３０Ｂがトップゲート型トランジスタである点、およびトランジスタ１３０Ｂの下に遮光層１３６Ｂが設けられている点において、表示装置１０Ｂは表示装置１０と相違する。

図９に示すように、トランジスタ１３０Ｂは半導体層１３７Ｂの上にゲート電極１３８Ｂが設けられたトップゲート型トランジスタである。半導体層１３７Ｂの下には遮光層１３６Ｂが設けられている。半導体層１３７Ｂと遮光層１３６Ｂとの間に無機絶縁層１３２Ｂが設けられている。遮光層１３６Ｂと第１樹脂基板１１０Ｂとの間に第１無機絶縁層１２０Ｂが設けられている。半導体層１３７Ｂとゲート電極１３８Ｂとの間にゲート絶縁層１３４Ｂが設けられている。遮光層１３６Ｂは半導体層１３７Ｂにその下方から光が入射されることを抑制する。遮光層１３６Ｂは金属であってもよく、遮光性樹脂であってもよい。遮光層１３６Ｂとして金属が用いられる場合、遮光層１３６Ｂが補助的なゲート電極としての機能を有していてもよい。

図９に示す構造において遮光層１３６Ｂとして金属が用いられる場合、アレイ基板１００Ｂに含まれる複数の配線層は、ゲート電極１３８Ｂ、ソース・ドレイン電極１３９Ｂ、共通電極１５０Ｂ、画素電極１７０Ｂ、および遮光層１３６Ｂである。つまり、本実施形態では、半導体層１３７Ｂの下方の金属層は遮光層１３６Ｂに相当する。同様に、本実施形態では、複数の配線層のうち最も第１樹脂基板１１０Ｂに近い配線層は遮光層１３６Ｂに相当する。上記の構造を換言すると、遮光層１３６Ｂは第１樹脂基板１１０Ｂとトランジスタ１３０Ｂとの間にある配線層である。

以上のように、第３実施形態に係る表示装置１０Ｂによると、第１実施形態と同様にアレイ基板１００Ｂ側の内部応力と対向基板２００Ｂ側の内部応力との差を小さくすることができる。その結果、表示装置１０Ｂのしわや反りなどの外観不良を抑制できる。

〈第４実施形態〉
図１０を用いて、第４実施形態に係る表示装置１０Ｃの概要について説明する。図１０に示す表示装置１０Ｃは、図９に示す表示装置１０Ｂと類似しているが、表示装置１０Ｂはトランジスタ１３０Ｂの下に遮光層１３６Ｂが設けられているのに対して、表示装置１０Ｃは遮光層が設けられていない点において、表示装置１０Ｃは表示装置１０Ｂと相違する。図１０に示す構造の場合、第１無機絶縁層１２０Ｃは半導体層１３７Ｃと第１樹脂基板１１０Ｃとの間にある、ということができる。

以上のように、第４実施形態に係る表示装置１０Ｃであっても、第３実施形態に係る表示装置１０Ｂと同様の効果を得ることができる。

〈第５実施形態〉
図１１を用いて、第５実施形態に係る表示装置１０Ｄの対向基板２００Ｄの概要について説明する。本実施形態では、表示装置１０Ｄの隣接する画素間における第２無機絶縁層２２０Ｄおよび第２有機絶縁層２３０Ｄの詳細な構造について説明する。図１１に示すように、対向基板２００Ｄは、第２樹脂基板２１０Ｄ、第２無機絶縁層２２０Ｄ、および第２有機絶縁層２３０Ｄを有する。第２有機絶縁層２３０Ｄは、第１カラーフィルタ２３１Ｄ、第２カラーフィルタ２３３Ｄ、遮光層２３５Ｄ、およびオーバーコート層２３７Ｄを含む。第２無機絶縁層２２０Ｄは図２に示すような積層構造であってもよく、単層構造であってもよい。以下の説明で、第１カラーフィルタ２３１Ｄと第２カラーフィルタ２３３Ｄとを特に区別しない場合、これらを併せてカラーフィルタ層という。

カラーフィルタ層は第２無機絶縁層２２０Ｄの下に設けられている。第１カラーフィルタ２３１Ｄおよび第２カラーフィルタ２３３Ｄは、異なる色のカラーフィルタであり、それぞれの画素の表示色に対応して設けられている。第１カラーフィルタ２３１Ｄおよび第２カラーフィルタ２３３Ｄは、それらの境界で互いに部分的に重畳している。２つのカラーフィルタが重畳する領域に対応して遮光層２３５Ｄが設けられている。カラーフィルタ層および遮光層２３５Ｄの下にオーバーコート層２３７Ｄが設けられている。図１の構造を考慮すると、遮光層２３５Ｄはカラーフィルタ層と液晶層３００Ｄとの間に設けられている。

第２樹脂基板２１０Ｄ側から対向基板２００Ｄに入射した光は遮光層２３５Ｄで反射される。特に、バリア性を向上させるために第２無機絶縁層２２０Ｄを積層構造にすると、第２無機絶縁層２２０Ｄの各層において、光の干渉が起きてしまう。この干渉効果によって各波長における光の反射角度が変わってしまう点、および遮光層２３５Ｄから外光の一部が反射する点を考慮すると、反射光が着色して視認されてしまう恐れがある。しかし、図１１のように第２無機絶縁層２２０Ｄと遮光層２３５Ｄとの間にカラーフィルタ層が設けられていることで、カラーフィルタ層によって光が吸収されるため、光の反射を抑制することができる。つまり、第２無機絶縁層２２０Ｄによる高いバリア性と外光反射による視認性の低下の抑制との両立が可能である。

〈第６実施形態〉
図１２を用いて、第６実施形態に係る表示装置１０Ｅの対向基板２００Ｅの概要について説明する。図１２に示す表示装置１０Ｅの対向基板２００Ｅは、図１１に示す表示装置１０Ｄの対向基板２００Ｄと類似しているが、対向基板２００Ｅは、遮光層２３５Ｅがオーバーコート層２３７Ｅの下に設けられている点において、対向基板２００Ｄと相違する。図１１に示す構造の場合、遮光層２３５Ｅはオーバーコート層２３７Ｅと液晶層３００Ｅとの間にあるということができる。

本実施形態の対向基板２００Ｅの構成によって、第５実施形態の対向基板２００Ｄと同様に、高いバリア性と光の反射の抑制との両立が可能である。

なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０：表示装置、 １００：アレイ基板、 １１０：第１樹脂基板、 １２０：第１無機絶縁層、 １３０：トランジスタ、 １３１：ゲート電極、 １３２Ｂ：無機絶縁層、 １３３、１３４Ｂ、１３５：ゲート絶縁層、 １３６Ｂ：遮光層、 １３７：半導体層、 １３８Ｂ：ゲート電極、 １３９：ソース・ドレイン電極、 １４０：層間絶縁層、 １４１、１４３：無機絶縁層、 １４５：第１有機絶縁層、 １４７：開口部、 １５０：共通電極、 １６０：絶縁層、 １７０：画素電極、 ２００：対向基板、 ２１０：第２樹脂基板、 ２２０：第２無機絶縁層、 ２２１、２２３、２２５、２２７、２２９：絶縁膜、 ２３０：第２有機絶縁層、 ２３１Ｄ：第１カラーフィルタ、 ２３３Ｄ：第２カラーフィルタ、 ２３５Ｄ：遮光層、 ２３７Ｄ：オーバーコート層、 ３００：液晶層、 ４００：第１偏光部材、 ５００：第２偏光部材、 ６００：第１ガラス基板、 ７００：第２ガラス基板

Claims (10)

1. 可撓性を有する第１樹脂基板と、
   前記第１樹脂基板と対向し、可撓性を有する第２樹脂基板と、
   前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板の間にある電気光学層と、
   前記第１樹脂基板と前記電気光学層の間にあるトランジスタに含まれる半導体層と、
   前記第１樹脂基板と前記電気光学層の間にあり、前記半導体層の下方の金属層を含む複数の配線層と、
   前記金属層と前記第１樹脂基板との間の第１無機絶縁層と、
   前記電気光学層と前記第２樹脂基板との間において、前記第２樹脂基板に設けられ、前記第１無機絶縁層とは厚さが異なる第２無機絶縁層と、
   を有する表示装置。
2. 可撓性を有する第１樹脂基板と、
   前記第１樹脂基板と対向し、可撓性を有する第２樹脂基板と、
   前記第１樹脂基板と前記第２樹脂基板の間にある電気光学層と、
   前記第１樹脂基板と前記電気光学層の間にあり、前記第１樹脂基板の上の半導体層および前記半導体層の上のゲート電極を含むトランジスタと、
   前記半導体層と前記第１樹脂基板との間の第１無機絶縁層と、
   前記電気光学層と前記第２樹脂基板との間において、前記第２樹脂基板に設けられ、前記第１無機絶縁層とは厚さが異なる第２無機絶縁層と、
   を有する表示装置。
3. 前記第２無機絶縁層は複数の絶縁膜を含む、請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記第２無機絶縁層は、第１絶縁膜および第２絶縁膜を含み、
   前記第１絶縁膜の厚さと前記第２絶縁膜の厚さは異なる、請求項１または２に記載の表示装置。
5. 前記第２無機絶縁層は、第１絶縁膜および第２絶縁膜を含み、
   前記第１絶縁膜の主材料と前記第２絶縁膜の主材料とは異なる、請求項１または２に記載の表示装置。
6. 前記金属層と、前記複数の配線層のうち最も前記電気光学層に近い配線層と、の間にある、１以上の第３無機絶縁層をさらに有し、
   前記第１無機絶縁層の密度は、前記第３無機絶縁層の密度よりも高い、請求項１に記載の表示装置。
7. 前記第１無機絶縁層と前記電気光学層との間の第１有機絶縁層と、
   前記第２無機絶縁層と前記電気光学層との間の第２有機絶縁層と、
   をさらに有し、
   前記第１無機絶縁層が前記第２無機絶縁層よりも厚い場合は、前記第１有機絶縁層が前記第２有機絶縁層よりも厚く、
   前記第２無機絶縁層が前記第１無機絶縁層よりも厚い場合は、前記第２有機絶縁層が前記第１有機絶縁層よりも厚い、請求項１乃至６のいずれか一に記載の表示装置。
8. 前記第２有機絶縁層はカラーフィルタ層および遮光層を含み、
   前記遮光層は、前記カラーフィルタ層と前記電気光学層との間にある、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記第２無機絶縁層は積層である、請求項８に記載の表示装置。
10. 前記第２有機絶縁層は、前記カラーフィルタ層を覆うオーバーコート層を有し、
    前記遮光層は、前記オーバーコート層と前記電気光学層との間にある、請求項８に記載の表示装置。