CN117083984A - 显示装置以及显示装置的制造方法 - Google Patents

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山崎舜平
濑尾哲史
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Abstract

提供一种清晰度高的显示装置。提供一种开口率高的显示装置。该显示装置包括第一发光元件以及第二发光元件。第一发光元件中依次层叠有第一像素电极、第一发光层及公共电极。第二发光元件中依次层叠有第二像素电极、第二发光层及公共电极。在第一发光元件与第二发光元件之间的区域中包括第一层及第二层。第一层与第二发光层重叠并包含与第一发光层相同的材料。第二层与第一发光层重叠并包含与第二发光层相同的材料。在第一发光元件与第二发光元件之间的区域中,第一发光层的端部与第一层的端部对置。在第一发光元件与第二发光元件之间的区域中,第二发光层的端部与第二层的端部对置。

Description

显示装置以及显示装置的制造方法
技术领域
本发明的一个方式涉及一种显示装置。本发明的一个方式涉及一种显示装置的制造方法。
注意,本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本说明书等所公开的本发明的一个方式的技术领域的一个例子,可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置、输入输出装置、上述装置的驱动方法或者上述装置的制造方法。半导体装置是指能够通过利用半导体特性而工作的所有装置。
背景技术
近年来,高清晰显示面板被需求。作为被需求高清晰显示面板的设备,例如可以举出智能手机、平板终端、笔记本型计算机等。另外,电视装置、显示器装置等固定式显示器装置也随着高分辨率化被需求高清晰化。另外,作为需求最高的清晰度的设备,例如,可以举出应用于虚拟现实(VR:Virtual Reality)或增强现实(AR:Augmented Reality)的设备。
此外,作为可以应用于显示面板的显示装置,典型地可以举出液晶显示装置、具备有机EL(Electro Luminescence:电致发光)元件或发光二极管(LED:Light EmittingDiode)等发光元件的发光装置、以电泳方式等进行显示的电子纸等。
例如,专利文献1公开了使用有机EL元件的应用于VR的显示装置的例子。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]国际公开第2018/087625号
发明内容
发明所要解决的技术问题
本发明的一个方式的目的之一是提供一种清晰度高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种开口率高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种亮度高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种对比度高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种具有新颖结构的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖显示装置的制造方法。本发明的一个方式的目的之一是提供一种以高成品率制造上述显示装置的方法。本发明的一个方式的目的之一是至少改善现有技术的问题中的至少一个。
注意,这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。注意,本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。另外,可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的目的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种显示装置,包括第一发光元件以及第二发光元件。第一发光元件中依次层叠有第一像素电极、第一发光层及公共电极。第二发光元件中依次层叠有第二像素电极、第二发光层及公共电极。在第一发光元件与第二发光元件之间的区域中包括第一层及第二层。第一层与第二发光层重叠并包含与第一发光层相同的材料。第二层与第一发光层重叠并包含与第二发光层相同的材料。在第一发光元件与第二发光元件之间的区域中,第一发光层的端部与第一层的端部对置。在第一发光元件与第二发光元件之间的区域中,第二发光层的端部与第二层的端部对置。
本发明的另一个方式是一种显示装置,包括第一发光元件以及第二发光元件。第一发光元件中依次层叠有第一像素电极、第一发光层、第一中间层、第三发光层及公共电极。第二发光元件中依次层叠有第二像素电极、第二发光层、第二中间层、第四发光层及公共电极。在第一发光元件与第二发光元件之间包括第一层、第二层、第三层及第四层。第一层与第二发光层、第二中间层及第四发光层重叠并包含与第一发光层相同的材料。第二层与第一发光层、第一中间层及第三发光层重叠并包含与第二发光层相同的材料。第三层与第一层重叠并包含与第三发光层相同的材料。第四层与第二层重叠并包含与第四发光层相同的材料。在第一发光元件与第二发光元件之间的区域中,第一发光层的端部与第一层的端部对置。在第一发光元件与第二发光元件之间的区域中,第二发光层的端部与第二层的端部对置。在第一发光元件与第二发光元件之间的区域中,第三发光层的端部与第三层的端部对置。在第一发光元件与第二发光元件之间的区域中,第四发光层的端部与第四层的端部对置。
在上述显示装置中,优选的是,第一发光层及第三发光层包含相同材料,并且第二发光层及第四发光层包含相同材料。
在上述任意个显示装置中,优选还包括树脂层。该树脂层优选位于第一发光元件与第二发光元件之间的区域中。优选的是,第一发光层的端部与第一层的端部隔着树脂层相对,并且第二发光层的端部与第二层的端部隔着树脂层相对。
在上述任意个显示装置中,优选还包括第一绝缘层。该第一绝缘层优选位于第一发光元件与第二发光元件之间的区域中。优选的是,第一绝缘层接触于第一发光层的端部、第二发光层的端部、第一层的端部及第二层的端部。
另外,本发明的另一个方式是一种显示装置的制造方法,包括:排列地形成第一像素电极及第二像素电极的第一工序;使用第一金属掩模在第一像素电极上形成岛状第一发光层的第二工序;使用第二金属掩模在第二像素电极上以重叠于第一发光层的端部的方式形成岛状第二发光层的第三工序;在第一像素电极与第二像素电极之间的区域中通过蚀刻分别分割第一发光层及第二发光层的第四工序;以及覆盖第一发光层及第二发光层形成公共电极的第五工序。
在上述方法中,在第四工序之后且第五工序之前还包括在通过蚀刻形成的狭缝内形成树脂层的第六工序。
在上述方法中,作为树脂层优选使用感光性有机树脂。
在上述任意个方法中,在第四工序之后且第六工序之前优选还包括以接触于通过蚀刻露出的第一发光层的侧面、第二发光层的侧面的方式形成第一绝缘层的第七工序。
在上述方法中,作为第一绝缘层优选使用通过原子层沉积法形成的无机绝缘膜。
发明效果
根据本发明的一个方式,可以提供一种清晰度高的显示装置。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种开口率高的显示装置。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种亮度高的显示装置。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种对比度高的显示装置。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种可靠性高的显示装置。
根据本发明的一个方式,可以提供一种具有新颖结构的显示装置。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种新颖显示装置的制造方法。另外,根据本发明的一个方式,可以提供一种以高成品率制造上述显示装置的方法。根据本发明的一个方式,可以至少改善现有技术的问题中的至少一个。
注意,这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。注意,本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。另外,可以从说明书、附图、权利要求书等的记载抽出上述以外的效果。
附图说明
图1A至图1D是示出显示装置的结构例子的图。
图2A至图2C是示出显示装置的结构例子的图。
图3A及图3B是示出显示装置的结构例子的图。
图4A及图4B是示出显示装置的结构例子的图。
图5A及图5B是示出显示装置的结构例子的图。
图6A及图6B是示出显示装置的结构例子的图。
图7A及图7B是示出显示装置的结构例子的图。
图8A至图8C是示出显示装置的制造方法例子的图。
图9A至图9C是示出显示装置的制造方法例子的图。
图10A至图10C是示出显示装置的制造方法例子的图。
图11A至图11C是示出显示装置的制造方法例子的图。
图12A至图12C是示出显示装置的制造方法例子的图。
图13是示出显示装置的一个例子的立体图。
图14A是示出显示装置的一个例子的截面图。图14B是示出晶体管的一个例子的截面图。
图15A至图15E是示出显示装置的像素的一个例子的图。
图16A至图16G是示出显示装置的像素的一个例子的图。
图17A至图17F是示出发光器件的结构例子的图。
图18A至图18D是示出显示装置的像素的一个例子的图。图18E及图18F是示出显示装置的像素的电路的一个例子的图。
图19A至图19J是示出显示装置的结构例子的图。
图20A及图20B是示出电子设备的一个例子的图。
图21A至图21D是示出电子设备的一个例子的图。
图22A至图22F是示出电子设备的一个例子的图。
图23A至图23F是示出电子设备的一个例子的图。
图24是示出产品的屏幕尺寸与像素密度之间的关系的图。
具体实施方式
以下,参照附图对实施方式进行说明。但是,所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实,就是实施方式可以以多个不同形式来实施,其方式和详细内容可以在不脱离本发明的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此,本发明不应该被解释为仅局限在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意,在以下说明的发明的结构中,在不同的附图之间共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略其重复说明。此外,当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线,而不特别附加附图标记。
注意,在本说明书所说明的各个附图中,有时为了明确起见,夸大表示各构成要素的大小、层的厚度、区域。因此,本发明并不局限于附图中的尺寸。
在本说明书等中使用的“第一”、“第二”等序数词是为了避免构成要素的混淆而附记的,而不是为了在数目方面上进行限定的。
在本说明书等中,“膜”和“层”可以相互调换。例如,有时可以将“导电层”变换为“导电膜”。此外,例如,有时可以将“绝缘层”变换为“绝缘膜”。
注意,在本说明书中,EL层是指设置在发光元件的一对电极之间且至少包括发光物质的层(也称为发光层)或包括发光层的叠层体。
在本说明书等中,显示装置的一个方式的显示面板是指能够在显示面显示(输出)图像等的面板。因此,显示面板是输出装置的一个方式。
此外,在本说明书等中,有时将在显示面板的衬底上安装有例如FPC(FlexiblePrinted Circuit:柔性印刷电路)或TCP(Tape Carrier Package:载带封装)等连接器的结构或在衬底上以COG(Chip On Glass:玻璃覆晶封装)方式等直接安装IC(IntegratedCircuit:集成电路)的结构称为显示面板模块或显示模块,或者也简称为显示面板等。
(实施方式1)
在本实施方式中,说明本发明的一个方式的显示装置的结构例子及显示装置的制造方法例子。
本发明的一个方式是包括发光元件(也称为发光器件)的显示装置。显示装置至少包括发光颜色不同的两个发光元件。发光元件各自包括一对电极与该一对电极间的EL层。发光元件优选为有机EL元件(有机电场发光元件)。发射不同颜色的两个以上的发光元件各自包括包含不同材料的EL层。例如,通过包括分别发射红色(R)、绿色(G)或蓝色(B)的光的三种发光元件,可以实现全彩色显示装置。
在此,已知当在发光颜色不同的发光元件间分别形成EL层的一部分或全部时,通过使用高精细金属掩模(以下也记为FMM:Fine Metal Mask)等荫罩的蒸镀法进行形成。然而,该方法不容易实现显示装置的高清晰化及高开口率化,因为因FMM的精度、FMM与衬底的错位、FMM的挠曲、以及蒸气的散射等所导致的沉积的膜的轮廓变大等各种影响而岛状有机膜的形状及位置不同于设计。因此,已进行如下措施:通过采用Pentile排列等特殊像素排列方式等而模拟地提高清晰度(也被称为像素密度)。
在使用FMM的制造方法中,为了尽量实现高清晰化、高开口率化,可以以相邻的两个岛状有机膜的一部分重叠的方式进行形成。由此,与不重叠两个岛状有机膜的情况相比,可以大幅度缩小发光区域间的距离。然而,当重叠地形成相邻的两个岛状有机膜时,在相邻的两个发光元件间有时经过重叠地形成的有机膜发生电流泄漏,而导致非意图的发光。由此,导致亮度下降、对比度下降等,而显示品质下降。另外,由于泄漏电流而功耗效率、功耗等下降。
于是,在本发明的一个方式中,以相邻的两个发光元件间的各有机膜的一部分彼此重叠的方式使用FMM分别形成各有机膜。具体而言,使用FMM分别形成至少包含发光有机化合物的层(也称为发光层)。此时,构成发光元件的其他有机膜也可以使用共同的膜,不需分别形成。在相邻的两个发光元件间的区域中,有层叠了至少两种发光层与其他有机膜的有机叠层膜。然后,通过光刻法对位于该有机叠层膜中的相邻的两个发光元件间的部分进行蚀刻,由此分割该有机叠层膜。由此,可以在相邻的两个发光元件间截断电流的泄漏路径(泄漏通道)。由此,可以实现亮度的提高、对比度的提高、功率效率的提高或者功耗的降低等。
再者,为了保护由于蚀刻露出的有机叠层膜的侧面,优选形成绝缘层。由此,可以提高显示装置的可靠性。
如此,根据本发明的一个方式可以实现集成地配置有微细发光元件的显示装置。例如无需采用Pentile方式等的特殊像素排列方式模拟地提高清晰度,由此可以实现采用将R、G、B分别排列成一列的所谓的条纹排列且具有300ppi以上、500ppi以上、700ppi以上或1000ppi以上的清晰度的显示装置。并且,可以实现具有15%以上、20%以上、甚至为30%以上,且低于100%的有效发光面积比(开口率)的显示装置。
另外,根据本发明的一个方式可以以高精度制造微型发光元件,所以可以实现复杂的像素排列方法。例如,除了条纹排列之外,还可以采用S条纹排列、拜耳排列、Delta排列等各种排列方法。
在本说明书等中,有效发光面积比是指相对于从显示装置的像素反复间距算出的一个像素的面积的可视为一个像素内的发光区域的区域的面积之比率。
以下参照附图说明本发明的一个方式的显示装置的更具体的结构例子及制造方法例子。
[结构例子1]
图1A示出本发明的一个方式的显示装置100的俯视示意图。显示装置100包括呈现红色光的多个发光元件110R、呈现绿色光的多个发光元件110G及呈现蓝色光的多个发光元件110B。在图1A中,为了简单地区别各发光元件,对各发光元件的发光区域内附上R、G、B的符号。
发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B都以矩阵状排列。图1A示出发射相同颜色的发光元件在一个方向上排列的所谓的条纹排列。注意,发光元件的排列方法不局限于此,可以使用S条纹排列、Delta排列、拜耳排列或锯齿形(zigzag)排列等排列方法,也可以使用Pentile排列。
发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B在X方向上排列。另外,发射相同颜色的发光元件在与X方向交叉的Y方向上排列。
作为发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B,优选使用OLED(OrganicLight Emitting Diode:有机发光二极管)或QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode:量子点发光二极管)等EL元件。作为EL元件含有的发光物质,可以举出发射荧光的物质(荧光材料)、发射磷光的物质(磷光材料)、呈现热活化延迟荧光的物质(热活化延迟荧光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料)等。作为EL元件所包含的发光物质,除了有机化合物之外还可以使用无机化合物(量子点材料等)。
图1B是对应于图1A中的点划线A1-A2的截面示意图,图1C是对应于点划线B1-B2的截面示意图。
图1B示出发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B的截面。发光元件110R包括像素电极111R、有机层115、有机层112R、有机层116、有机层114及公共电极113。发光元件110G包括像素电极111G、有机层115、有机层112G、有机层116、有机层114及公共电极113。发光元件110B包括像素电极111B、有机层115、有机层112B、有机层116、有机层114及公共电极113。发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B共通使用有机层114及公共电极113。有机层114也可以说是公共层。
发光元件110R所包括的有机层112R包含至少发射红色光的发光有机化合物。发光元件110G所包括的有机层112G包含至少发射绿色光的发光有机化合物。发光元件110B所包括的有机层112B包含至少发射蓝色光的发光有机化合物。有机层112R、有机层112G及有机层112B各自也可以被称为发光层。
以下,在说明发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B之间共同的内容时有时称为发光元件110进行说明。同样地,在说明有机层112R、有机层112G及有机层112B等用字母进行区别的构成要素之间共同的内容时,有时用省略字母的符号进行说明。
在各发光元件中位于像素电极与公共电极113之间的叠层膜可以被称为EL层。
在各发光元件中,有机层115是位于有机层112与像素电极111之间的层。另外,有机层116是位于有机层112与有机层114之间的层。有机层114是位于有机层116与公共电极113之间的层。
有机层115、有机层116及有机层114可以分别独立包括电子注入层、电子传输层、空穴注入层和空穴传输层中的一个以上。例如,可以采用如下结构:有机层115具有从像素电极111一侧包括空穴注入层及空穴传输层的叠层结构,有机层116包括电子传输层,并且有机层114包括电子注入层。或者,可以采用如下结构:有机层115具有从像素电极111一侧包括电子注入层及电子传输层的叠层结构,有机层116包括空穴传输层,并且有机层114包括空穴注入层。
注意,关于有机层112、有机层114、有机层115及有机层116等位于发光元件的一对电极间的层,“有机层”包括构成有机EL元件的层的意思,并不需要包含有机化合物。例如,有机层112、有机层114、有机层115及有机层116都可以不包含有机化合物,并可以使用仅包含无机化合物或无机物的膜。
像素电极111R、像素电极111G及像素电极111B都按每个发光元件设置。另外,公共电极113及有机层114设置为各发光元件共通使用的一个层。各像素电极和公共电极113的任一方使用对可见光具有透光性的导电膜且另一方使用具有反射性的导电膜。通过使各像素电极具有透光性且使公共电极113具有反射性,可以实现底面发射型(底部发射结构)显示装置。相对于此,通过使各像素电极具有反射性且使公共电极113具有透光性,可以实现顶面发射型(顶部发射结构)显示装置。另外,通过使各像素电极及公共电极113的双方具有透光性,可以实现双面发射型(双面发射结构)显示装置。
在公共电极113上以覆盖发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B的方式设置保护层121。保护层121具有防止水等杂质从上方向各发光元件扩散的功能。
相邻的两个发光元件间设置有狭缝120。狭缝120相当于对位于相邻的两个发光元件间的有机层115、有机层112及有机层116进行了蚀刻的部分。
狭缝120中设置有绝缘层125及树脂层126。绝缘层125沿着狭缝120的侧壁及底面设置。树脂层126设置在绝缘层125上,具有填充狭缝120的凹部而使该狭缝的顶面平坦化的功能。通过由树脂层126使狭缝120的凹部平坦化,可以提高有机层114、公共电极113及保护层121的覆盖性。另外,狭缝120可以在连接电极111C等外部连接端子的开口部的同时形成,可以无需增大工序而形成它们。另外,狭缝120因为包括绝缘层125及树脂层126,所以发挥防止像素电极111与公共电极113之间的短路的效果。另外,树脂层126发挥提高有机层114的密接性的效果。就是说,通过设置树脂层126提高有机层114的密接性,所以可以抑制有机层114的膜剥离。另外,绝缘层125以接触于有机层(例如,有机层115等)的侧面的方式设置,所以该有机层可以不与树脂层126接触。当该有机层与树脂层126接触时,有时因树脂层126所包含的有机溶剂等而有机层溶解。因此,如本实施方式所示,通过在有机层与树脂层126之间设置绝缘层125,可以保护有机层的侧面。另外,狭缝120至少具有分割空穴注入层、空穴传输层、电子抑制层、发光层、空穴抑制层、电子传输层和电子注入层中的任一个或多个的结构,即可。
绝缘层125可以为包含无机材料的绝缘层。作为绝缘层125,可以使用氧化绝缘膜、氮化绝缘膜、氧氮化绝缘膜及氮氧化绝缘膜等无机绝缘膜。绝缘层125可以为单层结构,也可以为叠层结构。作为氧化绝缘膜,可以举出氧化硅膜、氧化铝膜、氧化镁膜、铟镓锌氧化物膜、氧化镓膜、氧化锗膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镧膜、氧化钕膜、氧化铪膜及氧化钽膜等。作为氮化绝缘膜,可以举出氮化硅膜及氮化铝膜等。作为氧氮化绝缘膜,可以举出氧氮化硅膜、氧氮化铝膜等。作为氮氧化绝缘膜,可以举出氮氧化硅膜、氮氧化铝膜等。尤其是,通过将利用ALD法形成的氧化铝膜、氧化铪膜、氧化硅膜等无机绝缘膜用于绝缘层125,可以形成针孔较少且保护EL层功能优异的绝缘层125。
在本说明书等中,“氧氮化物”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料,而“氮氧化物”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。例如,“氧氮化硅”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料,而“氮氧化硅”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。
绝缘层125可以利用溅射法、CVD法、PLD法、ALD法等形成。优选的是,绝缘层125利用覆盖性优异的ALD法形成。
作为树脂层126,可以适合使用包含有机材料的绝缘层。例如,作为树脂层126可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅酮树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及上述树脂的前体等。另外,作为树脂层126,也可以使用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普鲁兰、水溶性纤维素或者醇可溶性聚酰胺树脂等有机材料。另外,作为树脂层126,也可以使用感光性树脂。作为感光性树脂也可以使用光致抗蚀剂。作为感光性树脂也可以使用正型材料或负型材料。另外,也可以通过作为树脂层126使用被着色的材料(例如,包含黑色颜料的材料等)来附加遮蔽来自相邻的像素的杂散光而抑制混色的功能。另外,也可以通过在绝缘层125与树脂层126之间设置反射膜(例如,包含选自银、钯、铜、钛和铝等中的一个或多个的金属膜)来附加使上述反射膜反射发光层所发射的光而提高光提取效率的功能。
树脂层126的顶面越为平坦越好,但有时为平缓的曲面形状。图1B等示出树脂层126的顶面为具有凹部及凸部的波形形状的例子,但不局限于此。例如,树脂层126的顶面可以为凸面、凹面或者平面。
作为保护层121也可以使用无机绝缘膜与有机绝缘膜的叠层膜。例如,优选在一对无机绝缘膜间夹持有机绝缘膜。另外,有机绝缘膜优选被用作平坦化膜。因此,可以使有机绝缘膜的顶面平坦,所以其上的无机绝缘膜的覆盖性提高,由此可以提高阻挡性。另外,保护层121的顶面变平坦,所以当在保护层121的上方设置结构物(例如,滤色片、触摸传感器的电极或透镜阵列等)时可以减少起因于下方结构的凹凸形状的影响,所以是优选的。
保护层121例如可以具有至少包括无机绝缘膜的单层结构或叠层结构。作为无机绝缘膜,例如可以举出氧化硅膜、氧氮化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜、氧化铝膜、氧氮化铝膜、氧化铪膜等的氧化物膜或氮化物膜。或者,作为保护层121也可以使用铟镓氧化物、铟镓锌氧化物等的半导体材料。
如图1C所示,可以在相同颜色的发光元件之间也设置狭缝120。如此,通过在相同颜色的发光元件之间也设置狭缝120,可以适合防止电流通过相邻的两个EL层流过而产生非意图的发光。由此,可以提高对比度,所以可以实现显示品质高的显示装置。
在Y方向上,也可以将有机层112R、有机层112G或有机层112B形成为带状,以便在相同颜色的发光元件间各有机层112R、有机层112G或有机层112B连续。通过将有机层112R等形成为带状,无需用来分割它们的空间,可以缩小发光元件间的非发光区域面积,所以可以提高开口率。
另外,图1A示出与公共电极113电连接的连接电极111C。连接电极111C被供应用来对公共电极113供应的电位(例如,阳极电位或阴极电位)。连接电极111C设置在发光元件110R等排列的显示区域的外侧。另外,在图1A中,以虚线表示公共电极113。
连接电极111C可以沿着显示区域的外周设置。例如,既可以沿着显示区域的外周的一个边设置,又可以横跨显示区域的外周的两个以上的边设置。就是说,在显示区域的顶面形状为方形的情况下,连接电极111C的顶面形状可以为帯状、L字状、“冂”字状(方括号状)或四角形等。
图1D是对应于图1A中的点划线C1-C2的截面示意图。图1D示出连接电极111C与公共电极113电连接的连接部130。在连接部130中,连接电极111C上隔着有机层114设置有公共电极113。另外,以接触于连接电极111C的侧面的方式设置有绝缘层125,该绝缘层125上设置有树脂层126。
注意,也可以在连接部130中不设置有机层114。此时,在连接部130中,在连接电极111C上以与连接电极111C接触的方式设置公共电极113,并且以覆盖公共电极113的方式设置保护层121。
图2A、图2B及图2C示出没有设置绝缘层125的情况的例子。
如图2A及图2B所示,树脂层126以接触于有机层115、有机层112及有机层116的侧面的方式设置。另外,如图2C所示,树脂层126以接触于连接电极111C的侧面的方式设置。
接下来,详细说明狭缝120及其附近的合适结构。图3A是包括图1B中的发光元件110R的一部分、发光元件110G的一部分及它们之间的区域的截面示意图。
如图3A所示,像素电极111的端部优选具有锥形形状。由此,可以提高有机层115等的台阶覆盖性。注意,在本说明书等中,“对象物的端部具有锥形形状”是指具有如下截面形状:在其端部的区域中表面与被形成面所形成的角度为大于0°且小于90°;并且其厚度从端部逐渐地增加。虽然在此示出像素电极111R等具有单层结构的情况,但也可以层叠多个层。
覆盖像素电极111R设置有有机层115。另外,覆盖像素电极111G设置有有机层115。上述有机层115通过由狭缝120分割一连续的膜来形成。
在以狭缝120为准设置有发光元件110R一侧,覆盖有机层115设置有有机层112R。另外,在以狭缝120为准设置有发光元件110G一侧,有机层115上设置有层135R。层135R也可以说是将成为有机层112R的膜的一部分被狭缝120分割而留在发光元件110G一侧的断片。
另外,在以狭缝120为准设置有发光元件110G一侧,覆盖有机层115设置有有机层112G。另外,在以狭缝120为准设置有发光元件110R一侧,有机层112R上设置有层135G。层135G也可以说是将成为有机层112G的膜的一部分被狭缝120分割而留在发光元件110R一侧的断片。
注意,根据狭缝120的位置及宽度、形成有机层112R的位置、形成有机层112G的位置等有时没有形成层135R和层135G中的一方或双方。具体而言,在形成狭缝120之前的有机层112R的端部与形成狭缝120的位置重叠的情况下,有时没有形成层135R。
覆盖有机层112R及层135G设置有有机层116。另外,覆盖有机层112G及层135R设置有有机层116。与有机层115同样,上述有机层116通过由狭缝120分割一连续的膜来形成。
绝缘层125设置在狭缝120的内部,并以接触于一对有机层115的侧面、有机层112R的侧面、有机层112G的侧面、层135R的侧面、层135G的侧面及一对有机层116的侧面的方式设置。另外,绝缘层125以覆盖衬底101的顶面的方式设置。
树脂层126以接触于绝缘层125的顶面及侧面的方式设置。树脂层126具有使有机层114的被形成面的凹部平坦化的功能。
覆盖有机层116、绝缘层125及树脂层126的顶面依次形成有有机层114、公共电极113及保护层121。注意,有机层114若不需要则可以不设置。
在此,层135R及层135G是位于将成为有机层112R或有机层112G的膜端部的部分。在利用FMM的沉积方法中,有机膜的厚度趋向于越近于端部越变薄,所以层135R及层135G具有比有机层112R或有机层112G薄的部分。层135R及层135G有时薄得在截面观察中确认不到。另外,即使层135R或层135G存在,也有时难以在截面观察中确认到层135R与有机层112G的境界、层135G与有机层112R的境界。
另一方面,层135R及层135G包含发光化合物(例如,荧光材料、磷光材料或量子点等),因此通过在平面上照射紫外光或可见光等光,可以得到由于光致发光的发光。通过使用光学显微镜等观察该发光,可以确认到层135R、层135G存在。具体而言,因为在设置有层135R的部分层135R与有机层112G重叠,所以在向该部分照射紫外光等时确认到来自层135R的光和来自有机层112G的光的双方。另外,根据来自层135R、层135G的发光的发射光谱、波长、发光颜色等,可以确认到层135R或层135G包含与有机层112R或有机层112G相同的材料。另外,有时还可以推测层135R、层135G所包含的化合物。
注意,在此示出使用FMM分别形成有机层112R及有机层112G并将其他有机层(有机层115、有机层116)形成为一连续的膜的例子,但不局限于此。例如,有机层115和有机层116中的一方或双方也可以使用FMM分别形成。此时,狭缝120的附近有时与层135R等同样地留下有机层115或有机层116的断片。
图3B是不包括绝缘层125的情况下的截面示意图。树脂层126以接触于一对有机层115的侧面、有机层112R的侧面、有机层112G的侧面、层135R的侧面、层135G的侧面及一对有机层116的侧面的方式设置。
此时,有时由于在形成将成为树脂层126的膜时使用的溶剂而EL层的一部分溶解。因此,在不设置绝缘层125的情况下,作为树脂层126的溶剂优选使用水、或者乙基醇、甲基醇、异丙基醇(IPA)或甘油等醇。注意,不局限于此,使用不溶解或不容易溶解EL层的溶剂,即可。
在图3A及图3B所示的放大图中说明发光元件110R、发光元件110G及它们之间的区域,但发光元件110R与发光元件110B之间、发光元件110G与发光元件110B之间也具有同样的结构。
[结构例子2]
与发光层为单层的情况相比,通过层叠多个发光层,可以在使相等电流流过时得到亮度更高的发光。并且,可以降低得到相等亮度所需的电流密度,所以可以提高可靠性。以下,说明层叠发光层的情况的例子。
图4A是下面例示出的显示装置的截面示意图。显示装置包括发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B。图4A所示的发光元件110R、发光元件110G及发光元件110B都是隔着电荷产生层(也称为中间层)层叠两个发光层的采用所谓的串联结构的发光元件。
发光元件110R具有像素电极111R上层叠有有机层115、有机层112R1、有机层116、电荷产生层117、有机层118、有机层112R2、有机层119、有机层114及公共电极113的结构。同样地,发光元件110G包括像素电极111G、有机层115、有机层112G1、有机层116、电荷产生层117、有机层118、有机层112G2、有机层119、有机层114及公共电极113。另外,发光元件110B包括像素电极111B、有机层115、有机层112B1、有机层116、电荷产生层117、有机层118、有机层112B2、有机层119、有机层114及公共电极113。
相邻的两个发光元件间设置有狭缝120。狭缝120以分割设置在两个像素电极之间的区域中的有机层115至有机层119的叠层结构的方式形成。并且,狭缝120的内部设置有绝缘层125及树脂层126。注意,也可以不设置绝缘层125。
图4B是包括图4A中的发光元件110R的一部分、发光元件110G的一部分及它们之间的区域的截面示意图。
在以狭缝120为准设置有发光元件110R一侧,有机层115与有机层116之间设置有层135G1。另外,有机层118与有机层119之间设置有层135G2。
在以狭缝120为准设置有发光元件110G一侧,有机层115与有机层116之间设置有层135R1。另外,有机层118与有机层119之间设置有层135R2。
层135R1及层135R2都也可以说是将成为有机层112R1或有机层112R2的膜的一部分被狭缝120分割而留在发光元件110G一侧的断片。同样地,层135G1及层135G2都也可以说是将成为有机层112G1或有机层112G2的膜的一部分被狭缝120分割而留在发光元件110R一侧的断片。
层135R1的侧面与有机层112R1的侧面隔着树脂层126(以及绝缘层125)对置。层135R2与有机层112R2、层135G1与有机层112G1以及层135G2与有机层112G2也是同样的,各侧面隔着树脂层126(以及绝缘层125)对置。
注意,有时没有设置层135R1、层135R2、层135G1和层135G2中的一个以上。
有机层112R1与层135G1的层叠顺序、有机层112R2与层135G2的层叠顺序、有机层112G1与层135R1的层叠顺序以及有机层112G2与层135R2的层叠顺序各自取决于有机层112R1与有机层112G1的层叠顺序或者有机层112R2与有机层112G2的层叠顺序,其顺序没有限制。
电荷产生层117设置在发光元件所包括的两个发光层(有机层112R1与有机层112R2)之间。有机层118设置在电荷产生层117与有机层112R2之间。有机层119设置在有机层112R2与有机层114之间。有机层118及有机层119可以分别独立包括电子注入层、电子传输层、空穴注入层和空穴传输层中的一个以上。
有机层115至有机层116的叠层结构及有机层118至有机层114的叠层结构都可以被称为一个发光单元。图4A等所示的发光元件110可以被称为具有隔着电荷产生层117层叠有两个发光单元的串联结构的发光元件。
[变形例子]
图5A是图3A的变形例子。图5A示出设置覆盖像素电极的端部的绝缘层131的情况的例子。
绝缘层131具有使有机层115的被形成面平坦化的功能。绝缘层131的端部优选具有锥形形状。此外,通过在绝缘层131中使用有机树脂,可以使其表面具有平缓的曲面。因此,可以提高形成在绝缘层131上的膜的覆盖性。
作为能够用于绝缘层131的材料,例如可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及这些树脂的前体等。
如图5A所示,绝缘层131也可以在与狭缝120重叠的区域中具有凹部。该凹部由于在进行用来形成狭缝120的蚀刻时绝缘层131顶部的一部分被蚀刻而可形成。因为绝缘层125的一部分以嵌入于绝缘层131的该凹部的方式形成,所以可以提高它们的密接性。
狭缝120设置在重叠于绝缘层131的区域。另外,层135R、层135G也设置在重叠于绝缘层131的区域。
图5B是对上述图4B还使用绝缘层131的情况的例子。
在图5B中,狭缝120、层135R1、层135R2、层135G1及层135G2都设置在重叠于绝缘层131的区域。
图6A及图6B是在绝缘层131上设置绝缘层132的情况的例子。
绝缘层132隔着绝缘层131重叠于像素电极111的端部。另外,绝缘层132覆盖绝缘层131的端部设置。另外,绝缘层132具有与像素电极111的顶面接触的部分。
绝缘层132的端部优选具有锥形形状。由此,可以提高覆盖绝缘层132的端部设置的EL层等形成在绝缘层132上的膜的台阶覆盖性。
另外,绝缘层132的厚度优选比绝缘层131薄。通过形成较薄的绝缘层132,可以提高形成在绝缘层132上的膜的台阶覆盖性。
作为可用于绝缘层132的无机绝缘材料,例如可以使用氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧氮化铝或氧化铪等氧化物或氮化物。此外,也可以使用氧化钇、氧化锆、氧化镓、氧化钽、氧化镁、氧化镧、氧化铈及氧化钕等。
另外,绝缘层132也可以层叠有包含上述无机绝缘材料的膜。例如,可以采用在氮化硅膜上层叠氧化硅膜或氧氮化硅膜的叠层结构、在氧化铝膜上层叠氧化硅膜或氧氮化硅膜的叠层结构等。氧化硅膜及氧氮化硅膜是尤其不容易被蚀刻的膜,所以优选配置在上侧。另外,氮化硅膜及氧化铝膜是不容易使水、氢、氧等扩散的膜,所以通过配置在绝缘层131一侧而被用作防止从绝缘层131脱离的气体扩散到发光元件的阻挡层。
狭缝120设置在重叠于绝缘层132的区域。另外,层135R、层135G也设置在重叠于绝缘层132的区域。
通过设置绝缘层132,可以防止在形成狭缝120时绝缘层131的顶面被蚀刻。
图6B是对上述图5B还使用绝缘层132的情况的例子。
在图6B中,狭缝120、层135R1、层135R2、层135G1及层135G2都设置在重叠于绝缘层132的区域。
[结构例子3]
以下说明更具体的结构例子。
图7A是下面例示出的显示装置的截面示意图。图7A示出包括发光元件110R、发光元件110G、发光元件110B及连接部130的区域的截面。另外,图7B是放大位于发光元件110R与发光元件110G之间的狭缝120及其附近的截面示意图。
在图7A所示的结构中,由狭缝120分割的有机层112B的一部分(断片)的层135B设置在发光元件110R附近及发光元件110G附近。
像素电极111的下方设置有导电层161、导电层162及树脂层163。
导电层161设置在绝缘层105上。导电层161在设置在绝缘层105中的开口中具有贯穿绝缘层105的部分。导电层161被用作电连接位于绝缘层105的下方的布线、晶体管或电极等(未图示)与像素电极111的布线或电极。
导电层161的位于绝缘层105的开口的部分形成有凹部。树脂层163以填充该凹部的方式设置,被用作平坦化膜。树脂层163的顶面越为平坦越好,但有时为平缓的曲面形状。图7A等示出树脂层163的顶面为具有凹部及凸部的波形形状的例子,但不局限于此。例如,树脂层163的顶面可以为凸面、凹面或者平面。
导电层161及树脂层163上设置有导电层162。导电层162被用作电连接导电层161与像素电极111的电极。
在此,在发光元件110为顶面发射型发光元件时,通过作为导电层162使用对可见光具有反射性的膜且作为像素电极111R使用对可见光具有透过性的膜,可以将导电层162用作反射电极。并且,由于可以还在绝缘层105的开口部(也称为接触部)的顶部隔着树脂层163设置导电层162及像素电极111,所以可以将与接触部重叠的部分为发光区域。因此,可以提高开口率。
图7A及图7B示出树脂层126的形状与上述不同的例子。
如图7B所示,树脂层126的顶部具有其宽度大于狭缝120的宽度的形状。如后面所述,绝缘层125将树脂层126作为蚀刻掩模被加工,所以残留被树脂层126的顶部覆盖的部分。并且,在显示装置的制造工序中使用的牺牲层145的一部分也因同样的理由而残留。具体而言,在狭缝120附近有机层116上设置有牺牲层145。另外,绝缘层125的一部分覆盖牺牲层145的顶面设置。另外,树脂层126覆盖牺牲层145及绝缘层125设置。
此时,绝缘层125的端部及牺牲层145的端部优选都具有锥形形状。由此,可以提高有机层114等的台阶覆盖性。
如图7A及图7B所示,层135R、层135G及层135B都接触于绝缘层125并具有与绝缘层125、牺牲层145及树脂层126重叠的区域。
[制造方法例子]
以下,参照附图说明本发明的一个方式的显示装置的制造方法的一个例子。在此,以上述图7A所示的显示装置为例进行说明。图8A至图11C是以下例示出的显示装置的制造方法例子的各工序中的截面示意图。另外,在图8A等中的右侧还示出连接部130及其附近的截面示意图。
构成显示装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以利用溅射法、化学气相沉积(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸镀法、脉冲激光沉积(PLD:Pulsed LaserDeposition)法、原子层沉积(ALD:Atomic Layer Deposition)法等形成。作为CVD法有等离子体增强化学气相沉积(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法或热CVD法等。此外,作为热CVD法之一,有有机金属化学气相沉积(MOCVD:Metal Organic CVD)法。
此外,构成显示装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以利用旋涂法、浸渍法、喷涂法、喷墨法、分配器法、丝网印刷法、胶版印刷法、刮刀(doctor knife)法、狭缝式涂布法、辊涂法、帘式涂布法、刮刀式涂布法等方法形成。
此外,当对构成显示装置的薄膜进行加工时,可以利用光刻法等进行加工。除了上述方法以外,还可以利用纳米压印法、喷砂法、剥离法等对薄膜进行加工。此外,可以通过利用金属掩模等遮蔽掩模的沉积方法直接形成岛状的薄膜。
光刻法典型地有如下两种方法。一个是在要进行加工的薄膜上形成抗蚀剂掩模,通过蚀刻等对该薄膜进行加工,并去除抗蚀剂掩模的方法。另一个是在沉积感光性薄膜之后,进行曝光及显影来将该薄膜加工为所希望的形状的方法。
在光刻法中,作为用于曝光的光,例如可以使用i线(波长365nm)、g线(波长436nm)、h线(波长405nm)或将这些光混合了的光。另外,还可以使用紫外光、KrF激光或ArF激光等。此外,也可以利用液浸曝光技术进行曝光。此外,作为用于曝光的光,也可以使用极紫外(EUV:Extreme Ultra-violet)光或X射线等。另外,也可以使用电子束代替用于曝光的光。当使用极紫外光、X射线或电子束时,可以进行极其微细的加工,所以是优选的。注意,在通过利用电子束等光束进行扫描而进行曝光时,不需要光掩模。
作为薄膜的蚀刻方法,可以利用干蚀刻法、湿蚀刻法及喷砂法等。
〔衬底101的准备〕
作为衬底101,可以使用至少具有能够承受后面的热处理程度的耐热性的衬底。在使用绝缘衬底作为衬底101的情况下,可以使用玻璃衬底、石英衬底、蓝宝石衬底、陶瓷衬底、有机树脂衬底等。此外,还可以使用以硅或碳化硅等为材料的单晶半导体衬底或多晶半导体衬底、以硅锗等为材料的化合物半导体衬底、SOI衬底等半导体衬底。
尤其是,衬底101优选使用在上述半导体衬底或绝缘衬底上形成有包括晶体管等半导体元件的半导体电路的衬底。该半导体电路优选例如构成像素电路、栅极线驱动电路(栅极驱动器)、源极线驱动电路(栅极驱动器)等。除此以外,还可以构成运算电路、存储电路等。
在衬底101的最上部设置绝缘层105。在绝缘层105中设置到达设置在衬底101中的晶体管、布线或电极等的多个开口。该开口可以通过光刻法形成。
作为绝缘层105可以使用无机绝缘材料或有机绝缘材料。
〔导电层161、树脂层163、导电层162、像素电极111的形成〕
在绝缘层105上沉积将成为导电层161的导电膜。此时,由于绝缘层105的开口而导电膜中形成凹部。
接着,在该导电膜的凹部上形成树脂层163。
作为树脂层163优选使用感光性树脂。此时,先沉积树脂膜后经过光掩模使树脂膜曝光,然后进行显影处理,由此可以形成树脂层163。然后,也可以通过灰化等对树脂层163的顶部进行蚀刻,以调整树脂层163的顶面高度。
另外,当作为树脂层163使用非感光性树脂时,在沉积树脂膜之后通过灰化等对树脂膜的顶部进行蚀刻到将成为导电层161的导电膜的表面露出,以使该树脂层的厚度最合适,由此可以形成树脂层163。
接着,在将成为导电层161的导电膜及树脂层163上沉积将成为导电层162的导电膜。然后,通过光刻法在两层导电膜上形成抗蚀剂掩模,通过蚀刻去除导电膜的不需要的部分。然后,去除抗蚀剂掩模,由此可以以同一工序形成导电层161及导电层162。
在此,使用同一光掩模以同一工序形成导电层161及导电层162,但也可以使用不同光掩模分别形成导电层161及导电层162。
接着,覆盖导电层161及导电层162形成导电膜,通过蚀刻去除该导电膜的一部分,由此形成像素电极111及连接电极111C(图8A)。此时,如图8A所示,优选以包括导电层161及导电层162的方式形成像素电极111及连接电极111C,由此导电层161及导电层162不暴露于形成像素电极111等时的蚀刻气氛。
〔有机层115的形成〕
接着,在像素电极111上沉积有机层115(图8B)。有机层115优选不使用FMM进行沉积。
注意,也可以使用FMM分别形成有机层115。在此情况下,可以参照后面的有机层112R等的记载。
有机层115可以优选利用真空蒸镀法形成。注意,不局限于此,也可以利用溅射法或喷墨法等形成。另外,不局限于此,可以适当地使用上述沉积方法。
〔有机层112R、有机层112G、有机层112B的形成〕
接着,以包括有机层115上且重叠于像素电极111R的区域的方式形成岛状有机层112R。
有机层112R优选利用通过FMM的真空蒸镀法形成。另外,也可以利用使用FMM的溅射法或喷墨法形成岛状有机层112R。
图8C示出通过FMM151R沉积有机层112R的状况。图8C示出利用在以被形成面位于下侧的方式倒转衬底的状态下进行沉积的所谓的面朝下(facedown)方式进行沉积的状况。
在使用FMM的蒸镀法等中,在多情况下蒸镀在大于FMM的开口图案的范围上。因此,如图8C中的虚线所示,即使使用其开口图案与像素电极111R的图案相同的FMM151R,有机层112R也可被沉积到像素电极111R与相邻于该像素电极111R的像素电极之间的区域。
接着,使用FMM151G在像素电极111G上形成有机层112G(图9A)。
与有机层112R同样,作为有机层112G也可形成扩大到像素电极111G的外侧的图案。其结果是,如图9A中的区域RG所示,可在有机层112R上形成层叠了有机层112G的部分。
接着,使用FMM151B在像素电极111B上形成有机层112B(图9B)。
与有机层112R及有机层112G同样,作为有机层112B也可形成扩大到像素电极111B的外侧的图案。其结果是,如图9B所示,可形成有机层112R上层叠有有机层112B的区域RB以及有机层112G上层叠有有机层112B的区域GB。
在此,优选的是,在连接电极111C上不形成有机层112R、有机层112G及有机层112B。
在此,按有机层112R、有机层112G、有机层112B的顺序形成,但形成顺序不局限于此。
〔有机层116的形成〕
接着,覆盖有机层112R、有机层112G及有机层112B形成有机层116(图9C)。有机层116可以以与有机层115同样的方法形成。
〔牺牲膜144的形成〕
接着,覆盖有机层116形成牺牲膜144。
牺牲膜144可以使用对有机层115、有机层112及有机层116的蚀刻处理具有高耐性的膜,即蚀刻选择比大的膜。另外,牺牲膜144可以使用相对于后面说明的牺牲膜146等牺牲膜的蚀刻选择比大的膜。并且,牺牲膜144尤其优选使用可通过给有机层115、有机层112及有机层116带来的损伤少的湿蚀刻法去除的膜。
作为牺牲膜144,例如可以适当地使用金属膜、合金膜、金属氧化物膜、半导体膜、无机绝缘膜等无机膜。牺牲膜144通过利用溅射法、蒸镀法、CVD法、ALD法等各种沉积方法形成。
尤其是,由于ALD法对于被形成层的沉积损伤小,所以直接形成在有机层116上的牺牲膜144优选利用ALD法形成。
作为牺牲膜144,例如可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯、钛、铝、钇、锆及钽等金属材料或者包含该金属材料的合金材料。尤其优选使用铝或银等低熔点材料。
另外,作为牺牲膜144可以使用铟镓锌氧化物(In-Ga-Zn氧化物,也记为IGZO)等金属氧化物。并且,可以使用氧化铟、铟锌氧化物(In-Zn氧化物)、铟锡氧化物(In-Sn氧化物)、铟钛氧化物(In-Ti氧化物)、铟锡锌氧化物(In-Sn-Zn氧化物)、铟钛锌氧化物(In-Ti-Zn氧化物)、铟镓锡锌氧化物(In-Ga-Sn-Zn氧化物)等。或者,也可以使用包含硅的铟锡氧化物等。
注意,也可以应用于使用元素M(M为铝、硅、硼、钇、锡、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁中的一种或多种)代替上述镓的情况。尤其是,M优选为镓、铝和钇中的一种或多种。
另外,作为牺牲膜144可以使用氧化铝、氧化铪、氧化硅等氧化物、氮化硅、氮化铝等氮化物或者氧氮化硅等氧氮化物。这样的无机绝缘材料可以利用溅射法、CVD法或ALD法等沉积方法形成。
作为牺牲膜144,也可以使用可溶解于至少对位于EL层的最上部的有机层116化学上稳定的溶剂的材料。尤其是,可以将溶解于水或醇的材料适当地用于牺牲膜144。当沉积牺牲膜144时,优选的是,在溶解于水或醇等溶剂的状态下以湿式的沉积方法涂布牺牲膜144,然后进行用来使溶剂蒸发的加热处理。此时,优选在减压气氛下进行加热处理,由此可以在低温且短时间下去除溶剂,而可以降低给EL层带来的热损伤。
作为用来形成牺牲膜144的湿式沉积方法,有旋涂法、浸渍法、喷涂法、喷墨法、分配器法、丝网印刷法、胶版印刷法、刮刀(doctor knife)法、狭缝式涂布法、辊涂法、帘式涂布法、刮刀式涂布法等。
作为牺牲膜144,可以使用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普鲁兰、水溶性纤维素或者醇可溶性聚酰胺树脂等有机材料。
〔牺牲膜146的形成〕
接着,在牺牲膜144上形成牺牲膜146。
牺牲膜146是被用作后面对牺牲膜144进行蚀刻时的硬掩模的膜。另外,在后面的牺牲膜146的加工时,牺牲膜144露出。因此,作为牺牲膜144和牺牲膜146,选择它们之间的蚀刻选择比大的膜的组合。由此,可以根据牺牲膜144的蚀刻条件以及牺牲膜146的蚀刻条件而选择可用作牺牲膜146的膜。
牺牲膜146可以根据牺牲膜144的蚀刻条件以及牺牲膜146的蚀刻条件从各种材料中选择。例如,可以从可用于上述牺牲膜144的膜中选择。
例如,作为牺牲膜146可以使用氧化物膜。典型地也可以使用氧化硅、氧氮化硅、氧化铝、氧氮化铝、氧化铪、氧氮化铪等氧化物膜或氧氮化物膜。
另外,作为牺牲膜146,例如可以使用氮化物膜。具体而言,可以使用氮化硅、氮化铝、氮化铪、氮化钛、氮化钽、氮化钨、氮化镓、氮化锗等氮化物。
例如,优选的是,作为牺牲膜144使用利用ALD法形成的氧化铝、氧化铪、氧化硅等的无机绝缘材料,作为牺牲膜146使用利用溅射法形成的铟镓锌氧化物(也记为In-Ga-Zn氧化物或IGZO)等的含铟的金属氧化物。或者,作为牺牲膜146优选使用钨、钼、铜、铝、钛及钽等金属或者包含该金属的合金。
另外,作为牺牲膜146也可以使用可用于有机层115、有机层112及有机层116等的有机膜。例如,可以将与用于有机层115、有机层112或有机层116的有机膜相同的膜用于牺牲膜146。通过使用这种有机膜,可以与有机层115、有机层112、有机层116等共同使用沉积装置,所以是优选的。再者,当将后面的牺牲层147作为掩模对有机层115、有机层112及有机层116等进行蚀刻时可以同时去除该牺牲层147,所以可以简化工序。
〔抗蚀剂掩模143的形成〕
接着,在牺牲膜146上且与像素电极111R、像素电极111G及像素电极111B重叠的位置分别形成抗蚀剂掩模143(图10A)。
抗蚀剂掩模143可以使用正型抗蚀剂材料或负型抗蚀剂材料等的含有感光性树脂的抗蚀剂材料。
在此,当以没有牺牲膜146的状态在牺牲膜144上形成抗蚀剂掩模143时,在牺牲膜144中有针孔等缺陷的情况下,有可能因抗蚀剂材料的溶剂而有机层115、有机层112及有机层116溶解。通过使用牺牲膜146,可以防止发生这种不良。
注意,在作为抗蚀剂材料的溶剂使用不溶解有机层115、有机层112及有机层116的材料的情况等下,有时也可以在牺牲膜144上直接形成抗蚀剂掩模143而不使用牺牲膜146。
〔牺牲膜146的蚀刻〕
接着,通过蚀刻去除牺牲膜146的不被抗蚀剂掩模143覆盖的一部分,来形成带状牺牲层147。
当对牺牲膜146进行蚀刻时,优选采用选择比高的蚀刻条件以防止牺牲膜144被该蚀刻去除。牺牲膜146的蚀刻可以利用湿蚀刻或干蚀刻进行,但通过利用干蚀刻,可以抑制牺牲层147的图案缩小。
〔抗蚀剂掩模143的去除〕
接着,去除抗蚀剂掩模143。
抗蚀剂掩模143的去除可以利用湿蚀刻或干蚀刻进行。尤其优选的是,利用将氧气体用作蚀刻气体的干蚀刻(也称为等离子体灰化)去除抗蚀剂掩模143。
此时,抗蚀剂掩模143的去除由于在有机层116被牺牲膜144覆盖的状态下进行,因此有机层115、有机层112及有机层116所受的影响得到抑制。尤其是,在有机层115、有机层112及有机层116暴露于氧时有时给电特性带来负面影响,所以在进行等离子体灰化等利用氧气体的蚀刻的情况下这是优选的。另外,在通过湿蚀刻去除抗蚀剂掩模143的情况下,因为有机层116等不暴露于药液,所以也可以防止有机层116等溶解。
〔牺牲膜144的蚀刻〕
接着,将牺牲层147用作硬掩模通过蚀刻去除牺牲膜144的一部分,来形成牺牲层145(图10B)。
牺牲膜144的蚀刻可以利用湿蚀刻或干蚀刻进行,但优选利用干蚀刻,由此可以抑制图案的缩小。
〔有机层116、有机层112、有机层115的蚀刻〕
接着,通过蚀刻去除不被牺牲层145的有机层116、有机层112、有机层115的一部分,来形成狭缝120。同时,连接电极111C的顶面也露出。
此时,通过蚀刻有机层112R、有机层112G及有机层112B的一部分被分割,形成有机层112R的断片的层135R、有机层112G的断片的层135G及有机层112B的断片的层135B。
尤其是,有机层116、有机层112、有机层115的蚀刻优选利用使用主要成分中不包含氧的蚀刻气体的干蚀刻。由此,可以抑制有机层116、有机层112、有机层115的变质,而可以实现可靠性高的显示装置。作为主要成分中不包含氧的蚀刻气体,例如可以举出CF4、C4F8、SF6、CHF3、Cl2、H2O、BCl3、H2或者稀有气体(He等)。另外,可以将上述气体和不包含氧的稀释气体的混合气体用作蚀刻气体。
注意,有机层116、有机层112、有机层115的蚀刻不局限于上述方法,可以利用使用其他气体的干蚀刻进行,也可以利用湿蚀刻进行。
另外,在作为有机层116、有机层112、有机层115的蚀刻利用使用含有氧气体的蚀刻气体或者氧气体的干蚀刻时,可以提高蚀刻速率。由此,可以在将蚀刻速率保持为足够的速度的状态下以低功率的条件进行蚀刻,因此可以降低蚀刻所带来的损伤。并且,可以抑制蚀刻时发生的反应生成物的附着等不良。例如,可以使用对上述主要成分中不包含氧的蚀刻气体添加氧气体的蚀刻气体。
在对有机层116、有机层112、有机层115进行蚀刻时绝缘层105露出。因此,作为绝缘层105优选使用对有机层115的蚀刻具有高耐性的膜。注意,在对有机层115进行蚀刻时有时绝缘层105的顶部被蚀刻而不被有机层115的部分薄膜化。
另外,也可以在有机层116、有机层112、有机层115的蚀刻的同时对牺牲层147进行蚀刻。通过以同一个处理对有机层116、有机层112、有机层115及牺牲层147进行蚀刻,可以简化工序,而可以减少显示装置的制造成本,因此是优选的。
〔牺牲层的去除〕
接着,去除牺牲层147,使牺牲层145的顶面露出(图10C)。此时,牺牲层145优选残留。此外,这时点也可以不去除牺牲层147。
〔绝缘膜125f的形成〕
接着,覆盖牺牲层145及狭缝120沉积绝缘膜125f。
绝缘膜125f被用作防止水等杂质扩散到EL层的阻挡层。绝缘膜125f优选利用台阶覆盖性优异的ALD法形成,由此可以适当地覆盖EL层的侧面。
绝缘膜125f优选使用与牺牲层145相同的材料的膜,由此可以在后面工序中同时进行蚀刻。例如,优选将利用ALD法形成的氧化铝、氧化铪、氧化硅等无机绝缘材料用于绝缘膜125f及牺牲层145。
注意,可用于绝缘膜125f的材料不局限于此,可以适当地使用可用于上述牺牲膜144的材料。
〔树脂层126的形成〕
接着,在重叠于狭缝120的区域中形成树脂层126(图11A)。树脂层126可以以与树脂层163同样的方法形成。
在此,示出以其宽度大于狭缝120的宽度的方式形成树脂层126的情况的例子。
〔绝缘膜125f、牺牲层145的蚀刻〕
接着,通过蚀刻去除绝缘膜125f及牺牲层145的不被树脂层126覆盖的部分,使有机层116的顶面露出。此时,同时在被树脂层126覆盖的区域中形成绝缘层125及牺牲层145(图11B)。
优选的是,以同一工序对绝缘膜125f及牺牲层145进行蚀刻。尤其是,牺牲层145的蚀刻优选通过给有机层116带来的蚀刻损伤较低的湿蚀刻进行。例如,优选利用使用四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液、稀氢氟酸、草酸、磷酸、乙酸、硝酸或它们的混合液体的湿蚀刻。
或者,优选将绝缘膜125f和牺牲层145中的任一方或双方溶解于水或醇等溶剂而去除。在此,作为可溶解绝缘膜125f及牺牲层145的醇,可以利用乙醇、甲醇、异丙醇(IPA)或甘油等各种醇。
为了在去除绝缘膜125f及牺牲层145之后去除包含在有机层115、有机层112、有机层116内部的水及吸附于表面的水,优选进行干燥处理。例如,优选在非活性气体气氛或减压气氛下进行加热处理。在加热处理中,作为衬底温度可以在50℃以上且200℃以下,优选在60℃以上且150℃以下,更优选在70℃以上且120℃以下的温度下进行。通过采用减压气氛,可以以更低温进行干燥,所以是优选的。
〔有机层114的形成〕
接着,覆盖有机层116、绝缘层125、牺牲层145及树脂层126等沉积有机层114。
有机层114可以使用与有机层115等同样的方法沉积。在利用蒸镀法沉积有机层114时,也可以以不使有机层114沉积在连接电极111C上的方式使用遮蔽掩模沉积。
〔公共电极113的形成〕
接着,以覆盖有机层114的方式形成公共电极113。
公共电极113可以通过蒸镀法或溅射法等的沉积方法形成。或者,也可以层叠通过蒸镀法形成的膜与通过溅射法形成的膜。
公共电极113优选以包括沉积有机层114的区域的方式形成。就是说,有机层114的端部可以与公共电极113重叠。公共电极113也可以使用遮蔽掩模形成。
在连接部130中,在连接电极111C与公共电极113之间夹持有机层114。此时,作为有机层114优选使用电阻尽可能低的材料。或者,通过尽可能形成得薄,优选降低有机层114的厚度方向的电阻。例如,通过作为有机层114使用厚度为1nm以上且5nm以下,优选为1nm以上且3nm以下的电子注入性或空穴注入性的材料,有时可以使连接电极111C与公共电极113之间的电阻小到可忽略的程度。
〔保护层的形成〕
接着,在公共电极113上形成保护层121(图11C)。在沉积用于保护层121的无机机绝缘膜时优选使用溅射法、PECVD法或ALD法。尤其是,ALD法是台阶覆盖性良好且不容易产生针孔等缺陷的方法,所以是优选的。另外,在沉积有机绝缘膜时,由于可以在所希望的区域均匀地形成膜,所以优选使用喷墨法。
通过上述工序,可以制造图7A所示的显示装置。
注意,以上示出以其宽度大于狭缝120的宽度的方式形成树脂层126的情况的例子,但也可以以其宽度与狭缝120的宽度一致的方式形成树脂层126。
图12A是在形成绝缘膜125f之后形成树脂层126这时点的截面示意图。
例如,如图12A所示,通过形成其宽度大于狭缝120的树脂层126而然后利用灰化等对树脂层126的顶部进行蚀刻,可以只在狭缝120的内部形成树脂层126。此时,优选尽可能使树脂层126的顶面的高度与相邻的有机层116的顶面的高度一致。由此,可以减少起因于狭缝120的台阶,而可以提高有机层114等的台阶覆盖性。
接着,与上述同样地对绝缘膜125f及牺牲层145进行蚀刻(图12B)。此时,因为牺牲层145没有被树脂层126覆盖的部分,所以牺牲层145被去除而不残留断片。
接着,通过以与上述同样的方法形成有机层114、公共电极113及保护层121,可以如图12C所示那样制造显示装置。
另外,图12C示出在连接电极111C与公共电极113之间不设置有机层114的情况的例子。因为连接电极111C与公共电极113接触,所以可以使它们之间的接触电阻极少,而可以降低功耗。
以上是显示装置的制造方法例子的说明。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式2)
在本实施方式中,说明本发明的一个方式的显示装置的结构例子。
本实施方式的显示装置可以为高分辨率的显示装置或大型显示装置。因此,例如可以将本实施方式的显示装置用作如下装置的显示部:具有较大的屏幕的电子设备诸如电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌、弹珠机等大型游戏机等;数码相机;数字视频摄像机;数码相框;移动电话机;便携式游戏机;智能手机;手表型终端;平板终端;便携式信息终端;声音再现装置。
[发光装置400]
图13示出发光装置400的立体图,图14A示出发光装置400的截面图。
显示装置400具有贴合衬底452与衬底451的结构。在图13中,以虚线表示衬底452。
显示装置400包括显示部462、电路464及布线465等。图13示出显示装置400中安装有IC473及FPC472的例子。因此,也可以将图13所示的结构称为包括显示装置400、IC(集成电路)及FPC的显示模块。
作为电路464,例如可以使用扫描线驱动电路。
布线465具有对显示部462及电路464供应信号及电力的功能。该信号及电力从外部经由FPC472输入到布线465或者从IC473输入到布线465。
图13示出通过COG(Chip On Glass:玻璃覆晶封装)方式或COF(Chip on Film:薄膜覆晶封装)方式等在衬底451上设置IC473的例子。作为IC473,例如可以使用包括扫描线驱动电路或信号线驱动电路等的IC。注意,显示装置400及显示模块不一定必须设置有IC。此外,也可以将IC利用COF方式等安装于FPC。
图14A示出显示装置400的包括FPC472的区域的一部分、电路464的一部分、显示部462的一部分及包括连接部的区域的一部分的截面的一个例子。图14A尤其示出截断显示部462中的包括发射绿色光的发光元件430b及发射蓝色光的发光元件430c的区域时的截面的一个例子。
图14A所示的显示装置400在衬底453与衬底454之间包括晶体管202、晶体管210、发光元件430b及发光元件430c等。
发光元件430b及发光元件430c可以使用在实施方式1中例示出的发光元件。
在此,当显示装置的像素包括具有发射彼此不同的光的发光元件的三个子像素时,作为该三个子像素可以举出红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)这三个颜色的子像素、黄色(Y)、青色(C)及品红色(M)这三个颜色的子像素等。当包括四个上述子像素时,作为该四个子像素可以举出R、G、B及白色(W)这四个颜色的子像素、R、G、B及Y这四个颜色的子像素等。
此外,衬底454和保护层416通过粘合层442贴合。粘合层442分别与发光元件430b及发光元件430c重叠,显示装置400采用固体密封结构。
发光元件430b及发光元件430c作为像素电极包括导电层411a、导电层411b及导电层411c。导电层411b对可见光具有反射性,被用作反射电极。导电层411c对可见光具有透过性,被用作光学调整层。
导电层411a通过设置在绝缘层214中的开口电连接到晶体管210所包括的导电层222b。晶体管210具有控制发光元件的驱动的功能。
覆盖像素电极设置有EL层412G或EL层412B。以接触于EL层412G的侧面及EL层412B的侧面的方式设置有绝缘层421,以填充绝缘层421的凹部的方式设置有树脂层422。覆盖EL层412G及EL层412B设置有有机层414、公共电极413及保护层416。另外,以接触于绝缘层421的方式设置有层415B及层415G。层415B包含与EL层412B相同的材料,层415G包含与EL层412G相同的材料。
发光元件将光发射到衬底452一侧。衬底452优选使用对可见光的透过性高的材料。
晶体管202及晶体管210都设置在衬底451上。这些晶体管可以使用同一材料及同一工序形成。
衬底453和绝缘层212被粘合层455贴合。
显示装置400的制造方法为如下:首先,使用粘合层442将设置有绝缘层212、各晶体管、各发光器件等的制造衬底与设置有遮光层417的衬底454贴合在一起;然后,剥离制造衬底而将其贴合在露出的衬底453,来将形成在制造衬底上的各构成要素转置到衬底453。衬底453和衬底454优选具有柔性。由此,可以提高显示装置400的柔性。
作为绝缘层212,可以使用可以用于绝缘层211及绝缘层215的无机绝缘膜。
衬底453的不与衬底454重叠的区域中设置有连接部204。在连接部204中,布线465通过导电层466及连接层242与FPC472电连接。导电层466可以通过对与像素电极相同的导电膜进行加工来获得。因此,通过连接层242可以使连接部204与FPC472电连接。
晶体管202及晶体管210包括:用作栅极的导电层221;用作栅极绝缘层的绝缘层211;包含沟道形成区域231i及一对低电阻区域231n的半导体层231;与一对低电阻区域231n中的一个连接的导电层222a;与一对低电阻区域231n中的另一个连接的导电层222b;用作栅极绝缘层的绝缘层225;用作栅极的导电层223;以及覆盖导电层223的绝缘层215。绝缘层211位于导电层221与沟道形成区域231i之间。绝缘层225位于导电层223与沟道形成区域231i之间。
导电层222a及导电层222b通过设置在绝缘层215中的开口与低电阻区域231n连接。导电层222a及导电层222b中的一个用作源极,另一个用作漏极。
图14A示出绝缘层225覆盖半导体层的顶面及侧面的例子。导电层222a及导电层222b通过设置在绝缘层225及绝缘层215中的开口与低电阻区域231n连接。
另一方面,在图14B所示的晶体管209中,绝缘层225与半导体层231的沟道形成区域231i重叠而不与低电阻区域231n重叠。例如,通过以导电层223为掩模加工绝缘层225,可以形成图14B所示的结构。在图14B中,绝缘层215覆盖绝缘层225及导电层223,并且导电层222a及导电层222b分别通过绝缘层215的开口与低电阻区域231n连接。再者,还可以设置有覆盖晶体管的绝缘层218。
对本实施方式的显示装置所包括的晶体管结构没有特别的限制。例如,可以采用平面型晶体管、交错型晶体管或反交错型晶体管等。此外,晶体管都可以具有顶栅结构或底栅结构。或者,也可以在形成沟道的半导体层上下设置栅极。
作为晶体管202及晶体管210,采用两个栅极夹着形成沟道的半导体层的结构。此外,也可以连接两个栅极,并通过对该两个栅极供应同一信号,来驱动晶体管。或者,通过对两个栅极中的一个施加用来控制阈值电压的电位,对另一个施加用来进行驱动的电位,可以控制晶体管的阈值电压。
对用于晶体管的半导体层的半导体材料的结晶性也没有特别的限制,可以使用非晶半导体、单晶半导体或者单晶半导体以外的具有结晶性的半导体(微晶半导体、多晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用单晶半导体或具有结晶性的半导体时可以抑制晶体管的特性劣化,所以是优选的。
晶体管的半导体层优选使用金属氧化物(氧化物半导体)。就是说,本实施方式的显示装置优选使用在沟道形成区中包含金属氧化物的晶体管(以下,OS晶体管)。
用于晶体管的半导体层的金属氧化物的带隙优选为2eV以上,更优选为2.5eV以上。通过使用带隙较宽的金属氧化物,可以减小OS晶体管的关态电流(off-statecurrent)。
金属氧化物优选至少包含铟或锌,更优选包含铟及锌。例如,金属氧化物优选包含铟、M(M为选自镓、铝、钇、锡、硅、硼、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨、镁和钴中的一种或多种)及锌。尤其是,M优选为选自镓、铝、钇和锡中的一种或多种,更优选为镓。注意,以下有时将包含铟、M及锌的金属氧化物称为In-M-Zn氧化物。
在金属氧化物使用In-M-Zn氧化物时,该In-M-Zn氧化物中的In的原子数比优选为M的原子数比以上。作为这种In-M-Zn氧化物的金属元素的原子数比,可以举出In:M:Zn=1:1:1或其附近的组成、In:M:Zn=1:1:1.2或其附近的组成、In:M:Zn=2:1:3或其附近的组成、In:M:Zn=3:1:2或其附近的组成、In:M:Zn=4:2:3或其附近的组成、In:M:Zn=4:2:4.1或其附近的组成、In:M:Zn=5:1:3或其附近的组成、In:M:Zn=5:1:6或其附近的组成、In:M:Zn=5:1:7或其附近的组成、In:M:Zn=5:1:8或其附近的组成、In:M:Zn=6:1:6或其附近的组成、In:M:Zn=5:2:5或其附近的组成等。此外,附近的组成包括所希望的原子数比的±30%的范围。通过增大金属氧化物中的铟的原子数比,可以提高晶体管的通态电流(on-state current)或场效应迁移率等。
例如,当记载为原子数比为In:Ga:Zn=4:2:3或其附近的组成时包括如下情况:In的原子数比为4时,Ga的原子数比为1以上且3以下,Zn的原子数比为2以上且4以下。此外,当记载为原子数比为In:Ga:Zn=5:1:6或其附近的组成时包括如下情况:In的原子数比为5时,Ga的原子数比大于0.1且为2以下,Zn的原子数比为5以上且7以下。此外,当记载为原子数比为In:Ga:Zn=1:1:1或其附近的组成时包括如下情况:In的原子数比为1时,Ga的原子数比大于0.1且为2以下,Zn的原子数比大于0.1且为2以下。
In-M-Zn氧化物中的In的原子数比也可以小于M的原子数比。作为这种In-M-Zn氧化物的金属元素的原子数比,可以举出In:M:Zn=1:3:2或其附近的组成、In:M:Zn=1:3:3或其附近的组成、In:M:Zn=1:3:4或其附近的组成等。通过增大金属氧化物中的M的原子数比,可以使In-M-Zn氧化物的带隙更宽而可以提高相对于光负偏压应力测试的耐性。具体而言,可以减小在晶体管的NBTIS(Negative Bias Temperature Illumination Stress)测试中测量的阈值电压的变化量或漂移电压(Vsh)的变化量。注意,漂移电压(Vsh)被定义为在晶体管的漏极电流(Id)-栅极电压(Vg)曲线的倾斜程度最大的点的切线与Id=1pA的直线交叉处的Vg。
或者,晶体管的半导体层也可以包含硅。作为硅,可以举出非晶硅、结晶硅(低温多晶硅、单晶硅等)等。
或者,晶体管的半导体层也可以具有被用作半导体的层状物质。层状物质是具有层状结晶结构的材料群的总称。层状结晶结构是由共价键或离子键形成的层通过如范德华力那样的比共价键或离子键弱的键合层叠的结构。层状物质在单位层中具有高导电性,即,具有高二维导电性。通过将被用作半导体并具有高二维导电性的材料用于沟道形成区域,可以提供通态电流高的晶体管。
作为上述层状物质,例如可以举出石墨烯、硅烯、硫族化物等。硫族化物是包含氧族元素(属于第16族的元素)的化合物。此外,作为硫族化物,可以举出过渡金属硫族化物、第13族硫族化物等。作为能够被用作晶体管的半导体层的过渡金属硫族化物,具体地可以举出硫化钼(典型的是MoS2)、硒化钼(典型的是MoSe2)、碲化钼(典型的是MoTe2)、硫化钨(典型的是WS2)、硒化钨(典型的是WSe2)、碲化钨(典型的是WTe2)、硫化铪(典型的是HfS2)、硒化铪(典型的是HfSe2)、硫化锆(典型的是ZrS2)、硒化锆(典型的是ZrSe2)等。
电路464所包括的晶体管和显示部462所包括的晶体管既可以具有相同的结构,又可以具有不同的结构。电路464所包括的多个晶体管既可以具有相同的结构,又可以具有两种以上的不同结构。与此同样,显示部462所包括的多个晶体管既可以具有相同的结构,又可以具有两种以上的不同结构。
优选的是,将水及氢等杂质不容易扩散的材料用于覆盖晶体管的绝缘层中的至少一个。由此,可以将该绝缘层用作阻挡层。通过采用这种结构,可以有效地抑制杂质从外部扩散到晶体管中,从而可以提高显示装置的可靠性。
作为绝缘层211、绝缘层212、绝缘层215、绝缘层218及绝缘层225优选使用无机绝缘膜。作为无机绝缘膜,例如可以使用氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜、氮化铝膜等。此外,也可以使用氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜及氧化钕膜等。此外,也可以层叠上述无机绝缘膜中的两个以上。
这里,有机绝缘膜的阻挡性在很多情况下低于无机绝缘膜。因此,有机绝缘膜优选在显示装置400的端部附近包括开口。由此,可以抑制杂质从显示装置400的端部通过有机绝缘膜进入。此外,也可以以其端部位于显示装置400的端部的内侧的方式形成有机绝缘膜,以使有机绝缘膜不暴露于显示装置400的端部。
用作平坦化层的绝缘层214优选使用有机绝缘膜。作为能够用于有机绝缘膜的材料,例如可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及上述树脂的前体等。
优选在衬底454的衬底453一侧的面设置遮光层417。此外,可以在衬底454的外侧配置各种光学构件。作为光学构件,可以使用偏振片、相位差板、光扩散层(扩散薄膜等)、防反射层及聚光薄膜(condensing film)等。此外,在衬底454的外侧也可以配置抑制尘埃的附着的抗静电膜、不容易被弄脏的具有拒水性的膜、抑制使用时的损伤的硬涂膜、冲击吸收层等。
通过形成覆盖发光元件的保护层416,可以抑制水等杂质进入发光元件,由此可以提高发光元件的可靠性。
在图14A中示出连接部228。在连接部228中,公共电极413与布线电连接。图14A示出作为该布线采用与像素电极相同的叠层结构的情况的例子。
衬底453及衬底454可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石以及树脂等。从发光元件取出光一侧的衬底使用使该光透过的材料。通过将具有柔性的材料用于衬底453及衬底454,可以提高显示装置的柔性。作为衬底453或衬底454,可以使用偏振片。
作为衬底453及衬底454,可以使用如下材料:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚醚砜(PES)树脂、聚酰胺树脂(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚硅氧烷树脂、环烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、ABS树脂以及纤维素纳米纤维等。此外,也可以作为衬底453和衬底454中的一方或双方使用其厚度为具有柔性程度的玻璃。
在将圆偏振片重叠于显示装置的情况下,优选将光学各向同性高的衬底用作显示装置所包括的衬底。光学各向同性高的衬底的双折射较低(也可以说双折射量较少)。
光学各向同性高的衬底的相位差值(retardation value)的绝对值优选为30nm以下,更优选为20nm以下,进一步优选为10nm以下。
作为光学各向同性高的薄膜,可以举出三乙酸纤维素(也被称为TAC:Cellulosetriacetate)薄膜、环烯烃聚合物(COP)薄膜、环烯烃共聚物(COC)薄膜及丙烯酸薄膜等。
当作为衬底使用薄膜时,有可能因薄膜的吸水而发生显示面板出现皱纹等形状变化。因此,作为衬底优选使用吸水率低的薄膜。例如,优选使用吸水率为1%以下的薄膜,更优选使用吸水率为0.1%以下的薄膜,进一步优选为使用吸水率为0.01%以下的薄膜。
作为粘合层,可以使用紫外线固化粘合剂等光固化粘合剂、反应固化粘合剂、热固化粘合剂、厌氧粘合剂等各种固化粘合剂。作为这些粘合剂,可以举出环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、酰亚胺树脂、PVC(聚氯乙烯)树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)树脂、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)树脂等。尤其是,优选使用环氧树脂等透湿性低的材料。此外,也可以使用两液混合型树脂。此外,也可以使用粘合薄片等。
作为连接层242,可以使用各向异性导电膜(ACF:Anisotropic ConductiveFilm)、各向异性导电膏(ACP:Anisotropic Conductive Paste)等。
作为可用于晶体管的栅极、源极及漏极和构成显示装置的各种布线及电极等导电层的材料,可以举出铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、银、钽或钨等金属或者以上述金属为主要成分的合金等。可以使用包含这些材料的膜的单层或叠层。
此外,作为具有透光性的导电材料,可以使用氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、包含镓的氧化锌等导电氧化物或石墨烯。或者,可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯或钛等金属材料或包含该金属材料的合金材料。或者,还可以使用该金属材料的氮化物(例如,氮化钛)等。此外,当使用金属材料或合金材料(或者它们的氮化物)时,优选将其形成得薄到具有透光性。此外,可以使用上述材料的叠层膜作为导电层。例如,通过使用银和镁的合金与铟锡氧化物的叠层膜等,可以提高导电性,所以是优选的。上述材料也可以用于构成显示装置的各种布线及电极等的导电层及发光元件所包括的导电层(被用作像素电极或公共电极的导电层)。
作为可用于各绝缘层的绝缘材料,例如可以举出丙烯酸树脂或环氧树脂等树脂、无机绝缘材料如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝等。
本实施方式所示的结构例子及对应该结构例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式3)
以下说明显示装置的显示部中的像素的结构例子。
图1A所示的显示装置100是采用条纹排列的例子。在图1A中,该条纹排列由子像素R、G、B的三个子像素构成。子像素R、G、B分别包括发光颜色互不相同的发光器件。例如,子像素R、G、B分别可以是红色、绿色、蓝色的子像素。
图15A所示的像素103采用S条纹排列。图15A所示的像素103由子像素R、G、B的三个子像素构成。
图15B所示的像素103包括具有带圆角的近似梯形的顶面形状的子像素G、具有带圆角的近似三角形的顶面形状的子像素R以及具有带圆角的近似四角形或近似六角形的顶面形状的子像素B。另外,子像素G的发光面积大于子像素R。如此,各子像素的形状及尺寸可以分别独立决定。例如,包括可靠性高的发光器件的子像素的尺寸可以更小。例如,子像素R、子像素G、子像素B分别可以是红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素。
图15C所示的像素125a及125b采用Pentile排列。图15C示出交替地配置包括子像素R及子像素G的像素125a以及包括子像素G及子像素B的像素125b的例子。例如,子像素R、子像素G、子像素B分别可以是红色子像素、绿色子像素、蓝色子像素。
图15D及图15E所示的像素125a及125b采用Delta排列。像素125a在上方的行(第一行)中包括两个子像素(子像素R、G),在下方的行(第二行)中包括一个子像素(子像素B)。像素125b在上方的行(第一行)中包括一个子像素(子像素B),在下方的行(第二行)中包括两个子像素(子像素R、G)。
图15D是各子像素具有带圆角的近似四角形的顶面形状的例子,图15E是各子像素具有圆形顶面形状的例子。
在光刻法中,被加工的图案越微细越不能忽视光的衍射所带来的影响,所以在通过曝光转移光掩模的图案时其保真度下降,难以将抗蚀剂掩模加工为所希望的形状。因此,即使光掩模的图案为矩形,也易于形成带圆角的图案。因此,子像素的顶面形状有时呈带圆角的多角形形状、椭圆形或圆形等。
并且,在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中,使用抗蚀剂掩模将EL层加工为岛状。形成在EL层上的抗蚀剂膜需要以低于EL层的耐热温度的温度固化。因此,根据EL层的材料的耐热温度及抗蚀剂材料的固化温度而有时抗蚀剂膜的固化不充分。固化不充分的抗蚀剂膜在被加工时有时呈远离所希望的形状的形状。其结果是,EL层的顶面形状有时呈带圆角的多角形形状、椭圆形或圆形等。例如,当要形成顶面形状为正方形的抗蚀剂掩模时,有时形成圆形顶面形状的抗蚀剂掩模而EL层的顶面形状呈圆形。
为了使EL层的顶面形状呈所希望的形状,也可以利用以设计图案与转移图案一致的方式预先校正掩模图案的技术(OPC(Optical Proximity Correction:光学邻近效应修正)技术)。具体而言,在OPC技术中,对掩模图案上的图形角部等追加校正用图案。
图16A至图16C所示的像素103采用条纹排列。图16A至图16C所示的像素103由子像素R、G、B、W的四个子像素构成。子像素R、G、B、W分别包括发光颜色互不相同的发光器件。例如,子像素R、G、B、W分别可以是红色、绿色、蓝色、白色的子像素。
图16A是各子像素具有矩形顶面形状的例子,图16B是各子像素具有连接两个半圆与矩形的顶面形状的例子,图16C是各子像素具有椭圆形顶面形状的例子。
图16D至图16F所示的像素103采用矩阵排列。图16D至图16F所示的像素103由子像素R、G、B、W的四个子像素构成。
图16D是各子像素具有正方形顶面形状的例子,图16E是各子像素具有带圆角的近似正方形顶面形状的例子,图16F是各子像素具有圆形顶面形状的例子。图16G是包括采用条纹排列的子像素R、G、B以及三个子像素W的例子。
(实施方式4)
在本实施方式中,对能用于本发明的一个方式的显示装置的发光元件(也称为发光器件)进行说明。
在本说明书等中,有时将使用金属掩模或FMM(Fine Metal Mask,高精细金属掩模)制造的器件称为具有MM(Metal Mask)结构的器件。此外,在本说明书等中,有时将不使用金属掩模或FMM制造的器件称为具有MML(Metal Mask Less)结构的器件。
此外,在本说明书等中,有时将在各颜色的发光器件(这里为蓝色(B)、绿色(G)及红色(R))中分别形成发光层或分别涂布发光层的结构称为SBS(Side By Side)结构。另外,在本说明书等中,有时将可发射白色光的发光器件称为白色发光器件。白色发光器件通过与着色层(例如,滤色片)组合可以实现全彩色的显示装置。
另外,发光器件大致可以分为单结构和串联结构。单结构的器件优选具有如下结构:在一对电极间包括一个发光单元,而且该发光单元包括一个以上的发光层。为了以单结构得到白色发光,以两个以上的发光层的各发光处于补色关系的方式选择发光层即可。例如,通过使第一发光层的发光颜色与第二发光层的发光颜色处于补色关系,可以得到在发光器件整体上以白色发光的结构。此外,包括三个以上的发光层的发光器件也是同样的。
串联结构的器件优选具有如下结构:在一对电极间包括两个以上的多个发光单元,而且各发光单元包括一个以上的发光层。通过在各发光单元中使用发射相同颜色的光的发光层,可以实现每规定电流的亮度得到提高且其可靠性比单结构更高的发光器件。为了以串联结构得到白色发光,采用组合从多个发光单元的发光层发射的光来得到白色发光的结构即可。注意,得到白色发光的发光颜色的组合与单结构中的结构同样。此外,在串联结构的器件中,优选在多个发光单元间设置电荷产生层等中间层。
另外,在对上述白色发光器件(单结构或串联结构)和SBS结构的发光器件进行比较的情况下,可以使SBS结构的发光器件的功耗比白色发光器件低。在想要降低功耗时优选采用SBS结构的发光器件。另一方面,白色发光器件的制造程序比SBS结构的发光器件简单,由此可以降低制造成本或者提高制造成品率,所以是优选的。
<发光器件的结构例子>
如图17A所示,发光器件在一对电极(下部电极772、上部电极788)间包括EL层786。EL层786可以由层4420、发光层4411、层4430等的多个层构成。层4420例如可以包括含有电子注入性高的物质的层(电子注入层)及含有电子传输性高的物质的层(电子传输层)等。发光层4411例如包含发光化合物。层4430例如可以包括含有空穴注入性高的物质的层(空穴注入层)及含有空穴传输性高的物质的层(空穴传输层)。
包括设置在一对电极间的层4420、发光层4411及层4430的结构可以被用作单一的发光单元,在本说明书中将图17A的结构称为单结构。
图17B示出图17A所示的发光器件所包括的EL层786的变形例子。具体而言,图17B所示的发光器件包括下部电极772上的层4430-1、层4430-1上的层4430-2、层4430-2上的发光层4411、发光层4411上的层4420-1、层4420-1上的层4420-2及层4420-2上的上部电极788。例如,在将下部电极772用作阳极且将上部电极788用作阴极时,层4430-1被用作空穴注入层,层4430-2被用作空穴传输层,层4420-1被用作电子传输层,层4420-2被用作电子注入层。或者,在将下部电极772用作阴极且将上部电极788用作阳极时,层4430-1被用作电子注入层,层4430-2被用作电子传输层,层4420-1被用作空穴传输层,层4420-2被用作空穴注入层。通过采用上述层结构,可以将载流子高效地注入到发光层4411,由此可以提高发光层4411内的载流子的再结合的效率。
此外,如图17C及图17D所示,层4420与层4430之间设置有多个发光层(发光层4411、4412、4413)的结构也是单结构的变形例子。
如图17E及图17F所示,多个发光单元(EL层786a、EL层786b)隔着中间层(电荷产生层)4440串联连接的结构在本说明书中被称为串联结构。在本说明书等中,图17E及图17F所示的结构被称为串联结构,但是不局限于此,例如,串联结构也可以被称为叠层结构。通过采用串联结构,可以实现能够以高亮度发光的发光器件。
在图17C中,也可以将发射相同颜色的光的发光层4411、发光层4412及发光层4413。
另外,也可以将互不相同的发光材料用于发光层4411、发光层4412及发光层4413。在发光层4411、发光层4412及发光层4413各自所发射的光处于补色关系时,可以得到白色发光。图17D示出设置被用作滤色片的着色层785的例子。通过白色光透过滤色片,可以得到所希望的颜色的光。
另外,在图17E中,也可以将相同发光材料用于发光层4411及发光层4412。或者,也可以将发射互不相同的颜色的光的发光材料用于发光层4411及发光层4412。在发光层4411所发射的光和发光层4412所发射的光处于补色关系时,可以得到白色发光。图17F示出还设置着色层785的例子。
注意,在图17C、图17D、图17E及图17F中,如图17B所示,层4420及层4430也可以具有由两层以上的层构成的叠层结构。
将按每个发光器件分别形成发光层(在此,蓝色(B)、绿色(G)及红色(R))的结构称为SBS(Side By Side)结构。
发光器件的发光颜色根据构成EL层786的材料而可以为红色、绿色、蓝色、青色、品红色、黄色或白色等。此外,当发光器件具有微腔结构时,可以进一步提高颜色纯度。
白色发光器件优选具有发光层包含两种以上的发光物质的结构。为了得到白色发光,选择各发光处于补色关系的两种以上的发光物质即可。例如,通过使第一发光层的发光颜色与第二发光层的发光颜色处于补色关系,可以得到在发光器件整体上以白色发光的发光器件。此外,包括三个以上的发光层的发光器件也是同样的。
发光层优选包含每个发光呈现R(红)、G(绿)、B(蓝)、Y(黄)、O(橙)等的两种以上的发光物质。或者,优选包含每个发光包含R、G、B中的两种以上的光谱成分的两种以上的发光物质。
在此,说明发光器件的具体的结构例子。
发光器件至少包括发光层。另外,作为发光层以外的层,发光器件还可以包括包含空穴注入性高的物质、空穴传输性高的物质、空穴阻挡材料、电子传输性高的物质、电子阻挡材料、电子注入性高的物质或双极性的物质(电子传输性及空穴传输性高的物质)等的层。
发光器件可以使用低分子类化合物或高分子类化合物,还可以包含无机化合物。构成发光器件的层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂布法等的方法形成。
例如,发光器件除了发光层以外还可以包括空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电子阻挡层、电子传输层和电子注入层中的一个以上。
空穴注入层是从阳极向空穴传输层注入空穴的层且包含空穴注入性高的材料的层。作为空穴注入性高的材料,可以使用芳香胺化合物、包含空穴传输性材料及受体材料(电子受体材料)的复合材料等。
空穴传输层是将从阳极由空穴注入层注入的空穴传输到发光层中的层。空穴传输层是包含空穴传输性材料的层。作为空穴传输性材料,优选采用空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的物质。另外,只要是空穴传输性高于电子传输性的物质,就可以使用上述以外的物质。作为空穴传输性材料,优选使用富π电子型杂芳族化合物(例如,咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物等)或者芳香胺(包含芳香胺骨架的化合物)等空穴传输性高的材料。
电子传输层是将从阴极由电子注入层注入的电子传输到发光层中的层。电子传输层是包含电子传输性材料的层。作为电子传输性材料,优选采用电子迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的物质。另外,只要是电子传输性高于空穴传输性的物质,就可以使用上述以外的物质。作为电子传输性材料,可以使用具有喹啉骨架的金属配合物、具有苯并喹啉骨架的金属配合物、具有噁唑骨架的金属配合物、具有噻唑骨架的金属配合物等,还可以使用噁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、菲咯啉衍生物、具有喹啉配体的喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物、含氮杂芳族化合物等缺π电子型杂芳族化合物等电子传输性高的材料。
电子注入层是将电子从阴极注入到电子传输层的包含电子注入性高的材料的层。作为电子注入性高的材料,可以使用碱金属、碱土金属或者包含上述物质的化合物。作为电子注入性高的材料,也可以使用包含电子传输性材料及供体性材料(电子给体性材料)的复合材料。
作为电子注入层,例如可以使用锂、铯、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaF2)、8-(羟基喔啉)锂(简称:Liq)、2-(2-吡啶基)苯酚锂(简称:LiPP)、2-(2-吡啶基)-3-羟基吡啶(pyridinolato)锂(简称:LiPPy)、4-苯基-2-(2-吡啶基)苯酚锂(简称:LiPPP)、锂氧化物(LiOx)、碳酸铯等碱金属、碱土金属或者它们的化合物。
另外,作为上述电子注入层,也可以使用具有电子传输性的材料。例如,可以将具有非共用电子对且具有缺电子型杂芳环的化合物用于具有电子传输性的材料。具体而言,可以使用包含吡啶环、二嗪环(嘧啶环、吡嗪环、哒嗪环)和三嗪环中的至少一个的化合物。
具有非共用电子对的有机化合物的最低空分子轨道(LUMO:Lowest UnoccupiedMolecular Orbital)优选为-3.6eV以上且-2.3eV以下。另外,一般来说,CV(循环伏安法)、光电子能谱法(photoelectron spectroscopy)、吸收光谱法(optical absorptionspectroscopy)、逆光电子能谱法估计有机化合物的最高占有分子轨道(HOMO:highestoccupied Molecular Orbital)能级及LUMO能级。
例如,可以将4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(简称:BPhen)、2,9-双(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(简称:NBPhen)、二喹喔啉并[2,3-a:2’,3’-c]吩嗪(简称:HATNA)、2,4,6-三[3’-(吡啶-3-基)联苯-3-基]-1,3,5-三嗪(简称:TmPPPyTz)等用于具有非共用电子对的有机化合物。另外,与BPhen相比,NBPhen具有高玻璃化转变温度(Tg)和良好耐热性。
发光层是包含发光物质的层。发光层可以包含一种或多种发光物质。另外,作为发光物质,适当地使用呈现蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等的发光颜色的物质。此外,作为发光物质,也可以使用发射近红外光的物质。
作为发光物质,可以举出荧光材料、磷光材料、TADF材料、量子点材料等。
作为荧光材料,例如可以举出芘衍生物、蒽衍生物、三亚苯衍生物、芴衍生物、咔唑衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、菲衍生物、萘衍生物等。
作为磷光材料,例如可以举出具有4H-三唑骨架、1H-三唑骨架、咪唑骨架、嘧啶骨架、吡嗪骨架、吡啶骨架的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、以具有吸电子基团的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、铂配合物、稀土金属配合物等。
发光层除了发光物质(客体材料)以外还可以包含一种或多种有机化合物(主体材料、辅助材料等)。作为一种或多种有机化合物,可以使用空穴传输材料和电子传输材料中的一方或双方。此外,作为一种或多种有机化合物,也可以使用双极性材料或TADF材料。
例如,发光层优选包含磷光材料、容易形成激基复合物的空穴传输材料及电子传输材料的组合。通过采用这样的结构,可以高效地得到利用从激基复合物到发光物质(磷光材料)的能量转移的ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer:激基复合物-三重态能量转移)的发光。通过以形成发射与发光材料的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的光的激基复合物的方式选择混合材料,可以使能量转移变得顺利,从而高效地得到发光。由于该结构而能够同时实现发光器件的高效率、低电压驱动及长寿命。
本实施方式所示的结构例子及对应该结构例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式5)
在本实施方式中,说明本发明的一个方式的显示装置包括受光器件等的例子。
在本实施方式的显示装置中,像素可以包括具有发射互不相同的颜色的光的发光器件的多种子像素。例如,像素可以包括三种子像素。作为该三种子像素,可以举出红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)这三个颜色的子像素、黄色(Y)、青色(C)及品红色(M)这三个颜色的子像素等。或者,像素可以包括四种子像素。作为该四种子像素,可以举出R、G、B、白色(W)这四个颜色的子像素、R、G、B、Y这四个颜色的子像素等。
子像素的排列没有特别的限制,可以采用各种排列方法。作为子像素的排列,例如可以举出条纹排列、S条纹排列、矩阵排列、Delta排列、拜耳排列、Pentile排列等。
另外,作为子像素的顶面形状,例如可以举出三角形、四角形(包括矩形、正方形)、五角形等多角形、带圆角的上述多角形形状、椭圆形或圆形等。在此,子像素的顶面形状相当于发光器件的发光区域的顶面形状。
在本发明的一个方式的显示装置中,像素也可以包括受光器件。
在像素包括发光器件及受光器件的显示装置中,像素具有受光功能,所以该显示装置可以在显示图像的同时检测出对象物的接触或接近。例如,不仅使显示装置所包括的所有子像素显示图像,而且可以使部分子像素呈现用作光源的光并使其他子像素显示图像。
本发明的一个方式的显示装置的显示部中发光器件以矩阵状配置,由此可以在该显示部上显示图像。另外,在该显示部中,受光器件以矩阵状配置,该显示部除了图像显示功能之外还具有摄像功能和感测功能中的一者或两者。显示部可以用于图像传感器或触摸传感器。也就是说,通过由显示部检测出光,能够拍摄图像或者检测出对象物(指头、手或笔等)的接近或接触。并且,本发明的一个方式的显示装置可以将发光器件用作传感器的光源。因此,不需要与显示装置另行设置受光部及光源,而可以减少电子设备的构件数量。
在本发明的一个方式的显示装置中,当显示部含有的发光器件所发射的光被对象物反射(或散射)时,受光器件能够检测出该反射光(或散射光),由此即使在黑暗处也能够拍摄图像或者检测出触摸。
当将受光器件用于图像传感器时,显示装置能够使用受光器件拍摄图像。例如,本实施方式的显示装置可以用作扫描仪。
例如,可以使用图像传感器获取基于指纹、掌纹等的数据。也就是说,可以在显示装置内设置生物识别用传感器。通过在显示装置内设置生物识别用传感器,与分别设置显示装置和生物识别用传感器的情况相比,可以减少电子设备的零部件个数,由此可以实现电子设备的小型化及轻量化。
此外,在将受光器件用于触摸传感器的情况下,显示装置可以使用受光器件检测出对象物的接近或接触。
作为受光器件,例如,可以使用pn型或pin型光电二极管。受光器件被用作检测出入射到受光器件的光来产生电荷的光电转换器件(也称为光电转换元件)。受光器件所产生的电荷量取决于入射到受光器件的光量。
尤其是,作为受光器件,优选使用具有包含有机化合物的层的有机光电二极管。有机光电二极管容易实现薄型化、轻量化及大面积化,且形状及设计的自由度高,由此可以应用于各种各样的显示装置。
在本发明的一个方式中,作为发光器件使用有机EL器件,作为受光器件使用有机光电二极管。有机EL器件及有机光电二极管能够形成在同一衬底上。因此,可以将有机光电二极管安装在使用有机EL器件的显示装置中。
图18A及图18B所示的像素包括子像素G、子像素B、子像素R及子像素PS。
图18A所示的像素采用条纹排列。图18B所示的像素采用矩阵排列。
图18C及图18D所示的像素包括子像素G、子像素B、子像素R、子像素PS及子像素IRS。
图18C及图18D示出一个像素设置在两行三列上的例子。上方的行(第一行)设置有三个子像素(子像素G、子像素B、子像素R)。在图18C中,下方的行(第二行)设置有三个子像素(一个子像素PS及两个子像素IRS)。另一方面,在图18D中,下方的行(第二行)设置有两个子像素(一个子像素PS及一个子像素IRS)。注意,子像素的布局不局限于图18A至图18D的结构。
子像素R包括发射红色光的发光器件。子像素G包括发射绿色光的发光器件。子像素B包括发射蓝色光的发光器件。
子像素PS及子像素IRS都包括受光器件。子像素PS及子像素IRS所检测出的光的波长没有特别的限制。
子像素PS的受光面积比子像素IRS的受光面积小。受光面积越小摄像范围越窄,可以实现摄像结果变模糊的抑制以及分辨率的提高。因此,通过使用子像素PS,可以与使用子像素IRS的情况相比以更高的清晰度或分辨率进行摄像。例如,可以使用子像素PS进行用来利用指纹、掌纹、虹膜、脉形状(包括静脉形状、动脉形状)或脸等的个人识别的摄像。
子像素PS所包括的受光器件优选检测出可见光,优选检测出蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等颜色中的一个或多个。另外,子像素PS所包括的受光器件也可以检测出红外光。
另外,子像素IRS可以用于触摸传感器(也称为直接触摸传感器)或者空中触摸传感器(也称为悬浮传感器、悬浮触摸传感器、非接触式传感器、无接触式传感器)等。子像素IRS根据用途可以适当地决定所检测出的光的波长。例如,子像素IRS优选检测出红外光。由此,在黑暗处也可以检测出触摸。
在此,触摸传感器或空中触摸传感器可以检测出对象物(指头、手或笔等)的接近或接触。触摸传感器通过显示装置与对象物直接接触可以检测出对象物。另外,空中触摸传感器即使对象物没有接触显示装置也可以检测出该对象物。例如,优选的是,在显示装置与对象物之间的距离为0.1mm以上且300mm以下、优选为3mm以上且50mm以下的范围内显示装置可以检测出该对象物。通过采用该结构,可以在对象物没有直接接触显示装置的状态下进行操作,换言之可以以非接触(无接触)方式操作显示装置。通过采用上述结构,可以减少显示装置被弄脏或受损伤的风险或者对象物不直接接触附着于显示装置的污渍(例如,垃圾或病毒等)而操作显示装置。
通过在一个像素中设置两种受光器件,除了显示功能之外还可以追加两个功能,而可以实现显示装置的多功能化。
因为进行高清晰摄像,所以子像素PS优选设置在显示装置所包括的所有像素中。另一方面,与子像素PS相比,用于触摸传感器或空中触摸传感器等的子像素IRS不需高检测精度,因此子像素IRS设置在显示装置所包括的部分像素中,即可。通过使显示装置所包括的子像素IRS个数少于子像素PS个数,可以提高检测速度。
在此,说明可用于子像素PS及子像素IRS的受光器件的结构。
受光器件在一对电极间至少包括被用作光电转换层的活性层。在本说明书等中,有时将一对电极中的一方记为像素电极且另一方记为公共电极。
受光器件所包括的一对电极中的一方电极被用作阳极,另一方电极被用作阴极。以下,以像素电极被用作阳极且公共电极被用作阴极的情况为例进行说明。也就是说,通过将反向偏压施加到像素电极与公共电极之间来驱动受光器件,可以检测出入射到受光器件的光而产生电荷并以电流的方式取出。
受光器件也可以采用与发光器件同样的制造方法。受光器件所包括的岛状活性层(也称为光电转换层)不通过金属掩模的图案形成,而通过在一面上沉积将成为活性层的膜之后进行加工来形成,所以可以以均匀厚度形成岛状活性层。另外,通过在活性层上设置牺牲层,可以减少显示装置的制造工序中活性层所受的损伤而提高受光器件的可靠性。
注意,受光器件和发光器件共用的层有时发光器件中的功能与受光器件中的功能不同。在本说明书中,有时根据发光器件中的功能称呼构成要素。例如,空穴注入层在发光器件中被用作空穴注入层而在受光器件中被用作空穴传输层。与此同样,电子注入层分别在发光器件和受光器件中具有电子注入层和电子传输层的功能。另外,受光器件及发光器件共用的层也有时发光器件中的功能与受光器件中的功能相同。例如,空穴传输层在发光器件及受光器件中都被用作空穴传输层,电子传输层在发光器件及受光器件中都被用作电子传输层。
受光器件所包括的活性层包含半导体。作为该半导体,可以举出硅等无机半导体及包含有机化合物的有机半导体。在本实施方式中,示出使用有机半导体作为活性层含有的半导体的例子。通过使用有机半导体,可以以同一方法(例如真空蒸镀法)形成发光层和活性层,并可以共同使用制造设备,所以是优选的。
作为活性层含有的n型半导体的材料,可以举出富勒烯(例如C60、C70等)、富勒烯衍生物等具有电子接受性的有机半导体材料。富勒烯具有足球形状,该形状在能量上稳定。富勒烯的HOMO能级及LUMO能级都深(低)。因为富勒烯的LUMO能级较深,所以电子受体性(受体性)极高。一般地,当如苯那样π电子共轭(共振)在平面上扩大时,电子供体性(供体型)变高。另一方面,富勒烯具有球形状,尽管π电子广泛扩大,但是电子受体性变高。在电子受体性较高时,高速且高效地引起电荷分离,所以对受光器件来说是有益的。C60、C70都在可见光区域中具有宽吸收带,尤其是C70的π电子共轭类大于C60,在长波长区域中也具有宽吸收带,所以是优选的。除此之外,作为富勒烯衍生物可以举出[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(简称:PC70BM)、[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯(简称:PC60BM)、1’,1”,4’,4”-四氢-二[1,4]甲烷萘并(methanonaphthaleno)[1,2:2’,3’,56,60:2”,3”][5,6]富勒烯-C60(简称:ICBA)等。
作为n型半导体的材料,可以举出具有喹啉骨架的金属配合物、具有苯并喹啉骨架的金属配合物、具有噁唑骨架的金属配合物、具有噻唑骨架的金属配合物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、菲罗啉衍生物、喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、香豆素衍生物、若丹明衍生物、三嗪衍生物、醌衍生物等。
作为活性层含有的p型半导体的材料,可以举出铜(II)酞菁(Copper(II)phthalocyanine:CuPc)、四苯基二苯并二茚并芘(Tetraphenyldibenzoperiflanthene:DBP)、酞菁锌(Zinc Phthalocyanine:ZnPc)、锡酞菁(SnPc)、喹吖啶酮等具有电子供体性的有机半导体材料。
另外,作为p型半导体的材料,可以举出咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物、具有芳香胺骨架的化合物等。再者,作为p型半导体的材料,可以举出萘衍生物、蒽衍生物、芘衍生物、三亚苯衍生物、芴衍生物、吡咯衍生物、苯并呋喃衍生物、苯并噻吩衍生物、吲哚衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物、吲哚咔唑衍生物、卟啉衍生物、酞菁衍生物、萘酞菁衍生物、喹吖啶酮衍生物、聚亚苯亚乙烯衍生物、聚对亚苯衍生物、聚芴衍生物、聚乙烯咔唑衍生物或聚噻吩衍生物等。
具有电子供体性的有机半导体材料的HOMO能级优选比具有电子接收性的有机半导体材料的HOMO能级浅(高)。具有电子供体性的有机半导体材料的LUMO能级优选比具有电子接收性的有机半导体材料的LUMO能级浅(高)。
优选使用球状的富勒烯作为具有电子接收性的有机半导体材料,且优选使用其形状与平面相似的有机半导体材料作为具有电子给体性的有机半导体材料。形状相似的分子具有容易聚集的趋势,当同一种分子凝集时,因分子轨道的能级相近而可以提高载流子传输性。
例如,优选共蒸镀n型半导体和p型半导体形成活性层。或者,也可以层叠n型半导体和p型半导体形成活性层。
受光器件也可以还包括包含空穴传输性高的物质、电子传输性高的物质或双极性物质(电子传输性及空穴传输性都高的物质)等的层作为活性层以外的层。另外,不局限于此,也可以还包括包含空穴注入性高的物质、空穴阻挡材料、电子注入性高的材料、电子阻挡材料等的层。
受光器件可以使用低分子化合物或高分子化合物,还可以包含无机化合物。构成受光器件的层可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、涂布法等的方法形成。
例如,作为空穴传输性材料可以使用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)等高分子化合物以及钼氧化物、碘化铜(CuI)等无机化合物。另外,作为电子传输性材料可以使用氧化锌(ZnO)等无机化合物。
另外,活性层也可以使用被用作供体的聚[[4,8-双[5-(2-乙基己基)-2-噻吩基]苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩基-2,6-二基]-2,5-噻吩二基[5,7-双(2-乙基己基)-4,8-二氧-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c’]二噻吩-1,3-二基]]聚合物(简称:PBDB-T)或者PBDB-T衍生物等高分子化合物。例如,可以使用将受体材料分散到PBDB-T或PBDB-T衍生物的方法等。
另外,作为活性层也可以混合三种以上的材料。例如,为了扩大波长区域除了n型半导体材料及p型半导体材料之外还可以混合第三材料。此时,第三材料可以是低分子化合物或高分子化合物。
以上说明受光器件。
图18E示出具有受光器件的子像素的一个例子,而图18F示出具有发光器件的子像素的一个例子。
图18E所示的像素电路PIX1包括受光器件PD、晶体管M11、晶体管M12、晶体管M13、晶体管M14及电容器C2。这里,示出使用光电二极管作为受光器件PD的例子。
受光器件PD的阴极与布线V1电连接,阳极与晶体管M11的源极和漏极中的一个电连接。晶体管M11的栅极与布线TX电连接,源极和漏极中的另一个与电容器C2的一个电极、晶体管M12的源极和漏极中的一个及晶体管M13的栅极电连接。晶体管M12的栅极与布线RES电连接,源极和漏极中的另一个与布线V2电连接。晶体管M13的源极和漏极中的一个与布线V3电连接,源极和漏极中的另一个与晶体管M14的源极和漏极中的一个电连接。晶体管M14的栅极与布线SE电连接,源极和漏极中的另一个与布线OUT1电连接。
布线V1、布线V2及布线V3各自被供应恒定电位。当以反向偏压驱动受光器件PD时,将低于布线V1的电位供应到布线V2。晶体管M12被供应到布线RES的信号控制,使得连接于晶体管M13的栅极的节点的电位复位至供应到布线V2的电位。晶体管M11被供应到布线TX的信号控制,根据流过受光器件PD的电流控制上述节点的电位变化的时序。将晶体管M13用作根据上述节点的电位输出的放大晶体管。晶体管M14被供应到布线SE的信号控制,被用作选择晶体管,该选择晶体管用来使用连接于布线OUT1的外部电路读出根据上述节点的电位的输出。
图18F所示的像素电路PIX2包括发光器件EL、晶体管M15、晶体管M16、晶体管M17及电容器C3。这里,示出使用发光二极管作为发光器件EL的例子。尤其是,作为发光器件EL,优选使用有机EL器件。
晶体管M15的栅极与布线VG电连接,源极和漏极中的一个与布线VS电连接,源极和漏极中的另一个与电容器C3的一个电极及晶体管M16的栅极电连接。晶体管M16的源极和漏极中的一个与布线V4电连接,源极和漏极中的另一个与发光器件EL的阳极及晶体管M17的源极和漏极中的一个电连接。晶体管M17的栅极与布线MS电连接,源极和漏极中的另一个与布线OUT2电连接。发光器件EL的阴极与布线V5电连接。
布线V4及布线V5各自被供应恒定电位。可以将发光器件EL的阳极一侧和阴极一侧分别设定为高电位和低于阳极一侧的电位。晶体管M15被供应到布线VG的信号控制,被用作用来控制像素电路PIX2的选择状态的选择晶体管。此外,晶体管M16被用作根据供应到栅极的电位控制流过发光器件EL的电流的驱动晶体管。当晶体管M15处于导通状态时,供应到布线VS的电位被供应到晶体管M16的栅极,可以根据该电位控制发光器件EL的发光亮度。晶体管M17被供应到布线MS的信号控制,将晶体管M16与发光器件EL之间的电位通过布线OUT2输出到外部。
在本实施方式的显示面板中,也可以使发光器件以脉冲方式发光,以显示图像。通过缩短发光器件的驱动时间,可以降低显示面板的耗电量并抑制发热。尤其是,有机EL器件的频率特性优异,所以是优选的。例如,频率可以为1kHz以上且100MHz以下。
在此,像素电路PIX1所包括的晶体管M11、晶体管M12、晶体管M13及晶体管M14、像素电路PIX2所包括的晶体管M15、晶体管M16及晶体管M17优选使用形成其沟道的半导体层包含金属氧化物(氧化物半导体)的晶体管。
使用其带隙比硅宽且载流子密度低的金属氧化物的晶体管可以实现极低的关态电流。由此,因为其关态电流小,所以能够长期间保持储存于与晶体管串联连接的电容器中的电荷。因此,尤其是,与电容器C2或电容器C3串联连接的晶体管M11、晶体管M12、晶体管M15优选使用包含氧化物半导体的晶体管。此外,通过将同样地应用氧化物半导体的晶体管用于其他晶体管,可以减少制造成本。
此外,晶体管M11至晶体管M17也可以使用形成其沟道的半导体包含硅的晶体管。特别是,在使用单晶硅或多晶硅等结晶性高的硅时可以实现高场效应迁移率及更高速的工作,所以是优选的。
此外,晶体管M11至晶体管M17中的一个以上可以使用包含氧化物半导体的晶体管,除此以外的晶体管可以使用包含硅的晶体管。
在图18E和图18F中,作为晶体管使用n沟道型晶体管,但是也可以使用p沟道型晶体管。
像素电路PIX1所包括的晶体管与像素电路PIX2所包括的晶体管优选排列在同一衬底上。尤其优选的是,像素电路PIX1所包括的晶体管和像素电路PIX2所包括的晶体管混合形成在一个区域内并周期性地排列。
此外,优选在与受光器件PD或发光器件EL重叠的位置设置一个或多个包括晶体管和电容器中的一个或两个的层。由此,可以减少各像素电路的实效占有面积,从而可以实现高清晰的受光部或显示部。
如上所述那样,本实施方式的显示装置通过在一个像素中设置两种受光器件,除了显示功能之外还可以追加两个功能,而可以实现显示装置的多功能化。例如,可以实现高清晰的摄像功能以及触摸传感器或空中触摸传感器等的感测功能。另外,通过组合设置了两种受光器件的像素与具有其他结构的像素,可以还增大显示装置的功能。例如,可以使用包括发射红外光的发光器件或各种传感器器件等的像素。
(实施方式6)
在本实施方式中,说明高清晰的显示装置。
[显示面板的结构例子]
用于VR、AR等的穿戴式电子设备通过使用视差可以提供3D图像。此时,右眼用的图像及左眼用的图像需要分别显示在右眼的视角内及左眼的视角内。这里,显示装置的显示部的形状可以为横向长的矩形形状,设置在右眼及左眼的视角的外侧的像素不贡献于显示,因此该像素一直显示黑色。
显示面板的显示部分为右眼用及左眼用的两个区域,优选在不贡献于显示的外侧的区域不配置像素。由此,可以降低像素的写入所需的功耗。此外,由于减小源极线、栅极线等的负载,所以可以实现帧频高的显示。由此,由于可以显示流畅的动态图像,所以可以提高现实感。
图19A示出显示面板的结构例子。在图19A中,在衬底701的内侧配置左眼用显示部702L及右眼用显示部702R。注意,在衬底701上除了显示部702L及显示部702R以外还可以配置驱动电路、布线、IC、FPC等。
图19A所示的显示部702L及显示部702R具有正方形的顶面形状。
显示部702L及显示部702R的顶面形状也可以为其他正多角形。图19B示出正六角形的情况的例子,图19C示出正八角形的情况的例子,图19D示出正十角形的情况的例子,图19E示出正十二角形的情况的例子。如此,通过使用角的数量为偶数的多角形,可以使显示部的形状为左右对称。注意,也可以使用不是正多角形的多角形。此外,也可以使用带圆角形的正多角形或多角形。
注意,由于由矩阵状配置的像素构成显示部,所以各显示部的轮廓的直线部分严密地不成为直线,会存在有台阶部分。尤其是,不与像素的排列方向平行的直线部分具有台阶状的顶面形状。注意,由于用户在不看到像素的形状的状态下观看图像,所以即使显示部的倾斜的轮廓严格地说为台阶状,也可以看作直线。同样地,即使显示部的轮廓的曲线部分严格地说为台阶状,也可以看作曲线。
图19F示出显示部702L及显示部702R的顶面形状为圆形的情况的例子。
此外,显示部702L及显示部702R的顶面形状分别也可以为左右非对称。此外,也可以为正多角形。
图19G示出显示部702L及显示部702R的顶面形状分别为左右非对称的八角形的情况的例子。此外,图19H示出正七角形的情况的例子。如此,即使显示部702L及显示部702R的顶面形状分别为左右非对称的形状,显示部702L及显示部702R也优选配置成左右对称。由此,可以提供没有不适感的图像。
在上述中,虽然说明将显示部分为两个部分的结构,但是也可以采用连续的形状。
图19I是图19F中的两个圆形的显示部连接的例子。此外,图19J是图19C中的两个正八角形的显示部连接的例子。
以上说明显示面板的结构例子。
本实施方式所示的结构例子及对应该结构例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式7)
在本实施方式中,说明可用于上述实施方式中说明的OS晶体管的金属氧化物(也称为氧化物半导体)。
用于OS晶体管的金属氧化物优选至少包含铟或锌,更优选包含铟及锌。例如,金属氧化物优选包含铟、M(M为选自镓、铝、钇、锡、硅、硼、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨、镁和钴中的一种或多种)及锌。尤其是,M优选为选自镓、铝、钇和锡中的一种或多种,更优选为镓。
金属氧化物可以通过溅射法、有机金属化学气相沉积(MOCVD:Metal OrganicChemical Vapor Deposition)法等化学气相沉积(CVD:Chemical Vapor Deposition)法或原子层沉积法(ALD:Atomic Layer Deposition)法等形成。
以下,作为金属氧化物的一个例子说明包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的氧化物。注意,有时将包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的氧化物称为In-Ga-Zn氧化物。
<结晶结构的分类>
作为氧化物半导体的结晶结构,可以举出非晶(包括completely amorphous)、CAAC(c-axis-aligned crystalline)、nc(nanocrystalline)、CAC(cloud-alignedcomposite)、单晶(single crystal)及多晶(poly crystal)等。
可以使用X射线衍射(XRD:X-Ray Diffraction)谱对膜或衬底的结晶结构进行评价。例如,可以使用GIXD(Grazing-Incidence XRD)测定测得的XRD谱进行评价。此外,将GIXD法也称为薄膜法或Seemann-Bohlin法。以下,有时将GIXD测量所得的XRD谱简单地记为XRD谱。
例如,石英玻璃衬底的XRD谱的峰形状大致为左右对称。另一方面,具有结晶结构的In-Ga-Zn氧化物膜的XRD谱的峰形状不是左右对称。XRD谱的峰的形状是左右不对称说明膜中或衬底中存在结晶。换言之,除非XRD谱峰形状左右对称,否则不能说膜或衬底处于非晶状态。
此外,可以使用通过纳米束电子衍射法(NBED:Nano Beam ElectronDiffraction)观察的衍射图案(也称为纳米束电子衍射图案)对膜或衬底的结晶结构进行评价。例如,在石英玻璃衬底的衍射图案中观察到光晕图案,可以确认石英玻璃处于非晶状态。此外,以室温形成的In-Ga-Zn氧化物膜的衍射图案中观察到斑点状的图案而没有观察到光晕。因此可以推测,以室温形成的In-Ga-Zn氧化物膜处于既不是单晶或多晶也不是非晶态的中间态,不能得出该In-Ga-Zn氧化物膜是非晶态的结论。
<<氧化物半导体的结构>>
此外,在注目于氧化物半导体的结构的情况下,有时氧化物半导体的分类与上述分类不同。例如,氧化物半导体可以分类为单晶氧化物半导体和除此之外的非单晶氧化物半导体。作为非单晶氧化物半导体,例如可以举出上述CAAC-OS及nc-OS。此外,在非单晶氧化物半导体中包含多晶氧化物半导体、a-like OS(amorphous-like oxidesemiconductor)及非晶氧化物半导体等。
在此,对上述CAAC-OS、nc-OS及a-like OS的详细内容进行说明。
[CAAC-OS]
CAAC-OS是包括多个结晶区域的氧化物半导体,该多个结晶区域的c轴取向于特定的方向。此外,特定的方向是指CAAC-OS膜的厚度方向、CAAC-OS膜的被形成面的法线方向、或者CAAC-OS膜的表面的法线方向。此外,结晶区域是具有原子排列的周期性的区域。注意,在将原子排列看作晶格排列时结晶区域也是晶格排列一致的区域。再者,CAAC-OS具有在a-b面方向上多个结晶区域连接的区域,有时该区域具有畸变。此外,畸变是指在多个结晶区域连接的区域中,晶格排列一致的区域和其他晶格排列一致的区域之间的晶格排列的方向变化的部分。换言之,CAAC-OS是指c轴取向并在a-b面方向上没有明显的取向的氧化物半导体。
此外,上述多个结晶区域的每一个由一个或多个微小结晶(最大径小于10nm的结晶)构成。在结晶区域由一个微小结晶构成的情况下,该结晶区域的最大径小于10nm。此外,结晶区域由多个微小结晶构成的情况下,有时该结晶区域的尺寸为几十nm左右。
此外,在In-Ga-Zn氧化物中,CAAC-OS有具有层叠有含有铟(In)及氧的层(以下,In层)、含有镓(Ga)、锌(Zn)及氧的层(以下,(Ga,Zn)层)的层状结晶结构(也称为层状结构)的趋势。此外,铟和镓可以彼此置换。因此,有时(Ga,Zn)层包含铟。此外,有时In层包含镓。注意,有时In层包含锌。该层状结构例如在高分辨率TEM(Transmission ElectronMicroscope)图像中被观察作为晶格图像。
例如,当对CAAC-OS膜使用XRD装置进行结构分析时,在使用θ/2θ扫描的Out-of-plane XRD测量中,在2θ=31°或其附近检测出表示c轴取向的峰。注意,表示c轴取向的峰的位置(2θ值)有时根据构成CAAC-OS的金属元素的种类、组成等变动。
此外,例如,在CAAC-OS膜的电子衍射图案中观察到多个亮点(斑点)。此外,在以透过样品的入射电子束的斑点(也称为直接斑点)为对称中心时,某一个斑点和其他斑点被观察在点对称的位置。
在从上述特定的方向观察结晶区域的情况下,虽然该结晶区域中的晶格排列基本上是六方晶格,但是单位晶格并不局限于正六角形,有是非正六角形的情况。此外,在上述畸变中,有时具有五角形、七角形等晶格排列。此外,在CAAC-OS的畸变附近观察不到明确的晶界(grain boundary)。也就是说,晶格排列的畸变抑制晶界的形成。这可能是由于CAAC-OS因为a-b面方向上的氧原子的排列的低密度或因金属原子被取代而使原子间的键合距离产生变化等而能够包容畸变。
此外,确认到明确的晶界的结晶结构被称为所谓的多晶(polycrystal)。晶界成为复合中心而载流子被俘获,因而有可能导致晶体管的通态电流的降低、场效应迁移率的降低等。因此,确认不到明确的晶界的CAAC-OS是对晶体管的半导体层提供具有优异的结晶结构的结晶性氧化物之一。注意,为了构成CAAC-OS,优选为包含Zn的结构。例如,与In氧化物相比,In-Zn氧化物及In-Ga-Zn氧化物能够进一步抑制晶界的发生,所以是优选的。
CAAC-OS是结晶性高且确认不到明确的晶界的氧化物半导体。因此,可以说在CAAC-OS中,不容易发生起因于晶界的电子迁移率的降低。此外,氧化物半导体的结晶性有时因杂质的混入、缺陷的生成等而降低,因此可以说CAAC-OS是杂质及缺陷(氧空位等)少的氧化物半导体。因此,包含CAAC-OS的氧化物半导体的物理性质稳定。因此,包含CAAC-OS的氧化物半导体具有高耐热性及高可靠性。此外,CAAC-OS对制造工序中的高温度(所谓热积存;thermal budget)也很稳定。由此,通过在OS晶体管中使用CAAC-OS,可以扩大制造工序的自由度。
[nc-OS]
在nc-OS中,微小的区域(例如1nm以上且10nm以下的区域,特别是1nm以上且3nm以下的区域)中的原子排列具有周期性。换言之,nc-OS具有微小的结晶。此外,例如,该微小的结晶的尺寸为1nm以上且10nm以下,尤其为1nm以上且3nm以下,将该微小的结晶称为纳米晶。此外,nc-OS在不同的纳米晶之间观察不到结晶取向的规律性。因此,在膜整体中观察不到取向性。所以,有时nc-OS在某些分析方法中与a-like OS或非晶氧化物半导体没有差别。例如,在对nc-OS膜使用XRD装置进行结构分析时,在使用θ/2θ扫描的Out-of-plane XRD测量中,不检测出表示结晶性的峰。此外,在对nc-OS膜进行使用其束径比纳米晶大(例如,50nm以上)的电子束的电子衍射(也称为选区电子衍射)时,观察到类似光晕图案的衍射图案。另一方面,在对nc-OS膜进行使用其束径近于或小于纳米晶的尺寸(例如1nm以上且30nm以下)的电子束的电子衍射(也称为纳米束电子衍射)的情况下,有时得到在以直接斑点为中心的环状区域内观察到多个斑点的电子衍射图案。
[a-like OS]
a-like OS是具有介于nc-OS与非晶氧化物半导体之间的结构的氧化物半导体。a-like OS包含空洞或低密度区域。也就是说,a-like OS的结晶性比nc-OS及CAAC-OS的结晶性低。此外,a-like OS的膜中的氢浓度比nc-OS及CAAC-OS的膜中的氢浓度高。
<<氧化物半导体的构成>>
接着,说明上述CAC-OS的详细内容。此外,CAC-OS与材料构成有关。
[CAC-OS]
CAC-OS例如是指包含在金属氧化物中的元素不均匀地分布的构成,其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下,优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。注意,在下面也将在金属氧化物中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域混合的状态称为马赛克状或补丁(patch)状,该区域的尺寸为0.5nm以上且10nm以下,优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。
再者,CAC-OS是指其材料分开为第一区域与第二区域而成为马赛克状且该第一区域分布于膜中的结构(下面也称为云状)。就是说,CAC-OS是指具有该第一区域和该第二区域混合的结构的复合金属氧化物。
在此,将相对于构成In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS的金属元素的In、Ga及Zn的原子数比的每一个记为[In]、[Ga]及[Zn]。例如,在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中,第一区域是其[In]大于CAC-OS膜的组成中的[In]的区域。此外,第二区域是其[Ga]大于CAC-OS膜的组成中的[Ga]的区域。此外,例如,第一区域是其[In]大于第二区域中的[In]且其[Ga]小于第二区域中的[Ga]的区域。此外,第二区域是其[Ga]大于第一区域中的[Ga]且其[In]小于第一区域中的[In]的区域。
具体而言,上述第一区域是以铟氧化物或铟锌氧化物等为主要成分的区域。此外,上述第二区域是以镓氧化物或镓锌氧化物等为主要成分的区域。换言之,可以将上述第一区域称为以In为主要成分的区域。此外,可以将上述第二区域称为以Ga为主要成分的区域。
注意,有时观察不到上述第一区域和上述第二区域的明确的边界。
此外,In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS是指如下构成:在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中,部分主要成分为Ga的区域与部分主要成分为In的区域无规律地以马赛克状存在。因此,可推测,CAC-OS具有金属元素不均匀地分布的结构。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行非意图性的加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下,作为沉积气体,可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的任一种或多种。此外,沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好。例如,使沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比为0%以上且低于30%,优选为0%以上且10%以下。
例如,在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中,根据通过能量分散型X射线分析法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析(EDX-mapping)图像,可确认到具有以In为主要成分的区域(第一区域)及以Ga为主要成分的区域(第二区域)不均匀地分布而混合的结构。
在此,第一区域是具有比第二区域高的导电性的区域。就是说,当载流子流过第一区域时,呈现作为金属氧化物的导电性。因此,当第一区域以云状分布在金属氧化物中时,可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面,第二区域是具有比第一区域高的绝缘性的区域。就是说,当第二区域分布在金属氧化物中时,可以抑制泄漏电流。
在将CAC-OS用于晶体管的情况下,通过起因于第一区域的导电性和起因于第二区域的绝缘性的互补作用,可以使CAC-OS具有开关功能(控制开启/关闭的功能)。换言之,在CAC-OS的材料的一部分中具有导电性的功能且在另一部分中具有绝缘性的功能,在材料的整体中具有半导体的功能。通过使导电性的功能和绝缘性的功能分离,可以最大限度地提高各功能。因此,通过将CAC-OS用于晶体管,可以实现大通态电流(Ion)、高场效应迁移率(μ)及良好的开关工作。
此外,使用CAC-OS的晶体管具有高可靠性。因此,CAC-OS最适合于显示装置等各种半导体装置。
氧化物半导体具有各种结构及各种特性。本发明的一个方式的氧化物半导体也可以包括非晶氧化物半导体、多晶氧化物半导体、a-likeOS、CAC-OS、nc-OS、CAAC-OS中的两种以上。
<具有氧化物半导体的晶体管>
接着,说明将上述氧化物半导体用于晶体管的情况。
通过将上述氧化物半导体用于晶体管,可以实现场效应迁移率高的晶体管。此外,可以实现可靠性高的晶体管。
优选将载流子浓度低的氧化物半导体用于晶体管。例如,氧化物半导体中的载流子浓度为1×1017cm-3以下,优选为1×1015cm-3以下,更优选为1×1013cm-3以下,进一步优选为1×1011cm-3以下,更进一步优选低于1×1010cm-3,且1×10-9cm-3以上。在以降低氧化物半导体膜的载流子浓度为目的的情况下,可以降低氧化物半导体膜中的杂质浓度以降低缺陷态密度。在本说明书等中,将杂质浓度低且缺陷态密度低的状态称为高纯度本征或实质上高纯度本征。此外,有时将载流子浓度低的氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。
因为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体膜具有较低的缺陷态密度,所以有可能具有较低的陷阱态密度。
此外,被氧化物半导体的陷阱态俘获的电荷到消失需要较长的时间,有时像固定电荷那样动作。因此,有时在陷阱态密度高的氧化物半导体中形成沟道形成区域的晶体管的电特性不稳定。
因此,为了使晶体管的电特性稳定,降低氧化物半导体中的杂质浓度是有效的。为了降低氧化物半导体中的杂质浓度,优选还降低附近膜中的杂质浓度。作为杂质有氢、氮、碱金属、碱土金属、铁、镍、硅等。注意,氧化物半导体中的杂质例如是指构成氧化物半导体的主要成分之外的元素。例如,浓度小于0.1原子%的元素可以说是杂质。
<杂质>
在此,说明氧化物半导体中的各杂质的影响。
在氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时,在氧化物半导体中形成缺陷态。因此,将氧化物半导体中或与氧化物半导体的界面附近的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)测得的浓度)设定为2×1018atoms/cm3以下,优选为2×1017atoms/cm3以下。
此外,当氧化物半导体包含碱金属或碱土金属时,有时形成缺陷态而形成载流子。因此,使用包含碱金属或碱土金属的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。因此,使通过SIMS测得的氧化物半导体中的碱金属或碱土金属的浓度为1×1018atoms/cm3以下,优选为2×1016atoms/cm3以下。
当氧化物半导体包含氮时,容易产生作为载流子的电子,使载流子浓度增高,而n型化。其结果是,在将包含氮的氧化物半导体用于半导体的晶体管容易具有常开启特性。或者,在氧化物半导体包含氮时,有时形成陷阱态。其结果,有时晶体管的电特性不稳定。因此,将利用SIMS测得的氧化物半导体中的氮浓度设定为低于5×1019atoms/cm3,优选为5×1018atoms/cm3以下,更优选为1×1018atoms/cm3以下,进一步优选为5×1017atoms/cm3以下。
包含在氧化物半导体中的氢与键合于金属原子的氧起反应生成水,因此有时形成氧空位。当氢进入该氧空位时,有时产生作为载流子的电子。此外,有时由于氢的一部分与键合于金属原子的氧键合,产生作为载流子的电子。因此,使用包含氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。由此,优选尽可能地减少氧化物半导体中的氢。具体而言,将利用SIMS测得的氧化物半导体中的氢浓度设定为低于1×1020atoms/cm3,优选低于1×1019atoms/cm3,更优选低于5×1018atoms/cm3,进一步优选低于1×1018atoms/cm3
通过将杂质被充分降低的氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域,可以使晶体管具有稳定的电特性。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式8)
在本实施方式中,使用图18A至图23F说明本发明的一个方式的电子设备。
本实施方式的电子设备包括本发明的一个方式的显示装置。本发明的一个方式的显示装置容易实现高清晰化、高分辨率化、大型化。因此,可以将本发明的一个方式的显示装置用于各种各样的电子设备的显示部。
另外,本发明的一个方式的显示装置可以以低成本制造,由此可以降低电子设备的制造成本。
作为电子设备,例如除了电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌、弹珠机等大型游戏机等具有较大的屏幕的电子设备以外,还可以举出数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置等。
特别是,因为本发明的一个方式的显示装置可以提高清晰度,所以可以适当地用于包括较小的显示部的电子设备。作为这种电子设备,例如可以举出手表型、手镯型等的信息终端设备(可穿戴设备)、可戴在头上的可穿戴设备等诸如头戴显示器等VR用设备、眼镜型AR用设备等。另外,作为可穿戴设备还可以举出SR(Substitutional Reality)用设备以及MR(Mixed Reality)用设备。
本发明的一个方式的显示装置优选具有极高的分辨率诸如HD(像素数为1280×720)、FHD(像素数为1920×1080)、WQHD(像素数为2560×1440)、WQXGA(像素数为2560×1600)、4K2K(像素数为3840×2160)、8K4K(像素数为7680×4320)等。尤其优选具有4K2K、8K4K或更高的分辨率。另外,本发明的一个方式的显示装置中的像素密度(清晰度)优选为300ppi以上,更优选为500ppi以上,进一步优选为1000ppi以上,更进一步优选为2000ppi以上,还进一步优选为3000ppi以上,还进一步优选为5000ppi以上,还进一步优选为7000ppi以上。通过使用上述的具有高分辨率或高清晰度的显示装置,在便携式或家用等的个人用途的电子设备中可以进一步提高真实感、纵深感等。
可以将本实施方式的电子设备沿着房屋或高楼的内壁或外壁、汽车的内部装饰或外部装饰的曲面组装。
本实施方式的电子设备也可以包括天线。通过由天线接收信号,可以在显示部上显示影像及信息等。另外,在电子设备包括天线及二次电池时,可以用天线进行非接触电力传送。
本实施方式的电子设备也可以包括传感器(该传感器具有感测、检测、测量如下因素的功能:力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。
本实施方式的电子设备可以具有各种功能。例如,可以具有如下功能:将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能;触摸面板的功能;显示日历、日期或时间等的功能;执行各种软件(程序)的功能;进行无线通信的功能;读出储存在存储介质中的程序或数据的功能;等。
图20A所示的电子设备6500是可以被用作智能手机的便携式信息终端设备。
电子设备6500包括框体6501、显示部6502、电源按钮6503、按钮6504、扬声器6505、麦克风6506、照相机6507及光源6508等。显示部6502具有触摸面板功能。
可以对显示部6502应用本发明的一个方式的显示装置。
图20B是包括框体6501的麦克风6506一侧的端部的截面示意图。
框体6501的显示面一侧设置有具有透光性的保护构件6510,被框体6501及保护构件6510包围的空间内设置有显示面板6511、光学构件6512、触摸传感器面板6513、印刷电路板6517、电池6518等。
显示面板6511、光学构件6512及触摸传感器面板6513使用粘合层(未图示)固定到保护构件6510。
在显示部6502的外侧的区域中,显示面板6511的一部分叠回,且该叠回部分连接有FPC6515。FPC6515安装有IC6516。FPC6515与设置于印刷电路板6517的端子连接。
显示面板6511可以使用本发明的一个方式的柔性显示器(具有柔性的显示装置)。由此,可以实现极轻量的电子设备。此外,由于显示面板6511极薄,所以可以在抑制电子设备的厚度的情况下安装大容量的电池6518。此外,通过折叠显示面板6511的一部分以在像素部的背面设置与FPC6515的连接部,可以实现窄边框的电子设备。
图21A示出电视装置的一个例子。在电视装置7100中,框体7101中组装有显示部7000。在此示出利用支架7103支撑框体7101的结构。
可以对显示部7000应用本发明的一个方式的显示装置。
可以通过利用框体7101所具备的操作开关及另外提供的遥控操作机7111进行图21A所示的电视装置7100的操作。此外,也可以在显示部7000中具备触摸传感器,也可以通过用指头等触摸显示部7000进行电视装置7100的操作。此外,也可以在遥控操作机7111中具备显示从该遥控操作机7111输出的信息的显示部。通过利用遥控操作机7111所具备的操作键或触摸面板,可以进行频道及音量的操作,并可以对显示在显示部7000上的影像进行操作。
此外,电视装置7100具备接收机及调制解调器等。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者,通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络,从而进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的信息通信。
图21B示出笔记本型个人计算机的一个例子。笔记本型个人计算机7200包括框体7211、键盘7212、指向装置7213、外部连接端口7214等。在框体7211中组装有显示部7000。
可以对显示部7000应用本发明的一个方式的显示装置。
图21C和图21D示出数字标牌的一个例子。
图21C所示的数字标牌7300包括框体7301、显示部7000及扬声器7303等。此外,还可以包括LED灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器、麦克风等。
图21D示出设置于圆柱状柱子7401上的数字标牌7400。数字标牌7400包括沿着柱子7401的曲面设置的显示部7000。
在图21C和图21D中,可以对显示部7000应用包括本发明的一个方式的晶体管的显示装置。
显示部7000越大,一次能够提供的信息量越多。显示部7000越大,越容易吸引人的注意,例如可以提高广告宣传效果。
通过将触摸面板用于显示部7000,不仅可以在显示部7000上显示静态图像或动态图像,使用者还能够直觉性地进行操作,所以是优选的。此外,在用于提供线路信息或交通信息等信息的用途时,可以通过直觉性的操作提高易用性。
如图21C和图21D所示,数字标牌7300或数字标牌7400优选可以通过无线通信与使用者所携带的智能手机等信息终端设备7311或信息终端设备7411联动。例如,显示在显示部7000上的广告信息可以显示在信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕上。此外,通过操作信息终端设备7311或信息终端设备7411,可以切换显示部7000的显示。
此外,可以在数字标牌7300或数字标牌7400上以信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕为操作单元(控制器)执行游戏。由此,不特定多个使用者可以同时参加游戏,享受游戏的乐趣。
图22A是安装有取景器8100的照相机8000的外观图。
照相机8000包括框体8001、显示部8002、操作按钮8003、快门按钮8004等。此外,照相机8000安装有可装卸的透镜8006。在照相机8000中,透镜8006和框体8001也可以被形成为一体。
照相机8000通过按下快门按钮8004或者触摸用作触摸面板的显示部8002,可以进行成像。
框体8001包括具有电极的嵌入器,除了可以与取景器8100连接以外,还可以与闪光灯装置等连接。
取景器8100包括框体8101、显示部8102以及按钮8103等。
框体8101通过嵌合到照相机8000的嵌入器装到照相机8000。取景器8100可以将从照相机8000接收的影像等显示到显示部8102上。
按钮8103被用作电源按钮等。
本发明的一个方式的显示装置可以用于照相机8000的显示部8002及取景器8100的显示部8102。此外,也可以在照相机8000中内置有取景器。
图22B是头戴显示器8200的外观图。
头戴显示器8200包括安装部8201、透镜8202、主体8203、显示部8204以及电缆8205等。此外,在安装部8201中内置有电池8206。
通过电缆8205,将电力从电池8206供应到主体8203。主体8203具备无线接收器等,能够将所接收的影像信息等显示到显示部8204上。此外,主体8203具有照相机,由此可以作为输入方法利用使用者的眼球或眼睑的动作的信息。
此外,也可以对安装部8201的被使用者接触的位置设置多个电极,以检测出根据使用者的眼球的动作而流过电极的电流,由此实现识别使用者的视线的功能。此外,还可以具有根据流过该电极的电流监视使用者的脉搏的功能。安装部8201可以具有温度传感器、压力传感器、加速度传感器等各种传感器,也可以具有将使用者的生物信息显示在显示部8204上的功能或与使用者的头部的动作同步地使显示在显示部8204上的影像变化的功能等。
可以对显示部8204应用本发明的一个方式的显示装置。
图22C至图22E是头戴显示器8300的外观图。头戴显示器8300包括框体8301、显示部8302、带状固定工具8304以及一对透镜8305。
使用者可以通过透镜8305看到显示部8302上的显示。优选的是,弯曲配置显示部8302。因为使用者可以感受高真实感。此外,通过透镜8305分别看到显示在显示部8302的不同区域上的图像,从而可以进行利用视差的三维显示等。此外,本发明的一个方式不局限于设置有一个显示部8302的结构,也可以设置两个显示部8302以对使用者的一对眼睛分别配置一个显示部。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部8302。本发明的一个方式的显示装置还可以实现极高的清晰度。例如,如如图22E所示,即使使用透镜8305对显示进行放大观看,像素也不容易被使用者看到。就是说,可以利用显示部8302使使用者看到现实感更高的影像。
图22F是护目镜型头戴显示器8400的外观图。头戴显示器8400包括一对框体8401、安装部8402及缓冲构件8403。一对框体8401内各自设置有显示部8404及透镜8405。通过使一对显示部8404显示互不相同的图像,可以进行利用视差的三维显示。
使用者可以通过透镜8405看到显示部8404上的显示。透镜8405具有焦点调整机构,该焦点调整机构可以根据使用者的视力调整透镜8405的位置。显示部8404优选为正方形或横向长的矩形。由此,可以提高真实感。
安装部8402优选具有塑性及弹性以可以根据使用者的人脸尺寸调整并没有掉下来。另外,安装部8402的一部分优选具有被用作骨传导耳机的振动机构。由此,只要安装就可以享受影像及声音,而不需耳机、扬声器等音响设备。此外,也可以具有通过无线通信将声音数据输出到框体8401内的功能。
安装部8402及缓冲构件8403是与使用者的人脸(额头、脸颊等)接触的部分。通过使缓冲构件8403与使用者的人脸密接,可以防止漏光,从而可以进一步提高沉浸感。缓冲构件8403优选使用柔软的材料以在使用者装上头戴显示器8400时与使用者的人脸密接。例如,可以使用橡胶、硅酮橡胶、聚氨酯、海绵等材料。另外,当作为缓冲构件8403使用用布或皮革(天然皮革或合成皮革)等覆盖海绵等的表面的构件时,在使用者的脸和缓冲构件8403之间不容易产生空隙,从而可以适当地防止漏光。另外,在使用这种材料时,不仅让使用者感觉亲肤,而且当在较冷的季节等装上的情况下不让使用者感到寒意,所以是优选的。在缓冲构件8403或安装部8402等接触于使用者的皮肤的构件采用可拆卸的结构时,容易进行清洗或交换,所以是优选的。
图23A至图23F所示的电子设备包括框体9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(该传感器具有感测、检测或测量如下因素的功能:力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、麦克风9008等。
图23A至图23F所示的电子设备具有各种功能。例如,可以具有如下功能:将各种信息(静态图像、动态图像及文字图像等)显示在显示部上的功能;触摸面板的功能;显示日历、日期或时间等的功能;通过利用各种软件(程序)控制处理的功能;进行无线通信的功能;读出储存在存储介质中的程序或数据并进行处理的功能;等。注意,电子设备可具有的功能不局限于上述功能,而可以具有各种功能。电子设备可以包括多个显示部。此外,也可以在电子设备中设置照相机等而使其具有如下功能:拍摄静态图像或动态图像,且将所拍摄的图像储存在存储介质(外部存储介质或内置于照相机的存储介质)中的功能;将所拍摄的图像显示在显示部上的功能;等。
可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部9001。
下面,详细地说明图23A至图23F所示的电子设备。
图23A是示出便携式信息终端9101的立体图。可以将便携式信息终端9101例如用作智能手机。注意,在便携式信息终端9101中,也可以设置扬声器9003、连接端子9006、传感器9007等。此外,作为便携式信息终端9101,可以将文字及图像信息显示在其多个面上。在图23A中示出显示三个图标9050的例子。此外,可以将以虚线的矩形示出的信息9051显示在显示部9001的其他面上。作为信息9051的一个例子,可以举出提示收到电子邮件、SNS或电话等的信息;电子邮件、SNS等的标题;电子邮件或SNS等的发送者姓名;日期;时间;电池余量;以及天线接收信号强度的显示等。或者,可以在显示有信息9051的位置上显示图标9050等。
图23B是示出便携式信息终端9102的立体图。便携式信息终端9102具有将信息显示在显示部9001的三个以上的面上的功能。在此,示出信息9052、信息9053、信息9054分别显示于不同的面上的例子。例如,在将便携式信息终端9102放在上衣口袋里的状态下,使用者能够确认显示在从便携式信息终端9102的上方看到的位置上的信息9053。使用者可以确认到该显示而无需从口袋里拿出便携式信息终端9102,由此能够判断是否接电话。
图23C是示出手表型便携式信息终端9200的立体图。可以将便携式信息终端9200例如用作智能手表(注册商标)。此外,显示部9001的显示面弯曲,可沿着其弯曲的显示面进行显示。此外,便携式信息终端9200例如通过与可进行无线通信的耳麦相互通信可以进行免提通话。此外,通过利用连接端子9006,便携式信息终端9200可以与其他信息终端进行数据传输及充电。充电也可以通过无线供电进行。
图23D至图23F是示出可以折叠的便携式信息终端9201的立体图。此外,图23D是将便携式信息终端9201展开的状态的立体图、图23F是折叠的状态的立体图、图23E是从图23D的状态和图23F的状态中的一个转换成另一个时中途的状态的立体图。便携式信息终端9201在折叠状态下可携带性好,而在展开状态下因为具有无缝拼接较大的显示区域所以显示的浏览性强。便携式信息终端9201所包括的显示部9001被由铰链9055连结的三个框体9000支撑。显示部9001例如可以在曲率半径0.1mm以上且150mm以下的范围弯曲。
本实施方式所示的结构例子及对应该结构例子的附图等的至少一部分可以与其他结构例子或附图等适当地组合。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
(实施方式9)
在本实施方式中,说明具备使用OLED的显示装置的电子设备的屏幕尺寸与像素密度之间的关系以及可应用于该显示装置的技术。
图24是示出产品的屏幕尺寸与像素密度之间的关系的图。横轴表示屏幕尺寸(英寸),纵轴表示像素密度(ppi)。图24示出用于AR产品或VR产品等的μOLED、智能手机、手表型设备、笔记本型PC、平板终端、车载显示器、显示器装置、电视装置(TV)等产品的典型的屏幕尺寸与像素密度的范围。从此可知,大概是,屏幕尺寸越小清晰度越高。
另外,图24并排示出可应用于各产品的技术。在此,BP表示背板,FP表示前板。
关于前板,作为OLED的全彩色化技术,大致分为使用高精细金属掩模的分别涂布技术(FMM+SBS)、利用喷墨法等印刷法的分别涂布技术(印刷+SBS)、组合白色OLED与滤色片的技术(W+CF)、组合蓝色OLED与量子点的技术(B+Qd)等。
另外,作为OLED的种类,有层叠多个发光单元的串联结构(tandem)及不层叠发光单元的单结构(single)。
作为背板的制造技术,有使用Si衬底的LSI技术、LTPS(Low Temperature PolySilicon)技术、LTPO(Low Temperature Polysilicon and Oxide)技术、OS(OxideSemiconductor)技术等。
在此,将不使用高精细金属掩模而使用光刻法分别形成OLED的技术称为MML(Metal Mask Less)技术。MML技术是与上述全彩色化技术相比可以实现高开口率、高效率、高亮度、高显示品质、高对比度、高可靠性的技术。MML技术可以应用于具有图24所示的屏幕尺寸及清晰度的所有显示装置。尤其是,可以应用于屏幕尺寸为1英寸左右且清晰度高于1000ppi的微型显示器。
另外,将组合高精细金属掩模与光刻法而使用的技术称为HMML(Hybrid MML)。HMML技术是可以代替现有的利用FMM+SBS的全彩色技术且与该利用FMM+SBS的全彩色技术相比可以进一步实现高开口率化、高可靠性、高显示品质、高对比度的技术。
本实施方式的至少一部分可以与本说明书所记载的其他实施方式适当地组合而实施。
[符号说明]
100:显示装置、101:衬底、103:像素、105:绝缘层、110B:发光元件、110G:发光元件、110R:发光元件、110:发光元件、111B:像素电极、111C:连接电极、111G:像素电极、111R:像素电极、111:像素电极、112B:有机层、112G:有机层、112R:有机层、112:有机层、113:公共电极、114:有机层、115:有机层、116:有机层、117:电荷产生层、118:有机层、119:有机层、120:狭缝、121:保护层、125a:像素、125b:像素、125f:绝缘膜、125:绝缘层、126:树脂层、130:连接部、131:绝缘层、132:绝缘层、135B:层、135G:层、135R:层、143:抗蚀剂掩模、144:牺牲膜、145:牺牲层、146:牺牲膜、147:牺牲层、151B:FMM、151G:FMM、151R:FMM、161:导电层、162:导电层、163:树脂层。

Claims (10)

1.一种显示装置,包括:
第一发光元件;以及
第二发光元件,
其中,所述第一发光元件中依次层叠有第一像素电极、第一发光层及公共电极,
所述第二发光元件中依次层叠有第二像素电极、第二发光层及所述公共电极,
在所述第一发光元件与所述第二发光元件之间的区域中包括第一层及第二层,
所述第一层与所述第二发光层重叠并包含与所述第一发光层相同的材料,
所述第二层与所述第一发光层重叠并包含与所述第二发光层相同的材料,
在所述第一发光元件与所述第二发光元件之间的区域中,所述第一发光层的端部与所述第一层的端部对置,
并且,在所述第一发光元件与所述第二发光元件之间的区域中,所述第二发光层的端部与所述第二层的端部对置。
2.一种显示装置,包括:
第一发光元件;以及
第二发光元件,
其中,所述第一发光元件中依次层叠有第一像素电极、第一发光层、第一中间层、第三发光层及公共电极,
所述第二发光元件中依次层叠有第二像素电极、第二发光层、第二中间层、第四发光层及所述公共电极,
在所述第一发光元件与所述第二发光元件之间包括第一层、第二层、第三层及第四层,
所述第一层与所述第二发光层、所述第二中间层及所述第四发光层重叠并包含与所述第一发光层相同的材料,
所述第二层与所述第一发光层、所述第一中间层及所述第三发光层重叠并包含与所述第二发光层相同的材料,
所述第三层与所述第一层重叠并包含与所述第三发光层相同的材料,
所述第四层与所述第二层重叠并包含与所述第四发光层相同的材料,
在所述第一发光元件与所述第二发光元件之间的区域中,所述第一发光层的端部与所述第一层的端部对置,
在所述第一发光元件与所述第二发光元件之间的区域中,所述第二发光层的端部与所述第二层的端部对置,
在所述第一发光元件与所述第二发光元件之间的区域中,所述第三发光层的端部与所述第三层的端部对置,
并且,在所述第一发光元件与所述第二发光元件之间的区域中,所述第四发光层的端部与所述第四层的端部对置。
3.根据权利要求2所述的显示装置,
其中所述第一发光层及所述第三发光层包含相同材料,
并且所述第二发光层及所述第四发光层包含相同材料。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的显示装置,还包括:
树脂层,
其中所述树脂层位于所述第一发光元件与所述第二发光元件之间的区域中,
所述第一发光层的端部与所述第一层的端部隔着所述树脂层相对,
并且所述第二发光层的端部与所述第二层的端部隔着所述树脂层相对。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的显示装置,还包括:
第一绝缘层,
其中所述第一绝缘层位于所述第一发光元件与所述第二发光元件之间的区域中,
并且所述第一绝缘层接触于所述第一发光层的端部、所述第二发光层的端部、所述第一层的端部及所述第二层的端部。
6.一种显示装置的制造方法,包括:
排列地形成第一像素电极及第二像素电极的第一工序;
使用第一金属掩模在所述第一像素电极上形成岛状第一发光层的第二工序;
使用第二金属掩模在所述第二像素电极上以重叠于所述第一发光层的端部的方式形成岛状第二发光层的第三工序;
在所述第一像素电极与所述第二像素电极之间的区域中通过蚀刻分别分割所述第一发光层及所述第二发光层的第四工序;以及
覆盖所述第一发光层及所述第二发光层形成公共电极的第五工序。
7.根据权利要求6所述的显示装置的制造方法,在所述第四工序之后且所述第五工序之前还包括:
在通过所述蚀刻形成的狭缝内形成树脂层的第六工序。
8.根据权利要求7所述的显示装置的制造方法,
其中作为所述树脂层使用感光性有机树脂。
9.根据权利要求7或8所述的显示装置的制造方法,在所述第四工序之后且所述第六工序之前还包括:
以接触于通过所述蚀刻露出的所述第一发光层的侧面、所述第二发光层的侧面的方式形成第一绝缘层的第七工序。
10.根据权利要求9所述的显示装置的制造方法,
其中作为所述第一绝缘层使用通过原子层沉积法形成的无机绝缘膜。
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