JP2010073683A - フレキシブル発光装置及びその作製方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】結晶質シリコンを用いたTFTを備えた、画質の良好なフレキシブル発光装置を提供する。
【解決手段】下地絶縁膜102と、下地絶縁膜102の第1の面に形成された薄膜トランジスタと、下地絶縁膜102の第1の面に、薄膜トランジスタを介して形成された層間絶縁膜111と、該第1の面の裏面である第2の面に形成された第1の画素電極116と、該第2の面に、第1の画素電極116を介して形成されたエレクトロルミネッセンス層と、該第2の面に、第1の画素電極116及びエレクトロルミネッセンス層を介して形成された第2の画素電極119と、層間絶縁膜111に設けられたコンタクトホールにおいて薄膜トランジスタの半導体層と電気的に接続し、且つ少なくとも層間絶縁膜111及び下地絶縁膜102を貫通する貫通孔112において第1の画素電極116と電気的に接続する配線113eと、を有するフレキシブル発光装置を提供する。
【選択図】図1

Description

本発明は、結晶性半導体層を用いた薄膜トランジスタ(以下TFTという)で構成された回路を有する発光装置及びその作製方法に関する。また、そのような発光装置を搭載した電子機器に関する。
近年、ディスプレイ分野の技術の発展はめざましく、特に高精細化、薄型化に関しては市場のニーズも後押しし、著しい進歩を遂げている。
この分野における次のフェーズとしては、曲面の表示部を有するフレキシブルなディスプレイの商品化が注目されている。また、フレキシブルな基板を用いた発光装置はガラスなどを用いた場合と比較して軽量化することが可能である。そのため、ディスプレイのフレキシブル化に関しては様々な提案がなされている(例えば特許文献1参照)。
しかし、フレキシブルなディスプレイであっても、画質が要求されることは必須である。
画質を決定する要素には様々なものがある。例えば、アクティブマトリクス型の発光装置では、画素TFTとして移動度の高いTFTを用いることが効果的である。
特開2003−204049号公報
上述のように、画質の良好な映像を提供するため又は駆動回路を同じ基板上に設けるためには、移動度の高い結晶質半導体を用いたTFTを用いることが考えられる。しかし、現状、そのようなTFTを得るためには、形成時にある程度の高温プロセスが必要となる。そのため、耐熱性の低いフレキシブル基板上で移動度の高い結晶質半導体を用いたTFTを形成することは困難であった。
そこで、本発明の一態様では、結晶質半導体を用いたTFTを備えた、画質の良好なフレキシブル発光装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための本発明の一態様は、下地絶縁膜と、下地絶縁膜の第1の面に形成されたTFTと、下地絶縁膜の第1の面に、TFTを介して形成された層間絶縁膜と、下地絶縁膜の前記第1の面の裏面である第2の面に形成された第1の画素電極と、下地絶縁膜の第2の面の下方に、第1の画素電極を介して形成されたエレクトロルミネッセンス(以下ELという)層と、下地絶縁膜の第2の面の下方に、第1の画素電極及びEL層を介して形成された第2の画素電極と、層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールにおいてTFTの半導体層と電気的に接続し、且つ少なくとも層間絶縁膜及び下地絶縁膜を貫通する貫通孔において第1の画素電極と電気的に接続する配線と、を有するフレキシブル発光装置である。
また、本発明の一態様は、作製基板上に剥離層を形成し、剥離層上に下地絶縁膜を形成し、下地絶縁膜上に島状に結晶性半導体層を形成し、結晶性半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上の、結晶性半導体層と重なる位置に島状のゲート電極を形成し、ゲート電極及びゲート絶縁膜上に層間絶縁膜を形成し、少なくとも層間絶縁膜及びゲート絶縁膜を貫通し結晶性半導体層に達するコンタクトホール、並びに少なくとも層間絶縁膜、ゲート絶縁膜、及び下地絶縁膜を貫通し剥離層まで達する(に入り込む)貫通孔を形成し、コンタクトホールにおいて結晶性半導体層と電気的に接続し、且つ貫通孔において少なくとも剥離層まで達する(に入り込む)配線を形成し、配線及び層間絶縁膜上にフレキシブル基板を接着し、下地絶縁膜からフレキシブル基板までを、作製基板から剥離することによって分離し、分離によって露出した下地絶縁膜と接し、且つ配線と電気的に接続する第1の画素電極を形成し、第1の画素電極の端部を覆う隔壁を形成し、少なくとも第1の画素電極と接するEL層を形成し、少なくともEL層と接する第2の画素電極を形成するフレキシブル発光装置の作製方法である。
また、本発明の一態様は、作製基板上に剥離層を形成し、剥離層上に下地絶縁膜を形成し、下地絶縁膜上に島状に結晶性半導体層を形成し、結晶性半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上の、結晶性半導体層と重なる位置に島状のゲート電極を形成し、ゲート電極及びゲート絶縁膜上に層間絶縁膜を形成し、少なくとも層間絶縁膜及びゲート絶縁膜を貫通し結晶性半導体層に達するコンタクトホール、並びに少なくとも層間絶縁膜、ゲート絶縁膜、及び下地絶縁膜を貫通し剥離層まで達する(に入り込む)貫通孔を形成し、コンタクトホールにおいて結晶性半導体層と電気的に接続し、且つ貫通孔において少なくとも剥離層まで達する(に入り込む)配線を形成し、配線及び層間絶縁膜上にフレキシブル基板を接着し、下地絶縁膜からフレキシブル基板までを、作製基板から剥離することによって分離し、分離によって露出した下地絶縁膜と接し、且つ少なくとも貫通孔が露出するように開口部を有する隔壁を形成し、隔壁の開口に流動性を有する導電性物質を配置することで第1の画素電極を形成し、少なくとも第1の画素電極と接するEL層を形成し、少なくともEL層と接する第2の画素電極を形成するフレキシブル発光装置の作製方法である。
また、本発明の一態様は、作製基板上に剥離層を形成し、剥離層上に下地絶縁膜を形成し、下地絶縁膜上に島状に結晶性半導体層を形成し、結晶性半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上の、結晶性半導体層と重なる位置に島状のゲート電極を形成し、ゲート電極及びゲート絶縁膜上に層間絶縁膜を形成し、少なくとも層間絶縁膜及びゲート絶縁膜を貫通し結晶性半導体層に達するコンタクトホールを形成し、コンタクトホールにおいて結晶性半導体層と電気的に接続する配線を形成し、配線及び層間絶縁膜上にフレキシブル基板を接着し、下地絶縁膜からフレキシブル基板までを、作製基板から剥離することによって分離し、フレキシブル基板にレーザ光を照射し、少なくとも下地絶縁膜、ゲート絶縁膜、層間絶縁膜、配線、及びフレキシブル基板を貫通する貫通孔を形成し、貫通孔に配線と電気的に接続する接続配線を形成し、分離によって露出した下地絶縁膜と接し、且つ接続配線と電気的に接続する第1の画素電極を形成し、第1の画素電極の端部を覆う隔壁を形成し、少なくとも第1の画素電極と接するEL層を形成し、少なくとも前記EL層と接する第2の画素電極を形成するフレキシブル発光装置の作製方法である。
本発明の一態様により、結晶質半導体を用いたTFTを備えた、画質の良好なフレキシブル発光装置を提供できる。
また、本発明の一態様により、結晶質半導体を用いたTFTを備えた、画質の良好なフレキシブル発光装置の作製方法を提供できる。
本発明の一態様のフレキシブル発光装置及びその作製方法を表す断面図。 本発明の一態様のフレキシブル発光装置及びその作製方法を表す断面図。 本発明の一態様のフレキシブル発光装置及びその作製方法を表す断面図。 本発明の一態様のフレキシブル発光装置及びその作製方法を表す断面図。 本発明の一態様のフレキシブル発光装置及びその作製方法を表す上面図及び断面図。 本発明の一態様の電子機器を表す図。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
(実施の形態1)
図1に本発明の一態様のフレキシブル発光装置の作製方法の一例を示す。作製基板100上に剥離層101、下地絶縁膜102、結晶性半導体層103、104、105、ゲート絶縁膜106、ゲート電極107、108、109、パッシベーション膜110、層間絶縁膜111を形成する(図1(A)参照)。なお、パッシベーション膜110は設けなくてもよい。作製基板100はガラス基板やセラミック基板等、結晶性半導体層103乃至105を作製する際の熱に耐えうる基板を用いる。なお、本明細書中において、結晶性半導体層103乃至105とは、少なくとも400℃以上の温度をかけて結晶化及び結晶性の改善を行うことが必要な多結晶半導体や微結晶半導体が挙げられる。また、単結晶半導体基板から所望の厚さの単結晶半導体膜を剥離して作製基板100に接合することによって設けられる単結晶半導体層も本明細書中における結晶性半導体層に含めるものとする。
続いて、層間絶縁膜111、パッシベーション膜110、及びゲート絶縁膜106をエッチングして、結晶性半導体層103、104、105に到達するコンタクトホールを形成する。この後、レーザ光を照射することによって、少なくとも層間絶縁膜111、(パッシベーション膜110)、ゲート絶縁膜106、下地絶縁膜102を貫通する貫通孔112を形成する(図1(B)参照)。この際、作製基板100に貫通孔112が達していても良い。
次に、配線113a、113b、113c、113d、113e及び図示しないその他の配線を形成する(図1(C)参照)。配線113a乃至113eはコンタクトホールにおいて結晶性半導体層103乃至105のいずれかに電気的に接続している。また、配線113eは結晶性半導体層105に電気的に接続し、且つ貫通孔112において、少なくとも剥離層101に達するように(に入り込むように)形成する。なお、配線113eは作製基板100にまで達して(入り込んで)いても良い。
この後、配線113a乃至配線113e及び層間絶縁膜111上に接着剤層114を形成する。この接着剤層114によってフレキシブル基板115を接着する(図1(D)参照)。
続いて、下地絶縁膜102からフレキシブル基板115までの素子が形成された層を作製基板100から剥離することによって分離する。分離の方法はどのような方法を用いても良い。そして、当該分離によって露出した下地絶縁膜102と接し、且つ配線113eと電気的に接続するように第1の画素電極116を形成する(図1(E)参照)。
第1の画素電極116形成後、第1の画素電極116の端部を覆うように隔壁117を形成する。なお、配線113eが作製基板100にまで達していた(に入り込む)ことなどにより配線113eが凸形状をなしていた場合は、隔壁117の開口はその部分を避けて形成されることが好ましい。隔壁117は絶縁物を用いて形成し、有機物でも、無機物でも良い。続いて、少なくとも第1の画素電極116に接するEL層118を形成する。さらに、EL層118に接する第2の画素電極119を形成することによって第1の画素電極116、EL層118、第2の画素電極119からなる発光素子120を形成する。この後、第2の画素電極119の表面に接着剤層121を形成する。接着剤層121によりフレキシブル基板122を接着することでフレキシブル発光装置を作製することができる(図1(F)参照)。なお、第2の画素電極119と、接着剤層121との間に窒化シリコンなどにより、膜封止層を設けても良い。また、接着剤層121及びフレキシブル基板122の代わりに膜封止層のみを設けた構成や、フレキシブル基板として繊維体に有機樹脂が含浸された構造体を用いる構成であっても良い。
なお、第1の画素電極116は、流動性を有する導電体、例としては、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の導電性ポリマーや、銀ペーストなどの導電性ペーストを用いて形成しても良い。この場合、剥離層101と下地絶縁膜102の境界で、作製基板100と、下地絶縁膜102からフレキシブル基板115までの素子が形成された層とを分離した後に、隔壁117を配線113eが露出するように形成する。その後、インクジェット法に代表される液滴吐出法などにより、隔壁117の開口部に第1の画素電極116を形成する。第1の画素電極116を流動性を有する導電体によって形成することで、配線113eが下地絶縁膜102から突出して形成されていても、第1の画素電極116の表面を平坦化することができるため、好ましい構成である。その後は図1(F)に示した様なフレキシブル発光装置を作製すればよい。
また、EL層118は蒸着などの乾式で形成しても、インクジェット法などの湿式で形成しても良い。
図2に図1で示した作製方法と異なるフレキシブル発光装置の作製方法を示す。なお、煩雑になることを防ぐため、図1と同様の工程については簡略化して説明する。また、材料、とりうる構造、その他共通する事項については図1の対応する部分の説明を参照されたい。
まず、図1と同様に作製基板100上に剥離層101、下地絶縁膜102、結晶性半導体層103、104、105、ゲート絶縁膜106、ゲート電極107、108、109、パッシベーション膜110、層間絶縁膜111を形成する(図2(A)参照)。
続いて、層間絶縁膜111、パッシベーション膜110、及びゲート絶縁膜106をエッチングして、結晶性半導体層103、104、105に到達するコンタクトホールを形成すると同時に、少なくとも層間絶縁膜111、(パッシベーション膜110)、ゲート絶縁膜106、及び下地絶縁膜102を貫通する貫通孔112を形成する(図2(B)参照)。下地絶縁膜102及びゲート絶縁膜106共に酸化シリコンで形成した場合は、コンタクトホールが結晶性半導体層105に達した後も、そのままエッチングし続けることによって下地絶縁膜102を貫通する貫通孔112を空けることができる。この場合、剥離層101の材料として、当該エッチングにおける酸化シリコンのエッチング速度に対して充分にエッチング速度の遅い材料を用いることによって、貫通孔112を下地絶縁膜102までに止めることができ、配線113eが下地絶縁膜102より突出することを防ぐことができる。なお、貫通孔112はコンタクトホールと別に形成しても良い。
次に、図1の工程と同様、配線113a、113b、113c、113d、113e及び図示しないその他の配線を形成する(図2(C)参照)。
また、配線113eにおいて、貫通孔112に形成される配線は、配線113eの結晶性半導体層105に達する配線とは別に形成しても良い。この際、剥離層101上に下地絶縁膜102を形成する前に、剥離層101の表面をOアッシングすることによって、貫通孔112に配線が形成される際の当該配線と、剥離層101との密着性を低減させることが好ましい。
この後、配線113a乃至配線113e及び層間絶縁膜111上に接着剤層114を形成する。この接着剤層114によってフレキシブル基板115を接着する(図2(D)参照)。
続いて、下地絶縁膜102からフレキシブル基板115までの素子が形成された層を作製基板100から剥離することによって分離する。そして、当該分離によって露出した下地絶縁膜102と接し、且つ配線113eと電気的に接続するように第1の画素電極116を形成する(図2(E)参照)。
第1の画素電極116を形成したら、第1の画素電極116の端部を覆うように隔壁117を形成する。配線113a乃至113eと、貫通孔112に形成される配線とを同時に形成する場合、配線113eが下地絶縁膜102より突出して形成されることを防止することが容易である。配線113eが下地絶縁膜102より突出していない場合、隔壁117の開口部は配線113eが形成されている部分を避けなくとも良く、レイアウトの自由度や開口率の向上が見込める。続いて、貫通孔112に形成された配線と電気的に接続するように第1の画素電極116を形成する。さらに、第1の画素電極116と接するEL層118を形成する。次に、EL層118と接する第2の画素電極119を形成することによって、第1の画素電極116、EL層118、第2の画素電極119からなる発光素子120を形成する。この後、第2の画素電極119の表面に接着剤層121を形成する。接着剤層121によりフレキシブル基板122を接着することでフレキシブル発光装置を作製することができる(図2(F)参照)。
図3に図1又は図2で示した作製方法と異なるフレキシブル発光装置の作製方法を示す。なお、煩雑になることを防ぐため、図1又は図2と同様の工程については簡略化して説明する。また、材料、とりうる構造、その他共通する事項については図1又は図2の対応する部分の説明を参照されたい。
まず、作製基板100上に剥離層101を形成する。その上に第1の絶縁膜300、第2の絶縁膜301、結晶性半導体層103、104、105、ゲート絶縁膜106、ゲート電極107、108、109、パッシベーション膜110、層間絶縁膜111を形成する(図3(A)参照)。なお、第1の絶縁膜300は後に発光素子の隔壁として用いられる。なお、後に結晶性半導体層作製のために加熱処理をおこなうことを勘案すると、第1の絶縁膜300は無機絶縁膜であることが好ましい。また、第2の絶縁膜301はゲート絶縁膜106と異なる材料で形成するが、特に設けなくとも良い。また、第2の絶縁膜301(第2の絶縁膜301を設けない場合は第1の絶縁膜300)と結晶性半導体層103乃至105の間に下地絶縁膜を設けても良い。
続いて、層間絶縁膜111、パッシベーション膜110、及びゲート絶縁膜106をエッチングして、結晶性半導体層103、104、105に到達するコンタクトホールを形成すると同時に、少なくとも層間絶縁膜111、パッシベーション膜110、及びゲート絶縁膜106を貫通する貫通孔112を形成する(図3(B)参照)。第2の絶縁膜301を形成する際は、当該エッチングにおいて、ゲート絶縁膜106の材料より充分にエッチング速度が遅い材料を用いて形成する。これにより、第2の絶縁膜301が貫通孔112を形成する際のエッチングのエッチングストッパーとして働き、貫通孔112が第1の絶縁膜300にまで達する(に入り込む)ことを防止できる。そのため、配線113eが後に形成される隔壁開口部において突出することを防ぐことができる。なお、第2の絶縁膜301を設けない場合は、第1の絶縁膜300の材料をゲート絶縁膜106の材料より充分にエッチング速度が遅い材料にするか、エッチングを行う時間を調節することによっても貫通孔112の深さを制御することができる。
次に、図1又は図2の工程と同様、配線113a、113b、113c、113d、113e及び図示しないその他の配線を形成する(図3(C)参照)。
この後、配線113a乃至配線113e及び層間絶縁膜111上に接着剤層114を形成する。この接着剤層114によってフレキシブル基板115を接着し、剥離層101と第1の絶縁膜300の間で、作製基板100と、第1の絶縁膜300からフレキシブル基板115までの素子が形成された層とを分離する(図3(D)参照)。
続いて、第1の絶縁膜300及び第2の絶縁膜301(第2の絶縁膜301を設けない場合は第1の絶縁膜300のみ)を、配線113eが露出するようにエッチングして、開口部302を形成し、後に形成される発光素子の隔壁とする(図3(E)参照)。
隔壁を形成したら、第1の画素電極116を流動性を有する導電体によって形成する。流動性を有する導電体の例としては、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の導電性ポリマーや、銀ペーストなどの導電性ペーストなどを挙げることができる。続いて、少なくとも第1の画素電極116を覆ってEL層118を形成する。EL層118は蒸着などの乾式で形成しても、インクジェット法などの湿式で形成しても良い。図3ではインクジェット法などの液滴吐出法を用いてEL層118を形成した例を示した。次に、第2の画素電極119を形成することによって第1の画素電極116、EL層118、及び第2の画素電極119からなる発光素子120を形成する。この後、第2の画素電極119の表面に接着剤層121を形成する。接着剤層121によりフレキシブル基板122を接着することでフレキシブル発光装置を作製することができる(図3(F)参照)。
図4に図1乃至図3で示した作製方法と異なるフレキシブル発光装置の作製方法を示す。なお、煩雑になることを防ぐため、図1乃至図3と同様の工程については簡略化して説明する。また、材料、とりうる構造、その他共通する事項については図1乃至図3の対応する部分の説明を参照されたい。
まず、作製基板100上に剥離層101、下地絶縁膜102、結晶性半導体層103、104、105、ゲート絶縁膜106、ゲート電極107、108、109、パッシベーション膜110、層間絶縁膜111を形成する。続いて、層間絶縁膜111、パッシベーション膜110、及びゲート絶縁膜106をエッチングして、結晶性半導体層103乃至105に到達するコンタクトホールを形成する。次に、図1の工程と同様、配線113a、113b、113c、113d、113e及び図示しないその他の配線を形成する(図4(A)参照)。なお、図3で説明したように、下地絶縁膜102と剥離層101の間、若しくは下地絶縁膜102の代わりに、第1の絶縁膜300、第2の絶縁膜301を形成しても良い。この際、第2の絶縁膜301は形成しなくとも良い。また、後に発光素子の第1の画素電極116と電気的に接続する配線113eは、層間絶縁膜111上において、第1の画素電極116が形成される領域まで延在するように形成する。
この後、配線113a乃至配線113e及び層間絶縁膜111を覆って接着剤層114を形成する。この接着剤層114によってフレキシブル基板115を接着する(図4(B)参照)。
続いて、剥離層101と下地絶縁膜102の間で、作製基板100と、下地絶縁膜102からフレキシブル基板115までの素子が形成された層とを分離し、結晶性半導体層を用いたTFTが形成されたフレキシブル基板を得る(図4(C)参照)。
次に、結晶性半導体層を用いたTFTが形成されたフレキシブル基板にレーザ光を照射することによって、結晶性半導体層を用いたTFTが形成されたフレキシブル基板を貫通する貫通孔112を形成する。貫通孔112は、配線113eと、発光素子の第1の画素電極116とを電気的に接続させるために形成される(図4(D)参照)。
この後、貫通孔112に配線113eと電気的に接続する配線400を形成する(図4(E)参照)。配線400はスパッタ法などで、導電膜を形成し、エッチングすることで形成することができるが、銀ペーストに代表される導電性ペーストを貫通孔112に流し込むことによって作製しても良い。図4(E)では、下地絶縁膜102側から銀ペーストを貫通孔112に流し込んで配線400を作製する図を示した。
そして、下地絶縁膜102に配線400と電気的に接続するように第1の画素電極116を形成する。第1の画素電極116を形成したら、第1の画素電極116の端部を覆うように隔壁117を形成する。なお、配線400が凸形状をなしていた場合は、隔壁117の開口はその部分を避けて形成されることが好ましい。続いて、少なくとも第1の画素電極116が露出している部分を覆ってEL層118を形成する。次に第2の画素電極119を形成することによって第1の画素電極116、EL層118、及び第2の画素電極119からなる発光素子120を形成する。この後、第2の画素電極119の表面に接着剤層121を形成する。接着剤層121によりフレキシブル基板122を接着することでフレキシブル発光装置を作製することができる(図4(F)参照)。
なお、下地絶縁膜102の代わりに、剥離層101と結晶性半導体層103乃至105の間に隔壁となる第1の絶縁膜300、第2の絶縁膜301を形成した場合は、隔壁の開口を形成した後に配線400を形成すればよい。
このように作製されるフレキシブル発光装置は、フレキシブル基板より耐熱性の高いガラス基板などの作製基板上にまず結晶性半導体層を形成してから、フレキシブル基板に転置されることによって、結晶性半導体層を用いたTFTを備えながら、フレキシブルな発光装置とすることができる。そのため、フレキシブル発光装置は画質の良い発光装置とすることができる。
また、作製基板上にTFTを介して発光素子を形成する場合、当該発光素子をTFT上に設けられた層間絶縁膜上に転置するのは現状困難である。そのため、作製基板上にTFTを介して発光素子を形成する場合には以下に示すような工程を必要とする。まず、層間絶縁膜上に第1の画素電極を形成する。次いで、第1の画素電極の表面を保持基板と接着する。次いで、下地絶縁膜から第1の画素電極までの層を作製基板から剥離することによって分離する。次いで、当該分離によって露出した下地絶縁膜にフレキシブル基板を接着する。次いで、保持基板を第1の画素電極から剥離することによって分離する。次いで、第1の画素電極に接するEL層及び該EL層に接する第2の画素電極を形成する。このような方法で作製されるフレキシブル発光装置は、作製工程が煩雑であり且つ工程数が多い。しかし、本実施の形態の作製方法で作製したフレキシブル発光装置は、第1の画素電極及び第2の画素電極を作製基板から分離することによって露出した下地絶縁膜側に設けられる。そのため、基板を貼る又は剥がす操作を削減することができ、工程の短縮や歩留まりの向上を図ることができる。
また、下地絶縁膜より先に作製基板に第1の画素電極を形成する場合、結晶性半導体層を形成する際に行う熱処理によって第1の画素電極が変化してしまう可能性がある。具体的な例としては、非晶質状態の第1の画素電極が当該加熱処理により結晶化するなどである。また、同様の理由により第1の画素電極を設けることによって形成された段差を平坦化するために有機樹脂を用いることも困難である。一方、本実施の形態のように、フレキシブル基板に転置した後、第1の画素電極を作製することによって、これらの不都合を回避することが可能である。なお、このように作製されたフレキシブル発光装置は、第1の画素電極が下地絶縁膜のTFTが形成されている面の裏面に対して凸形状をなすように形成されていることを特徴とする。
続いて、本実施の形態で説明して来たフレキシブル発光装置及びその作製方法について詳しく説明する。
作製基板100としては、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミック基板、表面に絶縁層が形成された金属基板などを用いることができる。フレキシブル発光装置の作製工程において、その行う工程に合わせて作製基板100を適宜選択することができる。作製基板100として、通常のディスプレイ作製に用いられるような可撓性の小さい基板を用いていることから、高精細に画素TFTやカラーフィルタを設けることができる。
剥離層101は、スパッタ法やプラズマCVD法、塗布法、印刷法等により、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、亜鉛(Zn)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、シリコン(Si)から選択された元素、これらの元素を主成分とする合金材料、又はこれらの元素を主成分とする化合物材料からなる層の単層構造又は積層構造により形成する。シリコンを含む層の結晶構造は、非晶質、微結晶、多結晶のいずれの場合でもよい。なお、ここでは、塗布法は、スピンコーティング法、液滴吐出法、ディスペンス法、ノズルプリンティング法、スロットダイコーティング法を含む。
剥離層101が単層構造の場合、好ましくは、タングステン層、モリブデン層、タングステンとモリブデンの混合物を含む層、タングステンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、モリブデンの酸化物若しくは酸化窒化物を含む層、又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物若しくは酸化窒化物を含む層を形成する。なお、タングステンとモリブデンの混合物とは、例えば、タングステンとモリブデンの合金に相当する。
剥離層101が積層構造の場合、好ましくは、1層目としてタングステン層、モリブデン層、又はタングステンとモリブデンの混合物を含む層を形成し、2層目として、タングステンの酸化物、窒化物、酸化窒化物、若しくは窒化酸化物を含む層、モリブデンの酸化物、窒化物、酸化窒化物、若しくは窒化酸化物を含む層、又はタングステンとモリブデンの混合物の酸化物、窒化物、酸化窒化物、若しくは窒化酸化物を含む層を形成する。
剥離層101として、タングステンを含む層とタングステンの酸化物を含む層の積層構造を形成する場合、タングステンを含む層を形成し、その上層に酸化物で形成される絶縁層(例えば、酸化シリコン層)を形成することで、タングステン層と絶縁層との界面に、タングステンの酸化物を含む層が形成されることを活用してもよい。さらには、タングステンを含む層の表面を、熱酸化処理、酸素プラズマ処理、オゾン水等の酸化力の強い溶液での処理等を行ってタングステンの酸化物を含む層を形成してもよい。また、プラズマ処理や加熱処理は、酸素、窒素、一酸化二窒素、又はこれらのガスとその他のガスとの混合気体雰囲気下で行ってもよい。これは、タングステンの窒化物、酸化窒化物、及び窒化酸化物を含む層を形成する場合も同様であり、タングステンを含む層を形成後、その上層に窒化物、酸化窒化物、又は窒化酸化物で形成される絶縁層(例えば、窒化シリコン層、酸化窒化シリコン層、窒化酸化シリコン層)を形成するとよい。
下地絶縁膜102は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化窒化シリコン、又は窒化酸化シリコンなどの無機絶縁膜を用い、単層又は複数層にて作製することができる。
結晶性半導体層103乃至105は、シランやゲルマンに代表される半導体材料ガスを用いて気相成長法やスパッタ法で作製される非晶質半導体を光エネルギーや熱エネルギーを利用して結晶化させることにより作製された多結晶半導体層、微結晶(セミアモルファス若しくはマイクロクリスタルとも呼ばれる。以下「SAS」ともいう。)半導体層、又は単結晶半導体基板から所望の厚さの単結晶半導体膜を剥離して作製基板に接合することによって設けられる単結晶半導体層などを用いて形成する。これら結晶性半導体層を用いたTFTは移動度が高く、当該TFTを用いて作製された発光装置は高品質な画像を表示することが可能である。
なお、微結晶半導体は、ギブスの自由エネルギーを考慮すれば非晶質と単結晶の中間的な準安定状態に属するものである。すなわち、自由エネルギー的に安定な第3の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する。柱状または針状結晶が基板表面に対して法線方向に成長している。微結晶半導体の代表例である微結晶シリコンは、そのラマンスペクトルが単結晶シリコンを示す520cm−1よりも低波数側に、シフトしている。即ち、単結晶シリコンを示す520cm−1とアモルファスシリコンを示す480cm−1の間に微結晶シリコンのラマンスペクトルのピークがある。また、未結合手(ダングリングボンド)を終端するため水素またはハロゲンを少なくとも1原子%またはそれ以上含ませている。さらに、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンなどの希ガス元素を含ませて格子歪みをさらに助長させることで、安定性が増し良好な微結晶半導体膜が得られる。
この微結晶半導体膜は、周波数が数十MHz〜数百MHzの高周波プラズマCVD法、または周波数が1GHz以上のマイクロ波プラズマCVD法により形成することができる。代表的には、SiH、Si、SiHCl、SiHCl、SiCl、SiFなどの水素化シリコンを水素で希釈して形成することができる。また、水素化シリコン及び水素に加え、ヘリウム、アルゴン、クリプトン、ネオンから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈して微結晶半導体膜を形成することができる。このときの水素化シリコンに対して水素の流量比を5倍以上200倍以下、好ましくは50倍以上150倍以下、更に好ましくは100倍とする。
結晶性半導体としては代表的にはポリシリコン(多結晶シリコン)などがあげられる。なお、ポリシリコンには、800℃以上のプロセス温度を経て形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂高温ポリシリコン、600℃以下のプロセス温度で形成されるポリシリコンを主材料として用いた所謂低温ポリシリコン、及び結晶化を促進する元素などを用いて、非晶質シリコンを結晶化させたポリシリコンなどが含まれる。もちろん、前述したように、微結晶半導体又は半導体層の一部に結晶相を含む半導体を用いることもできる。
また、半導体の材料としてはシリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)などの単体のほかGaAs、InP、SiC、ZnSe、GaN、SiGeなどのような化合物半導体も用いることができる。また、酸化物半導体である酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO)、酸化マグネシウム亜鉛、酸化ガリウム、インジウム酸化物、及び上記酸化物半導体の複数より構成される酸化物半導体などを用いることができる。例えば、酸化亜鉛と、インジウム酸化物と、酸化ガリウムとから構成される酸化物半導体なども用いることができる。また、酸化亜鉛にインジウム又はガリウム等が添加された酸化物半導体を用いることができる。なお、酸化亜鉛を半導体層に用いる場合、ゲート絶縁層をY、Al、TiO、それらの積層などを用いるとよく、ゲート電極層、ソース電極層、ドレイン電極層としては、ITO、Au、Tiなどを用いるとよい。なお、半導体膜に可視光を透過する酸化物半導体膜を利用した透明トランジスタを画素部のトランジスタに適用することもできる。このような透明トランジスタに発光素子を重ねて形成すると、画素に占める発光素子の面積率、いわゆる開口率を高めることができ、高輝度で高解像度のフレキシブルな表示装置を形成できる。また、透明トランジスタのゲート電極、ソース電極、又はドレイン電極を可視光を透過する導電膜を用いて形成すると、さらに開口率を高めることができる。
半導体層に、多結晶半導体層を用いる場合、その作製方法には、様々な方法(レーザ結晶化法、熱結晶化法、または結晶化を助長する元素を非晶質半導体層に添加して熱結晶化する方法等)がある。結晶化を助長する元素を導入せず、レーザ光を照射することで結晶化する場合は、非晶質シリコン膜にレーザ光を照射する前に、窒素雰囲気下500℃で1時間加熱することによって非晶質シリコン膜の含有水素濃度を1×1020atoms/cm以下にまで低下させる。これは水素を多く含んだ非晶質シリコン膜にレーザ光を照射すると非晶質シリコン膜が破壊されてしまうからである。また、微結晶半導体にレーザ光を照射して結晶化し、結晶性を高めることもできる。
結晶化を助長する元素を導入する場合、非晶質半導体層への金属元素の導入方法としては、当該金属元素を非晶質半導体層の表面又はその内部に存在させ得る手法であれば特に限定はない。例えば、スパッタ法、CVD法、プラズマ処理法(プラズマCVD法も含む)、吸着法、又は金属塩の溶液を塗布する方法などを使用することができる。このうち溶液を用いる方法は簡便であり、金属元素の濃度調整が容易であるという点で有用である。また、このとき非晶質半導体層の表面の濡れ性を改善し、非晶質半導体層の表面全体に水溶液を行き渡らせるため、酸素雰囲気下でのUV光の照射処理、熱酸化処理、又はヒドロキシラジカルを含むオゾン水若しくは過酸化水素による処理等により、酸化膜を形成することが望ましい。結晶化は、上述のように非晶質半導体層に結晶化を促進する元素を添加した後、熱処理(550℃〜750℃で3分〜24時間)により行えばよい。なお、結晶化を助長(促進)する元素としては、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、白金(Pt)、銅(Cu)、及び金(Au)から選ばれた一種又は複数種類を用いることができる。このような方法で結晶化を行った場合、結晶化を助長する元素を結晶性半導体層から除去又は低減するため、結晶性半導体層に接して、不純物元素を含む前記半導体層を形成し、ゲッタリングを行っても良い。不純物元素としては、n型を付与する不純物元素、p型を付与する不純物元素や希ガス元素などを用いることができ、例えばリン(P)、窒素(N)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ボロン(B)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)から選ばれた一種又は複数種を用いることができる。ゲッタリングは結晶化を促進する元素を含む結晶性半導体層に、上記不純物元素を含む半導体層を形成し、熱処理(550℃〜750℃で3分〜24時間)することによって行うことができる。結晶性半導体層中に含まれる結晶化を促進する元素は、不純物元素を含む半導体層中に移動し、結晶性半導体層中の結晶化を促進する元素は除去又は低減される。その後、ゲッタリングシンクとなった不純物元素を含む半導体層を除去する。
また、非晶質半導体層の結晶化は、熱処理とレーザ光照射による結晶化を組み合わせてもよく、熱処理やレーザ光照射を単独で、複数回行っても良い。
結晶性半導体層として単結晶半導体を用いる場合、単結晶半導体基板を分割することで形成することができ、いわゆるSOI構造と呼ばれるものがこれにあたる。単結晶半導体基板には、市販の半導体基板を用いることができる。例えば、単結晶シリコン基板、単結晶ゲルマニウム基板、単結晶シリコンゲルマニウム基板等、第14族元素でなる単結晶半導体基板を挙げることができる。SOI構造を作製する方法としては、水素イオン注入剥離法などがあげられ、耐熱性の高い基板を用いた場合にはこの方法を適用して作製することができる。また、ガラス基板など比較的耐熱性の低い基板でSOI構造を作製する場合には、単結晶基板上に平坦性の高い(具体的には、表面の平均面粗さ(Ra)が0.5nm以下、自乗平均粗さ(Rms)が0.6nm以下)酸化シリコン(SiOx)膜又は酸化窒化シリコン(SiOxNy(x>y))膜を設け、イオンビームにより単結晶基板の所望の領域に損傷領域を形成した後、窒化シリコン(SiNx)膜、窒化酸化シリコン(SiNxOy(x>y))膜、又は酸化窒化シリコン(SiOxNy(x>y))膜が形成された作製基板と貼り合わせ、200℃乃至400℃の温度をかけて接合し、600℃乃至700℃程度の基板の歪み点を超えない温度で加熱処理することによって、単結晶半導体膜を単結晶半導体基板から分離することでSOI構造を作製することができる。
ゲート絶縁膜106、ゲート電極107乃至109は公知の構造、方法により作製すれば良い。例えば、ゲート絶縁膜106は、酸化シリコンの単層、又は酸化シリコンと、窒化シリコンとの積層構造など、公知の構造で作製すればよい。また、ゲート電極107乃至109は、CVD法、スパッタ法、又は液滴吐出法などを用い、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Si、Ge、Zr、Baから選ばれた元素、又はこれらの元素のいずれかを主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成すればよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜や、AgPdCu合金を用いてもよい。また、単層構造でも複数層の構造でもよい。
なお、図面においては、トップゲート構造のトランジスタの一例を示したが、もちろんその他、ボトムゲート構造や公知の他の構造のトランジスタを用いても構わない。
パッシベーション膜110は設けても設けなくとも良いが、設ける場合は、窒化シリコン膜、又は酸化シリコン膜等を用いて形成することができる。
層間絶縁膜111は、アクリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ベンゾシクロブテン等の有機絶縁材料や、シロキサン樹脂等のシロキサン材料、酸化シリコンや窒化シリコン等の無機絶縁材料を用いて形成する。なお、シロキサン材料とは、Si−O−Si結合を含む材料に相当する。シロキサンは、シリコン(Si)と酸素(O)との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えばアルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いることもできる。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
コンタクトホールのエッチングは、どのように行っても構わないが、ドライエッチングで行うことが好ましい。この場合、結晶性半導体層よりゲート絶縁膜などに用いられる材料のエッチング速度が充分に速いガスを使ってエッチングを行う。代表的にはCHFとHeの混合ガスを用いることができる。エッチングによって貫通孔112を形成する場合、ゲート絶縁膜と同様の材料で下地絶縁膜102を形成した場合は、コンタクトホールが結晶性半導体層に達した後も、オーバーエッチングを行うことによって下地絶縁膜102に貫通孔112を形成することができる。
貫通孔112をレーザにより形成する場合、光学系により所望の大きさに照射スポットの大きさを調節したレーザ光を照射することによって行う。レーザビームの発振器としては、例えば、Arレーザ、Krレーザ、COレーザ、YAGレーザ、YVOレーザ、YLFレーザ、YAlOレーザ、GdVOレーザ、Yレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザ、またはヘリウムカドミウムレーザ等の連続発振レーザ、エキシマ(ArF、KrF、XeCl)レーザ、COレーザ、YAGレーザ、YVOレーザ、YLFレーザ、YAlOレーザ、GdVOレーザ、Yレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ti:サファイアレーザ、銅蒸気レーザ、または金蒸気レーザ等のパルス発振または連続発振レーザを用いることができる。
接着剤層114、121としては、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、紫外線硬化型接着剤など光硬化型の接着剤や嫌気型接着剤など各種硬化型接着剤を用いることができる。
フレキシブル基板115、122としては、可撓性を有する各種基板や有機樹脂のフィルムなどを用いることができる。可撓性基板(フレキシブル基板ともいう)としては、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルスルホン)、ポリプロピレン、ポリプロピレンサルファイド、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ポリサルフォン、ポリフタールアミド等からなる基板、ポリプロピレン、ポリエステル、ビニル、ポリフッ化ビニル、塩化ビニルなどからなるフィルム、繊維質な材料からなる紙、基材フィルム(ポリエステル、ポリアミド、無機蒸着フィルム、紙類等)と、接着性合成樹脂フィルム(アクリル系合成樹脂、エポキシ系合成樹脂等)との積層フィルムなどを用いることができる。また、フレキシブル基板としては繊維体と有機樹脂からなる構造体を用いても良い。
フレキシブル基板115として繊維体と有機樹脂からなる構造体を用いると、発光装置の点圧、線圧による破損に対する信頼性が向上するため、好ましい構成である。繊維体と有機樹脂からなる構造体の代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維等の繊維体に、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等のマトリックス樹脂を有機溶剤で希釈したワニスを含浸させた後、乾燥して有機溶剤を揮発させてマトリックス樹脂を半硬化させたものである。その後、マトリックス樹脂に見合った温度で焼成することによって、TFT及び発光素子のフレキシブルな支持体(フレキシブル基板)として用いることができるようになる。
作製基板100からの剥離は、フレキシブル基板115を接着した後、剥離層101に物理的、化学的なきっかけを形成し、物理的に引き剥がすことによって行うことができる。本実施の形態ではこのような方法によって剥離を行う方法について主に説明したが、その他の方法としては、作製基板と半導体素子層の間に剥離層を形成し、剥離層と半導体素子層の間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化により脆弱化して、当該半導体素子層を剥離する方法、耐熱性の高い作製基板と半導体素子層の間に水素を含む非晶質シリコン膜を設け、レーザ光の照射またはエッチングにより当該非晶質シリコン膜を除去することで、当該半導体素子層を剥離する方法、作製基板と半導体素子層の間に剥離層を形成し、剥離層と半導体素子層の間に金属酸化膜を設け、当該金属酸化膜を結晶化により脆弱化し、剥離層の一部を溶液やNF、BrF、ClF等のフッ化ハロゲンガスによりエッチングで除去した後、脆弱化された金属酸化膜において剥離する方法、又は半導体素子層が形成された作製基板を機械的に削除若しくは溶液やNF、BrF、ClF等のフッ化ハロゲンガスによるエッチングで除去する方法等を適宜用いることができる。また、剥離層として窒素、酸素、又は水素等を含む膜(例えば、水素を含む非晶質シリコン膜、水素含有合金膜、酸素含有合金膜など)を用い、剥離層にレーザ光を照射して剥離層内に含有する窒素、酸素、又は水素をガスとして放出させ半導体素子層と、作製基板との剥離を促進する方法を用いてもよい。また、剥離層と半導体素子層との界面に液体を浸透させて作製基板から半導体素子層を剥離してもよい。また、上記剥離方法を組み合わせることもできる。
第1の画素電極116、第2の画素電極119は、一方が陽極、もう一方が陰極として機能する。
陽極を構成する材料としては、仕事関数の大きい(具体的には4.0eV以上)金属、合金、導電性化合物、およびこれらの混合物などを用いることが好ましい。具体的には、例えば、酸化インジウム−酸化スズ(ITO:Indium Tin Oxide)、シリコン若しくは酸化シリコンを含有した酸化インジウム−酸化スズ、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO:Indium Zinc Oxide)、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)等が挙げられる。これらの導電性金属酸化物膜は、通常スパッタ法により成膜されるが、ゾル−ゲル法などを応用して作製しても構わない。例えば、酸化インジウム−酸化亜鉛(IZO)は、酸化インジウムに対し1〜20wt%の酸化亜鉛を加えたターゲットを用いたスパッタ法により形成することができる。また、酸化タングステン及び酸化亜鉛を含有した酸化インジウム(IWZO)は、酸化インジウムに対し酸化タングステンを0.5〜5wt%、酸化亜鉛を0.1〜1wt%含有したターゲットを用いたスパッタ法により形成することができる。この他、金(Au)、白金(Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、パラジウム(Pd)、または金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)等が挙げられる。
陰極を構成する材料としては、仕事関数の小さい(具体的には3.8eV以下)金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などを用いることができる。このような陰極材料の具体例としては、元素周期表の第1族または第2族に属する元素、すなわちリチウム(Li)やセシウム(Cs)等のアルカリ金属、マグネシウム(Mg)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)等のアルカリ土類金属、およびこれらを含む合金(MgAg、AlLi)、並びにユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)等の希土類金属およびこれらを含む合金等が挙げられる。しかしながら、陰極と電子輸送層との間に、電子注入層を設けることにより、仕事関数の大小に関わらず、Al、Ag、ITO、又はシリコン若しくは酸化シリコンを含有した酸化インジウム−酸化スズ等様々な導電性材料を陰極として用いることができる。これら導電性材料は、スパッタ法、インクジェット法、又はスピンコート法等を用いて成膜することが可能である。なお、発光素子120の光を取り出すために、第1の画素電極、第2の画素電極の少なくとも一方は発光素子120の発する光に対して透明、もしくは吸収や反射の少ないものであることが好ましい。
なお、隔壁を形成してから第1の画素電極を形成する場合には、第1の画素電極として流動性を有する導電性物質を用いる。代表的には、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)、ポリアニリン/ポリ(スチレンスルホン酸)(PAni/PSS)等の導電性高分子を含む組成物や、銀ペーストなどの導電性ペーストが挙げられる。
導電性高分子としては、いわゆるπ電子共役系導電性高分子が用いることができる。例えば、ポリアニリン及びまたはその誘導体、ポリピロール及びまたはその誘導体、ポリチオフェン及びまたはその誘導体、これらの2種以上の共重合体などがあげられる。
共役導電性高分子の具体例としては、ポリピロ−ル、ポリ(3−メチルピロ−ル)、ポリ(3−ブチルピロ−ル)、ポリ(3−オクチルピロ−ル)、ポリ(3−デシルピロ−ル)、ポリ(3,4−ジメチルピロ−ル)、ポリ(3,4−ジブチルピロ−ル)、ポリ(3−ヒドロキシピロ−ル)、ポリ(3−メチル−4−ヒドロキシピロ−ル)、ポリ(3−メトキシピロ−ル)、ポリ(3−エトキシピロ−ル)、ポリ(3−オクトキシピロ−ル)、ポリ(3−カルボキシルピロ−ル)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシルピロ−ル)、ポリN−メチルピロール、ポリチオフェン、ポリ(3−メチルチオフェン)、ポリ(3−ブチルチオフェン)、ポリ(3−オクチルチオフェン)、ポリ(3−デシルチオフェン)、ポリ(3−ドデシルチオフェン)、ポリ(3−メトキシチオフェン)、ポリ(3−エトキシチオフェン)、ポリ(3−オクトキシチオフェン)、ポリ(3−カルボキシルチオフェン)、ポリ(3−メチル−4−カルボキシルチオフェン)、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)、ポリアニリン、ポリ(2−メチルアニリン)、ポリ(2−オクチルアニリン)、ポリ(2−イソブチルアニリン)、ポリ(3−イソブチルアニリン)、ポリ(2−アニリンスルホン酸)、ポリ(3−アニリンスルホン酸)等が挙げられる。
上記導電性高分子は、単独で使用してもよいし、膜特性を調整するために有機樹脂を添加して導電性組成物として使用することができる。
有機樹脂としては、導電性高分子と相溶または混合分散可能であれば、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂などどのような樹脂でも良い。例えば、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレ−ト等のポリエステル系樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のポリイミド系樹脂、ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド12、ポリアミド11等のポリアミド樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマ−、ポリクロロトリフルオロエチレン等のフッ素樹脂、ポリビニルアルコ−ル、ポリビニルエ−テル、ポリビニルブチラ−ル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル等のビニル樹脂、エポキシ樹脂、キシレン樹脂、アラミド樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリウレア系樹脂、メラミン樹脂、フェノ−ル系樹脂、ポリエ−テル、アクリル系樹脂、及びこれらの共重合体等が挙げられる。
さらに、上記導電性高分子又は導電性組成物の電気伝導度を調整するために、アクセプタ性またはドナ−性ド−パントをド−ピングすることにより、導電性高分子の共役電子の酸化還元電位を変化させてもよい。
アクセプタ性ドーパントとしては、ハロゲン化合物、有機シアノ化合物、有機金属化合物等を使用することができる。ハロゲン化合物としては、塩素、臭素、ヨウ素、塩化ヨウ素、臭化ヨウ素、フッ化ヨウ素等が挙げられる。有機シアノ化合物としては、共役結合に二つ以上のシアノ基を含む化合物が使用できる。また、五フッ化燐、五フッ化ヒ素、五フッ化アンチモン、三フッ化硼素、三塩化硼素、三臭化硼素等や、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウフッ化水素酸、フッ化水素酸、過塩素酸等の無機酸、有機カルボン酸、有機スルホン酸等の有機酸も用いることができる。有機カルボン酸及び有機スルホン酸としては、カルボン酸化合物及びスルホン酸化合物を使用することができる。例えば、テトラシアノエチレン、テトラシアノエチレンオキサイド、テトラシアノベンゼン、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノアザナフタレン等を挙げられる。
ドナー性ドーパントとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、4級アミン化合物等を挙げることができる。
上記導電性高分子又は導電性組成物を、水または有機溶剤(アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、炭化水素系溶剤、芳香族系溶剤など)に溶解させて、湿式法により陽極又は陰極となる薄膜を形成することができる。
上記導電性高分子又は導電性組成物を溶解する溶媒としては、特に限定することはなく、上記した導電性高分子及び有機樹脂などの高分子樹脂化合物を溶解するものを用いればよい。例えば、水、メタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、N‐メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、シクロヘキサノン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、トルエンなどの単独もしくは混合溶剤に溶解すればよい。
導電性組成物は、上述のように溶媒に溶解した後、塗布法、コーティング法、液滴吐出法(インクジェット法ともいう)、印刷法等の湿式法を用いて成膜することができる。溶媒の乾燥は、熱処理を行ってもよいし、減圧下で行ってもよい。また、有機樹脂が熱硬化性の場合は、さらに加熱処理を行い、光硬化性の場合は、光照射処理を行えばよい。
隔壁117は、第1の画素電極を形成した後に形成する場合には、有機絶縁材料、無機絶縁材料のいずれを用いても良い。有機絶縁材料としては代表的にはポリイミドやアクリルなどを用いることができる。無機絶縁材料としては、酸化シリコン膜や窒化シリコン膜等を用いることができる。なお、作製基板からの剥離を行う前に隔壁を形成する場合には、その後に高温熱処理を必要とする結晶性半導体層の作製が控えていることから、無機絶縁材料で隔壁を作製することが好ましい。
第1の画素電極116を形成したら、続いてEL層118を成膜する。EL層118の積層構造については特に限定されず、電子輸送性の高い物質を含む層または正孔輸送性の高い物質を含む層、電子注入性の高い物質を含む層、正孔注入性の高い物質を含む層、バイポーラ性(電子及び正孔の輸送性の高い物質)の物質を含む層等を適宜組み合わせて構成すればよい。例えば、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等を適宜組み合わせて構成することができる。本実施の形態では、EL層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層を有する構成について説明する。各層を構成する材料について以下に具体的に示す。
正孔注入層は、陽極に接して設けられ、正孔注入性の高い物質を含む層である。具体的には、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、ルテニウム酸化物、タングステン酸化物、又はマンガン酸化物等を用いることができる。この他、フタロシアニン(略称:HPc)、銅フタロシアニン(CuPC)等のフタロシアニン系の化合物、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)等の芳香族アミン化合物、或いはポリ(エチレンジオキシチオフェン)/ポリ(スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)等の高分子等によっても正孔注入層を形成することができる。
また、正孔注入層として、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させた複合材料を用いることができる。なお、正孔輸送性の高い物質にアクセプター性物質を含有させたものを用いることにより、電極の仕事関数に依らず電極を形成する材料を選ぶことができる。つまり、陽極として仕事関数の大きい材料だけでなく、仕事関数の小さい材料を用いることができる。アクセプター性物質としては、7,7,8,8−テトラシアノ−2,3,5,6−テトラフルオロキノジメタン(略称:F−TCNQ)、クロラニル等を挙げることができる。また、遷移金属酸化物を挙げることができる。また、元素周期表における第4族乃至第8族に属する金属の酸化物を挙げることができる。具体的には、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化マンガン、酸化レニウムは電子受容性が高いため好ましい。中でも特に、酸化モリブデンは大気中でも安定であり、吸湿性が低く、扱いやすいため好ましい。
複合材料に用いる正孔輸送性の高い物質としては、芳香族アミン化合物、カルバゾール誘導体、芳香族炭化水素、高分子化合物(オリゴマー、デンドリマー、ポリマー等)など、種々の有機化合物を用いることができる。なお、複合材料に用いる有機化合物としては、正孔輸送性の高い有機化合物であることが好ましい。具体的には、10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質であることが好ましい。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。以下では、複合材料に用いることのできる有機化合物を具体的に列挙する。
例えば、芳香族アミン化合物としては、N,N’−ジ(p−トリル)−N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン(略称:DTDPPA)、4,4’−ビス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:DPAB)、4,4’−ビス(N−{4−[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]フェニル}−N−フェニルアミノ)ビフェニル(略称:DNTPD)、1,3,5−トリス[N−(4−ジフェニルアミノフェニル)−N−フェニルアミノ]ベンゼン(略称:DPA3B)等を挙げることができる。
また、カルバゾール誘導体としては、3−[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA1)、3,6−ビス[N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)−N−フェニルアミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCA2)、3−[N−(1−ナフチル)−N−(9−フェニルカルバゾール−3−イル)アミノ]−9−フェニルカルバゾール(略称:PCzPCN1)、複合材料に用いることのできるカルバゾール誘導体としては、他に、4,4’−ジ(N−カルバゾリル)ビフェニル(略称:CBP)、1,3,5−トリス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]ベンゼン(略称:TCPB)、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、1,4−ビス[4−(N−カルバゾリル)フェニル]−2,3,5,6−テトラフェニルベンゼン等が挙げられる。
また、芳香族炭化水素としては、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス(4−フェニルフェニル)アントラセン(略称:t−BuDBA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、2−tert−ブチルアントラセン(略称:t−BuAnth)、9,10−ビス(4−メチル−1−ナフチル)アントラセン(略称:DMNA)、2−tert−ブチル−9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、9,10−ビス[2−(1−ナフチル)フェニル]アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(1−ナフチル)アントラセン、2,3,6,7−テトラメチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン、9,9’−ビアントリル、10,10’−ジフェニル−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス(2−フェニルフェニル)−9,9’−ビアントリル、10,10’−ビス[(2,3,4,5,6−ペンタフェニル)フェニル]−9,9’−ビアントリル、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペリレン、2,5,8,11−テトラ(tert−ブチル)ペリレン等が挙げられる。また、この他、ペンタセン、コロネン等も用いることができる。なお、上記芳香族炭化水素が蒸着法によって成膜される場合には、蒸着時の蒸着性や、成膜後の膜質の観点から、縮合環を形成している炭素数が14〜42であることがより好ましい。
なお、複合材料に用いることのできる芳香族炭化水素は、ビニル骨格を有していてもよい。ビニル基を有している芳香族炭化水素としては、例えば、4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル)ビフェニル(略称:DPVBi)、9,10−ビス[4−(2,2−ジフェニルビニル)フェニル]アントラセン(略称:DPVPA)等が挙げられる。
また、高分子化合物としては、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)、ポリ[N−(4−{N’−[4−(4−ジフェニルアミノ)フェニル]フェニル−N’−フェニルアミノ}フェニル)メタクリルアミド](略称:PTPDMA)ポリ[N,N’−ビス(4−ブチルフェニル)−N,N’−ビス(フェニル)ベンジジン](略称:Poly−TPD)等が挙げられる。
正孔輸送層は、正孔輸送性の高い物質を含む層である。正孔輸送性の高い物質としては、例えば、4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル(略称:NPB)、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−N,N’−ジフェニル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジアミン(略称:TPD)、4,4’,4’’−トリス(N,N−ジフェニルアミノ)トリフェニルアミン(略称:TDATA)、4,4’,4’’−トリス[N−(3−メチルフェニル)−N−フェニルアミノ]トリフェニルアミン(略称:MTDATA)、4,4’−ビス[N−(スピロ−9,9’−ビフルオレン−2−イル)−N―フェニルアミノ]ビフェニル(略称:BSPB)などの芳香族アミン化合物等が挙げられる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質である。但し、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものを用いてもよい。なお、正孔輸送性の高い物質を含む層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
また、正孔輸送層として、ポリ(N−ビニルカルバゾール)(略称:PVK)やポリ(4−ビニルトリフェニルアミン)(略称:PVTPA)等の高分子化合物を用いることもできる。
発光層は、発光性の物質を含む層である。発光層の種類としては、発光中心物質を主成分とするいわゆる単膜の発光層であっても、ホスト材料中に発光中心物質を分散するいわゆるホスト−ゲスト型の発光層であってもどちらでも構わない。
用いられる発光中心物質に制限は無く、公知の蛍光又は燐光を発する物質を用いることができる。蛍光発光性物質としては、例えばN,N’−ビス[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N,N’−ジフェニルスチルベン−4,4’−ジアミン(略称:YGA2S)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、等の他、発光波長が450nm以上の4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)トリフェニルアミン(略称:2YGAPPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、ペリレン、2,5,8,11−テトラ−tert−ブチルペリレン(略称:TBP)、4−(10−フェニル−9−アントリル)−4’−(9−フェニル−9H−カルバゾール−3−イル)トリフェニルアミン(略称:PCBAPA)、N,N’’−(2−tert−ブチルアントラセン−9,10−ジイルジ−4,1−フェニレン)ビス[N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン](略称:DPABPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPPA)、N−[4−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)フェニル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPPA)、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、クマリン30、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,9−ジフェニル−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCABPhA)、N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPAPA)、N−[9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−2−アントリル]−N,N’,N’−トリフェニル−1,4−フェニレンジアミン(略称:2DPABPhA)、9,10−ビス(1,1’−ビフェニル−2−イル)−N−[4−(9H−カルバゾール−9−イル)フェニル]−N−フェニルアントラセン−2−アミン(略称:2YGABPhA)、N,N,9−トリフェニルアントラセン−9−アミン(略称:DPhAPhA)クマリン545T、N,N’−ジフェニルキナクリドン、(略称:DPQd)、ルブレン、5,12−ビス(1,1’−ビフェニル−4−イル)−6,11−ジフェニルテトラセン(略称:BPT)、2−(2−{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−6−メチル−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:DCM1)、2−{2−メチル−6−[2−(2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCM2)、N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)テトラセン−5,11−ジアミン(略称:p−mPhTD)、7,13−ジフェニル−N,N,N’,N’−テトラキス(4−メチルフェニル)アセナフト[1,2−a]フルオランテン−3,10−ジアミン(略称:p−mPhAFD)、2−{2−イソプロピル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTI)、2−{2−tert−ブチル−6−[2−(1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:DCJTB)、2−(2,6−ビス{2−[4−(ジメチルアミノ)フェニル]エテニル}−4H−ピラン−4−イリデン)プロパンジニトリル(略称:BisDCM)、2−{2,6−ビス[2−(8−メトキシ−1,1,7,7−テトラメチル−2,3,6,7−テトラヒドロ−1H,5H−ベンゾ[ij]キノリジン−9−イル)エテニル]−4H−ピラン−4−イリデン}プロパンジニトリル(略称:BisDCJTM)などが挙げられる。燐光発光性材料としては、例えば、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)テトラキス(1−ピラゾリル)ボラート(略称:FIr6)、の他、発光波長が470nm〜500nmの範囲にある、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:FIrpic)、ビス[2−(3’,5’−ビストリフルオロメチルフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)ピコリナート(略称:Ir(CFppy)(pic))、ビス[2−(4’,6’−ジフルオロフェニル)ピリジナト−N,C2’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:FIracac)、発光波長が500nm(緑色発光)以上のトリス(2−フェニルピリジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(ppy))、ビス(2−フェニルピリジナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(ppy)(acac))、トリス(アセチルアセトナト)(モノフェナントロリン)テルビウム(III)(略称:Tb(acac)(Phen))、ビス(ベンゾ[h]キノリナト)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bzq)(acac))、ビス(2,4−ジフェニル−1,3−オキサゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(dpo)(acac))、ビス[2−(4’−パーフルオロフェニルフェニル)ピリジナト]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(p−PF−ph)(acac))、ビス(2−フェニルベンゾチアゾラト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(bt)(acac))、ビス[2−(2’−ベンゾ[4,5−α]チエニル)ピリジナト−N,C3’]イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(btp)(acac))、ビス(1−フェニルイソキノリナト−N,C2’)イリジウム(III)アセチルアセトナート(略称:Ir(piq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス[2,3−ビス(4−フルオロフェニル)キノキサリナト]イリジウム(III)(略称:Ir(Fdpq)(acac))、(アセチルアセトナト)ビス(2,3,5−トリフェニルピラジナト)イリジウム(III)(略称:Ir(tppr)(acac))、2,3,7,8,12,13,17,18−オクタエチル−21H,23H−ポルフィリン白金(II)(略称:PtOEP)、トリス(1,3−ジフェニル−1,3−プロパンジオナト)(モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(DBM)(Phen))、トリス[1−(2−テノイル)−3,3,3−トリフルオロアセトナト](モノフェナントロリン)ユーロピウム(III)(略称:Eu(TTA)(Phen))等が挙げられる。以上のような材料又は他の公知の材料の中から選択すれば良い。
ホスト材料を用いる場合は、例えばトリス(8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(III)(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(II)(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(III)(略称:BAlq)、ビス(8−キノリノラト)亜鉛(II)(略称:Znq)、ビス[2−(2−ベンゾオキサゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnPBO)、ビス[2−(2−ベンゾチアゾリル)フェノラト]亜鉛(II)(略称:ZnBTZ)などの金属錯体、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、2,2’,2’’−(1,3,5−ベンゼントリイル)トリス(1−フェニル−1H−ベンゾイミダゾール)(略称:TPBI)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)、9−[4−(5−フェニル−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CO11)などの複素環化合物、NPB(またはα−NPD)、TPD、BSPBなどの芳香族アミン化合物が挙げられる。また、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ジベンゾ[g,p]クリセン誘導体等の縮合多環芳香族化合物が挙げられ、具体的には、9,10−ジフェニルアントラセン(略称:DPAnth)、N,N−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:CzA1PA)、4−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:DPhPA)、4−(9H−カルバゾール−9−イル)−4’−(10−フェニル−9−アントリル)トリフェニルアミン(略称:YGAPA)、N,9−ジフェニル−N−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPA)、N,9−ジフェニル−N−{4−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]フェニル}−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:PCAPBA)、N,9−ジフェニル−N−(9,10−ジフェニル−2−アントリル)−9H−カルバゾール−3−アミン(略称:2PCAPA)、6,12−ジメトキシ−5,11−ジフェニルクリセン、N,N,N’,N’,N’’,N’’,N’’’,N’’’−オクタフェニルジベンゾ[g,p]クリセン−2,7,10,15−テトラアミン(略称:DBC1)、9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:CzPA)、3,6−ジフェニル−9−[4−(10−フェニル−9−アントリル)フェニル]−9H−カルバゾール(略称:DPCzPA)、9,10−ビス(3,5−ジフェニルフェニル)アントラセン(略称:DPPA)、9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:DNA)、2−tert−ブチル−9,10−ジ(2−ナフチル)アントラセン(略称:t−BuDNA)、9,9’−ビアントリル(略称:BANT)、9,9’−(スチルベン−3,3’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS)、9,9’−(スチルベン−4,4’−ジイル)ジフェナントレン(略称:DPNS2)、3,3’,3’’−(ベンゼン−1,3,5−トリイル)トリピレン(略称:TPB3)などを挙げることができる。これら及び公知の物質の中から、各々が分散する発光中心物質のエネルギーギャップ(燐光発光の場合は三重項エネルギー)より大きなエネルギーギャップ(三重項エネルギー)を有する物質を選択すればよい。
電子輸送層は、電子輸送性の高い物質を含む層である。例えば、トリス(8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Alq)、トリス(4−メチル−8−キノリノラト)アルミニウム(略称:Almq)、ビス(10−ヒドロキシベンゾ[h]キノリナト)ベリリウム(略称:BeBq)、ビス(2−メチル−8−キノリノラト)(4−フェニルフェノラト)アルミニウム(略称:BAlq)など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等からなる層である。また、この他ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンズオキサゾラト]亜鉛(略称:Zn(BOX))、ビス[2−(2−ヒドロキシフェニル)ベンゾチアゾラト]亜鉛(略称:Zn(BTZ))などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体なども用いることができる。さらに、金属錯体以外にも、2−(4−ビフェニリル)−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール(略称:PBD)や、1,3−ビス[5−(p−tert−ブチルフェニル)−1,3,4−オキサジアゾール−2−イル]ベンゼン(略称:OXD−7)、3−(4−ビフェニリル)−4−フェニル−5−(4−tert−ブチルフェニル)−1,2,4−トリアゾール(略称:TAZ)、バソフェナントロリン(略称:BPhen)、バソキュプロイン(略称:BCP)なども用いることができる。ここに述べた物質は、主に10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質である。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、上記以外の物質を電子輸送層として用いても構わない。
また、電子輸送層は、単層のものだけでなく、上記物質からなる層が二層以上積層したものとしてもよい。
また、電子輸送層と発光層との間に電子キャリアの移動を制御する層を設けても良い。なお、電子キャリアの移動を制御する層とは、上述したような電子輸送性の高い物質を含む層に、電子トラップ性の高い物質を少量添加した層である。当該電子キャリアの移動を制御する層が、電子キャリアの移動を抑制することによって、キャリアバランスを調節することが可能となる。このような構成は、発光層を電子が突き抜けてしまうことにより発生する問題(例えば素子寿命の低下)の抑制に大きな効果を発揮する。
また、陰極となる電極に接して電子注入層を設けてもよい。電子注入層としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、又はフッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)等のようなアルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の化合物を用いることができる。例えば、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はそれらの化合物を含有させたもの、例えばAlq中にマグネシウム(Mg)を含有させたもの等を用いることができる。なお、電子注入層として、電子輸送性を有する物質からなる層中にアルカリ金属又はアルカリ土類金属を含有させたものを用いることにより、陰極からの電子注入を効率良く行うことができる。
(実施の形態2)
モジュール型の発光装置(ELモジュールとも呼ぶ)の上面図及び断面図を図5(A)乃至(C)に示す。
図5(A)は、ELモジュールを示す上面図、図5(B)は図5(A)をA−A’で切断した断面の一部を示す図である。図5(A)において、500は外部入力端子となるFPC(フレキシブルプリントサーキット)であり、508はソース側駆動回路504及びゲート側駆動回路503に入力される信号を伝送するための配線、502は画素部である。画素部及び駆動回路は、上記実施の形態1に従えば作製することができる。
FPC500は外部入力端子であり、ソース側駆動回路504及びゲート側駆動回路503にビデオ信号やクロック信号を伝達する。なお、ここではFPC500しか図示されていないが、このFPCにはプリント配線基盤(PWB)が取り付けられていても良い。本明細書における発光装置には、発光装置本体だけでなく、それにFPCもしくはPWBが取り付けられた状態をも含むものとする。
また、図5(B)は、図5(A)におけるA−A’の断面図である。FPC500は樹脂510によって補強されていても良い。また、発光素子120が設けられた方に接着剤層121を介して設けられたフレキシブル基板122を覆って保護膜511が形成されていても良い。
駆動回路のTFTを駆動するための信号はFPC500から配線508及び貫通配線509を介して入力される。貫通配線509は、下地絶縁膜102、ゲート絶縁膜106、パッシベーション膜110、及び層間絶縁膜111を貫通して形成されており、配線113a乃至113eと同時に形成される。貫通配線509の貫通孔は、配線113eの第1の画素電極116に達する貫通孔と同様に形成すればよい。
図5(C)は、図5(A)におけるA−A’の図5(B)とは異なる断面図である。図5(C)では、FPC500はTFT側に接着剤層114を介して設けられたフレキシブル基板115上に設けられている。発光素子120の第2の画素電極119は、配線518、貫通配線519及び配線520を介してFPC500と電気的に接続している。貫通配線519は、図5(B)の貫通配線509と同様に、配線113eと同時に形成することができる。
配線520は、貫通配線519と、FPC500とを接続する為の配線であり、どのように形成しても良いが、接着剤層114及びフレキシブル基板115の代わりに有機樹脂からなる構造体を用いた場合、当該構造体の焼成前に、銀などの導電性微粒子、有機樹脂、及び溶媒を含む導電性ペーストを、構造体上の配線520が形成されるべき位置に配置しておくことで簡便に作成することができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、実施の形態1又は実施の形態2に示す発光装置を含む電子機器について説明する。
実施の形態1又は実施の形態2に示した発光装置を有する電子機器の一例として、ビデオカメラ、デジタルカメラ等のカメラ、ゴーグル型ディスプレイ、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、コンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(DVD)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる表示装置を備えた装置)などが挙げられる。これらの電子機器の具体例を図6に示す。
図6(A)はテレビ装置であり、筐体9101、支持台9102、表示部9103、スピーカー部9104、ビデオ入力端子9105等を含む。このテレビ装置の表示部9103は、実施の形態1や実施の形態2に示した発光装置を用いることによって作製される。フレキシブル且つ画質の良好な発光装置を搭載したテレビ装置は、表示部9103において、曲面の表示が可能かつ軽量化を実現しながら高い画質の映像を提供することが可能となる。
図6(B)はコンピュータであり、本体9201、筐体9202、表示部9203、キーボード9204、外部接続ポート9205、ポインティングデバイス9206等を含む。このコンピュータの表示部9203は、実施の形態1や実施の形態2に示した発光装置を用いることによって作製される。フレキシブル且つ画質の良好な発光装置を搭載したコンピュータは、表示部9203において、曲面の表示が可能かつ軽量化を実現しながら高い画質の映像を提供することが可能となる。
図6(C)は携帯電話であり、本体9401、筐体9402、表示部9403、音声入力部9404、音声出力部9405、操作キー9406、外部接続ポート9407等を含む。この携帯電話の表示部9403は、実施の形態1又は実施の形態2に示した発光装置を用いることによって作製される。フレキシブル且つ画質の良好な発光装置を搭載した携帯電話は、表示部9403において、曲面の表示が可能かつ軽量化を実現しながら高い画質の映像を提供することが可能となる。また軽量化が図られた携帯電話には、様々な付加価値を備えても携帯に適した、重量に留めることができ、当該携帯電話は高機能な携帯電話としても適した構成となっている。
図6(D)はカメラであり、本体9501、表示部9502、筐体9503、外部接続ポート9504、リモコン受信部9505、受像部9506、バッテリー9507、音声入力部9508、操作キー9509、接眼部9510等を含む。このカメラの表示部9502は、実施の形態1や実施の形態2に示した発光装置を用いることによって作製される。フレキシブル且つ画質の良好な発光装置を搭載したカメラは、表示部9502において、曲面の表示が可能かつ軽量化を実現しながら高い画質の映像を提供することが可能となる。
図6(E)はディスプレイであり、本体9601、表示部9602、外部メモリ挿入部9603、スピーカー部9604、操作キー9605等を含む。本体9601には他にテレビ受像アンテナや外部入力端子、外部出力端子、バッテリーなどが搭載されていても良い。このディスプレイの表示部9602は実施の形態1や実施の形態2に示した発光装置を用いることによって作製される。フレキシブルな表示部9602は本体9601内に巻き取ることで収納することが可能であり、携帯に好適である。フレキシブル且つ画質の良好な本発明の発光装置を搭載したディスプレイは、表示部9602において、携帯好適性かつ軽量化を実現しながら高い画質の映像を提供することが可能となる。
以上の様に、実施の形態1や実施の形態2に示した発光装置を用いて作製された発光装置の適用範囲は極めて広く、この発光装置をあらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
100 作製基板
101 剥離層
102 下地絶縁膜
103 結晶性半導体層
104 結晶性半導体層
105 結晶性半導体層
106 ゲート絶縁膜
107 ゲート電極
108 ゲート電極
109 ゲート電極
110 パッシベーション膜
111 層間絶縁膜
112 貫通孔
113a 配線
113b 配線
113c 配線
113d 配線
113e 配線
114 接着剤層
115 フレキシブル基板
116 第1の画素電極
117 隔壁
118 EL層
119 第2の画素電極
120 発光素子
121 接着剤層
122 フレキシブル基板
300 第1の絶縁膜
301 第2の絶縁膜
302 開口部
400 配線
500 FPC
502 画素部
503 ゲート側駆動回路
504 ソース側駆動回路
508 配線
509 貫通配線
510 樹脂
511 保護膜
518 配線
519 貫通配線
520 配線
9101 筐体
9102 支持台
9103 表示部
9104 スピーカー部
9105 ビデオ入力端子
9201 本体
9202 筐体
9203 表示部
9204 キーボード
9205 外部接続ポート
9206 ポインティングデバイス
9401 本体
9402 筐体
9403 表示部
9404 音声入力部
9405 音声出力部
9406 操作キー
9407 外部接続ポート
9501 本体
9502 表示部
9503 筐体
9504 外部接続ポート
9505 リモコン受信部
9506 受像部
9507 バッテリー
9508 音声入力部
9509 操作キー
9510 接眼部
9601 本体
9602 表示部
9603 外部メモリ挿入部
9604 スピーカー部
9605 操作キー

Claims (7)

  1. 下地絶縁膜と、
    前記下地絶縁膜の第1の面に形成された薄膜トランジスタと、
    前記下地絶縁膜の前記第1の面に、前記薄膜トランジスタを介して形成された層間絶縁膜と、
    前記下地絶縁膜の前記第1の面の裏面である第2の面に形成された第1の画素電極と、
    前記下地絶縁膜の前記第2の面に、前記第1の画素電極を介して形成されたエレクトロルミネッセンス層と、
    前記下地絶縁膜の前記第2の面に、前記第1の画素電極及び前記エレクトロルミネッセンス層を介して形成された第2の画素電極と、
    前記層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールにおいて前記薄膜トランジスタの半導体層と電気的に接続し、且つ少なくとも前記層間絶縁膜及び前記下地絶縁膜を貫通する貫通孔において前記第1の画素電極と電気的に接続する配線と、を有するフレキシブル発光装置。
  2. 請求項1において、
    前記第1の画素電極が、前記下地絶縁膜の前記第2の面に対して凸形状をなしているフレキシブル発光装置。
  3. 請求項1又は請求項2において、
    前記下地絶縁膜の前記第1の面に、前記薄膜トランジスタ、前記層間絶縁膜、及び前記配線を介して形成された第1の接着剤層と、
    前記下地絶縁膜の前記第1の面に、前記薄膜トランジスタ、前記層間絶縁膜、前記配線、及び前記第1の接着剤層を介して形成された第1のフレキシブル基板と、を有するフレキシブル発光装置。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
    前記下地絶縁膜の前記第2の面に、前記第1の画素電極、前記エレクトロルミネッセンス層、及び前記第2の画素電極を介して形成された第2の接着剤層と、
    前記下地絶縁膜の前記第2の面に、前記第1の画素電極、前記エレクトロルミネッセンス層、前記第2の画素電極、及び前記第2の接着剤を介して形成された第2のフレキシブル基板と、を有するフレキシブル発光装置。
  5. 作製基板上に剥離層を形成し、
    前記剥離層上に下地絶縁膜を形成し、
    前記下地絶縁膜上に島状に結晶性半導体層を形成し、
    前記結晶性半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
    前記ゲート絶縁膜上の、前記結晶性半導体層と重なる位置に島状のゲート電極を形成し、
    前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁膜上に層間絶縁膜を形成し、
    少なくとも前記層間絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜を貫通し前記結晶性半導体層に達するコンタクトホール、並びに少なくとも前記層間絶縁膜、前記ゲート絶縁膜、及び前記下地絶縁膜を貫通し前記剥離層まで達する貫通孔を形成し、
    前記コンタクトホールにおいて前記結晶性半導体層と電気的に接続し、且つ前記貫通孔において少なくとも前記剥離層まで達する配線を形成し、
    前記配線及び前記層間絶縁膜上にフレキシブル基板を接着し、
    前記下地絶縁膜から前記フレキシブル基板までを、前記作製基板から剥離することによって分離し、
    前記分離によって露出した前記下地絶縁膜と接し、且つ前記配線と電気的に接続する第1の画素電極を形成し、
    前記第1の画素電極の端部を覆う隔壁を形成し、
    少なくとも前記第1の画素電極と接するエレクトロルミネッセンス層を形成し、
    少なくとも前記エレクトロルミネッセンス層と接する第2の画素電極を形成するフレキシブル発光装置の作製方法。
  6. 作製基板上に剥離層を形成し、
    前記剥離層上に下地絶縁膜を形成し、
    前記下地絶縁膜上に島状に結晶性半導体層を形成し、
    前記結晶性半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
    前記ゲート絶縁膜上の、前記結晶性半導体層と重なる位置に島状のゲート電極を形成し、
    前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁膜上に層間絶縁膜を形成し、
    少なくとも前記層間絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜を貫通し前記結晶性半導体層に達するコンタクトホール、並びに少なくとも前記層間絶縁膜、前記ゲート絶縁膜、及び前記下地絶縁膜を貫通し前記剥離層まで達する貫通孔を形成し、
    前記コンタクトホールにおいて前記結晶性半導体層と電気的に接続し、且つ前記貫通孔において少なくとも前記剥離層まで達する配線を形成し、
    前記配線及び前記層間絶縁膜上にフレキシブル基板を接着し、
    前記下地絶縁膜から前記フレキシブル基板までを、前記作製基板から剥離することによって分離し、
    前記分離によって露出した前記下地絶縁膜と接し、且つ少なくとも前記貫通孔が露出するように開口された隔壁を形成し、
    前記隔壁の開口に流動性を有する導電性物質を配置することで第1の画素電極を形成し、
    少なくとも前記第1の画素電極と接するエレクトロルミネッセンス層を形成し、
    少なくとも前記エレクトロルミネッセンス層と接する第2の画素電極を形成するフレキシブル発光装置の作製方法。
  7. 作製基板上に剥離層を形成し、
    前記剥離層上に下地絶縁膜を形成し、
    前記下地絶縁膜上に島状に結晶性半導体層を形成し、
    前記結晶性半導体層上にゲート絶縁膜を形成し、
    前記ゲート絶縁膜上の、前記結晶性半導体層と重なる位置に島状のゲート電極を形成し、
    前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁膜上に層間絶縁膜を形成し、
    少なくとも前記層間絶縁膜及び前記ゲート絶縁膜を貫通し前記結晶性半導体層に達するコンタクトホールを形成し、
    前記コンタクトホールにおいて前記結晶性半導体層と電気的に接続する配線を形成し、
    前記配線及び前記層間絶縁膜上にフレキシブル基板を接着し、
    前記下地絶縁膜から前記フレキシブル基板までを、前記作製基板から剥離することによって分離し、
    前記フレキシブル基板にレーザ光を照射し、少なくとも前記下地絶縁膜、前記ゲート絶縁膜、前記層間絶縁膜、前記配線、及び前記フレキシブル基板を貫通する貫通孔を形成し、
    前記貫通孔に前記配線と電気的に接続する接続配線を形成し、
    前記分離によって露出した前記下地絶縁膜と接し、且つ前記接続配線と電気的に接続する第1の画素電極を形成し、
    前記第1の画素電極の端部を覆う隔壁を形成し、
    少なくとも前記第1の画素電極と接するエレクトロルミネッセンス層を形成し、
    少なくとも前記エレクトロルミネッセンス層と接する第2の画素電極を形成するフレキシブル発光装置の作製方法。
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