JP4854840B2 - Method for manufacturing light emitting device - Google Patents

Description

【００６３】
【化２】

【００６４】
また、特開平１０−９２５７６号公報に記載された分子式のポリフェニルビニルを用いることもできる。分子式は以下のようになる。
【００６５】
【化３】

【００６６】
【化４】

【００６７】
また、ＰＶＫ系有機ＥＬ材料としては以下のような分子式がある。
【００６８】
【化５】

【００６９】
高分子有機ＥＬ材料はポリマーの状態で溶媒に溶かして塗布することもできるし、モノマーの状態で溶媒に溶かして塗布した後に重合することもできる。モノマーの状態で塗布した場合、まずポリマー前駆体が形成され、真空中で加熱することにより重合してポリマーになる。
【００７０】
具体的な発光層としては、赤色に発光する発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン若しくはポリアルキルフェニレンを用いれば良い。膜厚は３０〜１５０ｎｍ（好ましくは４０〜１００ｎｍ）とすれば良い。
【００７１】
また、発光層中に蛍光物質（代表的には、クマリン６、ルブレン、ナイルレッド、ＤＣＭ、キナクリドン等）を添加して発光中心を蛍光物質に移し、所望の発光得ることも可能である。公知の蛍光物質は如何なるものを用いても良い。
【００７２】
但し、以上の例は本発明の発光層として用いることのできる有機ＥＬ材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。本発明では有機ＥＬ材料と溶媒との混合物を図１に示す方式により塗布して、溶媒を揮発させて除去することにより発光層を形成する。従って、溶媒を揮発させる際に発光層のガラス転移温度を超えない組み合わせであれば如何なる有機ＥＬ材料を用いても良い。
【００７３】
また、代表的な溶媒としてはクロロフォルム、ジクロロメタン、γブチルラクトン、ブチルセルソルブ又はＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）が挙げられる。また、塗布液の粘度を上げるための添加剤を加えることも有効である。
【００７４】
さらに、発光層４２を形成する際、処理雰囲気は極力水分の少ない乾燥雰囲気とし、不活性ガス中で行うことが望ましい。ＥＬ層は水分や酸素の存在によって容易に劣化してしまうため、形成する際は極力このような要因を排除しておく必要がある。例えば、ドライ窒素雰囲気、ドライアルゴン雰囲気等が好ましい。そのためには、図１の薄膜形成装置を、不活性ガスを充填したクリーンブースに設置し、その雰囲気中で発光層の成膜工程を行うことが望ましい。
【００７５】
以上のようにして発光層４２を形成したら、次に正孔注入層４３が形成される。本実施形態では正孔注入層４３としてＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン）またはＰＡｎｉ（ポリアニリン）を用いる。これらの有機材料は水溶性であるため、発光層４２を溶解させることなく形成することができる。膜厚は５〜３０ｎｍ（好ましくは１０〜２０ｎｍ）で良い。
【００７６】
正孔注入層４３の上には透明導電膜でなる陽極４４が設けられる。本実施形態の場合、発光層４３で生成された光は上面側に向かって（ＴＦＴの上方に向かって）放射されるため、陽極は透光性でなければならない。透明導電膜としては酸化インジウムと酸化スズとの化合物や酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができるが、耐熱性の低い発光層や正孔注入層を形成した後で形成するため、可能な限り低温で成膜できるものが好ましい。
【００７７】
陽極４４まで形成された時点でＥＬ素子２０３が完成する。なお、ここでいうＥＬ素子２０３は、画素電極（陰極）４０、正孔注入層４３、発光層４２及び陽極４４で形成されたコンデンサを指す。図３に示すように画素電極４０は画素の面積にほぼ一致するため、画素全体がＥＬ素子として機能する。従って、発光の利用効率が非常に高く、明るい画像表示が可能となる。
【００７８】
また、本実施形態では画素電極４０が陰極となるような構造としたため、発光層で発生した光は陽極側へ全て放射される。しかしながら、このＥＬ素子の構造を反対にして、画素電極が透明導電膜でなる陽極となるような構造とすることも可能である。この場合も発光層で発生した光が陽極側へ放射されるため、基板１１側から光を観測するようになる。
【００７９】
ところで、本実施形態では、陽極４４の上にさらに第２パッシベーション膜４５を設けている。第２パッシベーション膜４５としては窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜が好ましい。この目的は、外部とＥＬ素子とを遮断することであり、有機ＥＬ材料の酸化による劣化を防ぐ意味と、有機ＥＬ材料からの脱ガスを抑える意味との両方を併せ持つ。これによりＥＬ表示装置の信頼性が高められる。
【００８０】
また、本発明のＥＬ表示装置は図２のような構造の画素からなる画素部を有し、画素内において機能に応じて構造の異なるＴＦＴが配置されている。これによりオフ電流値の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴとが同じ画素内に形成でき、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な（動作性能の高い）ＥＬ表示装置が得られる。
【００８１】
なお、本実施形態ではトップゲート型ＴＦＴを用いた例としてプレーナ型ＴＦＴの構造を示したが、ボトムゲート型ＴＦＴ（典型的には逆スタガ型ＴＦＴ）であっても良い。本発明は有機ＥＬ材料の成膜方法に特徴があり、画素内に配置されるＴＦＴの構造に限定はない。
【００８２】
〔実施例１〕
本発明の実施例について図４〜図６を用いて説明する。ここでは、画素部とその周辺に設けられる駆動回路部のＴＦＴを同時に作製する方法について説明する。但し、説明を簡単にするために、駆動回路に関しては基本回路であるＣＭＯＳ回路を図示することとする。
【００８３】
まず、図４（Ａ）に示すように、ガラス基板３００上に下地膜３０１を３００ｎｍの厚さに形成する。本実施例では下地膜３０１として窒化酸化珪素膜を積層して用いる。この時、ガラス基板３００に接する方の窒素濃度を１０〜２５ｗｔ％としておくと良い。また、下地膜３０１に放熱効果を持たせることは有効であり、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を設けても良い。
【００８４】
次に下地膜３０１の上に５０ｎｍの厚さの非晶質珪素膜（図示せず））を公知の成膜法で形成する。なお、非晶質珪素膜に限定する必要はなく、非晶質構造を含む半導体膜（微結晶半導体膜を含む）であれば良い。さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜でも良い。また、膜厚は２０〜１００ｎｍの厚さであれば良い。
【００８５】
そして、公知の技術により非晶質珪素膜を結晶化し、結晶質珪素膜（多結晶シリコン膜若しくはポリシリコン膜ともいう）３０２を形成する。公知の結晶化方法としては、電熱炉を使用した熱結晶化方法、レーザー光を用いたレーザーアニール結晶化法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法がある。本実施例では、ＸｅＣｌガスを用いたエキシマレーザー光を用いて結晶化する。
【００８６】
なお、本実施例では線状に加工したパルス発振型のエキシマレーザー光を用いるが、矩形であっても良いし、連続発振型のアルゴンレーザー光や連続発振型のエキシマレーザー光を用いることもできる。
【００８７】
また、本実施例では結晶質珪素膜をＴＦＴの活性層として用いるが、非晶質珪素膜を用いることも可能である。
【００８８】
なお、オフ電流を低減する必要のあるスイッチング用ＴＦＴの活性層を非晶質珪素膜で形成し、電流制御用ＴＦＴの活性層を結晶質珪素膜で形成することは有効である。非晶質珪素膜はキャリア移動度が低いため電流を流しにくくオフ電流が流れにくい。即ち、電流を流しにくい非晶質珪素膜と電流を流しやすい結晶質珪素膜の両者の利点を生かすことができる。
【００８９】
次に、図４（Ｂ）に示すように、結晶質珪素膜３０２上に酸化珪素膜でなる保護膜３０３を１３０ｎｍの厚さに形成する。この厚さは１００〜２００ｎｍ（好ましくは１３０〜１７０ｎｍ）の範囲で選べば良い。また、珪素を含む絶縁膜であれば他の膜でも良い。この保護膜３０３は不純物を添加する際に結晶質珪素膜が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙な濃度制御を可能にするために設ける。
【００９０】
そして、その上にレジストマスク３０４a、３０４bを形成し、保護膜３０３を介してｎ型を付与する不純物元素（以下、ｎ型不純物元素という）を添加する。なお、ｎ型不純物元素としては、代表的には周期表の１５族に属する元素、典型的にはリン又は砒素を用いることができる。なお、本実施例ではフォスフィン（ＰＨ₃）を質量分離しないでプラズマ励起したプラズマドーピング法を用い、リンを１×１０¹⁸atoms/cm³の濃度で添加する。勿論、質量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても良い。
【００９１】
この工程により形成されるｎ型不純物領域３０５、３０６には、ｎ型不純物元素が２×１０¹⁶〜５×１０¹⁹atoms/cm³（代表的には５×１０¹⁷〜５×１０¹⁸atoms/cm³）の濃度で含まれるようにドーズ量を調節する。
【００９２】
次に、図４（Ｃ）に示すように、保護膜３０３を除去し、添加したｎ型不純物元素の活性化を行う。活性化手段は公知の技術を用いれば良いが、本実施例ではエキシマレーザー光の照射により活性化する。勿論、パルス発振型でも連続発振型でも良いし、エキシマレーザー光に限定する必要はない。但し、添加された不純物元素の活性化が目的であるので、結晶質珪素膜が溶融しない程度のエネルギーで照射することが好ましい。なお、保護膜３０３をつけたままレーザー光を照射しても良い。
【００９３】
なお、このレーザー光による不純物元素の活性化に際して、熱処理（ファーネスアニール）による活性化を併用しても構わない。熱処理による活性化を行う場合は、基板の耐熱性を考慮して４５０〜５５０℃程度の熱処理を行えば良い。
【００９４】
この工程によりｎ型不純物領域３０５、３０６の端部、即ち、ｎ型不純物領域３０５、３０６の周囲に存在するｎ型不純物元素を添加していない領域との境界部（接合部）が明確になる。このことは、後にＴＦＴが完成した時点において、ＬＤＤ領域とチャネル形成領域とが非常に良好な接合部を形成しうることを意味する。
【００９５】
次に、図４（Ｄ）に示すように、結晶質珪素膜の不要な部分を除去して、島状の半導体膜（以下、活性層という）３０７〜３１０を形成する。
【００９６】
次に、図４（Ｅ）に示すように、活性層３０７〜３１０を覆ってゲート絶縁膜３１１を形成する。ゲート絶縁膜３１１としては、１０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎｍの厚さの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。これは単層構造でも積層構造でも良い。本実施例では１１０ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。
【００９７】
次に、２００〜４００ｎｍ厚の導電膜を形成し、パターニングしてゲート電極３１２〜３１６を形成する。なお、本実施例ではゲート電極と、ゲート電極に電気的に接続された引き回しのための配線（以下、ゲート配線という）とを別の材料で形成する。具体的にはゲート電極よりも低抵抗な材料をゲート配線として用いる。これは、ゲート電極としては微細加工が可能な材料を用い、ゲート配線には微細加工はできなくとも配線抵抗が小さい材料を用いるためである。勿論、ゲート電極とゲート配線とを同一材料で形成してしまっても構わない。
【００９８】
また、ゲート電極は単層の導電膜で形成しても良いが、必要に応じて二層、三層といった積層膜とすることが好ましい。ゲート電極の材料としては公知のあらゆる導電膜を用いることができる。ただし、上述のように微細加工が可能、具体的には２μm以下の線幅にパターニング可能な材料が好ましい。
【００９９】
代表的には、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、シリコン（Ｓｉ）から選ばれた元素でなる膜、または前記元素の窒化物膜（代表的には窒化タンタル膜、窒化タングステン膜、窒化チタン膜）、または前記元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−Ｔａ合金）、または前記元素のシリサイド膜（代表的にはタングステンシリサイド膜、チタンシリサイド膜）を用いることができる。勿論、単層で用いても積層して用いても良い。
【０１００】
本実施例では、３０ｎｍ厚の窒化タングステン（ＷＮ）膜と、３７０ｎｍ厚のタングステン（Ｗ）膜とでなる積層膜を用いる。これはスパッタ法で形成すれば良い。また、スパッタガスとしてＸｅ、Ｎｅ等の不活性ガスを添加すると応力による膜はがれを防止することができる。
【０１０１】
またこの時、ゲート電極３１３、３１６はそれぞれｎ型不純物領域３０５、３０６の一部とゲート絶縁膜３１１を介して重なるように形成する。この重なった部分が後にゲート電極と重なったＬＤＤ領域となる。
【０１０２】
次に、図５（Ａ）に示すように、ゲート電極３１２〜３１６をマスクとして自己整合的にｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加する。こうして形成される不純物領域３１７〜３２３にはｎ型不純物領域３０５、３０６の１／２〜１／１０（代表的には１／３〜１／４）の濃度でリンが添加されるように調節する。具体的には、１×１０¹⁶〜５×１０¹⁸atoms/cm³（典型的には３×１０¹⁷〜３×１０¹⁸atoms/cm³）の濃度が好ましい。
【０１０３】
次に、図５（Ｂ）に示すように、ゲート電極等を覆う形でレジストマスク３２４a〜３２４cを形成し、ｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加して高濃度にリンを含む不純物領域３２５〜３３１を形成する。ここでもフォスフィン（ＰＨ₃）を用いたイオンドープ法で行い、この領域のリンの濃度は１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³（代表的には２×１０²⁰〜５×１０²¹atoms/cm³）となるように調節する。
【０１０４】
この工程によってｎチャネル型ＴＦＴのソース領域若しくはドレイン領域が形成されるが、スイッチング用ＴＦＴでは、図５（Ａ）の工程で形成したｎ型不純物領域３２０〜３２２の一部を残す。この残された領域が、図２におけるスイッチング用ＴＦＴのＬＤＤ領域１５a〜１５dに相当する。
【０１０５】
次に、図５（Ｃ）に示すように、レジストマスク３２４a〜３２４cを除去し、新たにレジストマスク３３２を形成する。そして、ｐ型不純物元素（本実施例ではボロン）を添加し、高濃度にボロンを含む不純物領域３３３、３３４を形成する。ここではジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法により３×１０²⁰〜３×１０²¹atoms/cm³（代表的には５×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³ノ）濃度となるようにボロンを添加する。
【０１０６】
なお、不純物領域３３３、３３４には既に１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³の濃度でリンが添加されているが、ここで添加されるボロンはその少なくとも３倍以上の濃度で添加される。そのため、予め形成されていたｎ型の不純物領域は完全にＰ型に反転し、Ｐ型の不純物領域として機能する。
【０１０７】
次に、レジストマスク３３２を除去した後、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型不純物元素を活性化する。活性化手段としては、ファーネスアニール法、レーザーアニール法、またはランプアニール法で行うことができる。本実施例では電熱炉において窒素雰囲気中、５５０℃、４時間の熱処理を行う。
【０１０８】
このとき雰囲気中の酸素を極力排除することが重要である。なぜならば酸素が少しでも存在していると露呈したゲート電極の表面が酸化され、抵抗の増加を招くと共に後にオーミックコンタクトを取りにくくなるからである。従って、上記活性化工程における処理雰囲気中の酸素濃度は１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
【０１０９】
次に、活性化工程が終了したら３００ｎｍ厚のゲート配線３３５を形成する。ゲート配線３３５の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）を主成分（組成として５０〜１００％を占める。）とする金属膜を用いれば良い。配置としては図３のゲート配線２１１のように、スイッチング用ＴＦＴのゲート電極３１４、３１５（図３のゲート電極１９a、１９bに相当する）を電気的に接続するように形成する。（図５（Ｄ））
【０１１０】
このような構造とすることでゲート配線の配線抵抗を非常に小さくすることができるため、面積の大きい画像表示領域（画素部）を形成することができる。即ち、画面の大きさが対角１０インチ以上（さらには３０インチ以上）のＥＬ表示装置を実現する上で、本実施例の画素構造は極めて有効である。
【０１１１】
次に、図６（Ａ）に示すように、第１層間絶縁膜３３６を形成する。第１層間絶縁膜３３６としては、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、その中で組み合わせた積層膜を用いれば良い。また、膜厚は４００ｎｍ〜１．５μmとすれば良い。本実施例では、２００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜の上に８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を積層した構造とする。
【０１１２】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い水素化処理を行う。この工程は熱的に励起された水素により半導体膜の不対結合手を水素終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１１３】
なお、水素化処理は第１層間絶縁膜３３６を形成する間に入れても良い。即ち、２００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を形成した後で上記のように水素化処理を行い、その後で残り８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成しても構わない。
【０１１４】
次に、第１層間絶縁膜３３６に対してコンタクトホールを形成し、ソース配線３３７〜３４０と、ドレイン配線３４１〜３４３を形成する。なお、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を１００ｎｍ、Ｔｉを含むアルミニウム膜を３００ｎｍ、Ｔｉ膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続形成した３層構造の積層膜とする。勿論、他の導電膜でも良い。
【０１１５】
次に、５０〜５００ｎｍ（代表的には２００〜３００ｎｍ）の厚さで第１パッシベーション膜３４４を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜３４４として３００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。これは窒化珪素膜で代用しても良い。なお、窒化酸化珪素膜の形成に先立ってＨ₂、ＮＨ₃等水素を含むガスを用いてプラズマ処理を行うことは有効である。この前処理により励起された水素が第１層間絶縁膜３３６に供給され、熱処理を行うことで、第１パッシベーション膜３４４の膜質が改善される。それと同時に、第１層間絶縁膜３３６に添加された水素が下層側に拡散するため、効果的に活性層を水素化することができる。
【０１１６】
次に、図６（Ｂ）に示すように有機樹脂からなる第２層間絶縁膜３４５を形成する。有機樹脂としてはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。特に、第２層間絶縁膜３４５は平坦化の意味合いが強いので、平坦性に優れたアクリルが好ましい。本実施例ではＴＦＴによって形成される段差を十分に平坦化しうる膜厚でアクリル膜を形成する。好ましくは１〜５μm（さらに好ましくは２〜４μm）とすれば良い。
【０１１７】
次に、第２層間絶縁膜３４５及び第１パッシベーション膜３４４にドレイン配線３４３に達するコンタクトホールを形成し、画素電極３４６を形成する。本実施例では画素電極３４６として３００ｎｍ厚のアルミニウム合金膜（１wt%のチタンを含有したアルミニウム膜）を形成する。
【０１１８】
次に、図６（Ｃ）に示すように、樹脂材料でなるバンク３４７を形成する。バンク３４７は１〜２μm厚のアクリル膜またはポリイミド膜をパターニングして形成すれば良い。このバンク３４７は図３に示したように、画素と画素との間にストライプ状に形成される。本実施例ではソース配線３３９に沿って形成するがゲート配線３３６に沿って形成しても良い。
【０１１９】
次に、発光層３４８を、図１を用いて説明した薄膜形成装置を用いた成膜工程により形成する。具体的には、発光層３４８となる有機ＥＬ材料をクロロフォルム、ジクロロメタン、キシレン、トルエン、テトラヒドロフラン等の溶媒に溶かして塗布し、その後、熱処理を行うことにより溶媒を揮発させる。こうして有機ＥＬ材料でなる被膜（発光層）が形成される。
【０１２０】
なお、本実施例では一画素しか図示されていないが、このとき同時に赤色に発光する発光層、緑色に発光する発光層及び青色に発光する発光層が形成される。本実施例では、赤色に発光する発光層としてシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光する発光層としてポリフェニレンビニレン、青色に発光する発光層としてポリアルキルフェニレンを各々５０ｎｍの厚さに形成する。また、溶媒としては１，２−ジクロロメタンを用い、８０〜１５０℃のホットプレートで１〜５分の熱処理を行って揮発させる。
【０１２１】
次に、正孔注入層３４９を２０ｎｍの厚さに形成する。正孔注入層３４９は全ての画素に共通で設ければ良いので、スピンコート法または印刷法を用いて形成すれば良い。本実施例ではポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）を水溶液として塗布し、１００〜１５０℃のホットプレートで１〜５分の熱処理を行って水分を揮発させる。この場合、ポリフェニレンビニレンやポリアルキルフェニレンが水に溶けないため、発光層３４８を溶解させることなく正孔注入層３４９を形成することが可能である。
【０１２２】
なお、正孔注入層３４９として低分子有機ＥＬ材料を用いることも可能である。その場合は、蒸着法を用いて形成すれば良い。
【０１２３】
本実施例では発光層及び正孔注入層でなる２層構造とするが、その他に正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層等を設けても構わない。このように組み合わせは既に様々な例が報告されており、そのいずれの構成を用いても構わない。
【０１２４】
発光層３４８及び正孔注入層３４９を形成したら、透明導電膜でなる陽極３５０を１２０ｎｍの厚さに形成する。本実施例では、酸化インジウムに１０〜２０ｗｔ％の酸化亜鉛を添加した透明導電膜を用いる。成膜方法は、発光層３４８や正孔注入層３４９を劣化させないように室温で蒸着法により形成することが好ましい。
【０１２５】
陽極３５０を形成したら、プラズマＣＶＤ法により窒化酸化珪素膜でなる第２パッシベーション膜３５１を３００ｎｍの厚さに形成する。このときも成膜温度に留意する必要がある。成膜温度を下げるにはリモートプラズマＣＶＤ法を用いると良い。
【０１２６】
こうして図６（Ｃ）に示すような構造のアクティブマトリクス基板が完成する。なお、バンク３４７を形成した後、パッシベーション膜３５１を形成するまでの工程をマルチチャンバー方式（またはインライン方式）の薄膜形成装置を用いて、大気解放せずに連続的に処理することは有効である。
【０１２７】
ところで、本実施例のアクティブマトリクス基板は、画素部だけでなく駆動回路部にも最適な構造のＴＦＴを配置することにより、非常に高い信頼性を示し、動作特性も向上しうる。
【０１２８】
まず、極力動作速度を落とさないようにホットキャリア注入を低減させる構造を有するＴＦＴを、駆動回路部を形成するＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ２０５として用いる。なお、ここでいう駆動回路としては、シフトレジスタ、バッファ、レベルシフタ、サンプリング回路（サンプル及びホールド回路）などが含まれる。デジタル駆動を行う場合には、Ｄ／Ａコンバータなどの信号変換回路も含まれうる。
【０１２９】
本実施例の場合、図６（Ｃ）に示すように、ｎチャネル型２０５の活性層は、ソース領域３５５、ドレイン領域３５６、ＬＤＤ領域３５７及びチャネル形成領域３５８を含み、ＬＤＤ領域３５７はゲート絶縁膜３１１を介してゲート電極３１３と重なっている。この構造は電流制御用ＴＦＴ２０２と同一である。
【０１３０】
ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域を形成しているのは、動作速度を落とさないための配慮である。また、このｎチャネル型ＴＦＴ２０５はオフ電流値をあまり気にする必要はなく、それよりも動作速度を重視した方が良い。従って、ＬＤＤ領域３５７は完全にゲート電極に重ねてしまい、極力抵抗成分を少なくすることが望ましい。即ち、いわゆるオフセットはなくした方がよい。
【０１３１】
また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ２０６は、ホットキャリア注入による劣化が殆ど気にならないので、特にＬＤＤ領域を設けなくても良い。勿論、ｎチャネル型ＴＦＴ２０５と同様にＬＤＤ領域を設け、ホットキャリア対策を講じることも可能である。
【０１３２】
なお、駆動回路の中でもサンプリング回路は他の回路と比べて少し特殊であり、チャネル形成領域を双方向に大電流が流れる。即ち、ソース領域とドレイン領域の役割が入れ替わるのである。さらに、オフ電流値を極力低く抑える必要があり、そういった意味でスイッチング用ＴＦＴと電流制御用ＴＦＴの中間の機能を有するＴＦＴを配置することが望ましい。
【０１３３】
従って、サンプリング回路を形成するｎチャネル型ＴＦＴは、図１０に示すような構造のＴＦＴを配置することが望ましい。図１０に示すように、ＬＤＤ領域９０１a、９０１bの一部がゲート絶縁膜９０２を介してゲート電極９０３と重なる。この効果は電流制御用ＴＦＴ２０２の説明で述べた通りであり、サンプリング回路の場合はチャネル形成領域９０４を挟む形で設ける点が異なる。
【０１３４】
なお、実際には図６（Ｃ）まで完成したら、さらに外気に曝されないように気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）や透光性のシーリング材でパッケージング（封入）することが好ましい。その際、シーリング材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿性材料（例えば酸化バリウム）を配置するとＥＬ素子の信頼性が向上する。
【０１３５】
また、パッケージング等の処理により気密性を高めたら、基板上に形成された素子又は回路から引き回された端子と外部信号端子とを接続するためのコネクター（フレキシブルプリントサーキット：ＦＰＣ）を取り付けて製品として完成する。このような出荷できる状態にまでした状態を本明細書中ではＥＬ表示装置（またはＥＬモジュール）をという。
【０１３６】
ここで本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構成を図７の斜視図を用いて説明する。本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、ガラス基板７０１上に形成された、画素部７０２と、ゲート側駆動回路７０３と、ソース側駆動回路７０４を含む。画素部のスイッチング用ＴＦＴ７０５はｎチャネル型ＴＦＴであり、ゲート側駆動回路７０３に接続されたゲート配線７０６、ソース側駆動回路７０４に接続されたソース配線７０７の交点に配置されている。また、スイッチング用ＴＦＴ７０５のドレインは電流制御用ＴＦＴ７０８のゲートに接続されている。
【０１３７】
さらに、電流制御用ＴＦＴ７０６のソース側は電流供給線７０９に接続される。本実施例のような構造では、電流供給線７０９には接地電位（アース電位）が与えられている。また、電流制御用ＴＦＴ７０８のドレインにはＥＬ素子７１０が接続されている。また、このＥＬ素子７１０の陽極には所定の電圧（３〜１２Ｖ、好ましくは３〜５Ｖ）が加えられる。
【０１３８】
そして、外部入出力端子となるＦＰＣ７１１には駆動回路部まで信号を伝達するための接続配線７１２、７１３、及び電流供給線７０９に接続された接続配線７１４が設けられている。
【０１３９】
また、図７に示したＥＬ表示装置の回路構成の一例を図８に示す。本実施例のＥＬ表示装置は、ソース側駆動回路８０１、ゲート側駆動回路（Ａ）８０７、ゲート側駆動回路（Ｂ）８１１、画素部８０６を有している。なお、本明細書中において、駆動回路部とはソース側処理回路およびゲート側駆動回路を含めた総称である。
【０１４０】
ソース側駆動回路８０１は、シフトレジスタ８０２、レベルシフタ８０３、バッファ８０４、サンプリング回路（サンプル及びホールド回路）８０５を備えている。また、ゲート側駆動回路（Ａ）８０７は、シフトレジスタ８０８、レベルシフタ８０９、バッファ８１０を備えている。ゲート側駆動回路（Ｂ）８１１も同様な構成である。
【０１４１】
ここでシフトレジスタ８０２、８０８は駆動電圧が５〜１６Ｖ（代表的には１０Ｖ）であり、回路を形成するＣＭＯＳ回路に使われるｎチャネル型ＴＦＴは図６（Ｃ）の２０５で示される構造が適している。
【０１４２】
また、レベルシフタ８０３、８０９、バッファ８０４、８１０はシフトレジスタと同様に、図６（Ｃ）のｎチャネル型ＴＦＴ２０５を含むＣＭＯＳ回路が適している。なお、ゲート配線をダブルゲート構造、トリプルゲート構造といったマルチゲート構造とすることは、各回路の信頼性を向上させる上で有効である。
【０１４３】
また、サンプリング回路８０５はソース領域とドレイン領域が反転する上、オフ電流値を低減する必要があるので、図１０のｎチャネル型ＴＦＴ２０８を含むＣＭＯＳ回路が適している。
【０１４４】
また、画素部８０６は図２に示した構造の画素を配置する。
【０１４５】
なお、上記構成は、図４〜６に示した作製工程に従ってＴＦＴを作製することによって容易に実現することができる。また、本実施例では画素部と駆動回路部の構成のみ示しているが、本実施例の作製工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ回路、オペアンプ回路、γ補正回路など駆動回路以外の論理回路を同一基板上に形成することが可能であり、さらにはメモリ部やマイクロプロセッサ等を形成しうると考えている。
【０１４６】
さらに、シーリング材をも含めた本実施例のＥＬモジュールについて図１１（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。なお、必要に応じて図７、図８で用いた符号を引用することにする。
【０１４７】
図１１（Ａ）は、図７に示した状態にシーリング構造を設けた状態を示す上面図である。点線で示された７０２は画素部、７０３はゲート側駆動回路、７０４はソース側駆動回路である。本発明のシーリング構造は、図７の状態に対して充填材（図示せず）、カバー材１１０１、シール材（図示せず）及びフレーム材１１０２を設けた構造である。
【０１４８】
ここで、図１１（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図を図１１（Ｂ）に示す。なお、図１１（Ａ）、（Ｂ）では同一の部位に同一の符号を用いている。
【０１４９】
図１１（Ｂ）に示すように、基板７０１上には画素部７０２、ゲート側駆動回路７０３が形成されており、画素部７０２は電流制御用ＴＦＴ２０２とそれに電気的に接続された画素電極３４６を含む複数の画素により形成される。また、ゲート側駆動回路７０３はｎチャネル型ＴＦＴ２０５とｐチャネル型ＴＦＴ２０６とを相補的に組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１５０】
画素電極３４６はＥＬ素子の陰極として機能する。また、画素電極３４６の両端にはバンク３４７が形成され、バンク３４７の内側に発光層３４８、正孔注入層３４９が形成される。また、その上にはＥＬ素子の陽極３５０、第２パッシベーション膜３５１が形成される。勿論、発明の実施の形態にも述べたようにＥＬ素子の構造を反対とし、画素電極を陽極としても構わない。
【０１５１】
本実施例の場合、陽極３５０は全画素に共通の配線としても機能し、接続配線７１２を経由してＦＰＣ７１１に電気的に接続されている。さらに、画素部７０２及びゲート側駆動回路７０３に含まれる素子は全て第２パッシベーション膜３５１で覆われている。この第２パッシベーション膜３５１は省略することも可能であるが、各素子を外部と遮断する上で設けた方が好ましい。
【０１５２】
次に、ＥＬ素子を覆うようにして充填材１１０３を設ける。この充填材１１０３はカバー材１１０１を接着するための接着剤としても機能する。充填材１１０３としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。この充填材１１０３の内部に乾燥剤（図示せず）を設けておくと、吸湿効果を保ち続けられるので好ましい。このとき、乾燥剤は充填材に添加されたものであっても良いし、充填材に封入されたものであっても良い。但し、本実施例の場合は充填材１１０３側に発光するため、透光性の充填材を用いる。
【０１５３】
また、本実施例ではカバー材１１０１としては、ガラス板、、ＦＲＰ（Fiberglass-Reinforced Plastics）板、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。本実施例の場合はカバー材１１０１も充填材同様に透光性でなければならない。なお、充填材１１０３の内部に予め酸化バリウム等の吸湿剤を添加しておくことは有効である。
【０１５４】
次に、充填材１１０３を用いてカバー材１１０１を接着した後、充填材１１０３の側面（露呈面）を覆うようにフレーム材１１０２を取り付ける。フレーム材１１０２はシール材（接着剤として機能する）１１０４によって接着される。このとき、シール材１１０４としては、光硬化性樹脂を用いるのが好ましいが、ＥＬ層の耐熱性が許せば熱硬化性樹脂を用いても良い。なお、シール材１１０４はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、シール材１１０４の内部に乾燥剤を添加してあっても良い。
【０１５５】
以上のような方式を用いてＥＬ素子を充填材１１０３に封入することにより、ＥＬ素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等のＥＬ層の酸化による劣化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高いＥＬ表示装置を作製することができる。
【０１５６】
〔実施例２〕
実施例１では赤色、緑色または青色に発光する三種類のストライプ状の発光層を、同時に縦方向または横方向に形成する例を示した。本実施例では、ストライプ状の発光層を長手方向において複数に分割して形成する例を示す。
【０１５７】
図１２（Ａ）に示すように、基板１１０上にはＴＦＴによって画素部１１１、ソース側駆動回路１１２、ゲート側駆動回路１１３が形成され、画素部１１１はバンク１２０１によってマトリクス状に分割されている。本実施例の場合、バンク１２０１によって仕切られた一つの升目１２０２の中には、図１２（Ｂ）に示すように複数の画素１２０３が配置されている。但し、画素数に限定はない。
【０１５８】
このような状態で図１の薄膜形成装置を用いて発光層として機能する有機ＥＬ材料の成膜工程を行う。この場合もヘッド部１１５によって同時に赤色用塗布液１１４a、緑色用塗布液１１４b及び青色用塗布液１１４cを塗り分ける。
【０１５９】
本実施例の特徴は、前述の升目１２０２ごとに塗布液１１４a〜１１４cを塗り分けることができる点にある。即ち、図１の方式ではストライプ状に赤、緑、青の各色の塗布液を塗り分けることしかできないが、本実施例では升目ごとに色の配置が自由である。従って、図１２に示すように、任意の升目に塗布する塗布液の色を列（または行）ごとにずらしていくような配置も可能である。
【０１６０】
また、升目１２０２の中に一つの画素を設けるようなこともでき、その場合は一般的にデルタ配置と呼ばれる画素構造（ＲＧＢの各々に対応する画素が常に三角形を作るように配置された画素構造）とすることもできる。
【０１６１】
本実施例を実施するためにヘッド部１１５に与える動作は次のようになる。まず、ヘッド部１１５をａで示される矢印の方向に動かして三つの升目（赤、緑、青に対応するの各々の升目）の中を完全に塗布液に浸す。それが終了したら、ヘッド部１１５をｂで示される矢印の方向に動かして次の三つの升目に対して塗布液を塗布する。この動作を繰り返して画素部に塗布液を塗布していき、その後、熱処理により溶媒を揮発させて有機ＥＬ材料を形成する。
【０１６２】
従来例で述べたインクジェット法では、液滴を塗布していくことになるため形成される有機ＥＬ材料は円形になってしまう。そのため、細長い画素全体を被覆することは困難である。特に、実施例１のように画素全体が発光領域として機能する場合、画素全体に有機ＥＬ材料を被覆する必要がある。その点、本実施例はａで示される矢印の方向にヘッド部１１５が動くことで升目内を完全に塗布液で満たすことができるというメリットがある。
【０１６３】
なお、本実施例は実施例１で説明したＥＬ表示装置の作製に用いることが可能である。バンク１２０１はパターニングによりマトリクス状に形成すればよいし、ヘッド部１１５の動作は電気的に制御すれば良い。
【０１６４】
〔実施例３〕
本実施例では本発明をパッシブ型（単純マトリクス型）のＥＬ表示装置に用いた場合について説明する。説明には図１３を用いる。図１３において、１３０１はプラスチック基板、１３０２はアルミニウム合金膜でなる陰極である。本実施例では、陰極１３０２を蒸着法により形成する。なお、図１３では図示されていないが、複数本の陰極が紙面に垂直な方向へストライプ状に配列されている。
【０１６５】
また、ストライプ状に配列された陰極１３０２の間を埋めるようにバンク１３０３が形成される。バンク１３０３は陰極１３０２に沿って紙面に垂直な方向に形成されている。
【０１６６】
次に、高分子有機ＥＬ材料でなる発光層１３０４a〜１３０４cが図１の薄膜形成装置を用いた成膜方法により形成される。勿論、１３０４aは赤色に発光する発光層、１３０４bは緑色に発光する発光層、１３０４cは青色に発光する発光層である。用いる有機ＥＬ材料は実施例１と同様のものを用いれば良い。これらの発光層はバンク１３０２によって形成された溝に沿って形成されるため、紙面に垂直な方向にストライプ状に配列される。
【０１６７】
その後、全画素に共通な正孔注入層１３０５がスピンコート法や蒸着法により形成される。この正孔注入層も実施例１と同様のもので良い。また、正孔注入層１３０５の上には透明導電膜でなる陽極１３０６が形成される。本実施例では、透明導電膜として酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を蒸着法により形成する。なお、図１３では図示されていないが、複数本の陽極が紙面に平行な方向が長手方向となり、且つ、陰極１３０２と交差するようにストライプ状に配列されている。また、図示されないが陽極１３０６は所定の電圧が加えられるように、後にＦＰＣが取り付けられる部分まで配線が引き出されている。
【０１６８】
また、ここでは図示していないが陽極１３０６を形成したら、パッシベーション膜として窒化珪素膜を設けても良い。
【０１６９】
以上のようにして基板１３０１上にＥＬ素子を形成する。なお、本実施例では下側の電極が遮光性の陰極となっているため、発光層１３０４a〜１３０４cで発生した光は上面（基板１３０１とは反対側）に放射される。しかしながら、ＥＬ素子の構造を反対にし、下側の電極を透光性の陽極とすることもできる。その場合、発光層１３０４a〜１３０４cで発生した光は下面（基板１３０１）に放射されることになる。
【０１７０】
次に、カバー材１３０７としてプラスチック板を用意する。その表面には必要に応じて遮光膜またはカラーフィルターが形成されていても良い。本実施例の構造ではＥＬ素子から発した光がカバー材１３０７を透過して観測者の目に入るため、カバー材１３０７は透光性である。本実施例ではプラスチック板を用いているが、ガラス板、ＰＶＦフィルムなどの透光性基板（または透光性フィルム）を用いても良い。勿論、前述のようにＥＬ素子の構造を反対にした場合、カバー材は遮光性であっても良いので、セラミックス基板等を用いることができる。
【０１７１】
こうしてカバー材１３０７を用意したら、乾燥剤（図示せず）として酸化バリウムを添加した充填材１３０８によりカバー材１３０７を貼り合わせる。その後、紫外線硬化樹脂でなるシール材１３０９を用いてフレーム材１３１０を取り付ける。本実施例ではフレーム材１３１０としてステンレス材を用いる。最後に導電性ペースト１３１１を介してＦＰＣ１３１２を取り付けてパッシブ型のＥＬ表示装置が完成する。
【０１７２】
〔実施例４〕
図１１（Ａ）の向きに本発明のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置を見た時、画素列は縦方向に形成しても良いし、横方向に形成しても良い。即ち、縦方向に画素列を形成した場合は、図１４（Ａ）のような配置となり、横方向に画素列を形成した場合は、図１４（Ｂ）のような配置となる。
【０１７３】
図１４（Ａ）において、１４０１は縦方向にストライプ状に形成されたバンク、１４０２aは赤色に発光するＥＬ層、１４０２bは緑色に発光するＥＬ層である。勿論、緑色に発光するＥＬ層１４０２bの隣には青色に発光するＥＬ層（図示せず）が形成される。なお、バンク１４０１は絶縁膜を介したソース配線の上方に、ソース配線に沿って形成される。
【０１７４】
ここでいうＥＬ層とは、発光層、電荷注入層、電荷輸送層等の発光に寄与する有機ＥＬ材料でなる層を指している。発光層単層とする場合もありうるが、例えば正孔注入層と発光層とを積層した場合はその積層膜をＥＬ層と呼ぶ。
【０１７５】
このとき、点線で示される画素１４０３の相互の距離（Ｄ）は、ＥＬ層の膜厚（ｔ）の５倍以上（好ましくは１０倍以上）とすることが望ましい。これは、Ｄ＜５ｔでは画素間でクロストークの問題が発生しうるからである。なお、距離（Ｄ）が離れすぎても高精細な画像が得られなくなるので、５ｔ＜Ｄ＜５０ｔ（好ましくは１０ｔ＜Ｄ＜３５ｔ）とすることが好ましい。
【０１７６】
また、図１４（Ｂ）において、１４０４は横方向にストライプ状に形成されたバンク、１４０５aは赤色に発光するＥＬ層、１４０５bは緑色に発光するＥＬ層である。１４０５cは青色に発光するＥＬ層である。なお、バンク１４０４は絶縁膜を介したゲート配線の上方に、ゲート配線に沿って形成される。
【０１７７】
この場合も点線で示される画素１４０６の相互の距離（Ｄ）は、ＥＬ層の膜厚（ｔ）の５倍以上（好ましくは１０倍以上）、さらに好ましくは５ｔ＜Ｄ＜５０ｔ（好ましくは１０ｔ＜Ｄ＜３５ｔ）とすると良い。
【０１７８】
本実施例の構成は、実施例１〜３のいずれの構成と組み合わせて実施しても良い。本実施例のようにＥＬ層の膜厚と画素間の距離との関係を規定することでクロストークのない高精細な画像表示が可能となる。
【０１７９】
〔実施例５〕
実施例１では赤色に発光する発光層、緑色に発光する発光層、青色に発光する発光層の全てを図１の薄膜形成装置を用いて形成する例を示しているが、図１の薄膜形成装置を用いる発光層は赤色用、緑色用または青色用の少なくとも一つであっても良い。
【０１８０】
即ち、図１（Ｂ）においてノズル１１６c（青色発光層用塗布液１１４cを塗布するためのノズル）を省略し、青色発光層用塗布液１１４cを他の手段で塗布することも可能である。その例を図１５に示す。
【０１８１】
図１５は本実施例の構成を実施例３に示したパッシブ型ＥＬ表示装置に用いた場合の例である。基本的な構造は図１３に示したパッシブ型ＥＬ表示装置と同じであるので異なる点のみを符号を変えて説明する。
【０１８２】
図１５では、基板１３０１上に陰極１３０２を形成したら、図１の薄膜形成装置を用いて赤色に発光する発光層１３０４a、緑色に発光する発光層１３０４bを形成する。そして、その上に青色に発光する発光層１５０１をスピンコート法、印刷法または蒸着法により形成する。さらに、正孔注入層１３０５、陽極１３０６を形成する。
【０１８３】
この後は、実施例３の説明に従って、充填材１３０８、カバー材１３０７、シール材１３０９、フレーム材１３１０、導電性ペースト１３１１及びＦＰＣ１３１２を形成すれば図１５のパッシブ型ＥＬ表示装置が完成する。
【０１８４】
本実施例の場合、赤色に発光する発光層１３０４a及び緑色に発光する発光層１３０４bと、青色に発光する発光層１５０１とが異なる手段で形成されている点に特徴がある。勿論、色の組み合わせは自由であり、上記青色に発光する発光層の代わりに緑色に発光する発光層をスピンコート法、印刷法または蒸着法で形成しても良い。
【０１８５】
また、緑色に発光する発光層を図１の注入装置を用いて形成し、赤色に発光する発光層及び青色に発光する発光層をスピンコート法、印刷法または蒸着法で形成することも可能である。この場合も色の組み合わせは自由である。
【０１８６】
本実施例の構成によれば、赤色発光用画素、緑色発光用画素または青色発光用画素の少なくとも一つは、異なる二種類の発光層を積層した構造を発光層として有することになる。この場合、エネルギー移動により二種類の発光層のどちらか一方の色に発光するが、どちらの色に発光するかは予め調べられるので、最終的に赤、緑、青の三種類の発光が得られるように設計すれば良い。
【０１８７】
上記のように発光層が積層構造でなる利点としてはピンホールによる短絡の可能性が低くなる点が挙げられる。発光層は非常に薄いため、ピンホールによる陰極と陽極との短絡が問題となる。しかしながら、積層構造とすることでピンホールの穴埋めが行われ、短絡の可能性を大幅に減じることができる。そういった意味で、積層構造の上層側に設ける発光層を、ピンホールの発生しにくい蒸着法により形成することは有効である。
【０１８８】
なお、本実施例ではパッシブ型ＥＬ表示装置を例にとって説明したが、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置に用いること可能である。従って、本実施例の構成は実施例１〜４のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０１８９】
〔実施例６〕
図１に示したヘッド部１１５はノズルが三つ取り付けられている例を示したが、さらに複数の画素列に対応させて三つ以上のノズルを設けても良い。その一例を図１６に示す。なお、図面中のＲ、Ｇ、Ｂの文字は各々赤、緑、青に対応している。
【０１９０】
図１６は画素部に形成された画素列全てに対して一括で有機ＥＬ材料（厳密には塗布液）を塗布する例を示している。即ち、ヘッド部１６０１には画素列の本数と同じ数でノズルが取り付けられている。このような構成とすることで一回の走査で全ての画素列に塗布することが可能となり、飛躍的にスループットが向上する。
【０１９１】
また、画素部を複数のゾーンに分けて、そのゾーンの中に含まれる画素列の本数と同じ数でノズルを設けたヘッド部を用いても良い。即ち、画素部をｎ個のゾーンに分割したとすると、ｎ回走査すれば全ての画素列に有機ＥＬ材料（厳密には塗布液）を塗布することができる。
【０１９２】
実際には画素のサイズが数十μmと小さい場合もあるため、画素列の幅も数十μm程度となる場合がある。そのような場合、横一列にノズルを並べることは困難となるため、ノズルの配置を工夫する必要がある。
【０１９３】
図１７に示したのは、ヘッド部に対するノズルの取り付け位置を変えた例である。図１７（Ａ）はヘッド部５１に斜めに位置をずらしながらノズル５２a〜５２cを形成した例である。なお、５２aは赤色発光層用塗布液を塗布するためのノズル、５２bは緑色発光層用塗布液を塗布するためのノズル、５２cは青色発光層用塗布液を塗布するためのノズルである。また、矢印の１本１本は画素列に対応する。
【０１９４】
そして、５３で示されるようにノズル５２a〜５２cを一つの単位として考え、一つ乃至複数個の単位がヘッド部に設けられている。この単位５３は、一つであれば３本の画素列に対して同時に有機ＥＬ材料を塗布することになるし、ｎ個あれば３ｎ本の画素列に対して同時に有機ＥＬ材料を塗布することになる。
【０１９５】
このような構成とすることで、ノズルの配置スペースの自由度が高められ、無理なく高精細な画素部に本発明を実施することが可能となる。また、図１７（Ａ）のヘッド部５１を用いて、画素部にある全ての画素列を一括で処理することもできるし、画素部を複数のゾーンに分割して数回に分けて処理することも可能である。
【０１９６】
次に、図１７（Ｂ）に示すヘッド部５４は、図１７（Ａ）の変形であり、一つの単位５５に含まれるノズルの数を増やした場合の例である。即ち、単位５５の中には赤色発光層用塗布液を塗布するためのノズル５６a、緑色発光層用塗布液を塗布するためのノズル５６b、青色発光層用塗布液を塗布するためのノズル５６cが２個ずつ含まれ、一つの単位５５によって合計６本の画素列に同時に有機ＥＬ材料が塗布されることになる。
【０１９７】
本実施例では上記単位５５が一つ乃至複数個だけ設けられ、単位５５が、一つであれば６本の画素列に対して同時に有機ＥＬ材料を塗布することになるし、ｎ個あれば６ｎ本の画素列に対して同時に有機ＥＬ材料を塗布することになる。勿論、単位５５の中に設けるノズル数は６個に限定する必要はなく、さらに複数設けることも可能である。
【０１９８】
このような構成の場合も図１７（Ａ）の場合と同様に、画素部にある全ての画素列を一括で処理することもできるし、画素部を複数のゾーンに分割して数回に分けて処理することが可能である。
【０１９９】
また、図１７（Ｃ）のようなヘッド部５７を用いることもできる。ヘッド部５７は三つの画素列分のスペースを空けて、赤色発光層用塗布液を塗布するためのノズル５８a、緑色発光層用塗布液を塗布するためのノズル５８b、青色発光層用塗布液を塗布するためのノズル５８cが設けられている。
【０２００】
このヘッド部５７をまず１回走査して画素列に有機ＥＬ材料を塗布したら、次にヘッド部５７を三つの画素列分だけ右にずらして再び走査する。さらに、またヘッド部５７を三つの画素列分だけ右にずらして再び走査する。以上のように３回の走査を行うことで赤、緑、青の順に並んだストライプ状に有機ＥＬ材料を塗布することができる。
【０２０１】
このような構成の場合も図１７（Ａ）の場合と同様に、画素部にある全ての画素列を一括で処理することもできるし、画素部を複数のゾーンに分割して数回に分けて処理することが可能である。
【０２０２】
以上のように、図１に示す薄膜形成装置においてヘッド部に取り付けるノズルの位置を工夫することにより、画素ピッチ（画素間の距離）が狭い高精細な画素部に対しても本発明を実施することが可能となる。そして、製造工程のスループットを高めることができる。
【０２０３】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜実施例５のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２０４】
〔実施例７〕
本発明を実施してアクティブマトリクス型のＥＬ表示装置を作製する際に、基板としてシリコン基板（シリコンウェハー）を用いることは有効である。基板としてシリコン基板を用いた場合、画素部に形成するスイッチング用素子や電流制御用素子または駆動回路部に形成する駆動用素子を、従来のＩＣやＬＳＩなどに用いられているＭＯＳＦＥＴの作製技術を用いて作製することができる。
【０２０５】
ＭＯＳＦＥＴはＩＣやＬＳＩで実績があるように非常にばらつきの小さい回路を形成することが可能であり、特に電流値で階調表現を行うアナログ駆動のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置には有効である。
【０２０６】
なお、シリコン基板は遮光性であるので、発光層からの光は基板とは反対側に放射されるような構造とする必要がある。本実施例のＥＬ表示装置は構造的には図１１と似ているが、画素部７０２、駆動回路部７０３を形成するＴＦＴの代わりにＭＯＳＦＥＴを用いる点で異なる。
【０２０７】
〔実施例８〕
本発明を実施して形成されたＥＬ表示装置は、自発光型であるため液晶表示装置に比べて明るい場所での視認性に優れ、しかも視野角が広い。従って、様々な電子機器の表示部として用いることができる。例えば、ＴＶ放送等を大画面で鑑賞するには対角３０インチ以上（典型的には４０インチ以上）のＥＬディスプレイ（ＥＬ表示装置を筐体に組み込んだディスプレイ）の表示部として本発明のＥＬ表示装置を用いるとよい。
【０２０８】
なお、ＥＬディスプレイには、パソコン用ディスプレイ、ＴＶ放送受信用ディスプレイ、広告表示用ディスプレイ等の全ての情報表示用ディスプレイが含まれる。また、その他にも様々な電子機器の表示部として本発明のＥＬ表示装置を用いることができる。
【０２０９】
その様な本発明の電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、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）、ノート型パーソナルコンピュータ、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（具体的にはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。特に、斜め方向から見ることの多い携帯情報端末は視野角の広さが重要視されるため、ＥＬ表示装置を用いることが望ましい。それら電子機器の具体例を図１８、図１９に示す。
【０２１０】
図１８（Ａ）はＥＬディスプレイであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３等を含む。本発明は表示部２００３に用いることができる。ＥＬディスプレイは自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。
【０２１１】
図１８（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２１０２に用いることができる。
【０２１２】
図１８（Ｃ）は頭部取り付け型のＥＬディスプレイの一部（右片側）であり、本体２２０１、信号ケーブル２２０２、頭部固定バンド２２０３、表示部２２０４、光学系２２０５、ＥＬ表示装置２２０６等を含む。本発明はＥＬ表示装置２２０６に用いることができる。
【０２１３】
図１８（Ｄ）は記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２３０１、記録媒体（ＤＶＤ等）２３０２、操作スイッチ２３０３、表示部（ａ）２３０４、表示部（ｂ）２３０５等を含む。表示部（ａ）は主として画像情報を表示し、表示部（ｂ）は主として文字情報を表示するが、本発明のＥＬ表示装置はこれら表示部（ａ）、（ｂ）に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【０２１４】
図１８（Ｅ）は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体２４０１、カメラ部２４０２、受像部２４０３、操作スイッチ２４０４、表示部２４０５等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２４０５に用いることができる。
【０２１５】
図１８（Ｆ）はパーソナルコンピュータであり、本体２５０１、筐体２５０２、表示部２５０３、キーボード２５０４等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２５０３に用いることができる。
【０２１６】
なお、将来的にＥＬ材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【０２１７】
また、上記電子装置はインターネットやＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。ＥＬ材料の応答速度は非常に高いため、ＥＬ表示装置は動画表示に好ましいが、画素間の輪郭がぼやけてしまっては動画全体もぼけてしまう。従って、画素間の輪郭を明瞭にするという本発明のＥＬ表示装置を電子装置の表示部として用いることは極めて有効である。
【０２１８】
また、ＥＬ表示装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする表示部にＥＬ表示装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが望ましい。
【０２１９】
ここで図１９（Ａ）は携帯電話であり、本体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力部２６０３、表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ２６０６を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２６０４に用いることができる。なお、表示部２６０４は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【０２２０】
また、図１９（Ｂ）は音響再生装置、具体的にはカーオーディオであり、本体２７０１、表示部２７０２、操作スイッチ２７０３、２７０４を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２７０２に用いることができる。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、携帯型や家庭用の音響再生装置に用いても良い。なお、表示部２７０４は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。これは携帯型の音響再生装置において特に有効である。
【０２２１】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子装置に用いることが可能である。また、本実施例の電子装置は実施例１〜７に示したいずれの構成のＥＬ表示装置を用いても良い。
【０２２２】
〔実施例９〕
本実施例では、実施例１において図１１に示したＥＬ表示装置の断面構造とは異なる方法でＥＬ素子を封入した場合について図２０を用いて説明する。なお、本実施例はアクティブマトリクス基板を形成するところまで実施例１と同様であるので説明は省略する。
【０２２３】
実施例１に従って作製したアクティブマトリクス基板にシール材２８０１を設け、カバー材２８０２を貼り合わせる。シール材２８０１としては、紫外線硬化樹脂など接着性をもつ樹脂を用いれば良い。特に水分を通しにくく脱ガスの少ない樹脂が好ましい。また、カバー材２８０２としては、ガラス基板、プラスチック基板または透光性の窓部材を設けたセラミックス基板などＥＬ素子から発した光を取り出せる材料を用いれば良い。
【０２２４】
本実施例では紫外線硬化樹脂でなるシール材２８０１をディスペンサーを用いて画素部７０２及び駆動回路部７０３を囲むように形成し、プラスチックでなるカバー材２８０２を貼り合わせる。そして、シール材２８０１に紫外線を照射して硬化させ、カバー材２８０２をアクティブマトリクス基板に接着する。
【０２２５】
なお、プラスチックでなるカバー材２８０２には貼り合わせる前に樹脂でなるカラーフィルター２８０３、２８０４が設けられている。カラーフィルター２８０３、２８０４は個々の画素の上に設けられ、ＥＬ素子から発した光の色純度を向上させる。カラーフィルターは設けなくても構わない。
【０２２６】
また、アクティブマトリクス基板、カバー材２８０２及びシール材２８０１で形成される密閉空間２８０５には不活性ガス（具体的には窒素ガスまたは希ガス）を充填しておく。このためにはアクティブマトリクス基板とカバー材とを貼り合わせる工程を不活性ガス中で行えば良い。また、密閉空間２８０５中に酸化バリウム等の乾燥剤を設けることは有効である。さらに、シール材２８０１、カバー材２８０２またはカラーフィルター２８０３、２８０４中に乾燥剤を添加しておくことも可能である。
【０２２７】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜７のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能であり、本実施例を実施して得たＥＬ表示装置は、実施例８のいずれの電子機器に用いても良い。
【０２２８】
〔実施例１０〕
本実施例では、本発明のＥＬ表示装置を大型基板上に複数個作製する場合について説明する。説明には図２１、図２２に示した上面図を用いる。なお、各上面図にはＡ−Ａ’及びＢ−Ｂ’で切った断面図も併記する。
【０２２９】
図２１（Ａ）は実施例１〜７のいずれかによって作製されたアクティブマトリクス基板にシール材を形成した状態である。２９０１はアクティブマトリクス基板であり、シール材２９０２が複数箇所に設けられている。
【０２３０】
このシール材２９０２で囲まれた領域内にはＥＬ表示装置の画素部及び駆動回路部が含まれている。即ち、アクティブマトリクス基板２９０１は、画素部及び駆動回路部の組み合わせでなるアクティブマトリクス部２９０３を、１枚の大型基板に複数形成してなる。大型基板としては、典型的には６２０mm×７２０mmまたは４００mm×５００mmといった面積をもつ基板が用いられる。勿論、その他の面積であっても構わない。
【０２３１】
図２１（Ｂ）は、アクティブマトリクス基板２９０１にカバー材２９０４を張り合わせた状態である。カバー材２９０４はアクティブマトリクス基板２９０１と同じ面積の基板を用いれば良い。従って、図２１（Ｂ）の状態では、全てのアクティブマトリクス部に共通のカバー材として用いられる。
【０２３２】
次に、図２１（Ｂ）の状態のアクティブマトリクス基板を分断する工程について図２２を用いて説明する。
【０２３３】
本実施例ではアクティブマトリクス基板２９０１及びカバー材２９０４を分断するにあたってスクライバーを用いる。スクライバーとは、基板に細い溝（スクライブ溝）を形成した後でスクライブ溝に衝撃を与え、スクライブ溝に沿った亀裂を発生させて基板を分断する装置である。
【０２３４】
なお、基板を分断する装置としては他にもダイサーが知られている。ダイサーとは、硬質カッター（ダイシングソーともいう）を高速回転させて基板に当てて分断する装置である。但し、ダイサー使用時は発熱と研磨粉の飛散を防止するためにダイシングソーに水を噴射する。従って、ＥＬ表示装置を作製する場合には水を用いなくても良いスクライバーを用いることが望ましい。
【０２３５】
アクティブマトリクス基板２９０１及びカバー材２９０４にスクライブ溝を形成する順序としては、まず矢印(a)の方向にスクライブ溝２９０５aを形成し、次に、矢印(b)の方向にスクライブ溝２９０５bを形成し、さらに矢印(c)の方向にスクライブ溝２９０５cを形成する。
【０２３６】
スクライブ溝を形成したら、シリコーン樹脂等の弾性のあるバーでスクライブ溝に衝撃を与え、亀裂を発生させてアクティブマトリクス基板２９０１及びカバー材２９０３を分断する。図２２（Ｂ）は分断した後の様子であり、アクティブマトリクス基板２９０１’とカバー材２９０４’でなる組に一つのアクティブマトリクス部が含まれる。
【０２３７】
また、このときカバー材２９０４’はアクティブマトリクス基板２９０１’よりも小さめに分断される。これは２９０６で示される領域にＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）を取り付けるためであり、ＦＰＣを取り付けた時点でＥＬ表示装置が完成する。
【０２３８】
以上のように、本実施例を実施することで１枚の基板から複数のＥＬ表示装置を作製することができる。例えば、６２０mm×７２０mmの基板からは対角１３〜１４インチのＥＬ表示装置が６個作製可能であり、対角１５〜１７インチのＥＬ表示装置が４個作製可能である。従って、大幅なスループットの向上と製造コストの削減が達成できる。
【０２３９】
〔実施例１１〕
本実施例では、実施例１に示した画素部において、ＥＬ素子２０３の構造を反転させた構造について説明する。説明には図２３を用いる。なお、図２の構造と異なる点はＥＬ素子の部分と電流制御用ＴＦＴだけであるので、その他の説明は省略することとする。
【０２４０】
図２３において、電流制御用ＴＦＴ６１は実施例１の作製工程に従って形成されたｐチャネル型ＴＦＴ２０６と同一の構造のｐチャネル型ＴＦＴを用いて形成される。従って、電流制御用ＴＦＴ６１の詳細な説明は省略する。
【０２４１】
本実施例では、画素電極（陽極）６２として透明導電膜を用いる。具体的には酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物でなる導電膜を用いる。勿論、酸化インジウムと酸化スズとの化合物でなる導電膜を用いても良い。
【０２４２】
そして、絶縁膜でなるバンク６３a、６３bが形成された後、溶液塗布によりポリビニルカルバゾールでなる発光層６４が形成される。その上にはカリウムアセチルアセトネートでなる電子注入層６５、アルミニウム合金でなる陰極６６が形成される。この場合、陰極６６がパッシベーション膜としても機能する。こうしてＥＬ素子６７が形成される。
【０２４３】
本実施例の場合、発光層６４で発生した光は、矢印で示されるようにＴＦＴが形成された基板の方に向かって放射される。本実施例のような構造とする場合、電流制御用ＴＦＴ６１はｐチャネル型ＴＦＴで形成することが好ましいが、ｎチャネル型ＴＦＴで形成することも可能である。
【０２４４】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜７、９または１０のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施例８の電子機器の表示部として本実施例の構成を有するＥＬ表示装置を用いることは有効である。
【０２４５】
〔実施例１２〕
本実施例では、図３（Ｂ）に示した回路図とは異なる構造の画素とした場合の例について図２４に示す。なお、本実施例において、７１はスイッチング用ＴＦＴ７２のソース配線、７３はスイッチング用ＴＦＴ７２のゲート配線、７４は電流制御用ＴＦＴ、７５はコンデンサ、７６、７８は電流供給線、７７はＥＬ素子である。
【０２４６】
なお、コンデンサ７５はｎチャネル型ＴＦＴでなる電流制御用ＴＦＴ７４のゲート容量（ゲート電極とＬＤＤ領域との間で形成されるゲート容量）を用いている。そのため、実質的には設けていないため点線で示す。勿論、別の構造でコンデンサを形成することも可能である。
【０２４７】
図２４（Ａ）は、二つの画素間で電流供給線７６を共通とした場合の例である。即ち、二つの画素が電流供給線７６を中心に線対称となるように形成されている点に特徴がある。この場合、電流供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０２４８】
また、図２４（Ｂ）は、電流供給線７８をゲート配線７３と平行に設けた場合の例である。なお、図２４（Ｂ）では電流供給線７８とゲート配線７３とが重ならないように設けた構造となっているが、両者が異なる層に形成される配線であれば、絶縁膜を介して重なるように設けることもできる。この場合、電流供給線７８とゲート配線７３とで専有面積を共有させることができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０２４９】
また、図２４（Ｃ）は、図２４（Ｂ）の構造と同様に電流供給線７８をゲート配線７３と平行に設け、さらに、二つの画素を電流供給線７８を中心に線対称となるように形成する点に特徴がある。また、電流供給線７８をゲート配線７３のいずれか一方と重なるように設けることも有効である。この場合、電流供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０２５０】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜７、９〜１１のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施例８の電子機器の表示部として本実施例の画素構造を有するＥＬ表示装置を用いることは有効である。
【０２５１】
〔実施例１３〕
実施例１１では電流制御用ＴＦＴ６１としてｐチャネル型ＴＦＴを用いているが、本実施例ではＬＤＤ領域を有するｐチャネル型ＴＦＴを用いる例を示す。本実施例の電流制御用ＴＦＴの構造を図２５（Ａ）に示す。
【０２５２】
図２５（Ａ）において、８１はソース領域、８２はドレイン領域、８３はＬＤＤ領域、８４はチャネル形成領域、８５はゲート絶縁膜、８６はゲート電極、８７は第１層間絶縁膜、８８はソース配線、８９はドレイン配線、９０は第１パッシベーション膜である。
【０２５３】
本実施例の構造とした場合、ＬＤＤ領域８３とゲート電極８６とがゲート絶縁膜８５を介して重なった状態となっており、その間でゲート容量を形成している。本実施例ではこのゲート容量を、電流制御用ＴＦＴのゲート電圧を保持するためのコンデンサとして用いる点に特徴がある。
【０２５４】
本実施例における画素の構成の一例を図２５（Ｂ）に示す。図２５（Ｂ）において、９１はソース配線、９２はゲート配線、９３はスイッチング用ＴＦＴ、９４は電流制御用ＴＦＴ、９５は電流制御用ＴＦＴのゲート容量でなるコンデンサ、９６はＥＬ素子、９７は電流供給線である。
【０２５５】
なお、図２５（Ａ）の構造は、図２４（Ａ）において電流制御用ＴＦＴの構造とＥＬ素子の向きを変更したものである。即ち、図２４（Ｂ）、（Ｃ）に示したような回路構成とすることも可能である。
【０２５６】
本実施例の電流制御用ＴＦＴを作製する場合はｐチャネル型ＴＦＴのＬＤＤ領域を形成する工程が必要となるが、実施例１の作製工程にＬＤＤ領域８３を形成するためのパターニング工程とｐ型不純物元素の添加工程を加えれば良い。その際、ＬＤＤ領域８３に含まれるｐ型不純物元素の濃度は、１×１０¹⁵〜１×１０¹⁸atoms/cm³（代表的には５×１０¹⁶〜５×１０¹⁷atoms/cm³）とすれば良い。
【０２５７】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜７、９〜１２のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施例８の電子機器の表示部として本実施例の画素構造を有するＥＬ表示装置を用いることは有効である。
【０２５８】
【発明の効果】
本発明を実施することで、インクジェット方式における飛行曲がりの如き問題を抱えることなく、確実に有機ＥＬ材料を成膜することが可能となる。即ち、位置ずれの問題なく精密に高分子有機ＥＬ材料を成膜することができるため、高分子有機ＥＬ材料を用いたＥＬ表示装置の製造歩留まりを向上させることができる。また、インクジェット方式のように「点」で塗布するのではなく、「線」で有機ＥＬ材料を塗布するため高いスループットが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の有機ＥＬ材料の塗布工程を示す図。
【図２】 画素部の断面構造を示す図。
【図３】 画素部の上面構造及び構成を示す図。
【図４】 ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図５】 ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図６】 ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図７】 ＥＬ表示装置の外観を示す図。
【図８】 ＥＬ表示装置の回路ブロック構成を示す図。
【図９】 画素部を拡大した図。
【図１０】 サンプリング回路の素子構造を示す図。
【図１１】 アクティブマトリクス型のＥＬ表示装置の上面構造および断面構造を示す図。
【図１２】 本発明の有機ＥＬ材料の塗布工程および拡大した画素部を示す図。
【図１３】 パッシブ型のＥＬ表示装置の断面構造を示す図。
【図１４】 画素部を拡大した図。
【図１５】 パッシブ型のＥＬ表示装置の断面構造を示す図。
【図１６】 本発明の有機ＥＬ材料の塗布工程を示す図。
【図１７】 ヘッド部におけるノズルの配置を示す図。
【図１８】 電子装置の具体例を示す図。
【図１９】 電子装置の具体例を示す図。
【図２０】 アクティブマトリクス型のＥＬ表示装置の断面構造を示す図。
【図２１】 基板の貼り合わせ工程を示す図。
【図２２】 基板の分断工程を示す図。
【図２３】 アクティブマトリクス型のＥＬ表示装置の断面構造を示す図。
【図２４】 ＥＬ表示装置の画素の構成を示す図。
【図２５】 電流制御用ＴＦＴの構造及び画素の構成を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides an anode, a cathode, and a light-emitting element (also referred to as an EL element) having a structure in which a light-emitting organic material (hereinafter referred to as an organic EL material) from which EL (Electro Luminescence) is obtained sandwiched therebetween on a substrate. The present invention relates to a formed light-emitting device (also referred to as an EL display device) and a method for manufacturing an electronic device having the light-emitting device as a display portion (display display or display monitor). The light emitting device may be called OLED (Organic Light Emitting Diodes).
[0002]
[Prior art]
In recent years, development of a light-emitting device (EL display device) using an EL element as a light-emitting element using the EL phenomenon of a light-emitting organic material has been advanced. Since the EL display device is a self-luminous type, it does not require a backlight like a liquid crystal display device, and further has a wide viewing angle, and thus is promising as a display unit of a portable device used outdoors.
[0003]
There are two types of EL display devices, a passive type (simple matrix type) and an active type (active matrix type), both of which are actively developed. In particular, active matrix EL display devices are currently attracting attention. In addition, low-molecular organic EL materials and high-molecular organic EL materials (polymer organic EL materials) have been studied as organic EL materials that serve as the light-emitting layer, which can be said to be the center of EL elements. High-heat-resistant polymer organic EL materials are attracting attention.
[0004]
As a film forming method for the polymer organic EL material, an ink jet method proposed by Seiko Epson Corporation is considered promising. Regarding this technique, reference may be made to JP-A-10-12377, JP-A-10-153967, or JP-A-11-54270.
[0005]
However, since the polymer organic EL material is ejected and ejected in the ink jet method, if the distance between the coating surface and the nozzle of the ink jet head is not appropriate, the droplets land on an unnecessary portion, so-called flight bending. Problems can arise. Note that the flight curve is described in detail in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-54270, and it is specified that a deviation of 50 μm or more can occur from the landing target position.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide means for depositing an organic EL material made of a polymer with high throughput without positional deviation. It is another object of the present invention to provide an EL display device using such means and a manufacturing method thereof. It is another object of the present invention to provide an electronic device having such an EL display device as a display unit.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that red, green and blue light emitting layers are formed in a stripe shape using a thin film forming apparatus such as a dispenser. Note that the stripe shape includes an elongated rectangular shape having an aspect ratio of 2 or more, and an elongated elliptical shape having a ratio of a major axis to a minor axis of 2 or more. Here, the thin film forming apparatus of the present invention is shown in FIG.
[0008]
FIG. 1A schematically shows a state in which the present invention is carried out to form an organic EL material made of a π-conjugated polymer. In FIG. 1A, reference numeral 110 denotes a substrate. A pixel portion 111, a source side driver circuit 112, and a gate side driver circuit 113 are formed over the substrate 110 by TFTs. A region surrounded by a plurality of source wirings connected to the source side driver circuit 112 and a plurality of gate wirings connected to the gate side driver circuit 113 is a pixel, and a TFT and the TFT are electrically connected in the pixel. A connected EL element is formed. The pixel portion 111 is formed by arranging such pixels in a matrix.
[0009]
114a is a mixture of an organic EL material that emits red light and a solvent (hereinafter referred to as a red light emitting layer coating solution), and 114b is a mixture of an organic EL material that emits green light and a solvent (hereinafter referred to as a green light emitting layer coating). 114c is a mixture of an organic EL material that emits blue light and a solvent (hereinafter referred to as a coating solution for a blue light emitting layer). These organic EL materials include a method in which a polymer-polymerized material is directly dissolved in a solvent and a method in which the organic EL material is applied in a solvent, and a method in which a polymer in which a monomer is dissolved in a solvent is formed into a polymer by heat polymerization. Can be either. Here, an example in which an organic EL material that has become a polymer is dissolved in a solvent and applied.
[0010]
In the case of the present invention, the red light emitting layer coating liquid 114a, the green light emitting layer coating liquid 114b, and the blue light emitting layer coating liquid 114c are separately discharged from the thin film forming apparatus and applied in the direction of the arrow. That is, a stripe-shaped light emitting layer (precisely, a precursor of the light emitting layer) is simultaneously formed in a pixel column that should emit light in red, a pixel column that should emit light in green, and a pixel column that should emit light in blue.
[0011]
Here, the pixel column refers to a column of pixels partitioned by the bank 121, and the bank 121 is formed above the source wiring. That is, a column in which a plurality of pixels are arranged in series along the source wiring is called a pixel column. However, although the case where the bank 121 is formed above the source wiring is described here, it may be provided above the gate wiring. In this case, a column in which a plurality of pixels are arranged in series along the gate wiring is called a pixel column.
[0012]
Therefore, the pixel portion 111 can be viewed as an aggregate of a plurality of pixel columns divided by a striped bank provided above the plurality of source lines or the plurality of gate lines. When viewed in such a manner, the pixel unit 111 includes a pixel column in which a striped light emitting layer that emits red light is formed, a pixel column in which a striped light emitting layer that emits green light is formed, and a stripe that emits blue light. It can also be said that it consists of a pixel column in which a light emitting layer is formed.
[0013]
In addition, since the stripe-shaped bank is provided above the plurality of source wirings or the plurality of gate wirings, the pixel portion 111 is substantially divided into a plurality of source wirings or a plurality of gate wirings. It can also be viewed as a collection of pixel columns.
[0014]
Next, FIG. 1B shows a state of the head portion (also referred to as a discharge portion) of the thin film forming apparatus when the coating process shown in FIG.
[0015]
Reference numeral 115 denotes a head portion of the thin film forming apparatus, to which a red nozzle 116a, a green nozzle 116b, and a blue nozzle 116c are attached. Also, a red light emitting layer coating solution 114a, a green light emitting layer coating solution 114b, and a blue light emitting layer coating solution 114c are stored in each nozzle. These coating liquids are discharged onto the pixel portion 111 by pressurizing an inert gas filled in the pipe 117. Such a head portion 115 is scanned in the forward direction along the bank 121, whereby the coating process as shown in FIG.
[0016]
In this specification, it is described that the head unit is scanned. However, since the substrate is actually moved in the vertical direction or the horizontal direction by the XY stage, the head unit is relatively vertical on the substrate. Scanned in direction or sideways. Of course, it is possible to fix the substrate by scanning the head portion itself, but a method of moving the substrate from the viewpoint of stability is also preferable.
[0017]
Here, an enlarged view of the vicinity of the discharge portion indicated by 118 is shown in FIG. The pixel portion 111 provided on the substrate 110 is an aggregate of a plurality of pixels including a plurality of TFTs 119a to 119c and pixel electrodes 120a to 120c. When pressure is applied to the nozzles 116a to 116c in FIG. 1B by an inert gas, the coating liquids 114a to 114c are discharged by the pressure.
[0018]
Note that a bank 121 formed of a resin material is provided between the pixels to prevent the application liquid from being mixed between adjacent pixels. In this structure, by narrowing the width of the bank 121 (determined by the resolution of photolithography), the degree of integration of the pixel portion is improved and a high-definition image can be obtained. This is particularly effective when the viscosity of the coating solution is 1 to 30 cp.
[0019]
However, if the viscosity of the coating solution is 30 cp or more, or a sol or gel, the bank may not be used. In other words, if the contact angle between the coating solution after coating and the coating surface is sufficiently large, the coating solution does not spread more than necessary, so that it is not necessary to dam the bank. In that case, the light emitting layer is finally formed in an oval shape (a long and narrow elliptical shape with a ratio of the major axis to the minor axis of 2 or more), typically an elongated elliptical shape extending from one end to the other end of the pixel portion. It will be.
[0020]
As the resin material that can form the bank 121, acrylic, polyimide, polyamide, or polyimide amide can be used. If the resin material is previously blackened by providing carbon or black pigment or the like on the resin material, the bank 121 can be used as a light shielding film between pixels.
[0021]
Further, if a sensor using light reflection is attached near the tip of any of the nozzles 116a, 116b, or 116c, the distance between the coating surface and the nozzle can be adjusted so as to be kept constant. Furthermore, by providing a mechanism for adjusting the interval between the nozzles 116a to 116c in accordance with the pixel pitch (distance between pixels), it is possible to deal with EL display devices with any pixel pitch.
[0022]
Thus, the coating liquids 114a to 114c discharged from the nozzles 116a to 116c are applied so as to cover the pixel electrodes 120a to 120c, respectively. When the coating liquids 114a to 114c are applied, the organic solvent contained in the coating liquids 114a to 114c is volatilized by heat treatment (baking or baking) in vacuum to form a light emitting layer made of an organic EL material. For this reason, an organic solvent is used that volatilizes at a temperature lower than the glass transition temperature (Tg) of the organic EL material. Moreover, the film thickness of the light emitting layer finally formed is determined by the viscosity of the organic EL material. In this case, the viscosity can be adjusted by selecting an organic solvent or an additive, but the viscosity is preferably 1 to 50 cp (preferably 5 to 20 cp).
[0023]
Furthermore, if there are many impurities that can be crystal nuclei in the organic EL material, there is a high possibility that the organic EL material will crystallize when the organic solvent is volatilized. If it is crystallized, the luminous efficiency is lowered, which is not preferable. It is desirable that impurities are not contained in the organic EL material as much as possible.
[0024]
In order to reduce impurities, it is important to thoroughly purify the solvent and the organic EL material and to clean as much as possible the environment when mixing the solvent and the organic EL material. The purification of the solvent or the organic EL material is preferably performed repeatedly by a technique such as distillation, sublimation, filtration, recrystallization, reprecipitation, chromatography, or dialysis. Ultimately, it is desirable to reduce impurities such as metal elements and alkali metal elements to 0.1 ppm or less (preferably 0.01 ppm or less).
[0025]
Moreover, it is preferable to pay sufficient attention to the atmosphere when the coating liquid containing the organic EL material is applied by the thin film forming apparatus as shown in FIG. Specifically, it is desirable to perform the organic EL material film forming step in a clean booth or glove box filled with an inert gas such as nitrogen.
[0026]
By using the thin film forming apparatus as described above, it is possible to simultaneously form three types of light emitting layers that emit red, green, and blue light, so that a light emitting layer made of a polymer organic EL material can be formed with high throughput. can do. Furthermore, unlike the ink jet method, a single pixel column can be applied in a striped manner without any gaps, and thus the throughput is very high.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 is a cross-sectional view of a pixel portion of an EL display device according to the present invention, FIG. 3A is a top view thereof, and FIG. 3B is a circuit configuration thereof. Actually, a plurality of pixels are arranged in a matrix to form a pixel portion (image display portion). Note that a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 3A corresponds to FIG. Accordingly, since the same reference numerals are used in FIG. 2 and FIG. 3, both drawings should be referred to as appropriate. Further, in the top view of FIG. 3, two pixels are illustrated, but both have the same structure.
[0028]
In FIG. 2, 11 is a substrate, and 12 is an insulating film (hereinafter referred to as a base film) serving as a base. As the substrate 11, a glass substrate, a glass ceramic substrate, a quartz substrate, a silicon substrate, a ceramic substrate, a metal substrate, or a plastic substrate (including a plastic film) can be used.
[0029]
The base film 12 is particularly effective when a substrate containing mobile ions or a conductive substrate is used, but it need not be provided on the quartz substrate. As the base film 12, an insulating film containing silicon may be used. Note that in this specification, the “insulating film containing silicon” specifically includes silicon, oxygen, or nitrogen such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film (indicated by SiOxNy) at a predetermined ratio. An insulating film.
[0030]
In addition, it is effective to dissipate the heat generated by the TFT by providing the base film 12 with a heat dissipation effect in order to prevent the deterioration of the TFT or the EL element. Any known material can be used to provide a heat dissipation effect.
[0031]
Here, two TFTs are formed in the pixel. Reference numeral 201 denotes a TFT that functions as a switching element (hereinafter referred to as a switching TFT), and 202 denotes a TFT that functions as a current control element that controls the amount of current flowing to the EL element (hereinafter referred to as a current control TFT). Is also formed of an n-channel TFT.
[0032]
Since the field effect mobility of the n-channel TFT is larger than that of the p-channel TFT, the operation speed is high and a large current is likely to flow. Even when the same amount of current flows, the n-channel TFT can be made smaller in TFT size. For this reason, it is preferable to use an n-channel TFT as a current control TFT because the effective light emitting area of the display portion is widened.
[0033]
The p-channel TFT has the advantage that hot carrier injection is hardly a problem and has a low off-current value, and examples of using it as a switching TFT and an example of using it as a current control TFT have already been reported. However, in the present invention, the arrangement of the LDD region can solve the problem of hot carrier injection and the problem of the off-current value even in the n-channel TFT, and all the TFTs in all the pixels can be n-channel TFTs. .
[0034]
However, in the present invention, the switching TFT and the current control TFT need not be limited to n-channel TFTs, and p-channel TFTs can be used for both or one of them.
[0035]
The switching TFT 201 includes a source region 13, a drain region 14, LDD regions 15a to 15d, an active layer including a high concentration impurity region 16 and channel forming regions 17a and 17b, a gate insulating film 18, gate electrodes 19a and 19b, and a first interlayer. An insulating film 20, a source wiring 21, and a drain wiring 22 are formed.
[0036]
As shown in FIG. 3, the gate electrodes 19a and 19b have a double gate structure in which the gate electrodes 19a and 19b are electrically connected by a gate wiring 211 formed of a different material (a material having a lower resistance than the gate electrodes 19a and 19b). ing. Needless to say, not only a double gate structure but also a so-called multi-gate structure (a structure including an active layer having two or more channel formation regions connected in series) such as a triple gate structure may be used.
[0037]
The multi-gate structure is extremely effective in reducing the off-current value. In the present invention, the switching element 201 of the pixel has a multi-gate structure to realize a switching element with a low off-current value.
[0038]
The active layer is formed of a semiconductor film including a crystal structure. That is, a single crystal semiconductor film, a polycrystalline semiconductor film, or a microcrystalline semiconductor film may be used. The gate insulating film 18 may be formed of an insulating film containing silicon. Any conductive film can be used for the gate electrode, the source wiring, or the drain wiring.
[0039]
Further, in the switching TFT 201, the LDD regions 15a to 15d are provided so as not to overlap the gate electrodes 19a and 19b with the gate insulating film 18 interposed therebetween. Such a structure is very effective in reducing the off-current value.
[0040]
Note that it is more preferable to provide an offset region (a region made of a semiconductor layer having the same composition as the channel formation region to which no gate voltage is applied) between the channel formation region and the LDD region in order to reduce the off-state current value. In the case of a multi-gate structure having two or more gate electrodes, a high-concentration impurity region provided between channel formation regions is effective in reducing the off-current value.
[0041]
Thus, when a multi-gate TFT is used as the pixel switching TFT 201, the off-current value can be sufficiently reduced. That is, a low off-current value means that the voltage applied to the gate of the current control TFT can be held longer, and a capacitor for holding a potential as shown in FIG. 2 of Japanese Patent Laid-Open No. 10-189252 is provided. Even if it is reduced or omitted, the gate voltage of the current control TFT can be maintained until the next writing period.
[0042]
Next, the current control TFT 202 includes an active layer including a source region 31, a drain region 32, an LDD region 33, and a channel formation region 34, a gate insulating film 18, a gate electrode 35, a first interlayer insulating film 20, a source wiring 36, and A drain wiring 37 is formed. The gate electrode 35 has a single gate structure, but may have a multi-gate structure.
[0043]
As shown in FIG. 2, the drain of the switching TFT 201 is connected to the gate of the current control TFT 202. Specifically, the gate electrode 35 of the current control TFT 202 is electrically connected to the drain region 14 of the switching TFT 201 via the drain wiring 22. The source wiring 36 is connected to a current supply line 212 (see FIG. 3A).
[0044]
The current control TFT 202 is an element for controlling the amount of current injected into the EL element 203, but it is not preferable to flow a large amount of current in consideration of deterioration of the EL element. Therefore, it is preferable to design the channel length (L) to be long so that an excessive current does not flow through the current control TFT 202. Desirably, it is set to 0.5 to 2 μA (preferably 1 to 1.5 μA) per pixel.
[0045]
Based on the above, as shown in FIG. 9, the channel length of the switching TFT is L1 (where L1 = L1a + L1b), the channel width is W1, the channel length of the current control TFT is L2, and the channel width is W2. In this case, W1 is preferably 0.1 to 5 μm (typically 0.5 to 2 μm), and W2 is preferably 0.5 to 10 μm (typically 2 to 5 μm). L1 is preferably 0.2 to 18 μm (typically 2 to 15 μm), and L2 is preferably 1 to 50 μm (typically 10 to 30 μm). However, the present invention is not limited to the above numerical values.
[0046]
The length (width) of the LDD region formed in the switching TFT 201 may be 0.5 to 3.5 μm, typically 2.0 to 2.5 μm.
[0047]
In the EL display device shown in FIG. 2, in the current control TFT 202, the LDD region 33 is provided between the drain region 32 and the channel formation region 34, and the LDD region 33 is interposed via the gate insulating film 18. Another feature is that it overlaps the gate electrode 35.
[0048]
Since the current control TFT 202 supplies a current for causing the EL element 204 to emit light, it is preferable to take measures against deterioration due to hot carrier injection as shown in FIG.
[0049]
In order to suppress the off-current value, it is also effective to make the LDD region overlap with part of the gate electrode. In this case, a region overlapping with the gate electrode suppresses hot carrier injection, and a region not overlapping with the gate electrode prevents an off-current value.
[0050]
At this time, the length of the LDD region overlapping with the gate electrode may be 0.1 to 3 μm (preferably 0.3 to 1.5 μm). In the case where an LDD region that does not overlap with the gate electrode is provided, the length may be 1.0 to 3.5 μm (preferably 1.5 to 2.0 μm).
[0051]
In addition, a parasitic capacitance (also referred to as a gate capacitance) formed between the gate electrode and the LDD region overlapping with the gate electrode through the gate insulating film is used as a capacitor for positively holding potential (charge holding). It is also possible. In the present embodiment, a gate capacitance is formed between the gate electrode 35 and the LDD region 33 by forming the LDD region 33 shown in FIG. 2, and the gate capacitance is shown in FIG. 2 of Japanese Patent Laid-Open No. 10-189252. It is used as a capacitor for maintaining a high potential.
[0052]
Of course, a capacitor may be formed separately. However, with the structure as in this embodiment, a capacitor for holding a potential can be formed with a very small area, and the effective light emitting area of the pixel ( It is possible to improve the area from which light emitted from the EL element can be extracted.
[0053]
In addition, since the current control TFT 202 always has the same carrier (electrons here) flow direction, providing an LDD region only on the drain region side is sufficient as a countermeasure against hot carriers.
[0054]
Further, from the viewpoint of increasing the amount of current that can be passed, the thickness of the active layer (especially the channel formation region) of the current control TFT 202 may be increased (preferably 50 to 100 nm, more preferably 60 to 80 nm). It is valid. Conversely, in the case of the switching TFT 201, from the viewpoint of reducing the off-current value, the thickness of the active layer (especially the channel formation region) should be reduced (preferably 20 to 50 nm, more preferably 25 to 40 nm). Is also effective.
[0055]
In this embodiment, the current control TFT 202 is shown as a single gate structure, but a multi-gate structure in which a plurality of TFTs are connected in series may be used. Further, a structure may be employed in which a plurality of TFTs are connected in parallel to substantially divide the channel formation region into a plurality of portions so that heat can be emitted with high efficiency. Such a structure is effective as a countermeasure against deterioration due to heat.
[0056]
Next, reference numeral 38 denotes a first passivation film, and the film thickness may be 10 nm to 1 μm (preferably 200 to 500 nm). As a material, an insulating film containing silicon (in particular, a silicon nitride oxide film or a silicon nitride film is preferable) can be used. It is also effective to give the first passivation film 38 a heat dissipation effect.
[0057]
A second interlayer insulating film (planarization film) 39 is formed on the first passivation film 38 to planarize the step formed by the TFT. As the second interlayer insulating film 39, an organic resin film is preferable, and polyimide, polyamide, acrylic, BCB (benzocyclobutene), or the like is preferably used. Of course, an inorganic film may be used if sufficient planarization is possible.
[0058]
It is very important to flatten the step due to the TFT by the second interlayer insulating film 39. Since an EL layer to be formed later is very thin, a light emission defect may occur due to the presence of a step. Therefore, it is desirable to planarize the pixel electrode before forming the pixel electrode so that the EL layer can be formed as flat as possible.
[0059]
Reference numeral 40 denotes a pixel electrode (EL element cathode) made of a highly reflective conductive film, which is formed after opening a contact hole (opening) in the second interlayer insulating film 39 and the first passivation film 38. It is formed to be connected to the drain wiring 37 of the current control TFT 202 in the opening portion. As the pixel electrode 40, a low resistance conductive film such as an aluminum alloy or a copper alloy is preferably used. Of course, a laminated structure with another conductive film may be used.
[0060]
Next, the light emitting layer 42 is formed by a thin film forming apparatus as described with reference to FIG. Although only one pixel is shown here, the light emitting layers corresponding to the respective colors of R (red), G (green), and B (blue) are simultaneously formed as described in FIG. A polymer material is used as the organic EL material for the light emitting layer. Typical polymer materials include polyparaphenylene vinylene (PPV), polyvinyl carbazole (PVK), and polyfluorene.
[0061]
There are various types of PPV organic EL materials. For example, the following molecular formulas have been announced.
("H. Shenk, H. Becker, O. Gelsen, E. Kluge, W. Kreuder, and H. Spreitzer," Polymers for Light Emitting Diodes ", Euro Display, Proceedings, 1999, p. 33-37")
[0062]
[Chemical 1]

[0063]
[Chemical 2]

[0064]
Further, polyphenylvinyl having a molecular formula described in JP-A-10-92576 can also be used. The molecular formula is:
[0065]
[Chemical 3]

[0066]
[Formula 4]

[0067]
The PVK organic EL material has the following molecular formula.
[0068]
[Chemical formula 5]

[0069]
The polymer organic EL material can be applied after being dissolved in a solvent in a polymer state, or can be polymerized after being dissolved in a solvent and applied in a monomer state. When applied in the monomer state, a polymer precursor is first formed and polymerized by heating in vacuum to a polymer.
[0070]
As a specific light emitting layer, cyanopolyphenylene vinylene may be used for a light emitting layer that emits red light, polyphenylene vinylene may be used for a light emitting layer that emits green light, and polyphenylene vinylene or polyalkylphenylene may be used for a light emitting layer that emits blue light. The film thickness may be 30 to 150 nm (preferably 40 to 100 nm).
[0071]
It is also possible to add a fluorescent material (typically, coumarin 6, rubrene, Nile red, DCM, quinacridone, etc.) to the light emitting layer and move the emission center to the fluorescent material to obtain desired light emission. Any known fluorescent material may be used.
[0072]
However, the above example is an example of the organic EL material that can be used as the light emitting layer of the present invention, and it is not absolutely necessary to limit to this. In the present invention, a light emitting layer is formed by applying a mixture of an organic EL material and a solvent by the method shown in FIG. 1 and volatilizing and removing the solvent. Therefore, any organic EL material may be used as long as the combination does not exceed the glass transition temperature of the light emitting layer when the solvent is volatilized.
[0073]
Typical solvents include chloroform, dichloromethane, γ-butyl lactone, butyl cellosolve or NMP (N-methyl-2-pyrrolidone). It is also effective to add an additive for increasing the viscosity of the coating solution.
[0074]
Furthermore, when forming the light emitting layer 42, it is desirable that the treatment atmosphere is a dry atmosphere with as little moisture as possible, and is performed in an inert gas. Since the EL layer easily deteriorates due to the presence of moisture and oxygen, it is necessary to eliminate such factors as much as possible when forming the EL layer. For example, a dry nitrogen atmosphere or a dry argon atmosphere is preferable. For this purpose, it is desirable to install the thin film forming apparatus of FIG. 1 in a clean booth filled with an inert gas and perform a light emitting layer forming process in the atmosphere.
[0075]
After forming the light emitting layer 42 as described above, the hole injection layer 43 is formed next. In the present embodiment, PEDOT (polythiophene) or PAni (polyaniline) is used as the hole injection layer 43. Since these organic materials are water-soluble, they can be formed without dissolving the light emitting layer 42. The film thickness may be 5 to 30 nm (preferably 10 to 20 nm).
[0076]
An anode 44 made of a transparent conductive film is provided on the hole injection layer 43. In the case of this embodiment, since the light generated in the light emitting layer 43 is emitted toward the upper surface side (upward of the TFT), the anode must be translucent. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide or a compound of indium oxide and zinc oxide can be used, but it is possible to form after forming a light-emitting layer or hole injection layer with low heat resistance. What can form into a film at low temperature as much as possible is preferable.
[0077]
When the anode 44 is formed, the EL element 203 is completed. Note that the EL element 203 herein refers to a capacitor formed by the pixel electrode (cathode) 40, the hole injection layer 43, the light emitting layer 42, and the anode 44. As shown in FIG. 3, since the pixel electrode 40 substantially matches the area of the pixel, the entire pixel functions as an EL element. Therefore, the use efficiency of light emission is very high, and a bright image display is possible.
[0078]
In the present embodiment, since the pixel electrode 40 is structured as a cathode, all the light generated in the light emitting layer is emitted to the anode side. However, it is also possible to reverse the structure of the EL element so that the pixel electrode becomes an anode made of a transparent conductive film. Also in this case, since the light generated in the light emitting layer is emitted to the anode side, the light is observed from the substrate 11 side.
[0079]
By the way, in the present embodiment, a second passivation film 45 is further provided on the anode 44. The second passivation film 45 is preferably a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film. This purpose is to cut off the EL element from the outside, and has both the meaning of preventing deterioration due to oxidation of the organic EL material and the meaning of suppressing degassing from the organic EL material. This increases the reliability of the EL display device.
[0080]
Further, the EL display device of the present invention has a pixel portion composed of pixels having a structure as shown in FIG. 2, and TFTs having different structures are arranged in the pixels in accordance with functions. As a result, a switching TFT having a sufficiently low off-current value and a current control TFT resistant to hot carrier injection can be formed in the same pixel, have high reliability, and can display a good image (operation) An EL display device with high performance is obtained.
[0081]
In this embodiment, the structure of a planar TFT is shown as an example using a top gate TFT, but a bottom gate TFT (typically an inverted staggered TFT) may be used. The present invention is characterized by a method for forming an organic EL material, and there is no limitation on the structure of a TFT disposed in a pixel.
[0082]
[Example 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a method for simultaneously manufacturing a TFT of a pixel portion and a driver circuit portion provided around the pixel portion will be described. However, in order to simplify the description, a CMOS circuit, which is a basic circuit, is illustrated with respect to the drive circuit.
[0083]
First, as shown in FIG. 4A, a base film 301 is formed to a thickness of 300 nm over a glass substrate 300. In this embodiment, a silicon nitride oxide film is stacked as the base film 301. At this time, the nitrogen concentration in contact with the glass substrate 300 is preferably set to 10 to 25 wt%. Further, it is effective to give the base film 301 a heat dissipation effect, and a DLC (diamond-like carbon) film may be provided.
[0084]
Next, an amorphous silicon film (not shown) having a thickness of 50 nm is formed on the base film 301 by a known film formation method. Note that the semiconductor film is not limited to an amorphous silicon film, and any semiconductor film including an amorphous structure (including a microcrystalline semiconductor film) may be used. Further, a compound semiconductor film including an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be used. The film thickness may be 20 to 100 nm.
[0085]
Then, the amorphous silicon film is crystallized by a known technique to form a crystalline silicon film (also referred to as a polycrystalline silicon film or a polysilicon film) 302. Known crystallization methods include a thermal crystallization method using an electric furnace, a laser annealing crystallization method using laser light, and a lamp annealing crystallization method using infrared light. In this embodiment, crystallization is performed using excimer laser light using XeCl gas.
[0086]
In this embodiment, a pulse oscillation type excimer laser beam processed into a linear shape is used. However, a rectangular shape, a continuous oscillation type argon laser beam, or a continuous oscillation type excimer laser beam may be used. .
[0087]
In this embodiment, a crystalline silicon film is used as an active layer of a TFT, but an amorphous silicon film can also be used.
[0088]
It is effective to form the active layer of the switching TFT that needs to reduce the off current from an amorphous silicon film, and to form the active layer of the current control TFT from a crystalline silicon film. Since the amorphous silicon film has low carrier mobility, it is difficult for an electric current to flow and an off current is difficult to flow. That is, the advantages of both an amorphous silicon film that hardly allows current to flow and a crystalline silicon film that easily allows current to flow can be utilized.
[0089]
Next, as shown in FIG. 4B, a protective film 303 made of a silicon oxide film is formed on the crystalline silicon film 302 to a thickness of 130 nm. This thickness may be selected in the range of 100 to 200 nm (preferably 130 to 170 nm). Any other film may be used as long as it is an insulating film containing silicon. This protective film 303 is provided in order to prevent the crystalline silicon film from being directly exposed to plasma when an impurity is added and to enable fine concentration control.
[0090]
Then, resist masks 304 a and 304 b are formed thereon, and an impurity element imparting n-type (hereinafter referred to as an n-type impurity element) is added through the protective film 303. Note that as the n-type impurity element, an element typically belonging to Group 15 of the periodic table, typically phosphorus or arsenic can be used. In this embodiment, phosphine (PH _Three ) Using a plasma doping method in which plasma is excited without mass separation, and phosphorus is 1 × 10 ¹⁸ atoms / cm ^Three Add at a concentration of Of course, an ion implantation method for performing mass separation may be used.
[0091]
In the n-type impurity regions 305 and 306 formed by this step, an n-type impurity element is 2 × 10 6. ¹⁶ ~ 5x10 ¹⁹ atoms / cm ^Three (Typically 5 × 10 ¹⁷ ~ 5x10 ¹⁸ atoms / cm ^Three ) Adjust the dose so that it is included at the concentration of
[0092]
Next, as shown in FIG. 4C, the protective film 303 is removed and the added n-type impurity element is activated. As the activation means, a known technique may be used. In this embodiment, activation is performed by irradiation with excimer laser light. Of course, the pulse oscillation type or the continuous oscillation type may be used, and it is not necessary to limit to the excimer laser beam. However, since the purpose is to activate the added impurity element, it is preferable to irradiate with energy that does not melt the crystalline silicon film. Note that laser light may be irradiated with the protective film 303 attached.
[0093]
When the impurity element is activated by the laser beam, activation by heat treatment (furnace annealing) may be used in combination. When activation by heat treatment is performed, heat treatment at about 450 to 550 ° C. may be performed in consideration of the heat resistance of the substrate.
[0094]
By this step, the end portion of the n-type impurity regions 305 and 306, that is, the boundary portion (junction portion) with the region to which the n-type impurity element existing around the n-type impurity regions 305 and 306 is not added becomes clear. . This means that when the TFT is later completed, the LDD region and the channel formation region can form a very good junction.
[0095]
Next, as shown in FIG. 4D, unnecessary portions of the crystalline silicon film are removed, and island-shaped semiconductor films (hereinafter referred to as active layers) 307 to 310 are formed.
[0096]
Next, as illustrated in FIG. 4E, a gate insulating film 311 is formed so as to cover the active layers 307 to 310. As the gate insulating film 311, an insulating film containing silicon with a thickness of 10 to 200 nm, preferably 50 to 150 nm may be used. This may be a single layer structure or a laminated structure. In this embodiment, a silicon nitride oxide film having a thickness of 110 nm is used.
[0097]
Next, a conductive film having a thickness of 200 to 400 nm is formed and patterned to form gate electrodes 312 to 316. Note that in this embodiment, the gate electrode and a wiring (hereinafter referred to as a gate wiring) electrically connected to the gate electrode are formed using different materials. Specifically, a material having a resistance lower than that of the gate electrode is used for the gate wiring. This is because a material that can be finely processed is used for the gate electrode, and a material that has a low wiring resistance is used for the gate wiring even though it cannot be finely processed. Of course, the gate electrode and the gate wiring may be formed of the same material.
[0098]
The gate electrode may be formed of a single-layer conductive film, but it is preferable to form a stacked film of two layers or three layers as necessary. Any known conductive film can be used as the material of the gate electrode. However, a material that can be finely processed as described above, specifically, that can be patterned to a line width of 2 μm or less is preferable.
[0099]
Typically, a film made of an element selected from tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), chromium (Cr), and silicon (Si), or a nitride film of the element (Typically a tantalum nitride film, a tungsten nitride film, a titanium nitride film), an alloy film (typically, a Mo—W alloy, a Mo—Ta alloy), or a silicide film of the above elements (typical) Specifically, a tungsten silicide film or a titanium silicide film) can be used. Of course, it may be used as a single layer or may be laminated.
[0100]
In this embodiment, a stacked film including a tungsten nitride (WN) film having a thickness of 30 nm and a tungsten (W) film having a thickness of 370 nm is used. This may be formed by sputtering. Further, when an inert gas such as Xe or Ne is added as a sputtering gas, peeling of the film due to stress can be prevented.
[0101]
At this time, the gate electrodes 313 and 316 are formed so as to overlap part of the n-type impurity regions 305 and 306 with the gate insulating film 311 interposed therebetween. This overlapped portion later becomes an LDD region overlapping with the gate electrode.
[0102]
Next, as shown in FIG. 5A, an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added in a self-aligning manner using the gate electrodes 312 to 316 as masks. The impurity regions 317 to 323 thus formed are adjusted so that phosphorus is added at a concentration of 1/2 to 1/10 (typically 1/3 to 1/4) of the n-type impurity regions 305 and 306. To do. Specifically, 1 × 10 ¹⁶ ~ 5x10 ¹⁸ atoms / cm ^Three (Typically 3x10 ¹⁷ ~ 3x10 ¹⁸ atoms / cm ^Three ) Is preferred.
[0103]
Next, as shown in FIG. 5B, resist masks 324a to 324c are formed so as to cover the gate electrodes and the like, and an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added to contain phosphorus at a high concentration. Impurity regions 325 to 331 are formed. Again phosphine (PH _Three The concentration of phosphorus in this region is 1 × 10 ²⁰ ~ 1x10 ^{twenty one} atoms / cm ^Three (Typically 2 × 10 ²⁰ ~ 5x10 ^{twenty one} atoms / cm ^Three ).
[0104]
Although the source region or the drain region of the n-channel TFT is formed by this step, the switching TFT leaves a part of the n-type impurity regions 320 to 322 formed in the step of FIG. This remaining region corresponds to the LDD regions 15a to 15d of the switching TFT in FIG.
[0105]
Next, as shown in FIG. 5C, the resist masks 324a to 324c are removed, and a new resist mask 332 is formed. Then, a p-type impurity element (boron in this embodiment) is added to form impurity regions 333 and 334 containing boron at a high concentration. Here, diborane (B ₂ H ₆ 3 × 10 by ion doping method using ²⁰ ~ 3x10 ^{twenty one} atoms / cm ^Three (Typically 5 × 10 ²⁰ ~ 1x10 ^{twenty one} atoms / cm ^Three B) Add boron to achieve a concentration.
[0106]
Note that the impurity regions 333 and 334 already have 1 × 10 6. ²⁰ ~ 1x10 ^{twenty one} atoms / cm ^Three However, the boron added here is added at a concentration at least three times that of phosphorus. Therefore, the n-type impurity region formed in advance is completely inverted to the P-type and functions as a P-type impurity region.
[0107]
Next, after removing the resist mask 332, the n-type or p-type impurity element added at each concentration is activated. As the activation means, furnace annealing, laser annealing, or lamp annealing can be used. In this embodiment, heat treatment is performed in an electric furnace in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 4 hours.
[0108]
At this time, it is important to eliminate oxygen in the atmosphere as much as possible. This is because the presence of even a small amount of oxygen oxidizes the exposed surface of the gate electrode, which increases resistance and makes it difficult to make ohmic contact later. Therefore, the oxygen concentration in the treatment atmosphere in the activation step is 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less.
[0109]
Next, when the activation process is completed, a gate wiring 335 having a thickness of 300 nm is formed. As a material of the gate wiring 335, a metal film containing aluminum (Al) or copper (Cu) as a main component (occupying 50 to 100% as a composition) may be used. As the arrangement, like the gate wiring 211 in FIG. 3, the gate electrodes 314 and 315 (corresponding to the gate electrodes 19a and 19b in FIG. 3) of the switching TFT are formed so as to be electrically connected. (Fig. 5 (D))
[0110]
With such a structure, the wiring resistance of the gate wiring can be extremely reduced, so that an image display region (pixel portion) having a large area can be formed. That is, the pixel structure of this embodiment is extremely effective in realizing an EL display device having a screen size of 10 inches or more (or 30 inches or more) diagonally.
[0111]
Next, as shown in FIG. 6A, a first interlayer insulating film 336 is formed. As the first interlayer insulating film 336, an insulating film containing silicon may be used as a single layer, or a laminated film combined therewith may be used. The film thickness may be 400 nm to 1.5 μm. In this embodiment, a structure is formed in which a silicon oxide film having a thickness of 800 nm is stacked on a silicon nitride oxide film having a thickness of 200 nm.
[0112]
Further, a hydrogenation treatment is performed by performing a heat treatment at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen. This step is a step in which the dangling bonds of the semiconductor film are terminated with hydrogen by thermally excited hydrogen. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.
[0113]
Note that the hydrogenation treatment may be performed while the first interlayer insulating film 336 is formed. That is, after the 200 nm-thick silicon nitride oxide film is formed, the hydrogenation treatment may be performed as described above, and then the remaining 800 nm-thick silicon oxide film may be formed.
[0114]
Next, contact holes are formed in the first interlayer insulating film 336, and source wirings 337 to 340 and drain wirings 341 to 343 are formed. In this embodiment, this electrode is a laminated film having a three-layer structure in which a Ti film is 100 nm, an aluminum film containing Ti is 300 nm, and a Ti film 150 nm is continuously formed by sputtering. Of course, other conductive films may be used.
[0115]
Next, a first passivation film 344 is formed with a thickness of 50 to 500 nm (typically 200 to 300 nm). In this embodiment, a silicon nitride oxide film having a thickness of 300 nm is used as the first passivation film 344. This may be replaced by a silicon nitride film. Prior to the formation of the silicon nitride oxide film, H ₂ , NH _Three It is effective to perform plasma treatment using a gas containing isohydrogen. Hydrogen excited by this pretreatment is supplied to the first interlayer insulating film 336 and heat treatment is performed, whereby the film quality of the first passivation film 344 is improved. At the same time, since hydrogen added to the first interlayer insulating film 336 diffuses to the lower layer side, the active layer can be effectively hydrogenated.
[0116]
Next, as shown in FIG. 6B, a second interlayer insulating film 345 made of an organic resin is formed. As the organic resin, polyimide, polyamide, acrylic, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. In particular, since the second interlayer insulating film 345 has a strong meaning of flattening, acrylic having excellent flatness is preferable. In this embodiment, the acrylic film is formed with a film thickness that can sufficiently flatten the step formed by the TFT. The thickness is preferably 1 to 5 μm (more preferably 2 to 4 μm).
[0117]
Next, a contact hole reaching the drain wiring 343 is formed in the second interlayer insulating film 345 and the first passivation film 344, and a pixel electrode 346 is formed. In this embodiment, an aluminum alloy film (aluminum film containing 1 wt% titanium) having a thickness of 300 nm is formed as the pixel electrode 346.
[0118]
Next, as shown in FIG. 6C, a bank 347 made of a resin material is formed. The bank 347 may be formed by patterning an acrylic film or a polyimide film having a thickness of 1 to 2 μm. As shown in FIG. 3, the bank 347 is formed in a stripe shape between pixels. In this embodiment, it is formed along the source wiring 339, but it may be formed along the gate wiring 336.
[0119]
Next, the light emitting layer 348 is formed by a film forming process using the thin film forming apparatus described with reference to FIG. Specifically, the organic EL material to be the light emitting layer 348 is dissolved in a solvent such as chloroform, dichloromethane, xylene, toluene, tetrahydrofuran, etc., and then subjected to heat treatment to volatilize the solvent. Thus, a film (light emitting layer) made of an organic EL material is formed.
[0120]
Although only one pixel is shown in this embodiment, a light emitting layer that emits red light, a light emitting layer that emits green light, and a light emitting layer that emits blue light are formed at the same time. In this embodiment, cyanopolyphenylene vinylene is formed as a light emitting layer that emits red light, polyphenylene vinylene is formed as a light emitting layer that emits green light, and polyalkylphenylene is formed as a light emitting layer that emits blue light to a thickness of 50 nm. In addition, 1,2-dichloromethane is used as a solvent, and is volatilized by performing heat treatment for 1 to 5 minutes on a hot plate at 80 to 150 ° C.
[0121]
Next, a hole injection layer 349 is formed to a thickness of 20 nm. The hole injection layer 349 may be provided in common for all pixels, and thus may be formed using a spin coating method or a printing method. In this embodiment, polythiophene (PEDOT) is applied as an aqueous solution, and heat treatment is performed on a hot plate at 100 to 150 ° C. for 1 to 5 minutes to volatilize moisture. In this case, since polyphenylene vinylene or polyalkylphenylene does not dissolve in water, the hole injection layer 349 can be formed without dissolving the light emitting layer 348.
[0122]
Note that a low molecular organic EL material can also be used for the hole injection layer 349. In that case, a vapor deposition method may be used.
[0123]
In this embodiment, a two-layer structure including a light-emitting layer and a hole injection layer is used, but a hole transport layer, an electron injection layer, an electron transport layer, and the like may be provided in addition. As described above, various examples of combinations have already been reported, and any of the configurations may be used.
[0124]
After the light emitting layer 348 and the hole injection layer 349 are formed, an anode 350 made of a transparent conductive film is formed to a thickness of 120 nm. In this embodiment, a transparent conductive film in which 10 to 20 wt% zinc oxide is added to indium oxide is used. The film formation method is preferably formed by a vapor deposition method at room temperature so that the light emitting layer 348 and the hole injection layer 349 are not deteriorated.
[0125]
After the anode 350 is formed, a second passivation film 351 made of a silicon nitride oxide film is formed to a thickness of 300 nm by plasma CVD. At this time, it is necessary to pay attention to the film formation temperature. Remote plasma CVD may be used to lower the film formation temperature.
[0126]
Thus, an active matrix substrate having a structure as shown in FIG. 6C is completed. Note that it is effective to continuously process the steps from the formation of the bank 347 to the formation of the passivation film 351 by using a multi-chamber type (or in-line type) thin film forming apparatus without releasing to the atmosphere. .
[0127]
By the way, the active matrix substrate of this embodiment can provide extremely high reliability and improve the operating characteristics by arranging TFTs having an optimal structure not only in the pixel portion but also in the drive circuit portion.
[0128]
First, a TFT having a structure that reduces hot carrier injection so as not to decrease the operating speed as much as possible is used as an n-channel TFT 205 of a CMOS circuit that forms a drive circuit portion. Note that the drive circuit here includes a shift register, a buffer, a level shifter, a sampling circuit (sample and hold circuit), and the like. In the case of performing digital driving, a signal conversion circuit such as a D / A converter may be included.
[0129]
In this embodiment, as shown in FIG. 6C, the active layer of the n-channel type 205 includes a source region 355, a drain region 356, an LDD region 357, and a channel formation region 358, and the LDD region 357 has gate insulation. The gate electrode 313 overlaps with the film 311 interposed therebetween. This structure is the same as that of the current control TFT 202.
[0130]
The reason why the LDD region is formed only on the drain region side is to prevent the operation speed from being lowered. In addition, the n-channel TFT 205 does not need to care about the off-current value, and it is better to focus on the operation speed than that. Therefore, it is desirable that the LDD region 357 is completely overlapped with the gate electrode and the resistance component is reduced as much as possible. That is, it is better to eliminate the so-called offset.
[0131]
In addition, since the p-channel TFT 206 of the CMOS circuit is hardly concerned about deterioration due to hot carrier injection, it is not particularly necessary to provide an LDD region. Needless to say, it is possible to provide an LDD region as in the case of the n-channel TFT 205 and take measures against hot carriers.
[0132]
Note that the sampling circuit in the driver circuit is a little special compared to other circuits, and a large current flows in both directions in the channel formation region. That is, the roles of the source region and the drain region are interchanged. Furthermore, it is necessary to keep the off-current value as low as possible. In that sense, it is desirable to dispose a TFT having a function intermediate between the switching TFT and the current control TFT.
[0133]
Therefore, it is desirable to dispose a TFT having a structure as shown in FIG. 10 as the n-channel TFT forming the sampling circuit. As shown in FIG. 10, part of the LDD regions 901a and 901b overlaps with the gate electrode 903 with the gate insulating film 902 interposed therebetween. This effect is as described in the description of the current control TFT 202, and is different in that the sampling circuit is provided so as to sandwich the channel formation region 904.
[0134]
Actually, when completed up to FIG. 6C, a protective film (laminate film, UV curable resin film, etc.) or a translucent sealing material that is highly airtight and less degassed so as not to be exposed to the outside air. It is preferable to package (enclose). At that time, if the inside of the sealing material is made an inert atmosphere or a hygroscopic material (for example, barium oxide) is arranged inside, the reliability of the EL element is improved.
[0135]
In addition, when the airtightness is improved by processing such as packaging, a connector (flexible printed circuit: FPC) for connecting the terminal routed from the element or circuit formed on the substrate and the external signal terminal is attached. Completed as a product. In this specification, such a state that can be shipped is referred to as an EL display device (or EL module).
[0136]
Here, the configuration of the active matrix EL display device of this embodiment will be described with reference to the perspective view of FIG. The active matrix EL display device of this embodiment includes a pixel portion 702, a gate side driver circuit 703, and a source side driver circuit 704 formed on a glass substrate 701. The switching TFT 705 in the pixel portion is an n-channel TFT and is arranged at an intersection of a gate wiring 706 connected to the gate side driver circuit 703 and a source wiring 707 connected to the source side driver circuit 704. The drain of the switching TFT 705 is connected to the gate of the current control TFT 708.
[0137]
Further, the source side of the current control TFT 706 is connected to a current supply line 709. In the structure as in this embodiment, a ground potential (ground potential) is applied to the current supply line 709. An EL element 710 is connected to the drain of the current control TFT 708. A predetermined voltage (3 to 12 V, preferably 3 to 5 V) is applied to the anode of the EL element 710.
[0138]
The FPC 711 serving as an external input / output terminal is provided with connection wirings 712 and 713 for transmitting signals to the drive circuit portion and a connection wiring 714 connected to the current supply line 709.
[0139]
An example of a circuit configuration of the EL display device illustrated in FIG. 7 is illustrated in FIG. The EL display device of this embodiment includes a source side driver circuit 801, a gate side driver circuit (A) 807, a gate side driver circuit (B) 811, and a pixel portion 806. Note that in this specification, the drive circuit portion is a generic term including a source side processing circuit and a gate side drive circuit.
[0140]
The source side driver circuit 801 includes a shift register 802, a level shifter 803, a buffer 804, and a sampling circuit (sample and hold circuit) 805. The gate side driver circuit (A) 807 includes a shift register 808, a level shifter 809, and a buffer 810. The gate side driver circuit (B) 811 has a similar structure.
[0141]
Here, the driving voltages of the shift registers 802 and 808 are 5 to 16 V (typically 10 V), and an n-channel TFT used in a CMOS circuit forming the circuit has a structure indicated by 205 in FIG. Is suitable.
[0142]
As the level shifters 803 and 809 and the buffers 804 and 810, a CMOS circuit including the n-channel TFT 205 in FIG. In addition, it is effective in improving the reliability of each circuit that the gate wiring has a multi-gate structure such as a double gate structure or a triple gate structure.
[0143]
In addition, since the sampling circuit 805 needs to reduce the off current value in addition to the inversion of the source region and the drain region, a CMOS circuit including the n-channel TFT 208 in FIG. 10 is suitable.
[0144]
In addition, the pixel portion 806 includes pixels having the structure shown in FIG.
[0145]
In addition, the said structure can be easily implement | achieved by manufacturing TFT according to the manufacturing process shown to FIGS. Further, in this embodiment, only the configuration of the pixel portion and the drive circuit portion is shown. However, according to the manufacturing process of this embodiment, a signal dividing circuit, a D / A converter circuit, an operational amplifier circuit, a γ correction circuit, etc. It is considered that logic circuits other than the drive circuit can be formed on the same substrate, and further, a memory portion, a microprocessor, and the like can be formed.
[0146]
Further, the EL module of this embodiment including the sealing material will be described with reference to FIGS. Note that the reference numerals used in FIGS. 7 and 8 are cited as necessary.
[0147]
FIG. 11A is a top view showing a state in which a sealing structure is provided in the state shown in FIG. 702 indicated by a dotted line is a pixel portion, 703 is a gate side driver circuit, and 704 is a source side driver circuit. The sealing structure of the present invention is a structure in which a filler (not shown), a cover material 1101, a seal material (not shown), and a frame material 1102 are provided in the state of FIG.
[0148]
Here, FIG. 11B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. In FIGS. 11A and 11B, the same reference numerals are used for the same parts.
[0149]
As shown in FIG. 11B, a pixel portion 702 and a gate side driver circuit 703 are formed over a substrate 701. The pixel portion 702 includes a current control TFT 202 and a pixel electrode 346 electrically connected thereto. A plurality of pixels are included. The gate side driver circuit 703 is formed using a CMOS circuit in which an n-channel TFT 205 and a p-channel TFT 206 are complementarily combined.
[0150]
The pixel electrode 346 functions as a cathode of the EL element. A bank 347 is formed at both ends of the pixel electrode 346, and a light emitting layer 348 and a hole injection layer 349 are formed inside the bank 347. Further, an EL element anode 350 and a second passivation film 351 are formed thereon. Of course, as described in the embodiment of the invention, the structure of the EL element may be reversed and the pixel electrode may be the anode.
[0151]
In this embodiment, the anode 350 also functions as a wiring common to all pixels, and is electrically connected to the FPC 711 via the connection wiring 712. Further, all the elements included in the pixel portion 702 and the gate side driving circuit 703 are covered with the second passivation film 351. Although the second passivation film 351 can be omitted, it is preferable to provide the second passivation film 351 for blocking each element from the outside.
[0152]
Next, a filler 1103 is provided so as to cover the EL element. This filler 1103 also functions as an adhesive for bonding the cover material 1101. As the filler 1103, PVC (polyvinyl chloride), epoxy resin, silicone resin, PVB (polyvinyl butyral), or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. It is preferable to provide a desiccant (not shown) inside the filler 1103 because the moisture absorption effect can be maintained. At this time, the desiccant may be added to the filler, or may be sealed in the filler. However, in the case of this embodiment, since light is emitted toward the filler 1103 side, a translucent filler is used.
[0153]
In this embodiment, as the cover material 1101, a glass plate, a FRP (Fiberglass-Reinforced Plastics) plate, a PVF (polyvinyl fluoride) film, a mylar film, a polyester film, or an acrylic film can be used. In the case of this embodiment, the cover material 1101 must also be translucent like the filler. It is effective to add a hygroscopic agent such as barium oxide in the interior of the filler 1103 in advance.
[0154]
Next, after the cover material 1101 is bonded using the filler 1103, the frame material 1102 is attached so as to cover the side surface (exposed surface) of the filler 1103. The frame material 1102 is bonded by a seal material (functioning as an adhesive) 1104. At this time, a photocurable resin is preferably used as the sealant 1104, but a thermosetting resin may be used if the heat resistance of the EL layer permits. Note that the sealing material 1104 is preferably a material that does not transmit moisture and oxygen as much as possible. Further, a desiccant may be added inside the sealing material 1104.
[0155]
By encapsulating the EL element in the filler 1103 using the above-described method, the EL element can be completely blocked from the outside, and a substance that promotes deterioration due to oxidation of the EL layer such as moisture or oxygen from the outside can be obtained. Intrusion can be prevented. Accordingly, a highly reliable EL display device can be manufactured.
[0156]
[Example 2]
In Example 1, an example in which three types of stripe-shaped light emitting layers that emit red, green, or blue light are simultaneously formed in the vertical direction or the horizontal direction is shown. In this embodiment, an example in which a stripe-shaped light emitting layer is formed by being divided into a plurality in the longitudinal direction is shown.
[0157]
As shown in FIG. 12A, a pixel portion 111, a source side driver circuit 112, and a gate side driver circuit 113 are formed over a substrate 110 by TFTs, and the pixel portion 111 is divided into a matrix by banks 1201. . In this embodiment, a plurality of pixels 1203 are arranged in one cell 1202 partitioned by the bank 1201 as shown in FIG. However, the number of pixels is not limited.
[0158]
In such a state, a film forming process of an organic EL material functioning as a light emitting layer is performed using the thin film forming apparatus of FIG. Also in this case, the red coating liquid 114a, the green coating liquid 114b, and the blue coating liquid 114c are separately applied by the head unit 115.
[0159]
The feature of the present embodiment is that the coating liquids 114a to 114c can be applied separately for each of the above-described cells 1202. In other words, in the method shown in FIG. 1, only the red, green, and blue coating liquids can be applied in stripes, but in this embodiment, the colors can be arranged for each cell. Therefore, as shown in FIG. 12, it is possible to arrange such that the color of the coating liquid applied to an arbitrary grid is shifted for each column (or row).
[0160]
It is also possible to provide one pixel in the cell 1202, in which case a pixel structure generally called a delta arrangement (a pixel structure in which pixels corresponding to each of RGB always form a triangle) ).
[0161]
The operation given to the head unit 115 for carrying out the present embodiment is as follows. First, the head unit 115 is moved in the direction of the arrow indicated by a to completely immerse the three cells (each cell corresponding to red, green, and blue) in the coating solution. After that, the head unit 115 is moved in the direction of the arrow indicated by b to apply the coating liquid to the next three cells. This operation is repeated to apply the coating liquid to the pixel portion, and then the solvent is volatilized by heat treatment to form an organic EL material.
[0162]
In the ink jet method described in the conventional example, since the droplets are applied, the formed organic EL material becomes circular. For this reason, it is difficult to cover the entire elongated pixel. In particular, when the entire pixel functions as a light emitting region as in the first embodiment, it is necessary to cover the entire pixel with an organic EL material. In this respect, this embodiment has an advantage that the inside of the mesh can be completely filled with the coating liquid by moving the head portion 115 in the direction of the arrow indicated by a.
[0163]
Note that this embodiment can be used for manufacturing the EL display device described in Embodiment 1. The banks 1201 may be formed in a matrix by patterning, and the operation of the head portion 115 may be electrically controlled.
[0164]
Example 3
In this embodiment, the case where the present invention is used in a passive type (simple matrix type) EL display device will be described. FIG. 13 is used for the description. In FIG. 13, 1301 is a plastic substrate, 1302 is a cathode made of an aluminum alloy film. In this embodiment, the cathode 1302 is formed by an evaporation method. Although not shown in FIG. 13, a plurality of cathodes are arranged in stripes in a direction perpendicular to the paper surface.
[0165]
In addition, a bank 1303 is formed so as to fill the space between the cathodes 1302 arranged in a stripe shape. The bank 1303 is formed along the cathode 1302 in a direction perpendicular to the paper surface.
[0166]
Next, light emitting layers 1304a to 1304c made of a polymer organic EL material are formed by a film forming method using the thin film forming apparatus of FIG. Of course, 1304a is a light emitting layer that emits red light, 1304b is a light emitting layer that emits green light, and 1304c is a light emitting layer that emits blue light. The same organic EL material as that used in Example 1 may be used. Since these light emitting layers are formed along the grooves formed by the banks 1302, they are arranged in stripes in a direction perpendicular to the paper surface.
[0167]
Thereafter, a hole injection layer 1305 common to all pixels is formed by a spin coating method or a vapor deposition method. This hole injection layer may be the same as that in the first embodiment. An anode 1306 made of a transparent conductive film is formed on the hole injection layer 1305. In this embodiment, a compound of indium oxide and zinc oxide is formed as a transparent conductive film by a vapor deposition method. Although not shown in FIG. 13, the plurality of anodes are arranged in stripes so that the direction parallel to the paper surface is the longitudinal direction and intersects the cathode 1302. Although not shown, the anode 1306 has a wiring drawn out to a portion where an FPC is attached later so that a predetermined voltage is applied.
[0168]
Although not shown here, when the anode 1306 is formed, a silicon nitride film may be provided as a passivation film.
[0169]
As described above, an EL element is formed over the substrate 1301. In this embodiment, since the lower electrode is a light-shielding cathode, light generated in the light emitting layers 1304a to 1304c is emitted to the upper surface (the side opposite to the substrate 1301). However, the structure of the EL element can be reversed, and the lower electrode can be a translucent anode. In that case, light generated in the light emitting layers 1304a to 1304c is emitted to the lower surface (substrate 1301).
[0170]
Next, a plastic plate is prepared as the cover material 1307. A light shielding film or a color filter may be formed on the surface as necessary. In the structure of this embodiment, since the light emitted from the EL element passes through the cover material 1307 and enters the observer's eyes, the cover material 1307 is translucent. In this embodiment, a plastic plate is used, but a light-transmitting substrate (or light-transmitting film) such as a glass plate or a PVF film may be used. Of course, when the structure of the EL element is reversed as described above, the cover material may be light-shielding, so that a ceramic substrate or the like can be used.
[0171]
When the cover material 1307 is prepared in this way, the cover material 1307 is bonded with a filler 1308 to which barium oxide is added as a desiccant (not shown). Thereafter, the frame material 1310 is attached using a sealing material 1309 made of an ultraviolet curable resin. In this embodiment, a stainless steel material is used as the frame material 1310. Finally, an FPC 1312 is attached via a conductive paste 1311 to complete a passive EL display device.
[0172]
Example 4
When the active matrix EL display device of the present invention is viewed in the direction of FIG. 11A, the pixel columns may be formed in the vertical direction or in the horizontal direction. That is, when the pixel column is formed in the vertical direction, the arrangement is as shown in FIG. 14A, and when the pixel column is formed in the horizontal direction, the arrangement is as shown in FIG.
[0173]
In FIG. 14A, reference numeral 1401 denotes a bank formed in a stripe shape in the vertical direction, 1402a denotes an EL layer emitting red light, and 1402b denotes an EL layer emitting green light. Of course, an EL layer (not shown) that emits blue light is formed next to the EL layer 1402b that emits green light. Note that the bank 1401 is formed along the source wiring above the source wiring via the insulating film.
[0174]
Here, the EL layer refers to a layer made of an organic EL material that contributes to light emission, such as a light-emitting layer, a charge injection layer, and a charge transport layer. The light emitting layer may be a single layer. For example, when a hole injection layer and a light emitting layer are laminated, the laminated film is called an EL layer.
[0175]
At this time, it is desirable that the mutual distance (D) of the pixels 1403 indicated by the dotted line is 5 times or more (preferably 10 times or more) the film thickness (t) of the EL layer. This is because a problem of crosstalk may occur between pixels when D <5t. In addition, since a high-definition image cannot be obtained even if the distance (D) is too far, it is preferable that 5t <D <50t (preferably 10t <D <35t).
[0176]
In FIG. 14B, 1404 is a bank formed in stripes in the horizontal direction, 1405a is an EL layer emitting red light, and 1405b is an EL layer emitting green light. An EL layer 1405c emits blue light. Note that the bank 1404 is formed along the gate wiring above the gate wiring through the insulating film.
[0177]
Also in this case, the distance (D) between the pixels 1406 indicated by the dotted line is 5 times or more (preferably 10 times or more) of the film thickness (t) of the EL layer, more preferably 5t <D <50t (preferably 10t). <D <35t) is preferable.
[0178]
You may implement the structure of a present Example in combination with any structure of Examples 1-3. By defining the relationship between the film thickness of the EL layer and the distance between pixels as in this embodiment, high-definition image display without crosstalk becomes possible.
[0179]
Example 5
In Example 1, the light emitting layer emitting red light, the light emitting layer emitting green light, and the light emitting layer emitting blue light are all formed by using the thin film forming apparatus of FIG. The light emitting layer using the device may be at least one for red, green or blue.
[0180]
That is, in FIG. 1B, the nozzle 116c (the nozzle for applying the blue light emitting layer coating liquid 114c) may be omitted, and the blue light emitting layer coating liquid 114c may be applied by other means. An example is shown in FIG.
[0181]
FIG. 15 shows an example in which the configuration of this embodiment is used in the passive EL display device shown in the third embodiment. Since the basic structure is the same as that of the passive EL display device shown in FIG. 13, only different points will be described with different reference numerals.
[0182]
In FIG. 15, after the cathode 1302 is formed over the substrate 1301, the light emitting layer 1304a that emits red light and the light emitting layer 1304b that emits green light are formed using the thin film forming apparatus of FIG. Then, a light emitting layer 1501 that emits blue light is formed thereon by a spin coating method, a printing method, or an evaporation method. Further, a hole injection layer 1305 and an anode 1306 are formed.
[0183]
After that, if the filler 1308, the cover material 1307, the seal material 1309, the frame material 1310, the conductive paste 1311, and the FPC 1312 are formed according to the description of the third embodiment, the passive EL display device of FIG. 15 is completed.
[0184]
This embodiment is characterized in that the light emitting layer 1304a that emits red light, the light emitting layer 1304b that emits green light, and the light emitting layer 1501 that emits blue light are formed by different means. Of course, the combination of colors is arbitrary, and instead of the light emitting layer emitting blue light, a light emitting layer emitting green light may be formed by spin coating, printing or vapor deposition.
[0185]
It is also possible to form a light emitting layer that emits green light by using the injection apparatus of FIG. 1 and to form a light emitting layer that emits red light and a light emitting layer that emits blue light by a spin coating method, a printing method, or an evaporation method. is there. In this case as well, the color combinations are free.
[0186]
According to the configuration of this embodiment, at least one of the red light emitting pixel, the green light emitting pixel, and the blue light emitting pixel has a structure in which two different types of light emitting layers are stacked as the light emitting layer. In this case, one of the two types of light emitting layers emits light due to energy transfer, but since it is checked in advance which color emits light, three types of light emission of red, green, and blue are finally obtained. It should be designed to be able to.
[0187]
As described above, an advantage that the light emitting layer has a laminated structure is that the possibility of a short circuit due to a pinhole is reduced. Since the light emitting layer is very thin, a short circuit between the cathode and the anode due to a pinhole becomes a problem. However, pinholes are filled by using a laminated structure, and the possibility of a short circuit can be greatly reduced. In that sense, it is effective to form the light emitting layer provided on the upper layer side of the laminated structure by an evaporation method in which pinholes are not easily generated.
[0188]
Note that although a passive EL display device is described as an example in this embodiment, it can be used for an active matrix EL display device. Therefore, the configuration of the present embodiment can be implemented by freely combining with any of the configurations of the first to fourth embodiments.
[0189]
Example 6
Although the head unit 115 shown in FIG. 1 shows an example in which three nozzles are attached, three or more nozzles may be provided corresponding to a plurality of pixel rows. An example is shown in FIG. The letters R, G, and B in the drawings correspond to red, green, and blue, respectively.
[0190]
FIG. 16 shows an example in which an organic EL material (strictly, a coating solution) is applied to all the pixel columns formed in the pixel portion. That is, the same number of nozzles as the number of pixel columns are attached to the head portion 1601. By adopting such a configuration, it is possible to apply to all the pixel columns in one scan, and the throughput is dramatically improved.
[0191]
Alternatively, the pixel unit may be divided into a plurality of zones, and a head unit provided with nozzles in the same number as the number of pixel columns included in the zone may be used. That is, if the pixel portion is divided into n zones, the organic EL material (strictly, a coating solution) can be applied to all the pixel columns by scanning n times.
[0192]
Actually, the pixel size may be as small as several tens of μm, and thus the width of the pixel column may be about several tens of μm. In such a case, it is difficult to arrange the nozzles in a horizontal row, so it is necessary to devise the arrangement of the nozzles.
[0193]
FIG. 17 shows an example in which the nozzle mounting position with respect to the head portion is changed. FIG. 17A shows an example in which nozzles 52 a to 52 c are formed in the head portion 51 while shifting the position obliquely. Note that 52a is a nozzle for applying the red light emitting layer coating liquid, 52b is a nozzle for applying the green light emitting layer coating liquid, and 52c is a nozzle for applying the blue light emitting layer coating liquid. Further, each one of the arrows corresponds to a pixel column.
[0194]
As indicated by 53, the nozzles 52a to 52c are considered as one unit, and one to a plurality of units are provided in the head portion. If there is one unit 53, the organic EL material is applied simultaneously to three pixel columns, and if there are n units 53, the organic EL material is applied simultaneously to 3n pixel columns. become.
[0195]
With such a configuration, the degree of freedom of the nozzle arrangement space is increased, and the present invention can be implemented on a high-definition pixel portion without difficulty. Further, all the pixel columns in the pixel portion can be processed at once by using the head portion 51 in FIG. 17A, or the pixel portion is divided into a plurality of zones and processed in several times. It is also possible.
[0196]
Next, the head portion 54 shown in FIG. 17B is a modification of FIG. 17A and is an example in which the number of nozzles included in one unit 55 is increased. That is, the unit 55 includes a nozzle 56a for applying the red light emitting layer coating liquid, a nozzle 56b for applying the green light emitting layer coating liquid, and a nozzle 56c for applying the blue light emitting layer coating liquid. Two organic EL materials are included, and an organic EL material is simultaneously applied to a total of six pixel rows by one unit 55.
[0197]
In this embodiment, only one or a plurality of the units 55 are provided, and if the number of the units 55 is one, the organic EL material is applied simultaneously to six pixel columns. The organic EL material is simultaneously applied to 6n pixel columns. Of course, the number of nozzles provided in the unit 55 is not limited to six, and a plurality of nozzles may be provided.
[0198]
In the case of such a configuration, as in the case of FIG. 17A, all the pixel columns in the pixel portion can be processed at once, or the pixel portion is divided into a plurality of zones and divided into several times. Can be processed.
[0199]
A head portion 57 as shown in FIG. 17C can also be used. The head unit 57 has a space for three pixel columns, and a nozzle 58a for applying the red light emitting layer coating liquid, a nozzle 58b for applying the green light emitting layer coating liquid, and a blue light emitting layer coating liquid. A nozzle 58c for coating is provided.
[0200]
After the head portion 57 is scanned once and the organic EL material is applied to the pixel rows, the head portion 57 is then shifted to the right by three pixel rows and scanned again. Further, the head portion 57 is shifted to the right by three pixel columns and scanning is performed again. As described above, the organic EL material can be applied in stripes arranged in the order of red, green, and blue by performing scanning three times.
[0201]
In the case of such a configuration, as in the case of FIG. 17A, all the pixel columns in the pixel portion can be processed at once, or the pixel portion is divided into a plurality of zones and divided into several times. Can be processed.
[0202]
As described above, by devising the position of the nozzle attached to the head portion in the thin film forming apparatus shown in FIG. 1, the present invention is also applied to a high-definition pixel portion with a narrow pixel pitch (distance between pixels). It becomes possible. And the throughput of a manufacturing process can be raised.
[0203]
In addition, the structure of a present Example can be implemented in combination with any structure of Example 1- Example 5 freely.
[0204]
Example 7
When an active matrix EL display device is manufactured by implementing the present invention, it is effective to use a silicon substrate (silicon wafer) as a substrate. When a silicon substrate is used as a substrate, a switching element formed in the pixel portion, a current control element, or a drive element formed in the drive circuit portion is manufactured using a MOSFET manufacturing technique used in conventional ICs or LSIs. Can be used.
[0205]
A MOSFET can form a circuit with very little variation, as proven in ICs and LSIs, and is particularly effective for an analog-driven active matrix EL display device that expresses gradation with current values.
[0206]
Note that since the silicon substrate is light-shielding, it is necessary to have a structure in which light from the light-emitting layer is emitted to the side opposite to the substrate. The EL display device of this embodiment is structurally similar to that of FIG. 11, but differs in that MOSFETs are used instead of TFTs forming the pixel portion 702 and the drive circuit portion 703.
[0207]
Example 8
An EL display device formed by implementing the present invention is a self-luminous type, and thus has excellent visibility in a bright place as compared with a liquid crystal display device, and has a wide viewing angle. Therefore, it can be used as a display portion of various electronic devices. For example, in order to view TV broadcasts on a large screen, the EL of the present invention can be used as a display unit of an EL display (a display in which an EL display device is incorporated in a housing) having a diagonal size of 30 inches or more (typically 40 inches or more). A display device may be used.
[0208]
The EL display includes all information display displays such as a personal computer display, a TV broadcast receiving display, and an advertisement display. In addition, the EL display device of the present invention can be used as a display portion of various electronic devices.
[0209]
Such electronic devices of the present invention include a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproduction device (car audio, audio component, etc.), a notebook type personal computer, a game device, a mobile phone. Information terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine, electronic book, etc.), image playback device equipped with a recording medium (specifically, playback of a recording medium such as a digital video disc (DVD), and display the image) And a device equipped with a display that can be used. In particular, since a portable information terminal that is often viewed from an oblique direction emphasizes the wide viewing angle, it is desirable to use an EL display device. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
[0210]
FIG. 18A illustrates an EL display, which includes a housing 2001, a support base 2002, a display portion 2003, and the like. The present invention can be used for the display portion 2003. Since the EL display is a self-luminous type, a backlight is not necessary, and a display portion thinner than a liquid crystal display can be obtained.
[0211]
FIG. 18B shows a video camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an audio input portion 2103, operation switches 2104, a battery 2105, an image receiving portion 2106, and the like. The EL display device of the present invention can be used for the display portion 2102.
[0212]
FIG. 18C shows a part (right side) of a head-mounted EL display, which includes a main body 2201, a signal cable 2202, a head fixing band 2203, a display portion 2204, an optical system 2205, an EL display device 2206, and the like. Including. The present invention can be used for the EL display device 2206.
[0213]
FIG. 18D shows an image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 2301, a recording medium (DVD or the like) 2302, an operation switch 2303, a display portion (a) 2304, a display portion. (B) 2305 and the like are included. The display unit (a) mainly displays image information, and the display unit (b) mainly displays character information. The EL display device of the present invention can be used for these display units (a) and (b). Note that an image reproducing device provided with a recording medium includes a home game machine and the like.
[0214]
FIG. 18E illustrates a portable (mobile) computer, which includes a main body 2401, a camera portion 2402, an image receiving portion 2403, operation switches 2404, a display portion 2405, and the like. The EL display device of the present invention can be used for the display portion 2405.
[0215]
FIG. 18F illustrates a personal computer, which includes a main body 2501, a housing 2502, a display portion 2503, a keyboard 2504, and the like. The EL display device of the present invention can be used for the display portion 2503.
[0216]
If the light emission luminance of the EL material is increased in the future, the light including the output image information can be enlarged and projected by a lens or the like and used for a front type or rear type projector.
[0217]
In addition, the electronic devices often display information distributed through electronic communication lines such as the Internet and CATV (cable television), and in particular, opportunities for displaying moving image information are increasing. Since the response speed of the EL material is very high, the EL display device is preferable for moving image display. However, if the contour between pixels is blurred, the entire moving image is blurred. Therefore, it is extremely effective to use the EL display device of the present invention for clarifying the contour between pixels as a display portion of an electronic device.
[0218]
In addition, since the EL display device consumes power in the light emitting portion, it is desirable to display information so that the light emitting portion is minimized. Accordingly, when an EL display device is used for a display unit mainly including character information such as a portable information terminal, particularly a mobile phone or a sound reproduction device, the character information is formed by the light emitting portion with the non-light emitting portion as the background. It is desirable to drive.
[0219]
Here, FIG. 19A shows a mobile phone, which includes a main body 2601, an audio output portion 2602, an audio input portion 2603, a display portion 2604, operation switches 2605, and an antenna 2606. The EL display device of the present invention can be used for the display portion 2604. Note that the display portion 2604 can suppress power consumption of the mobile phone by displaying white characters on a black background.
[0220]
FIG. 19B shows a sound reproducing device, specifically a car audio, which includes a main body 2701, a display portion 2702, and operation switches 2703 and 2704. The EL display device of the present invention can be used for the display portion 2702. Moreover, although the vehicle-mounted audio is shown in the present embodiment, it may be used for a portable or household sound reproducing device. Note that the display portion 2704 can suppress power consumption by displaying white characters on a black background. This is particularly effective in a portable sound reproducing apparatus.
[0221]
As described above, the application range of the present invention is extremely wide and can be used for electronic devices in various fields. Further, the electronic device of this embodiment may use an EL display device having any structure shown in the first to seventh embodiments.
[0222]
Example 9
In this embodiment, a case where an EL element is sealed by a method different from the cross-sectional structure of the EL display device shown in FIG. 11 in Embodiment 1 will be described with reference to FIG. Since this embodiment is the same as the first embodiment up to the formation of the active matrix substrate, the description is omitted.
[0223]
A sealant 2801 is provided on the active matrix substrate manufactured according to Embodiment 1, and a cover material 2802 is attached thereto. As the sealant 2801, an adhesive resin such as an ultraviolet curable resin may be used. In particular, a resin that hardly allows moisture to pass through and has little degassing is preferable. As the cover material 2802, a material that can extract light emitted from an EL element such as a glass substrate, a plastic substrate, or a ceramic substrate provided with a light-transmitting window member may be used.
[0224]
In this embodiment, a sealant 2801 made of an ultraviolet curable resin is formed so as to surround the pixel portion 702 and the drive circuit portion 703 using a dispenser, and a cover material 2802 made of plastic is bonded thereto. Then, the sealing material 2801 is irradiated with ultraviolet rays to be cured, and the cover material 2802 is bonded to the active matrix substrate.
[0225]
The plastic cover material 2802 is provided with color filters 2803 and 2804 made of resin before being bonded together. The color filters 2803 and 2804 are provided on each pixel and improve the color purity of light emitted from the EL element. There is no need to provide a color filter.
[0226]
Further, the sealed space 2805 formed by the active matrix substrate, the cover material 2802, and the seal material 2801 is filled with an inert gas (specifically, nitrogen gas or rare gas). For this purpose, the step of bonding the active matrix substrate and the cover material may be performed in an inert gas. In addition, it is effective to provide a desiccant such as barium oxide in the sealed space 2805. Further, a desiccant may be added to the sealant 2801, the cover material 2802, or the color filters 2803 and 2804.
[0227]
Note that the configuration of this embodiment can be freely combined with any of the configurations of Embodiments 1 to 7, and the EL display device obtained by implementing this embodiment is the same as that of Embodiment 8. You may use for the electronic device.
[0228]
Example 10
In this embodiment, a case where a plurality of EL display devices of the present invention are formed over a large substrate will be described. The top view shown in FIGS. 21 and 22 is used for the description. Each top view includes a cross-sectional view taken along AA ′ and BB ′.
[0229]
FIG. 21A shows a state in which a sealing material is formed on the active matrix substrate manufactured according to any one of Examples 1 to 7. Reference numeral 2901 denotes an active matrix substrate, and seal materials 2902 are provided at a plurality of locations.
[0230]
A region surrounded by the sealant 2902 includes a pixel portion and a drive circuit portion of the EL display device. In other words, the active matrix substrate 2901 is formed by forming a plurality of active matrix portions 2903 each including a combination of a pixel portion and a driving circuit portion on a single large substrate. As the large substrate, a substrate having an area of typically 620 mm × 720 mm or 400 mm × 500 mm is used. Of course, other areas may be used.
[0231]
FIG. 21B shows a state where a cover material 2904 is bonded to the active matrix substrate 2901. The cover material 2904 may be a substrate having the same area as the active matrix substrate 2901. Therefore, in the state of FIG. 21B, it is used as a cover material common to all active matrix portions.
[0232]
Next, a process of dividing the active matrix substrate in the state of FIG. 21B will be described with reference to FIG.
[0233]
In this embodiment, a scriber is used for dividing the active matrix substrate 2901 and the cover material 2904. A scriber is an apparatus that divides a substrate by forming a thin groove (scribe groove) on a substrate and then applying an impact to the scribe groove to generate a crack along the scribe groove.
[0234]
In addition, a dicer is known as an apparatus for dividing the substrate. The dicer is a device that divides a hard cutter (also called a dicing saw) by rotating it at high speed and applying it to a substrate. However, when using a dicer, water is sprayed onto the dicing saw in order to prevent heat generation and scattering of the abrasive powder. Therefore, when manufacturing an EL display device, it is desirable to use a scriber that does not require water.
[0235]
As an order of forming the scribe grooves in the active matrix substrate 2901 and the cover material 2904, first, the scribe grooves 2905a are formed in the direction of the arrow (a), and then the scribe grooves 2905b are formed in the direction of the arrow (b). Further, a scribe groove 2905c is formed in the direction of the arrow (c).
[0236]
After the scribe groove is formed, an impact is applied to the scribe groove with an elastic bar such as silicone resin to generate a crack, and the active matrix substrate 2901 and the cover material 2903 are divided. FIG. 22B shows a state after the division, and one active matrix portion is included in a set of the active matrix substrate 2901 ′ and the cover material 2904 ′.
[0237]
At this time, the cover material 2904 ′ is divided to be smaller than the active matrix substrate 2901 ′. This is because an FPC (flexible printed circuit) is attached to a region indicated by 2906, and the EL display device is completed when the FPC is attached.
[0238]
As described above, by implementing this embodiment, a plurality of EL display devices can be manufactured from one substrate. For example, six EL display devices with a diagonal of 13 to 14 inches can be manufactured from a 620 mm × 720 mm substrate, and four EL display devices with a diagonal of 15 to 17 inches can be manufactured. Therefore, a significant improvement in throughput and a reduction in manufacturing cost can be achieved.
[0239]
Example 11
In this embodiment, a structure in which the structure of the EL element 203 is inverted in the pixel portion described in Embodiment 1 will be described. FIG. 23 is used for the description. Note that the only difference from the structure of FIG. 2 is the EL element portion and the current control TFT, and other descriptions are omitted.
[0240]
In FIG. 23, the current control TFT 61 is formed using a p-channel TFT having the same structure as the p-channel TFT 206 formed in accordance with the manufacturing process of the first embodiment. Therefore, detailed description of the current control TFT 61 is omitted.
[0241]
In this embodiment, a transparent conductive film is used as the pixel electrode (anode) 62. Specifically, a conductive film made of a compound of indium oxide and zinc oxide is used. Of course, a conductive film made of a compound of indium oxide and tin oxide may be used.
[0242]
Then, after banks 63a and 63b made of insulating films are formed, a light emitting layer 64 made of polyvinylcarbazole is formed by solution coating. An electron injection layer 65 made of potassium acetylacetonate and a cathode 66 made of an aluminum alloy are formed thereon. In this case, the cathode 66 also functions as a passivation film. Thus, the EL element 67 is formed.
[0243]
In the case of the present embodiment, the light generated in the light emitting layer 64 is emitted toward the substrate on which the TFT is formed, as indicated by arrows. In the case of the structure as in this embodiment, the current control TFT 61 is preferably formed of a p-channel TFT, but can also be formed of an n-channel TFT.
[0244]
In addition, the structure of a present Example can be implemented in combination freely with any structure of Example 1-7, 9 or 10. In addition, it is effective to use an EL display device having the configuration of this embodiment as the display unit of the electronic apparatus of Embodiment 8.
[0245]
Example 12
In this embodiment, an example in which the pixel has a structure different from that of the circuit diagram illustrated in FIG. 3B is illustrated in FIG. In this embodiment, 71 is a source wiring of the switching TFT 72, 73 is a gate wiring of the switching TFT 72, 74 is a current control TFT, 75 is a capacitor, 76 and 78 are current supply lines, and 77 is an EL element. .
[0246]
Note that the capacitor 75 uses the gate capacitance (gate capacitance formed between the gate electrode and the LDD region) of the current control TFT 74 formed of an n-channel TFT. Therefore, since it is not provided substantially, it shows with a dotted line. Of course, it is possible to form a capacitor with another structure.
[0247]
FIG. 24A shows an example in which the current supply line 76 is shared between two pixels. That is, there is a feature in that the two pixels are formed so as to be symmetrical with respect to the current supply line 76. In this case, since the number of current supply lines can be reduced, the pixel portion can be further refined.
[0248]
FIG. 24B shows an example in which the current supply line 78 is provided in parallel with the gate wiring 73. In FIG. 24B, the current supply line 78 and the gate wiring 73 are provided so as not to overlap. However, if the wirings are formed in different layers, they overlap with each other through an insulating film. It can also be provided. In this case, since the area occupied by the current supply line 78 and the gate wiring 73 can be shared, the pixel portion can be further refined.
[0249]
In FIG. 24C, similarly to the structure of FIG. 24B, the current supply line 78 is provided in parallel with the gate wiring 73, and the two pixels are symmetrical about the current supply line 78. It is characterized in that it is formed. It is also effective to provide the current supply line 78 so as to overlap any one of the gate wirings 73. In this case, since the number of current supply lines can be reduced, the pixel portion can be further refined.
[0250]
In addition, the structure of a present Example can be implemented in combination freely with any structure of Examples 1-7, 9-11. In addition, it is effective to use the EL display device having the pixel structure of this embodiment as the display unit of the electronic apparatus of Embodiment 8.
[0251]
Example 13
In the eleventh embodiment, a p-channel TFT is used as the current control TFT 61, but in this embodiment, an example in which a p-channel TFT having an LDD region is used is shown. FIG. 25A shows the structure of the current control TFT of this example.
[0252]
In FIG. 25A, 81 is a source region, 82 is a drain region, 83 is an LDD region, 84 is a channel formation region, 85 is a gate insulating film, 86 is a gate electrode, 87 is a first interlayer insulating film, and 88 is a source. The wiring, 89 is a drain wiring, and 90 is a first passivation film.
[0253]
In the case of the structure of this embodiment, the LDD region 83 and the gate electrode 86 are overlapped via the gate insulating film 85, and a gate capacitance is formed therebetween. This embodiment is characterized in that this gate capacitance is used as a capacitor for holding the gate voltage of the current control TFT.
[0254]
An example of the structure of the pixel in this embodiment is shown in FIG. In FIG. 25B, 91 is a source wiring, 92 is a gate wiring, 93 is a switching TFT, 94 is a current control TFT, 95 is a capacitor composed of the gate capacitance of the current control TFT, 96 is an EL element, and 97 is Current supply line.
[0255]
Note that the structure in FIG. 25A is obtained by changing the structure of the current control TFT and the direction of the EL element in FIG. That is, a circuit configuration as shown in FIGS. 24B and 24C is also possible.
[0256]
When the current control TFT of this embodiment is manufactured, a process of forming the LDD region of the p-channel TFT is required. However, the patterning process for forming the LDD region 83 and the p-type in the manufacturing process of Embodiment 1 are required. An impurity element addition step may be added. At this time, the concentration of the p-type impurity element contained in the LDD region 83 is 1 × 10 ¹⁵ ~ 1x10 ¹⁸ atoms / cm ^Three (Typically 5 × 10 ¹⁶ ~ 5x10 ¹⁷ atoms / cm ^Three ).
[0257]
In addition, the structure of a present Example can be implemented in combination freely with any structure of Examples 1-7, 9-12. In addition, it is effective to use the EL display device having the pixel structure of this embodiment as the display unit of the electronic apparatus of Embodiment 8.
[0258]
【The invention's effect】
By carrying out the present invention, it becomes possible to reliably deposit an organic EL material without problems such as flight bending in the ink jet system. That is, since the polymer organic EL material can be precisely formed without any problem of displacement, the production yield of EL display devices using the polymer organic EL material can be improved. In addition, since the organic EL material is applied by “lines” rather than by “dots” as in the ink jet method, high throughput can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a coating process of an organic EL material of the present invention.
FIG. 2 illustrates a cross-sectional structure of a pixel portion.
FIG. 3 is a diagram showing a top structure and a configuration of a pixel portion.
4A and 4B illustrate a manufacturing process of an EL display device.
FIGS. 5A and 5B illustrate a manufacturing process of an EL display device. FIGS.
6A and 6B illustrate a manufacturing process of an EL display device.
FIG. 7 illustrates an appearance of an EL display device.
FIG. 8 is a diagram showing a circuit block configuration of an EL display device.
FIG. 9 is an enlarged view of a pixel portion.
FIG. 10 is a diagram showing an element structure of a sampling circuit.
FIGS. 11A and 11B illustrate a top structure and a cross-sectional structure of an active matrix EL display device. FIGS.
FIG. 12 is a diagram showing an organic EL material application process and an enlarged pixel portion of the present invention.
FIG 13 illustrates a cross-sectional structure of a passive EL display device.
FIG. 14 is an enlarged view of a pixel portion.
FIG 15 illustrates a cross-sectional structure of a passive EL display device.
FIG. 16 is a view showing a coating process of the organic EL material of the present invention.
FIG. 17 is a diagram illustrating an arrangement of nozzles in a head unit.
FIG. 18 illustrates a specific example of an electronic device.
FIG. 19 illustrates a specific example of an electronic device.
FIG 20 illustrates a cross-sectional structure of an active matrix EL display device.
FIG. 21 is a diagram showing a substrate bonding process.
FIG. 22 is a diagram showing a substrate cutting step.
FIG. 23 illustrates a cross-sectional structure of an active matrix EL display device.
FIG 24 illustrates a structure of a pixel of an EL display device.
FIG. 25 is a diagram showing a structure of a current control TFT and a structure of a pixel.

Claims (2)

A plurality of gate wirings, a plurality of source wirings intersecting the plurality of gate wirings, a TFT formed in a region surrounded by the plurality of gate wirings and the plurality of source wirings, and an EL electrically connected to the TFT A method for manufacturing a light-emitting device having a pixel portion including an element,
Light emission that emits red light by continuously discharging an EL material to a plurality of pixel columns arranged along a stripe-shaped bank provided along the plurality of gate wirings above the plurality of gate wirings. Forming at least one of a layer, a light emitting layer emitting green light, and a light emitting layer emitting blue light,
The distance D between adjacent pixels in the pixel column is 5 t when the film thickness of the light emitting layer emitting red light, the light emitting layer emitting green light, or the EL layer including the light emitting layer emitting blue light is t. <D <50t is satisfied,
At least one of the light emitting layer that emits red light, the light emitting layer that emits green light, and the light emitting layer that emits blue light is formed by heat-treating the coating liquid discharged from the nozzle, and the rest is spin. Formed by a coating method, a printing method, or a vapor deposition method, at least one of a red light emitting pixel, a green light emitting pixel, and a blue light emitting pixel has a structure in which two different types of light emitting layers are stacked. A method for manufacturing a light-emitting device. In claim 1 ,
A method for manufacturing a light-emitting device, wherein a color filter is provided in each of the red light-emitting pixel, the green light-emitting pixel, and the blue light-emitting pixel.

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