KR100713032B1 - 전기광학장치 - Google Patents

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쿠니타카 야마모토
야스유키 아라이
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 잉크젯 방법에 의한 EL 층의 형성을 간단하고 고속으로 처리하는 것을 목적으로 한다. 동작 성능이 양호하고 신뢰성이 높은 전기광학장치의 제작방법, 특히 EL 표시장치의 제작방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 본 발명은 잉크젯 방법에 의해 EL 층을 형성할 때 그 EL 층들을 다수의 화소를 가로질러 연속적으로 형성한다. 구체적으로는, m열과 n행으로 매트릭스 형태로 배열된 화소 전극에 대하여, 선택된 어떤 한 열 또는 한 행에 대해 스트라이프(stripe) 형태로 EL 층을 형성한다. 각 화소 전극에 대하여 장원형 또는 장방형으로 EL 층을 형성할 수도 있다.
전기광학장치, EL 표시장치, 잉크젯 방법, EL 층

Description

전기광학장치{An electro-optical device}
도 1(A)∼도 1(C)는 본 발명에 따른 잉크젯(ink-jet) 방법에 의해 EL 층을 연속적으로 형성하는 개념을 설명하기 위한 도면.
도 2(A) 및 도 2(B)는 본 발명에 따라, 매트릭스 형태로 배열된 화소 전극에 대하여 EL 층을 스트라이프(stripe) 형태로 연속적으로 형성하는 개념을 설명하기 위한 도면.
도 3(A) 및 도 3(B)는 본 발명의 잉크젯 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 잉크젯 방법에 의해 EL 층을 연속적으로 형성하는 개념을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 EL 표시장치의 화소부의 단면 구조를 나타내는 도면.
도 6(A) 및 도 6(B)는 본 발명의 EL 표시장치의 화소부의 상면 구조 및 구성을 나타내는 도면.
도 7(A)∼도 7(E)는 실시예 1의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 제작공정을 나타내는 도면.
도 8(A)∼도 8(D)는 실시예 1의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 제작공정을 나타내는 도면.
도 9(A)∼도 9(C)는 실시예 1의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 제작공정 을 나타내는 도면.
도 10은 실시예 1의 EL 모듈의 외관을 나타내는 도면.
도 11은 실시예 1의 EL 표시장치의 회로 블록 구성을 나타내는 도면.
도 12는 본 발명의 EL 표시장치의 화소부를 확대한 도면.
도 13은 실시예 1의 EL 표시장치의 샘플링 회로의 소자 구조를 나타내는 도면.
도 14는 실시예 1의 EL 모듈의 상면도.
도 15(A) 및 도 15(B)는 실시예 1의 EL 표시장치의 봉지(封止) 구조를 나타내는 단면도.
도 16(A)∼도 16(E)는 실시예 3의 패시브형 EL 표시장치의 제작공정을 나타내는 도면.
도 17은 실시예 4의 EL 표시장치를 제작하기 위한 장치의 구성을 설명하는 도면.
도 18은 실시예 2의 EL 표시장치의 화소부의 단면 구조를 나타내는 도면.
도 19(A)∼도 19(F)는 실시예 6의 전자장치의 구체 예를 나타내는 도면.
도 20(A) 및 도 20(B)는 전자장치의 구체 예를 나타내는 도면.
도 21(A) 및 도 21(B)는 실시예 6의 화소부의 화소 배열을 설명하는 도면.
도 22는 실시예 7의 잉크젯 방법에 의해 EL 층들이 연속적으로 형성된 시험편의 현미경 사진.
본 발명은 기판의 표면에 반도체 소자(반도체 박막을 사용한 소자)를 제작하여 형성된 EL(Electroluminescence: 전계발광) 표시장치로 대표되는 전기광학장치 및 그 전기광학장치를 표시부로서 구비한 전자장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 그러한 전기광학장치를 제작하는 방법에 관한 것이다.
최근, 기판상에 박막트랜지스터(이하, TFT라 함)를 형성하는 기술이 현저하게 진보되었고, 액티브 매트릭스형 표시장치에의 응용개발이 진행되고 있다. 구체적으로는, 결정 구조를 가지는 반도체막(예를 들어, 폴리실리콘 막)을 사용한 TFT는 종래의 비정질 규소막을 사용한 TFT보다 높은 전계효과 이동도를 가지기 때문에, 고속 동작이 가능하게 된다. 따라서, 화소부에 접속되는 구동회로를 TFT로 형성하고, 동일 기판상에 그 구동회로를 형성하는 것이 가능하게 된다.
그러한 액티브 매트릭스형 표시장치는, 동일한 기판상에 각종 회로 및 소자를 제작함으로써 제작비용의 감소, 표시장치의 소형화 및 박형화, 수율의 상승, 스루풋(throughput)의 향상 등의 여러 가지 이점(利點)이 얻어질 수 있기 때문에 주목받고 있다.
액티브 매트릭스형 EL 표시장치에서는, 각각의 화소에 TFT로 된 스위칭용 소자를 제공하고, 그 스위칭용 소자에 의해 전류 제어를 위한 구동 소자를 동작시켜, EL 층(발광층)을 발광시킨다. 예를 들어, 미국 특허 제5,684,365호(일본 공개특허공고 평8-234683호 참조) 또는 일본 공개특허공고 평10-189252호 공보에 개시된 EL 표시장치가 있다.
이들 EL 표시장치에서의 컬러 표시 방법에서, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 삼원색을 발광하는 EL 층을 화소마다 배치하는 시도가 있었다. 그러나, EL 층으로서 일반적으로 사용되는 거의 모든 재료는 유기 재료이고, 미세가공에 사용되는 포토리소그래피법을 그대로 적용하는 것은 곤란하였다. 그 이유는, EL 층 자체가 수분에 매우 약하고 EL 층이 현상액에서도 쉽게 용해한다는 점에서 EL 층의 취급이 어렵기 때문이다.
이들 문제를 해결하는 기술로서, 잉크젯 방법에 의해 EL 층을 형성하는 기술이 제안되었다. 예를 들어, 일본 공개특허공고 평10-012377호 공보에, 잉크젯 방법에 의해 EL 층을 형성한 액티브 매트릭스형 EL 표시장치가 개시되어 있다. 또한, 유사한 기술이 Shimada, T. 등의 "Multicolor Pixel Patterning of Light-Emitting Polymers by Ink-jet Printing" SID 99 DIGEST, pp 376-379에도 개시되어 있다.
잉크젯 방법에서는 1화소마다 EL 층을 형성하는 것이 가능하게 되고, EL 층을 형성한 후 패터닝하는 공정을 생략할 수 있다. 그러나, 액티브 매트릭스형 EL 표시장치와 패시브 매트릭스형 EL 표시장치 모두에서, 화면 크기가 크게 되고 화소 밀도가 높게 됨에 따라, 높은 위치 정밀도 및 처리속도의 고속화가 더욱 요구된다.
따라서, 본 발명은 잉크젯 방법에 의한 EL 층의 형성을 간단하게 하고 고속으로 처리하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 동작 성능 및 신뢰성이 높은 전기광학장치를 제작하는 방법, 특히, EL 표시장치를 제작하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 전기광학장치의 화질을 향상시켜, EL 표시장치를 표시부로서 구비한 전자장치의 품질을 향상시키는데 있다.
상기 목적들을 달성하기 위해, 본 발명은 잉크젯 방법에 의해 EL 층을 형성할 때 EL 층을 다수의 화소에 걸쳐 연속적으로 형성한다. 구체적으로는, m열 ×n행의 매트릭스 형태로 배열된 화소 전극에 대하여, 선택된 어떤 한 열 또는 한 행에 대응하여 스트라이프(stripe) 형태로 연속하여 EL 층을 형성한다. 또는, 각 화소 전극에 대응하여 장원형 또는 장방형으로 EL 층을 형성할 수도 있다.
잉크젯 방법에서는, 잉크 헤드의 위치 제어와 잉크(EL 층을 형성할 때는 EL 층 재료를 함유하는 용액)의 배출을 반복적으로 행함으로써 소정의 패턴을 형성한다. 화면 크기가 크게 되거나 또는 화소 밀도가 높게 되면, 각 화소 전극마다에 대응하여 EL 층을 형성하는 방법에서는 처리 시간이 엄청나게 길게 된다. 그러나, 상기와 같이 스트라이프 형태 또는 장원형 또는 장방형으로 EL 층을 형성하는 방법은, 잉크 헤드를 연속적으로 주사함으로써 EL 층을 형성하는 것이 가능하게 되고, 처리 시간이 단축될 수 있다.
컬러 표시 EL 표시장치를 제작하는데 있어서는, 적색, 녹색, 청색의 각 색에 대응하는 EL 층을 스트라이프 형태 또는 장원형 또는 장방형으로 형성할 수 있다. 이러한 EL 층 및 EL 층 제작방법은 액티브 매트릭스형 표시장치 및 패시브 매트릭 스형 표시장치 모두에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 잉크젯 방법에 의해 형성된 EL 소자로부터의 알칼리 금속의 확산이 EL 소자와 TFT 사이에 형성된 절연막(패시베이션 막)에 의해 저지된다. 구체적으로는, 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이 TFT를 덮는 평탄화 막 상에 형성된다. 즉, EL 표시장치의 동작 온도에서의 절연막 전체에 걸쳐서의 알칼리 금속의 확산 속도가 충분히 낮은 재료가 사용될 수 있다.
수분 및 알칼리 금속이 투과하지 않고 높은 열 전도율(높은 방열 효과)을 가지는 절연막을 선택하고, 이 절연막을 EL 소자에 접하여 형성하는 것이 바람직하고, 그러한 절연막을 EL 소자를 에워싸는 상태로 하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 수분 및 알칼리 금속에 대한 차단 효과 및 방열 효과를 가지는 절연막을 EL 소자에 가능한 한 가까운 위치에 형성하고, 이 절연막에 의해 EL 소자의 열화(劣化)를 억제하는 것이다.
또한, 그러한 절연막을 단층으로 사용할 수 없는 경우에는, 수분 및 알칼리 금속에 대한 차단 효과를 가지는 절연막과, 방열 효과를 가지는 절연막을 적층하여 사용할 수도 있다. 또한, 수분에 대한 차단 효과를 가지는 절연막, 알칼리 금속에 대한 차단 효과를 가지는 절연막, 및 방열 효과를 가지는 절연막을 적층하여 사용하는 것도 가능하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[실시형태 1]
도 1(A)∼도 1(C)는 본 발명의 개념을 설명하는 도면이다. 도 1(A)는 기판 (101)상에 화소부(102), 주사선측 구동회로(103), 및 데이터선측 구동회로(104)가 형성되어 있는 구성을 나타낸다. 화소부(102)에는 스트라이프 형태로 분리층(105)이 형성되고, 각각의 분리층 사이에 EL 층이 형성되어 있다. 분리층(105)은, 잉크젯 방법에 의해 EL 층을 형성할 때, 인접하는 EL 층들이 상호 혼합되지 않도록 하기 위해 형성된다.
EL 층(106)은 잉크 헤드(107)로부터 EL 재료를 함유하는 액체를 방출함으로써 형성된다. EL 층의 재료는 특별히 한정되는 것은 아니고, 컬러 표시를 행하기 위해서는, 적색, 녹색, 청색 각각에 대응한 EL 층(106R, 106G, 106B)을 형성할 수 있다.
도 2(A) 및 도 2(B)는 화소부에 EL 층을 형성하는 경우의 세부를 설명하는 도면이다. 도 2(A)에는, 화소부(120)에서 각 화소에 대응하여 전류 제어용 TFT(122)와 그 전류 제어용 TFT(122)에 접속되는 화소 전극(123)이 다수 형성되고, 매트릭스 형태로 배열되며, 선택된 어떤 일 열 또는 일 행의 화소 전극에 대응하여 EL 층(121)을 스트라이프 형태로 형성하는 상태가 도시되어 있다. 컬러 표시를 행하기 위해서는, 적색, 녹색, 청색 각각에 대응하는 EL 층(121R, 121G, 121B)이 도면에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다.
또한, 도 2(B)에 도시된 바와 같이, 화소부(120)에 매트릭스 형태로 배열된 전류 제어용 TFT(125)와 그 전류 제어용 TFT(125)에 접속되는 화소 전극(126)에 대응하여 EL 층(124)을 장원형 또는 장방형으로 형성할 수도 있다. 컬러 표시를 행하기 위해서는, 마찬가지로 EL 층(124R, 124G, 124B)이 도면에 도시된 바와 같이 형성된다.
도 1(B)는 도 1(A)에 나타낸 개념도의 단면도이고, 기판(101)상에 주사선측 구동회로(103) 및 화소부(102)가 형성되어 있는 상태를 나타낸다. 화소부(102)에는 분리층(105)이 형성되고, 각 분리층(105) 사이에 EL 층(106R, 106G, 106B)이 형성되어 있다. 잉크 헤드(107)는 잉크젯 방법의 일부이고, 적색, 녹색, 청색 각각에 대응하는 잉크 도트(dot)(108R, 108G, 108B)가 제어신호에 대응하여 방출된다. 방출된 잉크 도트(108R, 108G, 108B)는 기판상에 부착하고, 나중에 건조 또는 소성(燒成)된 후 EL 층으로서 가능한다. 도 2(A) 및 도 2(B)에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 이와 같이 방출된 잉크 도트를 기판상에서 연속적인 스트라이프 형태, 또는 장원형 또는 장방형으로 형성하는 것에 특징이 있다. 잉크 헤드는 일 열 또는 일 행마다 일 방향으로 주사될 수 있으므로, EL 층의 형성에 걸리는 처리 시간이 단축될 수 있다.
도 1(C)는 화소부를 더 상세히 설명하는 도면으로서, 기판상에 전류 제어용 TFT(110)와 그 전류 제어용 TFT(110)에 접속된 화소 전극(112)이 형성되고, 분리층(105)들 사이에서 각 화소 전극 상에 EL 층(106R,106G, 106B)이 형성되어 있다. 또한, 화소 전극(112)과 전류 제어용 TFT(110) 사이에는 알칼리 금속에 대한 차단 효과를 가지는 절연막(111)이 형성되는 것이 바람직하다.
도 3(A) 및 도 3(B)는 잉크 헤드의 구조를 설명하는 도면으로서, 피에조(piezo) 방법을 사용한 예를 나타낸다. 부호 131은 피에조 소자(압전 소자)를 나타내고, 132는 케이싱을 나타내고, 133은 EL 형성 용액을 나타낸다. 전압이 가해 지면, 압전 소자가 변형되고, 케이싱(132)도 변형된다. 그 결과, 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 내부의 EL 형성 용액(133)이 액적(液滴)(134)로서 분출된다. 이와 같이, 압전 소자에 인가되는 전압을 제어함으로써, EL 형성 용액의 도포가 행해진다. 이 경우, EL 형성 용액(133)은 물리적 외압에 의해 밀어 내어지기 때문에, 그의 조성 등이 전혀 영향을 받지 않는다.
도 4는 마찬가지로 본 발명의 개념을 설명하는 도면으로서, 기판(141)상에 형성된 화소부(142)에는 제1 분리층(145)과, 그 제1 분리층(145)에 직교하여 형성된 제2 분리층(146)이 형성되고, 제1 분리층(145)과 제2 분리층(146)에 의해 둘러싸인 부분에 EL 층(147)이 형성되어 있다. 제1 분리층(145) 및 제2 분리층(146)은 각 화소 전극에 대응하여 형성되어 있다. EL 층은 잉크 헤드(148)로부터 EL 재료를 함유한 EL 형성 용액을 방출함으로써 형성된다. 컬러 표시를 행하기 위해서는, 적색, 녹색, 청색 각각에 대응하여 EL 층(147R, 147G, 147B)이 형성될 수 있다.
[실시형태 2]
본 발명의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치를 도 5, 도 6(A) 및 도 6(B)를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 화소의 단면도를 나타내고, 도 6(A)는 그의 상면도를 나타내고, 도 6(B)는 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 회로 구성을 나타낸다. 실제로는, 이러한 화소가 매트릭스 형태로 다수 배열되어, 화소부(화상 표시부)가 형성된다.
도 5의 단면도는 도 6(A)의 상면도의 A-A'선에 따른 단면을 나타낸다. 도 5, 도 6(A) 및 도 6(B)에서는 공통의 부호가 사용되고 있으므로, 이들 도면이 적절히 참조될 수 있다.
도 5에서, 부호 11은 기판을 나타내고, 12는 하지가 되는 절연막(이하, 하지막이라 함)을 나타낸다. 기판(11)으로는, 유리 기판, 유리 세라믹 기판, 석영 기판, 실리콘 기판, 세라믹 기판, 금속 기판, 또는 플라스틱 기판(플라스틱막을 포함)이 사용될 수 있다.
또한, 하지막(12)은 가동(可動) 이온을 함유하는 기판 또는 도전성을 가지는 기판이 사용되는 경우에 특히 유효하지만, 석영 기판에는 반드시 형성될 필요는 없다. 하지막(12)으로는, 규소를 함유한 절연막이 사용될 수 있다. 본 명세서에서, "규소를 함유한 절연막"이란, 구체적으로는, 산화규소막, 질화규소막, 또는 질화산화규소막(SiOxNy로 표시됨)과 같은, 규소, 산소 또는 질소를 소정의 비율로 함유한 절연막을 가리킨다.
또한, 하지막(12)이 방열 효과를 가지게 함으로써, TFT에서의 발열로 인한 TFT의 열화(劣化) 및 EL 소자의 열화를 방지하는데에도 유효하다. 이 경우, 알루미늄(Al)의 산화물 또는 질화물과 같은, Al을 함유한 합금 재료로 형성될 수도 있다.
화소 내에는 2개의 TFT가 형성된다. 부호 201은 스위칭용 소자로서 기능하는 TFT(이하, 스위칭용 TFT라 함)이고, 부호 202는 EL 소자로 흐르는 전류의 양을 제어하는 전류 제어용 소자로서 기능하는 TFT(이하, 전류 제어용 TFT라 함)이다. 이들 TFT는 n채널형 TFT로 형성되어 있다.
스위칭용 TFT 및 전류 제어용 TFT를 n채널형 TFT로 한정할 필요는 없고, 스위칭용 TFT와 전류 제어용 TFT 중 어느 하나 또는 모두를 p채널형 TFT로 하는 것도 가능하다. 어느 경우라도, 전류 제어용 TFT에 접속되는 EL 소자에 인가되는 바이어스 전압의 극성에 기초하여 TFT의 유형을 선택한다.
스위칭용 TFT(201)는 소스 영역(13), 드레인 영역(14), LDD 영역(15a∼15d), 고농도 불순물 영역(16) 및 채널 형성 영역(17a, 17b)을 포함하는 활성층; 게이트 절연막(18); 게이트 전극(19a, 19b); 제1 층간절연막(20); 소스 배선(21); 및 드레인 배선(22)을 가지도록 형성된다.
도시되지 않았지만, 게이트 전극(19a, 19b)은 상이한 재료(게이트 전극(19a, 19b)보다 낮은 저항을 가지는 재료)로 형성된 게이트 배선(211)에 의해 전기적으로 접속되는 2중 게이트 구조일 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 화면 사이즈의 대형화에 대응할 수 있다. 물론, 2중 게이트 구조 뿐만 아니라, 3중 게이트 구조와 같은 소위 멀티게이트 구조(직렬로 접속된 2개 이상의 채널 형성 영역을 가지는 활성층을 포함하는 구조)가 사용될 수도 있다. 멀티게이트 구조는 오프 전류값을 감소시키는데 매우 유효하고, 본 발명에서는 화소의 스위칭용 소자(201)를 멀티게이트 구조로 함으로써, 오프 전류값이 낮은 스위칭용 소자를 실현하고 있다.
활성층은 결정 구조를 함유하는 반도체막으로 형성된다. 즉, 단결정 반도체막이 사용될 수 있고, 다결정 반도체막 또는 미(微)결정 반도체막도 사용될 수 있다. 또한, 게이트 절연막(18)은 규소를 함유한 절연막으로 형성될 수 있다. 또 한, 알루미늄(Al), 티탄(Ta), 텅스텐(W) 등으로 대표되는 공지의 배선 재료가 게이트 전극, 소스 배선, 및 드레인 배선에 사용될 수 있다.
또한, 스위칭용 TFT(201)에서는, LDD 영역(15a∼15d)은 게이트 절연막(18)을 사이에 두고 게이트 전극(17a, 17b)과 겹치지 않도록 형성된다. 이 구조는 오프 전류값을 감소시키는데 매우 효과적이다.
오프 전류값을 감소시키기 위해서는, 채널 형성 영역과 LDD 영역 사이에 오프셋 영역(채널 형성 영역과 동일한 조성을 가지고, 게이트 전압이 인가되지 않는 영역)을 형성하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 2개 이상의 게이트 전극을 가지는 멀티게이트 구조가 사용되는 경우, 채널 형성 영역들 사이에 형성된 고농도 불순물 영역이 오프 전류값을 감소시키는데 효과적이다.
상기와 같이, 스위칭용 소자(201)로서 멀티게이트 구조의 TFT를 이용함으로써, 충분히 낮은 오프 전류값을 가지는 스위칭용 소자가 실현될 수 있다. 따라서, 일본 공개특허공고 평10-189252호의 도 2에 도시된 것과 같은 커패시터를 형성함이 없이도 충분한 시간(선택되고부터 다음에 선택되기까지의 사이) 동안 전류 제어용 TFT의 게이트 전압이 유지될 수 있다.
즉, 종래에 유효 발광 면적을 감소시키는 요인이 되었던 커패시터를 배제하는 것이 가능하게 되고, 유효 발광 면적을 증가시키는 것이 가능하게 된다. 이것은 EL 표시장치의 화질을 더욱 밝게 할 수 있다는 것을 의미한다.
전류 제어용 TFT(202)는 소스 영역(31), 드레인 영역(32), LDD 영역(33) 및 채널 형성 영역(34)을 포함하는 활성층; 게이트 절연막(18); 게이트 전극(35); 제1 층간절연막(20); 소스 배선(36); 및 드레인 배선(37)을 가지도록 형성된다. 게이트 전극(35)은 단일 게이트 구조이지만, 멀티게이트 구조이어도 좋다.
도 6(A) 및 도 6(B)에 도시된 바와 같이, 스위칭용 TFT의 드레인은 전류 제어용 TFT의 게이트에 전기적으로 접속되어 있다. 구체적으로는, 전류 제어용 TFT(202)의 게이트 전극(35)이 드레인 배선(22)(접속 배선이라고도 함)을 통해 스위칭용 TFT(201)의 드레인 영역(14)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 소스 배선(36)은 전류 공급선(212)에 접속된다.
전류 제어용 TFT(202)의 특징은 그의 채널 폭이 스위칭용 TFT(201)의 채널 폭보다 크다는 점이다. 즉, 도 12에 도시된 바와 같이, 스위칭용 TFT(201)의 채널 길이를 L1이라 하고, 채널 폭을 W1이라 하며, 전류 제어용 TFT(202)의 채널 길이를 L2라 하고, 채널 폭을 W2라 할 때, W2/L2 ≥5 ×W1/L1(바람직하게는, W2/L2 ≥10 ×W1/L1)의 관계식이 성립하도록 한다. 따라서, 스위칭용 TFT에서보다 전류 제어용 TFT에서 더 많은 전류가 용이하게 흐를 수 있다.
멀티게이트 구조의 스위칭용 TFT(201)의 채널 길이(L1)는 형성된 2개 이상의 채널 형성 영역의 각 채널 길이의 합이다. 도 12의 경우, 2중 게이트 구조가 형성되므로, 2개의 채널 형성 영역의 각 채널 길이(L1a, L1b)의 합이 스위칭용 TFT(201)의 채널 길이(L1)로 된다.
본 발명에서, 채널 길이(L1, L2)와 채널 폭(W1, W2)은 특정의 수치 범위로 한정되는 것은 아니고, W1이 0.1∼5 ㎛(대표적으로는, 1∼3 ㎛)이고, W2가 0.5∼30 ㎛(대표적으로는, 2∼10 ㎛)인 것이 바람직하다. 이때, L1은 0.2∼18 ㎛(대표적으 로는, 2∼15 ㎛), L2는 0.1∼50 ㎛(대표적으로는, 1∼20 ㎛)인 것이 바람직하다.
또한, 전류 제어용 TFT(202)에서 과도한 전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 채널 길이(L)를 다소 길게 설정하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 W2/L2 ≥3(더 바람직하게는, W2/L2 ≥5)로 하면 좋다. 1화소당 전류 흐름 양은 0.5∼2 ㎂(보다 바람직하게는, 1∼1.5 ㎂)인 것이 바람직하다.
이들 수치 범위로 함으로써, VGA급 화소수(640×480)를 가지는 EL 표시장치로부터 하이비전급 화소수(1920×1080)를 가지는 EL 표시장치까지의 모든 규격이 포함될 수 있다. 또한, 스위칭용 TFT(201)에 형성되는 LDD 영역의 길이(폭)는 0.5∼3.5 ㎛, 대표적으로는, 2.0∼2.5 ㎛)로 하면 좋다.
또한, 도 5에 나타낸 EL 표시장치는, 전류 제어용 TFT(202)에서 드레인 영역(32)과 채널 형성 영역(34) 사이에 LDD 영역(33)이 형성되는 점과, LDD 영역(33)이 게이트 절연막(18)을 사이에 두고 게이트 전극(35)과 겹쳐 있는 영역과 겹쳐 있지 않는 영역을 가진다는 점에 특징이 있다.
전류 제어용 TFT(202)는, EL 소자(204)를 발광시키기 위한 전류를 공급하는 동시에, 그 공급되는 전류의 양을 제어하여 계조(階調) 표시를 가능하게 한다. 따라서, 많은 전류가 흐를 때라도 TFT가 열화(劣化)하지 않도록 핫 캐리어 주입으로 인한 열화에 대한 대책을 강구할 필요가 있다. 또한, 전류 제어용 TFT(202)는 검은색을 표시할 때는 오프 상태로 하고, 이때 오프 전류의 값이 높으면, 검은색이 명료하게 표시될 수 없어, 콘트라스트를 저하시킨다. 따라서, 오프 전류값을 제어하는 것도 필요하다.
핫 캐리어 주입으로 인한 열화에 관해서는, LDD 영역이 게이트 전극과 겹치는 구조가 매우 효과적이라는 것이 알려져 있다. 그러나, LDD 영역 전체가 게이트 전극과 겹치도록 되면, 오프 전류값이 증가하므로, 본 발명의 출원인은 LDD 영역이 직렬로 형성되고 게이트 전극과 겹치지 않는 신규한 구조에 의해 핫 캐리어 대책과 오프 전류값 대책을 동시에 해결하였다.
이때, 게이트 전극과 겹치는 LDD 영역의 길이는 0.1∼3 ㎛(바람직하게는, 0.3∼1.5 ㎛)로 하면 좋다. 그 겹침 길이가 너무 길면, 기생용량이 크게 되고, 그 겹침 길이가 너무 짧으면, 핫 캐리어 방지 효과가 약화된다. 또한, 게이트 전극과 겹치지 않는 LDD 영역의 길이는 1.0∼3.5 ㎛(바람직하게는, 1.5∼2.0 ㎛)로 하면 좋다. 이 길이가 너무 길면, 충분한 전류가 흐를 수 없고, 그 길이가 너무 짧으면, 오프 전류값을 감소시키는 효과가 약화된다.
또한, 상기 구조에서 게이트 전극과 LDD 영역이 겹치는 영역에서는 기생용량이 형성되므로, 소스 영역(31)과 채널 형성 영역(34) 사이에는 LDD 영역을 형성하지 않는 것이 바람직하다. 전류 제어용 TFT는 캐리어(여기서는 전자) 흐름 방향이 항상 동일하므로, 드레인 영역 측에만 LDD 영역을 형성하는 것으로 충분하다.
또한, 흐를 수 있는 전류의 양을 증가시키는 관점에서 보면, 전류 제어용 TFT(202)의 활성층(특히, 채널 형성 영역)의 막 두께를 두껍게(바람직하게는, 50∼100 ㎚, 더 바람직하게는, 60∼80 ㎚) 하는 것도 효과적이다. 반대로, 스위칭용 TFT(201)의 경우는, 오프 전류값을 작게 하는 관점에서 보면, 그의 활성층(특히, 채널 형성 영역)의 막 두께를 얇게(바람직하게는, 20∼50 ㎚, 더 바람직하게는, 25 ∼40 ㎚) 하는 것도 효과적이다.
제1 패시베이션막(41)의 막 두께는 10 ㎚∼1 ㎛(바람직하게는, 200∼500 nm)로 하면 좋다. 제1 패시베이션막(41)의 재료로서는, 규소를 함유한 절연막(특히, 질화산화규소막 또는 질화규소막이 바람직함)이 사용될 수 있다. 제1 패시베이션막(41)은 형성된 TFT를 알칼리 금속 및 수분으로부터 보호하는 역할을 한다. 후에 TFT 위에 형성되는 EL 층에는 나트륨과 같은 알칼리 금속이 함유되어 있다. 즉, 제1 패시베이션막(41)은 알칼리 금속(가동 이온)이 TFT측으로 침입하지 않도록 보호층으로도 작용한다.
또한, 제1 패시베이션막(41)이 방열 효과를 가지게 함으로써, EL 층의 열적 열화(劣化)를 방지하는 것도 효과적이다. 도 5의 구조를 가지는 EL 표시장치에서 기판(11)측으로부터 광이 방사(放射)되도록 하기 위해, 제1 패시베이션막(41)은 투광성을 가지는 것이 필요하다. 또한, EL 층으로서 유기 재료를 사용하는 경우, 산소와의 결합으로 인해 열화가 발생하기 때문에, 산소를 쉽게 방출하는 절연막은 사용하지 않는 것이 바람직하다.
알칼리 금속의 투과를 방지하고 또한 방열 효과를 가지는 투광성 재료로서는, B(붕소), C(탄소) 및 N(질소)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소와, Al(알루미늄), Si(규소) 및 P(인)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 함유하는 절연막을 들 수 있다. 예를 들어, 알루미늄의 질화물, 대표적으로는, 질화 알루미늄(AlxNy); 규소의 탄화물, 대표적으로는, 탄화규소(SixCy); 규소 의 질화물, 대표적으로는, 질화규소(SixNy); 붕소의 질화물, 대표적으로는, 질화붕소(BxNy); 및 붕소의 인화물, 대표적으로는, 인화붕소(BxPy)를 사용할 수 있다. 또한, 알루미늄의 산화물, 대표적으로는, 산화 알루미늄(AlxOy)은 우수한 투광성과 20 Wm-1K-1의 열 전도율을 가지며, 바람직한 재료들 중 하나이다. 이들 재료에는 상기 효과뿐만 아니라, 수분의 칩입을 방지하는 효과도 있다.
또한, 상기 화합물에 다른 원소들이 조합될 수도 있다. 예를 들어, 산화 알루미늄에 질소를 첨가하여, 질화산화 알루미늄(AlNxOy로 표시됨)을 사용하는 것도 가능하다. 이 재료에도 방열 효과뿐만 아니라, 수분, 알칼리 금속 등의 침입을 방지하는 효과가 있다.
또한, 일본 공개특허공고 소62-90260호 공보에 개시된 재료가 사용될 수도 있다. 즉, Si, Al, N, O, 또는 M(여기서, M은 희토류 원소 중 적어도 하나의 원소, 바람직하게는, Ce(세슘), Yb(이테르븀), Sm(사마륨), Er(에르븀), Y(이트륨), La(란탄), Gd(가돌리늄), Dy(디스프로슘), 및 Nd(네오디뮴)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소이다)을 함유하는 절연막이 사용될 수도 있다. 이들 재료에도 방열 효과뿐만 아니라, 수분, 알칼리 금속 등의 침입을 방지하는 효과가 있다.
또한, 적어도 다이아몬드 박막 또는 비정질 탄소막(특히, 다이아몬드와 닮은 탄소(diamond-like carbon: DLC)막이라 불리는, 다이아몬드에 가까운 특성을 가지 는 막)을 포함하는 탄소막이 사용될 수도 있다. 이들 막은 매우 높은 열 전도율을 가지고, 방열층으로서 매우 효과적이다. 막 두께가 두껍게 되면, 막아 갈색을 띠게 되고, 투과율이 감소되므로, 막 두께를 가능한 한 얇게(바람직하게는, 5∼100 ㎚) 형성하는 것이 바람직하다.
제1 패시베이션 막(41)의 목적은 알칼리 금속 및 수분으로부터 TFT를 보호하는 것에 있으므로, 그 효과를 상실하는 재료이어서는 않된다. 따라서, 방열 효과를 가지는 상기 재료들로 된 박막이 단독으로 사용될 수 있지만, 이들 박막을 알칼리 금속 및 수분의 투과를 방지할 수 있는 절연막(대표적으로는, 질화규소막(SixNy) 또는 질화산화규소막(SiOxNy))과 적층시키는 것이 효과적이다.
EL 표시장치에는 크게 나누어 4가지의 컬러화 표시 방식이 있다. 즉, R(적색), G(녹색), 및 B(청색)에 각각 대응한 3 종류의 EL 소자를 형성하는 방식; 백색 발광의 EL 소자와 컬러 필터를 조합한 방식; 청색 또는 청녹색 발광의 EL 소자와 형광체(형광성 색 변환층, CCM)를 조합한 방식; 및 음극(대향 전극)에 투명 전극을 사용하여 RGB에 대응한 EL 소자를 중첩시키는 방식이 있다. 도 5에는 하나의 화소만이 도시되었지만, 동일 구조의 화소들이 적색, 녹색 및 청색에 각각 대응하여 형성되고, 이들 화소에 의해 컬러 표시를 행할 수 있다. 화소의 각 색의 EL 층에는 공지의 재료가 사용될 수도 있다. 본 발명은 발광 방식에 관계없이 실시하는 것이 가능하고, 상기 4가지 방식 모두가 본 발명에서 사용될 수 있다.
또한, 제1 패시베이션 막(41)을 형성한 후, 각 TFT를 덮는 형상으로 제2 층 간절연막(평탄화막으로도 불릴 수 있음)(44)을 형성하여, TFT로 인하여 야기되는 단차(段差)의 평탄화를 행한다. 제2 층간절연막(44)으로는 유기 수지막이 바람직하고, 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴, BCB(벤조사이클로부텐) 등의 재료가 사용될 수 있다. 물론, 충분한 평탄화가 가능하다면, 무기 막도 사용될 수 있다.
TFT에 의해 야기된 단차를 제2 층간절연막(44)에 의해 평탄화하는 것은 매우 중요하다. 후에 형성되는 EL 층은 매우 얇기 때문에, 단차가 존재하는 부분에서 양극과 음극 사이에 균열 및 단락(短絡)이 발생하는 경우가 있다. 따라서, 가능한 한 평탄한 표면에 EL 층을 형성할 수 있도록, 화소 전극의 형성 전에 평탄화를 행하는 것이 바람직하다.
제2 패시베이션 막(45)은 EL 소자로부터의 알칼리 금속의 확산을 차단하는 중요한 역할을 한다. 그의 막 두께는 5 ㎚∼1 ㎛(전형적으로는, 20∼300 ㎚)로 하면 좋다. 알칼리 금속의 투과를 방지할 수 있는 절연막이 제2 패시베이션 막(45)에 사용된다. 제1 패시베이션 막(41)으로 사용된 재료가 제2 패시베이션 막(45)의 재료로서 사용될 수도 있다. 또한, 제2 패시베이션 막(45)은 EL 소자에서 발생한 열을 방출하여 EL 소자에 열이 축적되지 않도록 하는 방열층으로도 기능한다. 또한, 제2 층간절연막(44)이 유지 수지막인 경우는, 열에 약하기 때문에, 제2 패시베이션 막(45)은 EL 소자에서 발생한 열이 제2 층간절연막(44)에 악영향을 미치지 않도록 한다. 제2 패시베이션 막(45)은 상기 열로 인한 열화를 방지하는 동시에, EL 층 내의 알칼리 금속이 TFT 측으로 확산하지 않도록 하는 보호층으로도 기능하고, 또한, TFT 측으로부터의 수분 및 산소가 EL 층 측으로 침입하지 않도록 하는 보호 층으로도 기능한다.
상기한 바와 같이, EL 표시장치를 제작하는데 있어서 유기 수지막에 의해 TFT를 평탄화하는 것이 효과적이지만, 종래에, EL 소자에서 발생한 열로 인한 유기 수지막의 열화를 고려한 구조는 없었다. 본 발명에서는, 제2 패시베이션 막(45)을 형성함으로써 이 문제를 해결하고 있는 점도 특징의 하나이다.
화소 전극(EL 소자의 양극)(46)은 투명 도전막이고, 제2 패시베이션 막(45), 제2 층간절연막(44), 및 제1 패시베이션 막(41)에 콘택트 홀을 개공(開孔)한 후, 그 형성된 콘택트 홀에서 전류 제어용 TFT(202)의 드레인 배선(37)에 접속되도록 형성된다.
화소 전극(46)을 형성한 후, 제2 패시베이션 막(45)상에 유기 수지막으로 된 분리층(101)을 형성한다. 본 실시형태에서는, 감광성 폴리이미드막을 스핀 코팅법에 의해 형성하고, 패터닝에 의해 분리층(101)을 형성한다. 이 분리층(101)은 잉크젯 방법에 의해 EL 층을 형성할 때와 같은 형태를 가지고, 이 분리층의 배치에 의해 EL 소자 형성 장소가 획정(劃定)될 수 있다.
분리층(101)을 형성한 후, EL 층(유기 재료가 바람직함)(47)을 잉크젯 방법에 의해 형성한다. EL 층(47)에는 단층 구조 또는 적층 구조가 사용될 수 있고, 적층 구조를 사용하는 경우가 많다. 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 주입층, 및 정공 수송층과 같은 층들이 조합된 다양한 적층 구조가 제안되어 있고, 본 발명에서는 어떠한 적층 구조라도 사용될 수 있다. 또한, EL 층에 형광성 안료 등을 첨가할 수도 있다.
본 발명에서는 이미 알려진 어떠한 EL 재료라도 사용될 수 있다. 그러한 재료로서 유기 재료가 널리 알려져 있고, 구동 전압을 고려하면, 유기 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 EL 재료로서는, 예를 들어, 아래의 미국 특허 및 일본국 공개특허공보에 개시된 재료들이 사용될 수 있다.
미국 특허 제4,356,429호; 미국 특허 제4,539,507호; 미국 특허 제4,720,432호; 미국 특허 제4,769,292호; 미국 특허 제4,885,211호; 미국 특허 제4,950,950호; 미국 특허 제5,059,861호; 미국 특허 제5,047,687호; 미국 특허 제5,073,446호; 미국 특허 제5,059,862호; 미국 특허 제5,061,617호; 미국 특허 제5,151,629호; 미국 특허 제5,294,869호; 미국 특허 제5,294,870호; 일본 공개특허공고 평10-189525호; 일본 공개특허공고 평8-241048호; 및 일본 공개특허공고 평8-78159 호.
구체적으로는, 정공 주입층으로서의 유기 재료로는 아래의 일반 화학식 1로 나타내어지는 것이 사용될 수 있다.
Figure 112005053318931-pat00001
(화학식 1)
여기서, Q는 N 또는 C-R(탄소 체인)이고, M은 금속, 금속 산화물, 또는 금속 할로겐화물이고, R은 수소, 알킬, 아랄킬, 알릴, 또는 알칼릴이고, T1 및 T2는 수소, 알킬 또는 할로겐과 같은 치환기를 포함하는 불포화 6원 고리이다.
또한, 정공 수송층으로서의 유기 재료로는 방향족 3차 아민이 사용될 수 있 고, 바람직하게는 아래의 일반 화학식 2로 나타내어지는 테트라-알릴-디아민을 포함한다.
Figure 112005053318931-pat00002
(화학식 2)
화학식 2에서, Are는 알릴렌 군이고, n은 1∼4의 정수이고, AR, R7, R8, 및 R9는 각각 선택된 알릴 군이다.
또한, EL 층, 전자 수송층, 또는 전자 주입층으로서의 유기 재료로는 금속 옥시노이드 화합물이 사용될 수 있다. 금속 옥시노이드 화합물로서는 아래의 일반 화학식 3으로 나타내어지는 것이 사용될 수 있다.
Figure 112005053318931-pat00003
(화학식 3)
여기서, R2∼R7은 치환 가능하고, 아래와 같은 금속 옥시노이드 화합물이 사용될 수도 있다.
Figure 112005053318931-pat00004
(화학식 4)
화학식 4에서, R2∼R7은 상기한 바와 같이 정의되고, L1∼L5는 1 내지 12개의 탄소원소를 함유하는 탄수화물 군이고; L1 및 L2, 또는 L2 및 L3는 벤조 고리를 형성할 수 있다. 또한, 아래와 같은 금속 옥시노이드 화합물이 사용될 수도 있다.
Figure 112005053318931-pat00005
(화학식 5)
여기서, R2∼R6는 치환 가능하다. 따라서, 유기 EL 재료로서는 유기 리간드(ligand)를 가지는 배위 화합물이 포함된다. 상기 예들은 본 발명의 EL 재료로서 사용될 수 있는 유기 EL 재료의 몇몇 예에 불과하고, 이들에 한정할 필요는 절대 없다.
또한, 본 발명에서는 EL 층을 형성하는 방법으로서 잉크젯 방법을 사용하기 때문에, EL 재료로서 폴리머계 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 대표적인 폴리머계 재료로서는, 폴리파라페닐렌 비닐렌(PPV)계 재료 및 폴리플루오렌계 재료와 같은 폴리머 재료를 들 수 있다. 컬러화를 위해서는, 예를 들어, 적색 발광 재료로서 시아노-폴리페닐렌 비닐렌을 사용하고, 녹색 발광 재료로서 폴리페닐렌 비닐렌을 사용하고, 청색 발광 재료로서 폴리페닐렌 비닐렌 또는 폴리알킬페닐렌을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 예들은 본 발명의 EL 재료로서 사용될 수 있는 유기 EL 재료의 예이고, 이들에 한정될 필요는 없다. 잉크젯 방법에 사용될 수 있는 유기 EL 재료에 관해서는, 일본국 공개특허공고 평10-012377호 공보에 개시된 재료들 모두가 인용될 수 있다.
잉크젯 방법은 버블 젯(bubble jet) 방법(열 잉크젯 방법이라고도 함)과 피에조(piezo) 방법으로 대별되고, 본 발명을 실시하는데는 피에조 방법이 바람직하다.
또한, 실제로, 화소 전극 상에 EL 재료를 도포할 때의 형상은 실시형태 1에서 나타낸 바와 같이 스트라이프 형상, 또는 다수의 도트를 연속시킨 장원형 또는 장방형 형상일 수 있다. 분리층(101)은 잉크젯 방법에 의해 EL 층들을 형성할 때 인접한 EL 층들이 서로 혼합되지 않도록 기능한다.
컬러 표시를 행하기 위해서는, 도 6(A)에 도시된 바와 같이, 적색 발광의 EL 층(47R), 녹색 발광의 EL 층(47G), 및 청색 발광의 EL 층(47B)이 형성된다. 이때, 각각의 EL 층을 순차로 형성할 수도 있고, 적색, 녹색, 및 청색에 대응하는 EL 층들을 동시에 형성할 수도 있다. 또한, EL 형성 용액에 함유된 용매를 제거하기 위해 베이킹(baking)(소성(燒成)) 처리가 필요하다. 이 베이킹 처리는 모든 EL 층을 형성한 후에 행해질 수 있다. 또는, 하나의 EL 층의 형성이 완료될 때마다 베이킹 처리가 행해질 수도 있다. 그리하여, EL 층은 50∼250 nm의 두께를 가지도록 형성된다.
도 21(A) 및 도 21(B)는 화소부의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 스트라이프 형태, 또는 장원형 또는 장방형 형태로 형성된 EL 층에 다수의 화소 전극이 형성되어 있는 상태를 나타내고 있다. 도 21(A)에서는, 상이한 색으로 발광하는 EL 층(1702a, 1702b)에 대응하여 다수의 화소 전극이 형성되어 있다. 2개의 TFT, 즉, 스위칭용 TFT와 전류 제어용 TFT가 각각의 화소 전극에 접속되어 있다. 또한, EL 층(1702a)과 EL 층(1702b)은 분리층(1701)에 의해 분리되어 있다. 다색 표시를 위해서는, 화소 전극(1703a, 1703b)을 1 세트로 하여 하나의 화소(1710a)를 형성한다. 마찬가지로, 인접한 화소(1710b)를 형성하고, 화소들 사이의 간극을 D라 할 때, D의 값은 EL 층의 두께의 5∼10배로 한다. 즉, D의 값은 250∼2500 ㎚으로 한다.
도 21(B)는 화소부의 다른 구성의 예를 나타내는 도면이다. 예를 들어, 적색, 녹색, 및 청색에 대응하여 상이한 색으로 발광하는 EL 층(1705a, 1705b, 1705c)에 다수의 화소 전극이 형성되어 있다. 그 EL 층들은 분리층(1704)에 의해 분리되어 있다. 다색 또는 RGB 풀 컬러 표시를 위해서는, 화소 전극(1706a, 1706b, 1706c)을 1 세트로 하여 하나의 화소(1720a)를 형성한다. 인접한 화소(1710b)가 마찬가지로 형성되고, 화소들 사이의 간극을 D라 할 때, D의 값은 EL 층의 두께의 5∼10배로 한다. 즉, D의 값은 250∼2500 ㎚로 한다. 그리하여, 선명한 화상 표시가 이루어질 수 있다.
또한, EL 층(47)을 형성할 때, 처리 분위기로서 수분이 가능한 한 적은 건조한 분위기를 사용하는 것이 바람직하고, 불활성 가스 내에서 EL 층의 형성을 행하는 것이 바람직하다. EL 층은 수분 및 산소의 존재로 인해 쉽게 열화(劣化)하므로, EL 층(47)을 형성할 때 이들 요인을 극력 배제할 필요가 있다. 예를 들어, 건조한 질소 분위기 및 건조한 아르곤 분위기와 같은 분위기가 바람직하다.
이렇게 하여 잉크젯 방법에 의해 EL 층(47)을 형성한 후, 음극(48)과 보조 전극(49)을 형성한다. 본 명세서에서는, 화소 전극(양극), EL 층, 및 음극으로 형성된 발광 소자를 EL 소자라 부른다.
음극(48)에는, 일 함수가 작은, 마그네슘(Mg), 리듐(Li), 또는 칼슘(Ca)을 함유한 재료가 사용된다. 바람직하게는, MgAg(Mg와 Ag가 Mg:Ag=10:1의 비율로 혼합된 재료)로 된 전극이 사용된다. 다른 예로서는, MgAgAl 전극, LiAl 전극, 및 LiFAl 전극을 들 수 있다. 또한, 보조 전극(49)은 외부 수분 등에 대한 보호막이 되도록 형성된 전극이고, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 함유한 재료가 사용된다. 또한, 보조 전극(48)은 방열 효과도 가진다.
대기에의 노출 없이 건조한 불활성 분위기에서 EL 층(47)과 음극(48)을 연속적으로 형성하는 것이 바람직하다. 이것은, EL 층으로서 유기 재료가 사용되는 경우 수분에 매우 약하기 때문에, 대기에의 노출 시의 수분 흡수를 피하기 위한 것이다. 또한, EL 층(47) 및 음극(48)뿐만 아니라, 보조 전극(49)까지도 연속적으로 형성하면 더욱 좋다.
또한, 제3 패시베이션 막(50)은 10 ㎚∼1 ㎛(바람직하게는, 200∼500 ㎚)의 막 두께를 가질 수 있다. 제3 패시베이션 막(50)을 형성하는 목적은 주로, 수분으로부터 EL 층(47)을 보호하는 것이고, 제2 패시베이션 막(45)과 마찬가지로 방열 효과를 가질 수도 있다. 따라서, 제1 패시베이션 막(41)에서 사용된 것과 동일한 재료가 제3 패시베이션 막(50)의 형성 재료로서 사용될 수 있다. EL 층(47)으로서 유기 재료가 사용되는 경우, 산소와의 결합으로 인해 열화할 가능성이 있기 때문에, 산소를 쉽게 방출하는 절연막을 사용하지 않는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 바와 같이, EL 층은 열에 약하기 때문에, 가능한 한 낮은 온도(바람직하게는, 실온에서 120℃까지의 온도 범위)에서 성막하는 것이 바람직하다. 따라서, 플라즈마 CVD법, 스퍼터링법, 진공 증착법, 이온 도금법, 및 용액 도포법(스핀 코팅법)이 바람직한 성막 방법이라고 말할 수 있다.
제2 패시베이션 막(45)을 형성하는 것만으로도 EL 소자의 열화를 충분히 억제할 수 있지만, 2개의 절연막, 즉, 제2 패시베이션 막(45)과 제3 패시베이션 막(50)을 사용하여 EL 소자를 끼워잡고 EL 소자를 둘러쌈으로써, EL 층 내로의 수분 및 산소의 침입을 방지하고, EL 층으로부터의 알칼리 금속의 확산을 차단하고, EL 층에의 열의 축적을 방지하는 것이 더 바람직하다. 그 결과, EL 층의 열화가 더욱 억제되고, 신뢰성이 높은 EL 표시장치가 얻어질 수 있다.
또한, 본 발명의 EL 표시장치는 도 5에 나타낸 구조를 가지는 화소로 구성된 화소부를 가지고, 기능에 따라 상이한 구조를 가지는 TFT가 화소내에 배치되어 있다. 그리하여, 오프 전류값이 충분히 낮은 스위칭용 TFT와 핫 캐리어 주입에 강한 전류 제어용 TFT가 동일한 화소내에 형성될 수 있고, 신뢰성이 높고 양호한 화상 표시가 가능한(동작 성능이 높은) EL 표시장치가 얻어질 수 있다.
도 5의 화소 구조에서 스위칭용 TFT로서 멀티게이트 구조의 TFT가 사용되지만, LDD 영역 배치 및 다른 구조에 관해서는 도 5의 구조에 한정할 필요는 없다. 상기 구성을 가지는 본 발명을 아래의 실시예에 의해 더 상세히 설명한다.
[실시예 1]
본 실시예를 도 7∼도 9를 참조하여 설명한다. 여기서는, 화소부와, 그 화소부의 주변에 형성되는 구동회로부의 TFT를 동시에 제작하는 방법에 대하여 설명한다. 설명의 간략화를 위해, 구동회로에 대해서는 기본 회로인 CMOS 회로를 나타내는 것으로 한다.
먼저, 도 7(A)에 도시된 바와 같이, 유리 기판(300)상에 하지막(301)을 300 ㎚의 두께로 형성한다. 본 실시예에서는, 하지막(301)으로서 질화산화규소막들을 적층하여 사용한다. 이때, 유리 기판(300)과 접촉하는 막에서의 질소 농도를 10∼25 wt%로 하는 것이 좋다.
또한, 하지막(300)의 일부로서, 도 5에 나타낸 제1 패시베이션막(41)과 같은 재료로 된 절연막을 제공하는 것도 효과적이다. 전류 제어용 TFT는 많은 전류가 흐르게 되기 때문에 발열하기 쉽고, 가능한 한 근접한 위치에 방열 효과를 가지는 절연막을 제공하는 것이 효과적이다. +
다음에, 공지의 성막 방법에 의해 하지막(301)상에 비정질 규소막(도시되지 않음)을 50 ㎚의 두께로 형성한다. 비정질 규소막에 한정할 필요는 없고, 비정질 구조를 함유하는 반도체막(미(微)결정 반도체막을 포함)이라면 다른 막을 형성할 수도 있다. 또한, 비정질 실리콘 게르마늄막과 같은 비정질 구조를 함유하는 화합물 반도체막도 사용될 수 있다. 또한, 막 두께는 20∼100 ㎚로 하면 좋다.
그 다음, 공지의 기술에 의해 비정질 규소막을 결정화하여 결정성 규소막(다결정 규소막 또는 폴리실리콘막이라고도 불림)(302)을 형성한다. 공지의 결정화 방법으로는, 전기로를 이용한 열 결정화법, 레이저를 이용한 레이저 어닐 결정화법, 및 적외선 램프를 이용한 램프 어닐 결정화법이 있다. 본 실시예에서는, XeCl 가스를 사용한 엑시머 레이저로부터의 광을 이용하는 레이저 어닐법에 의해 결정화를 행하였다.
본 실시예에서는, 선형으로 가공된 펄스 발진형 엑시머 레이저광을 사용하지만, 직사각형의 레이저광이 사용될 수도 있고, 연속 발진형 아르곤 레이저광이나 연속 발진형 엑시머 레이저광이 사용될 수도 있다. 레이저의 광원은 엑시머 레이저에 한정되는 것은 아니고, YAG 레이저의 제2 고조파 또는 제3 고조파가 사용될 수도 있다.
본 실시예에서는, TFT의 활성층으로서 결정성 규소막을 사용하지만, 비정질 규소막을 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 전류 제어용 TFT는 많은 전류를 흐르게 할 필요가 있으므로, 전류가 흐르기 쉬운 결정성 규소막을 사용하는 것이 유리하다. 또한, 오프 전류를 감소시킬 필요가 있는 스위칭용 TFT의 활성층을 비정질 규소막으로 형성하고, 전류 제어용 TFT의 활성층을 결정성 규소막으로 형성하는 것이 효과적이다. 비정질 규소막에서는, 캐리어 이동도가 낮기 때문에 전류가 흐르기 어렵고, 오프 전류가 쉽게 흐르지 않는다. 즉, 전류가 쉽게 흐르지 않는 비정 질 규소막과 전류가 쉽게 흐르는 결정성 규소막 모두의 이점이 이용될 수 있다.
다음에, 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 결정성 규소막(302)상에 산화규소막으로 된 보호막(303)을 130 ㎚의 두께로 형성한다. 이 두께는 100∼200 ㎚(바람직하게는, 130∼170 ㎚)의 범위내에서 선택될 수 있다. 또한, 규소를 함유하는 절연막이라면 다른 막이 사용될 수도 있다. 이 보호막(303)은 불순물 첨가시 결정성 규소막이 플라즈마에 직접 노출되지 않도록 하고, 또한 불순물의 미세한 농도 제어를 가능하게 하도록 형성된다.
그 다음, 보호막(303)상에 레지스트 마스크(304a, 304b)를 형성하고, n형 도전형을 부여하는 불순물 원소(이하, n형 불순물 원소라 함)를 첨가한다. n형 불순물 원소로서는, 대표적으로는 주기율표 15족에 속하는 원소가 사용되고, 전형적으로는 인 또는 비소가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 포스핀(PH3)을 질량 분리 없이 플라즈마 활성화하는 플라즈마 도핑법을 사용하고, 인을 1×1018 원자/cm3의 농도로 첨가한다. 물론, 질량 분리를 행하는 이온 주입법이 사용될 수도 있다.
이 공정에 의해 형성되는 n형 불순물 영역(305, 306)에는 n형 불순물 원소가 2×1016∼5×1019 원자/cm3(대표적으로는, 5×1017∼5×1018 원자/cm3)의 농도로 함유되도록 도즈량을 조절한다.
다음에, 도 7(C)에 도시된 바와 같이, 보호막(303)을 제거하고, 첨가된 주기율표 15족 원소의 활성화를 행한다. 활성화 수단으로서 공지의 활성화 기술이 사용될 수 있고, 본 실시예에서는 엑시머 레이저광의 조사(照射)에 의해 활성화를 행하였다. 물론, 펄스 발진형 엑시머 레이저 및 연속 발진형 엑시머 레이저 모두가 사용될 수도 있고, 엑시머 레이저의 사용에 한정할 필요는 없다. 첨가된 불순물 원소의 활성화가 목적이므로, 결정성 규소막이 용융하지 않는 정도의 에너지로 조사되는 것이 바람직하다. 레이저 조사는 보호막(303)을 그대로 둔 채 행할 수도 있다. 레이저광에 의한 불순물 원소의 활성화와 함께, 열처리에 의한 활성화가 행해질 수도 있다. 열처리에 의해 활성화를 행하는 경우에는, 기판의 내열성을 고려하여 450∼550℃ 정도에서 열처리를 행하는 것이 좋다.
이 공정에 의해, n형 불순물 영역(305, 306)의 엣지(edge), 즉, n형 불순물 영역(305, 306)의 주위에 존재하는 n형 불순물 원소가 첨가되지 않은 영역과의 경계부(접합부)가 명확하게 된다. 이것은, 후에 TFT가 완성된 시점에서 LDD 영역과 채널 형성 영역 사이에 매우 양호한 접합부가 형성될 수 있다는 것을 의미한다.
그 다음, 도 7(D)에 도시된 바와 같이, 결정성 규소막의 불필요한 부분을 제거하여, 섬 모양의 반도체막(이하, 활성층이라 함)(307∼310)을 형성한다.
그 다음, 도 7(E)에 도시된 바와 같이, 활성층(307∼310)을 덮도록 게이트 절연막(311)을 형성한다. 게이트 절연막(311)으로는, 10∼200 ㎚, 바람직하게는, 50∼150 ㎚의 두께를 가지는 규소 함유 절연막이 사용될 수 있다. 단층 구조 또는 적층 구조가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 두께 110 ㎚의 질화산화규소막을 사용하였다.
그 다음, 두께 200∼400 ㎚의 도전막을 형성하고, 패터닝하여, 게이트 전극(312∼316)을 형성한다. 본 실시예에서는, 게이트 전극과, 그 게이트 전극에 전기 적으로 접속되는 리드 배선(이하, 게이트 배선이라 함)을 상이한 재료로 형성하였다. 구체적으로는, 게이트 배선에는 게이트 전극보다 낮은 저항을 가지는 재료를 사용한다. 이것은, 게이트 전극으로는 미세가공이 가능한 재료를 사용하고, 게이트 배선에는 미세가공돨 수 없어도 배선 저항이 작은 재료를 사용하여야 하기 때문이다. 물론, 게이트 전극과 게이트 배선을 동일한 재료로 형성할 수도 있다.
또한, 게이트 전극은 단층의 도전막으로 형성될 수 있고, 필요에 따라서는, 2층 또는 3층의 적층막으로 하는 것이 바람직하다. 게이트 전극의 재료로서는 모든 공지의 도전막이 사용될 수 있다. 그러나, 상기한 바와 같이, 미세가공이 가능한 재료, 구체적으로는, 2 ㎛ 이하의 선폭으로 패터닝될 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
대표적으로는, 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr), 및 도전성을 가지는 규소(Si) 중에서 선택된 원소로 된 막, 또는 상기 원소의 질화물로 된 막(대표적으로는, 질화 탄탈막, 질화 텅스텐막, 또는 질화 티탄막), 또는 상기 원소들의 조합으로 된 합금막(대표적으로는, Mo-W 합금, Mo-Ta 합금), 또는 상기 원소의 규화물 막(대표적으로는, 규화 텅스텐막 또는 규화 티탄막)을 사용할 수 있다. 물론, 이들 막이 단층 또는 적층으로 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 두께 50 ㎚의 질화 탄탈(TaN)막과 두께 350 ㎚의 탄탈(TA)막과의 적층막을 사용한다. 이들 막은 스퍼터링법에 의해 형성될 수 있다. 스퍼터링 가스로서 Xe, Ne 등의 불활성 가스가 첨가되면, 응력으로 인한 막의 벗겨짐이 방지될 수 있다.
이때, 게이트 전극(313, 316)은 게이트 절연막(311)을 사이에 두고 각각 n형 불순물 영역(305, 306)의 일부와 겹치도록 형성된다. 이 겹침부분이 후에 게이트 전극과 겹치는 LDD 영역이 된다.
그 다음, 도 8(A)에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(312∼316)을 마스크로 하여 자기정합적으로 n형 불순물 원소(본 실시예에서는 인)를 첨가한다. 이렇게 하여 형성되는 불순물 영역(317∼323)에 n형 불순물 영역(305, 306)의 1/10∼1/2(대표적으로는, 1/4∼1/3)의 농도로 인이 첨가되도록 첨가를 조절한다. 구체적으로는, 1×1016∼5×1018 원자/cm3(전형적으로는, 3×1017∼3×1018 원자/cm3)의 농도가 바람직하다.
그 다음, 도 8(B)에 도시된 바와 같이, 게이트 전극을 덮는 형태로 레지스트 마스크(324a∼324c)를 형성하고, n형 불순물 원소(본 실시예에서는 인)를 첨가하여, 고농도로 인을 함유하는 불순물 영역(325∼331)을 형성한다. 여기서는, 포스핀(PH3)을 사용한 이온 도핑법을 행하고, 이들 영역의 인 농도가 1×1020∼1×1021 원자/cm3(대표적으로는, 2×1020∼5×1021 원자/cm3)이 되도록 조절한다.
이 공정에 의해, n채널형 TFT의 소스 영역 또는 드레인 영역이 형성되고, 스위칭용 TFT에서는, 도 8(A)의 공정에 의해 형성된 n형 불순물 영역(320∼322)의 일부가 남는다. 이 잔존 영역이 도 5의 스위칭용 TFT의 LDD 영역(15a∼15d)에 대응한다.
다음에, 도 8(C)에 도시된 바와 같이, 레지스트 마스크(324a∼324c)를 제거 하고, 새로운 레지스트 마스크(332)를 형성한다. 그 다음, p형 불순물 원소(본 실시예에서는 붕소)를 첨가하여, 고농도로 붕소를 함유한 불순물 영역(333, 334)을 형성한다. 여기서는, 디보란(B2H6)을 사용한 이온 도핑법에 의해 3×1020∼3×1021 원자/cm3(대표적으로는, 5×1020∼1×1021 원자/cm3)의 농도가 되도록 붕소를 첨가하여 불순물 영역(333, 334)을 형성하였다.
불순물 영역(333, 334)에는 인이 1×1020∼1×1021 원자/cm3의 농도로 이미 첨가되어 있지만, 여기서 첨가되는 붕소는 상기 인의 농도의 적어도 3배 이상의 농도로 첨가된다. 따라서, 이미 형성되어 있는 n형 불순물 영역이 p형으로 완전히 반전되어 p형 불순물 영역으로서 기능한다.
그 다음, 레지스트 마스크(332)를 제거한 후, 각각의 농도로 첨가된 n형 및 p형 불순물 원소를 활성화한다. 활성화 수단으로서는, 노 어닐법, 레이저 어닐법 또는 램프 어닐법이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 전기로에서 질소 분위기 중에서 550℃로 4시간 열처리를 행하였다.
이때, 분위기 중의 산소를 극력 배제하는 것이 중요하다. 이것은, 소량이라도 산소가 존재하면, 전극의 노출된 표면이 산화하여, 저항 증가를 초래하는 동시에, 후에 오믹 콘택트(ohmic contact)를 만드는 것이 어렵게 되기 때문이다. 따라서, 상기 활성화 공정에서의 처리 분위기 중의 산소 농도를 1 ppm 이하, 바람직하게는, 0.1 ppm 이하로 하는 것이 바람직하다.
활성화 공정이 종료된 후, 도 8(D)에 도시된 바와 같이, 두께 300 ㎚의 게이트 배선(335)을 형성한다. 게이트 배선(335)의 재료로서는, 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)를 주성분(조성으로서 50∼100%를 차지함)으로 하는 금속막이 사용될 수 있다. 도 5의 게이트 배선(211)과 같이, 스위칭용 TFT의 게이트 전극(314, 315)(도 5의 게이트 전극(19a, 19b)에 대응)이 전기적으로 접속되도록 하는 배치로서 게이트 배선(335)을 형성한다.
이러한 구조로 함으로써, 게이트 배선의 배선 저항이 매우 작게 될 수 있으므로, 대면적의 화상 표시 영역(화소부)이 형성될 수 있다. 즉, 이 구조에 의해 대각선 길이 10인치 이상(또는 30인치 이상)의 화면 크기를 가지는 EL 표시장치가 실현되기 때문에, 본 실시예의 화소 구조는 매우 효과적이다.
그 다음, 도 9(A)에 도시된 바와 같이, 제1 층간절연막(336)을 형성한다. 제1 층간절연막(336)으로서는, 규소를 함유한 절연막을 단층으로 사용하지만, 그 사이에 조합된 적층막이 사용될 수도 있다. 또한, 400 ㎚∼1.5 ㎛의 막 두께가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 두께 200 ㎚의 질화산화규소막상에 두께 800 ㎚의 산화규소막을 적층한 적층 구조가 사용된다.
또한, 3∼100%의 수소를 함유한 분위기에서 300∼450℃로 1∼12시간 열처리를 행하여, 수소화 처리를 행한다. 이 공정은 열적으로 활성화된 수소에 의해 반도체막 중의 댕글링 결합(dangling bond)을 수소 종단하는 공정이다. 수소화의 다른 수단으로서, 플라즈마 수소화(플라즈마에 의해 활성화된 수소를 사용)가 행해질 수도 있다.
또한, 수소화 처리는 제1 층간절연막(336)을 형성하는 사이에 삽입될 수도 있다. 즉, 두께 200 ㎚의 질화산화규소막을 형성한 후 상기와 같이 수소화 처리를 행한 다음, 나머지 800 ㎚ 두께의 산화규소막을 형성할 수도 있다.
그 다음, 제1 층간절연막(336)에 콘택트 홀을 형성하고, 소스 배선(337∼340) 및 드레인 배선(341∼343)을 형성한다. 본 실시예에서, 이 전극을, 두께 100 ㎚의 티탄막, 두께 300 ㎚의 티탄 함유 알루미늄막, 및 두께 150 ㎚의 티탄막을 스퍼터링법에 의해 연속적으로 형성한 3층 구조의 적층막으로 하였다. 물론, 다른 도전막이 사용될 수도 있다.
그 다음, 제1 패시베이션막(344)을 50∼500 ㎚(대표적으로는, 200∼300 ㎚)의 두께로 형성한다. 본 실시예에서는, 제1 패시베이션막(344)으로서 두께 300 ㎚의 질화산화규소막을 사용하였다. 이것은 질화규소막으로 대체될 수도 있다. 물론, 도 5의 제1 패시베이션막(41)과 동일한 재료를 사용하는 것도 가능하다.
질화산화규소막의 형성 전에 H2 또는 NH3 등과 같은 수소 함유 가스를 사용한 플라즈마 처리를 행하는 것이 효과적이다. 이 전(前)처리에 의해 활성화된 수소가 제1 층간절연막(336)에 공급되고, 열처리를 행함으로써 제1 패시베이션막(344)의 막질이 개선된다. 이와 동시에, 제1 층간절연막(336)에 첨가된 수소가 하층 측으로 확산하여, 활성층이 효과적으로 수소화될 수 있다.
다음에, 도 9(B)에 도시된 바와 같이, 유기 수지로 된 제2 층간절연막(347)을 형성한다. 유기 수지로서는, 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴, BCB(벤조사이클 로부텐) 등을 사용할 수 있다. 특히, 제2 층간절연막(347)은 주로 평탄화에 사용되기 때문에, 평탄성이 우수한 아크릴이 바람직하다. 본 실시예에서는, TFT에 의해 형성되는 단차를 평탄화하기에 충분한 두께로 아크릴 막을 형성하였다. 그의 두께는 바람직하게는 1∼5 ㎛(더 바람직하게는, 2∼4 ㎛)로 하는 것이 좋다.
그 다음, 제2 층간절연막(347)상에 두께 100 ㎚의 제2 패시베이션 막(348)을 형성한다. 본 실시예에서는, Si, Al, N, O, 및 La를 함유하는 절연막이 사용되기 때문에, 그 위에 제공되는 EL 층으로부터 알칼리 금속이 확산하는 것을 방지할 수 있다. 이와 동시에, EL 층으로 수분이 침입하는 것이 차단되고, EL 층에서 발생하는 열이 소산되어, 열로 인한 EL 층의 열화 및 평탄화막(제2 층간절연막)의 열화를 억제할 수 있다.
그리고, 제2 패시베이션 막(348), 제2 층간절연막(347) 및 제1 패시베이션막(344)에 드레인 배선(343)에 이르는 콘택트 홀을 형성하고, 화소 전극(349)을 형성한다. 본 실시예에서는, 두께 110 ㎚의 산화 인듐-주석(ITO)막을 형성하고, 패터닝을 행하여 화소 전극을 형성하였다. 이 화소 전극(349)은 EL 소자의 양극이 된다. 다른 재료로서, 산화 인듐-티탄 막 또는 산화 인듐-아연 막을 사용할 수도 있다.
본 실시예에서는 화소 전극(349)이 드레인 배선(343)을 통해 전류 제어용 TFT의 드레인 영역(331)에 전기적으로 접속된 구조로 되어 있다. 이 구조에는 다음과 같은 이점(利點)이 있다.
화소 전극(349)이 EL 층(발광층) 또는 전하 수송층의 유기 재료에 직접 접촉 하는 것으로 되기 때문에, EL 층 등에 함유된 가동 이온이 화소 전극으로 확산할 가능성이 있다. 즉, 본 실시예의 구조에서는, 화소 전극(349)이 활성층의 일부인 드레인 영역(331)에 직접 접속되지 않고, 드레인 배선(343)이 개재하여 활성층 속으로의 가동 이온의 침입을 방지할 수 있다.
다음에, 도 9(C)에 도시된 바와 같이, 잉크젯 방법에 의해 EL 층(350)을 형성하고, 또한, 대기에의 개방 없이 음극(MgAg 전극)(351) 및 보호 전극(352)을 형성한다. 이때, EL 층(350) 및 음극(351)이 형성되기 전에 화소 전극(349)에 열처리를 행함으로써 수분을 완전히 제거하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, EL 소자의 음극으로 MgAg 전극을 사용하지만, 공지의 다른 재료가 사용될 수도 있다.
EL 층(350)으로서는, 실시형태 2에서 설명한 재료가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층 및 전자 수송층으로 된 4층 구조가 EL 층으로 사용되지만, 전자 수송층이 형성되지 않는 경우도 있고, 전자 주입층이 제공되는 경우도 있고, 정공 주입층이 생략되는 경우도 있다. 이와 같이, 조합에 대한 여러 가지 예가 이미 보고되었고, 이들 중 어떤 구성이라도 사용될 수 있다.
정공 주입층 또는 정공 수송층으로서는 아민계의 TPD(트리페닐아민 유도체)가 사용될 수 있고, 또한, 히드라존계(대표적으로는, DEH), 스틸벤계(대표적으로는, STB), 또는 스타버스트계(대표적으로는, m-MTDATA)도 사용될 수 있다. 특히, 유리 전이 온도가 높고 결정화가 어려운 스타버스트계 재료가 바람직하다.
발광층의 적색 발광층으로서는, BPPC, 페릴렌, 및 DCM이 사용될 수 있고, 특 히, Eu(DBM)3(Phen)으로 나타내어진 Eu 착체(錯體)(상세한 내용에 대해서는, Kido,J. 등의 Appl. Phys. 제35권, pp. L394-396, 1996년을 참조할 것)는 620 ㎚의 파장으로 예리한 발광을 가지는 단색성이 높다.
또한, 녹색 발광층으로서는, 대표적으로는, Alq3(8-히드록시퀴놀린 알루미늄)에 퀴나크리돈(quinacridone) 또는 쿠마린(coumarin)이 수 mol%로 첨가된 재료가 사용될 수 있다. 그의 화학식은 아래와 같이 된다.
Figure 112005053318931-pat00006
(화학식 6)
또한, 청색 발광층으로서는, 대표적으로는, DSA(디스틸-아릴렌 유도체)에 아미노 치환 DSA가 첨가된 디스틸-아릴렌 아미노 유도체가 사용될 수 있다. 특히, 고성능 재료인 디스틸-바이페닐(DPVBi)을 사용하는 것이 바람직하다. 그의 화학식은 아래와 같이 된다.
Figure 112005053318931-pat00007
(화학식 7)
보조 전극(352)으로도 수분 또는 산소로부터 EL 층(350)을 보호할 수 있지 만, 바람직하게는 제3 패시베이션 막(353)을 형성하면 좋다. 본 실시예에서는, 제3 패시베이션 막(353)으로서, 두께 300 ㎚의 질화규소막을 형성하였다. 이 제3 패시베이션 막(353)도 보조 전극(352)의 형성 후에 대기에의 개방 없이 연속적으로 형성될 수 있다. 물론, 제3 패시베이션 막(353)으로서, 도 5의 제3 패시베이션 막(50)과 동일한 재료가 사용될 수도 있다.
또한, MgAg 전극(351)의 열화를 방지하기 위해 보조 전극(352)이 제공되고, 알루미늄을 주성분으로 하는 금속막이 대표적이다. 물론, 다른 재료가 사용될 수도 있다. EL 층(350) 및 MgAg 전극(351)은 수분에 매우 약하기 때문에, 보조 전극(352)까지를 대기에의 개방 없이 연속적으로 형성하여, 외기로부터 EL 층을 보호하는 것이 바람직하다.
EL 층(350)의 두께는 10∼400 ㎚(전형적으로는, 60∼160 ㎚)로 하는 것이 좋고, MgAg 전극(351)의 두께는 180∼300 ㎚(전형적으로는, 200∼250 ㎚)로 하는 것이 좋다. EL 층(350)을 적층 구조로 하는 경우, 각 층의 막 두께는 10∼100 ㎚의 범위로 하면 좋다.
이렇게 하여, 도 9(C)에 도시된 바와 같은 구조를 가지는 액티브 매트릭스형 EL 표시장치가 완성된다. 본 실시예의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치에서는, 화소부 뿐만 아니라 구동회로부에도 최적의 구조를 가지는 TFT가 배치됨으로써, 매우 높은 신뢰성이 얻어지고, 동작 특성도 향상될 수 있다.
먼저, 구동회로를 형성하는 CMOS 회로의 n채널형 TFT(205)로서는, 동작 속도를 가능한 한 많이 저하시키지 않도록 핫 캐리어 주입을 감소시키는 구조를 가지는 TFT가 사용된다. 여기서 말하는 구동회로는 시프트 레지스터, 버퍼, 레벨 시프터, 샘플링 회로(샘플 앤드 홀드 회로) 등을 포함한다. 디지털 구동을 행하는 경우에는, D/A 컨버터와 같은 신호 변환 회로도 포함될 수 있다.
본 실시예의 경우, 도 9(C)에 도시된 바와 같이, n채널형 TFT(205)의 활성층은 소스 영역(355), 드레인 영역(356), LDD 영역(357) 및 채널 형성 영역(358)을 포함하고, LDD 영역(357)은 게이트 절연막(311)을 사이에 두고 게이트 전극(313)과 겹쳐 있다.
드레인 영역측에만 LDD 영역을 형성한 것은 동작 속도를 저하시키지 않기 위한 배려이다. 이 n채널형 TFT(205)에서는, 오프 전류값에 너무 많이 주목할 필요는 없고, 오히려 동작 속도를 중시하는 것이 좋다. 따라서, LDD 영역(357)이 게이트 전극과 완전히 겹치게 하여, 저항 성분을 최소로 감소시키는 것이 바람직하다. 즉, 소위 오프셋을 제거하는 것이 바람직하다.
CMOS 회로의 p채널형 TFT(206)에서는, 핫 캐리어 주입으로 인한 열화가 거의 무시될 수 있기 때문에, LDD 영역이 특별히 제공되지 않아도 된다. 물론, n채널형 TFT(205)와 마찬가지로, LDD 영역을 제공하여, 핫 캐리어에 대한 대책을 강구하는 것도 가능하다. 구동회로들 중에서도 샘플링 회로는 다른 회로에 비하여 특수하고, 많은 전류가 채널 형성 영역을 통해 양 방향으로 흐른다. 즉, 소스 영역과 드레인 영역의 역할이 상호 바뀐다. 또한, 오프 전류값을 가능한 한 가장 작은 값으로 억제할 필요가 있고, 그 의미에서, 스위칭용 TFT와 전류 제어용 TFT 사이의 대략 중간 정도의 기능을 가지는 TFT를 배치하는 것이 바람직하다.
따라서, 샘플링 회로를 형성하는 n채널형 TFT로서, 도 13에 도시된 바와 같은 구조를 가지는 TFT를 배치하는 것이 바람직하다. 도 13에 도시된 바와 같이, LDD 영역(901a, 901b)의 일부가 게이트 절연막(902)을 사이에 두고 게이트 전극(903)과 겹쳐 있다. 이 효과는 전류 제어용 TFT(202)와 관련한 설명에서 설명된 바와 같고, 샘플링 회로의 경우는 LDD 영역(901a, 901b)이 채널 형성 영역(904)의 양측에 위치하도록 제공된다는 점이 다르다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같은 구조의 화소를 형성하여 화소부를 형성하고 있다. 화소 내에 형성되는 스위칭용 TFT 및 전류 제어용 TFT의 구조에 대해서는 도 5에서 이미 설명되었기 때문에 여기서는 그 설명을 생략한다.
실제로는, 도 9(C)의 상태까지 완성된 후, 외기에의 노출을 방지하도록, 기밀(氣密)성이 높고 탈가스가 적은 보호 필름(라미네이트 필름, 자외선 경화 수지 필름 등) 또는 세라믹제 밀봉 캔과 같은 하우징재(材)에 의해 패키징(봉입(封入))하는 것이 바람직하다. 이때, 하우징재의 내부를 불활성 가스 분위기로 하거나, 또는 그 내부에 흡습성 재료(예를 들어, 산화 바륨)를 배치하면, EL 층의 신뢰성(수명)이 향상된다.
패키징과 같은 처리에 의해 기밀성을 높인 후, 기판상에 형성된 소자 또는 회로로부터 연장한 단자를 외부 신호 단자에 접속하기 위한 커넥터(가요성 인쇄 회로: FPC)를 부착하여, 제품을 완성한다. 본 명세서에서는, 출하될 수 있는 상태로 된 EL 표시장치를 EL 모듈이라 부른다.
여기서, 본 실시예의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 구성을 도 10의 사시 도를 참조하여 설명한다. 본 실시예의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치는 유리 기판(601)상에 형성된 화소부(602), 게이트측 구동회로(603), 및 소스측 구동회로(604)로 구성되어 있다. 화소부의 스위칭용 TFT(605)는 n채널형 TFT이고, 게이트측 구동회로(603)에 접속된 게이트 배선(606)과 소스측 구동회로(604)에 접속된 소스 배선(607)의 교차점에 배치되어 있다. 또한, 스위칭용 TFT(605)의 드레인은 전류 제어용 TFT(608)의 게이트에 접속되어 있다.
또한, 전류 제어용 TFT(608)의 소스는 전류 공급선(609)에 접속되어 있다. 본 실시예의 구조에서는, 전류 공급선(609)에는 접지 전위가 주어져 있다. 전류 제어용 TFT(608)의 드레인에 EL 소자(610)가 접속되어 있다. 또한, 이 EL 소자(610)의 음극에는 소정의 전압(본 실시예에서 10∼20 V)이 부여된다. 외부 입출력 단자가 되는 FPC(611)에는, 구동회로들에 신호를 전송하기 위한 입출력 배선(접속 배선)(612, 613)과, 전류 공급선(609)에 접속된 입출력 배선(614)이 제공되어 있다.
도 10에 도시된 EL 표시장치의 회로 구성의 일 예가 도 11에 도시되어 있다. 도 11의 회로 구성은 아날로그 구동의 예이고, 소스측 구동회로(701), 게이트측 구동회로(A)(707), 게이트측 구동회로(B)(711), 및 화소부(706)를 포함한다. 본 명세서에서, "구동회로"란 소스측 구동회로와 게이트측 구동회로를 포함한 총칭이다.
소스측 구동회로(701)는 시프트 레지스터(702), 레벨 시프터(703), 버퍼(704), 샘플링 회로(샘플 앤드 홀드 회로)(705)를 구비하고 있다. 또한, 게이트측 구동회로(A)(707)는 시프트 레지스터(708), 레벨 시프터(709), 및 버퍼(710)를 구 비하고 있고, 게이트측 구동회로(B)(711)도 동일한 구성이다.
여기서, 시프트 레지스터(702, 708)는 구동전압이 5∼16 V(대표적으로는 10 V)이고, 그 회로를 형성하는 CMOS 회로에 사용되는 n채널형 TFT에는, 도 9(C)에서 부호 205로 나타낸 구조가 적합하다.
또한, 레벨 시프터(703, 709) 및 버퍼(704, 710)는 구동전압이 14∼16 V로 높게 되지만, 시프트 레지스터와 마찬가지로, 도 9(C)의 n채널형 TFT(205)를 포함하는 CMOS 회로가 적합하다. 여기서, 각 회로의 신뢰성을 향상시키는 점에서, 게이트 배선을 이중 게이트 구조 또는 삼중 게이트 구조와 같은 멀티게이트 구조로 하는 것이 효과적이다. 또한, 샘플링 회로(705)는 구동전압이 14∼16 V이지만, 소스 영역과 드레인 영역이 반전되고, 오프 전류값을 감소시킬 필요가 있기 때문에, 도 13의 n채널형 TFT(208)를 포함하는 CMOS 회로가 적합하다. 화소부(706)는 구동전압이 14∼16 V이고, 도 5에 도시된 구조의 화소를 배치한다.
상기한 구성은 도 7∼도 9에 나타낸 제작공정에 따라 TFT를 제작함으로써 쉽게 실현될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 화소부와 구동회로의 구성만을 나타내지만, 본 실시예의 제작공정을 사용하면, 구동회로 이외에, 신호 분할 회로, D/A 컨버터 회로, 연산 증폭기 회로, γ보정회로 등과 같은 논리회로를 동일 기판상에 형성하는 것이 가능하고, 또한, 메모리부, 마이크로프로세서 등도 형성될 수 있는 것으로 믿어진다.
또한, 하우징재를 포함하는 본 실시예의 EL 모듈에 대하여 도 14, 도 15(A) 및 도 15(B)를 참조하여 설명한다. 필요에 따라서는, 도 10 및 도 11에서 사용한 부호를 인용한다.
도 14에서, 부호 601은 기판을 나타내고, 602는 화소부를 나타내고, 603은 소스측 구동회로를 나타내고, 604는 게이트측 구동회로를 나타내고, 612는 화소부(602), 소스측 구동회로(603), 및 게이트측 구동회로(604)를 FPC(가요성 인쇄 회로)(611)에 전기적으로 접속하기 위한 접속 배선을 나타낸다. 또한, FPC는 외부 기기에 전기적으로 접속되므로, 화소부(612), 소스측 구동회로(603), 및 게이트측 구동회로(604)에 외부 신호가 입력될 수 있다. 화소부(612), 소스측 구동회로(603), 및 게이트측 구동회로(604)는 기판(601)상에 형성된 박막트랜지스터(이하, TFT라 함)로 형성되어 있다. 그 TFT로서는, 어떠한 구조의 TFT라도 사용될 수 있다. 물론, 공지의 구조가 사용될 수도 있다. 또한, 충전재(도시되지 않음), 커버재(1407), 밀봉재(도시되지 않음), 및 프레임(frame)재(1408)가 형성된다.
도 14의 A-A'선에 따른 단면도가 도 15(A)에 도시되고, 도 14의 B-B'선에 따른 단면도가 도 15(B)에 도시되어 있다. 도 15(A) 및 도 15(B)에서는, 도 14의 것과 동일한 부분에 동일한 부호가 사용된다.
도 15(A)에 도시된 바와 같이, 기판(601)상에 화소부(602)와 구동회로(603)가 형성되고, 그 화소부(602)는 전류 제어용 TFT(1501) 및 그 전류 제어용 TFT(1501)에 전기적으로 접속된 화소 전극(1502)을 포함하는 다수의 화소로 구성되어 있다. 화소 전극(1502)은 EL 소자의 양극으로 기능한다. 또한, EL 층(1503)은 화소 전극(1502)를 덮도록 형성되고, 그 EL 층(1503)상에 EL 소자의 음극(1504)이 형성되어 있다.
또한, 음극(1504)은 모든 화소에 공통의 배선으로도 기능하고, 접속 배선(612)을 통해 FPC(611)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 화소부(602)와 구동회로(603)를 포함하는 소자는 패시베이션 막(1507)에 의해 완전히 덮여 있다.
또한, EL 소자를 덮도록 충전재(1508)가 형성되어 있다. 충전재(1508)는 커버재(1407)를 접착하기 위한 접착제로도 기능한다. 충전재(1508)로서는, PVC(폴리비닐 클로라이드), 에폭시 수지, 실리콘 수지, PVB(폴리비닐 부티랄), 및 EVA(에틸렌 비닐 아세테이트)가 사용될 수 있다. 충전재(1508)의 내부에 건조제가 제공되면, 흡습 효과를 계속 유지할 수 있어 바람직하다.
또한, 커버재(1407)로서는, 유리 판, 알루미늄 판, 스테인리스 강판, FRP(유리섬유 강화 플라스틱) 판, PVF(폴리비닐 플루오르화물) 필름, 마일러(Mylar) 필름, 폴리에스터 필름, 및 아크릴 필름과 같은 재료가 사용될 수 있다. 충전재(1508)로서 PVB 또는 EVA를 사용하는 경우, 수 십 ㎛의 알루미늄 호일(foil)을 PVF 필름 또는 마일러 필름 사이에 끼운 구조의 시트(sheet)를 사용하는 것이 바람직하다.
EL 소자로부터의 발광 방향(광 방사(放射)방향)에 따라서는, 커버재(1407)가 투광성을 가질 필요가 있다. 즉, 도 15(A) 및 도 15(B)의 경우, 광이 커버재(1407)의 반대측으로 방사되므로, 재질이 문제로 되지 않지만, 광이 커버재(1407)측으로 방사되는 경우에는, 투광성이 높은 재료가 사용된다.
다음에, 충전재(1508)를 사용하여 커버재(1407)를 접착한 후, 충전재(1508)의 측면(노출면)을 덮도록 프레임재(1408)를 부착한다. 프레임재(1408)는 밀봉재( 접착제로서 기능하는)(1509)에 의해 접착된다. 이때, 밀봉재(1509)로서는, 광 경화성 수지를 사용하는 것이 바람직하지만, EL 층의 내열성이 허용된다면, 열 경화성 수지가 사용될 수도 있다. 또한, 밀봉재(1509)는 수분 및 산소를 가능한 한 투과시키지 않는 재료인 것이 바람직하다. 또한, 밀봉재(1509)의 내부에 건조제가 첨가될 수도 있다.
상기 방법을 사용하여 EL 소자를 충전재(1508)내에 봉입함으로써, EL 소자가 외부로부터 완전히 차단될 수 있고, 수분, 산소 등을 통해 EL 층의 산화에 의한 열화를 촉진시키는 물질이 외부로부터 침입하는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 신뢰성이 높은 EL 표시장치가 제작될 수 있다.
[실시예 2]
실시예 1에서는, EL 소자에서 발광한 광을 TFT가 형성된 기판측으로 방사하는 형식의 EL 표시장치를 나타내었다. 이 경우에는, 적어도 TFT가 형성된 영역이 그늘을 이루어, 그 만큼 화소부의 개구율이 저하한다. 한편, EL 소자에서 발광한 광을 상방(TFT가 형성된 기판의 반대쪽)으로 방사하는 형식으로 하면, 적어도 개구율을 증가시키는 것이 용이하게 된다.
도 18은 상방으로 광을 방사하는 형식의 EL 표시 소자의 구성을 나타낸다. 스위칭용 TFT(201) 및 전류 제어용 TFT(202)의 구성은 실시형태 2의 것과 동일하므로, 여기서는 다른 부분의 차이에 대하여 설명한다.
전류 제어용 TFT(202)의 드레인측에 접속되는 음극측 화소 전극(949)이 제2 패시베이션 막(945)상에 형성된다. 분리층(951)은 유기 수지 재료로 형성된다. 음극(948)은 MgAg(Mg와 Ag가 Mg:Ag = 10:1의 비율로 혼합된 재료), MgAgAl, LiAl, 또는 LiFAl와 같은 재료를 사용하여 형성된다.
또한, EL 층(947)도 실시형태 1 또는 실시형태 2와 마찬가지로 잉크젯 방법에 의해 형성된다. 또한, 양극측 화소 전극은 ITO와 같은 투명 도전막 재료로 형성되고, 그 양극측 화소 전극상에 제3 패시베이션 막(950)이 형성되어, 상방으로 광을 방사하는 형식의 EL 표시 소자가 완성된다.
[실시예 3]
본 발명의 잉크젯 방법에 의해 EL 층을 제작하는 방법, 및 제작된 EL 층은 패시브형 EL 표시장치에도 적용될 수 있다. 그 실시예를 도 16(A)∼도 16(E)를 참조하여 설명한다.
도 16(A)에서 기판(1601)에는, 코닝사의 #1737 유리 기판으로 대표되는 무알칼리 유리 기판; 결정화 유리 기판; 표면에 산화규소막 또는 질화규소막이 형성된 소다 석회 유리 기판; 또는 플라스틱 기판과 같은 기판이 적용될 수 있다. 그 기판(1601)상에 투명 전극(1602)이 50∼200 ㎚의 두께로 형성되고, 에칭 또는 리프트-오프(lift-off)와 같은 공정에 의해 다수의 스트라이프 형태로 분할된다. 투명 전극(1601)은 ITO, ZnO, SnO2, 또는 ITO-ZnO와 같은 재료로 형성된다. 그 다음, 폴리이미드와 같은 유기 수지 재료를 사용하여, 스트라이프 형태로 형성된 투명 전극(1602)의 측면 가장자리부에 접하도록 분리층(1603)이 0.5∼2 ㎛의 두께로 형성된다.
EL 층은 단층 또는 적층 구조를 사용한다. 적층 구조는 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 주입층, 및 정공 수송층과 같은 층들이 조합되어 적층된 구조이고, 본 실시예에서는, 정공 주입층 및 발광층이 적층 구조로 형성된다. 먼저, 도 16(B)에 도시된 바와 같이, 정공 주입층(1606)이 형성된다. 이 정공 주입층은 항상 필요한 것은 아니고, 발광 효율을 증가시키기 위해 정공 주입층을 형성하는 것이 바람직한 경우가 있다. 실시형태 1에서 나타낸 바와 같이, 정공 주입층은 테트라-알릴-디아민을 함유하는 유기 재료로 형성된다. 이 경우에도 잉크젯 방법이 사용되고, 잉크 헤드(1604)로부터 방출되는 용액(1605)이 분리층들 사이에 스트라이프 형태로, 또는 다수의 도트를 연결시킨 장원형 또는 장방형 형태로 형성된다. 그후, 열판(熱板)과 같은 수단에 의해 100℃ 정도의 온도로 가열하여, 불필요한 수분와 같은 성분을 증발시킨다.
도 16(C)에 도시된 바와 같이, 발광층도 잉크젯 방법에 의해 형성된다. 컬러 표시를 하는 경우에는, 적색, 녹색, 청색의 각 색을 위한 실린더를 가진 잉크 헤드가 사용되고, 발광 재료를 함유하는 EL 형성 용액(1609)이 정공 주입층 상으로 배출된다. 발광층(1608)을 위한 바람직한 EL 재료로서는, 폴리파라페닐렌 비닐렌(PPV) 또는 폴리플루오렌과 같은 폴리머 재료를 들 수 있다. 컬러화를 위해서는, 예를 들어, 적색 발광 재료에는 시아노-파라페닐렌 비닐렌을 사용하고, 녹색 발광 재료에는 파라페닐렌 비닐렌을 사용하고, 청색 발광 재료에는 폴리페닐렌 비닐렌 또는 폴리알킬페닐렌을 사용하는 것이 바람직하다. 그리하여, 적색, 녹색, 청색 각각에 대응하는 발광층(1608R, 1608G, 1608B)이 스트라이프 형태, 또는 다수가 연 결되는 장원형 또는 장방형 형태로 형성된다. 잉크젯 방법에 있어서도, 형성 시에 EL 재료가 산화하여 열화되는 것을 방지하기 위해, 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스 분위기에서 작업을 행한다.
그 다음, MgAg(Mg와 Ag가 Mg:Ag = 10:1의 비율로 혼합된 재료), MgAgAl, LiAl, 또는 LiFAl와 같은 재료를 사용하여 음극이 형성된다. 음극은 대표적으로는 진공 증착법에 의해 1∼50 ㎚의 두께로 형성된다. 또한, 이 음극 상에 보조 전극으로서 Al과 같은 재료가 적층된다. 도 16(D)의 음극층(1610)은 이러한 구성을 나타내고, 각각의 막 형성 시에 마스킹재를 사용하여 스트라이프 형태로 형성된다. 스트라이프 형태로 형성된 음극층(1610)은, 마찬가지로 스트라이프 형태로 형성된 투명 전극(1602)에 거의 직교하도록 형성된다. 이 음극층(1610)상에는, 질화규소막 또는 질화산화규소막과 같은 막으로 패시베이션 막(1611)이 형성된다.
여기서 나타낸 EL 층을 형성하는 재료는 수분 및 습기에 약하므로, 하우징재에 의해 봉지(封止)하는 것이 바람직하다. 하우징재(1614)에는, 유리 또는 폴리머와 같은 절연성 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 비정질 유리(붕규산염 유리, 석영 등), 결정화된 유리, 세라믹 유리, 유기 수지(아크릴 수지, 스티렌 수지, 폴리카보네이트 수지, 에폭시 수지 등), 및 실리콘 수지와 같은 재료를 들 수 있다. 세라믹도 사용될 수 있다. 또한, 밀봉재(1705)가 절연성 물질이면, 스테인리스 강 합금과 같은 금속 재료를 사용하는 것도 가능하다.
또한, EL 층이 형성된 기판에 하우징재(1614)를 접합하는 접착제(1612)에는 에폭시 수지 또는 아크릴레이트 수지와 같은 접착제를 사용하는 것이 가능하다. 또한, 그 접착제로서, 열 경화성 수지 또는 광 경화성 수지가 사용될 수도 있다. 이 재료는 산소 및 수분을 가능한 한 투과시키지 않는 재료인 것이 필요하다. 접착제(1612)에 산화바륨과 같은 건조제(1613)가 혼입될 수도 있다. 그리하여, 패시브형 EL 표시장치가 형성될 수 있다.
[실시예 4]
EL 소자를 형성하기 위한 박막 형성 장치의 일 예를 도 17에 나타낸다. 도 17에 도시된 장치는, 발광층으로서의 폴리머계 유기 EL 층, 음극층으로서의 주기율표 1족 또는 2족 원소를 함유한 금속막, 보조 전극으로서의 Al과 같은 도전막, 패시베이션 막을 연속적으로 형성하는 장치이다.
도 17에서, 부호 401은 기판의 반입 및 반출을 행하는, 반출입실로도 불리는 반송실을 나타낸다. 여기에, 기판이 세트된 캐리어(402)가 배치된다. 반송실(401)은 기판 반입실과 기판 반출실로 분리될 수도 있다. 또한, 부호 403은 기판(404)을 반송하기 위한 기구(이하, 반송기구라 함)(405)를 수용하는 공통실을 나타낸다. 기판의 취급을 행하기 위한 로봇과 같은 기구가 반송기구(1)(405)의 한 형태이다.
공통실(403)에는 게이트(406a∼406f)를 통해 다수의 처리실이 연결되어 있다. 도 17의 구성에서는, 공통실(403)이 수 mTorr 내지 수 십 mTorr로 감압되고, 각각의 처리실은 게이트(406a∼406f)에 의해 공통실(403)로부터 차단되어 있다. 이 경우, 잉크젯 프린트 처리실(415) 및 스핀 코팅 처리실(408)에서는 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스 분위기에서 상압하에 처리가 행해지기 때문에, 처리실 (415, 416)과 공통실(403) 사이에 진공 배기 처리실(412)이 제공된 구성이 된다.
감압 하에서 소정의 작업을 행하는 각 처리실에 배출 펌프를 배치함으로써, 진공 하에서 처리를 행하는 것이 가능하게 된다. 배출 펌프로서는, 회전식 오일 펌프, 기계식 부스터 펌프(booster pump), 터보 분자 펌프(turbo-molecular pump), 또는 크라이오 펌프(cryo-pump)를 사용하는 것이 가능하고, 수분 제거에 효과적인 크라이오 펌프가 바람직하다.
발광층 및 주입층으로 구성되는 EL 층의 형성은 잉크젯 프린트 처리실(415) 또는 스핀 코팅 처리실(408)에서 행해진다. 잉크젯 프린트 처리실(415)에는 기판 보유 수단 및 도 3(A) 및 도 3(B)를 참조하여 설명된 잉크 헤드와 같은 부품들이 배치되어 있다. 또한, 상기한 바와 같이, 유기 EL 재료는 수분에 매우 약하기 때문에, 잉크젯 프린트 처리실(415) 및 스핀 코팅 처리실(408)에서는 항상 불활성 분위기가 유지되어 있다.
기판의 반송에 관해서는, 먼저, 진공 배기 처리실(412)의 압력이 공통실(403)과 동일하게 될 때까지 진공 배기 처리실(412)이 감압되고, 이 상태에서 게이트(406d)가 개방되고, 기판이 반송된다. 그 다음, 게이트(406d)가 폐쇄된 후, 진공 배기 처리실(412)의 내부가 불활성 가스에 의해 퍼지(purge)되고, 상압으로 복귀된 시점에서 게이트(413)가 개방되고, 기판이 기판 반송실(414)내의 반송기구(2)(418)에 의해 잉크젯 프린트 처리실(415) 및 스핀 코팅 처리실(408)로 반송된다.
본 발명에서는 유기 EL 층이 잉크젯 방법에 의해 형성되지만, 잉크젯 방법과 스핀 코팅법을 적절히 조합함으로써 유기 EL 층이 형성될 수도 있다. 즉, 발광층이 잉크젯 방법에 의해 형성되고, 정공 주입층 또는 전자 주입층, 또는 정공 수송층 또는 전자 수송층과 같은 층들의 일부가 스핀 코팅법에 의해 형성될 수도 있다.
EL 층 형성 공정이 종료된 후, 게이트(413)가 개방되고, 기판이 진공 배기 처리실(412)로 반송되고, 게이트(413) 및 게이트(406d)가 폐쇄된 상태에서 진공 배기가 행해진다. 진공 배기 처리실(412)이 공통실(403)과 동일한 감압 상태에 도달한 후, 게이트(406d)가 개방되고, 기판이 공통실(403)로 반송된다.
여기서는, 소성(燒成) 처리실(409)이 포함되어 있지만, 진공 배기 처리실(412)의 서셉터(susceptor)를 가열 가능하게 함으로써, 여기서 소성 처리가 행해질 수도 있다. 소성 후, 진공 배기에 의해 탈가스를 억제할 수 있다.
제1 성막 처리실(410)에서는 음극의 형성이 행해진다. 공지의 재료를 사용하여 음극을 형성한다. 음극은 진공 증착법에 의해 형성되고, 이때 기판의 표면(폴리머계 EL 층이 형성된 표면)이 위로 향하거나(페이스-업(face-up) 방법) 또는 아래로 향할 수 있다(페이스-다운(face-down) 방법).
페이스-업 방법에서는, 공통실(403)로부터 반송된 기판이 그 대로 서셉터에 세트될 수 있기 때문에, 이 방법은 매우 쉬운 방법이다. 페이스-다운 방법에서는, 반송기구(1)(405) 또는 제1 성막 처리실(410)에 기판을 뒤집기 위한 기구를 준비하여 둘 필요가 있기 때문에, 반송기구가 복잡하게 되지만, 오염물 부착이 적다는 이점이 얻어질 수 있다.
제1 성막 처리실(410)에서 증착 처리를 행하는 경우에는, 증착원을 준비하는 것이 필요하다. 또한, 증착원은 다수 준비될 수도 있다. 또한, 저항 가열 방식의 증착원이 사용될 수도 있고, EB(전자 빔) 방식의 증착원이 사용될 수도 있다.
제2 성막 처리실(411)은 기상 성막법에 의해 전극을 형성하기 위한 처리실이다. 여기서는 음극을 보조하기 위한 보조 전극의 형성이 행해진다. 또한, 증착법 또는 스퍼터링법이 사용되지만, 증착법이 손상을 입힐 가능성이 적기 때문에 바람직하다. 어느 방법이 사용되어도, 공통실(403)이 게이트(406f)에 의해 차단되고, 진공 하에서 성막이 행해진다. 기상 성막법으로서 증착법을 행하는 경우에는, 증착원을 제공할 필요가 있다. 이 증착원은 제1 기상 성막 처리실(410)의 것과 같을 수 있기 때문에, 여기서는 이 증착원에 대한 설명은 생략한다.
주기율표 1족 또는 2족 원소를 함유하는 금속막이 음극으로 사용되는 일이 많지만, 이들 금속막은 쉽게 산화되기 때문에, 음극의 표면을 보호하는 것이 바람직하다. 또한, 요구되는 막 두께도 얇기 때문에, 저항률이 낮은 도전막이 보조적으로 형성됨으로써, 음극의 저항을 낮추고, 또한 음극의 보호를 도모한다. 저항률이 낮은 도전막으로서는 알루미늄, 구리, 또는 은을 주성분으로 하는 금속막이 사용된다.
그 다음, 제3 성막 처리실(407)은 제3 패시베이션 막을 형성하기 위한 처리실이다. 제3 패시베이션 막은 플라즈마 CVD법에 의해 질화규소막, 질화산화규소막등으로 형성된다. 따라서, 도시되지 않았지만, SiH4, N2O, 및 NH3 가스를 공급하는 가스 공급계, 13.56∼60 MHz의 고주파 전원을 사용하는 플라즈마 발생 수단, 및 기 판을 가열하는 수단과 같은 부품들이 제공되어 있다. 유기 재료로 된 EL 층은 수분 및 습기에 약하기 때문에, EL 층을 형성한 후 대기에의 노출 없이 연속적으로 이러한 패시베이션 막이 형성될 수 있다.
상기한 구성을 가지는 박막 형성 장치의 가장 중요한 특징은, EL 층의 형성이 잉크젯 방법에 의해 행해지고, EL 층을 형성하는 수단이 음극 형성 수단과 함께 멀티체임버형 박막 형성 장치에 탑재되어 있다는 점에 있다. 따라서, 투명 도전막으로 된 음극에 대한 표면 산화 공정에서 시작하여 보조 전극 형성 공정까지를, 한번도 기판을 대기에 노출시킴 없이 행하는 것이 가능하다. 그 결과, 열화에 강한 폴리머계 EL 층을 간단한 수단으로 형성하는 것이 가능하게 되고, 신뢰성이 높은 EL 표시장치를 제작하는 것이 가능하게 된다.
[실시예 5]
실시예 1에서는 결정성 규소막(302)을 형성하는 수단으로서 레이저 결정화를 사용하고 있으나, 본 실시예에서는 상이한 결정화 수단을 사용하는 경우를 설명한다.
본 실시예에서는, 비정질 규소막을 형성한 후, 일본국 공개특허공고 평7-130652호 공보에 개시된 기술을 사용하여 결정화를 행한다. 상기 공보에 개시된 기술은 결정화를 촉진하기 위한 촉매로서 니켈과 같은 원소를 사용하여 결정성이 양호한 결정성 규소막을 얻는 기술이다.
또한, 결정화 공정이 종료된 후, 결정화에 사용된 촉매를 제거하는 공정이 행헤질 수도 있다. 이 경우, 일본국 공개특허공고 평10-270363호 또는 일본국 공 개특허공고 평8-330602호 공보에 개시된 기술을 사용하여 촉매를 게터링할 수 있다. 또한, 본 출원인의 일본국 특허출원 평11-076967호의 명세서에 기재된 기술을 사용하여 TFT를 형성할 수도 있다.
실시예 1에서 나타낸 제작공정은 본 발명의 일 실시예이고, 실시예 1의 도 5 또는 도 9(C)의 구조가 실현될 수 있다면, 다른 제작공정이 아무런 문제 없이 사용될 수도 있다. 본 실시예의 구성은 실시형태 2 또는 실시예 1 및 실시예 2의 어느 구성과도 자유롭게 조합될 수 있다.
[실시예 6]
본 발명을 실시하여 형성되는 액티브 매트릭스형 EL 표시장치 또는 패시브형 EL 표시장치(EL 모듈)는 자기발광형이기 때문에, 액정 표시장치에 비하여 밝은 장소에서의 시인성(視認性)이 우수하다. 따라서, 이 EL 표시장치는 직시형 EL 디스플레이(EL 모듈을 구비한 표시장치를 가리킴)로서 넓은 용도를 가진다.
액정 디스플레이보다도 유리한, EL 디스플레이가 가지는 한가지 이점으로는 넓은 시야각을 들 수 있다. 따라서, 본 발명의 EL 디스플레이는 대화면으로 TV 방송을 감상하기 위한 대각선 길이 30인치 이상(전형적으로, 40인치 이상)의 디스플레이(표시 모니터)로서 사용될 수 있다.
또한, EL 디스플레이(퍼스널 컴퓨터 모니터, TV 방송 수신용 모니터, 광고 표시 모니터 등)로서 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 여러가지 전자장치의 표시장치로서 사용될 수도 있다.
이러한 전자장치의 예로서는, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플 레이(헤드 장착형 표시장치), 자동차 내비게이션 시스템, 퍼스널 컴퓨터, 휴대형 정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대 전화기, 전자책 등), 및 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(구체적으로는, 컴팩트 디스크(CD), 레이저 디스크(LD), 또는 디지털 비디오 디스크(DVD)와 같은 기록 매체를 재생하고, 재생된 화상을 표시할 수 있는 디스플레이를 구비한 장치)를 들 수 있다. 이들 전자장치의 예를 도 19 및 도 20에 나타낸다.
도 19(A)는 본체(2001), 지지대(2002), 표시부(2003)를 포함하는 EL 디스플레이를 나타낸다. 본 발명은 표시부(2003)에 사용될 수 있다. 이들은 화면이 대형으로 된 경우에 특히 유리하고, 대각선 길이 10인치 이상(특히, 30인치 이상)의 디스플레이에 유리하다.
도 19(B)는 본체(2101), 표시부(2102), 음성 입력부(2103), 조작 스위치(2104), 배터리(2105), 및 수상(受像)부(2106)를 포함하는 비디오 카메라를 나타낸다. 본 발명은 표시부(2102)에 사용될 수 있다.
도 19(C)는 본체(2201), 신호 케이블(2202), 체결 밴드(2203), 표시 모니터(2204), 광학계(2205), 및 EL 표시장치(2206)를 포함하는 헤드 장착형 표시장치의 일부를 나타낸다. 본 발명은 EL 표시장치(2206)에 사용될 수 있다. 이 구조는 EL 표시장치(2206)에 의해 투사된 화상 정보를 광학계에 의해 표시부(2204)상에 투영하는 것이다. 본 발명은 EL 표시장치(2206)에 사용된다.
도 19(D)는 본체(2301), 기록 매체(CD, LD, DVD 등)(2302), 조작 스위치(2303), 표시부(a)(2304), 및 표시부(b)(2305)를 포함하는, 기록 매체를 구비한 화 상 재생 장치(구체적으로는, DVD 재생 장치)를 나타낸다. 표시부(a)는 주로 화상정보를 표시하는데 사용되고, 표시부(b)는 주로 문자 정보를 표시하는데 사용되며, 본 발명은 표시부(a) 및 표시부(b)에 사용될 수 있다. 본 발명은 CD 재생 장치 및 게임 기기와 같은 장치에서 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치로서 사용될 수 있다.
도 19(E)는 본체(2401), 카메라부(2402), 수상부(2403), 조작 스위치(2404), 및 표시부(2405)를 포함하는 모바일 컴퓨터를 나타낸다. 본 발명은 표시부(2405)에 사용될 수 있다.
도 19(F)는 본체(2501), 표시부(2503), 및 키보드(2504)를 포함하는 퍼스널 컴퓨터를 나타낸다. 본 발명은 표시부(2503)에 사용될 수 있다.
도 20(A)는 본체(2601), 음성 출력부(2602), 음성 입력부(2603), 표시부(2604), 조작 스위치(2605), 안테나(2606)를 포함하는 휴대 전화기를 나타낸다. EL 표시장치는 소비전력이 적고, 표시부(2604)에 양호하게 사용될 수 있다.
도 20(B)는 본체(2701), 표시부(2702), 조작 스위치(2703, 2704)를 포함하는 자동차 오디오 장치를 나타낸다. 본 발명의 EL 표시장치는 넓은 시야각을 가지고 우수한 시인성을 나타내기 때문에 표시부(2702)로서 양호하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 적용 범위는 매우 넓고, 본 발명을 모든 분야의 전자장치에 적용할 수 있다. 또한, 본 실시예의 전자장치는 실시예 1∼5의 어느 조합으로된 구성을 사용하여서도 실현될 수 있다.
[실시예 7]
도 22는 본 발명의 잉크젯 방법을 사용하여 EL 층이 형성된 시험편의 현미경 사진을 나타낸다. 이 시험편의 구성은 아크릴 수지로 형성된 절연막상에 ITO로 형성된 화소 전극과, 감광성 아크릴 수지에 의해 스트라이프 형태로 형성된 분리층들을 가지고 있다.
먼저, 액체 코팅법(스핀 코팅법)에 의해 ITO상에 PEDOT 층을 형성한다. 이때, ITO는 소수성이기 때문에, 친수성으로 하기 위해 산소 플라즈마 처리 및 CF4 플라즈마 처리를 행한다.
EL 층은 0.04 g∼20 mg의 비율로 아니솔(anisole)에 용해된 PPV를 사용하여 잉크젯 방법에 의해 형성된다. 분리층들 사이의 간극은 60 ㎛이고, EL 층이 분리층들 사이에서 연속적인 상태로 형성된 것을 볼 수 있다. 따라서, EL 층의 형성을 위한 간단한 고속 처리가 가능하게 된다.
본 발명을 이용함으로써, EL 층을 간단한 처리에 의해 고속으로 형성할 수 있다. 또한, 수분 또는 열에 의한 EL 소자의 열화가 억제될 수 있다. 또한, 본 발명은 알칼리 금속이 EL 층으로부터 확산하여 TFT 특성에 악영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, EL 표시장치의 동작 성능 및 신뢰성이 크게 향상될 수 있다.
또한, 이러한 EL 표시장치를 디스플레이로서 사용함으로써, 화상 품질이 우수하고 내구성이 있는(신뢰성이 높은) 응용 제품(전자장치)을 제작하는 것이 가능 하게 된다.

Claims (48)

  1. 기판 위에 형성된 다수의 TFT;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제1 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제2 분리층;
    상기 다수의 TFT 각각에 각각 접속된 다수의 화소 전극; 및
    상기 다수의 화소 전극 위에 형성된 EL 층을 포함하고;
    상기 EL 층이 상기 다수의 화소 전극에 걸쳐 연속하여 있도록 형성되어 있고,
    상기 다수의 화소 전극과 상기 EL 층이 상기 제1 분리층과 상기 제2 분리층 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  2. 기판 위에 형성된 다수의 TFT;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제1 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제2 분리층;
    상기 다수의 TFT 각각에 각각 접속된 다수의 화소 전극; 및
    상기 다수의 화소 전극 위에 형성된 EL 층을 포함하고;
    상기 EL 층이 상기 다수의 화소 전극 각각에 대응하여 장원형 또는 장방형으로 형성되어 있고,
    상기 다수의 화소 전극과 상기 EL 층이 상기 제1 분리층과 상기 제2 분리층 사이에 형성되어 있고,
    전기광학장치가 다수의 화소를 가지고 있고,
    상기 다수의 화소 각각이 서로 인접한 화소 전극을 가지며,
    하나의 화소와 그에 인접한 화소 사이의 간극이 상기 EL 층의 두께의 5∼10배의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  3. 기판 위에 형성된 다수의 TFT;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제1 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제2 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제3 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제4 분리층;
    상기 다수의 TFT 각각에 각각 접속된 다수의 화소 전극;
    상기 다수의 화소 전극 중의 제1 화소 전극 위에 형성된, 적색 광을 발광하는 제1 EL 층;
    상기 다수의 화소 전극 중의 제2 화소 전극 위에 형성된, 녹색 광을 발광하는 제2 EL 층; 및
    상기 다수의 화소 전극 중의 제3 화소 전극 위에 형성된, 청색 광을 발광하는 제3 EL 층을 포함하고;
    상기 제1, 제2, 제3 EL 층 각각이 상기 다수의 화소 전극에 걸쳐 연속하여 있도록 형성되어 있고,
    상기 제1 화소 전극과 상기 제1 EL 층이 상기 제1 분리층과 상기 제2 분리층 사이에 형성되어 있고,
    상기 제2 화소 전극과 상기 제2 EL 층이 상기 제2 분리층과 상기 제3 분리층 사이에 형성되어 있고,
    상기 제3 화소 전극과 상기 제3 EL 층이 상기 제3 분리층과 상기 제4 분리층 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  4. 기판 위에 형성된 다수의 TFT;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제1 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제2 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제3 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제4 분리층;
    상기 다수의 TFT 각각에 각각 접속된 다수의 화소 전극;
    상기 다수의 화소 전극 중의 제1 화소 전극 위에 형성된, 적색 광을 발광하는 제1 EL 층;
    상기 다수의 화소 전극 중의 제2 화소 전극 위에 형성된, 녹색 광을 발광하는 제2 EL 층; 및
    상기 다수의 화소 전극 중의 제3 화소 전극 위에 형성된, 청색 광을 발광하는 제3 EL 층을 포함하고;
    상기 제1, 제2, 제3 EL 층 각각이 상기 다수의 화소 전극 각각에 대응하여 장원형 또는 장방형으로 형성되어 있고,
    상기 제1 화소 전극과 상기 제1 EL 층이 상기 제1 분리층과 상기 제2 분리층 사이에 형성되어 있고,
    상기 제2 화소 전극과 상기 제2 EL 층이 상기 제2 분리층과 상기 제3 분리층 사이에 형성되어 있고,
    상기 제3 화소 전극과 상기 제3 EL 층이 상기 제3 분리층과 상기 제4 분리층 사이에 형성되어 있고,
    전기광학장치가 다수의 화소를 가지고 있고,
    상기 다수의 화소 각각이 서로 인접한 화소 전극을 가지며,
    하나의 화소와 그에 인접한 화소 사이의 간극이 상기 제1, 제2, 제3 EL 층 각각의 두께의 5∼10배의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  5. 기판 위에 형성된 다수의 TFT;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제1 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제2 분리층;
    상기 다수의 TFT를 덮는 절연층;
    상기 다수의 TFT 각각에 각각 접속된 다수의 화소 전극; 및
    상기 다수의 화소 전극 위에 형성된 EL 층을 포함하고;
    상기 EL 층이 상기 다수의 화소 전극에 걸쳐 연속하여 있도록 형성되어 있고,
    상기 절연층의 최상층에는, 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  6. 기판 위에 형성된 다수의 TFT;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제1 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제2 분리층;
    상기 다수의 TFT를 덮는 절연층;
    상기 다수의 TFT 각각에 각각 접속된 다수의 화소 전극; 및
    상기 다수의 화소 전극 위에 형성된 EL 층을 포함하고;
    상기 EL 층이 상기 다수의 화소 전극 각각에 대응하여 장원형 또는 장방형으로 형성되어 있고,
    상기 절연층의 최상층에는, 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이 형성되어 있고,
    전기광학장치가 다수의 화소를 가지고 있고,
    상기 다수의 화소 각각이 서로 인접한 화소 전극을 가지며,
    하나의 화소와 그에 인접한 화소 사이의 간극이 상기 EL 층의 두께의 5∼10배의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  7. 기판 위에 형성된 다수의 TFT;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제1 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제2 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제3 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제4 분리층;
    상기 다수의 TFT를 덮는 절연층;
    상기 다수의 TFT 각각에 각각 접속된 다수의 화소 전극;
    상기 다수의 화소 전극 중의 제1 화소 전극 위에 형성된, 적색 광을 발광하는 제1 EL 층;
    상기 다수의 화소 전극 중의 제2 화소 전극 위에 형성된, 녹색 광을 발광하는 제2 EL 층; 및
    상기 다수의 화소 전극 중의 제3 화소 전극 위에 형성된, 청색 광을 발광하는 제3 EL 층을 포함하고;
    상기 제1, 제2, 제3 EL 층 각각이 상기 다수의 화소 전극에 걸쳐 연속하여 있도록 형성되어 있고,
    상기 절연층의 최상층에는, 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이 형성되어 있고,
    상기 제1 화소 전극과 상기 제1 EL 층이 상기 제1 분리층과 상기 제2 분리층 사이에 형성되어 있고,
    상기 제2 화소 전극과 상기 제2 EL 층이 상기 제2 분리층과 상기 제3 분리층 사이에 형성되어 있고,
    상기 제3 화소 전극과 상기 제3 EL 층이 상기 제3 분리층과 상기 제4 분리층 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  8. 기판 위에 형성된 다수의 TFT;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제1 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제2 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제3 분리층;
    상기 다수의 TFT의 상방에 제공된 제4 분리층;
    상기 다수의 TFT를 덮는 절연층;
    상기 다수의 TFT 각각에 각각 접속된 다수의 화소 전극;
    상기 다수의 화소 전극 중의 제1 화소 전극 위에 형성된, 적색 광을 발광하는 제1 EL 층;
    상기 다수의 화소 전극 중의 제2 화소 전극 위에 형성된, 녹색 광을 발광하는 제2 EL 층; 및
    상기 다수의 화소 전극 중의 제3 화소 전극 위에 형성된, 청색 광을 발광하는 제3 EL 층을 포함하고;
    상기 제1, 제2, 제3 EL 층 각각이 상기 다수의 화소 전극 각각에 대응하여 장원형 또는 장방형으로 형성되어 있고,
    상기 절연층의 최상층에는, 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이 형성되어 있고,
    상기 제1 화소 전극과 상기 제1 EL 층이 상기 제1 분리층과 상기 제2 분리층 사이에 형성되어 있고,
    상기 제2 화소 전극과 상기 제2 EL 층이 상기 제2 분리층과 상기 제3 분리층 사이에 형성되어 있고,
    상기 제3 화소 전극과 상기 제3 EL 층이 상기 제3 분리층과 상기 제4 분리층 사이에 형성되어 있고,
    전기광학장치가 다수의 화소를 가지고 있고,
    상기 다수의 화소 각각이 서로 인접한 화소 전극을 가지며,
    하나의 화소와 그에 인접한 화소 사이의 간극이 상기 제1, 제2, 제3 EL 층 각각의 두께의 5∼10배의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 전기광학장치가 다수의 화소를 가지고,
    상기 다수의 화소 각각은 서로 인접한 화소 전극을 가지며,
    하나의 화소와 그에 인접한 화소 사이의 간극이 상기 EL 층의 두께의 5∼10배의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 간극이 250∼2500 ㎚의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 EL 층이 유기 재료로 된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  12. 제 5 항에 있어서, 상기 절연층이, 유기 수지 재료로 된 절연막상에 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막을 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  13. 제 5 항에 있어서, 상기 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이, B(붕소), C(탄소), N(질소), Al(알루미늄), Si(규소), 및 P(인)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  14. 제 5 항에 있어서, 상기 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이, Si, Al, N, O, 및 M을 포함하고, 여기서, M은 Ce(세슘), Yb(이테르븀), Sm(사마륨), Er(에르븀), Y(이트륨), La(란탄), Gd(가돌리늄), Dy(디스프로슘), 및 Nd(네오디뮴)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  15. 삭제
  16. 제 2 항에 있어서, 상기 간극이 250∼2500 ㎚의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  17. 제 2 항에 있어서, 상기 EL 층이 유기 재료로 된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  18. 제 3 항에 있어서, 상기 전기광학장치가 다수의 화소를 가지고,
    상기 다수의 화소 각각은 서로 인접한 화소 전극을 가지며,
    하나의 화소와 그에 인접한 화소 사이의 간극이 상기 제1, 제2, 제3 EL 층 각각의 두께의 5∼10배의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 간극이 250∼2500 ㎚의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  20. 제 3 항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 EL 층 각각이 유기 재료로 된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  21. 삭제
  22. 제 4 항에 있어서, 상기 간극이 250∼2500 ㎚의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  23. 제 4 항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 EL 층 각각이 유기 재료로 된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  24. 제 5 항에 있어서, 상기 전기광학장치가 다수의 화소를 가지고,
    상기 다수의 화소 각각은 서로 인접한 화소 전극을 가지며,
    하나의 화소와 그에 인접한 화소 사이의 간극이 상기 EL 층의 두께의 5∼10배의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 간극이 250∼2500 ㎚의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  26. 제 5 항에 있어서, 상기 EL 층이 유기 재료로 된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  27. 삭제
  28. 제 6 항에 있어서, 상기 간극이 250∼2500 ㎚의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  29. 제 6 항에 있어서, 상기 EL 층이 유기 재료로 된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  30. 제 6 항에 있어서, 상기 절연층이, 유기 수지 재료로 된 절연막상에 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막을 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  31. 제 6 항에 있어서, 상기 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이, B(붕소), C(탄소), N(질소), Al(알루미늄), Si(규소), 및 P(인)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  32. 제 6 항에 있어서, 상기 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이, Si, Al, N, O, 및 M을 포함하고, 여기서, M은 Ce(세슘), Yb(이테르븀), Sm(사마륨), Er(에르븀), Y(이트륨), La(란탄), Gd(가돌리늄), Dy(디스프로슘), 및 Nd(네오디뮴)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  33. 제 7 항에 있어서, 상기 전기광학장치가 다수의 화소를 가지고,
    상기 다수의 화소 각각은 서로 인접한 화소 전극을 가지며,
    하나의 화소와 그에 인접한 화소 사이의 간극이 상기 제1, 제2, 제3 EL 층 각각의 두께의 5∼10배의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 간극이 250∼2500 ㎚의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  35. 제 7 항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 EL 층 각각이 유기 재료로 된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  36. 제 7 항에 있어서, 상기 절연층이, 유기 수지 재료로 된 절연막상에 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막을 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  37. 제 7 항에 있어서, 상기 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이, B(붕소), C(탄소), N(질소), Al(알루미늄), Si(규소), 및 P(인)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  38. 제 7 항에 있어서, 상기 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이, Si, Al, N, O, 및 M을 포함하고, 여기서, M은 Ce(세슘), Yb(이테르븀), Sm(사마륨), Er(에르븀), Y(이트륨), La(란탄), Gd(가돌리늄), Dy(디스프로슘), 및 Nd(네오디뮴)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  39. 삭제
  40. 제 8 항에 있어서, 상기 간극이 250∼2500 ㎚의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  41. 제 8 항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 EL 층 각각이 유기 재료로 된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  42. 제 8 항에 있어서, 상기 절연층이, 유기 수지 재료로 된 절연막상에 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막을 적층하여 형성된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  43. 제 8 항에 있어서, 상기 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이, B(붕소), C(탄소), N(질소), Al(알루미늄), Si(규소), 및 P(인)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  44. 제 8 항에 있어서, 상기 알칼리 금속의 투과를 방지하는 절연막이, Si, Al, N, O, 및 M을 포함하고, 여기서, M은 Ce(세슘), Yb(이테르븀), Sm(사마륨), Er(에르븀), Y(이트륨), La(란탄), Gd(가돌리늄), Dy(디스프로슘), 및 Nd(네오디뮴)으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소인 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  45. 기판 위에 형성된 다수의 TFT;
    상기 다수의 TFT 각각에 각각 접속된 다수의 화소 전극;
    상기 다수의 화소 전극 위에 형성된 제1 EL 층; 및
    상기 다수의 화소 전극 위에 형성된 제2 EL 층을 포함하고;
    상기 제1 EL 층이 상기 다수의 화소 전극의 일 행(行) 또는 일 열(列)을 따라 형성되어 있고,
    상기 제2 EL 층이 상기 다수의 화소 전극의 다른 일 행 또는 다른 일 열을 따라 형성되어 있고,
    상기 제1 EL 층 및 상기 제2 EL 층 각각이 상기 다수의 화소 전극에 걸쳐 연속하여 있도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  46. 제 45 항에 있어서, 상기 전기광학장치가 다수의 화소를 가지고 있고,
    상기 다수의 화소 각각이 서로 인접한 화소 전극을 가지며,
    하나의 화소와 그에 인접한 화소 사이의 간극이 상기 제1 및 제2 EL 층 각각의 두께의 5∼10배의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 간극이 250∼2500 ㎚의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  48. 제 45 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 EL 층 각각이 유기 재료로 된 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
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