KR102059455B1 - 발광 장치 및 전자 기기 - Google Patents

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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은 신뢰성이 높은 발광 장치를 제공한다. 외부로부터 물리적인 힘이 가해졌을 때, 소자가 파괴되는 것을 억제한다. 또는 FPC를 압착하는 공정에서 가요성 기판에 접하는 수지나 배선이 열로 인한 대미지를 입히는 것을 억제한다.
유기 EL 소자를 포함한 플렉시블한 발광 장치에서의 변형에 대하여 응력 변형이 발생하지 않는 중립면이, 트랜지스터 및 유기 EL 소자 양쪽의 근방에 위치하는 구성으로 한다. 또는 발광 장치의 가장 표면의 경도가 굳은 구성으로 한다. 또는 FPC와 접속하는 단자부와 중첩되는 기판에 열팽창률이 10ppm/K 이하인 기판을 사용한다.

Description

발광 장치 및 전자 기기{LIGHT-EMITTING DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 유기 일렉트로루미네선스(Electroluminescence, 이하 EL이라고도 기재함) 현상을 이용한 발광 장치, 전자 기기, 및 조명 장치에 관한 것이다.
근년에 들어, 유기 EL을 이용한 발광 소자(유기 EL 소자)에 관한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 유기 EL 소자의 기본적 구성은 한 쌍의 전극 사이에 발광성 유기 화합물을 포함하는 층(EL층)을 끼운 것이다.
유기 EL 소자는 자기 발광형이므로, 유기 EL 소자를 사용한 발광 장치는 시인성이 뛰어나고, 백라이트가 불필요하고, 소비 전력이 적은 등의 이점을 갖는다. 더구나 박형 경량화할 수 있거나, 입력 신호에 고속으로 응답할 수 있는 등의 이점도 갖는다.
또한, 유기 EL 소자를 사용한 발광 장치는 박형 경량화에 더하여 가요성(플렉시블성)이나 내충격성도 도모할 수 있다는 점에서 가요성을 갖는 기판(플렉시블 기판)으로의 채용이 검토되고 있다. 또한, 가요성을 갖는 기판으로의 채용은 발광 장치뿐만 아니라, 반도체 특성을 이용함으로써 동작하는 반도체 장치 등에도 적용되고 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는 필름 기판 위에 스위칭 소자인 트랜지스터나 유기 EL 소자를 구비한 플렉시블한 액티브 매트릭스형의 발광 장치가 기재되어 있다.
또한, 특허문헌 2에는 가요성을 갖는 필름으로 이루어진 수지 기판 위에 유기 EL 소자가 지지된 유기 EL 표시 패널과, 상기 수지 기판 표면을 덮는 무기 배리어막과, 상기 유기 EL 표시 패널을 둘러싼 수지 봉지(封止)막을 구비하는 유기 EL 표시 장치가 기재되어 있다.
또한, 가요성 기판을 사용한 반도체 장치의 제작 방법으로서는, 유리 기판이나 석영 기판 등의 기재 위에 박막 트랜지스터 등의 반도체 소자를 제작한 후, 상기 기재로부터 다른 기재(예를 들어, 플렉시블한 기재)로 상기 반도체 소자를 전치하는 기술이 개발되어 있다. 반도체 소자를 다른 기재로 전치하기 위해서는, 반도체 소자를 제작할 때에 사용한 기재로부터 반도체 소자를 분리하는 공정이 필요하다.
예를 들어, 특허문헌 3에는 다음과 같은 레이저 어블레이션(ablation)을 사용한 박리 기술이 기재되어 있다. 먼저 기판 위에 비정질 실리콘 등으로 이루어진 분리층을 형성하고, 분리층 위에 박막 소자를 포함한 피박리층을 형성하고, 피박리층을 접착층에 의하여 전사체에 접착시킨다. 그리고, 레이저광의 조사에 의하여 분리층을 어블레이션시킴으로써 분리층에서 박리를 발생시킨다.
또한, 특허문헌 1에는 사람의 손 등의 물리적인 힘으로 박리를 수행하는 기술이 기재되어 있다. 특허문헌 1에서는, 기판과 산화물층 사이에 금속층을 형성하고, 산화물층과 금속층의 계면의 결합이 약한 점을 이용하여 산화물층과 금속층의 계면에서 박리를 발생시킴으로써, 피박리층과 기판을 분리한다.
일본국 특개 2003-174153호 공보 국제 공개 제2006/046679호 팸플릿 특개평 10-125931호 공보
하지만, 가요성을 갖는 기판을 사용한 발광 장치에서는 굴곡, 만곡 등의 물리적인 힘이 외부로부터 가해진 경우, 트랜지스터나 유기 EL 소자에 응력이 가해져 이들 소자가 파괴되는 경우가 있다.
트랜지스터 또는 유기 EL 소자 중 어느 한쪽이라도 파괴되면 발광 장치의 표시에 문제가 생긴다.
따라서, 본 발명의 일 형태는 외부로부터 물리적인 힘이 가해졌을 때, 트랜지스터 또는 유기 EL 소자가 파괴되는 것을 억제한 신뢰성이 높은 발광 장치를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 구성에서는 수지 봉지막의 표면으로부터 기계적인 압력이 국소적으로 가해지면 유기 EL 소자가 파괴될 우려가 있다.
또한, 특허문헌 2에 기재된 구성에서 기계적 강도를 높이기 위하여 수지 봉지막을 두껍게 형성하면 다음과 같은 문제점이 있다. 하나는 기계적 강도를 충분히 높이도록 수지 봉지막을 두껍게 형성하면 장치 전체가 두껍게 되므로 가요성이 없어진다. 또한 다른 문제점에는 수지 봉지막이 두껍게 되면 상기 수지 봉지막의 수축에 따른 응력으로 인하여 장치 전체가 휘거나 말리는 경우가 있다.
따라서, 본 발명의 일 형태는 높은 가요성과 높은 기계적 강도를 겸비한 발광 장치를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다.
또한, 가요성 기판 위에 형성된 발광 장치의 실장에서 이방 도전 필름을 개재(介在)하여 커넥터(FPC: Flexible printed circuit) 등을 열압착에 의하여 단자 전극에 붙여 도통으로 한다. 이 열압착 공정에서 가요성 기판 자체 또는 상기 기판에 형성된 수지나 배선이 열로 인하여 대미지를 입은 결과, 발광 장치의 표시에 문제가 생기는 경우가 있다. 가요성 기판이 유연성을 갖기 때문에 가열 변형에 의하여 수지나 배선에 크랙이 생기기 때문이다.
따라서, 본 발명의 일 형태는 배선에 크랙이 생기지 않고, FPC를 압착에 의하여 붙임으로써 단자 전극과 도통할 수 있는 발광 장치를 제공하는 것을 목적 중 하나로 한다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 한 쌍의 가요성 기판 사이에 평탄화층, 상기 평탄화층 중 한쪽 면 측에 형성된 트랜지스터, 상기 평탄화층 중 다른 한쪽 면에 접하여 형성된 유기 EL 소자, 및 한 쌍의 가요성 기판을 접착시키는 접착층을 갖는다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에서는 발광 장치 중 한쪽 면으로부터 평탄화층 중 다른 한쪽 면까지의 두께(트랜지스터를 포함하는 측의 두께)와, 평탄화층 중 다른 한쪽 면으로부터 발광 장치 중 다른 한쪽 면까지의 두께 차이가 작게 되도록 각 층이 형성되므로 외부로부터 물리적인 힘이 가해졌을 때, 트랜지스터에 가해지는 응력과 유기 EL 소자에 가해지는 응력과의 차이가 작다. 또한, 본 명세서 중에서는 C가 A와 B를 접착하는 경우, A와 B가 각각 C와 접하는 구성뿐만 아니라 A 위의 D나 B 위의 E가 C와 접함으로써 A와 B를 붙이는 구성도 포함된다.
또한, 발광 장치에서 굴곡 등의 변형에 의하여 압축 응력이나 인장 응력 등의 응력 변형이 발생하지 않는 중립면(연장 수축하지 않는 면)이 평탄화층 내, 트랜지스터 내, 또는 유기 EL 소자 내 등 트랜지스터 및 유기 EL 소자 쌍방의 근방에 위치한다. 따라서, 트랜지스터나 유기 EL 소자에 가해지는 응력의 값을 각각 작게 할 수 있다. 따라서, 트랜지스터 및/또는 유기 EL 소자가 굴곡이나 만곡으로 인하여 파괴되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 높은 발광 장치를 구현할 수 있다.
본 명세서 등에서 기판이나 평탄화층에서의 한쪽 면과 다른 한쪽 면은 서로 대향하는 면을 가리킨다.
구체적으로는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 제 1 가요성 기판 중 한쪽 면 및 제 2 가요성 기판 중 한쪽 면 사이에 평탄화층과, 평탄화층 중 한쪽 면 측에 형성된 트랜지스터와, 평탄화층 중 다른 한쪽 면에 접하여 형성되고 트랜지스터와 전기적으로 접속되는 제 1 전극, 제 1 전극 위의 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층, 및 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층 위의 제 2 전극을 갖는 발광 소자와, 제 1 가요성 기판 및 제 2 가요성 기판을 접착시키는 접착층을 구비하고, 제 1 가요성 기판 중 다른 한쪽 면으로부터 평탄화층 중 다른 한쪽 면까지의 거리인 두께 A는 평탄화층 중 다른 한쪽 면으로부터 제 2 가요성 기판 중 다른 한쪽 면까지의 거리인 두께 B의 0.8배 이상 1.2배 이하다. 즉 제 1 가요성 기판 중 다른 한쪽 면으로부터 평탄화층과 접착층의 계면까지의 거리인 두께 A는 평탄화층과 접착층의 계면으로부터 제 2 가요성 기판 중 다른 한쪽 면까지의 거리인 두께 B의 0.8배 이상 1.2배 이하다.
상술한 발광 장치에서 두께 A가 두께 B의 0.9배 이상 1.1배 이하이면 더 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 제 1 가요성 기판 중 한쪽 면 및 제 2 가요성 기판 중 한쪽 면 사이에 평탄화층과, 평탄화층 중 한쪽 면 측에 형성된 트랜지스터와, 평탄화층 중 다른 한쪽 면에 접하여 형성되고 트랜지스터와 전기적으로 접속되는 제 1 전극, 제 1 전극 위의 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층, 및 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층 위의 제 2 전극을 갖는 발광 소자와, 제 1 가요성 기판 및 제 2 가요성 기판을 접착시키는 접착층을 구비하고, 평탄화층 중 다른 한쪽 면으로부터 제 2 가요성 기판 중 다른 한쪽 면까지의 거리인 두께 B는 제 1 가요성 기판 중 다른 한쪽 면으로부터 평탄화층 중 다른 한쪽 면까지의 거리인 두께 A의 0.8배 이상 1.2배 이하다.
상술한 발광 장치에서 두께 B가 두께 A의 0.9배 이상 1.1배 이하이면 더 바람직하다.
견딜 수 있는 응력의 크기가 작은 소자는 중립면에 가까운 위치에 형성하는 것이 특히 바람직하다. 이로써 외부로부터 물리적인 힘이 가해졌을 때, 소자에 가해지는 응력을 저감할 수 있다. 따라서, 상술한 발광 장치에서 평탄화층은 트랜지스터와 접하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 가요성을 갖고, 절연 표면 위에 형성되고, 한 쌍의 전극 사이에 발광성의 유기 화합물을 포함한 층이 협지된 발광 소자와, 발광 소자를 덮는 제 1 보호층과, 제 1 보호층 위에 형성된 제 2 보호층을 구비한다. 또한, 제 1 보호층은 두께가 0.1μm 이상 100μm 미만이고 제 2 보호층은 적어도 발광 소자와 대향하지 않는 표면 경도가 제 1 보호층의 표면보다 굳은 것이 바람직하다.
여기서 제 1 보호층의 표면은 제 2 보호층 표면보다 부드럽기 때문에 제 2 보호층 측으로부터 기계적인 압력이 국소적으로 가해진 경우나, 발광 장치를 만곡시킨 경우에 발광 소자에 가해지는 응력을 완화시킬 수 있다(이와 같은 효과는 쿠션 효과라고도 불림). 또한, 제 1 보호층이 0.1μm 미만인 경우에는 상기 응력을 충분히 완화시킬 수 없어 발광 소자가 파괴될 우려가 있다. 한편, 제 1 보호층이 100μm 이상인 경우에는 발광 장치의 가요성이 없어지거나, 또는 발광 장치가 휘거나 말릴 우려가 있다.
또한, 소자층(발광 소자 등을 포함함)과 중첩되는 영역과 소자층이 형성되지 않은 영역에서는 제 1 보호층의 두께가 상이한 경우가 있다. 또한, 마찬가지로 소자층의 상면이 평탄하지 않은 경우에도 제 1 보호층의 두께가 일정하지 않은 경우가 있다. 따라서, 제 1 보호층의 두께는 그 중에서 가장 얇은 개소의 두께가 상술한 두께의 범위 내이면 좋다.
이와 같이, 제 1 보호층이 충분히 얇게 형성되기 때문에 발광 소자에 가해지는 응력을 완화시키면서 발광 장치 전체로서 높은 가요성을 구비할 수 있다. 또한, 제 1 보호층을 이와 같이 얇게 형성하더라도 발광 장치의 가장 표면 부분에 형성된 적어도 표면이 굳은 제 2 보호층에 의하여 외부로부터의 기계적인 압력에 의하여 발광 소자가 파괴되는 것을 억제하여, 높은 가요성과 높은 기계적 강도를 구비한 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 형태에 따른 발광 장치는 가요성을 갖고, 한 쌍의 전극 사이에 발광성의 유기 화합물을 포함한 층이 협지된 발광 소자와, 발광 소자를 사이에 협지한 제 1 보호층 및 제 3 보호층과, 제 1 보호층의 발광 소자와 대향하지 않는 면 위에 형성된 제 2 보호층과, 제 3 보호층의 발광 소자와 대향하지 않는 면 위에 형성된 제 4 보호층을 구비한다. 또한, 제 1 보호층 및 제 3 보호층은 두께가 0.1μm 이상 100μm 미만이다. 더구나, 제 2 보호층은 적어도 발광 소자와 대향하지 않는 표면 경도가 제 1 보호층의 표면보다 굳고, 제 4 보호층은 적어도 발광 소자와 대향하지 않는 표면 경도가 제 3 보호층의 표면보다 굳은 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 함으로써 발광 소자(를 포함한 소자층)를 양쪽 면으로부터 보호할 수 있으므로 더 기계적 강도가 향상된 발광 장치로 할 수 있다.
또한, 이 때 상술한 제 1 보호층과 제 3 보호층을 동일한 재료로 구성하고 상기 제 2 보호층과 제 4 보호층을 동일한 재료로 구성하면 재료를 공통화할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 상술한 발광 장치 중 어느 것에서 제 1 보호층 및 제 2 보호층은 가시광에 대하여 투광성을 갖고, 발광 소자로부터의 발광은 제 1 보호층 및 제 2 보호층을 통하여 사출되는 것이 바람직하다.
특히, 발광 소자가 형성되는 면 측에 광을 사출하는 전면 발광(톱 이미션) 구조의 발광 장치인 경우, 발광면의 기계적 강도가 낮으면 쉽게 발광 소자가 파괴되기 때문에 상술한 발광 장치의 구성으로 함으로써 가요성과 높은 기계적 강도를 겸비한 신뢰성이 높은 톱 이미션 구조의 발광 장치를 구현할 수 있다.
또한, 상술한 발광 장치 중 어느 것에서 발광 소자와 제 2 보호층 사이에 발광 소자와 중첩되는 컬러 필터를 구비하고, 제 1 보호층 및 제 2 보호층은 가시광에 대하여 투광성을 갖고, 발광 소자는 백색 발광을 나타내고, 발광 소자로부터의 발광은 제 1 보호층, 컬러 필터, 및 제 2 보호층을 통하여 사출되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 함으로써 제 2 보호층은 발광 소자뿐만 아니라 컬러 필터의 보호층으로서도 기능하기 때문에 컬러 필터가 파괴되어 광이 누설하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 발광 장치 중 어느 것에서 제 2 보호층 표면에 접하여 광 촉매 작용을 나타내는 재료를 포함하는 제 5 보호층을 구비하는 것이 바람직하다.
광 촉매 작용을 나타내는 재료의 강한 산화 작용에 의하여 발광 장치의 표면이 유기물로 오염되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이와 같은 재료는 초친수 작용을 나타내고, 유성의 오염이 정착되는 것을 방지할 수 있고 물로 흘리는 등으로 쉽게 오염을 씻을 수 있다. 따라서, 발광 장치 표면에 부착 또는 정착한 유기물의 오염을 닦아내는 등 기계적인 압력이 가해지는 빈도를 저감할 수 있고, 발광 장치 표면이 손상되거나 또는 발광 소자가 파괴되는 등의 문제를 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 제 1 기판과, 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과, 제 1 기판과 부분적으로 중첩되는 제 3 기판과, 제 3 기판 위의 2 이상의 단자를 갖는 단자부와, 단자부가 갖는 단자에 전기적으로 접속되는 발광 소자와, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 발광 소자를 밀봉하도록 제 1 기판과 제 2 기판을 접착시키는 접착층을 갖고, 제 3 기판의 열팽창률(열팽창 계수라고도 함)이 10ppm/K 이하인 발광 장치다.
단자부에 FPC를 압착할 때, 이방 도전 필름에 가하는 열로 인하여 단자부를 갖는 기판에 접하는 수지나 배선, 또는 상기 기판 자체에 크랙이 쉽게 들어간다. 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에서 제 3 기판의 열팽창률은 10ppm/K 이하로 작고, 가열로 인한 변형이 적기 때문에 제 3 기판에 접하는 수지나 배선, 또는 제 3 기판 자체에 크랙이 들어가기 어렵게 할 수 있다.
더구나, 제 3 기판에 가시광을 투과하지 않는 기판을 사용할 수 있으므로 제 3 기판이 발광 소자와 중첩되지 않는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써 제 1 기판 또는 제 2 기판 중 적어도 한쪽에 가시광에 대한 투광성을 갖는 기판을 사용하면 좋기 때문에 보텀 이미션 구조(배면 발광 구조), 톱 이미션 구조, 듀얼 이미션 구조(양면 발광 구조) 중 어느 패널에도 쉽게 적용할 수 있다.
더구나 제 1 기판과 제 3 기판을 단자부와 중첩되도록 붙이고, 제 1 기판과 제 3 기판을 붙인 적층 기판의 열팽창률 C와 제 2 기판의 열팽창률 D와의 차이의 절대값(|C-D|)이 C 또는 D의 10% 이내인 것이 바람직하다.
제 1 기판과 제 3 기판을 붙인 적층 기판의 열팽창률과 제 2 기판의 열팽창률의 차이가 상기 적층 기판의 열팽창률 또는 제 2 기판의 열팽창률의 10% 이내이면 기판을 한쪽 방향으로 휘기 어렵게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 제 1 기판과, 제 1 기판과 대향하는 제 2 기판과, 2 이상의 단자를 갖는 단자부와, 단자부가 갖는 단자에 전기적으로 접속되는 발광 소자와, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 발광 소자를 밀봉하도록 제 1 기판과 제 2 기판을 붙이기 위한 접착층을 갖고, 단자부가 제 1 기판, 제 2 기판과 중첩되지 않는 영역에 형성되고, 제 1 기판의 열팽창률이 10ppm/K 이하인 발광 장치다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에서 제 1 기판의 열팽창률은 10ppm/K 이하로 작고, 가열로 인한 변형이 적기 때문에 제 1 기판에 접하는 수지나 배선, 또는 제 1 기판 자체에 크랙이 들어가기 어렵게 할 수 있다.
더구나 제 1 기판의 열팽창률 E와 제 2 기판의 열팽창률 D와의 차이의 절대값(|E-D|)이 D 또는 E의 10% 이내인 것이 바람직하다. 제 1 기판과 제 2 기판의 열팽창률의 차이가 제 1 기판 또는 제 2 기판 중 적어도 한쪽의 열팽창률의 10% 이내이면 기판을 한쪽 방향으로 휘기 어렵게 할 수 있다.
더구나 단자부에 FPC가 열압착된 발광 장치인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 형태는 상술한 발광 장치를 표시부에 구비한 전자 기기다. 상술한 발광 장치를 적용함으로써 신뢰성이 높은 전자 기기를 구현할 수 있다.
또한, 본 명세서 중에서, 발광 장치란 화상 표시 장치, 또는 광원(조명 장치를 포함함)을 가리킨다. 또한, 발광 장치에 커넥터, 예를 들어, FPC 또는 TCP(Tape Carrier Package)가 장착된 모듈, TCP의 끝에 프린트 배선판이 형성된 모듈, 또는 발광 소자가 형성된 기판에 COG(Chip On Glass) 방식에 의하여 IC(집적 회로)가 직접 실장된 모듈도 모두 발광 장치에 포함하는 것으로 한다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에서는, 외부로부터 물리적인 힘이 가해졌을 때, 트랜지스터에 가해지는 응력과 유기 EL 소자에 가해지는 응력과의 차이가 작고, 그 응력 값도 작다. 따라서, 트랜지스터 또는 유기 EL 소자가 굴곡이나 만곡으로 인하여 파괴되는 것을 억제한 신뢰성이 높은 발광 장치를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 가요성과 높은 기계적 강도를 겸비한 발광 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태는 FPC 단자 전극 주변에서 가요성 기판에 접하는 수지나 배선, 또는 상기 기판 자체에 크랙이 들어가는 것이 억제된 발광 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 도면.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 도면.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 도면.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치의 제작 방법을 도시한 도면.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치의 제작 방법을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 도면.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 일 형태에 따른 표시 장치를 도시한 도면.
도 12a 및 도 12b는 본 발명의 일 형태에 따른 조명 장치를 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 도면.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 도시한 도면.
도 16a 내지 도 16d는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치의 제작 방법을 도시한 도면.
도 17a 내지 도 17f는 유기 EL 소자를 도시한 도면.
도 18a 내지 도 18e는 전자 기기 및 조명 장치를 도시한 도면.
도 19a 및 도 19b는 전자 기기를 도시한 도면.
도 20은 실시예의 결과를 도시한 도면.
실시형태에 대하여, 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만, 본 발명은 이하의 설명으로 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 일탈하지 않고 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 쉽게 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이하에 기재되는 실시형태의 기재 내용으로 한정하여 해석되는 것은 아니다. 또한, 이하에 설명하는 발명의 구성에서, 동일 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면간에 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다.
또한, 본 명세서에서 설명하는 각 도면에서, 각 구성의 크기, 층의 두께, 또는 영역은, 명료화를 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서 반드시 그 스케일로 한정되지 않는다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 대하여 도 1 내지 도 2b를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치의 개략도를 도 1에 도시하였다. 도 1에 도시된 발광 장치는 제 1 가요성 기판(101) 중 한쪽 면 및 제 2 가요성 기판(111) 중 한쪽 면 사이에 평탄화층(105)과, 평탄화층(105) 중 한쪽 면 측에 형성된 트랜지스터(103)와, 평탄화층(105) 중 다른 한쪽 면 측에 형성된 유기 EL 소자(107)와, 제 1 가요성 기판(101) 및 제 2 가요성 기판(111)을 트랜지스터(103), 평탄화층(105), 및 유기 EL 소자(107)를 협지하고 접착시키는 접착층(109)을 구비한다. 유기 EL 소자(107)는 평탄화층(105) 중 다른 한쪽 면에 접하여 형성되고, 트랜지스터(103)와 전기적으로 접속되는 제 1 전극(171), 제 1 전극(171) 위의 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층(EL층)(173), 및 EL층(173) 위의 제 2 전극(175)을 갖는다.
도 1에 도시된 발광 장치에서, 제 1 가요성 기판(101) 중 다른 한쪽 면으로부터 평탄화층(105) 중 다른 한쪽 면까지의 거리를 두께 A로 도시하였고, 평탄화층(105) 중 다른 한쪽 면으로부터 제 2 가요성 기판(111) 중 다른 한쪽 면까지의 거리를 두께 B로 도시하였다. 즉 두께 A는 제 1 가요성 기판(101) 중 다른 한쪽 면으로부터 평탄화층(105)과 접착층(109)의 계면까지의 거리를 가리키고, 두께 B는 평탄화층(105)과 접착층(109)의 계면으로부터 제 2 가요성 기판(111) 중 다른 한쪽 면까지의 거리를 가리킨다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에서는 두께 A가 두께 B의 0.8배 이상 1.2배 이하(바람직하게는 0.9배 이상 1.1배 이하)이거나, 또는 두께 B가 두께 A의 0.8배 이상 1.2배 이하(바람직하게는 0.9배 이상 1.1배 이하)다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에서는 두께 A(트랜지스터(103)를 포함하는 측의 두께)와 두께 B(유기 EL 소자(107)를 포함하는 측의 두께)의 차이가 작게 되도록 각 층이 형성되기 때문에 외부로부터 물리적인 힘이 가해졌을 때에 트랜지스터(103)에 가해지는 응력과 유기 EL 소자(107)에 가해지는 응력과의 차이가 작다.
또한, 발광 장치에서, 굴곡 등의 변형에 의하여 압축 응력이나 인장 응력 등의 응력 변형이 발생하지 않는 중립면(연장 수축하지 않는 면)이 평탄화층(105) 내, 트랜지스터(103) 내, 또는 유기 EL 소자(107) 내 등 트랜지스터(103) 및 유기 EL 소자(107) 쌍방의 근방에 위치한다. 따라서, 트랜지스터(103)나 유기 EL 소자(107)에 가해지는 응력의 값을 각각 작게 할 수 있다. 따라서, 트랜지스터(103) 및/또는 유기 EL 소자(107)가 굴곡이나 만곡으로 인하여 파괴되는 것을 억제할 수 있어, 신뢰성이 높은 발광 장치를 구현할 수 있다.
중립면으로부터 떨어진 위치에 있는 소자일수록 가해진 압축 응력이나 또는 인장 응력의 크기는 커진다. 견딜 수 있는 응력 크기가 작은 소자는 중립면에 가까운 위치에 형성하는 것이 특히 바람직하다. 이로써 외부로부터 물리적인 힘이 가해졌을 때 상기 소자에 가해지는 응력을 저감할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에서 평탄화층(105)은 트랜지스터(103)와 접하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 사용할 수 있는 재료의 일례를 기재한다. 또한, 본 실시형태에 따른 발광 장치의 각 구성 요소는 후술하는 실시형태에서 예시하는 같은 구성 요소에 사용할 수 있는 재료도 적용할 수 있다.
[가요성 기판]
제 1 가요성 기판(101) 및 제 2 가요성 기판(111)에는 가요성을 갖는 재료를 사용한다. 특히, 유기 EL 소자(107)로부터 발광을 추출하는 측의 기판에는 가요성에 더하여 가시광에 대한 투광성(이하, 투광성이라고 기재함)도 갖는 재료를 사용한다.
가요성 및 투광성을 갖는 재료로서는 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스테르 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에테르 술폰(PES) 수지, 폴리아미드 수지, 사이클로 올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리염화비닐 수지 등을 들 수 있다. 특히, 열팽창률이 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 폴리아미드이미드 수지, 폴리이미드 수지, PET 등을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 섬유체에 수지를 함침시킨 기판(프리프레그라고도 함)이나, 무기 필러(filler)를 유기 수지에 섞어서 열팽창률을 낮춘 기판을 사용할 수도 있다.
가요성 및 투광성을 갖는 재료 중에 섬유체가 포함되는 경우, 섬유체는 유기 화합물 또는 무기 화합물의 고강도 섬유를 사용한다. 고강도 섬유란, 구체적으로는, 인장 탄성률 또는 영률(Young's modulus)이 높은 섬유를 가리키고, 대표적인 예로서는 폴리비닐알코올계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리아미드계 섬유, 폴리에틸렌계 섬유, 아라미드계 섬유, 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸 섬유, 유리 섬유, 또는 탄소 섬유를 들 수 있다. 유리 섬유로서는 E유리, S유리, D유리, Q유리 등을 사용한 유리 섬유를 들 수 있다. 이들은 직포(織布) 또는 부직포(不織布) 상태로 사용하고, 이 섬유체에 수지를 함침시키고 수지를 경화시킨 구조물을 가요성 기판으로서 사용하여도 좋다. 가요성 기판으로서 섬유체와 수지로 이루어진 구조물을 사용하면 굴곡이나 국소적인 압력으로 인한 파괴에 대한 신뢰성이 향상되기 때문에 바람직하다.
광 추출 효율 향상을 위하여 가요성 및 투광성을 갖는 재료의 굴절률은 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, 유기 수지에 굴절률이 높은 무기 필러를 분산시킴으로써, 상기 유기 수지만으로 이루어진 기판보다 굴절률이 높은 기판을 구현할 수 있다. 특히 입자경 40nm 이하의 작은 무기 필러를 사용하면, 광학적인 투명성을 유지할 수 있으므로 바람직하다.
또한, 발광을 추출하지 않는 측의 기판은 투광성을 갖지 않아도 좋기 때문에 상술한 기판 외에 금속 기판 등을 사용할 수도 있다. 금속 기판의 두께는 가요성이나 굴곡성을 얻기 위하여 10μm 이상 200μm 이하, 바람직하게는 20μm 이상 50μm 이하인 것이 바람직하다. 금속 기판은 열 도전성이 높기 때문에 유기 EL 소자의 발광에 따른 발열을 효과적으로 방열할 수 있다.
금속 기판을 구성하는 재료는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 니켈, 또는 알루미늄 합금이나 스테인리스 등의 금속 합금 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
가요성 기판으로서는 상술한 재료를 사용한 층이, 발광 장치의 표면을 손상 등으로부터 보호하는 하드 코트층(예를 들어, 질화 실리콘층 등)이나, 압력을 분산시킬 수 있는 재질의 층(예를 들어, 아라미드 수지층 등) 등과 적층되어 구성되어도 좋다. 또한, 수분 등으로 인한 유기 EL 소자의 수명 저하 등을 억제하기 위하여 질화 실리콘, 산화 질화(산질화라고도 기재함) 실리콘 등의 질소와 실리콘을 포함하는 막이나, 질화 알루미늄 등의 질소와 알루미늄을 포함하는 막 등의 투수성이 낮은 보호막을 구비하여도 좋다.
[트랜지스터]
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 사용하는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 역 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한, 톱 게이트형 트랜지스터와 보텀 게이트형 트랜지스터 중 어느 쪽의 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또한, 트랜지스터에 사용하는 재료도 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 실리콘이나, 게르마늄, 산화물 반도체를 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터를 적용할 수 있다.
[평탄화층]
평탄화층(105)은 트랜지스터(103)로 인한 표면 요철을 저감하기 위하여 형성하는 절연막이다. 예를 들어, 폴리이미드, 아크릴, 폴리아미드, 폴리이미드아미드, 벤조사이클로부텐계 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다. 또한, 저유전율 재료(low-k 재료) 등을 사용할 수 있다. 또한, 절연막을 복수로 적층시켜서 평탄화층(105)을 형성하여도 좋다.
[유기 EL 소자]
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 사용하는 유기 EL 소자의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 톱 이미션 구조의 유기 EL 소자를 사용하여도 좋고, 보텀 이미션 구조의 유기 EL 소자를 사용하여도 좋고, 듀얼 이미션 구조의 유기 EL 소자를 사용하여도 좋다. 유기 EL 소자의 구성예는 실시형태 7에서 자세히 설명한다.
[접착층]
톱 이미션 구조의 유기 EL 소자를 사용하는 경우, 접착층(109)은 상기 유기 EL 소자의 광을 투과하는 재료를 사용하여 형성한다. 예를 들어, 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기(嫌氣)형 접착제 등의 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지, 이미드 수지 등을 들 수 있다. 특히 에폭시 수지 등의 투습성(透濕性)이 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상술한 접착제에 건조제(제올라이트 등)를 포함하여도 좋다. 이로써 유기 EL 소자의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 접착층은 굴절률이 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, 굴절률이 높은 필러(산화 티타늄이나, 지르코늄 등)를 혼합함으로써 유기 EL 소자로부터의 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
보텀 이미션 구조의 유기 EL 소자를 사용하는 경우에도 톱 이미션 구조의 유기 EL 소자를 사용하는 경우와 같은 재료를 접착층(109)에 사용할 수 있다. 다만, 접착층(109)의 투광성은 불문한다.
<발광 장치의 구성예 1>
도 2a 및 도 2b에 본 발명의 일 형태를 적용한 발광 장치의 구체적인 구성의 일례를 도시하였다. 도 2a는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치의 평면도를 도시한 것이다. 도 2a에 도시된 발광 장치는 화소부(4502), 신호선 구동 회로(4503a), 신호선 구동 회로(4503b), 주사선 구동 회로(4504a), 주사선 구동 회로(4504b), 및 FPC(4505)를 갖는다. 도 2b는 도 2a를 일점 쇄선 C-D로 자른 단면도를 도시한 것이다.
도 2b에 도시된 발광 장치는 제 1 가요성 기판(101) 중 한쪽 면 및 제 2 가요성 기판(111) 중 한쪽 면 사이에 평탄화층(105)과, 평탄화층(105) 중 한쪽 면 측에 형성된 트랜지스터(103)와, 평탄화층(105) 중 다른 한쪽 면 측에 형성된 유기 EL 소자(107)와, 제 1 가요성 기판(101) 및 제 2 가요성 기판(111)을 접착시키는 접착층(109)을 구비한다.
제 1 가요성 기판(101) 중 한쪽 면 위에는 하지막(121)이 형성되고, 하지막(121) 위에는 트랜지스터(103)가 형성되어 있다. 트랜지스터(103)는 게이트 전극(131), 게이트 절연막(133), 반도체층(135), 및 소스 전극 또는 드레인 전극으로서 각각 기능하는 도전층(137a), 및 도전층(137b)을 갖는다.
트랜지스터(103) 위에는 트랜지스터를 덮는 절연막(141) 및 평탄화층(105)이 형성된다.
유기 EL 소자(107)에는 도전층(137b)과 전기적으로 접속된 제 1 전극(171), EL층(173), 및 제 2 전극(175)을 갖는다. 제 1 전극(171)의 단부는 격벽(161)으로 덮여 있다.
도 2b에서는 제 1 가요성 기판(101) 중 다른 한쪽 면으로부터 평탄화층(105) 중 다른 한쪽 면까지의 거리를 두께 A로 도시하였고, 평탄화층(105) 중 다른 한쪽 면으로부터 제 2 가요성 기판(111) 중 다른 한쪽 면까지의 거리를 두께 B로 도시하였다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에서는 두께 A가 두께 B의 0.8배 이상 1.2배 이하(바람직하게는 0.9배 이상 1.1배 이하)이거나, 또는 두께 B가 두께 A의 0.8배 이상 1.2배 이하(바람직하게는 0.9배 이상 1.1배 이하)다. 그러므로 외부로부터 물리적인 힘이 가해졌을 때, 트랜지스터(103)에 가해지는 응력과 유기 EL 소자(107)에 가해지는 응력과의 차이가 작다.
또한, 발광 장치에서, 굴곡 등의 변형에 의하여 압축 응력이나 인장 응력 등의 응력 변형이 발생하지 않는 중립면(연장 수축하지 않는 면)이 평탄화층(105) 내, 트랜지스터(103) 내, 또는 유기 EL 소자(107) 내 등 트랜지스터(103) 및 유기 EL 소자(107) 쌍방의 근방에 위치한다. 따라서, 트랜지스터(103)나 유기 EL 소자(107)에 가해지는 응력의 값을 각각 작게 할 수 있다. 따라서, 트랜지스터(103) 및/또는 유기 EL 소자(107)가 굴곡이나 만곡으로 인하여 파괴되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 높은 발광 장치를 구현할 수 있다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 발광 장치에 사용할 수 있는 재료의 일례를 기재한다. 또한, 가요성 기판 등 앞에서 재료를 예시한 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
[하지막]
트랜지스터(103)의 특성을 안정화시키거나 하기 위하여 하지막(121)을 형성하는 것이 바람직하다. 하지막(121)으로서는 산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 질화 실리콘, 질화 산화 실리콘 등의 무기 절연막을 사용하여, 단층 또는 적층으로 제작할 수 있다. 하지막(121)은 스퍼터링법, 플라즈마 CVD법, 도포법, 인쇄법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 스퍼터링법을 사용하여 막 두께 10nm 이상 3000nm 이하, 바람직하게는 200nm 이상 1500nm 이하의 산화 실리콘막을 형성하면 좋다. 또한, 하지막(121)은 필요에 따라 형성하면 좋다.
[트랜지스터]
<게이트 전극>
게이트 전극(131)의 재료는 몰리브데넘, 티타늄, 크로뮴, 탄탈럼, 텅스텐, 알루미늄, 구리, 네오디뮴, 스칸듐 등의 금속 재료 또는 이들 원소를 포함한 합금 재료를 사용하여 단층 또는 적층으로 형성할 수 있다.
<게이트 절연막>
게이트 절연막(133)은 플라즈마 CVD법이나 또는 스퍼터링법 등을 사용하여 산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 질화 실리콘, 질화 산화 실리콘, 또는 산화 알루미늄을 단층 또는 적층으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 성막 가스로서 SiH4, N2O를 사용하여 플라즈마 CVD법에 의하여 산화 질화 실리콘막을 형성하면 좋다.
<반도체층>
반도체층(135)은 실리콘 반도체나 산화물 반도체를 재료로서 사용하여 형성할 수 있다. 반도체의 결정성에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 또는 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 갖는 반도체) 중 어느 반도체를 사용하여도 좋다. 결정성을 갖는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화가 억제되기 때문에 바람직하다. 실리콘 반도체로서는 비정질 실리콘, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 등을 사용할 수 있고, 산화물 반도체로서는 In-Ga-Zn-O계 금속 산화물 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 적용할 수 있는 산화물 반도체에 대해서는 실시형태 8에서 설명한다.
<소스 전극, 드레인 전극>
소스 전극 또는 드레인 전극으로서 각각 기능하는 도전층(137a), 및 도전층(137b)은 예를 들어, 알루미늄, 크로뮴, 구리, 탄탈럼, 티타늄, 몰리브데넘, 텅스텐 중에서 선택된 원소를 포함한 금속막, 또는 상술한 원소를 포함한 금속 질화물막(질화 티타늄막, 질화 몰리브데넘막, 질화 텅스텐막) 등을 사용할 수 있다. 또한, 알루미늄, 구리 등의 금속막 아래쪽 또는 위쪽 중 한쪽 또는 양쪽 모두에 티타늄, 몰리브데넘, 텅스텐 등의 고융점 금속막 또는 이들의 금속 질화물막(질화 티타늄막, 질화 몰리브데넘막, 질화 텅스텐막)을 적층시킨 구성으로 하여도 좋다.
또한, 도전층(137a) 및 도전층(137b)은 도전성 금속 산화물로 형성하여도 좋다. 도전성 금속 산화물로서는 산화 인듐(In2O3 등), 산화 주석(SnO2 등), 산화 아연(ZnO), 인듐 주석 산화물(ITO: Indium Tin Oxide), 인듐 아연 산화물(In2O3-ZnO 등), 또는 이들 금속 산화물 재료에 산화 실리콘이 포함된 것을 사용할 수 있다.
[절연막]
절연막(141)은 트랜지스터를 구성하는 반도체로 불순물이 확산되는 것을 억제하는 효과를 나타낸다. 절연막(141)으로서는 산화 실리콘막, 산화 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다.
[격벽]
격벽(161)으로서는 유기 절연 재료 또는 무기 절연 재료를 사용하여 형성한다. 특히 감광성 수지 재료를 사용하고, 그 개구부의 측벽이 연속된 곡률을 갖도록 형성되는 경사면이 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
또한 접착층(109)과 제 2 전극(175) 사이에 투습성이 낮은 봉지막이 형성되어도 좋다. 투습성이 낮은 봉지막으로서는 예를 들어, 산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등을 사용할 수 있다.
본 실시형태에 따른 발광 장치는 외부로부터 물리적인 힘이 가해졌을 때에 트랜지스터에 가해지는 응력과 유기 EL 소자에 가해지는 응력과의 차이가 작고, 또 그 응력 값도 작다. 따라서, 트랜지스터 또는 유기 EL 소자가 굴곡이나 만곡으로 인하여 파괴되는 것을 억제할 수 있고 신뢰성이 높은 발광 장치를 구현할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태에 기재된 구성과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 대하여 도 3a 내지 도 6e를 사용하여 설명한다.
본 실시형태에 따른 발광 장치는, 제작 기판 위에 트랜지스터 등의 소자를 제작하고 나서 제작 기판으로부터 가요성 기판에 상기 소자를 전치하는 기술을 사용하여 제작된다.
<발광 장치의 구성예 2>
도 3a 및 도 3b에 본 발명의 일 형태를 적용한 발광 장치의 구체적인 구성의 일례를 도시하였다. 도 3a는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치의 평면도를 도시한 것이다. 도 3a에 도시된 발광 장치는 화소부(4502), 신호선 구동 회로(4503), 주사선 구동 회로(4504), 및 FPC(4505)를 갖는다. 도 3b는 도 3a를 일점 쇄선 E-F로 자른 단면도를 도시한 것이다.
도 3b에 도시된 발광 장치는 제 1 가요성 기판(101) 중 한쪽 면 및 제 2 가요성 기판(111) 중 한쪽 면 사이에 평탄화층(105)과, 평탄화층(105) 중 한쪽 면 측에 형성된 트랜지스터(103)와, 평탄화층(105) 중 다른 한쪽 면 측에 형성된 유기 EL 소자(107)와, 제 1 가요성 기판(101) 및 제 2 가요성 기판(111)을 접착시키는 접착층(109)을 구비한다.
제 1 가요성 기판(101) 중 한쪽 면과 하지막(121)은 접착층(123)으로 붙어 있다. 하지막(121) 위에는 복수의 트랜지스터(트랜지스터(103), 트랜지스터(143), 트랜지스터(145), 및 트랜지스터(147))가 형성되어 있다.
또한, 복수의 트랜지스터를 덮는 절연막(141) 및 평탄화층(105)이 형성된다. 평탄화층(105)은 제 1 평탄화층(151) 및 제 2 평탄화층(153)의 적층 구조다. 제 1 평탄화층(151) 및 제 2 평탄화층(153) 사이에는 트랜지스터(103)의 소스 전극 또는 드레인 전극과 유기 EL 소자의 하부 전극을 전기적으로 접속하는 배선(155)이 형성된다.
도 3b에서는 보텀 이미션 구조의 유기 EL 소자를 도시하였다. 절연막(141) 위에는 유기 EL 소자(107)의 발광 영역과 중첩되는 영역에 컬러 필터(157)가 형성된다. 유기 EL 소자의 하부 전극의 단부는 격벽(161)으로 덮인다.
<발광 장치의 구성예 3>
도 4a 및 도 4b에 본 발명의 일 형태를 적용한 발광 장치의 구체적인 구성의 일례를 도시하였다. 도 4a는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치의 평면도를 도시한 것이다. 도 4a에 도시된 발광 장치는 화소부(4502), 신호선 구동 회로(4503a), 신호선 구동 회로(4503b), 주사선 구동 회로(4504a), 주사선 구동 회로(4504b), 및 FPC(4505)를 갖는다. 도 4b는 도 4a를 일점 쇄선 G-H로 자른 단면도를 도시한 것이다.
도 4b에 도시된 발광 장치는 제 1 가요성 기판(101) 중 한쪽 면 및 제 2 가요성 기판(111) 중 한쪽 면 사이에 평탄화층(105)과, 평탄화층(105) 중 한쪽 면 측에 형성된 트랜지스터(103)와, 평탄화층(105) 중 다른 한쪽 면 측에 형성된 유기 EL 소자(107)와, 제 1 가요성 기판(101) 및 제 2 가요성 기판(111)을 접착시키는 접착층(109)을 구비한다.
제 1 가요성 기판(101) 중 한쪽 면과 하지막(121)은 접착층(123)으로 붙어 있다. 하지막(121)상에는 복수의 트랜지스터(트랜지스터(103) 등)가 형성되어 있다.
또한, 복수의 트랜지스터를 덮는 절연막(141) 및 평탄화층(105)이 형성된다. 평탄화층(105) 위에는 유기 EL 소자(107)의 하부 전극 단부를 덮는 격벽(161)이 형성된다.
도 4b에 도시된 발광 장치에서는 격벽(161)과 제 2 가요성 기판(111) 사이에 제 1 가요성 기판(101) 및 제 2 가요성 기판(111)의 간격(셀 갭이라고도 함)을 조정하는 스페이서나, 유기 EL 소자 상부 전극과 전기적으로 접속되는 보조 배선을 더 형성하여도 좋다.
제 2 가요성 기판(111) 중 한쪽 면과 하지막(185)은 접착층(187)으로 붙어 있다. 하지막(185)상에는 유기 EL 소자(107)의 발광 영역과 중첩되는 영역에 형성된 컬러 필터(181)와, 격벽(161)과 중첩되는 영역에 형성된 블랙 매트릭스(183)가 존재한다.
도 3b 및 도 4b에서, 제 1 가요성 기판(101) 중 다른 한쪽 면으로부터 평탄화층(105) 중 다른 한쪽 면까지의 거리를 두께 A로 도시하였고, 평탄화층(105) 중 다른 한쪽 면으로부터 제 2 가요성 기판(111) 중 다른 한쪽 면까지의 거리를 두께 B로 도시하였다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에서는 두께 A가 두께 B의 0.8배 이상 1.2배 이하(바람직하게는 0.9배 이상 1.1배 이하)이거나, 또는 두께 B가 두께 A의 0.8배 이상 1.2배 이하(바람직하게는 0.9배 이상 1.1배 이하)다. 그러므로 외부로부터의 물리적인 힘이 가해졌을 때에 트랜지스터(103)에 가해지는 응력과 유기 EL 소자(107)에 가해지는 응력과의 차이가 작다.
또한, 발광 장치에서, 굴곡 등의 변형에 의하여 압축 응력이나 인장 응력 등의 응력 변형이 발생하지 않는 중립면(연장 수축하지 않는 면)이 평탄화층(105) 내, 트랜지스터(103) 내, 또는 유기 EL 소자(107) 내 등 트랜지스터(103) 및 유기 EL 소자(107) 쌍방의 근방에 위치한다. 따라서, 트랜지스터(103)나 유기 EL 소자(107)에 가해지는 응력의 값을 각각 작게 할 수 있다. 따라서, 트랜지스터(103) 및/또는 유기 EL 소자(107)가 굴곡이나 만곡으로 인하여 파괴되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 높은 발광 장치를 구현할 수 있다.
도 3a 내지 도 4b에 도시된 발광 장치에 사용할 수 있는 재료의 일례를 기재한다. 또한, 가요성 기판 등 앞에서 재료를 예시한 구성에 대해서는 설명을 생략한다. 본 실시형태에 따른 발광 장치의 각 구성 요소는 다른 실시형태에 예시되는 같은 구성 요소에 사용할 수 있는 재료도 적용할 수 있다.
[접착층]
접착층(123)이나 접착층(187)에 사용할 수 있는 재료로서는 접착층(109)과 같은 재료를 사용할 수 있다. 특히, 발광 소자의 광을 추출하는 측에 사용되는 재료는 굴절률이 높은 재료인 것이 바람직하다.
[컬러 필터, 블랙 매트릭스]
컬러 필터는 유기 EL 소자로부터의 발광색을 조색(調色)하는 것을 목적으로 하여 형성된다. 예를 들어, 백색 발광의 발광 소자를 사용하여 풀 컬러의 발광 장치로 하는 경우에는 각각 상이한 색의 컬러 필터와 중첩되는 복수의 유기 EL 소자를 사용한다. 이 경우, 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 세 가지 색을 사용하여도 좋고, 이들에 황색(Y)을 더한 네 가지 색으로 할 수도 있다. 각 컬러 필터는 다양한 재료를 사용하여 인쇄법, 잉크젯법, 포토리소그래피법을 사용한 에칭 방법 등으로 각각 원하는 위치에 형성한다.
블랙 매트릭스(차광막이라고도 기재함)는 인접하는 컬러 필터 사이에 형성된다. 블랙 매트릭스는 인접하는 유기 EL 소자로부터의 광을 차광하여 인접하는 유기 EL 소자 사이에서의 혼색을 억제한다. 여기서, 컬러 필터의 단부를 블랙 매트릭스와 중첩되도록 형성함으로써 광 누설을 억제할 수 있다. 블랙 매트릭스는 유기 EL 소자로부터의 발광을 차광하는 재료를 사용할 수 있고 금속이나 유기 수지 등의 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 블랙 매트릭스는 구동 회로부 등 화소부 외의 영역에 형성하여도 좋다.
또한, 도 4b에 도시된 발광 장치에서는 컬러 필터(181) 및 블랙 매트릭스(183)를 덮는 오버 코트가 형성되어도 좋다. 오버 코트를 형성함으로써 컬러 필터에 포함된 불순물 등이 유기 EL 소자로 확산되는 것을 방지할 수 있다. 오버 코트는 유기 EL 소자로부터의 발광을 투과시키는 재료로 구성되고, 예를 들어, 질화 실리콘막, 산화 실리콘막 등의 무기 절연막이나, 아크릴막, 폴리이미드막 등의 유기 절연막을 사용할 수 있고, 유기 절연막과 무기 절연막의 적층 구조로 하여도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 컬러 필터 방식을 사용한 발광 장치를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명의 구성은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 구분하여 착색하는 방식이나 색변환 방식을 적용하여도 좋다.
[하지막]
하지막(185)은 하지막(121)과 같은 재료로 형성할 수 있다. 하지막(185)은 필요에 따라 형성하면 좋다.
[배선]
배선(155)은 높은 도전성을 갖는 재료를 사용하면 좋고, 예를 들어, 트랜지스터의 전극에 사용할 수 있는 재료 등을 사용할 수 있다.
격벽(161) 위의 스페이서로서는 무기 절연 재료, 유기 절연 재료, 금속 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 유기 절연 재료로서는 네거티브형이나 포지티브형의 감광성을 갖는 수지 재료, 비감광성 수지 재료 등을 사용할 수 있다. 또한, 금속 재료로서는 티타늄, 알루미늄 등을 사용할 수 있다.
도 3a 내지 도 4b에 도시된 발광 장치의 제작 방법에 대하여 도 5a 내지 도 6e를 사용하여 설명한다.
<발광 장치의 제작 방법 1>
도 3a 및 도 3b에 도시된 발광 장치의 제작 방법에 대하여 도 5a 내지 도 5e를 사용하여 설명한다.
먼저 제작 기판(501) 위에 박리층(503)을 형성하고 박리층(503) 위에 피박리층(505)을 형성한다(도 5a).
피박리층(505)으로서 형성하는 층에 특별히 한정은 없다. 여기서는 피박리층(505)으로서 보호층, 하지막(121), 트랜지스터(103), 절연막(141), 컬러 필터(157), 평탄화층(105), 유기 EL 소자(107)의 하부 전극, 격벽(161)을 이 차례로 형성한다. 피박리층(505)으로서 유기 EL 소자(107)의 EL층, 상부 전극, 유기 EL 소자(107)를 밀봉하는 봉지막 등을 더 형성하여도 좋다. 또한, 피박리층(505)으로서 보호층이나, 하지막(121)만을 형성하고 박리 및 전치 후에 트랜지스터(103) 등을 제작하여도 좋다.
제작 기판(501)으로서는 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 금속 기판 등을 사용할 수 있다.
또한, 유리 기판에는 예를 들어, 알루미노실리케이트 유리, 알루미노보로실리케이트 유리, 바륨보로실리케이트 유리 등의 유리 재료를 사용할 수 있다. 나중의 가열 처리의 온도가 높은 경우에는 변형점이 730℃ 이상의 것을 사용하면 좋다. 또한, 산화 바륨(BaO)을 많이 포함시킴으로써, 더 실용적인 내열 유리를 얻을 수 있다. 이 외에도 결정화 유리 등을 사용할 수 있다.
제작 기판(501)에 유리 기판을 사용하는 경우, 제작 기판(501)과 박리층(503) 사이에 산화 실리콘막, 산화 질화 실리콘막, 질화 실리콘막, 질화 산화 실리콘막 등의 절연막을 형성하면 유리 기판으로부터의 오염을 방지할 수 있어 바람직하다.
박리층(503)은, 텅스텐, 몰리브데넘, 티타늄, 탄탈럼, 니오븀, 니켈, 코발트, 지르코늄, 아연, 루테늄, 로듐, 팔라듐, 오스뮴, 이리듐, 실리콘에서 선택된 원소, 상기 원소를 포함하는 합금 재료, 또는 상기 원소를 포함하는 화합물 재료로 이루어지고, 단층 또는 적층된 층이다. 실리콘을 포함하는 층의 결정 구조는, 비정질, 미결정, 다결정 중 어느 것이라도 좋다. 또한, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 아연, 이산화 티타늄, 산화 인듐, 산화 인듐 주석, 산화 인듐 아연, 및 InGaZnO(IGZO) 등의 금속 산화물 중 어느 것을 사용하여도 좋다.
박리층(503)은, 스퍼터링법이나 플라즈마 CVD법, 도포법, 인쇄법 등에 의하여 형성할 수 있다. 또한, 도포법은 스핀 코트법, 액적 토출법, 디스펜서법을 포함한다.
박리층(503)이 단층 구조인 경우, 텅스텐층, 몰리브데넘층, 또는 텅스텐과 몰리브데넘의 혼합물을 포함하는 층을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 텅스텐의 산화물 또는 산화 질화물을 포함하는 층, 몰리브데넘의 산화물 또는 산화 질화물을 포함하는 층, 또는 텅스텐과 몰리브데넘의 혼합물의 산화물 또는 산화 질화물을 포함하는 층을 형성하여도 좋다. 또한, 텅스텐과 몰리브데넘의 혼합물이란, 예를 들어, 텅스텐과 몰리브데넘의 합금에 상당한다.
또한, 박리층(503)으로서, 텅스텐을 포함하는 층과 텅스텐의 산화물을 포함하는 층의 적층 구조를 형성하는 경우, 텅스텐을 포함하는 층을 형성하고, 그 상층에 산화물로 형성되는 절연막을 형성함으로써, 텅스텐층과 절연막의 계면에 텅스텐 산화물을 포함하는 층이 형성되는 것을 활용하여도 좋다. 또한, 텅스텐을 포함하는 층의 표면을, 열 산화 처리, 산소 플라즈마 처리, 오존수 등의 산화력이 강한 용액으로 처리 등을 수행하여 텅스텐의 산화물을 포함하는 층을 형성하여도 좋다. 또한 플라즈마 처리나 가열 처리는, 산소, 질소, 아산화 질소 단체, 또는 상기 가스와 그 외 가스의 혼합 기체 분위기 하에서 수행하여도 좋다. 상기 플라즈마 처리나 가열 처리에 의하여, 박리층(503)의 표면 상태를 바꿈으로써, 박리층(503)과 나중에 형성되는 보호층의 밀착성을 제어할 수 있다.
피박리층(505)에 포함되는 보호층은 질화 실리콘, 산화 질화 실리콘, 또는 질화 산화 실리콘 등을 사용하여 단층 또는 적층으로 형성하는 것이 바람직하다.
보호층은 스퍼터링법, 플라즈마 CVD법, 도포법, 인쇄법 등을 사용하여 형성할 수 있고 예를 들어, 플라즈마 CVD법을 사용하여 성막 온도를 250℃ 이상 400℃ 이하로 하여 형성함으로써 치밀하고 매우 투수성이 낮은 막으로 할 수 있다. 또한, 보호층의 두께는 10nm 이상 3000nm 이하, 바람직하게는 200nm 이상 1500nm 이하가 좋다. 또한, 하지막(121)이 보호층의 기능을 겸하는 경우에는 보호층은 형성하지 않아도 좋다.
다음에 피박리층(505)과 임시 지지 기판(507)을 박리용 접착제(509)를 사용하여 접착하고, 박리층(503)을 사용하여 피박리층(505)을 제작 기판(501)으로부터 박리한다. 이로써 피박리층(505)은 임시 지지 기판(507) 측에 형성된다(도 5b).
임시 지지 기판(507)으로서는 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 금속 기판 등을 사용할 수 있다. 또한, 본 실시형태의 처리 온도에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 갖는 플라스틱 기판을 사용하여도 좋고, 필름 같은 가요성 기판을 사용하여도 좋다.
박리용 접착제(509)로서는 물이나 용매에 용해할 수 있는 것이나 자외선 등의 조사에 의하여 가소화시킬 수 있는 것 같이, 필요에 따라 임시 지지 기판(507)과 피박리층(505)을 화학적 또는 물리적으로 분리시킬 수 있는 접착제를 사용한다.
또한, 임시 지지 기판으로의 전치 공정은 다양한 방법을 적절히 사용할 수 있다. 예를 들어, 박리층으로서 피박리층과 접하는 측에 금속 산화막을 포함하는 층을 형성한 경우에는, 상기 금속 산화막을 결정화시켜 취약화함으로써, 피박리층을 제작 기판으로부터 박리할 수 있다. 또한, 내열성이 높은 제작 기판과 피박리층 사이에 박리층으로서 수소를 포함하는 비정질 실리콘막을 형성한 경우에는, 비정질 실리콘막에 대하여 레이저광을 조사하거나, 또는 에칭에 의하여 상기 비정질 실리콘막을 제거함으로써, 피박리층을 제작 기판으로부터 박리할 수 있다. 또한, 박리층으로서 피박리층과 접하는 측에 금속 산화막을 포함하는 층을 형성하고, 상기 금속 산화막을 결정화함으로써 취약화하고, 또 박리층의 일부를 용액이나 NF3, BrF3, ClF3 등의 불화 가스를 사용한 에칭으로 제거한 후, 취약화된 금속 산화막에서 박리할 수 있다. 또한, 박리층으로서 질소, 산소나 수소 등을 포함하는 막(예를 들어, 수소를 포함하는 비정질 실리콘막, 수소 함유 합금막, 산소 함유 합금막 등)을 사용하여 박리층에 레이저광을 조사함으로써, 박리층 내에 포함되는 질소, 산소나 수소를 가스로서 방출시켜, 피박리층과 기판의 박리를 촉진시키는 방법을 사용하여도 좋다.
또는, 피박리층이 형성된 제작 기판을 기계적으로 제거하거나, 또는 용액이나 NF3, BrF3, ClF3 등의 불화 가스에 의한 에칭으로 제거하는 방법 등을 사용할 수 있다. 이 경우, 박리층을 형성하지 않아도 좋다.
또한, 상술한 박리 방법을 복수 조합함으로써 쉽게 전치 공정을 수행할 수 있다. 즉, 레이저광의 조사, 가스나 용액 등에 의한 박리층의 에칭, 날카로운 나이프나 메스 등을 사용하여 박리층과 피박리층을 박리하기 쉬운 상태로 하고 나서 물리적인 힘(기계 등에 의한 힘)으로 박리할 수도 있다.
또한, 박리층과 피박리층의 계면에 액체를 침투시켜 제작 기판으로부터 피박리층을 박리하여도 좋다. 또한, 박리할 때 물 등의 액체를 뿌리면서 박리하여도 좋다.
그 외의 박리 방법으로서는 박리층(503)을 텅스텐으로 형성한 경우에는, 암모니아수와 과산화 수소수의 혼합 용액으로 박리층(503)을 에칭하면서 박리하면 좋다.
이어서 제작 기판(501)으로부터 박리되고 노출된 박리층(503) 또는 보호층이 노출된 피박리층(505)에 박리용 접착제(509)와 다른 접착제에 의한 접착층(123)을 사용하여 제 1 가요성 기판(101)을 접착시킨다(도 5c).
그 후, 박리용 접착제(509)를 용해 또는 가소화시켜 임시 지지 기판(507)을 제거한다. 임시 지지 기판(507)을 제거하면, 유기 EL 소자(107)의 하부 전극이 노출되도록 박리용 접착제(509)를 물이나 용매 등으로 제거한다(도 5d).
이상에 의하여 트랜지스터(103) 및 유기 EL 소자(107)의 하부 전극까지가 형성된 피박리층(505)을 제 1 가요성 기판(101) 위에 제작할 수 있다.
이 후, 유기 EL 소자(107)의 EL층, 상부 전극(각각 도시하지 않았음)을 제작하고 접착층(109)을 사용하여 제 2 가요성 기판(111)을 접착시킨다(도 5e).
마지막에 이방성 도전재를 사용하여 입출력 단자부의 각 전극에 FPC(4505)를 붙인다. 필요에 따라 IC칩 등을 실장시켜도 좋다.
이상에 의하여 도 3a 및 도 3b에 도시된 발광 장치를 제작할 수 있다.
또한, 제작 기판과 피박리층 계면에서 박리할 수 있는 경우에는 박리층을 형성하지 않아도 좋다. 예를 들어, 제작 기판(501)으로서 유리 기판을 사용하고, 유리에 접하여 폴리이미드 등의 유기 수지막을 형성하고, 유기 수지막 위에 보호층이나 하지막, 트랜지스터 등을 형성한다. 이 경우, 유기 수지막을 가열함으로써 제작 기판(501)과 유기 수지막 계면에서 박리할 수 있다. 그리고 유기 수지막과 제 1 가요성 기판(101)을 접착층(123)을 사용하여 접착시키면 좋다. 또는 제작 기판과 유기 수지막 사이에 금속층을 형성하고 상기 금속층에 전류를 흘림으로써 상기 금속층을 가열하여 금속층과 유기 수지막의 계면에서 박리를 수행하여도 좋다.
<발광 장치의 제작 방법 2>
도 4a 및 도 4b에 도시된 발광 장치의 제작 방법에 대하여 도 6a 내지 도 6e를 사용하여 설명한다.
먼저 제작 기판(501) 위에 박리층(503)을 형성하고 박리층(503) 위에 피박리층(505)을 형성한다(도 6a).
여기서는 피박리층(505)으로서 보호층, 하지막(121), 트랜지스터(103), 절연막(141), 평탄화층(105), 유기 EL 소자(107)의 하부 전극, 격벽(161), 유기 EL 소자(107)의 EL층, 상부 전극을 순차적으로 형성한다. 더구나 유기 EL 소자(107)를 밀봉하는 봉지막을 형성하여도 좋다.
또한, 제작 기판(551) 위에 박리층(553)을 형성하고, 박리층(553) 위에 피박리층(555)을 형성한다(도 6b).
여기서는 피박리층(555)으로서 하지막(185), 블랙 매트릭스(183), 및 컬러 필터(181)를 순차적으로 형성한다. 박리층(553)과 하지막(185) 사이에 보호층을 형성하여도 좋다.
다음에 제작 기판(501) 및 제작 기판(551)을 접착층(109)을 사용하여 붙인다(도 6c).
그리고 박리층(503)을 사용하여 피박리층(505)을 제작 기판(501)으로부터 박리한다. 이어서 제작 기판(501)으로부터 박리되고 박리층(503) 또는 보호층(또는 하지막(121))이 노출된 피박리층(505)에 접착층(123)을 사용하여 제 1 가요성 기판(101)을 접착시킨다(도 6d).
마찬가지로 박리층(553)을 사용하여 피박리층(555)을 제작 기판(551)으로부터 박리한다. 이어서 제작 기판(551)으로부터 박리되고 박리층(553) 또는 하지막(185)이 노출된 피박리층(555)에 접착층(187)을 사용하여 제 2 가요성 기판(111)을 접착시킨다(도 6e).
마지막에 이방성 도전재를 사용하여 입출력 단자부의 각 전극에 FPC(4505)를 붙인다. 필요에 따라 IC칩 등을 실장시켜도 좋다.
이상에 의하여 도 4a 및 도 4b에 도시된 발광 장치를 제작할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태에 기재된 구성과 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 대하여 도 7 내지 도 9를 사용하여 설명한다.
<발광 장치의 구성예 4>
도 7은 본 실시형태에 예시되는 발광 장치(400)의 단면 개략도다.
발광 장치(400)는 기판(401) 위에 형성된 발광 소자(410)를 포함하는 소자층(420)과, 소자층(420)을 덮는 제 1 보호층(411)과, 제 1 보호층(411) 위에 형성된 제 2 보호층(412)을 갖는다.
기판(401)은 가요성을 갖고, 기판(401)의 절연 표면 위에 발광 소자(410)가 형성되어 있다.
발광 소자(410)는 기판(401) 위에 제 1 전극(403), EL층(405), 제 2 전극(407)이 순차적으로 적층된 적층체다. EL층(405)은 적어도 발광성의 유기 화합물을 포함한다. 또한, 제 1 전극(403) 및 제 2 전극(407) 중 적어도 한쪽은 EL층(405)으로부터의 발광에 대하여 투광성을 갖는다. EL층(405)을 협지하는 제 1 전극(403)과 제 2 전극(407) 사이에 전압을 인가함으로써 발광 소자(410)를 발광시킬 수 있다.
여기서 발광 소자(410)를 포함한 층을 소자층(420)으로 한다. 또한 나중의 실시형태에 예시됨과 같이, 소자층(420)은 적어도 발광 소자(410)를 포함하고 발광 소자(410) 외의 구성 요소(예를 들어, 트랜지스터나 배선 등)를 포함하여도 좋다.
제 1 보호층(411)은 소자층(420)을 보호하기 위한 층이고 소자층(420)을 덮고 형성된다. 제 1 보호층(411)은 그 두께가 0.1μm 이상 100μm 미만이다.
여기서 소자층(420)과 중첩되는 영역과 소자층(420)이 형성되지 않은 영역에서는 제 1 보호층(411)의 두께가 상이한 경우가 있다. 또한, 소자층(420)의 상면이 평탄하지 않는 경우에도 마찬가지로 제 1 보호층(411)의 두께는 일정하지 않다. 따라서 제 1 보호층(411)은 그 가장 얇은 개소의 두께가 상술한 두께의 범위 내이면 좋다.
제 2 보호층(412)은 제 1 보호층(411) 위에 형성된다. 제 2 보호층(412)은 적어도 소자층(420)과 대향하지 않는 표면의 경도가 제 1 보호층(411)의 표면보다도 굳다.
제 2 보호층(412)의 소자층(420)과 대향하지 않는 표면의 경도로서는 예를 들어, ISO15184로 규정되는 Pencil Test(연필 경도 시험)에서, H 이상, 바람직하게는 2H 이상, 더 바람직하게는 3H 이상의 경도를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 경도 평가 방법으로서 연필 경도 시험을 사용한 경우, 제 2 보호층(412)의 소자층(420)과 대향하지 않는 표면과 제 1 보호층(411)의 경도가 같은 수준으로 판정된 경우는 그 외의 경도 지표(예를 들어, 비커스 경도(Vickers hardness)나 누프 경도(Knoop hardness) 등)를 사용하여 비교할 수 있다.
여기서 제 1 보호층(411)의 표면은 제 2 보호층(412)의 소자층(420)과 대향하지 않는 표면보다도 부드럽기 때문에 제 2 보호층(412) 측으로부터 기계적인 압력이 국소적으로 가해진 경우나, 발광 장치(400)를 만곡시킨 경우에, 소자층(420)에 가해지는 응력을 완화시킬 수 있다. 여기서 제 1 보호층(411)이 0.1μm보다 얇은 경우, 상기 응력을 완전히 완화시킬 수 없어, 소자층(420)을 구성하는 발광 소자(410)(또는 트랜지스터나 배선 등)가 파괴될 우려가 있다. 한편, 제 1 보호층(411)이 100μm 이상인 경우에는, 발광 장치(400)의 가요성이 없어지거나, 또는 발광 장치(400)가 휘거나 말릴 우려가 있다.
이와 같이, 제 1 보호층(411)이 충분히 얇게 형성되기 때문에, 소자층(420)에 가해지는 응력을 완화시키면서 발광 장치(400) 전체로서 높은 가요성을 구비할 수 있다. 또한, 제 1 보호층(411)을 이와 같이 얇게 형성하더라도 발광 장치의 가장 표면에 형성된 적어도 소자층(420)과 대향하지 않는 굳은 표면을 갖는 제 2 보호층(412)에 의하여， 외부로부터의 기계적인 압력에 의하여 소자층(420)을 구성하는 발광 소자(410) 등의 소자가 파괴되는 것이 억제되고 높은 가요성과 높은 기계적 강도를 구비한 발광 장치(400)를 구현할 수 있다.
또한, 제 1 보호층(411)과 제 2 보호층(412) 사이에 다른 보호층을 형성하는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 제 1 보호층(411)으로서 유기 수지를 사용하고 제 1 보호층(411) 위에 얇은 필름 등을 형성하고 상기 필름의 소자층(420)과 대향하지 않는 표면에 제 2 보호층(412)으로서 무기 절연막을 형성하는 구성으로 하여도 좋다. 제 1 보호층(411)과 제 2 보호층(412) 사이에 다른 보호층을 형성하면 발광 장치(400)의 기계적 강도를 더욱 향상시킬 수 있다.
<발광 장치의 구성예 5>
또한, 발광 소자(410)를 구비하는 소자층(420)의 하층에 기판(401)을 대신하여 제 3 보호층 및 제 4 보호층을 형성하는 구성으로 하여도 좋다.
도 8에 도시된 발광 장치(450)는 소자층(420)보다 하층의 구성이 구성예 4에 예시된 발광 장치(400)와 상이하다.
발광 장치(450)는 소자층(420)이 절연층(409) 위에 형성되고, 절연층(409)을 개재하여 소자층(420)보다 하층에 제 3 보호층(413)이 형성되고, 제 3 보호층(413)보다 하층에 제 4 보호층(414)이 형성되어 있다.
제 3 보호층(413)은 두께가 0.1μm 이상 100μm 미만이다. 또한, 제 4 보호층(414)은 적어도 그 하면(소자층(420)과 대향하지 않는 면)의 경도가 제 3 보호층(413)의 표면보다 굳다.
제 4 보호층(414)의 하면 경도로서는 예를 들어, 연필 경도 시험에서 H 이상 바람직하게는 2H 이상, 더 바람직하게는 3H 이상의 경도를 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이, 소자층(420)을 제 1 보호층(411)과 제 2 보호층(412)을 포함하는 적층체, 및 제 3 보호층(413)과 제 4 보호층(414)을 포함하는 적층체로 협지하는 구성으로 함으로써 발광 장치(450)의 어느 면으로부터의 압력에 대하여도 소자층(420)을 구성하는 소자의 파괴를 억제할 수 있으므로 기계적 강도가 향상된 신뢰성이 높은 발광 장치를 구현할 수 있다.
여기서 제 3 보호층(413)이 제 1 보호층(411)과 동일한 재료로 구성되어 있으면 제작할 때에 사용하는 재료를 공통화할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 마찬가지로 제 4 보호층(414)이 제 2 보호층(412)과 동일한 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 보호층(411)과 제 3 보호층(413) 각각의 두께가 상이하여도 좋다. 특히, 제 1 보호층(411)은 적어도 소자층(420)을 덮을 정도의 두께가 필요하기 때문에 제 3 보호층(413)보다 두꺼워져도 좋다.
또한, 제 3 보호층(413)과 제 4 보호층(414) 사이에 구성예 4에 예시된 바와 같은 다른 보호층을 형성하여 발광 장치(450)의 기계적 강도를 향상시키는 구성으로 하여도 좋다.
<발광 장치의 구성예 6>
여기서 제 2 보호층(412)이나 제 4 보호층(414)의 가장 표면에 광 촉매 작용을 발현하는 제 5 보호층을 형성하는 구성으로 하여도 좋다. 특히, 광 추출 측에 상기 제 5 보호층을 형성하는 것이 바람직하다.
도 9에 도시된 발광 장치(460)는, 제 2 보호층(412)의 소자층(420)과 대향하지 않는 표면에 접하여 제 5 보호층(415)이 형성되어 있는 점에서 도 7에 도시된 발광 장치(400)와 상이하다.
제 5 보호층(415)은 광 촉매 작용을 발현하는 재료를 포함한다. 상기 재료로서는 예를 들어, 산화 티타늄, 산화 아연 등의 금속 산화물을 들 수 있다.
제 5 보호층(415)은 스퍼터링법, 졸-겔법, 스핀 코트법, 딥법, 인쇄법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
제 5 보호층(415)의 강한 산화 환원 반응에 의하여 제 5 보호층(415) 표면에 부착된 유기 물질을 분해할 수 있고, 발광 장치(460)의 표면이 피지 등으로 더러워지는 것을 억제할 수 있다. 또한, 제 5 보호층(415)의 초친수 작용에 의하여 유성의 오염이 정착되는 것을 방지하고 예를 들어, 발광 장치(460) 표면을 물로 흘리는 것만으로 오염을 쉽게 제거할 수 있다. 이 결과, 발광 장치(460) 표면에 부착되거나 또는 정착된 유기물의 오염을 닦아내는 등 기계적인 압력이 가해지는 빈도를 저감할 수 있고, 발광 장치(460) 표면이 손상되거나 또는 소자층(420)을 구성하는 발광 소자(410) 등의 소자가 파괴되는 등의 문제를 억제할 수 있다.
<소자층의 형성 방법>
이하에서는 가요성을 갖는 절연 표면 위에 발광 소자를 포함하는 소자층을 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 또한, 다른 실시형태에 기재된 발광 장치의 제작 방법의 기재도 참작할 수 있다.
소자층은 적어도 발광 소자를 포함하고, 발광 소자 외에 발광 소자와 전기적으로 접속하는 배선이나, 발광 소자의 발광을 제어하는 회로에 사용하는 트랜지스터 등의 소자를 구비하여도 좋다.
여기서는 소자층이 형성되는 절연 표면을 구비하는 지지체를 기재라고 부른다. 예를 들어, 구성예 4나 구성예 6에서는 기판(401)이 기재에 상당한다. 또한, 구성예 5에서는 제 4 보호층(414), 제 3 보호층(413), 및 절연층(409)의 적층체가 기재에 상당한다.
가요성을 갖는 절연 표면을 구비하는 기재 위에 소자층을 형성하는 방법으로서는 기재 위에 직접 소자층을 형성하는 방법과, 기재와 상이한 강(剛)성을 갖는 지지 기재 위에 소자층을 형성한 후, 소자층과 지지 기재를 박리하여 소자층을 기재로 전치하는 방법이 있다.
기재를 구성하는 재료가 소자층의 형성 공정에서 가해지는 열에 대하여 내열성을 갖는 경우에는 기재 위에 직접 소자층을 형성하면 공정이 간략화되기 때문에 바람직하다. 이 때, 기재를 지지 기재에 고정한 상태로 소자층을 형성하면, 장치 내, 및 장치간에서의 반송이 쉽게 되기 때문에 바람직하다.
또한, 소자층을 지지 기재 위에 형성한 후에 기재로 전치하는 방법을 사용하는 경우, 먼저 지지 기재(실시형태 2에 기재된 제작 기판(501) 등에 상당) 위에 박리층(실시형태 2에 기재된 박리층(503) 등에 상당)과 절연층(실시형태 2에 기재된 보호층에 상당)을 적층하고 상기 절연층 위에 소자층을 형성한다. 이어서 지지 기재와 소자층을 박리하고 기재로 전치한다. 이 때, 지지 기재와 박리층 계면, 박리층과 절연층 계면, 또는 박리층 중에서 박리가 생기는 바와 같은 재료를 선택하면 좋다.
예를 들어, 박리층으로서 텅스텐 등의 고융점 금속 재료를 포함하는 층과 상기 금속 재료의 산화물을 포함하는 층을 적층하여 사용하고 박리층 위에 절연층으로서 질화 실리콘층이나, 산질화 실리콘층을 복수 적층한 층을 사용하는 것이 바람직하다. 고융점 금속 재료를 사용하면 소자층의 형성 공정의 자유도가 높게 되기 때문에 바람직하다.
박리는 기계적인 힘을 가하거나, 박리층을 에칭하거나, 또는 박리 계면의 일부에 액체를 적하함으로써 박리 계면 전체에 액체를 침투시키는 등으로 수행하여도 좋다. 또는 열팽창률의 차이를 이용하여 박리 계면에 열을 가함으로써 박리를 수행하여도 좋다.
또한, 나중의 실시형태에 예시되는 바와 같이, 가요성을 갖는 기재 위에 컬러 필터 등을 형성하는 경우에도 같은 방법을 적용할 수 있다.
또한, 소자층이 형성된 기재와 컬러 필터가 형성된 기재를 붙이는 경우, 제 1 보호층(411)으로서 경화성을 갖는 재료를 사용하여 이들을 접착시키는 것이 바람직하다. 또는 제 1 보호층(411)이 형성되는 영역보다 외측의 영역에서 경화성을 갖는 재료를 사용하여 이들을 접착시키면 좋다.
또한, 소자층이 형성된 지지 기재와 컬러 필터가 형성된 지지 기재를 미리 붙인 후에 소자층과 지지 기재 및 컬러 필터와 지지 기재를 각각 박리시켜도 좋다. 소자층과 컬러 필터가 각각 지지 기재 위에 형성된 상태로 붙임으로써 붙일 때의 위치맞춤 정밀도를 향상시킬 수 있다.
<재료 및 형성 방법>
이하에서는 상술한 각 요소에 사용할 수 있는 재료와 형성 방법에 대하여 설명한다. 또한, 실시형태 1에 예시된 구성에 대해서는 자세한 설명을 생략한다. 본 실시형태에 따른 발광 장치의 각 구성 요소는 다른 실시형태에 예시된 같은 구성 요소에 사용할 수 있는 재료도 적용할 수 있다.
[기판]
기판(401)으로서는 유기 수지나 가요성을 가질 정도의 두께를 갖는 유리 재료 등을 사용할 수 있다. 발광 장치를 보텀 이미션 구조, 또는 듀얼 이미션 구조로 하는 경우에는 기판(401)에 EL층(405)으로부터의 발광에 대하여 투광성을 갖는 재료를 사용한다.
여기서 톱 이미션 구조의 발광 장치인 경우에는 특히, 기판(401)으로서 금속 또는 합금 재료를 포함하는 도전성 기판을 사용하면 나중에 형성되는 발광 소자로부터의 발열에 대한 방열성이 높게 되기 때문에 바람직하다.
또한, 도전성 기판의 표면을 산화하거나 또는 표면에 절연막을 형성하는 등 하여 절연 처리가 실시된 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 전착법, 스핀 코트법이나 딥법 등의 도포법, 스크린 인쇄법 등의 인쇄법, 증착법이나 스퍼터링법 등의 퇴적법 등의 방법을 사용하여 도전성 기판의 표면에 절연막을 형성하여도 좋고, 산소 분위기 하에서 방치 또는 가열하는 방법이나, 양극 산화법 등의 다양한 방법에 의하여 기판(401) 표면을 산화시켜도 좋다.
또한, 기판(401) 표면이 요철 형상을 갖는 경우, 상기 요철 형상을 피복하여 평탄화한 절연 표면을 형성하기 위하여 평탄화층을 형성하여도 좋다. 평탄화층으로서는 절연성 재료를 사용할 수 있고 유기 재료 또는 무기 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 평탄화층은 스퍼터링법 등의 퇴적법, 스핀 코트법이나 딥법 등의 도포법, 잉크젯법이나 디스펜서법 등의 토출법, 스크린 인쇄법 등의 인쇄법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
[발광 소자]
발광 소자(410)는 실시형태 1에 기재된 유기 EL 소자(107)와 같은 구성을 적용할 수 있다.
[제 1 보호층, 제 3 보호층]
제 1 보호층 및 제 3 보호층으로서는 광경화성 유기 수지나 2액 혼합형의 경화성 수지, 열경화성 유기 수지 등의 경화성 재료나 겔(gel) 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 에폭시 수지나, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 폴리이미드, 폴리비닐 클로라이드(PVC), 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌비닐 아세테이트(EVA) 등을 사용할 수 있다. 특히, 에폭시 수지 등의 투습성이 낮은 재료가 바람직하다.
또한, 제 1 보호층(411) 및 제 3 보호층(413)에는 건조제가 포함되어도 좋다. 예를 들어, 알칼리 토류금속의 산화물(산화 칼슘이나 산화 바륨 등)과 같이, 화학 흡착에 의하여 수분을 흡착하는 물질을 사용할 수 있다. 그 외의 건조제로서, 제올라이트나 실리카젤 등과 같이, 물리 흡착에 의하여 수분을 흡착하는 물질을 사용하여도 좋다. 또한, 조명 장치에 응용하는 경우에는 입자 형상의 건조제를 포함시킴으로써, 상기 건조제에 의하여 발광 소자(410)로부터의 발광이 난반사되기 때문에 신뢰성이 높고, 또 시야각 의존성이 개선된 발광 장치를 구현할 수 있다.
[제 2 보호층, 제 4 보호층]
제 2 보호층 및 제 4 보호층으로서는 예를 들어, 실시형태 1에 기재된 가요성 기판에 사용할 수 있는 재료를 사용할 수 있다.
또한, 제 2 보호층 및 제 4 보호층으로서 층을 복수로 적층한 재료를 사용할 수도 있다. 예를 들어, 유기 수지로 이루어지는 층을 2종류 이상 적층한 재료, 유기 수지로 이루어지는 층과 무기 재료로 이루어지는 층을 적층한 재료, 무기 재료로 이루어지는 층을 2종류 이상 적층한 재료 등을 사용한다. 층을 복수로 적층하여 사용하는 경우, 발광 소자(410)와 대향하지 않는 면 측에 배치하는 층에 사용되는 재료로서 그 경도가 적어도 제 1 보호층 또는 제 3 보호층보다도 굳은 재료를 선택한다. 또한, 무기 재료로 이루어지는 층을 형성함으로써 수분 등이 발광 장치 내부로 침입하는 것을 억제할 수 있기 때문에 발광 장치의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
상술한 무기 재료로서는 금속이나 반도체의 산화물 재료나 질화물 재료, 산질화 재료 등을 사용할 수 있다. 예를 들어, 산화 실리콘, 질화 실리콘, 산질화 실리콘, 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 산질화 알루미늄 등을 사용하면 좋다.
예를 들어, 유기 수지로 이루어지는 층과 무기 재료로 이루어지는 층을 적층하는 경우, 유기 수지로 이루어지는 층의 상층 또는 하층에 스퍼터링법, CVD법 또는 도포법 등에 의하여 상술한 무기 재료로 이루어지는 층을 형성할 수 있다.
또한, 제 2 보호층 및 제 4 보호층으로서 가요성을 가질 정도로 얇은 유리를 사용하여도 좋다. 특히, 발광 소자(410)에 가까운 측으로부터 유기 수지층, 접착층, 및 유리층을 적층한 시트를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유리층의 두께로서는 20μm 이상 200μm 이하, 바람직하게는 25μm 이상 100μm 이하의 두께로 한다. 이와 같은 두께를 갖는 유리층은 물이나 산소에 대한 높은 배리어성과 가요성을 함께 구현할 수 있다. 또한, 유기 수지층의 두께로서는 10μm 이상 200μm 이하, 바람직하게는 20μm 이상 50μm 이하로 한다. 이와 같은 유기 수지층을 유리층과 접하여 형성함으로써 유리층의 깨짐이나 크랙을 억제하고 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 이와 같은 유리 재료와 유기 수지의 복합 재료를 제 2 보호층 또는 제 4 보호층에 적용함으로써 매우 신뢰성이 높고, 또 플렉시블한 발광 장치로 할 수 있다.
본 실시형태는 본 명세서 중에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치의 더 구체적인 예로서 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다. 또한, 상술한 실시형태와 중복하는 부분에 대해서는 설명을 생략하거나 간략화하여 설명한다.
<발광 장치의 구성예 7>
본 구성예에서는 톱 이미션 구조의 표시 장치에 대하여 설명한다.
도 10a는 본 구성예에 예시된 표시 장치(270)의 상면 개략도다.
표시 장치(270)는 제 4 보호층(414) 위의 제 3 보호층(413) 상면에 표시부(271), 주사선 구동 회로(272), 및 신호선 구동 회로(273)를 갖는다. 또한, 표시부(271)를 덮는 제 1 보호층(411)과, 제 1 보호층(411) 위에 제 2 보호층(412)이 형성된다. 또한, 제 3 보호층(413) 위에 주사선 구동 회로(272) 및 신호선 구동 회로(273)와 전기적으로 접속하는 외부 접속 단자(274)가 형성되고, 상기 외부 접속 단자(274)에 전기적으로 접속된 FPC(275)에 의하여 주사선 구동 회로(272), 신호선 구동 회로(273) 등을 구동하는 전원 전위나 구동 신호 등의 신호를 외부로부터 입력할 수 있다.
도 10b는 외부 접속 단자(274), 주사선 구동 회로(272), 및 표시부(271)를 포함하는 영역을 도 10a에 기재된 절단선 I-J 및 절단선 K-L을 따라 절단한 단면 개략도다.
제 3 보호층(413) 위에 절연층(409)이 형성되고, 절연층(409) 위에 발광 소자(410) 및 주사선 구동 회로(272)(및 신호선 구동 회로(273))를 포함하는 소자층(420) 및 외부 접속 단자(274)가 형성된다.
외부 접속 단자(274)는 표시 장치(270) 내의 트랜지스터 또는 발광 소자를 구성하는 도전층으로 구성된다. 본 구성예에서는 트랜지스터의 게이트를 구성하는 도전층 및 전극(소스 전극 또는 드레인 전극)을 구성하는 도전층을 적층하여 사용한다. 이와 같이, 복수의 도전층을 적층하여 외부 접속 단자(274)를 구성함으로써 강도를 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 외부 접속 단자(274)에 접하여 접속체(276)가 형성되고, 상기 접속체(276)를 통하여 FPC(275)와 외부 접속 단자(274)가 전기적으로 접속된다. 접속체(276)로서는 열경화성 수지에 금속 입자를 혼합한 페이스트상 또는 시트상의 재료를 사용하고 열압착에 의하여 이방성 도전성을 나타내는 재료를 사용할 수 있다. 금속 입자로서는 예를 들어, 니켈 입자를 금으로 피복한 것 등 2종류 이상의 금속이 층 형상으로 된 입자를 사용하는 것이 바람직하다.
도 10b에는 주사선 구동 회로(272)로서, 양쪽 모두가 n채널형인 트랜지스터(211)와 트랜지스터(212)를 조합한 NMOS 회로를 갖는 예를 도시하였다. 또한, 주사선 구동 회로(272)는 NMOS 회로에 한정되지 않고, n채널형 트랜지스터와 p채널형 트랜지스터를 조합한 각종 CMOS 회로나, p채널형 트랜지스터를 조합한 PMOS 회로를 갖는 구성으로 하여도 좋다. 또한, 신호선 구동 회로(273)에 대해서도 마찬가지다. 또한, 본 구성예에서는, 표시부(271)가 형성되는 절연 표면 위에 주사선 구동 회로(272) 및 신호선 구동 회로(273)가 형성된 드라이버 일체형의 구성을 기재하지만, 표시부(271)가 형성되는 절연 표면과 별도로 주사선 구동 회로(272) 및 신호선 구동 회로(273) 중 한쪽 또는 양쪽을 형성하는 구성으로 하여도 좋다.
도 10b에는, 표시부(271)의 일례로서 화소 1개분의 단면 구조를 도시하였다. 화소는, 스위칭용 트랜지스터(213)와, 전류 제어용 트랜지스터(214)와, 전류 제어용 트랜지스터(214)의 전극(소스 전극 또는 드레인 전극)에 전기적으로 접속된 제 1 전극(403)을 포함한다. 또한 제 1 전극(403)의 단부를 덮는 절연층(219)이 형성된다.
또한, 표시부(271), 주사선 구동 회로(272), 신호선 구동 회로(273)를 구성하는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다.
발광 소자(410)는 상술한 실시형태와 같은 구성을 적용할 수 있다. 본 구성예에 예시된 표시 장치(270)는 톱 이미션 구조의 표시 장치이기 때문에 제 2 전극(407)에는 투광성의 재료를 사용하고 제 1 전극(403)에는 반사성의 재료를 사용한다.
여기서 절연층(409)은 제 3 보호층(413)이나 제 4 보호층(414)에 포함되는 불순물이 확산되는 것을 억제한다. 또한, 트랜지스터의 반도체층에 접하는 절연층(216) 및 절연층(218)은 반도체층에 대한 불순물의 확산을 억제하는 것이 바람직하다. 이들 절연층에는, 예를 들어, 실리콘 등의 반도체 또는 알루미늄 등 금속의, 산화물 또는 질화물을 사용할 수 있다. 또한, 이와 같은 무기 절연 재료의 적층막, 또는 무기 절연 재료와 유기 절연 재료의 적층막을 사용하여도 좋다. 또한, 절연층(217)은 트랜지스터에 기인한 표면 요철을 저감하는 평탄화막으로서 기능한다.
여기서 트랜지스터 및 발광 소자(410)를 포함하는 층이 소자층(420)에 상당한다. 본 구성예에서는 절연층(409) 상면으로부터 제 2 전극(407)까지의 적층을 소자층(420)으로 한다.
제 2 보호층(412)의 발광 소자(410)와 대향하는 면 위에 절연층(223)이 형성되고, 절연층(223)의 발광 소자(410)와 대향하는 면에서 발광 소자(410)와 중첩되는 위치에 컬러 필터(221)가 형성된다.
절연층(223)은 물이나 산소 등의 불순물을 투과하기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(223)으로서는 상기 절연층(409)과 같은 재료를 사용할 수 있다.
또한, 인접한 컬러 필터(221) 사이에는 블랙 매트릭스(222)가 형성된다. 또한, 블랙 매트릭스(222)는 주사선 구동 회로(272) 등의 표시부(271) 외의 영역에 형성되어도 좋다.
또한, 컬러 필터(221) 및 블랙 매트릭스(222)를 덮는 오버 코트가 형성되어도 좋다. 오버 코트는 컬러 필터(221)나 블랙 매트릭스(222)를 보호하는 것 외에 이들에 포함되는 불순물이 확산되는 것을 억제한다.
소자층(420) 위에는 제 1 보호층(411)이 형성되고, 제 1 보호층(411) 위에 절연층(223)을 개재하여 제 2 보호층(412)이 형성된다. 이와 같은 구성으로 함으로써 소자층(420)이 외부로부터의 기계적 압력으로 인하여 파괴되는 것이 억제되고 신뢰성이 높은 표시 장치(270)가 구현된다.
더구나 소자층(420)은 제 3 보호층(413) 위에 절연층(409)을 개재하여 형성되고 제 3 보호층(413)의 소자층(420)과 대향하지 않는 면 위에 제 4 보호층(414)이 형성된다. 따라서 표시 장치(270)의 뒷면 측의 기계적 강도가 높게 된다.
이와 같이, 제 1 보호층(411)이 충분히 얇게 형성되기 때문에 소자층(420)으로의 응력을 완화하면서 표시 장치(270) 전체로서 높은 가요성을 구비할 수 있다. 또한, 표시 장치의 가장 표면에 형성된 적어도 소자층(420)과 대향하지 않는 표면이 굳은 제 2 보호층(412)에 의하여, 제 1 보호층(411)을 이와 같이 얇게 형성하더라도 표시 장치(270)를 만곡시킬 때, 또는 외부로부터의 기계적 압력이 가해질 때, 소자층(420)을 구성하는 발광 소자(410) 등의 소자가 파괴되는 것이 억제되어 높은 가요성과 높은 기계적 강도를 구비한 표시 장치(270)를 구현할 수 있다.
또한, 소자층(420)을 제 1 보호층(411)과 제 2 보호층(412)을 포함하는 적층체, 및 제 3 보호층(413)과 제 4 보호층(414)을 포함하는 적층체로 협지하는 구성으로 함으로써 표시 장치(270)의 어느 면으로부터의 압력에 대하여도 소자층(420)을 구성하는 소자의 파괴를 억제할 수 있으므로 더욱 기계적 강도가 향상된 신뢰성이 높은 표시 장치를 구현할 수 있다.
<발광 장치의 구성예 8>
본 구성예에서는 보텀 이미션 구조의 표시 장치에 대하여 설명한다. 또한, 상술한 구성예 7과 중복하는 부분에 대해서는 설명을 생략하거나 또는 간략화하여 설명한다.
도 11은 본 구성예에 예시된 표시 장치(250)의 단면 개략도다.
표시 장치(250)는, 발광 소자(410)보다도 소자층(420)이 형성된 면 측에 컬러 필터(221)를 갖는 점에서 구성예 7에 예시된 표시 장치(270)와 상이하다.
발광 소자(410)에서 제 1 전극(403)에는 투광성을 갖는 재료를 사용하고 제 2 전극(407)에는 반사성을 갖는 재료를 사용한다. 따라서 EL층(405)으로부터의 발광은 제 3 보호층(413) 측에 사출된다.
또한, 트랜지스터를 덮는 절연층(218) 위의 발광 소자(410)와 중첩되는 위치에 컬러 필터(221)가 형성된다. 더구나 컬러 필터(221)를 덮어 절연층(217)이 형성된다.
여기서 절연층(217), 절연층(218), 절연층(216), 절연층(409), 제 3 보호층(413), 및 제 4 보호층(414)에는 EL층(405)으로부터의 발광에 대하여 투광성을 갖는 재료를 사용한다.
본 실시형태에 예시된 표시 장치는 높은 가요성과 높은 기계적 강도를 겸비한 표시 장치다.
본 실시형태는 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치의 예로서 발광 소자가 적용된 조명 장치의 구성예에 대하여 도면을 참조하며 설명한다. 또한, 이하에서는 상술한 실시형태와 중복하는 부분에 대해서는 설명을 생략하거나 또는 간략화하여 설명한다.
도 12a는 본 실시형태에 예시된 조명 장치(290)의 상면 개략도다. 또한, 도 12b는 도 12a에 기재된 절단선 M-N을 따라 절단한 단면 개략도다. 조명 장치(290)는 톱 이미션 구조의 조명 장치다.
조명 장치(290)는 제 4 보호층(414) 위에 형성된 제 3 보호층(413) 위에 절연층(409)을 개재하여 발광 소자(410)가 형성된다. 또한, 발광 소자(410)를 덮는 제 1 보호층(411)과, 제 1 보호층(411) 위에 제 2 보호층(412)이 형성된다. 또한, 제 3 보호층(413) 위의 제 1 보호층(411) 및 제 2 보호층(412)과 중첩되지 않는 영역에, 발광 소자(410)의 제 1 전극(403)과 전기적으로 접속하는 추출 전극(293)과, 제 2 전극(407)과 전기적으로 접속하는 추출 전극(297)이 형성된다.
여기서 발광 소자(410)를 포함하는 구성이 소자층(420)에 상당한다.
제 1 보호층(411), 제 2 보호층(412)에는 EL층(405)으로부터의 발광에 대하여 투광성을 갖는 재료를 사용한다.
도 12b에는 추출 전극(293)과 추출 전극(297)이 동일 평면 위에 형성되고 또 제 1 전극(403)과 동일한 층으로 구성되는 예를 도시하였다. 여기서 제 1 전극(403)의 일부가 추출 전극(293)을 구성한다.
제 2 전극(407)은 제 1 전극(403)과 추출 전극(297)의 각각 단부를 덮는 절연층(299)을 넘어서 추출 전극(297)과 접하도록 형성되고, 추출 전극(297)과 전기적으로 접속된다.
또한, 추출 전극(293)이나 추출 전극(297)을 제 1 전극(403)과 상이한 도전막으로 별도 형성하여도 좋다. 예를 들어, 제 1 전극(403)보다도 두꺼운 도전막을 절연층을 개재하여 발광 소자(410)보다 아래측(제 3 보호층(413) 측)에 배치하는 구성으로 하여도 좋다. 이 때, 상기 도전막에 구리를 포함하는 도전막을 사용하면 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 상기 절연층을 개재하지 않고 추출 전극(293) 상면에 접하여 제 1 전극(403)을 형성하는 구성으로 하여도 좋다.
절연층(299)은 제 2 전극(407)이 제 1 전극(403)과 단락하지 않도록 제 1 전극(403)의 단부를 덮어 형성된다. 또한 절연층(299)의 상층에 형성되는 제 2 전극(407)의 피복성을 양호하게 하기 위하여, 절연층(299)의 상단부 또는 하단부에 곡률반경(0.2μm 내지 3μm)을 갖는 곡면을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 절연층(299)의 재료로서는 네거티브형 감광성 수지, 또는 포지티브형 감광성 수지 등의 유기 화합물이나, 산화 실리콘, 산질화 실리콘 등의 무기 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 제 2 보호층(412)의 발광 소자(410)와 대향하지 않는 면에는 렌즈 형상의 요철 형상이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 요철 형상은 제 2 보호층(412)과 외부(공기)와의 계면에서 발광 소자(410)로부터의 발광의 전반사가 발생하여, 광 추출 효율이 저하하는 것을 억제하는 목적으로 형성된다. 제 2 보호층(412)으로서는 렌즈 어레이, 마이크로 렌즈 어레이나, 또는 확산 시트, 확산 필름 등을 사용할 수도 있다. 특히, 마이크로 렌즈 어레이를 사용하면 효율적으로 광 추출 효율을 향상시키고 더욱 시야각 의존성을 개선할 수 있으므로 균일한 발광 휘도의 조명 장치를 구현할 수 있다.
또한, 제 2 보호층(412) 표면에 요철 형상을 형성하는 방법으로서는 포토 리소그래피법, 나노 임프린트법, 샌드 블라스트법(sandblasting method) 등을 적절히 사용할 수 있다.
여기서 제 2 보호층(412)의 굴절률이 제 1 보호층(411)의 굴절률 이상인 것이 바람직하다. 즉 발광 소자(410)로부터 먼 위치에 있는 막일수록 굴절률이 크게 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써 각각 층의 계면에서의 전반사가 억제되고 실질적으로 발광 소자(410)로부터의 발광을 모두 추출할 수 있다.
이와 같이, 제 1 보호층(411)이 충분히 얇게 형성되어 있기 때문에 소자층(420)으로의 응력을 완화하면서 조명 장치(290) 전체로서 높은 가요성을 구비할 수 있다. 또한, 조명 장치(290)의 가장 표면에 형성된 적어도 소자층(420)과 대향하지 않는 표면이 굳은 제 2 보호층(412)에 의하여 제 1 보호층(411)을 이와 같이 얇게 형성하더라도 조명 장치(290)를 만곡시킬 때, 또는 외부로부터 기계적 압력이 가해질 때, 소자층(420)을 구성하는 발광 소자(410) 등의 소자가 파괴되는 것이 억제되어 높은 가요성과 높은 기계적 강도를 구비한 조명 장치를 구현할 수 있다.
또한, 소자층(420)을 제 1 보호층(411)과 제 2 보호층(412)을 포함하는 적층체, 및 제 3 보호층(413)과 제 4 보호층(414)을 포함하는 적층체로 협지하는 구성으로 함으로써 조명 장치(290) 중 어느 면으로부터의 압력에 대하여도 소자층(420)을 구성하는 소자의 파괴를 억제할 수 있으므로 더욱 기계적 강도가 향상된 신뢰성이 높은 발광 장치를 구현할 수 있다.
본 실시형태는 본 명세서 중에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 대하여 도 13 내지 도 14b를 사용하여 설명한다.
<발광 장치의 구성예 9>
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치의 개략도를 도 13에 도시하였다. 도 13에 도시된 발광 장치는 제 1 기판(901)과, 제 1 기판(901)과 대향하는 제 2 기판(902)을 갖고, 제 1 기판(901)과 제 2 기판(902) 사이에는 발광 소자(630)가 형성된다. 제 1 기판(901)과 제 2 기판(902) 사이에는 접착층(670)을 구비한다. 단자부(4601)는 2 이상의 단자 전극을 제 3 기판(903) 위에 갖고, 제 3 기판(903)의 일부는 제 1 기판(901)과 제 2 기판(902)에 협지된다.
제 3 기판(903)은 열팽창률이 10ppm/K로 작다. 그러므로 단자 전극(657a) 및 단자 전극(657b)에 FPC를 압착할 때, 이방 도전 필름에 가해지는 열로 제 3 기판(903)은 변형하기 어렵다. 따라서 제 3 기판(903)에 접하는 수지나 배선에 크랙이 들어가는 것을 방지할 수 있다. 이 결과 표시 불량이 적은 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 도 13에서는 제 3 기판(903)은 발광 소자(630)와 중첩되지 않는다. 그러므로 제 3 기판(903)은 가시광을 투과하지 않는 기판도 사용할 수 있고 재료의 선택 범위가 넓다.
또한, 제 1 기판(901)과 제 2 기판(902)의 열팽창률의 차이가 각각 기판의 열팽창률의 10% 이내이므로 단자 전극에 열이 가해진 경우에서도 한쪽 방향으로 기판이 휘는 경우가 없다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에 사용할 수 있는 재료의 일례를 기재한다. 또한, 상술한 실시형태에서 재료가 예시된 구성에 대해서는 자세한 설명을 생략한다. 본 실시형태에 따른 발광 장치의 각 구성 요소는 상술한 실시형태에 예시된 같은 구성 요소에 사용할 수 있는 재료도 적용할 수 있다.
[제 1 기판, 제 2 기판, 및 제 3 기판]
제 1 기판(901), 제 2 기판(902), 및 제 3 기판(903)에는 각각 실시형태 1에 기재된 가요성 기판이나, 실시형태 3에 기재된 기판이나 제 2 보호층, 제 4 보호층과 같은 재료를 사용할 수 있다. 또한, 제 2 기판(902)으로서는 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 금속 기판 등을 사용할 수 있다.
특히, 제 1 기판(901) 및 제 3 기판(903)은 열팽창률이 10ppm/K 이하의 기판을 사용한다. 제 1 기판(901) 및 제 3 기판(903)은 열이 가해져도 변형이 적은 기판이다. 그러므로 제 1 기판(901) 및 제 3 기판(903)에 열이 가해져도 제 1 기판(901) 및 제 3 기판(903)에 접하는 수지나 배선, 또는 상기 기판 자체에 크랙을 생기기 어렵다.
[단자 전극]
단자 전극(657a) 및 단자 전극(657b)은 전기 전도성을 갖는 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 금속, 반도체 등으로 형성할 수 있다.
[접착층]
접착층(670)은 제 2 전극(622)에 접한다. 제 2 박리층(601b)과 제 1 기판(901)은 접착층(670)에 의하여 고정된다. 접착층(670)은 실시형태 1에 기재된 접착층(109)과 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 물이나 용매에 용해할 수 있는 것이나 자외선 등의 조사에 의하여 가소화시킬 수 있는 바와 같이, 필요에 따라 제 2 기판(902)과 피박리층(505)을 화학적 또는 물리적으로 분리시킬 수 있는 접착제를 사용하여도 좋다.
[유기 EL 소자]
본 실시형태에 따른 유기 EL 소자는 실시형태 1에 기재된 유기 EL 소자(107)와 같은 구성을 적용할 수 있다.
<발광 장치의 구성예 10>
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치의 상면도를 도 14a에 도시하였다. 도 14b는 도 14a를 절단선 P-Q로 절단한 단면도다.
도 14b에 도시된 발광 장치는 단자부(4601), 화소부(4602), 신호선 회로부(4603)를 갖는다. 단자부(4601)는 제 3 기판(903) 위에 단자 전극(657)을 갖는다. 화소부(4602)는 제 1 기판(901)과 제 2 기판(902)으로 발광 소자(630)와 발광 소자의 구동을 제어하는 트랜지스터(650)를 협지한다. 또한, 신호선 회로부(4603)는 제 1 기판(901)과 제 2 기판(902)으로 트랜지스터(652)를 협지한다.
각 화소에는 발광 소자의 구동을 제어하는 트랜지스터(650)와 원하는 화소를 선택하는 트랜지스터(652)가 형성되어 있다.
트랜지스터(650)는 절연층(603) 위에 형성된 게이트 전극(606)과, 게이트 전극(606) 위에 형성된 게이트 절연층(608)과, 게이트 절연층(608) 위에 형성된 반도체층(610)과, 반도체층(610) 위에 형성된 소스 전극(612a) 및 드레인 전극(612b)을 갖는다. 또한, 트랜지스터(650)는 제 1 절연층(614)과 제 2 절연층(616)에 의하여 덮여 있고, 제 2 절연층(616) 위에는 제 1 전극(618)과, 제 1 전극(618) 위에 형성된 유기 화합물을 포함하는 층(620)(EL층)과, 유기 화합물을 포함하는 층(620) 위에 형성된 제 2 전극(622)을 갖는다.
발광 소자의 구동을 제어하는 트랜지스터(651)는 트랜지스터(650)와 같은 구성이다. 다만 트랜지스터의 사이즈(예를 들어, L길이 및 W길이)나, 트랜지스터의 접속 등은 각 트랜지스터에서 적절히 조정할 수 있다.
또한, 발광 소자(630)는 격벽(624)에 의하여 분리되어 화소를 형성한다.
격벽(624)에 대해서는 제 1 전극(618)이나, 제 1 절연층(614), 및 제 2 절연층(616)에 형성된 개구 등의 단차에 의하여 발광 소자(630)가 단절되지 않기 위하여 형성된다. 그러므로 격벽(624)은 그 상면에 형성되는 막이 도중에 끊어지지 않도록 순(順) 테이퍼 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또는 순 테이퍼 형상이란, 하지가 되는 층에 다른 층이 완만한 각도로 두께를 증대시켜 접하는 구성을 가리킨다.
화소부(4602) 및 신호선 회로부(4603)는 제 1 기판(901)과, 제 1 유기층(700a)과, 제 1 버퍼층(604)과, 절연층(603)을 갖는다. 더구나 제 1 박리층(601a)을 가져도 좋다.
제 2 기판(902)에는 제 2 유기층(700b)과, 제 2 버퍼층(662)과, 패시베이션층(663)을 갖는다. 패시베이션층(663)에 접하도록 컬러 필터(666) 및 차광막(664)과, 이들을 덮는 오버 코트(668)를 갖는다. 또한, 발광 소자(630)의 발광을 방해하지 않는 경우는 제 2 기판(902) 위에 제 2 박리층(601b)을 가져도 좋다.
상기 발광 장치의 단자부(4601)와 중첩되는 제 3 기판(903)은 열팽창률이 10ppm/K로 작다. 그러므로 단자 전극(657)에 FPC를 압착할 때, 이방 도전 필름에 가해지는 열로 인하여 제 3 기판(903)이 변형되기 어렵다. 따라서 제 3 기판(903)에 접하는 수지나 배선에 크랙이 생기는 것을 방지할 수 있다. 이 결과 표시 불량이 적은 발광 장치를 얻을 수 있다.
또한, 도 14b에 도시된 구성과 같이 제 3 기판(903)은 화소부(4602)에 형성되지 않아도 좋다. 그러므로 제 3 기판(903)은 가시광을 투과하지 않는 기판을 사용할 수 있다.
또한, 제 1 기판(901)과 제 2 기판(902)의 열팽창률의 차이가 각각 기판의 열팽창률의 10% 이내이므로 단자 전극(657)에 열이 가해진 경우에서도 한쪽 방향으로 기판이 휘는 일이 없다.
제 1 박리층(601a) 및 제 2 박리층(601b)은 실시형태 2에 기재된 박리층과 같은 재료를 사용할 수 있다. 또한, 제 1 유기층(700a) 및 제 2 유기층(700b)은 각각 실시형태 2에 기재된 접착층과 같은 재료를 사용할 수 있다. 또한, 제 1 버퍼층(604)이나 제 2 버퍼층(662)은 각각 실시형태 2에 기재된 보호층과 같은 재료를 사용할 수 있다.
그 외, 절연층(603), 게이트 전극(606), 게이트 절연층(608), 반도체층(610), 소스 전극(612a) 및 드레인 전극(612b)은 각각 실시형태 1에 기재된 하지막(121), 게이트 전극(131), 게이트 절연막(133), 반도체층(135), 도전층(137a) 및 도전층(137b)과 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
제 1 절연층(614)은 반도체층(610), 소스 전극(612a) 및 드레인 전극(612b) 위에 형성된다. 제 1 절연층(614)은 실시형태 1에 기재된 절연막(141)과 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
제 2 절연층(616)은 제 1 절연층(614) 위에 형성된다. 제 2 절연층(616)은 실시형태 1에 기재된 평탄화층(105)과 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
격벽(624)은 인접하는 제 1 전극(618) 사이에서 생기는 전기적 단락을 방지하기 위하여 형성된다. 또한, 유기 화합물을 포함하는 층(620)을 형성할 때에 메탈 마스크를 사용하는 경우, 발광 소자 사이의 유기 화합물을 포함하는 층(620)을 분단하는 역할도 갖게 된다. 격벽(624)은 실시형태 1에 기재된 격벽(161)과 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
패시베이션층(663), 차광막(664), 컬러 필터(666), 및 오버 코트(668)는 각각 실시형태 2에 기재된 하지막(185), 블랙 매트릭스(183), 컬러 필터(157), 컬러 필터(181), 및 오버 코트와 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
<발광 장치의 제작 방법 3>
도 14a 및 도 14b에 도시된 발광 장치의 제작 방법에 대하여 도 16a 내지 도 16d를 사용하여 설명한다. 또한, 실시형태 2와 같은 부분에 대해서는 자세한 설명을 생략한다.
먼저 제작 기판(501)에 제 1 박리층(601a)을 형성하고 제 1 박리층(601a) 위에 피박리층(505)을 형성한다(도 16a).
피박리층(505)으로서 형성하는 층에 특별히 한정은 없다. 여기서는 피박리층(505)으로서 보호층, 단자 전극(657), 트랜지스터, 발광 소자(630) 등을 형성한다.
다음에 피박리층(505)과 제 2 기판(902)을 접착층(670)을 사용하여 접착하고, 제 1 박리층(601a)을 사용하여 피박리층(505)을 제작 기판(501)으로부터 박리한다. 이로써 피박리층(505)은 제 2 기판(902) 측에 형성된다(도 16b). 또한, 제 2 기판(902) 위에는 컬러 필터 등의 필요한 구성을 미리 형성해 둔다.
이어서 제작 기판(501)으로부터 박리되고 노출된 제 1 박리층(601a) 또는 보호층이 노출된 피박리층(505)에 제 1 유기층(700a)을 사용하여 단자 전극(657)과 중첩되도록 제 3 기판(903)을 접착한다(도 16c).
다음에 단자 전극(657)과 중첩되지 않도록 제 1 기판(901)을 제 1 유기층(700a)에 붙인다(도 16d).
상술한 공정을 거쳐 트랜지스터 및 발광 소자(630)가 형성된 피박리층(505)을 제 1 기판(901) 위에 제작할 수 있다.
마지막에 이방성 도전재로 단자 전극(657)의 각 전극에 FPC(4605)를 붙인다. 필요에 따라, IC칩 등을 실장시켜도 좋다.
상술한 공정을 거쳐 도 14a 및 도 14b에 도시된 발광 장치를 제작할 수 있다.
<발광 장치의 구성예 11>
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치에서의 단자부(4601)의 구성에 대하여 발광 장치의 구성예 10과 상이한 구성에 대하여 도 15에 도시하였다.
또한, 상술한 실시형태 1에 기재된 발광 장치와 같은 개소에는 같은 부호를 사용하고 그 설명은 생략한다.
단자 전극(657)은 열팽창률이 작은 제 1 기판(901)과 중첩된다. 그러므로 단자 전극(657)에 열이 가해져도 제 1 기판(901)이 열로 인하여 변형되기 어렵기 때문에 제 1 기판(901)에 접하는 수지, 배선에 크랙이 생기기 어렵다.
상술한 구성에 의하여 단자 전극(657)에 열이 가해져도 제 1 기판(901)은 열로 인한 변형이 적기 때문에 제 1 기판(901)에 접하는 수지나 배선 또는 제 1 기판 자체에 크랙이 생기기 어렵게 할 수 있다. 이 결과, 표시 불량이 없는 발광 장치를 얻을 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태에 적용할 수 있는 발광 소자의 일례에 대하여 도 17a 내지 도 17f를 사용하여 설명한다
본 실시형태에 예시된 발광 소자는 한 쌍의 전극(제 1 전극 및 제 2 전극)과, 상기 한 쌍의 전극 사이에 형성된 EL층을 갖는다. 상기 한 쌍의 전극은 한쪽이 양극, 다른 한쪽이 음극으로서 기능한다. 상기 EL층은 적어도 발광층을 갖는다.
도 17a에 도시된 발광 소자는 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 EL층(203)을 갖는다. 본 실시형태에서는 제 1 전극(201)이 양극으로서 기능하고, 제 2 전극(205)이 음극으로서 기능한다.
제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면 EL층(203)에 제 1 전극(201) 측으로부터 정공이 주입되고, 제 2 전극(205) 측으로부터 전자가 주입된다. 주입된 전자와 정공은 EL층(203)에서 재결합하고, EL층(203)에 포함된 발광 물질이 발광한다.
EL층(203)은 적어도 발광층을 갖는다. EL층(203)은 발광층 외의 층으로서 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 블록 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성(bipolar) 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 포함하여도 좋다.
EL층(203)으로서는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 것을 사용할 수도 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다.
EL층(203)의 구체적인 구성예를 도 17b에 도시하였다. 도 17b에 도시된 EL층(203)에서는 정공 주입층(301), 정공 수송층(302), 발광층(303), 전자 수송층(304) 및 전자 주입층(305)이 제 1 전극(201) 측으로부터 이 차례로 적층된다.
도 17c에 도시된 발광 소자는 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 EL층(203)을 갖고, 더구나 EL층(203)과 제 2 전극(205) 사이에 중간층(207)을 갖는다.
중간층(207)의 구체적인 구성예를 도 17d에 도시하였다. 중간층(207)은 전하 발생 영역(308)을 적어도 갖는다. 중간층(207)은 전하 발생 영역(308) 외의 층으로서 전자 릴레이층(307)이나, 전자 주입 버퍼층(306)을 더 가져도 좋다.
제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면, 전하 발생 영역(308)에서 정공과 전자가 발생하고, 정공은 제 2 전극(205)으로 이동하고, 전자는 전자 릴레이층(307)으로 이동한다. 전자 릴레이층(307)은 전자 수송성이 높으므로 전하 발생 영역(308)에서 발생한 전자를 전자 주입 버퍼층(306)으로 신속히 넘겨준다. 전자 주입 버퍼층(306)은 EL층(203)에 전자를 주입하는 장벽을 완화하여 EL층(203)으로의 전자 주입 효율을 높인다. 따라서, 전하 발생 영역(308)에서 발생한 전자는 전자 릴레이층(307)과 전자 주입 버퍼층(306)을 거쳐 EL층(203)의 LUMO 준위에 주입된다.
또한, 전자 릴레이층(307)은 전하 발생 영역(308)을 구성하는 물질과 전자 주입 버퍼층(306)을 구성하는 물질이 계면에서 반응하여 서로의 기능이 손상되는 등의 상호 작용을 방지할 수 있다.
도 17e 및 도 17f에 도시된 발광 소자와 같이, 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 EL층이 복수로 적층되어도 좋다. 이 경우, 적층된 EL층들 사이에는 중간층(207)을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 17e에 도시된 발광 소자는 제 1 EL층(203a)과 제 2 EL층(203b) 사이에 중간층(207)을 갖는다. 또한, 도 17f에 도시된 발광 소자는 EL층을 n층(n은 2 이상의 자연수) 갖고, 각 EL층 사이에는 중간층(207)을 갖는다.
EL층(203)(m)과 EL층(203)(m+1) 사이에 형성된 중간층(207)에서의 전자와 정공의 동작에 대하여 설명한다. 제 1 전극(201)과 제 2 전극(205) 사이에 발광 소자의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면 중간층(207)에서 정공과 전자가 발생하고 정공은 제 2 전극(205) 측에 형성된 EL층(203)(m+1)으로 이동하고, 전자는 제 1 전극(201) 측에 형성된 EL층(203)(m)으로 이동한다. EL층(203)(m+1)에 주입된 정공은 제 2 전극(205) 측으로부터 주입된 전자와 재결합하여 상기 EL층(203)(m+1)에 포함되는 발광 물질이 발광한다. 또한, EL층(203)(m)에 주입된 전자는 제 1 전극(201) 측으로부터 주입된 정공과 재결합하여, 상기 EL층(203)(m)에 포함되는 발광 물질이 발광한다. 따라서 중간층(207)에서 발생한 정공과 전자는 각각 상이한 EL층에서 발광에 이른다.
또한, EL층끼리를 접하도록 형성함으로써 양자 사이에 중간층과 같은 구성이 형성되는 경우는, EL층끼리를 접하도록 형성할 수 있다. 예를 들어, EL층의 한쪽의 면에 전하 발생 영역이 형성되는 경우, 그 면에 접하도록 또 다른 EL층을 형성할 수 있다.
또한, EL층의 발광색을 각각 상이하게 함으로써 발광 소자 전체로서 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 EL층을 갖는 발광 소자에서 제 1 EL층의 발광색과 제 2 EL층의 발광색이 보색 관계를 이루도록 함으로써 발광 소자 전체로서 백색으로 발광하는 발광 소자를 얻을 수도 있다. 또한, 보색이란 혼합하면 무채색이 되는 색끼리의 관계를 가리킨다. 즉, 보색 관계를 이루는 색을 발광하는 물질로 얻어진 광을 혼합하면, 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한, 3개 이상의 EL층을 갖는 발광 소자의 경우도 마찬가지다.
도 17a 내지 도 17f는 서로 조합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 도 17f의 제 2 전극(205)과 EL층(203)(n) 사이에 중간층(207)을 형성할 수도 있다.
이하에 각 층에 사용할 수 있는 재료를 예시한다. 또한, 각 층은 단층에 한정되지 않고, 2개 이상의 층을 적층시켜도 좋다.
<양극>
양극으로서 기능하는 전극(제 1 전극(201))은 도전성을 갖는 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종류 또는 복수 종류 사용하여 형성할 수 있다. 특히, 일함수가 큰(4.0eV 이상) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 텅스텐과 산화 아연을 함유한 산화 인듐, 그래핀, 금, 백금, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 티타늄) 등을 들 수 있다.
또한, 양극이 전하 발생 영역과 접하는 경우에는 일함수의 값을 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 사용할 수 있고, 예를 들어, 알루미늄, 은, 알루미늄을 포함하는 합금 등도 사용할 수 있다.
<음극>
음극으로서 기능하는 전극(제 2 전극(205))은 도전성을 갖는 금속, 합금, 도전성 화합물 등을 1종류 또는 복수 종류 사용하여 형성할 수 있다. 특히, 일함수가 작은(3.8eV 이하) 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 원소 주기율표 제 1 족 또는 제 2 족에 속하는 원소(예를 들어, 리튬, 세슘 등의 알칼리 금속, 칼슘, 스트론튬 등의 알칼리 토류금속, 및 마그네슘 등), 이들 원소를 포함한 합금(예를 들어, Mg-Ag, Al-Li), 유로퓸, 이테르븀 등의 희토류 금속, 이들 희토류 금속을 함유한 합금, 알루미늄, 은 등을 사용할 수 있다.
또한, 음극이 전하 발생 영역과 접하는 경우에는 일함수의 값을 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 사용할 수 있고, 예를 들어, ITO, 실리콘 또는 산화 실리콘을 함유한 인듐 주석 산화물 등도 사용할 수 있다.
발광 소자는 양극 또는 음극 중 한쪽이 가시광을 투과시키는 도전막이고, 다른 한쪽이 가시광을 반사하는 도전막인 구성으로 하여도 좋고, 양극 및 음극의 양쪽이 가시광을 투과시키는 도전막인 구성으로 하여도 좋다.
가시광을 투과시키는 도전막으로서는 예를 들어, 산화 인듐, ITO, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 첨가한 산화 아연 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한, 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 티타늄 등의 금속 재료, 이들 금속 재료를 포함하는 합금, 또는 이들 금속 재료의 질화물(예를 들어, 질화 티타늄) 등도 투광성을 가질 정도로 얇게 형성함으로써 사용할 수 있다. 또한, 상술한 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 은과 마그네슘의 합금과 ITO의 적층막 등을 사용하면 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 그래핀 등을 사용하여도 좋다.
가시광을 반사하는 도전막으로서는 예를 들어, 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료, 또는 이들 금속 재료를 포함하는 합금을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 금속 재료나 합금에 란타넘, 네오디뮴, 또는 게르마늄 등이 첨가되어도 좋다. 또한, 알루미늄과 티타늄의 합금, 알루미늄과 니켈의 합금, 알루미늄과 네오디뮴의 합금 등의 알루미늄을 포함한 합금(알루미늄 합금)이나 은과 구리의 합금, 은과 팔라듐과 구리의 합금, 은과 마그네슘의 합금 등의 은을 포함한 합금을 사용하여 형성할 수 있다. 은과 구리를 포함한 합금은 내열성이 높기 때문에 바람직하다. 더구나 알루미늄 합금막에 접하도록 금속막 또는 금속 산화물막을 적층함으로써 알루미늄 합금막의 산화를 억제할 수 있다. 상기 금속막, 금속 산화물막의 재료로서는 티타늄, 산화 티타늄 등을 들 수 있다. 또한, 상술한 가시광을 투과하는 도전막과 금속 재료로 이루어지는 막을 적층시켜도 좋다. 예를 들어, 은과 ITO의 적층막, 은과 마그네슘의 합금과 ITO의 적층막 등을 사용할 수 있다.
전극은 각각 증착법이나 스퍼터링법을 사용하여 형성하면 좋다. 그 외 잉크젯법 등의 토출법, 스크린 인쇄법 등의 인쇄법, 또는 도금법을 사용하여 형성할 수 있다.
또한, 가시광을 투과시키는 도전막으로서 도전성 산화물을 스퍼터링법에 의하여 형성하는 경우, 상기 도전성 산화물을, 아르곤 및 산소를 포함하는 분위기하에서 성막하면, 투광성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도전성 산화물막을 EL층 위에 형성하는 경우, 산소 농도가 저감된 아르곤을 포함하는 분위기하에서 성막한 제 1 도전성 산화물막과, 아르곤 및 산소를 포함하는 분위기하에서 성막한 제 2 도전성 산화물막의 적층막으로 하면, EL층에 대한 성막 대미지를 저감시킬 수 있기 때문에 바람직하다. 여기서 제 1 도전성 산화물막을 형성할 때에 사용하는 아르곤 가스의 순도가 높은 것이 특히 바람직하고, 예를 들어, 이슬점이 -70℃ 이하, 바람직하게는 -100℃ 이하의 아르곤 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
<정공 주입층(301)>
정공 주입층(301)은 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층이다.
정공 주입성이 높은 물질로서는 예를 들어, 몰리브데넘 산화물, 바나듐 산화물, 루테늄 산화물, 텅스텐 산화물, 망간 산화물 등의 금속 산화물이나 또한 프탈로사이아닌(약칭: H2Pc), 구리(II)프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 폴리(N-비닐카바졸)(약칭: PVK), 폴리(4-비닐트라이페닐아민)(약칭: PVTPA) 등의 고분자 화합물이나, 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 산을 첨가한 고분자 화합물을 사용할 수 있다.
또한, 정공 주입층(301)을 전하 발생 영역으로 하여도 좋다. 양극과 접하는 정공 주입층(301)이 전하 발생 영역이라면, 일함수를 고려하지 않고 다양한 도전성 재료를 상기 양극에 사용할 수 있다. 전하 발생 영역을 구성하는 재료에 대한 설명은 후술한다.
<정공 수송층(302)>
정공 수송층(302)은 정공 수송성이 높은 물질을 포함한 층이다.
정공 수송성이 높은 물질로서는 전자보다도 정공 수송성이 높은 물질이라면 좋고, 특히 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다. 예를 들어, 4,4'-비스[N-(1-나프틸)-N-페닐아미노]바이페닐(약칭: NPB 또는 α-NPD), 4-페닐-4'-(9-페닐플루오렌-9-일)트라이페닐아민(약칭: BPAFLP) 등의 방향족 아민 화합물, 4,4'-다이(N-카바졸릴)바이페닐(약칭: CBP), 9-[4-(10-페닐-9-안트라세닐)페닐]-9H-카바졸(약칭: CzPA), 9-페닐-3-[4-(10-페닐-9-안트릴)페닐]-9H-카바졸(약칭: PCzPA) 등의 카바졸 유도체, 2-tert-부틸-9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: t-BuDNA), 9,10-다이(2-나프틸)안트라센(약칭: DNA), 9,10-다이페닐안트라센(약칭: DPAnth) 등의 방향족 탄화 수소 화합물, PVK, PVTPA 등의 고분자 화합물 등，다양한 화합물을 사용할 수 있다.
<발광층(303)>
발광층(303)에는 형광을 발광하는 형광성 화합물이나 인광을 발광하는 인광성 화합물을 사용할 수 있다.
발광층(303)으로서 사용할 수 있는 형광성 화합물로서는 예를 들어, N,N'-비스[4-(9H-카바졸-9-일)페닐]-N,N'-다이페닐스틸벤-4,4'-다이아민(약칭: YGA2S), N-(9,10-다이페닐-2-안트릴)-N,9-다이페닐-9H-카바졸-3-아민(약칭: 2PCAPA), 루브렌 등을 들 수 있다.
또한, 발광층(303)으로서 사용할 수 있는 인광성 화합물로서는 예를 들어, 비스[2-(4'-6'-다이플루오로페닐)피리다이나토-N,C2'-이리듐(Ⅲ)피콜리네이트(약칭: FIrpic), 트리스(2-페닐피리다이나토-N,C2')이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(ppy)3), (아세틸아세토나토)비스(3,5-다이메틸-2-페닐피라지나토)이리듐(Ⅲ)(약칭: Ir(mppr-Me)2(acac)) 등의 유기 금속 착체를 들 수 있다.
또한, 발광층(303)은 상술한 발광성 유기 화합물(발광 물질, 게스트 재료)을 다른 물질(호스트 재료)에 분산시킨 구성으로 하여도 좋다. 호스트 재료로서는 각종 재료를 사용할 수 있으며 게스트 재료보다 최저 공궤도 준위(LUMO 준위)가 높고, 최고 피점유 궤도 준위(HOMO 준위)가 낮은 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
게스트 재료를 호스트 재료에 분산시킨 구성으로 함으로써 발광층(303)의 결정화를 억제할 수 있다. 또한, 게스트 재료의 농도가 높은 것으로 인한 농도 소광을 억제할 수 있다.
호스트 재료로서는 상술한 정공 수송성이 높은 물질(예를 들어, 방향족 아민 화합물, 카바졸 유도체)이나, 후술할 전자 수송성이 높은 물질(예를 들어, 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체나, 옥사졸계 배위자 또는 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체) 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 트리스(8-퀴놀리놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: Alq), 비스(2-메틸-8-퀴놀리놀라토)(4-페닐페놀라토)알루미늄(Ⅲ)(약칭: BAlq) 등의 금속 착체, 3-(4-바이페니릴)-4-페닐-5-(4-tert-부틸페닐)-1,2,4-트라이아졸(약칭: TAZ), 바소페난트롤린(약칭: BPhen), 바소큐프로인(약칭: BCP) 등의 복소환 화합물이나, CzPA, DNA, t-BuDNA, DPAnth 등의 축합 방향족 화합물, NPB 등의 방향족 아민 화합물 등을 사용할 수 있다.
또한, 복수 종류의 호스트 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어, 결정화를 억제하기 위하여 루브렌 등 결정화를 억제하는 물질을 더 첨가시켜도 좋다. 또한, 게스트 재료로 에너지를 더 효율적으로 이동시키기 위하여 NPB 또는 Alq 등을 더 첨가시켜도 좋다.
또한, 발광층을 복수로 형성하고 각 층의 발광색을 상이하게 함으로써 발광 소자 전체로서 원하는 색의 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어, 2개의 발광층을 갖는 발광 소자에서 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색이 보색 관계를 이루도록 함으로써 발광 소자 전체로서 백색으로 발광하는 발광 소자를 얻는 것도 가능하다. 또한, 3개 이상의 발광층을 갖는 발광 소자의 경우도 마찬가지다.
<전자 수송층(304)>
전자 수송층(304)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함한 층이다.
전자 수송성이 높은 물질로서는 정공보다 전자의 수송성이 높은 유기 화합물이면 좋고 특히 10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질인 것이 바람직하다.
전자 수송성이 높은 물질로서는 예를 들어, Alq, BAlq 등 퀴놀린 골격 또는 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체 등이나, 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조옥사졸라토]아연(약칭: Zn(BOX)2), 비스[2-(2-하이드록시페닐)벤조티아졸라토]아연(약칭: Zn(BTZ)2) 등의 옥사졸계, 티아졸계 배위자를 갖는 금속 착체 등을 사용할 수 있다. 또한, TAZ, BPhen, BCP 등도 사용할 수 있다.
<전자 주입층(305)>
전자 주입층(305)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함한 층이다.
전자 주입성이 높은 물질로서는 예를 들어, 리튬, 세슘, 칼슘, 불화 리튬, 불화 세슘, 불화 칼슘, 산화 리튬 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토류금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 불화 에르븀과 같은 희토류 금속 화합물을 사용할 수 있다. 또한, 상술한 전자 수송층(304)을 구성하는 물질을 사용할 수도 있다.
<전하 발생 영역>
정공 주입층을 구성하는 전하 발생 영역이나, 전하 발생 영역(308)은 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질(전자 수용체)을 포함한 영역이다. 억셉터성 물질은 정공 수송성이 높은 물질에 대하여 0.1 이상 4.0 이하의 질량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
또한, 전하 발생 영역은 동일 막 내에 정공 수송성이 높은 물질과 억셉터성 물질을 포함한 구조에 한정되지 않고, 정공 수송성이 높은 물질을 포함한 층과 억셉터성 물질을 포함한 층이 적층되어도 좋다. 다만, 전하 발생 영역을 음극 측에 형성하는 경우에는 정공 수송성이 높은 물질을 포함한 층이 음극과 접하는 구조가 되고, 전하 발생 영역을 양극 측에 형성하는 적층 구조인 경우에는 억셉터성 물질을 포함한 층이 양극과 접하는 구조가 된다.
정공 수송성이 높은 물질로서는 전자보다 정공의 수송성이 높은 유기 화합물이면 좋고 특히 10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 유기 화합물인 것이 바람직하다.
구체적으로는 NPB, BPAFLP 등의 방향족 아민 화합물, CBP, CzPA, PCzPA 등의 카바졸 유도체, t-BuDNA, DNA, DPAnth 등의 방향족 탄화 수소 화합물, PVK, PVTPA 등의 고분자 화합물 등, 정공 수송층(302)에 사용할 수 있는 물질로서 예시한 정공 수송성이 높은 물질을 사용할 수 있다.
억셉터성 물질로서는 7,7,8,8-테트라사이아노-2,3,5,6-테트라플루오로퀴노다이메탄(약칭: F4-TCNQ), 클로라닐 등의 유기 화합물, 천이 금속 산화물, 원소 주기율표에서 제 4 족 내지 제 8 족에 속하는 금속 산화물을 들 수 있다. 구체적으로는 산화 바나듐, 산화 니오븀, 산화 탄탈럼, 산화 크로뮴, 산화 몰리브데넘, 산화 텅스텐, 산화 망간, 산화 레늄은 전자 수용성이 높기 때문에 바람직하다. 특히 산화 몰리브데넘은 대기 중에서 안정적이고 흡습성이 낮고 취급하기 쉽기 때문에 바람직하다.
<전자 주입 버퍼층(306)>
전자 주입 버퍼층(306)은 전자 주입성이 높은 물질을 포함한 층이다. 전자 주입 버퍼층(306)은 전하 발생 영역(308)으로부터 EL층(203)에 전자를 주입하기 쉽게 한다. 전자 주입성이 높은 물질로서는 상술한 재료를 사용할 수 있다. 또한, 전자 주입 버퍼층(306)은 상술한 전자 수송성이 높은 물질과 도너성 물질을 포함한 구성으로 하여도 좋다.
<전자 릴레이층(307)>
전자 릴레이층(307)에서는 전하 발생 영역(308)에서 억셉터성 물질이 뽑은 전자를 신속히 받는다.
전자 릴레이층(307)은 전자 수송성이 높은 물질을 포함한다. 상기 전자 수송성이 높은 물질로서 프탈로사이아닌계 재료 또는 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 프탈로사이아닌계 재료로서는 구체적으로는 CuPc, PhO-VOPc(Vanadyl 2,9,16,23-tetraphenoxy-29H,31H-phthalocyanine) 등을 들 수 있다.
상술한 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체로서는 금속-산소의 이중 결합을 갖는 금속 착체를 사용하는 것이 바람직하다. 금속-산소의 이중 결합은 억셉터성을 갖기 때문에 전자 이동(수수(授受))이 더 쉬워진다.
또한, 상술한 금속-산소 결합과 방향족 배위자를 갖는 금속 착체로서는 프탈로사이아닌계 재료가 바람직하다.
또한, 상술한 프탈로사이아닌계 재료로서는 페녹시기를 갖는 것이 바람직하고, 구체적으로는 PhO-VOPc와 같은 페녹시기를 갖는 프탈로사이아닌 유도체가 바람직하다. 페녹시기를 갖는 프탈로사이아닌 유도체는 용매에 용해할 수 있기 때문에 발광 소자를 형성하는 데에 취급하기 쉽고 또 막을 형성할 때에 사용하는 장치의 메인터넌스가 쉽다는 장점을 갖는다.
전자 릴레이층(307)은 상술한 도너성 물질을 더 포함하여도 좋다. 전자 릴레이층(307)에 도너성 물질을 포함시킴으로써 전자의 이동이 쉽게 되고 발광 소자를 더 저전압으로 구동시킬 수 있다.
상기 전자 수송성이 높은 물질이나 상기 도너성 물질의 LUMO 준위는 전하 발생 영역(308)에 포함되는 억셉터성 물질의 LUMO 준위와, 전자 수송층(304)에 포함되는 전자 수송성이 높은 물질의 LUMO 준위(또는, 전자 릴레이층(307) 또는 전자 주입 버퍼층(306)이 접하는 EL층(203)의 LUMO 준위)의 사이가 되도록 한다. LUMO 준위는 -5.0eV 이상 -3.0eV 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 전자 릴레이층(307)에 도너성 물질을 포함시키는 경우, 전자 수송성이 높은 물질로서 전하 발생 영역(308)에 포함되는 억셉터성 물질의 억셉터 준위보다 높은 LUMO 준위를 갖는 물질을 사용할 수 있다.
또한, 상술한 EL층(203) 및 중간층(207)을 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법이나 디스펜서법 등의 토출법, 스핀 코트법 등의 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치가 갖는 트랜지스터의 반도체층으로서 사용할 수 있는 산화물 반도체에 대하여 설명한다.
트랜지스터의 반도체층에 사용되는 산화물 반도체로서는 적어도 인듐(In) 또는 아연(Zn)을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 In과 Zn 양쪽 모두를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 이들에 더하여 산소를 강하게 결합시키는 스테빌라이저를 갖는 것이 바람직하다. 스테빌라이저로서 갈륨(Ga), 주석(Sn), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 및 알루미늄(Al) 중 적어도 어느 하나를 포함하면 좋다.
또한, 다른 스테빌라이저로서, 란타노이드인 란타넘(La), 세륨(Ce), 프라세오디뮴(Pr), 네오디뮴(Nd), 사마륨(Sm), 유로퓸(Eu), 가돌리늄(Gd), 테르븀(Tb), 디스프로슘(Dy), 홀뮴(Ho), 에르븀(Er), 툴륨(Tm), 이테르븀(Yb), 루테튬(Lu) 중에서 어느 1종류 또는 복수 종류를 포함하여도 좋다.
예를 들어, In-Sn-Ga-Zn계 산화물, In-Ga-Zn계 산화물, In-Sn-Zn계 산화물, In-Zr-Zn계 산화물, In-Al-Zn계 산화물, Sn-Ga-Zn계 산화물, Al-Ga-Zn계 산화물, Sn-Al-Zn계 산화물, In-Hf-Zn계 산화물, In-La-Zn계 산화물, In-Ce-Zn계 산화물, In-Pr-Zn계 산화물, In-Nd-Zn계 산화물, In-Sm-Zn계 산화물, In-Eu-Zn계 산화물, In-Gd-Zn계 산화물, In-Tb-Zn계 산화물, In-Dy-Zn계 산화물, In-Ho-Zn계 산화물, In-Er-Zn계 산화물, In-Tm-Zn계 산화물, In-Yb-Zn계 산화물, In-Lu-Zn계 산화물, In-Zn계 산화물, Sn-Zn계 산화물, Al-Zn계 산화물, Zn-Mg계 산화물, Sn-Mg계 산화물, In-Mg계 산화물, In-Ga계 산화물, In계 산화물, Sn계 산화물, Zn계 산화물 등을 사용할 수 있다.
또한, 여기서 예를 들어 In-Ga-Zn계 산화물이란, In, Ga 및 Zn을 주성분으로서 갖는 산화물이라는 뜻이며, In, Ga, 및 Zn의 비율은 불문한다.
또한, 산화물 반도체로서, InMO3(ZnO)m(m>0)으로 표기되는 재료를 사용하여도 좋다. 또한, M은, Ga, Fe, Mn 및 Co 중에서 선택된 하나의 금속 원소 또는 복수의 금속 원소를 나타낸다. 또한, 산화물 반도체로서, In2SnO5(ZnO)n(n>0)으로 표기되는 재료를 사용하여도 좋다.
예를 들어, 원자수비가 In:Ga:Zn=3:1:2, In:Ga:Zn=1:1:1, 또는 In:Ga:Zn=2:2:1인 In-Ga-Zn계 산화물이나 그 조성의 근방의 조성을 갖는 산화물을 사용할 수 있다. 또는, 원자수비가 In:Sn:Zn=1:1:1, In:Sn:Zn=2:1:3 또는 In:Sn:Zn=2:1:5인 In-Sn-Zn계 산화물이나 그 조성의 근방의 조성을 갖는 산화물을 사용하면 좋다.
또한, 예를 들어, In, Ga, Zn의 원자수비가 In:Ga:Zn=a:b:c(a＋b＋c=1)인 산화물의 조성이, 원자수비가 In:Ga:Zn=A:B:C(A＋B＋C=1)의 산화물의 조성의 근방이라는 것은, a, b, c가, 식 (a-A)2＋(b-B)2＋(c-C)2=r2를 만족시키는 것을 가리킨다. r로서는, 예를 들어, 0.05로 하면 좋다. 다른 산화물도 마찬가지다.
그러나, 이들로 한정되지 않으며, 필요로 하는 반도체 특성(전계 효과 이동도, 문턱 전압 등)에 따라 적절한 조성을 갖는 것을 사용하면 좋다. 또한, 필요로 하는 반도체 특성을 얻기 위하여, 캐리어 농도나 불순물 농도, 결함 밀도, 금속 원소와 산소의 원자수비, 원자간 거리, 밀도 등을 적절한 것으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 산화물 반도체를 반도체층에 사용한 트랜지스터는 산화물 반도체를 고순도화함으로써, 오프 전류(여기서는 오프 상태일 때, 예를 들어 소스 전위를 기준으로 한 경우의 게이트 전위와의 전위차가 문턱 전압 이하일 때의 드레인 전류로 함)를 충분히 낮게 할 수 있다. 예를 들어, 산화물 반도체의 고순도화는 가열 성막에 의하여 수소나 수산기를 산화물 반도체 중에 포함시키지 않도록 하거나, 또는 성막 후의 가열에 의하여 막 중에서 제거함으로써 구현할 수 있다. 고순도화됨으로써, 채널 영역에 In-Ga-Zn계 산화물을 사용한 트랜지스터에서 채널 폭당의 오프 전류를 1×10-24A/μm(1yA/μm) 내지 1×10-22A/μm(100yA/μm) 정도로 할 수 있다.
산화물 반도체막은 예를 들어, 비단결정을 가져도 좋다. 비단결정은 예를 들어, CAAC(C Axis Aligned Crystal), 다결정, 미결정, 비정질부를 갖는다. 비정질부는, 미결정, CAAC보다 결함 준위 밀도가 높다. 또한, 미결정은 CAAC보다 결함 준위 밀도가 높다. 또한, CAAC를 갖는 산화물 반도체를 CAAC-OS(C Axis Aligned Crystalline Oxide Semiconductor)라고 부른다.
산화물 반도체막은 예를 들어, CAAC-OS를 가져도 좋다. CAAC-OS는 예를 들어, c축 배향하고, a축 또는/및 b축은 거시적으로 보면 정렬되어 있지 않다.
산화물 반도체막은 예를 들어, 미결정을 가져도 좋다. 또한, 미결정을 갖는 산화물 반도체를 미결정 산화물 반도체라고 부른다. 미결정 산화물 반도체막은 예를 들어, 막 중에 1nm 이상 10nm 미만의 사이즈의 미결정(나노 결정이라고도 함)을 포함한다.
산화물 반도체막은 예를 들어, 비정질부를 가져도 좋다. 또한, 비정질부를 갖는 산화물 반도체를 비정질 산화물 반도체라고 부른다. 비정질 산화물 반도체막은 예를 들어, 원자 배열이 무질서한 막이고, 결정 성분이 없다. 또는 비정질 산화물 반도체막은 예를 들어, 완전한 비정질이고, 결정부를 갖지 않는다.
또한, 산화물 반도체막이 CAAC-OS, 미결정 산화물 반도체, 비정질 산화물 반도체의 혼합막이어도 좋다. 혼합막은 예를 들어, 비정질 산화물 반도체의 영역과, 미결정 산화물 반도체의 영역과, CAAC-OS의 영역을 갖는다. 또한, 혼합막은 예를 들어, 비정질 산화물 반도체의 영역과, 미결정 산화물 반도체의 영역과, CAAC-OS의 영역의 적층 구조를 가져도 좋다.
또한, 산화물 반도체막은 예를 들어, 단결정을 가져도 좋다.
산화물 반도체막은 결정부를 복수로 갖고, 상기 결정부의 c축이 피형성면의 법선 벡터 또는 표면의 법선 벡터에 평행한 방향으로 정렬되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상이한 결정부들 사이에서 a축 및 b축의 방향이 각각 상이하여도 좋다. 이와 같은 산화물 반도체막의 일례로서는, CAAC-OS막이 있다.
CAAC-OS막에 포함되는 결정부는 하나의 변이 100nm 미만의 입방체 내에 들어가는 크기인 경우가 많다. 또한, 투과형 전자 현미경(TEM: Transmission Electron Microscope)에 의한 관찰상에서는 CAAC-OS막에 포함되는 결정부와 결정부의 경계는 명확하지 않다. 또한, TEM에 의하여 CAAC-OS막에 명확한 입계(그레인 바운더리라고도 함)는 확인되지 않는다. 그래서, CAAC-OS막은 입계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 억제된다.
CAAC-OS막에 포함되는 결정부는 c축이 CAAC-OS막의 피형성면의 법선 벡터 또는 표면의 법선 벡터에 평행한 방향이 되도록 정렬되고, 또 ab면에 수직인 방향에서 볼 때 금속 원자가 삼각형 또는 육각형으로 배열되며, c축에 수직인 방향에서 볼 때 금속 원자가 층상 또는 금속 원자와 산소 원자가 층상으로 배열되어 있다. 또한, 상이한 결정부들 사이에서 a축 및 b축의 방향이 각각 상이하여도 좋다. 본 명세서에서, 단순히 "수직"이라고 기재한 경우, 80° 이상 100° 이하의 범위, 바람직하게는 85° 이상 95° 이하의 범위도 포함되는 것으로 한다. 또한, 단순히 "평행"이라고 기재한 경우에는 -10° 이상 10° 이하의 범위, 바람직하게는 -5° 이상 5° 이하의 범위도 포함되는 것으로 한다.
또한, CAAC-OS막에서 결정부의 분포가 균일하지 않아도 좋다. 예를 들어, CAAC-OS막의 형성 과정에서 산화물 반도체막의 표면 측으로부터 결정 성장시키는 경우에는, 피형성면 근방보다 표면 근방에서 결정부가 차지하는 비율이 높게 되는 경우가 있다.
CAAC-OS막에 포함되는 결정부의 c축은, CAAC-OS막의 피형성면의 법선 벡터 또는 표면의 법선 벡터에 평행한 방향이 되도록 정렬되기 때문에, CAAC-OS막의 형상(피형성면의 단면 형상 또는 표면의 단면 형상)에 따라서는 서로 상이한 방향을 향하는 경우가 있다. 또한, 성막하였을 때 또는 성막한 후에 가열 처리 등의 결정화 처리를 수행하였을 때, 결정부는 형성된다. 따라서, 결정부의 c축은, CAAC-OS막이 형성되었을 때의 피형성면의 법선 벡터 또는 표면의 법선 벡터에 평행한 방향이 되도록 정렬된다.
CAAC-OS막을 사용한 트랜지스터는 가시광이나 자외광의 조사에 기인한 전기 특성의 변동이 작다. 그러므로 상기 트랜지스터는 신뢰성이 높다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시형태 9)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치가 적용된 전자 기기나 조명 장치에 대하여 도 18a 내지 도 18e를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 가요성을 갖고 외부로부터 물리적인 힘이 가해졌을 때, 트랜지스터 및/또는 유기 EL 소자가 굴곡이나 만곡으로 인하여 파괴되는 것을 억제한 신뢰성이 높은 발광 장치다. 따라서 상기 발광 장치를 적용함으로써 굴곡이나 만곡 등에 강한 높은 신뢰성을 갖는 전자 기기를 구현할 수 있다.
전자 기기로서는 예를 들어, 텔레비전 장치(텔레비전 또는 텔레비전 수신기라고도 함), 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 카메라나 디지털 비디오 카메라 등의 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기(휴대 전화, 휴대 전화 장치라고도 함), 휴대형 게임기, 휴대 정보 단말, 음향 재생 장치, 파친코기 등의 대형 게임기 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치는 집이나 빌딩의 내벽 또는 외벽, 또는 자동차의 내장 또는 외장의 곡면을 따라 장착할 수도 있다.
도 18a는 휴대 전화기의 일례를 도시한 것이다. 휴대 전화기(7400)는 하우징(7401)에 내장된 표시부(7402) 외에, 조작 버튼(7403), 외부 접속 포트(7404), 스피커(7405), 마이크(7406) 등을 구비한다. 또한, 휴대 전화기(7400)는 발광 장치를 표시부(7402)에 사용함으로써 제작된다.
도 18a에 도시된 휴대 전화기(7400)는 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써, 정보를 입력할 수 있다. 또한, 전화를 걸거나 문자를 입력하는 등의 모든 조작은 표시부(7402)를 손가락 등으로 터치함으로써 수행할 수 있다.
또한, 조작 버튼(7403)의 조작에 의하여 전원 ON/OFF 동작이나, 표시부(7402)에 표시되는 화상 종류를 전환할 수 있다. 예를 들어, 메일 작성 화면을 메인 메뉴 화면으로 전환할 수 있다.
여기서 표시부(7402)에는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치가 장착된다. 따라서 만곡된 표시부를 구비하고 또 신뢰성이 높은 휴대 전화기로 할 수 있다.
도 18b는 리스트밴드형 휴대 표시 장치의 일례를 도시한 것이다. 휴대 표시 장치(7100)는 하우징(7101), 표시부(7102), 조작 버튼(7103), 및 송수신 장치(7104)를 구비한다.
휴대 표시 장치(7100)는 송수신 장치(7104)에 의하여 영상 신호를 수신할 수 있고, 수신한 영상을 표시부(7102)에 표시할 수 있다. 또한, 음성 신호를 다른 수신 기기로 송신할 수도 있다.
또한, 조작 버튼(7103)에 의하여 전원 ON/OFF 동작이나, 표시하는 영상의 전환, 또는 음성의 음량 조정 등을 수행할 수 있다.
여기서 표시부(7102)에는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치가 장착된다. 따라서 만곡된 표시부를 구비하고 또 신뢰성이 높은 휴대 표시 장치로 할 수 있다.
도 18c 내지 도 18e는 조명 장치의 일례를 각각 도시한 것이다. 조명 장치(7200), 조명 장치(7210), 및 조명 장치(7220)는 각각 조작 스위치(7203)를 구비한 받침대부(7201)와, 받침대부(7201)에 지지되는 발광부를 갖는다.
도 18c에 도시된 조명 장치(7200)는 파상(波狀)의 발광면을 갖는 발광부(7202)를 구비한다. 따라서 디자인성이 높은 조명 장치가 된다.
도 18d에 도시된 조명 장치(7210)가 구비하는 발광부(7212)는 볼록상으로 만곡된 2개의 발광부가 대칭적으로 배치된 구성을 갖는다. 따라서 조명 장치(7210)를 중심으로 하여 전 방향을 비출 수 있다.
도 18e에 도시된 조명 장치(7220)는 완만한 오목상으로 만곡된 발광부(7222)를 구비한다. 따라서 발광부(7222)로부터의 발광을 조명 장치(7220) 앞면에 집광하기 때문에 특정한 범위를 밝게 비추는 경우에 적합하다.
또한, 조명 장치(7200), 조명 장치(7210) 및 조명 장치(7220)가 구비하는 각각 발광부는 가요성을 갖기 때문에 발광부를 가소성 부재나 움직일 수 있는 프레임 등의 부재로 고정하고 용도에 따라 발광부의 발광면을 자유롭게 만곡시킬 수 있는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 여기서는 받침대부에 의하여 발광부가 지지된 조명 장치에 대하여 예시하였지만 발광부를 구비하는 하우징을 천장에 고정하거나, 또는 천장으로부터 매단 상태로 사용할 수도 있다. 발광면을 만곡시켜서 사용할 수 있으므로 발광면을 오목상으로 만곡시켜서 특정한 영역을 밝게 비추거나, 또는 발광면을 볼록상으로 만곡시켜서 방안 전체를 밝게 비출 수도 있다.
여기서 각 발광부에는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치가 장착된다. 따라서 만곡된 발광면을 구비하고 또 신뢰성이 높은 조명 장치로 할 수 있다.
도 19a는 휴대형 표시 장치의 일례를 도시한 것이다. 표시 장치(7300)는 하우징(7301), 표시부(7302), 조작 버튼(7303), 표시부를 꺼내는 손잡이(a display portion pull)(7304), 제어부(7305)를 구비한다.
표시 장치(7300)는 기둥 형상의 하우징(7301) 내에 롤 형상으로 말리는 플렉시블한 표시부(7102)를 구비한다.
또한, 표시 장치(7300)는 제어부(7305)에 의하여 영상 신호를 수신할 수 있고 수신한 영상을 표시부(7302)에 표시할 수 있다. 또한, 제어부(7305)에는 배터리를 구비한다. 또한, 제어부(7305)에 커넥터를 접속하는 단자부를 구비하고 영상 신호나 전력을 유선에 의하여 외부로부터 직접 공급하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 조작 버튼(7303)에 의하여 전원 ON/OFF 동작이나, 표시하는 영상의 전환 등을 수행할 수 있다.
도 19b는 표시부(7302)를 꺼내는 손잡이(7304)에 의하여 꺼낸 채의 상태인 표시 장치(7300)를 도시한 것이다. 이 상태로 표시부(7302)에 영상을 표시할 수 있다. 또한, 하우징(7301) 표면에 배치된 조작 버튼(7303)에 의하여 한 손으로 쉽게 조작할 수 있다. 또한, 도 19a와 같이 조작 버튼(7303)을 하우징(7301) 중앙이 아니라 한쪽에 집중시켜 배치함으로써 한 손으로 쉽게 조작할 수 있다.
또한, 표시부(7302)를 꺼냈을 때, 표시부(7302)의 표시면이 평면상이 되도록 고정하기 위하여 표시부(7302) 측면부에 보강하기 위한 프레임을 제공하여도 좋다.
또한, 이 구성 외에 하우징에 스피커를 제공하여 영상 신호와 함께 수신한 음성 신호에 의하여 음성을 출력하는 구성으로 하여도 좋다.
표시부(7302)에는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치가 장착된다. 따라서 표시부(7302)는 플렉시블하고, 또 신뢰성이 높은 표시 장치이므로 표시 장치(7300)는 경량이고 또 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 구비하면 상술에 기재된 전자 기기나 조명 장치에 특별히 한정되지 않는 것은 말할 나위 없다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시예)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치를 제작하고 상기 발광 장치가 갖는 트랜지스터의 특성에 대하여 평가한 결과에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태에 따른 발광 장치인 시료 a와, 비교예의 발광 장치인 비교 시료 b를 제작하였다. 시료 a는 제 1 가요성 기판(101)과 제 2 가요성 기판(111) 사이에 평탄화층(105)과, 평탄화층(105) 중 한쪽 면 측에 형성된 트랜지스터(103)와, 평탄화층(105) 중 다른 한쪽 면 측에 형성된 유기 EL 소자(107)와, 한 쌍의 기판을 접착하는 접착층(109)을 구비한다(도 1 참조). 비교 시료 b는 한 쌍의 유리 기판(가요성을 갖지 않음) 및 접착층으로 둘러싸인 공간에 시료 a와 같은 평탄화층, 트랜지스터, 및 유기 EL 소자를 구비한다. 상기 공간은 불활성 분위기다.
우선, 시료 a의 제작 공정에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 설명한다.
먼저 제작 기판(501)인 유리 기판 위에 하지막으로서 막 두께 200nm의 산화 질화 실리콘막을 형성하였다. 그리고 0.5%의 불화 수소 수용액을 사용하여 세정하였다. 이로써 하지막과 나중에 성막할 박리층(503)의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
다음에 하지막 위에 박리층(503)으로서 막 두께 30nm의 텅스텐막을 형성하고 박리층(503) 위에 피박리층(505)을 형성하였다(도 6a). 본 실시예에서 피박리층(505)은 절연막, 트랜지스터(103), 평탄화층(105), 및 유기 EL 소자(107) 등을 포함한다.
피박리층(505)으로서는 먼저, 박리층(503) 위에 절연막을 형성하였다. 절연막으로서는 막 두께 600nm의 산화 질화 실리콘막, 막 두께 200nm의 질화 실리콘막, 막 두께 200nm의 산화 질화 실리콘막, 막 두께 140nm의 질화 산화 실리콘막, 및 막 두께 100nm의 산화 질화 실리콘막을 이 차례로 적층하였다. 이 후 질소 분위기하에서 480℃로 1시간 동안 가열 처리를 수행하였다. 그리고 0.5%의 불화 수소 수용액을 사용하여 세정하였다.
다음에 절연막 위에 트랜지스터(103)를 형성하였다. 먼저, 절연막 위에 스퍼터링법으로 막 두께 200nm의 텅스텐막을 형성하고, 포토리소그래피 공정에 의하여 상기 텅스텐막 위에 마스크를 형성하고, 상기 마스크를 사용하여 상기 텅스텐막의 일부를 에칭하여 게이트 전극을 형성하였다.
다음에 게이트 전극 위에 게이트 절연막을 형성하였다. 게이트 절연막으로서는 막 두께 90nm의 질화 실리콘막과, 막 두께 50nm의 산화 질화 실리콘막을 이 차례로 적층하였다.
다음에 게이트 절연막을 개재하여 게이트 전극에 중첩되는 산화물 반도체막을 형성하였다. 여기서는 게이트 절연막 위에 스퍼터링법으로 막 두께 35nm의 산화물 반도체막을 형성하고, 포토리소그래피 공정에 의하여 상기 산화물 반도체막 위에 마스크를 형성하고, 상기 마스크를 사용하여 상기 산화물 반도체막의 일부를 에칭하여 산화물 반도체막을 형성하였다.
산화물 반도체막은 스퍼터링 타깃을 In:Ga:Zn=1:1:1(원자수비)의 타깃으로 하고 유량 50sccm의 아르곤 및 유량 50sccm의 산소를 스퍼터링 가스로서 스퍼터링 장치의 반응실 내에 공급하고, 반응실 내의 압력을 0.7Pa로 제어하며 5kW의 직류 전력을 공급하여 형성하였다. 또한 산화물 반도체막을 형성할 때의 기판 온도를 170℃로 하였다.
그 후, 질소 분위기하에서 450℃로 1시간 동안 가열 처리를 수행한 후, 질소 및 산소 분위기하에서 450℃로 1시간 동안 가열 처리를 수행하였다.
다음에 게이트 절연막의 일부를 에칭하여 게이트 전극을 노출시킨 후, 산화물 반도체막에 접하는 한 쌍의 전극(소스 전극 및 드레인 전극)을 형성하였다. 여기서는 게이트 절연막 및 산화물 반도체막 위에 도전막을 형성하였다. 상기 도전막으로서 막 두께 50nm의 텅스텐막, 막 두께 400nm의 알루미늄막, 및 막 두께 100nm의 티타늄막을 이 차례로 형성하였다. 그리고 포토리소그래피 공정에 의하여 상기 도전막 위에 마스크를 형성하고, 상기 마스크를 사용하여 상기 도전막의 일부를 에칭하여 한 쌍의 전극을 형성하였다.
다음에 반응실에 제공되는 상부 전극에 27.12MHz의 고주파 전원을 사용하여 150W의 고주파 전력을 공급함으로써 발생시킨 산소 플라즈마에 산화물 반도체막을 노출시켰다.
다음에 산화물 반도체막 및 한 쌍의 전극 위에 보호막을 형성하였다. 여기서는 보호막으로서 제 1 산화 절연막, 제 2 산화 절연막, 및 질화 절연막을 형성하였다.
먼저, 제 1 산화 절연막으로서 막 두께 50nm의 산화 질화 실리콘막을 형성하고, 제 2 산화 절연막으로서 막 두께 400nm의 산화 질화 실리콘막을 형성하였다.
다음에 가열 처리를 수행하여 제 1 산화 절연막 및 제 2 산화 절연막으로부터 물, 질소, 수소 등을 이탈시켰다. 여기서는 질소 및 산소 분위기하에서 350℃로 1시간 동안 가열 처리를 수행하였다.
다음에 감압된 처리실에 기판을 이동시키고 350℃로 가열한 후 제 2 산화 절연막 위에 질화 절연막을 형성하였다. 여기서는 질화 절연막으로서 두께 100nm의 질화 실리콘막을 형성하였다.
다음에 보호막의 일부를 에칭하여 한 쌍의 전극의 일부를 노출시키는 개구부를 형성하였다.
다음에 보호막 위에 평탄화층(105)을 형성하였다. 여기서는 조성물을 보호막 위에 도포한 후, 노광 및 현상을 수행하고 한 쌍의 전극의 일부를 노광시키는 개구부를 갖는 평탄화층(105)을 형성하였다. 또한, 평탄화층(105)으로서 두께 1.5μm의 아크릴 수지층을 형성하였다. 이 후 가열 처리를 수행하였다. 상기 가열 처리는 질소를 포함하는 분위기하에서 온도를 250℃로 설정하고 1시간 동안 수행하였다.
다음에 한 쌍의 전극의 일부와 전기적으로 접속하는 도전막을 형성하였다. 여기서는 유기 EL 소자(107)의 하부 전극으로서 스퍼터링법으로 막 두께 50nm의 티타늄막, 막 두께 200nm의 알루미늄막, 및 막 두께 3nm의 티타늄막을 형성하고, 더구나 광학 조정층으로서 산화 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물(ITSO)막을 형성하였다. ITSO막의 막 두께는 적색의 화소에 포함되는 발광 소자에서는 82nm, 녹색의 화소에 포함되는 발광 소자에서는 45nm, 청색의 화소에 포함되는 발광 소자에서는 5nm로 하였다.
다음에 도전막 단부를 덮는 격벽을 형성하였다. 격벽으로서 막 두께 1.0μm의 폴리이미드 수지막을 형성하였다. 이 후 가열 처리를 수행하였다. 상기 가열 처리는 질소를 포함하는 분위기하에서 온도를 250℃로 설정하고 1시간 동안 수행하였다.
다음에 격벽 위에 역 테이퍼 형상을 갖는 스페이서를 형성하였다. 여기서는 두께 2.0μm의 스페이서를 네거티브형의 감광성을 갖는 수지를 사용하여 형성하였다. 이 후, 가열 처리를 수행하였다. 상기 가열 처리는 질소를 포함하는 분위기하에서 온도를 250℃로 설정하고 1시간 동안 수행하였다.
다음에 도전막 위에 EL층 및 상부 전극을 형성하였다. EL층 및 상부 전극은 각색의 화소의 발광 소자에서 같은 구성을 갖는다. 본 실시예에 따른 발광 소자는 EL층이 청색의 발광층을 갖는 형광 발광 유닛과, 녹색 발광층 및 적색 발광층을 갖는 인광 발광 유닛을 갖는 탠덤형의 발광 소자다. 상부 전극으로서는 마그네슘과 은을 공증착시켜 막 두께 15nm가 되도록 성막하였다. 더구나 상부 전극 위에 막 두께 70nm의 ITO막을 형성하였다. 이상에 의하여 유기 EL 소자(107)를 형성하였다.
또한, 제작 기판(551)인 유리 기판 위에 하지막 및 박리층(553)을 형성하였다. 하지막 및 박리층(553)은 제작 기판(501) 위에 제작한 하지막 및 박리층(503)과 같게 제작하였다. 그리고 박리층(553) 위에 피박리층(555)을 형성하였다(도 6b). 본 실시예에서 피박리층(555)은 절연막, 컬러 필터 등을 포함한다.
피박리층(555)으로서는 먼저, 박리층(553) 위에 절연막을 형성하였다. 절연막은 피박리층(505)에 포함되는 절연막과 같게 제작하였다. 다음에 절연막 위에 컬러 필터를 형성하고 나서, 컬러 필터 위에 막 두께 20nm의 ITO막을 형성하였다. 여기서 ITO막은 컬러 필터에 비하여 접착층(109)에 사용하는 재료에 대한 습윤성이 높기 때문에 제작 기판(501)과 제작 기판(551)을 붙일 때에 기포가 생성되는 것을 억제할 수 있어 소자의 밀봉을 양호하게 수행할 수 있다.
다음에 제작 기판(501)과 제작 기판(551)을 접착층(109)을 사용하여 붙였다(도 6c). 접착층(109)에는 자외광 경화형 수지를 사용하였다.
그리고 박리층(503)을 사용하여 피박리층(505)을 제작 기판(501)으로부터 박리하였다. 이어서 제작 기판(501)으로부터 박리되고 노출된 피박리층(505)에 접착층(123)을 사용하여 제 1 가요성 기판(101)을 접착하였다(도 6d). 마찬가지로 박리층(553)을 사용하여 피박리층(555)을 제작 기판(551)으로부터 박리하였다. 이어서 제작 기판(551)으로부터 박리되고 노출된 피박리층(555)에 접착층(187)을 사용하여 제 2 가요성 기판(111)을 접착하였다(도 6e). 제 1 가요성 기판(101) 및 제 2 가요성 기판(111)에는 막 두께 20μm의 플라스틱 필름을 사용하였다. 제 1 가요성 기판(101) 및 제 2 가요성 기판(111)은 열팽창률이 10ppm/K 이하의 기판이고 열이 가해져도 변형하기 어렵다. 접착층(123) 및 접착층(187)에는 자외광 경화형 수지를 사용하였다.
마지막에 이방성 도전재로 입출력 단자부의 각 전극에 FPC(4505)를 붙였다.
이상에 의하여 본 실시예에 따른 시료 a를 제작하였다.
한편, 비교 시료 b에서는 지지 기판인 유리 기판에 직접(박리층을 개재하지 않고) 트랜지스터(103), 평탄화층(105), 및 유기 EL 소자(107)를 형성하였다. 그리고 접착층을 사용하여 대향 기판과 지지 기판을 감압 분위기하에서 붙이고 트랜지스터(103), 평탄화층(105), 유기 EL 소자(107), 컬러 필터 등을 밀봉하였다. 접착층에는 자외광 경화형 수지를 사용하고 대향 기판에는 컬러 필터가 형성된 유리 기판을 사용하였다. 마지막에 이방성 도전재로 입출력 단자부의 각 전극에 FPC를 붙였다. 이상에 의하여 본 실시예에 따른 비교 시료 b를 제작하였다.
시료 a에서의 트랜지스터와 비교 시료 b에서의 트랜지스터의 Vg-Id 특성의 결과를 도 20에 도시하였다. 시료 a의 결과를 굵은 실선으로 도시하였고, 비교 시료 b의 결과를 가는 실선으로 도시하였다. 여기서는 각 시료가 갖는 FPC 단자를 측정기에 연결하여 측정하였다. 측정한 트랜지스터는 채널 길이 및 채널 폭이 L/W=3nm/1000nm이고 산화 실리콘막(유전율 4.1)으로 환산한 게이트 절연막의 막 두께는 100nm이었다.
도 20에 도시된 결과를 보면 시료 a에서의 트랜지스터와 비교 시료 b에서의 트랜지스터의 특성에 큰 차이는 없는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 발명의 일 형태를 적용함으로써 종래의 가요성을 갖지 않는 발광 장치와 같은 정도로 신뢰성이 높고, 가요성을 갖는 발광 장치를 제작할 수 있는 것을 알 수 있었다.
101: 제 1 가요성 기판
103: 트랜지스터
105: 평탄화층
107: 유기 EL 소자
109: 접착층
111: 제 2 가요성 기판
121: 하지막
123: 접착층
131: 게이트 전극
133: 게이트 절연막
135: 반도체층
137a: 도전층
137b: 도전층
141: 절연막
143: 트랜지스터
145: 트랜지스터
147: 트랜지스터
151: 제 1 평탄화층
153: 제 2 평탄화층
155: 배선
157: 컬러 필터
161: 격벽
171: 제 1 전극
173: EL 층
175: 제 2 전극
181: 컬러 필터
183: 블랙 매트릭스
185: 하지막
187: 접착층
201: 제 1 전극
203: EL층
203a: 제 1 EL층
203b: 제 2 EL층
205: 제 2 전극
207: 중간층
211: 트랜지스터
212: 트랜지스터
213: 트랜지스터
214: 트랜지스터
216: 절연층
217: 절연층
218: 절연층
219: 절연층
221: 컬러 필터
222: 블랙 매트릭스
223: 절연층
250: 표시 장치
270: 표시 장치
271: 표시부
272: 주사선 구동 회로
273: 신호선 구동 회로
274: 외부 접속 단자
275: FPC
276: 접속체
290: 조명 장치
293: 추출 전극
297: 추출 전극
299: 절연층
301: 정공 주입층
302: 정공 수송층
303: 발광층
304: 전자 수송층
305: 전자 주입층
306: 전자 주입 버퍼층
307: 전자 릴레이층
308: 전하 발생 영역
400: 발광 장치
401: 기판
403: 제 1 전극
405: EL층
407: 제 2 전극
409: 절연층
410: 발광 소자
411: 제 1 보호층
412: 제 2 보호층
413: 제 3 보호층
414: 제 4 보호층
415: 제 5 보호층
420: 소자층
450: 발광 장치
460: 발광 장치
501: 제작 기판
503: 박리층
505: 피박리층
507: 임시 지지 기판
509: 박리용 접착제
551: 제작 기판
553: 박리층
555: 피박리층
601a: 제 1 박리층
601b: 제 2 박리층
603: 절연층
604: 버퍼층
606: 게이트 전극
608: 게이트 절연층
610: 반도체층
612a: 소스 전극
612b: 드레인 전극
614: 제 1 절연층
616: 제 2 절연층
618: 제 1 전극
620: 유기 화합물을 포함하는 층
622: 제 2 전극
624: 격벽
630: 발광 소자
650: 트랜지스터
651: 트랜지스터
652: 트랜지스터
657: 단자 전극
662: 버퍼층
663: 패시베이션층
664: 차광막
666: 컬러 필터
668: 오버 코트
670: 접착층
700a: 제 1 유기층
700b: 제 2 유기층
901: 제 1 기판
902: 제 2 기판
903: 제 3 기판
4502: 화소부
4503: 신호선 구동 회로
4503a: 신호선 구동 회로
4503b: 신호선 구동 회로
4504: 주사선 구동 회로
4504a: 주사선 구동 회로
4504b: 주사선 구동 회로
4505: FPC
4601: 단자부
4602: 화소부
4603: 신호선 회로부
4605: FPC
7100: 휴대 표시 장치
7101: 하우징
7102: 표시부
7103: 조작 버튼
7104: 송수신 장치
7200: 조명 장치
7201: 받침대부
7202: 발광부
7210: 조명 장치
7212: 발광부
7220: 조명 장치
7222: 발광부
7300: 표시 장치
7301: 하우징
7302: 표시부
7303: 조작 버튼
7304: 표시부를 꺼내는 손잡이
7305: 제어부
7400: 휴대 전화기
7401: 하우징
7402: 표시부
7403: 조작 버튼
7404: 외부 접속 포트
7405: 스피커
7406: 마이크

Claims (5)

  1. 발광 장치로서,
    제 1 기판 위의 유기 수지층;
    상기 유기 수지층 위의 단자 전극;
    상기 유기 수지층 위의 트랜지스터;
    상기 트랜지스터 위의 평탄화층;
    상기 평탄화층 위에 제공되며 상기 트랜지스터와 전기적으로 접속된 유기 EL 소자;
    상기 평탄화층 위 및 상기 유기 EL 소자 위의 접착층;
    상기 접착층 위의 제 2 기판; 및
    제 3 기판을 포함하고,
    상기 유기 수지층은 상기 제 1 기판의 단부보다 연장된 영역을 포함하고,
    상기 제 3 기판은 상기 영역과 중첩되도록 제공되고,
    상기 단자 전극은 상기 유기 수지층을 통하여 상기 제 3 기판과 중첩되는 영역을 포함하고,
    상기 제 1 기판의 하면으로부터 상기 평탄화층의 상면까지의 두께는 상기 평탄화층의 상면으로부터 상기 제 2 기판의 상면까지의 두께의 0.8배 이상 1.2배 이하인, 발광 장치.
  2. 발광 장치로서,
    제 1 기판 위의 유기 수지층;
    상기 유기 수지층 위의 단자 전극;
    상기 유기 수지층 위의 트랜지스터;
    상기 트랜지스터 위의 평탄화층;
    상기 평탄화층 위에 제공되며 상기 트랜지스터와 전기적으로 접속된 유기 EL 소자;
    상기 평탄화층 위 및 상기 유기 EL 소자 위의 접착층;
    상기 접착층 위의 제 2 기판; 및
    제 3 기판을 포함하고,
    상기 유기 수지층은 상기 제 1 기판의 단부보다 연장된 영역을 포함하고,
    상기 제 3 기판은 상기 영역과 중첩되도록 제공되고,
    상기 단자 전극은 상기 유기 수지층을 통하여 상기 제 3 기판과 중첩되는 영역을 포함하고,
    상기 제 1 기판의 하면으로부터 상기 평탄화층과 상기 유기 EL 소자의 하부 전극의 계면까지의 두께는 상기 계면으로부터 상기 제 2 기판의 상면까지의 두께의 0.8배 이상 1.2배 이하인, 발광 장치.
  3. 발광 장치로서,
    제 1 기판 위의 유기 수지층;
    상기 유기 수지층 위의 단자 전극;
    상기 유기 수지층 위의 트랜지스터;
    상기 트랜지스터 위의 평탄화층;
    상기 평탄화층 위에 제공되며 상기 트랜지스터와 전기적으로 접속된 유기 EL 소자;
    상기 평탄화층 위 및 상기 유기 EL 소자 위의 접착층;
    상기 접착층 위의 제 2 기판; 및
    제 3 기판을 포함하고,
    상기 유기 수지층은 상기 제 1 기판의 단부보다 연장된 영역을 포함하고,
    상기 제 3 기판은 상기 영역과 중첩되도록 제공되고,
    상기 단자 전극은 상기 유기 수지층을 통하여 상기 제 3 기판과 중첩되는 영역을 포함하고,
    중립면이 상기 유기 EL 소자 및 상기 트랜지스터 쌍방의 근방, 상기 평탄화층 내, 상기 트랜지스터 내, 상기 유기 EL 소자 내 중 어딘가에 위치하는, 발광 장치.
  4. 발광 장치로서,
    제 1 기판 위의 유기 수지층;
    상기 유기 수지층 위의 단자 전극;
    상기 유기 수지층 위의 트랜지스터;
    상기 트랜지스터 위의 평탄화층;
    상기 평탄화층 위에 제공되며 상기 트랜지스터와 전기적으로 접속된 유기 EL 소자;
    상기 평탄화층 위 및 상기 유기 EL 소자 위의 접착층;
    상기 접착층 위의 제 2 기판; 및
    제 3 기판을 포함하고,
    상기 유기 수지층은 상기 제 1 기판의 단부보다 연장된 영역을 포함하고,
    상기 제 3 기판은 상기 영역과 중첩되도록 제공되고,
    상기 단자 전극은 상기 유기 수지층을 통하여 상기 제 3 기판과 중첩되는 영역을 포함하는, 발광 장치.
  5. 발광 장치로서,
    제 1 기판 위의 유기 수지층;
    상기 유기 수지층 위의 단자 전극;
    상기 단자 전극과 전기적으로 접속된 IC;
    상기 유기 수지층 위의 트랜지스터;
    상기 트랜지스터 위의 평탄화층;
    상기 평탄화층 위에 제공되며 상기 트랜지스터와 전기적으로 접속된 유기 EL 소자;
    상기 평탄화층 위 및 상기 유기 EL 소자 위의 접착층;
    상기 접착층 위의 제 2 기판; 및
    제 3 기판을 포함하고,
    상기 유기 수지층은 상기 제 1 기판의 단부보다 연장된 영역을 포함하고,
    상기 제 3 기판은 상기 영역과 중첩되도록 제공되고,
    상기 단자 전극은 상기 유기 수지층을 통하여 상기 제 3 기판과 중첩되는 영역을 포함하고,
    상기 제 3 기판은 상기 유기 수지층 및 상기 단자 전극을 통하여 상기 IC와 중첩되는 영역을 포함하는, 발광 장치.
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