KR20010085646A - 박막 형성 장치, 박막 형성 방법 및 자기 발광 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 EL 층을 형성하기 위해 도포액을 도포할 때 원하는 도포 위치에 상기 도포액을 선택적으로 도포하기 위한 수단을 제공한다. 상기 도포액을 도포할 때, 도포액 체임버와 기판의 사이에는 마스크가 제공되고, 상기 마스크에는 전압이 인가됨으로써, 상기 도포액이 원하는 도포 위치에 선택적으로 도포될 수 있다.
Description
본 발명은 양극, 음극 및 이들의 사이에 개재되며 EL(Electro Luminescence; 전계 발광)을 발생하는 발광성 유기재료(이하, 유기 EL재료로 나타냄)로 이루어진 구조를 갖는 EL 소자가 절연체상에 형성되어 있는 자기 발광 장치(self-light-emitting device)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 자기 발광 장치를 표시부(표시장치 또는 표시 모니터)로서 포함하는 전자장치, 상기 유기 EL재료로 이루어진 박막 형성 방법, 및 박막 형성 장치에 관한 것이다. 상기 자기 발광 장치는 OLED(Orgaic Light-Emitting Diode; 유기 발광 다이오드)라고도 알려져있다.
최근에, 자기 발광성 유기재료의 EL 현상을 이용하는 자기 발광 장치로서, EL 소자를 이용하는 자기 발광 장치(EL 표시장치)가 개발되었다. 이러한 EL 표시장치는 자기 발광형으로서, 액정 표시장치에서와 같이 백라이트를 필요로하지 않는다. 또한, 이러한 장치는 시야각이 넓으므로, 전자장치의 표시부로서 유망한 것으로 여겨지고 있다.
상기 EL 표시장치에는 두 가지 유형, 즉 패시브형(단순 매트릭스형)과 액티브형(액티브 매트릭스형)이 있는데, 상기 두 유형 모두가 본격적으로 개발되어 왔다. EL 소자의 중심부로 여겨지는 EL 층이 되는 유기 EL재료로서, 저분자 유기 EL재료 및 고분자(중합체) 유기 EL재료가 연구되고 있지만, 상기 저분자 유기 EL재료보다 취급이 용이하고 고내열성을 갖는 상기 중합체 유기 EL재료에 더욱 많은 관심이 집중되고 있다.
중합체 유기 EL재료의 성막 방법으로서, Seiko Epson Corporation이 제안한 잉크젯 방법이 유망한 것으로 판단되고 있다. 이러한 방법에 대하여는 일본 특개평10-12377호, 10-153967호 및 11-54270호 공보를 참조할 수 있다.
그러나, 상기 잉크젯 방법에 있어서, 유기 중합체 EL재료가 분출되므로, 도포 표면과 잉크젯 헤드 노즐 사이의 거리가 적당하지 않은 경우에는 필요한 부분 이외의 부분에도 액적(droplet)이 도포되는 이른바 비행 편향(flying deflection) 문제가 발생될 수 있다. 이러한 비행 편향은 일본 특개평11-54270호 공보에 상세히 개시되어 있는데, 상기 공보에는 도포될 목표 위치로부터 50 ㎛ 이상의 편차가 발생할 수 있는 것으로 명확히 개시되어 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 고려하여 안출된 것으로서, 스핀 도포방법을 이용하지 않고 모든 라인 또는 영역마다 유기 EL 중합체 물질을 선택적으로 도포함으로써 박막을 형성하는 수단을 제공함에 목적이 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 이러한 수단을 이용하는 자기 발광 장치 및 이를 제조하는 방법을 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 이러한 자기 발광 장치를 표시부로서 포함하는 전자장치를 제공함에 있다.
상기의 목적들을 달성하기 위해 사용되는 도포액은 고용해도를 갖는 물질에유기 EL재료를 용해함으로써 제조되는 용액이다. 본 발명에서, 유기 EL재료는 상기 용매에 용해되어 있는 EL 층 형성용 도포액을 도포액으로 지칭한다는 것에 유의하여야 한다.
본 발명에 있어서, 상기 도포액은 도포액 체임버에 함유되며, 상기 도포액이 전기장에 의해 인출되는 때, 마스크에 인가되는 전압에 의해 발생되는 전기장에 의해, 상기 도포액이 기판에 도달하기 전에 그 비행 방향이 제어됨으로써, 도포 위치가 제어될 수 있다.
도 1(A) 내지 (C)는 본 발명의 실시예 1에 따른 유기 EL재료의 도포방법을 도시하는 도면이다.
도 2(A) 및 (B)는 본 발명의 실시예 3에 따른 유기 EL재료의 도포방법을 도시하는 도면이다.
도 3(A) 내지 (C)는 본 발명의 실시예 10에 따른 유기 EL재료의 도포방법을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 유기 EL재료의 도포방법을 도시하는 도면이다.
도 5(A) 및 (B)는 본 발명에 따른 유기 EL재료의 도포방법을 도시하는 도면이다.
도 6은 화소부의 단면 구조를 도시하는 도면이다.
도 7(A) 및 (B)는 화소부의 상부 구조를 도시하는 도면이다.
도 8(A) 내지 (E)는 EL 표시장치의 제조 공정을 도시하는 도면이다.
도 9(A) 내지 (D)는 EL 표시장치의 제조 공정을 도시하는 도면이다.
도 10(A) 내지 (C)는 EL 표시장치의 제조 공정을 도시하는 도면이다.
도 11은 샘플링 회로의 전극 구조를 도시하는 도면이다.
도 12는 EL 표시장치의 외관을 도시하는 도면이다.
도 13은 EL 표시장치의 외관을 도시하는 장치이다.
도 14(A) 및 (B)는 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 단면 구조를 도시하는 도면이다.
도 15(A) 내지 (C)는 EL 표시장치의 단면 구조를 도시하는 도면이다.
도 16은 화소부의 상부 구조를 도시하는 도면이다.
도 17(A) 및 (B)는 본 발명의 유기 EL재료의 도포방법을 도시하는 도면이다.
도 18(A) 및 (B)는 본 발명의 유기 EL재료의 도포방법을 도시하는 도면이다.
도 19(A) 및 (B)는 유기 EL재료의 도포에 사용되는 마스크 패턴을 도시하는 도면이다.
도 20(A) 및 (B)는 유기 EL재료의 도포 패턴을 도시하는 도면이다.
도 21은 패시브형 EL 표시장치의 단면 구조를 도시하는 도면이다.
도 22(A) 내지 (F)는 전자장치의 예를 특정하여 도시하는 도면이다.
도 23(A) 및 (B)는 전자장치의 예를 특정하여 도시하는 도면이다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호 설명]
40: 화소 전극 42: EL 층
110, 1010, 1210: 기판 111, 1011, 1211: 도포액 체임버
112, 1012, 1212: 초음파 진동자 113, 1013, 1213: 마스크
114, 1014, 1214: 인출 전극 115, 1015, 1215: 가속 전극
116, 1016, 1216: 제어 전극 118, 1018, 1218: 차단부
실시양태 1
우선, 본 발명을 수행하기 위한 실시양태 1을 도 1(A) 내지 도 1(C)를 참조로 설명한다.
도 1(A)는 본 발명을 실시함으로써 π-공액 중합체로 이루어진 유기 EL재료로부터 막이 형성되는 상태를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 1(A)에서, 부호 "110"은 기판을 나타내고, "111"은 도포액 체임버를 나타낸다. 상기 도포액 체임버에는 도포액이 함유되어 있다.
적색 EL 층을 형성하는 경우, 상기 도포액 체임버(111)는 적색광을 방출하는 유기 EL재료와 용매의 혼합물(이하, 적색 EL 층 도포액으로 나타냄)을 함유하고, 녹색 EL 층을 형성하는 경우, 상기 도포액 체임버(111)는 녹색광 방출 물질과 용매의 혼합물(이하, 녹색 EL 층 도포액으로 나타냄)을 함유하고, 청색 EL 층을 형성하는 경우 상기 도포액 체임버(111)는 청색광 방출 물질과 용매의 혼합물(이하, 청색EL 층 도포액으로 나타냄)을 함유한다.
대표적인 용매로는 에탄올, 크실렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 아니졸, 크로로포름, 디크로로메탄, α-부틸아세톤, 부틸 셀로솔브, 시클로헥산, NMP(N-메틸-2-피롤리돈), 시클로헥사논, 디옥산 또는 THF(테트라히드로푸란)이 있다.
본 발명에서는 상기 유기 EL재료 층의 형성을 위하여, 중합체 물질을 직접 용매에 용해하여 이를 도포하는 방법, 또는 용매에 용해된 단량체 막을 형성한 후 이를 가열하여 중합하는 방법, 또는 상기 두 방법 모두를 사용할 수 있다. 여기서는 유기 EL 중합체 물질을 용매에 용해하여 도포하는 예를 설명하기로 한다.
본 발명의 경우에 있어서, 상기 도포액 체임버(111)내의 도포액은 초음파 진동자(112)에 의해 분무화 및 유출된다. 그 유출되는 도포액은 도전성 재질의 마스크(113)의 간극을 통과하여 기판(110)상의 화소 전극에 도포된다.
상기 도포액이 마스크(113)를 통과할 때, 부호 117로 나타낸 부분을 확대하여 도시하는 도 1(B)에서 나타낸 바와 같이 상기 마스크에 의해 상기 도포액의 비행 방향이 제어된다. 도 1(C)에 도시하는 바와 같이, 상기 마스크는 줄무늬 형상 또는 매시 형상을 가지며, 차단부(118)는 백금(Pt), 금(Au), 탄탈, 티탄, 또는 텅스텐과 같은 도전성 물질로 이루어진다. 상기 도포액은 상기 차단부(118)에 인가되는 전압에 의해 제어되고, 상기 차단부(118)들 사이의 간극을 통과하여 기판상에 도포된다.
상기 마스크(113)의 차단부(118)에 전압이 인가됨으로써 상기 분무화된 도포액 및 상기 마스크(113)의 차단부(118)를 서로 반발시키는 전위가 발생한다. 따라서, 상기 도포액은 상기 마스크(113)의 차단부(113)들 사이의 간극을 통과할 수 있다.
도 1(C)에 도시한 마스크를 화살표(m) 방향으로 바라보면 도 1(B)의 줄무늬형 마스크(113)가 얻어진다.
상기 차단부(118)들 사이의 간극은 기판 상부에 형성되는 화소 전극의 피치에 해당할 수 있다.
우선, 적색 EL 층 도포액을 도포하면서 상기 도포액 체임버(111)를 상기 마스크 면에 대하여 수직 방향으로 이동시키면, 화소상에는 줄무늬형 적색 EL 층이 형성된다.
다음에, 상기 마스크를 하나의 화소 배열 만큼 화살표(k) 방향으로 이동시킨 후, 상기 도포액 체임버(111)로부터 유출되는 녹색 EL 층 도포액을 도포한다. 또한 이때, 상기 도포액 체임버를 상기 시이트 면에 대하여 수직 방향으로 이동시키면서 도포을 수행하여 상기 녹색 EL 층을 형성한다. 또한, 상기 마스크를 하나의 화소 배열 만큼 화살표(k)의 방향으로 이동시키고, 상기 도포 체임버(111)를 시이트 면에 대하여 수직한 방향으로 이동시키면서 도포을 수행하여 청색 EL 층을 형성한다.
즉, 화살표(k)의 방향으로 마스크를 이동시키면서 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 화소 배열을 상기 색상에 일치하게 3회 도포하여, 삼색 줄무늬형 EL 층(엄밀히 말해서, EL 층의 전구체)을 형성한다. 이때 형성되는 각각의 EL 층의 두께는 10 nm 내지 1 ㎛인 것이 바람직하다. 여기서는 상기 도포 체임버(111)를 상기 시이트 면에 대하여 수직한 방향으로 이동시키면서 도포하는 방법을 설명하고 있지만, 기판(110)을 상기 마스크 면에 대하여 수직한 방향으로 이동시키면서 도포하는 방법도 이용할 수 있다. 그 밖에, 삼색 EL 층을 동시에 형성할 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 화소 배열은 뱅크(bank)에 의해 서로 분할되는 화소들의 배열을 의미하는 것이며, 상기 뱅크는 화소들 사이의 간극을 채우도록 상기 화소 배열의 소스 배선의 상부에 둑의 형태로 형성된다. 즉, 다수의 화소들이 상기 소스 배선을 따라 직렬로 배열되는 배열을 화소 배열로 나타낸다. 그러나, 여기서는 상기 소스 배선 상부에 뱅크를 형성하는 경우를 설명하였지만, 상기 뱅크는 게이트 배선의 상부에 형성될 수도 있다. 이러한 경우, 다수의 화소들이 게이트 배선을 따라 직렬로 배열되는 배열을 화소 배열로 지칭낸다.
따라서, 화소 전극상의 화소부(도시하지 않음)는 다수의 소스 배선 또는 다수의 게이트 배선의 상부에 형성되는 줄무늬형 뱅크에 의해 분할되는 다수의 화소 배열들의 집합으로 간주할 수 있다. 상기 화소부를 이와 같이 간주하는 경우, 상기 화소 전극상의 화소부는 적색광을 방출하는 줄무늬형 EL 층이 형성되어 있는 화소 배열, 녹색광을 방출하는 줄무늬형 EL 층이 형성되어 있는 화소 배열, 및 청색광을 방출하는 줄무늬형 EL 층이 형성되어 있는 화소 배열로 이루진다고 할 수 있다.
상기 줄무늬형 뱅크는 다수의 소스 배선 또는 다수의 게이트 배선의 상부에 형성되므로, 상기 화소부는 상기 다수의 게이트 배선 또는 상기 다수의 소스 배선에 의해 분할되는 다수의 화소 배열의 집합으로도 간주할 수 있다.
그 밖에, 도 1에서 부호 "114"는 상기 분무화된 도포액을 인출하기 위한 전기장을 다음의 전극에 인가하는 인출 전극을 나타낸다. 부호 "115"는 상기 인출된 도포액의 비행 속도를 가속시키기 위한 전기장을 상기 도포액에 인가하는 가속 전극을 나타낸다. 또한, 부호 "116"은 도포액이 기판(110)상의 원하는 위치에 도포되도록 전기장을 제어하기 위한 전압을 인가하는 전극인 제어 전극을 나타낸다. 이러한 전극의 수는 항상 3개일 필요는 없다.
실시양태 2
이하, 본 발명을 수행하기 위한 실시양태 2를 도 2(A) 및 도 2(B)를 참조로 설명한다.
실시양태 1과 비교하여 제어성을 더욱 개선하기 위하여, 마스크와 기판의 사이에 또 다른 전기장 제어 수단을 마련할 수도 있다. 도 2(A)는 다수의 마스크를 이용하여 전기장 제어를 수행하는 예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2(A)에서, 부호 "1010"은 기판을 나타내고, "1011"은 도포액 체임버를 나타낸다. 상기 도포액 체임버(1010)에는 도포액이 함유되어 있다. 여기서는 유기 EL 중합체 물질을 용매에 용해하여 도포하는 예를 설명하기로 한다.
상기 도포액 체임버(1010)의 도포액은 초음파 진동자(1012)에 의해 분무화되어 유출된다. 상기 도포액 체임버(1010)에는 전극(1020)이 접속되어 있고, 상기 유출되는 도포액에는 전위가 이미 인가되어 있다. 다음에, 상기 유출되는 도포액은 도전성 재료로 이루어진 제 1 마스크(1013)의 간극을 통과하고, 제 2 마스크(1019a)의 간극을 통과한 후, 기판(1010) 상부의 화소 전극에 도포된다.
상기 도포액이 상기 제 1 마스크(1013)를 통과하는 때, 상기 도포액의 비행 방향은 부호 1017로 나타낸 부분을 확대하여 도시하는 도 2(B)에 나타낸 바와 같이 상기 제 1 마스크에 의해 제어된다. 상기 제 1 마스크(1013)의 제 1 차단부(1018)는 백금(Pt), 금(Au), 철, 알루미늄, 탄탈, 티탄 또는 텅스텐과 같은 도전성 재료로 이루어지는 다수의 도전성 라인들이 서로 평행하게 배열되거나(줄무늬형) 또는 그물 형상(매시형)을 가지도록 구성된다. 상기 제 1 마스크(1013)를 통과한 도포액이 제 2 차단부(1019b)에 통과되는 때, 상기 도포액의 비행 방향은 부호 1017로 나타낸 부분을 확대하여 도시하는 도 2(B)에 나타낸 바와 같이 제어된다. 따라서, 상기 도포액은 상기 제 1 차단부(1018)에 인가되는 제 1 전압(제 1 전원 장치(1020)에 의해 설정) 및 제 2 차단부(1019b)에 인가되는 제 2 전압(제 2 전우너 장치(1021)에 의해 설정)에 의해 제어되고, 개개의 제 1 차단부(1018)들 사이의 간극 및 개개의 제 2 차단부(1019b)들 사이의 간극을 통과하여 기판상에 도포된다. 상기 제 2 마스크(1019a)는 백금(Pt), 금(Au), 구리, 철, 알루미늄, 탄탈, 티탄, 또는 텅스텐과 같은 도전성 재료로 이루어진 도전성 라인인 제 2 차단부(1019b)를 가지며, 상기 도전성 라인들로 이루어진 그물 구조, 상기 도전성 물질로 이루어진 판형 구조, 또는 다수의 도전성 라인들이 서로 평행하게 배열되어 있는 구조를 가진다.
도 2는 단면 형상이 원형인 예를 도시하고 있지만, 그 형상은 특별히 제한되지 않으며 직사각형, 타원형 또는 다각형일 수도 있다.
상기 제 1 마스크(1013)와 상기 제 2 마스크(1019a) 사이의 거리, 상기 제 2마스크(1019a)와 상기 기판 사이의 거리, 상기 개개의 제 1 차단부(1018)들 사이의 거리, 상기 개개의 제 2 차단부(1019b)들 사이의 거리는 조작자가 적당히 설정할 수 있는 것이다. 예를 들어, 개개의 제 1 차단부(1018)들 사이의 거리 또는 개개의 제 2 차단부(1019b)들 사이의 거리는 기판의 상부에 형성되는 화소 전극들의 화소 피치에 해당하는 것임을 알 수 있다.
상기 제 1 마스크(1013) 및 제 2 마스크(1019a)를 정확히 정렬하기 위하여, 두 개의 도전성 판들을 서로 적층하고 방전 가공에 의하여 슬리트형 또는 원형 구멍이 형성되도록 하는 방식으로 상기 제 1 마스크 및 제 2 마스크를 형성할 수도 있다.
도 2(B)는 상기 기판에 대한 상기 도포액의 비행 방향이 주로 상기 제 2 차단부에 의해 제어되는 예를 도시하고 있지만, 본 발명은 이러한 비행 방향의 제어에 특별한 제한을 두지 않는다. 즉, 상기 제 2 차단부가 제공되는 위치를 변경함으로써, 상기 제 2 차단부에 상기 도포액을 통과시킨후 상기 제 1 차단부에 의해 상기 기판에 대한 비행 방향을 제어할 수도 있다. 그 밖에, 여기에서는 두 개의 마스크를 사용하는 예를 설명하였지만, 두 개 이상의 마스크에 전압을 인가함으로써 상기 도포액의 비행 방향을 제어할 수도 있다. 또한, 하나의 평면에 놓여진 두 개 이상의 마스크들의 조합에 전압을 인가함으로써 상기 도포액의 비행 방향을 제어할 수도 있다.
제 1 전원 장치(1020)에 의해 설정되는 전압이 상기 제 1 마스크(1013)의 제 1 차단부(1018)에 인가되어 상기 분무화된 도포액 및 상기 제 1 마스크(1013)의 제1 차단부(1018)를 서로 반발시키는 전위가 발생된다. 또한, 제 2 전원 장치(1021)에 의해 설정되는 전압이 상기 제 2 마스크(1019a)의 제 2 차단부(1019b)에 인가되어 상기 분무화된 도포액 및 상기 제 2 마스크(1019a)의 제 2 차단부(1019b)를 서로 반발시키는 전위가 발생된다. 따라서, 상기 도포액은 상기 제 1 마스크(1013)의 개개의 제 1 차단부(1018)들 사이의 간극 및 상기 제 2 마스크(1019a)의 개개의 제 2 차단부(1019b)들 사이의 간극을 통과한다.
도 2(A)에 도시한 바와 같은 구조를 만들고 상기 제 1 차단부(1018) 및 상기 제 2 차단부(1019b)에 인가되는 전압을 수 십 V 내지 10 kV의 범위내로 적당히 조절함으로써 상기 도포액을 아주 정밀하게 제어할 수 있다.
실시양태 3
이하, 본 발명을 수행하기 위한 실시양태 3을 도 3A 내지 3C를 참조로 설명한다.
도 3(A)는 상이한 전압이 부분적으로 인가되는 마스크를 이용하여 도포 위치를 제어하는 예를 개략적으로 도시하는 도면이다. 제 1 전원 장치(1220)에 의해 제어되는 제 1 전압을 마스크의 차단부(1218a)에 인가하고 제 2 전원장치(1221)에 의해 제어되는 제 2 전압을 상기 마스크의 차단부(1218b)에 인가하여 도포액의 비행 방향을 제어함으로써 상기 도포 위치를 제어할 수 있다.
부호 1217로 나타낸 부분을 확대하여 도시하는 도 3(B)에 나타낸 바와 같이, 상기 도포액이 마스크(1213)를 통과하는 때, 상기 차단부(1218a, 1218b)를 이용하여 상기 도포액의 비행 방향을 제어할 수 있다. 그 밖에, 도 3(B)에 도시한 예는제 2 전압이 제 1 전압보다 낮은 경우를 나타내는 것이다.
도 3(C)에 도시한 마스크(1213)를 화살표(m)의 방향으로 바라 보면, 도 3B의 줄무늬형 마스크(1213)가 얻어진다.
실시양태 3이 실시양태 2와 조합될 수도 있다.
또한, 상기 실시양태 1-3에 있어서, 기판상에 형성된 화소 전극(양극)에 전압을 미리 인가하고 상기 마스크를 통과하는 도포액을 더욱 제어하여 원하는 위치에 도포액이 선택적으로 도포되도록 하는 방식으로 전기장을 인가할 수도 있다.
그 밖에, 상기 실시양태 1-3에 있어서, 상기 도포액에 전하를 가하여 상기 도포액을 대전 입자 상태로 인출하고 상기 개개의 대전 입자를 전기장을 이용하여 제어함으로써 상기 도포액의 제어성을 더욱 증가시킬 수도 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
실시예 1
본 실시예에서는 도포액 체임버에서 분무화되는 도포액을 전기장에 의해 제어하여 기판상에 막을 형성하는 방법을 도 1(A) 내지 도 1(C)를 참조로 설명한다.
도 1(A)에서, 부호 "110"은 기판을 나타내고, "111"은 도포액 체임버를 나타낸다. 상기 도포액 체임버에는 도포액이 함유되어 있다.
적색 EL 층을 형성하는 경우, 상기 도포액 체임버(111)는 적색광을 방출하는 유기 EL재료와 용매의 혼합물(이하, 적색 EL 층 도포액으로 나타냄)을 함유하고, 녹색 EL 층을 형성하는 경우, 상기 도포액 체임버(111)는 녹색광 방출 물질과 용매의 혼합물(이하, 녹색 EL 층 도포액으로 나타냄)을 함유하고, 청색 EL 층을 형성하는 경우 상기 도포액 체임버(111)는 청색광 방출 물질과 용매의 혼합물(이하, 청색 EL 층 도포액으로 나타냄)을 함유한다.
본 실시예에서는, 적색광을 방출하는 유기 EL 층의 형성에는 시아노폴리페닐렌비닐렌을 사용하고, 녹색광을 방출하는 유기 EL 층의 형성에는 폴리페닐렌비닐렌을 사용하고 청색광을 방출하는 유기 EL 층의 형성에는 폴리알킬렌페닐렌을 사용한다. 용매로는 에탄올을 사용한다.
본 실시예에서는, 우선 적색 EL 층 도포액을 도포 체임버에 함유시켜서 적색 EL 층을 상기 기판상에 형성한 다음, 녹색 EL 층의 도포액을 함유하는 도포액 체임버를 이용하여 녹색 EL 층을 기판상에 형성한다. 끝으로, 청색 EL 층 도포액을 함유하는 도포액 체임버를 이용하여 청색 EL 층을 기판상에 형성한다.
전술한 바와 같이, 상기 적색, 녹색 및 청색 EL 층은 상기 개개의 색상에 일치하게 3회 도포함으로써 형성될 수 있다. 그 밖에, 삼색 EL 층을 동시에 형성할 수도 있다.
각 색상의 도포액을 상기 도포액 체임버에서 초음파 진동자(112)를 이용하여 분무화한 다음, 인출 전극(114)으로부터 인가되는 전기장을 이용하여 도포액을 인출한다. 상기 인출 전극(114)에 의해 인출되는 도포액을 가속 전극(115)으로부터 인가되는 전기장을 이용하여 가속시킨 다음, 제어 전극(116)으로부터 인가되는 전기장을 이용하여 상기 도포액을 제어하면서 마스크(113)에 도달시킨다.
상기 마스크(113)에 전압이 인가되므로, 상기 마스크(113)의 부근에 전기장이 발생된다. 상기 마스크(113)에 도달하는 도포액을 상기 마스크(113)에 의해 발생되는 전기장을 이용하여 제어한 다음, 상기 도포액을 마스크(113)에 통과시켜서 기판(110)상에 도포한다.
상기 도포액 체임버(111)를 상기 시이트 면에 대하여 수직 방향으로 이동시키면서 적색 EL 층 도포액을 도포하면, 화소상에는 줄무늬형 적색 EL 층이 형성된다. 다음에, 상기 마스크를 하나의 화소 배열만큼 화살표(k) 방향으로 이동시킨 후, 상기 도포액 체임버(111)를 상기 시이트 면에 대하여 수직한 방향으로 이동시키면서 상기 도포액 체임버(111)로부터 유출되는 녹색 EL 층 도포액을 도포한다. 따라서, 상기 적색 EL 층의 측면부에는 녹색 EL 층이 형성된다. 또한, 상기 마스크를 화살표(k) 방향으로 하나의 화소 배열만큼 이동시키고 상기 도포액 체임버(111)를 이용하여 청색 EL 층을 도포한다. 따라서, 상기 녹색 EL 층의 측면부에는 청색 EL 층이 형성된다. 즉, 화살표(k)의 방향으로 마스크를 이동시키면서 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 화소 배열을 각각의 색상에 일치하게 3회 도포하여, 삼색 줄무늬형 EL 층(엄격히 말해서 EL 층의 전구체)을 형성한다. 이때 형성되는 각각의 EL 층의 두께는 10 nm 내지 1 ㎛인 것이 바람직하다. 그 밖에, 삼색 EL 층을 동시에 형성할 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 화소 배열은 뱅크(bank)에 의해 서로 분할되는 화소들의 배열을 의미하는 것이며, 상기 뱅크는 소스 배선의 상부에 형성되는 것이다. 즉, 다수의 화소들이 상기 소스 배선을 따라 직렬로 배열되는 배열을 화소 배열로 나타낸다. 그러나, 여기서는 상기 소스 배선 상부에 뱅크를 형성하는 경우를 설명하였지만, 상기 뱅크는 게이트 배선의 상부에 형성될 수도 있다. 이러한 경우, 다수의 화소들이 게이트 배선을 따라 직렬로 배열되는 배열을 화소 배열로 나타낸다.
따라서, 화소 전극상의 화소부(도시하지 않음)는 다수의 소스 배선 또는 다수의 게이트 배선의 상부에 형성되는 줄무늬형 뱅크에 의해 분할되는 다수의 화소 배열들의 집합으로 간주할 수 있다. 상기 화소부를 이와 같이 간주하는 경우, 상기 화소 전극상의 화소부는 적색광을 방출하는 줄무늬형 EL 층이 형성되어 있는 화소 배열, 녹색광을 방출하는 줄무늬형 EL 층이 형성되어 있는 화소 배열, 및 청색광을 방출하는 줄무늬형 EL 층이 형성되어 있는 화소 배열로 이루진다고 할 수 있다.
그 밖에, 상기 줄무늬형 뱅크는 다수의 소스 배선 또는 다수의 게이트 배선의 상부에 형성되므로, 상기 화소부는 상기 다수의 게이트 배선 또는 상기 다수의 소스 배선에 의해 분할되는 다수의 화소 배열의 집합으로도 간주할 수 있다.
그 밖에, 도 1(A)에서 부호 "114"는 상기 분무화된 도포액을 인출하기 위한 전기장을 다음의 전극에 인가하는 인출 전극을 나타낸다. 부호 "115"는 상기 인출된 도포액의 비행 속도를 가속시키기 위한 전기장을 상기 도포액에 인가하는 가속 전극을 나타낸다. 또한, 부호 "116"은 도포액이 기판(110)상의 원하는 위치에 도포되도록 전기장을 제어하기 위한 전압을 인가하는 전극인 제어 전극을 나타낸다. 이러한 전극의 수는 항상 3개일 필요는 없으며, 하나 이상의 전극이면 충분하다.
또한, 본 실시예에서는, 기판(110)상에 형성된 화소 전극(양극)에 전압을 미리 인가하여 상기 마스크에 통과되는 도포액을 더욱 제어하여 원하는 위치에 선택적으로 도포되도록 전기장을 인가할 수도 있다.
실시예 2
이하, 잉크 액적의 우수한 제어성 및 잉크 선택의 고도의 자유도 때문에 잉크 잉크젯 프린터에 사용되는 압전 시스템(Seiko Epson Corporation의 MJ 시스템이라고도 불리워짐)을 본 발명에 이용하는 예를 설명하기로 한다.
상기 압전 시스템에는 MLP(Multi Layer Piezo)형 및 MLChip(Multi Layer Ceramic Hyper Integrated Piezo System)형이 있다.
본 실시예에서는 상기 MLChip의 도포장치를 도 4에 도시한다. 상기 MLChip은, 도포액 체임버(404)가 세라믹 재질의 진동판(401), 연통판(402) 및 도포액 체임버 판(403)으로 이루어지고 압전소자(405)가 각각의 도포액 체임버에 상응하게 상기 진동판(401)에 형성되어 있는 액튜에이터이다.
상기 MLChip 상에 3개의 스테인레스 판(SUS 판)이 적층되고, 공급 구멍(406), 저장소(407) 및 노즐(408)이 도 4에 도시한 바와 같이 형성됨으로써 도포장치가 형성된다.
상기 MLChip로 이루어진 도포장치의 작동 원리는 상부 전극(409) 및 하부 전극(410)에 전압이 인가되는 때 상기 압전소자(402)의 진동에 의한 상기 압전소자(402) 및 진동판(401)의 압전 효과 및 편향 진동이다. 즉, 이러한 편향에 의하여 상기 도포액 체임버(404)에 압력이 가해져서, 상기 도포액 체임버내의 도포액이 밀려나옴으로써 도포이 수행된다.
도 4에 도시한 도포장치로부터 배출되는 도포액은 실시예 1에서 설명한 방법에 따라 전기장에 의해 제어됨으로써, 기판상의 원하는 위치에 대하여만 도포이 수행될 수 있다. 그 밖에, 이러한 실시예의 구성은 실시양태 1-3의 구조와 자유로이 조합할 수도 있다.
실시예 3
실시예 1에서는 하나의 전기장 제어 수단을 이용하여 도포 위치를 제어하는 예를 설명하였지만, 실시예 3에서는 실시예 1의 구조와 비교하여 도포 위치 제어성을 더욱 개선하기 위하여 마스크와 기판 사이에 또 다른 전기장 제어 수단을 제공하는 예를 설명한다. 도 2(A)는 다수의 마스크를 이용하는 예를 개략적으로 도시한다.
도 2(A)에서, 부호 "1010"은 기판을 나타내고, "1011"은 도포액 체임버를 나타낸다. 상기 도포액 체임버(1011)에는 도포액이 함유되어 있다. 본 실시예에서는 유기 EL 중합체 물질을 용매에 용해하여 도포하는 예를 설명한다.
상기 도포액 체임버(1010)의 도포액은 초음파 진동자(1012)에 의해 분무화되어 유출된다. 다음에, 상기 유출되는 도포액은 도전성 재료로 이루어진 제 1 마스크(1013)의 간극을 통과하고, 제 2 마스크(1019a)의 간극을 통과한 후, 기판(1010) 상부의 화소 전극상에 도포된다.
상기 도포액이 상기 제 1 마스크(1013)를 통과하는 때, 상기 도포액의 비행 방향은 부호 1017로 나타낸 부분의 확대도인 도 2(B)에 도시하는 바와 같이 상기 제 1 마스크에 의해 제어된다. 상기 제 1 마스크(1013)의 제 1 블로킹 부분(1018)은 백금(Pt), 금(Au), 철, 알루미늄, 탄탈, 티탄 또는 텅스텐과 같은 도전성 재료로 이루어지는 다수의 도전성 라인이 서로 평행하게 배열되도록 구성되거나(줄무늬형) 또는 그물 형상(매시형)을 가지도록 구성된다. 또한, 상기 제 1 마스크(1013)를 통과한 도포액이 제 2 차단부(1019b)에 통과되는 때, 부호 1017로 나타낸 부분의 확대도인 도 2(B)에 도시하는 바와 같이 비행 방향이 제어된다. 따라서, 상기 도포액은 상기 제 1 차단부(1018)에 인가되는 제 1 전압(제 1 전원 장치(1020)에 의해 설정) 및 제 2 차단부(1019b)에 인가되는 제 2 전압(제 2 전원 장치(1021)에 의해 설정)에 의해 제어되고, 개개의 제 1 차단부(1018) 사이의 간극 및 개개의 제 2 차단부(1019b) 사이의 간극을 통과하여 기판상에 도포된다. 상기 제 2 마스크(1019a)는 백금(Pt), 금(Au), 구리, 철, 알루미늄, 탄탈, 티탄, 또는 텅스텐과 같은 도전성 재료로 이루어진 도전성 라인인 제 2 차단부(1019b)를 가지며, 상기 도전성 라인들로 이루어진 그물 구조, 상기 도전성 물질로 이루어진 판형 구조, 또는 다수의 도전성 라인들이 서로 평행하게 배열되어 있는 구조를 가진다.
상기 제 1 마스크(1013)와 상기 제 2 마스크(1019a) 사이의 거리, 상기 제 2 마스크(1019a)와 상기 기판 사이의 거리, 상기 개개의 제 1 차단부(1018)들 사이의 거리, 상기 개개의 제 2 차단부(1019b)들 사이의 거리는 조작자가 적당히 설정할 수 있는 것이다. 예를 들어, 개개의 제 1 차단부(1018)들 사이의 거리 또는 개개의 제 2 차단부(1019b)들 사이의 거리는 기판의 상부에 형성되는 화소 전극들의 화소 피치에 해당하는 것임을 알 수 있다.
제 1 전원 장치(1020)에 의해 설정되는 전압이 상기 제 1 마스크(1013)의 제 1 차단부(1018)에 인가되어 상기 분무화된 도포액 및 상기 제 1 마스크(1013)의 제1 차단부(1018)를 서로 반발시키는 전위가 발생된다. 또한, 제 2 전원 장치(1021)에 의해 설정되는 전압이 상기 제 2 마스크(1019a)의 제 2 차단부(1019b)에 인가되어 상기 분무화된 도포액 및 상기 제 2 마스크(1019a)의 제 2 차단부(1019b)를 서로 반발시키는 전위가 발생된다. 따라서, 상기 도포액은 상기 제 1 마스크(1013)의 개개의 제 1 차단부(1018)들 사이의 간극 및 상기 제 2 마스크(1019a)의 개개의 제 2 차단부(1019b)들 사이의 간극을 통과한다.
도 2(A)에 도시한 바와 같은 구조를 만들고 상기 제 1 차단부(1018) 및 상기 제 2 차단부(1019B)에 인가되는 전압을 적당히 조절함으로써 상기 도포액을 아주 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 기판(1010)상에 형성된 화소 전극(양극)에 전압을 미리 인가하고 상기 마스크에 통과되는 도포액을 더욱 제어하여 상기 도포액이 원하는 위치에 선택적으로 도포되도록 전기장을 인가할 수도 있다.
그 밖에, 본 실시예의 구성을 실시예 1 또는 실시예 2의 구성과 자유로이 조합할 수도 있다.
실시예 4
실시예 1에서는 도포액 체임버에서 초음파 진동자에 의해 분무화되는 도포액을 외부 전극을 이용하여 인출하는 유형의 도포방법을 이용한다. 그러나, 상기 분무화된 도포액은 도포시에 큰 입자 크기를 가지므로, 도포 위치의 제어성이 불충분하다는 단점이 있다.
본 실시예 4에서는 도포액을 대전시켜서 대전 입자 상태로 인출하고, 개개의대전 입자를 전기장을 이용하여 제어하여 도포 위치의 제어성을 향상시킨다.
본 실시예에 따른 도포방법의 일례가 도 5(A) 및 도 5(B)에 도시되어 있다. 도 5(A)는 단면도이고, 도 5(B)는 사시도이다.
도포액(1801)에는 EL 층 도포액이 함유되어 있다. 본 실시예에서는 적색 EL 층의 도포을 위한 유기 EL재료로서 시아노폴리페닐렌비닐렌을 사용하고, 녹색광을 방출하는 EL 층에는 폴리페닐렌비닐렌을 사용하고, 청색광을 방출하는 EL 층에는 폴리알킬렌페닐렌을 사용한다. 용매로는 에탄올 또는 N-메틸피롤리돈을 사용한다.
도포액 체임버(1801)에는 도전성 노즐(1807)이 마련되어 있고, 상기 노즐(1807)에 전압을 인가하여 상기 도포액의 유기 EL재료을 대전시켜 대전 입자를 형성한다. 다음에, 인출 전극(1804)에 전압을 인가하여 상기 도포액을 상기 노즐(1807)로부터 대전 압자 상태로 인출한다.
대전 입자 상태로서 상기 도포액의 인출을 촉진하기 위하여, 고도전성을 갖는 용매를 이용하여 도포액을 형성하는 것이 바람직하다. 고도전성을 갖는 용매로서는 1 x 10-6내지 1 x 10-12Ω-1cm-1의 비도전성을 갖는 용매를 사용한다.
또한, 상기 인출 전극(1804)에 의해 인출되는 도포액을 가속 전극(1805)에 의해 인출 방향(노즐(1807)로부터 기판(1800)의 방향)으로 가속시키고, 상기 도포액의 유속을 제어 전극(1806)에 의해 제어한다. 그리고 상기 도포액이 마스크(1803)에 도달하는 때, 상기 마스크에 인가되는 전압에 의해 상기 도포액을 더욱 가속시켜서 기판(1800)상의 화소부에 도포한다.
본 실시예에서는 상기 도포액을 인출 전극(1804)에 의해 노즐(1807)로부터 인출한 후, 가속 전극(1805) 및 제어 전극(1806)에 의해 기판(1800)상의 화소부에 적당히 도포하는 것을 설명하고 있지만, 전극의 수는 반드시 3개일 필요는 없으며 하나 이상의 전극만 있으면 충분하다.
또한, 본 실시예의 구성은 실시예 1-3중 어느 하나의 구성과 자유로이 조합합 수도 있다.
실시예 5
도 6은 본 발명의 EL 표시장치의 화소부의 단면도이고, 도 7(A)는 상기 화소부의 평면도이고, 도 7(B)는 상기 화소부의 회로 구조를 도시하는 도면이다. 실제적으로, 화소들은 화소부(화상 표시부)를 형성하도록 매트릭스 형태로 배열된다. 또한, 도 7(A)의 A-A'선을 따라 절취한 단면이 도 6에 해당한다. 따라서, 도 6, 도 7(A) 및 도 7(B)에서는 동일 구성 요소에 대하여 동일 부호를 사용한다. 도 7(A)의 평면도는 동일 구조를 갖는 두 개의 화소 구조를 도시한다.
도 6에서, 부호 "11"은 기판을 나타내고, "12"는 하지(下地)가 되는 절연막(이하, 하지막으로 나타냄)을 나타낸다. 기판(11)으로는, 유리, 유리 세라믹, 석영, 규소, 세라믹, 금속 또는 플라스틱을 사용할 수 있다.
상기 하지막(12)은 이동성 이온을 포함하는 기판 또는 도전성 기판을 사용하는 경우에 특히 효과적이게 되지만, 석영 기판상에 하지막을 제공할 필요는 없다. 하지막(12)으로서는 규소을 함유하는 절연막을 사용할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "규소을 함유하는 절연막"은 산화규소막, 질화규소막, 또는 질화산화규소막(SiOxNy로 나타냄)과 같이, 규소, 산소, 또는 질소를 소정의 비율로 함유하는 절연막을 나타내는 것이다.
TFT의 열을 발산시키기 위하여 상기 하지막(12)이 방열(放熱) 효과를 가지도록 한다. 이러한 방열 효과는 TFT의 열화 또는 EL 소자의 열화를 방지하는데 효과적이다. 이러한 방열 효과를 제공하기 위하여는 어떤 잘 알려진 물질을 사용할 수 있다.
본 실시예에서는, 하나의 화소에 두 개의 TFT가 형성되어 있다. 부호 "201"은 n채널형 TFT로 구성되는 스위칭용 TFT를 나타내고, 부호 "202"는 p채널형 TFT로 구성되는 전류제어용 TFT를 나타낸다.
그러나, 본 발명에 있어서, 상기 스위칭용 TFT가 n채널형 TFT로 제한되고 상기 전류제어용 TFT가 p채널형 TFT로 제한될 필요는 없으며, 상기 스위칭용 TFT가 p채널형 TFT가 되고 상기 전류제어용 TFT가 n채널형 TFT가 되거나 또는 상기 둘 모두가 n채널형 TFT 또는 p채널형 TFT를 이용하도록 변경이 이루어질 수 있다.
상기 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), 제 1 층간 절연막(20) 및 소스 배선(21) 및 드레인 배선(22)을 포함한다.
그 밖에, 도 7(A) 및 도 7(B)에 도시한 바와 같이, 게이트 전극(19a, 19b)은 이들이 또 다른 물질(상기 게이트 전극보다 낮은 저항을 갖는 물질)로 이루어진 게이트 배선(211)에 전기적으로 접속되는 이중 게이트 구조를 갖는다. 이러한 이중 게이트 구조뿐 아니라, 단일 게이트 또는 삼중 게이트 구조와 같은 이른바 다중 게이트 구조(서로 직렬로 접속된 두 개 이상의 채널 형성 영역을 가지는 활성층을 포함하는 구조)를 이용할 수도 있음은 물론이다. 상기 다중 게이트 구조는 오프 전류값을 감소시키는데 아주 효과적인 것이다. 본 발명에 있어서, 화소의 스위칭 소자(201)는 낮은 오프 전류값이 실현되도록 다중 게이트 구조를 가진다.
상기 활성층은 결정성 구조를 함유하는 반도체 막으로 이루어진다. 즉, 단결정 반도체 막을 사용할 수 있거나 또는 다결정 반도체 막 또는 비정질 반도체 막을 사용할 수 있다. 상기 게이트 막(18)은 규소을 함유하는 절연막으로 이루어질 수 있다. 상기 게이트 전극, 소스 배선 또는 드레인 배선에는 어떤 도전성 막을 사용할 수 있다.
또한, 상기 스위칭용 TFT(201)에는 상기 게이트 절연막(18)을 통해 상기 게이트 전극(19a, 19b)과 중첩되지 않도록 LDD 영역(15a, 15b)이 제공된다. 이러한 종류의 구조는 오프 전류값을 감소시키는데 아주 효과적인 것이다.
또한, 상기 오프 전류값을 감소시키는 측면에서, 상기 채널 형성 영역과 LDD 영역의 사이에 오프셋 영역(상기 채널 형성 영역과 동일 조성의 반도체 층으로 이루어지고 게이트 전압이 인가되지 않는 영역)을 제공하는 것이 바람직하다. 두 개 이상의 게이트 전극을 갖는 다중 게이트 구조의 경우에는, 상기 채널 형성 영역들의 사이에 고농도 불순물 영역을 제공하는 것이 상기 오프 전류값을 감소시키는데 효과적이다.
다음에, 전류제어용 TFT(202)는 소스 영역(31), 드레인 영역(32) 및 채널 형성 영역(34)을 포함하는 활성층, 게이트 절연막(18), 게이트 전극(35), 제 1 층간 절연막(20), 소스 배선(36), 및 드레인 배선(37)을 포함한다. 상기 게이트 전극은 단일 게이트 구조를 가지지만, 다중 게이트 구조를 이용할 수도 있다.
도 7에서 도시한 바와 같이, 상기 스위칭용 TFT의 드레인은 상기 전류제어용 TFT(202)의 게이트에 접속된다. 구체적으로, 상기 전류제어용 TFT(202)의 게이트 전극(35)은 상기 드레인 배선(접속 배선으로도 나타낼 수 있음)을 통해 상기 스위칭용 TFT(201)의 드레인 영역(14)에 전기적으로 접속된다. 상기 소스 배선(36)은 전력 공급선(212)에 접속된다.
상기 전류제어용 TFT(202)는 EL 소자(203)에 주입되는 전류의 양을 제어하기 위한 소자이고, 상기 EL 소자의 열화 감소의 측면에서 다량의 전류 흐름을 발생시키는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 채널 길이(L)를 충분히 길게 설계함으로써 상기 전류제어용 TFT(202)를 통해 과도한 전류가 흐르지 않도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 화소당 전류는 0.5 내지 2 ㎂, 바람직하게는 1 내지 2 ㎂가 되도록 설계한다.
상기 스위칭용 TFT(201)에 형성되는 LDD 영역의 길이(폭)는 0.5 내지 3.5 ㎛, 대표적으로는 2.0 내지 2.5 ㎛이다.
그 밖에, 도 16에서 도시한 바와 같이, 전류제어용 TFT(3503)의 게이트 전극(35)을 포함하는 배선은 상기 절연막을 통해, 부호 "3504"로 나타낸 영역에서 전류제어용 TFT(3503)의 전력 공급선(211)과 중첩된다. 이때, 부호 "3504"로 나타낸 영역에는 보유용량이 형성된다. 상기 보유용량(3504)으로서는, 상기 게이트 절연막과 동일한 층의 절연막인 반도체 막(3502)으로 이루어진 용량 및 상기 전력 공급선(211)을 사용할 수도 있다.
이러한 보유용량(3504)은 상기 전류제어용 TFT(3503)의 게이트 전극(35)에 인가되는 전압을 유지하기 위한 용량으로서 작용한다.
또한, 전류 흐름을 증가시키는 관점에서, 상기 전류제어용 TFT(202)의 활성층(특히 채널 형성 영역)의 두께를 증가(바람직하게는 50 내지 100 nm, 더욱 바람직하게는 60 내지 80 nm)시키는 것이 효과적이다. 반대로, 상기 스위칭용 TFT(201)의 경우에는 오프 전류 값을 감소시키는 측면에서 상기 활성층(특히 채널 형성 영역)의 두께를 감소(바람직하게는 20 내지 50 nm, 더욱 바람직하게는 25 내지 40 nm)시키는 것이 효과적이다.
다음에, 부호 "38"은 제 1 패시베이션 막을 나타내는 것으로서, 그 두께는 10 nm 내지 10 ㎛, 바람직하게는 200 내지 500 nm이다. 상기 패시베이션 막의 재료로서는 규소을 함유하는 절연막(특히, 질화산화규소막 또는 질화규소막)을 사용할 수 있다.
상기 제 1 패시베이션 막(38)상에는 평탄화 막으로도 지칭될 수 있는 제 2 층간 절연막(39)이 상기 개개의 TFT를 덮도록 형성됨으로써, 상기 TFT로 이루어지는 스텝(step)이 평탄화된다. 상기 제 2 층간 절연막(39)으로서는 유기 수지막을 사용하는 것이 바람직하며, 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴 수지, BCB(벤조시클로부텐)등을 사용하는 것이 더욱 바람직하다. 충분한 평탄화를 이룰 수 있는 경우에는 무기막을 사용할 수도 있음은 물론이다.
상기 제 2 층간 절연막을 이용하여 TFT로 구성되는 스텝을 평탄화하는 것은 매우 중요하다. 나중에 형성되는 EL 층은 아주 얇기 때문에, 단차로 인해 불충분한 발광이 초래되는 경우가 있다. 따라서, 상기 EL 층이 가능하면 평탄한 표면에 형성될 수 있도록 하기 위하여 화소 전극을 형성하기 전에 평탄화를 수행하는 것이 바람직하다.
부호 "40"은 투명 도전막으로 이루어진 화소 전극(EL 소자의 양극에 해당)을 나타낸다. 상기 화소 전극은 상기 제 2 층간 절연막(39) 및 상기 제 1 패시베이션 막(38)에 콘택트 홀을 형성한 후, 상기 콘택트 홀을 통해 상기 전류제어용 TFT(202)의 드레인 배선(37)에 접속되도록 형성된다.
본 실시예에서는 산화인듐과 산화주석의 화합물로 이루어진 도전막을 화소 전극으로 사용한다. 그 밖에, 상기 화합물에 소량의 갈륨을 부가할 수도 있다. 또한, 산화인듐과 산화아연의 화합물 또는 산화아연과 산화갈륨의 화합물을 사용할 수도 있다. 콘택트 홀에 상기 화소 전극을 형성한 후에 생기는 리세스를 본 명세서에서는 전극 구멍으로 나타내기로 한다.
화소 전극을 형성한 후, 수지 물질로 이루어진 뱅크(41a, 41b)가 형성된다. 상기 뱅크(41a, 41b)는 1 내지 2 ㎛의 두께를 갖는 아크릴 수지 막 또는 폴리이미드 막을 패터닝함으로써 형성되는 것이다. 상기 뱅크(41a, 41b)는 화소와 화소 사이에 줄무늬 형태로 형성된다. 본 실시예에서는 상기 뱅크들은 소스 배선(21)을 따라 형성되어 있지만, 게이트 배선(35)를 따라 형성할 수도 있다.
다음에, 본 실시예에서는 도 1에 도시한 박막 형성 방법에 따라 EL 층(42)을 형성한다. 여기서는 하나의 화소만을 도시하고 있지만, 실시예 1에서 설명한 바와 같이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 개개의 색상에 상응하는 EL 층이 형성된다.
우선, 도포액 체임버에 함유된 도포액을 초음파 진동자(112)를 이용하여 분무화하고 유출하여, 전압이 인가되는 마스크에 통과시킨 다음, 상기 유출되는 도포액을 기판(110)상의 화소부에 도포한다.
상기 도포액이 마스크(113)를 통과하는 때, 상기 도포액의 비행 방향은 상기 마스크 근처의 전기장에 의해 제어된다. 상기 마스크에 인가되는 전압은 수십 V 내지 10 kV, 바람직하게는 20 V 내지 1kV 이다.
우선, 본 실시예에서는, 상기 도포액 체임버에 함유된 적색 EL 층 도포액을 유출하고, 상기 기판(110)을 수직 방향으로 이동시켜서, 적색광을 방출하는 화소 배열을 화소상에 형성한다. 다음에, 상기 마스크를 수평 방향으로 이동시켜서 상기 도포 체임버에 함유된 녹색 EL 층의 도포액을 유출시키고 기판(110)을 수직 방향으로 이동시키면서 도포을 수행하여 녹색광을 방출하는 화소 배열을 형성한다. 다음에, 상기 마스크를 수평 방향으로 이동시키고, 상기 도포액 체임버내의 청색 EL 층의 도포액을 유출하고 상기 기판을 수직 방향으로 이동시켜서 청색광을 방출하는 화소 배열을 형성한다.
상기 도포액을 함유하는 도포액 체임버(111)는 상기 도포액의 종류가 변화할 때 마다 교체될 수 있거나, 또는 상기 도포액 체임버를 교체하지 않고 도포액만을 교환할 수도 있다.
그 밖에, 본 실시예에서 설명한 도포액 체임버(111) 및 마스크(113)는 따로 따로 제공될 수 있지만, 하나의 장치로서 일체적으로 구성될 수도 있다.
전술한 바와 같이, 상기 마스크를 이동시키면서 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출하는 화소 배열을 개개의 색상에 따라 3회 도포함으로써, 삼색의 줄무늬형 EL 층(엄밀히 말해서 EL 층의 전구체)을 형성한다. 그 밖에, 상기 삼색 EL 층을 동시에 형성할 수도 있다.
상기 EL 층의 형성을 위해 사용되는 유기 EL재료로는 중합체 물질을 사용한다. 대표적인 중합체 물질로는 폴리파라페닐렌 비닐렌(PPV), 폴리비닐카바졸(PVK), 폴리플루오렌 등을 들 수 있다.
상기 PPV 유기 EL재료로는 여러가지 유형이 있지만, 예를 들어 하기 화학식 1 및 2의 분자 구조가 다음문헌[H. Shenk; H. Becker; O. Gelsen; E. Kluge; E. Kreuder, 및 H. Spreitzer, "Polymers for Light Emitting Diode", Euro Display, Proceedings, 1999, p.33-37]에 발표되어 있다.
또한, 일본 특개평10-92576호 공보에 개시된 화학식을 갖는 폴리페닐비닐을 사용할 수도 있다. 이러한 폴리페닐비닐은 하기 화학식 3 및 4로 표시된다.
또한, 상기 PVK 유기 EL재료로서는 하기 화학식 5로 표시되는 물질이 있다.
상기 중합체(고분자) 유기 EL재료은 중합체 상태로 용매에 용해되어 도포되거나, 또는 단량체의 상태로 용매에 용해되어 도포된 후 중합될 수 있다. 단량체의 상태로 도포하는 경우, 우선 중합체 전구체를 형성한 후 진공 가열하여 중합체를 형성한다.
구체적인 EL 층 물질로서, 적색광을 방출하는 EL 층으로는 시아노폴리페닐렌비닐렌을 사용하고, 녹색광을 방출하는 EL 층으로는 폴리페닐렌비닐렌을 사용하고, 청색광을 방출하는 EL 층으로는 폴리페닐렌비닐렌 또는 폴리알킬렌비닐렌을 사용한다. 상기 각각의 층의 두께는 30 내지 150 nm, 바람직하게는 40 내지 100 nm이다.
그러나, 상기의 예들은 본 발명의 EL 층으로 사용될 수 있는 유기 EL재료의 예에 지나지 않으며, 이러한 물질들로만 제한할 필요는 없다. 본 실시예에서는 상기 유기 EL재료과 용매의 혼합물을 도 1(A) 내지 도 1(C)에 도시한 장치를 이용하여 도포한 다음, 용매를 증발 제거하여, EL 층을 형성한다. 따라서, 용매가 증발할 때의 온도가 상기 EL 층의 유리 전이 온도를 초과하지 않는 경우에는, 어떤 유기 EL재료이라도 사용할 수 있다.
또한, 상기 EL 층은 증발법을 사용하여, 트리스(8-퀴놀리노에니트)알루미늄 착물(Alq) 또는 비스(벤조퀴놀리놀레이토)베릴륨 착물(BeBq)와 같은 저분자 EL재료로 구성하거나, 또는 고분자 유기 EL재료과 함께 상기 저분자 물질을 이용하여 형성할 수도 있다.
대표적인 용매로는 에탄올, 크실렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 아니졸, 클로로포름, 디클로로메탄, α-부틸아세톤, 부틸 셀로솔브, 시클로헥산, NMP(메틸-2-피롤리돈), 시클로헥사논, 디옥산 또는 THF(테트라히드로푸란)이 있다.
또한, EL 층(42)을 형성하는 때, 상기 EL 층은 습기 또는 산소에 의해 쉽게 열화되므로, 처리 분위기를 산소 또는 습기가 거의 없는 분위기로 만들고, 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 가스중에서 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 도포액의 증발 속도를 제어할 수 있으므로 상기 도포액의 제조에 사용되는 용매를 함유하는 분위기하에서 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 처리를 수행하는데 있어서, 도 1(A) 내지 도 1(C)에 도시한 EL 층 상태의 박막 형성은 불활성 가스가 함유된 깨끗한 부스에서 수행하는 것이 바람직하다.
전술한 방법에 따라 EL 층(42)을 형성한 후, 차광 도전막으로 이루어진 음극(43), 보호 전극(44), 및 제 2 패시베이션 막(45)을 형성한다. 본 실시예에서는 음극(43)로서 MgAg로 이루어진 도전막을 사용하고 보호 전극(44)으로서는 알루미늄으로 이루어진 도전막을 사용한다. 또한, 10 nm 내지 10 ㎛, 바람직하게는 200 내지 500 nm의 두께를 갖는 질화규소막을 제 2 패시베이션 막(45)으로 사용한다.
상기 EL 층은 전술한 바와 같이 내열성이 불충분하므로, 상기 음극(43) 및 제 2 패시베이션 막(45)은 가능하면 낮은 온도, 특히 실온 내지 120 ℃의 온도에서 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 플라즈마 CVD 방법, 진공 증발 방법, 또는 용액 도포방법(스핀 도포방법)이 바람직한 성막 방법이다.
이러한 상태까지 완성된 것을 액트브 매티릭스 기판이라고 하며, 상기 액티브 매트릭스 기판에 대향한 위치에는 대향 기판(도시하지 않음)이 제공된다. 본실시예에서는 상기 대향 기판으로서 유리 기판을 사용한다. 또한, 상기 대향 기판으로서 플라스틱 또는 세라믹을 사용할 수도 있다.
그 밖에, 상기 액티브 매트릭스 기판 및 대향 기판은 밀봉제(도시하지 않음)를 이용하여 서로 접합됨으로써, 밀폐 공간(도시하지 않음)이 형성된다. 본 실시예에서 상기 밀폐 공간에는 아르곤 가스가 채워진다. 이러한 밀폐 공간에 산화바륨과 같은 건조제 또는 산화방지제를 도입하는 것도 물론 가능하다.
또한, 본 실시예의 구성은 실시예 1-4중 어느 하나의 구성과 자유로이 조합할 수도 있다.
실시예 6
상기 개개의 실시예에서 설명한 바와 같은 화소부 및 그 주변에 마련되는 구동회로부의 TFT를 제조하는 방법을 도 8(A) 내지 도 8(C)를 참조로 설명하기로 한다. 그러나, 구동회로에 대한 간결한 설명을 위해 기본 회로로서 CMOS 회로를 예시하기로 한다.
우선, 도 8(A)에 도시한 바와 같이, 유리 기판(300)상에 300 nm의 두께를 갖는 하지막(301)을 형성한다. 본 실시예에서는 100 nm의 두께를 갖는 질화산화규소막과 200 nm의 두께를 갖는 질화산화규소막의 적층구조를 하지막(301)으로 사용한다. 이때, 상기 유리 기판과 접촉하는 상기 막의 질소 농도는 10 내지 25 중량% 이다. 상기 하지막을 형성할 필요없이 석영 기판상에 구성요소를 형성할 수도 있음은 물론이다.
다음에, 공지의 성막 방법에 따라 상기 하지막(301)상에 50 nm의 두께를 갖는 비정질 규소막(도시하지 않음)을 형성한다. 이러한 막을 비정질 규소막으로 제한할 필요는 없으며, 비정질 구조를 함유하는 반도체 막(비정질 반도체 막 포함)을 사용할 수도 있다. 또한, 비정질 규소 게르마늄 막과 같이 비정질 구조를 함유하는 화합물 반도체 막을 사용할 수도 있다. 또한, 상기 막 두께는 20 내지 100 nm 일 수 있다.
다음에, 상기 비정질 규소막을 공지의 방법에 따라 결정화함으로써 결정성 규소막(다결정 규소막 또는 폴리규소막으로도 나타냄)(302)을 형성한다. 상기 공지의 결정화 방법으로는 전기 가열로를 이용하는 열 결정화 방법, 레이저 광을 이용하는 레이저 어닐 결정화 방법, 또는 적외선광을 이용하는 램프 어닐 결정화 방법이 있다. 본 실시예에서는 XeCl 가스를 이용하는 엑시머 레이저 광을 사용하여 결정화를 수행한다.
본 실시예에서는, 선형으로 형성된 펄스 발진형 엑시머 레이저 광을 사용하지만, 장방형 광, 연속파 아르곤 레이저광, 또는 연속파 엑시머 레이저 광을 사용할 수도 있다.
본 실시예에서는 상기 결정성 규소막을 TFT의 활성층으로 이용하지만, 비정질 규소막을 사용할 수도 있다. 그 밖에, 비정질 규소막을 이용하여, 오프 전류의 감소에 요구되는 스위칭용 TFT의 활성층을 형성하고, 결정성 규소막을 이용하여 전류제어용 TFT의 활성층을 형성하는 것도 가능하다. 상기 비정질 규소막은 낮은 운반자 이동도를 가지므로, 전류의 흐름이 일어나지 않고 따라서 오프 전류가 쉽게 흐르지 않는다. 즉, 전류가 쉽게 흐르지 않는 비정질 규소막의 이점과 전류가 쉽게 흐르는 결정성 규소막의 이점을 이용하는 것이 가능하다.
다음에, 도 8(B)에 도시한 바와 같이, 상기 결정성 규소막(302)의 상부에 산화규소막으로 이루어지고 130 nm의 두께를 갖는 보호막(303)을 형성한다. 상기 막의 두께는 100 내지 200 nm, 바람직하게는 130 내지 170 nm의 범위에서 선택할 수 있다. 절연막이 규소을 함유하는 경우, 또 다른 막을 사용할 수도 있다. 이러한 보호막(303)은 불순물이 부가되는 때 상기 결정성 규소막이 플라즈마에 직접 노출되는 것을 방지하고 정밀한 농도 제어를 가능하게 하기 위해서 제공되는 것이다.
다음에, 상기 구조의 상부에 레지스트 마스크(304a, 304b)를 형성하고, n형 도전성을 부여하기 위한 불순물 원소(이하, n형 불순물 원소로 나타냄)를 상기 보호막(303)을 통해 부가한다. 상기 n형 불순물 원소로서는 주기율표 15족의 원소, 대표적으로는 인 또는 비소를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 포스핀(PH3)이 질량 분리없이 플라즈마 여기되고 1 x 1018원자/cm3농도의 인이 부가되는 플라즈마(이온) 도핑법을 사용한다. 그러나, 질량 분리가 일어나는 이온 주입법을 사용할 수도 있음은 물론이다.
이 공정에서 형성되는 n형 불순물 영역(305)에 2 x 1016내지 5 x 1019원자/cm3(대표적으로는 5 x 1017내지 5 x 1018원자/cm3) 농도의 n형 불순물 원소가 함유되도록 도스량을 조절한다.
다음에, 도 8(C)에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(303) 및 레지스트마스크(304a, 304b)를 제거하고, 상기 부가된 15족 원소를 활성화한다. 이러한 활성화를 위해 잘 알려진 방법을 사용할 수 있지만, 본 실시예에서는 엑시머 레이저 광을 조사하여 활성화를 수행한다. 그러나, 이러한 엑시머 레이저 광으로 제한할 필요는 없으며, 펄스 발진형 및 연속파형 모두를 사용할 수 있음은 물론이다. 그러나, 상기 부가된 불순물 원소의 활성화가 목표이므로, 상기 결정성 규소을 용융시키지 않는 수준의 에너지를 조사하는 것이 바람직하다. 상기 보호막(303)을 형성하면서 상기 레이저 광을 조사할 수도 있다.
상기 불순물 원소를 상기 레이저 광에 의해 활성화하는 경우, 열처리에 의한 활성화를 동시에 사용할 수도 있다. 상기 열처리에 의한 활성화를 수행하는 경우, 기판의 내열성을 고려하여 약 450 내지 550 ℃의 온도에서 열처리를 수행하는 것이 바람직하다.
이러한 공정에 의하여, n형 불순물 영역(305)의 말단부, 즉, 상기 n형 불순물 영역(305)과 그 둘레에 존재하며 n형 불순물 원소가 부가되지 않은 영역 사이의 경계부(접합부)가 한정된다. 이것은 나중에 TFT를 완성할 때 LDD 영역과 채널 형성 영역이 우수한 접합부를 형성할 수 있다는 것을 의미하는 것이다.
다음에, 도 8(D)에 도시한 바와 같이, 상기 결정성 규소막의 불필요한 부분을 제거하여 섬형상 반도체 막(이하, 활성층으로 나타냄)(306-309)을 형성한다.
다음에, 도 8(E)에 도시한 바와 같이, 상기 활성층(306-309)을 덮는 게이트 절연막(310)을 형성한다. 상기 게이트 절연막(310)으로는 10 내지 200 nm의 두께를 가지며 규소를 함유하는 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 절연막은단일 층 구조 또는 적층 구조를 가질 수 있다. 본 실시예에서는 110 nm의 두께를 갖는 질화산화규소막을 사용한다.
다음에, 200 내지 400 nm의 두께를 갖는 도전막을 형성하고 패터닝하여 게이트 전극(311-315)을 형성한다. 각각의 게이트 전극(311-315)의 말단부는 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서는 상기 게이트 전극 및 상기 게이트 전극에 전기적으로 접속되는 배선(이하, 게이트 배선으로 나타냄)을 서로 상이한 재료로 형성한다. 구체적으로, 상기 게이트 배선에는 상기 게이트 전극보다 낮은 저항을 갖는 재료를 사용한다. 이러한 구조는 게이트 배선의 미세 가공을 가능하게 하는 물질의 사용 및 미세 가공을 통해 낮은 배선 저항을 갖는 물질의 사용에 적합한 것이다. 그러나, 상기 게이트 전극 및 게이트 배선이 동일 재료로 이루어질 수 있음은 물론이다.
상기 게이트 전극은 단일층 도전막으로 이루어질 수 있지만, 필요한 경우 이층 막 또는 삼층막과 같은 적층막을 구성할 수도 있다. 상기 게이트 전극의 재료로서는 잘 알려져있는 어떤 도전막을 사용할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 미세가공될 수 있는 물질, 구체적으로는 2 ㎛ 이하의 선폭으로 패터닝될 수 있는 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
대표적으로, 탄탈(Ta), 티탄(Ti), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 크롬(Cr) 및 규소(Si)으로 이루어진 군에서 선택되는 원소로 이루어진 막, 상기 원소의 질화막(대표적으로, 탄탈 질화막, 텅스텐 질화막, 티탄 질화막), 상기 원소들의 조합의 합금막(대표적으로, Mo-W 합금, Mo-Ta 합금), 또는 상기 원소의 실리사이드막(대표적으로, 텅스텐 실리사이드 막, 티탄 실리사이드 막)을 사용할 수 있다. 단일 층 또는 적층 구조 모두를 사용할 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서는 50 nm의 두께를 갖는 질화티탄막(TaN) 및 350 nm의 두께를 갖는 탄탈막(Ta)으로 이루어진 적층막을 사용한다. 이러한 적층막은 스퍼터링 방법에 따라 형성할 수 있다. 그 밖에, Xe 또는 Ne와 같은 불활성 가스를 부가하는 경우, 응력으로 인해 막이 벗겨지는 것을 방지할 수 있다.
상기 게이트 전극(312)은 상기 게이트 절연막(310)을 통해 상기 n형 불순물 영역(305)의 일부와 중첩되도록 형성된다. 이러한 중첩부는 나중에, 상기 게이트 전극과 중첩되는 LDD 영역이 된다. 상기 게이트 전극(312, 314)은 두 개의 단면으로 도시하였지만, 실제적으로는 전기적으로 서로 접속되는 것이다.
다음에, 도 9(A)에 도시한 바와 같이, n형 불순물 원소(본 실시예에서는 인)를 상기 게이트 전극(311-315)을 마스크로 이용하여 자기정합적으로 부가한다. 이러한 방식으로 형성되는 불순물 영역(316-323)에, 상기 n형 불순물 영역(305)의 1/2 내지 1/10(대표적으로 1/3 내지 1/4) 농도의 인이 부가되도록 조절을 수행한다. 구체적으로, 1 x 1016내지 5 x 1018원자/cm3(대표적으로 3 x 1017내지 3 x 1018원자/cm3의 농도가 바람직하다.
다음에, 도 9(B)에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극 등을 덮는 레지스트 마스크(324a-324d)를 형성하고, n형 불순물 원소(본 실시예에서는 인)를 부가하여 고농도 인을 함유하는 불순물 영역(325-329)을 형성한다. 또한 여기서는 이온 도핑 방법을 사용하고, 상기 영역의 인 농도가 1 x 1020내지 1 x 1021원자/cm3(대표적으로, 2 x 1020내지 5 x 1021원자/cm3)이 되도록 조절을 수행한다.
이러한 공정에 의하여, n채널형 TFT의 소스 영역 또는 드레인 영역이 형성되지만, 도 9(A)의 공정에서 형성되는 n형 불순물 영역(319-321)의 일부가 상기 스위칭용 TFT에 잔류하게 된다. 상기 잔류 영역은 도 6의 스위칭용 TFT(201)의 LDD 영역(15a-15d)에 해당하는 것이다.
다음에, 도 9(C)에 도시한 바와 같이, 상기 레제스트 마스크(324a-324d)를 제거하고 레지스트 마스크(332)를 새로이 형성한다. 다음에, p형 불순물 원소(본 실시예에서는 붕소)를 부가하여 고농도 붕소를 함유하는 불순물 영역(333-336)을 형성한다. 여기서, 붕소는 3 x 1020내지 3 x 1021원자/cm3(대표적으로는, 5 x 1020내지 1 x 1021원자/cm3)의 농도로, 디보란(B2H6)을 이용한 이온 도핑 방법에 따라 부가된다.
1 x 1020내지 1 x 1021원자/cm3농도의 인이 상기 불순물 영역(333-336)에 이미 부가되었지만, 여기서 부가되는 붕소는 상기 인 농도보다 최소한 3배 이상 더 높다. 따라서, 이미 형성된 n형 불순물 영역은 p형으로 완전히 전환됨으로써 p형 불순물 영역으로 작용하게 된다.
다음에, 레지스트 마스크(333)를 제거하고 상기 n형 및 p형 불순물 원소를 활성화한다. 활성화 방법으로는 퍼니스 어닐 방법, 레이저 어닐 방법, 또는 램프어닐 방법을 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 예를 들어 전기 가열로를 이용하여 질소 분위기하에 550℃의 온도로 4 시간동안 열처리를 수행한다.
이때, 분위기중의 산소를 최대한 제거하는 것이 중요하다. 이것은 산소가 소량으로 존재하는 경우에도 상기 노출 게이트 전극 표면이 산화됨으로써, 저항이 증가하여 나중에 오믹 접촉을 실현하기가 어렵게 되기 때문이다. 따라서, 상기 활성화 공정에서 처리 분위기의 산소 농도를 1 ppm 이하, 바람직하게는, 0.1 ppm 이하로 유지하는 것이 바람직하다.
다음에, 상기 활성화 공정를 종료한 후, 도 9(D)에 도시한 바와 같이, 300 nm의 두께를 갖는 게이트 배선(337)을 형성한다. 상기 게이트 배선(337)의 재료로서는 알루미늄(Al) 또는 구리(Cu)를 주성분(50 내지 100%)으로 함유하는 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 게이트 배선은, 도 7(A)에 도시한 바와 같이 게이트 배선(211)이 스위칭용 TFT의 게이트 전극(19a, 19b)(도 8(E)의 313, 314)에 전기적으로 접속되도록 하는 방식으로 형성된다.
이러한 구조를 가짐으로써 상기 게이트 배선의 배선 저항은 매우 낮아질 수 있으므로, 대면적을 갖는 화상 표시 영역(화소 영역)을 형성하는 것이 가능하게 된다. 즉, 본 실시예의 화소 구조는 대각선이 10 인치 이상 또는 30 인치 이상인 화면 크기를 갖는 EL 표시장치를 실현하는데 있어서 아주 효과적인 것이다.
다음에, 도 10(A)에 도시한 바와 같이, 제 1 층간 절연막(338)을 형성한다. 상기 제 1 층간 절연막(338)으로서는, 규소을 함유하는 절연막을 단일 층 형태로사용하거나, 또는 규소을 함유하는 두 종류 이상의 절연막이 결합되어 있는 적층막을사용하는 것이 바람직하다. 그 밖에, 상기 막 두께는 400 nm 내지 1.5 ㎛인 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 800 nm의 두께를 갖는 산화규소막이 200 nm의 두께를 갖는 질화산화규소막에 적층되어 있는 구조를 이용한다.
또한, 3 내지 100%의 수소를 함유하는 분위기에서 300 내지 450 ℃로 12 시간 열처리를 수행하여 수소화 처리한다. 이러한 공정는 열적으로 여기되는 수소를 이용하여 반도체 막의 말단에 수소 홀 결합을 발생시키는 공정이다. 다른 수소화 방법으로서, 플라즈마 상태로 발생되는 수소를 이용하는 플라즈마 수소화를 수행할 수도 있다.
상기 수소화 처리는 상기 제 1 층간 절연막(338)을 형성하는 동안에 수행할 수도 있다. 즉, 200 nm의 두께를 갖는 질화산화규소막을 형성한 후, 전술한 바와 같이 수소화 처리를 수행한다. 다음에, 800 nm의 두께를 갖는 나머지 산화규소막을 형성한다.
다음에, 상기 제 1 층간 절연막(338) 및 상기 게이트 절연막(310)에 콘택트 홀을 형성하고 소스 배선(339-342) 및 드레인 배선(343-345)을 형성한다. 본 실시예에서는, 100 nm의 두께를 갖는 Ti 막, Ti를 함유하며 300 nm의 두께를 갖는 알루미늄 막, 및 150 nm의 두께를 갖는 Ti 막이 스퍼터링 방법으로 연속적으로 형성되어 있는 삼층 구조의 적층막으로 상기 전극을 구성한다. 다른 도전막을 사용할 수도 있음은 물론이다.
다음에, 50 내지 500 nm (대표적으로 200 내지 300 nm)의 두께를 갖는 제 1 패시베이션 막을 형성한다. 본 실시예에서는, 상기 제 1 패시베이션 막으로서,300 nm의 두께를 갖는 질화산화규소막을 사용한다. 질화규소막을 사용할 수도 있다.
상기 질화산화규소막을 형성하기 전에 H2또는 NH3와 같은 수소 함유 가스를 이용하여 플라즈마 처리를 수행하는 것이 효과적이다. 이러한 전처리에 의하여 여기되는 수소를 상기 제 1 층간 절연막(338)에 공급하여 열처리를 수행함으로써 상기 제 1 패시베이션 막(346)의 막 품질을 개선할 수 있다. 이 때, 상기 제 1 층간 절연막(338)에 부가되는 수소는 하층의 측면부로 확산되므로, 상기 활성층을 효과적으로 수소화하는 것이 가능하게 된다.
다음에, 도 10(B)에 도시한 바와 같이, 유기 수지로 이루어진 제 2 층간 절연막(347)을 형성한다. 상기 유기 수지로는 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴 수지, BCB(벤조시클로부텐) 등을 사용할 수 있다. 특히, 상기 제 2 층간 절연막은 오히려 평탄화에 의미를 가지므로, 평탄성이 우수한 아크릴 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 TFT로 이루어진 단차부를 평탄화하기에 충분한 두께의 아크릴 수지막을 형성한다. 상기 아크릴 수지 막의 두께는 1 내지 5 ㎛인 것이 바람직하고 2 내지 4 ㎛인 것이 바람직하다.
다음에, 상기 제 2 층간 절연막(347) 및 제 1 패시베이션 막(346)에 콘택트 홀을 형성하고, 상기 드레인 배선(345)에 전기적으로 접속되는 화소 전극(348)을 형성한다. 본 실시예에서는 인듐-산화주석(ITO) 막을 100 nm의 두께로 형성하고 패터닝하여 화소 전극을 형성한다. 그 밖에, 2 내지 20%의 산화아연(ZnO)이 산화인듐과 혼합되어 있는 화합물, 또는 산화아연 및 산화 갈륨으로 이루어진 화합물을 투명 전극으로 사용할 수도 있다. 이러한 화소 전극은 EL 소자의 양극가 된다.
다음에, 도 10(C)에 도시한 바와 같이, 수지 물질로 이루어진 뱅크(349)를 형성한다. 이러한 뱅크(349)는 1 내지 2 ㎛의 두께를 갖는 아크릴 수지 막 또는 폴리이미드 막을 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 뱅크(349)는 화소와 화소의 사이에 줄무늬의 형태로 형성된다. 본 실시예에서는 상기 뱅크를 소스 배선(341)을 따라 형성하지만, 게이트 배선(337)을 따라서도 형성할 수 있다.
다음에, 도 1에 도시한 박막 형성 방법을 이용하여 EL 층(350)을 ㅕㅇ성한다. 여기서는 하나의 화소만을 도시하고 있지만, 도 1에 도시하는 바와 같이 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)에 상응하는 EL 층들이 형성된다.
우선, 도포액 체임버에 함유된 도포액을 초음파 진동자(112)를 이용하여 분무화하고 유출하여, 전압이 인가되는 마스크에 통과시킨 다음, 상기 배출되는 도포액을 기판(110)상의 화소부에 도포한다.
상기 도포액이 마스크(113)를 통과하는 때, 상기 도포액의 비행 방향은 상기 마스크 근처의 전기장에 의해 제어된다. 상기 마스크에 인가되는 전압은 수십 V 내지 10 kV, 바람직하게는 20 V 내지 1kV 이다.
우선 본 실시예에서는, 상기 도포액 체임버에 함유된 적색 EL 층의 도포액을 배출하고, 상기 기판을 수직 방향으로 이동시켜서, 적색광을 방출하는 화소 배열을 화소상에 형성한다. 다음에, 상기 마스크를 수평 방향으로 이동시켜서 상기 도포체임버에 함유된 녹색 EL 층의 도포액을 배출시키고 기판을 수직 방향으로 이동시키면서 도포을 수행하여 녹색광을 방출하는 화소 배열을 형성한다. 다음에, 상기 마스크를 수평 방향으로 이동시키고, 상기 도포액 체임버내의 청색 EL 층의 도포액을 배출하고 상기 기판을 수직 방향으로 이동시켜서 청색광을 방출하는 화소 배열을 형성한다.
전술한 바와 같이, 상기 마스크를 이동시키면서 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출하는 화소 배열을 개개의 색상에 일치하게 3회 도포함으로써, 삼색의 줄무늬형 EL 층(엄밀히 말해서 EL 층의 전구체)을 형성한다. 그 밖에, 상기 삼색 EL 층을 동시에 형성할 수도 있다.
구체적으로, EL 층(350)이 되는 유기 EL재료을 클로로포름, 디크로로메탄, 크실렌, 에탄올, 테트라히드로푸란 또는 N-메틸피롤리돈 등과 같은 용매에 녹인 후, 열처리를 수행하여 용매를 증발시킨다. 이러한 방식으로, 유기 EL재료로 이루어진 도포막(EL 층)을 형성한다.
본 실시예에서는 하나의 화소만을 도시하고 있지만, 동일 색상의 빛을 방출하는 EL 층들을 동시에 형성한다.
적색광을 방출하는 EL 층으로는 시아노폴리페닐렌비닐렌을 사용하고, 녹색광을 방출하는 EL 층으로는 폴리페닐렌비닐렌을 사용하고, 청색광을 방출하는 EL 층으로는 폴리알킬렌페닐렌을 사용한다. 상기 층들은 각각 50 nm의 두께로 형성된다. 용매로서는 1,1-디클로로메탄을 사용하고, 80 내지 150 ℃의 열판을 이용하여 1 내지 5 분간 열처리를 수행하여 용매를 증발시킨다.
상기 EL 층(350)으로는 잘 알려져 있는 물질을 사용할 수 있다. 이러한 물질중에서 구동 전압을 고려하여 유기재료을 사용하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 상기 EL 층(350)이 하나의 EL 층의 단일층 구조로 이루어지는 것을 설명하고 있지만, 필요한 경우, 전자 주입층, 전자 운반층, 정공 운반층, 정공 주입층, 전자 차단층, 또는 정공 차단층을 형성할 수도 있다. 그 밖에, 본 실시예에서는 상기 EL 소자의 음극(351)으로서 MgAg 전극을 사용하는 경우를 셜명하고 있지만, 다른 잘 알려진 물질을 이용할 수도 있다.
상기 EL 층(350)을 형성한 후, 진공 증착법에 따라 음극(MgAg 전극)(351)을 형성한다. 상기 EL 층의 두께는 80 내지 200 nm(대표적으로 100 내지 200 nm)이고, 상기 음극(351)의 두께는 180 내지 300 nm(대표적으로 200 내지 250 nm)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 음극(351)상에 보호 전극(352)을 형성한다. 상기 보호 전극(352)으로서는 알루미늄을 주성분으로 함유하는 도전막을 사용할 수 있다. 상기 보호 전극은 진공 증착법을 이용하여 형성할 수 있다.
끝으로, 질화규소막으로 이루어진 제 2 패시베이션막(353)을 300 nm의 두께로 형성한다. 실제적으로, 상기 보호 전극(352)은 습기 등으로부터 EL 소자를 보호하는 작용을 하지만, 상기 제 2 패시베이션 막(353)을 형성함으로써 상기 EL 소자의 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 경우, 도 10(C)에 도시한 바와 같이, n채널형 TFT(205)는 소스 영역(355), 드레인 영역(356), LDD 영역(357), 및 채널 형성 영역(358)을 포함하고, 상기 LDD 영역(357)은 게이트 절연막(310)을 통해 게이트 전극(312)과 중첩되어 있다.
상기 LDD 영역을 드레인 영역측에만 형성하는 이유는 동작 속도가 떨어지지 않도록 하기 위해서이다. 그 밖에, n채널형 TFT(205)의 경우에는 오프 전류값을 고려할 필요가 거의 없지만, 동작 속도는 중요한 것이다. 따라서, 상기 LDD 영역(357)이 상기 게이트 전극과 완전히 중첩되도록 하고 저항 요소를 최대한 감소시키는 것이 바람직하다. 즉, 이른바 오프셋을 제거하는 것이 바람직하다.
이러한 방식으로, 도 10(C)에 도시한 구조를 갖는 액티브 매트릭스 기판을 완성한다. 다중 체임버 시스템(인라인 시스템)의 박막 형성 장치를 이용하여, 공기에 노출시킴이 없이 상기 뱅크(349)를 형성한 후부터 상기 패시베이션 막(353)을 형성하기까지의 공정들은 연속적으로 수행하는 것이 효과적이다.
화소부뿐 아니라 구동회로부에도 최적 구조의 TFT를 형성함으로써, 본 실시예의 액티브 매트릭스 기판은 아주 높은 신뢰성을 가질뿐 아니라 동작 특성이 개선될 수 있다.
우선, 동작 속도가 가능하면 감소하지 않도록 핫 캐리어 주입을 감소시키는 구조를 갖는 TFT가 구동회로부를 구성하는 CMOS 회로의 n채널형 TFT(205)로 사용된다. 상기 구동회로는 시프트 레지스터, 버퍼, 레벨 시프터, 샘플링 회로(샘플 앤드 홀드 회로) 등을 포함한다는 것을 알 수 있다. 디지털 구동의 경우에는, D/A 컨버터와 같은 신호 전환 회로가 포함될 수도 있다.
상기 구동회로중에서, 샘플링 회로는 다른 회로와 비교하여 아주 특수한 것이며, 채널 형성 영역을 통해 양방향으로 많은 전류가 흐르는 것이다. 즉, 소스 영역과 드레인 영역의 역할이 교체된다. 또한, 오프 전류값을 최대한 억제할 필요가 있으므로, 스위칭용 TFT와 전류제어용 TFT의 사이에 중간정도의 작용을 갖는 TFT를 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 샘플링 회로를 구성하는 n채널형 TFT로서는, 도 11에 도시한 바와 같은 TFT를 형성하는 것이 바람직하다. 도 11에 도시한 바와 같이, LDD 영역(901a, 901b)의 일부분은 게이트 절연막(902)을 통해 게이트 전극(903)과 중첩된다. 이러한 효과는 전류의 흐름시에 발생하는 핫 캐리어 주입에 대한 대응책이며, 상기 샘플링 회로의 경우, 상기 채널 형성 영역(904)의 양측면부에 LDD 영역이 형성된다는 점에서 차이가 있다.
실제적으로, 도 10(C)까지 장치를 완성한 경우, 고기밀성을 갖는 유리, 석영 또는 플라스틱과 같은 커버 부재을 이용하여 상기 장치를 패키징(밀봉)함으로써, 외부 공기에 노출되지 않도록 하는 것이 바람직하다. 동시에, 상기 커버 부재의 내부에 산화바륨과 같은 흡습제 또는 산화방지제를 두는 것이 바람직하다.
패키징과 같은 처리를 이용하여 기밀성을 향상시킨 후, 절연체상에 형성된 구성요소 또는 회로를 외부 신호 단자와 접속하기 위한 커넥터(유연성 인쇄회로; FPC)를 부착하여 제품을 완성한다. 이러한 상태로 운반될 수 있는 장치를 본원에서는 EL 표시장치(또는 EL 모듈)로 나타낸다.
이하, 본 실시예의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 구조를 도 12의 사시도를 참조로 설명한다. 본 실시예의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치는 화소부(602),게이트측 구동회로(603), 및 소스측 구동회로(604)를 포함하며, 상기 구성 요소들은 유리 기판(601)상에 형성된다. n채널형 TFT의 화소부의 스위칭용 TFT(605)는 상기 게이트측 구동회로(603)에 접속되는 게이트 배선(606)과 상기 소스측 구동회로(604)에 접속되는 소스 배선(607) 사이의 교차부에 배치된다. 상기 스위칭용 TFT(605)의 드레인은 전류제어용 TFT(608)의 게이트에 접속된다.
또한, 상기 전류제어용 TFT(608)의 소스측은 전력 공급선에 접속된다. 이러한 실시예의 구조에 있어서, 상기 전원 공급선(609)에는 접지 전위가 인가된다. 그 밖에, EL 소자(610)는 상기 전류제어용 TFT(608)의 드레인에 접속된다. 이러한 EL 소자(610)의 양극에는 소정 전압(3 내지 12 V, 바람직하게는, 3 내지 5 V)이 인가된다.
외부 입출력 단자가 되는 FPC에는 구동회로부에 신호를 전달하기 위한 접속 배선(612, 613, 614)이 제공되며, 상기 접속 배선(614)은 상기 전력 공급선(609)에 접속된다.
도 12에 도시한 EL 표시장치의 회로 구조의 예가 도 13에 도시되어 있다. 본 실시예의 EL 표시장치는 소스측 구동회로(801), 게이트측 구동회로 A(807), 게이트측 구동회로 B(811), 및 화소부(806)를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 용어 구동회로는 소스측 구동회로 및 게이트측 구동회로를 포함하는 일반 명칭이다.
상기 소스측 구동회로(801)는 시프트 레지스터(802), 레벨 시프터(803), 버퍼(804), 및 샘플링 회로(샘플 앤드 홀드 회로)를 포함한다. 상기 게이트측 구동회로 A(807)는 시프트 레지스터(808), 레벨 시프터(809), 및 버퍼(801)를 포함한다. 또한, 상기 게이트측 구동회로 B도 유사한 구조를 가진다.
상기 시프트 레지스터(802, 808)는 5 내지 16 V(대표적으로는, 10 V)의 구동 전압을 가지며, 도 10(C)에서 부호 "205"로 나타낸 구조는 회로를 구성하는 CMOS 회로의 n채널형 TFT에 적당한 것이다.
상기 시프트 레제스터와 마찬가지로, 도 10(C)의 n채널형 TFT(205)를 포함하는 CMOS는 상기 시프트 레지스터(803, 809) 및 버퍼(804, 810)에 적당한 것이다. 상기 게이트 배선이 이중 게이트 구조 또는 삼중 게이트 구조와 같은 다중 게이트 구조를 가지는 것이 각각의 회로의 신뢰성을 개선하는데 있어서 효과적임을 알 수 잇다.
샘플링 회로(805)에 있어서, 상기 소스 영역 및 드레인 영역은 반전되고, 오프 전류값을 감소시킬 필요가 있으므로 도 11의 n채널형 TFT(208)를 포함하는 CMOS 회로가 적당하다.
화소부(806)에는 도 6에 도시한 구조를 갖는 화소가 배열된다.
상기의 구조는 도 8(A) 내지 도 10(C)에 도시한 제조 공정에 따라 TFT를 제조함으로써 쉽게 실현될 수 있다. 그 밖에, 본 실시예에서는, 화소부와 구동회로부의 구조를 도시하고 있지만, 신호 분할 회로, D/A 컨버터 회로, 동작 증폭 회로, 또는-보정 회로와 같이 상기 구동회로 이외의 논리 회로를 동일 절연체상에 형성할 수도 있다. 또한, 메모리부, 마이크로프로세서 등을 형성할 수 있음을 알 수 있다.
이하, 커버 부재를 포함하는 본 실시예의 EL 모듈을 도 14(A) 및 도 14(B)를참조로 설명한다. 필요한 경우, 도 12 및 도 13에서와 동일 부호를 사용하기로 한다.
도 14(A)는 밀봉 구조가 도 12에 도시한 상태로 제공되는 것을 도시하는 평면도이다. 점선으로 표시한 부호 "602"는 화소부를 나타내고, "603"은 게이트측 구동회로, "604"는 소스측 구동회로를 나타낸다. 본 발명의 밀봉 구조는 커버 부재(1101) 및 밀봉 부재(도시하지 않음)가 도 12의 상태로 제공되는 구조이다.
도 14(B)는 도 14(A)의 A-A'선을 따라 절취한 단면도이다. 도 14(A) 및 도 14(B)에서 동일 부재에 대하여는 동일 부호를 사용한다.
도 14(B)에 도시한 바와 같이, 기판(601)상에는 화소부(602) 및 게이트측 구동회로(603)가 형성되고, 상기 화소부(602)는 전류제어용 TFT(202) 및 이에 전기적으로 접속되는 화소 전극(346)을 각각 포함하는 다수의 화소로 이루어진다. 상기 게이트측 구동회로(603)는 n채널형 TFT(205) 및 p채널형 TFT(206)가 상보적으로 결합되어 있는 CMOS 회로를 이용하여 구성된다.
화소 전극(348)은 EL 소자의 양극로서 작용한다. 상기 화소 전극(348)의 양 단부에는 뱅크(349)가 형성되어 있으며, 상기 뱅크(349)의 내측에는 EL 층(350) 및 음극(351)이 형성되어 있다. 상기 구조의 상부에는 보호 전극(352) 및 제 2 패시베이션 막(353)이 형성되어 있다. 본 발명을 수행하기 위한 실시양태에서도 설명한 바와 같이, 상기 EL 소자의 구조는 전환될 수 있으며, 화소 전극이 음극를 구성할 수도 있다.
본 실시예에서는, 상기 보호 전극(352)은 모든 화소에 대한 공통 전극으로도작용하고, 접속 배선(612)을 통해 FPC(611)에 전기적으로 접속된다. 또한, 상기 화소부(602) 및 게이트측 구동회로(603)에 포함되는 모든 소자들에는 제 2 패시베이션 막(353)이 덮여진다. 이러한 제 2 패시베이션 막(353)은 생략할 수도 있지만, 개개의 소자를 외부로부터 보호하기 위해서는 상기 제 2 패시베이션 막을 형성하는 것이 바람직하다.
커버 부재(1001)는 밀봉 부재(1004)에 의해 접합된다. 상기 커버 부재(1004)와 발광소자 사이의 간격을 확보하기 위하여 수지막으로 이루어진 스페이서를 사용할 수도 있다. 상기 밀봉 부재(1004)의 내부(1103)는 밀폐된 공간으로서, 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 기체로 채워진다. 또한, 상기 밀폐공간(1103)에는 산화바륨과 같은 흡습제를 함유시키는 것이 효과적이다.
또한, 상기 공간(1103)에는 총전제를 제공할 수도 있다. 이러한 충전제로는 PVC(폴리염화비닐), 에폭시 수지, PVB(폴리비닐 부티랄) 또는 EVA(에틸렌비닐 아세테이트)를 사용할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 커버 부재(1101)로서 유리, 플라스틱 또는 세라믹으로 이루어진 물질을 사용할 수 있다.
상기 밀봉 부재(1104)로는 광경화 수지를 사용하는 것이 바람직하지만, 상기 EL 층의 내열성이 허용되는 경우에는 열결화성 수지를 사용할 수도 있다. 그 밖에, 상기 밀봉 부재(1104)는 습기 및 산소를 가능하면 최소로 투과하는 물질인 것이 바람직하다. 상기 밀봉 부재(1104)의 내측에 건조제를 부가할 수도 있다.
전술한 바와 같은 시스템을 이용하여 상기 EL 소자를 밀봉함으로써, 상기 EL소자는 외부로부터 완전히 차단될 수 있고, 산화에 의한 EL 층의 열화를 촉진하는 습기 또는 산소와 같은 물질이 외부로부터 침투하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 고신뢰성을 갖는 EL 표시장치를 제조하는 것이 가능하게 된다. 본 실시예에서는 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 세 종류의 줄무늬형 EL 층들을 수직 방향으로 각각 형성하는 경우를 설명하였지만, 상기 EL 층들은 수평 방향으로도 형성할 수 있음을 알 수 있다.
본 실시예의 구성은 실시예 1-5중 어느 하나의 구성과 자유로이 결합할 수 있다.
실시예 7
이하, 도 6에 도시한 전극 구멍을 개선하는 제조 방법을 도 15(A) 내지 도 15(C)를 참조로 설명한다.
도 15(A) 내지 도 15(C)에서는 도 6과 동일 부호를 사용하고, 도 15(A)에 도시한 EL 소자를 구성하는 화소 전극(양극)(40)이 실시예 5의 공정에 따라 형성된다는 것을 알 수 있다.
다음에, 전극 구멍(1900)에 아크릴 수지를 채우고, 도 15(B)에 도시한 바와 같이 보호부(1901)을 형성한다.
여기서, 아크릴 수지 막을 스핀 도포방법에 의해 형성하고, 레지스트 마스크를 이용하여 노광한 후 에칭하여, 도 15(B)에 도시한 바와 같은 보호부(1901)를 형성한다.
상기 보호부(1901)는 상기 화소 전극으로부터 상향으로 돌출하는 부분의 두께가 0.1 내지 1 ㎛, 바람직하게는, 0.1 내지 0.5 ㎛, 더욱 바람직하게는, 0.1 내지 0.3 ㎛인 것이 적당하다. 상기 보호부(1901)를 형성한 후, 도 15(C)에 도시한 바와 같이 EL 층(42)을 형성한 다음, 음극(43)을 형성한다. 상기 EL 층(42) 및 음극(43)의 제조 방법으로는 실시예 5와 유사한 방법을 사용할 수 있다.
상기 보호부(1901)로는 유기 수지가 바람직하고, 더욱 구체적으로는 폴리이미드, 폴리아미드, 아크릴 수지, 또는 BCB(벤조시클로부텐)를 사용하는 것이 적당하다. 이러한 유기 수지를 사용하는 경우, 그 점도는 10-3Pas.s 내지 10-1Pas.s인 것이 바람직하다.
전술한 방법에 따라 도 15(C)에 도시한 구조를 구성함으로써, 상기 EL 층(42)이 상기 전극 구멍의 단차부에서 절단될 때 상기 화소 전극(40)과 상기 음극(43)의 사이에서 발생하는 단락의 문제를 해결할 수 있다. 도 16은 도 15(A) 내지 도 15(C)에 도시한 화소부의 평면도이다. 도 16에서는 도 15(A) 내지 도 15(C)에서와 동일 부호를 사용한다. 또한, 본 실시예에서 도시한 보호부(1901)는 평면으로 보았을 때에는 도 16의 부호 "1901"로 나타낸 부분에 해당하는 것이다.
그 밖에, 본 실시예의 구성은 실시예 1-6중 어느 하나의 구성과 자유로이 조합할 수 있다.
실시예 8
본 발명의 액티브 매트릭스형 EL 표시장치를 도 14(A)의 방향으로 바라 보면, 화소 배열은 수직 방향의 줄무늬 형상으로 형성되거나 또는 델타 배열로 형성될 수 있다는 것을 알 수 있다.
도 17(A)는 적색, 녹색 및 청색의 삼색 화소가 줄무늬 형상으로 형성되어 있는 상태를 도시한다. 상기 화소들의 색상이 반드시 삼색일 필요는 없으며, 한 가지 색상 또는 두 가지 색상을 사용할 수도 있음을 알 수 있다. 그 밖에, 상기 색상이 적색, 녹색 및 청색으로 제한될 필요는 없으며, 황색, 오랜지색 또는 회색을 사용할 수도 있다.
기판(701), 도포액을 함유하는 도포액 체임버(705), 및 상기 도포액을 제어하기 위한 마스크(706a) 사이의 위치 관계는 도 17(A)에 도시한 바와 같다.
우선, 적색 EL 층의 도포액을 도포액 체임버(705)에 함유시키고, 상기 도포액 체임버로부터 분무화된 도포액을 유출한다. 이때, 상기 마스크(706a)에 전압이 인가되므로, 상기 분무화된 도포액은 상기 마스크(706a)에 도달하는 때, 전기장에 의해 제어되고 마스크(706a)를 통과하여 원하는 화소부(704)에 도달한다. 따라서, 상기 화소부(704)의 원하는 위치에 도포하는 것이 가능하게 된다. 상기 마스크(706a)에 인가되는 전압은 수 십 V 내지 10 kV 이면 충분하다.
도포시에, 상기 도포액 체임버(705)를 수직 방향(화살표 k 방향)으로 이동시키거나 기판(701)을 이동시키면서 도포을 수행할 수 있음을 알 수 있다.
상기 적색 EL 층의 도포액은 도 17(A)에 도시한 바와 같이 도포된다. 상기 마스크(706a)에 전압이 인가되므로, 상기 도포액은 화소부(704)의 원하는 위치에 선택적으로 도포될 수 있다.
도 17(A)는 적색 EL 층이 도포되어 있는 상태만을 도시하고 있지만, 상기 적색 EL 층 도포액을 도포한 후, 상기 마스크(706a)를 화살표(l) 방향으로 한 라인 만큼 이동시켜서 녹색 EL 층 도포액을 도포한다. 다음에, 마스크(706a)를 화살표(l)로 나타낸 수평 방향으로 한 라인 만큼 더욱 이동시킨 후, 청색 층 도포액을 도포함으로써, 상기 화소부(704)에는 적색, 녹색 및 청색의 줄무늬형 EL 층들이 형성된다.
다음에, 도 17(B)는 적색, 녹색 및 청색의 화소부가 델타 배열로 형성되는 경우, 기판(701), 상기 도포액을 함유하는 도포액 체임버(705), 및 상기 도포액을 제어하기 위한 마스크(706b) 사이의 위치 관계를 도시한다.
상기 델타 배열의 화소부를 형성하느 경우에는, 줄무늬형 화소부(704)를 형성하는 경우와 유사하게, 적색 EL 층 도포액을 도포한 후, 마스크(706b)를 이동시켜서 녹색 층 도포액을 도포하고, 다음에 상기 마스크(706b)를 이동시켜서 청색 층 도포액을 도포한다. 이러한 방식으로, 적색, 녹색 및 청색을 발광하는 델타 배열의 EL 층을 화소부(704)에 형성한다.
도 18(A) 및 도 18(B)는 기판과 제 1 마스크(706a)의 사이에 제 2 마스크가 추가로 제공되어 있는 경우를 도시한다. 도 18에 도시한 구조는 상기 제 2 마스크가 제공되어 있다는 것을 제외하고는 도 17(A) 및 도 17(B)와 동일하므로, 동일 부호를 사용한다.
기판(701), 도포액을 함유하는 도포액 체임버(705), 및 상기 도포액을 제어하기 위한 제 1 마스크(706a) 및 제 2 마스크(707a) 사이의 위치 관계는 도 18(A)에 도시한 바와 같다.
우선, 적색 EL 층의 도포액을 도포액 체임버(705)에 함유시키고, 상기 도포액 체임버로부터 분무화된 도포액을 유출한다. 이때, 상기 제 1 마스크(706a)에 전압이 인가되므로, 상기 분무화된 도포액은 상기 제1 마스크(706a)에 도달하는 때, 전기장에 의해 제어되고 제 1 마스크(706a) 및 제 2 마스크(707a)를 통과하여 원하는 화소부(704)에 도달한다. 상기 제 1 마스크와 마찬가지로 제 2 마스크(707a)에도 전압이 인가되므로, 상기 유출되는 분무화된 도포액이 상기 제 2 마스크(707a)에 도달하는 때, 전기장에 의해 제어된다. 따라서, 상기 화소부(704)의 원하는 위치에 도포하는 것이 가능하게 된다. 상기 제 1 마스크(706a) 및 제 2 마스크(707b)에 인가되는 전압은 수 십 V 내지 10 kV이면 충분하다.
다음에, 도 18(B)는 적색, 녹색 및 청색의 화소부가 델타 배열로 형성되는 경우, 기판(701), 상기 도포액을 함유하는 도포액 체임버(705), 및 상기 도포액을 제어하기 위한 제 1 마스크(706b) 및 제 2 마스크(707a) 사이의 위치 관계를 도시한다.
상기 화소부(704)에 줄무늬형 EL 층을 형셩하기 위한 마스크로서는 도 19(A)에 도시한 줄무늬형 마스크(706a)를 사용하고, 델타 배열의 화소를 형성하기 위한 마스크로서는 도 19(B)에 도시한 델타 배열 마스크(706b)를 사용한다.
그 밖에, 도 18(A) 및 도 18(B)에 도시한 바와 같이 상기 제 1 마스크 및 제 2 마스크를 사용하고 상기 줄무늬형 마스크를 제 1 마스크로서 사용하는 경우, 줄무늬형 마스크 또는 도전성 라인을 제 2 마스크로서 사용하는 것이 적당하다. 제 1 마스크로서 델타 배열 마스크를 사용하는 경우에는 델타 배열 마스크 또는 도전성 라인을 제 2 마스크로서 사용하는 것이 적당하다. 그러나, 제 2 마스크로서 도전성 라인을 사용하는 경우에는 상기 도전성 라인은 상기 제 1 마스크의 개구부와 중첩되지 않도록 배열하는 것이 바람직하다.
이러한 마스크들을 사용하여 화소부(704)상에 적색 EL 층, 녹색 EL 층 및 청색 EL 층의 도포액을 도포함으로써, 도 20(A)에 도시한 바와 같이 화소부(704)에 줄무늬 형상의 화소를 형성하거나, 또는 도 20(B)에 도시한 바와 같이 화소부(704)에 델타 배열 화소를 형성하는 것이 가능하게 된다.
도 20(A)에서, 부호 "704a"는 적색광을 방출하는 EL 층을 나타내고, "704b"는 녹색광을 방출하는 EL 층을 나타내고, "704c"는 청색광을 방출하는 EL 층을 나타낸다. 소스 배선의 상부에는 상기 소스 배선을 따라 수직 방향으로 뱅크(도시하지 않음)가 형성된다는 것을 알 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어 EL 층은 EL 층, 전하 주입층, 또는 전하 운반층과 같이, 발광에 기여하는 유기 EL 층으로 이루어진 층을 의미하는 것이다. 단일 EL 층이 존재할 수 있지만, 정공 주입층과 EL 층이 적층되는 경우 그 적층막은 EL 층으로 나타낸다.
하나의 라인 형상에서 동일 색상의 이웃한 화소들 사이의 거리(D)는 상기 EL 층의 두께(t)의 5배 이상(바람직하게는 10배 이상)이다. 그 이유는 D＜5t인 경우에는 화소들 사이에 누화 문제가 발생할 수 있기 때문이다. 상기 거리(D)가 너무 긴 경우에는 고해상도의 화상을 얻는 것이 불가능하게 된다. 따라서, 5t＜D＜50t인 것이 바람직하며, 5t＜D＜50t인 것이 더욱 바람직하다.
그 밖에, 상기 뱅크를 수평 방향의 줄무늬 형상으로 형성할 수도 있고, 적색광을 방출하는 EL 층, 녹색광을 방출하는 EL 층 및 청색광을 방출하는 EL 층을 수평방향으로 형성할 수도 있다. 이때, 상기 뱅크는 절연막을 개재하면서 상기 게이트 배선의 상부에 상기 게이트 배선을 따라 형성된다.
또한 이러한 경우에는, 하나의 라인 형상에서 동일 색상의 이웃한 화소들 사이의 거리(D)는 상기 EL 층의 두께(t)의 5배 이상(바람직하게는 10배 이상)이다. 또한, 5t＜D＜50t인 것이 더욱 바람직하며, 5t＜D＜50t인 것이 가장 바람직하다.
본 실시예에서와 같이, EL 층을 형성하기 위한 도포액을 전기적으로 제어함으로써, 도포 위치를 제어하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시예의 구성은 실시예 1-7중 어느하나의 구성과 자유로이 조합할 수 있다.
실시예 9
실시예 9에서는 본 발명을 패시브형(단일 매트릭스형) EL 표시장치에 사용하는 경우에 관해 설명하기로 한다. 본 설명을 위해 도 21을 사용한다. 도 21의 부호 "1301"은 플라스틱을 이루어진 기판을, 그리고 부호 "1302"은 투명 도전막으로 이루어진 양극를 각각 나타낸다. 실시예 9에서는 투명 도전막으로서 산화 인듐과 산화아연과의 화합물을 증착법에 의해 형성한다. 비록 도 21에는 도시되지 않았지만, 다수의 양극가 규정된 공간에 수직한 방향으로 줄무늬 형상으로 배열됨을 유의해야 할 것이다.
또한, 줄무늬 형상으로 배열된 양극(1302) 사이의 공간을 채우도록뱅크(1303)를 형성한다. 뱅크(1303)는 규정된 공간에 수직한 방향으로 양극(1302)를 따라 형성된다.
이어서, 중합체 유기 EL재료로 이루어진 EL 층(1304a 내지 1304c)을 도 1에 도시된 막 증착법에 의해 형성한다. 부호 "1304a"는 적색을 발광하는 EL 층을, 부호 "1304b"는 녹색을 발광하는 EL 층을, 그리고 부호 "1304c"는 청색을 발광 하는 EL 층을 각각 나타냄을 유의해야 할 것이다. 사용되는 유기 EL재료은 실시예 1에 사용된 것과 유사하다. EL 층은 뱅크(1303)에 의해 형성되는 홈을 따라 형성되므로, 규정된 공간에 수직한 방향으로 줄무늬 형상으로 배열되게 된다.
실시예 9에서는 도포액을 양극 상에 도포하는 위치가 마스크의 사용에 의해 제어되는데, 그것은 양극에 전압을 인가함으로써 제어될 수 있음을 유의해야 할 것이다.
그 다음으로, 비록 도 21에 도시되지는 않았지만, 다수의 음극 및 다수의 보호 전극이 규정된 공간과 평행한 방향의 길이 종방향을 수반하여 양극(1302)에 직교하는 줄무늬형으로 배열되게 된다. 실시예 9에서는 음극(1305)이 MgAg이고, 보호 전극(1306)이 알루미늄 합금 막이며, 양자를 모두 증착법에 의해 형성함을 유의해야 할 것이다. 또한, 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 나중에 FPC가 부착되는 부분에 배선을 연장하여 미리 정해진 전압이 도시를 생략한 보호 전극(1306)에 인가되도록 한다.
또한, 본 실시예에서는 보호 전극(1306)을 형성한 후에 도면에 도시되지는 않았지만 질화규소막을 패시베이션 막으로서 형성할 수도 있다.
그와 같이 하여, 기판(1301) 상에 EL 소자를 형성한다. 실시예 9에서는 하부 전극이 투명한 양극이므로, EL 층(1304a 내지 1304c)에 의해 발광되는 광이 하측면(기판(1301))으로부터 발광됨을 유의해야 할 것이다. 그러나, EL 소자 구조를 반전시켜 하측 전극이 차광 음극이 되도록 할 수 있다. 그 경우에는 EL 층(1304a 내지 1304c)에 의해 발광되는 광이 상측면(기판(1301)의 반대측)으로 조사된다.
그 다음, 커버 부재(1307)로서 세라믹 기판을 마련한다. 실시예 9에서는 커버 부재가 차광을 할 수 있어야 하기 때문에 세라믹 기판을 사용하지만, 전술된 바와 같이 커버 부재가 투명한 것이 바람직한 반전된 EL 소자 구조의 경우에는 플라스틱 또는 유리로 이루어진 기판을 사용할 수도 있음은 물론이다.
그와 같이 커버 부재(1307)를 마련한 후에는 그것을 건조제(도면에 도시를 생략)로서의 산화바륨을 구비한 충전제(1308)에 의해 결합한다. 이어서, 자외선 경화 수지로 이루어진 밀봉 부재(1309)를 사용하여 프레임 재료(1310)를 부착한다. 실시예 9에서는 프레임 재료로서 스테인리스 강을 사용한다. 끝으로, 이방성 도전 막(1311)을 통해 FPC(1312)를 부착하여 패시브형 EL 표시장치를 완성한다.
실시예 9의 구성은 실시예 1 내지 8 중의 어느 구성과 자유롭게 조합하여 실시될 수 있음을 유의해야 할 것이다.
실시예 10
본 실시예에서는 상이한 전압이 부분적으로 인가되는 마스크를 사용하여 도포 위치를 제어하는 예에 관해 도 3(A)를 참조하여 설명한다.
도 3(A)에서 부호 "1210"은 기판을, 그리고 부호 "1211"은 도포액 체임버를각각 나타낸다. 도포액 체임버(1211)은 도포액을 담고 있다. 도 3(A)에는 중합체의 유기 EL 재료가 용매 중에 용해되어 도포되는 예가 도시되어 있다.
본 실시예에서는 도포액 체임버(1210)의 도포액이 초음파 진동자(1212)에 의해 분무화되어 배출된다. 도포액 체임버(1211)에는 전극(1222)이 접속되어 도포액이 유출될 때에 미리 일정한 전위가 그에 인가된다. 유출된 도포액은 도전성 재료로 이루어진 마스크(1213)의 간극을 통과한 후에 기판(1210) 위에 있는 화소 전극 상에 도포된다.
부호 "1217"로 나타낸 부분의 확대도인 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 도포액이 마스크(1213)를 통과할 때에 그 비행 방향이 마스크에 의해 제어된다. 도 3C에 도시된 바와 같이, 마스크(1213)는 백금(Pt), 금(Au), 구리, 철, 알루미늄, 티탄, 또는 텅스텐과 같은 도전성 재료로 이루어져 줄무늬 형상으로 배열된 도전라인인 차단부(1218)를 구비한다. 도 3(C)에 도시된 마스크(1213)를 화살표 "m"의 방향으로 바라본다면, 도 3B의 줄무늬형 마스크(1213)가 얻어진다.
도 3(C)에 도시된 바와 같이, 마스크의 차단부(1218a)에는 제1 전압(제1 전원(1220)에 의해 제어됨)이, 그리고 마스크의 차단부(1218b)에는 제2 전압(제2 전원(1221)에 의해 제어됨)이 인가되고, 그에 따라 도포액의 비행 방향이 제어되어 도포 위치가 제어된다. 그 경우, 제2 전압은 제1 전압과는 상이한 값으로 된다.
부언하면, 마스크(1213)의 차단부(1218a, 1218b)에는 분무된 도포액과 마스크(1213)의 차단부(1218a, 1218b)가 서로 반발하도록 하는 전위를 생성하는 전압이 인가된다. 따라서, 도포액은 마스크(1213)의 차단부(1218a, 1218b) 사이의 간극을통과할 수 있게 된다.
차단부(1218a, 1218b)의 간극은 기판 위에 형성되는 화소 전극의 화소 피치와 일치되도록 이루어질 수도 있다.
도 3(A)에 나타낸 부호 "1214"는 분무된 도포액을 다음 전극으로 인출하기 위한 전계를 인가하는 인출 전극을 지시하고 있음을 유의해야 할 것이다. 부호 "1215"는 인출된 도포액의 비행 속도를 가속시키기 위한 전계를 도포액에 인가하는 가속 전극을 지시하고 있다. 또한, 부호 "1216"은 제어 전극, 즉 도포액이 기판(1210) 상의 원하는 위치에 도포되도록 전계를 제어하는 전압을 인가하기 위한 전극을 나타낸다. 전극의 수가 항상 3개일 필요는 없다.
도 3(A)에 도시된 바와 같은 구조가 이루어지고 차단부(1218a)에 인가되는 전압 및 차단부(1218b)에 인가되는 전압을 적절히 조정함으로써 도포 위치가 높은 정확도로 제어될 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에서는 기판(1210) 위에 형성된 화소 전극(양극)에 미리 전압이 인가되어 마스크를 통과한 도포액이 더욱 선택적으로 원하는 위치에 도포되도록 전계를 인가할 수도 있다.
또한, 본 실시예의 구성은 실시예 1 내지 9 중의 임의의 구성과 자유롭게 조합될 수 있다.
실시예 11
본 발명을 액티브 매트릭스형 EL 표시장치를 제조하는데 실시할 경우, 규소 기판(규소 웨이퍼)을 기판으로서 사용하는 것이 효과적이다. 기판으로서 규소 기판을 사용할 경우에는 종래의 IC, LSI 등에 사용되는 MOSFET의 제조 기술을 화소부에 형성될 스위칭 소자 및 전류 제어 소자 또는 구동회로부에 형성될 구동 소자에 채용할 수 있게 된다.
MOSFET는 IC 및 LSI에서 성취되는 바와 같은 극히 작은 변동을 수반하는 회로를 형성한다. 특히, 그것은 전류 값에 의해 계조 표시를 실행하는 아날로그 구동기를 구비한 액티브 매트릭스형 EL 표시장치에 효과적이다.
규소 기판은 비전도적이고, 그에 따라 EL 층으로부터 나오는 광이 기판의 반대측에 조사되도록 하는 구조로 구성할 필요가 있음을 유의해야 한다. 실시예 11의 EL 표시장치의 구조는 도 14의 구조와 유사하다. 그러나, MOSFET가 TFT 대신에 화소부(602) 및 구동회로부(603)를 형성하는데 사용된다는 차이점이 있다.
본 실시예의 구성은 실시예 1 내지 10 중의 임의의 구성과 자유롭게 조합되어 실시될 수 있음을 유의해야 할 것이다.
실시예 12
본 발명을 실시함으로써 형성된 EL 표시장치는 자기 발광형(self-emitting type)인 동시에 더욱이 그 시야가 넓기 때문에 액정 표시장치에 비해 밝은 지점에서의 가시도가 우수하다. 따라서, 그러한 EL 액정 장치는 각종의 전자장치에 표시부로서 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 EL 표시장치를 대형 스크린에 의한 TV 방송을 감상하기 위한 30 인치 이상(대표적으로 40 인치)의 대각선 크기의 EL 표시장치(케이싱에 EL 표시장치를 포함하는 표시)의 표시부로서 사용하는 것이 적합하다.
PC 표시장치, TV 방송 수신 표시장치, 광고 표시장치와 같이 정보를 나타내는(표시하는) 모든 표시장치는 EL 표시장치로서 포함됨을 유의해야 할 것이다. 또한, 본 발명의 EL 표시장치는 각종의 다른 전자장치의 표시부로서 사용될 수 있다.
그러한 전자장치의 예로서 다음의 것들을 들 수 있다: 비디오 카메라; 디지털 카메라; 고글형 표시장치(헤드 장착 표시장치); 차량 항법 시스템; 오디오 재생 장치(예컨대, 차량 오디오 시스템, 오디오 콤포넌트 시스템); 노트북 PC; 게임기; 휴대 정보 터미널(이동 컴퓨터, 이동 전화, 이동 게임기, 또는 전자 수첩); 및 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(보다 구체적으로, 디지털 비디오 디스크(DVD)와 같이 기록 매체의 재생을 실행하고, 그러한 화상을 표시할 수 있는 표시장치를 구비한 장치). 특히, 휴대 정보 터미널은 종종 대각선 방향으로부터 바라보기 때문에, 시야가 넓은 것이 매우 중요한 것으로 여겨진다. 따라서, EL 표시장치를 사용하는 것이 바람직하다. 그러한 전자장치의 예는 도 22 및 도 23에 도시되어 있다.
도 22(A)는 케이싱(2001), 지지 테이블(2002), 및 표시부(2003)를 포함하는 EL 표시장치이다. 본 발명은 표시부(2003)에 사용될 수 있다. EL 표시장치는 배경 조명을 필요로 하지 않는 자기 발광형이므로, 그 표시장치는 액정 표시장치에서보다 더 얇게 될 수 있다.
도 22(B)는 본체(2101), 표시부(2102), 오디오 입력부(2103), 조작 스위치(2104), 배터리(2105), 및 화상 수신부(2106)를 포함하는 비디오 카메라이다. 본 발명의 EL 표시장치는 표시부(2102)에 사용될 수 있다.
도 22(C)는 본체(2201), 신호 케이블(2202), 헤드 장착 밴드(2203),표시부(2204), 광학 시스템(2205), 및 EL 표시장치(2206)를 포함하는 헤드 장착형 EL 표시장치의 일부(우측부)이다. 본 발명은 EL 표시장치(2206)에 사용될 수 있다.
도 22(D)는 본체(2301), 기록 매체(예컨대, DVD)(2302), 조작 스위치(2303), 표시부(a)(2304), 및 표시부(b)(2305)를 포함하는, 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치(보다 구체적으로, DVD 재생 장치)이다. 표시부(a)는 주로 화상 정보의 표시에 사용되는 반면에, 표시부(b)는 주로 문자 정보의 표시에 사용된다. 본 발명의 EL 표시장치는 그러한 표시부(a) 및 표시부(b)에 사용될 수 있다. 가정용 게임기도 역시 기록 매체를 구비한 화상 재생 장치로서 포함될 수 있음을 유의해야 할 것이다.
도 22(E)는 본체(2401), 카메라부(2402), 화상 수신부(2403), 조작 스위치(2404), 및 표시부(2405)를 포함하는 이동식 컴퓨터이다. 본 발명의 EL 표시장치는 표시부(2405)에 사용될 수 있다.
도 22(F)는 본체(2501), 케이싱(2502), 표시부(2503), 및 키보드(2504)를 포함하는 PC이다. 본 발명의 EL 표시장치는 표시부(2503)에 사용될 수 있다.
장래에 EL 재료의 발광 휘도가 보다 더 높아지게 되면, 출력 화상을 포함하는 광의 투영이 렌즈 등에 의해 확대될 수 있게 될 것임을 유의해야 할 것이다. 그럴 경우, 본 발명의 EL 표시장치를 전방형 또는 후방형 프로젝터에 사용할 수 있게 될 것이다.
전술된 전자장치는 인터넷, CATV(케이블 텔레비전)와 같이 전자 전송 회로를통해 제공되는 정보를 표시하는데 점점 더 빈번하게 사용되고 있고, 특히 애니메이션 정보를 표시할 기회가 늘어나고 있다. EL 재료의 응답 속도는 매우 높으므로, EL 표시장치는 애니메이션 표시를 실행하는데 유리하다. 그러나, 화소간의 윤곽이 불명료하면, 전체 애니메이션도 역시 명료하지 않게 된다. 따라서, 화소간의 윤곽을 명료하게 할 수 있는 그 능력 때문에 본 발명의 EL 표시장치를 전자장치의 표시부에 사용하는 것이 매우 효과적이다.
EL 표시장치의 발광부는 전력을 소비하므로, 그 발광부가 가능한 한 작게 되도록 정보를 표시하는 것이 바람직하다. 따라서, EL 표시장치를 예컨대 이동 정보 터미널, 보다 구체적으로 이동 전화 또는 오디오 재생 장치와 같이 주로 문자 정보를 표시하는 표시부에 사용할 경우에는 비발광부를 배경으로서 설정하고 발광부에 문자 정보를 형성하는 것에 의해 EL 표시장치를 구동하는 것이 바람직하다.
도 23(A)는 본체(2601), 오디오 출력부(2602), 오디오 입력부(2603), 표시부(2604), 조작 스위치(2605), 및 안테나(2606)를 포함하는 이동 전화이다. 본 발명의 EL 표시장치는 표시부(2604)에 사용될 수 있다. 그러한 표시부(2604)에서는 흑색 배경 상에 백색 문자를 표시함으로써 이동 전화의 전력 소비를 감소시킬 수 있음을 유의해야 할 것이다.
도 23(B)는 본체(2701), 표시부(2702), 및 조작 스위치(2703, 2704)를 포함하는 오디오 재생 장치, 보다 구체적으로 차량 오디오 시스템이다. 본 발명의 EL 표시장치는 표시부(2702)에 사용될 수 있다. 또한, 본 실시예 12에서는 차량용 오디오 재생 장치를 예시하고 있지만, 본 발명의 EL 표시장치는 이동형 또는 가정형오디오 재생 장치에도 사용될 수 있다. 그러한 표시부(2702)에서는 흑색 배경 상에 백색 문자를 표시함으로써 전력 소비를 감소시킬 수 있음을 유의해야 할 것이다. 그것은 특히 이동형 오디오 재생 장치에 효과적이다.
즉, 본 발명의 적용 범위는 매우 넓고, 본 발명은 모든 분야의 전자장치에 적용될 수 있다. 또한, 본 실시예 12의 전자장치에는 실시예 1 내지 11에 도시된 EL 표시장치의 임의의 구조가 채용될 수 있다.
실시예 13
본 발명에서는 삼중항 상태 엑시톤으로부터 나오는 인광을 발광으로서 사용할 수 있는 EL 재료(삼중항 상태 화합물로서도 지칭됨)를 사용하는 것도 가능하다. 인광을 발광으로서 사용할 수 있는 그러한 EL 재료를 사용하는 자기 발광 장치는 외부 발광 양자 효율을 현격히 개선시킬 수 있다. 따라서, EL 소자의 전력 소모가 낮아질 수 있고, 그 수명이 연장될 수 있으며, 그 중량이 경감될 수 있다.
그러한 EL 재료를 본 발명에 사용할 경우에는 유기 용매에 용해하여 사용하게 된다. 대표적인 용매로서는 에탄올, 크실렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 아니졸, 클로로포름, 디클로로메탄,-부틸락톤, 부틸 셀로솔브, 시클로헥산, NMP(N-메틸-2-피롤리돈), 시클로헥사논, 또는 THF(테트라히드로푸란) 등이 있다.
다음 문헌(T. Tsutsui, C. Adachi, S. Saito, Photochemical Processes in Organized Molecular Systems, ed. K. Honda, (Elsevier Sci, Pub., Tokyo, 1991) p. 437)에는 삼중항 상태 엑시톤을 사용하여 외부 발광 양자 효율을 개선시키는 것을 보고하고 있다.
상기의 논문에 보고된 EL재료(쿠마린 색소)은 하기 화학식 6으로 표시된다:
다음 문헌(M. A. Baldo, D. F. O'brien, Y. You, A. Shoustikov, S. Sibley, M. E. Thompson, S. R. Forrest, Nature 395 (1988) p. 151)에는 EL재료(Pt 착물)이 보고되어 있다. 상기 문헌에 보고된 EL재료(Pt 착물)은 하기 화학식 7로 표시된다:
다음 문헌(M. A. Baldo, S. Lamansky, P. E. Burrrows, M. E. Thompson, S. R. Forrest, Appl. Phys. Lett., 75 (1999) p. 4)(T. Tsutsui, M.-J. Yang, M. Yahiro, K. Nakamura, T. Watanabe, T, Tsuji, Y. Fukuda, T. Wakimoto, S. Mayaguchi, Jpn. Appl. Phys., 38 (12B) (1999) L1502)에는 EL재료(Ir 착물)이 보고되어 있다. 상기 문헌에 보고된 EL재료(Ir 착물)은 하기 화학식(8)으로 표시된다:
전술한 바와 같이, 삼중항 상태 엑시톤으로부터 나오는 인광 발광을 사용할 경우, 대체로 단일 엑시톤으로부터 나오는 형광 발광을 사용하는 경우에 비해 3배 내지 4배 정도 더 높은 외부 발광 양자 효율이 실현될 수 있게 된다.
본 실시예의 구성은 실시예 1 내지 12 중의 임의의 구성과 자유롭게 조합될 수 있음을 유의해야 할 것이다.
본 발명을 실시함으로써, 잉크젯 시스템에서의 비행 편차와 같은 문제점이 없이 유기 EL 재료의 막을 일정하게 형성하는 것이 가능하게 된다. 즉, 중합체 EL재료이 위치 이동의 문제점이 없이 정밀하게 막으로 형성되기 때문에, 중합체 EL재료을 사용하는 EL 표시장치의 제조 수율이 개선될 수 있고, 비용이 감소될 수 있다. 또한, 도포액의 도포 위치가 도포 직전에 제어됨으로써, 공통의 도포방법이 사용될 수 있고 광범위한 적용이 가능하게 된다.
Claims (21)
- 도포액을 함유하는 도포액 체임버와, 전극을 가지는 기판과, 및 상기 도포액 체임버와 상기 기판 사이에 위치하는 마스크를 포함하는 장치를 이용하는 박막 형성 방법으로서,상기 도포액 체임버에서 분무화된 도포액을 형성하는 공정;상기 분무화된 도포액을 상기 도포액 체임버로부터 상기 기판을 향해 유출하는 공정;상기 도포액을 상기 전극에 상응하는 상기 마스크의 개구부에 통과시키는 공정;상기 도포액을 상기 기판상의 전극에 도달시키는 공정; 및상기 전극상에 박막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 마스크에 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 분무화된 도포액을 상기 도포액 체임버로부터 상기 기판으로 유출시키는 때 상기 분무화된 도포액을 대전시키는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 마스크의 개구부는 차단부의 간극인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 전극은 화소 전극인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 도포액은 유기재료 및 용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 도포액은 EL재료 및 용매를 함유하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 박막의 두께는 10 nm 내지 1 ㎛인 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
- 제 1 항에 따른 박막 형성 방법을 이용하여 제조한 자기 발광 장치.
- 도포액을 함유하는 도포액 체임버와;상기 도포액을 분무화 및 유출시키기 위한 수단과;전극을 가지는 기판과;상기 도포액 체임버와 상기 기판의 사이에 위치하는 마스크와;상기 마스크에 전압을 인가하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
- 제 10 항에 있어서, 전기장을 발생하여 이를 상기 기판을 향해 상기 도포액 체임버와 상기 마스크의 사이로 안내하기 위한 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 전기장은 상기 분무화된 도포액의 비행 방향 또는 도포 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 전기장을 발생하기 위한 수단은 인출 전극, 가속 전극 및 제어 전극중 하나의 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 마스크에 전압을 인가하기 위한 수단은 상기 분무화된 도포액의 비행 방향 또는 도포 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 분무화된 도포액을 대전시키기 위한 수단을 추가로포함하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 기판과 상기 마스크의 사이에서 또 다른 마스크를 추가로 포함하며, 상기 또 다른 마스크에 인가되는 전압은 상기 마스크에 인가되는 전압과 상이한 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 마스크에 제 1 전압 및 제 2 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
- 도포액을 함유하는 도포액 체임버와, 전극을 가지는 기판과, 및 상기 도포액 체임버와 상기 기판 사이에 위치하는 마스크를 포함하는 장치를 이용하는 박막 형성 방법으로서,상기 도포액 체임버에서 분무화된 도포액을 형성하는 공정;상기 분무화된 도포액을 상기 도포액 체임버로부터 상기 기판을 향해 유출하는 공정;상기 도포액을 상기 전극에 상응하는 상기 마스크의 개구부에 통과시키는 공정;상기 도포액을 상기 기판상의 전극에 도달시키는 공정; 및상기 전극상에 박막을 형성하는 공정을 포함하며,상기 마스크에 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
- 도포액을 함유하는 도포액 체임버와, 전극을 가지는 기판과, 및 상기 도포액 체임버와 상기 기판 사이에 위치하는 마스크를 포함하는 장치를 이용하는 박막 형성 방법으로서,상기 도포액 체임버에서 분무화된 도포액을 형성하는 공정;상기 분무화된 도포액을 상기 도포액 체임버로부터 상기 기판을 향해 유출하는 공정;상기 도포액을 상기 전극에 상응하는 상기 마스크의 개구부에 통과시키는 공정;상기 도포액을 상기 기판상의 전극에 도달시키는 공정; 및상기 전극상에 박막을 형성하는 공정을 포함하며,상기 분무화된 도포액을 상기 도포액 체임버로부터 상기 기판으로 유출시킬 때 상기 분무화된 도포액을 대전시키는 것을 특징으로 하는 박막 형성 방법.
- 도포액을 함유하는 도포액 체임버와;상기 도포액을 분무화 및 유출시키기 위한 수단과;전극을 가지는 기판과;상기 도포액 체임버와 상기 기판의 사이에 위치하는 마스크와;상기 마스크에 전압을 인가하기 위한 수단과;전기장을 발생하여 이를 상기 기판을 향해 상기 도포액 체임버와 상기 마스크의 사이로 안내하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
- 도포액을 함유하는 도포액 체임버와;상기 도포액을 분무화 및 유출시키기 위한 수단과;전극을 가지는 기판과;상기 도포액 체임버와 상기 기판의 사이에 위치하는 마스크와;상기 마스크에 전압을 인가하기 위한 수단과;상기 분무화된 도포액을 대전시키기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 형성 장치.
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