KR20030079684A - 배선기판, 전자장치, 전기광학장치, 및 전자기기 - Google Patents

배선기판, 전자장치, 전기광학장치, 및 전자기기 Download PDF

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KR20030079684A
KR20030079684A KR10-2003-0017440A KR20030017440A KR20030079684A KR 20030079684 A KR20030079684 A KR 20030079684A KR 20030017440 A KR20030017440 A KR 20030017440A KR 20030079684 A KR20030079684 A KR 20030079684A
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 도전성 부위에 의하여 생기는 기생(寄生) 용량을 작게 하는 등, 성능의 안정화를 도모하는 것이다.
기체(基體)(15) 위에는 4 이하의 저유전율의 부재(18)가 배치되는 동시에, 저유전율의 부재(18)에 의해서 구획된 기능막(140)이 설치되어 있다.

Description

배선기판, 전자장치, 전기광학장치, 및 전자기기{WIRING SUBSTRATE, ELECTRONIC DEVICE, ELECTRO-OPTICAL DEVICE, AND ELECTRONIC EQUIPMENT}
본 발명은 전기광학장치나 반도체장치 등의 전자장치, 전자장치에 적합한 배선기판, 표시장치에 적합한 전기광학장치 전자기기에 관한 것이다.
표시장치로서, 액정소자, 유기 일렉트로루미네센스(이하 유기 EL라 함) 소자를 구비한 액정 표시장치나 유기EL 표시장치 등의 전기광학장치가 있다. 특히 유기 EL표시장치는 고휘도로 자기발광이고, 직류저전압 구동이 가능하고, 응답이 고속이기 때문에 표시성능이 우수하다. 또 표시장치의 박형화, 경량화, 저소비전력화가 가능하다(예를 들면 특허문헌1 참조).
(특허문헌 1) 국제공개 제WO98/36406호 팜플렛
그런데 전기광학장치에서는 배선간 등에 생기는 기생 용량에 의해서 데이터의 재기입 동작 등에 지장을 초래함이 알려져 있다. 이 배선간 용량은 배선 길이 등에 의존하여, 배선이 길어짐에 따라 커지기 때문에, 예를 들면 전기광학장치를표시장치로서 이용하는 경우, 대화면화를 방해하는 원인으로 되어 있었다.
또 근년 메모리 등의 반도체 장치에서는 고도집적화와 동시에 동작의 고속화가 요구되고 있는 현상에서, 배선 등의 도전성 부위 사이에 생기는 용량이 문제로 되고 있다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 성능의 안정화에 적합한 배선기판, 대화면화가 가능하고 또한 장기에 걸쳐서 안정되게 동작하는 전기광학장치, 및 이것을 사용한 전자기기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도1은 본 발명의 전기광학장치 및 기판의 단면구조를 개념적으로 나타낸 도면.
도2는 본 발명의 실시형태의 예인 유기 EL표시장치의 구성을 모식적으로 나타낸 도면.
도3은 액티브 매트릭스형의 유기 EL표시장치의 회로의 일례를 나타낸 회로도.
도4는 화소영역(유기 EL장치)의 단면구조를 모식적으로 나타내는 도면으로, (a)는 톱 에미션형, (b)는 백 에미션형을 나타냄.
도5는 간막이 부재의 평면구조의 형태예를 나타내는 도면.
도6은 톱 에미션형의 화소전극(유기 EL장치)의 단면구조를 확대하여 나타낸 도면.
도7은 본 발명의 전기광학장치의 제조방법을 유기 EL소자를 구비한 표시장치를 제조하는 프로세스에 적용한 실시예를 설명하기 위한 도면.
도8은 본 발명의 전기광학장치의 제조방법을 유기 EL소자를 구비한 표시장치를 제조하는 프로세스에 적용한 실시예를 설명하기 위한 도면.
도9는 본 발명의 전기광학장치의 제조방법을 유기 EL소자를 구비한 표시장치를 제조하는 프로세스에 적용한 실시예를 설명 하기 위한 도면.
도10은 본 발명의 전기광학장치의 제조방법을 유기 EL소자를 구비한 표시장치를 제조하는 프로세스에 적용한 실시예를 설명하기 위한 도면.
도11은 본 발명의 전기광학장치의 제조방법을 유기 EL소자를 구비한 표시장치를 제조하는 프로세스에 적용한 실시예를 설명하기 위한 도면.
도12는 유기 EL장치의 다른 형태예를 나타낸 도면.
도13은 유기 EL장치의 다른 형태예를 나타낸 도면.
도14는 유기 EL표시장치의 회로의 다른 예를 나타낸 도면.
도15는 본 발명의 전자기기의 실시예를 나타낸 도면.
도16은 본 발명의 전자기기의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도17은 본 발명의 전자기기의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도18은 본 발명의 전자기기의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도19는 본 발명의 전자기기의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도20은 본 발명의 전자기기의 다른 실시예를 나타낸 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 100 … 유기 EL표시장치(전기광학장치)
11 … 배선기판
151, 121 … 기재
16, 142, 143 … TFT(능동소자)
17, 102 … 발광 영역
18, 281 … 간막이 부재
20, 271 … 배리어층
21, 272 … 보호막
140 … 유기 EL소자(기능막)
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 배선기판은, 배선을 포함한 기체와 기체의 상면에 배치된 4 이하의 유전율을 갖는 부재를 포함하고, 상기 상면에는, 상기 부재가 형성되어 있지 않은 영역이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
통상의 실리콘 산화막의 유전율이 4.2이므로, 상기 부재는 그것보다 낮은 유전율을 갖게 된다. 본 발명의 배선기판에 의하면 4 이하의 저유전율을 갖는 부재가 배치되어 있으므로, 예를 들면 상기의 부재가 형성되어 있지 않은 영역에 전기광학 재료를 배치하고, 그 위쪽에 전극 등의 도전성 부위를 형성한 경우, 그 도전성 부위와 상기 배선에 의해서 생기는 기생 용량을 작게 할 수 있다.
본 발명의 제2 배선기판은 절연기판과 배선을 포함한 기체와, 기체 상면에 배치된 부재를 포함하고, 상기 기체 상면에는 상기 부재가 형성되어 있지 않은 영역이 설치되어 있고, 상기 배선은 상기 절연기판과 상기 상면 사이에 배치되어 있고, 상기 부재의 유전율은 상기 절연기판의 유전율보다 낮은 것을 특징으로 한다.
상기 절연기판을 표시장치 등에 사용하는 경우, 예를 들면 석영이나 유리 등을 상기 절연기판으로서 사용하는 것이 바람직하며, 이와 같은 경우 상기 부재의 유전율은 4 이하임이 바람직하다.
상기 배선기판에서, 상기 부재의 유전율은 3 이하, 2.5 이하가 더욱 바람직하다. 또 기체 위에 상기 영역이 복수 설치되어 있어도 좋다.
또 상기의 배선기판에서, 예를 들면 상기 기체에 능동소자가 포함되는 경우, 기생 용량이 작아짐으로써 보다 높은 주파수 또는 고속의 구동신호에 의해서 능동소자를 동작시킬 수 있다. 능동소자로는, 예를 들면 트랜지스터 등의 반도체 소자나, MIM 등의 2단자 소자 등을 들 수 있다.
또 상기의 기판에서, 상기 부재는, 예를 들면 실리카 유리, 알킬실록산폴리머, 알킬실세스키옥산폴리머, 수소화 알킬실세스키옥산폴리머, 폴리아릴에테르 중의 어느 하나를 포함하는 스핀 온 유리막, 다이아몬드막, 및 불소화 아모르퍼스 탄소막 등이다.
또 상기 부재는 다공질로 되어 있어도 좋다.
구체적으로는 에어로 겔, 다공질 실리카, 불화마그네슘의 미립자를 분산한 겔, 불소계 폴리머, 다공성 폴리머, 및 소정의 재료에 미립자를 함유시킨 것 등을 들 수 있다.
본 발명의 전자장치는 상기 기재의 기판의 상기 영역에 대응하여 기능막이 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기의 전자장치에서 상기 기능막 간에는 비교적 유전율이 낮은 상기 부재가배치되므로, 상기 기능막 간에 생기는 기생 용량을 저감할 수 있다.
상기의 전자장치에서, 상기 기능막의 위쪽에 전극 등의 도전막이 배치되어 있는 경우, 상기 배선과 상기 전극이 상기 부재에 의해서 이간되므로, 상기 전극과 상기 배선 사이에 생기는 기생 용량을 저감할 수 있다. 특히 상기 배선이 신호를 공급하는 경우는, 신호의 지연 등의 문제를 경감할 수 있다. 여기서 도전막의 형성재료로는, 예를 들면 유기도전재료, 무기도전재료(금속 등), 및 그의 혼합물 등을 포함한다.
또한 상기의 전자장치에서, 상기 기능막의 모든 주위에 상기 부재가 배치되는 것에 한정되지 않는다.
본 발명의 제1 전기광학장치는, 절연기판과 배선을 포함한 기체와, 상기 기체의 상면에 배치된 복수의 화소전극과, 상기 화소전극의 위쪽에 배치된 대향전극과, 상기 복수의 화소전극의 각각과 상기 대향전극 사이에 배치된 전기광학 재료를 포함한 기능막과, 상기 기능막의 주위에 설치되고, 상기 대향전극과 상기 상면 사이에 배치된 부재를 포함하며, 상기 부재의 유전율은 상기 절연기판의 유전율보다 낮은 것을 특징으로 한다.
상기의 전기광학장치에서, 상기 절연기판으로서 석영이나 유리 등을 사용하는 것이 바람직하다. 그 같은 경우 상기 부재의 유전율은 4 이하가 바람직하다.
본 발명의 제2 전기광학장치는, 배선을 포함한 기체와, 상기 기체 상면에 배치된 복수의 화소전극과, 상기 화소전극의 위쪽에 배치된 대향전극과, 상기 복수의 화소전극의 각각과 상기 대향전극 사이에 배치된 전기광학 재료를 포함한 기능막과, 상기 기능막의 주위에 설치되고, 상기 대향전극과 상기 상면 사이에 배치된 부재를 포함하며, 상기 부재의 유전율은 4 이하임을 특징으로 한다.
상기의 전기광학장치에서, 상기 부재의 유전율은 3 이하, 또는 2.5 이하가 더욱 바람직하다.
상기 전자광학 재료로는 예를 들면 유기 일렉트로루미네센스 재료 이외에, 액정소자나, 전기영동 소자, 또는 전자방출 소자에 사용되는 재료를 들 수 있다.
상기의 전기광학장치에서, 상기 기체는 상기 화소전극에 접속된 능동소자를 더 포함하고, 상기 배선은 상기 능동소자에 신호를 공급하는 신호배선을 포함하고 있어도 좋다.
상기 능동소자로서는 예를 들면, 트랜지스터 등의 반도체 소자나, MIM 등의 2단자 소자 등을 들 수 있다.
또 상기의 전기광학장치에서, 상기 부재는 예를 들면, 실리카 유리, 알킬 실록산폴리머, 알킬실세스키옥산폴리머, 수소화 알킬실세스키옥산폴리머, 폴리아릴에테르 중의 어느 하나를 포함한 스핀 온 유리막, 다이아몬드막, 및 불소화 아모르퍼스 탄소막 등이다.
또 상기 부재는 다공질로 되어 있어도 좋다.
구체적으로는 에어로 겔, 다공질 질실리카, 불화마그네슘의 미립자를 분산한 겔, 불소계 폴리머, 다공성 폴리머, 및 소정의 재료에 미립자를 함유시킨 것 등을 들 수 있다.
또 상기 전기광학장치에서, 상기 부재와 상기 능동소자 사이에는, 물질의 투과를 억제하는 배리어층이 설치되어 있으면 좋다.
상기 부재로서 저유전율의 재료를 사용한 경우, 저유전율 재료는 일반적으로 다공질 재료, 또는 저밀도재료인 경우가 많기 때문에, 금속이나 산소 등의 물질이 투과하기 쉬우므로, 투과한 물질에 의하여 능동소자의 열화나 배선 등의 부식 등의 문제가 생기는 일이 있다. 이에 대하여 상기 부재와 능동소자 사이에 상기 배리어층이 설치되어 있음으로써, 열화나 부식 등의 요인으로 되는 물질의 투과를 억제할 수가 있다.
또 상기의 전기광학장치에서, 상기 부재는 적어도 일부가 물질의 통과를 방지하는 보호막으로 덮여져 있으면 좋다.
상기 부재는 물질이 투과하기 쉽기 때문에, 상기 부재의 적어도 일부는 상기 보호막으로 덮여져 있음으로써 상기 부재를 통해서 물질의 확산이 억제된다. 이에 의해서 전기광학장치의 내부배선 또는 능동소자의 부식이나 열화를 저감할 수 있다. 또 저유전율 재료는 대체로 기계적으로 취약한 것이 많기 때문에, 상기 부재에 보호막을 설치함으로써 기계적으로 보강하는 등의 효과도 발휘한다.
본 발명의 전자기기는 상기 기재의 전자장치를 표시수단으로서 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 전자기기에 의하면, 기생 용량을 저감함으로써 예를 들면, 고주파수 또는 고속의 입력신호에 대하여 추종성이 좋은 안정된 표시동작을 행할 수 있다.
발명의 실시 형태
이하 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.
도1은, 본 발명의 전기광학장치 및 기판의 단면구조를 개념적으로 나타내며, 부호 10은 전기광학장치, 부호 11은 배선기판이다. 배선기판(11)은 기재(15) 위에 설치된 박막 트랜지스터(TFT; Thin Film Transistor, 이하 TFT라 함) 등의 능동소자(16)와 절연층을 포함한 다층배선형으로 된다. 전기광학장치(10)는 배선기판(11) 위에, 기능막으로서의 발광층을 포함한 복수의 발광 영역(17)이 설치되고, 그 발광상태는 능동소자(16)를 통해서 제어된다. 또 복수의 발광 영역(17)의 경계에는 절연층으로서의 간막이 부재(뱅크)(18)가 설치되어 있다.
본 발명의 전기광학장치(10)는 간막이 부재(18)가 저유전율 재료에 의해서 형성되어 있음을 특징으로 하고 있다. 간막이 부재(18)가 저유전율 재료에 의해서 형성됨으로써, 배선 등의 도전성 부위 간에 생기는 기생 용량이 저감된다.
저유전율 재료의 유전율(비유전율)은 예를 들면 4 이하가 바람직하고, 3 이하, 또 2.5 이하가 더욱 바람직하다. 특히 저유전율 재료가 공극율(空隙率)이 높은 다공질(포러스(porous))로 됨으로써, 상기한 낮은 유전율의 저유전율 재료를 얻을 수 있다.
저유전율 재료에 의해서 간막이 부재(18)를 형성하는 방법으로는, 예를 들면 각종 코팅법이나 CVD법(화학적 기상성장법) 등을 사용하여 층을 형성한 후, 에칭이나 애싱 등에 의해서 패터닝 하여 소정 형상의 간막이 부재(18)를 얻을 수 있다.
저유전율 재료로는, 예를 들면 실리카 유리, 알킬 실록산폴리머, 알킬실세스키옥산폴리머, 수소화 알킬실세스키옥산폴리머, 폴리아릴에테르 중의 어느 하나를포함한 스핀 온 유리막, 다이아몬드막, 및 불소화 아모르퍼스 탄소막 등을 들 수 있다.
또 저유전율 재료로서, 예를 들면 에어로 겔, 다공질 실리카.불화마그네슘의 미립자를 분산한 겔, 불소계 폴리머, 다공성 폴리머, 및 소정의 재료에 미립자를 함유시킨 것 등을 사용하여도 좋다.
에어로 겔로는, 예를 들면 실리카 에어로 겔이나, 알루미나를 기조로 한 에어로 겔이 사용된다. 실리카 에어로 겔은 실리콘 알콕시드의 졸겔반응에 의해서 형성되는 습윤 겔을 초임계(超臨界) 건조함으로써 얻어지는 균일한 초미세 구조를 가진 다공질체이다. 실리카 에어로 겔은 체적의 90% 이상을 공극이 차지하고, 나머지는 수지상(樹枝狀)으로 응집된 수10nm의 미세한 SiO2입자로 구성된 재료이다. 또 공극율을 변화시킴으로써 유전율을 조정할 수 있다.
실리카 에어로 겔은 졸겔법에 의해서 습윤 겔을 만드는 공정, 습윤 겔을 숙성시키는 공정, 및 초임계 건조법에 의해서 습윤 겔을 건조하여 에어로 겔을 얻는 초임계 건조공정을 거쳐서 제조된다. 초임계 건조법은 고상과 액상으로 되는 젤리상의 겔 물질 중의 액체를 초임계 유체와 치환, 제거함으로써 겔을 수축시키지 않고 겔 물질을 건조하는데 적합한 방법으로서, 높은 공극율을 갖는 에어로 겔을 얻을 수 있다.
또 상기 스핀 온 유리막을 형성할 때에도, 상기의 초임계 건조법을 사용하면 좋다. 초임계 건조법을 사용함으로써 피복성이나 막질을 더욱 향상시킬 수 있다.
간막이 부재(18)를 실리카 에어로에 의해서 형성할 때, 기재 위에 코팅법에 의해서 습윤 겔을 도포한 후, 초임계 건조하나, 습윤 겔에 합성수지(유기물)를 혼합하여도 좋다. 이 경우의 합성수지는 그 열변성 온도가 초임계 유체의 임계온도보다 높은 합성수지이다. 초임계 유체로서 예를 들면 알코올을 사용한 경우, 그 열변성 온도는 알코올의 임계온도보다 높은 합성수지로는, 하이드록실프로필셀룰로스(HPC), 폴리비닐부티랄(PVB), 에틸셀룰로스(EC) 등을 들 수 있다(또 PVB 및 EC는 알코올에는 가용이고 물에는 불용). 용매로서 에테르를 사용하는 경우에는 수지로서 염소계 폴리에틸렌 등을 선택하고, 또 CO2를 용매로서 사용하는 경우에는 HPC 등을 선택하는 것이 바림직하다.
다공질 실리카(다공성을 갖는 SiO2막)는, 플라스마 CVD법(플라스마 화학적 기상성장법)에 의해서 형성되며, 반응 가스로서 SiH4와 N2O가 사용된다. 또 이 SiO2막 위에, 다공성을 갖는 SiO2막을 형성한다. 이 SiO2막은 상압 CVD법(상압화학적 기상성장법)에 의해서 형성되고, TEOS(테트라에톡시실란)와 O2(산소)와 저농도의 O3(오존)을 함유한 반응 가스를 사용한다. 여기서 저농도의 O3라 함은, 상기 TEOS의 산화에 필요한 농도보다 낮은 농도의 O3을 말한다.
불소계 폴리머 또는 그것을 함유한 재료로는, 예를 들면 퍼플루오로알킬폴리 에테르, 퍼플루오로알킬아민, 또는 퍼플루오로알킬폴리에테르-퍼플루오로알킬아민 혼합 필름 등을 들 수 있다.
또 소정의 폴리머 바인더에, 가용성 또는 분산성인 플루오로카본 화합물을 혼합한 것이라도 좋다.
폴리머 바인더로는 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐설폰산나트륨염, 폴리비닐메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜, 폴리α-트리플루오로메틸아크릴산, 폴리비닐메틸에테르-코-무수말레인산, 폴리에틸렌글리콜-코-프로필렌글리콜, 폴리메타아크릴산 등을 들 수 있다.
또 플루오로카본 화합물로는, 퍼플루오로옥탄산-암모늄염, 퍼플루오로옥탄산-테트라메틸암모늄염, C-7과 C-10의 퍼플루오로알킬설폰산 암모늄염, C-7과 C-10의 퍼플루오로알킬설폰산 테트라메틸암모늄염, 불소화알킬 제4급암모늄 아이오다이드, 퍼플루오로 아디핀산, 및 퍼플루오로 아디핀산의 제4급암모늄염 등을 들 수 있다.
저유전율 재료는 미립자를 사용하여 미립자간 또는 미립자 내의 미크로 보이드로서 공극을 형성하여도 좋다. 미립자로서는 무기미립자 또는 유기미립자를 사용할 수 있다. 무기미립자는 비정질인 것이 바림직하다. 무기미립자는 금속의 산화물, 질화물, 황화물 또는 할로겐화물로 되는 것이 바람직하고, 금속산화물 또는 금속 할로겐화물로 되는 것이 더욱 바람직하고, 금속산화물 또는 금속 불화물로 되는 것이 가장 바람직하다. 금속원자로는, Na, K, Mg, Ca, Ba, Al, Zn, Fe, Cu, Ti, Sn, In, W, Y, Sb, Mn, Ga, V, Nb, Ta, Ag, Si, B, Bi, Mo, Ce, Cd, Be, Pb 및 Ni가 바람직하고, Mg, Ca, B 및 Si가 더욱 바람직하다. 2종류의 금속을 함유한 무기화합물을 사용하여도 좋다. 특히 바람직한 무기화합물은 2산화규소, 즉 실리카이다.
무기미립자 내 미크로 보이드는, 예를 들면 입자를 형성하는 실리카의 분자를 가교시킴으로써 형성할 수 있다. 실리카의 분자를 가교시키면 체적이 축소되어 입자가 다공질로 된다. 미크로 보이드를 갖는 (다공질) 무기미립자는, 졸겔법(특개소53-112732호, 특공소57-9051호의 각 공보 기재) 또는 석출법(APPLIED OPTlCS, 27, 3356페이지(1988) 기재)에 의해서, 분산물로서 직접 합성할 수 있다. 또 건조·침전법으로 얻어진 분체를, 기계적으로 분쇄하여 분산물을 얻을 수도 있다. 시판되는 다공질 무기미립자(예를 들면, 2산화규소솔)를 사용하여도 좋다. 미크로 보이드를 갖는 무기 미립자는 적당한 매체에 분산한 상태로 사용하는 것이 바람직하다. 분산매로서는 물, 알코올(예: 메탄올, 에탄올, 이소프로필알코올) 및 케톤(예: 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤)이 바람직하다.
유기미립자도 비정질이 바람직하다. 유기미립자는 모노머의 중합반응(예를 들면 유화중합법)에 의해서 합성되는 폴리머 미립자가 바람직하다. 유기미립자의 폴리머는 불소원자를 함유한 것이 바람직하다. 불소함유 폴리머를 합성하기 위해 사용하는 불소원자 함유 모노머의 예로는, 플루오로올레핀류(예, 플루오로에틸렌, 비닐리덴플루오라이드, 테트라플루오로에틸렌, 헥사플루오로프로필렌, 퍼플루오로-2,2-디메틸-1,3-디옥솔), 아크릴산 또는 메타크릴산의 불소화알킬에스테르류 및 불소화비닐에테르류가 포함된다. 불소원자를 함유한 모노머와 불소원자를 함유하지 않은 모노머와의 코폴리머를 사용하여도 좋다. 불소원자를 함유하지 않은 모노머의 예로는, 올레핀류(예, 에틸렌, 프로필렌, 이소프렌, 염화비닐, 염화비닐리덴),아크릴산에스테르류(예, 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산-2-에틸헥실), 메타크릴산에스테르류(예, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산부틸), 스티렌류(예, 스티렌, 비닐 톨루엔, α-메틸스티렌), 비닐에테르류(예, 메틸비닐에테르), 비닐 에스테르류(예, 초산비닐, 프로피온산비닐), 아크릴아미드류(예, N- tert-부틸아크릴아미드, N-시클로헥실아크릴아미드), 메타크릴 아미드류 및 아크릴니트릴류가 포함된다.
유기미립자 내 미크로 보이드는, 예를 들면 입자를 형성하는 폴리머를 가교시킴으로써 형성할 수 있다. 폴리머를 가교시키면 체적이 축소되어 입자가 다공질로 된다. 입자를 형성하는 폴리머를 가교시키기 위해서는 폴리머를 합성하기 위한 모노머의 20몰% 이상을 다관능 모노머로 하는 것이 바람직하다. 다관능 모노머의 비율은 30 내지 80몰%가 더욱 바람직하고, 35 내지 50몰%가 가장 바람직하다. 다관능 모노머의 예로는 디엔류(예 부타디엔, 펜타디엔), 다가알코올과 아크릴산과의 에스테르(예, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 1,4-시클로헥산디아크릴레이트, 디펜타에리트리톨-헥사아크릴레이트), 다가알코올과 메타크릴산과의 에스테르(예, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1,2,4-시클로헥산 테트라메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트), 디비닐 화합물(예, 디비닐시클로헥산, 1,4-디비닐벤젠), 디비닐설폰, 비스아크릴아미드류(예, 메틸렌비스아크릴아미드) 및 비스메타크릴아미드류가 포함된다. 입자 간의 미크로 보이드는 미립자를 적어도 2개 이상 중첩함으로써 형성할 수 있다.
저유전율 재료로서, 미세 구멍과 미립자상 무기물을 갖는 재료를 사용하여도좋다. 이 경우 코팅에 의해서 상기 재료의 층을 형성한 후, 활성화 가스처리를 행하여, 층으로부터 가스를 이탈시킴으로써 미세 구멍을 형성한다.
또 2종류 이상의 초미립자(예를 들면, MgF2와 SiO2)를 혼합시켜도 좋다. 이 경우 초미립자는 에틸실리케이트의 열분해로 생긴 SiO2에 의해서 접착되어 있다. 에틸실리케이트의 열분해에서는 에틸 부분의 연소에 의해서, 2산화탄소와 수증기도 발생한다. 2산화탄소와 수증기가 층으로부터 이탈함으로써 초미립자 사이에 간극이 생긴다.
또 다공질 실리카로 되는 무기미분말과 바인더를 함유하여 층을 형성하여도 좋고, 불소함유 폴리머로 되는 미립자를 2개 이상 중첩함으로써, 미립자간에 공극을 형성한 층을 형성하여도 좋다.
또 저유전율 재료로서 분자구조 레벨로 공극율을 향상시킬 수 있는 물질, 예를 들면 덴드리머 등의 분기구조를 갖는 폴리머를 사용하여도 좋다.
간막이 부재(18)와 능동소자(16) 사이에는 금속의 통과를 방지하는 배리어층(20)이 설치되는 것이 바람직하다. 저유전율 재료에 의해서 형성되는 간막이 부재(18)는 다공질로 되는 경우가 많기 때문에, 금속 등의 물질이 투과되기 쉬워, 간막이 부재(18)를 투과한 금속이 능동소자(16)에 침입하면 화학반응에 의해서 능동소자(16)가 열화될 우려가 있다. 간막이 부재(18)와 능동소자(16) 사이에 상기 배리어층(20)이 설치됨으로써, 능동소자(16)의 열화가 억제되어, 소자 성능의 저하가 억제된다.
배리어층(20)의 형성 재료로는, 예를 들면 세라믹이나 질화규소, 산화질화규소, 산화규소 등의 규소를 함유한 화합물 이외에, 방열효과를 갖는 재료, 예를 들면 알루미늄의 질화물, 규소의 탄화물, 규소의 질화물, 붕소의 질화물, 붕소의 인 화물 등을 사용할 수 있다. 배리어층(20)이 금속배리어 이외에 방열효과를 가짐으로써, 저유전율 재료로 되는 간막이 부재(18)의 열 수축에 의한 영향을 경감할 수 있다.
또 예를 들면 희토류 원소의 하나(예를 들면 세륨, 이테르븀, 사마륨, 에르븀, 이트륨, 란탄, 가돌리늄, 디스프로슘, 및 네오듐 중의 적어도 하나의 원소)와, 질소, 규소, 알루미늄 및 산소를 함유한 재료를 사용하여도 좋다.
또 질화티탄, 질화탄탈 등의 도전성을 갖는 층을 형성하여도 좋다.
도전성을 갖는 배리어층(20)을 형성하는 경우는, 실효적인 배선 저항이 상승하지 않도록 배리어층의 두께나 형상이 정해진다.
이와 같은 재료로 되는 배리어층은, 예를 들면 CVD법, 각종 코팅, 스퍼터법, 증착법 등을 사용하여 형성된다. 또 배리어층(20)은 단층구조이거나, 복층구조라도 좋다.
간막이 부재(18)는 적어도 일부가 액체분이나 가스 또는 금속 등 물질의 통과를 방지하는 보호막(21)으로 덮여지는 것이 바람직하다. 저유전율 재료에 의해서 형성되는 간막이 부재(18)는 물질이 침입하기 쉽기 때문에, 제조 프로세스 등에서 물질의 침입에 의해서 간막이 부재(18)의 저유전율 성능이 저하될 우려가 있다. 간막이 부재(18)의 적어도 일부가 상기 보호막(21)으로 덮여져 있음으로써, 간막이부재(18)의 저유전성이 유지되어 배선의 저용량화가 확실히 도모된다. 또 대체로 저 유전율 재료는 기계적으로 취약하지만 상기 보호막(21)에 의해서 기계적으로 보강되는 등의 효과도 있다. 또 간막이 부재(18)를 통한 물질의 확산이 억제되므로, 간막이 부재(18)를 통과한 물질이 다른 영역에 영향을 미치게 함이 회피된다.
보호막(21)의 형성재료로는 예를 들면, 세라믹이나 질화규소, 산화질화규소, 산화규소 등을 들 수 있다. 또 간막이 부재(18)의 귀퉁이에 막을 형성하는 경우에는 무기 스핀 온 유리계, 유기 스핀 온 유리계, PSG(phosphate glass) 이외에, 유연성이 높은 무기폴리머나 유기폴리머 등이 바람직하게 사용된다.
또 스핀 온 유리계의 막을 형성할 때, 상술한 초임계 건조법을 사용하면 좋다. 초임계 건조법을 사용함으로써 피복성(被覆性)이나 막질을 보다 향상시킬 수 있다.
이와 같은 재료로 되는 보호막(21)은, 각 스핀코팅법, 딥 코팅법, 디스펜스 코팅법, 리플로법 등의 각종 코팅법을 사용함으로써 형성할 수 있다. 또 보호막(21)은 단층구조이거나 복층구조라도 좋다.
또 보호막(21)을 상술한 배리어층(20)에 대신하여 형성하여도 좋다. 즉 능동소자(16)에 면하는 측도 포함해서 간막이 부재(18)를 보호막(21)으로 덮음으로써, 배리어층(20)을 생략하여도 좋다. 이 경우 상술한 배리어층(20)의 형성재료를 사용하여 보호막(21)을 형성하면 좋다.
이와 같이 본 발명의 전기광학장치(10)는, 간막이 부재(18)가 저유전율 재료에 의해서 형성됨으로써, 도전성 부위간에 생기는 기생 용량이 저감되어 동작속도의 고속화가 도모된다. 동작속도의 고속화시에는, 기생 용량에 더하여 배선저항의 저감화도 고려할 필요가 있어, 배선구조의 전체적인 설계가 필요하다. 또 본 발명의 배선기판(11)은, 저유전율 재료를 간막이 부재 이외의 다른 부분에 사용하는 경우도 포함한다.
다음에는 본 발명의 전기광학장치 및 배선기판을 유기EL 소자를 사용한 액티브 매트릭스형의 표시장치에 적용한 실시형태의 예에 대하여 설명한다. 또 참조하는 각 도면에서, 층이나 부재를 도면 상에서 인식가능한 크기로 하기 위해서, 축척은 실제의 것과 다른 경우가 있다.
도2는 본 발명의 실시 형태예인 유기EL표시장치의 구성을 모식적으로 나타낸 도면이고, 이 유기 EL표시장치(100)는 능동소자로서 TFT를 사용한 액티브형의 구동방식을 채용하고 있다.
표시장치(100)는 기재(121) 위에, 능동소자로서 TFT를 함유한 능동소자부(146), 발광층, 정공수송층, 및 전자수송층 등을 포함한 기능막으로서의 유기 EL소자(140), 음극(154), 및 밀봉부(147) 등을 순차 적층한 구조로 된다.
기재(121)로서, 본 예에서는 유리기판이 사용된다. 이 이외에 실리콘 기판, 석영 기판, 세라믹스 기판, 금속기판, 플라스틱 기판, 플라스틱 필름기판 등, 전기광학장치나 배선기판에 사용되는 공지의 여러 가지 기재가 적용된다.
기재(121) 위에는 발광 영역으로서의 복수의 화소 영역(102)이 매트릭상으로 배열되어 있고, 컬러표시를 행하는 경우, 예를 들면, 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 각색에 대응하는 화소 영역(102)이 소정 배열로 배열한다.
각 화소 영역(102)에는 화소전극(141)이 배치되고, 그 근방에는 신호선(132), 공통급전선(133), 주사선(131) 및 도시하지 않은 다른 화소전극용의 주사선 등이 배치되어 있다. 화소 영역(102)의 평면형상은 도면에 나타낸 4각형 이외에, 원형, 타원형 등 다른 형상이라도 좋다. 예를 들면 유기 EL소자를 구성하는 발광층이나 전자 또는 정공수송층 등의 전하수송층을 잉크젯법 등의 액상 프로세스를 사용하여 형성하는 경우는, 화소전극의 위쪽에 균일하게 상기의 층을 형성하기 위해서는 귀퉁이가 제거된 원형이나 타원형 등의 형상임이 바림직하다.
밀봉부(147)는 물이나 산소의 침입을 막아서 음극(154) 또는 유기 EL소자(140)의 산화를 방지하는 것이며, 기재(121)에 도포되는 밀봉수지, 및 기재(121)에 접합되는 밀봉 기판(밀봉 캔)(148) 등을 포함한다. 밀봉수지의 재료로는 예를 들면, 열경화 수지 또는 자외선경화 수지 등이 사용되고, 특히 열경화 수지의 1종인 에폭시 수지가 바람직하게 사용된다. 밀봉 기판(148)은 유리나 금속 등으로 되고, 기재(121)와 밀봉 기판(148)은 시일 제를 거쳐서 접착되어 있다. 기재(121)의 내측에는 건조제가 배치되어 있고, 양자 사이에 형성된 공간에는 N2가스를 충전한 N2가스 충전층(149)이 형성되어 있다.
도3은 표시장치(100)의 회로구조를 나타내고 있다.
도3에서 기재(121) 위에는, 복수의 주사선(131)과, 주사선(131)에 대하여 교차되는 방향으로 뻗는 복수의 신호선(132)과, 신호선(132)에 병렬로 뻗는 복수의 공통급전선(133)이 배선되어 있다. 또 주사선(131) 및 신호선(132)의 각 교점에대응하여 상기 화소 영역(102)이 형성되어 있다.
신호선(132)에는, 예를 들면 시프트 레지스터, 레벨 시프터, 비디오 라인 및 아날로그 스위치를 포함한 데이터측 구동회로(103)가 접속되어 있다. 또 주사선(131)에는 시프트 레지스터 및 레벨 시프터를 포함한 주사측 구동회로(104)가 접속되어 있다.
화소 영역(102)에는, 주사선(131)을 통해서 주사신호가 게이트 전극에 공급되는 스위칭용의 제1 TFT(142)와, 이 TFT(142)를 통해서 신호선(132)으로부터 공급되는 화상신호를 유지하는 유지용량(145)과, 유지용량(145)에 의해서 유지된 화상신호가 게이트 전극에 공급되는 구동용의 제2 TFT(143)와, 이 TFT(143)를 통해서 공통급전선(133)에 전기적으로 접속했을 때에 공통급전선(133)으로부터 구동전류가 흘러드는 화소전극(141)(양극)과, 화소전극(141)과 대향전극(154) (음극) 사이에 끼워지는 유기 EL소자(140)가 설치되어 있다.
유기 EL소자(140)는 전기광학 재료로서의 유기 일렉트로루미네센스 재료를 포함한 층(기능막)이고, 유기 EL장치는 화소전극(141), 음극(154), 및 유기 EL소자(140) 등을 포함하여 구성된다.
화소영역(102)에서는, 주사선(131)이 구동되어 제1 TFT(142)가 ON되면, 그 때의 신호선(132)의 전위는 유지용량(145)으로 유지되고, 이 유지용량(145)의 상태에 따라서, 제2 TFT(143)의 도통 상태가 정해진다. 또 커런트 TFT의 도통상태에 따른 전류량이 화소전극(141)을 통해서 공통급전(133)으로부터 유기 EL소자(140)에 공급된다. 이 때 공급되는 전류량에 따라서 유기 EL소자(140)의 발광강도가 정해진다.
도4의 (a), (b)는 유기 EL장치의 화소 영역(102)의 단면구조를 모식적으로 나타내고, (a)는 소위 톱 에미션형, (b)는 소위 백 에미션형을 나타내고 있다.
도4의 (a)에서, 톱 에미션형의 유기 EL장치에서는, TFT(143)가 설치되어 있는 기재(121)와는 반대측으로부터 유기 EL소자(140)의 발광광을 취출하는 구성이다. 그 때문에 기재(121)로서는 투명하거나 또는 불투명하여도 좋다.
불투명한 기재로는 예를 들면, 알루미나 등의 세라믹, 스텐레스 등의 금속 쉬트에 표면산화 등의 절연처리를 실시한 것 이외에, 열경화성 수지, 열가소성 수지 등을 들 수 있다. 또 화소전극(141)을 금속막 등의 반사성이 있는 막으로 구성하는 것이 바람직하다. 또 도4의 (a) 및 (b)에서, 본 예에서는 화소전극(141)을 양극으로 하고, 대향전극(154)을 음극으로 하고 있으나, 양극과 음극을 바꾼 구성으로 하여도 좋다.
도4의 (b)에서, 백 에미션형의 유기 EL장치에서 TFT (143)가 설치되어 있는 기재(121)측으로부터 유기 EL소자(140)의 발광광을 취출하는 구성이다. 그 때문에 기재(121)로서는 투명 또는 반투명의 것이 사용된다. 투명 또는 반투명한 기재로는, 예를 들면 유리 기판, 석영 기판, 수지 기판(플라스틱 기판, 플라스틱 필름 기판) 등을 들 수 있고, 특히 저가의 소다 유리 기판이 적합하게 사용된다. 또 소다 유리 기판을 사용하는 경우, 이에 실리카 코팅을 실시함으로써, 산알칼리에 약한 소다 유리가 보호되는 동시에, 기재의 평탄성의 향상이 도모된다. 또 기재에 색필터 막이나 발광성 물질을 함유한 색변환막, 또는 유전체 반사막을 배치하여, 취출되는 광의 파장을 제어 하여도 좋다.
또 부호 281은 화소 영역(102)의 경계에 설치되는 간막이 부재(뱅크)이다. 간막이 부재(281)는 유기 EL소자(140)의 형성시에 인접하는 유기 EL소자(140) 끼리의 재료의 섞임을 방지하는 등의 역할이 있다. 이 도면에서는 간막이 부재(281)는 정변(頂邊)의 길이가 저변(低邊)의 길이보다 작은 테이퍼 구조를 가지고 있으나, 반대로 정변의 길이가 저변의 길이와 동등하거나 또는 큰 구조라도 좋다.
또 백 에미션형의 유기 EL장치에서는, TFT(143)가 설치되어 있는 기재(121) 측으로부터 발광층(286)의 발광광을 취출하는 구성이기 때문에, 광을 효율적으로 취출는 것을 목적으로, 유기 EL소자(140)의 바로 아래에 TFT(143)를 배치하는 것을 피하고, TFT (143)를 간막이 부재(281)의 아래에 배치하는 것이 바람직하다.
도5는 간막이 부재(281)의 평면구조의 형태예를 나타내고 있다.
간막이 부재(281)는 복수의 화소 영역(102)의 경계에 위치하고, 복수의 화소 영역(102)의 배열에 대응하여 개구(開口)를 가져 형성된다.
도5의 (a)에서 간막이 부재(281)는 매트릭스 상으로 배열되는 복수의 화소 영역(102)에 대응하여 격자상으로 설치되어 있다. 또 도5의 (b)에서, 간막이 부재(281)는, 스트라이프 상으로 배열되는 복수의 화소 영역(102)에 대응하여 스트라이프 상으로 설치되어 있다. 본 예에서는 간막이 부재(281)는 도5의 (a)에 나타낸 격자상의 평면구조로 된다. 또 화소 영역(102)의 배열 및 간막이 부재(281)의 평면형상은 이에 한정되지 않고, 예를 들면 일렬 마다 어긋난 배열로 되는 소위 델타 배열의 화소 영역과 그에 따른 형상으로 하여도 좋다. 또 앞의 도2에 나타낸화소전극(154)의 형상에 따라서, 간막이 부재(281)의 형상을 정하여도 좋다. 예를 들면 화소전극이 귀퉁이가 제거된 원형이나 타원형 등의 형상인 경우, 간막이 부재(281)도 그에 맞추어서 귀퉁이가 없는 형상으로 하여도 좋다.
도6은 톱 에미션형의 유기 EL장치의 단면구조를 확대하여 나타내고 있다.
도6에서, 유기 EL장치는, 기재(121)와, 인듐주석 산화물(ITO) 등의 투명전극 재료로 되는 화소전극(141)(양극)과, 화소전극(141)으로부터 정공을 수송가능한 정공수송층(285)과, 전기광학 물질의 하나인 유기 EL물질을 함유한 발광층(286)(유기 EL층)과, 발광층(286)의 상면에 설치되어 있는 전자수송층(287)과, 전자수송층(287) 상면에 설치되어 있는 음극(154) (대향전극)과, 기재(121) 위에 형성되는 TFT(142, 143)를 가지고 있다. 음극(154)은 소자 전면을 덮도록 형성되어 있고, 화소전극(141)과 쌍으로 되어서 유기 EL소자(140)에 전자를 주입하는 역할을 한다. 이 음극(154)은 단층구조이거나 또는 복층구조라도 좋다. 또 음극(154)의 형성재료로는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 금(Au), 은(Ag), 칼슘(Ca) 이외에 불화리튬 등을 들 수 있다. 이들 재료는 단독으로 사용하여도 좋고, 이들 단체 재료의 적층막 또는, 합금으로서 사용하여도 좋다.
TFT(142,143)는, 본 예에서는 양쪽 모두 n채널형으로 형성되어 있다. 또 TFT(142, 143)는 양쪽 모두 n채널형 TFT에 한정되지 않고, 쌍방 또는 어느 한쪽에 p채널형 TFT를 사용하여도 좋다.
TFT(142,143)는, 예를 들면 SiO2를 주체로 하는 하지(下地) 보호막(201)을거쳐서 기재(121)의 상면에 설치되어 있고, 하지 보호막(201) 상층에 형성된 실리콘 등으로 되는 반도체막(204,205)과, 반도체막(204,205)을 덮도록, 하지 보한막(201) 상층에 설치된 게이트 절연막(220)과, 게이트절연막(220) 상면 중 반도체막(204, 205)에 대향하는 부분에 설치된 게이트 전극(229, 230)과, 게이트 전극(229,230)을 덮도록 게이트 절연막(220) 상층에 설치된 제1 층간 절연막(250)과, 게이트 절연막(220) 및 제1 층간 절연막(250)에 걸쳐서 개공(開孔)되는 콘택트 홀을 통해서 반도체막(204,205)과 접속하는 소스 전극(262,263)과, 게이트전극(229,230)을 사이에 끼워서 소스 전극(262,263)과 대향하는 위치에 설치되고, 게이트 절연막(220) 및 제1 층간 절연막(250)에 걸쳐서 개공(開孔)되는 콘택트 홀을 통해서 반도체막(204,205)과 접속하는 드레인 전극(265,266)과, 소스 전극(262,263) 및 드레인전극(265,266)을 덮도록 제1 층간 절연막(250) 상층에 설치된 제2 층간 절연막(270)을 구비하고 있다.
또 톱 에미션형의 경우, 제2 층간 절연막(270)을 평탄화막으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해서 광의 난반사를 억제할 수 있다.
제2 층간 절연막(270)의 상면에 화소전극(141)이 배치되고, 화소전극(141)과 드레인전극(266)은, 제2 층간 절연막(270)에 설치된 콘택트 홀(275)을 통해서 접속되어 있다.
또 제1 층간 절연막(250)과 제2 층간 절연막(270)의 재질이 서로 다른 경우, 도면에 나타낸 바와 같이 제1 층간 절연막(250)에 설치된 콘택트 홀과 제2 층간 절연막(270)에 설치된 콘택트 홀(275)은 겹쳐지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
반도체막(204,205) 중, 게이트 절연막(220)을 사이에 끼워서 게이트전극 (229,230)과 겹쳐지는 영역이 채널 영역(246,247)으로 되어 있다. 또 반도체막(204,205) 중, 채널 영역(246,247)의 소스측에는 소스 영역(233,236)이 설치되고, 채널 영역(246,247)의 드레인측에는 드레인 영역(234,235)이 설치되어 있다. 이 중 소스 영역(233,236)이 게이트 절연막(220)과 제1 층간 절연막(250)에 걸쳐서 개공되는 콘택트 홀을 통해서, 소스 전극(262,263)에 접속되어 있다. 한편 드레인 영역(234,235)이 게이트 절연막(220)과 제1 층간 절연막(250)에 걸쳐서 개공하는 콘택트 홀을 통해서, 소스 전극(262,263)과 동일층으로 되는 드레인전극(265,266)에 접속되어 있다. 화소전극(141)은 드레인 전극(266)을 통해서, 반도체막(205)의 드레인 전극(235)에 전기적으로 접속되어 있다.
제2 층간 절연막(270) 표면 중의 유기 EL장치가 설치되어 있는 것 이외의 부분과 음극(154) 사이에는, 실리카 에어로 겔 등의 전술한 저유전율 재료에 의해서 형성되는 제3 절연층으로서의 간막이 부재(281)가 설치되어 있다. 간막이 부재(281)는 저유전율 재료에 의해서 형성되어 있으므로 기생 용량이 낮게 억제되어 있다.
간막이 부재(281)와 제2 층간 절연막(270) 사이에는 질화규소, 산화질화규소, 또는 질화티탄, 질화탄탈 등으로 되는 배리어층(271)이 설치되어 있다. 이 배리어층(271)은 간막이 부재(281)를 통과한 금속(예를 들면, 알칼리금속(가동이온))이 TFT(142, 143)에 침입하는 것을 방지하는 역할을 한다.
또 간막이 부재(281)의 측면 및 상면은, 무기 폴리머 또는 유기 폴리머 등으로 되는 보호막(272)으로 덮여져 있다. 보호막(272)은 액체분이나 가스, 또는 금속 등의 물질의 간막이 부재(281) 내로의 침입을 방지하는 것이다. 또 이 보호막(272)에 의해서 간막이 부재(281)를 통해서 물질의 확산이 억제된다. 또 간막이 부재(281) 중 보호막(272)에 의한 피복 전극은, 도면에 나타낸 것에 한정하지 않고, 예를 들면 간막이 부재(281)의 전체면을 보호막(272)으로 덮어도 좋다.
다음에 본 발명의 전기광학장치의 제조방법(배선기판의 제조방법을 포함함)을 상술한 유기 EL장치를 구비한 표시장치를 제조하는 프로세스에 적용한 실시예에 대하여 도7∼도11을 참조하여 설명한다. 또 여기에서는 전술한 TFT(142, 143)를 포함한 유기 EL장치와 동시에, N형 및 P형의 구동회로용 TFT를 제조하는 프로세스에 대하여 설명한다.
우선 도7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기재(121)에 대하여, 필요에 따라서 TEOS(테트라에톡시실란)나 산소 가스 등을 원료로 하여 플라스마 CVD법에 의해서 두께 약 200∼500nm의 실리콘 산화막으로 되는 하지 보호막(201)을 형성한다. 또 하지 보호막으로서, 실리콘 산화막 이외에, 실리콘 질화막이나 실리콘 산화질화막을 설치하여도 좋다.
다음에 기재(121)의 온도를 약 350℃로 설정하여, 하지 보호막의 표면에, ICVD법, 플라스마 CVD법 등을 사용하여 두께 약 30∼70nm의 아모르퍼스 실리콘막으로 되는 반도체막(200)을 형성한다. 반도체막(200)으로는, 아모르퍼스 실리콘 막에 한정되지 않고, 미결정(微結晶) 반도체막 등의 아모르퍼스 구조를 포함한 반도체막이면 된다. 또 아모르퍼스 실리콘 게르마늄막 등의 비정질 구조를 포함한화합물 반도체막이라도 좋다.
계속해서 이 반도체막(200)에 대하여 레이저 어닐법이나, 급속가열법(램프 어닐법이나 열 어닐법 등) 등의 결정화공정을 행하여, 반도체막(200)을 폴리실리콘막으로 결정화한다. 레이저 어닐법에서는 예를 들면 엑시머 레이저로 빔의 장치수가 400mm인 라인 빔을 사용하고, 그 출력강도는 예를 들면 200mJ/cm2로 한다. 또 YAG 레이져의 제2 고조파 또는 제3 고조파를 사용하여도 좋다. 라인 빔에 대하여는 그 단방향에서의 레이저 강도의 피크치의 90%에 상당하는 부분이 각 영역마다 겹치도록 라인 빔을 주사하는 것이 좋다.
다음에 도7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피법 등을 사용한 패터닝에 의해서, 반도체막(폴리실리콘막)(200)의 불필요한 부분을 제거하고, TFT의 각 형성 영역에 대응하여, 섬(島) 형상의 반도체막(202, 203,204,205)을 형성한다.
계속해서 TEOS나 산소 가스 등을 원료로서 플라스마 CVD 법에 의해서 두께 약 60∼150nm의 실리콘 산화막 또는 질화막(실리콘 산화질화막 등)으로 되는 게이트 절연막(220)을 반도체막(200)을 덮도록 형성한다. 게이트 절연막(220)은 단층구조이거나 적층구조라도 좋다. 또 플라스마 CVD법에 한정하지 않고, 열산화법 등의 다른 방법을 이용하여도 좋다. 또 열산화법을 이용하여 게이트 절연막(220)을 형성할 때에는 반도체막(200)의 결정화도 행하여, 이 반도체막을 폴리 실리콘막으로 할 수 있다.
다음에 도7의 (c)에 나타낸 바와 같이, 게이트 절연막(220)의 전체 표면에도프드 실리콘, 실리사이드 막이나, 알루미늄, 탄탈, 몰리브덴, 티탄, 텅스텐 등의 금속을 함유한 게이트 전극형성용 도전막(221)을 형성한다. 이 도전막(221)의 두께는 예를 들면 200nm 정도이다.
계속해서 게이트전극 형성용 도전막(221)의 표면에는 패터닝용 마스크(222)를 형성하고, 이 상태에서 패터닝을 행하여, 도7의 (d)에 나타낸 바와 같이, P형의 구동회로용 트랜지스터를 형성하는 측에 게이트 전극(223)을 형성한다. 이 때 N형의 화소전극용 트랜지스터 및 N형의 구동회로용 트랜지스터 측에는 게이트 전극형성용 도전막(221)이 패터닝용 마스크(222)로 덮여져 있으므로, 게이트 전극 형성용 도전막(221)은 패터닝 되는 일은 없다. 또 게이트전극은 단층의 도전막으로 형성하여도 좋고, 적층구조로 하여도 좋다.
다음에 도7의 (e)에 나타낸 바와 같이, P형의 구동회로용 트랜지스터의 게이트전극(223)과, N형의 화소전극용 트랜지스터가 형성되는 영역과 N형의 구동회로용 트랜지스터가 형성되는 영역에 남은 게이트 전극형성용 도전막(221)을 마스크로 하여, p형 불순물 원소(본 예에서는 보론)를 이온 주입한다. 도즈량은 예를 들면 약 1×1015cm-2이다. 그 결과 불순물 농도가 예를 들면에 1×1020cm-3의 고농도의 소스·드레인 영역(224, 225)이 게이트 전극(223)에 대하여 자기정합적으로 형성된다. 여기서 게이트전극(223)으로 덮여지고, 불순물이 도입되지 않았던 부분이 채널영역(226)으로 된다.
다음에 도8의 (a)에 나타낸 바와 같이, P형의 구동회로용 트랜지스터 측을완전히 덮고, 또한 N형의 화소전극용 TFT(10) 및 N형의 구동회로용 트랜지스터 측의 게이트 전극형성 영역을 덮는 레지스트 마스크 등으로 되는 패터닝용 마스크(227)를 형성한다.
다음에 도8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 패터닝용 마스크(227)를 사용하여 게이트 전극형성용 도전막(221)을 패터닝하여, N형의 화소전극용 트랜지스터 및 N형의 구동회로용 트랜지스터의 게이트 전극(228,229,230)을 형성한다.
계속해서 패터닝용 마스크(227)를 남긴 채로, n형 불순물 원소(본 예에서는 인)를 이온 주입한다. 도즈량은 예를 들면 1×1015cm-2이다. 그 결과 패터닝용 마스크(227)에 대하여 자기정합적으로 불순물이 도입되고, 반도체막(203,204,205) 중에 고농도 소스·드레인 영역(231,232,233,234,235,236)이 형성된다. 여기서 반도체 막(203,204,205) 중, 고농도의 인이 도입되어 있지 않은 영역은, 게이트전극(228,229,230)으로 덮여져 있는 영역보다 넓다. 즉 반도체막(203,204,205) 중, 게이트 전극(228,229,230)과 대향하는 영역의 양측에는 고농도 소스·드레인 영역(231,232,233,234,235,236) 사이에 고농도의 인이 도입되어 있지 않은 영역(후술하는 저농도 소스·드레인 영역)이 형성된다.
다음에 패터닝용 마스크(227)를 제거하고, 이 상태에서 n형 불순물 원소(본 예에서는 인)를 이온 주입한다. 도즈량은 예를 들면 1×1013cm-2이다.
그 결과 도8의 (c)에 나타낸 바와 같이, 반도체막(203,204,205)에는 게이트전극(228,229,230)에 대하여 자기정합적으로 저농도의 불순물이 도입되어, 저농도소스·드레인 영역(237, 238, 239, 240, 241, 242)이 형성된다. 또 게이트 전극( 228,229,230)과 겹치는 영역에는 불순물이 도입되지 않고, 채널 영역(245,246,247)이 형성된다.
다음에 도8의 (d)에 나타낸 바와 같이, 게이트전극(228.229, 230)의 상면측에 제1 층간 절연막(250)을 형성하고, 포토리소그래피법 등에 의해서 패터닝하여 소정의 소스 전극위치, 드레인 전극위치에 콘택트 홀을 형성한다. 제1 층간 절연막(259)으로는, 예를 들면, 실리콘 산화질화막이나 실리콘 산화막 등의 실리콘을 함유한 절연막을 사용하면 좋다. 또 단층이거나 적층막이라도 좋다. 또 수소를 함유한 분위기 중에서 열처리를 행하여 반도체막의 홀(unpaired) 결합손을 수소 종단(終端)(수소화) 한다. 또 플라스마에 의해서 여기된 수소를 사용하여 수소화를 행하여도 좋다.
계속해서 이 위에서 알루미늄막, 크롬막이나 탄탈막 등의 금속막을 사용하여 소스 전극, 드레인 전극으로 되는 도전막(251)을 형성한다. 도전막(251)의 두께는 예를 들면 200nm∼300 nm 정도이다. 도전막은 단층이거나 적층막이라도 좋다.
계속해서 소스 전극, 드레인 전극의 위치에 패터닝용 마스크(252)를 형성하는 동시에, 패터닝을 행하여, 도8의 (e)에 나타낸 바와 같이, 소스 전극(260, 261, 262,263), 및 드레인 전극(264,265,266)을 동시에 형성한다.
다음에 도9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 질화규소 등으로 되는 제2 층간 절연막(270)을 형성한다. 이 제2 층간 절연막(270)의 두께는, 예를 들면 1∼2μm 정도이다. 제2 층간 절연막(270)의 형성재료로서는 실리콘 산화막이나 유기수지 등의광을 투과가능한 재료가 사용된다. 유기수지로서는 아크릴, 폴리이미드, 폴리아미드, BCB(벤조시클로부텐) 등을 사용할 수 있다.
다음에 도9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제2 층간 절연막(270)을 에칭 제거하여 드레인 전극(266)에 달하는 콘택트 홀(275)을 형성한다.
다음에 도9의 (c)에 나타낸 바와 같이, 콘택트 홀(275) 내에 매립되도록, 예를 들면 ITO나 불소를 도프하여 되는 SnO2, 또 ZnO나 폴리아닐린 등의 투명전극 재료로 되는 막을 형성하여, 소스·드레인 영역(235,236)에 전기적으로 접속하는 화소전극(141)을 형성한다. 또 이 화소전극(141)은 EL소자의 양극으로 된다.
다음에는 도10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 배리어층(271)을 형성한다. 배리어층(271)을 형성하는 위치는, 후에 간막이 부재(281)가 형성되는 위치이고, 제2 층간 절연막(270) 위의 화소전극(141)에 인접되는 위치이다. 배리어층(271)의 재료는 예를 들면, 질화규소, 산화질화규소, 질화티탄, 질화탄탈 등을 사용할 수 있다. 배리어층(271)의 형성방법은, 재료에 따라서 적당히 선택되며, 예를 들면 CVD법, 코팅법, 스퍼터법, 증착법 등이 사용된다. 배리어층(271)은, 예를 들면, 제2 층간 절연막(270) 및 화소전극(141)의 전체면에 재료막을 형성하고, 그 후 재료막을 포토리소그래피법 등에 의해서 패터닝함으로써 형성한다. 배리어층(271)의 개구부는 화소전극(141)의 형성위치에 대응하여 설치된다. 또 배리어층(271)의 일부를 화소전극(141)의 둘레의 가장자리부와 겹치도록 형성하여도 좋다.
다음에는 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 실리카 에어로 겔, 다공질 실리카등의 저유전율 재료를 사용하여 배리어층(271) 위에 간막이 부재(281)를 형성한다. 예를 들면 실리카 에어로 겔을 사용하는 경우, 전술한 바와 같이 졸겔법에 의해서 습윤 겔을 제조하는 공정, 습윤 겔을 숙성시키는 공정, 및 초임계 건조법에 의해서 습윤 겔을 건조하여 에어로 겔을 얻는 초임계 건조공정을 거쳐서, 기재(121) 위에 실리카 에어로 겔의 층을 형성하고, 그 후 에칭이나 애싱 등에 의해서 패터닝하여 소정 형상의 간막이 부재(281)를 얻는다. 또 간막이 부재(281)의 저면이 배리어층(271) 내로 들어가도록 패터닝하는 것이 바림직하다.
다음에 도10의 (c)에 나타낸 바와 같이, 무기 폴리머나 유기 폴리머 등의 재료를 사용하여 보호막(272)을 형성한다. 이 때 간막이 부재(281)의 상면 및 측면을 보호막(272)으로 덮도록 보호막(272)을 형성한다. 보호막(272)은 간막이 부재(281) 만을 덮도록 부분적으로 도포함으로써 형성하여도 좋고, 또는 소자 전체면에 피막을 형성한 후, 포토리소그래피법 등에 의해서 패터닝하여 형성하여도 좋다. 이 보호막(Z72)에 의해서, 간막이 부재(281)가 기계적으로 보강되는 동시에, 이후의 공정에서의 간막이 부재(281) 내로의 물질의 침입이 방지된다. 또 간막이 부재(281)의 저면이 배리어층(271)보다 좁게 형성되어 있으면, 간막이 부재(281)의 벽면의 모두가 보호막(272) 및 배리어층(271)에 의해서 덮여져서, 간막이 부재(281) 내로의 물질의 침입이나 간막이 부재(281)를 통한 물질의 확산이 효과적으로 방지된다. 또 다음에 설명하는 정공 수송층의 형성재료 등, 액상의 재료를 간막이 부재(281)의 개구위치에 배치하는 경우는, 그 액상의 재료에 대하여 발액성(撥液性) 혹은 친액성을 갖는 재질을 보호막(272)으로 사용하여도 좋다. 또는 플라스마 처리 등의 표면처리에 의해서, 그 액체의 재료에 대하여 소망하는 친화력을 부여하여도 좋다. 액상의 재료에 대한 보호막의 친화력을 제어함으로써 액상 재료의 배치를 용이하게 하거나, 그 재료에 의해서 형성되는 막의 평탄성을 높이거나 할 수 있다.
다음에 도11의 (a)에 나타낸 바와 같이, 화소전극(141)을 덮도록 정공 수송층(285)을 형성한다. 정공 수송층(285)의 형성공정에서는, 액적(液滴) 토출로서 예를 들면 잉크젯 장치를 사용함으로써, 형성재료를 화소전극(141) 위에 토출한다. 그 후 건조처리 및 열처리를 행하여, 화소전극(141) 위에 정공수송층(286)을 형성한다. 잉크젯방식을 사용한 층의 형성에서는, 예를 들면 잉크젯 헤드에 형성되는 토출 노즐(H1)을 화소전극(141)에 대향하여 배치하고, 노즐(H1)로부터 재료를 토출한다. 화소전극(141)의 주위에는 간막이 부재(281)가 형성되어 있고, 노즐(H1)과 기재(121)를 상대 이동시키면서, 노즐(H1)로부터 1 방울당의 액량이 제어된 재료를 화소전극(141) 위에 토출한다.
잉크젯 방식의 토출기술로는, 대전 제어방식, 가압 진동방식, 전기기계 변환식, 전기열 변환방식, 정전 흡인방식 등을 들 수 있다. 대전 제어방식은 재료에 대전 전극으로 전하를 부여하고, 편향전극으로 재료의 비상(飛翔) 방향을 제어하여 노즐로부터 토출시키는 것이다. 또 가압 진동방식은 재료에 30kg/cm2정도의 초고압을 인가하여 노즐 선단측에 재료를 토출시키는 것이며, 제어전압을 걸지 않는 경우에는 재료가 직진하여 노즐로부터 토출되고, 제어전압을 걸면 재료간에 정전적인반발이 일어나, 재료가 비산하여 노즐로부터 토출되지 않는다. 또 전기기계 변환방식은 피에조 소자(압전소자)가 펄스적인 전기신호를 받아서 변형되는 성질을 이용한 것으로써, 피에조 소자가 변형됨으로써 재료를 저장한 공간에 가요물질을 통해서 압력을 가하고, 이 공간으로부터 재료를 밀어내어 노즐로부터 토출시키는 것이다. 또 전기열변환방식은 재료를 저장한 공간 내에 설치한 히터에 의해서, 재료를 급격하게 기화시켜서 버블을 발생시키고, 버블의 압력에 의해서 공간 내의 재료를 토출시키는 것이다. 정전흡인방식은 재료를 저장한 공간 내에 미소 압력을 가하여, 노즐에 재료의 메니스커스(meniscus)를 형성하고, 이 상태로 정전인력을 가한 후 재료를 인출하는 것이다. 또 이 이외에 전장(電場)에 의한 유체의 점성변화를 이용하는 방식이나, 방전 불꽃으로 날리는 방식 등의 기술도 적용 가능하다.
또 액적 토출에 의해서 정공수송층(285)이나 후술하는 발광층(286), 전자 수송층(287)을 형성하는 경우, 플라스마 처리 등을 사용하여, 화소전극(141) 표면의 친액화처리, 간막이 부재(281) 표면(보호막(272) 표면)의 발액화(撥液化) 처리를 미리 행하여 두는 것이 바람직하다.
또 이 정공 수송층의 형성공정을 포함하여 이 이후의 공정은, 물, 산소가 없는 분위기로 하는 것이 바림직하다. 예를 들면, 질소 분위기, 아르곤 분위기 등의 불활성 가스 분위기에서 행하는 것이 바람직하다.
정공 수송층(285)의 형성재료로는, 특별히 한정되지 않고 공지의 것이 사용 가능하며, 예를 들면 피라졸린 유도체, 아릴아민 유도체, 스틸벤 유도체, 트리페닐디아민 유도체 등을 들 수 있다. 구체적으로는 특개소63-70257호, 동63-175860호, 특개평 2- 135359호, 동2-135361호, 동2-209988호, 동3-37992호, 동3-152184호 공보에 기재되어 있는 것 등이 예시되지만, 트리페닐디아민 유도체가 바람직하고, 그 중에서 4, 4'-비스(N(3-메틸페닐)-N-페닐 아미노)비페닐이 적합하다.
또 정공 수송층을 대신하여 정공 주입층을 형성하도록 하여도 좋고, 또 정공 주입층과 정공 수송층을 모두 형성하도록 하여도 좋다. 그 경우 정공 주입층의 형성재료로는, 예를 들면 동프탈로시아닌(CuPc)이나, 폴리테트라하이드로 티오페닐페닐렌인 폴리페닐렌비닐렌, 1,1-비스-(4-N, N-디톨릴아미노페닐)시클로헥산, 트리스(8-하이드록시퀴놀리놀) 알루미늄 등을 들 수 있으나, 특히 동프탈로시아닌(CuPc)을 사용하는 것이 바람직하다. 정공 주입층과 정공 수송층을 모두 형성하는 경우에는, 예를 들면 정공 수송층의 형성에 앞서서 정공 주입층을 화소전극 측에 형성하고, 그 위에 정공 수송층을 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 정공 주입층을 정공 수송층과 함께 형성함으로써, 구동전압의 상승을 제어할 수 있는 동시에, 구동수명(반감기)을 길게 할 수 있다.
다음에 도11의 (b)에 나타낸 바와 같이, 정공 수송층(285) 위에 발광층(286)을 형성한다. 발광층(286)의 형성공정에서는, 정공 수송층(285)과 마찬가지로, 액적 토출로서 예를 들면 잉크젯 장치를 사용함으로써 형성재료를 화소전극(141) 위에 토출한다. 그 후에 건조처리 및 열처리를 행하여, 화소전극(141) 위에 발광층(286)을 형성한다. 또 컬러 대응의 경우는 청색(B), 적색(R), 및 녹색(G)의 각 색에 대응한 발광층(286)을 소정의 배열로 형성한다.
발광층(286)의 형성재료로는, 특별히 한정되지 않고, 저분자의 유기 발광색소나 고분자발광체, 즉 각종의 형광물질이나 인광 물질로 되는 발광물질이 사용가능하다. 발광물질로 되는 공역계 고분자 중에서는 아릴렌비닐렌 구조를 함유한 것이 특히 바람직하다. 저분자 형광체에서는 예를 들면 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 페릴렌 유도체, 폴리메틴계, 크산텐계, 쿠말린계, 시아닌계 등의 색소류, 8-하이드로퀴놀린 및 그 유도체의 금속착체, 방향족 아민, 테트라페닐시클로펜타디엔 유도체 등, 또는 특개소57-51781, 동59-194393호 공보 등에 기재되어 있는 공지의 것이 사용 가능하다.
다음에 도11의 (c)에 나타낸 바와 같이, 발광층(286) 위에 전자 수송층(287)을 형성한다. 전자수송층(287)의 형성공정에서는, 정공 수송층(285) 및 발광층(286)과 마찬가지로, 액적 토출로서 예를 들면 잉크젯 장치를 사용함으로써 형성재료를 화소전극(141) 위에 토출한다. 그 후에 건조처리 및 열처리를 행하여, 화소전극(141) 위에 전자수송층(287)을 형성한다.
전자수송층(287)의 형성재료로는 특별히 한정되지 않고, 옥사디아졸 유도체, 안트라퀴논디메탄 및 그 유도체, 벤조퀴논 및 그 유도체, 나프토퀴논 및 그 유도체, 안트라퀴논 및 그 유도체, 테트라시아노안스라퀴노디메탄 및 그 유도체, 플루오렌 유도체, 디페닐 디시아노에틸렌 및 그 유도체, 디페노퀴논 유도체, 8-하이드록시퀴놀린 및 그 유도체의 금속착체 등이 예시된다. 구체적으로는 앞서의 정공 수송층의 형성재료와 마찬가지로, 특개소63-70257호, 동63-175860호 공보, 특개평2-135359호, 동2-135361호, 동2-209988호, 동3-379923호, 동3-152184호 공보에 기재되어 있는 것 등이 예시되고, 특히 2-(4-비페닐-5-(4-t-부틸페닐)-1,3,4-옥사디아졸, 벤조퀴논, 안트라퀴논, 트리스(8-퀴놀리놀)알루미늄이 적합하다.
또 정공 수송층(285)의 형성재료나 전자 수송층(287)의 형성재료를, 발광층(286)의 형성재료에 혼합하여, 발광층 형성재료로서 사용하여도 좋다. 그 경우 정공 수송층 형성재료나 전자 수송층 형성 재료의 사용량에 대하여는, 사용하는 화합물의 종류 등에 따라서 다르지만, 충분한 성막성과 발광특성을 저해하지 않는 양의 범위에서 그것을 고려하여 적당히 결정된다. 통상 발광층 형성재료에 대하여 1∼40중량%로 되고, 더욱 바람직하기로는 2∼30중량%로 된다.
다음에 도11의 (d)에 나타낸 바와 같이, 기재(121)의 표면 전체에 또는 스트라이프 상으로 음극(154)(대향전극)을 형성한다. 음극(154)는 Al, Mg, Li, Ca 등의 단체재료의 단층구조로 하거나 또는 적층구조로 하여도 좋다. 또는 Mg: Ag(10:1 합금) 등의 합금재료의 구조로도 좋고, 합금재료로 되는 층을 포함한 적층구조로 하여도 좋다. 구체적으로는 Li2O(0.5nm 정도)/Al나 LiF(0.5nm 정도)/Al, MgF2/Al 등 적층막을 들 수 있다. 예를 들면 발광층에 가까운 측에는 일함수가 작은 재료를 형성하는 것이 바림직하고, 예를 들면 Ca, Ba 등을 사용하는 것이 가능하고, 또 재료에 따라서는 하층에는 LiF 등을 얇게 형성하는 쪽이 좋은 경우도 있다. 또 상부측(밀봉측)에는 하부측보다 일함수가 높은 재료, 예를 들면 Al를 사용할 수도 있다.
이 음극(154)은 예를 들면 증착법, 스퍼터법, CVD법 등으로 형성하는 것이 바람직하고, 특히 증착법으로 형성하는 것이, 열에 의한 발광층(286)의 손상을 방지할 수 있는 점에서 바람직하다.
또 음극(154)의 상부에는 증착법, 스퍼터법, CVD법 등에 의해서 형성한 Al막, Ag막 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또 그 두께는 예를 들면 100∼1000nm의 범위가 바림직하고 특히 200∼500nm 정도가 좋다. 또 음극(154) 위에, 산화방지를 위해서 SiO2, SiN 등의 보호층을 설치하여도 좋다.
이상의 프로세스에 의해서, 유기 EL장치 및 N형 및 P형의 구동회로용의 TFT가 완성된다.
그 후 유기 EL장치가 형성된 기재(121)와 밀봉 기판(148)(도6 참조)을 밀봉수지에 의해서 밀봉한다. 밀봉공정은 질소, 아르곤, 헬륨 등의 불활성 가스 분위기에서 행하는 것이 바람직하다. 대기 중에서 행하면, 음극(154)에 핀홀 등의 결함이 생긴 경우에 이 결함 부분으로부터 물이나 산소 등이 음극(154)에 침입하여 음극(154)이 산화될 우려가 있으므로 바람직하지 않다.
또 기재(121)의 배선에 음극(154)을 접속하는 동시에, 기재(121) 위 또는 외부에 설치되는 구동 IC(구동회로)에 회로소자부(146)(도6 참조)의 배선을 접속함으로써, 본 실시형태의 표시장치(100)를 얻을 수 있다.
도12는 유기 EL장치의 다른 형태예를 나타내고 있다.
도12에 나타낸 유기 EL장치는 상술한 예와 달리, 가스나 금속이온의 침입을 차단하는 밀봉층(제1 밀봉층(300), 제2 밀봉층(301), 및 제3 밀봉층(302) 중의 적어도 하나)를 갖는다.
제1 밀봉층(300)은 제1 층간절연막(250)과 제2 층간절연막(270) 사이에서, 소스 전극(262,263) 및 드레인 전극(265,266)을 덮도록 형성되고, 막 두께는 예를 들면 50∼500nm이다. 제1 밀봉층(300)을 구성하는 재료로는, 예를 들면 세라믹이나 질화규소, 산화질화규소, 산화규소 등의 재료가 사용된다. 제1 밀봉층(300)은 TFT(142, 143)에 대하여, 수분이나 발광층(286)(EL층) 등으로부터의 알칼리 금속(나트륨)의 침입을 막는다.
또 제1 밀봉층(300)을 구성하는 재료로서, 상기 알칼리 금속의 밀봉효과에 더하여, 방열효과를 갖는 재료를 사용하여도 좋다. 이와 같은 재료로는 예를 들면 B(붕소), C(탄소), N(질소) 중의 적어도 하나의 원소와, Al(알루미늄), Si(규소), P(인) 중의 적어도 하나의 원소를 함유한 절연막을 들 수 있다. 예를 들면 알루미늄의 질화물, 규소의 탄화물, 규소의 질화물, 붕소의 질화물, 붕소의 인 화물 등을 사용할 수 있다. 또 Si, Al, N, O, M을 포함한 절연막(다만 M은 희토류 원소의 적어도 1종, 바람직하게는 Ce(세륨), Yb(이테르븀), Sm(사마륨), Er(에르븀), Y(이트륨), La(란탄), Gd(가돌리늄), Dy(디스프로슘), Nd(네오듐) 중의 적어도 하나의 원소)를 사용할 수 있다.
제2 밀봉층(301)은, 제2 층간 절연막(279)과 화소전극(141) 사이에 형성되고, 막 두께는 예를 들면 50∼500nm이다. 제2 밀봉층(301)을 구성하는 재료로는, 예를 들면 세라믹이나 질화규소, 산화질화규소, 산화규소 등의 재료가 사용된다. 제2 밀봉층(301)은 수분이나, TFT(142,143)에 대하여, 수분이나 발광층(286)(EL층) 등으로부터의 알칼리 금속(나트륨)의 침입을 막는다.
제2 밀봉층(301)을 구성하는 재료로서, 상술한 제1 밀봉층에 사용되는 재료를 사용할 수 있다. 또 상기 알칼리 금속의 밀봉효과에 더하여, 방열효과를 갖게 하여도 좋다.
제2 밀봉층(301)을 형성함으로써, 상술한 배리어층(271)을 생략하여도 좋다.
제3 밀봉층(302)은 음극(154)을 덮도록 형성되고, 막 두께는 예를 들면 50∼500nm이다. 제3 밀봉층(302)을 구성하는 재료로는, 예를 들면 세라믹이나 질화규소, 산화질화규소, 산화규소 등의 재료가 사용된다. 제3 밀봉층(302)은 외부로부터의 수분의 침입을 막는다. 또 제3 밀봉층(302)을 구성하는 재료로서, 상술한 제1 밀봉층에 사용되는 재료를 사용할 수 있다. 또 상기 알칼리금속의 밀봉효과에 더하여, 방열효과를 갖게 하여도 좋다. 또 도12의 유기 EL장치는, 톱 에미션형이고, 제3 밀봉층(302)은 양호하게 광을 투과시키는 재질 및 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
또 이와 같은 밀봉층을 대신하여 또는 더하여, 광의 취출 효율을 향상시키기 위한 저굴절률율층을 형성하여도 좋다. 저굴절률층은 기재(121)보다 광의 투과굴절률이 낮은 층이며, 예를 들면 전술한 실리카 에어로 겔에 의해서 구성된다.
여기서 기재(121)의 재료인 유리의 굴절률은 1.54, 석영의 굴절률은 1.45이다. 또 저굴절률층으로서, 다공성을 갖는 SiO2막이나 폴리머 등의 다른 재료를 사용하여도 좋다. 또 저굴절률층을 구성하는 재료에, 건조제 또는 화학 흡착제를 분산시켜도 좋다. 이에 의해서 저굴절률층에 밀봉효과를 부여할 수 있다.
도13은 유기 EL장치의 다른 형태예를 나타내고 있다.
상술한 각예 에서는 스위칭용의 TFT(142)는 소위 싱글 게이트 구조로서 나타내고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 도13에 나타낸 바와 같이, 도시하지 않은 게이트선에 의해서 2개의 게이트전극(310,311)이 전기적으로 접속된 더블 게이트구조로 하여도 좋고, 또는 트리플 게이트구조 등, 소위 멀티 게이트 구조(직렬로 접속된 2개 이상의 채널 영역을 갖는 반도체막을 포함한 구조)로 하여도 좋다. 멀티 게이트 구조는 오프 전류치를 저감하는데 있어 유리하고, 화면의 대형화에도 유리하다.
도14의 (a) 및 (b)는 유기 EL표시장치 회로의 다른 예를 나타내고 있다.
도14의 (a) 및 (b)에 나타낸 회로는, 전류를 제어함으로써, EL소자의 통전제어를 행하는, 소위 전류 프로그램방식의 회로이다. 또 도14의 (a)는 소위 커런트 미러회로를 채용하고 있다. 이와 같은 회로를 채용함으로써, EL소자의 도통상태를 일정하게 유지하여, EL층을 안정되게 발광시킬 수 있다. 또 대화면의 표시장치를 구성하는데 있어서도 유리하다.
발광층의 형성재료로서 고분자발광 재료를 사용하는 경우에는, 측쇄에 발광기를 갖는 고분자를 사용할 수 있지만, 바람직하기로는 공역계 구조를 주쇄에 포함한 것으로, 특히 폴리티오펜, 폴리-p-페닐렌, 폴리아릴렌비닐렌, 폴리플루오렌 및 그 유도체가 바람직하다. 그 중에서도 폴리아릴렌비닐렌 및 그 유도체가 바람직하다. 폴리아릴렌비닐렌 및 그 유도체로는, 하기식(1)으로 나타낸 반복단위를 전체 반복 단위의 50몰% 이상 함유한 중합체인 것이 바람직하다. 반복단위의 구조에 따라 다르지만, 하기식(1)으로 나타낸 반복단위가 전체 반복단위의 70% 이상인 것이 더욱 바람직하다.
-Ar-CR=CR' - … (1)
〔여기서 Ar는 아릴렌기 또는 복소환 화합물기, R, R'은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1∼20의 유기기, 퍼플루오로알킬기, 시아노기로 되는 군에서 선택된 기를 나타냄.〕
상기 고분자발광 재료는, 상기식(1)으로 나타낸 반복단위 이외의 반복단위로서, 방향족 화합물기 또는 다른 유도체, 복소환 화합물기 또는 그 유도체, 및 그것을 조합하여 얻어지는 기 등을 함유하여도 좋다. 또 상기식(1)으로 나타낸 반복단위나 다른 반복 단위가, 예를 들면 에테르기, 에스테르기, 아미드기, 이미드기 등을 갖는 비공역의 단위에 연결되어 있어도 좋고, 반복단위에 그들의 비공역 부분이 함유되어 있어도 좋다.
폴리아릴렌비닐렌류, 예를 들면 하기식(2)에 나타낸 바와 같은, PPV(폴리(파라-페닐렌비닐렌)), MO-PPV(폴리(2.5-디메톡시-1,4-페닐렌비닐렌)), CN-PPV(폴리 (2.5-비스헥실옥시-1,4-페닐렌-(1-시아노비닐렌))), MEH-PPV(폴리[2-메톡시-5-(2'-에틸헥실옥시)]-파라페닐렌비닐렌) 등의 PPV 유도체 등을 들 수 있다.
상기에 나타낸 재료 이외에, 예를 들면 폴리(파라페닐렌), 폴리알킬플루오렌 등을 들 수 있으나, 하기식(3)으로 나타낸 바와 같은 폴리알킬플루오렌(구체적으로는 하기식(4)에 나타낸 것과 같은 폴리알킬플루오렌계 공중합체)가 특히 바림직하다.
또 상기 고분자발광 재료는, 랜덤, 블록 또는 그래프트 공중합체라도 좋고, 그 중간적인 구조를 갖는 고분자, 예를 들면 블록성을 띤 랜덤 공중합체라도 좋다. 발광의 양자수율이 높은 고분자발광 재료를 얻는 관점에서는 완전한 랜덤 공중합체보다 블록성을 띤 랜덤 공정합체나 블록 또는 그래프트 공중합체가 바람직하다. 또 여기서 형성하는 유기 EL소자는 박막으로부터의 발광을 이용하므로, 고분자발광 재료는 고체상태에서 양호한 발광 양자수율을 갖는 것이 사용된다.
상기의 재료 중, 발광층을 형성할 때의 온도에서 액상의 재료, 또는 소망의 용매에 대하여 양호한 용해성을 나타내는 재료를, 잉크젯법 등의 액체 재료를 사용한 발광층의 형성에 사용할 수 있다. 그 용매로서는 예를 들면, 클로로포름, 염화메틸렌, 디클로로에탄, 테트라하이드로푸란, 톨루엔, 크실렌 등이 적합하게 사용된다. 고분자발광 재료의 구조나 분자량에 따라 다르지만, 통상은 이들 용매에 0.1wt% 이상 용해시킬 수 있다.
또 상기 고분자발광 재료로는, 분자량이 폴리스티렌 환산으로 103∼107인 것이 바람직한 경우가 있지만, 분자량 103이하의 올리고머도 사용할 수 있다.
소망의 고분자발광 재료에 따른 합성법을 채용함으로써, 당해 소망의 고분자발광 재료를 얻을 수 있다. 예를 들면 아릴렌기에 알데하이드기가 2개 결합한 디알데하이드 화합물과, 아릴렌기에 할로겐화 메틸기가 2개 결합한 화합물과 트리페닐포스핀으로부터 얻어지는 디포스포늄염으로부터의 위티그(Wittig)반응이 예시된다. 또 다른 합성법으로서는 아릴렌기에 할로겐화 메틸기가 2개 결합한 화합물로부터의 탈할로겐화 수소법이 예시된다. 또 아릴렌기에 할로겐화 메틸기가 2개 결합한 화합물의 설포늄염을 알칼리로 중합하여 얻어지는 중간체로부터 열처리에 의해서 그 고분자발광 재료를 얻는 설포늄 염분해법이 예시된다.
보다 구체적으로 상기 고분자발광 재료의 하나의 예인 아릴렌 비닐렌계 공중합체의 합성법을 설명한다. 예를 들면 위티그(Wittig)반응에 의해서 고분자발광 재료를 얻는 경우에는, 예를 들면 우선, 비스(할로겐화메틸) 화합물, 보다 구체적으로는, 예를 들면 2,5-디옥틸옥시-p-크실리렌디브로마이드를 N, N-디메틸포름아미드 용매 중, 트리페닐포스핀과 반응시켜서 포스포늄염을 합성하고, 이것과 디알데하이드 화합물, 보다 구체적으로는 예를 들면, 테레프탈알데하이드를, 예를 들면 에틸알코올 중, 리튬에톡시드를 사용하여 축합시키는 위티그 반응에 의해서, 페닐렌비닐렌기와 2,5-디옥틸옥시-p-페닐렌비닐렌기를 함유한 고분자발광 재료를 얻을 수 있다. 이 때 공중합체를 얻기 위해서 2종류 이상의 디포스포늄염 및/또는 2종류 이상의 디알데하이드 화합물을 반응시켜도 좋다.
이 고분자발광 재료를 발광층의 형성재료로서 사용하는 경우, 그 순도가 발광특성에 영향을 주기 때문에, 합성 후, 예를 들면 재침 정제, 크로마토그래프 등에 의한 분별 등의 정제처리를 하는 것이 바람직하다.
고분자 재료의 용해성이 낮은 재료의 경우 등, 예를 들면 대응하는 전구체가 도포한 후, 상기식(5)에 나타낸 바와 같이 가열 경화됨으로써 발광층을 얻을 수 있는 것이 있다. 예를 들면 폴리페닐렌비닐렌이 발광층을 구성하는 고분자발광 재료인 경우, 대응하는 전구체의 설포늄염을 발광층으로 되는 부위에 배치한 후, 가열처리함으로써 설포늄기가 이탈하여, 발광층으로서 기능하는 폴리페닐렌비닐렌을 얻을 수 있다.
발광층을 형성할 수 있는 저분자재료로는 가시역의 발광을 나타내는 물질이라면 기본적으로 사용가능하다. 그 중에서도 방향족계의 치환기를 갖는 재료가 적합하다. 예를 들면 알루미늄퀴놀리놀착체(Alq3)나 디스티릴페닐, 또 하기식(6)으로 나타내는 BeBq2나 Zn(OXZ)2등의 종래부터 일반적으로 사용되고 있는 것에 더하여, 피라졸린다이머, 퀴놀리딘카복실산, 벤조피리륨퍼클로레이트, 벤조피라노퀴놀리딘, 루브렌, 페난트로린유로퓸 착체 등을 들 수 있다.
상기로 대표되는 고분자 재료 및 저분자 재료로부터 청색, 녹색, 및 적색의 발광을 나타낸 재료를 적당히 선택하고, 소정 위치에 배치하면 컬러 표시가 가능하다. 소정 위치에 배치할 때는, 마스크 증착법, 인쇄법, 또는 잉크젯법 등을 사용할 수 있다.
발광층을, 매질로서 기능하는 게스트에 호스트를 분산시킨, 소위 호스트/게스트형 발광층으로 할 수 있다.
호스트/게스트형 발광층에서, 당해 발광층의 발광색을 결정하는 것은, 기본적으로는 게스트 재료이므로, 소망하는 발광색에 따라서 게스트 재료를 선택할 수 있다. 일반적으로는 효율 좋게 형광을 발하는 재료가 사용된다. 호스트 재료는 기본적으로는, 게스트 재료의 발광에 관여하는 여기 상태의 준위보다 높은 에너지 준위(準位)를 갖는 재료가 호스트 재료로서 적합하다. 캐리어의 이동도가 높은 재료이어야 하는 것도 요구되는 경우가 있는데, 그 경우는 상술의 고분자 발광체 중에서 선택할 수 있다.
청색 발광을 나타내는 게스트 재료로는, 예를 들면 코로넨류, 디스티릴비페닐류 등을 들 수 있고, 녹색 발광을 나타내는 게스트 재료로는, 예를 들면 퀴나크리돈류, 르브렌류 등을 들 수 있고, 적색 발광을 나타내는 게스트 재료로는, 형광색소로는, 적색발광을 나타내는 게스트 재료로는, 예를 들면 로다민류를 들 수 있다.
호스트 재료는 게스트 재료에 따라서 적당히 선택할 수 있다. 몇가지 예를 들면 호스트 재료 및 게스트 재료를, 각각, Zn(OXZ)2및 코로넨으로 한 발광층을 형성함으로써 청색발광을 나타낸 발광층이 얻어진다.
게스트 재료로서는 인광재료도 사용할 수 있다. 예를 들면 하기식(7)으로 나타낸 Ir(ppy)3, Pt(thpy)2, PtOEP 등이 적합하게 사용된다.
또 상기식(7)으로 나타낸 인광 물질을 게스트 재료로 한 경우, 호스트 재료로는, 예를 들면 하기식(8)으로 나타낸 CBP, DCTA, TCPB, 또는 Alq3등이 적합하게 사용된다.
또 호스트/게스트형 발광층은, 공증착법, 또는 호스트 재료와 게스트 재료 또는 그 전구체를 액상화한 것을 도포하는 방법 등에 의해서 형성한다.
또 상술한 예에서는, 발광층의 하층으로서 정공 수송층을 형성하고, 상층으로서 전자 수송층을 형성했으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면 정공 수송층고 전자 수송층 중의 한쪽만을 형성하여도 좋고, 또 정공 수송층 대신에 정공 주입층을 형성하여도 좋고, 또 발광층만을 단독으로 형성하여도 좋다.
정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층에 더하여, 홀 블로킹층을 예를 들면 발광층의 대향전극층에 형성하여, 발광층의 장수명화를 도모하여도 좋다. 이와 같은 홀 블로킹층의 형성재료로는, 예를 들면 하기식(9)으로 나타낸 BCP나 하기식(10)으로 나타낸 BAlq가 사용되지만, 장기수명화의 점에서는 BAlq 쪽이 바람직하다.
또 이상과 같이 제작된 전기광학장치는, 액티브 방식 및 패시브 방식 중의 어느 방식에 의해서도 구동할 수 있음은 명백하다.
도15∼20은 본 발명의 전자기기의 실시예를 나타내고 있다.
본 예의 전자기기는, 상술한 유기 EL 표시장치 등의 본 발명의 전기광학장치를 표시수단으로서 구비하고 있다.
도15는 텔레비젼 화상이나 컴퓨터에 보내지는 문자나 화상을 표시하는 표시장치의 일례를 나타내고 있다. 도15에서, 부호 1000는 본 발명의 전기광학장치를 사용한 표시장치 본체를 나타내고 있다. 또 표시장치 본체(1000)는 상술한 유기 EL표시 장치를 사용함으로써 대화면에도 대응할 수 있다. .
또 도16은 자동차 탑재용의 네비게이션 장치의 일례를 나타내고 있다. 도16에서 부호 1010는 네비게이션 장치 본체를 나타내고, 부호 1011는 본 발명의 전기광학장치를 사용한 표시부(표시수단)를 나타내고 있다.
또 도17은 휴대형의 화상기록 장치(비디오 카메라)의 일례를 나타내고 있다. 도17에서 부호 1020은 기록장치 본체를 나타내고, 부호 1021는 본 발명의 전기광학장치를 사용한 표시부를 나타내고 있다.
또 도18은 휴대전화의 일례를 나타내고 있다. 도18에서, 부호 1030는 휴대전화 본체를 나타내고, 부호 1031는 본 발명의 전기광학장치를 사용한 표시부(표시수단)를 나타내고 있다.
또 도19는 워드프로세서, 컴퓨터 등의 정보처리장치의 일례를 나타내고 있다. 도19에서, 부호 1040는 정보처리 장치를 나타내고, 부호 1041은 정보처리장치 본체, 부호 1042는 키보드 등의 입력부, 부호 1043은 본 발명의 전기광학장치를 사용한 표시부를 나타내고 있다.
또 도20은 손목시계형 전자기기의 일례를 나타내고 있다. 도20에서 부호 1050는 시계 본체를 나타내고, 부호 1051는 본 발명의 전기광학장치를 사용한 표시부를 나타내고 있다.
도15∼도20에 나타낸 전자기기는, 본 발명의 전기광학장치를 표시수단으로서 구비하고 있으므로, 내구성 및 품질이 우수한 표시를 실현할 수 있다.
이상 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 적합한 실시예에 대하여 설명했으나, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않음은 말할 필요도 없다. 상술한 예에나타낸 각 구성부재의 제형상이나 조합 등은 하나의 예이며, 본 발명의 기술적 사상에서 일탈하지 않는 범위에서 설계요구 등에 의해 여러 변경이 가능하다.
본 발명의 기판 및 그 제조방법에 의하면, 예를 들면 도전성 부위에 의해서 생기는 기생 용량을 작게 할 수 있는 등, 성능이 안정된 기판을 실현할 수 있다.
또 본 발명의 전자장치 및 그 제조방법에 의하면, 기능막의 성능을 양호하게 발휘할 수 있고, 동작의 고속화에 적합하므로 대화면화가 가능하고, 또한 장기에 걸쳐서 안정적으로 동작하는 전기광학장치를 실현할 수 있다.
또 본 발명의 전자기기에 의하면, 본 발명의 전자장치를 표시수단으로서 구비하기 때문에, 추종성이 좋은 안정된 표시동작을 행할 수 있다.

Claims (20)

  1. 배선을 포함한 기체(基體)와,
    기체의 상면에 배치된 4 이하의 유전율을 갖는 부재를 포함하고,
    상기 상면에는 상기 부재가 형성되어 있지 않은 영역이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 배선기판.
  2. 절연기판과 배선을 포함한 기체와,
    기체의 상면에 배치된 부재를 포함하고,
    상기 기체의 상면에는 상기 부재가 형성되어 있지 않은 영역이 설치되어 있고,
    상기 배선은 상기 절연기판과 상기 상면 사이에 배치되어 있고,
    상기 부재의 유전율은 상기 절연기판의 유전율보다 낮은 것을 특징으로 하는 배선기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부재의 유전율이 3 이하임을 특징으로 하는 배선기판.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부재의 유전율이 2.5 이하임을 특징으로 하는 배선기판.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기체에는 능동소자가 포함되는 것을 특징으로 하는 배선기판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 능동소자와 상기 부재 사이에는, 적어도 물질의 투과를 억제하는 배리어층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 배선기판.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부재는 실리카 유리, 알킬실록산폴리머, 알킬실세스키옥산폴리머, 수소화 알킬실세스키옥산폴리머, 폴리아릴에테르 중 어느 하나를 함유한 스핀 온 유리막, 다이아몬드막 및 불소화 아모르퍼스 탄소막 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선기판.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부재는 다공질 재료로 되는 것을 특징으로 하는 배선기판.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 부재는 에어로 겔, 다공질 실리카, 불화마그네슘의 미립자를 분산한 겔, 불소계 폴리머, 다공성 폴리머, 및 소정의 재료에 미립자를 함유시킨 것, 중의적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선기판.
  10. 제1항 또는 제2항 기재의 배선기판의 상기 영역에 대응하여 기능막이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전자장치.
  11. 절연기판과 배선을 포함하는 기체와,
    상기 기체 상면에 배치된 복수의 화소전극과,
    상기 화소전극의 위쪽에 배치된 대향전극과,
    상기 복수의 화소전극의 각각과 상기 대향전극 사이에 배치된 전기광학 재료를 함유한 기능막과,
    상기 기능막의 주위에 설치되고, 상기 대향전극과 상기 상면 사이에 배치된 부재를 포함하고,
    상기 부재의 유전율은 상기 절연기판의 유전율보다 낮은 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  12. 배선을 포함한 기체와,
    상기 기체의 상면에 배치된 복수의 화소전극과,
    상기 화소전극의 위쪽에 배치된 대향전극과,
    상기 복수의 화소전극의 각각과 상기 대향전극 사이에 배치된 전기광학 재료를 포함한 기능막과,
    상기 기능막의 주위에 설치되고, 상기 대향전극과 상기 상면 사이에 배치된 부재를 포함하고,
    상기 부재의 유전율은 4 이하인 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 전자광학 재료는 유기 일렉트로루미네센스 재료임을 특징으로 한 전기광학장치.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 기체는 상기 화소전극에 접속된 능동소자를 더 포함하고, 상기 배선은 상기 능동소자에 신호를 공급하는 신호배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  15. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 부재는 실리카 유리, 알킬실록산폴리머, 알킬실세스키옥산폴리머, 수소화 알킬실세스키옥산폴리머, 폴리아릴에테르 중 어느 하나를 포함하는 스핀 온 유리막, 다이아몬드막, 및 불소화 아모르퍼스 탄소막 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  16. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 부재는 다공질로 되는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  17. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 부재는 에어로 겔, 다공질 실리카, 불화마그네슘의 미립자를 분산한 겔, 불소계 폴리머, 다공성 폴리머, 및 소정의 재료에 미립자를 함유시킨 것, 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기광학 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 부재와 상기 능동소자 사이에는 물질의 투과를 억제하는 배리어층이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  19. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 부재는 적어도 일부가 물질의 통과를 방지하는 보호막으로 덮여져 있는 것을 특징으로 하는 전기광학장치.
  20. 제11항 또는 제12항 기재의 전기광학장치를 표시수단으로서 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기기.
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