KR20040086556A - 전기 광학 장치의 제조 방법, 전기 광학 장치, 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 산소, 수분 등의 가스나 자외선에 의한 전기 광학층 등의 열화를 방지할 수 있도록 한 전기 광학 장치의 제조 방법, 및 이것에 의해 제조된 전기 광학 장치, 전자 기기를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 기체(200)상에, 제1 전극(23), 전기 광학층(60), 제2 전극(50)을 차례로 적층하여 이루어지는 전기 광학 소자를 가진 전기 광학 장치의 제조 방법으로서, 기상 성장법에 의해, 상기 기체(200)상에, 상기 전기 광학 소자를 덮도록 자외선 흡수층(30)을 형성하는 공정과, 플라즈마 분위기를 수반하는 기상 성장법에 의해, 상기 자외선 흡수층(30)을 덮도록 가스 배리어층(40)을 형성하는 공정을 구비한다.
Description
본 발명은 전기 광학 장치 및 그 제조 방법과, 이 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기에 관한 것이다.
전기 광학 장치의 분야에서는, 산소나 수분 등에 대한 내구성 향상이 과제로 되어 있다. 예를 들면, 유기 EL 디스플레이를 구성하는 유기 EL 소자는, 무기 양극／(유기 정공 주입층)／유기 발광층／(전자 주입층)／무기 음극으로 이루어지는 것이지만, 특히 전자를 방출하기 쉬운 재료 특성을 가진 전자 주입층은, 대기 중에 존재하는 수분과 반응하기 쉽고, 물과 반응함에 의해 전자 주입 효과가 없어져서, 다크 스폿이라 불리는 비발광 영역을 형성해 버린다.
그래서, 수분을 차단하는 밀봉 구조가 필요하게 되지만, 종래는 수분을 차단하는 유리 또는 금속제의 밀봉 기판을 접착제로 접합하여 중공(中空) 구조로 하고, 접착제 단면으로부터 침입하는 수분은 건조제로 잡아 소자에 도달되지 않는 구조를 일반적으로 사용해 왔다(예를 들면, 일본 특개평7－169567호 공보, 특개평10－12376호 공보 참조).
그러나, 디스플레이의 대형화 및 박형화／경량화에 수반하여, 외부 응력에 견디는 패널 강도를 유지하기 위해 중공 구조에서 솔리드 구조로 변경할 필요가 있다. 또한, 대형화에 수반하여 TFT나 배선 회로의 면적을 충분히 확보하기 위해, 회로 기판의 반대측으로부터 발광되는 톱 에미션 구조를 사용할 필요가 있다. 그래서, 밀봉 구조는, 투명하고 또한 경량, 내강도성이 뛰어난 얇은 구조를 취할 필요가 있고, 또, 건조제를 제거해도 방습 성능이 얻어지는 구조가 요구되고 있다.
근년, 박막 밀봉이라 불리는 투명하고 가스 배리어성이 뛰어난 SiOx, SiNx, AlOx 박막이 연구되고 있으며, 고밀도 플라즈마원을 사용한 고밀도 플라즈마 막형성법(이온 플레이팅, ECR 플라즈마 스퍼터, ECR 플라즈마 CVD, 표면파 플라즈마 CVD, ICP－CVD 등)을 사용함으로써, 수분을 완전히 차단하는 박막을 형성할 수 있다. 그러나, 이 방법에서는, 막형성시에 생기는 자외선이나 플라즈마 이온의 영향으로 하지의 발광층 등이 열화해 버리는 과제가 있었다. 또한, 제조 공정 중 뿐만이 아니라, 이러한 전기 광학 장치를 옥외에서 사용할 때에도, 외광에 포함되는 자외선은 소자의 수명을 저하시키기 때문에, 발광 소자 등을 이러한 자외선으로부터 보호할 필요가 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 창안된 것이며, 가스 배리어층의 형성에 의한 전기 광학층 등의 열화를 방지할 수 있도록 한, 전기 광학 장치 및 그 제조 방법, 전자 기기를 제공함을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 전기 광학 장치의 배선 구조를 나타내는 모식도.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 전기 광학 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도.
도 3은 도 2의 A－B선에 따른 단면도.
도 4는 도 2의 C－D선에 따른 단면도.
도 5는 도 3의 요부 확대 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 전기 광학 장치의 제조 방법을 공정 순서로 설명하는 단면도.
도 7은 도 6에 이어지는 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 8은 도 7에 이어지는 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 9는 도 8에 이어지는 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 10은 도 9에 이어지는 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 전기 광학 장치의 단면도.
도 12는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 전기 광학 장치의 단면도.
도 13은 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 전기 광학 장치의 단면도.
도 14는 본 발명의 전자 기기의 일례를 나타내는 사시도.
[부호의 설명]
1…EL 표시 장치(전기 광학 장치), 21···음극 보호층(전극 보호층), 22···완충층, 23…화소 전극(제1 전극), 24···완충층 보호층, 30…자외선 흡수층, 40···가스 배리어층, 50…음극(제2 전극), 60…발광층(전기 광학층), 200···기체, 204…보호층, 205…접착층, 206…보호 기판
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은, 기판 상에, 적어도 제1 전극, 전기 광학층, 제2 전극을 차례로 적층하여 이루어지는 전기 광학 소자를 가진 전기 광학 장치의 제조 방법으로서, 기상 성장법에 의해, 상기 기판상에, 상기 전기 광학 소자를 덮도록 자외선 흡수층을 형성하는 공정과, 플라즈마 분위기를 수반하는 기상 성장법에 의해, 상기 자외선 흡수층을 덮도록 가스 배리어층을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 제조 방법에서는, 가스 배리어층을 형성하기 전에 미리 자외선 흡수층을 형성하기 때문에, 가스 배리어층을 예를 들면 플라즈마 CVD에 의해 형성했을 때에 발생한 자외선은 하지의 자외선 흡수층에 흡수되어, 이것보다도 하층측에 배치된 전기 광학층 등의 광열화가 방지된다. 또한, 자외선을 흡수함으로써 자외선 흡수층이 여기 상태로 되어 표면 활성을 얻음으로써 가스 배리어층이 보다 치밀하고 고품질인 것으로 된다.
또한, 자외선 흡수층은, 예를 들면 플라즈마 분위기를 수반하지 않는 기상 성장법을 사용하는 것이나, 또한 플라즈마원을 사용했다해도 가스 배리어 성능을 얻기에 필요한 정도까지의 고밀도 플라즈마원을 사용하지 않아도 되기 때문에, 전기 광학층이나 전극 등에 데미지를 주는 것은 아니다. 또한, 전기 광학 장치를 옥외 등에서 사용하는 경우에는, 자외선 흡수층이 외광에 포함되는 자외선을 흡수하기 때문에, 통상 사용 시에서의 내광성도 향상한다.
또한, 상기 전기 광학층에는, 액정이나 일렉트로루미네선스(EL) 재료 등의 각종 전기 광학 재료를 적용할 수 있다. 또한, 전기 광학층은, 단일 층뿐만이 아니라, 복수의 기능층의 적층막으로서 구성할 수 있다. 예를 들면, 제1 전극과 제2 전극의 사이에, 정공 주입층, 정공 수송층, EL 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등으로 이루어지는 복수의 기능층을 적층하여 마련함으로써, 전기 광학 소자로서 EL 발광 소자를 형성할 수 있다. 특히, EL 발광 소자와 같이 제1 전극 또는 제2 전극으로부터 공급되는 캐리어가 상기 전기 광학층을 통과함에 의해서 기능을 발현하는 소자의 경우, 적어도 일부에 전자와 정공의 존재 확률이 다른 부분이 생성되어, 그 부분의 전하 밸런스가 무너지는 경우가 있다.
이러한 부분은 대체로 반응성이 높고, 예를 들면, 산소나 물 등과 반응하여 구조 결함(즉, 캐리어의 포착 사이트)으로 되어, 전기 광학층의 기능 저하의 요인으로 된다. 이 때문에, 다른 방법에 의해 기능을 발현하는 것에 비해서 가스 배리어층을 마련하는 효과는 크다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법은, 기판 상에 제1 전극을 복수 형성하는 공정과, 상기 기판상에, 상기 제1 전극의 형성 위치에 대응한 복수의 개구부를 가진 뱅크 구조체를 형성하는 공정과, 상기 뱅크 구조체의 각 개구부에 각각 전기 광학층을 형성하는 공정과, 상기 뱅크 구조체 및 상기 각 전기 광학층을 덮도록 제2 전극을 형성하는 공정과, 기상 성장법에 의해 상기 제2 전극을 덮도록자외선 흡수층을 형성하는 공정과, 플라즈마 분위기를 수반하는 기상 성장법에 의해, 상기 자외선 흡수층을 덮도록 가스 배리어층을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 한다.
본 제조 방법은, 전기 광학 소자가 뱅크 구조체에 의해 서로 분할된 상태로 기판 상에 복수 마련된 전기 광학 장치의 제조 방법이다. 본 제조 방법으로도 가스 배리어층 형성 공정시 및 통상 사용시에서의 전기 광학 소자의 광열화를 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 기판 상에 마련된 복수의 전기 광학층 내, 최외주부에 배치된 것의 외측부는 뱅크 구조체, 제2 전극, 자외선 흡수층, 가스 배리어층에 의해서 4중으로 적층되게 되어, 가스 배리어층이 산소나 수분의 침입을 확실히 방지할 수 있다. 또한, 제2 전극, 자외선 흡수층, 가스 배리어층을 형성할 때에, 뱅크 구조체의 외측부가 기판에 대해서 수직 또는 역테이퍼 형상으로 되어 있으면, 여기서 상기 전극이나 층이 단절(段切)할 우려가 있다. 이 때문에, 뱅크 구조체의 외측부를 구성하는 면의, 기판 표면에 대한 각도는 110°이상인 것이 바람직하다.
상기 각 제조 방법에서, 상기 가스 배리어층은 감압 하의 고밀도 플라즈마 분위기 하에서 막형성하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 가스 배리어성이 높은 치밀한 막을 형성할 수 있다.
또한, 자외선 흡수층은, 예를 들면, 에너지 밴드 갭이 2eV로부터 6eV까지의 산화물 반도체 재료를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 가스 배리어층의 형성 공정에서는 고강도의 자외 영역의 광이 발생하기 때문에, 여기서 생긴 자외광은 전기 광학층을 열화시킬 우려가 있다.
이 때문에, 자외선 흡수층을 상술한 재료를 주체로 구성하여, 넓은 파장 범위의 광을 흡수하면서 막형성면의 여기 에너지로 변환시킴으로써, 전기 광학층의 열화 방지와 가스 배리어층의 고품질화를 확실하게 할 수 있다. 또한, 에너지 밴드 갭이 3eV를 하회하는 재료는, 전기 광학층으로부터의 가시광 영역의 광을 흡수하여 전기 광학 장치의 휘도가 저하하기 때문에, 톱 에미션 구조에는 사용할 수 없다. 이 때문에, 톱 에미션 구조를 채용한 경우에는, 상기 자외선 흡수층은, 에너지 밴드 갭이 3eV로부터 6eV까지인 산화물 반도체 재료를 주성분으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 자외선 흡수층에는, 상기 가스 배리어층 형성 공정에서 사용하는 플라즈마로부터 발생하는 자외선에 의해 광촉매 활성을 갖는 것을 사용함이 바람직하다. 이 경우, 자외선 흡수층의 최(最)표면은, 가스 배리어층 형성 공정에서 발생한 자외선 등의 광에 의해서 여기되어, 강한 촉매 작용을 발휘한다. 이 때문에, 가령 상기 가스 배리어층 형성 공정 중 또는 가스 배리어층 형성 전에 자외선 흡수층의 표면에 유기물 등의 불순물이 부착해도, 이 불순물은 상기 촉매 작용에 의해 분해, 제거되어, 자외선 흡수층의 표면을 가스 배리어층의 형성 공정 중, 항상 청정하게 유지할 수 있다.
이러한 광촉매 활성을 갖는 재료로는, 예를 들면 산화티탄(TiO2), 티탄산스트론튬(SrTiO3), 산화아연(ZnO), 산화텅스텐(WO3), 산화주석(SnO2), 산화니오븀 (Nb2O6), 탄탈산칼륨(KTaO3), 산화철(Fe2O3) 등의 산화물 반도체가 알려져 있고, 본발명의 자외선 흡수층에도 상술한 재료를 주성분으로 사용할 수 있다. 또한, 톱 에미션형의 구조에 적용하는 경우에는, 상기 자외선 흡수층이 티탄, 아연, 주석 중의 어느 하나를 함유하는 투광성의 n형 산화립 반도체 재료를 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 투명성이 높은 재료를 사용함으로써, 광의 취출 효율을 높일 수 있다. 또한, 상기 자외선 흡수층에는, 광촉매 활성을 높이기 위해서, 백금, 금, 은, 동 중의 적어도 하나의 원소를 조촉매로서 함유시켜도 좋다.
그런데, 상기 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법에서는, 상기 자외선 흡수층을 상기 제2 전극의 노출면에 형성할 수 있다. 이 경우, 자외선 흡수층의 적어도 상기 제2 전극과 접하는 면측에 질소를 함유시켜, 상기 제2 전극과의 계면에서의 자외선 흡수층의 도전성을 저하시키는(즉, 절연성을 높이는) 것이 바람직하다. 이것에 의해, 자외선 흡수층이 광여기되어 생긴 전하가 제2 전극측으로 흘러 전기 광학층이 열화되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 자외선 흡수층에 산화물 반도체를 사용하는 경우에는, 제2 전극의 적어도 자외선 흡수층과 접하는 면측을, 무기산화물로 형성하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 톱 에미션형에 대응하기 위한 가시광 투광성을 부여할 수 있고, 산화물 반도체를 주체로 하는 자외선 흡수층과 제2 전극 사이의 밀착성도 높일 수 있다.
또한, 상기 방법에서는, 상기 제2 전극의 형성 공정으로부터 상기 가스 배리어층의 형성 공정까지를 기상 성장법에 의해 감압 하에 연속하여 행하는 것이 바람직하다. 이와 같이 각층을 대기압으로 되돌리지 않고 감압하에 연속하여 형성함으로써, 불순물의 혼입 방지와 처리의 신속화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법에서는, 상기 제2 전극과 상기 자외선 흡수층의 사이에, 하지의 요철 형상(예를 들면 뱅크 구조체에 의해서 형성된 요철 형상)을 평탄화하기 위한 완충층을 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 가스 배리어층을 형성하기 전에 기판을 평탄화해 둠으로써, 기판측으로부터 걸리는 외부 응력을 분산하여, 가스 배리어층이나 자외선 흡수층에 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 가스 배리어 박막은 수분 차단성이 있기 때문에, 치밀하고 매우 딱딱한 막이며, 막형성 시에 표면에 요철이나 급준한 단차가 있으면, 외부 응력이 집중하여 크랙이나 박리 등을 일으킨다. 그 때문에, 밀착성이나 평탄성을 고려한 완충층의 추가가 필요하게 된다. 또한, 기판 측으로부터의 응력을 흡수하기 위해서, 완충층의 재료로는 어느 정도 유연성을 가진 재료가 바람직하고, 예를 들면 유기 재료가 적합하다.
상기 방법에서는, 상기 완충층을 액상법에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 평탄성이 좋은 막을 용이하게 형성할 수 있다. 또한 이 경우에는, 완충층 형성시에 제2 전극이 대기 또는 유기 용제에 폭로되는 것을 막기 위해서, 상기 제2 전극과 상기 완충층의 사이에, 상기 제2 전극을 보호하기 위한 전극 보호층을 형성하는 공정을 마련하는 것이 바람직하다. 이 전극 보호층으로는, 산화규소, 질화규소, 산질화규소 등의 규소 화합물이 적합하다. 특히, 질소를 함유한 질화규소나 산질화규소는, 산화물 반도체 등으로 이루어지는 제2 전극과의 사이에서 양호한 밀착성이 얻어지는 동시에, 치밀한 막을 형성하므로, 산소나 수분에대한 배리어성도 보다 양호하게 된다.
또한, 상기 방법에서는, 상기 완충층과 상기 자외선 흡수층의 사이에 완충층 보호층을 형성하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 완충층이, 자외선 흡수층이나 가스 배리어층의 형성에 의해서 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 자외선 흡수층이 광촉매 활성을 갖는 경우에는, 여기된 전자에 의해 완충층이 손상을 받기 쉬워지므로, 상기 완충층 보호층으로는, 이러한 여기 전자를 블로킹할 수 있는 절연성의 재료가 바람직하다. 구체적으로는, 규소 화합물 등이 적합하다.
또한 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법에서는, 가스 배리어층은 산화규소, 질화규소, 산질화규소 등의 규소 화합물로 형성하는 것이 바람직하다. 특히, 질소를 함유한 질화규소나 산질화규소는 산화물 반도체등으로 이루어지는 제2 전극과의 사이에서 양호한 밀착성이 얻어지는 동시에, 치밀한 막을 형성하므로, 산소나 수분에 대한 배리어성도 보다 양호하게 된다. 또한, 질화규소나 산질화규소는 절연성이 뛰어나기 때문에, 통전 시의 누전을 막는 효과도 있다.
또한, 자외선 흡수층에 의한 광흡수를 확실히 하기 위해서, 자외선 흡수층의 층 두께를 10nm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제2 전극을 투명 전극으로 하고, 표시광을 가스 배리어층이 통과시키는 톱 에미션형의 전기 광학 장치를 구성하는 경우에는, 광 취출 측의 투명성을 손상시키지 않도록, 자외선 흡수층과 가스 배리어층의 적층막의 층 두께를 500nm이하로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 전기 광학 장치는 상술한 제조 방법에 의해 제조하여, 기판 상에 제1 전극, 전기 광학층, 제2 전극, 자외선 흡수층, 가스 배리어층의 순서로 적층한것을 특징으로 한다.
본 구성에 의하면, 옥외 등에서의 통상 사용 시에서, 외광에 포함되는 자외선을 상기 자외선 흡수층에 의해 흡수함으로써 내광성을 향상시킬 수 있고, 가스 배리어층에 의한 내습성 및 내산소성의 향상과 동시에, 장치의 장수명화를 도모할 수 있다.
이러한 전기 광학 장치에서는, 가스 배리어층 상에 보호층을 마련하여 전기 광학층이나 전극 등을 보호하는 것이 바람직하다. 또한, 이 때, 보호층 상에, 내압성, 내마모성, 광반사 방지성, 가스 배리어성, 자외선 차단성 등의 기능을 갖는 표면 보호층을 더 마련하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 전기 광학층이나 전극등 외에, 자외선 흡수층이나 가스 배리어층도 보호할 수 있다.
또한, 상기 보호층은 상기 가스 배리어층에 밀착하고, 또한, 기계적 충격에 대해서 완충 기능을 갖는 완충층을 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 완충층을 마련하여 기계적 충격을 완화시킴으로써, 장치의 내충격성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 전자 기기는 상술한 전기 광학 장치를 구비한 것을 특징으로 한다. 이것에 의해, 내습성, 내산소성, 내광성이 뛰어난 전자 기기를 제공할 수 있다.
<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>
[제1 실시 형태]
도 1∼도 10을 참조하면서, 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 전기 광학 장치에 대해서 설명한다.
우선, 본 발명의 전기 광학 장치의 제조 방법을 설명하기 전에, 본 발명의 제조 방법이 적용되는 전기 광학 장치의 일례로서, 유기 일렉트로루미네선스(EL) 재료를 사용한 EL 표시 장치에 대해서 설명한다.
본 예의 EL 표시 장치의 배선 구조를, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1에 나타내는 EL 표시 장치(전기 광학 장치)(1)는 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하에서는 TFT라 함)를 사용한 액티브 매트릭스형의 EL 표시 장치이다.
이 EL 표시 장치(1)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 복수의 주사선(101)과, 각 주사선(101)에 대해서 직각으로 교차하는 방향으로 뻗은 복수의 신호선(102)과, 각 신호선(102)에 병렬로 뻗은 복수의 전원선(103)이 각각 배선된 구성을 갖는 동시에, 주사선(101)과 신호선(102)의 각 교점 부근에, 각각 화소 영역(X)이 마련되어 있다.
신호선(102)에는, 시프트 레지스터, 레벨 시프터, 비디오 라인 및 아날로그 스위치를 구비하는 데이터선 구동 회로(100)가 접속되어 있다. 또한, 주사선(101)에는, 시프트 레지스터 및 레벨 시프터를 구비하는 주사선 구동 회로(80)가 접속되어 있다.
또한, 화소 영역(X)의 각각에는, 주사선(101)을 거쳐서 주사 신호가 게이트 전극에 공급되는 스위칭용 TFT(112)와, 이 스위칭용 TFT(112)를 거쳐서 신호선(102)로부터 공유되는 화소 신호를 유지하는 유지 용량(113)과, 그 유지 용량(113)에 의해서 유지된 화소 신호가 게이트 전극에 공급되는 구동용 TFT(123)와,이 구동용 TFT(123)를 거쳐서 전원선(103)에 전기적으로 접속했을 때에 그 전원선(103)으로부터 구동 전류가 흘러드는 화소 전극(전극)(23)과, 이 화소 전극(23)과 음극(전극)(50)의 사이에 끼인 전기 광학층(110)이 마련되어 있다. 화소 전극(23)과 음극(50)과 전기 광학층(110)에 의해, 발광 소자(유기 EL소자)가 구성되어 있다.
이 EL 표시 장치(1)에 의하면, 주사선(101)이 구동되어 스위칭용 TFT(112)가 온 상태로 되면, 그 때의 신호선(102)의 전위가 유지 용량(113)으로 유지되어, 그 유지 용량(113)의 상태에 따라, 구동용 TFT(123)의 온·오프 상태가 정해진다. 또한, 구동용 TFT(123)의 채널을 거쳐서, 전원선(103)에서 화소 전극(23)으로 전류가 흐르고, 또한 전기 광학층(110)을 거쳐서 음극(50)으로 전류가 흐른다. 전기 광학층(110)은, 이것을 흐르는 전류량에 따라 발광한다.
다음에, 본 예의 EL 표시 장치(1)의 구체적인 구성을 도 2∼도 5를 참조하여 설명한다.
본 예의 EL 표시 장치(1)는 도 2에 나타내는 바와 같이 전기 절연성을 구비한 기판(20)과, 스위칭용 TFT(도시하지 않음)에 접속된 화소 전극이 기판(20)상에 매트릭스상으로 배치되어 이루어지는 화소 전극 영역(도시하지 않음)과, 화소 전극 영역의 주위에 배치되는 동시에 각 화소 전극에 접속되는 전원선(도시하지 않음)과, 적어도 화소 전극 영역상에 위치하는 평면으로 보아 거의 직사각형의 화소부(3)(도 2 중 일점쇄선내)를 구비하여 구성된 액티브 매트릭스형의 것이다. 또한, 본 발명에서는, 기판(20)과 후술하는 바와 같이 이것 위에 형성되는 스위칭용 TFT나 각종 회로, 및 층간 절연막 등을 포함하여, 기체라 하고 있다.(도 3, 4 중에서는 부호 200으로 나타내고 있다.)
화소부(3)는 중앙 부분의 실표시 영역(4)(도 2 중 2점쇄선내)와, 실표시 영역(4)의 주위에 배치된 더미 영역(5)(일점쇄선 및 이점쇄선 사이의 영역)으로 구획되어 있다.
실표시 영역(4)에는, 각각 화소 전극을 갖는 표시 영역(R,G,B)이 A－B방향 및 C－D방향으로 각각 이간하여 매트릭스상으로 배치되어 있다.
또한, 실표시 영역(4)의 도 2 중 양측에는, 주사선 구동 회로(80,80)가 배치되어 있다.
이들 주사선 구동 회로(80,80)는 더미 영역(5)의 하측에 배치된 것이다.
또한, 실표시 영역(4)의 도 2 중 상측에는, 검사 회로(90)가 배치되어 있다. 이 검사 회로(90)는 EL 표시 장치(1)의 작동 상황을 검사하기 위한 회로로서, 예를 들면 검사 결과를 외부로 출력하는 검사 정보 출력 수단(도시하지 않음)을 구비하여, 제조 도중이나 출하 시의 표시 장치의 품질, 결함의 검사를 행할 수 있도록 구성된 것이다. 또한, 이 검사 회로(90)도, 더미 영역(5)의 하측에 배치된 것이다.
주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)는 그 구동 전압이, 소정의 전원부로부터 구동 전압 도통부(310)(도 3 참조) 및 구동 전압 도통부(340)(도 4 참조)를 거쳐서, 인가되도록 구성되어 있다. 또한, 이들 주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)로의 구동 제어 신호 및 구동 전압은, 이 EL 표시 장치(1)의 작동 제어를 행하는 소정의 메인 드라이버 등으로부터 구동 제어 신호 도통부(320)(도 3 참조) 및구동 전압 도통부(350)(도 4 참조)를 거쳐서, 송신 및 인가되도록 되어 있다. 또한, 이 경우의 구동 제어 신호라 함은, 주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)가 신호를 출력할 때의 제어에 관련하는 메인 드라이버 등으로부터의 지령 신호이다.
또한, 이 EL 표시 장치(1)는 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이 기체(200)상에 화소 전극(제1 전극)(23)과 발광층(전기 광학층)(60)과 음극(제2 전극)(50)을 구비한 발광 소자(유기 EL 소자)를 다수 형성하고, 또한 이들을 덮도록 자외선 흡수층(30), 가스 배리어층(40)을 순차 적층하여 형성한 것이다.
또한, 도 3, 도 4에서는 전기 광학층으로서 발광층(60)만 나타내지만, 이와 같이 전기 광학층을 단일 층으로서 구성하는 대신에, 복수의 층을 적층한 적층막으로서 구성할 수도 있다. 실제로 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 전기 광학층을, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층 등의 캐리어 주입층 또는 캐리어 수송층이나 정공 저지층(홀 블로킹층), 전자 저지층(일렉트론 저지층)과, 상기 발광층의 적층막으로 하고 있다.
기체(200)를 구성하는 기판 본체(20)로는, 이른바 톱 에미션형의 EL 표시 장치의 경우, 이 기판(20)의 대향측인 가스 배리어층(40)측으로부터 표시광을 취출하는 구성이므로, 투명 기판 및 불투명 기판 중 어느 것이라도 사용할 수 있다. 불투명 기판으로는, 예를 들면 알루미나 등의 세라믹스, 스테인레스 스틸 등의 금속 시트에 표면 산화 등의 절연 처리를 한 것, 또한 열경화성 수지나 열가소성 수지, 또 그 필름(플라스틱 필름) 등을 들 수 있다.
또한, 이른바 바텀 에미션형의 EL 표시 장치의 경우에는, 기판(20)측으로부터 표시광을 취출하는 구성이므로, 기판(20)으로는, 투명 또는 반투명의 것이 채용된다. 예를 들면, 유리, 석영, 수지(플라스틱, 플라스틱 필름) 등을 들 수 있고, 특히 유리 기판이 적합하게 사용된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 가스 배리어층(40)측으로부터 발광광을 취출하는 톱 에미션형으로 하고 있다.
또한, 기판(20)상에는, 화소 전극(23)을 구동하기 위한 구동용 TFT(123) 등을 포함하는 회로부(11)가 형성되어 있고, 그 위에 발광 소자(유기 EL 소자)가 다수 마련되어 있다. 발광 소자는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 양극으로서 기능하는 화소 전극(제1 전극)(23)과, 이 화소 전극(23)으로부터의 정공을 주입／수송하는 정공 수송층(70)과, 전기 광학 재료의 하나인 유기 EL 물질을 구비하는 발광층(60)과, 음극(제2 전극)(50)이 차례로 형성함에 의해서 구성된 것이다.
이러한 구성 하에, 발광 소자는 그 발광층(60)에서, 정공 수송층(70)으로부터 주입된 정공과 음극(50)으로부터의 전자가 결합함에 의해, 발광광을 발생하도록 되어 있다.
화소 전극(23)은, 본 예에서는 톱 에미션형이므로, 투명할 필요가 없고, 따라서 적당한 도전 재료에 의해 형성되어 있다.
정공 수송층(70)의 형성 재료로는, 예를 들면 폴리티오펜 유도체, 폴리피롤유도체 등, 또는 그들의 도핑체 등이 사용된다. 구체적으로는 3,4－폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌설폰산(PEDOT／PSS) 등이 사용된다.
발광층(60)을 형성하기 위한 재료로는, 형광 또는 인광을 발광할 수 있는 공지의 발광 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, (폴리)풀루오렌 유도체(PF), (폴리)파라페닐렌비닐렌 유도체(PPV), 폴리페닐렌 유도체(PP), 폴리파라페닐렌 유도체(PPP), 폴리비닐카바졸(PVK), 폴리티오펜 유도체, 폴리메틸페닐실란(PMPS) 등의 폴리실란계 등이 적합하게 사용된다.
또한, 이들 고분자 재료에, 페릴렌계 색소, 쿠마린계 색소, 로다민계 색소 등의 고분자계 재료나, 루브렌, 페릴렌, 9,10－디페닐안트라센, 테트라페닐부타디엔, 나일레드, 쿠마린6, 퀴나크리돈 등의 저분자 재료를 도프하여 사용할 수도 있다.
또한, 상기의 고분자 재료 대신에, 종래 공지의 저분자 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 필요에 따라서, 이러한 발광층(60)상에 전자 주입층을 형성해도 좋다.
또한, 도 3∼도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에서 정공 수송층(70)과 발광층(60)은, 친액성 제어층(25)과 유기 뱅크층(221)으로 이루어지는 뱅크 구조체에 의해 서로 분할한 상태로 기체(200)상에 배치되어 있다. 즉, 친액성 제어층(25), 유기 뱅크층(221)은 기체(200)상에 매트릭스상으로 배치된 각 화소 전극(23)에 대응하는 위치에 개구부를 갖고, 정공 수송층(70), 발광층(60)은 각 개구부의 각각에 마련되어 있다. 또한, 격자상으로 형성된 친액성 제어층(25) 및 유기 뱅크층(221)에서, 특히 최외주를 형성하는 부분, 즉 발광층(60)의 최외주 위치의 것의 외측부를 덮은 상태로 이것을 둘러싸는 부분이, 포위 부재(201)로 되어 있다. 또한, 이 포위 부재(201)에 의해 둘러싸인 거의 직사각형의 영역이 실표시 영역(4)으로 되어 있다.
여기서, 포위부재(201)에 대해서는, 특별히 그 상부를 형성하는 유기 뱅크층(221)에서의, 외측부를 형성하는 면(201a)의 기체(200) 표면에 대한 각도θ가, 110도 이상으로 되어 있다. 이러한 각도로 한 것은, 후술하는 바와 같이 이 위에 형성하는 음극(50), 또는 가스 배리어층(40)의 스텝 커버리지성을 양호하게 하고, 외측부상에서의 음극이나 가스 배리어층(40)의 연속성을 확보하기 위한 것이다.
음극(50)은 도 3∼도 5에 나타내는 바와 같이, 실표시 영역(4) 및 더미 영역(5)의 총면적보다 넓은 면적을 구비하여, 각각을 덮도록 형성된 것으로써, 상기 발광층(60)과 유기 뱅크층(221) 및 포위부재(201) 상면, 또 포위부재(201)의 외측부를 형성하는 면(201a)을 덮은 상태로 기체(200)상에 형성된 것이다. 또한, 이 음극(50)은 도 4에 나타내는 바와 같이 상기 포위부재(201)의 면(201a)의 외측에서 기체(200)의 외주부에 형성된 음극용 배선(202)에 접속되어 있다. 이 음극용 배선(202)에는 플렉시블 기판(203)이 접속되어 있고, 이것에 의해서 음극(50)은 음극용 배선(202)을 거쳐서 플렉시블 기판(203)상의 도시하지 않은 구동 IC(구동 회로)에 접속된 것으로 되어 있다.
음극(50)을 형성하기 위한 재료로는, 본 예는 톱 에미션형이기 때문에 광투과성일 필요가 있고, 따라서 투명 도전재료가 사용된다. 투명 도전재료로는 ITO(인디움주석 산화물)이 적합하다고 여겨지지만, 이외에도, 예를 들면 산화인디움·산화아연계 아모퍼스 투명 도전막(Indium Zinc Oxide ：IZO／아이·제트·오)(등록상표))(출광흥산(出光興産)사제), AZO(알루미늄아연 산화물) 등을 사용할 수 있다.또한, 본 예에서는 ITO를 사용한 것으로 한다.
이러한 음극(50)상에는, 이 음극(50)의 기체(200)상에 노출하는 부위를 덮은 상태로 자외선 흡수층(30)이 마련되어 있다.
가스 배리어층(40)은 그 내측에 산소나 수분이 침입하는 것을 방지하기 위한 것으로서, 이것에 의해 음극(50)이나 발광층(60)으로의 산소나 수분의 침입를 방지하고, 산소나 수분에 의한 음극(50)이나 발광층(60)의 열화 등을 억제하도록 한 것이다. 이 가스 배리어층(40)은 후술하는 바와 같이, 저온 고밀도 플라즈마 분위기 하의 감압 기상 성장법(스퍼터, 플라즈마 CVD 등)에 의해서 형성된 것이다.
이 가스 배리어층(40)은 무기 화합물로 이루어진 것으로서, 바람직하게는 규소 화합물, 예를 들면 규소질화물이나 규소산질화물, 규소산화물 등에 의해 형성되어 있다. 이와 같이 가스 배리어층(40)을 규소 화합물로 형성함에 의해, 가스 배리어층(40)이 치밀한 막으로 되어, 양호한 가스 배리어성을 얻을 수 있다.
한편, 자외선 흡수층(30)은 상기 가스 배리어층(40)을 형성할 때에 생긴 자외선 등의 광을 흡수하여, 발광층(60)의 광열화를 방지하도록 한 것이다. 이 때문에, 자외선 흡수층(30)에는, 상기 광의 파장에 대응한 에너지 밴드 갭을 갖는 반도체 재료가 사용되고 있다. 또한, 상기 가스 배리어층 형성 공정에서는, 고강도의 광이 발생하기 때문에, 여기서 생긴 광은, 예를 들면 적외선이나 가시광 등, 자외선 이외의 광이라도 발광층(60)을 열화시킬 우려가 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에서는, 자외선 흡수층(30)을 예를 들면 2eV로부터 6eV까지의 에너지 밴드 갭을 갖는 반도체 재료를 주성분으로 한 재료로 구성하여, 자외선 흡수층(30)에 넓은 파장 범위의 광을 흡수시킴으로써, 발광층(60)의 열화 방지를 확실히 하고 있다.
이 때, 본 실시 형태와 같은 톱 에미션형의 구조에서는, 자외선 흡수층(30)은 가시광(예를 들면 400nm∼700nm의 파장 범위의 광)에 대해서 투명성을 가질 필요가 있기 때문에, 상기 반도체 재료로는, 자외선 영역에만 흡수 파장영역을 갖는 재료를 선정할 필요가 있다. 구체적으로는, 에너지 밴드 갭이 3eV로부터 6eV까지인 반도체 재료가 적합하다. 에너지 밴드 갭이 3eV 이하인 재료에서는 가시광의 일부(청색광 등)가 차단되지만, 3eV 이상의 재료에서는 413nm이하의 자외선 영역의 광이 선택적으로 흡수되어, 430nm부근의 청색광의 발광이 방해되는 것은 아니다. 한편, 6eV이상의 재료에서는, 200nm∼400nm의 자외선을 차단할 수 없게 되므로 효과가 없다. 이것에 대해서, 기판 본체(20)측으로부터 표시광을 취출하는 바텀 에미션형의 구조에서는, 자외선 흡수층(30)은 가시광 영역에 투명성을 가질 필요가 없기 때문에, 상기 반도체 재료로는, 적외선 영역나 가시광 영역에 흡수 파장 영역을 갖는 것(즉, 에너지 밴드 갭이 2eV로부터 6eV까지인 반도체 재료)이어도 상관없다. 또한, 광흡수를 확실히 하기 위해, 자외선 흡수층(30)의 층 두께는 10nm 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 상기 광을 단지 흡수하는 것이 아니라, 이 자외광 에너지에 의해 자외선 흡수층(30) 표면을 청정화하는 에너지로서 적극적으로 이용하기 위해서, 자외선 흡수층(30)의 주성분으로 되는 상기 반도체 재료로서 광촉매 활성을 갖는 것을 채용하고 있다. 광촉매 활성을 갖는 재료로는, 예를 들면 이하의 표에 나타내는 공지의 n형 산화물 반도체 재료를 사용할 수 있다. 그 중에서도, TiO2는 화학적 안정성이 뛰어나기 때문에, 자외선 흡수층(30)으로서 적합하다. 또한, 광촉매 활성을 높이기 위해서, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 동(Cu) 중의 적어도 하나의 원소를 조촉매로서 자외선 흡수층(30)에 함유시켜도 좋다.
[표 1]
| 반도체 재료 | 에너지 밴드 갭(eV) | 여기에 필요한광파장(nm) |
| 산화티탄(TiO2) | 3.2 | 388 |
| 티탄산스트론튬(SrTiO3) | 3.2 | 388 |
| 산화아연(ZnO) | 3.2 | 388 |
| 산화주석(SnO2) | 3.5 | 354 |
| 산화니오븀(Nb2O5) | 3.4 | 365 |
| 산화인디움(In2O3) | 3.8 | 326 |
| 산화갈륨(Ga2O3) | 4.9 | 253 |
이와 같이 자외선 흡수층(30)에 광촉매 활성인 재료를 사용한 경우, 자외선 흡수층(30)은 가스 배리어층(40)의 형성 공정에 사용되는 고밀도 플라즈마로부터 발생하는 자외선 등에 의해서 여기되어, 강한 촉매 작용을 발휘한다. 이 때문에, 가령 가스 배리어층 형성 중 또는 가스 배리어층 형성 전에 자외선 흡수층(30)의 표면에 유기물 등의 불순물이 부착해도, 이 불순물은 상기 촉매 작용에 의해 분해, 제거되기 때문에, 자외선 흡수층(30)의 표면을 가스 배리어층 형성 공정 중, 항상 청정하게 유지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는 톱 에미션형으로 하고 있기 때문에, 자외선 흡수층(30) 및 가스 배리어층(40)으로 이루어지는 적층막은 투명성(예를 들면 가시광 영역에서의 광선 투과율이 80％ 이상)을 가질 필요가 있다. 이 때문에, 자외선 흡수층(30), 가스 배리어층(40)의 적층막의 층 두께는 예를 들면 500nm이하로 하는 것이 바람직하다.
상기의 발광 소자의 하부에는, 도 5에 나타내는 바와 같이 회로부(11)가 마련되어 있다. 이 회로부(11)는 기판(20)상에 형성되어 기체(200)를 구성하는 것이다. 즉, 기판(20)의 표면에는 SiO2를 주체로 하는 하지 보호층(281)이 하지로서 형성되고, 그 위에는 실리콘 층(241)이 형성되어 있다. 이 실리콘 층(241)의 표면에는, SiO2및／또는 SiNx를 주체로 하는 게이트 절연층(282)이 형성되어 있다.
또한, 상기 실리콘 층(241) 중, 게이트 절연층(282)을 끼워 게이트 전극(242)과 겹치는 영역이 채널 영역(241a)으로 되어 있다. 또한, 이 게이트 전극(242)은 도시하지 않은 주사선(101)의 일부이다. 한편, 실리콘 층(241)을 덮어, 게이트 전극(242)을 형성한 게이트 절연층(282)의 표면에는, SiO2를 주체로 하는 제1 층간 절연층(283)이 형성되어 있다.
또한, 실리콘층(241) 중, 채널 영역(241a)의 소스 측에는, 저농도 소스 영역(241b) 및 고농도 소스 영역(241S)이 마련되는 한편, 채널 영역(241a)의 드레인측에는 저농도 드레인 영역(241c) 및 고농도 드레인 영역(241D)이 마련되어, 이른바 LDD(Light Doped Drain) 구조로 되어 있다. 이들 중, 고농도 소스 영역(241S)은 게이트 절연층(282)과 제1 층간 절연층(283)에 걸쳐서 개공하는 컨택트홀(243a)를 거쳐서, 소스 전극(243)에 접속되어 있다. 이 소스 전극(243)은 상술한 전원선(103)(도 1 참조, 도 5에서는 소스 전극(243)의 위치에 지면 수직 방향으로 뻗음)의 일부로서 구성되어 있다. 한편, 고농도 드레인 영역(241D)은, 게이트 절연층(282)과 제1 층간 절연층(283)에 걸쳐서 개공하는 컨택트홀(244a)을 거쳐서, 소스 전극(243)과 동일층으로 이루어지는 드레인 전극(244)에 접속되어 있다.
소스 전극(243) 및 드레인 전극(244)이 형성된 제1 층간 절연층(283)의 상층은, 예를 들면 산화규소나 질화규소 등의 규소 화합물로 이루어지는 제2 층간 절연층(284)에 의해서 덮혀 있다. 또한, 이 제2 층간 절연층(284)은 배선 등의 평탄화 효과를 고려하여 아크릴 수지 등 수지층과의 2층 구조를 사용할 수도 있지만, 가스 배리어성이 높은 규소 화합물(특히 질화규소나 산질화규소)로 표면 및 측면을 피복시킴에 의해, 기판 본체(20)를 투습성이 높은 수지 기판으로 한 경우라도, 기판 측에서 발광층(60)으로 산소나 수분 등이 침입하는 것을 막을 수 있다. 특히 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이, 기체(200) 상에 질소 화합물로 이루어지는 가스 배리어층(40)을, 뱅크 구조체 및 음극(50) 전체를 덮는 한편 규소 화합물로 이루어지는 제2 층간 절연막(284)에 접촉하도록 형성하고 있다. 이 때문에, 제2 층간 절연막(284)을 가스 배리어성이 높은 규소 화합물로 형성함으로써, 발광 소자 부분의 상층, 하층, 측부 모두 상기 규소 화합물로 둘러싸이게 되어, 장치의 내습성이나 내산소성을 현격히 높일 수 있다.
또한, 이 제2 층간 절연층(284)의 표면상에는 ITO로 이루어지는 화소 전극(23)이 형성되는 동시에, 그 제2 층간 절연층(284)에 마련된 컨택트홀(23a)을 거쳐서 드레인 전극(244)에 접속되어 있다. 즉, 화소 전극(23)은 드레인 전극(244)을 거쳐서, 실리콘 층(241)의 고농도 드레인 영역(241D)에 접속되어 있다.
또한, 주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)에 포함되는 TFT(구동 회로용 TFT), 즉, 예를 들면 이들 구동 회로 중, 시프트 레지스터에 포함되는 인버터를 구성하는 N채널형 또는 P채널형의 TFT는, 화소 전극(23)과 접속되어 있지 않은 점을 제외하고는 상기 구동용 TFT(123)와 같은 구조로 되어 있다.
화소 전극(23)이 형성된 제2 층간 절연층(284)의 표면에는, 화소 전극(23)과, 상기한 친액성 제어층(25) 및 유기 뱅크층(221)으로 이루어지는 뱅크 구조체가 마련되어 있다.
친액성 제어층(25)은 예를 들면 SiO2등의 친액성 재료를 주체로 하는 것이며, 유기 뱅크층(221)은 아크릴이나 폴리이미드 등으로 되는 것이다. 또한, 화소 전극(23) 상에는 친액성 제어층(25)에 마련된 개구부(25a), 및 유기 뱅크(221)에 둘러싸여 되는 개구부(221a)의 내부에, 정공 수송층(70)과 발광층(60)이 이 순서로 적층되어 있다. 또한, 본 예에서의 친액성 제어층(25)의「친액성」이라 함은 적어도 유기 뱅크층(221)을 구성하는 아크릴, 폴리이미드 등의 재료와 비교하여 친액성이 높음을 의미한다.
이상에서 설명한 기판(20)상의 제2 층간 절연층(284)까지의 층이, 회로부(11)를 구성하는 것으로 되어 있다.
여기서, 본 예의 EL 표시 장치(1)는 칼라 표시를 행하기 위해, 각 발광층(60)이 그 발광 파장대역이 광의 삼원색에 각각 대응하여 형성되어 있다.예를 들면, 발광층(60)으로서, 발광 파장대역이 적색에 대응한 적색용 발광층 (60R), 녹색에 대응한 녹색용 발광층(60G), 청색에 대응한 청색용 유기 EL층(60B)을 각각에 대응하는 표시 영역(R,G,B)에 마련하고, 이들 표시 영역(R,G,B)을 가져 칼라 표시를 행하는 1화소가 구성되어 있다. 또한, 각색 표시 영역의 경계에는, 금속 크롬을 스퍼터링 등으로 막형성한 도시 생략한 BM(블랙 매트릭스)이, 예를 들면 유기 뱅크층(221)과 친액성 제어층(25)의 사이에 형성되어 있다.
다음에, 본 발명의 일실시 형태로서, 상기 EL 표시 장치(1)의 제조 방법의 일례를, 도 6∼도 10을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 전기 광학 장치로서의 EL 표시 장치(1)가, 톱 에미션형인 경우에 대해서 설명한다. 또한, 도 6∼도 10에 나타내는 각 단면도는, 도 2 중의 A－B선의 단면도에 대응한 도면이다.
우선, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 기판(20)의 표면에, 하지 보호층(281)을 형성한다. 다음에, 하지 보호층(281)상에, ICVD법, 플라즈마 CVD법 등을 사용하여 아모퍼스 실리콘층(501)을 형성한 뒤, 레이저 어닐링법 또는 급속 가열법에 의해 결정립을 성장시켜 폴리실리콘층으로 한다.
그 다음에, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 폴리실리콘층을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여, 섬 형상의 실리콘 층(241, 251 및 261)을 형성한다. 이들 중 실리콘층(241)은 표시 영역내에 형성되어, 화소 전극(23)에 접속되는 구동용 TFT(123)를 구성하는 것이며, 실리콘층(251, 261)은, 주사선 구동 회로(80)에 포함되는 P채널형 및 N채널형의 TFT(구동 회로용 TFT)을 각각 구성하는 것이다.
다음에, 플라즈마 CVD법, 열산화법 등에 의해, 실리콘 층(241, 251 및 261),하지 보호층(281)의 전면에 두께가 약 30nm∼200nm인 실리콘 산화막에 의해서, 게이트 절연층(282)을 형성한다. 여기서, 열산화법을 이용하여 게이트 절연층(282)을 형성할 때에는, 실리콘 층(241, 251 및 261)의 결정화도 행하여, 이들 실리콘층을 폴리실리콘층으로 할 수 있다.
또한, 실리콘층(241, 251 및 261)에 채널 도프를 행하는 경우에는, 예를 들면, 이 타이밍에서 약 1×1012／㎠의 도우즈 양으로 붕소 이온을 주입한다. 그 결과, 실리콘층(241, 251 및 261)은 불순물 농도(활성화 어닐링 후의 불순물로 산출)가 약 1×1017／㎤인 저농도 P형의 실리콘층으로 된다.
다음에, P채널형 TFT, N채널형 TFT의 채널층의 일부에 이온 주입 선택 마스크를 형성하고, 이 상태로 인 이온을 약 1×1015／㎠의 도우즈 양으로 이온 주입한다. 그 결과, 패터닝용 마스크에 대해서 셀프얼라인적으로 고농도 불순물이 도입되어, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 실리콘층(241 및 261)중에 고농도 소스 영역(241S 및 261S) 및 고농도 드레인 영역(241D 및 261D)이 형성된다.
다음에, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 게이트 절연층(282)의 표면 전체에, 도프 실리콘이나 실리사이드막, 또는 알루미늄막이나 크롬막, 탄탈막으로 되는 금속막으로 이루어지는 게이트 전극 형성용 도전층(502)을 형성한다. 이 도전층 (502)의 두께는 대체로 500nm정도이다. 그 후, 패터닝법에 의해, 도 6(d)에 나타내는 바와 같이, P채널형의 구동 회로용 TFT를 형성하는 게이트 전극(252), 화소용 TFT를 형성하는 게이트 전극(242), N채널형의 구동 회로용 TFT를 형성하는 게이트전극(262)을 형성한다. 또한, 구동 제어 신호 도통부(320(350)), 음극 전원 배선의 제1 층(121)도 동시에 형성한다. 또한, 이 경우, 구동 제어 신호 도통부 (320(350))는 더미 영역(5)에 배설하도록 되어 있다.
이어서, 도 6(d)에 나타내는 바와 같이, 게이트 전극(242, 252 및 262)을 마스크로 사용하여, 실리콘 층(241, 251 및 261)에 대해서 인 이온을 약 4×1013／㎠의 도우즈 양으로 이온 주입한다. 그 결과, 게이트 전극(242, 252 및 262)에 대해서 셀프얼라인적으로 저농도 불순물이 도입되어, 도 6(d)에 나타내는 바와 같이, 실리콘층(241 및 261)중에 저농도 소스 영역(241b 및 261b), 및 저농도 드레인 영역(241c 및 261c)이 형성된다. 또한, 실리콘층(251) 중에 저농도 불순물 영역(251S 및 251D)이 형성된다.
다음에, 도 7(e)에 나타내는 바와 같이, P채널형의 구동 회로용 TFT(252) 이외의 부분을 덮는 이온 주입 선택 마스크(503)를 형성한다. 이 이온 주입 선택 마스크(503)를 사용하여, 실리콘층(251)에 대해서 붕소 이온을 약 1.5×1015／㎠의 도우즈 양으로 이온 주입한다. 결과적으로, P채널형 구동 회로용 TFT를 구성하는 게이트 전극(252)도 마스크로서 기능하기 때문에, 실리콘층(252)중에 셀프얼라인적으로 고농도 불순물이 도프된다. 따라서, 저농도 불순물 영역(251S 및 251D)은 카운터 도프되어, P형 채널형의 구동 회로용 TFT의 소스 영역 및 드레인 영역으로 된다.
그 다음에, 도 7(f)에 나타내는 바와 같이, 기판(20)의 전면에 걸쳐서 제1층간 절연층(283)을 형성하는 동시에, 포토리소그래피법을 사용하여 그 제1 층간 절연층(283)을 패터닝함으로써, 각 TFT의 소스 전극 및 드레인 전극에 대응하는 위치에 컨택트홀(C)을 형성한다.
다음에, 도 7(g)에 나타내는 바와 같이, 제1 층간 절연층(283)을 덮도록, 알루미늄, 크롬, 탄탈 등의 금속으로 이루어지는 도전층(504)을 형성한다. 이 도전층(504)의 두께는 대체로 200nm 내지 800nm정도이다. 이 후, 도전층(504) 중, 각 TFT의 소스 전극 및 드레인 전극을 형성할 영역(240a), 구동 전압 도통부 (310(340))를 형성할 영역(310a), 음극 전원 배선의 제2 층을 형성할 영역(122a)를 덮도록 패터닝용 마스크(505)를 형성함과 동시에, 그 도전층(504)을 패터닝하여, 도 8(h)에 나타내는 소스 전극(243, 253, 263), 드레인 전극(244, 254, 264)을 형성한다.
그 다음에, 도 8(i)에 나타내는 바와 같이, 이들이 형성된 제1 층간 절연층(283)을 덮는 제2 층간 절연층(284)을 형성한다. 이 제2 층간 절연층(284)은 200nm∼2㎛정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
그 다음에, 도 8(j)에 나타내는 바와 같이, 제2 층간 절연층(284) 중, 구동용 TFT의 드레인 전극(244)에 대응하는 부분을 에칭에 의해 제거하여 컨택트홀(23a)을 형성한다.
그 후, 기판(20)의 전면을 덮도록 화소 전극(23)으로 되는 도전막을 형성한다. 또한, 이 투명 도전막을 패터닝함에 의해, 도 9(k)에 나타내는 바와 같이, 제2 층간 절연층(284)의 컨택트홀(23a)을 거쳐서 드레인 전극(244)과 도통하는 화소 전극(23)을 형성하는 동시에, 더미 영역의 더미 패턴(26)도 형성하고, 또한, 도 3, 4에서는, 이들 화소 전극(23), 더미 패턴(26)을 총칭하여 화소 전극(23)으로 한다.
더미 패턴(26)은 제2 층간 절연층(284)을 거쳐서 하층의 메탈 배선에 접속하지 않는 구성으로 되어 있다. 즉, 더미 패턴(26)은 섬 형상으로 배치되어, 실표시 영역에 형성되어 있는 화소 전극(23)의 형상과 거의 동일한 형상을 가지고 있다. 물론, 표시 영역에 형성되어 있는 화소 전극(23)의 형상과 다른 구조라도 좋다. 또한, 이 경우, 더미 패턴(26)은 적어도 상기 구동 전압 도통부(310(340))의 위쪽에 위치하는 것도 포함하는 것으로 한다.
그 다음에, 도 9(l)에 나타내는 바와 같이, 화소 전극(23), 더미 패턴(26)상, 및 제2 층간 절연막상에 절연층인 친액성 제어층(25)을 형성한다. 또한, 화소 전극(23)에서는 일부가 개구(開口)하는 태양으로 친액성 제어층(25)을 형성하여, 개구부(25a)(도 3도 참조)에서 화소 전극(23)으로부터의 정공 이동이 가능하게 되어 있다. 역으로, 개구부(25a)를 마련하지 않은 더미 패턴(26)에서는, 절연층(친액성 제어층)(25)이 정공 이동 차단층으로 되어 정공 이동이 생기지 않은 것으로 되어 있다. 이어서, 친액성 제어층(25)에서, 다른 2개의 화소 전극(23)의 사이에 위치하여 형성된 요상부(凹狀部)에 BM(도시하지 않음)을 형성한다. 구체적으로는, 친액성 제어층(25)의 상기 요상부에 대해서, 금속 크롬을 사용하여 스퍼터링법으로 막형성한다.
그 다음에, 도 9(m)에 나타내는 바와 같이, 친액성 제어층(25)의 소정 위치,자세하게는 상기 BM를 덮도록 유기 뱅크층(221)을 형성한다. 구체적인 유기 뱅크층의 형성 방법으로는, 예를 들면 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 레지스트를 용매에 용해한 것을, 스핀 코팅법, 슬릿다이 코팅법 등의 각종 도포법에 의해 도포하여 유기질층을 형성한다. 또한, 유기질층의 구성 재료는, 후술하는 잉크의 용매에 용해하지 않고, 또한 에칭 등에 의해 패터닝하기 쉬운 것이면 어떠한 것이라도 좋다.
이어서, 유기질층을 포토리소그래피 기술, 에칭 기술을 사용하여 패터닝하여, 유기질층에 뱅크 개구부(221a)를 형성함에 의해, 개구부(221a)에 벽면을 가진 유기 뱅크층(221)을 형성한다. 여기서, 이 유기 뱅크층(221)에서는, 특히 그 최외주를 형성하는 부분, 즉 상술한 본 발명에서의 포위 부재(201)의 외측부를 형성하는 면(201a)에 대해서, 그 기체(200) 표면에 대한 각도θ을 110도 이상으로 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 각도로 형성함에 의해, 이 위에 형성하는 음극(50), 또는 가스 배리어층(40)의 스텝 커버리지성을 양호하게 할 수 있다.
또한, 이 경우, 유기 뱅크층(221)은 적어도 상기 구동 제어 신호 도통부(320)의 위쪽에 위치하는 것을 포함하는 것으로 한다.
그 다음에, 유기 뱅크층(221)의 표면에, 친액성을 나타내는 영역과, 발액성을 나타내는 영역을 형성한다. 본 실시 형태에서는, 플라즈마 처리에 의해 각 영역을 형성하는 것으로 한다. 구체적으로는, 그 플라즈마 처리를, 예비 가열 공정과, 유기 뱅크층(221) 상면 및 개구부(221a)의 벽면 및 화소 전극(23)의 전극면(23c), 친액성 제어층(25) 상면을 각각 친액성으로 하는 친잉크화 공정과,유기 뱅크층 상면 및 개구부의 벽면을 발액성으로 하는 발잉크화 공정과, 냉각 공정으로 구성한다.
즉, 기재(뱅크 등을 포함하는 기판(20))를 소정 온도, 예를 들면 70∼80℃ 정도로 가열하고, 그 다음에 친잉크화 공정으로서 대기 분위기 중에서 산소를 반응 가스로 하는 플라즈마 처리(O2플라즈마 처리)를 행한다. 그 다음에, 발잉크화 공정으로서 대기 분위기 중에서 4불화메탄을 반응 가스로 하는 플라즈마 처리(CF4플라즈마 처리)를 행한 후, 플라즈마 처리를 위해 가열된 기재를 실온까지 냉각함으로써, 친액성 및 발액성이 소정 개소에 부여하게 된다.
또한, 이 CF4플라즈마 처리에서는, 화소 전극(23)의 전극면(23c) 및 친액성 제어층(25)에 대해서도 다소의 영향을 받지만, 화소 전극(23)의 재료인 ITO 및 친액성 제어층(25)의 구성 재료인 SiO2, TiO2등은 불소에 대한 친화성이 부족하기 때문에, 친잉크화 공정에서 부여된 수산기가 불소기로 치환되지 않고, 친액성이 유지된다.
그 다음에, 정공 수송층 형성 공정에 의해서 정공 수송층(70)의 형성을 행한다. 이 정공 수송층 형성 공정에서는, 예를 들면 잉크젯법 등의 액적 토출법이나, 스크린 인쇄법 등에 의해, 정공 수송층 재료를 전극면(23c) 상에 도포한 후, 건조 처리 및 열처리를 행하여, 전극(23)상에 정공 수송층(70)을 형성한다. 정공 수송층 재료를 예를 들면 잉크젯법으로 선택적으로 도포하는 경우에는, 우선, 잉크젯 헤드(도시 생략)에 정공 수송층 재료를 충전하고, 잉크젯 헤드의 토출 노즐을 친액성 제어층(25)에 형성된 상기 개구부(25a)내에 위치하는 전극면(23c)에 대향시켜, 잉크젯 헤드와 기재(기판(20))를 상대 이동시키면서, 토출 노즐로부터 1방울당의 액량이 제어된 액적을 전극면(23c)에 토출한 뒤의 액적을 건조 처리하여, 정공 수송층 재료에 포함되는 분산매나 용매를 증발시킴으로써, 정공 수송층(70)을 형성한다.
여기서, 토출 노즐로부터 토출된 액적은 친액성 처리가 된 전극면(23c)상으로 퍼져, 친액성 제어층(25)의 개구부(25a)내에 채워진다. 한편, 발잉크 처리된 유기 뱅크층(221) 상면에서는, 액적이 튕기어 부착하지 않는다. 따라서, 액적이 소정의 토출 위치에서 벗어나 유기 뱅크층(221) 상면에 토출되었다 해도, 그 표면이 액적으로 젖지 않고, 튕겨진 액적이 친액성 제어층(25)의 개구부(25a)내로 굴러 들어간다.
또한, 이 정공 수송층 형성 공정 이후는, 정공 수송층(70) 및 발광층(60)의 산화를 방지하기 위해, 질소 분위기, 아르곤 분위기 등의 불활성 가스 분위기에서 행하는 것이 바람직하다.
그 다음에, 발광층 형성 공정에 의해서 발광층(60)의 형성을 행한다. 이 발광층 형성 공정에서는, 예를 들면 상기의 잉크젯법에 의해, 발광층 형성 재료를 정공 수송층(70) 상에 토출한 후, 건조 처리 및 열처리를 행함으로써, 유기 뱅크층(221)에 형성된 개구부(221a)내에 발광층(60)을 형성한다. 이 발광층 형성 공정에서는, 정공 수송층(70)의 재용해를 방지하기 위해, 발광층 형성 재료에 사용하는 용매로서, 정공 수송층(70)에 대해서 불용인 무극성 용매를 사용한다.
또한, 이 발광층 형성 공정에서는, 상기의 잉크젯법에 의해서 예를 들면 청색(B)의 발광층 형성 재료를 청색의 표시 영역에 선택적으로 도포하여, 건조 처리한 뒤, 마찬가지로 녹색(G), 적색(R)에 대해서도 각각 그 표시 영역에 선택적으로 도포하여, 건조 처리한다.
또한, 필요에 따라서, 상술한 바와 같이 이러한 발광층(60) 상에 전자 주입층을 형성해도 좋다.
그 다음에, 도 10(n)에 나타내는 바와 같이, 음극층 형성 공정에 의해서 음극(50)의 형성을 행한다.
이 음극층 형성 공정에서는, 예를 들면 이온 플레이팅법 등의 물리 기상 성장법에 의해서 감압하에서 ITO를 막형성하여, 음극(50)으로 한다. 타겟 원료로서 InSnO를 사용한다.
도입 가스를 Ar, O2로서 막형성을 행하여, 두께 100nm의 ITO막을 제조하여, 음극(50)으로 한다. 이 때, 이 음극(50)에 대해서는, 상기 발광층(60)과 유기 뱅크층(221) 및 포위 부재(201)의 상면을 덮는 것은 물론, 포위 부재(201)의 외측부를 형성하는 면(201a)에 대해서도 이것을 덮은 상태로 되도록 형성한다.
그 다음에, 도 10(o)에 나타내는 바와 같이 음극(50)을 덮어서, 즉 기체(200) 상에 노출하는 음극(50)의 모든 부위를 덮은 상태로 자외선 흡수층(30)을 형성한다. 이 자외선 흡수층(30)의 형성 방법으로는, 플라즈마 데미지를 막기 위해서, 저파워로 막형성할 수 있는 방법이 채용된다. 예를 들면 본 예에서는, 막형성 장치로서 이온 플레이팅 막형성 장치를 사용해서, 진공도를 1.0×10-2Pa로 하여 산화티탄 또는 산화아연을 두께 10nm∼100nm, 바람직하게는 50nm정도 막형성하여 자외선 흡수층(30)으로 한다.
그 다음에, 자외선 흡수층(30)을 덮어서, 즉 기체(200)상에 노출하는 자외선 흡수층(30)의 모든 부위를 덮은 상태로 가스 배리어층(40)을 형성한다. 이 가스 배리어층(40)의 형성 공정은, 저온 플라즈마 분위기 하의 기상 성장법에 의해서 행한다. 구체적으로는, 막형성 장치로서 고밀도 플라즈마 CVD 장치를 사용하여, 원료 가스로서 SiH4(모노실란), O2(산소), N2(질소)를 사용한다. 또한, 두께 30nm∼500nm, 바람직하게는 100nm정도의 막두께의 규소질산화물막을 제조하여, 가스 배리어층(40)으로 한다. 이와 같이 화학적 기상 성장법으로 가스 배리어층(40)을 형성함에 의해, 가스 배리어성(산소나 수분에 대한 배리어성)이 뛰어난 것으로 된다. 또한, 이 가스 배리어층 형성 공정에서 발생하는 자외선 등의 고에너지의 광은, 하지의 자외선 흡수층(30)을 여기시키기 때문에, 자외선 흡수층(30)에 강한 광촉매 작용이 생긴다. 또한, 이 광촉매 작용에 의해, 가령 자외선 흡수층(30)의 표면에 유기물 등의 불순물이 부착해도, 이것이 분해, 제거되어, 자외선 흡수층(30) 표면이 청정하게 유지된다. 이것에 의해, 자외선 흡수층(30)과 가스 배리어층(40)의 밀착성이 높아져, 가스 배리어층(40)을 결함이 적은 치밀한 막으로 할 수 있다.
이러한 EL 표시 장치(1)의 제조 방법에서는, 가스 배리어층(40)을 형성하기전에 미리 자외선 흡수층(30)을 형성하기 때문에, 고밀도 플라즈마 분위기 하의 가스 배리어층 형성 공정에서 발생하는 자외선 등의 광은 이 자외선 흡수층(30)에 흡수되어, 이것보다도 하층측에 배치된 발광층(60)의 광열화를 방지할 수 있다. 또한, 이러한 방법으로 제조한 EL 표시 장치(1)를 옥외 등에서 사용하는 경우, 자외선 흡수층(30)이 외광 등에 포함되는 자외선을 흡수하기 때문에, 장치의 내광성이 향상한다.
또한, 본 실시 형태의 제조 방법에서는, 자외선 흡수층(30)에 광촉매 활성을 갖는 재료를 사용하기 때문에, 상기 자외선 등의 광이 단순히 흡수될 뿐만 아니라, 불순물 등의 분해 반응의 에너지로서 적극적으로 이용되어, 자외선 흡수층(30)의 표면을 가스 배리어층 형성 공정 중, 표면이 여기한 에너지를 유지하면서 항상 청정한 상태로 유지할 수 있다. 이것에 의해, 가스 배리어층(40)이 결함이 없는 보다 치밀한 막으로 되어, 가스 배리어성이 높아진다.
또한, 음극(50), 자외선 흡수층(30), 가스 배리어층(40)의 각 형성 공정을 대기압으로 되돌리지 않고 감압 하에 연속하여 행하기 때문에, 처리를 신속히 행할 수 있다. 또한, 대기압으로 되돌림에 의한 불순물의 혼입이 없기 때문에, 양질의 막이 형성된다.
또한, 상기 제조 방법에 의해서 얻어지는 EL 표시 장치(1)에서는, 포위부재(201)의 외측부를 음극(50), 자외선 흡수층(30), 가스 배리어층(40)에 의해서 덮힌 상태로 되기(즉, 발광층(60)의 외측부측이 포위부재(201), 음극(50), 자외선 흡수층(30), 가스 배리어층(40)에 의해서 가스 배리어층으로 둘러싸임) 때문에, 산소나 수분의 침입를 확실히 방지할 수 있다. 이것에 의해, 산소나 수분에 의한 발광층이나 전극의 열화 등을 억제할 수 있어, 발광 소자를 장기 수명화할 수 있다.
[제2 실시 형태]
다음에, 도 11을 참조하면서, 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 전기 광학 장치에 대해서 설명한다.
본 실시 형태는, 상기 제1 실시 형태의 구성에서, 자외선 흡수층의 음극(50)측의 계면에 질소를 함유시켜, 자외선 흡수층과 음극의 절연성을 높인 것이다.
즉, 본 전기 광학 장치(1´)에서는, 음극(50)을 덮도록 마련된 자외선 흡수층(30´)이 제1 흡수층(30a)와 제2 흡수층(30b)의 적층막으로 이루어지고, 이 제2 흡수층(30b) 상에 가스 배리어층(40)이 마련되어 있다.
구체적으로는, 음극(50)과 접하는 제1 흡수층(30a)와, 가스 배리어층(40)과 접하는 제2 흡수층(30b)은 각각 TiON(산질화티탄), TiO2로 이루어진다. TiO2에 질소를 첨가하면 절연성이 높아지기 때문에, 가스 배리어 형성 공정에서 제1 흡수층(30a)이 광여기되어 생긴 전하가 음극(50)측으로 흐르는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 이러한 전하에 의한 발광층(60)의 열화가 방지되어, 장치의 장기 수명화를 도모할 수 있다. 또한, 제1 흡수층(30a)에 질소를 함유시킴으로써, 음극(50)이나 가스 배리어층(40)과의 밀착성이 높아져, 치밀한 막을 형성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태와 같이 자외선 흡수층(30´)을 다층막으로 하는 구성 이외에도, 예를 들면, 산화물 반도체로 되는 자외선 흡수층의 질소 함유량을 하층측(즉, 음극(50)측)으로부터 연속적으로 변화시킨 구조로 해도 좋다.
또한, 이것 이외는 상기 제1 실시 형태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 내습성, 내산소성, 내광성이 뛰어난 전기 광학 장치를 제조할 수 있는 것 외에, 제2 흡수층(30b)이 광여기되어 생긴 전하에 의해 발광층(60)이 열화되는 사태를 회피할 수 있으므로, 장치 수명을 더욱 길게 할 수 있다.
[제3 실시 형태]
다음에, 도 12를 참조하면서, 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 전기 광학 장치에 대해서 설명한다.
본 실시 형태는, 상기 제1 실시 형태의 구성에서, 가스 배리어층(40)의 외측을 보호층(204)에 의해 밀봉한 것이다. 즉, 본 실시 형태에서는, 기체(200)상에 가스 배리어층(40)을 덮도록 보호층(204)이 마련되어 있다. 이 보호층(204)은 가스 배리어층(40)측에 마련된 접착층(205)과, 그 위에 마련된 보호 기판(206)으로 이루어져 있다.
접착층(205)은 상기 가스 배리어층(40)에 밀착하여, 외부로부터의 기계적 충격에 대해서 완충 기능을 갖는 것으로서, 예를 들면 우레탄계, 아크릴계, 에폭시계, 폴리올레핀계, 실리콘계 등의 수지로, 후술하는 보호 기판(206)보다 유연하고유리 전이점이 낮은 재료로 이루어지는 접착제에 의해서 형성된 것이다. 또한, 이러한 접착제에는, 실란 커플링제 또는 알콕시실란을 첨가해 두는 것이 바람직하고, 이와 같이 하면, 형성되는 접착층(205)과 가스 배리어층(40)의 밀착성이 보다 양호하게 되고, 따라서 기계적 충격 내성이 높아진다. 또한, 특히 가스 배리어층(40)이 규소 화합물로 형성되어 있는 경우 등에는, 실란 커플링제나 알콕시실란에 의해서 이 가스 배리어층(40)과의 밀착성을 향상시킬 수 있고, 따라서 가스 배리어층(40)의 가스 배리어성을 높일 수 있다.
보호 기판(206)은 접착층(205)상에 마련함으로써, 보호층(204)의 표면측을 구성하는 것이며, 내압성이나 내마모성, 외부 광반사 방지성, 가스 배리어성, 자외선 차단성 등의 기능 중 적어도 하나를 가져 이루어지는 층이다. 구체적으로는, 고분자층(PET, 아크릴 수지, 폴리카보네이트, 폴리올레핀 등의 플라스틱 필름)이나 DLC(다이아몬드 라이크 카본)층, 유리 등에 의해 형성되는 것이다.
본 실시 형태에서, 접착층(205)은 본 발명의 완충층을 구성하고, 보호 기판(206)은 본 발명의 표면 보호층을 구성한다. 또한, 이 예의 EL표시 장치에서는, 톱 에미션형로 하는 경우에 상기 표면 보호기판(206), 접착층(205)을 모두 투광성의 것으로 할 필요가 있지만, 바텀 에미션형으로 하는 경우에는 그럴 필요는 없다.
이와 같이 가스 배리어층(40)상에 보호층(204)을 마련하면, 보호 기판(206)이 내압성이나 내마모성, 광반사 방지성, 가스 배리어성, 자외선 차단성 등의 기능을 가짐으로써, 발광층(60)이나 음극(50), 또한 가스 배리어층도 이 보호기판(206)에 의해서 보호할 수 있고, 따라서 발광 소자의 장기 수명화를 도모할 수 있다.
또한, 접착층(205)이 기계적 충격에 대해서 완충 기능을 발휘하므로, 외부로부터 기계적 충격이 가해진 경우에, 가스 배리어층(40)이나 그 내측의 발광 소자로의 기계적 충격을 완화하여, 이 기계적 충격에 의한 발광 소자의 기능 열화를 방지할 수 있다.
[제4 실시 형태]
다음에, 도 13을 참조하면서, 본 발명의 제4 실시 형태에 의한 전기 광학 장치에 대해서 설명한다.
본 실시 형태는, 상기 제3 실시 형태의 구성에서, 음극(50)과 자외선 흡수층(30)의 사이에, 하층측으로부터 차례로 음극 보호층(전극 보호층)(21), 완충층(22), 완충층 보호층(24)을 마련한 것이다.
완충층(22)은, 주로 하지의 요철 형상(뱅크 구조체에 의해서 형성된 기판 표면의 요철 형상)을 평탄화함으로써, 가스 배리어층 형성 시에 기판측으로부터 걸리는 외부 응력을 분산하고, 질화규소나 산질화규소 등의 규소 화합물로 이루어지는 딱딱한 피막의 가스 배리어층에 크랙이 생기는 것을 방지함을 목적으로 한다. 이 완충층(22)으로는, 기판 측으로부터의 응력을 흡수하기 위해서, 어느 정도의 유연성을 갖는 재료가 바람직하고, 예를 들면 질소 원자를 포함하는 투명한 유기 재료가 적합하다. 또한, 140℃이하의 저온에서 경화하는 재료가 바람직하고, 예를 들면 아크릴폴리올, 폴리에스테르폴리올, 폴리우레탄폴리올 등을 주성분으로 하여, 톨릴렌 디이소시아네이트나 크실렌 디이소시아네이트 등의 이소시아네이트 화합물을 혼합하여 중합한 유도체나, 비스페놀계 에폭시와 아민 화합물을 혼합하여 중합한 유도체 등을 적합하게 채용할 수 있다. 또한, 완충층(22)의 막두께는 충분한 응력 완화 기능을 갖게 하기 위해서, 0.5㎛∼10㎛가 바람직하다. 또한, 이 완충층(22)에는 후술한 음극 보호층(21)이나 완충층 보호층(24)과의 밀착성을 향상시키기 위한 실란 커플링제나 실라잔 화합물 등의 실란 화합물, 경화 수축을 방지하기 위한 미립자 등이 혼입되어 있어도 좋다.
이러한 완충층(22)은 액상법으로 형성할 수 있다. 완충층(22)의 형성 재료를 포함하는 액체 재료의 도포 방법으로는, 대면적에 균일하게 도포할 수 있는 슬릿 코팅법, 다이 코팅법, 커텐 코팅법 등이 적합하다. 액체 재료의 점도는, 예를 들면 100mPa·s 이하, 보다 바람직하게는 1mPa·s∼30mPa·s가 좋다. 또한, 점도를 떨어뜨리기 위해서 유기 용제로 희석하는 것이 바람직하다. 이 경우, 음극이나 유기 발광층은 수분을 피해야 하기 때문에, 톨루엔, 크실렌, 시클로헥산, 메틸에틸케톤, 아세트산에틸 등의 친유성 유기 용제로 희석하는 것이 바람직하다.
음극 보호층(21)은 음극(50)과 완충층(22)의 접착성을 유지하는 동시에, 완충층(22)의 형성 시에 기판을 대기 폭로함에 의한 가스 성분의 차단이나, 음극(50)에 접촉하는 용매나 외부 가스로부터 음극(50)을 보호하는 프로세스 공정시의 소자 보호성을 목적으로 하여 마련되는 것이며, 예를 들면 질화 규소나 산질화 규소 등의 투명성을 갖는 규소 화합물이 적합하게 채용된다. 이 음극 보호층(21)은, 예를 들면 ECR 플라즈마 스퍼터법, ECR－CVD법, ICP－CVD법, 헬리콘파 플라즈마 CVD법, 표면파 플라즈마 CVD법, 이온 플레이팅법 등의 고밀도 플라즈마 막형성법으로 형성할 수 있다. 이 때, 플라즈마 데미지를 막기 위해서 낮은 파워로 막형성하는 것이 바람직하고, 막두께는 10nm∼200nm가 바람직하다.
완충층 보호층(24)은 자외선 흡수층(30)이 가스 배리어층 형성 시에 여기되어 방출된 활성 전자로부터 완충층(22)를 보호하기 위해 마련되는 것이며, 예를 들면 규소 화합물 등의 투명한 절연 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 이 완충층 보호층(24)은, 예를 들면 ECR 플라즈마 스퍼터법, ECR－CVD법, ICP－CVD법, 헬리콘파 플라즈마 CVD법, 표면파 플라즈마 CVD법, 이온 플레이팅법 등의 고밀도 플라즈마 막형성법으로 형성할 수 있다. 이 막형성 조건은 음극 보호층(21)의 막형성 조건과 동일해도 좋다. 또한, 완충층 보호층(24)과 완충층(22)의 밀착성을 높이기 위해서, 완충층 보호층(24)을 형성하기 전에 완충층(22)의 표면을 산소 플라즈마 처리 등에 의해 활성화시켜도 좋다.
또한, 음극 보호층(21)은 음극(50) 전체를 덮는 형태로 형성되고, 완충층(22)은 음극 보호층(21) 전체를 덮는 형태로 형성되고, 또한, 완충층 보호층(24)은 완충층(22) 전체를 덮는 형태로 형성되어 있다.
또한, 이와 같이 형성된 완충층 보호층(24) 상에는, 자외선 흡수층(30)과 가스 배리어층(40)이 차례로 적층되어 있다. 가스 배리어층(40)은 완충층 보호층(24) 전체를 덮는 상태로 규소 화합물 등으로 이루어지는 가스 배리어성의 제2 층간 절연막(284)에 접해 있고, 실표시 영역에 배치된 발광 소자는, 이들 가스 배리어층(40) 및 제2 층간 절연막(284)에 의해서 감싸지는 형태로 수분 등의 침입으로부터 보호되어 있다. 또한, 이 가스 배리어층(40)상에는 패널 전체 강도 유지와 가스 배리어층(40) 등의 손상 방지를 목적으로 하여 보호층(204)이 더 마련되어 있다. 이 보호층(204)은 투명한 접착층(205)과 투명한 보호 기판(206)으로 이루어진다.
접착층(205) 및 보호 기판(206)은 각각 상기 제3 실시 형태에서의 접착층(205) 및 표면 보호기판(206)과 같은 재료로 이루어진다. 즉, 접착층(205)으로는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지 등의 투명 수지 재료로 이루어지는 접착제를 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 저온에서 경화시키기 위해서, 이소시아네이트 등의 경화제를 첨가하는 2액 혼합형의 것을 사용해도 좋다. 또한, 보호 기판(206)으로는, 유리나 투명한 플라스틱 필름(PET, 아크릴, 폴리카보네이트, 폴리올레핀 등) 등을 사용할 수 있다. 플라스틱 필름을 사용한 경우에는, 필름 상에 미리 접착층(205)을 형성함으로써, 접합으로 특화한 장치 구조로 할 수 있고, 대면적화로의 대응이 용이해진다. 또한, 보호 기판(206)에는, 자외선 흡수층, 광반사 방지층, 방열층이나, 렌즈, 미러 등의 광학 구조가 마련되어 있어도 좋다.
또한, 보호층(204)은, 예를 들면 접착층(205)을 보호 기판(206)측 또는 가스 배리어층(40)상에 도포하여, 보호 기판(206)과 기체(200)를 압착하여 접합시켜서, 접착층(205)을 120℃이하로 가열 경화함에 의해 부착한다.
이것 외에는 상기 제3 실시 형태와 동일하다.
본 실시 형태에서는, 가스 배리어층(40)의 하층측에 평탄화막으로서 완충층(22)을 마련했기 때문에, 가스 배리어층(40)을, 보다 치밀하고 결함이 적은막으로 할 수 있다.
다음에, 본 발명의 전자 기기를 설명한다. 본 발명의 전자 기기는 상기의 EL 표시 장치(전기 광학 장치)를 표시부로서 가진 것이며, 구체적으로는 도 14에 나타내는 것을 들 수 있다.
도 14는 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 14에서, 부호 1000은 휴대 전화 본체를 나타내고, 부호 1001은 상기의 EL 표시 장치를 사용한 표시부를 나타내고 있다.
도 14에 나타내는 전자 기기는 상기 EL 표시 장치(전기 광학 장치)를 가진 표시부를 구비하고 있으므로, 표시부를 구성하는 EL 표시 장치의 발광 소자의 장기 수명화가 도모된다.
또한, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지로 변형하여 실시할 수 있다.
예를 들면, 상기 각 실시 형태에서는, 가스 배리어층(40)을 단층으로 구성했지만, 이 가스 배리어층은 복수의 층으로 이루어지는 다층막으로 할 수 있다. 예를 들면, 가스 배리어층을, 자외선 흡수층(30)측으로부터 차례로 제1 배리어층, 제2 배리어층을 적층한 구조로 하고, 제1 배리어층을 산질화규소로 하고 제2 배리어층을 질화 규소로 해도 좋다. 이것에 의해, 자외선 흡수층과 가스 배리어층의 밀착성이 높아져서, 결함이 적은 치밀한 가스 배리어층을 형성할 수 있는 결과, 가스 배리어성을 한층 높일 수 있다. 또한, 제1 배리어층이나 제2 배리어층은 규소 화합물 이외에도, 예를 들면 알루미나나 산화탄탈, 산화티탄 등의 무기 화합물로이루어져 있어도 좋다. 이와 같이 적어도 제1 배리어층이 무기 화합물로 형성되어 있으면, 자외선 흡수층이 산화물 반도체로 이루어져 있음에 의해, 가스 배리어층(제1 배리어층)과 자외선 흡수층의 밀착성은 좋아진다.
또한, 상기 실시 형태에서는, EL 표시 장치로서 톱 에미션형의 구조를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 바텀 에미션형에도, 또한, 양측에 표시광을 사출하는 타입의 것에도 적용 가능하다. 특히 바텀 에미션형으로 한 경우, 음극(50)에는 투명 전극을 사용할 필요는 없지만, 그 경우에도, 이 음극(50)의 적어도 가스 배리어층(40)과 접하는 면측을, 무기산화물에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 무기 화합물로 이루어지는 자외선 흡수층(30)과 음극(50)의 밀착성이 좋아져, 자외선 흡수층(30)을 결함이 적은 치밀한 층으로 할 수 있다.
또한, 바텀 에미션형, 또는 양측에 발광광을 사출하는 타입의 것으로 한 경우, 기체(200)에 형성하는 스위칭용 TFT(112)나 구동용 TFT(123)에 대해서는, 발광 소자의 바로 아래에는 아니고, 친액성 제어층(25) 및 유기 뱅크층(221)의 바로아래에 형성하도록 하여, 개구율을 높이는 것이 바람직하다.
또한, 각 실시 형태의 EL 표시 장치에서는, 본 발명에서의 제1 전극을 양극으로서 기능시키고, 제2 전극을 음극으로서 기능시켰지만, 이들을 역으로 하여 제1 전극을 음극, 제2 전극을 양극으로서 각각 기능시키도록 구성해도 좋다. 다만, 그 경우에는, 발광층(60)과 정공 수송층(70)의 형성 위치를 바꿔 넣을 필요가 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 본 발명의 전기 광학 장치에 EL 표시 장치(1)를적용한 예를 나타냈지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니며, 기본적으로 제2 전극이 기체의 외측에 마련되는 것이면, 어떠한 형태의 전기 광학 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 산소, 수분 등의 가스나 자외선에 의한 전기 광학층 등의 열화를 방지할 수 있도록 한 전기 광학 장치의 제조 방법, 및 이것에 의해 제조된 전기 광학 장치, 전자 기기를 제공할 수 있다.
Claims (27)
- 기판 상에, 적어도 제1 전극, 전기 광학층, 제2 전극을 차례로 적층하여 이루어지는 전기 광학 소자를 가진 전기 광학 장치의 제조 방법으로서,기상 성장법에 의해, 상기 기판 상에, 상기 전기 광학 소자를 덮도록 자외선 흡수층을 형성하는 공정과,플라즈마 분위기를 수반하는 기상 성장법에 의해, 상기 자외선 흡수층을 덮도록 가스 배리어층을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 기판 상에 제1 전극을 복수 형성하는 공정과,상기 기판 상에, 상기 제1 전극의 형성 위치에 대응한 복수의 개구부를 가진 뱅크 구조체를 형성하는 공정과,상기 뱅크 구조체의 각 개구부에 각각 전기 광학층을 형성하는 공정과,상기 뱅크 구조체 및 상기 각 전기 광학층을 덮도록 제2 전극을 형성하는 공정과,기상 성장법에 의해, 상기 기판 상에, 상기 제2 전극을 덮도록 자외선 흡수층을 형성하는 공정과,플라즈마 분위기를 수반하는 기상 성장법에 의해, 상기 자외선 흡수층을 덮도록 가스 배리어층을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제2항에 있어서,상기 뱅크 구조체의 외측부를 구성하는 면의, 상기 기판 표면에 대한 각도는 110°이상인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 가스 배리어층을 감압 하의 고밀도 플라즈마 분위기 하에서 막형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 자외선 흡수층은, 에너지 밴드 갭이 2eV로부터 6eV까지인 산화물 반도체 재료를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제5항에 있어서,상기 자외선 흡수층은, 에너지 밴드 갭이 3eV로부터 6eV까지인 산화물 반도체 재료를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 자외선 흡수층은, 상기 가스 배리어층 형성 공정에서 사용하는 플라즈마로부터 발생하는 자외선에 의해 광촉매 활성을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,상기 자외선 흡수층은 티탄, 아연, 주석 중의 어느 하나를 포함하는 투광성의 n형 산화물 반도체 재료를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,상기 자외선 흡수층은 백금, 금, 은, 동 중의 적어도 하나의 원소를 함유하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,상기 자외선 흡수층을 상기 제2 전극의 노출면에 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제10항에 있어서,상기 자외선 흡수층의 적어도 상기 제2 전극과 접하는 면측에 질소를 함유시키는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제10항에 있어서,상기 제2 전극의 적어도 자외선 흡수층과 접하는 면측을, 무기산화물로 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제10항에 있어서,상기 제2 전극의 형성 공정에서부터 상기 가스 배리어층의 형성 공정까지를 기상 성장법에 의해 감압 하에서 연속하여 행하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 제2 전극과 상기 자외선 흡수층의 사이에, 하지의 요철 형상을 평탄화하기 위한 완충층을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제14항에 있어서,상기 완충층이 유기 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제14항에 있어서,상기 완충층을 액상법에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제16항에 있어서,상기 제2 전극과 상기 완충층의 사이에, 상기 제2 전극을 보호하기 위한 전극 보호층을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제17항에 있어서,상기 전극 보호층이 규소 화합물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제14항에 있어서,상기 완충층과 상기 자외선 흡수층의 사이에 완충층 보호층을 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제19항에 있어서,상기 완충층 보호층이 절연 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 가스 배리어층을 규소 화합물로 형성하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제21항에 있어서,상기 가스 배리어층에 질소를 함유시키는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 자외선 흡수층과 상기 가스 배리어층의 적층막의 층 두께는 500nm이하인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치의 제조 방법.
- 기판 상에 제1 전극, 전기 광학층, 제2 전극, 자외선 흡수층, 가스 배리어층이 차례로 적층된 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제24항에 있어서,상기 가스 배리어층 상에 보호층이 마련된 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제25항에 있어서,상기 보호층 상에 표면 보호층이 마련된 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
- 제24항∼제26항 중 어느 한 항 기재의 전기 광학 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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