KR20080007208A - 발광장치 - Google Patents

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KR20080007208A
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토루 타카야마
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

고선명, 고개구율 및 고신뢰성을 갖는 발광장치를 제공한다. 본 발명은, 의도적으로 인접하는 발광소자끼리 다른 유기화합물층을 일부 겹치게 하여 적층부를 형성함으로써, 유기화합물층의 막형성 방법이나 막형성 정밀도에 상관없이, 적색, 녹색, 청색의 발광색을 사용하는 풀 컬러의 플랫 패널 디스플레이로서, 고선명화와 고개구율화를 실현한다.
발광장치, 풀 컬러, 유기화합물층, 유기발광소자, 전자기기

Description

발광장치{LIGHT EMITTING DEVICE}
본 발명은 반도체장치에 관한 것으로, 특히, 절연표면을 갖는 기판상에 형성된 유기발광소자(OLED : Organic Light Emitting Device)를 갖는 발광장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 유기발광패널에 콘트롤러를 포함하는 IC 등을 실장한, 유기발광 모듈에 관한 것이다. 이때, 본 명세서에서, 유기발광 패널 및 유기발광 모듈을 동시에 발광장치라 총칭한다. 본 발명은, 또한, 그 발광장치를 제조하는 장치에 관한 것이다.
또한, 본 명세서에서 반도체장치란, 반도체특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 나타나며, 발광장치, 전기광학장치, 반도체회로 및 전자기기는 모두 반도체장치이다.
최근, 기판상에 TFT(박막트랜지스터)를 형성하는 기술이 대폭 진보하고, 액티브 매트릭스형 표시장치로의 응용개발이 진행되고 있다. 특히, 폴리실리콘막을 사용한 TFT는, 종래의 비결정질 실리콘막을 사용한 TFT보다도 전계효과 이동도(모 빌리티라고도 함)가 높으므로, 고속동작이 가능하다. 그 때문에, 폴리실리콘막을 사용한 TFT로 이루어지는 구동회로를 화소와 동일한 기판상에 설치하고, 각 화소의 제어를 행하기 위한 개발이 활발히 행해지고 있다. 동일 기판상에 화소와 구동회로를 조립한 액티브 매트릭스형 표시장치는, 제조비용의 감소, 표시장치의 소형화, 수율의 상승, 스루풋의 감소 등, 여러 가지 이점을 얻을 수 있다고 예상된다.
또한, 자발광형 소자로서 OLED를 가진 액티브 매트릭스형 발광장치(이하, 간단히 발광장치라고도 부름)의 연구가 활발화 되고 있다. 발광장치는 유기발광장치(OELD : Organic EL Display) 또는 유기 발광 다이오드(OLED : Organic Light Emitting Diode)라고도 불리우고 있다.
액티브 매트릭스형 발광장치는, 각 화소의 각각에 TFT로 이루어지는 스위칭소자(이하, 스위칭소자라 함)를 설치하고, 그 스위칭용 TFT에 의해 전류제어를 행하는 구동소자(이하, 전류제어용 TFT이라 함)를 동작시켜 EL층(엄밀하게는 발광층)을 발광시킨다. 예컨대 일본특허공개평 10-189252호 공보에 기재된 발광장치가 공지되어 있다.
유기발광소자는, 스스로 발광하기 위한 인식성이 높고, 액정표시장치(LCD)에서 필요한 백라이트가 필요하지 않고 박형화에 최적임과 동시에, 시야각에도 제한이 없다. 그 때문에, 유기발광소자를 사용한 발광장치는, CRT나 LCD로 대체되는 표시장치로서 주목되고 있다.
이때, EL소자는, 전계를 가함으로써 발생하는 전계발광을 얻을 수 있는 유기화합물을 포함하는 층(이하, EL층이라 기재)과, 양극과, 음극을 갖는다. 유기화합 물에서의 루미네센스에는, 단일항 여기상태로부터 기저상태로 되돌아갈 때의 발광(형광)과 3중항 여기상태로부터 기저상태로 되돌아갈 때의 발광(인광)이 있지만, 본 발명의 제조장치 및 막형성 방법에 의해 제조되는 발광장치는, 어느 쪽의 발광을 사용한 경우에도 적용 가능하다.
EL소자는 한 쌍의 전극사이에 EL층이 끼워진 구조로 되어 있지만, EL층은 통상, 적층구조로 되어 있다. 대표적으로는, 코닥·이스트만·컴퍼니의 Tang 등이 제안한 "정공수송층/발광층/전자수송층"이라 하는 적층구조를 들 수 있다. 이 구조는 매우 발광효율이 높고, 현재, 연구개발이 진행되고 있는 발광장치는 거의 이 구조를 채용하고 있다.
또한, 그 이외에도 양극상에 "정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층", 또는 "정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층"의 순서대로 적층하는 구조도 된다. 발광층에 대하여 형광성 색소 등을 도핑해도 된다. 또한, 이것들의 층은, 모두 저분자계의 재료를 사용하여 형성해도 되고, 모두 고분자계의 재료를 사용하여 형성해도 된다. 이 층들은, 실리콘 등의 무기재료를 구비하여도 된다.
이때, 본 명세서에서, 음극과 양극과의 사이에 설치되는 모든 층을 총칭하여 EL층이라 한다. 따라서, 상술한 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층은, 모두 EL층에 포함된다.
EL소자의 중심이라도 할 수 있는 EL층(엄밀하게는 발광층)이 되는 유기화합물 재료는, 저분자계 유기화합물 재료와 고분자계(폴리머계) 유기화합물 재료가 각각 연구되고 있다.
이것들의 유기화합물 재료의 막형성 방법에는, 잉크젯법이나, 증착법이나, 스핀코팅법이라 했던 방법이 알려져 있다.
그러나, 적색, 녹색, 청색의 발광색을 사용하여 풀컬러의 플랫패널 디스플레이를 제조하는 것을 생각한 경우, 막형성 정밀도가 그 만큼 높지 않기 때문에, 다른 화소 사이의 간격을 넓게 설계하거나, 화소 사이에 뱅크라 불리우는 절연물을 설치하기도 한다.
또한, 적색, 녹색, 청색의 발광색을 사용하는 풀 컬러의 플랫패널 디스플레이로서, 고선명화나 고개구율화나 고신뢰성의 요구가 높아지고 있다. 이러한 요구는, 발광장치의 고선명화(화소수의 증대) 및 소형화에 따른 각 표시화소 피치의 미세화를 진행시키는 데 있어서 큰 과제로 되어 있다. 또한, 동시에 생산성의 향상이나 저비용화의 요구도 높아지고 있다.
본 발명의 목적은, 의도적으로 인접하는 발광소자끼리 다른 유기화합물층을 일부 겹치는 것에 의해, 유기화합물층의 막형성 방법이나 막형성 정밀도에 상관없이, 적색, 녹색, 청색의 발광색을 사용하는 풀 컬러의 플랫 패널 디스플레이로서, 고선명화나 고개구율화를 실현하는데 있다.
이때, 다른 유기화합물층이 일부 겹친 부분은, 발광휘도가 약 0.1%로 저하하여, 흐르는 전류도 약 0.1%로 되어 버리지만, 높은 전압(약 9V 이상)을 인가하면 충분히 인식할 수 있는 정도로 발광시키는 것도 가능하다.
본 명세서에서 개시하는 발명의 구성 1은, 음극과, 그 음극에 접하는 유기화합물층과, 그 유기화합물층에 접하는 양극을 각각 갖는 복수의 발광소자를 구비한 발광장치에 있어서, 하나의 발광소자에는, 음극, 그 음극에 접하는 유기화합물층, 그 유기화합물층에 접하는 양극으로 구성되는 제 1 발광영역과, 음극, 그 음극에 접하는 유기화합물층의 적층, 그 유기화합물층의 적층에 접하는 양극으로 구성되는 제 2 발광영역을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 발광장치이다.
상기 구성 1에 있어서, 상기 유기화합물의 적층은, 상기 제 1 발광영역에서의 유기화합물층과, 상기 하나의 발광소자에 인접한 다른 발광색의 발광소자의 유기화합물층과의 적층인 것을 특징으로 한다.
또한, RGB의 풀 컬러화로 한 경우, 3종류의 발광소자가 적절히 배치되게 되고, 본 명세서에서 개시하는 발명의 구성 2는, 음극, 그 음극에 접하는 유기화합물층, 그 유기화합물층에 접하는 양극을 각각 갖는 복수의 발광소자를 구비한 발광장치에 있어서, 제 1 유기화합물층을 갖는 제 1 발광소자와, 제 2 유기화합물층을 갖는 제 2 발광소자와, 제 3 유기화합물을 갖는 제 3 발광소자가 배치되어 있고, 상기 제 1 발광소자에서, 상기 제 1 유기화합물층과 상기 제 2 유기화합물층이 일부 겹치게 되어 있는 것을 특징으로 하는 발광장치이다.
또한, 본 명세서에서 개시하는 발명의 구성 3은, 음극, 그 음극에 접하는 유 기화합물층, 그 유기화합물층에 접하는 양극을 각각 갖는 복수의 발광소자를 구비한 발광장치에 있어서, 제 1 유기화합물층을 갖는 제 1 발광소자와, 제 2 유기화합물층을 갖는 제 2 발광소자와, 제 3 유기화합물층을 갖는 제 3 발광소자가 배치되어 있고, 상기 제 1 발광소자에서, 상기 제 1 유기화합물층과 상기 제 2 유기화합물층이 일부 겹쳐 있고, 또한, 상기 제 2 발광소자에서, 상기 제 2 유기화합물층과 상기 제 3 유기화합물층이 일부 겹쳐 있는 것을 특징으로 하는 발광장치이다.
또한, 상기 구성 2, 3에 있어서, 상기 제 1 발광소자는, 적색, 녹색 및 청색 중 어느 하나의 색을 발광하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제 1 발광소자, 상기 제 2 발광소자 및 상기 제 3 발광소자는 서로 다른 색을 발광하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구성 1, 2, 3에 있어서, 밀봉시에, 밀봉기판, 예컨대 유리기판 또는 플라스틱 기판을 사용하여 발광소자 전체를 밀폐하는 것이 바람직하다.
또한, 발광장치에 있어서, 발광하고 있지 않은 화소에서는 입사한 외광(발광장치의 외부의 빛)이 음극의 이면(발광층에 접하는 측의 면)에서 반사되고, 음극의 이면이 거울과 같이 작용하여 외부의 경치가 관측면(관측자측으로 향하는 면)에 비친다는 문제가 있었다. 또한, 이 문제를 회피하기 위해, 발광장치의 관측면에 원편광 필름을 부착하고, 관측면에 외부의 경치가 비치지 않도록 하는 연구가 이루어지고 있지만, 원편광 필름이 매우 비싸므로, 제조비용의 증가를 초래한다는 문제가 있었다.
본 발명의 목적은, 원편광 필름을 사용하지 않고 발광장치의 경면화를 방지 하고, 그것에 의해 발광장치의 제조비용을 감소하여 저렴한 발광장치를 제공하는데 있다. 그래서, 본 발명에서는, 원편광 필름대신에 저렴한 컬러필터를 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 구성 1, 2, 3에 있어서, 색순도를 향상시키기 위해, 상기 발광장치에는 각 화소에 대응하는 컬러필터를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 컬러필터의 검은색의 부분(검은색의 유기수지)이 각 발광영역의 공간과 겹치도록 하여도 된다. 또한, 컬러필터의 검은색의 부분이, 다른 유기화합물층이 일부 겹치는 부분과 겹치도록 해도 된다.
이때, 발광의 출사방향, 즉, 상기 발광소자와 관찰자의 사이에 컬러필터를 설치한다. 예컨대, 발광소자가 설치되는 기판을 통과시키지 않은 경우에는, 밀봉기판에 컬러필터를 부착하면 된다. 혹은, 발광소자가 설치되는 기판을 통과시키는 경우에는, 발광소자가 설치되는 기판에 컬러필터를 부착하면 된다. 이렇게 함으로써, 원편광 필름을 필요로 하지 않게 된다.
또한, EL소자의 실용화에서의 최대의 문제는, 소자의 수명이 불충분한 점이다. 또한, 소자의 열화는, 장시간 발광시킴과 동시에 다크 스폿이 넓어지는 형태로 나타나지만, 그 원인으로서 EL층의 열화가 큰 문제로 되어 있다.
이 문제를 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 질화실리콘막 또는 질화산화실리콘막으로 이루어진 보호막으로 덮는 구조로 하고, 그 보호막의 응력을 완화하기 위한 버퍼층으로서 산화실리콘막 또는 질화산화실리콘막을 설치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구성 4는, 음극, 그 음극에 접하는 유기화합물층, 그 유기화합물 층에 접하는 양극을 각각 갖는 복수의 발광소자를 구비한 발광장치에 있어서, 투명도전막으로 이루어진 상기 양극은, 버퍼층과 보호막과의 적층으로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 발광장치이다.
상기 구성 4에서, 상기 버퍼층은, 스퍼터링법(RF 스퍼터링 또는 DC 스퍼터링), 혹은 원격 플라즈마법에 의해 얻을 수 있는 산화실리콘 또는 산화질화실리콘을 주성분으로 하는 절연막으로 하며, 보호막은, 스퍼터링법에 의해 얻을 수 있는 질화실리콘 또는 산화질화실리콘을 주성분으로 하는 절연막으로 하면 된다.
또한, 음극 또는 양극으로서, 투명도전막(대표적으로는 ITO)을 사용하고, 그 위에 보호막을 형성하는 경우, 상기 구성 4는 매우 유용하다. 또한, 스퍼터링법에 의해 투명도전막으로 이루어지는 막에 접하여 질화실리콘막을 형성하는 경우, 투명도전막에 포함되는 불순물(In, Sn, Zn 등)이 질화실리콘막으로 혼입할 우려가 있지만, 본 발명의 버퍼층을 사이에 형성함으로써 질화실리콘막으로의 불순물 혼입을 방지하는 것도 할 수 있다. 상기 구성 4에 의해 버퍼층을 형성함으로써, 투명도전막으로부터의 불순물(In, Sn 등)의 혼입을 방지하고, 불순물이 없는 뛰어난 보호막을 형성할 수 있다.
또한, 상기 구성 4를 실현하는 제조방법에 있어서, 버퍼층과 보호막은 다른 챔버를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 제조방법에 관한 구성은, 음극과, 그 음극에 접하는 유기화합물층과, 그 유기화합물층에 접하는 양극을 갖는 복수의 발광소자를 구비한 발광장치의 제조방법에 있어서, 동일 챔버에서 투명도전막으로 이루어지는 양극과, 그 양극을 덮는 버퍼층을 형성한 후, 상기 버퍼층상에 다른 챔버 에서 보호막을 형성하는 것을 특징으로 하는 발광장치의 제조방법이다.
또한, 액티브 매트릭스형 발광장치는, 빛의 방사방향에서 2종류의 구조를 생각할 수 있다. 하나는, EL소자로부터 발한 빛이 대향기판을 투과하여 방사되어 관측자의 눈에 들어가는 구조이다. 이 경우, 관측자는 대향기판측으로부터 화상을 인식할 수 있다. 또 하나는, EL소자로부터 발한 빛이 소자기판을 투과하여 방사되어 관측자의 눈에 들어가는 구조이다. 이 경우, 관측자는 소자기판측으로부터 화상을 인식할 수 있다.
본 발명은, 이 2종류의 구조를 나누어 만드는 것이 가능한 제조장치를 제공한다.
본 발명의 구성 5는, 제조장치에 관한 것으로, 로드실과, 그 로드실에 연결된 제 1 반송실과, 그 제 1 반송실에 연결된 유기화합물층 막형성실과, 상기 제 1 반송실에 연결된 제 2 반송실과, 그 제 2 반송실에 연결된 금속층 막형성실과, 투명도전막 막형성실과, 보호막 형성실과, 상기 제 2 반송실에 연결된 제 3 반송실과, 그 제 3 반송실에 연결된 디스펜서(dispenser)실과, 밀봉기판 로드실과, 밀봉실을 갖는 것을 특징으로 하는 제조장치이다.
상기 구성 5에서, 상기 투명도전막 막형성실에는, 복수의 타겟이 설치되어 있고, 투명도전 재료로 이루어진 타겟과, 실리콘으로 이루어진 타겟을 적어도 가지고 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 구성 5에 있어서, 상기 투명도전막의 막형성실은, 원격 플라즈마법에 의해 막을 형성하는 장치가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 구성 5에 있어서, 밀봉기판 로드실에는, 건조제가 부착한 기판이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 밀봉기판 로드실에는, 진공배기계가 설치되어 있다.
또한, 상기 구성 5에 있어서, 제 1 반송실, 제 2 반송실, 제 3 반송실, 밀봉실에도 진공배기계가 설치되어 있다.
또한, 상기 구성 5에 나타낸 제조장치를 사용하여, 버퍼층이나 보호막을 설치한 상기 구성 4를 스루풋 좋게 제조할 수 있다.
본 발명에 의해, 매우 고가인 원편광판을 불필요하게 할 수 있으므로, 제조비용의 삭감을 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의해, 적색, 녹색, 청색의 발광색을 사용하는 풀 컬러의 플랫 패널 디스플레이로서, 고선명화, 고개구율화 및 고신뢰성을 실현할 수 있다.
[실시예]
본 발명의 실시형태에 대하여, 이하에 설명한다.
(실시형태 1)
여기서는, 화소부에 규칙적으로 배치되는 다수의 화소 중, 3×3의 화소를 예로 본 발명을 이하에 설명한다.
도 1a는 평면도이다. 도 1a에서, 발광영역 10R은 적색의 발광영역을 나타내 고 있고, 발광영역 10G는 녹색의 발광영역을 나타내고 있으며, 발광영역 10B는 청색의 발광영역을 나타내고 있고, 이것들의 3색의 발광영역에 의해 풀 컬러화된 발광표시장치를 실현하고 있다.
또한, 도 1b는 쇄선 A-A'으로 절단한 경우의 단면도이다. 본 발명에서는, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 적색을 발광하는 EL층(예를 들면, 나일(nile) 적색, 적색 발광성 안료를 Alq3에 첨가한 EL층)(17) 부분과, 녹색을 발광하는 EL층(예를 들면, DMQd(디메틸 퀴나크리돈)을 Alq3에 첨가한 EL층)(18) 부분을 일부 겹치게 하여, 적층부(21)를 형성하고 있다. 또한, 녹색을 발광하는 EL층(18) 부분을, 청색을 발광하는 EL층(예를 들면, 페릴렌(perylene)을 BAlq에 첨가한 EL층)(19)을 일부 겹치게 하여, 적층부(22)를 형성하고 있다. 이때, 도 1a-도 1c에서는, 발광영역의 일측만(우측 단부)이 겹친 예를 도시하였지만, 원주부의 일부가 겹친다고 가정하는 경우, 겹친 부분 위로 한정을 하지 않는다. 또한, 양 모서리, 상부측 모서리 또는 하부측 모서리가 겹쳐도 된다.
이와 같이 EL층을 일부 겹치게 해도 상관없는 구성으로 하므로, 유기화합물층의 막형성 방법(잉크젯법이나, 증착법이나, 스핀코팅법등)이나 그것들의 막형성 정밀도에 상관없이, 적색, 녹색, 청색의 발광색을 사용하는 풀 컬러의 플랫 패널 디스플레이로서, 고선명화나 고개구율화를 실현할 수 있다.
또한, 도 1b에서, TFT1은, 적색을 발광하는 EL층(17)에 흐르는 전류를 제어하는 소자이고, 도면부호 4는 소스전극 또는 드레인전극이고, 도면부호 7은 나머지 소스전극 또는 드레인전극이다. 또한, TFT2는, 녹색을 발광하는 EL층(18)에 흐르는 전류를 제어하는 소자이며, 도면부호 5는 소스전극 또는 드레인전극이고, 도면부호 8은 나머지 소스전극 또는 드레인전극이다. TFT3은, 청색을 발광하는 EL층(19)에 흐르는 전류를 제어하는 소자이고, 도면부호 6은 소스전극 또는 드레인전극이고, 도면부호 9는 나머지 소스전극 또는 드레인전극이다. 도면부호 15, 16은 유기절연재료 또는 무기절연막재료로 이루어진 층간절연막이다.
또한, 도면부호 11∼13은, OLED의 음극(혹은 양극)이고, 20은, OLED의 양극(혹은 음극)이다. 전극(11∼13)이 양극일 경우 p채널형 TFT를 사용하고, 전극(11∼13)이 음극일 경우 n채널형 TFT를 사용하는 것이 바람직하다. 일함수가 작은 재료(Al, Ag, Li, Ca, 또는 그들의 합금, MgAg, MgIn, AlLi, CaF2, 또는 CaN)는, 전극(11∼13)이 음극일 경우 사용하여도 된다. 또한, 전극(11∼13)이 양극일 경우, Ti, TiN, TiSixNy, Ni, W, WSix, WNx, WSixNy, NbN, Mo, Cr, Pt, Zn, Sn 및 In으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료, 그것을 주성분으로서 상술한 재료 중 하나를 갖는 합금재료, 그것을 주성분으로서 이들 재료의 화합물을 갖는 필름, 또는 이러한 막을 갖는 적층막을 사용하여도 된다. 전극(11∼13)의 양단부 및 그것들의 사이는 무기절연물(14)로 덮어져 있다. 여기서는, 음극으로서 전극(11∼13)은, Cr로 형성된다. 전극(20)은, 양극으로서, 일함수가 높은 투명도전막(ITO(인듐 주석 옥사이드 합금), 산화인듐 및 산화아연의 합금(In2O3-ZnO), 산화아연(ZnO) 등)으로 형성된다. 각 발광소자로부터 방출된 빛은 양극(20)을 통과한다. 또한, 광을 통과시키는 금속 성 박막의 적층막(MgAg, MgIn, 또는 AlLi)과 투명도전막은, 전극(11∼13)이 양극이고 그 전극(20)이 음극일 경우 사용하여도 된다.
또한, 약 10㎛의 간격이 유지되도록 밀봉재(여기서는 도시하지 않음)에 의해 밀봉기판(30)이 부착되어 있고, 모든 발광소자는 밀폐되어 있다. 또한, 색순도를 높이기 위해, 밀봉기판(30)에는 각 화소에 대응하는 컬러필터가 설치되어 있다. 컬러필터중, 적색의 착색층(31b)은 적색의 발광영역(10R)에 대향하여 설치되고, 녹색의 착색층(31c)은 녹색의 발광영역(10G)에 대향하여 설치되며, 청색의 착색층(31d)은 청색의 발광영역(10B)에 대향하여 설치된다. 또한, 발광영역 이외의 영역은, 컬러필터의 검은색 부분, 즉 차광부(31a)에 의해 차광되어 있다. 이때, 차광부(31a)는, 금속막(크롬 등) 또는 검은색 안료를 함유한 유기재료막으로 구성되어 있다.
본 발명에서는, 컬러필터를 설치함으로써 원편광판을 불필요로 하고 있다.
또한, 도 1c는, 쇄선 B-B'으로 절단한 경우의 단면도이다. 도 1c에서도 도면부호 11a∼11c의 양단부 및 그것들의 사이는 무기절연물(14)로 덮어져 있다. 여기서는 적색을 발광하는 EL층(17)이 공통으로 되어 있는 예를 나타냈지만, 특별히 한정되지 않고, 동일한 색을 발광하는 화소마다 EL층을 형성해도 된다.
여기서, 발광영역(10R, 10G, 10B)에서의 발광휘도와 인가되는 전압과의 관계와, 적층부(21∼23)에서의 발광휘도와 인가되는 전압과의 관계를 비교하는 실험을 행하고, 그 결과를 도 2d에 나타낸다.
도 2d는, 횡축이 전압(V), 종축이 휘도(cd/m2)의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 2d중, 원형 표시로 나타낸 데이터는, 양극과, 유기발광층과, 음극을 합쳐서 3층으로 구성되는 발광소자의 전압과 휘도의 관계를 나타낸 것이다. 또한 사각형 표시로 나타낸 데이터는, 양극과, 제 1 유기발광층과, 제 2 유기발광층과, 음극을 합쳐서 4층으로 구성되는 발광소자의 전압과 휘도의 관계를 나타낸 것이다. 여기서, 유기발광층은, 발광층과, 정공수송층(HTL)과, 정공주입층(HIL)이 적층된 구조로 한다. 요컨대, 도 2d중, 사각형 표시로 나타낸 데이터는, 도 2a에 나타낸 적층구조, 즉, 양극과, 제 1 유기발광층(제 1 발광층, 제 1 정공수송층, 제 1 정공주입층)과, 제 2 유기발광층(제 2 발광층, 제 2 정공수송층, 제 2 정공주입층)과, 음극이 적층된 발광소자의 전압과 휘도의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2d에 나타낸 바와 같이, 양극과, 2층의 유기발광층과, 음극과 합쳐서 4층으로 구성되는 발광소자로부터 발생하는 빛의 휘도는, 도 2c에 나타낸 적층구조, 즉, 양극과, 유기발광층과, 음극을 합쳐서 3층으로 구성되는 발광소자로부터 발생하는 빛의 휘도와 비교하면, 약 4자리수 떨어지고 있다. 이것은, 유기발광층을 2층 겹치게 하면, 역방향 다이오드가 형성되므로, 전류가 흐르기 어렵게 되기 때문이라 예상할 수 있다. 또한, 막두께가 두꺼워지므로, 저항이 커지고, 전류가 흐르기 어렵게 되기 때문이라 예상할 수 있다.
도 1a∼도 1c와 대응시켜 생각하면, 발광영역(10R, 10G, 10B)에서의 발광휘도는, 도 2c에 나타낸 적층구조의 휘도이고, 적층부(21∼23)에서의 발광휘도는, 도 2a에 나타낸 적층구조의 휘도라 볼 수 있으므로, 적층부(21∼23)에서의 발광휘도는, 발광영역(10R, 10G, 10B)에서의 발광휘도의 약 1000분의 1이 된다.
또한, 유기발광층중, 적어도 1층, 예컨대 정공주입층을 공통으로 하여, 그 위에 제 1 유기발광층과, 제 2 유기발광층을 일부 겹치게 해도 된다. 정공주입층을 공통으로 한 도 2b에 나타낸 적층구조, 즉, 양극과, 제 1 유기발광층(제 1 발광층, 제 1 정공수송층)과, 제 2 유기발광층(제 2 발광층, 제 2 정공수송층, 제 1 정공주입층)과, 음극이 적층된 발광소자의 전압과 휘도의 관계를 측정한 경우에서도, 도 2a에 나타낸 적층구조와 동일한 결과를 얻을 수 있었다.
또한, 도 1a∼도 1c와 구성이 일부 다른 예를 도 3a∼도 3c에 나타낸다. 또한, 간략화를 위해, 도 3a∼도 3c에서, 도 1a∼도 1c와 동일한 부분은, 동일한 부호를 사용한다.
도 3a에 나타낸 바와 같이, 유기수지로 이루어진 뱅크(25)를 발광영역 10R과 발광영역 10G와의 사이 및, 발광영역 10G와 발광영역 10B와의 사이에 설치한 예이다. 이와 같은 뱅크(25)를 형성하면, 패터닝 정밀도에 의하지만, 필연적으로 발광영역(10G) 발광영역(10B)과의 사이를 좁게 하는 것이 곤란하게 된다. 많은 경우, 이 뱅크를 각 화소마다의 주위에 설치하고 있었지만, 도 3a∼도 3c에서는, 화소열마다 뱅크를 설치하는 구성으로 한다.
도 1a∼도 1c에서는, 뱅크를 설치하지 않으므로, 각 발광영역 사이의 간격을 좁게 할 수 있고, 고선명의 발광장치를 실현할 수 있다.
또한, 도 1a∼도 1c 및 도 3a∼도 3c에서, 신뢰성을 높이기 위해 보호막(33)이 형성되어 있다. 이 보호막(33)은 질화실리콘 또는 질화산화실리콘을 주성분으로 하는 절연막이다. 이 보호막(33)의 막응력을 완화하기 위해, 보호막을 형성하기 전 에 버퍼층(32)을 형성한다. 이 버퍼층(32)은, DC방식의 스퍼터링장치, RF방식의 스퍼터링장치, 원격 플라즈마법을 사용한 막형성장치를 사용하여 형성되는 산화실리콘 또는 산화질화실리콘을 주성분으로 하는 절연막으로 형성하면 된다. 또한, 도 1a∼도 1c 및 도 3a∼도 3c에서, 보호막에 발광을 통과시키기 위한, 보호막의 막두께는, 가능한 한 얇게 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 1a∼도 1c 및 도 3a∼도 3c에서, 음극 또는 양극으로서, 투명도전막(대표적으로는 ITO)을 사용하고 있고, 투명도전막으로 이루어진 막에 접하여 보호막(33)을 형성하고자 하는 경우, 투명도전막에 포함되는 불순물(In, Sn, Zn 등)이 보호막으로 혼입할 우려가 있지만, 버퍼층(32)을 사이에 형성함으로써 보호막으로의 불순물 혼입을 방지할 수도 있다.
또한, 도 1a∼도 1c 및 도 3a∼도 3c에서는, EL층으로부터 보호막을 통과시켜 밀봉기판으로 향하는 방향으로 발광시키는 구성을 나타냈지만, 상기 구성에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 예컨대, EL층으로부터 층간절연막을 통과시키는 방향으로 발광시켜도 되고, 그 경우는, TFT가 설치되어 있는 기판에 컬러필터를 적절히 설치하면 된다.
(실시형태 2)
여기서는, 버퍼층과 보호막에 대하여, 도 5a 및 도 5b를 사용하여 설명한다.
도 5a는, 도면에서 화살표 방향으로 발광시키는 경우의 적층구조의 일례를 나타낸 모식도이다. 도 5a에서, 도면부호 200은 음극(혹은 양극), 201은 EL층, 202 는 양극(혹은 음극), 203은 응력 완화층(버퍼층), 204는 보호막이다. 도면에서의 화살표 방향으로 발광시키는 경우, 전극(202)으로서, 투광성을 갖는 재료 또는 매우 얇은 금속막, 혹은 그것들의 적층을 사용한다.
보호막(204)은, 스퍼터링법에 의해 얻을 수 있는 질화실리콘 또는 질화산화실리콘을 주성분으로 하는 절연막을 사용하면 된다. 실리콘 타겟을 사용하여, 질소와 아르곤을 포함하는 분위기에서 형성하면, 질화실리콘막을 얻을 수 있다. 또한, 질화실리콘 타겟을 사용해도 된다. 이 보호막(204)의 막응력을 완화하기 위해, 보호막을 형성하기 전에 버퍼층(203)을 형성한다. 이 버퍼층(203)은, DC방식의 스퍼터링장치, RF방식의 스퍼터링장치, 원격 플라즈마법을 사용한 막형성장치를 사용하여 형성되는 산화실리콘 또는 산화질화실리콘을 주성분으로 하는 절연막으로 형성하면 된다. 스퍼터링장치를 사용하는 경우, 예컨대, 실리콘 타겟을 사용하여, 산소와 아르곤을 포함하는 분위기, 혹은 질소와 산소와 아르곤을 포함하는 분위기로 형성하면 된다. 또한, 보호막에 발광을 통과시키기 위한, 보호막의 막두께는, 가능한 한 얇게 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 발광소자를 보호할 수 있으므로, 고신뢰성을 얻을 수 있다.
도 5b는, 도면에서의 화살표 방향으로 발광시키는 경우의 적층구조의 일례를 나타낸 모식도이다. 도 5b에서, 도면부호 300은 음극(혹은 양극), 301은 EL층, 302는 양극(혹은 음극), 303은 응력 완화층(버퍼층), 304는 보호막이다.
도 5a의 구조와 동일하게, 발광소자를 보호할 수 있으므로, 고신뢰성을 얻을 수 있다.
또한, 도 5a의 적층구조와, 도 5b의 적층구조를 나누어 만드는 것이 가능한 제조장치(멀티 챔버방식)의 일례를 도 4에 나타낸다.
도 4에서, 도면부호 100a∼100k, 100m∼100u는 게이트, 101, 119는 수수(delivery)실, 102, 104a, 107, 108, 111, 114는 반송실, 105, 106R, 106B, 106G, 109, 110, 112, 113은 막형성실, 103은 사전 처리실, 117a, 117b는 밀봉기판 로드실, 115는 디스펜서실, 116은 밀봉실, 118은 자외선 조사실이다.
이하, 미리 TFT 및 음극이 설치된 기판을 도 4에 나타낸 제조장치에 반입하고, 도 5a에 나타낸 적층구조를 형성하는 순서를 나타낸다.
우선, 수수실(101)에 TFT 및 음극(200)이 설치된 기판을 세트한다. 이어서, 수수실(101)에 연결된 반송실(102)에 반송한다. 미리, 반송실내에는 최후의 수분이나 산소가 존재하지 않도록, 진공 배기한 후, 불활성가스를 도입하여 대기압으로 두는 것이 바람직하다
또한, 반송실(102)에는, 반송실내를 진공으로 하는 진공배기 처리실과 연결되어 있다. 진공배기 처리실로서는, 자기부상형의 터보분자펌프, 크라이오(cryo) 펌프, 또는 드라이펌프가 구비되어 있다. 이것에 의해 반송실의 도달진공도를 10-5∼10-6Pa로 하는 것이 가능하고, 또한 펌프측 및 배기계에서의 불순물의 역확산을 제어할 수 있다. 장치 내부에 불순물이 도입되는 것을 막기 위해, 도입하는 가스로서는, 질소나 희가스 등의 불활성가스를 사용한다. 장치 내부에 도입되는 이들 가 스는 장치내에 도입되기 전에 가스정제기에 의해 고순도화된 것을 사용한다. 따라서, 가스가 고순도화된 후에 막형성장치에 도입되도록 가스정제기를 구비해 놓을 필요가 있다. 이것에 의해, 가스중에 포함되는 산소나 물, 그 밖의 불순물을 미리 제거할 수 있으므로, 장치 내부에 이들 불순물이 도입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기판에 포함되는 수분이나 그 밖의 가스를 제거하기 위해, 탈기를 위한 어닐링을 진공중에서 행하는 것이 바람직하고, 반송실(102)에 연결된 사전 처리실(103)에 반송하고, 거기서 어닐링을 행하면 된다. 또한, 음극의 표면을 클리닝할 필요가 있으면, 반송실(102)에 연결된 사전 처리실(103)에 반송하고, 거기서 클리닝을 행하면 된다.
이어서, 대기에 노출시키지 않고, 반송실 102로부터 반송실 104로 기판(104c)을 반송한 후, 반송기구(104b)에 의해, 막형성실(106R)에 반송하고, 음극(200)상에 적색 발광하는 EL층을 적절히 형성한다. 여기서는 증착에 의해 형성하는 예를 나타낸다. 막형성실(106R)에는, 기판의 피막형성면을 하향으로 하여 세트한다. 이때, 기판을 반입하기 전에 막형성실 내는 진공배기해 두는 것이 바람직하다.
예컨대, 진공도가 5×10-3Torr(0.665Pa) 이하, 바람직하게는 10-4∼10-6Pa까지 진공배기된 막형성실(106R)에서 증착을 행한다. 증착시, 미리, 저항가열에 의해 유기화합물은 기화되어 있고, 증착시에 셔터(도시하지 않음)가 개방함으로써 기판의 방향으로 비산한다. 기화된 유기화합물은, 위쪽으로 비산하고, 금속마스크(도시하 지 않음)에 설치된 개구부(도시하지 않음)를 통해 기판에 증착된다. 또한, 증착시, 기판을 가열하는 수단에 의해 기판의 온도(T1)는, 50∼200℃, 바람직하게는 65∼150℃로 한다.
풀 컬러로 하기 위해, 3종류의 EL층을 형성하는 경우에는, 막형성실(106R)에서 막형성한 후, 순차로, 각 막형성실(106G, 106B)에서 막형성을 행하여 형성하면 된다.
음극(200)상에 원하는 EL층(201)을 얻었으면, 이어서, 대기에 노출하지 않고, 반송실 104로부터 반송실 107로 기판을 반송한 후, 대기에 노출하지 않고, 반송실 107로부터 반송실 108로 기판을 반송한다.
이어서, 반송실(108)내에 설치되어 있는 반송기구에 의해, 막형성실(109)에 반송하고, EL층(201)상에 투명도전막으로 이루어진 양극(202)을 적절히 형성한다. 여기서는, 막형성실(109)내에, 복수의 타겟이 설치되고 있고, 투명도전 재료로 이루어진 타겟과, 실리콘으로 이루어진 타겟을 적어도 가지고 있는 스퍼터링장치로 한다. 따라서, 동일 챔버에서 양극(202)과 응력완화층(203)을 형성할 수 있다. 또한, 응력완화층(203)을 형성하는 전용의 막형성실을 별도로 설치해도 되며, 그 경우, 스퍼터링장치(RF방식 또는 DC방식), 혹은 원격 플라즈마법을 사용한 장치를 사용하면 된다.
이어서, 대기에 노출하지 않고, 반송실 108로부터 막형성실 113으로 반송하여 응력완화층(203)상에 보호막(204)을 형성한다. 여기서는, 막형성실(113)내에, 실리콘으로 이루어진 타겟 또는 질화실리콘으로 이루어진 타겟을 구비한 스퍼터링장치로 한다. 막형성실 분위기를 질소분위기 또는 질소와 아르곤을 포함하는 분위기로 함으로써 질화실리콘막을 형성할 수 있다.
이상의 공정에서 기판상에 보호막 및 응력완화층으로 덮인 발광소자가 형성된다.
이어서, 발광소자가 형성된 기판을 대기에 노출하지 않고, 반송실 108로부터 반송실 111로 반송하고, 또한 반송실 111로부터 반송실 114로 반송한다.
이어서, 발광소자가 형성된 기판을 반송실 114로부터 밀봉실 116으로 반송한다. 또한, 밀봉실(116)에는, 밀봉재가 설치된 밀봉기판을 준비 해 두는 것이 바람직하다.
밀봉기판은, 밀봉기판 로드실(117a, 117b)에서 외부로부터 세트된다. 또한, 수분 등의 불순물을 제거하기 위해 미리 진공중에서 어닐링, 예컨대, 밀봉기판 로드실(117a, 117b) 내에서 어닐링을 행하는 것이 바람직하다. 그리고, 밀봉기판에 밀봉재를 형성하는 경우에는, 반송실(108)을 대기압으로 한 후, 밀봉기판을 밀봉기판 로드실에서 디스펜서실(115)에 반송하고, 발광소자가 설치된 기판과 접합하기 위한 밀봉재를 형성하고, 밀봉재를 형성한 밀봉기판을 밀봉실(116)에 반송한다.
이어서, 진공 또는 불활성 분위기중에서, 밀봉재가 설치된 밀봉기판과, 발광소자가 형성된 기판을 접합한다. 이때, 여기서는, 밀봉기판에 밀봉재를 형성한 예를 나타냈지만, 특별히 한정되지 않고, 발광소자가 형성된 기판에 밀봉재를 형성해도 된다.
이어서, 접합한 쌍의 기판을 반송실 114로부터 자외선 조사실 118로 반송한다. 이어서, 자외선 조사실(118)에서 UV광을 조사하여 밀봉재를 경화시킨다. 이때, 여기서는 밀봉재로서 자외선 경화수지를 사용했지만, 접착재이면, 특별히 한정되지 않는다.
이어서, 반송실 114로부터 수수실 119로 반송하여 추출한다.
이상과 같이, 도 4에 나타낸 제조장치를 사용함으로써 완전히 발광소자를 밀폐공간으로 봉입하기까지 외기에 노출되지 않고 끝내므로, 신뢰성이 높은 발광장치를 제조하는 것이 가능하게 된다.
이때, 인라인 방식의 막형성장치로 하는 것도 가능하다.
이하, 미리 TFT 및 양극이 설치된 기판을 도 4에 나타낸 제조장치에 반입하고, 도 5b에 나타낸 적층구조를 형성하는 순서를 나타낸다.
우선, 수수실(101)에 TFT 및 양극(300)이 설치된 기판을 세트한다. 이어서 수수실(101)에 연결된 반송실(102)에 반송한다. 미리, 반송실내에는 최후의 수분이나 산소가 존재하지 않도록, 진공배기한 후, 불활성가스를 도입하여 대기압으로 해 두는 것이 바람직하다. 양극(300)을 형성하는 재료는, 투명도전성 재료가 사용되고, 인듐 주석화합물이나 산화아연 등을 사용할 수 있다. 이어서, 반입실(102)에 연결된 사전 처리실(103)에 반송한다. 이 사전 처리실에서는, 양극표면의 클리닝이나 산화처리나 가열처리 등을 행하면 된다. 양극표면의 클리닝으로서는, 진공중에서의 자외선조사, 또는 산소플라즈마처리를 행하여, 양극표면을 클리닝한다. 또한, 산화처리로서는, 100∼120℃로 가열하면서, 산소를 포함하는 분위기중에서 자외선 을 조사하면 되며, 양극이 ITO와 같은 산화물인 경우에 유효하다. 또한, 가열처리로서는, 진공중에서 기판이 견딜 수 있는 50℃ 이상의 가열온도, 바람직하게는 65∼150℃의 가열을 행하면 되고, 기판에 부착된 산소나 수분 등의 불순물이나, 기판상에 형성한 막중의 산소나 수분 등의 불순물을 제거한다. 특히, EL재료는, 산소나 물 등의 불순물에 의해 열화를 받기 쉬우므로, 증착전에 진공중에서 가열하는 것이 유효하다.
이어서, 대기에 노출하지 않고, 반송실 102로부터 반송실 104로 기판(104c)을 반송한 후, 반송기구(104b)에 의해, 막형성실(105)에 반송하고, 양극(300)상에 EL층의 1층인 정공주입층 또는 정공수송층 등을 적절히 형성한다. 여기서는 증착에 의해 형성하는 예를 나타낸다. 막형성실(105)에는, 기판의 피막형성면을 하향으로 하여 세트한다. 이때, 기판을 반입하기 전에 막형성실 내는 진공배기해 두는 것이 바람직하다.
이어서, 대기에 노출하지 않고, 반송기구(104b)에 의해, 막형성실(106R)에 반송하고, 정공주입층 또는 정공수송층상에 적색발광하는 EL층을 적절히 형성한다.
풀 컬러로 하기 위해, 3종류의 EL층을 형성하는 경우에는, 막형성실(106R)에서 막형성한 후, 순차로, 각 막형성실(106G, 106B)에서 막형성을 행하여 형성하면 된다.
양극(300)상에 원하는 EL층(301)을 형성한 후, 대기에 노출하지 않고, 반송실 104로부터 반송실 107로 기판을 반송한다. 또한, 그 후, 대기에 노출하지 않고, 반송실 107로부터 반송실 108로 기판을 반송한다.
이어서, 반송실(108)내에 설치되어 있는 반송기구에 의해, 막형성실 110 또는 112에 반송하고, EL층(301)상에 금속재료로 이루어진 음극(302)을 적절히 형성한다. 여기서는, 막형성실 111은 증착장치 또는 스퍼터링장치로 한다.
이어서, 대기에 노출하지 않고, 반송실 108로부터 막형성실 113으로 반송하여 응력완화층(303) 및 보호막(304)을 형성한다. 여기서는, 막형성실(113)내에, 실리콘으로 이루어진 타겟 또는 질화실리콘으로 이루어진 타겟 또는 산화실리콘을 구비한 스퍼터링장치로 한다. 막형성실 분위기를 질소분위기, 또는 질소와 아르곤을 포함하는 분위기, 또는 산소와 질소와 아르곤을 포함하는 분위기로 함으로써 산화실리콘막, 산화질화실리콘막, 또는 질화실리콘막을 형성할 수 있다.
이상의 공정에서 기판상에 보호막 및 응력완화층으로 덮인 발광소자가 형성된다.
이후의 공정은, 도 5a에 나타낸 적층구조를 형성하는 순서와 동일하므로, 여기서는 설명을 생략한다.
이와 같이, 도 4에 나타낸 제조장치를 사용하면, 도 5a에 나타낸 적층구조와, 도 5b에 나타낸 적층구조를 나누어 만들 수 있다.
또한, 본 실시형태 2는, 실시형태 1과 자유롭게 조합할 수 있다.
이상의 구성으로 이루어진 본 발명에 대하여, 이하에 나타낸 실시예에서 더 상세하게 설명한다.
[실시예]
(실시예 1)
본 실시예에서는, 절연표면상에 제조한 액티브 매트릭스형 발광장치에 대하여 설명한다. 도 6은, 액티브 매트릭스형 발광장치의 단면도이다. 또한, 능동소자로서 여기서는 박막트랜지스터(이하, 「TFT」라 기재)를 사용하고 있지만, MOS 트랜지스터를 사용해도 된다.
또한, TFT로서 톱 게이트형 TFT(구체적으로는 플래이너형(planar) TFT)를 예시하지만, 보텀 게이트형 TFT(전형적으로는 역스태거형 TFT)를 사용하는 것도 할 수 있다.
본 실시예에서는, 기판(800)으로서 바륨보로실리케이트 유리, 또는 알루미늄 보로실리케이트 유리 등의 유리로 이루어진 기판, 석영기판이나 실리콘기판, 금속기판 또는 스테인레스 기판의 표면에 절연막을 형성한 것을 사용하여도 된다. 또한, 본 실시예의 처리온도에 견딜 수 있는 내열성을 갖는 플라스틱기판을 사용해도 되며, 가요성 기판을 사용해도 된다.
우선, 두께 0.7mm의 내열성 유리기판(기판(800))상에 플라즈마 CVD법에 의해 하지절연막의 하층(801)으로서, 플라즈마 CVD법으로 막형성온도 400℃, 원료가스 SiH4, NH3, N2O로 제조되는 산화질화실리콘막(조성비: Si=32%, O=27%, N=24%, H=17%)을 50nm(바람직하게는 10∼200nm)형성한다. 이어서, 표면을 오존수로 세정한 후, 표면의 산화막을 희불산(1/100 희석)으로 제거한다. 이어서, 하지절연막의 상층(802)으로서, 플라즈마 CVD법으로 막형성온도 400℃, 원료가스 SiH4, N2O로 제조되는 산화질화실리콘막(조성비: Si=32%, O=59%, N=7%, H=2%)을 100nm(바람직하게는 50∼200nm)의 두께로 적층형성하고, 또한 대기노출하지 않고 플라즈마 CVD법으로 막형성온도 300℃, 막형성가스 SiH4로 비정질 구조를 갖는 반도체막(여기서는 비결정질 실리콘막)을 54nm의 두께(바람직하게는 25∼200nm)로 형성한다.
본 실시예에서는 하지절연막을 2층 구조로서 나타냈지만, 실리콘을 주성분으로 하는 절연막의 단층막 또는 2층 이상 적층시킨 구조로서 형성해도 된다. 또한, 반도체막의 재료에 한정은 없지만, 바람직하게는 실리콘 또는 실리콘게르마늄(SiXGe1-X(X=0.0001∼0.02))합금 등을 사용하고, 공지의 수단(스퍼터링법, LPCVD법, 또는 플라즈마 CVD법 등)에 의해 형성하면 된다. 또한, 플라즈마 CVD장치는, 웨이퍼 단위 처리식의 장치이어도 되며, 배치(batch) 처리식의 장치이어도 된다. 또한, 동일한 막형성실에서 대기에 노출하지 않고 하지절연막과 반도체막을 연속적으로 형성해도 된다.
이어서, 비정질 구조를 갖는 반도체막의 표면을 세정한 후, 오존수로 표면에 약 2nm의 매우 얇은 산화막을 형성한다. 이어서, TFT의 경계치를 제어하기 위해 미량인 불순물 원소(붕소 또는 인)의 도핑을 행한다. 여기서는, 디보란(B2H6)을 질량분리하지 않고 플라즈마 여기한 이온도핑법을 사용하며, 도핑조건을 가속전압 15kV, 디보란을 수소로 1%로 희석한 가스를 유량 30sccm으로 하고, 도우즈량 2×1012atoms/cm2로 비정질 실리콘막에 붕소를 첨가한다.
이어서, 중량환산으로 10ppm의 니켈을 포함하는 아세트산니켈염 용액을 스피너로 도포했다. 도포 대신에 스퍼터링법으로 니켈원소를 전체 면에 살포하는 방법 을 사용해도 된다.
이어서, 가열처리를 행하여 결정화시켜 결정구조를 갖는 반도체막을 형성한다. 이 가열처리는, 전기로의 열처리 또는 강한 빛의 조사를 사용하면 된다. 전기로의 열처리로 행하는 경우는, 500℃∼650℃로 4∼24시간으로 행하면 된다. 여기서는 탈수소화를 위한 열처리(500℃, 1시간) 후, 결정화를 위한 열처리(550℃, 4시간)를 행하여 결정구조를 갖는 실리콘막을 얻었다. 또한, 여기서는 퍼니스를 사용한 열처리를 사용하여 결정화를 행했지만, 단시간으로 결정화가 가능한 램프어닐링장치로 결정화를 행해도 된다.
이어서, 결정구조를 갖는 실리콘막 표면의 산화막을 희불산 등으로 제거한 후, 대입경인 결정을 얻기 위해, 연속발진이 가능한 고체레이저를 사용하고, 기본파의 제 2 고조파∼제 4 고조파를 반도체막에 조사한다. 레이저광의 조사는 대기중, 또는 산소분위기중에서 행한다. 또한, 대기중, 또는 산소분위기중에서 행하므로, 레이저광의 조사에 의해 표면에 산화막이 형성된다. 대표적으로는, Nd:YVO4 레이저(기본파 1064nm)의 제 2 고조파(532nm)나 제 3 고조파(355nm)를 적용하면 된다. 출력 10W의 연속발진의 YVO4 레이저로부터 사출된 레이저광을 비선형 광학소자에 의해 고조파로 변환된다. 또한, 공진기 중에 YVO4 결정과 비선형 광학소자를 넣어, 고조파를 사출하는 방법도 있다. 그리고, 바람직하게는 광학계에 의해 조사면에서 구형형 또는 타원형상의 레이저광으로 성형하며, 피처리체에 조사한다. 이때의 에너지밀도는 0.01∼100MW/cm2 정도(바람직하게는 0.1∼10MW/cm2)가 필요하다. 그리고, 10∼2000cm/s 정도의 속도로 레이저광에 대하여 상대적으로 반도체막을 이동시켜 조사하면 된다.
물론, 연속발진의 YVO4 레이저의 제 2 고조파를 조사하기 전의 결정구조를 갖는 실리콘막을 사용하여 TFT를 제조하는 것도 할 수 있지만, 레이저광 조사후의 결정구조를 갖는 실리콘막의 쪽이 결정성이 향상하고 있으므로, TFT의 전기적 특성이 향상하므로 바람직하다. 예컨대, 상기 레이저광 조사전의 결정구조를 갖는 실리콘막을 사용하여 TFT를 제조하면, 이동도는 300cm2/Vs 정도이지만, 상기 레이저광 조사후의 결정구조를 갖는 실리콘막을 사용하여 TFT를 제조하면, 이동도는 500∼600 cm2/Vs 정도로 현저히 향상한다.
또한, 여기서는 실리콘의 결정화를 조장하는 금속원소로서 니켈을 사용하여 결정화시킨 후, 또 연속발진의 YVO4 레이저의 제 2 고조파를 조사했지만, 특별히 한정되지 않고, 비정질 구조를 갖는 실리콘막을 막형성하고, 탈수소화를 위한 열처리를 행한 후, 상기 연속발진의 YVO4 레이저의 제 2 고조파를 조사하여 결정구조를 갖는 실리콘막을 얻어도 된다.
또한, 연속발진의 레이저 대신에 펄스발진의 레이저를 사용하는 것도 할 수 있고, 펄스발진의 엑시머 레이저를 사용하는 경우에는, 주파수 300Hz로 하여, 레이저 에너지 밀도를 100∼1000mJ/cm2(대표적으로는 200∼800mJ/cm2)로 하는 것이 바람직하다. 이때, 레이저광을 50∼98% 오버랩시켜도 된다.
이어서, 상기 레이저광의 조사에 의해 형성된 산화막에 더하여, 오존수로 표면을 120초 처리하여 합계 1∼5nm의 산화막으로 이루어진 장벽층을 형성한다. 본 실시예에서는 오존수를 사용하여 장벽층을 형성했지만, 산소분위기 하의 자외선의 조사로 결정구조를 갖는 반도체막의 표면을 산화하는 방법이나 산소플라즈마처리에 의해 결정구조를 갖는 반도체막의 표면을 산화하는 방법이나 플라즈마 CVD법이나 스퍼터링법이나 증착법 등으로 1∼10nm 정도의 산화막을 퇴적하여 장벽층을 형성해도 된다. 또한, 장벽층을 형성하기 전에 레이저광의 조사에 의해 형성된 산화막을 제거해도 된다.
이어서, 상기 장벽층상에 플라즈마 CVD법 또는 스퍼터링법으로 게터링 사이트가 되는 아르곤원소를 포함하는 비정질 실리콘막을 50nm∼400nm, 여기서는 막두께 150nm로 형성한다. 본 실시예에서는, 스퍼터링법으로 실리콘 게이트를 사용하고, 아르곤 분위기하, 압력 0.3Pa로 막형성한다.
그 후, 650℃로 가열된 퍼니스에 넣어 3분의 열처리를 행하여 게터링하고, 결정구조를 갖는 반도체막중의 니켈농도를 감소한다. 퍼니스 대신에 램프어닐링장치를 사용해도 된다.
이어서, 장벽층을 에칭 스토퍼로서, 게터링 사이트인 아르곤 원소를 포함하는 비정질 실리콘막을 선택적으로 제거한 후, 장벽층을 희불산으로 선택적으로 제거한다. 또한, 게터링시, 니켈은 산소농도가 높은 영역으로 이동하기 쉬운 경향이 있으므로, 산화막으로 이루어진 장벽층을 게터링 후에 제거하는 것이 바람직하다.
이어서, 얻어진 결정구조를 갖는 실리콘막(폴리실리콘막이라고도 부름)의 표 면에 오존수로 얇은 산화막을 형성한 후, 레지스트로 이루어진 마스크를 형성하고, 원하는 형상으로 식각처리하여 섬 형상으로 분리된 반도체층을 형성한다. 반도체층을 형성한 후, 레지스트로 이루어진 마스크를 제거한다.
이어서, 불산을 포함하는 에쳔트(etchant)로 산화막을 제거하면, 동시에 실리콘막의 표면을 세정한 후, 게이트 절연막(803)이 되는 실리콘을 주성분으로 하는 절연막을 형성한다. 여기서는, 플라즈마 CVD법에 의해 115nm의 두께로 산화질화 실리콘막(조성비: Si=32%, O=59%, N=7%, H=2%)으로 형성했다.
이어서, 게이트 절연막상에 막두께 20∼100nm의 제 1 도전막과, 막두께 100∼400nm의 제 2 도전막을 적층형성한다. 본 실시예에서는, 게이트 절연막(803)상에 막두께 50nm의 질화탄탈막, 막두께 370nm의 텅스텐막을 순차로 적층하여, 이하에 나타낸 순서대로 패터닝하여 각 게이트전극 및 각 배선을 형성한다.
제 1 도전막 및 제 2 도전막을 형성하는 도전성 재료로서는 Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu로부터 선택된 원소, 또는 상기 원소를 주성분으로 하는 합금재료 또는 화합물 재료로 형성한다. 또한, 제 1 도전막 및 제 2 도전막으로서 인 등의 불순물 원소를 도핑한 다결정 실리콘막으로 대표되는 반도체막이나, AgPdCu 합금을 사용해도 된다. 또한, 2층 구조로 한정되지 않고, 예컨대, 막두께 50nm의 텅스텐막, 막두께 500nm의 알루미늄과 실리콘의 합금(Al-Si)막, 막두께 30nm의 질화티타늄막을 순차 적층한 3층 구조로 해도 된다. 또한, 3층 구조로 하는 경우, 제 1 도전막의 텅스텐대신에 질화텅스텐을 사용해도 되며, 제 2 도전막의 알루미늄과 실리콘의 합금(Al-Si)막 대신에 알루미늄과 티타늄의 합금막(Al-Ti)을 사용해도 되고, 제 3 도전막의 질화티타늄막 대신에 티타늄막을 사용해도 된다. 또한, 단층구조이어도 된다.
상기 제 1 도전막 및 제 2 도전막의 식각(제 1 식각처리 및 제 2 식각처리)에는 ICP(Inductively Coupled Plasma:유도결합형 플라즈마)식각법을 사용하면 된다. ICP 식각법을 사용하고, 식각조건(코일형의 전극에 인가되는 전력량, 기판측의 전극에 인가되는 전력량, 기판측의 전극온도 등)을 적절히 조절함으로써 원하는 테이퍼 형상으로 막을 식각할 수 있다. 여기서는, 레지스트로 이루어진 마스크를 형성한 후, 제 1 식각조건으로서 1Pa의 압력으로 코일형의 전극에 700W의 RF(13.56MHz)전력을 투입하고, 식각용 가스로 CF4와 Cl2와 O2를 사용하고, 각각의 가스유량비를 25:25:10(sccm)으로 하며, 기판측(시료스테이지)에도 150W의 RF(13,56MHz)전력을 투입하고, 실질적으로 부의 자기바이어스 전압을 인가한다. 또한, 기판측의 전극면적 사이즈는, 12.5cm×12.5cm이고, 코일형의 전극면적 사이즈(여기서는 코일이 설치된 석영원판)는, 직경 25cm의 원판이다. 이 제 1 식각조건에 의해 W막을 식각하여 단부를 테이퍼 형상으로 한다. 이후, 레지스트로 이루어진 마스크를 제거하지 않고 제 2 식각조건으로 바꿔, 식각용 가스로 CF4와 Cl2를 사용하여, 각각의 가스유량비를 30:30(sccm)으로 하고, 1Pa의 압력으로 코일형의 전극에 500W의 RF(13.56MHz)전력을 투입하여 플라즈마를 생성하여 약 30초 정도의 식각을 행했다. 기판측(시료스테이지)에도 20W의 RF(13.56 MHz)전력을 투입하여, 실질적으로 부의 자기바이어스 전압을 인가한다. CF4와 Cl2를 혼합한 제 2 식각조건으로서는 W막 및 TaN막과도 동일한 정도로 식각된다. 또한, 여기서는, 제 1 식각조건 및 제 2 식각조건을 제 1 식각처리라고 부른다.
이어서, 레지스트 마스크를 제거하지 않고 제 2 식각처리를 행한다. 여기서는, 제 3 식각조건으로서 식각용 가스로 CF4와 Cl2를 사용하고, 각각의 가스유량비를 30:30(sccm)으로 하며, 1Pa의 압력으로 코일형의 전극에 500W의 RF(13.56MHz)전력을 투입하여 플라즈마를 생성하여 식각을 60초 행하였다. 기판측(시료 스테이지)에도 20W의 RF(13.56 MHz)전력을 투입하여, 실질적으로 부의 자기바이어스 전압을 인가한다. 이후, 레지스트로 이루어진 마스크를 제거하지 않고 제 4 식각조건으로 바꾸어, 식각용 가스로 CF4와 Cl2와 O2를 사용하고, 각각의 가스유량비를 20:20:20(sccm)으로 하며, 1Pa의 압력으로 코일형의 전극에 500W의 RF(13.56 MHz)전력을 투입하여 플라즈마를 생성하여 약 20초 정도의 식각을 행했다. 기판측(시료 스테이지)에도 20W의 RF(13.56 MHz)전력을 투입하여, 실질적으로 부의 자기바이어스 전압을 인가한다. 또한, 여기서는, 제 3 식각조건 및 제 4 식각조건을 제 2 식각처리로 부르는 것으로 한다. 이 단계에서 제 1 도전층(804a)을 하층으로 하여, 제 2 도전층(804b)을 상층으로 하는 게이트전극(804) 및 각 전극(805∼807)이 형성된다.
이어서, 레지스트로 이루어진 마스크를 제거한 후, 게이트전극(804∼807)을 마스크로 하여 전체 면에 도핑하는 제 1 도핑처리를 행한다. 제 1 도핑처리는 이온도핑법, 또는 이온주입법으로 행하면 된다. 이온도핑법의 조건은 도우즈량을 1.5×1014atoms/cm2로 하고, 가속전압을 60∼100keV로 하여 행한다. n형 도전성을 부여하 는 불순물 원소로서, 전형적으로는 인(p) 또는 비소(As)를 사용한다. 자기 정합적으로 제 1 불순물영역(n--영역)(822∼825)이 형성된다.
이어서, 새롭게 레지스트로 이루어진 마스크를 형성하지만, 이때, 스위칭 TFT(903)의 오프전류치를 낮추기 위해, 마스크는, 화소부(901)의 스위칭 TFT(903)를 형성하는 반도체층의 채널형성영역 및 그 일부를 덮어 형성한다. 또한, 마스크는 구동회로의 p채널형 TFT(906)를 형성하는 반도체층의 채널형성영역 및 그 주변의 영역을 보호하기 위해서도 설치된다. 부가하여, 마스크는, 화소부(901)의 전류제어용 TFT(904)를 형성하는 반도체층의 채널형성영역 및 그 주변의 영역을 덮어 형성된다.
이어서, 상기 레지스트로 이루어진 마스크를 사용하고, 선택적으로 제 2 도핑처리를 행하여, 게이트전극의 일부와 겹치는 불순물영역(n-영역)을 형성한다. 제 2 도핑처리는 이온도핑법, 또는 이온주입법으로 행하면 된다. 여기서는, 이온도핑법을 사용하고, 포스핀(PH3)을 수소로 5%로 희석한 가스를 유량 30sccm으로 하며, 도우즈량을 1.5×1014atoms/cm2로 하고, 가속전압을 90keV로 하여 행한다. 이 경우, 레지스트로 이루어진 마스크와 제 2 도전층이 n형 도전성을 부여하는 불순물 원소에 대한 마스크가 되며, 제 2 불순물영역(311, 312)이 형성된다. 제 2 불순물영역에는 1×1016∼1×1017atoms/cm3의 농도범위로 n형 도전성을 부여하는 불순물 원소를 첨가된다. 여기서는, 제 2 불순물영역과 같은 농도범위의 영역을 n-영역이라고도 부 른다.
이어서, 레지스트로 이루어진 마스크를 제거하지 않고 제 3 도핑처리를 행한다. 제 3 도핑처리는 이온도핑법, 또는 이온주입법으로 행하면 된다. n형 도전성을 부여하는 불순물 원소로서, 전형적으로는 인(P) 또는 비소(As)를 사용한다. 여기서는, 이온도핑법을 사용하고, 포스핀(PH3)을 수소로 5%로 희석한 가스를 유량 40sccm으로 하고, 도우즈량을 2×1015 atoms/cm2로 하며, 가속전압을 80keV로 하여 행한다. 이 경우, 레지스트로 이루어진 마스크와 제 1 도전층 및 제 2 도전층이 n형 도전성을 부여하는 불순물 원소에 대한 마스크가 되며, 제 3 불순물영역(813, 814, 826∼828)이 형성된다. 제 3 불순물영역에는 1×1020∼1×1021atoms/cm3의 농도범위로 n형 도전성을 부여하는 불순물 원소가 첨가된다. 여기서는, 제 3 불순물영역과 동일한 농도범위의 영역을 n+영역이라고도 부른다.
이어서, 레지스트로 이루어진 마스크를 제거한 후, 새롭게 레지스트로 이루어진 마스크를 형성하여 제 4 도핑처리를 행한다. 제 4 도핑처리에 의해, p채널형 TFT를 형성하는 반도체층을 형성하는 반도체층에 P형의 도전형 도전성을 부여하는 불순물 원소가 첨가된 제 4 불순물영역(818, 819, 832, 833) 및 제5 불순물영역(816, 817, 830, 831)을 형성한다.
또한, 제 4 불순물영역(818, 819, 832, 833)에는 1×1020∼1×1021atoms/cm3의 농도범위로 p형 도전성을 부여하는 불순물 원소가 첨가되도록 한다. 또한, 제 4 불 순물영역(818, 819, 832, 833)에는 먼저 공정에서 인(P)이 첨가된 영역(n--영역)이지만, p형 도전성을 부여하는 불순물 원소의 농도가 인 농도의 1.5∼3배 첨가되어 있고 도전형은 p형으로 되어 있다. 여기서는, 제 4 불순물영역과 동일한 농도범위의 영역을 p+영역이라고도 부른다.
또한, 제5 불순물영역(816, 817, 830, 831)은 제 2 도전층의 테이퍼부와 겹치는 영역에 형성되는 것이고, 1×1018∼1×1020atoms/cm3의 농도범위로 p형 도전성을 부여하는 불순물 원소가 첨가되도록 한다. 여기서는, 제5 불순물영역과 동일한 농도범위의 영역을 p-영역이라고도 부른다.
이상까지의 공정에서 각각의 반도체층에 n형 또는 p형의 도전형을 갖는 불순물영역이 형성된다. 도전층(804∼807)은 TFT의 게이트전극이 된다.
이어서, 거의 전체 면을 덮는 절연막(도시하지 않음)을 형성한다. 본 실시예에서는, 플라즈마 CVD법에 의해 막두께 50nm의 산화실리콘막을 형성했다. 물론, 이 절연막은 산화실리콘막에 한정되는 것이 아니며, 다른 실리콘을 포함하는 절연막을 단층 또는 적층 구조로서 사용해도 된다.
이어서, 각각의 반도체층에 첨가된 불순물 원소를 활성화 처리하는 공정을 행한다. 이 활성화 공정은, 램프광원을 사용한 급속 열 어닐링법(RTA법), 혹은 레이저를 조사하는 방법, 혹은 퍼니스를 사용한 열처리, 혹은 이것들의 방법 중, 어느 하나와 조합한 방법에 의해 행한다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 활성화 전에 절연막을 형성한 예를 나타냈지만, 상기 활성화를 행한 후, 절연막을 형성하는 공정으로 해도 된다.
이어서, 질화실리콘막으로 이루어진 제 1 층간절연막(808)을 형성하여 열처리(300∼550℃로 1∼12시간의 열처리)를 행하고, 반도체층을 수소화하는 공정을 행한다. 이 공정은 제 1 층간절연막(808)에 포함되는 수소에 의해 반도체층의 댕글링 본드를 종단하는 공정이다. 산화실리콘막으로 이루어진 절연막(도시하지 않음)의 존재에 관계없이 반도체층을 수소화할 수 있다. 수소화의 다른 방법으로서, 플라즈마 수소화(플라즈마에 의해 여기된 수소를 사용함)를 행해도 된다.
이어서, 제 1 층간절연막(808)상에 유기절연물재료로 이루어진 제 2 층간절연막(809a)을 형성한다. 본 실시예에서는 도포법에 의해 막두께 1.6㎛의 아크릴 수지막(809a)을 형성한다.
이어서, 게이트전극 또는 게이트배선이 되는 도전층에 도달하는 콘택홀과, 각 불순물영역에 도달하는 콘택홀을 형성한다. 본 실시예에서는 복수의 식각처리를 순차로 행한다. 본 실시예에서는 제 1 층간절연막을 식각 스토퍼로서 제 2 층간절연막을 식각하고 나서 제 1 층간절연막을 식각한다.
그 후, Al, Ti, Mo, W 등을 사용하여 전극(835∼841), 구체적으로는 소스배선, 전원공급선, 인출전극 및 접속전극 등을 형성한다. 여기서는, 이것들의 전극 및 배선의 재료는, Ti막(막두께 100nm)과 실리콘을 포함하는 Al막(막두께 350nm)과 Ti막(막두께 50nm)과의 적층막을 사용하고, 패터닝을 행했다. 이렇게 하여, 소스전극 및 소스배선, 접속전극, 인출전극, 전원공급선 등이 적절히 형성된다. 또한, 층 간절연막에 덮인 게이트배선과 접촉하기 위한 인출전극은, 게이트배선의 단부에 설치되고, 다른 각 배선의 단부에도, 외부회로나 외부전원과 접속하기 위한 전극이 복수로 설치된 입출력 단자부를 형성한다.
이상과 같이 하여, n채널형 TFT(905), p채널형 TFT(906) 및 이들을 상보적으로 조합한 CMOS 회로를 갖는 구동회로(902)와, 하나의 화소내에 n채널형 TFT(903)또는 p채널형 TFT(904)를 복수로 구비한 화소부(901)를 형성할 수 있다.
이어서, 제 2 층간절연막(809a)상에 무기절연물 재료로 이루어진 제 3 층간절연막(809b)을 형성한다. 여기서는, 스퍼터링법에 의해 200nm의 질화실리콘막(809b)을 형성한다.
이어서, p채널형 TFT로 이루어진 전류제어용 TFT(904)의 드레인영역에 접하여 형성된 접속전극(841)에 도달하는 콘택홀을 형성한다. 이어서, 접속전극(841)에 접하여 겹치도록 화소전극(834)을 형성한다. 본 실시예에서는, 화소전극(834)은 유기발광소자의 양극으로서 기능시켜, 유기발광소자의 발광을 화소전극 및 기판에 통과시키기 위한 투명도전막으로 한다.
이어서, 화소전극(834)의 단부를 덮도록 양단에 무기절연물(842)을 형성한다. 무기절연물(842)은 스퍼터링법에 의해 실리콘을 포함하는 절연막으로 형성하고, 패터닝하면 된다. 또한, 무기절연물(842) 대신에, 유기절연물로 이루어진 뱅크를 형성해도 된다.
이어서, 양단이 무기절연물(842)로 덮어져 있는 화소전극(834)상에 EL층(843) 및 유기발광소자의 음극(844)을 형성한다. EL층(843)의 막형성 방법으로서 는 잉크젯법이나, 증착법이나, 스핀코팅법 등에 의해 형성하면 된다.
EL층(843)으로서는, 발광층, 전하수송층 또는 전하주입층을 자유롭게 조합하여 EL층(발광 및 그 때문에 캐리어의 이동을 행하기 위한 층)을 형성하면 된다. 예컨대, 저분자계 유기EL 재료나 고분자계 유기EL 재료를 사용하면 된다. 또한, EL층으로서 단일항 여기에 의해 발광(형광)하는 발광재료(단일항 화합물)로 이루어진 박막, 또는 3중항 여기에 의해 발광(인광)하는 발광재료(3중항 화합물)로 이루어진 박막을 사용할 수 있다. 또한, 전하수송층이나 전하주입층으로서 탄화실리콘 등의 무기재료를 사용하는 것도 가능하다. 이것들의 유기 EL 재료나 무기재료는 공지의 재료를 사용할 수 있다.
또한, 음극(844)에 사용하는 재료로서는 일함수가 작은 금속(대표적으로는 주기표의 1족 또는 2족에 속하는 금속원소)나, 이들을 포함하는 합금을 사용하는 것이 바람직하다고 되어 있다. 일함수가 작으면 작을수록 발광효율이 향상하기 때문에, 그 중에서도, 음극에 사용하는 재료로서는, 알칼리금속의 하나인 Li(리튬)을 포함하는 합금재료가 바람직하다.
이어서, 음극(844)을 덮는 보호막(846)을 형성한다. 보호막(846)으로서는, 스퍼터링법에 의해 질화실리콘 또는 산화질화실리콘을 주성분으로 하는 절연막을 형성하면 좋고, 보호막(846)의 막응력을 완화하기 위해, 버퍼층(845)을 설치하는 것이 바람직하다. 보호막(846)에 의해 외부로부터 수분이나 산소 등의 EL층의 산화에 의한 열화를 촉진하는 물질이 침입하는 것을 방지한다. 버퍼층(845)으로서는, 스퍼터링법에 의해 산화실리콘 또는 산화질화실리콘을 주성분으로 하는 절연막을 형성하면 된다. 버퍼층(845)은, 막형성시, 음극(844)으로부터의 불순물 혼입을 방지할 수 있다. 그러나, 후에 FPC와 접속할 필요가 있는 입출력 단자부에는 보호막 등은 설치하지 않아도 된다.
지금까지의 공정이 종료한 단계가 도 6이다. 또한, 도 6에서는, 스위칭 TFT(903)와, 유기발광소자에 전류를 공급하는 TFT(전류제어용 TFT(904))를 나타냈지만, 그 TFT의 게이트전극의 가장자리에는 복수의 TFT 등으로 이루어진 여러 가지 회로를 설치해도 되며, 특별히 한정되지 않는다는 것은 말할 필요도 없다.
이어서, 음극과, 유기화합물층과, 양극을 적어도 갖는 유기발광소자를 밀봉기판, 혹은 밀봉 캔으로 봉입함으로써, 유기발광소자를 외부에서 완전히 차단하고, 외부로부터 수분이나 산소 등의 EL층의 산화에 의한 열화를 촉진하는 물질이 침입하는 것을 방지하는 것이 바람직하다.
이어서, 이방성 도전재료로 입출력 단자부의 각 전극에 FPC(플렉시블 프린트 회로)를 부착한다. 이방성 도전재료는, 수지와, 표면에 Au 등이 도금된 수십∼수백㎛ 지름의 도전성 입자로 이루어지고, 도전성 입자에 의해 입출력 단자부의 각 전극과 FPC에 형성된 배선이 전기적으로 접속한다.
또한, 기판(400)에는 각 화소에 대응하는 컬러필터(421)를 설치한다. 컬러필터(421)를 설치함으로써 원편광판은 필요하지 않게 된다. 또한, 필요하다면, 다른 광학필름을 설치해도 된다. 또한, IC칩 등을 실장시켜도 된다.
이상의 공정에서 FPC가 접속된 모듈형의 발광장치가 완성한다.
또한, 본 실시예는, 실시형태 1 또는 실시형태 2와 자유롭게 조합할 수 있 다.
(실시예 2)
상기 실시예 1에 의해 얻은 모듈형의 발광장치(EL모듈이라고도 부름)의 평면도 및 단면도를 나타낸다.
도 7a는, EL모듈을 나타낸 평면도, 도 7b는 도 7a를 A-A'으로 절단한 단면도이다. 도 7a에서, 기판(400)(예컨대, 내열성 유리 등)에, 하지절연막(401)이 설치되고, 그 위에 화소부(402), 소스측 구동회로(404) 및 게이트측 구동회로(403)가 형성되어 있다. 이것들의 화소부나 구동회로는, 상기 실시예 1에 따르면 얻을 수 있다.
또한, 도면부호 419는 보호막이고, 화소부 및 구동회로부는 보호막(419)으로 덮어져 있다. 또한, 접착제를 사용하여 커버재(420)로 밀봉한다. 커버재(420)는, 밀봉기판(유리기판, 플라스틱 기판 등)을 사용하고, EL층과 커버재(20)의 공간에는, 불활성가스를 봉입하면 된다. 커버재(420)에는 양면테이프 등으로 건조제를 설비해도 된다.
또한, 도면부호 408은 소스측 구동회로(404) 및 게이트측 구동회로(403)에 입력되는 신호를 전송하기 위한 배선이고, 외부입력단자가 되는 FPC(플렉시블 프린트회로)(409)로부터 비디오신호나 클록신호를 수신한다. 또한, 여기서는 FPC 밖에 도시되어 있지 않지만, 이 FPC에는 프린트 배선기반(PWB)이 부착되어도 된다. 본 명세서에서의 발광장치에는, 발광장치 본체뿐만 아니라, 그것에 FPC 또는 PWB가 부 착된 상태도 포함하는 것으로 한다.
다음에, 단면구조에 대하여 도 7b를 사용하여 설명한다. 기판(400)상에 접하여 하지절연막(401)이 설치된다. 절연막(401)의 위쪽에는 화소부(402), 게이트측 구동회로(403)가 형성되어 있다. 화소부(402)는 전류제어용 TFT(411)와 그 드레인에 전기적으로 접속된 화소전극(412)을 포함하는 복수의 화소로 형성된다. 또한, 게이트측 구동회로(403)는 n채널형 TFT(413)와 p채널형 TFT(414)를 조합한 CMOS 회로를 사용하여 형성된다.
이것들의 TFT(411, 413, 414를 포함함)는, 상기 실시예 1의 n채널형 TFT, 상기 실시예 1의 p채널형 TFT의 형태로 제조하여도 된다. 도 7에서는, 유기발광소자에 전류를 공급하는 TFT(전류제어용 TFT(411))만을 나타냈지만, 그 TFT의 게이트전극의 가장자리에는 복수의 TFT 등으로 이루어진 여러 가지 회로를 설치해도 된다.
또한, 실시예 1에 따라 동일 기판 상에 화소부(402), 소스측 구동회로(404) 및 게이트측 구동회로(403)를 형성한다.
화소전극(412)은 유기발광소자(OLED)의 음극으로서 기능한다. 또한, 화소전극(412)의 양단에는 무기절연물(415)이 형성되고, 화소전극(412)상에는 유기화합물층(416) 및 발광소자의 양극(417)이 형성된다.
유기화합물층(416)으로서는, 발광층, 전하수송층 또는 전하주입층을 자유롭게 조합하여 유기화합물층(발광 및 그 때문에 캐리어의 이동을 행하게 하기 위한 층)을 형성하여도 된다.
양극(417)은 전체 화소에 공통의 배선으로서도 기능하고, 접속배선(408)을 경유하여 FPC(409)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 화소부(402) 및 게이트측 구동회로(403)에 포함되는 소자는 모두 보호막(419)으로 덮여 있다.
또한, 기판(400)의 이면을 포함하는 전체 면에 보호막을 설치해도 된다. 여기서, 외부입력단자(FPC)가 설치되는 부분에 보호막이 형성되지 않도록 주의할 필요가 있다. 마스크를 사용하여 보호막이 형성되지 않도록 해도 되며, CVD장치에서 마스킹 테이프로서 사용하는 테프론(등록상표) 등의 테이프로 외부입력단자 부분을 덮음으로써 보호막이 형성되지 않도록 해도 된다. 보호막(419)으로서, 질화실리콘막, DLC막, 또는 AlNxOy막을 사용하여도 된다.
이상과 같은 구조로 발광소자를 보호막(419)으로 봉입함으로써, 발광소자를 외부에서 완전히 차단할 수 있고, 외부에서 수분이나 산소 등의 유기화합물층의 산화에 의한 열화를 촉진하는 물질이 침입하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 신뢰성이 높은 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, EL층의 막형성으로부터 봉입까지의 공정을 도 4에 나타낸 장치를 사용하여 행해도 된다.
또한, 화소전극을 양극으로 하고, 유기화합물층과 음극을 적층하여 도 7과는 역방향으로 발광하는 구성으로 해도 된다. 도 8에 그 일례를 나타낸다. 또한, 평면도는 도 7에 도시된 평면도와 동일하므로 생략한다.
도 8에 나타낸 단면구조에 대하여 이하에 설명한다. 기판(600)상에 절연막(610)이 설치되고, 절연막(610)의 위쪽에는 화소부(602), 게이트측 구동회로(603)가 형성되어 있으며, 화소부(602)는 전류제어용 TFT(611)와 그 드레인에 전 기적으로 접속된 화소전극(612)을 포함하는 복수의 화소로 형성된다. 또한, 게이트측 구동회로(603)는 n채널형 TFT(613)와 p채널형 TFT(614)를 조합한 CMOS 회로를 사용하여 형성된다.
이것들의 TFT(611, 613, 614를 포함함)는, 상기 실시예 1의 n채널형 TFT, 상기 실시예 1의 p채널형 TFT의 형태로 제조하면 된다. 또한, 도 8에서는, 유기발광소자에 전류를 공급하는 TFT(전류제어용 TFT(611))만을 나타냈지만, 그 TFT의 게이트전극의 가장자리에는 복수의 TFT 등으로 이루어진 여러 가지 회로를 설치해도 되며, 특별히 한정되지 않는다는 것은 말할 필요도 없다.
화소전극(612)은 유기발광소자(OLED)의 양극으로서 기능한다. 또한, 화소전극(612)의 양단에는 무기절연물(615)이 형성되고, 화소전극(612)상에는 유기화합물층(616) 및 발광소자의 음극(617)이 형성된다.
음극(617)은 전체 화소에 공통의 배선으로서도 기능하고, 접속배선(608)을 경유하여 FPC(609)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 화소부(602) 및 게이트측 구동회로(603)에 포함되는 소자는 모두 보호막(619)으로 덮여 있다. 여기서는, 도시하지 않지만, 실시 형태 2에 나타낸 바와 같이 보호막(619)을 형성하기 전에 버퍼층을 설치하는 것이 바람직하다. 여기서는, 투명도전막으로 이루어진 음극(617)상에 스퍼터링법으로 버퍼층이 되는 산화실리콘막과, 보호막이 되는 질화실리콘막을 순차로 막형성한다.
또한, 커버부재(620)는, 접착제로 소자층에 접합된다. 또한, 커버부재(620)에는, 색순도를 높이기 위해, 각 화소에 대응하는 컬러필터(621)가 설치된다. 이 컬러필터(621)를 설치함으로써, 원편광판을 설치할 필요가 없어진다. 또한, 커버부재(620)에는 건조제를 설치해도 된다.
또한, 도 8에서는, 화소전극을 양극으로 하고, 유기화합물층과 음극을 적층했기 때문에, 발광방향은 도 8에 나타낸 화살표의 방향으로 되어 있다.
또한, 여기서는 탑 게이트형 TFT을 예로서 설명했지만, TFT 구조에 관계없이 본 발명을 적용하는 것이 가능하다. 예컨대, 보텀 게이트형(역스태거형) TFT나 순스태거형 TFT에 적용하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예는, 실시형태 1, 실시형태 2, 실시예 1중 어느 하나와 자유롭게 조합할 수 있다.
(실시예 3)
본 발명을 실시하여 EL모듈(액티브 매트릭스형 EL모듈, 패시브형 EL모듈)을 완성할 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함으로써, 그것들을 조립한 모든 전자기기가 완성된다.
그와 같은 전자기기로서는, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 헤드 마운트 디스플레이(고글형 디스플레이), 카네비게이션 시스템, 카스테레오, 퍼스널 컴퓨터, 휴대정보 단말기(모바일 컴퓨터, 휴대전화 또는 전자서적 등) 등을 들 수 있다. 그것들의 일례를 도 9a∼도 9f, 도 10a∼도 10c에 나타낸다.
도 9a는 퍼스널 컴퓨터로, 본체(2001), 화상입력부(2002), 표시부(2003), 키보드(2004) 등을 포함한다.
도 9b는 비디오 카메라로, 본체(2101), 표시부(2102), 음성입력부(2103),조작스위치(2104), 배터리(2105), 화상 수신부(2106) 등을 포함한다.
도 9c는 모바일 컴퓨터로, 본체(2201), 카메라부(2202),화상 수신부(2203), 조작스위치(2204), 표시부(2205) 등을 포함한다.
도 9d는 고글형 디스플레이로, 본체(2301), 표시부(2302), 아암부(2303) 등을 포함한다.
도 9e는 프로그램을 기록한 기록매체(이하, 기록매체라 칭함)를 사용하는 재생장치로, 본체(2401), 표시부(2402), 스피커부(2403), 기록매체(2404), 조작스위치(2405) 등을 포함한다. 또한, 이 재생장치는, 기록매체로서 DVD(Digital Versatile Disc), CD 등을 사용하며, 음악감상, 영화감상, 게임 또는 인터넷을 행할 수 있다.
도 9f는 디지털 카메라로, 본체(2501), 표시부(2502), 접안부(2503), 조작스위치(2504), 화상수신부(도시하지 않음) 등을 포함한다.
도 10a는 휴대전화로, 본체(2901), 음성출력부(2902), 음성입력부(2903), 표시부(2904), 조작스위치(2905), 안테나(2906), 화상입력부(CCD, 이미지 센서 등)(2907) 등을 포함한다.
도 10b는 휴대서적(전자서적)으로, 본체(3001), 표시부(3002, 3003), 기억매체(3004), 조작스위치(3005), 안테나(3006) 등을 포함한다.
도 10c는 디스플레이로, 본체(3101), 지지대(3102), 표시부(3103) 등을 포함한다.
또한, 도 10c에 나타낸 디스플레이는 중소형 또는 대형의 것, 예컨대 5∼20인치의 화면 사이즈인 것이다. 또한, 이러한 사이즈의 표시부를 형성하기 위해서는, 기판이 1×1m인 것을 사용하여 다중 패턴을 실행하여 양산하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 본 발명의 적용범위는 매우 넓고, 모든 분야의 전자기기의 제조방법에 적용하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시예의 전자기기는, 실시형태 1, 실시형태 2, 실시예 1 또는 실시예 2의 어떤 조합으로 이루어진 구성을 사용해도 실현할 수 있다.
도 1은 화소(3×3)의 평면도 및 단면도,
도 2는 휘도와 전압의 관계를 나타낸 그래프,
도 3은 화소(3×3)의 평면도 및 단면도,
도 4는 본 발명의 제조장치를 나타낸 도면(실시형태 2),
도 5는 본 발명의 적층구조를 나타낸 도면(실시형태 2),
도 6은 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 구성도,
도 7은 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 구성도,
도 8은 액티브 매트릭스형 EL 표시장치의 구성도,
도 9는 전자기기의 일례를 나타낸 도면,
도 10은 전자기기의 일례를 나타낸 도면이다.
**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
4, 6, 7, 8, 9 : 소스전극 또는 드레인전극
10R, 10G, 10B : 발광영역 11∼13 : OLED의 음극(혹은 양극)
14 : 무기절연물 15, 16 : 층간절연막
17 : 적색 발광 EL층 18 : 녹색 발광 EL층
19 : 청색 발광 EL층 20 : OLED의 양극(혹은 음극)
21, 22 : 적층부 30 : 밀봉기판
31a : 차광부 31b : 적색의 착색층
31c : 녹색의 착색층 31d :청색의 착색층
32 : 버퍼층 33 : 보호막

Claims (23)

  1. 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 제 1 발광층을 갖는 제 1 발광소자와,
    상기 제 1 발광소자에 인접하고, 상기 제 2 전극과 제 3 전극 사이에 제 2 발광층을 갖는 제 2 발광소자와,
    상기 제 1 전극의 단부와 상기 제 3 전극의 단부를 덮는 절연체를 구비하고,
    상기 제 2 발광층이, 상기 제 1 전극, 상기 절연체, 상기 제 3 전극 및 상기 제 1 발광층과 겹치는, 발광장치.
  2. 기판 위에 형성된 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터와,
    상기 제 1 트랜지스터 위에 형성되고, 상기 제 1 트랜지스터에 전기접속된 제 1 전극과,
    상기 제 2 트랜지스터 위에 형성되고, 상기 제 2 트랜지스터에 전기접속된 제 2 전극과,
    상기 제 1 전극의 엣지부와 상기 제 2 전극의 엣지부를 덮는 절연체와,
    상기 제 1 전극 및 상기 절연체 위에 형성된 제 1 EL층과,
    상기 제 2 전극 및 상기 절연체 위에 형성된 제 2 EL층을 구비하고,
    상기 제 2 EL층은, 상기 제 1 EL층 및 상기 절연체와 겹치는, 발광장치.
  3. 기판 위에 형성된 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터와,
    상기 제 1 트랜지스터 위에 형성되고, 상기 제 1 트랜지스터에 전기접속된 제 1 전극과,
    상기 제 2 트랜지스터 위에 형성되고, 상기 제 2 트랜지스터에 전기접속된 제 2 전극과,
    상기 제 1 전극의 엣지부와 상기 제 2 전극의 엣지부를 덮는 절연체와,
    상기 제 1 전극 및 상기 절연체 위에 형성된 제 1 EL층과,
    상기 제 2 전극 및 상기 절연체 위에 형성된 제 2 EL층과,
    상기 제 1 EL층과 상기 제 2 EL층 위에 형성된 제 3 전극과,
    상기 제 3 전극 위에 형성된 보호막을 구비하고,
    상기 제 2 EL층이 상기 제 1 EL층 및 상기 절연체와 겹치는, 발광장치.
  4. 기판 위에 형성된 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터와,
    상기 제 1 트랜지스터 위에 형성되고, 상기 제 1 트랜지스터에 전기접속된 제 1 전극과,
    상기 제 2 트랜지스터 위에 형성되고, 상기 제 2 트랜지스터에 전기접속된 제 2 전극과,
    상기 제 1 전극의 엣지부와 상기 제 2 전극의 엣지부를 덮는 절연체와,
    상기 제 1 전극 및 상기 절연체 위에 형성된 제 1 발광층과,
    상기 제 2 전극 및 상기 절연체 위에 형성된 제 2 발광층을 구비하고,
    상기 제 2 발광층은 상기 제 1 발광층 및 상기 절연체와 겹치는, 발광장치.
  5. 기판 위에 형성된 제 1 트랜지스터 및 제 2 트랜지스터와,
    상기 제 1 트랜지스터 위에 형성되고, 상기 제 1 트랜지스터에 전기접속된 제 1 전극과,
    상기 제 2 트랜지스터 위에 형성되고, 상기 제 2 트랜지스터에 전기접속된 제 2 전극과,
    상기 제 1 전극의 엣지부와 상기 제 2 전극의 엣지부를 덮는 절연체와,
    상기 제 1 전극 및 상기 절연체 위에 형성된 제 1 발광층과,
    상기 제 2 전극 및 상기 절연체 위에 형성된 제 2 발광층과,
    상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층 위에 형성된 제 3 전극과,
    상기 제 3 전극 위에 형성된 보호막을 구비하고,
    상기 제 2 발광층은 상기 제 1 발광층 및 상기 절연체와 겹치는, 발광장치.
  6. 기판 위에 형성된 제 1 반도체막 및 제 2 반도체막과,
    상기 제 1 반도체막 및 상기 제 2 반도체막 위에 형성된 게이트 절연막과,
    상기 게이트 절연막 위에 형성된 제 1 게이트 전극 및 제 2 게이트 전극과,
    상기 제 1 게이트 전극 및 제 2 게이트 전극 위에 형성된 제 1 절연막과,
    상기 제 1 절연막 위에 형성되고 상기 제 1 반도체막에 전기 접속된 제 1 소스 전극 및 제 1 드레인 전극과,
    상기 제 1 절연막 위에 형성되고 상기 제 2 반도체막에 전기 접속된 제 2 소스 전극 및 제 2 드레인 전극과,
    상기 제 1 소스 전극, 상기 제 1 드레인 전극, 상기 제 2 소스 전극 및 상기 제 2 드레인 전극 위에 형성된 제 2 절연막과,
    상기 제 2 절연막 위에 형성되고, 상기 제 1 소스 전극 및 상기 제 1 드레인 전극 중 하나에 전기 접속된 제 1 화소 전극과,
    상기 제 2 절연막 위에 형성되고, 상기 제 2 소스 전극 및 상기 제 2 드레인 전극 중 하나에 전기 접속된 제 2 화소 전극과,
    상기 제 2 절연막 위에 형성되고, 상기 제 1 화소 전극의 엣지부와 상기 제 2 화소 전극의 엣지부를 덮는 절연체와,
    상기 제 1 화소 전극 및 상기 절연체 위에 형성된 제 1 발광층과,
    상기 제 2 화소 전극 및 상기 절연체 위에 형성된 제 2 발광층을 구비하고,
    상기 제 2 발광층은, 상기 제 1 발광층 및 상기 절연체와 겹치는, 발광장치.
  7. 기판 위에 형성된 제 1 반도체막 및 제 2 반도체막과,
    상기 제 1 반도체막 및 상기 제 2 반도체막 위에 형성된 게이트 절연막과,
    상기 게이트 절연막 위에 형성된 제 1 게이트 전극 및 제 2 게이트 전극과,
    상기 제 1 게이트 전극 및 제 2 게이트 전극 위에 형성된 제 1 절연막과,
    상기 제 1 절연막 위에 형성되고 상기 제 1 반도체막에 전기 접속된 제 1 소스 전극 및 제 1 드레인 전극과,
    상기 제 1 절연막 위에 형성되고 상기 제 2 반도체막에 전기 접속된 제 2 소스 전극 및 제 2 드레인 전극과,
    상기 제 1 소스 전극, 상기 제 1 드레인 전극, 상기 제 2 소스 전극 및 상기 제 2 드레인 전극 위에 형성된 제 2 절연막과,
    상기 제 2 절연막 위에 형성되고, 상기 제 1 소스 전극 및 상기 제 1 드레인 전극 중 하나에 전기 접속된 제 1 화소 전극과,
    상기 제 2 절연막 위에 형성되고, 상기 제 2 소스 전극 및 상기 제 2 드레인 전극 중 하나에 전기 접속된 제 2 화소 전극과,
    상기 제 2 절연막 위에 형성되고, 상기 제 1 화소 전극의 엣지부와 상기 제 2 화소 전극의 엣지부를 덮는 절연체와,
    상기 제 1 화소 전극 및 상기 절연체 위에 형성된 제 1 발광층과,
    상기 제 2 화소 전극 및 상기 절연체 위에 형성된 제 2 발광층과,
    상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층 위에 형성된 대향전극과,
    상기 대향전극 위에 형성된 보호막을 구비하고,
    상기 제 2 발광층은, 상기 제 1 발광층 및 상기 절연체와 겹치는, 발광장치.
  8. 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항, 제 6 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층에서 발광된 색은, 상기 제 2 발광층에서 발광된 색과 다른, 발광장치.
  9. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 EL층에서 발광된 색은, 상기 제 2 EL층에서 발광된 색과 다른, 발광장치.
  10. 제 3 항, 제 5 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호막은 질화실리콘막인, 발광장치.
  11. 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 따른 발광장치를 갖는 전자기기로서, 상기 전자기기는, 비디오 카메라, 디지털 카메라, 헤드 마운트 디스플레이, 카 내비게이션 시스템, 카 스테레오, 퍼스널 컴퓨터, 모바일 컴퓨터, 휴대전화, 전자서적, 기록매체를 사용한 재생장치 및 디스플레이로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인, 전자기기.
  12. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연체는, 무기 절연체로 이루어진, 발광장치.
  13. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터 및 상기 제 2 트랜지스터 각각은, 결정질 구조의 실리콘막을 포함한, 발광장치.
  14. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 반도체막 및 상기 제 2 반도체막 각각은, 결정질 구조의 실리콘막인, 발광장치.
  15. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 EL층은 상기 제 1 전극과 겹치는, 발광장치.
  16. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 발광층은 상기 제 1 전극과 겹치는, 발광장치.
  17. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 발광층은 상기 제 1 화소전극과 겹치는, 발광장치.
  18. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 EL층 위에 형성된 제 1 착색층과,
    상기 제 2 EL층 위에 형성된 제 2 착색층을 더 구비한, 발광장치.
  19. 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항, 제 6 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광층 위에 형성된 제 1 착색층과,
    상기 제 2 발광층 위에 형성된 제 2 착색층을 더 구비한, 발광장치.
  20. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 EL층 및 상기 제 2 EL층 각각은 적어도 하나의 발광층을 포함한, 발광장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전극은 MgAg로 이루어진 음극인, 발광장치.
  22. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 전극은, MgAg로 이루어진 음극인, 발광장치.
  23. 제 7 항에 있어서,
    상기 대향전극은, MgAg로 이루어진 음극인, 발광장치.
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