KR20210043604A - 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 - Google Patents

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KR20210043604A
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KR
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electrode
light emitting
emitting diode
transistor
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KR1020217006677A
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가즈노리 와타나베
고지 구수노키
다이키 노나카
히로키 아다치
고이치 다케시마
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

표시 품위가 높은 표시 장치를 제공한다. 소비전력이 낮은 표시 장치를 제공한다. 화소에 제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터, 제 1 도전층, 및 발광 다이오드 패키지를 가지는 표시 장치이다. 발광 다이오드 패키지는 제 1 발광 다이오드, 제 2 발광 다이오드, 제 2 도전층, 제 3 도전층, 및 제 4 도전층을 가진다. 제 1 발광 다이오드는 제 1 전극과 제 2 전극을 가진다. 제 2 발광 다이오드는 제 3 전극과 제 4 전극을 가진다. 제 1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 제 2 도전층을 통하여 제 1 전극과 전기적으로 접속된다. 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 제 3 도전층을 통하여 제 3 전극과 전기적으로 접속된다. 제 1 도전층은 제 4 도전층을 통하여 제 2 전극 및 제 4 전극 각각과 전기적으로 접속된다. 제 1 도전층에는 정전위가 공급된다.

Description

표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기
본 발명의 일 형태는 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치(예를 들어 터치 센서 등), 입출력 장치(예를 들어 터치 패널 등), 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로 들 수 있다.
근년, 마이크로 발광 다이오드(마이크로 LED(Light Emitting Diode))를 표시 소자에 사용한 표시 장치가 제안되고 있다(예를 들어 특허문헌 1). 마이크로 LED를 표시 소자에 사용한 표시 장치는 휘도 및 콘트라스트가 높고, 수명이 길다는 등의 이점이 있어, 차세대 표시 장치로서 연구개발이 활발하다.
미국 특허출원공개공보 US2014/0367705호
본 발명의 일 형태는 정세도가 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 소비전력이 낮은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 화소에 제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터, 제 1 도전층, 및 발광 다이오드 패키지를 가진다. 발광 다이오드 패키지는 제 1 발광 다이오드, 제 2 발광 다이오드, 제 2 도전층, 제 3 도전층, 및 제 4 도전층을 가진다. 제 1 발광 다이오드는 제 1 전극과 제 2 전극을 가진다. 제 2 발광 다이오드는 제 3 전극과 제 4 전극을 가진다. 제 1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은, 제 2 도전층을 통하여 제 1 전극과 전기적으로 접속된다. 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 제 3 도전층을 통하여 제 3 전극과 전기적으로 접속된다. 제 1 도전층은 제 4 도전층을 통하여 제 2 전극과 전기적으로 접속된다. 제 1 도전층은 제 4 도전층을 통하여 제 4 전극과 전기적으로 접속된다. 제 1 도전층에는 정전위가 공급된다.
또는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 화소에 제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터, 제 3 트랜지스터, 제 1 도전층, 및 발광 다이오드 패키지를 가진다. 발광 다이오드 패키지는 제 1 발광 다이오드, 제 2 발광 다이오드, 제 3 발광 다이오드, 제 2 도전층, 제 3 도전층, 제 4 도전층, 및 제 5 도전층을 가진다. 제 1 발광 다이오드는 제 1 전극과 제 2 전극을 가진다. 제 2 발광 다이오드는 제 3 전극과 제 4 전극을 가진다. 제 3 발광 다이오드는 제 5 전극과 제 6 전극을 가진다. 제 1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 제 2 도전층을 통하여 제 1 전극과 전기적으로 접속된다. 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은, 제 3 도전층을 통하여 제 3 전극과 전기적으로 접속된다. 제 3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 제 5 도전층을 통하여 제 5 전극과 전기적으로 접속된다. 제 1 도전층은 제 4 도전층을 통하여 제 2 전극과 전기적으로 접속된다. 제 1 도전층은 제 4 도전층을 통하여 제 4 전극과 전기적으로 접속된다. 제 1 도전층은 제 4 도전층을 통하여 제 6 전극과 전기적으로 접속된다. 제 1 도전층에는 정전위가 공급된다.
제 1 발광 다이오드, 제 2 발광 다이오드, 및 제 3 발광 다이오드는 각각 미니 발광 다이오드인 것이 바람직하다. 또는, 제 1 발광 다이오드, 제 2 발광 다이오드, 및 제 3 발광 다이오드는 각각 마이크로 발광 다이오드인 것이 바람직하다.
제 1 발광 다이오드, 제 2 발광 다이오드, 및 제 3 발광 다이오드는 각각 상이한 색의 광을 나타내는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 1 발광 다이오드는 적색의 광을 나타내고, 제 2 발광 다이오드는 녹색의 광을 나타내고, 제 3 발광 다이오드는 청색의 광을 나타내는 것이 바람직하다.
제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터, 및 제 3 트랜지스터는 각각 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지는 것이 바람직하다.
제 4 도전층과 제 2 전극은 제 1 와이어를 통하여 서로 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다.
제 4 도전층과 제 4 전극은 제 2 와이어를 통하여 서로 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다.
제 2 도전층과 제 1 전극은 서로 접하는 것이 바람직하다.
제 3 도전층과 제 3 전극은 제 3 와이어를 통하여 서로 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 상기 구성의 표시 장치를 가지고, 플렉시블 프린트 회로 기판(Flexible printed circuit, 이하, FPC라고 기재함) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 제공된 모듈, 또는 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 집적 회로(IC)가 실장된 모듈 등의 모듈이다.
본 발명의 일 형태는 상기 모듈과, 안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는 전자 기기다.
본 발명의 일 형태에 의하여 정세도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 소비전력이 낮은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1은 표시 장치의 일례를 도시한 상면도.
도 2의 (A)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도. 도 2의 (B)는 LED 패키지의 일례를 도시한 단면도. 도 2의 (C)는 LED 칩의 일례를 도시한 단면도.
도 3의 (A)는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도. 도 3의 (B), (D)는 LED 패키지의 일례를 도시한 단면도. 도 3의 (C)는 LED 칩의 일례를 도시한 단면도.
도 4는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도.
도 5는 표시 장치의 일례를 도시한 단면도.
도 6은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 7은 표시 장치의 화소의 일례를 도시한 회로도.
도 8의 (A), (B)는 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
도 9의 (A), (B)는 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
도 10의 (A), (B)는 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
도 11의 (A), (B), (C), (D)는 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
도 12의 (A), (B), (C), (D), (E), (F)는 전자 기기의 일례를 도시한 도면.
도 13은 실시예의 표시 장치의 표시 사진.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 도면에 도시된 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해하기 쉽게 하기 위하여, 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로, 개시(開示)된 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되지 않는다.
또한 "막"이라는 용어와 "층"이라는 용어는 경우 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 "도전층"이라는 용어를 "도전막"이라는 용어로 변경할 수 있다. 또는 예를 들어 "절연막"이라는 용어를 "절연층"이라는 용어로 변경할 수 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
[표시 장치의 개요]
본 실시형태의 표시 장치는 화소에 제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터, 제 1 도전층, 및 발광 다이오드 패키지(LED 패키지라고도 기재함)를 가진다.
LED 패키지는 리드 프레임, 보드, 또는 케이스 등에 하나 또는 복수의 발광 다이오드(또는 발광 다이오드 칩(LED 칩이라고도 기재함))가 밀봉된 구성을 가진다.
LED 패키지는 제 1 발광 다이오드, 제 2 발광 다이오드, 제 2 도전층, 제 3 도전층, 및 제 4 도전층을 가진다.
제 1 발광 다이오드는 제 1 전극과 제 2 전극을 가진다. 제 1 전극은 제 1 발광 다이오드의 화소 전극으로서 기능한다. 제 1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 제 2 도전층을 통하여 제 1 전극과 전기적으로 접속된다.
제 2 발광 다이오드는 제 3 전극과 제 4 전극을 가진다. 제 3 전극은 제 2 발광 다이오드의 화소 전극으로서 기능한다. 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 제 3 도전층을 통하여 제 3 전극과 전기적으로 접속된다.
제 2 전극은 제 1 발광 다이오드의 공통 전극으로서 기능하고, 제 4 전극은 제 2 발광 다이오드의 공통 전극으로서 기능한다. 제 1 도전층은 제 4 도전층을 통하여 제 2 전극과 전기적으로 접속된다. 제 1 도전층은 제 4 도전층을 통하여 제 4 전극과 전기적으로 접속된다. 제 1 도전층에는 정전위가 공급된다.
본 실시형태의 표시 장치는 복수의 트랜지스터가 형성된 회로 기판에 LED 패키지를 실장함으로써 제작할 수 있다. 그러므로, 발광 다이오드(또는 LED 칩)를 하나씩 회로 기판에 실장하는 방법에 비하여, 표시 장치의 제조 시간을 단축할 수 있고, 또한 제조의 난이도를 낮출 수 있다. 이에 의하여, 표시 장치의 제작의 수율을 높일 수 있다. 또한, 표시 장치의 고정세(高精細)화나 대형화를 도모할 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치는 발광 다이오드를 사용하여 화상을 표시하는 기능을 가진다. 발광 다이오드는 자발광 소자이기 때문에, 표시 소자로서 발광 다이오드를 사용하는 경우, 표시 장치에는 백라이트가 불필요하고, 또한 편광판을 제공하지 않아도 된다. 따라서, 표시 장치의 소비전력을 저감할 수 있고, 또한 표시 장치의 박형·경량화가 가능하다. 또한, 표시 소자로서 발광 다이오드를 사용한 표시 장치는 콘트라스트가 높고 시야각이 넓기 때문에, 높은 표시 품위를 얻을 수 있다. 또한, 발광 재료에 무기 재료를 사용함으로써, 표시 장치의 수명을 길게 하여 신뢰성을 높일 수 있다.
또한, 본 명세서 등에 있어서, 칩의 면적이 10000μm2 이하인 발광 다이오드를 마이크로 LED, 칩의 면적이 10000μm2보다 크고 1mm2 이하인 발광 다이오드를 미니 LED, 칩의 면적이 1mm2보다 큰 발광 다이오드를 매크로 LED라고 기재하는 경우가 있다.
예를 들어, 칩의 외형 치수가 100μm2 이하의 발광 다이오드는 마이크로 LED(마이크로 LED 칩)라고 할 수 있다. 예를 들어, 1mm□의 LED 패키지에는 마이크로 LED 칩 또는 미니 LED 칩을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 마이크로 LED, 미니 LED, 및 매크로 LED 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 특히, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 마이크로 LED 또는 미니 LED를 가지는 것이 바람직하고, 마이크로 LED를 가지는 것이 더 바람직하다.
발광 다이오드의 칩의 면적은 1mm2 이하가 바람직하고, 10000μm2 이하가 더 바람직하고, 3000μm2 이하가 더욱 바람직하고, 700μm2 이하가 더욱더 바람직하다.
발광 다이오드의 광이 사출되는 영역의 면적은 1mm2 이하가 바람직하고, 10000μm2 이하가 더 바람직하고, 3000μm2 이하가 더욱 바람직하고, 700μm2 이하가 더욱더 바람직하다.
본 실시형태에서는 특히, 발광 다이오드로서 마이크로 LED를 사용하는 경우의 예에 대하여 설명한다. 또한 본 실시형태에서는 더블 헤테로 접합 구조를 가지는 마이크로 LED에 대하여 설명한다. 다만 발광 다이오드에 특별한 한정은 없고, 예를 들어 양자 우물 접합을 가지는 마이크로 LED, 나노 칼럼을 사용한 LED 등을 사용하여도 좋다.
표시 장치가 가지는 트랜지스터는 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지는 것이 바람직하다. 금속 산화물이 사용된 트랜지스터는 소비전력을 낮게 할 수 있다. 그래서 마이크로 LED와 조합함으로써 소비전력이 매우 저감된 표시 장치를 실현할 수 있다.
[표시 장치의 구성예 1]
도 1의 (A)에 표시 장치(100)의 상면도를 도시하였다. 표시 장치(100)는 표시부(110)에 복수의 화소(130)를 가진다. 표시부(110)에는 복수의 화소(130)가 매트릭스상으로 제공되어 있다. 표시부(110)에는 FPC1 및 FPC2로부터 배선(108)을 통하여 신호 및 전력이 공급된다.
도 1의 (B)에, 표시 장치(100A)의 상면도를 도시하였다. 표시 장치(100A)는 표시부(110)와 배선(108) 사이에 회로(109)를 가진다. 표시부(110) 및 회로(109)에는 FPC1 또는 FPC2로부터 배선(108)을 통하여 신호 및 전력이 공급된다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 주사선 구동 회로(게이트 드라이버) 및 신호선 구동 회로(소스 드라이버) 중 한쪽 또는 양쪽을 내장할 수 있다. 또는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 게이트 드라이버 및 소스 드라이버 중 한쪽 또는 양쪽을 내장하지 않고, 드라이버가 외장된 구성으로 할 수 있다. 예를 들어, 게이트 드라이버 또는 소스 드라이버로서 기능하는 IC를 표시 장치에 전기적으로 접속시킬 수 있다. IC는 COG 방식 또는 COF 방식에 의하여 표시 장치에 실장할 수 있다. 또는, IC가 실장된 FPC, TAB(Tape Automated Bonding) 테이프, 또는 TCP 등을 표시 장치에 접속시킬 수 있다.
회로(109)로서는, 예를 들어 게이트 드라이버 및 소스 드라이버 중 한쪽 또는 양쪽을 적용할 수 있다.
도 1의 (C)에, 표시 장치(100)가 가지는 화소(130)의 상면도를 도시하였다. 하나의 화소(130)에는 하나의 LED 패키지(150)가 제공된다. 즉, 도 1의 (A)에 도시된 표시부(110)에는 복수의 LED 패키지(150)가 매트릭스상으로 제공되어 있다.
화소(130)는 도전층(131R), 도전층(131G), 도전층(131B), 도전층(132), 및 LED 패키지(150)를 가진다.
도 1의 (D)에, 화소(130)가 가지는 LED 패키지(150)의 상면도를 도시하였다.
LED 패키지(150)는 적어도 하나의 LED 칩을 가진다. 본 실시형태에서는, LED 패키지(150)가 적색의 LED 칩(151R), 녹색의 LED 칩(151G), 및 청색의 LED 칩(151B)을 가지는 예를 나타낸다. 즉, 본 실시형태에서는 화소(130)에 R(적색), G(녹색), B(청색)의 3색의 부화소로 하나의 색을 표현하는 구성이 적용되어 있다.
그 외에, 화소(130)에는 R, G, B, W(백색)의 4색의 부화소로 하나의 색을 표현하는 구성, 또는 R, G, B, Y(황색)의 4색의 부화소로 하나의 색을 표현하는 구성 등을 적용할 수 있다. 또한, 색 요소에 한정은 없고, RGBWY 이외의 색(예를 들어 시안 또는 마젠타 등)을 사용하여도 좋다.
LED 패키지(150)는 히트 싱크(154), 전극(152R), 전극(152G), 전극(152B), 및 전극(153)을 더 가진다.
적색의 LED 칩(151R)은 전극(152R) 위에 위치한다. 녹색의 LED 칩(151G) 및 청색의 LED 칩(151B)은 히트 싱크(154) 위에 위치한다.
적색의 LED 칩(151R), 녹색의 LED 칩(151G), 및 청색의 LED 칩(151B)은 각각 와이어(143)를 통하여 전극(153)과 전기적으로 접속된다.
적색의 LED 칩(151R), 녹색의 LED 칩(151G), 및 청색의 LED 칩(151B)은 서로 상이한 색의 광을 나타내는 발광 다이오드를 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여 색 변환층을 형성하는 공정이 불필요하게 된다. 따라서, LED 칩의 제조 비용을 억제할 수 있다.
또한, 적색의 LED 칩(151R), 녹색의 LED 칩(151G), 및 청색의 LED 칩(151B)은 같은 색의 광을 나타내는 발광 다이오드를 가져도 좋다. 이때, 발광 다이오드로부터 방출된 광은 색 변환층 및 착색층 중 한쪽 또는 양쪽을 통하여 표시 장치의 외부로 추출되어도 좋다. 색 변환층 및 착색층 중 한쪽 또는 양쪽은 LED 패키지(150)의 내부 또는 위쪽에 제공할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 표시 장치는 적외광을 나타내는 발광 다이오드를 가져도 좋다. 적외광을 나타내는 발광 다이오드는 예를 들어 적외광 센서의 광원으로서 사용될 수 있다.
도 2의 (A)에, 도 1의 (C)에 있어서의 일점쇄선 A-B 간의 단면도를 도시하였다. 즉, 도 2의 (A)는 청색의 LED 칩(151B)과, 상기 청색의 LED 칩(151B)과 전기적으로 접속되는 도전층(131B) 및 도전층(132)을 포함하는 단면도이다. 또한, 도 2의 (A)에서는 명료화를 위하여 배선 등 구성 요소의 일부를 생략한다.
또한, 녹색의 LED 칩(151G)과, 상기 녹색의 LED 칩(151G)과 전기적으로 접속되는 도전층(131G) 및 도전층(132)을 포함하는 단면 구조도 도 2의 (A)와 마찬가지이기 때문에, 이하의 설명을 참조할 수 있다.
도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(100)에서는 트랜지스터(120)가 도전층(131B)을 통하여 LED 패키지(150)와 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(120)는 백 게이트로서 기능하는 도전층(121), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(122), 반도체층으로서 기능하는 금속 산화물층(123)(채널 형성 영역(123i) 및 한 쌍의 저저항 영역(123n)), 각각 저저항 영역(123n)과 전기적으로 접속되는 한 쌍의 도전층(126a, 126b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(124), 그리고, 게이트로서 기능하는 도전층(125)을 가진다. 도전층(121)과 금속 산화물층(123)은 절연층(122)을 개재(介在)하여 중첩된다. 도전층(125)과 금속 산화물층(123)은 절연층(124)을 개재하여 중첩된다.
트랜지스터(120) 위에는 절연층(127)이 제공되어 있고, 절연층(127) 위에 도전층(131B) 및 도전층(132)이 제공되어 있다. 절연층(127)에 제공된 개구를 통하여, 도전층(131B)은 도전층(126b)과 전기적으로 접속되어 있다.
절연층(124) 및 절연층(127) 중 적어도 한 층에는, 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 외부로부터 불순물이 트랜지스터로 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있게 되어, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다. 절연층(127)은 평탄화층으로서의 기능을 가진다.
도 2의 (A)에 있어서, 트랜지스터(120)는 절연층(104)을 개재하여 기판(102)에 제공되어 있다. 절연층(104)은 하지막으로서의 기능을 가진다. 절연층(104)은 기판(102)으로부터 물이나 수소 등의 불순물이 트랜지스터(120)로 확산되는 것, 및 금속 산화물층(123)으로부터 절연층(104) 측으로 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(104)으로서는, 예를 들어 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 질화 실리콘막 등의, 산화 실리콘막보다 수소나 산소가 확산되기 어려운 막을 사용할 수 있다. 또한, 절연층(104)을 제공하지 않고, 기판(102) 위에 직접 트랜지스터(120)를 형성하여도 좋다.
도전층(131B)의 단부 및 도전층(132)의 단부는, 보호층(128)으로 덮여 있다. 보호층(128)은 도전층(131B)의 상면에 도달하는 개구와, 도전층(132)의 상면에 도달하는 개구를 가진다. 상기 개구에서는 도전층(131B) 및 도전층(132)이 각각 도전체(133)를 통하여 LED 패키지(150)와 전기적으로 접속된다.
보호층(128)의 재료로서는, 아크릴, 폴리이미드, 에폭시, 실리콘(silicone) 등의 수지가 적합하다. 보호층(128)을 제공함으로써, 도전층(131B) 위의 도전체(133)와, 도전층(132) 위의 도전체(133)가 접하여 단락하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 보호층(128)은 제공하지 않아도 된다.
도전체(133)에는 예를 들어 은, 카본, 구리 등의 도전성 페이스트나, 금, 땜납 등의 범프를 적합하게 사용할 수 있다. 또한, 도전체(133)와 접속되는 도전층(131R, 131G, 131B, 132) 및 전극(152R, 152G, 152B, 153)에는 각각 도전체(133)와의 콘택트 저항이 낮은 도전 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도전체(133)에 은 페이스트를 사용하는 경우, 이들과 접속되는 도전 재료가 알루미늄, 타이타늄, 구리, 은(Ag)과 팔라듐(Pd)과 구리(Cu)의 합금(Ag-Pd-Cu(APC)) 등이면, 콘택트 저항이 낮아 바람직하다.
도전체(133)는 기판(102) 위에 제공하여도 좋고, LED 패키지(150) 측에 제공하여도 좋다. 예를 들어, 도전층(131R, 131G, 131B, 132) 위에 각각 도전체(133)를 제공한 후, 도전체(133)와 LED 패키지(150)를 접속시킴으로써, 기판(102) 위에 LED 패키지(150)를 실장할 수 있다.
또한, 하나의 트랜지스터에 복수의 발광 다이오드가 전기적으로 접속되어 있어도 좋다.
LED 패키지(150)의 측면은 수지(129)로 덮여 있어도 좋다. 수지(129)로서 흑색의 수지를 사용하면, 표시의 콘트라스트를 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, LED 패키지(150)의 상면에 표면 보호층, 층격 흡수층 등을 제공하여도 좋다. LED 패키지(150)는 위 측에 광을 추출하는 구성이기 때문에, LED 패키지(150)의 상면에 제공되는 층은 가시광에 대한 투과성을 가지는 것이 바람직하다.
기판(102)으로서는, 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판 등의 절연성 기판, 또는, 실리콘이나 탄소화 실리콘 등을 재료로 한 단결정 반도체 기판, 다결정 반도체 기판, 실리콘 저마늄 등을 재료로 한 화합물 반도체 기판, SOI 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다.
기판(102)은 가시광을 차단하는(가시광에 대하여 비투과성을 가지는) 것이 바람직하다. 기판(102)이 가시광을 차단함으로써, 기판(102)에 형성된 트랜지스터(120)에 외부로부터 광이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않고, 기판(102)은 가시광에 대한 투과성을 가져도 좋다.
또한, 기판(102)은 발광 다이오드의 광을 반사하는 반사층 및 상기 광을 차단하는 차광층 중 한쪽 및 양쪽을 가져도 좋다.
LED 패키지(150)가 가지는 복수의 발광 다이오드(LED 칩)는 같은 구성의 트랜지스터에 의하여 구동되어도 좋고, 각각 상이한 구성의 트랜지스터에 의하여 구동되어도 좋다. 예를 들어, 적색의 LED 칩(151R)을 구동하는 트랜지스터와, 녹색의 LED 칩(151G)을 구동하는 트랜지스터와, 청색의 LED 칩(151B)을 구동하는 트랜지스터는 트랜지스터의 크기, 채널 길이, 채널 폭, 및 구조 등 중 적어도 하나가 서로 상이하여도 좋다. 구체적으로는, 원하는 휘도로 발광시키기 위하여 필요한 전류량에 따라 색마다 트랜지스터의 채널 길이 및 채널 폭의 한쪽 또는 양쪽을 바꿔도 좋다.
또한, 본 실시형태의 표시 장치를 구성하는 각종 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는, 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 또는 텅스텐 등의 금속, 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 또한, 이들 재료를 포함하는 막을 단층으로, 또는 적층 구조로 하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 실리콘을 포함하는 알루미늄막의 단층 구조, 타이타늄막 위에 알루미늄막을 적층하는 2층 구조, 텅스텐막 위에 알루미늄막을 적층하는 2층 구조, 구리-마그네슘-알루미늄 합금막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 타이타늄막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 텅스텐막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 타이타늄막 또는 질화 타이타늄막과, 그 위에 중첩하여 알루미늄막 또는 구리막을 적층하고, 또한 그 위에 타이타늄막 또는 질화 타이타늄막을 형성하는 3층 구조, 몰리브데넘막 또는 질화 몰리브데넘막과, 그 위에 중첩하여 알루미늄막 또는 구리막을 적층하고, 또한 그 위에 몰리브데넘막 또는 질화 몰리브데넘막을 형성하는 3층 구조 등이 있다. 또한, 산화 인듐, 산화 주석, 또는 산화 아연 등의 산화물을 사용하여도 좋다. 또한, 망가니즈를 포함하는 구리를 사용하면 에칭에 의한 형상의 제어성이 높아지기 때문에 바람직하다.
또한, 본 실시형태의 표시 장치를 구성하는 각종 절연층에 사용할 수 있는 재료로서는, 아크릴, 폴리이미드, 에폭시, 실리콘 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료를 들 수 있다.
도 2의 (B)를 사용하여 LED 패키지(150)를 더 자세히 설명한다. 또한, 도 2의 (C)를 사용하여 청색의 LED 칩(151B)을 더 자세히 설명한다.
도 2의 (B)에 도시된 LED 패키지(150)는 기판(141), 청색의 LED 칩(151B), 전극(152B), 전극(153), 히트 싱크(154), 접착층(146), 케이스(142), 와이어(143), 와이어(144), 및 밀봉층(145)을 가진다.
청색의 LED 칩(151B)은 접착층(146)에 의하여 기판(141) 위에 접합된다. 청색의 LED 칩(151B)은 접착층(146)을 개재하여 히트 싱크(154)와 중첩되도록 제공되어 있다. 접착층(146)의 재료에 특별한 한정은 없지만, 후술하는 바와 같이, 적색의 LED 칩(151R)은 전극(152R)과 전기적으로 접속되도록 전극(152R)과 접합되기 때문에, 접착층(146)이 도전성을 가지면 각색의 LED 칩에서 접착층(146)의 재료를 통일할 수 있어 바람직하다. 또한, 청색의 LED 칩 및 녹색의 LED 칩에 있어서, 접착층(146)으로서 도전성을 가지는 접착제를 사용하면, 방열성이 높아져 바람직하다. 히트 싱크(154)는 전극(152B) 및 전극(153)과 동일한 재료 및 동일한 공정으로 형성할 수 있다.
기판(141)에는 유리 에폭시 수지 기판, 폴리이미드 기판, 세라믹 기판, 알루미나 기판, 질화 알루미늄 기판 등을 사용할 수 있다.
도 2의 (C)에 도시된 청색의 LED 칩(151B)은 기판(101) 위에 발광 다이오드(LED)가 제공된 구성을 가진다. 발광 다이오드는 반도체층(111), 전극(112), 발광층(113), 반도체층(114), 전극(115), 및 전극(116)을 가진다.
전극(112)은 반도체층(111)과 전기적으로 접속되어 있다. 전극(116)은 전극(115)을 통하여 반도체층(114)과 전기적으로 접속되어 있다. 전극(115) 및 전극(116)은 한쪽만을 제공하여도 좋다. 발광층(113)은 반도체층(111)과 반도체층(114)에 협지되어 있다. 발광층(113)에서는, 전자와 정공이 결합하여 광을 발한다. 반도체층(111) 및 반도체층(114) 중 한쪽은 n형의 반도체층이고, 다른 쪽은 p형의 반도체층이다.
청색의 LED 칩(151B)에 있어서, 반도체층(111), 발광층(113), 및 반도체층(114)을 포함하는 적층 구조는 청색의 광을 나타내도록 형성된다.
또한, 각색의 발광 다이오드에 있어서, 한 쌍의 반도체층과 상기 한 쌍의 반도체층 사이의 발광층을 가지는 적층 구조는 적색, 황색, 녹색, 또는 청색 등의 광을 나타내도록 형성된다. 상기 적층 구조에는 예를 들어, 갈륨·인 화합물, 갈륨·비소 화합물, 갈륨·알루미늄·비소 화합물, 알루미늄·갈륨·인듐·인 화합물, 갈륨 질화물, 인듐·질화 갈륨 화합물, 셀레늄·아연 화합물 등을 사용할 수 있다.
기판(101)으로서는, 예를 들어 사파이어(Al2O3) 기판, 탄소화 실리콘(SiC) 기판, 실리콘(Si) 기판, 질화 갈륨(GaN) 기판 등의 단결정 기판을 사용할 수 있다.
전극(112)은 와이어(143)를 통하여 전극(152B)과 전기적으로 접속된다. 전극(112)은 발광 다이오드의 화소 전극으로서 기능한다. 전극(116)은 와이어(144)를 통하여 전극(153)과 전기적으로 접속된다. 전극(116)은 발광 다이오드의 공통 전극으로서 기능한다.
전극(152B) 및 전극(153)은 각각 니켈, 구리, 은, 백금, 또는 금에서 선택된 한 원소, 또는 상기 원소를 50% 이상 포함하는 합금 재료로 형성할 수 있다.
전극(152B)과 전극(112)의 접속, 및 전극(153)과 전극(116)의 접속에는 각각 열 압착법 또는 초음파 본딩법을 사용한 와이어 본딩법을 사용할 수 있다.
와이어(143) 및 와이어(144)에는 각각 금, 금을 포함하는 합금, 구리, 또는 구리를 포함하는 합금 등으로 형성된 금속의 세선을 사용할 수 있다.
케이스(142)의 재료에는 수지를 사용할 수 있다. 케이스(142)는 적어도 청색의 LED 칩(151B)의 측면을 덮으면 좋고, 청색의 LED 칩(151B)의 상면과 중첩되지 않아도 된다. 예를 들어, 청색의 LED 칩(151B)의 상면 측에서는 밀봉층(145)이 노출되어 있어도 좋다. 케이스(142)의 내측의 측면, 구체적으로는 청색의 LED 칩(151B)의 주위에 세라믹 등으로 이루어지는 리플렉터를 제공하는 것이 바람직하다. 청색의 LED 칩(151B)이 발한 광의 일부가 리플렉터에 의하여 반사됨으로써, 더 많은 광을 LED 패키지(150)로부터 추출할 수 있다.
케이스(142)의 내부는 밀봉층(145)으로 충전되어 있다. 밀봉층(145)으로서는, 가시광에 대한 투과성을 가지는 수지가 적합하다. 밀봉층(145)으로서는, 예를 들어 에폭시 수지, 실리콘 수지 등의 자외선 경화성 수지, 가시광 경화성 수지 등을 사용할 수 있다.
도 3의 (A)에, 도 1의 (C)에 있어서의 일점쇄선 C-D간의 단면도를 도시하였다. 즉, 도 3의 (A)는 적색의 LED 칩(151R)과, 상기 적색의 LED 칩(151R)과 전기적으로 접속되는 도전층(131R) 및 도전층(132)을 포함하는 단면도이다. 또한, 도 3의 (A)에서는 명료화를 위하여 배선 등의 구성 요소의 일부를 생략한다.
도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 표시 장치(100)에서는 트랜지스터(120A)가 도전층(131R)을 통하여 LED 패키지(150)와 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(120A)는 도 2의 (A)에 도시된 트랜지스터(120)와 같은 구성이기 때문에, 자세한 설명은 생략한다.
트랜지스터(120A) 위에는 절연층(127)이 제공되어 있고, 절연층(127) 위에 도전층(131R) 및 도전층(132)이 제공되어 있다. 도전층(131R)은 절연층(127)에 제공된 개구를 통하여 도전층(126b)과 전기적으로 접속되어 있다.
도전층(131R) 및 도전층(132)은 각각 도전체(133)를 통하여 LED 패키지(150)와 전기적으로 접속된다.
도 3의 (B)를 사용하여 LED 패키지(150)를 더 자세히 설명한다. 또한, 도 3의 (C)를 사용하여 적색의 LED 칩(151R)을 더 자세히 설명한다.
도 3의 (B)에 도시된 LED 패키지(150)는 기판(141), 적색의 LED 칩(151R), 전극(152R), 전극(153), 접착층(146), 케이스(142), 와이어(144), 및 밀봉층(145)을 가진다.
적색의 LED 칩(151R)은 도전성을 가지는 접착층(146)을 통하여 전극(152R)과 전기적으로 접속되어 있다.
도 3의 (C)에 도시된 적색의 LED 칩(151R)은 전극(103), 반도체층(117), 발광층(118), 반도체층(119), 및 전극(106)을 가진다. 적색의 LED 칩(151R)은 발광 다이오드(LED)라고 할 수도 있다. 또한, 적색의 LED 칩은 도전성 기판 위에 발광 다이오드가 제공된 구성이어도 좋다.
전극(103)은 반도체층(117)과 전기적으로 접속되어 있다. 전극(106)은 반도체층(119)과 전기적으로 접속되어 있다. 발광층(118)은 반도체층(117)과 반도체층(119)에 협지되어 있다. 발광층(118)에서는 전자와 정공이 결합하여 광을 발한다. 반도체층(117) 및 반도체층(119) 중 한쪽은 n형의 반도체층이고, 다른 쪽은 p형의 반도체층이다.
전극(103)은 접착층(146)을 통하여 전극(152R)과 전기적으로 접속된다. 전극(103)은 발광 다이오드의 화소 전극으로서 기능한다. 전극(106)은 와이어(144)를 통하여 전극(153)과 전기적으로 접속된다. 전극(106)은 발광 다이오드의 공통 전극으로서 기능한다.
도 3의 (D)에 도시된 LED 패키지(155)와 같이, 케이스(142)의 내부에는 색 변환층(147)이 제공되어 있어도 좋다. 이에 의하여, 발광 다이오드의 광은 색 변환층(147)을 통하여 LED 패키지(155)의 외부로 사출된다.
또한, 도 3의 (D)에서는 색 변환층(147)이 밀봉층(145)의 위쪽에 제공되는 구성을 도시하였지만 색 변환층(147)의 배치는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 색 변환층(147)은 밀봉층(145)의 내부에 분산되어 있어도 좋다.
색 변환층(147)으로서는 형광체나 퀀텀닷(QD: Quantum dot)을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 퀀텀닷은 발광 스펙트럼의 피크 폭이 좁고, 색 순도가 양호한 발광을 얻을 수 있다. 이에 의하여, 표시 장치의 표시 품위를 높일 수 있다.
예를 들어, LED 패키지(155)에 포함되는 복수의 LED 칩이 모두 청색의 광을 나타내는 발광 다이오드를 가지는 경우, LED 패키지(155)의 내부 또는 위쪽에 색 변환층(147)이 제공되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 적색의 LED 칩(151R)과 중첩되는 위치에 청색의 광을 적색으로 변환하는 색 변환층(147)이 제공되고, 녹색의 LED 칩(151G)과 중첩되는 위치에 청색의 광을 녹색으로 변환하는 색 변환층(147)이 제공되어 있는 것이 바람직하다.
이에 의하여, 적색의 부화소에 있어서, 발광 다이오드가 발한 광은 색 변환층(147)에 의하여 청색으로부터 적색으로 변환되고, 표시 장치의 외부로 사출된다. 또한, 녹색의 부화소에 있어서, 발광 다이오드가 발한 광은 색 변환층(147)에 의하여 청색으로부터 녹색으로 변환되고, 표시 장치의 외부로 사출된다. 또한, 청색의 부화소에 있어서 발광 다이오드가 발한 청색의 광이 직접 표시 장치의 외부로 사출된다.
색 변환층(147)은 액적 토출법(예를 들어, 잉크젯법), 도포법, 임프린트법, 각종 인쇄법(스크린 인쇄, 오프셋 인쇄) 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한 퀀텀닷 필름 등의 색 변환 필름을 사용하여도 좋다.
형광체로서는, 형광체가 표면에 인쇄 또는 도장된 유기 수지층, 형광체가 혼합된 유기 수지층 등을 사용할 수 있다.
퀀텀닷을 구성하는 재료로서는, 특별한 한정은 없고, 예를 들어 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소, 복수의 14족 원소로 이루어지는 화합물, 4족 내지 14족에 속하는 원소와 16족 원소의 화합물, 2족 원소와 16족 원소의 화합물, 13족 원소와 15족 원소의 화합물, 13족 원소와 17족 원소의 화합물, 14족 원소와 15족 원소의 화합물, 11족 원소와 17족 원소의 화합물, 산화 철류, 산화 타이타늄류, 칼코게나이드스피넬류, 반도체 클러스터 등을 들 수 있다.
구체적으로는, 셀레늄화 카드뮴, 황화 카드뮴, 텔루륨화 카드뮴, 셀레늄화 아연, 산화 아연, 황화 아연, 텔루륨화 아연, 황화 수은, 셀레늄화 수은, 텔루륨화 수은, 비소화 인듐, 인화 인듐, 비소화 갈륨, 인화 갈륨, 질화 인듐, 질화 갈륨, 안티모니화 인듐, 안티모니화 갈륨, 인화 알루미늄, 비소화 알루미늄, 안티모니화 알루미늄, 셀레늄화 납, 텔루륨화 납, 황화 납, 셀레늄화 인듐, 텔루륨화 인듐, 황화 인듐, 셀레늄화 갈륨, 황화 비소, 셀레늄화 비소, 텔루륨화 비소, 황화 안티모니, 셀레늄화 안티모니, 텔루륨화 안티모니, 황화 비스무트, 셀레늄화 비스무트, 텔루륨화 비스무트, 실리콘, 탄소화 실리콘, 저마늄, 주석, 셀레늄, 텔루륨, 붕소, 탄소, 인, 질화 붕소, 인화 붕소, 비소화 붕소, 질화 알루미늄, 황화 알루미늄, 황화 바륨, 셀레늄화 바륨, 텔루륨화 바륨, 황화 칼슘, 셀레늄화 칼슘, 텔루륨화 칼슘, 황화 베릴륨, 셀레늄화 베릴륨, 텔루륨화 베릴륨, 황화 마그네슘, 셀레늄화 마그네슘, 황화 저마늄, 셀레늄화 저마늄, 텔루륨화 저마늄, 황화 주석, 셀레늄화 주석, 텔루륨화 주석, 산화 납, 플루오린화 구리, 염화 구리, 브로민화 구리, 아이오딘화 구리, 산화 구리, 셀레늄화 구리, 산화 니켈, 산화 코발트, 황화 코발트, 산화 철, 황화 철, 산화 망가니즈, 황화 몰리브데넘, 산화 바나듐, 산화 텅스텐, 산화 탄탈럼, 산화 타이타늄, 산화 지르코늄, 질화 실리콘, 질화 저마늄, 산화 알루미늄, 타이타늄산 바륨, 셀레늄과 아연과 카드뮴의 화합물, 인듐과 비소와 인의 화합물, 카드뮴과 셀레늄과 황의 화합물, 카드뮴과 셀레늄과 텔루륨의 화합물, 인듐과 갈륨과 비소의 화합물, 인듐과 갈륨과 셀레늄의 화합물, 인듐과 셀레늄과 황의 화합물, 구리와 인듐과 황의 화합물, 및 이들의 조합 등을 들 수 있다. 또한 조성이 임의의 비율로 나타내어지는, 소위 합금형 퀀텀닷을 사용하여도 좋다.
퀀텀닷의 구조로서는 코어형, 코어-셸형, 코어-멀티 셸형 등을 들 수 있다. 또한 퀀텀닷은 표면 원자의 비율이 높으므로 반응성이 높고, 응집이 일어나기 쉽다. 그러므로, 퀀텀닷의 표면에는 보호제가 부착되어 있거나, 또는 보호기가 제공되어 있는 것이 바람직하다. 상기 보호제가 부착되어 있거나, 또는 보호기가 제공되어 있으면 응집을 방지할 수 있고, 용매에 대한 용해성을 높일 수 있다. 또한 반응성을 저감하고 전기적 안정성을 향상시킬 수도 있다.
퀀텀닷은 크기가 작아질수록 밴드갭이 커지기 때문에, 원하는 파장의 광이 얻어지도록 그 크기를 적절히 조정한다. 결정의 크기가 작아질수록, 퀀텀닷의 발광은 청색 쪽으로, 즉, 고에너지 쪽으로 시프트되기 때문에, 퀀텀닷의 크기를 변경시킴으로써, 자외 영역, 가시 영역, 적외 영역의 스펙트럼의 파장 영역에 걸쳐, 그 발광 파장을 조정할 수 있다. 퀀텀닷의 크기(직경)는 예를 들어 0.5nm 이상 20nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 10nm 이하이다. 또한 퀀텀닷은 그 크기 분포가 좁을수록 발광 스펙트럼이 더 협선화(狹線化)되어, 색 순도가 양호한 발광을 얻을 수 있다. 또한 퀀텀닷의 형상은 특별히 한정되지 않고, 구상, 막대기상, 원반상, 그 외의 형상이어도 좋다. 막대기상의 퀀텀닷인 퀀텀 로드는 지향성을 가지는 광을 나타내는 기능을 가진다.
또는, LED 패키지(155)의 내부 또는 위쪽에 색 변환층(147)과 착색층의 적층 구조를 가져도 좋다. 이에 의하여, 색 변환층(147)에 의하여 변환된 광이 착색층을 통과함으로써, 광의 순도를 높일 수 있다. 또한, 청색의 LED 칩(151B)과 중첩되는 위치에 청색의 착색층을 제공하여도 좋다. 청색의 착색층을 제공하면, 청색의 광의 순도를 높일 수 있다. 청색의 착색층을 제공하지 않는 경우, 제작 공정을 간략화할 수 있다.
착색층은 특정의 파장 영역의 광을 투과시키는 유색층이다. 예를 들어, 적색, 녹색, 청색, 또는 황색의 파장 영역의 광을 투과시키는 컬러 필터 등을 사용할 수 있다. 착색층에 사용할 수 있는 재료로서는, 금속 재료, 수지 재료, 안료 또는 염료가 포함된 수지 재료 등을 들 수 있다.
[표시 장치의 구성예 2]
도 4 내지 도 6에 표시 장치의 구성예 1과 상이한 표시 장치의 단면 구성예를 각각 도시하였다.
도 4 내지 도 6에 도시된 표시 장치는 주로 LED 패키지(150)와 전기적으로 접속되는 트랜지스터의 구조가 도 2의 (A)와 상이하다.
도 4에 도시된 표시 장치에서는, 트랜지스터(120B)가 도전층(131B)을 통하여 LED 패키지(150)와 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(120B)는 게이트로서 기능하는 도전층(121), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(122), 반도체층으로서 기능하는 금속 산화물층(123), 소스 및 드레인으로서 기능하는 한 쌍의 도전층(126a, 126b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(124a, 124b), 및 백 게이트로서 기능하는 도전층(125)을 가진다. 도전층(121)과 금속 산화물층(123)은 절연층(122)을 개재하여 중첩된다. 도전층(125)과 금속 산화물층(123)은 절연층(124a) 및 절연층(124b)을 개재하여 중첩된다.
트랜지스터(120B) 위에는 절연층(127)이 제공되어 있고, 절연층(127) 위에 도전층(131B) 및 도전층(132)이 제공되어 있다. 절연층(127)에 제공된 개구를 통하여, 도전층(131B)은 도전층(126b)과 전기적으로 접속되어 있다.
도 5에 도시된 표시 장치에서는, 트랜지스터(120C)가 도전층(131B) 등을 통하여 LED 패키지(150)와 전기적으로 접속되어 있다.
기판(174) 위에는 절연층(175), 트랜지스터(120C), 도전층(184a), 도전층(184b), 도전층(187), 도전층(189), 절연층(186), 절연층(188), 도전층(131B), 및 도전층(132) 등이 제공되어 있다. 기판(174) 위에는 절연층(162), 절연층(181), 절연층(182), 절연층(183), 및 절연층(185) 등의 절연층이 더 제공되어 있다. 이들 절연층 중 하나 또는 복수는 트랜지스터의 구성 요소로 간주되는 경우도 있지만, 본 실시형태에서는 트랜지스터의 구성 요소에 포함하지 않고 설명한다.
기판(151)으로서는, 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판 등의 절연성 기판, 또는 실리콘이나 탄소화 실리콘 등을 재료로 한 단결정 반도체 기판, 다결정 반도체 기판, 실리콘 저마늄 등을 재료로 한 화합물 반도체 기판, SOI 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다.
기판(151)은 가시광을 차단하는(가시광에 대하여 비투과성을 가지는) 것이 바람직하다. 기판(151)이 가시광을 차단함으로써, 기판(151)에 형성된 트랜지스터(120C)에 외부로부터 광이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 다만, 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않고, 기판(151)은 가시광에 대한 투과성을 가져도 좋다.
기판(174) 위에는 절연층(175)이 제공되어 있다. 절연층(175)은 기판(174)으로부터 물이나 수소 등의 불순물이 트랜지스터(120C)로 확산되는 것, 및 금속 산화물층(165)으로부터 절연층(175) 측으로 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(175)으로서는, 예를 들어 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 질화 실리콘막 등의, 산화 실리콘막보다 수소나 산소가 확산되기 어려운 막을 사용할 수 있다.
트랜지스터(120C)는 도전층(161), 절연층(163), 절연층(164), 금속 산화물층(165), 한 쌍의 도전층(166), 절연층(167), 도전층(168) 등을 가진다.
금속 산화물층(165)은 채널 형성 영역을 가진다. 금속 산화물층(165)은 한 쌍의 도전층(166) 중 한쪽과 중첩되는 제 1 영역과, 한 쌍의 도전층(166) 중 다른 쪽과 중첩되는 제 2 영역과, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이의 제 3 영역을 가진다.
절연층(175) 위에 도전층(161) 및 절연층(162)이 제공되고, 도전층(161) 및 절연층(162)을 덮어 절연층(163) 및 절연층(164)이 제공되어 있다. 금속 산화물층(165)은 절연층(164) 위에 제공되어 있다. 도전층(161)은 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(163) 및 절연층(164)은 게이트 절연층으로서 기능한다. 도전층(161)은 절연층(163) 및 절연층(164)을 개재하여 금속 산화물층(165)과 중첩된다. 절연층(163)은 절연층(175)과 마찬가지로, 배리어층으로서 기능하는 것이 바람직하다. 금속 산화물층(165)과 접하는 절연층(164)에는, 산화 실리콘막 등의 산화물 절연막을 사용하는 것이 바람직하다.
여기서, 도전층(161)의 상면의 높이는 절연층(162)의 상면의 높이와 실질적으로 일치한다. 예를 들어 절연층(162)에 개구를 제공하고, 상기 개구를 메우도록 도전층(161)을 형성한 후, CMP법 등을 사용하여 평탄화 처리를 수행함으로써, 도전층(161)의 상면의 높이와 절연층(162)의 상면의 높이를 일치시킬 수 있다. 이에 의하여, 트랜지스터(120C)의 크기를 작게 할 수 있다.
한 쌍의 도전층(166)은 금속 산화물층(165) 위에 이격되어 제공되어 있다. 한 쌍의 도전층(166)은 소스 및 드레인으로서 기능한다. 금속 산화물층(165) 및 한 쌍의 도전층(166)을 덮어 절연층(181)이 제공되고, 절연층(181) 위에 절연층(182)이 제공되어 있다. 절연층(181) 및 절연층(182)에는 금속 산화물층(165)에 도달하는 개구가 제공되어 있고, 상기 개구의 내부에 절연층(167) 및 도전층(168)이 매립되어 있다. 상기 개구는 상기 제 3 영역과 중첩된다. 절연층(167)은 절연층(181)의 측면 및 절연층(182)의 측면과 중첩된다. 도전층(168)은 절연층(167)을 개재하여 절연층(181)의 측면 및 절연층(182)의 측면과 중첩된다. 도전층(168)은 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(167)은 게이트 절연층으로서 기능한다. 도전층(168)은 절연층(167)을 개재하여 금속 산화물층(165)과 중첩된다.
여기서, 도전층(168)의 상면의 높이는 절연층(182)의 상면의 높이와 실질적으로 일치한다. 예를 들어 절연층(182)에 개구를 제공하고, 상기 개구를 메우도록 절연층(167) 및 도전층(168)을 형성한 후에 평탄화 처리를 수행함으로써, 도전층(168)의 상면의 높이와 절연층(182)의 상면의 높이를 일치시킬 수 있다. 이에 의하여, 트랜지스터(120C)의 크기를 작게 할 수 있다.
그리고, 절연층(182), 절연층(167), 및 도전층(168)의 상면을 덮어 절연층(183) 및 절연층(185)이 제공되어 있다. 절연층(181) 및 절연층(183)은 절연층(175)과 마찬가지로 배리어층으로서 기능하는 것이 바람직하다. 절연층(181)으로 한 쌍의 도전층(166)을 덮음으로써, 절연층(182)에 포함되는 산소로 인하여 한 쌍의 도전층(166)이 산화되는 것을 억제할 수 있다.
한 쌍의 도전층(166)의 한쪽 및 도전층(187)과 전기적으로 접속되는 플러그가, 절연층(181), 절연층(182), 절연층(183), 및 절연층(185)에 제공된 개구 내에 매립되어 있다. 플러그는 상기 개구의 측면 및 한 쌍의 도전층(166)의 한쪽의 상면에 접하는 도전층(184a)과, 상기 도전층(184a)보다 내측에 매립된 도전층(184b)을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 도전층(184a)으로서 수소 및 산소가 확산되기 어려운 도전 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
절연층(185) 위에 도전층(187)이 제공되고, 도전층(187) 위에 절연층(186)이 제공되어 있다. 절연층(186)에는 도전층(187)에 도달하는 개구가 제공되어 있고, 상기 개구의 내부에 도전층(189)이 매립되어 있다. 도전층(189)은 도전층(187)과 도전층(131B)을 전기적으로 접속하는 플러그로서 기능한다.
한 쌍의 도전층(166) 중 한쪽은 도전층(184a), 도전층(184b), 도전층(187), 및 도전층(189)을 통하여 도전층(131B)과 전기적으로 접속되어 있다.
상술한 바와 같이, 도 5에 도시된 트랜지스터(120C)에서는 도전층(161)의 상면의 높이는 절연층(162)의 상면의 높이와 실질적으로 일치한다. 또한, 도 5에 도시된 트랜지스터(120C)에서는, 도전층(168)의 상면의 높이가 절연층(182)의 상면의 높이와 실질적으로 일치한다.
이와 같이, 본 실시형태의 표시 장치는 게이트 전극의 상면의 높이가 절연층의 상면의 높이와 실질적으로 일치하는 트랜지스터를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 CMP(Chemical Mechanical Polishing)법 등을 사용하여 평탄화 처리를 수행함으로써, 게이트 전극의 상면과 절연층의 상면을 평탄화하고, 게이트 전극의 상면의 높이와 절연층의 상면의 높이를 일치시킬 수 있다.
이와 같은 구성의 트랜지스터는 크기를 작게 하는 것이 용이하다. 트랜지스터의 크기를 작게 함으로써, 화소의 크기를 작게 할 수 있기 때문에, 표시 장치의 정세도를 높일 수 있다.
도 6에 도시된 표시 장치에서는, 도 5에 도시된 표시 장치와 마찬가지로, 트랜지스터(120C)가 도전층(131B) 등을 통하여 LED 패키지(150)와 전기적으로 접속되어 있다.
도 6에 도시된 표시 장치는 기판(191)에 채널 형성 영역을 가지는 트랜지스터(190)와, 금속 산화물에 채널 형성 영역을 가지는 트랜지스터(120C)의 적층을 가진다.
기판(191)으로서는, 단결정 실리콘 기판이 적합하다. 트랜지스터(190)는 도전층(195), 절연층(194), 절연층(196), 한 쌍의 저저항 영역(193)을 가진다. 도전층(195)은 게이트로서 기능한다. 절연층(194)은 도전층(195)과 기판(191) 사이에 위치하고, 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(196)은 도전층(195)의 측면을 덮어 제공되고, 측벽으로서 기능한다. 한 쌍의 저저항 영역(193)은 기판(191)에 있어서의, 불순물이 도핑된 영역이고, 한쪽이 트랜지스터(190)의 소스로서 기능하고, 다른 쪽이 트랜지스터(190)의 드레인으로서 기능한다.
또한, 기판(191)에 매립되도록, 인접한 2개의 트랜지스터 사이에 소자 분리층(192)이 제공되어 있다.
트랜지스터(190)를 덮어 절연층(199)이 제공되고, 절연층(199) 위에 도전층(198)이 제공되어 있다. 절연층(199)의 개구를 통하여 도전층(198)은 한 쌍의 저저항 영역(193)의 한쪽과 전기적으로 접속된다. 또한, 도전층(198)을 덮어 절연층(171)이 제공되고, 절연층(171) 위에 도전층(172)이 제공되어 있다. 도전층(198) 및 도전층(172)은 각각 배선으로서 기능한다. 또한, 도전층(172)을 덮어 절연층(173) 및 절연층(175)이 제공되고, 절연층(175) 위에 트랜지스터(120C)가 제공되어 있다. 절연층(175)으로부터 LED 패키지(150)까지의 적층 구조는 도 5에 도시된 표시 장치와 마찬가지이기 때문에, 자세한 설명은 생략한다.
트랜지스터(120C)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용할 수 있다. 또한, 트랜지스터(190)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터나, 상기 화소 회로를 구동하기 위한 구동 회로(게이트 드라이버 및 소스 드라이버 중 한쪽 또는 양쪽)를 구성하는 트랜지스터로서 사용할 수 있다. 또한, 트랜지스터(120C) 및 트랜지스터(190)는 각각 연산 회로나 기억 회로 등의 각종 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용할 수 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 발광 다이오드 직하에 화소 회로뿐만 아니라 구동 회로 등을 형성할 수 있기 때문에, 표시부의 외측에 구동 회로를 제공하는 경우에 비하여, 표시 장치를 소형화할 수 있다. 또한, 내로 베젤의(비표시 영역이 좁은) 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 터치 센서가 탑재된 표시 장치(입출력 장치 또는 터치 패널이라고도 함)이어도 좋다. 상술한 각 표시 장치의 구성을 터치 패널에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 터치 패널이 가지는 검지 소자(센서 소자라고도 함)에 한정은 없다. 손가락이나 스타일러스 등의 피검지체의 근접 또는 접촉을 검지할 수 있는 다양한 센서를 검지 소자로서 적용할 수 있다.
센서의 방식으로서는, 예를 들어 정전 용량 방식, 저항막 방식, 표면 탄성파 방식, 적외선 방식, 광학 방식, 감압 방식 등 다양한 방식을 사용할 수 있다.
정전 용량 방식으로서는, 표면형 정전 용량 방식, 투영형 정전 용량 방식 등이 있다. 또한, 투영형 정전 용량 방식으로서는, 자기 용량 방식, 상호 용량 방식 등이 있다. 상호 용량 방식을 사용하면, 동시 다점 검지가 가능하게 되기 때문에 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 터치 패널은 따로 제작된 표시 장치와 검지 소자를 접합시키는 구성, 표시 소자를 지지하는 기판 및 대향 기판의 한쪽 또는 양쪽에 검지 소자를 구성하는 전극 등을 제공하는 구성 등, 다양한 구성을 적용할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태의 표시 장치는 LED 패키지를 복수의 트랜지스터가 형성된 기판에 실장함으로써 제작할 수 있기 때문에, 표시 장치의 제조의 난이도를 낮게 하여 수율의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 마이크로 LED와 금속 산화물을 사용한 트랜지스터를 조합함으로써, 소비전력이 저감된 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 표시 장치는 트랜지스터의 크기를 작게 할 수 있기 때문에, 정세도를 높이는 것이나 비교적 작은 표시부를 가지는 전자 기기로의 적용이 용이하다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 하나의 실시형태 중에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는, 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화소에 대해서 도 7을 사용하여 설명한다.
[화소]
본 실시형태의 표시 장치는 m행 n열(m, n은 각각 1 이상의 정수)의 매트릭스상으로 배치된 복수의 화소를 가진다. 도 7에 화소(200(i, j))(i는 1 이상 m 이하의 정수, j는 1 이상 n 이하의 정수)의 회로도의 일례를 도시하였다.
도 7에 도시된 화소(200(i, j))는 발광 소자(210), 스위치(SW21), 스위치(SW22), 트랜지스터(M), 및 용량 소자(C1)를 가진다.
본 실시형태에서는 스위치(SW21)로서 트랜지스터를 사용하는 예를 나타낸다. 스위치(SW21)의 게이트는 주사선(GL1(i))과 전기적으로 접속된다. 스위치(SW21)의 소스 및 드레인은 한쪽이 신호선(SL(j))과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽이 트랜지스터(M)의 게이트와 전기적으로 접속된다.
본 실시형태에서는 스위치(SW22)로서 트랜지스터를 사용하는 예를 나타낸다. 스위치(SW22)의 게이트는 주사선(GL2(i))과 전기적으로 접속된다. 스위치(SW22)의 소스 및 드레인은 한쪽이 배선(COM)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽이 트랜지스터(M)의 게이트와 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(M)의 게이트는 용량 소자(C1)의 한쪽 전극, 스위치(SW21)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽, 및 스위치(SW22)의 소스 및 드레인 중 다른 쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M)의 소스 및 드레인은 한쪽이 배선(CATHODE)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽이 발광 소자(210)의 캐소드와 전기적으로 접속된다.
용량 소자(C1)의 다른 쪽 전극은 배선(CATHODE)과 전기적으로 접속된다.
발광 소자(210)의 애노드는 배선(ANODE)과 전기적으로 접속된다.
주사선(GL1(i))은 선택 신호를 공급하는 기능을 가진다. 주사선(GL2(i))은 제어 신호를 공급하는 기능을 가진다. 신호선(SL(j))은 화상 신호를 공급하는 기능을 가진다. 배선(VCOM), 배선(CATHODE), 및 배선(ANODE)에는 각각 정전위가 공급된다. 발광 소자(210)의 애노드 측을 고전위로, 캐소드 측을 애노드 측보다 저전위로 할 수 있다.
스위치(SW21)는 선택 신호에 의하여 제어되고, 화소(200)의 선택 상태를 제어하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다.
트랜지스터(M)는 게이트에 공급되는 전위에 따라 발광 소자(210)를 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터로서 기능한다. 스위치(SW21)가 도통 상태일 때, 신호선(SL(j))에 공급되는 화상 신호가 트랜지스터(M)의 게이트에 공급되고, 그 전위에 따라 발광 소자(210)의 발광 휘도를 제어할 수 있다.
스위치(SW22)는 제어 신호에 기초하여 트랜지스터(M)의 게이트 전위를 제어하는 기능을 가진다. 구체적으로는, 스위치(SW22)는 트랜지스터(M)를 비도통 상태로 하는 전위를 트랜지스터(M)의 게이트에 공급할 수 있다.
스위치(SW22)는 예를 들어 펄스폭의 제어에 사용할 수 있다. 제어 신호에 기초하는 기간, 트랜지스터(M)로부터 발광 소자(210)에 전류를 공급할 수 있다. 또는, 발광 소자(210)는 화상 신호 및 제어 신호에 기초하여 계조를 표현할 수 있다.
여기서, 화소(200(i, j))가 가지는 트랜지스터에는, 각각 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체)을 사용한 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드갭이 넓고, 또한 캐리어 밀도가 낮은 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는, 매우 작은 오프 전류를 실현할 수 있다. 그러므로, 그 작은 오프 전류에 의하여 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하를 장시간에 걸쳐 유지할 수 있다. 그러므로, 특히 용량 조사(C1)에 직렬로 접속되는 스위치(SW21) 및 스위치(SW22)에는, 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이 이외의 트랜지스터에도 마찬가지로 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용함으로써, 제작 비용을 저감할 수 있다.
또한, 화소(200(i, j))가 가지는 트랜지스터에, 채널이 형성되는 반도체에 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 특히 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘 등 결정성이 높은 실리콘을 사용함으로써 높은 전계 효과 이동도를 실현할 수 있고, 더 고속 동작이 가능하게 되기 때문에 바람직하다.
또한, 화소(200(i, j))가 가지는 트랜지스터 중 하나 이상에 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용하고, 그 이외에 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 도 7에 있어서 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
[트랜지스터]
다음으로, 표시 장치에 사용할 수 있는 트랜지스터에 대하여 설명한다.
표시 장치가 가지는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 플레이너형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 역 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한 톱 게이트 구조 및 보텀 게이트 구조 중 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는 채널의 상하에 게이트 전극이 제공되어 있어도 좋다.
표시 장치가 가지는 트랜지스터에는 예를 들어, 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터를 사용할 수 있다. 이로써, 오프 전류가 매우 작은 트랜지스터를 실현할 수 있다.
또는 실리콘을 채널 형성 영역에 가지는 트랜지스터를, 표시 장치가 가지는 트랜지스터에 적용하여도 좋다. 상기 트랜지스터로서는 예를 들어 비정질 실리콘을 가지는 트랜지스터, 결정성의 실리콘(대표적으로는, 저온 폴리실리콘)을 가지는 트랜지스터, 단결정 실리콘을 가지는 트랜지스터 등을 들 수 있다.
[금속 산화물]
이하에서는, 반도체층에 적용할 수 있는 금속 산화물에 대하여 설명한다.
금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 인듐 및 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 이들에 더하여 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 또는 주석 등이 포함되는 것이 바람직하다. 또한 붕소, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 또는 마그네슘 등에서 선택된 한 종류 또는 복수 종류가 포함되어도 좋다.
여기서는, 금속 산화물이 인듐, 원소 M, 및 아연을 가지는 In-M-Zn 산화물인 경우를 생각한다. 또한 원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 또는 주석 등으로 한다. 이 외에 원소 M에 적용할 수 있는 원소로서는, 붕소, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 마그네슘 등이 있다. 다만 원소 M으로서 상술한 원소를 복수 조합하여도 되는 경우가 있다.
금속 산화물막은 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 그 외에, PLD법, PECVD법, 열 CVD법, ALD법, 진공 증착법 등을 사용하여도 좋다.
또한 본 명세서 등에서 질소를 가지는 금속 산화물도 금속 산화물(metal oxide)이라고 총칭하는 경우가 있다. 또한 질소를 가지는 금속 산화물을 금속 산질화물(metal oxynitride)이라고 불러도 좋다. 예를 들어, 아연 산질화물(ZnON) 등 질소를 가지는 금속 산화물을 반도체층에 사용하여도 좋다.
또한 본 명세서 등에서, CAAC(c-axis aligned crystal) 및 CAC(Cloud-Aligned Composite)라고 기재하는 경우가 있다. CAAC는 결정 구조의 일례를 나타내고, CAC는 기능 또는 재료의 구성의 일례를 나타낸다.
예를 들어 반도체층에는 CAC(Cloud-Aligned Composite)-OS를 사용할 수 있다.
CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 재료의 일부에서는 도전성의 기능을 가지고, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 가지며, 재료 전체에서는 반도체로서의 기능을 가진다. 또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 반도체층에 사용하는 경우, 도전성의 기능은 캐리어가 되는 전자(또는 홀)를 흘리는 기능이고, 절연성의 기능은 캐리어가 되는 전자를 흘리지 않는 기능이다. 도전성의 기능과 절연성의 기능의 상보적인 작용에 의하여, CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 스위칭 기능(On/Off시키는 기능)을 가질 수 있다. CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 각각의 기능을 분리시킴으로써 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 도전성 영역 및 절연성 영역을 가진다. 도전성 영역은 상술한 도전성의 기능을 가지고, 절연성 영역은 상술한 절연성의 기능을 가진다. 또한 재료 내에서, 도전성 영역과 절연성 영역은 나노 입자 레벨로 분리되는 경우가 있다. 또한 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 재료 내에 편재(偏在)하는 경우가 있다. 또한 도전성 영역은 그 주변이 흐릿해져 클라우드상(cloud-like)으로 연결되어 관찰되는 경우가 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide에서 도전성 영역과 절연성 영역은 각각 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 0.5nm 이상 3nm 이하의 크기로 재료 내에 분산되어 있는 경우가 있다.
또한 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 상이한 밴드갭을 가지는 성분으로 구성된다. 예를 들어 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide는 절연성 영역에 기인하는 와이드 갭을 가지는 성분과 도전성 영역에 기인하는 내로 갭을 가지는 성분으로 구성된다. 이 구성의 경우, 캐리어를 흘릴 때 내로 갭을 가지는 성분에서 주로 캐리어가 흐른다. 또한 내로 갭을 가지는 성분이 와이드 갭을 가지는 성분에 상보적으로 작용함으로써 내로 갭을 가지는 성분에 연동되어 와이드 갭을 가지는 성분에도 캐리어가 흐른다. 따라서 상기 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용하는 경우, 트랜지스터의 온 상태에서 높은 전류 구동력, 즉 큰 온 전류 및 높은 전계 효과 이동도를 얻을 수 있다.
즉 CAC-OS 또는 CAC-metal oxide를 매트릭스 복합재(matrix composite) 또는 금속 매트릭스 복합재(metal matrix composite)라고 부를 수도 있다.
산화물 반도체(금속 산화물)는 단결정 산화물 반도체와 그 외의 비단결정 산화물 반도체로 나누어진다. 비단결정 산화물 반도체로서는, 예를 들어 CAAC-OS(c-axis aligned crystalline oxide semiconductor), 다결정 산화물 반도체, nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor), a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 및 비정질 산화물 반도체 등이 있다.
CAAC-OS는 c축 배향성을 가지며 a-b면 방향에서 복수의 나노 결정이 연결되어 변형을 가지는 결정 구조를 가진다. 또한 변형이란 복수의 나노 결정이 연결되는 영역에서 격자 배열이 정렬된 영역과 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화되어 있는 부분을 가리킨다.
나노 결정은 기본적으로 육각형이지만 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한 변형에서 오각형 및 칠각형 등의 격자 배열을 가지는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서, 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리라고도 함)를 확인하기는 어렵다. 즉 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 이는, CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않거나, 금속 원소가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여, 변형을 허용할 수 있기 때문이다.
또한 CAAC-OS는 인듐 및 산소를 가지는 층(이하, In층)과, 원소 M, 아연, 및 산소를 가지는 층(이하, (M, Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 가지는 경향이 있다. 또한 인듐과 원소 M은 서로 치환할 수 있고, (M, Zn)층의 원소 M이 인듐과 치환된 경우, (In, M, Zn)층이라고 나타낼 수도 있다. 또한 In층의 인듐이 원소 M과 치환된 경우, (In, M)층이라고 나타낼 수도 있다.
CAAC-OS는 결정성이 높은 금속 산화물이다. 한편으로 CAAC-OS에서는 명확한 결정립계를 확인하기 어렵기 때문에, 결정립계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한 금속 산화물의 결정성은 불순물의 혼입이나 결함의 생성 등으로 인하여 저하되는 경우가 있기 때문에 CAAC-OS는 불순물이나 결함(산소 결손(VO: oxygen vacancy라고도 함) 등)이 적은 금속 산화물이라고도 할 수 있다. 따라서 CAAC-OS를 가지는 금속 산화물은 물리적 성질이 안정된다. 그러므로 CAAC-OS를 가지는 금속 산화물은 열에 강하고 신뢰성이 높다.
nc-OS는 미소한 영역(예를 들어 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 가진다. 또한 nc-OS는 상이한 나노 결정 사이에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서 nc-OS는 분석 방법에 따라서 a-like OS나 비정질 산화물 반도체와 구별이 되지 않는 경우가 있다.
또한 인듐과, 갈륨과, 아연을 가지는 금속 산화물의 1종인 인듐-갈륨-아연 산화물(이하 IGZO)은 상술한 나노 결정으로 함으로써 안정적인 구조를 가지는 경우가 있다. 특히 IGZO는 대기 중에서는 결정 성장이 어려운 경향이 있기 때문에 큰 결정(여기서는, 수mm의 결정 또는 수cm의 결정)보다 작은 결정(예를 들어 상술한 나노 결정)으로 하는 것이 구조적으로 더 안정되는 경우가 있다.
a-like OS는 nc-OS와 비정질 산화물 반도체의 중간의 구조를 가지는 금속 산화물이다. a-like OS는, 공동(void) 또는 저밀도 영역을 가진다. 즉, a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS에 비하여 결정성이 낮다.
산화물 반도체(금속 산화물)는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 각각이 상이한 특성을 가진다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상을 가져도 좋다.
반도체층으로서 기능하는 금속 산화물막은 불활성 가스 및 산소 가스 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 사용하여 성막할 수 있다. 또한 금속 산화물막의 성막 시에서의 산소의 유량비(산소 분압)에 특별히 한정은 없다. 다만, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 얻는 경우에는 금속 산화물막의 성막 시에서의 산소 유량비(산소 분압)는, 0% 이상 30% 이하가 바람직하고, 5% 이상 30% 이하가 더 바람직하고, 7% 이상 15% 이하가 더욱 바람직하다.
금속 산화물은 에너지 갭이 2eV 이상인 것이 바람직하고, 2.5eV 이상인 것이 더 바람직하고, 3eV 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이, 에너지 갭이 넓은 금속 산화물을 사용함으로써, 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 8 내지 도 12를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가진다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시 품위가 높고 소비전력이 낮다. 또한, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세화 및 대형화가 용이하다. 따라서 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
전자 기기로서는, 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 가지는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등을 들 수 있다.
특히 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 정세도를 높일 수 있기 때문에, 비교적 작은 표시부를 가지는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 이와 같은 전자 기기로서는, 예를 들어 손목시계형이나 팔찌형의 정보 단말기(웨어러블 기기)나, 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR(Virtual Reality)용 기기, 안경형의 AR(Augmented Reality)용 기기, 또는 MR(Mixed Reality)용 기기 등 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기 등이 있고, 이들에 적합하게 사용할 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것)를 가져도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어, 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록되는 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 8의 (A)에 안경형 전자 기기(900)의 사시도를 도시하였다. 전자 기기(900)는 한 쌍의 표시 패널(901), 한 쌍의 하우징(902), 한 쌍의 광학 부재(903), 한 쌍의 장착부(904) 등을 가진다.
전자 기기(900)는 광학 부재(903)의 표시 영역(906)에, 표시 패널(901)에 표시한 화상을 투영할 수 있다. 광학 부재(903)는 투광성을 가지기 때문에, 사용자는 광학 부재(903)를 통하여 시인되는 투과 이미지에 겹쳐 표시 영역(906)에 표시된 화상을 볼 수 있다. 따라서 전자 기기(900)는 AR 표시가 가능한 전자 기기이다.
전자 기기(900)가 가지는 표시 패널(901)은 화상을 표시하는 기능에 더하여, 촬상하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이때 전자 기기(900)는 광학 부재(903)를 통하여 표시 패널(901)에 입사된 광을 수광하고, 전기 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 이에 의하여 사용자의 눈, 또는 눈 및 그 주변을 촬상하고, 화상 정보로서 외부, 또는 전자 기기(900)가 가지는 연산부에 출력할 수 있다.
하나의 하우징(902)에는 전방을 촬상할 수 있는 카메라(905)가 제공되어 있다. 또한 도시하지 않았지만, 어느 한쪽의 하우징(902)에는 무선 수신기 또는 케이블을 접속할 수 있는 커넥터가 제공되고, 하우징(902)에 영상 신호 등을 공급할 수 있다. 또한 하우징(902)에 자이로 센서 등의 가속도 센서를 배치함으로써, 사용자의 머리의 방향을 검지하여 그 방향에 대응한 화상을 표시 영역(906)에 표시할 수도 있다. 또한, 하우징(902)에는 배터리가 제공되는 것이 바람직하고, 무선 또는 유선에 의하여 충전할 수 있는 것이 바람직하다.
도 8의 (B)를 사용하여 전자 기기(900)의 표시 영역(906)에 대한 화상의 투영 방법에 대하여 설명한다. 하우징(902)의 내부에는 표시 패널(901), 렌즈(911), 반사판(912)이 제공되어 있다. 또한 광학 부재(903)의 표시 영역(906)에 상당하는 부분에는 하프 미러로서 기능하는 반사면(913)을 가진다.
표시 패널(901)로부터 방출된 광(915)은 렌즈(911)를 통과하여 반사판(912)에 의하여 광학 부재(903) 측으로 반사된다. 광학 부재(903)의 내부에 있어서, 광(915)은 광학 부재(903)의 단부면에서 전반사를 반복하여 반사면(913)에 도달함으로써, 반사면(913)에 화상이 투영된다. 이로써, 사용자는 반사면(913)에 반사된 광(915)과, 광학 부재(903)(반사면(913)을 포함함)를 투과한 투과광(916)의 양쪽을 시인할 수 있다.
도 8에서는 반사판(912) 및 반사면(913)이 각각 곡면을 가지는 예를 도시하였다. 이로써, 이들이 평면인 경우에 비하여 광학 설계의 자유도를 높일 수 있고, 광학 부재(903)의 두께를 얇게 할 수 있다. 또한 반사판(912) 및 반사면(913)을 평면으로 하여도 좋다.
반사판(912)으로서는 경면을 가지는 부재를 사용할 수 있고, 반사율이 높은 것이 바람직하다. 또한 반사면(913)으로서는, 금속막의 반사를 이용한 하프 미러을 사용하여도 좋지만, 전반사를 이용한 프리즘 등을 사용하면 투과광(916)의 투과율을 높일 수 있다.
여기서, 전자 기기(900)는 렌즈(911)와 표시 패널(901) 사이의 거리 및 각도 중 한쪽 또는 양쪽을 조정하는 기구를 가지는 것이 바람직하다. 이로써, 초점의 조정이나 화상의 확대, 축소 등을 수행할 수 있다. 예를 들어, 렌즈(911) 및 표시 패널(901) 중 한쪽 또는 양쪽이 광축 방향으로 이동할 수 있는 구성으로 하면 좋다.
전자 기기(900)는 반사판(912)의 각도를 조정할 수 있는 기구를 가지는 것이 바람직하다. 반사판(912)의 각도를 바꿈으로써, 화상이 표시되는 표시 영역(906)의 위치를 바꿀 수 있게 된다. 이로써, 사용자의 눈의 위치에 따라 최적의 위치에 표시 영역(906)을 배치할 수 있게 된다.
표시 패널(901)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 따라서 정세도가 매우 높은 표시가 가능한 전자 기기(900)로 할 수 있다.
도 9의 (A), (B)에 고글형의 전자 기기(950)의 사시도를 도시하였다. 도 9의 (A)는 전자 기기(950)의 정면, 평면, 및 왼쪽 면을 도시한 사시도이고, 도 9의 (B)는 전자 기기(950)의 배면, 밑면, 및 오른쪽 면을 도시한 사시도이다.
전자 기기(950)는 한 쌍의 표시 패널(951), 하우징(952), 한 쌍의 장착부(954), 완충 부재(955), 한 쌍의 렌즈(956) 등을 가진다. 한 쌍의 표시 패널(951)은 하우징(952)의 내부의 렌즈(956)를 통하여 시인할 수 있는 위치에 각각 제공된다.
전자 기기(950)는 VR용 전자 기기이다. 전자 기기(950)를 장착한 사용자는 렌즈(956)를 통하여 표시 패널(951)에 표시되는 화상을 시인할 수 있다. 또한 한 쌍의 표시 패널(951)에 상이한 화상을 표시시킴으로써, 시차를 사용한 3차원 표시를 수행할 수도 있다.
하우징(952)의 배면 측에는 입력 단자(957)와 출력 단자(958)가 제공된다. 입력 단자(957)에는 영상 출력 기기 등으로부터의 영상 신호나 하우징(952) 내에 제공되는 배터리를 충전하기 위한 전력 등을 공급하는 케이블을 접속할 수 있다. 출력 단자(958)는 예를 들어 음성 출력 단자로서 기능할 수 있고, 이어폰이나 헤드폰 등을 접속할 수 있다. 또한 무선 통신에 의하여 음성 데이터를 출력할 수 있는 구성으로 하는 경우나, 외부의 영상 출력 기기로부터 음성을 출력하는 경우에는, 상기 음성 출력 단자를 제공하지 않아도 된다.
전자 기기(900)는 렌즈(956) 및 표시 패널(951)이 사용자의 눈의 위치에 따라 최적의 위치가 되도록 이들의 좌우의 위치를 조정할 수 있는 기구를 가지는 것이 바람직하다. 또한 렌즈(956)와 표시 패널(951) 사이의 거리를 바꿈으로써 초점을 조정하는 기구를 가지는 것이 바람직하다.
표시 패널(951)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 따라서 정세도가 매우 높은 표시가 가능한 전자 기기(950)로 할 수 있다. 이로써, 사용자가 높은 몰입감을 느낄 수 있다.
완충 부재(955)는 사용자 얼굴(이마나 볼 등)에 접촉하는 부분이다. 완충 부재(955)가 사용자의 얼굴과 밀착함으로써 광누설을 방지할 수 있어, 몰입감을 더 높일 수 있다. 완충 부재(955)에는, 사용자가 전자 기기(950)를 장착하였을 때 사용자의 얼굴에 밀착하도록, 부드러운 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 고무, 실리콘 고무, 우레탄, 스펀지 등의 소재를 사용할 수 있다. 또한 완충 부재(955)로서 스펀지 등의 표면을 천이나 가죽(천연 피혁 또는 합성 피혁) 등으로 덮은 것을 사용하면, 사용자의 얼굴과 완충 부재(955) 사이에 틈이 생기기 어려워 광누설을 적합하게 방지할 수 있다. 완충 부재(955)나 장착부(954) 등의, 사용자의 피부에 접촉하는 부재는 탈착 가능한 구성으로 하면 클리닝이나 교환이 용이하기 때문에 바람직하다.
도 10의 (A)에 도시된 전자 기기(6500)는 스마트폰으로서 사용할 수 있는 휴대 정보 단말기이다.
전자 기기(6500)는 하우징(6501), 표시부(6502), 전원 버튼(6503), 버튼(6504), 스피커(6505), 마이크로폰(6506), 카메라(6507), 및 광원(6508) 등을 가진다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 가진다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 10의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함한 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 투광성을 가지는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 프린트 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치된다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(미도시)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접히고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속된다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 프린트 기판(6517)에 제공된 단자에 접속된다.
표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 디스플레이를 적용할 수 있다. 그러므로 매우 가벼운 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 표시 패널(6511)이 매우 얇기 때문에 전자 기기의 두께를 얇게 하면서 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 패널(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써 내로 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
도 11의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 도시하였다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 제공된다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 도시하였다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 11의 (A)에 도시된 텔레비전 장치(7100)의 조작은, 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치나, 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 조작할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 가져도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7000)를 터치함으로써 텔레비전 장치(7100)를 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)가 가지는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있기 때문에, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 가지는 구성으로 한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선에 의하여 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 11의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 도시하였다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 가진다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 제공된다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 11의 (C), (D)에 디지털 사이니지의 일례를 도시하였다.
도 11의 (C)에 도시된 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 및 스피커(7303) 등을 가진다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.
도 11의 (D)는 원기둥 형상의 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 가진다.
도 11의 (C), (D)에서 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
표시부(7000)가 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 늘릴 수 있다. 또한 표시부(7000)가 넓을수록 사람의 눈에 띄기 쉽고, 예를 들어, 광고의 홍보 효과를 높일 수 있다.
표시부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 표시부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 수 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는, 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.
또한 도 11의 (C), (D)에 도시된 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 소유하는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를, 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시시킬 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써 표시부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.
또한 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이에 의하여, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참여하여, 즐길 수 있다.
도 12의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가진다.
도 12의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기는 다양한 기능을 가진다. 예를 들어, 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록되는 프로그램 또는 데이터를 판독하여 처리하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 전자 기기의 기능은 이들에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 전자 기기는 복수의 표시부를 가져도 좋다. 또한 전자 기기는 카메라 등이 제공되고, 정지 화상이나 동영상을 촬영하고 기록 매체(외부 기록 매체 또는 카메라에 내장된 기록 매체)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
도 12의 (A) 내지 (F)에 도시된 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 이하에서 설명한다.
도 12의 (A)는 휴대 정보 단말기(9101)를 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9101)는 예를 들어 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)에는 스피커(9003), 접속 단자(9006), 센서(9007) 등을 제공하여도 좋다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)는 문자나 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 12의 (A)에서는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타내었다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 예로서는, 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일이나 SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 안테나 수신의 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 아이콘(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 12의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 가진다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 상이한 면에 표시되어 있는 예를 나타내었다. 예를 들어, 사용자는 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기(9102)를 수납한 상태에서, 휴대 정보 단말기(9102) 위쪽에서 볼 수 있는 위치에 표시된 정보(9053)를 확인할 수도 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓에서 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 12의 (C)는 손목시계형 휴대 정보 단말기(9200)를 도시한 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 스마트 워치로서 사용할 수 있다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 수행할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는, 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드세트와 상호 통신함으로써 핸즈프리로 통화할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고받거나 충전을 할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 12의 (D), (E), (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 도시한 사시도이다. 또한 도 12의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)를 펼친 상태, 도 12의 (F)는 접은 상태, 도 12의 (E)는 도 12의 (D) 및 도 12의 (F) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화하는 도중의 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없는 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성이 우수하다. 휴대 정보 단말기(9201)가 가지는 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 예를 들어, 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태 및 실시예와 적절히 조합할 수 있다.
(실시예)
본 실시예에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 제작한 결과에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는 표시부의 크기가 대각선 2.23인치, 유효 화소수가 20×20, 화소의 크기가 2000μm×2000μm(LED 패키지의 실장 피치)인, 액티브 매트릭스형 표시 장치를 제작하였다.
표시 소자에는 적색, 녹색, 및 청색의 3색의 미니 LED 칩을 가지는 1mm□의 LED 패키지를 사용하였다.
트랜지스터에는 결정성의 금속 산화물을 반도체층에 사용한 셀프 얼라인형의 톱 게이트(Top Gate Self-Alignment, TGSA) 구조의 트랜지스터를 사용하였다. 금속 산화물에는 In-Ga-Zn계 산화물을 사용하였다.
게이트 드라이버 및 소스 드라이버는 내장하지 않았다.
본 실시예의 표시 장치의 화소 회로는 도 7에 도시된 화소 회로에 상당한다.
본 실시예의 표시 장치는 도 1의 (A) 내지 (C)에 도시된 상면 구조, 그리고 도 2의 (A) 내지 (C) 및 도 3의 (A) 내지 (C)에 도시된 단면 구조를 가진다. 또한, 절연층(104) 및 수지(129)는 제공하지 않았다.
기판(102)으로서는 유리 기판을 사용하였다. 도전층(131R), 도전층(131G), 도전층(131B), 및 도전층(132)에는 두께 약 100nm의 타이타늄막, 두께 약 400nm의 알루미늄막, 및 두께 약 100nm의 타이타늄막의 적층 구조를 사용하였다. 즉, 도전층(131R), 도전층(131G), 도전층(131B), 및 도전층(132) 각각에 있어서 도전체(133)와 접하는 층은 타이타늄막이다. 보호층(128)에는 두께 약 2μm의 아크릴막을 사용하였다.
기판(102) 위에 트랜지스터(120)로부터 보호층(128)까지의 적층 구조를 형성한 후, 도전층(131R) 위, 도전층(131G) 위, 도전층(131B) 위, 및 도전층(132) 위에 도전체(133)로서 은 페이스트를 도포하고, LED 패키지(150)를 실장하였다.
도 13에 본 실시예의 표시 장치의 표시 사진을 나타내었다.
이상과 같이, 본 실시예에서는 금속 산화물을 반도체층에 사용한 트랜지스터가 형성된 기판에 LED 패키지를 실장함으로써, 액티브 매트릭스형 표시 장치를 제작하였다. 또한, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 제작한 표시 장치에서는 양호한 표시 결과를 얻을 수 있었다.
C1: 용량 소자, GL1: 주사선, GL2: 주사선, SW21: 스위치, SW22: 스위치, 100: 표시 장치, 100A: 표시 장치, 101: 기판, 102: 기판, 103: 전극, 104: 절연층, 106: 전극, 108: 배선, 109: 회로, 110: 표시부, 111: 반도체층, 112: 전극, 113: 발광층, 114: 반도체층, 115: 전극, 116: 전극, 117: 반도체층, 118: 발광층, 119: 반도체층, 120: 트랜지스터, 120A: 트랜지스터, 120B: 트랜지스터, 120C: 트랜지스터, 121: 도전층, 122: 절연층, 123: 금속 산화물층, 123i: 채널 형성 영역, 123n: 저저항 영역, 124: 절연층, 124a: 절연층, 124b: 절연층, 125: 도전층, 126a: 도전층, 126b: 도전층, 127: 절연층, 128: 보호층, 129: 수지, 130: 화소, 131B: 도전층, 131G: 도전층, 131R: 도전층, 132: 도전층, 133: 도전체, 141: 기판, 142: 케이스, 143: 와이어, 144: 와이어, 145: 밀봉층, 146: 접착층, 147: 색 변환층, 150: LED 패키지, 151: 기판, 151B: 청색의 LED 칩, 151G: 녹색의 LED 칩, 151R: 적색의 LED 칩, 152B: 전극, 152G: 전극, 152R: 전극, 153: 전극, 154: 히트 싱크, 155: LED 패키지, 161: 도전층, 162: 절연층, 163: 절연층, 164: 절연층, 165: 금속 산화물층, 166: 도전층, 167: 절연층, 168: 도전층, 171: 절연층, 172: 도전층, 173: 절연층, 174: 기판, 175: 절연층, 181: 절연층, 182: 절연층, 183: 절연층, 184a: 도전층, 184b: 도전층, 185: 절연층, 186: 절연층, 187: 도전층, 188: 절연층, 189: 도전층, 190: 트랜지스터, 191: 기판, 192: 소자 분리층, 193: 저저항 영역, 194: 절연층, 195: 도전층, 196: 절연층, 198: 도전층, 199: 절연층, 200: 화소, 210: 발광 소자, 900: 전자 기기, 901: 표시 패널, 902: 하우징, 903: 광학 부재, 904: 장착부, 905: 카메라, 906: 표시 영역, 911: 렌즈, 912: 반사판, 913: 반사면, 915: 광, 916: 투과광, 950: 전자 기기, 951: 표시 패널, 952: 하우징, 954: 장착부, 955: 완층 부재, 956: 렌즈, 957: 입력 단자, 958: 출력 단자, 6500: 전자 기기, 6501: 하우징, 6502: 표시부, 6503: 전원 버튼, 6504: 버튼, 6505: 스피커, 6506: 마이크로폰, 6507: 카메라, 6508: 광원, 6510: 보호 부재, 6511: 표시 패널, 6512: 광학 부재, 6513: 터치 센서 패널, 6515: FPC, 6516: IC, 6517: 프린트 기판, 6518: 배터리, 7000: 표시부, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7103: 스탠드, 7111: 리모트 컨트롤러, 7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 7211: 하우징, 7212: 키보드, 7213: 포인팅 디바이스, 7214: 외부 접속 포트, 7300: 디지털 사이니지, 7301: 하우징, 7303: 스피커, 7311: 정보 단말기, 7400: 디지털 사이니지, 7401: 기둥, 7411: 정보 단말기, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자, 9007: 센서, 9008: 마이크로폰, 9050: 아이콘, 9051: 정보, 9052: 정보, 9053: 정보, 9054: 정보, 9055: 힌지, 9101: 휴대 정보 단말기, 9102: 휴대 정보 단말기, 9200: 휴대 정보 단말기, 9201: 휴대 정보 단말기

Claims (15)

  1. 표시 장치로서,
    화소를 가지고,
    상기 화소는 제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터, 제 1 도전층, 및 발광 다이오드 패키지를 가지고,
    상기 발광 다이오드 패키지는 제 1 발광 다이오드, 제 2 발광 다이오드, 제 2 도전층, 제 3 도전층, 및 제 4 도전층을 가지고,
    상기 제 1 발광 다이오드는 제 1 전극과 제 2 전극을 가지고,
    상기 제 2 발광 다이오드는 제 3 전극과 제 4 전극을 가지고,
    상기 제 1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제 2 도전층을 통하여 상기 제 1 전극과 전기적으로 접속되고,
    상기 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제 3 도전층을 통하여 상기 제 3 전극과 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 도전층은 상기 제 4 도전층을 통하여 상기 제 2 전극과 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 도전층은 상기 제 4 도전층을 통하여 상기 제 4 전극과 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 도전층에는 정전위가 공급되는, 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 다이오드 및 상기 제 2 발광 다이오드는 각각 미니 발광 다이오드인, 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 다이오드 및 상기 제 2 발광 다이오드는 각각 마이크로 발광 다이오드인, 표시 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 다이오드 및 상기 제 2 발광 다이오드는 서로 상이한 색의 광을 나타내는, 표시 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터 및 상기 제 2 트랜지스터는 각각 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지는, 표시 장치.
  6. 표시 장치로서,
    화소를 가지고,
    상기 화소는 제 1 트랜지스터, 제 2 트랜지스터, 제 3 트랜지스터, 제 1 도전층, 및 발광 다이오드 패키지를 가지고,
    상기 발광 다이오드 패키지는 제 1 발광 다이오드, 제 2 발광 다이오드, 제 3 발광 다이오드, 제 2 도전층, 제 3 도전층, 제 4 도전층, 및 제 5 도전층을 가지고,
    상기 제 1 발광 다이오드는 제 1 전극과 제 2 전극을 가지고,
    상기 제 2 발광 다이오드는 제 3 전극과 제 4 전극을 가지고,
    상기 제 3 발광 다이오드는 제 5 전극과 제 6 전극을 가지고,
    상기 제 1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제 2 도전층을 통하여 상기 제 1 전극과 전기적으로 접속되고,
    상기 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제 3 도전층을 통하여 상기 제 3 전극과 전기적으로 접속되고,
    상기 제 3 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 상기 제 5 도전층을 통하여 상기 제 5 전극과 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 도전층은 상기 제 4 도전층을 통하여 상기 제 2 전극과 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 도전층은 상기 제 4 도전층을 통하여 상기 제 4 전극과 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 도전층은 상기 제 4 도전층을 통하여 상기 제 6 전극과 전기적으로 접속되고,
    상기 제 1 도전층에는 정전위가 공급되는, 표시 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 다이오드, 상기 제 2 발광 다이오드, 및 상기 제 3 발광 다이오드는 각각 미니 발광 다이오드인, 표시 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 다이오드, 상기 제 2 발광 다이오드, 및 상기 제 3 발광 다이오드는 각각 마이크로 발광 다이오드인, 표시 장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 발광 다이오드는 적색의 광을 나타내고, 상기 제 2 발광 다이오드는 녹색의 광을 나타내고, 상기 제 3 발광 다이오드는 청색의 광을 나타내는, 표시 장치.
  10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 트랜지스터, 상기 제 2 트랜지스터, 및 상기 제 3 트랜지스터는 각각 채널 형성 영역에 금속 산화물을 가지는, 표시 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 4 도전층과 상기 제 2 전극은 제 1 와이어를 통하여 서로 전기적으로 접속되고,
    상기 제 4 도전층과 상기 제 4 전극은 제 2 와이어를 통하여 서로 전기적으로 접속되는, 표시 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 도전층과 상기 제 1 전극은 서로 접하는, 표시 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 3 도전층과 상기 제 3 전극은 제 3 와이어를 통하여 서로 전기적으로 접속되는, 표시 장치.
  14. 표시 모듈로서,
    제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치와, 커넥터 또는 집적 회로를 가지는, 표시 모듈.
  15. 전자 기기로서,
    제 14 항에 기재된 표시 모듈과,
    안테나, 배터리, 하우징, 카메라, 스피커, 마이크로폰, 및 조작 버튼 중 적어도 하나를 가지는, 전자 기기.
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