KR20220162055A - 표시 장치, 표시 장치의 제작 방법, 표시 모듈, 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 높은 감도로 촬상을 수행할 수 있는 표시 장치를 제공한다.
표시 장치는 발광층을 가지는 발광 소자와, 광전 변환층을 가지는 수광 소자를 가진다. 발광층 위에는 반투과·반반사 전극이 제공되고, 광전 변환층 위에는 투명 전극이 제공된다. 반투과·반반사 전극이 광전 변환층과 중첩되지 않는 구성으로 함으로써, 발광 소자에 마이크로캐비티 구조를 적용하면서, 수광 소자의 수광 감도의 저하를 방지할 수 있다. 따라서 표시 장치를, 색 순도가 높은 광을 발하며, 높은 감도로 촬상을 수행할 수 있는 표시 장치로 할 수 있다.
표시 장치는 발광층을 가지는 발광 소자와, 광전 변환층을 가지는 수광 소자를 가진다. 발광층 위에는 반투과·반반사 전극이 제공되고, 광전 변환층 위에는 투명 전극이 제공된다. 반투과·반반사 전극이 광전 변환층과 중첩되지 않는 구성으로 함으로써, 발광 소자에 마이크로캐비티 구조를 적용하면서, 수광 소자의 수광 감도의 저하를 방지할 수 있다. 따라서 표시 장치를, 색 순도가 높은 광을 발하며, 높은 감도로 촬상을 수행할 수 있는 표시 장치로 할 수 있다.
Description
본 발명의 일 형태는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 촬상 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 촬상 기능을 가지는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 표시 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 전자 기기에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치, 입출력 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로 들 수 있다. 반도체 장치란 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 가리킨다.
근년, 표시 장치는 고해상도의 화상을 표시하기 위하여 고정세(高精細)화가 요구되고 있다. 또한 스마트폰, 태블릿형 단말기, 및 노트북형 PC(퍼스널 컴퓨터) 등의 정보 단말 기기에서는 표시 장치는 고정세화에 더하여 저소비 전력화가 요구되고 있다. 또한 터치 패널로서의 기능 및 인증을 위하여 지문을 촬상하는 기능 등, 화상을 표시할 뿐만 아니라, 다양한 기능이 부가된 표시 장치가 요구되고 있다.
표시 장치로서는 예를 들어 발광 소자를 가지는 발광 장치가 개발되고 있다. 일렉트로루미네선스(ElectroLuminescence, 이하 EL이라고 기재함) 현상을 이용한 발광 소자(EL 소자라고도 기재함)는 박형 경량화가 용이한 점, 입력 신호에 대한 고속 응답이 가능한 점, 및 직류 정전압 전원을 사용하여 구동이 가능한 점 등의 특징을 가지고, 표시 장치에 응용되고 있다. 예를 들어 특허문헌 1에 유기 EL 소자가 적용된 가요성을 가지는 발광 장치가 기재되고 있다.
본 발명의 일 형태는 높은 감도로 촬상을 수행할 수 있는 표시 장치 또는 촬상 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 고정세의 표시 장치 또는 촬상 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 개구율이 높은 표시 장치 또는 촬상 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 색 순도가 높은 표시를 수행할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 표시 품위가 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 지문 등의 생체 정보를 취득할 수 있는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 터치 패널로서 기능하는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 신뢰성이 높은 표시 장치 또는 촬상 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 신규 구성을 가지는 표시 장치 또는 촬상 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 상기 표시 장치 또는 촬상 장치를 가지는 전자 기기를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또는 본 발명의 일 형태는 상기 표시 장치, 촬상 장치, 또는 전자 기기의 제작 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한 이들 외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 제 1 발광층과, 광전 변환층과, 제 1 전극과, 제 2 전극을 가지고, 제 1 전극은 제 1 발광층 위에 제공되고, 제 2 전극은 광전 변환층 위에 제공되고, 제 2 전극에서의 가시광의 투과율은 제 1 전극에서의 가시광의 투과율보다 높은 표시 장치이다.
또는 상기 형태에 있어서, 제 1 전극은 반투과·반반사 전극이고, 제 2 전극은 투명 전극이어도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 제 1 발광층 아래에 광학 조정층을 가져도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 광전 변환층은 제 1 전극으로 중첩되지 않은 영역을 가져도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 광전 변환층은 제 1 전극으로 중첩된 영역을 가지지 않아도 된다.
또는 상기 형태에 있어서, 제 2 전극은 제 1 발광층과 중첩된 영역을 가지고, 제 2 전극은 제 1 전극과 접한 영역을 가져도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 수지층을 가지고, 수지층은 제 1 발광층과 광전 변환층 사이에 위치하여도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 절연층을 가지고, 절연층은 제 1 발광층과 수지층 사이 및 광전 변환층과 수지층 사이에 위치하여도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 제 2 발광층을 가지고, 제 1 전극은 제 2 발광층 위에 제공되어도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 유기층을 가지고, 유기층은 제 1 발광층 및 제 2 발광층과 제 1 전극 사이에 위치하고, 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 블록층, 전자 블록층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 가져도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 유기층은 광전 변환층과 제 2 전극 사이에 위치하여도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 보호층을 가지고, 보호층은 제 1 전극 위 및 제 2 전극 위에 제공되어도 좋다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치와, 커넥터 및 집적 회로 중 적어도 한쪽을 가지는 표시 모듈도 본 발명의 일 형태이다.
본 발명의 일 형태의 표시 모듈과, 배터리, 카메라, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 가지는 전자 기기도 본 발명의 일 형태이다.
또는 본 발명의 일 형태는 발광층 및 광전 변환층을 형성하고, 발광층 위에 제 1 전극을 형성하고, 또한 광전 변환층 위에 제 1 전극보다 가시광의 투과율이 높은 제 2 전극을 형성하는 표시 장치의 제작 방법이다.
또는 본 발명의 일 형태는 절연 표면 위에 발광막 및 제 1 희생막을 순차적으로 형성하고, 제 1 희생막 및 발광막을 가공함으로써 제 1 희생층과, 제 1 희생층 아래의 발광층을 형성하고, 제 1 희생층 위 및 절연 표면 위에 광전 변환막 및 제 2 희생막을 각각 형성하고, 제 2 희생막 및 광전 변환막을 가공함으로써 제 2 희생층과, 제 2 희생층 아래의 광전 변환층을 형성하고, 제 1 희생층 및 제 2 희생층을 제거하고, 발광층 위에 제 1 전극을 형성하고, 또한 광전 변환층 위에 제 1 전극보다 가시광의 투과율이 높은 제 2 전극을 형성하는 표시 장치의 제작 방법이다.
또는 상기 형태에 있어서, 제 1 희생층 및 제 2 희생층을 제거하기 전에 제 1 희생층 위, 제 2 희생층 위, 및 절연 표면 위에 절연막을 형성하고, 절연막을 가공함으로써 발광층과 광전 변환층 사이에 절연층을 형성하여도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 절연막은 스핀 코팅법, 스프레이법, 스크린 인쇄법, 또는 페인트법을 사용하여 형성되어도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 제 1 전극은 발광층 위에 반투과·반반사막을 성막함으로써 형성되고, 제 2 전극은 광전 변환층 위에 투명막을 성막함으로써 형성되어도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 발광층을 형성하기 전에 절연 표면 위에 광학 조정층을 형성하고, 광학 조정층 위에 발광층을 형성하여도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 제 1 전극을, 광전 변환층과 중첩되지 않은 영역을 가지도록 형성하여도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 제 1 전극을, 광전 변환층과 중첩된 영역을 가지지 않도록 형성하여도 좋다.
또는 상기 형태에 있어서, 제 2 전극을, 발광층과 중첩된 영역을 가지며, 제 1 전극과 접한 영역을 가지도록 형성하여도 좋다.
본 발명의 일 형태에 의하여 높은 감도로 촬상을 수행할 수 있는 표시 장치 또는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 고정세의 표시 장치 또는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 개구율이 높은 표시 장치 또는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 색 순도가 높은 표시를 수행할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 표시 품위가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 지문 등의 생체 정보를 취득할 수 있는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 터치 패널로서 기능하는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 신뢰성이 높은 표시 장치 또는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 신규 구성을 가지는 표시 장치 또는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 상기 표시 장치 또는 촬상 장치를 가지는 전자 기기를 제공할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태에 의하여 상기 표시 장치, 촬상 장치, 또는 전자 기기의 제작 방법을 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 또한 이들 외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 추출할 수 있다.
도 1은 표시 장치의 구성예를 나타낸 상면도이다.
도 2의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 3의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 4의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 5의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 6의 (A) 내지 (L)은 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 7의 (A) 내지 (H)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 8의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 9의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 12의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 13의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 15의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 16의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 17의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 18의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 19의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 20의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 21의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 22의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 23의 (A), (B1), 및 (B2)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 24의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 25의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 26의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 27의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 28의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 29는 표시 장치의 구성예를 나타낸 사시도이다.
도 30의 (A)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다. 도 30의 (B) 및 (C)는 트랜지스터의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 31은 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 32의 (A) 및 (B1) 내지 (B4)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 33의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 사시도이다.
도 34는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 35는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 36은 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 37은 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 38은 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 39는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 40의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 상면도이다.
도 41의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 상면도이다.
도 42는 표시 장치의 구성예를 나타낸 상면도이다.
도 43의 (A), (B), 및 (D)는 표시 장치의 예를 나타낸 단면도이다. 도 43의 (C) 및 (E)는 화상의 예를 나타낸 도면이다. 도 43의 (F) 내지 (H)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 44의 (A)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다. 도 44의 (B) 내지 (D)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 45의 (A)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다. 도 45의 (B) 내지 (I)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 46의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 47의 (A) 내지 (G)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 48의 (A) 내지 (F)는 화소의 일례를 나타낸 도면이다. 도 48의 (G) 및 (H)는 화소의 회로도의 예를 나타낸 도면이다.
도 49의 (A) 내지 (J)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 50의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 51의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 52의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 53의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 3의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 4의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 5의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 6의 (A) 내지 (L)은 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 7의 (A) 내지 (H)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 8의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 9의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 12의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 13의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 15의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 16의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 17의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 18의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 19의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 20의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 21의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 22의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 23의 (A), (B1), 및 (B2)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 24의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 25의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 26의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 27의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 28의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법예를 나타낸 단면도이다.
도 29는 표시 장치의 구성예를 나타낸 사시도이다.
도 30의 (A)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다. 도 30의 (B) 및 (C)는 트랜지스터의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 31은 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 32의 (A) 및 (B1) 내지 (B4)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 33의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 사시도이다.
도 34는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 35는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 36은 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 37은 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 38은 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 39는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다.
도 40의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 상면도이다.
도 41의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 상면도이다.
도 42는 표시 장치의 구성예를 나타낸 상면도이다.
도 43의 (A), (B), 및 (D)는 표시 장치의 예를 나타낸 단면도이다. 도 43의 (C) 및 (E)는 화상의 예를 나타낸 도면이다. 도 43의 (F) 내지 (H)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 44의 (A)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다. 도 44의 (B) 내지 (D)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 45의 (A)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 단면도이다. 도 45의 (B) 내지 (I)는 화소의 일례를 나타낸 상면도이다.
도 46의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 47의 (A) 내지 (G)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 48의 (A) 내지 (F)는 화소의 일례를 나타낸 도면이다. 도 48의 (G) 및 (H)는 화소의 회로도의 예를 나타낸 도면이다.
도 49의 (A) 내지 (J)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 50의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 51의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 52의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 53의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
이하에서 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만 실시형태는 많은 상이한 형태로 실시할 수 있고, 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 이하의 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 해칭 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 설명하는 각 도면에서 각 구성요소의 크기, 층의 두께, 또는 영역은 명료화를 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서 이들은 반드시 그 스케일에 한정되지는 않는다.
또한 본 명세서 등에서의 "제 1" 및 "제 2" 등의 서수사는 구성요소의 혼동을 피하기 위하여 붙이는 것이며, 수적으로 한정하는 것이 아니다.
또한 이하에서 "위" 및 "아래" 등의 방향을 나타내는 표현은 기본적으로 도면의 방향에 맞추어 사용하는 것으로 한다. 그러나 설명을 용이하게 하는 등의 목적으로 명세서 중의 "위" 또는 "아래"가 뜻하는 방향이 도면과 일치하지 않는 경우가 있다. 일례로서는 적층체의 적층 순서(또는 형성 순서) 등을 설명하는 경우에, 도면에서 상기 적층체가 제공되는 측의 면(피형성면, 지지면, 접착면, 또는 평탄면 등)이 상기 적층체보다 위쪽에 위치하여도, 그 방향을 아래, 이와 반대의 방향을 위 등이라고 표현하는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 "막"이란 용어와 "층"이란 용어는, 경우에 따라, 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 "도전층" 또는 "절연층"이라는 용어는 "도전막" 또는 "절연막"이라는 용어로 상호적으로 교환하는 것이 가능한 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서 EL층이란, 발광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 제공되고, 적어도 발광성 물질을 포함하는 층(발광층이라고도 부름), 또는 발광층을 포함하는 적층체를 뜻하는 것으로 한다. 또한 PD층이란, 수광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 제공되고, 적어도 광전 변환 재료를 포함하는 층(활성층 또는 광전 변환층이라고도 부름), 또는 활성층을 포함하는 적층체를 뜻하는 것으로 한다.
본 명세서 등에서, 표시 장치의 일 형태인 표시 패널은 표시면에 예를 들어 화상을 표시(출력)하는 기능을 가지는 것이다. 따라서 표시 패널은 출력 장치의 일 형태이다.
또한 본 명세서 등에서는, 표시 패널의 기판에 예를 들어 FPC(Flexible Printed Circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 장착된 것, 혹은 기판에 COG(Chip On Glass) 방식 등에 의하여 IC가 실장된 것을 표시 패널 모듈, 표시 모듈, 또는 단순히 표시 패널 등이라고 부르는 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성예, 및 표시 장치의 제작 방법예에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태는 발광 소자(발광 디바이스라고도 함)와, 수광 소자(수광 디바이스라고도 함)를 가지는 표시 장치이다. 발광 소자는 한 쌍의 전극과, 그 사이에 적어도 발광층을 포함하는 EL층을 가진다. 수광 소자는 한 쌍의 전극과, 그 사이에 적어도 활성층(광전 변환층이라고도 함)을 포함하는 PD층을 가진다. 발광 소자는 유기 EL 소자(유기 전계 발광 소자)인 것이 바람직하다. 수광 소자는 유기 포토다이오드(유기 광전 변환 소자)인 것이 바람직하다.
또한 표시 장치는 다른 색을 발하는 2개 이상의 발광 소자를 가지는 것이 바람직하다. 다른 색을 발하는 발광 소자는 각각 다른 재료를 포함하는 EL층을 가진다. 예를 들어, 각각 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 광을 발하는 3종류의 발광 소자를 가짐으로써 풀 컬러의 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 복수의 수광 소자에 의하여 촬상을 수행할 수 있기 때문에 촬상 장치로서 기능한다. 이때 발광 소자는 촬상을 위한 광원으로서 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태는 복수의 발광 소자에 의하여 화상을 표시할 수 있기 때문에 표시 장치로서 기능한다. 따라서 본 발명의 일 형태는 촬상 기능을 가지는 표시 장치, 또는 표시 기능을 가지는 촬상 장치라고 할 수 있다.
예를 들어 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 있어서, 표시부에 발광 소자가 매트릭스상으로 배치되고, 또한 표시부에는 수광 소자가 매트릭스상으로 배치된다. 그러므로, 표시부는 화상을 표시하는 기능과, 수광부로서의 기능을 가진다. 표시부에 제공되는 복수의 수광 소자에 의하여 화상을 촬상할 수 있기 때문에 표시 장치는 이미지 센서 또는 터치 패널로서 기능할 수 있다. 즉 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 예를 들어 표시부에서 화상을 촬상할 수 있다. 또는 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시부에 대상물이 접근하는 것 또는 표시부에 대상물이 접촉하는 것을 검출할 수 있다. 또한 표시부에 제공되는 발광 소자는 수광 시의 광원으로서 이용할 수 있기 때문에, 표시 장치와는 별도로 광원을 제공할 필요가 없어, 전자 부품의 부품수를 늘리지 않고 기능성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
본 발명의 일 형태는, 표시부가 가지는 발광 소자의 발광을 대상물이 반사하였을 때에 수광 소자가 그 반사광을 검출할 수 있기 때문에, 어두운 환경에서도 촬상을 수행할 수 있고, 또한 대상물의 터치(비접촉을 포함함)의 검출을 수행할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 표시부에 손가락 또는 손바닥 등을 접촉시킨 경우에 지문 또는 장문을 촬상할 수 있다. 그러므로 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 전자 기기는, 촬상된 지문 또는 장문의 화상을 사용하여 개인 인증을 실행할 수 있다. 이에 의하여 지문 인증 또는 장문 인증을 위한 촬상 장치를 별도로 제공할 필요가 없어, 전자 기기의 부품수를 삭감할 수 있다. 또한 표시부에는 매트릭스상으로 수광 소자가 배치되어 있기 때문에, 표시부의 어느 곳에서도 지문의 촬상 또는 장문의 촬상을 수행할 수 있어, 편리성이 우수한 전자 기기를 실현할 수 있다.
여기서, 발광 소자에 미소 광공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있으면, 발광층으로부터 얻어지는 발광을, 발광 소자의 한 쌍의 전극 중 한쪽(한쪽 전극)과 한 쌍의 전극 중 다른 쪽(다른 쪽 전극) 사이에서 공진시킬 수 있다. 이에 의하여 발광 소자가 사출하는 광을 강하게 할 수 있다. 구체적으로는 예를 들어 발광 소자의 한쪽 전극에 가시광에 대한 반사성을 가지는 전극(반사 전극)을 사용하고, 발광 소자의 다른 쪽 전극에 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 가지는 전극(반투과·반반사 전극)을 사용함으로써, 발광 소자에 마이크로캐비티 구조를 적용할 수 있다. 예를 들어 톱 이미션형 표시 장치의 경우, 발광 소자의 하부 전극(화소 전극이라고도 함)에 반사 전극을 사용하고, 상부 전극에 반투과·반반사 전극을 사용함으로써, 발광 소자에 마이크로캐비티 구조를 적용할 수 있다.
한편, 예를 들어 수광 소자의 상부 전극에 반투과·반반사 전극을 사용하면, 수광 소자의 활성층으로 향하여 조사되는 광의 일부가 수광 소자의 상부 전극에 의하여 반사되어, 수광 소자의 활성층에 입사되지 않는 경우가 있다. 이에 의하여 예를 들어 수광 소자의 활성층으로 향하여 조사되는 광이 모두 수광 소자의 활성층에 입사되는 경우보다 수광 소자의 수광 감도가 저하되어, 표시 장치의 촬상 감도가 저하되는 경우가 있다. 구체적으로는 표시 장치가 가지는 촬상 장치의 촬상 감도가 저하되는 경우가 있다.
그래서 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 예를 들어 발광 소자의 상부 전극에 반투과·반반사 전극을 사용하고, 수광 소자의 상부 전극에 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극(투명 전극)을 사용한다. 이에 의하여 발광 소자에 마이크로캐비티 구조를 적용하면서, 수광 소자의 수광 감도를 높일 수 있다. 따라서 본 발명의 일 형태의 표시 장치를, 색 순도가 높은 광을 발하며, 높은 감도로 촬상을 수행할 수 있는 표시 장치로 할 수 있다.
[구성예 1]
도 1에 표시 장치(100)의 상면 개략도를 나타내었다. 표시 장치(100)는 적색을 나타내는 발광 소자(110R), 녹색을 나타내는 발광 소자(110G), 청색을 나타내는 발광 소자(110B), 및 수광 소자(150)를 각각 복수로 가진다. 도 1에서는 각 발광 소자의 구별을 쉽게 하기 위하여 각 발광 소자의 발광 영역 내에 부호 R, G, 또는 B를 붙였다. 또한 도 1에서는 수광 소자의 수광 영역 내에 부호 S를 붙였다.
본 명세서 등에서, 예를 들어 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)에 공통된 사항을 설명하는 경우에는 발광 소자(110)라고 호칭하여 설명하는 경우가 있다. 알파벳으로 구별되는 다른 구성요소에 대해서도, 이들에 공통된 사항을 설명하는 경우에는 알파벳을 생략한 부호를 사용하여 설명하는 경우가 있다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 및 수광 소자(150)는 각각 매트릭스상으로 배열된다. 도 1에는 한 방향으로 2개의 소자가 번갈아 배열되는 구성을 나타내었다. 또한 발광 소자의 배열 방법은 이에 한정되지 않고, 스트라이프 배열, S 스트라이프 배열, 델타 배열, 바이어(Bayer) 배열, 또는 지그재그 배열 등의 배열 방법을 적용하여도 좋고, 펜타일 배열 또는 다이아몬드 배열 등을 사용할 수도 있다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 또는 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다. EL 소자가 가지는 발광 물질로서는 형광을 발하는 물질(형광 재료), 인광을 발하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(예를 들어 퀀텀닷(quantum-dot) 재료), 및 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료) 등을 들 수 있다.
수광 소자(150)로서는 예를 들어, pn형 또는 pin형의 포토다이오드(PhotoDiode, PD라고도 함)를 사용할 수 있다. 수광 소자(150)는 수광 소자(150)에 입사되는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 소자로서 기능한다. 광전 변환 소자는 입사되는 광량에 따라 발생시키는 전하량이 결정된다. 특히 수광 소자(150)로서, 유기 화합물을 포함하는 층을 가지는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 형상 및 디자인의 자유도가 높으므로, 다양한 장치에 적용할 수 있다.
표시 장치(100)가 수광 소자(150)를 가짐으로써, 표시 장치(100)는 화상을 촬상할 수 있다. 따라서 표시 장치(100)는 이미지 센서 또는 터치 패널로서 기능할 수 있다. 즉 표시 장치(100)는 예를 들어 표시부에서 화상을 촬상할 수 있다. 또는 표시 장치(100)는 표시부에 대상물이 접근하는 것 또는 표시부에 대상물이 접촉하는 것을 검출할 수 있다. 또한 발광 소자(110)는 수광 시의 광원으로서 이용할 수 있기 때문에, 표시 장치(100)와 별도로 광원을 제공할 필요가 없다. 따라서 표시 장치(100)를, 전자 부품의 부품수를 늘리지 않고 기능성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
표시 장치(100)에서는, 발광 소자(110)의 발광을 대상물이 반사하였을 때에 수광 소자(150)가 그 반사광을 검출할 수 있다. 따라서 표시 장치(100)는 어두운 환경에서도 촬상을 수행할 수 있고, 또한 대상물의 터치(비접촉을 포함함)의 검출을 수행할 수 있다.
또한 표시 장치(100)는 표시부에 손가락 또는 손바닥 등을 접촉시킨 경우에 지문 또는 장문을 촬상할 수 있다. 그러므로 표시 장치(100)를 가지는 전자 기기는, 촬상된 지문 또는 장문의 화상을 사용하여 개인 인증을 수행할 수 있다. 이에 의하여 지문 인증 또는 장문 인증을 위한 촬상 장치를 별도로 제공할 필요가 없어, 전자 기기의 부품수를 삭감할 수 있다. 또한 표시부에는 매트릭스상으로 수광 소자(150)가 배치되어 있기 때문에, 표시부의 어느 곳에서도 지문의 촬상 또는 장문의 촬상을 수행할 수 있다. 따라서 표시 장치(100)를 가지는 전자 기기를 편리성이 우수한 전자 기기로 할 수 있다.
도 1에는 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 및 수광 소자(150)가 가지는 전극(애노드 또는 캐소드)과 전기적으로 접속되는 전극(111C)을 나타내었다. 또한 도 1에는 전극(166)을 나타내었다. 전극(166)은 예를 들어 FPC(미도시)와 전기적으로 접속된다. 전극(111C) 및 전극(166)을 접속 전극이라고도 한다.
전극(111C)에는 상기 애노드 또는 캐소드에 공급하기 위한 전위가 인가된다. 전극(111C)은 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)가 배열된 표시 영역 외에 제공된다.
전극(111C)은 표시 영역의 외주를 따라 제공될 수 있다. 예를 들어, 표시 영역의 외주의 한 변을 따라 제공되어도 좋고, 표시 영역의 외주의 두 변 이상에 걸쳐 제공되어도 좋다. 즉 표시 영역의 상면 형상이 장방형인 경우, 전극(111C)의 상면 형상은 띠 형상, L자 형상, ㄷ자형(대괄호형), 또는 테두리 형상 등으로 할 수 있다. 또한 전극(111C)과 평행하게 전극(166)을 제공하는 경우에는, 표시 영역으로부터 봤을 때 전극(166)은 전극(111C)보다 외측에 제공할 수 있다. 즉 표시 영역과 전극(166) 사이에 전극(111C)을 제공할 수 있다.
도 2의 (A)는 도 1 중의 일점쇄선 A1-A2를 따른 단면 개략도이다. 도 2의 (A)에는 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 및 수광 소자(150)의 단면 개략도를 나타내었다. 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 제공된다. 또한 트랜지스터를 포함하는 층(101)은 기판(미도시) 위에 제공된다.
트랜지스터를 포함하는 층(101)에는, 예를 들어 복수의 트랜지스터가 제공되고, 이들 트랜지스터를 덮도록 절연층이 제공된 적층 구조를 적용할 수 있다. 여기서 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이, 트랜지스터를 포함하는 층(101)은 인접한 발광 소자(110)들 사이에 오목부를 가져도 좋다. 또한 트랜지스터를 포함하는 층(101)은 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(150) 사이에 오목부를 가져도 좋다. 예를 들어 트랜지스터를 포함하는 층(101)의 최표면에 위치하는 절연층에 오목부가 제공되어도 좋다. 또한 트랜지스터를 포함하는 층(101)은 인접한 발광 소자(110)들 사이, 및 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(150) 사이에 오목부를 가지지 않는 경우도 있다.
트랜지스터를 포함하는 층(101)에는, 예를 들어 화소 회로, 주사선 구동 회로(게이트 드라이버), 및 신호선 구동 회로(소스 드라이버) 등이 구성되는 것이 바람직하다. 또한 상기에 더하여 연산 회로 또는 기억 회로 등이 구성되어도 좋다.
발광 소자(110R)는 전극(111R)과, 전극(111R) 위의 광학 조정층(116R)과, 광학 조정층(116R) 위의 EL층(112R)과, EL층(112R) 위의 유기층(114)과, 유기층(114) 위의 투명 전극(113a)과, 투명 전극(113a) 위의 반투과·반반사 전극(113b)을 가진다. 발광 소자(110G)는 전극(111G)과, 전극(111G) 위의 광학 조정층(116G)과, 광학 조정층(116G) 위의 EL층(112G)과, EL층(112G) 위의 유기층(114)과, 유기층(114) 위의 투명 전극(113a)과, 투명 전극(113a) 위의 반투과·반반사 전극(113b)을 가진다. 발광 소자(110B)는 전극(111B)과, 전극(111B) 위의 광학 조정층(116B)과, 광학 조정층(116B) 위의 EL층(112B)과, EL층(112B) 위의 유기층(114)과, 유기층(114) 위의 투명 전극(113a)과, 투명 전극(113a) 위의 반투과·반반사 전극(113b)을 가진다. 수광 소자(150)는 전극(111S)과, 전극(111S) 위의 PD층(155)과, PD층(155) 위의 유기층(114)과, 유기층(114) 위의 투명 전극(113a)을 가진다.
투명 전극(113a)에서의 가시광의 투과율은 반투과·반반사 전극(113b)에서의 가시광의 투과율보다 높게 한다. 또한 투명 전극(113a)에서의 가시광의 반사율은 반투과·반반사 전극(113b)에서의 가시광의 반사율보다 낮게 한다. 구체적으로는, 투명 전극(113a)에서의 가시광의 투과율은 40% 이상으로 한다. 또한 반투과·반반사 전극(113b)에서의 가시광의 반사율은 10% 이상 95% 이하, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다. 또한 발광 소자(110)가 근적외광(파장 750nm 이상 1300nm 이하의 광)을 발하는 경우, 이들 전극의 근적외광의 투과율 또는 반사율은 가시광의 투과율 또는 반사율과 마찬가지로, 상기 수치 범위를 만족시키는 것이 바람직하다.
광학 조정층(116)에서의 가시광 또는 근적외광의 투과율은 투명 전극(113a)이 취할 수 있는 가시광 또는 근적외광의 투과율로 할 수 있다. 또한 광학 조정층(116)에서의 가시광 또는 근적외광의 투과율은 전극(111)에서의 가시광 또는 근적외광의 투과율보다 높게 할 수 있다. 또한 광학 조정층(116)에서의 가시광 또는 근적외광의 반사율은 투명 전극(113a)이 취할 수 있는 가시광 또는 근적외광의 반사율로 할 수 있다. 또한 광학 조정층(116)에서의 가시광 또는 근적외광의 반사율은 전극(111)에서의 가시광 또는 근적외광의 반사율보다 낮게 할 수 있다.
여기서, 전극(111)을 하부 전극 또는 화소 전극이라고 할 수 있다. 또는 전극(111) 및 광학 조정층(116)을 통틀어 하부 전극 또는 화소 전극이라고 하여도 좋다. 또한 투명 전극(113a) 및 반투과·반반사 전극(113b)을 상부 전극 또는 대향 전극이라고 할 수 있다. 또한 전극(111)이 상부 전극이고, 투명 전극(113a) 및 반투과·반반사 전극(113b)이 하부 전극인 경우도 있다. 또한 광학 조정층(116)을 전극이라고도 할 수 있다.
도 2의 (A)에 나타낸 예에서는, 투명 전극(113a) 및 유기층(114)은 각 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)에 공통적으로 제공되어 있으므로, 투명 전극(113a)을 공통 전극이라고 하고, 유기층(114)을 공통층이라고도 할 수 있다.
또한 유기층이라는 명칭은 유기 EL 소자 또는 유기 광전 변환 소자를 구성하는 층이라는 의도를 포함하는 것이며, 유기층이 반드시 유기 화합물을 포함할 필요는 없다.
발광 소자(110R)가 가지는 EL층(112R)은 적어도 적색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 발하는 발광성 유기 화합물을 가진다. 발광 소자(110G)가 가지는 EL층(112G)은 적어도 녹색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 발하는 발광성 유기 화합물을 가진다. 발광 소자(110B)가 가지는 EL층(112B)은 적어도 청색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 발하는 발광성 유기 화합물을 가진다. EL층(112)에 포함되는, 발광성 유기 화합물을 가지는 층은 발광층이라고 할 수 있다. 또한 표시 장치(100)는 적외의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 발하는 EL층(112)을 가져도 좋다.
수광 소자(150)가 가지는 PD층(155)은 가시광 또는 적외광에 감도를 가지는 광전 변환 재료를 가진다. PD층(155)이 가지는 광전 변환 재료가 감도를 가지는 파장 영역에는 발광 소자(110R)가 발하는 광의 파장 영역, 발광 소자(110G)가 발하는 광의 파장 영역, 및 발광 소자(110B)가 발하는 광의 파장 영역 중 하나 이상이 포함되는 것이 바람직하다. 또는 발광 소자(110R)가 발하는 광의 파장 영역보다 장파장의 적외광에 감도를 가지는 광전 변환 재료를 사용하여도 좋다. PD층(155)에 포함되는, 광전 변환 재료를 가지는 층은 활성층 또는 광전 변환층이라고 할 수 있다.
본 명세서 등에서, 가시광이란, 예를 들어 파장 400nm 이상 750nm 미만의 광을 나타내고, 적외광이란, 예를 들어 파장 750nm 이상의 광을 나타낸다.
EL층(112)은 적어도 발광층을 가진다. 또한 EL층(112)은 발광층 외에, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 블록층, 전자 블록층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 하나 이상을 가질 수 있다. 예를 들어, EL층(112)은 전극(111) 측으로부터 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층이 이 순서대로 적층된 구성으로 할 수 있다. 또는 EL층(112)은 전극(111) 측으로부터 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 및 정공 수송층이 이 순서대로 적층된 구성으로 할 수 있다.
PD층(155)은 적어도 활성층을 가진다. 또한 PD층(155)은 활성층 외에, 정공 수송층, 정공 블록층, 전자 블록층, 및 전자 수송층 중 하나 이상을 가질 수 있다. 예를 들어, PD층(155)은 전극(111) 측으로부터 정공 수송층, 활성층, 및 전자 수송층이 이 순서대로 적층된 구성으로 할 수 있다. 또는 PD층(155)은 전극(111) 측으로부터 전자 수송층, 활성층, 및 정공 수송층이 이 순서대로 적층된 구성으로 할 수 있다. 즉 PD층(155)은 전자 주입층 및 정공 주입층을 가지지 않는 구성으로 할 수 있다.
유기층(114)은 전자 주입층 또는 정공 주입층으로 할 수 있다. 유기층(114)이 전자 주입층을 가지는 경우에는 EL층(112)은 전자 주입층을 가질 필요가 없고, 유기층(114)이 정공 주입층을 가지는 경우에는 EL층(112)은 정공 주입층을 가질 필요가 없다. 여기서 유기층(114)으로서는 가능한 한 전기 저항이 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또는 가능한 한 얇게 형성함으로써 유기층(114)의 두께 방향의 전기 저항을 저감할 수 있어 바람직하다. 예를 들어, 유기층(114)의 두께는 1nm 이상 5nm 이하로 하는 것이 바람직하고, 1nm 이상 3nm 이하로 하는 것이 더 바람직하다.
또한 유기층(114)은 정공 수송층, 정공 블록층, 전자 블록층, 또는 전자 수송층을 가져도 좋다. 상기를 정리하면, 유기층(114)은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 블록층, 전자 블록층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 유기층(114)에 포함되는 층은 EL층(112) 및 PD층(155)에는 포함시키지 않는 구성으로 할 수 있다.
여기서, 발광 소자(110)에서의 유기층(114)의 기능과 수광 소자(150)에서의 유기층(114)의 기능은 다른 경우가 있다. 예를 들어 유기층(114)은, 발광 소자(110)에서는 전자 주입층 또는 정공 주입층으로서의 기능을 가지고, 수광 소자(150)에서는 전자 수송층 또는 정공 수송층으로서의 기능을 가질 수 있다.
광학 조정층(116)은 가시광에 대한 투광성을 가지는 도전층이고, EL층(112)이 발하는 광의 광로 길이를 조정하는 기능을 가진다. 예를 들어, 표시 장치(100)를 상면 사출형(톱 이미션형) 표시 장치로 하는 경우, 발광 소자(110)의 하부 전극으로 할 수 있는 전극(111)을, 가시광에 대한 반사성을 가지는 전극을 포함하는 구성으로 하고, 발광 소자(110)의 상부 전극을, 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 가지는 전극(반투과·반반사 전극)을 포함하는 구성으로 한다. 발광 소자(110)를 이러한 구성으로 하는 경우, 광학 조정층(116R)은 EL층(112R)이 발한 광의 광로 길이를 조정하는 기능을 가진다. 또한 광학 조정층(116G)은 EL층(112G)이 발한 광의 광로 길이를 조정하는 기능을 가진다. 또한 광학 조정층(116B)은 EL층(112B)이 발한 광의 광로 길이를 조정하는 기능을 가진다. 따라서 광학 조정층(116R)의 두께와, 광학 조정층(116G)의 두께와, 광학 조정층(116B)의 두께를 서로 다르게 함으로써, EL층(112R), EL층(112G), 및 EL층(112B)이 발하는 광의 광로 길이를 서로 다르게 할 수 있다. 예를 들어 광학 조정층(116R)을 광학 조정층(116G)보다 두껍게 하고, 광학 조정층(116G)을 광학 조정층(116B)보다 두껍게 한다.
상기 구성의 발광 소자(110)는 EL층(112)이 발하는 광이 하부 전극과 상부 전극 사이에서 공진하는, 미소 공진기(마이크로캐비티) 구조로 할 수 있다. 이에 의하여 특정 파장의 광이 강하게 되기 때문에, 표시 장치(100)를 색 순도가 높은 표시 장치로 할 수 있다. 예를 들어, 발광 소자(110R)는 적색이 강하게 된 광을 발하고, 발광 소자(110G)는 녹색이 강하게 된 광을 발하고, 발광 소자(110B)는 청색이 강하게 된 광을 발할 수 있다.
또한 발광 소자(110)는 광학 조정층(116)을 가지지 않아도 된다. 이 경우, 예를 들어 EL층(112R)의 두께와, EL층(112G)의 두께와, EL층(112B)의 두께를 서로 다르게 함으로써, 발광 소자(110)에 마이크로캐비티 구조를 적용할 수 있다. 예를 들어, EL층(112)에 포함되는, 발광층 이외의 층의 두께를 EL층(112R)과, EL층(112G)과, EL층(112B)에서 다르게 함으로써, EL층(112R)의 두께와, EL층(112G)의 두께와, EL층(112B)의 두께를 서로 다르게 할 수 있다. 구체적으로는 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 블록층, 전자 블록층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 하나 이상의 층의 두께를 EL층(112R)과, EL층(112G)과, EL층(112B)에서 다르게 할 수 있다.
한편, 예를 들어 수광 소자(150)의 상부 전극에 반투과·반반사 전극을 사용하면, 수광 소자(150)의 PD층(155)으로 향하여 조사되는 광의 일부가 수광 소자(150)의 상부 전극에 의하여 반사되어, 수광 소자(150)의 활성층에 입사되지 않는 경우가 있다. 이에 의하여 예를 들어 PD층(155)으로 향하여 입사되는 광이 모두 PD층(155)에 입사되는 경우보다 수광 소자(150)의 수광 감도가 저하되어, 표시 장치(100)의 촬상 감도가 저하되는 경우가 있다. 구체적으로는 표시 장치(100)가 가지는 촬상 장치의 촬상 감도가 저하되는 경우가 있다.
그래서 도 2의 (A)에서는 예를 들어 발광 소자(110)의 상부 전극을, 가시광에 대한 투광성을 가지는 전극인 투명 전극(113a)과, 반투과·반반사 전극(113b)의 적층 구성으로 하였다. 즉 투명 전극(113a) 및 반투과·반반사 전극(113b)이 EL층(112)과 중첩된 영역을 가지는 구성으로 한다. 한편, 수광 소자(150)의 상부 전극은 투명 전극(113a)으로 한다. 구체적으로는, PD층(155)이 반투과·반반사 전극(113b)으로 중첩되지 않은 영역을 가지는 구성으로 하고, 바람직하게는 반투과·반반사 전극(113b)으로 중첩된 영역을 가지지 않는 구성으로 한다. 이에 의하여, PD층(155)이 반투과·반반사 전극(113b)으로 중첩되는 경우보다 표시 장치(100)의 촬상 감도, 구체적으로는 표시 장치(100)가 가지는 촬상 장치의 촬상 감도를 높일 수 있다. 상기와 같이 함으로써, 표시 장치(100)에 있어서 발광 소자(110)에 마이크로캐비티 구조를 적용하면서, 수광 소자(150)의 수광 감도를 높일 수 있다. 따라서 표시 장치(100)를, 색 순도가 높은 광을 발하며, 높은 감도로 촬상을 수행할 수 있는 표시 장치로 할 수 있다.
전극(111)으로서 예를 들어 금속 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어 전극(111)으로서, 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 타이타늄 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료(예를 들어 은과 마그네슘의 합금)를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 전극(111)으로서 사용하여도 좋다.
광학 조정층(116) 및 투명 전극(113a)으로서 예를 들어, 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연, 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물, 실리콘을 포함하는 인듐 아연 산화물 등의 도전성 산화물을 사용할 수 있다. 또는 광학 조정층(116)으로서 그래핀을 사용하여도 좋다.
반투과·반반사 전극(113b)으로서 예를 들어, 금속 재료를 투광성을 가질 정도로 얇게 한 층을 사용할 수 있다. 예를 들어 반투과·반반사 전극(113b)으로서, 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 타이타늄 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료(예를 들어 은과 마그네슘의 합금)를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 반투과·반반사 전극(113b)으로서 사용하여도 좋다.
또한 도 2의 (A)에 나타낸 예에서는, 투명 전극(113a)은 발광 소자(110) 및 각 수광 소자(150)에 공통적으로 제공되고, 반투과·반반사 전극(113b)은 각 발광 소자(110)에 공통적으로 제공되어 있다. 예를 들어 투명 전극(113a)이 각 발광 소자(110)에 공통적으로 제공되는 경우, 반투과·반반사 전극(113b)은 투명 전극(113a)과 접한 영역을 가지는 구성으로 할 수 있다.
투명 전극(113a) 위 및 반투과·반반사 전극(113b) 위에는, 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)를 덮는 보호층(121)이 제공된다. 보호층(121)은 상방으로부터 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)에 물 등의 불순물이 확산되는 것을 방지하는 기능을 가진다.
인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(150) 사이 및 인접한 2개의 발광 소자(110) 사이의 영역(120)에는 절연층(125)과 절연층(126)이 제공된다. 예를 들어 인접한 EL층(112)과 PD층(155) 사이, 인접한 EL층(112)들 사이, 인접한 광학 조정층(116)들 사이, 및 인접한 전극(111)들 사이에는 절연층(125)과 절연층(126)이 제공된다. 절연층(125)은 예를 들어 전극(111), 광학 조정층(116), EL층(112), 및 PD층(155)의 측면을 따라 제공되고, 또한 트랜지스터를 포함하는 층(101)의 상면을 따라 제공된다. 또한 절연층(126)은 절연층(125) 위에 제공되고, 영역(120)에 위치하는 오목부를 매립하여, 그 상면을 평탄화시키는 기능을 가진다. 절연층(126)에 의하여 영역(120)의 오목부를 평탄화함으로써 투명 전극(113a) 및 반투과·반반사 전극(113b)의 피복성을 높일 수 있다.
절연층(125) 및 절연층(126)은 전극(111)과 투명 전극(113a) 및 반투과·반반사 전극(113b) 사이의 단락을 방지하는 데에 효과가 있다. 또한 절연층(126)은 유기층(114)의 밀착성을 향상시키는 데에 효과가 있다. 즉 절연층(126)을 제공함으로써 유기층(114)의 밀착성이 향상되므로 유기층(114)의 막 벗겨짐을 억제할 수 있다.
절연층(125)은 EL층(112)의 측면에 접하여 제공되기 때문에, EL층(112)과 절연층(126)이 접하지 않는 구조로 할 수 있다. EL층(112)과 절연층(126)이 접하면, 특히 EL층(112)이 유기 화합물을 가지는 경우에 예를 들어 절연층(126)에 포함되는 유기 용매에 의하여 EL층(112)이 용해될 가능성이 있다. 그러므로 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이, EL층(112)과 절연층(126) 사이에 절연층(125)을 제공하는 구성으로 함으로써 EL층(112)의 측면을 보호할 수 있다. 또한 절연층(125)은 PD층(155)의 측면에 접하여 제공된다. 이에 의하여, EL층(112)의 측면과 마찬가지로, PD층(155)의 측면을 보호할 수 있다. 또한 영역(120)은 적어도 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 억지층, 발광층, 활성층, 정공 억지층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 어느 하나 또는 복수를 분단할 수 있는 구성이면 좋다.
절연층(125)은 무기 재료를 가질 수 있다. 절연층(125)에는 예를 들어, 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 또는 질화산화 절연막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 절연층(125)은 단층 구조이어도 좋고 적층 구조이어도 좋다. 산화 절연막으로서는 산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화 마그네슘막, 인듐 갈륨 아연 산화물막, 산화 갈륨막, 산화 저마늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 란타넘막, 산화 네오디뮴막, 산화 하프늄막, 및 산화 탄탈럼막 등을 들 수 있다. 질화 절연막으로서는 질화 실리콘막 및 질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 산화질화 절연막으로서는 산화질화 실리콘막 및 산화질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 질화산화 절연막으로서는 질화산화 실리콘막 및 질화산화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 특히 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법에 의하여 형성된 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 또는 산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 절연층(125)에 적용함으로써, 핀홀이 적고, EL층(112) 및 PD층(155)을 보호하는 기능이 우수한 절연층(125)을 형성할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서, 산화질화물이란, 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화 산화물이란, 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다. 예를 들어 산화질화 실리콘이라고 기재한 경우에는, 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화 실리콘이라고 기재한 경우에는, 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 나타낸다.
절연층(125)을 형성하는 데에는, 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, 또는 ALD법 등을 사용할 수 있다. 절연층(125)은 피복성이 양호한 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
절연층(126)은 유기 재료를 가질 수 있다. 예를 들어 절연층(126)으로서, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실리콘(silicone) 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 또는 이들 수지의 전구체 등을 적용할 수 있다. 절연층(126)이 수지를 가지는 경우, 절연층(126)은 수지층이라고 할 수 있다.
또한 절연층(126)으로서 폴리바이닐 알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 재료를 사용하여도 좋다.
또한 절연층(126)으로서 감광성 수지를 사용할 수 있다. 감광성 수지로서는 포토레지스트를 사용하여도 좋다. 감광성 수지로서는 포지티브형 재료 또는 네거티브형 재료를 사용할 수 있다.
또한 절연층(126)으로서 착색된 재료(예를 들어 흑색의 안료를 포함하는 재료)를 사용함으로써, 인접한 화소로부터의 미광을 차단하여 혼색을 억제하는 기능을 부여하여도 좋다.
또한 절연층(125)과 절연층(126) 사이에 반사막(예를 들어 은, 팔라듐, 구리, 타이타늄, 및 알루미늄 등에서 선택되는 하나 또는 복수를 포함하는 금속막)을 제공하여 발광층으로부터 사출되는 광을 상기 반사막에 의하여 반사시킴으로써 광 추출 효율을 향상시키는 기능을 표시 장치(100)에 부여하여도 좋다.
보호층(121)은 예를 들어 적어도 무기 절연막을 포함하는 단층 구조 또는 적층 구조로 할 수 있다. 무기 절연막으로서는 예를 들어, 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 및 산화 하프늄막 등의 산화물막 또는 질화물막을 들 수 있다. 또는 보호층(121)으로서 인듐 갈륨 산화물 또는 인듐 갈륨 아연 산화물 등의 반도체 재료를 사용하여도 좋다.
보호층(121)으로서는 무기 절연막과 유기 절연막의 적층막을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 한 쌍의 무기 절연막 사이에 유기 절연막을 끼운 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한 유기 절연막이 평탄화막으로서 기능하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기 절연막의 상면을 평탄하게 할 수 있기 때문에, 그 위의 무기 절연막의 피복성이 향상되어, 배리어성을 높일 수 있다. 또한 보호층(121)의 상면이 평탄하게 되기 때문에, 보호층(121)의 위쪽에 구조물(예를 들어 컬러 필터, 터치 센서의 전극, 또는 렌즈 어레이 등)을 제공하는 경우에 아래쪽의 구조에 기인하는 요철 형상의 영향을 경감할 수 있어 바람직하다.
도 2의 (B)는 도 2의 (A)에서의 영역(120), 및 영역(120)의 주변의 영역의 확대도이다. 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, EL층(112)의 단부는 전극(111)의 단부 및 광학 조정층(116)의 단부보다 내측에 위치할 수 있다.
또한 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 전극(111)의 단부 및 광학 조정층(116)의 단부는 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 이에 의하여 전극(111)의 단부 및 광학 조정층(116)의 단부를 따라 제공되는 절연층(125)의 피복성을 높일 수 있다. 또한 표시 장치(100)의 제작 공정 중에 발생하는 이물(예를 들어 먼지 또는 파티클 등이라고도 함)을 세정 등의 처리에 의하여 적합하게 제거할 수 있다. 또한 광학 조정층(116)의 단부가 테이퍼를 가지지 않아도 된다. 또한 광학 조정층(116)의 단부와 전극(111)의 단부의 양쪽이 테이퍼를 가지지 않는 경우도 있다.
본 명세서 등에서, 테이퍼 형상이란, 구조의 측면의 적어도 일부가 기판면에 대하여 경사지고 제공된 형상을 가리킨다. 예를 들어 경사진 측면과 기판면이 이루는 각(테이퍼각이라고도 함)이 90° 미만인 영역을 가지는 것이 바람직하다.
또한 예를 들어 도 2의 (B)에서는, 광학 조정층(116)의 단부가 전극(111)의 단부와 정렬된 예를 나타내었지만, 광학 조정층(116)의 단부가 전극(111)의 단부와 정렬되지 않아도 된다. 광학 조정층(116)의 단부가 전극(111)의 단부보다 내측에 위치하여도 좋고, 외측에 위치하여도 좋다. 광학 조정층(116)의 단부가 전극(111)의 단부보다 외측에 위치하는 경우, 광학 조정층(116)은 전극(111)의 단부를 덮을 수 있다.
도 2의 (C) 및 (D)는 도 2의 (B)에 나타낸 구성의 변형예이다. 도 2의 (C)에서는, EL층(112)의 단부가 광학 조정층(116)의 상면 단부와 정렬 또는 실질적으로 정렬된 예를 나타내었다. 도 2의 (D)에서는, EL층(112)의 단부가 광학 조정층(116)의 단부 및 전극(111)의 단부보다 외측에 위치하는 예를 나타내었다. 도 2의 (D)에서는, EL층(112)은 전극(111)의 단부 및 광학 조정층(116)의 단부를 덮어 제공되어 있다.
또한 단부가 정렬 또는 실질적으로 정렬되는 경우, 및 상면 형상이 일치 또는 실질적으로 일치하는 경우, 위에서 봤을 때 적층된 층과 층에서 적어도 윤곽의 일부가 중첩된다고 할 수 있다. 예를 들어 위층과 아래층이 동일한 마스크 패턴, 또는 일부가 동일한 마스크 패턴에 의하여 가공된 경우를 포함한다. 다만 엄밀하게는 윤곽이 중첩되지 않고, 위층이 아래층의 내측에 위치하거나, 또는 위층이 아래층의 외측에 위치하는 경우도 있으며, 이러한 경우도 단부가 실질적으로 정렬된다, 또는 상면 형상이 실질적으로 일치한다고 기재한다.
도 3의 (A) 내지 (E)는 도 2의 (B)에 나타낸 구성의 변형예이다. 도 3의 (A)에 나타낸 구성에서는, 절연층(126)의 상면이 양측 EL층(112)들 모두의 상면보다 높은 영역을 가진다. 도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이, 절연층(126)의 상면은 단면에서 봤을 때 중앙 및 그 근방이 볼록한 형상, 즉 볼록 곡면을 가지는 형상을 가지는 구성으로 할 수 있다.
도 3의 (B)에 있어서, 절연층(126)의 상면은 단면에서 봤을 때 중심으로 향하여 완만하게 볼록한 형상, 즉 볼록 곡면을 가지고, 또한 중앙 및 그 근방이 오목한 형상, 즉 오목 곡면을 가진다. 또한 도 3의 (B)에 나타낸 구성을 가지는 표시 장치(100)는 후술하는 희생층(145a) 및 희생층(145b) 중 적어도 한쪽을 가지고, 절연층(126)이 EL층(112)의 상면보다 높은 영역을 가지고, 상기 영역은 희생층(145a) 및 희생층(145b) 중 적어도 한쪽 위에 위치한다. 또한 희생층(145a) 및 희생층(145b) 중 적어도 한쪽과 절연층(126) 사이에는 절연층(125)이 제공된다. 또한 희생층(145a) 및 희생층(145b) 중 적어도 한쪽과 절연층(126) 사이에 절연층(125)이 제공되지 않아도 된다.
본 명세서 등에서, 희생층을 마스크층이라고 하고, 희생막을 마스크막이라고 하여도 좋다.
도 3의 (C)에 있어서, 절연층(126)의 상면이 양측 EL층(112)들 모두의 상면보다 낮은 영역을 가진다. 또한 절연층(126)의 상면은 단면에서 봤을 때 중앙 및 그 근방이 오목한 형상, 즉 오목 곡면을 가지는 형상을 가진다.
도 3의 (D)에 있어서, 절연층(125)의 상면은 EL층(112)의 상면보다 높은 영역을 가진다. 즉 유기층(114)의 피형성면에서 절연층(125)이 돌출되고, 볼록부가 형성되어 있다.
절연층(125)을 형성하는 데에 있어서, 예를 들어 후술하는 희생층의 높이와 정렬 또는 실질적으로 정렬되도록 절연층(125)을 형성하는 경우에는, 도 3의 (D)에 나타낸 바와 같이 절연층(125)이 돌출되는 형상이 형성되는 경우가 있다.
도 3의 (E)에 있어서, 절연층(125)의 상면은 EL층(112)의 상면보다 낮은 영역을 가진다. 즉 유기층(114)의 피형성면에서 절연층(125)과 중첩된 위치에 오목부가 형성되어 있다.
이와 같이, 절연층(125) 및 절연층(126)에는 다양한 형상을 적용할 수 있다.
도 4의 (A) 및 (B)는 도 2의 (A)에 나타낸 구성의 변형예이다. 도 4의 (A)에서는, 반투과·반반사 전극(113b)이 각 발광 소자(110)에 공통적으로 제공되지 않고, 분리하여 제공된 구성예를 나타내었다. 도 4의 (B)에서는, 투명 전극(113a)이 발광 소자(110)의 상부 전극이 되지 않은 구성예를 나타내었다. 예를 들어 도 4의 (B)에 나타낸 예에서는, 투명 전극(113a)이 EL층(112)과 중첩되지 않는 구성으로 할 수 있다. 또한 예를 들어 도 4의 (B)에 나타낸 예에서는, 반투과·반반사 전극(113b)이 투명 전극(113a)과 접하지 않는 구성으로 할 수 있다.
도 4의 (C) 및 (D)는 도 4의 (B)에 나타낸 구성의 변형예이다. 도 4의 (C)에서는, 반투과·반반사 전극(113b)이 각 발광 소자(110)에 공통적으로 제공되지 않고, 분리하여 제공된 구성예를 나타내었다. 도 4의 (D)에서는, 유기층(114)이 각 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)에 공통적으로 제공되지 않고, 발광 소자(110)마다 분리하여 제공된 구성예를 나타내었다. 즉 도 4의 (D)에서는, 유기층(114)을 공통층으로 하지 않는 예를 나타내었다. 이 경우 예를 들어 전자 주입층 또는 정공 주입층으로 할 수 있는 유기층(114)을 수광 소자(150)에는 제공하지 않는 구성으로 할 수 있다.
유기층(114)이 발광 소자(110)마다 분리하여 제공되는 경우, 예를 들어 발광 소자(110R)에 제공되는 유기층(114)을 유기층(114R)이라고 기재하고, 발광 소자(110G)에 제공되는 유기층(114)을 유기층(114G)이라고 기재하고, 발광 소자(110B)에 제공되는 유기층(114)을 유기층(114B)이라고 기재한다.
도 4의 (E)는 도 4의 (D)에 나타낸 구성의 변형예이고, 반투과·반반사 전극(113b)이 각 발광 소자(110)에 공통적으로 제공되지 않고, 분리하여 제공된 구성예이다.
도 4의 (B), (C), (D), 및 (E)에 나타낸 바와 같이, EL층(112) 위에 투명 전극(113a)을 제공하지 않는 구성으로 함으로써, 투명 전극(113a)의 전기 저항이 반투과·반반사 전극(113b)의 전기 저항보다 높은 경우, 발광 소자(110)의 상부 전극의 도전율을 높일 수 있다. 한편, EL층(112) 위에 투명 전극(113a)을 제공하는 구성에서는, 투명 전극(113a)을 공통 전극으로 할 수 있기 때문에 투명 전극(113a)의 형성 공정을 간략화할 수 있다.
도 5의 (A)는 도 2의 (A)에 나타낸 구성의 변형예이고, 유기층(114) 위에 반투과·반반사 전극(113b)이 제공되고, 반투과·반반사 전극(113b) 위 및 유기층(114) 위에 투명 전극(113a)이 제공된 구성예이다. 즉 도 5의 (A)는 투명 전극(113a)과 반투과·반반사 전극(113b)의 적층 순서를 도 2의 (A)에 나타낸 예와 바꾼 구성예를 나타내었다.
예를 들어, 도 2의 (A) 등에 나타낸 바와 같이 투명 전극(113a) 위에 반투과·반반사 전극(113b)이 제공되는 구성과, 도 5의 (A) 등에 나타낸 바와 같이 반투과·반반사 전극(113b) 위에 투명 전극(113a)이 제공되는 구성은 발광 소자(110)에서의 광로 길이가 상이하다. 구체적으로는, 도 2의 (A) 등에 나타낸 바와 같이 투명 전극(113a) 위에 반투과·반반사 전극(113b)이 제공되는 구성이, 도 5의 (A) 등에 나타낸 바와 같이 반투과·반반사 전극(113b) 위에 투명 전극(113a)이 제공되는 구성보다 투명 전극(113a)의 두께만큼 광로 길이가 더 길어진다.
도 5의 (B) 및 (C)는 도 5의 (A)에 나타낸 구성의 변형예이다. 도 5의 (B)에서는, 반투과·반반사 전극(113b)이 각 발광 소자(110)에 공통적으로 제공되지 않고, 분리하여 제공된 구성예를 나타내었다. 도 5의 (C)에서는, 수광 소자(150)에 유기층(114)이 제공되지 않은 구성예를 나타내었다. 또한 자세하게는 후술하지만 도 5의 (C)에서는, 표시 장치(100)의 제작 공정에 기인하여, 발광 소자(110)와 수광 소자(150) 사이에 제공되는 절연층(125) 및 절연층(126) 등의 형상이 도 5의 (A)에 나타낸 절연층(125) 및 절연층(126) 등의 형상과 상이한 예를 나타내었다.
도 5의 (D)는 도 5의 (C)에 나타낸 구성의 변형예이고, 반투과·반반사 전극(113b)이 투명 전극(113a)과 접하지 않는 구성예이다. 도 5의 (D)에 나타낸 예에서는, 투명 전극(113a)은 발광 소자(110)의 상부 전극이 되지 않는다.
도 5의 (E)는 도 5의 (D)에 나타낸 구성의 변형예이고, 반투과·반반사 전극(113b)이 투명 전극(113a)과 접한 영역을 가지는 구성예이다. 도 5의 (E)에 나타낸 예에서는, 절연층(125) 위의 일부 및 절연층(126) 위의 일부에 있어서, 반투과·반반사 전극(113b)과 투명 전극(113a)이 접한다. 도 5의 (E)에 나타낸 구성에서도, 투명 전극(113a)이 EL층(112)과 중첩되지 않은 경우, 투명 전극(113a)은 발광 소자(110)의 상부 전극이 되지 않는다.
상술한 바와 같이, EL층(112) 위에 투명 전극(113a)을 제공하지 않는 구성으로 함으로써, 투명 전극(113a)의 전기 저항이 반투과·반반사 전극(113b)의 전기 저항보다 높은 경우, 발광 소자(110)의 상부 전극의 도전율을 높일 수 있다. 한편, EL층(112) 위에 투명 전극(113a)을 제공하는 구성에서는, 투명 전극(113a)을 공통 전극으로 할 수 있기 때문에 투명 전극(113a)의 형성 공정을 간략화할 수 있다.
도 6의 (A)는 도 1 중의 일점쇄선 B1-B2를 따른 단면 개략도이고, 전극(111C)과 투명 전극(113a) 및 반투과·반반사 전극(113b)이 전기적으로 접속되는 접속부(130)를 나타내었다. 도 6의 (A)에 나타낸 접속부(130)에서는, 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 전극(111C)이 제공된다. 또한 전극(111C)의 측면에 접하여, 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 절연층(125)이 제공되고, 상기 절연층(125) 위에 절연층(126)이 제공된다. 전극(111C) 위, 절연층(125) 위, 및 절연층(126) 위에는 유기층(114), 투명 전극(113a), 반투과·반반사 전극(113b), 및 보호층(121)이 이 순서대로 적층되어 제공된다.
유기층(114)의 두께 방향의 전기 저항이 무시할 수 있을 정도로 작은 경우에는, 전극(111C)과 투명 전극(113a) 사이에 유기층(114)이 제공되는 경우이어도 전극(111C)과 투명 전극(113a)의 도통을 확보할 수 있다. 유기층(114)을 공통층으로 하고, 접속부(130)에도 유기층(114)을 제공함으로써, 예를 들어 성막 영역을 규정하기 위한 마스크(파인 메탈 마스크와 구별하여, 영역 마스크 또는 러프 메탈 마스크 등이라고도 함)도 포함한 메탈 마스크를 사용하지 않고 유기층(114)을 형성할 수 있다. 따라서 표시 장치(100)의 제작 공정을 간략화할 수 있다.
도 6의 (B) 내지 (D)는 도 6의 (A)에 나타낸 구성의 변형예이다. 도 6의 (B)에서는, 접속부(130)에 유기층(114)을 제공하지 않는 구성예를 나타내었다. 도 6의 (B)에 나타낸 예에서는, 전극(111C)과 투명 전극(113a)이 접하는 구성으로 할 수 있다. 이에 의하여 전극(111C)과 투명 전극(113a) 사이의 전기 저항을 작게 할 수 있다.
도 6의 (C)에서는, 접속부(130)에 반투과·반반사 전극(113b)을 제공하지 않는 구성예를 나타내었다. 도 6의 (D)에서는, 접속부(130)에서 반투과·반반사 전극(113b)이 패터닝되어 있는 구성예를 나타내었다.
도 6의 (E)는 도 6의 (D)에 나타낸 구성의 변형예이고, 투명 전극(113a)과 반투과·반반사 전극(113b)의 양쪽이 접속부(130)에서 패터닝되어 있고, 또한 투명 전극(113a)의 단부가 반투과·반반사 전극(113b)의 단부와 정렬된 구성예이다. 도 6의 (F)는 도 6의 (E)에 나타낸 구성의 변형예이고, 투명 전극(113a)의 단부가 반투과·반반사 전극(113b)의 단부보다 외측에 위치하는 구성예이다.
도 6의 (G) 및 (H)는 도 6의 (A) 및 (B)에 나타낸 접속부(130)에서의 투명 전극(113a)과 반투과·반반사 전극(113b)의 적층 순서를 바꾼 구성을 나타낸 것이다. 도 6의 (I)는 도 6의 (G)에 나타낸 구성의 변형예이고, 접속부(130)에 투명 전극(113a)을 제공하지 않는 구성예이다. 도 6의 (J), (K), 및 (L)은, 도 6의 (D), (E), 및 (F)에 나타낸 접속부(130)에서의 투명 전극(113a)과 반투과·반반사 전극(113b)의 적층 순서를 바꾼 구성을 나타낸 것이다.
도 7의 (A)는 도 1 중의 일점쇄선 C1-C2를 따른 단면 개략도이고, 전극(166)과 FPC(172)가 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속되는 접속부(204)를 나타낸 것이다.
도 7의 (A)에 나타낸 접속부(204)에서는, 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 전극(166)이 제공된다. 또한 전극(166)의 측면에 접하여, 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 절연층(125)이 제공되고, 상기 절연층(125) 위에 절연층(126)이 제공된다. 전극(166) 위, 절연층(125) 위, 및 절연층(126) 위에는 보호층(121)이 제공된다. 보호층(121)은 개구부를 가지고, 상기 개구부에 매립되는 영역을 가지도록 접속층(242)이 제공된다. 또한 보호층(121)은 전극(166)과 중첩되지 않아도 되고, 또한 절연층(125)과 중첩되지 않아도 된다. 또한 접속층(242)은 절연층(125)과 중첩된 영역을 가져도 좋고, 또한 절연층(126)과 중첩된 영역을 가져도 좋다.
또한 접속부(204)는 표시 장치(100)에 포함시켜도 좋고, 포함시키지 않아도 된다. 접속부(204)를 표시 장치(100)에 포함시키지 않는 경우, 표시 장치(100)와 접속부(204)를 합하여 표시 모듈 또는 표시 패널이라고 할 수 있다.
도 7의 (B) 내지 (H)는 도 7의 (A)에 나타낸 구성의 변형예이다. 도 7의 (B)에서는, 전극(166)과 접속층(242) 사이에 유기층(114)이 제공된 구성예를 나타내었다. 도 7의 (C)에서는, 전극(166)과 접속층(242) 사이에 투명 전극(113a)이 제공된 구성예를 나타내었다. 도 7의 (D)에서는, 전극(166)과 접속층(242) 사이에 반투과·반반사 전극(113b)이 제공된 구성예를 나타내었다. 도 7의 (E)에서는, 전극(166)과 접속층(242) 사이에 투명 전극(113a)과 반투과·반반사 전극(113b)을 이 순서대로 적층하여 제공한 구성예를 나타내었다. 도 7의 (F)에서는, 반투과·반반사 전극(113b) 위에 투명 전극(113a)이 제공된 구성예를 나타내었다. 도 7의 (G)에서는, 전극(166)과 접속층(242) 사이에 유기층(114)과, 투명 전극(113a)과, 반투과·반반사 전극(113b)을 이 순서대로 적층하여 제공한 구성예를 나타내었다. 도 7의 (H)에서는, 전극(166)과 접속층(242) 사이에 유기층(114)과, 반투과·반반사 전극(113b)과, 투명 전극(113a)을 이 순서대로 적층하여 제공한 구성예를 나타내었다.
[제작 방법예 1]
이하에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법의 일례에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 여기서는 상기 구성예에서 제시한 표시 장치(100)를 예로 들어 설명한다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 및 도전막 등)은 스퍼터링법, CVD법, 진공 증착법, PLD법, 또는 ALD법 등을 사용하여 형성할 수 있다. CVD법으로서는 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced CVD)법 또는 열 CVD법 등이 있다. 또한 열 CVD법 중 하나에 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법이 있다. 또한 ALD법으로서는 PEALD법 또는 열 ALD법 등이 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 및 도전막 등)은, 스핀 코팅, 디핑, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 또는 나이프 코팅 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막을 가공할 때에는, 예를 들어 포토리소그래피법을 사용할 수 있다. 그 외에 나노임프린트법, 샌드 블라스트법, 또는 리프트 오프법 등에 의하여 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등의 차폐 마스크를 사용한 성막 방법으로 섬 형상의 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법에는 대표적으로는 다음 2개의 방법이 있다. 하나는 가공하고자 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 예를 들어 에칭에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 가지는 박막을 성막한 후에, 노광 및 현상을 수행하여 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.
포토리소그래피법에서 노광에 사용하는 광으로서는 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합한 광을 사용할 수 있다. 그 외에, 자외선, KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 등을 사용할 수도 있다. 또한 액침 노광 기술에 의하여 노광을 수행하여도 좋다. 또한 노광에 사용되는 광으로서 극단 자외(EUV: Extreme Ultra-Violet)광 또는 X선을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용되는 광 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극단 자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는 포토마스크가 불필요하다.
박막의 에칭에는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 또는 샌드 블라스트법 등을 사용할 수 있다.
도 8의 (A) 내지 도 13의 (C)는 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)가 도 2의 (A)에 나타낸 구성이고, 접속부(130)가 도 6의 (A)에 나타낸 구성인 표시 장치(100)의 제작 방법예를 나타낸 단면 개략도이다.
표시 장치(100)를 제작하기 위해서는, 우선 기판(미도시) 위에 트랜지스터를 포함하는 층(101)을 형성한다. 상술한 바와 같이, 트랜지스터를 포함하는 층(101)으로서는 예를 들어 트랜지스터를 덮도록 절연층이 제공된 적층 구조를 적용할 수 있다.
기판으로서는 적어도 추후의 열처리에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 가지는 기판을 사용할 수 있다. 기판으로서 절연성 기판을 사용하는 경우에는, 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 또는 유기 수지 기판 등을 사용할 수 있다. 또한 실리콘 또는 탄소화 실리콘 등을 재료로 한 단결정 반도체 기판, 다결정 반도체 기판, 실리콘 저마늄 등으로 이루어지는 화합물 반도체 기판, 또는 SOI 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다.
이어서, 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 전극(111)이 되는 도전막 및 광학 조정층(116)이 되는 도전막을 성막한다. 구체적으로는, 예를 들어 트랜지스터를 포함하는 층(101)의 절연 표면 위에 전극(111)이 되는 도전막을 성막하고, 상기 도전막 위에 광학 조정층(116)이 되는 도전막을 성막한다. 이어서, 이들 도전막의 일부를 에칭하여 제거함으로써, 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 전극(111R), 전극(111G), 전극(111B), 전극(111S), 및 전극(111C)을 형성한다. 또한 전극(111R) 위에 광학 조정층(116R)을 형성하고, 전극(111G) 위에 광학 조정층(116G)을 형성하고, 전극(111B) 위에 광학 조정층(116B)을 형성한다(도 8의 (A)). 또한 예를 들어 도 7의 (A)에 나타낸 전극(166)은 상기 전극(111)이 되는 도전막의 일부를 에칭하여 제거함으로써 형성할 수 있다.
이어서, 광학 조정층(116R) 위, 광학 조정층(116G) 위, 광학 조정층(116B) 위, 전극(111S) 위, 및 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 추후에 EL층(112R)이 되는 EL막(112Rf)을 형성한다. 여기서, EL막(112Rf)은 전극(111C)과는 중첩되지 않도록 제공할 수 있다. 예를 들어 전극(111C)이 포함되는 영역을 메탈 마스크로 차폐하여 EL막(112Rf)을 형성함으로써, EL막(112Rf)을 전극(111C)과 중첩되지 않도록 형성할 수 있다. 이때 사용되는 메탈 마스크로는 표시부의 화소 영역을 차폐하지 않아도 되기 때문에 고정세의 마스크를 사용할 필요는 없고, 예를 들어 러프 메탈 마스크를 사용할 수 있다.
EL막(112Rf)은 적어도 발광성 화합물을 포함하는 막(발광막)을 가진다. 이 외에, EL막(112Rf)은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 블록층, 전자 블록층, 전자 수송층, 및 전자 주입층으로서 기능하는 막 중 하나 이상이 적층된 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, EL막(112Rf)은 정공 주입층으로서 기능하는 막, 정공 수송층으로서 기능하는 막, 발광막, 및 전자 수송층으로서 기능하는 막이 이 순서대로 적층된 구성으로 할 수 있다. 또는 EL막(112Rf)은 전자 주입층으로서 기능하는 막, 전자 수송층으로서 기능하는 막, 발광막, 및 정공 수송층으로서 기능하는 막이 이 순서대로 적층된 구성으로 할 수 있다.
EL막(112Rf)은 예를 들어 증착법, 스퍼터링법, 또는 잉크젯법 등에 의하여 형성할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 상술한 성막 방법을 적절히 사용할 수 있다.
이어서, EL막(112Rf) 위, 전극(111C) 위, 및 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 희생막(144Ra)을 형성하고, 희생막(144Ra) 위에 희생막(144Rb)을 형성한다. 즉 EL막(112Rf) 위, 전극(111C) 위, 및 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 2층 적층 구조의 희생막을 형성한다. 또한 희생막은 1층으로 하여도 좋고, 3층 이상의 적층 구조로 하여도 좋다. 추후의 공정에서 희생막을 형성하는 경우에도 2층 적층 구조의 희생막을 형성하는 것으로 하지만, 1층으로 하여도 좋고, 3층 이상의 적층 구조로 하여도 좋다.
희생막(144Ra) 및 희생막(144Rb)의 형성에는 예를 들어, 스퍼터링법, CVD법, ALD법, 또는 진공 증착법을 사용할 수 있다. 또한 EL막에 대한 대미지가 적은 형성 방법이 바람직하고, EL막(112Rf) 위에 직접 형성하는 희생막(144Ra)은 ALD법 또는 진공 증착법을 사용하여 형성하면 적합하다.
희생막(144Ra)으로서, 금속막, 합금막, 금속 산화물막, 또는 반도체막, 혹은 무기 절연막 등의 무기막, 또는 유기 절연막 등의 유기막을 적합하게 사용할 수 있다.
또한 희생막(144Ra)으로서 산화물막을 사용할 수 있다. 대표적으로는, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 산화 알루미늄, 산화질화 알루미늄, 산화 하프늄, 또는 산화질화 하프늄 등의 산화물막 또는 산질화물막을 사용할 수 있다. 또한 희생막(144Ra)으로서 예를 들어 질화물막을 사용할 수도 있다. 구체적으로는, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 타이타늄, 질화 탄탈럼, 질화 텅스텐, 질화 갈륨, 또는 질화 저마늄 등의 질화물을 사용할 수도 있다. 이러한 무기 절연 재료를 가지는 막은 스퍼터링법, CVD법, 또는 ALD법 등의 성막 방법을 사용하여 형성할 수 있지만, EL막(112Rf) 위에 직접 형성하는 희생막(144Ra)은 특히 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
또한 희생막(144Ra)으로서, 예를 들어 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 코발트, 팔라듐, 타이타늄, 알루미늄, 이트륨, 지르코늄, 또는 탄탈럼 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다. 특히 알루미늄 또는 은 등의 저융점 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 희생막(144Ra)으로서, 인듐 갈륨 아연 산화물(In-Ga-Zn 산화물) 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한 산화 인듐, 인듐 아연 산화물(In-Zn 산화물), 인듐 주석 산화물(In-Sn 산화물), 인듐 타이타늄 산화물(In-Ti 산화물), 인듐 주석 아연 산화물(In-Sn-Zn 산화물), 인듐 타이타늄 아연 산화물(In-Ti-Zn 산화물), 또는 인듐 갈륨 주석 아연 산화물(In-Ga-Sn-Zn 산화물) 등을 사용할 수 있다. 또는 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
또한 상기 갈륨 대신에 원소 M(M은 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘에서 선택되는 1종류 또는 복수 종류)을 사용한 경우에도 적용할 수 있다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 또는 이트륨에서 선택되는 1종류 또는 복수 종류로 하는 것이 바람직하다.
희생막(144Rb)으로서, 위에서 든 희생막(144Ra)으로서 사용할 수 있는 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어 위에서 든 희생막(144Ra)으로서 사용할 수 있는 재료에서, 희생막(144Ra)으로서 하나를 선택하고, 희생막(144Rb)으로서 다른 하나를 선택할 수 있다. 또한 위에서 든 희생막(144Ra)으로서 사용할 수 있는 재료 중, 희생막(144Ra)에는 하나 또는 복수의 재료를 선택하고, 희생막(144Rb)에는 희생막(144Ra)으로서 선택된 재료 이외에서 선택되는 하나 또는 복수의 재료를 사용할 수 있다.
구체적으로는 희생막(144Ra)으로서 ALD법을 사용하여 형성된 산화 알루미늄을 사용하고, 희생막(144Rb)으로서 스퍼터링법을 사용하여 형성된 질화 실리콘을 사용하면 적합하다. 또한 상기 구성의 경우, ALD법 및 스퍼터링법으로 성막할 때의 성막 온도를 실온 이상 120℃ 이하, 바람직하게는 실온 이상 100℃ 이하로 하면 EL막(112Rf)에 주는 영향을 저감할 수 있기 때문에 적합하다. 또한 희생막(144Ra)과 희생막(144Rb)의 적층 구조의 경우, 상기 적층 구조의 응력이 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 적층 구조의 응력을 -500MPa 이상 +500MPa 이하, 더 바람직하게는 -200MPa 이상 +200MPa 이하로 하면, 막 벗겨짐 및 필링 등의 공정상 문제를 억제할 수 있기 때문에 적합하다.
희생막(144Ra)으로서는 EL막(112Rf) 등의 각 EL막의 에칭 처리에 대한 내성이 높은 막, 즉 에칭 선택비가 큰 막을 사용할 수 있다. 또한 희생막(144Ra)으로서는, 각 EL막에 대한 대미지가 적은 웨트 에칭법에 의하여 제거할 수 있는 막을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
또한 희생막(144Ra)에는, 화학적으로 안정된 용매에 용해될 수 있는 재료를 사용하여도 좋다. 특히 물 또는 알코올에 용해되는 재료를 희생막(144Ra)에 적합하게 사용할 수 있다. 희생막(144Ra)을 성막할 때에는, 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킨 상태에서 습식의 성막 방법으로 도포한 후에, 용매를 증발시키기 위한 가열 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 이때 감압 분위기하에서의 가열 처리를 수행하면 저온 및 단시간으로 용매를 제거할 수 있기 때문에, EL막(112Rf)에 대한 열적인 대미지를 저감할 수 있어 바람직하다.
희생막(144Ra)의 형성에 사용할 수 있는 습식의 성막 방법으로서는 스핀 코팅, 디핑, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 또는 나이프 코팅 등을 들 수 있다.
희생막(144Ra)으로서는 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다.
희생막(144Rb)에는 희생막(144Ra)과의 에칭 선택비가 큰 막을 사용하면 좋다.
희생막(144Ra)으로서, ALD법에 의하여 형성된 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 또는 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 사용하고, 희생막(144Rb)으로서, 스퍼터링법에 의하여 형성된 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 코발트, 팔라듐, 타이타늄, 알루미늄, 이트륨, 지르코늄, 또는 탄탈럼 등의 금속 재료, 혹은 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히 희생막(144Rb)으로서, 스퍼터링법에 의하여 형성된 텅스텐을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 희생막(144Rb)으로서, 스퍼터링법에 의하여 형성된 인듐 갈륨 아연 산화물(In-Ga-Zn 산화물) 등, 인듐을 포함하는 금속 산화물을 사용하여도 좋다. 또한 희생막(144Rb)으로서 무기 재료를 사용하여도 좋다. 예를 들어, 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 또는 산화 하프늄막 등의 산화물막 또는 질화물막을 사용할 수 있다.
또한 희생막(144Rb)으로서, 예를 들어 EL막(112Rf)에 사용할 수 있는 유기막을 사용하여도 좋다. 예를 들어, EL막(112Rf)에 사용하는 유기막과 같은 막을 희생막(144Rb)으로서 사용할 수 있다. 이러한 유기막을 사용함으로써 성막 장치를 EL막(112Rf)과 공통적으로 사용할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 EL막(112Rf)을 에칭할 때 희생막(144Rb)을 동시에 제거할 수 있기 때문에 공정을 간략화할 수 있다.
이어서, 희생막(144Rb) 위에 레지스트 마스크(143a)를 형성한다(도 8의 (B)). 레지스트 마스크(143a)에는 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료 등, 감광성 수지를 포함하는 레지스트 재료를 사용할 수 있다.
이어서, 희생막(144Rb) 및 희생막(144Ra)에서 레지스트 마스크(143a)로 덮이지 않은 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써, 섬 형상 또는 띠 형상의 희생층(145Rb) 및 희생층(145Ra)을 형성한다(도 8의 (C)). 도 8의 (C)에 나타낸 바와 같이, 희생층(145Rb) 및 희생층(145Ra)은 예를 들어 전극(111R) 위와 전극(111C) 위에 형성될 수 있다.
여기서, 레지스트 마스크(143a)를 사용하여 희생막(144Rb)의 일부를 에칭에 의하여 제거하여 희생층(145Rb)을 형성한 후에 레지스트 마스크(143a)를 제거하고, 그 후에 희생층(145Rb)을 하드 마스크로서 사용하여 희생막(144Ra)을 에칭하는 것이 바람직하다. 이 경우, 희생막(144Rb)의 에칭에는, 희생막(144Ra)과의 선택비가 높은 에칭 조건을 사용하는 것이 바람직하다. 하드 마스크 형성을 위한 에칭에는 웨트 에칭법 또는 드라이 에칭법을 사용할 수 있는데, 드라이 에칭법을 사용하면 패턴의 축소를 억제할 수 있다.
희생막(144Ra)과 희생막(144Rb)의 가공 및 레지스트 마스크(143a)의 제거는 웨트 에칭법 또는 드라이 에칭법에 의하여 수행할 수 있다. 예를 들어 희생막(144Ra) 및 희생막(144Rb)은 플루오린을 포함하는 가스를 사용하는 드라이 에칭법에 의하여 가공할 수 있다. 또한 레지스트 마스크(143a)는 산소를 포함하는 가스(산소 가스라고도 함)를 사용한 드라이 에칭법(플라스마 애싱법이라고도 함)에 의하여 제거할 수 있다.
희생층(145Rb)을 하드 마스크로서 사용하여 희생막(144Ra)을 에칭하는 경우에는 EL막(112Rf)이 희생막(144Ra)으로 덮인 상태에서 레지스트 마스크(143a)의 제거를 수행할 수 있다. 예를 들어 EL막(112Rf)이 산소에 노출되면 발광 소자(110R)의 전기 특성에 악영향을 줄 경우가 있다. 따라서 플라스마 애싱 등, 산소 가스를 사용하는 방법으로 레지스트 마스크(143a)를 제거하는 경우에는 희생층(145Rb)을 하드 마스크로서 사용하여 희생막(144Ra)을 에칭하는 것이 바람직하다.
이어서, 희생층(145Ra)으로 덮이지 않은 EL막(112Rf)의 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써, 섬 형상 또는 띠 형상의 EL층(112R)을 형성한다(도 8의 (D)).
EL막(112Rf)의 에칭에 산소 가스를 사용하는 드라이 에칭법을 사용하면 에칭 속도를 높일 수 있다. 그러므로 에칭 속도를 충분한 속도로 유지하면서, 파워가 낮은 조건에서 에칭을 수행할 수 있기 때문에, 에칭으로 인한 대미지를 저감할 수 있다. 또한 에칭 시에 생기는 반응 생성물이 예를 들어 EL층(112R)에 부착되는 등의 문제를 억제할 수 있다.
한편, 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스를 사용하는 드라이 에칭법에 의하여 EL막(112Rf)을 에칭하면, EL막(112Rf)의 변질을 억제하여, 표시 장치(100)를 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다. 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스로서는 예를 들어, CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, 또는 BCl3 등을 포함하는 가스, 또는 He 등의 18족 원소를 포함하는 가스가 있다. 또한 상기 가스와, 산소를 포함하지 않는 희석 가스의 혼합 가스를 에칭 가스에 사용할 수 있다. 또한 EL막(112Rf)의 에칭은 상기에 한정되지 않고 다른 가스를 사용하는 드라이 에칭법에 의하여 수행하여도 좋고, 웨트 에칭법에 의하여 수행하여도 좋다.
EL막(112Rf)의 에칭을 수행하여 EL층(112R)을 형성할 때에 EL층(112R)의 측면에 불순물이 부착되어 있으면, 추후의 공정에서 상기 불순물이 EL층(112R)의 내부에 침입되는 경우가 있다. 이에 의하여 표시 장치(100)의 신뢰성이 저하되는 경우가 있다. 따라서 EL층(112R) 형성 후에, EL층(112R)의 표면에 부착된 불순물을 제거하면 표시 장치(100)의 신뢰성을 높일 수 있어 바람직하다.
EL층(112R)의 표면에 부착된 불순물의 제거는, 예를 들어 EL층(112R)의 표면에 불활성 가스를 조사함으로써 수행할 수 있다. 여기서, EL층(112R)을 형성한 직후에는 EL층(112R)의 표면이 노출되어 있다. 구체적으로는 EL층(112R)의 측면이 노출되어 있다. 따라서 EL층(112R) 형성 후에 예를 들어 EL층(112R)이 형성된 기판을 불활성 가스 분위기하에 놓이면, EL층(112R)에 부착된 불순물을 제거할 수 있다. 불활성 가스로서 예를 들어 18족 원소(대표적으로는 헬륨, 네온, 아르곤, 제논, 및 크립톤 등) 및 질소에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 사용할 수 있다.
이어서, 희생층(145Rb) 위, 광학 조정층(116G) 위, 광학 조정층(116B) 위, 전극(111S) 위, 및 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 추후에 EL층(112G)이 되는 EL막(112Gf)을 형성한다. 희생층(145Ra) 형성 후에 EL막(112Gf)을 형성함으로써, EL막(112Gf)이 EL층(112R)의 상면과 접하는 것을 억제할 수 있다. EL막(112Gf)의 형성 등에 대해서는 EL막(112Rf)의 형성 등에 대한 기재를 참조할 수 있다.
다음으로 EL막(112Gf) 위, 희생층(145Rb) 위, 및 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 희생막(144Ga)을 형성하고, 희생막(144Ga) 위에 희생막(144Gb)을 형성한다. 그 후, 희생막(144Gb) 위에 레지스트 마스크(143b)를 형성한다(도 9의 (A)). 희생막(144Ga), 희생막(144Gb), 및 레지스트 마스크(143b)의 형성 등에 대해서는 희생막(144Ra), 희생막(144Rb), 및 레지스트 마스크(143a)의 형성 등에 대한 기재를 각각 참조할 수 있다.
이어서, 희생막(144Gb) 및 희생막(144Ga)에서 레지스트 마스크(143b)로 덮이지 않은 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써, 섬 형상 또는 띠 형상의 희생층(145Gb) 및 희생층(145Ga)을 형성한다. 또한 레지스트 마스크(143b)를 제거한다(도 9의 (B)). 여기서는 희생층(145Gb) 및 희생층(145Ga)은 전극(111G) 위에 형성할 수 있다. 희생층(145Gb) 및 희생층(145Ga)의 형성 및 레지스트 마스크(143b)의 제거 등에 대해서는 희생층(145Rb) 및 희생층(145Ra)의 형성 및 레지스트 마스크(143a)의 제거 등에 대한 기재를 참조할 수 있다.
이어서, 희생층(145Ga)으로 덮이지 않은 EL막(112Gf)의 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써, 섬 형상 또는 띠 형상의 EL층(112G)을 형성한다(도 9의 (C)). EL층(112G)의 형성 등에 대해서는 EL층(112R)의 형성 등에 대한 기재를 참조할 수 있다. 또한 EL층(112R)과 마찬가지로, EL층(112G)의 표면에 부착된 불순물도 제거하는 것이 바람직하다. 예를 들어, EL층(112G) 형성 후에 EL층(112G)이 형성된 기판을 불활성 가스 분위기하에 놓이면, EL층(112G)에 부착된 불순물을 제거할 수 있다.
이어서, 희생층(145Rb) 위, 희생층(145Gb) 위, 광학 조정층(116B) 위, 전극(111S) 위, 및 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 추후에 EL층(112B)이 되는 EL막(112Bf)을 형성한다. 희생층(145Ga) 형성 후에 EL막(112Bf)을 형성함으로써, EL막(112Bf)이 EL층(112G)의 상면과 접하는 것을 억제할 수 있다. EL막(112Bf)의 형성 등에 대해서는 EL막(112Rf)의 형성 등에 대한 기재를 참조할 수 있다.
다음으로 EL막(112Bf) 위, 희생층(145Rb) 위, 및 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 희생막(144Ba)을 형성하고, 희생막(144Ba) 위에 희생막(144Bb)을 형성한다. 그 후, 희생막(144Bb) 위에 레지스트 마스크(143c)를 형성한다(도 10의 (A)). 희생막(144Ba), 희생막(144Bb), 및 레지스트 마스크(143c)의 형성 등에 대해서는 희생막(144Ra), 희생막(144Rb), 및 레지스트 마스크(143a)의 형성 등에 대한 기재를 각각 참조할 수 있다.
이어서, 희생막(144Bb) 및 희생막(144Ba)에서 레지스트 마스크(143c)로 덮이지 않은 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써, 섬 형상 또는 띠 형상의 희생층(145Bb) 및 희생층(145Ba)을 형성한다. 또한 레지스트 마스크(143c)를 제거한다(도 10의 (B)). 여기서는 희생층(145Bb) 및 희생층(145Ba)은 전극(111B) 위에 형성할 수 있다. 희생층(145Bb) 및 희생층(145Ba)의 형성 및 레지스트 마스크(143c)의 제거 등에 대해서는 희생층(145Rb) 및 희생층(145Ra)의 형성 및 레지스트 마스크(143a)의 제거 등에 대한 기재를 참조할 수 있다.
이어서, 희생층(145Ba)으로 덮이지 않은 EL막(112Bf)의 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써, 섬 형상 또는 띠 형상의 EL층(112B)을 형성한다(도 10의 (C)). EL층(112B)의 형성 등에 대해서는 EL층(112R)의 형성 등에 대한 기재를 참조할 수 있다. 또한 EL층(112R) 및 EL층(112G)과 마찬가지로, EL층(112B)의 표면에 부착된 불순물도 제거하는 것이 바람직하다. 예를 들어, EL층(112B) 형성 후에 EL층(112B)이 형성된 기판을 불활성 가스 분위기하에 놓이면, EL층(112B)에 부착된 불순물을 제거할 수 있다.
이어서, 희생층(145Rb) 위, 희생층(145Gb) 위, 희생층(145Bb) 위, 전극(111S) 위, 및 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 추후에 PD층(155)이 되는 PD막(155f)을 형성한다. 희생층(145Ba) 형성 후에 PD막(155f)을 형성함으로써, PD막(155f)이 EL층(112B)의 상면과 접하는 것을 억제할 수 있다. PD막(155f)의 형성 등에 대해서는 EL막(112Rf)의 형성 등에 대한 기재를 참조할 수 있다.
PD막(155f)은 가시광 또는 적외광에 감도를 가지는 광전 변환 재료를 포함하는 막(광전 변환막)을 가진다. 이 외에, PD막(155f)은 정공 수송층, 정공 블록층, 전자 블록층, 및 전자 수송층으로서 기능하는 막 중 하나 이상이 적층된 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, PD막(155f)은 정공 수송층으로서 기능하는 막, 광전 변환막, 및 전자 수송층으로서 기능하는 막이 이 순서대로 적층된 구성으로 할 수 있다. 또는 PD막(155f)은 전자 수송층으로서 기능하는 막, 광전 변환막, 및 정공 수송층으로서 기능하는 막이 이 순서대로 적층된 구성으로 할 수 있다.
다음으로 PD막(155f) 위, 희생층(145Rb) 위, 및 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 희생막(144Sa)을 형성하고, 희생막(144Sa) 위에 희생막(144Sb)을 형성한다. 그 후, 희생막(144Sb) 위에 레지스트 마스크(143d)를 형성한다(도 11의 (A)). 희생막(144Sa), 희생막(144Sb), 및 레지스트 마스크(143d)의 형성 등에 대해서는 희생막(144Ra), 희생막(144Rb), 및 레지스트 마스크(143a)의 형성 등에 대한 기재를 각각 참조할 수 있다.
이어서, 희생막(144Sb) 및 희생막(144Sa)에서 레지스트 마스크(143d)로 덮이지 않은 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써, 섬 형상 또는 띠 형상의 희생층(145Sb) 및 희생층(145Sa)을 형성한다. 또한 레지스트 마스크(143d)를 제거한다(도 11의 (B)). 여기서는 희생층(145Sb) 및 희생층(145Sa)은 전극(111S) 위에 형성할 수 있다. 희생층(145Sb) 및 희생층(145Sa)의 형성 및 레지스트 마스크(143d)의 제거 등에 대해서는 희생층(145Rb) 및 희생층(145Ra)의 형성 및 레지스트 마스크(143a)의 제거 등에 대한 기재를 참조할 수 있다.
이어서, 희생층(145Sa)으로 덮이지 않은 PD막(155f)의 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써, 섬 형상 또는 띠 형상의 PD층(155)을 형성한다(도 11의 (C)). PD층(155)의 형성 등에 대해서는 EL층(112R)의 형성 등에 대한 기재를 참조할 수 있다. 또한 EL층(112R), EL층(112G), 및 EL층(112B)과 마찬가지로, PD층(155)의 표면에 부착된 불순물도 제거하는 것이 바람직하다. 예를 들어, PD층(155) 형성 후에 PD층(155)이 형성된 기판을 불활성 가스 분위기하에 놓이면, PD층(155)에 부착된 불순물을 제거할 수 있다.
이어서, 트랜지스터를 포함하는 층(101)의 상면과, 전극(111), 광학 조정층(116), EL층(112), PD층(155), 및 희생층(145a)의 측면과, 희생층(145b)의 상면 및 측면을 덮도록 추후에 절연층(125)이 되는 절연막(125f)을 형성한다.
본 명세서 등에서, 예를 들어 희생층(145Ra), 희생층(145Ga), 희생층(145Ba), 및 희생층(145Sa)에 공통된 사항을 설명하는 경우에는 희생층(145a)이라고 호칭하여 설명하는 경우가 있다. 또한 희생층(145Rb), 희생층(145Gb), 희생층(145Bb), 및 희생층(145Sb)에 공통된 사항을 설명하는 경우에는 희생층(145b)이라고 호칭하여 설명하는 경우가 있다. 또한 희생층(145a) 및 희생층(145b)에 공통된 사항을 설명하는 경우에는 희생층(145)이라고 호칭하여 설명하는 경우가 있다. 다른 구성요소에 대해서도 상기와 마찬가지로, 알파벳을 생략한 부호를 사용하여 설명하는 경우가 있다.
절연막(125f)은 스퍼터링법, CVD법, PLD법, 또는 ALD법 등을 사용하여 형성할 수 있지만, 피복성이 양호한 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한 절연막(125f)으로서 예를 들어 무기 재료를 사용할 수 있고, 예를 들어 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 및 질화산화 절연막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 특히 절연막(125f)을 ALD법에 의하여 형성된 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 또는 산화 실리콘막 등의 무기 절연막으로 함으로써 핀홀이 적은 절연막으로 할 수 있다.
이어서, 절연막(125f) 위에 추후에 절연층(126)이 되는 절연막(126f)을 형성한다(도 12의 (A)). 절연막(126f)으로서 유기 재료를 포함하는 절연막을 적용하는 것이 바람직하고, 유기 재료로서는 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 절연막(126f)으로서 감광성 수지를 사용할 수 있다. 감광성 수지로서는 포지티브형 재료 또는 네거티브형 재료를 사용할 수 있다. 절연막(126f)이 수지를 가지는 경우, 절연막(126f)은 수지막이라고 할 수 있다.
절연막(126f)으로서 감광성 수지를 사용하는 경우, 절연막(126f)은 스핀 코팅법, 스프레이법, 스크린 인쇄법, 또는 페인트법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
절연막(126f)은 도 12의 (A)에 나타낸 바와 같이, 피형성면의 요철을 반영한 완만한 요철을 가지는 경우가 있다. 또한 절연막(126f)은 평탄화되어 있는 경우가 있다.
이어서, 절연층(126)을 형성한다. 여기서, 절연막(126f)으로서 감광성 수지를 사용함으로써, 레지스트 마스크 또는 하드 마스크 등의 에칭 마스크를 제공하지 않고 절연층(126)을 형성할 수 있다. 또한 감광성 수지는 노광 및 현상의 공정만으로 가공할 수 있기 때문에, 예를 들어 드라이 에칭법을 사용하지 않고 절연층(126)을 형성할 수 있다. 따라서 공정 간략화가 가능하다. 또한 절연막(126f)의 에칭으로 인하여 EL층(112) 및 PD층(155)이 받는 대미지를 저감할 수 있다.
또한 절연막(126f)의 상면에 대하여 실질적으로 균일하게 에칭을 실시함으로써 절연층(126)을 형성하여도 좋다. 이와 같이 균일하게 에칭하여 평탄화시키는 것을 에치 백(etch back)이라고도 한다.
절연층(126)의 형성에 있어서, 노광 및 현상의 공정과, 에치 백 공정을 조합하여 사용하여도 좋다.
이어서, 절연막(125f)을 에칭함으로써 절연층(125)을 형성한다(도 12의 (B)). 절연층(125)은 예를 들어 전극(111), 광학 조정층(116), EL층(112), PD층(155), 희생층(145a), 및 희생층(145b)의 측면과 접하도록 형성할 수 있다. 또한 절연층(125)은 절연층(126)의 측면 및 하면과 접하도록 형성할 수 있다. 즉 절연층(125)은 예를 들어 EL층(112) 또는 PD층(155)과 절연층(126) 사이에 제공될 수 있다.
절연막(125f)의 에칭은 이방성 에칭에 의하여 수행하면 예를 들어 포토리소그래피법을 사용한 패터닝을 수행하지 않아도 절연층(125)을 적합하게 형성할 수 있기 때문에 바람직하다. 예를 들어 포토리소그래피법을 사용한 패터닝을 수행하지 않고 절연층(125)을 형성함으로써 표시 장치(100)의 제작 공정을 간략화할 수 있기 때문에 표시 장치(100)의 제작 비용을 낮게 할 수 있다. 따라서 표시 장치(100)를 저렴한 표시 장치로 할 수 있다. 이방성 에칭으로서 예를 들어, 드라이 에칭법이 있다. 절연막(125f)을 드라이 에칭법에 의하여 에칭하는 경우, 예를 들어 희생막(144)을 에칭할 때에 사용할 수 있는 에칭 가스를 사용하여 절연막(125f)을 에칭할 수 있다.
이어서, 희생층(145b) 및 희생층(145a)을 에칭 등에 의하여 제거한다(도 12의 (C)). 여기서 희생층(145b)과 희생층(145a)은 서로 다른 방법, 예를 들어 서로 다른 에칭 조건으로 제거할 수 있다. 예를 들어, 희생층(145b)은 희생층(145a)과의 선택성이 높은 방법으로 제거할 수 있고, 희생층(145a)은 EL층(112) 및 PD층(155)에 가능한 한 대미지를 주지 않는 방법으로 제거할 수 있다. 예를 들어, 희생층(145b)은 드라이 에칭법을 사용하여 제거하고, 희생층(145a)은 웨트 에칭법을 사용하여 제거할 수 있다.
도 12의 (C)에서는, 희생층(145b) 및 희생층(145a)의 제거에 의하여 절연층(125) 및 절연층(126)의 일부가 제거되고, 절연층(125) 및 절연층(126)의 상면의 적어도 일부가 EL층(112)의 상면, PD층(155)의 상면, 또는 전극(111C)의 상면의 적어도 일부와 일치하는 예를 나타내었지만 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 도 12의 (C)에 나타낸 A1-A2 단면에서 절연층(125) 및 절연층(126)의 상면의 적어도 일부가 EL층(112)의 상면 또는 PD층(155)의 상면의 적어도 일부보다 높은 구조로 하여도 좋다. 또한 도 12의 (C)에 나타낸 B1-B2 단면에서 절연층(125) 및 절연층(126)의 상면의 적어도 일부가 전극(111C)의 상면의 적어도 일부보다 높은 구조로 하여도 좋다.
이어서, 진공 베이킹 처리를 수행하여, EL층(112)의 표면 및 PD층(155)의 표면에 흡착된 물 등을 제거한다. 진공 베이킹은 EL층(112) 및 PD층(155) 등에 포함되는 유기 화합물을 변질시키지 않는 온도 범위에서 수행하는 것이 바람직하고, 예를 들어 70℃ 이상 120℃ 이하, 더 바람직하게는 80℃ 이상 100℃ 이하에서 수행할 수 있다. 또한 EL층(112)의 표면 및 PD층(155)의 표면 등에 흡착된 물 등이 적어, 표시 장치(100)의 신뢰성에 주는 영향이 적은 경우 등에는 진공 베이킹 처리를 수행하지 않아도 된다.
이어서, EL층(112) 위, PD층(155) 위, 절연층(125) 위, 절연층(126) 위, 및 전극(111C) 위에 유기층(114)을 형성한다(도 12의 (D)). 상술한 바와 같이, 유기층(114)은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 블록층, 전자 블록층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 가지고, 예를 들어 전자 주입층 또는 정공 주입층을 가진다. 유기층(114)은 예를 들어 증착법, 스퍼터링법, 또는 잉크젯법 등에 의하여 형성할 수 있다. 또한 전극(111C) 위에 유기층(114)을 제공하지 않는 구성으로 하는 경우에는, 유기층(114)의 형성에서 전극(111C) 위를 차폐하는 메탈 마스크를 사용하면 좋다. 이때 사용되는 메탈 마스크로는 표시부의 화소 영역을 차폐하지 않아도 되기 때문에 고정세의 마스크를 사용할 필요는 없고, 예를 들어 러프 메탈 마스크를 사용할 수 있다.
이어서, 유기층(114) 위에 투명 전극(113a)을 형성하고, 투명 전극(113a) 위에 추후에 반투과·반반사 전극(113b)이 되는 도전막(113bf)을 형성한다. 예를 들어, 유기층(114)의 상면과 접하도록 투명 전극(113a)을 형성하고, 투명 전극(113a)의 상면과 접하도록 도전막(113bf)을 형성한다. 투명 전극(113a) 및 도전막(113bf)은 예를 들어 스퍼터링법 또는 진공 증착법 등에 의하여 형성할 수 있다. 또한 도전막(113bf)은 반투과·반반사막이라고 할 수 있다.
투명 전극(113a)에서의 가시광의 투과율은 도전막(113bf)에서의 가시광의 투과율보다 높게 한다. 또한 투명 전극(113a)에서의 가시광의 반사율은 도전막(113bf)에서의 가시광의 반사율보다 낮게 한다. 구체적으로는 상술한 바와 같이, 투명 전극(113a)에서의 가시광의 투과율은 40% 이상으로 한다. 또한 도전막(113bf)에서의 가시광의 반사율은 10% 이상 95% 이하, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다.
투명 전극(113a)으로서 도전성 산화물 또는 그래핀을 사용할 수 있고, 예를 들어 인듐 주석 산화물 또는 인듐 아연 산화물을 사용할 수 있다. 도전막(113bf)으로서 예를 들어 금속 재료를 투광성을 가질 정도로 얇게 한 층을 사용할 수 있고, 예를 들어 은과 마그네슘의 합금을 사용할 수 있다.
이어서, 도전막(113bf) 위에 레지스트 마스크(149a)를 형성한다(도 13의 (A)). 레지스트 마스크(149a)에는, 레지스트 마스크(143a) 내지 레지스트 마스크(143d)와 마찬가지로, 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료 등, 감광성 수지를 포함하는 레지스트 재료를 사용할 수 있다.
이어서, 도전막(113bf)에서 레지스트 마스크(149a)로 덮이지 않은 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써, 섬 형상 또는 띠 형상의 반투과·반반사 전극(113b)을 형성한다. 이에 의하여 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)를 제작할 수 있다. 여기서, 반투과·반반사 전극(113b)은 PD층(155)과 중첩되지 않은 영역을 가지도록 형성된다. 또한 반투과·반반사 전극(113b)이 PD층(155)과 중첩된 영역을 가지지 않도록 형성되는 것이 바람직하다.
그 후, 레지스트 마스크(149a)를 제거한다(도 13의 (B)). 레지스트 마스크(149a)는 레지스트 마스크(143a) 내지 레지스트 마스크(143d)와 마찬가지로, 플라스마 애싱법에 의하여 제거할 수 있다.
이어서, 투명 전극(113a) 위 및 반투과·반반사 전극(113b) 위에 보호층(121)을 형성한다(도 13의 (C)). 보호층(121)으로서 무기 절연막을 사용하는 경우, 예를 들어 스퍼터링법, CVD법, 또는 ALD법을 사용하여 보호층(121)을 형성하는 것이 바람직하다. 또한 보호층(121)으로서 유기 절연막을 사용하는 경우, 예를 들어 잉크젯법을 사용하여 보호층(121)을 형성하면, 원하는 영역에 균일한 막을 형성할 수 있기 때문에 바람직하다.
이상의 공정을 통하여 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세의 메탈 마스크)을 사용하여 제작되는 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조의 디바이스라고 하는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하지 않고 제작되는 디바이스를 MML(메탈 마스크리스) 구조의 디바이스라고 하는 경우가 있다.
도 8의 (A) 내지 도 13의 (C)에서 나타낸 바와 같은 MML 구조의 표시 장치의 제작 방법에서 섬 형상의 EL층(112)은, 메탈 마스크의 패턴에 의하여 형성되는 것이 아니고, EL막(112f)을 일면에 성막한 후에 가공함으로써 형성된다. 마찬가지로 섬 형상의 PD층(155)은, 메탈 마스크의 패턴에 의하여 형성되는 것이 아니고, PD막(155f)을 일면에 성막한 후에 가공함으로써 형성된다.
상기와 같이 함으로써, 고정세 또는 고개구율의 표시 장치 및 촬상 장치를 실현할 수 있다. 또한 촬상 기능을 가지고, 또한 고정세 또는 고개구율의 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 EL층(112)을 색마다 개별적으로 형성할 수 있기 때문에, 매우 선명하고 콘트라스트가 높고, 또한 표시 품위가 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 EL층(112) 위 및 PD층(155) 위에 희생층을 제공함으로써, 표시 장치(100)의 제작 공정 중에 EL층(112) 및 PD층(155)이 받는 대미지가 저감되기 때문에, 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 표시 장치(100)는 화소 전극의 단부를 덮는 절연물이 제공되지 않은 구조로 할 수 있다. 바꿔 말하면 발광 소자(110)에 제공되는 화소 전극과 EL층(112) 사이, 및 수광 소자(150)에 제공되는 화소 전극과 PD층(155) 사이에 절연층이 제공되지 않은 구성이다. 상기 구성으로 함으로써 EL층(112)으로부터의 발광을 효율적으로 추출할 수 있고, 또한 PD층(155)에 조사되는 광을 높은 감도로 검출할 수 있다.
표시 장치(100)는 EL층(112)으로부터의 발광을 효율적으로 추출할 수 있기 때문에, 시야각 의존성을 매우 작게 할 수 있다. 예를 들어 표시 장치(100)에서는, 시야각(비스듬한 방향으로부터 화면을 봤을 때 일정한 명암비가 유지되는 최대 각도)을 100° 이상 180° 미만, 바람직하게는 150° 이상 170° 이하의 범위로 할 수 있다. 또한 상술한 시야각은 상하 및 좌우 각각에 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치로 함으로써, 시야각 의존성이 향상되고 화상의 시인(視認)성을 높일 수 있다.
또한 표시 장치(100)를 파인 메탈 마스크(FMM) 구조로 하는 경우, 예를 들어 화소 배치의 구성이 제한되는 경우가 있다. 여기서 FMM 구조에 대하여 이하에서 설명한다.
FMM 구조의 표시 장치를 형성하는 경우, EL 증착 시 및 PD 증착 시에 원하는 영역에 EL 재료 또는 PD 재료가 증착되도록 개구부가 제공된 금속의 마스크(FMM)를 기판과 대향하여 세트한다. 그 후, FMM을 통하여 EL 증착 또는 PD 증착을 수행함으로써, 원하는 영역에 EL 재료 또는 PD 재료를 증착한다. EL 및 PD를 증착하는 기판의 면적이 커지면 FMM의 면적도 커지기 때문에 FMM의 중량도 커진다. 또한 EL 증착 시 및 PD 증착 시에 예를 들어 열이 FMM에 가해지기 때문에, FMM이 변형되는 경우가 있다. 예를 들어, EL 증착 시 또는 PD 증착 시에 FMM에 일정한 장력을 가하여 증착하는 방법도 있기 때문에, FMM의 중량 및 강도는 중요한 파라미터이다.
그러므로 FMM 구조의 표시 장치의 화소 배치의 구성을 설계하는 경우, 예를 들어 상기 파라미터를 고려할 필요가 있고, 일정한 제한을 두고 검토할 필요가 있다. 한편, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 MML 구조이기 때문에, FMM 구조와 비교하여 예를 들어 화소 배치의 구성의 자유도가 높다는 등, 우수한 효과를 발휘한다. 또한 MML 구조는 FMM 구조보다 설계의 자유도가 높기 때문에, 예를 들어 플렉시블 디바이스와도 친화성이 매우 높다.
도 14의 (A) 및 (B)는 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)가 도 2의 (A)에 나타낸 구성이고, 접속부(130)가 도 6의 (A)에 나타낸 구성인 표시 장치(100)의 제작 방법예를 나타낸 단면 개략도이다.
우선, 도 8의 (A) 내지 도 12의 (D)와 같은 공정을 수행한다. 다음으로, 도 13의 (A)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 투명 전극(113a)을 형성한다(도 14의 (A)).
이어서, FMM(151a)을 사용하여 반투과·반반사 전극(113b)을 형성한다(도 14의 (B)). 예를 들어 FMM(151a)을 통한 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의하여 반투과·반반사 전극(113b)을 형성한다. 또한 잉크젯법을 사용하여 반투과·반반사 전극(113b)을 형성하여도 좋다. 도 14의 (B)에서는, 피형성면이 아래쪽이 되도록 기판을 반전시킨 상태에서 성막하는, 소위 페이스다운 방식으로 성막하는 상태를 나타내었다.
이어서, 도 13의 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 보호층(121)을 형성한다. 이상의 공정을 통하여 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
도 15의 (A) 내지 (D)는 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)가 도 4의 (B)에 나타낸 구성이고, 접속부(130)가 도 6의 (A)에 나타낸 구성인 표시 장치(100)의 제작 방법을 나타내는 단면 개략도이다.
우선, 도 8의 (A) 내지 도 12의 (D)와 같은 공정을 수행한다(도 15의 (A)). 다음으로 FMM(151b)을 사용하여 투명 전극(113a)을 형성한다(도 15의 (B)). 그 후, FMM(151a)을 사용하여 반투과·반반사 전극(113b)을 형성한다(도 15의 (C)). 예를 들어 FMM(151b)을 통한 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의하여 투명 전극(113a)을 형성하고, FMM(151a)을 통한 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의하여 반투과·반반사 전극(113b)을 형성한다. 또한 잉크젯법을 사용하여 투명 전극(113a) 및 반투과·반반사 전극(113b)을 형성하여도 좋다. 도 15의 (B) 및 (C)에서는, 페이스다운 방식으로 성막하는 상태를 나타내었다. 또한 포토리소그래피법을 사용하여 투명 전극(113a) 및 반투과·반반사 전극(113b)을 형성하여도 좋다.
그 후, 도 13의 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 보호층(121)을 형성한다(도 15의 (D)). 이상의 공정을 통하여 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
도 16의 (A) 내지 도 19의 (D)는 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)가 도 4의 (D)에 나타낸 구성이고, 접속부(130)가 도 6의 (B)에 나타낸 구성인 표시 장치(100)의 제작 방법을 나타내는 단면 개략도이다.
우선, 도 8의 (A) 및 (B)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 전극(111R), 전극(111G), 전극(111B), 전극(111S), 전극(111C), 광학 조정층(116R), 광학 조정층(116G), 광학 조정층(116B), 및 EL막(112Rf)을 형성한다. 상술한 바와 같이, 전극(111C)이 포함되는 영역을 메탈 마스크로 차폐하여 EL막(112Rf)을 형성할 수 있다.
이어서, EL막(112Rf) 위에 추후에 유기층(114R)이 되는 유기막(114Rf)을 형성한다. 유기막(114Rf)은 EL막(112Rf)과 같은 방법으로 형성할 수 있다. 또한 유기막(114Rf)은 EL막(112Rf)과 동일한 장치를 사용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, EL막(112Rf)은 전극(111) 측으로부터 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층이 이 순서대로 적층된 구성을 가지고, 유기막(114Rf)은 전자 주입층을 가진다. 또는 EL막(112Rf)은 전극(111) 측으로부터 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 및 정공 수송층이 이 순서대로 적층된 구성을 가지고, 유기막(114Rf)은 정공 주입층을 가진다.
이어서, 유기막(114Rf) 위, 전극(111C) 위, 및 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 도 8의 (B)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 희생막(144Ra) 및 희생막(144Rb)을 형성한다. 그 후, 도 8의 (B)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 레지스트 마스크(143a)를 형성한다(도 16의 (A)).
이어서, 도 8의 (B) 및 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 희생층(145Rb) 및 희생층(145Ra)을 형성하고, 레지스트 마스크(143a)를 제거한다. 그 후, 희생층(145Ra)으로 덮이지 않은 유기막(114Rf)의 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써, 섬 형상 또는 띠 형상의 유기층(114R)을 형성한다. 유기막(114Rf)의 에칭은 EL막(112Rf)의 에칭과 같은 방법으로 수행할 수 있다.
이어서, 도 8의 (C) 및 (D)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 EL층(112R)을 형성한다(도 16의 (B)). 다음으로 EL막(112Gf)을 형성하고, EL막(112Gf) 위에 유기막(114Gf)을 형성한다. EL막(112Gf) 및 유기막(114Gf)의 형성 등에 대해서는 EL막(112Rf) 및 유기막(114Rf)의 형성 등에 대한 기재를 참조할 수 있다.
이어서, 유기막(114Gf) 위에 희생막(144Ga)을 형성하고, 희생막(144Ga) 위에 희생막(144Gb)을 형성한다. 그 후, 희생막(144Gb) 위에 레지스트 마스크(143b)를 형성한다(도 16의 (C)). 희생막(144Ga), 희생막(144Gb), 및 레지스트 마스크(143b)의 형성 등에 대해서는 희생막(144Ra), 희생막(144Rb), 및 레지스트 마스크(143a)의 형성 등에 대한 기재를 각각 참조할 수 있다.
이어서, 희생층(145Gb), 희생층(145Ga), 유기층(114G), 및 EL층(112G)을 형성한다. 또한 레지스트 마스크(143b)를 제거한다(도 16의 (D)). 희생층(145Gb), 희생층(145Ga), 유기층(114G), 및 EL층(112G)의 형성 및 레지스트 마스크(143b)의 제거 등에 대해서는 희생층(145Rb), 희생층(145Ra), 유기층(114R), 및 EL층(112R)의 형성 및 레지스트 마스크(143a)의 제거 등에 대한 기재를 각각 참조할 수 있다.
이어서, EL막(112Bf)을 형성하고, EL막(112Bf) 위에 유기막(114Bf)을 형성한다. EL막(112Bf) 및 유기막(114Bf)의 형성 등에 대해서는 EL막(112Rf) 및 유기막(114Rf)의 형성 등에 대한 기재를 참조할 수 있다.
이어서, 유기막(114Bf) 위에 희생막(144Ba)을 형성하고, 희생막(144Ba) 위에 희생막(144Bb)을 형성한다. 그 후, 희생막(144Bb) 위에 레지스트 마스크(143c)를 형성한다(도 17의 (A)). 희생막(144Ba), 희생막(144Bb), 및 레지스트 마스크(143c)의 형성 등에 대해서는 희생막(144Ra), 희생막(144Rb), 및 레지스트 마스크(143a)의 형성 등에 대한 기재를 각각 참조할 수 있다.
이어서, 희생층(145Bb), 희생층(145Ba), 유기층(114B), 및 EL층(112B)을 형성한다. 또한 레지스트 마스크(143c)를 제거한다(도 17의 (B)). 희생층(145Bb), 희생층(145Ba), 유기층(114B), 및 EL층(112B)의 형성 및 레지스트 마스크(143c)의 제거 등에 대해서는 희생층(145Rb), 희생층(145Ra), 유기층(114R), 및 EL층(112R)의 형성 및 레지스트 마스크(143a)의 제거 등에 대한 기재를 각각 참조할 수 있다.
이어서, 도 11의 (A)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 PD막(155f), 희생막(144Sa), 희생막(144Sb), 및 레지스트 마스크(143d)를 형성한다(도 17의 (C)). 여기서 수광 소자는 전자 주입층 및 정공 주입층을 가질 필요가 없기 때문에, PD막(155f)과 희생막(144Sa) 사이에 전자 주입층 또는 정공 주입층을 가지는 유기막을 성막하지 않아도 된다.
이어서, 도 11의 (A) 내지 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 희생층(145Sb), 희생층(145Sa), 및 PD층(155)을 형성한다. 또한 레지스트 마스크(143d)를 제거한다(도 17의 (D)). 그 후, 도 12의 (A) 및 (B)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 절연층(126) 및 절연층(125)을 형성한다(도 18의 (A)).
이어서, 희생층(145Sb) 및 희생층(145Sa)과, 전극(111C) 위의 희생층(145Rb) 및 희생층(145Ra)을 제거한다(도 18의 (B)). 상기 제거는 예를 들어 포토리소그래피법을 사용하여 수행할 수 있다. 상기 제거에 의하여 PD층(155)의 상면 및 전극(111C)의 상면이 노출된다.
이어서, PD층(155) 위, 전극(111C) 위, 절연층(125) 위, 절연층(126) 위, 희생층(145Rb) 위, 희생층(145Gb) 위, 및 희생층(145Bb) 위에 추후에 투명 전극(113a)이 되는 도전막(113af)을 형성한다. 도전막(113af)은 도 13의 (A)에서 설명한 투명 전극(113a)의 형성 방법과 같은 방법에 의하여 형성할 수 있다. 또한 도전막(113af)은 투명막이라고 할 수 있다.
이어서, 도전막(113af) 위에 레지스트 마스크(149b)를 형성한다(도 18의 (C)). 레지스트 마스크(149b)에는, 레지스트 마스크(143a) 내지 레지스트 마스크(143d), 및 레지스트 마스크(149a)와 마찬가지로, 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료 등, 감광성 수지를 포함하는 레지스트 재료를 사용할 수 있다.
이어서, 도전막(113af)에서 레지스트 마스크(149b)로 덮이지 않은 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써, 섬 형상 또는 띠 형상의 투명 전극(113a)을 형성한다. 이에 의하여 PD층(155) 위의 투명 전극(113a)과, 전극(111C) 위의 투명 전극(113a)이 형성된다.
이어서, 레지스트 마스크(149b)를 제거한다(도 19의 (A)). 레지스트 마스크(149b)는 레지스트 마스크(143a) 내지 레지스트 마스크(143d), 및 레지스트 마스크(149a)와 마찬가지로, 플라스마 애싱법에 의하여 제거할 수 있다.
이어서, 도 12의 (B) 및 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 희생층(145Rb), 희생층(145Gb), 희생층(145Bb), 희생층(145Ra), 희생층(145Ga), 및 희생층(145Ba)을 제거한다(도 19의 (B)). 이에 의하여 유기층(114R), 유기층(114G), 및 유기층(114B)의 상면이 노출된다.
이어서, 도 15의 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 반투과·반반사 전극(113b)을 형성한다(도 19의 (C)). 그 후, 도 13의 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 보호층(121)을 형성한다(도 19의 (D)). 이상의 공정을 통하여 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
도 20의 (A) 내지 (C)는 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)가 도 5의 (A)에 나타낸 구성이고, 접속부(130)가 도 6의 (G)에 나타낸 구성인 표시 장치(100)의 제작 방법예를 나타낸 단면 개략도이다.
우선, 도 8의 (A) 내지 도 12의 (D)와 같은 공정을 수행한다(도 20의 (A)). 다음으로 FMM(151a)을 사용하여 반투과·반반사 전극(113b)을 형성한다(도 20의 (B)). 예를 들어 FMM(151a)을 통한 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의하여 반투과·반반사 전극(113b)을 형성한다. 또한 잉크젯법을 사용하여 반투과·반반사 전극(113b)을 형성하여도 좋다. 도 20의 (B)에서는, 페이스다운 방식으로 성막하는 상태를 나타내었다. 또한 포토리소그래피법을 사용하여 반투과·반반사 전극(113b)을 형성하여도 좋다.
이어서, 도 13의 (A)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 투명 전극(113a)을 형성한다. 그 후, 도 13의 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 보호층(121)을 형성한다(도 20의 (C)). 이상의 공정을 통하여 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
도 21의 (A) 내지 (D), 도 22의 (A) 및 (B)는 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)가 도 5의 (C)에 나타낸 구성이고, 접속부(130)가 도 6의 (G)에 나타낸 구성인 표시 장치(100)의 제작 방법예를 나타낸 단면 개략도이다.
우선, 도 8의 (A) 내지 도 12의 (B)와 같은 공정을 수행한다(도 21의 (A)). 이어서 희생층(145Rb), 희생층(145Gb), 희생층(145Bb), 희생층(145Ra), 희생층(145Ga), 및 희생층(145Ba)을 제거한다(도 21의 (B)). 상기 제거는 예를 들어 포토리소그래피법을 사용하여 수행할 수 있다. 상기 제거에 의하여 EL층(112R)의 상면, EL층(112G)의 상면, EL층(112B)의 상면, 및 전극(111C)의 상면이 노출된다. 여기서, 희생층(145Sb) 및 희생층(145Sa)은 제거하지 않는다.
이어서, 도 13의 (A)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 도전막(113bf), 및 레지스트 마스크(149a)를 형성한다(도 21의 (C)). 그 후, 도 13의 (A) 및 (B)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 반투과·반반사 전극(113b)을 형성하고, 레지스트 마스크(149a)를 제거한다(도 21의 (D)).
이어서, 도 12의 (B) 및 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 희생층(145Sb) 및 희생층(145Sa)을 제거한다(도 22의 (A)). 이에 의하여 PD층(155)의 상면이 노출된다.
이어서, 도 13의 (A)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 투명 전극(113a)을 형성한다. 그 후, 도 13의 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 보호층(121)을 형성한다(도 22의 (B)). 이상의 공정을 통하여 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
도 23의 (A)는 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)가 도 5의 (E)에 나타낸 구성이고, 접속부(130)가 도 6의 (G)에 나타낸 구성인 표시 장치(100)의 제작 방법예를 나타낸 단면 개략도이다.
우선, 도 22의 (A)에 나타낸 공정까지를 수행한다. 다음으로, 도 15의 (B)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 FMM(151b)을 사용하여 투명 전극(113a)을 형성한다(도 23의 (A)). 상술한 바와 같이, 투명 전극(113a)은 진공 증착법, 스퍼터링법, 또는 잉크젯법 등을 사용하여 형성할 수 있다.
그 후, 도 13의 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 보호층(121)을 형성한다. 이상의 공정을 통하여 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
도 23의 (B1) 및 (B2)는 도 23의 (A)에 나타낸 제작 방법의 변형예이고, 포토리소그래피법을 사용하여 투명 전극(113a)을 형성하고, 도 5의 (E)에 나타낸 표시 장치(100)를 제작하는 예이다.
도 22의 (A)에 나타낸 공정까지를 수행한 후, PD층(155) 위, 및 반투과·반반사 전극(113b) 위에 도전막(113af)을 형성한다. 도전막(113af)은 도 13의 (A)에서 설명한 투명 전극(113a)의 형성 방법과 같은 방법에 의하여 형성할 수 있다.
이어서, 도전막(113af) 위에 레지스트 마스크(149b)를 형성한다(도 23의 (B1)). 그 후, 도 18의 (C) 및 도 19의 (A)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 투명 전극(113a)을 형성하고, 레지스트 마스크(149b)를 제거한다(도 23의 (B2)).
그 후, 도 13의 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 보호층(121)을 형성한다. 이상의 공정을 통하여 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
[구성예 2]
도 24의 (A)는 도 2의 (A)에 나타낸 구성의 변형예이다. 도 24의 (A)에서는, 보호층(121) 위에 보호층(123)이 제공되고, PD층(155)과 중첩된 영역을 가지도록 보호층(123) 위에 착색층(185)이 제공된 구성예를 나타내었다.
본 명세서 등에서, 착색층을 컬러 필터라고 부르는 경우가 있다.
착색층(185)은 특정 파장의 광의 투과율이 다른 파장의 광의 투과율보다 높다. 따라서 PD층(155)과 중첩된 영역을 가지도록 착색층(185)을 제공함으로써 PD층(155)에 상기 특정 파장 이외의 광이 조사되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여 표시 장치(100)는 높은 감도로 촬상을 수행할 수 있다.
보호층(123)은 평탄화되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의하여 평탄면 위에 착색층(185)을 형성할 수 있기 때문에, 착색층(185)을 형성하기 쉽게 할 수 있다. 또한 보호층(123)을 제공하지 않아도 된다. 보호층(123)을 제공하지 않는 경우, 착색층(185)은 예를 들어 보호층(121)과 접하도록 제공될 수 있다.
보호층(123)은 절연층을 가질 수 있다. 상기 절연층은 표시 장치(100)가 가지는 다른 절연층과 마찬가지로, 무기 절연층으로 하여도 좋고, 유기 절연층으로 하여도 좋다. 또한 무기 절연층과 유기 절연층의 적층 구조로 하여도 좋다.
도 24의 (B)는 도 2의 (A)에 나타낸 구성의 변형예이다. 도 24의 (B)에 나타낸 표시 장치(100)는 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B) 대신에 발광 소자(110W)가 제공된다. 발광 소자(110W)는 백색의 광을 발하는 EL층(112W)을 가진다.
EL층(112W)은 예를 들어 각각의 발광색이 보색의 관계가 되도록 선택된 2개 이상의 발광층을 적층한 구성(탠덤 구성)으로 할 수 있다. 또한 EL층(112W)은 발광층 사이에 전하 발생층이 끼워진 적층형 EL층으로 하여도 좋다.
또한 보호층(121) 위에 보호층(123)이 제공되고, 발광 소자(110W)와 중첩된 영역을 가지도록 보호층(123) 위에 착색층(184R), 착색층(184G), 및 착색층(184B)이 제공된다. 예를 들어 착색층(184R)은 적색의 파장 영역의 투과율이 다른 파장 영역의 투과율보다 높고, 착색층(184G)은 녹색의 파장 영역의 투과율이 다른 파장 영역의 투과율보다 높고, 착색층(184B)은 청색의 파장 영역의 투과율이 다른 파장 영역의 투과율보다 높다. 이에 의하여 발광 소자(110W)가 발하는 광이 백색이어도, 표시 장치(100)는 컬러 화상을 표시할 수 있다.
여기서, 표시 장치(100)가 착색층(184R), 착색층(184G), 및 착색층(184B)을 가지는 경우이어도, 발광 소자(110)는 광학 조정층(116)을 가지는 것이 바람직하다. 즉 발광 소자(110W)에 마이크로캐비티 구조를 적용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 발광 소자(110W)가 착색층(184)으로 향하여 사출하는 광을, 특정의 파장 영역에서의 강도가 강해진 광으로 할 수 있다. 예를 들어, 착색층(184R)과 중첩된 영역을 가지는 발광 소자(110W)가 사출하는 광을, 적색의 파장 영역에서의 강도가 강해진 광으로 할 수 있다. 또한 착색층(184G)과 중첩된 영역을 가지는 발광 소자(110W)가 사출하는 광을, 녹색의 파장 영역에서의 강도가 강해진 광으로 할 수 있다. 또한 착색층(184B)과 중첩된 영역을 가지는 발광 소자(110W)가 사출하는 광을, 청색의 파장 영역에서의 강도가 강해진 광으로 할 수 있다.
예를 들어 착색층(184R)은 적색의 파장 영역 이외의 광을 완전하게는 차광할 수 없는 경우가 있고, 착색층(184G)은 녹색의 파장 영역 이외의 광을 완전하게는 차광할 수 없는 경우가 있고, 착색층(184B)은 청색의 파장 영역 이외의 광을 완전하게는 차광할 수 없는 경우가 있다. 상기와 같이, 발광 소자(110W)에 마이크로캐비티 구조를 적용함으로써, 착색층(184)을 투과한 광의 색 순도를 높일 수 있다.
도 24의 (C)는 도 24의 (B)에 나타낸 표시 장치(100)에, 도 24의 (A)에 나타낸 착색층(185)을 제공하는 예를 나타내었다. 즉 도 24의 (C)에 나타낸 표시 장치(100)는 착색층(184)과 착색층(185)의 양쪽을 가진다.
도 25의 (A)는 도 24의 (C)에 나타낸 구성의 변형예이고, 인접한 착색층들이 중첩된 영역을 가지는 구성예이다. 도 25의 (A)에서는, 착색층이 중첩된 영역을 점선으로 나타내었다. 인접한 착색층들이 중첩된 영역은 예를 들어 절연층(126) 위에 제공할 수 있다.
인접한 착색층들을 중첩시킴으로써, 다른 색의 광을 투과시키는 착색층이 중첩된 영역을 제공할 수 있다. 착색층의 상기 영역은 차광층으로서 기능할 수 있다. 따라서 발광 소자(110)가 발하는 광이 인접한 부화소에 누설되는 것을 억제할 수 있다. 예를 들어, 착색층(184R)으로 중첩된 발광 소자(110W)가 발하는 광이 착색층(184G)에 입사하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100)에 표시되는 화상의 콘트라스트를 높일 수 있고, 표시 품위가 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 25의 (B)는 도 24의 (B)에 나타낸 구성의 변형예이고, 착색층(184)이 제공되지 않는다.
도 25의 (B)에 나타낸 발광 소자(110W)가 가지는 EL층(112W)은 백색의 광을 발하는 기능을 가진다. 그러나 발광 소자(110W)에는 마이크로캐비티 구조가 적용되어 있기 때문에, 발광 소자(110W)가 사출하는 광을, 특정의 파장 영역에서의 강도가 강해진 광으로 할 수 있다. 예를 들어, 광학 조정층(116R)을 가지는 발광 소자(110W)가 사출하는 광을, 적색의 파장 영역에서의 강도가 강해진 광으로 할 수 있다. 또한 광학 조정층(116G)을 가지는 발광 소자(110W)가 사출하는 광을, 녹색의 파장 영역에서의 강도가 강해진 광으로 할 수 있다. 또한 광학 조정층(116B)을 가지는 발광 소자(110W)가 사출하는 광을, 청색의 파장 영역에서의 강도가 강해진 광으로 할 수 있다. 상기와 같이 함으로써, 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B) 대신에 발광 소자(110W)를 가지는 표시 장치에 있어서, 착색층(184R), 착색층(184G), 및 착색층(184B)이 없어도 컬러 화상을 표시할 수 있다. 한편, 발광 소자(110W)에 마이크로캐비티 구조를 적용하고, 또한 발광 소자(110W) 위에 착색층(184)을 제공함으로써, 표시 장치(100)를 높은 명암비를 가지는 표시 장치로 할 수 있다.
도 25의 (C)는 도 2의 (A)에 나타낸 구성의 변형예이고, 보호층(121) 위에 보호층(123)이 제공되고, 보호층(123) 위에 마이크로 렌즈 어레이(167)가 제공된 구성예이다. 마이크로 렌즈 어레이(167)에 의하여 발광 소자(110)가 발하는 광을 집광할 수 있는 경우가 있다. 발광 소자(110)가 발하는 광을 집광하면, 특히 표시 장치(100)의 사용자가 표시 장치(100)의 표시부를 정면으로부터 볼 때에 밝은 화상을 시인할 수 있다. 또한 마이크로 렌즈 어레이(167)는 수광 소자(150)에 조사되는 광을 집광할 수 있다. 이에 의하여 표시 장치(100)는 높은 감도로 촬상을 수행할 수 있다.
도 26의 (A)는 도 2의 (A)에 나타낸 구성의 변형예이고, 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(150) 사이, 및 인접한 2개의 발광 소자(110) 사이에 절연층(171)이 제공된 구성예이다. 절연층(171)은 전극(111)의 단부 및 광학 조정층(116)의 단부를 덮어 제공된다. 절연층(171) 위에는 절연층(125)이 제공되고, 절연층(125) 위에는 절연층(126)이 제공된다. 또한 EL층(112)에서의 광학 조정층(116)과 접하지 않은 영역은 절연층(171) 위에 제공되고, PD층(155)에서의 전극(111S)과 접하지 않은 영역은 절연층(171) 위에 제공된다. 따라서 광학 조정층(116)의 단부 주변에 있어서, 광학 조정층(116)과 EL층(112) 사이에 절연층(171)이 제공된 영역을 가진다. 또한 전극(111S)의 단부 주변에 있어서, 전극(111S)과 PD층(155) 사이에 절연층(171)이 제공된 영역을 가진다.
전극(111)의 단부를 덮도록 절연층(171)을 제공함으로써, 인접한 전극(111)들 사이의 단락을 방지할 수 있다. 또한 절연층(171)의 단부는 테이퍼 형상인 것이 바람직하다. 또한 절연층(171)에 유기 재료, 예를 들어 유기 수지를 사용함으로써, 그 모서리를 완만한 곡면으로 할 수 있다. 그러므로, 절연층(171) 위에 제공되는 층의 피복성을 높일 수 있다. 또한 절연층(171)을 상면이 평탄화된 구성으로 할 수 있다.
절연층(171)에 사용할 수 있는 유기 재료로서는 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 폴리실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 및 페놀 수지 등이 있다.
도 26의 (B)는 도 26의 (A)에 나타낸 구성의 변형예이고, 절연층(171)의 모서리가 네모나고, 또한 절연층(171)의 상면이 평탄화되지 않은 구성예이다. 도 26의 (B)에 나타낸 절연층(171)에는 예를 들어 무기 재료를 사용할 수 있다.
절연층(171)에 사용할 수 있는 무기 재료로서는 산화 실리콘, 산화 알루미늄, 산화 갈륨, 산화 저마늄, 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 란타넘, 산화 네오디뮴, 산화 하프늄, 산화 탄탈럼, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 산화질화 실리콘, 산화질화 알루미늄, 질화산화 실리콘, 및 질화산화 알루미늄 등을 들 수 있다.
도 26의 (C)는 도 1 중의 일점쇄선 A1-A2를 따른 단면 개략도이고, 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 및 수광 소자(150)의 구성예를 나타낸 단면 개략도이다. 도 2의 (A) 등과 마찬가지로, 발광 소자(110), 및 수광 소자(150)는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 제공된다.
발광 소자(110R)는 전극(111R)과, 전극(111R) 위의 광학 조정층(116R)과, 광학 조정층(116R) 위의 EL층(112R)과, EL층(112R) 위의 유기층(114R)과, 유기층(114R) 위의 투명 전극(113a)과, 투명 전극(113a) 위의 반투과·반반사 전극(113b)을 가진다. 발광 소자(110G)는 전극(111G)과, 전극(111G) 위의 광학 조정층(116G)과, 광학 조정층(116G) 위의 EL층(112G)과, EL층(112G) 위의 유기층(114G)과, 유기층(114G) 위의 투명 전극(113a)과, 투명 전극(113a) 위의 반투과·반반사 전극(113b)을 가진다. 발광 소자(110B)는 전극(111B)과, 전극(111B) 위의 광학 조정층(116B)과, 광학 조정층(116B) 위의 EL층(112B)과, EL층(112B) 위의 유기층(114B)과, 유기층(114B) 위의 투명 전극(113a)과, 투명 전극(113a) 위의 반투과·반반사 전극(113b)을 가진다. 수광 소자(150)는 전극(111S)과, 전극(111S) 위의 PD층(155)과, PD층(155) 위의 투명 전극(113a)을 가진다. 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 및 수광 소자(150)를 덮도록 보호층(121)이 제공된다. 또한 절연층(125) 및 절연층(126)은 제공되지 않는다.
절연층(171) 위에는, EL층(112), PD층(155), 투명 전극(113a), 반투과·반반사 전극(113b), 및 보호층(121)이 제공된다. 여기서 EL층(112), PD층(155), 및 투명 전극(113a)은 절연층(171)과 접한 영역을 가지도록 제공될 수 있다. 또한 절연층(171)과 투명 전극(113a) 사이에 공동이 제공되어도 좋다. 이 경우, 투명 전극(113a)이 절연층(171)과 접하지 않는 구성으로 할 수 있다.
[제작 방법예 2]
도 27의 (A) 내지 도 28의 (B)는 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)가 도 26의 (C)에 나타낸 구성인 표시 장치(100)의 제작 방법예를 나타낸 단면 개략도이다. 여기서, 도 27의 (A) 내지 도 28의 (B)에서는, 접속부(130)의 제작 방법예도 나타내었고, 구체적으로는 도 1 중의 일점쇄선 B1-B2를 따른 단면 개략도를 나타내었다.
우선, 도 8의 (A)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 전극(111) 및 광학 조정층(116)을 형성한다. 다음으로, 전극(111)의 단부 및 광학 조정층(116)의 단부를 덮도록 절연층(171)을 형성한다(도 27의 (A)). 예를 들어 절연층(171)이 되는 막을 성막하고 상기 막을 가공함으로써 절연층(171)을 형성할 수 있다. 절연층(171)이 되는 막의 성막은 예를 들어, 스핀 코팅법, 스프레이 도포법, 스크린 인쇄법, CVD법, 스퍼터링법, 또는 진공 증착법에 의하여 수행할 수 있다. 또한 절연층(171)이 되는 막의 가공은 예를 들어 포토리소그래피법에 의하여 수행할 수 있다.
이어서, FMM(153a)을 사용하여 EL층(112R) 및 유기층(114R)을 형성한다(도 27의 (B)). 예를 들어 FMM(153a)을 통한 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의하여 EL층(112R) 및 유기층(114R)을 형성한다. 또한 잉크젯법을 사용하여 EL층(112R) 및 유기층(114R)을 형성하여도 좋다. 도 27의 (B)에서는, 피형성면이 아래쪽이 되도록 기판을 반전시킨 상태에서 성막하는, 소위 페이스다운 방식으로 성막하는 상태를 나타내었다. 여기서 EL층(112R)과 유기층(114R)은 동일한 장치를 사용하여 형성될 수 있다.
이어서, FMM(153b)을 사용하여 EL층(112G) 및 유기층(114G)을 형성한다(도 27의 (C)). EL층(112G) 및 유기층(114G)은 EL층(112R) 및 유기층(114R)과 같은 방법으로 형성할 수 있다. 마찬가지로, FMM(153c)을 사용하여 EL층(112B) 및 유기층(114B)을 형성한다(도 27의 (D)).
이어서, FMM(153d)을 사용하여 PD층(155)을 형성한다(도 28의 (A)). 예를 들어 FMM(153d)을 통한 진공 증착법 또는 스퍼터링법에 의하여 PD층(155)을 형성할 수 있다. 또한 잉크젯법을 사용하여 PD층(155)을 형성하여도 좋다.
이어서, 도 13의 (A)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 유기층(114R) 위, 유기층(114G) 위, 유기층(114B) 위, PD층(155) 위, 전극(111C) 위, 및 절연층(171) 위에 투명 전극(113a)을 형성한다. 그 후, 도 13의 (A) 및 (B)에서 설명한 방법 또는 도 14의 (A) 및 (B)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 반투과·반반사 전극(113b)을 형성한다. 그 후, 도 13의 (C)에서 설명한 방법과 같은 방법에 의하여 보호층(121)을 형성한다. 이상의 공정을 통하여 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
상기와 같이 함으로써, 도 26의 (C)에 나타낸 표시 장치(100)에 있어서, FMM을 사용하여 EL층(112), 유기층(114), 및 PD층(155)을 형성할 수 있다. 여기서, 표시 장치(100)에 절연층(171)을 제공함으로써 FMM이 전극(111) 및 광학 조정층(116)에 접촉되는 것을 방지할 수 있다. 또한 도 26의 (C)에 나타낸 표시 장치(100)를 제작하는 경우에도, 포토리소그래피법을 사용하여 EL층(112) 및 PD층(155)을 형성하여도 좋다. 또한 도 26의 (C) 이외에 나타낸 표시 장치(100)를 제작하는 경우에 FMM을 사용하여 EL층(112) 및 PD층(155)을 형성하여도 좋다.
본 실시형태에서는 발광 소자(110)가 EL 소자인 것으로 하여 설명을 수행하였지만 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 발광 소자(110)를 마이크로 LED 등의 LED로 하여도 좋다. 또한 발광 소자(110) 대신에 액정 소자를 제공하고, 액정 소자를 사용하여 표시 장치가 표시를 수행하여도 좋다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도면을 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고해상도의 표시 장치 또는 대형의 표시 장치로 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어, 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 및 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, 및 음향 재생 장치의 표시부에 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세의 표시 장치로 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어, 손목시계형 및 팔찌형 등의 정보 단말기(웨어러블 기기)의 표시부, 그리고 헤드마운트 디스플레이 등의 VR용 기기 및 안경형 AR용 기기 등 두부(頭部)에 장착할 수 있는 웨어러블 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
[표시 모듈 1]
도 29에 표시 장치(100)의 사시도를 나타내고, 도 30의 (A)에 표시 장치(100)의 단면도를 나타내었다.
표시 장치(100)는 기판(152)과 기판(151)이 접합된 구성을 가진다. 도 29에서는 기판(152)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(100)는 표시부(162), 접속부(130), 회로부(164), 및 배선(165) 등을 가진다. 도 29에서는 표시 장치(100)에 IC(173) 및 FPC(172)가 실장된 예를 나타내었다. 그러므로 도 29에 나타낸 구성은 표시 장치(100)와, IC(집적 회로)와, FPC를 가지는 표시 모듈이라고도 할 수 있다. 여기서 표시 장치의 기판에 FPC 등의 커넥터가 장착된 것, 또는 상기 기판에 IC가 실장된 것을 표시 모듈이라고 부른다.
접속부(130)는 표시부(162)의 외측에 제공된다. 접속부(130)는 표시부(162)의 1변 또는 복수의 변을 따라 제공할 수 있다. 접속부(130)는 단수이어도 복수이어도 좋다. 도 29에서는 표시부(162)의 4변을 둘러싸도록 접속부(130)가 제공된 예를 나타내었다. 접속부(130)에서는 발광 소자의 공통 전극과 도전층이 전기적으로 접속되고 공통 전극에 전위를 공급할 수 있다.
회로부(164)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(165)은 표시부(162) 및 회로부(164)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 가진다. 상기 신호 및 전력은 FPC(172)를 통하여 외부로부터, 또는 IC(173)로부터 배선(165)에 입력된다.
도 29에서는 COG 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 기판(151)에 IC(173)가 제공된 예를 나타내었다. IC(173)는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 가지는 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(100) 및 표시 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한 IC를 예를 들어 COF 방식에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 30의 (A)에 표시 장치(100)의, FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로부(164)의 일부, 표시부(162)의 일부, 접속부(130)의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단하였을 때의 단면의 일례를 나타내었다.
도 30의 (A)에 나타낸 표시 장치(100)는 기판(151)과 기판(152) 사이에, 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 발광 소자(110), 및 수광 소자(150) 등을 가진다.
발광 소자(110) 및 수광 소자(150)는 화소 전극의 구성이 다른 점 이외는 도 2의 (A) 등에 나타낸 구성과 같다. 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)의 자세한 사항에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다. 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(150) 사이에는 절연층(125)과, 절연층(125) 위의 절연층(126)이 제공된다. 또한 도 30의 (A)에는 나타내지 않았지만, 인접한 2개의 발광 소자(110) 사이에도 절연층(125)과, 절연층(125) 위의 절연층(126)이 제공된다.
발광 소자(110)는 도전층(124)과, 도전층(124) 위의 도전층(127)과, 도전층(127) 위의 광학 조정층(116)과, 광학 조정층(116) 위의 EL층(112)과, EL층(112) 위의 유기층(114)과, 유기층(114) 위의 투명 전극(113a)과, 투명 전극(113a) 위의 반투과·반반사 전극(113b)을 가진다. 수광 소자(150)는 도전층(124)과, 도전층(124) 위의 도전층(127)과, 도전층(127) 위의 PD층(155)과, PD층(155) 위의 유기층(114)과, 유기층(114) 위의 투명 전극(113a)을 가진다. 여기서, 도전층(124)과 도전층(127)으로 전극(111)이 구성된다.
도전층(124)은 절연층(214), 절연층(215), 및 절연층(213)에 제공된 개구를 통하여, 트랜지스터(205)가 가지는 도전층(222b)과 접속된다. 도전층(124)에는 절연층(214), 절연층(215), 및 절연층(213)에 제공된 개구를 덮도록 오목부가 형성된다. 상기 오목부에는 층(128)이 매립된다.
층(128)은 도전층(124)의 오목부를 평탄화시키는 기능을 가진다. 도전층(124) 및 층(128) 위에는 도전층(124)과 전기적으로 접속되는 도전층(127)이 제공된다. 따라서 도전층(124)의 오목부와 중첩된 영역도 발광 영역으로서 사용할 수 있고, 화소의 개구율을 높일 수 있다.
층(128)은 절연층이어도 좋고, 도전층이어도 좋다. 층(128)에는 각종 무기 절연 재료, 유기 절연 재료, 및 도전 재료를 적절히 사용할 수 있다. 특히 층(128)은 절연 재료를 사용하여 형성되는 것이 바람직하다.
층(128)으로서는 유기 재료를 가지는 절연층을 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 층(128)으로서, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 적용할 수 있다. 또한 층(128)으로서 감광성 수지를 사용할 수 있다. 감광성 수지로서는 포지티브형 재료 또는 네거티브형 재료를 사용할 수 있다.
감광성 수지를 사용함으로써, 노광 및 현상의 공정만으로 층(128)을 제작할 수 있어, 드라이 에칭, 또는 웨트 에칭 등에 의한 도전층(124)의 표면에 대한 영향을 저감할 수 있다. 또한 네거티브형 감광성 수지를 사용하여 층(128)을 형성함으로써, 절연층(214)의 개구의 형성에 사용하는 포토 마스크(노광 마스크)와 동일한 포토 마스크를 사용하여, 층(128)을 형성할 수 있는 경우가 있다.
발광 소자(110) 위 및 수광 소자(150) 위에는 보호층(121)이 제공된다. 보호층(121)과 기판(152)은 접착층(142)을 개재(介在)하여 접착된다. 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 30의 (A)에서는, 기판(152)과 보호층(121) 사이의 공간이 접착층(142)으로 충전되어 있고, 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다. 또는 상기 공간을 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등)로 충전하고, 중공 밀봉 구조를 적용하여도 좋다. 이때 접착층(142)은 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)와 중첩되지 않도록 제공되어도 좋다. 또한 상기 공간을 테두리 형상으로 제공된 접착층(142)과는 다른 수지로 충전하여도 좋다.
접속부(130)에서는 절연층(214) 위에 전극(111C)이 제공된다. 도 30의 (A)에서는, 전극(111C)이, 도전층(124)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층과, 도전층(127)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층의 적층 구조인 예를 나타내었다. 전극(111C) 위에는 유기층(114)이 제공되고, 유기층(114) 위에는 투명 전극(113a) 및 반투과·반반사 전극(113b)이 제공된다. 전극(111C)과 투명 전극(113a)은 유기층(114)을 통하여 전기적으로 접속된다. 또한 접속부(130)에는 유기층(114)이 형성되지 않아도 된다. 접속부(130)에 유기층(114)이 형성되지 않는 경우, 전극(111C)과 투명 전극(113a)이 직접 접하여 전기적으로 접속된다.
도 30의 (A)에 나타낸 표시 장치(100)는 톱 이미션형이다. 발광 소자(110)가 발하는 광 L은 기판(152) 측에 사출된다. 또한 수광 소자(150)에 조사되는 광 L은 기판(152) 측으로부터 PD층(155)에 조사된다. 기판(152)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
기판(151)으로부터 절연층(214)까지의 적층 구조가 실시형태 1에서의 트랜지스터를 포함하는 층(101)에 상당한다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 모두 기판(151) 위에 형성된다. 이들 트랜지스터는 동일 재료 및 동일 공정으로 제작할 수 있다.
기판(151) 위에는 절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 제공된다. 절연층(211)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(213)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(215)은 트랜지스터를 덮어 제공된다. 절연층(214)은 트랜지스터를 덮어 제공되고, 평탄화층으로서의 기능을 가진다. 또한 게이트 절연층의 개수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 개수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 좋고 2층 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나의 층에는 물 및 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 외부로부터 트랜지스터로 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)으로서는 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 또는 질화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 또는 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.
평탄화층으로서 기능하는 절연층(214)에는 유기 절연층이 적합하다. 유기 절연층에 사용할 수 있는 재료로서는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다. 또한 절연층(214)을 유기 절연층과 무기 절연층의 적층 구조로 하여도 좋다. 절연층(214)의 최표층은 에칭 보호층으로서의 기능을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여 도전층(124) 또는 도전층(127) 등의 가공 시에, 절연층(214)에 오목부가 형성되는 것을 억제할 수 있다. 또는 절연층(214)에는 도전층(124) 또는 도전층(127) 등의 가공 시에, 오목부가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 소스 및 드레인으로서 기능하는 도전층(222a) 및 도전층(222b), 반도체층(231), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(213), 그리고 게이트로서 기능하는 도전층(223)을 가진다. 여기서는 동일한 도전막을 가공하여 얻어지는 복수의 층에 같은 해칭 패턴을 부여하였다. 절연층(211)은 도전층(221)과 반도체층(231) 사이에 위치한다. 절연층(213)은 도전층(223)과 반도체층(231) 사이에 위치한다.
본 실시형태의 표시 장치에 포함되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 또는 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 또는 보텀 게이트형 중 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층 상하에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 끼우는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속하고, 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동하여도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 인가하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 인가함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터에 사용되는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 가지는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 가지는 것이 바람직하다. 즉 본 실시형태의 표시 장치에는 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(이하 OS 트랜지스터)를 사용하는 것이 바람직하다.
결정성을 가지는 산화물 반도체로서는 CAAC(c-axis-aligned crystalline)-OS 및 nc(nanocrystalline)-OS 등을 들 수 있다.
또는 실리콘을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(Si 트랜지스터)를 사용하여도 좋다. 실리콘으로서는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 및 비정질 실리콘 등을 들 수 있다. 특히 반도체층에 저온 폴리실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)을 가지는 트랜지스터(이하 LTPS 트랜지스터라고도 함)를 사용할 수 있다. LTPS 트랜지스터는 전계 효과 이동도가 높고 주파수 특성이 양호하다.
LTPS 트랜지스터 등의 Si 트랜지스터를 적용함으로써, 고주파수로 구동할 필요가 있는 회로(예를 들어 소스 드라이버 회로)를 표시부와 동일 기판 상에 형성할 수 있다. 이에 의하여 표시 장치에 실장되는 외부 회로를 간략화할 수 있어, 부품 비용 및 실장 비용을 절감할 수 있다.
OS 트랜지스터는 비정질 실리콘을 사용한 트랜지스터와 비교하여 전계 효과 이동도가 매우 높다. 또한 OS 트랜지스터는 오프 상태에서의 소스-드레인 간의 누설 전류(이하 오프 전류라고도 함)가 현저히 작고, 상기 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적한 전하를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다. 또한 OS 트랜지스터를 적용함으로써 표시 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 실온하에서의 채널 폭 1μm당 OS 트랜지스터의 오프 전류값은 1aA(1×10-18A) 이하, 1zA(1×10-21A) 이하, 또는 1yA(1×10-24A) 이하로 할 수 있다. 또한 실온하에서의 채널 폭 1μm당 Si 트랜지스터의 오프 전류값은 1fA(1×10-15A) 이상 1pA(1×10-12A) 이하이다. 따라서 OS 트랜지스터의 오프 전류는 Si 트랜지스터의 오프 전류보다 10자릿수 정도 낮다고도 할 수 있다.
또한 화소 회로에 포함되는 발광 소자의 발광 휘도를 높게 하는 경우, 발광 소자에 흘리는 전류량을 크게 할 필요가 있다. 그러기 위해서는 화소 회로에 포함된, 발광 소자에 흘리는 전류량을 제어하는 구동 트랜지스터의 소스-드레인 간 전압을 높게 할 필요가 있다. OS 트랜지스터는 Si 트랜지스터와 비교하여 소스-드레인 간에서 내압이 높기 때문에, OS 트랜지스터의 소스-드레인 간에는 높은 전압을 인가할 수 있다. 따라서 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터를 OS 트랜지스터로 함으로써, 발광 소자에 흐르는 전류량을 크게 하여, 발광 소자의 발광 휘도를 높게 할 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하는 경우에 있어서, OS 트랜지스터는 Si 트랜지스터보다 게이트-소스 간 전압의 변화에 대하여 소스-드레인 간 전류의 변화를 작게 할 수 있다. 그러므로 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터로서 OS 트랜지스터를 적용함으로써 게이트-소스 간 전압의 변화에 의하여, 소스-드레인 간에 흐르는 전류를 잘게 정할 수 있기 때문에, 발광 소자에 흐르는 전류량을 제어할 수 있다. 그러므로 화소 회로에서의 계조를 크게 할 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 동작할 때 흐르는 전류의 포화 특성에 있어서, OS 트랜지스터는 소스-드레인 간 전압이 서서히 높아진 경우에도 Si 트랜지스터보다 안정된 전류(포화 전류)를 흘릴 수 있다. 그러므로 OS 트랜지스터를 구동 트랜지스터로서 사용함으로써, 예를 들어 발광 소자의 전류-전압 특성에 편차가 발생한 경우에도 발광 소자에 안정된 전류를 흘릴 수 있다. 즉 OS 트랜지스터는 포화 영역에서 동작하는 경우에 있어서, 소스-드레인 간 전압을 높게 하여도 소스-드레인 간 전류가 거의 변화되지 않기 때문에, 발광 소자의 발광 휘도를 안정적으로 할 수 있다.
화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터에 OS 트랜지스터를 사용함으로써, "흑색 들뜸(black floating)의 억제", "발광 휘도의 상승", "다계조화", 및 "발광 소자의 특성 편차의 억제" 등을 도모할 수 있다.
반도체층은 예를 들어 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘에서 선택되는 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 가지는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석에서 선택되는 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히 반도체층으로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐, 주석, 및 아연을 포함하는 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐, 갈륨, 주석, 및 아연을 포함하는 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐(In), 알루미늄(Al), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IAZO라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐(In), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IAGZO라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이러한 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서는, In:M:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:1:1.2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=2:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=3:1:2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:4.1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:7 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:8 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=6:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:2:5 또는 그 근방의 조성 등을 들 수 있다. 또한 근방의 조성이란, 원하는 원자수비의 ±30%의 범위를 포함한 것이다.
예를 들어 원자수비 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성이라고 기재하는 경우, In의 원자수비를 4로 하면, Ga의 원자수비가 1 이상 3 이하이고 Zn의 원자수비가 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성이라고 기재하는 경우, In의 원자수비를 5로 하면, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고 Zn의 원자수비가 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성이라고 기재하는 경우, In의 원자수비를 1로 하면, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고 Zn의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로부(164)가 가지는 트랜지스터와 표시부(162)가 가지는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 다른 구조이어도 좋다. 회로부(164)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(162)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.
표시부(162)가 가지는 트랜지스터의 모두를 OS 트랜지스터로 하여도 좋고, 표시부(162)가 가지는 트랜지스터의 모두를 Si 트랜지스터로 하여도 좋고, 표시부(162)가 가지는 트랜지스터의 일부를 OS 트랜지스터로 하고, 나머지를 Si 트랜지스터로 하여도 좋다.
예를 들어 표시부(162)에 LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터의 양쪽을 사용함으로써, 소비 전력이 낮고 구동 능력이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터를 조합하는 구성을 LTPO라고 호칭되는 경우가 있다. 또한 더 적합한 예로서, 배선 간의 도통, 비도통을 제어하기 위한 스위치로서 기능하는 트랜지스터에 OS 트랜지스터를 적용하고, 전류를 제어하는 트랜지스터에 LTPS 트랜지스터를 적용하면 바람직하다.
예를 들어 표시부(162)가 가지는 트랜지스터 중 하나는 발광 소자에 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터로서 기능하며, 구동 트랜지스터라고 부를 수 있다. 구동 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 발광 소자의 화소 전극과 전기적으로 접속된다. 상기 구동 트랜지스터에는 LTPS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 화소 회로에서 발광 소자에 흐르는 전류를 크게 할 수 있다.
한편, 표시부(162)가 가지는 트랜지스터의 다른 하나는 화소의 선택, 비선택을 제어하기 위한 스위치로서 기능하며, 선택 트랜지스터라고 부를 수 있다. 선택 트랜지스터의 게이트는 게이트선과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽은 신호선과 전기적으로 접속된다. 선택 트랜지스터에는 OS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 프레임 주파수를 현저히 작게(예를 들어 1fps 이하)하여도 화소의 계조를 유지할 수 있기 때문에, 정지 화상을 표시할 때에 드라이버를 정지시킴으로써 소비 전력을 저감할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 높은 개구율과, 높은 정세도와, 높은 표시 품위와, 낮은 소비 전력을 겸비할 수 있다.
도 30의 (B) 및 (C)에 트랜지스터의 다른 구성예를 나타내었다.
트랜지스터(209) 및 트랜지스터(210)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 채널 형성 영역(231i) 및 한 쌍의 저저항 영역(231n)을 가지는 반도체층(231), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽과 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽과 접속되는 도전층(222b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(225), 게이트로서 기능하는 도전층(223), 그리고 도전층(223)을 덮는 절연층(215)을 가진다. 절연층(211)은 도전층(221)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 절연층(225)은 적어도 도전층(223)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 또한 트랜지스터를 덮는 절연층(218)을 제공하여도 좋다.
도 30의 (B)에 나타낸 트랜지스터(209)에서는, 절연층(225)이 반도체층(231)의 상면 및 측면을 덮는 예를 나타내었다. 도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(225) 및 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)에 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
한편으로 도 30의 (C)에 나타낸 트랜지스터(210)에서는 절연층(225)이 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과는 중첩되지 않은다. 예를 들어, 도전층(223)을 마스크로 하여 절연층(225)을 가공함으로써, 도 30의 (C)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 30의 (C)에서는 절연층(225) 및 도전층(223)을 덮어 절연층(215)이 제공되고, 절연층(215)의 개구를 통하여 도전층(222a) 및 도전층(222b)의 각각이 저저항 영역(231n)과 접속되어 있다.
기판(151)에서 기판(152)으로 중첩되지 않은 영역에는 접속부(204)가 제공된다. 접속부(204)에서는, 배선(165)이 전극(166) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(172)와 전기적으로 접속된다. 전극(166)은 도전층(124)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층과, 도전층(127)과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전층의 적층 구조인 예를 나타내었다. 접속부(204)의 상면에서는 전극(166)이 노출된다. 이에 의하여 접속층(242)을 통하여 접속부(204)와 FPC(172)를 전기적으로 접속할 수 있다.
기판(152)의 기판(151) 측의 면에는 차광층(117)이 제공되는 것이 바람직하다. 차광층(117)은 인접한 EL층(112)과 PD층(155) 사이, 인접한 2개의 발광 소자(110) 사이, 접속부(130), 및 회로부(164) 등에 제공할 수 있다. 또한 기판(152)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다.
발광 소자(110) 및 수광 소자(150)를 덮는 보호층(121)을 제공함으로써, 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하고, 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)의 신뢰성을 높일 수 있다.
기판(152)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 기판(151)에 사용하는 재료의 투광성은 불문한다.
기판(151) 및 기판(152)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지 등을 사용할 수 있다. 기판(151) 및 기판(152)에 가요성을 가지는 재료를 사용하면, 표시 장치(100)의 가요성을 높일 수 있다.
접착층(142)으로서는 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 또는 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, 및 EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히 에폭시 수지 등의 투습성이 낮은 재료가 바람직하다. 또한 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한 예를 들어 접착 시트를 사용하여도 좋다.
접속층(242)으로서는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 또는 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
도 31은 표시 장치(100)의 구성예를 나타낸 단면 개략도이고, 도 30의 (A)에 나타낸 표시 장치(100)의 기판(152) 위에 센서(156)를 제공한 구성예이다. 센서(156)는 예를 들어 표시부(162)로의 대상물의 터치(비접촉을 포함함)를 검출하는 기능을 가지는 터치 센서로 할 수 있다. 센서(156)가 터치 센서로서의 기능을 가지는 경우, 상기 터치(비접촉을 포함함)의 검출은, 수광 소자(150)를 사용하여 수행하지 않아도 된다. 이 경우, 예를 들어 표시부(162)에 손가락 또는 손바닥 등을 접촉시킨 경우에 수광 소자(150)에 의하여 지문 또는 장문을 촬상할 수 있다. 상기와 같이, 표시 장치(100)에 센서(156)를 제공함으로써, 표시 장치(100)를 가지는 전자 기기는 대상물의 터치(비접촉을 포함함)의 검출과, 지문 또는 장문의 화상을 사용한 개인 인증의 양쪽을 수행할 수 있다. 따라서 표시 장치(100)를 가지는 전자 기기를 다기능의 전자 기기로 할 수 있다. 또한 센서(156)를 사용하여, 지문 또는 장문의 화상을 사용한 개인 인증을 수행하여도 좋다. 또한 표시 장치(100)가 센서(156)를 가지는 경우이어도, 표시부(162)로의 대상물의 터치(비접촉을 포함함)를 수광 소자(150)를 사용하여 검출하여도 좋다.
도 31에서는 센서(156)가 기판(152) 위에 제공되는, 즉 센서(156)가 온 셀 방식으로 표시 장치(100)에 실장되는 예를 나타내었다. 또한 센서(156)는 아웃셀 방식으로 표시 장치(100)에 실장되어도 좋고, 인셀 방식으로 표시 장치(100)에 실장되어도 좋다.
도 32의 (A)에 나타낸 표시 장치(100)는 보텀 이미션형 표시 장치인 점에서 도 30의 (A)에 나타낸 표시 장치(100)와 주로 상이하다.
발광 소자(110)가 발하는 광 L은 기판(151) 측에 사출된다. 또한 수광 소자(150)에 조사되는 광 L은 기판(151) 측으로부터 PD층(155)에 조사된다. 기판(151)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 기판(152)에 사용하는 재료의 투광성은 불문한다.
기판(151)과 트랜지스터(201) 사이, 및 기판(151)과 트랜지스터(205) 사이에는, 차광층(117)을 형성하는 것이 바람직하다. 도 32의 (A)에서는, 기판(151) 위에 차광층(117)이 제공되고, 차광층(117)을 덮도록 절연층(153)이 제공되고, 절연층(153) 위에 트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205) 등이 제공된 예를 나타내었다.
도 30의 (A), 도 31, 및 도 32의 (A)에서는 층(128)의 상면과 도전층(124)의 상면이 실질적으로 일치하고 있지만 본 발명의 일 형태는 이에 한정되지 않는다. 도 32의 (B1) 내지 (B4)는 층(128)과 그 주변을 포함하는 영역의 확대도이고, 도 30의 (A), 도 31, 및 도 32의 (A)에 나타낸 구성의 변형예이다.
도 32의 (B1)에서는, 층(128)의 상면이 도전층(124)의 상면보다 높은 예를 나타내었다. 도 32의 (B1)에 나타낸 예에서는, 층(128)의 상면은 중심으로 향하여 완만하게 볼록한 형상을 가진다.
도 32의 (B2)에서는, 층(128)의 상면이 도전층(124)의 상면보다 낮은 예를 나타내었다. 도 32의 (B2)에 나타낸 예에서는, 층(128)의 상면은 중심으로 향하여 완만하게 오목한 형상을 가진다.
도 32의 (B3)에서는, 층(128)의 상면이 도전층(124)의 상면보다 높고, 또한 층(128)의 상부가 도전층(124)에 형성된 오목부보다 퍼지고 형성된 예를 나타내었다. 도 32의 (B3)에 나타낸 예에서는, 층(128)의 일부가 도전층(124)의 실질적으로 평탄한 영역의 일부를 덮어 형성되는 경우가 있다.
도 32의 (B4)에서는, 도 32의 (B3)에 나타낸 예에서 층(128)의 상면의 일부에 오목부가 더 형성된 예를 나타내었다. 상기 오목부는 중심으로 향하여 완만하게 오목한 형상을 가진다.
[표시 모듈 2]
도 33의 (A)에 표시 모듈(280)의 사시도를 나타내었다. 표시 모듈(280)은 표시 장치(100)와 FPC(290)를 가진다. 상술한 바와 같이, 표시 장치의 기판에 FPC 등의 커넥터가 장착된 것, 또는 상기 기판에 IC가 실장된 것을 표시 모듈이라고 부른다.
표시 모듈(280)은 기판(291) 및 기판(292)을 가진다. 표시 모듈(280)은 표시부(281)를 가진다. 표시부(281)는 표시 모듈(280)에서의 화상을 표시하는 영역이고, 후술하는 화소부(284)에 제공되는 각 화소로부터의 광을 시인할 수 있는 영역이다.
도 33의 (B)에 기판(291) 측의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도를 나타내었다. 기판(291) 위에는 회로부(282)와, 회로부(282) 위의 화소 회로부(283)와, 화소 회로부(283) 위의 화소부(284)가 적층된다. 또한 기판(291) 위의, 화소부(284)로 중첩되지 않은 부분에 FPC(290)와 접속하기 위한 단자부(285)가 제공된다. 단자부(285)와 회로부(282)는 복수의 배선으로 구성되는 배선부(286)에 의하여 전기적으로 접속된다.
화소부(284)는 매트릭스상으로 배열된 복수의 화소(284a)를 가진다. 도 33의 (B)의 오른쪽에 하나의 화소(284a)의 확대도를 나타내었다. 화소(284a)는 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 및 수광 소자(150)를 가진다.
화소 회로부(283)는 매트릭스상으로 배열된 복수의 화소 회로(283a)를 가진다.
하나의 화소 회로(283a)는 하나의 화소(284a)가 가지는 복수의 소자의 구동을 제어하는 회로이다. 하나의 화소 회로(283a)는 소자의 구동을 제어하는 회로를 4개 가지는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 화소 회로(283a)는 하나의 발광 소자당 하나의 선택 트랜지스터와, 하나의 전류 제어용 트랜지스터(구동 트랜지스터)와, 용량 소자를 적어도 가지는 구성으로 할 수 있다. 이때, 선택 트랜지스터의 게이트에는 게이트 신호가, 소스에는 비디오 신호가 각각 입력된다. 이에 의하여, 액티브 매트릭스형 표시 장치가 실현된다.
회로부(282)는 화소 회로부(283)의 각 화소 회로(283a)를 구동하는 회로를 가진다. 예를 들어, 게이트선 구동 회로, 및 소스선 구동 회로 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 것이 바람직하다. 이 외에, 연산 회로, 메모리 회로, 및 전원 회로 등 중 적어도 하나를 가져도 좋다.
FPC(290)는 외부로부터 회로부(282)에 비디오 신호 또는 전원 전위 등을 공급하기 위한 배선으로서 기능한다. 또한 FPC(290) 상에 IC가 실장되어도 좋다.
표시 모듈(280)은 화소부(284)의 아래쪽에 화소 회로부(283) 및 회로부(282) 중 한쪽 또는 양쪽이 적층된 구성으로 할 수 있기 때문에, 표시부(281)의 개구율(유효 표시 면적비)을 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 표시부(281)의 개구율은 40% 이상 100% 미만, 바람직하게는 50% 이상 95% 이하, 더 바람직하게는 60% 이상 95% 이하로 할 수 있다. 또한 화소(284a)를 매우 높은 밀도로 배치할 수 있고, 표시부(281)의 정세도를 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어, 표시부(281)에는 2000ppi 이상, 바람직하게는 3000ppi 이상, 더 바람직하게는 5000ppi 이상, 더욱 바람직하게는 6000ppi 이상이고, 20000ppi 이하 또는 30000ppi 이하의 정세도로 화소(284a)가 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 표시 모듈(280)은 매우 고정세하기 때문에, 헤드마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 또는 안경형 AR용 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 렌즈를 통하여 표시 모듈(280)의 표시부를 시인하는 구성이어도, 표시 모듈(280)은 매우 고정세한 표시부(281)를 가지기 때문에, 렌즈로 표시부가 확대되어도 화소가 시인되지 않고, 몰입감이 높은 표시를 수행할 수 있다. 또한 표시 모듈(280)은 이에 한정되지 않고, 비교적 소형의 표시부를 가지는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 손목시계 등의 장착형 전자 기기의 표시부에 적합하게 사용할 수 있다.
도 34에 나타낸 표시 장치(100)는 기판(301), 발광 소자(110), 수광 소자(150), 용량 소자(240), 및 트랜지스터(310)를 가진다.
기판(301)은 도 33의 (A) 및 (B)에서의 기판(291)에 상당한다. 기판(301)으로부터 절연층(255b)까지의 적층 구조가 실시형태 1에서의 트랜지스터를 포함하는 층(101)에 상당한다.
트랜지스터(310)는 기판(301)에 채널 형성 영역을 가지는 트랜지스터이다. 기판(301)으로서는 예를 들어 단결정 실리콘 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다. 트랜지스터(310)는 기판(301)의 일부, 도전층(311), 저저항 영역(312), 절연층(313), 및 절연층(314)을 가진다. 도전층(311)은 게이트 전극으로서 기능한다. 절연층(313)은 기판(301)과 도전층(311) 사이에 위치하고, 게이트 절연층으로서 기능한다. 저저항 영역(312)은 기판(301)에 불순물이 도핑된 영역이고, 소스 또는 드레인으로서 기능한다. 절연층(314)은 도전층(311)의 측면을 덮어 제공된다.
또한 기판(301)에 매립되도록, 인접한 2개의 트랜지스터(310)들 사이에 소자 분리층(315)이 제공된다.
또한 트랜지스터(310)를 덮어 절연층(261)이 제공되고, 절연층(261) 위에 용량 소자(240)가 제공된다.
용량 소자(240)는 도전층(241)과, 도전층(245)과, 이들 사이에 위치하는 절연층(243)을 가진다. 도전층(241)은 용량 소자(240)의 한쪽 전극으로서 기능하고, 도전층(245)은 용량 소자(240)의 다른 쪽 전극으로서 기능하고, 절연층(243)은 용량 소자(240)의 유전체로서 기능한다.
도전층(241)은 절연층(261) 위에 제공되고, 절연층(254)에 매립된다. 도전층(241)은 절연층(261)에 매립된 플러그(271)에 의하여 트랜지스터(310)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 절연층(243)은 도전층(241)을 덮어 제공된다. 도전층(245)은 절연층(243)을 개재하여 도전층(241)과 중첩된 영역에 제공된다. 또한 절연층(254)에 매립된 도전층은 용량의 전극으로서의 기능을 가지지 않아도 도전층(241)이라고 기재한다.
용량 소자(240)를 덮어 절연층(255a)이 제공되고, 절연층(255a) 위에 절연층(255b)이 제공된다.
절연층(255a), 절연층(255b)으로서는 각각, 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 및 질화산화 절연막 등의 각종 무기 절연막을 적합하게 사용할 수 있다. 절연층(255a)으로서는 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 또는 산화 알루미늄막 등의 산화 절연막 또는 산화질화 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(255b)으로서는 질화 실리콘막 또는 질화산화 실리콘막 등의 질화 절연막 또는 질화산화 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 더 구체적으로는, 절연층(255a)으로서 산화 실리콘막을 사용하고, 절연층(255b)으로서 질화 실리콘막을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(255b)은 에칭 보호막으로서의 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또는 절연층(255a)으로서 질화 절연막 또는 질화산화 절연막을 사용하고, 절연층(255b)으로서 산화 절연막 또는 산화질화 절연막을 사용하여도 좋다. 본 실시형태에서는 절연층(255b)에 오목부가 제공된 예를 나타내었지만, 절연층(255b)에 오목부가 제공되지 않아도 된다.
절연층(255b) 위에 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)가 제공된다. 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)는 도 2의 (A) 등에 나타낸 구성과 같다. 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)의 자세한 사항에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다. 인접한 발광 소자(110)와 수광 소자(150) 사이에는 절연층(125)과, 절연층(125) 위의 절연층(126)이 제공된다. 또한 도 34에는 나타내지 않았지만, 인접한 2개의 발광 소자(110) 사이에도 절연층(125)과, 절연층(125) 위의 절연층(126)이 제공된다.
발광 소자(110)의 전극(111) 및 수광 소자(150)의 전극(111S)은 절연층(243), 절연층(255a), 및 절연층(255b)에 매립된 플러그(256), 절연층(254)에 매립된 도전층(241), 및 절연층(261)에 매립된 플러그(271)에 의하여 트랜지스터(310)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 예를 들어, 전극(111)은 플러그(256)와 접한 영역을 가진다. 예를 들어, 전극(111)의 하면은 플러그(256)의 상면과 접한 영역을 가진다. 절연층(255b)의 상면의 높이와 플러그(256)의 상면의 높이는 일치 또는 실질적으로 일치한다. 플러그에는 각종 도전 재료를 사용할 수 있다.
또한 발광 소자(110) 위 및 수광 소자(150) 위에는 보호층(121)이 제공된다. 보호층(121) 위에는 접착층(142)에 의하여 기판(152)이 접합된다. 발광 소자(110) 및 수광 소자(150)로부터 기판(152)까지의 구성요소에 대한 자세한 사항에 대해서는 실시형태 1을 참조할 수 있다. 기판(152)은 도 33의 (A)에서의 기판(292)에 상당한다.
도 35에 나타낸 표시 장치(100)는 각각 반도체 기판에 채널이 형성되는 트랜지스터(310A)와 트랜지스터(310B)가 적층된 구성을 가진다. 또한 이후의 표시 장치에 대한 설명에서는 위에서 설명한 표시 장치와 같은 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
표시 장치(100)는, 트랜지스터(310B), 용량 소자(240), 발광 소자(110), 및 수광 소자(150)가 제공된 기판(301B)과, 트랜지스터(310A)가 제공된 기판(301A)이 접합된 구성을 가진다.
여기서, 기판(301B)의 하면에 절연층(345)을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 기판(301A) 위에 제공된 절연층(261) 위에 절연층(346)을 제공하는 것이 바람직하다. 절연층(345) 및 절연층(346)은 보호층으로서 기능하는 절연층이고, 기판(301B) 및 기판(301A)으로 불순물이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 절연층(345) 및 절연층(346)으로서는 보호층(121)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다.
기판(301B)에는 기판(301B) 및 절연층(345)을 관통하는 플러그(343)가 제공된다. 여기서 플러그(343)의 측면을 덮어 절연층(344)을 제공하는 것이 바람직하다. 절연층(344)은 보호층으로서 기능하는 절연층이고, 기판(301B)으로 불순물이 확산되는 것을 억제할 수 있다. 절연층(344)으로서는 보호층(121)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다.
또한 도전층(342)이, 기판(301B)의 이면(기판(152) 측과는 반대 측의 표면) 측이며, 절연층(345)의 아래에 제공된다. 도전층(342)은 절연층(335)에 매립되도록 제공되는 것이 바람직하다. 또한 도전층(342)과 절연층(335)의 하면은 평탄화되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 도전층(342)은 플러그(343)와 전기적으로 접속된다.
한편으로 도전층(341)이, 기판(301A)과 기판(301B) 사이에서 절연층(346) 위에 제공된다. 도전층(341)은 절연층(336)에 매립되도록 제공되는 것이 바람직하다. 또한 도전층(341)과 절연층(336)의 상면은 평탄화되어 있는 것이 바람직하다.
도전층(341)과 도전층(342)이 접합됨으로써 기판(301A)과 기판(301B)이 전기적으로 접속된다. 여기서, 도전층(342)과 절연층(335)으로 형성되는 면과 도전층(341)과 절연층(336)으로 형성되는 면의 평탄성을 향상시켜 둠으로써, 도전층(341)과 도전층(342)의 접합을 양호하게 할 수 있다.
도전층(341) 및 도전층(342)으로서는 같은 도전 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, 및 W에서 선택되는 원소를 포함하는 금속막, 또는 상술한 원소를 성분으로 하는 금속 질화물막(질화 타이타늄막, 질화 몰리브데넘막, 또는 질화 텅스텐막) 등을 사용할 수 있다. 특히 도전층(341) 및 도전층(342)에 구리를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 Cu-Cu 직접 접합 기술(Cu(구리)의 패드끼리를 접속함으로써 전기적 도통을 도모하는 기술)을 적용할 수 있다.
도 36에 나타낸 표시 장치(100)는 도전층(341)과 도전층(342)을, 범프(347)를 개재하여 접합하는 구성을 가진다.
도 36에 나타낸 바와 같이, 도전층(341)과 도전층(342) 사이에 범프(347)를 제공함으로써 도전층(341)과 도전층(342)을 전기적으로 접속할 수 있다. 범프(347)는 예를 들어, 금(Au), 니켈(Ni), 인듐(In), 또는 주석(Sn) 등을 포함하는 도전 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한 예를 들어 범프(347)로서 땜납을 사용하는 경우가 있다. 또한 절연층(345)과 절연층(346) 사이에 접착층(348)을 제공하여도 좋다. 또한 범프(347)를 제공하는 경우, 절연층(335) 및 절연층(336)을 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
도 37에 나타낸 표시 장치(100)는 트랜지스터의 구성이 도 34에 나타낸 표시 장치(100)와 상이하다.
트랜지스터(320)는 OS 트랜지스터로 할 수 있다. 또는 트랜지스터(320)로서 Si 트랜지스터를 사용하여도 좋다.
도 33의 (B)에 나타낸 회로부(282)가 가지는 트랜지스터와 화소 회로부(283)가 가지는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 다른 구조이어도 좋다. 회로부(282)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 화소 회로부(283)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.
화소 회로부(283)가 가지는 트랜지스터의 모두를 OS 트랜지스터로 하여도 좋고, 화소 회로부(283)가 가지는 트랜지스터의 모두를 Si 트랜지스터로 하여도 좋고, 화소 회로부(283)가 가지는 트랜지스터의 일부를 OS 트랜지스터로 하고, 나머지를 Si 트랜지스터로 하여도 좋다.
예를 들어 화소 회로부(283)에 LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터의 양쪽을 사용함으로써, 소비 전력이 낮고 구동 능력이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 예를 들어 배선 간의 도통, 비도통을 제어하기 위한 스위치로서 기능하는 트랜지스터에 OS 트랜지스터를 적용하고, 전류를 제어하는 트랜지스터에 LTPS 트랜지스터를 적용하면 바람직하다.
트랜지스터(320)는 반도체층(321), 절연층(323), 도전층(324), 한 쌍의 도전층(325), 절연층(326), 및 도전층(327)을 가진다.
기판(331)은 도 33의 (A) 및 (B)에서의 기판(291)에 상당한다. 기판(331)으로부터 절연층(255b)까지의 적층 구조가 실시형태 1에서의 트랜지스터를 포함하는 층(101)에 상당한다. 기판(331)으로서는 절연성 기판 또는 반도체 기판을 사용할 수 있다.
기판(331) 위에는 절연층(332)이 제공된다. 절연층(332)은 기판(331)으로부터 트랜지스터(320)로 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것, 그리고 반도체층(321)으로부터 절연층(332) 측으로 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(332)으로서는 예를 들어 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 또는 질화 실리콘막 등, 산화 실리콘막보다 수소 또는 산소가 확산되기 어려운 막을 사용할 수 있다.
절연층(332) 위에 도전층(327)이 제공되고, 도전층(327)을 덮어 절연층(326)이 제공된다. 도전층(327)은 트랜지스터(320)의 제 1 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(326)의 일부는 제 1 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(326)에서 적어도 반도체층(321)과 접하는 부분에는, 산화 실리콘막 등의 산화물 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(326)의 상면은 평탄화되어 있는 것이 바람직하다.
반도체층(321)은 절연층(326) 위에 제공된다. 반도체층(321)은 반도체 특성을 가지는 금속 산화물막을 가지는 것이 바람직하다. 한 쌍의 도전층(325)은 반도체층(321) 위에 접하여 제공되고, 소스 전극 및 드레인 전극으로서 기능한다.
한 쌍의 도전층(325)의 상면 및 측면, 그리고 반도체층(321)의 측면 등을 덮어 절연층(328)이 제공되고, 절연층(328) 위에 절연층(264)이 제공된다. 절연층(328)은 절연층(264) 등으로부터 반도체층(321)으로 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것, 그리고 반도체층(321)으로부터 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(328)으로서는 상기 절연층(332)과 같은 절연막을 사용할 수 있다.
절연층(328) 및 절연층(264)에는 반도체층(321)에 도달하는 개구가 제공된다. 상기 개구의 내부에는, 절연층(264), 절연층(328), 및 도전층(325)의 측면, 그리고 반도체층(321)의 상면에 접하는 절연층(323)과, 도전층(324)이 매립된다. 도전층(324)은 제 2 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(323)은 제 2 게이트 절연층으로서 기능한다.
도전층(324)의 상면, 절연층(323)의 상면, 및 절연층(264)의 상면은 각각 높이가 일치 또는 실질적으로 일치하도록 평탄화 처리되어 있고, 이들을 덮어 절연층(329) 및 절연층(265)이 제공된다.
절연층(264) 및 절연층(265)은 층간 절연층으로서 기능한다. 절연층(329)은 트랜지스터(320)에 예를 들어 절연층(265)으로부터 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(329)으로서는 상기 절연층(328) 및 절연층(332)과 같은 절연막을 사용할 수 있다.
한 쌍의 도전층(325)의 한쪽과 전기적으로 접속하는 플러그(274)는 절연층(265), 절연층(329), 절연층(264), 및 절연층(328)에 매립되도록 제공된다. 여기서 플러그(274)는 절연층(265), 절연층(329), 절연층(264), 및 절연층(328)의 각각의 개구의 측면, 및 도전층(325)의 상면의 일부를 덮는 도전층(274a)과, 도전층(274a)의 상면에 접하는 도전층(274b)을 가지는 것이 바람직하다. 이때 도전층(274a)으로서 수소 및 산소가 확산되기 어려운 도전 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 도 37에 나타낸 표시 장치는 OS 트랜지스터를 가지고, 또한 MML(메탈 마스크리스) 구조의 발광 소자를 가지는 구성이다. 상기 구성으로 함으로써, 트랜지스터에 흐를 수 있는 누설 전류, 및 인접한 발광 소자들 사이에 흐를 수 있는 누설 전류(가로 누설 전류, 사이드 리크 전류 등이라고도 함)를 매우 낮게 할 수 있다. 또한 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 화상을 표시한 경우, 관찰자가 화상의 선명함, 화상의 날카로움, 높은 채도, 및 높은 명암비 중 어느 하나 또는 복수를 느낄 수 있다. 또한 트랜지스터에 흐를 수 있는 누설 전류 및 발광 소자 사이의 가로 누설 전류가 매우 낮은 구성으로 함으로써, 흑색 표시 시에 발생할 수 있는 광 누설(소위 하얗게 보이는 현상) 등이 가능한 한 적은 표시(깊은 흑색 표시라고도 함)로 할 수 있다.
특히 MML 구조의 발광 소자 중에서도 상술한 SBS 구조를 적용하면, 발광 소자 사이에 제공되는 층이 분단된 구성이 되기 때문에, 사이드 리크가 없거나 또는 사이드 리크가 매우 적은 표시로 할 수 있다.
도 38에 나타낸 표시 장치(100)는 각각 채널이 형성되는 반도체에 산화물 반도체를 가지는 트랜지스터(320A)와 트랜지스터(320B)가 적층된 구성을 가진다.
트랜지스터(320A), 트랜지스터(320B), 및 그 주변의 구성에 대해서는 도 37에 나타낸 표시 장치(100)를 원용할 수 있다.
또한 여기서는 산화물 반도체를 가지는 트랜지스터를 2개 적층하는 구성으로 하였지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 3개 이상의 트랜지스터를 적층하는 구성으로 하여도 좋다.
도 39에 나타낸 표시 장치(100)는 기판(301)에 채널이 형성되는 트랜지스터(310)와, 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물을 포함하는 트랜지스터(320)가 적층된 구성을 가진다.
트랜지스터(310)를 덮어 절연층(261)이 제공되고, 절연층(261) 위에 도전층(251)이 제공된다. 또한 도전층(251)을 덮어 절연층(262)이 제공되고, 절연층(262) 위에 도전층(252)이 제공된다. 도전층(251) 및 도전층(252)은 각각 배선으로서 기능한다. 또한 도전층(252)을 덮어 절연층(263) 및 절연층(332)이 제공되고, 절연층(332) 위에 트랜지스터(320)가 제공된다. 또한 트랜지스터(320)를 덮어 절연층(265)이 제공되고, 절연층(265) 위에 용량 소자(240)가 제공된다. 용량 소자(240)와 트랜지스터(320)는 플러그(274)에 의하여 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(320)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다. 또한 트랜지스터(310)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터, 또는 상기 화소 회로를 구동하기 위한 구동 회로(게이트선 구동 회로 또는 소스선 구동 회로)를 구성하는 트랜지스터로서 사용할 수 있다. 또한 트랜지스터(310) 및 트랜지스터(320)는 연산 회로 또는 기억 회로 등의 각종 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 발광 소자의 직하에 화소 회로뿐만 아니라 예를 들어 구동 회로를 형성할 수 있기 때문에, 표시 영역 주변에 구동 회로를 제공하는 경우에 비하여 표시 장치를 소형화할 수 있다.
도 40의 (A), (B), 도 41의 (A), (B), 및 도 42는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성예를 나타낸 상면 개략도이다. 도 40의 (A) 내지 도 42에 있어서, 동일한 층에 제공되는 요소에는 동일한 해칭 패턴을 붙였다.
도 40의 (A)에서는, 도전층(327), 도전층(327S), 반도체층(321), 및 반도체층(321S)을 나타내었다. 반도체층(321)은 도전층(327)과 중첩된 영역을 가지고, 반도체층(321S)은 도전층(327S)과 중첩된 영역을 가진다.
도 40의 (B)는 도 40의 (A)에 나타낸 구성에, 도전층(325a), 도전층(325b), 도전층(325Sa), 도전층(325Sb), 도전층(324), 도전층(324S), 및 도전층(322)을 추가한 구성예이다. 도전층(327), 반도체층(321), 도전층(325a), 도전층(325b), 및 도전층(324)으로 트랜지스터(320)가 구성되고, 도전층(327S), 반도체층(321S), 도전층(325Sa), 도전층(325Sb), 및 도전층(324S)으로 트랜지스터(320S)가 구성된다. 트랜지스터(320)는 예를 들어 도 37에 나타낸 발광 소자(110)가 가지는 전극(111)과 전기적으로 접속되는 트랜지스터로 할 수 있다. 또한 트랜지스터(320S)는 예를 들어 도 37에 나타낸 수광 소자(150)가 가지는 전극(111S)과 전기적으로 접속되는 트랜지스터로 할 수 있다.
도전층(327)은 트랜지스터(320)의 제 1 게이트 전극으로서의 기능을 가지고, 도전층(324)은 트랜지스터(320)의 제 2 게이트 전극으로서의 기능을 가진다. 도전층(325a)은 트랜지스터(320)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서의 기능을 가지고, 도전층(325b)은 트랜지스터(320)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서의 기능을 가진다. 도전층(327S)은 트랜지스터(320S)의 제 1 게이트 전극으로서의 기능을 가지고, 도전층(324S)은 트랜지스터(320S)의 제 2 게이트 전극으로서의 기능을 가진다. 도전층(325Sa)은 트랜지스터(320S)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서의 기능을 가지고, 도전층(325Sb)은 트랜지스터(320S)의 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서의 기능을 가진다.
도전층(325b)은 콘택트부(351)를 통하여 도전층(322)과 전기적으로 접속된다. 도전층(322)에는 예를 들어 정전위를 공급할 수 있다. 도전층(322)에 정전위를 공급함으로써 도전층(325b)에 정전위가 공급된다.
도 40의 (B), 도 41의 (A) 및 (B)에 있어서, 콘택트부를 점선으로 둘러싸여 나타내었다. 또한 일례로서 도 40의 (B)에서는 콘택트부를 직사각형으로 하였지만 콘택트부의 형상은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 모서리가 둥그스름한 형상으로 하여도 좋다.
도 41의 (A)는 도 40의 (B)에 나타낸 구성에, 도전층(241), 도전층(241Sa), 도전층(241Sb), 도전층(245), 및 도전층(245S)을 추가한 구성예이다. 도전층(241), 및 도전층(245)으로 용량 소자(240)가 구성되고, 도전층(241Sa), 및 도전층(245S)으로 용량 소자(240S)가 구성된다. 또한 도 41의 (A)에서는, 도전층(325a), 도전층(325b), 도전층(325Sa), 및 도전층(325Sb)에서 도전층(241), 도전층(241Sa), 또는 도전층(241Sb)으로 중첩된 부분을 점선으로 나타내었다.
도전층(325a)은 콘택트부(352)를 통하여 도전층(241)과 전기적으로 접속된다. 도전층(325Sa)은 콘택트부(353)를 통하여 도전층(241Sa)과 전기적으로 접속된다. 도전층(325Sb)은 콘택트부(354)를 통하여 도전층(241Sb)과 전기적으로 접속된다.
도 41의 (B)는 도 41의 (A)에 나타낸 구성에, 전극(111), 전극(111S), 및 광학 조정층(116)을 추가한 구성예이다. 또한 도 41의 (B)에서는, 도전층(241), 도전층(241Sa), 및 도전층(241Sb)에서 전극(111) 또는 전극(111S)으로 중첩된 부분을 점선으로 나타내었다.
도전층(241)은 콘택트부(355)를 통하여 전극(111)과 전기적으로 접속된다. 도전층(241Sb)은 콘택트부(356)를 통하여 전극(111S)과 전기적으로 접속된다.
도 42는 도 41의 (B)에 나타낸 구성에, 투명 전극(113a) 및 반투과·반반사 전극(113b)을 추가한 구성예이다. 또한 도 42에서는, 전극(111), 전극(111S), 및 광학 조정층(116)에서 투명 전극(113a)으로 중첩된 부분을 점선으로 나타내었다.
도 42에 나타낸 바와 같이, 투명 전극(113a)은 전극(111), 전극(111S), 및 광학 조정층(116)을 덮어 제공될 수 있다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수광 소자(수광 디바이스라고도 함)와 발광 소자(발광 디바이스라고도 함)를 가진다. 또는 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수발광 소자(수발광 디바이스라고도 함)와 발광 소자를 가지는 구성으로 하여도 좋다.
우선, 수광 소자와 발광 소자를 가지는 표시 장치에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수발광부에 수광 소자와 발광 소자를 가진다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 수발광부에 발광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 상기 수발광부에 화상을 표시할 수 있다. 또한 상기 수발광부에는 수광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 수발광부는 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽도 가진다. 수발광부는 이미지 센서 또는 터치 센서 등으로서 사용할 수 있다. 즉 수발광부에서 광을 검출함으로써, 화상의 촬상, 대상물(손가락 또는 펜 등)의 터치 조작의 검출이 가능하다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 발광 소자를 센서의 광원으로서 이용할 수 있다. 따라서 표시 장치와 별도로 수광부 및 광원을 제공하지 않아도 되므로, 전자 기기의 부품 점수를 삭감할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 수발광부가 가지는 발광 소자로부터 방출된 광이 대상물에서 반사(또는 산란)될 때, 수광 소자가 그 반사광(또는 산란광)을 검출할 수 있기 때문에, 어두운 곳에서도 촬상, 터치 조작의 검출 등이 가능하다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치가 가지는 발광 소자는 표시 소자(표시 디바이스라고도 함)로서 기능한다.
발광 소자로서는 OLED 또는 QLED 등의 EL 소자(EL 디바이스라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다. EL 소자가 가지는 발광 물질로서는 형광을 발하는 물질(형광 재료), 인광을 발하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(예를 들어 퀀텀닷 재료), 및 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(TADF) 재료) 등을 들 수 있다. 또한 발광 소자로서 마이크로 LED 등의 LED를 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 광을 검출하는 기능을 가진다.
수광 소자를 이미지 센서로서 사용하는 경우, 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다. 예를 들어 표시 장치는 스캐너로서 사용할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치가 적용된 전자 기기는 이미지 센서로서의 기능을 사용하여 지문 또는 장문 등의 생체 정보에 따른 데이터를 취득할 수 있다. 즉 표시 장치에 생체 인증용 센서를 내장시킬 수 있다. 표시 장치가 생체 인증용 센서를 내장함으로써, 표시 장치와는 별도로 생체 인증용 센서를 제공하는 경우에 비하여 전자 기기의 부품 점수를 적게 할 수 있기 때문에, 전자 기기의 소형화 및 경량화가 가능하다.
또한 수광 소자를 터치 센서로서 사용하는 경우, 표시 장치는 수광 소자를 사용하여 대상물의 터치 조작을 검출할 수 있다.
수광 소자로서는 예를 들어 pn형 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 소자는 수광 소자에 입사되는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 소자(광전 변환 디바이스라고도 함)로서 기능한다. 수광 소자에 입사되는 광의 양에 따라 수광 소자로부터 발생하는 전하량이 결정된다.
특히 수광 소자로서, 유기 화합물을 포함하는 층을 가지는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 형상 및 디자인의 자유도가 높으므로, 다양한 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 형태에서는, 발광 소자로서 유기 EL 소자(유기 EL 디바이스라고도 함)를 사용하고, 수광 소자로서 유기 포토다이오드를 사용한다. 유기 EL 소자 및 유기 포토다이오드는 동일한 기판에 형성할 수 있다. 따라서 유기 EL 소자를 사용한 표시 장치에 유기 포토다이오드를 내장시킬 수 있다.
유기 EL 소자 및 유기 포토다이오드를 구성하는 모든 층을 개별적으로 형성하려면, 성막 공정수가 방대해진다. 다만 유기 포토다이오드는 유기 EL 소자와 공통된 구성으로 할 수 있는 층이 많기 때문에, 공통된 구성으로 할 수 있는 층은 일괄적으로 성막함으로써, 성막 공정의 증가를 억제할 수 있다.
예를 들어 한 쌍의 전극 중 한쪽(공통 전극)을 수광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 할 수 있다. 또한 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 수광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 하여도 좋다. 이와 같이, 수광 소자 및 발광 소자가 공통된 층을 포함함으로써, 성막 횟수 및 마스크의 개수를 줄일 수 있어, 표시 장치의 제작 공정을 삭감하고 제작 비용을 절감할 수 있다. 또한 표시 장치의 기존의 제조 장치 및 제조 방법을 사용하여 수광 소자를 포함한 표시 장치를 제작할 수 있다.
다음으로, 수발광 소자와 발광 소자를 포함한 표시 장치에 대하여 설명한다. 또한 상기와 같은 기능, 작용, 및 효과 등에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서, 어느 색을 나타내는 부화소는 발광 소자 대신에 수발광 소자를 가지고, 그 외의 색을 나타내는 부화소는 발광 소자를 가진다. 수발광 소자는 광을 발하는 기능(발광 기능)과 수광하는 기능(수광 기능)의 양쪽을 가진다. 예를 들어 화소가 적색의 부화소, 녹색의 부화소, 청색의 부화소의 3개의 부화소를 가지는 경우, 적어도 하나의 부화소가 수발광 소자를 가지고, 다른 부화소가 발광 소자를 가지는 구성으로 한다. 따라서 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 수발광부는 수발광 소자와 발광 소자의 양쪽을 사용하여 화상을 표시하는 기능을 가진다.
수발광 소자가 발광 소자와 수광 소자를 겸하면, 화소에 포함되는 부화소의 개수를 늘리지 않고, 화소에 수광 기능을 부여할 수 있다. 이에 의하여, 화소의 개구율(각 부화소의 개구율) 및 표시 장치의 정세도를 유지하면서, 표시 장치의 수발광부에 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 부가할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 발광 소자를 가지는 부화소와는 별도로 수광 소자를 가지는 부화소를 제공하는 경우에 비하여 화소의 개구율을 높일 수 있고, 또한 고정세화가 용이하다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 수발광부에 수발광 소자와 발광 소자가 매트릭스상으로 배치되어 있고, 상기 수발광부에 화상을 표시할 수 있다. 또한 수발광부는 이미지 센서 또는 터치 센서 등으로서 사용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 발광 소자를 센서의 광원으로서 이용할 수 있다. 그러므로 어두운 곳에서도 촬상 또는 터치 조작의 검출 등이 가능하다.
수발광 소자는 유기 EL 소자와 유기 포토다이오드를 조합하여 제작할 수 있다. 예를 들어 유기 EL 소자의 적층 구조에 유기 포토다이오드의 활성층을 추가함으로써, 수발광 소자를 제작할 수 있다. 또한 유기 EL 소자와 유기 포토다이오드를 조합하여 제작하는 수발광 소자는, 유기 EL 소자와 공통된 구성으로 할 수 있는 층을 일괄적으로 성막함으로써, 성막 공정의 증가를 억제할 수 있다.
예를 들어 한 쌍의 전극 중 한쪽(공통 전극)을 수발광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 할 수 있다. 또한 예를 들어, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 수발광 소자 및 발광 소자에서 공통된 층으로 하여도 좋다.
또한 수발광 소자가 가지는 층은 수발광 소자가 수광 소자로서 기능하는 경우와 발광 소자로서 기능하는 경우에 기능이 서로 다를 수 있다. 본 명세서에서, 구성요소의 명칭은 수발광 소자가 발광 소자로서 기능하는 경우의 기능에 기초한다.
본 실시형태의 표시 장치는 발광 소자 및 수발광 소자를 사용하여 화상을 표시하는 기능을 가진다. 즉 발광 소자 및 수발광 소자는 표시 소자로서 기능한다.
본 실시형태의 표시 장치는 수발광 소자를 사용하여 광을 검출하는 기능을 가진다. 수발광 소자는 수발광 소자 자체가 발하는 광보다 단파장의 광을 검출할 수 있다.
수발광 소자를 이미지 센서로서 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수발광 소자를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다. 또한 수발광 소자를 터치 센서에 사용하는 경우, 본 실시형태의 표시 장치는 수발광 소자를 사용하여 대상물의 터치 조작을 검출할 수 있다.
수발광 소자는 광전 변환 소자로서 기능한다. 수발광 소자는 상기 발광 소자의 구성에 수광 소자의 활성층을 추가함으로써 제작할 수 있다. 수발광 소자에는 예를 들어 pn형 또는 pin형의 포토다이오드의 활성층을 사용할 수 있다.
특히 수발광 소자에는, 유기 화합물을 포함한 층을 포함하는 유기 포토다이오드의 활성층을 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 형상 및 디자인의 자유도가 높으므로, 다양한 장치에 적용할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 일례인 표시 장치에 대하여 도면을 사용하여 더 구체적으로 설명한다.
[표시 장치의 구성예 1]
[구성예 1-1]
도 43의 (A)에 표시 패널(200)의 모식도를 나타내었다. 표시 패널(200)은 기판(207), 기판(202), 수광 소자(212), 발광 소자(216R), 발광 소자(216G), 발광 소자(216B), 및 기능층(203) 등을 가진다.
발광 소자(216R), 발광 소자(216G), 발광 소자(216B), 및 수광 소자(212)는 기판(207)과 기판(202) 사이에 제공된다. 발광 소자(216R), 발광 소자(216G), 발광 소자(216B)는 각각 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 광을 발한다. 또한 이하에서는 발광 소자(216R), 발광 소자(216G), 및 발광 소자(216B)를 구별하지 않는 경우에 발광 소자(216)라고 표기하는 경우가 있다.
표시 패널(200)은 매트릭스상으로 배치된 복수의 화소를 가진다. 하나의 화소는 하나 이상의 부화소를 가진다. 하나의 부화소는 하나의 발광 소자를 가진다. 예를 들어 화소에는 부화소를 3개 가지는 구성(R, G, B의 3색 또는 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색 등) 또는 부화소를 4개 가지는 구성(R, G, B, 백색(W)의 4색 또는 R, G, B, Y의 4색 등)을 적용할 수 있다. 또한 화소는 수광 소자(212)를 가진다. 수광 소자(212)는 모든 화소에 제공되어도 좋고, 일부의 화소에 제공되어도 좋다. 또한 하나의 화소가 복수의 수광 소자(212)를 가져도 좋다.
도 43의 (A)에는 기판(202)의 표면에 손가락(220)이 접촉되는 상태를 나타내었다. 발광 소자(216G)가 발하는 광의 일부는 기판(202)과 손가락(220)의 접촉부에서 반사된다. 그리고 반사광의 일부가 수광 소자(212)에 입사됨으로써 손가락(220)이 기판(202)에 접촉한 것을 검출할 수 있다. 즉 표시 패널(200)은 터치 패널로서 기능할 수 있다.
기능층(203)은 발광 소자(216R), 발광 소자(216G), 발광 소자(216B)를 구동하는 회로, 및 수광 소자(212)를 구동하는 회로를 가진다. 기능층(203)에는 스위치, 트랜지스터, 용량 소자, 및 배선 등이 제공된다. 또한 발광 소자(216R), 발광 소자(216G), 발광 소자(216B), 및 수광 소자(212)를 패시브 매트릭스 방식으로 구동시키는 경우에는 스위치, 트랜지스터 등을 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
표시 패널(200)은 손가락(220)의 지문을 검출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 도 43의 (B)에는 기판(202)에 손가락(220)이 접촉된 상태에서의 접촉부의 확대도를 모식적으로 나타내었다. 또한 도 43의 (B)에는 번갈아 배열된 발광 소자(216)와 수광 소자(212)를 나타내었다.
손가락(220)은 오목부 및 볼록부로 지문이 형성된다. 그러므로 도 43의 (B)에 나타낸 바와 같이 지문의 볼록부가 기판(202)에 접촉된다.
어떤 표면 또는 계면 등으로부터 반사되는 광에는 정반사와 확산 반사가 있다. 정반사광은 입사각과 반사각이 일치하는 지향성이 높은 광이고, 확산 반사광은 강도의 각도 의존성이 낮은 지향성이 낮은 광이다. 손가락(220)의 표면으로부터 반사되는 광은 정반사와 확산 반사 중, 확산 반사의 성분이 지배적이다. 한편, 기판(202)과 대기의 계면으로부터 반사되는 광은 정반사의 성분이 지배적이다.
손가락(220)과 기판(202)의 접촉면 또는 비접촉면에서 반사되고, 이들의 직하에 위치하는 수광 소자(212)에 입사되는 광의 강도는 정반사광과 확산 반사광을 합한 것이다. 상술한 바와 같이, 손가락(220)의 오목부에서는 기판(202)과 손가락(220)이 접촉되지 않기 때문에 정반사광(실선 화살표로 나타냄)이 지배적이고, 볼록부에서는 이들이 접촉되기 때문에 손가락(220)으로부터의 확산 반사광(파선 화살표로 나타냄)이 지배적이다. 따라서 오목부의 직하에 위치하는 수광 소자(212)에서 수광하는 광의 강도는 볼록부의 직하에 위치하는 수광 소자(212)보다 높게 된다. 이에 의하여 손가락(220)의 지문을 촬상할 수 있다.
수광 소자(212)의 배열 간격은 지문의 2개의 볼록부 사이의 거리, 바람직하게는 인접한 오목부와 볼록부 사이의 거리보다 짧은 간격으로 함으로써, 선명한 지문의 화상을 취득할 수 있다. 사람의 지문의 오목부와 볼록부의 간격은 대략 200μm임에 의거하여 예를 들어 수광 소자(212)의 배열 간격을 400μm 이하, 바람직하게는 200μm 이하, 더 바람직하게는 150μm 이하, 더욱 바람직하게는 100μm 이하, 더욱더 바람직하게는 50μm 이하이며, 1μm 이상, 바람직하게는 10μm 이상, 더 바람직하게는 20μm 이상으로 한다.
표시 패널(200)로 촬상한 지문의 화상의 예를 도 43의 (C)에 나타내었다. 도 43의 (C)에서는 촬상 범위(228) 내에 손가락(220)의 윤곽을 파선으로, 접촉부(227)의 윤곽을 일점쇄선으로 나타내었다. 접촉부(227) 내에 있어서, 수광 소자(212)에 입사되는 광량의 차이에 의하여 콘트라스트가 높은 지문(222)을 촬상할 수 있다.
표시 패널(200)은 터치 패널, 펜 태블릿으로서도 기능시킬 수 있다. 도 43의 (D)에는 스타일러스(229)의 선단을 기판(202)에 접촉시킨 상태로 파선 화살표의 방향으로 밀고 있는 상태를 나타내었다.
도 43의 (D)에 나타낸 바와 같이, 스타일러스(229)의 선단과 기판(202)의 접촉면에서 확산되는 확산 반사광이 상기 접촉면으로 중첩된 부분에 위치하는 수광 소자(212)에 입사함으로써, 스타일러스(229)의 선단의 위치를 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
도 43의 (E)에는 표시 패널(200)로 검출한 스타일러스(229)의 궤적(226)의 예를 나타내었다. 표시 패널(200)은 높은 위치 정밀도로 스타일러스(229) 등의 피검출체의 위치 검출이 가능하기 때문에, 예를 들어 묘화 애플리케이션에서 고정세의 묘화를 수행하는 것도 가능하다. 또한 정전 용량식 터치 센서 또는 전자기 유도형 터치펜 등을 사용한 경우와 달리, 절연성이 높은 피검출체이어도 위치 검출이 가능하기 때문에 스타일러스(229)의 선단부의 재료를 불문하고 다양한 필기구(예를 들어 붓, 유리펜, 또는 깃펜 등)를 사용할 수도 있다.
여기서 도 43의 (F) 내지 (H)에 표시 패널(200)에 적용할 수 있는 화소의 일례를 나타내었다.
도 43의 (F) 및 (G)에 나타낸 화소는 각각 적색(R)의 발광 소자(216R), 녹색(G)의 발광 소자(216G), 청색(B)의 발광 소자(216B)와 수광 소자(212)를 가진다. 화소는 각각 발광 소자(216R), 발광 소자(216G), 발광 소자(216B), 및 수광 소자(212)를 구동하기 위한 화소 회로를 가진다.
도 43의 (F)는 2×2의 매트릭스상으로 3개의 발광 소자와 1개의 수광 소자가 배치된 예이다. 도 43의 (G)는 3개의 발광 소자가 1열로 배열되고, 그 아래 측에 가로로 긴 1개의 수광 소자(212)가 배치된 예이다.
도 43의 (H)에 나타낸 화소는 백색(W)의 발광 소자(216W)를 가지는 예이다. 여기서는 4개의 발광 소자가 1열로 배치되고, 그 아래 측에 수광 소자(212)가 배치되어 있다.
또한 화소의 구성은 상기에 한정되지 않고 다양한 배치 방법을 채용할 수 있다.
[구성예 1-2]
이하에서는 가시광을 나타내는 발광 소자와, 적외광을 나타내는 발광 소자와, 수광 소자를 가지는 구성의 예에 대하여 설명한다.
도 44의 (A)에 나타낸 표시 패널(200A)은 도 43의 (A)에서 예시한 구성에 더하여 발광 소자(216IR)를 가진다. 발광 소자(216IR)는 적외광(IR)을 발하는 발광 소자이다. 또한 이때 수광 소자(212)에는 적어도 발광 소자(216IR)가 발하는 적외광(IR)을 수광할 수 있는 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 수광 소자(212)로서 가시광과 적외광의 양쪽을 수광할 수 있는 소자를 사용하는 것이 더 바람직하다.
도 44의 (A)에 나타낸 바와 같이, 기판(202)에 손가락(220)이 접촉되면 발광 소자(216IR)로부터 방출된 적외광(IR)이 손가락(220)에 의하여 반사되고 상기 반사광의 일부가 수광 소자(212)에 입사됨으로써 손가락(220)의 위치 정보를 취득할 수 있다.
도 44의 (B) 내지 (D)에 표시 패널(200A)에 적용할 수 있는 화소의 일례를 나타내었다.
도 44의 (B)는 3개의 발광 소자가 1열로 배열되고, 그 아래 측에 발광 소자(216IR)와 수광 소자(212)가 가로로 배열된 예이다. 또한 도 44의 (C)는 발광 소자(216IR)를 포함하는 4개의 발광 소자가 1열로 배열되고, 그 아래 측에 수광 소자(212)가 배치된 예이다.
또한 도 44의 (D)는 발광 소자(216IR)를 중심으로 사방(四方)으로 3개의 발광 소자와 수광 소자(212)가 배치된 예이다.
또한 도 44의 (B) 내지 (D)에 나타낸 화소에 있어서, 발광 소자끼리, 및 발광 소자와 수광 소자는 각각의 위치를 교환하는 것이 가능하다.
[구성예 1-3]
이하에서는 가시광을 나타내는 발광 소자와, 가시광을 나타내며 가시광을 수광하는 수발광 소자를 가지는 구성의 예에 대하여 설명한다.
도 45의 (A)에 나타낸 표시 패널(200B)은 발광 소자(216B), 발광 소자(216G), 및 수발광 소자(213R)를 가진다. 수발광 소자(213R)는 적색(R)의 광을 발하는 발광 소자로서의 기능과, 가시광을 수광하는 광전 변환 소자로서의 기능을 가진다. 도 45의 (A)에서는 수발광 소자(213R)가, 발광 소자(216G)가 발하는 녹색(G)의 광을 수광하는 예를 나타내었다. 또한 수발광 소자(213R)는 발광 소자(216B)가 발하는 청색(B)의 광을 수광하여도 좋다. 또한 수발광 소자(213R)는 녹색의 광과 청색의 광의 양쪽을 수광하여도 좋다.
예를 들어 수발광 소자(213R)는 수발광 소자(213R) 자체가 발하는 광보다 단파장의 광을 수광하는 것이 바람직하다. 또는 수발광 소자(213R)는 수발광 소자(213R) 자체가 발하는 광보다 장파장의 광(예를 들어 적외광)을 수광하는 구성으로 하여도 좋다. 수발광 소자(213R)는 수발광 소자(213R) 자체가 발하는 광과 같은 정도의 파장을 수광하는 구성으로 하여도 좋지만, 이 경우에는 수발광 소자(213R) 자체가 발하는 광도 수광하기 때문에 발광 효율이 저하될 우려가 있다. 그러므로 수발광 소자(213R)는 발광 스펙트럼의 피크와 흡수 스펙트럼의 피크가 가능한 한 중첩되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한 여기서는 수발광 소자가 발하는 광은 적색의 광에 한정되지 않는다. 또한 발광 소자가 발하는 광도 녹색의 광과 청색의 광의 조합에 한정되지 않는다. 예를 들어 수발광 소자를, 녹색 또는 청색의 광을 발하며, 수발광 소자 자체가 발하는 광과는 다른 파장의 광을 수광하는 소자로 할 수 있다.
이와 같이 수발광 소자(213R)가 발광 소자와 수광 소자를 겸함으로써, 하나의 화소에 배치하는 소자의 개수를 줄일 수 있다. 그러므로 고정세화, 고개구율화, 및 고해상도화 등이 용이해진다.
도 45의 (B) 내지 (I)에 표시 패널(200B)에 적용할 수 있는 화소의 일례를 나타내었다.
도 45의 (B)는 수발광 소자(213R), 발광 소자(216G), 및 발광 소자(216B)가 1열로 배열된 예이다. 도 45의 (C)는 발광 소자(216G)와 발광 소자(216B)가 세로 방향으로 번갈아 배열되고, 이들 옆에 수발광 소자(213R)가 배치된 예이다.
도 45의 (D)는 2×2의 매트릭스상으로, 3개의 발광 소자(발광 소자(216G), 발광 소자(216B), 및 발광 소자(216X))와 하나의 수발광 소자가 배치된 예이다. 발광 소자(216X)는 R, G, B 이외의 광을 나타내는 소자이다. R, G, B 이외의 광으로서는 백색(W), 황색(Y), 시안(C), 마젠타(M), 적외광(IR), 및 자외광(UV) 등의 광을 들 수 있다. 발광 소자(216X)가 적외광을 나타내는 경우, 수발광 소자는 적외광을 검출하는 기능, 또는 가시광 및 적외광의 양쪽을 검출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 센서의 용도에 따라, 수발광 소자가 검출하는 광의 파장을 결정할 수 있다.
도 45의 (E)에는 2개분의 화소를 나타내었다. 점선으로 둘러싸인 3개의 소자를 포함하는 영역이 하나의 화소에 상당한다. 화소는 각각 발광 소자(216G), 발광 소자(216B), 및 수발광 소자(213R)를 가진다. 도 45의 (E)에 나타낸 왼쪽의 화소에서는 수발광 소자(213R)와 같은 행에 발광 소자(216G)가 배치되고, 수발광 소자(213R)와 같은 열에 발광 소자(216B)가 배치되어 있다. 도 45의 (E)에 나타낸 오른쪽의 화소에서는 수발광 소자(213R)와 같은 행에 발광 소자(216G)가 배치되고, 발광 소자(216G)와 같은 열에 발광 소자(216B)가 배치되어 있다. 도 45의 (E)에 나타낸 화소 레이아웃에서는 홀수 행과 짝수 행 모두에서 수발광 소자(213R), 발광 소자(216G), 및 발광 소자(216B)가 반복 배치되어 있고, 또한 각 열에 있어서 홀수 행과 짝수 행에서는 서로 다른 색의 발광 소자 또는 수발광 소자가 배치된다.
도 45의 (F)에서는, 펜타일 배열이 적용된 4개의 화소를 나타내었고, 인접한 2개의 화소는 조합이 다른 2색의 광을 나타내는 발광 소자 또는 수발광 소자를 가진다. 또한 도 45의 (F)에서는, 발광 소자 또는 수발광 소자의 상면 형상을 나타내었다.
도 45의 (F)에 나타낸 왼쪽 위의 화소와 오른쪽 아래의 화소는 수발광 소자(213R)와 발광 소자(216G)를 가진다. 또한 오른쪽 위의 화소와 왼쪽 아래의 화소는 발광 소자(216G)와 발광 소자(216B)를 가진다. 즉 도 45의 (F)에 나타낸 예에서는 각 화소에 발광 소자(216G)가 제공되어 있다.
발광 소자 및 수발광 소자의 상면 형상은 특별히 한정되지 않고, 원형, 타원형, 다각형, 모서리가 둥근 다각형 등으로 할 수 있다. 도 45의 (F) 등에서는 발광 소자 및 수발광 소자의 상면 형상을, 대략 45° 경사진 정방형(마름모꼴)으로 한 예를 나타내었다. 또한 각색의 발광 소자 및 수발광 소자의 상면 형상은 서로 달라도 좋고, 일부 또는 모든 색에서 같아도 좋다.
또한 각색의 발광 소자 및 수발광 소자의 발광 영역(또는 수발광 영역)의 크기는 서로 달라도 좋고, 일부 또는 모든 색에서 같아도 좋다. 예를 들어 도 45의 (F)에서, 각 화소에 제공된 발광 소자(216G)의 발광 영역의 면적을 다른 소자의 발광 영역(또는 수발광 영역)보다 작게 하여도 좋다.
도 45의 (G)는 도 45의 (F)에 나타낸 화소 배열의 변형예이다. 구체적으로 도 45의 (G)의 구성은 도 45의 (F)의 구성을 45° 회전시킴으로써 얻어진다. 도 45의 (F)에서는 2개의 소자로 하나의 화소가 구성되는 것으로 설명하였지만, 도 45의 (G)에 나타낸 바와 같이 4개의 소자로 하나의 화소가 구성된다고도 할 수 있다.
도 45의 (H)는 도 45의 (F)에 나타낸 화소 배열의 변형예이다. 도 45의 (H)에 나타낸 왼쪽 위의 화소와 오른쪽 아래의 화소는 수발광 소자(213R)와 발광 소자(216G)를 가진다. 또한 오른쪽 위의 화소와 왼쪽 아래의 화소는 수발광 소자(213R)와 발광 소자(216B)를 가진다. 즉 도 45의 (H)에 나타낸 예에서는 각 화소에 수발광 소자(213R)가 제공되어 있다. 각 화소에 수발광 소자(213R)가 제공되기 때문에, 도 45의 (H)에 나타낸 구성에서는 도 45의 (F)에 나타낸 구성에 비하여 높은 정세도로 촬상을 수행할 수 있다. 이에 의하여, 예를 들어 생체 인증의 정밀도를 높일 수 있다.
도 45의 (I)는 도 45의 (H)에 나타낸 화소 배열의 변형예이고, 상기 화소 배열을 45° 회전시킴으로써 얻어지는 구성이다.
도 45의 (I)에서는 4개의 소자(2개의 발광 소자와 2개의 수발광 소자)로 하나의 화소가 구성되는 것으로 설명한다. 이와 같이, 하나의 화소가 수광 기능을 가지는 수발광 소자를 복수 가짐으로써 높은 정세도로 촬상을 수행할 수 있다. 따라서 생체 인증의 정밀도를 높일 수 있다. 예를 들어 촬상의 정세도를 표시의 정세도의 루트 2배로 할 수 있다.
도 45의 (H) 또는 (I)에 나타낸 구성이 적용된 표시 장치는 p개(p는 2 이상의 정수)의 제 1 발광 소자와, q개(q는 2 이상의 정수)의 제 2 발광 소자와, r개(r는 p보다 크고, q보다 큰 정수)의 수발광 소자를 가진다. p와 r는 r=2p를 만족시킨다. 또한 p, q, r는 r=p+q를 만족시킨다. 제 1 발광 소자 및 제 2 발광 소자 중 한쪽이 녹색의 광을 발하고, 다른 쪽이 청색의 광을 발한다. 수발광 소자는 적색의 광을 발하며 수광 기능을 가진다.
예를 들어 수발광 소자를 사용하여 터치 조작의 검출을 수행하는 경우, 광원으로부터의 발광이 사용자에게 시인되기 어려운 것이 바람직하다. 청색의 광은 녹색의 광보다 시인성이 낮기 때문에, 청색의 광을 발하는 발광 소자를 광원으로 하는 것이 바람직하다. 따라서 수발광 소자는 청색의 광을 수광하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또한 이에 한정되지 않고, 수발광 소자의 감도에 따라 광원으로 하는 발광 소자를 적절히 선택할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 표시 장치에는 다양한 배열의 화소를 적용할 수 있다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태인 수발광 장치에 사용할 수 있는 발광 소자(발광 디바이스라고도 함) 및 수광 소자(수광 디바이스라고도 함)에 대하여 설명한다.
또한 본 명세서 등에서 색마다 발광 디바이스(여기서는 청색(B), 녹색(G), 및 적색(R))의 발광층을 개별적으로 형성하거나, 또는 발광층을 개별적으로 도포하는 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서 백색광을 발할 수 있는 발광 디바이스를 백색 발광 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 백색 발광 디바이스는 착색층(예를 들어 컬러 필터)과 조합함으로써 풀 컬러 표시의 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한 발광 디바이스는 싱글 구조와 탠덤 구조로 크게 나눌 수 있다. 싱글 구조의 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 하나의 발광 유닛을 가지고, 상기 발광 유닛은 1개 이상의 발광층을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 2개의 발광층을 사용하여 백색 발광을 얻는 경우, 2개의 발광층 각각의 발광색이 보색 관계에 있는 발광층을 선택하면 좋다. 예를 들어, 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색을 보색 관계가 되도록 함으로써, 발광 디바이스 전체로서 백색을 발광하는 구성을 얻을 수 있다. 또한 3개 이상의 발광층을 사용하여 백색 발광을 얻는 경우, 3개 이상 발광층의 각각의 발광색이 합해짐으로써 발광 디바이스 전체로서 백색을 발광할 수 있는 구성으로 하면 좋다.
탠덤 구조의 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 2개 이상의 복수의 발광 유닛을 가지고, 각 발광 유닛은 1개 이상의 발광층을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 각 발광 유닛에서 같은 색의 광을 발하는 발광층을 사용함으로써, 소정의 전류당 휘도가 높아지고, 또한 싱글 구조와 비교하여 신뢰성이 높은 발광 디바이스로 할 수 있다. 탠덤 구조로 백색 발광을 얻기 위해서는 복수의 발광 유닛의 발광층으로부터의 광을 합하여 백색 발광이 얻어지는 구성으로 하면 좋다. 또한 백색 발광이 얻어지는 발광색의 조합에 대해서는, 싱글 구조의 구성과 마찬가지이다. 또한 탠덤 구조의 디바이스에서, 복수의 발광 유닛 사이에 전하 발생층 등의 중간층을 제공하면 적합하다.
또한 상술한 백색 발광 디바이스(싱글 구조 또는 탠덤 구조)와, SBS 구조의 발광 디바이스를 비교한 경우, SBS 구조의 발광 디바이스는 백색 발광 디바이스보다 소비 전력을 낮출 수 있다. 소비 전력을 낮게 하고자 하는 경우에는 SBS 구조의 발광 디바이스를 사용하면 적합하다. 한편, 백색 발광 디바이스는 제조 프로세스가 SBS 구조의 발광 디바이스보다 간단하기 때문에 제조 비용을 낮게 할 수 있거나, 또는 제조 수율을 높게 할 수 있어 적합하다.
[디바이스 구조]
다음으로, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 소자, 수광 소자, 및 수발광 소자의 자세한 구성에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는, 발광 소자가 형성된 기판과는 반대 방향으로 광을 발하는 톱 이미션형, 발광 소자가 형성된 기판 측에 광을 발하는 보텀 이미션형, 양면에 광을 발하는 듀얼 이미션형 중 어느 것이어도 좋다.
본 실시형태에서는 톱 이미션형 표시 장치를 예로 들어 설명한다.
또한 본 명세서 등에서는, 별도의 설명이 없는 한, 요소(발광 소자 또는 발광층 등)를 복수로 포함하는 구성에 대하여 설명하는 경우에도, 각 요소에 공통된 사항에 대하여 설명하는 경우에는 알파벳을 생략하여 설명한다. 예를 들어 발광층(383R) 및 발광층(383G) 등에 공통된 사항에 대하여 설명하는 경우에는 발광층(383)이라고 기재하는 경우가 있다.
도 46의 (A)에 나타낸 표시 장치(380A)는 수광 소자(370PD), 적색(R)의 광을 발하는 발광 소자(370R), 녹색(G)의 광을 발하는 발광 소자(370G), 및 청색(B)의 광을 발하는 발광 소자(370B)를 가진다.
각 발광 소자는 화소 전극(371), 정공 주입층(381), 정공 수송층(382), 발광층, 전자 수송층(384), 전자 주입층(385), 및 공통 전극(375)을 이 순서대로 적층하여 가진다. 발광 소자(370R)는 발광층(383R)을 가지고, 발광 소자(370G)는 발광층(383G)을 가지고, 발광 소자(370B)는 발광층(383B)을 가진다. 발광층(383R)은 적색의 광을 발하는 발광 물질을 가지고, 발광층(383G)은 녹색의 광을 발하는 발광 물질을 가지고, 발광층(383B)은 청색의 광을 발하는 발광 물질을 가진다.
발광 소자는 화소 전극(371)과 공통 전극(375) 사이에 전압을 인가함으로써 공통 전극(375) 측에 광을 발하는 전계 발광 소자이다.
수광 소자(370PD)는 화소 전극(371), 정공 주입층(381), 정공 수송층(382), 활성층(373), 전자 수송층(384), 전자 주입층(385), 및 공통 전극(375)을 이 순서대로 적층하여 가진다.
수광 소자(370PD)는 표시 장치(380A)의 외부로부터 입사되는 광을 수광하고 전기 신호로 변환하는 광전 변환 소자이다.
본 실시형태에서는 발광 소자 및 수광 소자 중 어느 쪽에서도, 화소 전극(371)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(375)이 음극으로서 기능하는 것으로 가정하여 설명한다. 즉 수광 소자는 화소 전극(371)과 공통 전극(375) 사이에 역바이어스를 인가하여 구동함으로써, 수광 소자에 입사되는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치에서는 수광 소자(370PD)의 활성층(373)에 유기 화합물을 사용한다. 수광 소자(370PD)에서는 활성층(373) 이외의 층을 발광 소자와 공통된 구성으로 할 수 있다. 그러므로 발광 소자의 제작 공정에 활성층(373)의 성막 공정을 추가하는 것만으로 발광 소자의 형성과 병행하여 수광 소자(370PD)를 형성할 수 있다. 또한 발광 소자와 수광 소자(370PD)를 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(370PD)를 내장시킬 수 있다.
표시 장치(380A)는, 수광 소자(370PD)의 활성층(373)과 발광 소자의 발광층(383)을 개별적으로 형성하는 것을 제외하고는, 수광 소자(370PD)와 발광 소자가 공통된 구성을 가지는 예를 나타낸 것이다. 다만 수광 소자(370PD)와 발광 소자의 구성은 이에 한정되지 않는다. 수광 소자(370PD)와 발광 소자는 활성층(373)과 발광층(383) 이외에도 개별적으로 형성하는 층을 가져도 좋다. 수광 소자(370PD)와 발광 소자는 공통적으로 사용되는 층(공통층)을 1층 이상 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시 장치에 수광 소자(370PD)를 내장시킬 수 있다.
화소 전극(371) 및 공통 전극(375) 중 광을 추출하는 측의 전극으로서는 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극으로서는 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
발광 소자는 적어도 발광층(383)을 포함한다. 발광 소자는 발광층(383) 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 바이폴러성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 포함하여도 좋다.
예를 들어 발광 소자 및 수광 소자에서는, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 1층 이상을 공통된 구성으로 할 수 있다. 또한 발광 소자 및 수광 소자에서는, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 1층 이상을 개별적으로 형성할 수 있다.
정공 주입층은 양극으로부터 정공 수송층에 정공을 주입하는 층이고, 정공 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 재료로서는 방향족 아민 화합물, 또는 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함한 복합 재료를 사용할 수 있다.
발광 소자에서, 정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 층이다. 수광 소자에서, 정공 수송층은 입사한 광에 기초하여 활성층에서 발생한 정공을 양극으로 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이다. 정공 수송성 재료로서는 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질을 사용할 수도 있다. 정공 수송성 재료로서는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 또는 퓨란 유도체 등), 또는 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
발광 소자에서, 전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층으로 수송하는 층이다. 수광 소자에서, 전자 수송층은 입사한 광에 기초하여 활성층에서 발생한 전자를 음극으로 수송하는 층이다. 전자 수송층은 전자 수송성 재료를 포함하는 층이다. 전자 수송성 재료로서는 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질을 사용할 수도 있다. 전자 수송성 재료로서는 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 또는 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체 등 외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 리간드를 가지는 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 또는 그 외에 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함한 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등의 전자 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다.
전자 주입층은 음극으로부터 전자 수송층에 전자를 주입하는 층이고, 전자 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 전자 수송성 재료와 도너성 재료(전자 공여성 재료)를 포함한 복합 재료를 사용할 수도 있다.
발광층(383)은 발광 물질을 포함하는 층이다. 발광층(383)은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 가질 수 있다. 발광 물질로서는 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 또는 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서, 근적외광을 발하는 물질을 사용할 수도 있다.
발광 물질로서는 형광 재료, 인광 재료, TADF 재료, 및 퀀텀닷 재료 등을 들 수 있다.
형광 재료로서는 예를 들어 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 및 나프탈렌 유도체 등이 있다.
인광 재료로서는 예를 들어 4H-트라이아졸 골격, 1H-트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 리간드로 하는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 백금 착체, 희토류 금속 착체 등이 있다.
발광층(383)은 발광 물질(게스트 재료)에 더하여 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료 등)을 가져도 좋다. 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서는 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 또한 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서, 바이폴러성 재료 또는 TADF 재료를 사용하여도 좋다.
발광층(383)은 예를 들어 인광 재료와, 들뜬 복합체를 형성하기 쉬운 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료의 조합을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 들뜬 복합체로부터 발광 물질(인광 재료)로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 사용한 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활해져 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 이 구성에 의하여, 발광 소자의 고효율, 저전압 구동, 장수명을 동시에 실현할 수 있다.
들뜬 복합체를 형성하는 재료의 조합에서는, 정공 수송성 재료의 HOMO 준위(최고 점유 분자 오비탈)가 전자 수송성 재료의 HOMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 정공 수송성 재료의 LUMO 준위(최저 비점유 분자 오비탈)가 전자 수송성 재료의 LUMO 준위 이상인 것이 바람직하다. 재료의 LUMO 준위 및 HOMO 준위는 사이클릭 볼타메트리(CV) 측정에 의하여 측정되는 재료의 전기 화학 특성(환원 전위 및 산화 전위)으로부터 도출할 수 있다.
들뜬 복합체의 형성은, 예를 들어 정공 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 전자 수송성 재료의 발광 스펙트럼, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 발광 스펙트럼을 비교하여, 혼합막의 발광 스펙트럼이 각 재료의 발광 스펙트럼보다 장파장으로 시프트하는(또는 장파장 측에 새로운 피크를 가지는) 현상을 관측함으로써 확인할 수 있다. 또는 정공 수송성 재료의 과도(過渡) 포토루미네선스(PL), 전자 수송성 재료의 과도 PL, 및 이들 재료를 혼합한 혼합막의 과도 PL을 비교하여, 혼합막의 과도 PL 수명이, 각 재료의 과도 PL 수명보다 장수명 성분을 갖거나 지연 성분의 비율이 높아지는 등의 과도 응답의 차이를 관측함으로써 확인할 수 있다. 또한 상술한 과도 PL은 과도 일렉트로루미네선스(EL)로 바꿔 읽어도 좋다. 즉 정공 수송성 재료의 과도 EL, 전자 수송성을 가지는 재료의 과도 EL, 및 이들의 혼합막의 과도 EL을 비교하여, 과도 응답의 차이를 관측함으로써 들뜬 복합체의 형성을 확인할 수도 있다.
활성층(373)은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는 실리콘 등의 무기 반도체 및 유기 화합물을 포함한 유기 반도체를 들 수 있다. 본 실시형태에서는 활성층(373)이 가지는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예를 제시한다. 유기 반도체를 사용함으로써, 발광층(383)과 활성층(373)을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있기 때문에, 제조 장치를 공통화할 수 있어 바람직하다.
활성층(373)이 가지는 n형 반도체의 재료로서는 풀러렌(예를 들어 C60풀러렌, 및 C70풀러렌 등) 및 풀러렌 유도체 등의 전자 수용성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 풀러렌은 축구공과 같은 형상을 가지고, 상기 형상은 에너지적으로 안정적이다. 풀러렌은 HOMO 준위 및 LUMO 준위 모두가 깊다(낮다). 풀러렌은 LUMO 준위가 깊기 때문에, 전자 수용성(억셉터성)이 매우 높다. 일반적으로, 벤젠과 같이 평면에 π전자 공액(공명)이 확장되면, 전자 공여성(도너성)이 높아지지만, 풀러렌은 구체 형상을 가지기 때문에, π전자 공액이 크게 확장되어 있음에도 불구하고 전자 수용성이 높아진다. 전자 수용성이 높으면, 전하 분리가 고속으로 효율적으로 일어나기 때문에, 수광 소자에 유익하다. C60, C70은 모두 가시광 영역에 넓은 흡수대를 가지고, 특히 C70은 C60보다 π전자 공액계가 크고 장파장 영역에도 넓은 흡수대를 가지기 때문에 바람직하다. 이 외에, 풀러렌 유도체로서는 [6,6]-페닐-C71-뷰티르산 메틸 에스터(약칭: PC70BM), [6,6]-페닐-C61-뷰티르산 메틸 에스터(약칭: PC60BM) 및 1',1'',4',4''-테트라하이드로-다이[1,4]메타노나프탈레노[1,2:2',3',56,60:2'',3''][5,6]풀러렌-C60(약칭: ICBA) 등을 들 수 있다.
또한 n형 반도체의 재료로서는 예를 들어 N,N'-다이메틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카복실산다이이미드(약칭: Me-PTCDI) 등의 페릴렌테트라카복실산 유도체가 있다.
또한 n형 반도체의 재료로서는 예를 들어 2,2'-(5,5'-(티에노[3,2-b]싸이오펜-2,5-다이일)비스(싸이오펜-5,2-다이일))비스(메테인-1-일-1-일리덴)다이말로노나이트릴(약칭: FT2TDMN)이 있다.
또한 n형 반도체의 재료로서는 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 쿠마린 유도체, 로다민 유도체, 트라이아진 유도체, 및 퀴논 유도체 등을 들 수 있다.
활성층(373)이 가지는 p형 반도체의 재료로서는 구리(II) 프탈로사이아닌(Copper(II) phthalocyanine; CuPc), 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP), 아연 프탈로사이아닌(Zinc Phthalocyanine; ZnPc), 주석(II)프탈로사이아닌(SnPc), 퀴나크리돈, 및 루브렌 등의 전자 공여성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
또한 p형 반도체의 재료로서는 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체, 및 방향족 아민 골격을 가지는 화합물 등을 들 수 있다. 또한 p형 반도체의 재료로서는 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 피롤 유도체, 벤조퓨란 유도체, 벤조싸이오펜 유도체, 인돌 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 포르피린 유도체, 프탈로사이아닌 유도체, 나프탈로사이아닌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 루브렌 유도체, 테트라센 유도체, 폴리페닐렌바이닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리바이닐카바졸 유도체, 및 폴리싸이오펜 유도체 등을 들 수 있다.
전자 공여성의 유기 반도체 재료의 HOMO 준위는 전자 수용성의 유기 반도체 재료의 HOMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다. 전자 공여성의 유기 반도체 재료의 LUMO 준위는 전자 수용성의 유기 반도체 재료의 LUMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다.
전자 수용성의 유기 반도체 재료로서 구체 형상의 풀러렌을 사용하고, 전자 공여성의 유기 반도체 재료로서 대략 평면 형상의 유기 반도체 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 비슷한 형상의 분자들은 응집하기 쉬운 경향이 있고, 같은 종류의 분자들이 응집하면, 분자 궤도의 에너지 준위가 서로 가깝기 때문에 캐리어 수송성을 높일 수 있다.
예를 들어 활성층(373)은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성되는 것이 바람직하다. 또는 활성층(373)은 n형 반도체와 p형 반도체를 적층하여 형성되어도 좋다.
발광 소자 및 수광 소자에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 쪽을 사용할 수도 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다. 발광 소자 및 수광 소자를 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
예를 들어 정공 수송성 재료 또는 전자 블록 재료로서, 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/폴리(스타이렌설폰산)(PEDOT/PSS) 등의 고분자 화합물, 및 몰리브데넘 산화물, 아이오딘화 구리(CuI) 등의 무기 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전자 수송성 재료 또는 정공 블록 재료로서, 산화 아연(ZnO) 등의 무기 화합물, 폴리에틸렌이민에톡시레이트(PEIE) 등의 유기 화합물을 사용할 수 있다. 수광 디바이스는 예를 들어 PEIE와 ZnO의 혼합막을 가져도 좋다.
또한 활성층(373)에, 도너로서 기능하는 폴리[[4,8-비스[5-(2-에틸헥실)-2-싸이엔일]벤조[1,2-b:4,5-b']다이싸이오펜-2,6-다이일]-2,5-싸이오펜다이일[5,7-비스(2-에틸헥실)-4,8-다이옥소-4H,8H-벤조[1,2-c:4,5-c']다이싸이오펜-1,3-다이일]]폴리머(약칭: PBDB-T), 또는 PBDB-T 유도체 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어 PBDB-T 또는 PBDB-T 유도체에 억셉터 재료를 분산시키는 방법 등을 사용할 수 있다.
도 46의 (B)에 나타낸 표시 장치(380B)는 수광 소자(370PD)와 발광 소자(370R)가 동일한 구성을 가진다는 점에서 표시 장치(380A)와 다르다.
수광 소자(370PD)와 발광 소자(370R)는 활성층(373)과 발광층(383R)을 공통적으로 가진다.
여기서, 수광 소자(370PD)는 검출하고자 하는 광보다 장파장의 광을 발하는 발광 소자와 공통된 구성으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 청색의 광을 검출하는 구성을 가지는 수광 소자(370PD)는 발광 소자(370R) 및 발광 소자(370G) 중 한쪽 또는 양쪽과 같은 구성으로 할 수 있다. 예를 들어 녹색의 광을 검출하는 구성을 가지는 수광 소자(370PD)는 발광 소자(370R)와 같은 구성으로 할 수 있다.
수광 소자(370PD)와 발광 소자(370R)가 공통된 구성을 가지는 경우, 수광 소자(370PD)와 발광 소자(370R)가 개별적으로 형성되는 층을 포함하는 구성을 가지는 경우에 비하여 성막 공정 수 및 마스크의 개수를 삭감할 수 있다. 따라서 표시 장치의 제작 공정을 삭감하고 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한 수광 소자(370PD)와 발광 소자(370R)를 공통된 구성으로 함으로써, 수광 소자(370PD)와 발광 소자(370R)가 개별적으로 형성되는 층을 가지는 구성에 비하여 위치 어긋남을 고려하여 제공되는 마진을 좁게 할 수 있다. 이에 의하여, 화소의 개구율을 높일 수 있어, 표시 장치의 광 추출 효율을 높일 수 있다. 이에 의하여, 발광 소자의 수명을 길게 할 수 있다. 또한 표시 장치는 높은 휘도를 표현할 수 있다. 또한 표시 장치의 정세도를 높일 수도 있다.
발광층(383R)은 적색의 광을 발하는 발광 물질을 포함한다. 활성층(373)은 적색보다 단파장의 광(예를 들어 녹색의 광 및 청색의 광 중 한쪽 또는 양쪽)을 흡수하는 유기 화합물을 포함한다. 활성층(373)은 적색의 광을 흡수하기 어렵고, 또한 적색보다 단파장의 광을 흡수하는 유기 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 발광 소자(370R)로부터는 적색의 광이 효율적으로 추출되고, 수광 소자(370PD)는 적색보다 단파장의 광을 높은 정밀도로 검출할 수 있다.
또한 표시 장치(380B)는, 발광 소자(370R) 및 수광 소자(370PD)가 동일한 구성을 가지는 예를 나타낸 것이지만, 발광 소자(370R) 및 수광 소자(370PD)는 각각 다른 두께의 광학 조정층을 가져도 좋다.
도 47의 (A) 및 (B)에 나타낸 표시 장치(380C)는 적색(R)의 광을 발하며 수광 기능을 가지는 수발광 소자(370SR), 발광 소자(370G), 및 발광 소자(370B)를 가진다. 발광 소자(370G)와 발광 소자(370B)의 구성에는 예를 들어 상기 표시 장치(380A)를 원용할 수 있다.
수발광 소자(370SR)는 화소 전극(371), 정공 주입층(381), 정공 수송층(382), 활성층(373), 발광층(383R), 전자 수송층(384), 전자 주입층(385), 및 공통 전극(375)을 이 순서대로 적층하여 가진다. 수발광 소자(370SR)는 상기 표시 장치(380B)에서 예시한 발광 소자(370R) 및 수광 소자(370PD)와 동일한 구성이다.
도 47의 (A)에는 수발광 소자(370SR)가 발광 소자로서 기능하는 경우를 나타내었다. 도 47의 (A)의 예에서는, 발광 소자(370B)가 청색의 광을 발하고, 발광 소자(370G)가 녹색의 광을 발하고, 수발광 소자(370SR)가 적색의 광을 발한다.
도 47의 (B)에는 수발광 소자(370SR)가 수광 소자로서 기능하는 경우를 나타내었다. 도 47의 (B)의 예에서는, 수발광 소자(370SR)가 발광 소자(370B)로부터 방출되는 청색의 광과 발광 소자(370G)로부터 방출되는 녹색의 광을 수광한다.
발광 소자(370B), 발광 소자(370G), 및 수발광 소자(370SR)는 각각 화소 전극(371) 및 공통 전극(375)을 가진다. 본 실시형태에서는 화소 전극(371)이 양극으로서 기능하고, 공통 전극(375)이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다. 화소 전극(371)과 공통 전극(375) 사이에 역바이어스를 인가하여 수발광 소자(370SR)를 구동함으로써, 수발광 소자(370SR)에 입사되는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
수발광 소자(370SR)는 발광 소자에 활성층(373)을 추가한 구성을 가진다고 할 수 있다. 즉 발광 소자의 제작 공정에 활성층(373)의 성막 공정을 추가하는 것만으로 발광 소자의 형성과 병행하여 수발광 소자(370SR)를 형성할 수 있다. 또한 발광 소자와 수발광 소자를 동일한 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 제작 공정을 크게 늘리지 않고, 표시부에 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 부여할 수 있다.
발광층(383R)과 활성층(373)의 적층 순서는 한정되지 않는다. 도 47의 (A) 및 (B)에는, 정공 수송층(382) 위에 활성층(373)이 제공되고, 활성층(373) 위에 발광층(383R)이 제공된 예를 나타내었다. 발광층(383R)과 활성층(373)의 적층 순서를 교체하여도 좋다.
수발광 소자에서 광을 추출하는 측의 전극으로서는 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극으로서는 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
수발광 소자를 구성하는 각 층의 기능 및 재료는 발광 소자 및 수광 소자를 구성하는 각층의 기능 및 재료와 같기 때문에, 자세한 설명은 생략한다.
도 47의 (C) 내지 (G)에 수발광 소자의 적층 구조의 예를 나타내었다.
도 47의 (C)에 나타낸 수발광 소자는 제 1 전극(377), 정공 주입층(381), 정공 수송층(382), 발광층(383R), 활성층(373), 전자 수송층(384), 전자 주입층(385), 및 제 2 전극(378)을 가진다.
도 47의 (C)에서는 정공 수송층(382) 위에 발광층(383R)이 제공되고, 발광층(383R) 위에 활성층(373)이 적층된 예를 나타내었다.
도 47의 (A) 내지 (C)에 나타낸 바와 같이, 활성층(373)과 발광층(383R)은 서로 접하여도 좋다.
또한 활성층(373)과 발광층(383R) 사이에는 버퍼층이 제공되는 것이 바람직하다. 이때 버퍼층은 정공 수송성 및 전자 수송성을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 버퍼층에는 바이폴러성 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 버퍼층으로서, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 블록층, 및 전자 블록층 등 중 적어도 1층을 사용할 수 있다. 도 47의 (D)에서는 버퍼층으로서 정공 수송층(382)을 사용하는 예를 나타내었다.
활성층(373)과 발광층(383R) 사이에 버퍼층을 제공함으로써, 발광층(383R)으로부터 활성층(373)으로 여기 에너지가 이동하는 것을 억제할 수 있다. 또한 버퍼층을 사용하여, 마이크로캐비티 구조의 광로 길이(캐비티 길이)를 조정할 수도 있다. 따라서 활성층(373)과 발광층(383R) 사이에 버퍼층을 포함한 수발광 소자로부터는 높은 발광 효율을 얻을 수 있다.
도 47의 (E)에서는, 정공 주입층(381) 위에 정공 수송층(382-1), 활성층(373), 정공 수송층(382-2), 발광층(383R)이 이 순서대로 적층된 구조를 가지는 예를 나타내었다. 정공 수송층(382-2)은 버퍼층으로서 기능한다. 정공 수송층(382-1)과 정공 수송층(382-2)은 같은 재료를 포함하여도 좋고, 다른 재료를 포함하여도 좋다. 또한 정공 수송층(382-2) 대신에, 상술한 버퍼층에 사용할 수 있는 층을 사용하여도 좋다. 또한 활성층(373)과 발광층(383R)의 위치를 교체하여도 좋다.
도 47의 (F)에 나타낸 수발광 소자는 정공 수송층(382)을 가지지 않는 점에서 도 47의 (A)에 나타낸 수발광 소자와 상이하다. 이와 같이, 수발광 소자는 정공 주입층(381), 정공 수송층(382), 전자 수송층(384), 및 전자 주입층(385) 중 적어도 1층을 가지지 않아도 된다. 또한 수발광 소자는 정공 블록층 또는 전자 블록층 등, 다른 기능층을 가져도 좋다.
도 47의 (G)에 나타낸 수발광 소자는 활성층(373) 및 발광층(383R)을 가지지 않고, 발광층과 활성층을 겸하는 층(389)을 가지는 점에서 도 47의 (A)에 나타낸 수발광 소자와 상이하다.
발광층과 활성층을 겸하는 층으로서는 예를 들어 활성층(373)에 사용할 수 있는 n형 반도체와, 활성층(373)에 사용할 수 있는 p형 반도체와, 발광층(383R)에 사용할 수 있는 발광 물질의 3개의 재료를 포함한 층을 사용할 수 있다.
또한 n형 반도체와 p형 반도체의 혼합 재료의 흡수 스펙트럼의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대와, 발광 물질의 발광 스펙트럼(PL 스펙트럼)의 최대 피크는 서로 중첩되지 않는 것이 바람직하고, 서로 충분히 떨어져 있는 것이 더 바람직하다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 수광 디바이스를 가지는 표시 장치의 예에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치에 있어서, 화소는, 서로 다른 색을 발하는 발광 디바이스를 가지는 부화소를 복수 종류 가지는 구성으로 할 수 있다. 예를 들어 화소는, 부화소를 3종류 가지는 구성으로 할 수 있다. 상기 3개의 부화소로서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 부화소, 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색의 부화소 등을 들 수 있다. 또는 화소는, 부화소를 4종류 가지는 구성으로 할 수 있다. 상기 4개의 부화소로서는 R, G, B, 백색(W)의 4색의 부화소 및 R, G, B, Y의 4색의 부화소 등을 들 수 있다.
부화소의 배열은 특별히 한정되지 않고, 다양한 방법을 적용할 수 있다. 부화소의 배열로서는 예를 들어 스트라이프 배열, S 스트라이프 배열, 매트릭스 배열, 델타 배열, 바이어 배열, 및 펜타일 배열 등이 있다.
또한 부화소의 상면 형상으로서는 예를 들어 삼각형, 사각형(장방형, 정방형을 포함함), 오각형 등의 다각형, 이들 다각형의 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 있다. 여기서 말하는 부화소의 상면 형상은 발광 디바이스의 발광 영역의 상면 형상에 상당한다.
발광 디바이스 및 수광 디바이스를 화소에 가지는 표시 장치에서는, 화소가 수광 기능을 가지기 때문에, 화상을 표시하면서 대상물의 접촉 또는 근접을 검출할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치가 가지는 모든 부화소에서 화상을 표시할 뿐만 아니라, 일부의 부화소는 광원으로서의 광을 나타내고, 나머지 부화소에서 화상을 표시할 수도 있다.
도 48의 (A), (B), (C)에 나타낸 화소는 부화소(G), 부화소(B), 부화소(R), 및 부화소(PS)를 가진다.
도 48의 (A)에 나타낸 화소에는 스트라이프 배열이 적용되어 있다. 도 48의 (B)에 나타낸 화소에는 매트릭스 배열이 적용되어 있다.
도 48의 (C)에 나타낸 화소의 배열은 하나의 부화소(부화소(B)) 옆에 3개의 부화소(부화소(R), 부화소(G), 부화소(PS))가 세로로 3개 배열된 구성이다.
도 48의 (D), (E), (F)에 나타낸 화소는 부화소(G), 부화소(B), 부화소(R), 부화소(IR), 및 부화소(PS)를 가진다.
도 48의 (D), (E), (F)에서는 하나의 화소가 2행에 걸쳐 제공된 예를 나타내었다. 위의 행(1번째 행)에는 3개의 부화소(부화소(G), 부화소(B), 부화소(R))가 제공되고, 아래의 행(2번째 행)에는 2개의 부화소(하나의 부화소(PS)와 하나의 부화소(IR))가 제공되어 있다.
도 48의 (D)에서는, 세로로 긴 부화소(G), 부화소(B), 부화소(R)가 가로 방향으로 3개 배열되고, 그 아래쪽에 부화소(PS)와 가로로 긴 부화소(IR)가 가로 방향으로 배열된 구성을 나타내었다. 도 48의 (E)에서는, 가로로 긴 부화소(G) 및 부화소(R)가 세로 방향으로 2개 배열되고, 그 옆에 세로로 긴 부화소(B)가 배열되고, 이들의 아래쪽에 가로로 긴 부화소(IR)와 세로로 긴 부화소(PS)가 가로 방향으로 배열된 구성을 나타내었다. 도 48의 (F)에서는, 세로로 긴 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B)가 가로 방향으로 3개 배열되고, 이들의 아래쪽에 가로로 긴 부화소(IR)와 세로로 긴 부화소(PS)가 가로 방향으로 배열된 구성을 나타내었다. 도 48의 (E) 및 (F)에서는, 부화소(IR)의 면적이 가장 크고, 부화소(PS)의 면적이 부화소(B) 등과 같은 정도인 경우를 나타내었다.
또한 부화소의 레이아웃은 도 48의 (A) 내지 (F)의 구성에 한정되지 않는다.
부화소(R)는 적색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가진다. 부화소(G)는 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가진다. 부화소(B)는 청색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가진다. 부화소(IR)는 적외광을 발하는 발광 디바이스를 가진다. 부화소(PS)는 수광 디바이스를 가진다. 부화소(PS)가 검출하는 광의 파장은 특별히 한정되지 않지만, 부화소(PS)가 가지는 수광 디바이스는 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B), 또는 부화소(IR)가 가지는 발광 디바이스가 발하는 광에 감도를 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 파장 영역의 광 및 적외의 파장 영역의 광 중 하나 또는 복수를 검출하는 것이 바람직하다.
부화소(PS)의 수광 면적은 다른 부화소의 발광 면적보다 작다. 수광 면적이 작을수록 촬상 범위가 좁아져, 촬상 결과가 흐릿해지는 것을 억제할 수 있고 해상도를 향상시킬 수 있다. 그러므로 부화소(PS)를 사용함으로써, 고정세 또는 고해상도의 촬상을 수행할 수 있다. 예를 들어, 부화소(PS)를 사용하여 지문, 장문, 홍채, 맥 형상(정맥 형상, 동맥 형상을 포함함), 또는 얼굴 등을 사용한 개인 인증을 위한 촬상을 수행할 수 있다.
또한 부화소(PS)는 터치 센서(다이렉트 터치 센서라고도 함) 또는 니어 터치 센서(호버 센서, 호버 터치 센서, 비접촉 센서, 터치리스 센서라고도 함) 등에 사용할 수 있다. 예를 들어 부화소(PS)는 적외광을 검출하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 어두운 장소에서도 터치 검출이 가능해진다.
여기서, 터치 센서 또는 니어 터치 센서는 대상물(손가락, 손, 또는 펜 등)의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다. 터치 센서는 표시 장치와 대상물이 직접 접함으로써 대상물을 검출할 수 있다. 또한 니어 터치 센서는 대상물이 표시 장치에 접촉되지 않아도 상기 대상물을 검출할 수 있다. 예를 들어, 표시 장치와 대상물 사이의 거리가 0.1mm 이상 300mm 이하, 바람직하게는 3mm 이상 50mm 이하의 범위에서 표시 장치가 상기 대상물을 검출할 수 있는 구성이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 대상물이 직접 접촉되지 않아도 조작이 가능해지고, 바꿔 말하면 비접촉(터치리스)으로 표시 장치를 조작할 수 있게 된다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 오염 또는 흠이 생기는 리스크를 저감할 수 있거나, 또는 표시 장치에 부착된 오염(예를 들어 먼지 또는 바이러스 등)에 대상물이 직접 접촉되지 않고 표시 장치를 조작할 수 있다.
또한 고정세의 촬상을 수행하기 위하여, 부화소(PS)는 표시 장치가 가지는 모든 화소에 제공되는 것이 바람직하다. 한편, 부화소(PS)는 터치 센서 또는 니어 터치 센서 등에 사용되는 경우에는 지문 등을 촬상하는 경우와 비교하여 높은 정밀도가 요구되지 않기 때문에, 표시 장치가 가지는 일부의 화소에 제공되면 좋다. 표시 장치가 가지는 부화소(PS)의 개수를 예를 들어 부화소(R)의 개수보다 줄임으로써 검출 속도를 높일 수 있다.
도 48의 (G)에 수광 디바이스를 가지는 부화소의 화소 회로의 일례를 나타내고, 도 48의 (H)에 발광 디바이스를 가지는 부화소의 화소 회로의 일례를 나타내었다.
도 48의 (G)에 나타낸 화소 회로(PIX1)는 수광 디바이스(PD), 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 트랜지스터(M13), 트랜지스터(M14), 및 용량 소자(C2)를 가진다. 여기서는 수광 디바이스(PD)로서 포토다이오드를 사용한 예를 나타내었다.
수광 디바이스(PD)는 애노드가 배선(V1)과 전기적으로 접속되고, 캐소드가 트랜지스터(M11)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M11)는 게이트가 배선(TX)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C2)의 한쪽 전극, 트랜지스터(M12)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 및 트랜지스터(M13)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M12)는 게이트가 배선(RES)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V2)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M13)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(V3)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(M14)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M14)는 게이트가 배선(SE)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT1)과 전기적으로 접속된다.
배선(V1), 배선(V2), 및 배선(V3)의 각각에는 정전위가 공급된다. 수광 디바이스(PD)를 역바이어스로 구동시키는 경우에는 배선(V2)에 배선(V1)의 전위보다 높은 전위를 공급한다. 트랜지스터(M12)는 배선(RES)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M13)의 게이트에 접속되는 노드의 전위를, 배선(V2)에 공급되는 전위로 리셋하는 기능을 가진다. 트랜지스터(M11)는 배선(TX)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 수광 디바이스(PD)에 흐르는 전류에 따라 상기 노드의 전위가 변화되는 타이밍을 제어하는 기능을 가진다. 트랜지스터(M13)는 상기 노드의 전위에 따른 출력을 수행하는 증폭 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M14)는 배선(SE)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 상기 노드의 전위에 따른 출력을 배선(OUT1)에 접속되는 외부 회로로 판독하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다.
도 48의 (H)에 나타낸 화소 회로(PIX2)는 발광 디바이스(EL), 트랜지스터(M15), 트랜지스터(M16), 트랜지스터(M17), 및 용량 소자(C3)를 가진다. 여기서는 발광 디바이스(EL)로서 발광 다이오드를 사용한 예를 나타내었다. 발광 디바이스(EL)로서 유기 EL 소자를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
트랜지스터(M15)는 게이트가 배선(VG)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(VS)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C3)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(M16)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M16)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(V4)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 발광 디바이스(EL)의 애노드 및 트랜지스터(M17)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M17)는 게이트가 배선(MS)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT2)과 전기적으로 접속된다. 발광 디바이스(EL)의 캐소드는 배선(V5)과 전기적으로 접속된다.
배선(V4) 및 배선(V5)에는 각각 정전위가 공급된다. 발광 디바이스(EL)의 애노드 측을 고전위로, 캐소드 측을 애노드 측보다 저전위로 할 수 있다. 트랜지스터(M15)는 배선(VG)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 화소 회로(PIX2)의 선택 상태를 제어하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다. 또한 트랜지스터(M16)는 게이트에 공급되는 전위에 따라 발광 디바이스(EL)에 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M15)가 도통 상태일 때, 배선(VS)에 공급되는 전위가 트랜지스터(M16)의 게이트에 공급되고, 그 전위에 따라 발광 디바이스(EL)의 발광 휘도를 제어할 수 있다. 트랜지스터(M17)는 배선(MS)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M16)와 발광 디바이스(EL) 사이의 전위를 배선(OUT2)을 통하여 외부에 출력하는 기능을 가진다.
여기서 화소 회로(PIX1)가 가지는 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 트랜지스터(M13), 및 트랜지스터(M14), 그리고 화소 회로(PIX2)가 가지는 트랜지스터(M15), 트랜지스터(M16), 및 트랜지스터(M17)에는 각각, 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체)을 사용한 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 밀도가 작은 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 매우 작은 오프 전류를 실현할 수 있다. 오프 전류가 작기 때문에, 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다. 그러므로 특히 용량 소자(C2) 또는 용량 소자(C3)에 직렬로 접속되는 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 및 트랜지스터(M15)에는 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 이 외의 트랜지스터에도 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용함으로써 제작 비용을 절감할 수 있다.
예를 들어 실온하에서의 채널 폭 1μm당 OS 트랜지스터의 오프 전류값은 1aA(1×10-18A) 이하, 1zA(1×10-21A) 이하, 또는 1yA(1×10-24A) 이하로 할 수 있다. 또한 실온하에서의 채널 폭 1μm당 Si 트랜지스터의 오프 전류값은 1fA(1×10-15A) 이상 1pA(1×10-12A) 이하이다. 따라서 OS 트랜지스터의 오프 전류는 Si 트랜지스터의 오프 전류보다 10자릿수 정도 낮다고도 할 수 있다.
또한 트랜지스터(M11) 내지 트랜지스터(M17)에, 채널이 형성되는 반도체에 실리콘이 적용된 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 특히 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등 결정성이 높은 실리콘을 사용함으로써, 높은 전계 효과 이동도를 실현할 수 있고, 더 고속으로 동작할 수 있어 바람직하다.
또한 트랜지스터(M11) 내지 트랜지스터(M17) 중 하나 이상에 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하고, 나머지에는 실리콘이 적용된 트랜지스터를 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 도 48의 (G), (H)에서, 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
화소 회로(PIX1)가 가지는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)가 가지는 트랜지스터는 동일 기판 위에 나란히 형성되는 것이 바람직하다. 특히 화소 회로(PIX1)가 가지는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)가 가지는 트랜지스터를 하나의 영역 내에 혼재시켜 주기적으로 배열하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한 수광 디바이스(PD) 또는 발광 디바이스(EL)와 중첩된 위치에 트랜지스터 및 용량 소자 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 층을 하나 또는 복수로 제공하는 것이 바람직하다. 이로써 각 화소 회로의 실효적인 점유 면적을 작게 할 수 있고, 고정세의 수광부 또는 표시부를 실현할 수 있다.
화소 회로에 포함되는 발광 디바이스(EL)의 발광 휘도를 높게 하는 경우, 발광 디바이스(EL)에 흘리는 전류량을 크게 할 필요가 있다. 그러기 위해서는 화소 회로에 포함된 구동 트랜지스터의 소스-드레인 간 전압을 높게 할 필요가 있다. OS 트랜지스터는 Si 트랜지스터와 비교하여 소스-드레인 간에서 내압이 높기 때문에, OS 트랜지스터의 소스-드레인 간에는 높은 전압을 인가할 수 있다. 이에 의하여 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터를 OS 트랜지스터로 함으로써, 발광 디바이스에 흐르는 전류량을 크게 하여, 발광 디바이스의 발광 휘도를 높게 할 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하는 경우에 있어서, OS 트랜지스터는 Si 트랜지스터보다 게이트-소스 간 전압의 변화에 대하여 소스-드레인 간 전류의 변화를 작게 할 수 있다. 그러므로 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터로서 OS 트랜지스터를 적용함으로써 게이트-소스 간 전압의 변화에 의하여, 소스-드레인 간에 흐르는 전류를 잘게 정할 수 있기 때문에, 발광 디바이스에 흐르는 전류량을 제어할 수 있다. 그러므로 화소 회로에서의 계조를 크게 할 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 동작할 때 흐르는 전류의 포화 특성에 있어서, OS 트랜지스터는 소스-드레인 간 전압이 서서히 높아진 경우에도 Si 트랜지스터보다 안정된 전류(포화 전류)를 흘릴 수 있다. 그러므로 OS 트랜지스터를 구동 트랜지스터로서 사용함으로써, 예를 들어 EL 재료가 포함된 발광 디바이스의 전류-전압 특성에 편차가 발생한 경우에도 발광 디바이스에 안정된 전류를 흘릴 수 있다. 즉 OS 트랜지스터는 포화 영역에서 동작하는 경우에 있어서, 소스-드레인 간 전압을 높게 하여도 소스-드레인 간 전류가 거의 변화되지 않기 때문에, 발광 디바이스의 발광 휘도를 안정적으로 할 수 있다.
상기와 같이, 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터에 OS 트랜지스터를 사용함으로써, "흑색 들뜸의 억제", "발광 휘도의 상승", "다계조화", 및 "발광 디바이스의 특성 편차의 억제" 등을 도모할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 리프레시 레이트를 가변으로 할 수 있다. 예를 들어 표시 장치에 표시되는 내용에 따라 리프레시 레이트를 조정(예를 들어 0.01Hz 이상 240Hz 이하의 범위에서 조정)하여 소비 전력을 저감시킬 수 있다. 또한 리프레시 레이트를 저하시킨 구동에 의하여 표시 장치의 소비 전력을 저감시키는 구동을 아이들링 스톱(idling stop(IDS)) 구동이라고 호칭하여도 좋다.
또한 상기 리프레시 레이트에 따라 터치 센서 또는 니어 터치 센서의 구동 주파수를 변화시켜도 좋다. 예를 들어 표시 장치의 리프레시 레이트가 120Hz인 경우, 터치 센서 또는 니어 터치 센서의 구동 주파수를 120Hz보다 높은 주파수(대표적으로는 240Hz)로 하는 구성으로 할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써, 저소비 전력을 실현할 수 있으며, 터치 센서 또는 니어 터치 센서의 응답 속도를 높일 수 있다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 고정세의 표시 장치에 대하여 설명한다.
[표시 패널의 구성예]
VR용 또는 AR용 등의 장착형 전자 기기에서는 시차(視差)를 이용함으로써 3D 화상을 제공할 수 있다. 이 경우, 오른쪽 눈용 화상을 오른쪽 눈의 시계(視界) 내에, 왼쪽 눈용 화상을 왼쪽 눈의 시계 내에, 각각 표시할 필요가 있다. 여기서 표시 장치의 표시부의 형상은 가로로 긴 직사각형 형상으로 하여도 좋지만, 오른쪽 눈 및 왼쪽 눈의 시계 외측에 제공되는 화소는 표시에 기여하지 않기 때문에, 상기 화소에는 상시 흑색이 표시되게 된다.
그래서 표시 패널의 표시부를 오른쪽 눈용과 왼쪽 눈용의 2개의 영역으로 나누고, 표시에 기여하지 않는 외측의 영역에는 화소를 배치하지 않는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 화소의 기록에 필요한 소비 전력을 저감할 수 있다. 또한 소스선 및 게이트선 등의 부하가 작아지기 때문에, 프레임 레이트가 높은 표시가 가능하게 된다. 이에 의하여 매끄러운 동영상을 표시할 수 있기 때문에 현실감을 높일 수 있다.
도 49의 (A)에서는 표시 패널의 구성예를 나타내었다. 도 49의 (A)에서는, 기판(701)의 내측에서 왼쪽 눈용 표시부(702L)와 오른쪽 눈용 표시부(702R)가 배치되어 있다. 또한 기판(701) 위에는, 표시부(702L), 표시부(702R) 외에, 구동 회로, 배선, IC, 또는 FPC 등이 배치되어도 좋다.
도 49의 (A)에 나타낸 표시부(702L), 표시부(702R)는 상면 형상이 정방형이다.
또한 표시부(702L), 표시부(702R)의 상면 형상은 기타의 정다각형이어도 좋다. 도 49의 (B)에는 정육각형으로 한 경우의 예를 나타내고, 도 49의 (C)에는 정팔각형으로 한 경우의 예를 나타내고, 도 49의 (D)에는 정십각형으로 한 경우의 예를 나타내고, 도 49의 (E)에는 정십이각형으로 한 경우의 예를 나타내었다. 이와 같이 각이 짝수개인 다각형을 사용함으로써, 표시부의 형상을 좌우 대칭으로 할 수 있다. 또한 정다각형이 아닌 다각형을 사용하여도 좋다. 또한 모서리가 둥근 정다각형 또는 다각형을 사용하여도 좋다.
또한 매트릭스상으로 배치된 화소로 표시부가 구성되기 때문에, 각 표시부의 윤곽의 직선 부분은 엄밀하게는 직선이 되지 않고 계단상인 부분이 존재할 수 있다. 특히 화소의 배열 방향과 평행이 아닌 직선 부분은 계단상의 상면 형상이 된다. 다만 사용자는, 화소의 형상을 시인하지 않는 상태에서 시청하기 때문에, 표시부의 비스듬한 윤곽이 엄밀하게는 계단상이더라도 이를 직선으로 간주할 수 있다. 마찬가지로, 표시부의 윤곽의 곡선 부분이 엄밀하게는 계단상이더라도 이를 곡선으로 간주할 수 있다.
또한 도 49의 (F)에는 표시부(702L), 표시부(702R)의 상면 형상을 원으로 한 경우의 예를 나타내었다.
또한 표시부(702L), 표시부(702R)의 상면 형상은 좌우 비대칭이어도 좋다. 또한 정다각형이 아니어도 좋다.
도 49의 (G)에는 표시부(702L), 표시부(702R)의 상면 형상을 각각 좌우 비대칭의 팔각형으로 한 경우의 예를 나타내었다. 또한 도 49의 (H)에는 정칠각형으로 한 경우의 예를 나타내었다. 이와 같이, 표시부(702L), 표시부(702R)의 상면 형상을 각각 좌우 비대칭의 형상으로 한 경우에도 표시부(702L)와 표시부(702R)는 좌우 대칭으로 배치하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 위화감 없이 화상을 제공할 수 있다.
위에서는 표시부를 2개로 나눈 구성에 대하여 설명하였지만, 연속된 형상으로 하여도 좋다.
도 49의 (I)에는 도 49의 (F)에서의 2개의 원형의 표시부(702)가 연결된 예를 나타내었다. 또한 도 49의 (J)에는 도 49의 (C)에서의 2개의 정팔각형의 표시부(702)가 연결된 예를 나타내었다.
이상이 표시 패널의 구성예에 대한 설명이다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는 앞의 실시형태에서 설명한 OS 트랜지스터에 사용할 수 있는 금속 산화물에 대하여 설명한다.
OS 트랜지스터에 사용하는 금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 가지는 것이 바람직하고, 인듐 및 아연을 가지는 것이 더 바람직하다. 예를 들어 금속 산화물은, 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 이트륨, 주석, 실리콘, 붕소, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 마그네슘, 및 코발트에서 선택되는 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 가지는 것이 바람직하다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 이트륨, 및 주석에서 선택되는 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하고, 갈륨이 더 바람직하다.
또한 금속 산화물은 스퍼터링법, MOCVD법 등의 CVD법, 또는 ALD법 등에 의하여 형성할 수 있다.
이후에는, 금속 산화물의 일례로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물에 대하여 설명한다. 또한 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물을 In-Ga-Zn 산화물이라고 부르는 경우가 있다.
<결정 구조의 분류>
산화물 반도체의 결정 구조로서는 비정질(completely amorphous를 포함함), CAAC(c-axis-aligned crystalline), nc(nanocrystalline), CAC(cloud-aligned composite), 단결정(single crystal), 및 다결정(polycrystal) 등을 들 수 있다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 X선 회절(XRD: X-Ray Diffraction) 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 예를 들어 GIXD(Grazing-Incidence XRD) 측정에 의하여 얻어지는 XRD 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 또한 GIXD법은 박막법 또는 Seemann-Bohlin법이라고도 한다. 또한 이하에서는 GIXD 측정에 의하여 얻어지는 XRD 스펙트럼을 단순히 XRD 스펙트럼이라고 기재하는 경우가 있다.
예를 들어 석영 유리 기판에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 거의 좌우 대칭이다. 한편, 결정 구조를 가지는 In-Ga-Zn 산화물막에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이다. XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭인 것은 막 내 또는 기판 내의 결정의 존재를 명시하고 있다. 바꿔 말하면 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 대칭이 아니면 막 또는 기판은 비정질 상태라고 할 수 없다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 나노빔 전자 회절(NBED: Nano Beam Electron Diffraction)에 의하여 관찰되는 회절 패턴(나노빔 전자 회절 패턴이라고도 함)으로 평가할 수 있다. 예를 들어 석영 유리 기판의 회절 패턴에서는 헤일로(halo)가 관찰되고, 석영 유리가 비정질 상태인 것을 확인할 수 있다. 또한 실온에서 성막한 In-Ga-Zn 산화물막의 회절 패턴에서는 헤일로가 아니라 스폿 형상의 패턴이 관찰된다. 그러므로 실온에서 성막한 In-Ga-Zn 산화물은 단결정도 다결정도 아니고, 비정질 상태도 아닌 중간 상태이고, 비정질 상태라고 결론을 내릴 수 없는 것으로 추정된다.
<<산화물 반도체의 구조>>
또한 산화물 반도체는 구조에 착안한 경우, 상기와는 다르게 분류되는 경우가 있다. 예를 들어 산화물 반도체는 단결정 산화물 반도체와 이 외의 비단결정 산화물 반도체로 나누어진다. 비단결정 산화물 반도체로서는 예를 들어 상술한 CAAC-OS 및 nc-OS가 있다. 또한 비단결정 산화물 반도체에는 다결정 산화물 반도체, a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 및 비정질 산화물 반도체 등이 포함된다.
여기서 상술한 CAAC-OS, nc-OS, 및 a-like OS에 대하여 자세히 설명한다.
[CAAC-OS]
CAAC-OS는 복수의 결정 영역을 가지고, 상기 복수의 결정 영역에서 c축이 특정 방향으로 배향되는 산화물 반도체이다. 또한 특정 방향이란, CAAC-OS막의 두께 방향, CAAC-OS막의 피형성면의 법선 방향, 또는 CAAC-OS막의 표면의 법선 방향을 말한다. 또한 결정 영역이란, 원자 배열에 주기성을 가지는 영역이다. 또한 원자 배열을 격자 배열로 간주하면, 결정 영역은 격자 배열이 정렬된 영역이기도 하다. 또한 CAAC-OS는 a-b면 방향에서 복수의 결정 영역이 연결되는 영역을 가지고, 상기 영역은 변형을 가지는 경우가 있다. 또한 변형이란 복수의 결정 영역이 연결되는 영역에서, 격자 배열이 정렬된 영역과 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화되는 부분을 가리킨다. 즉 CAAC-OS는 c축 배향을 가지고, a-b면 방향으로는 명확한 배향을 가지지 않는 산화물 반도체이다.
또한 상기 복수의 결정 영역은 각각 하나 또는 복수의 미소한 결정(최대 직경이 10nm 미만인 결정)으로 구성된다. 결정 영역이 하나의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 최대 직경은 10nm 미만이 된다. 또한 결정 영역이 다수의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 크기는 수십nm 정도가 되는 경우가 있다.
또한 In-Ga-Zn 산화물에서, CAAC-OS는 인듐(In) 및 산소를 가지는 층(이하 In층)과, 갈륨(Ga), 아연(Zn), 및 산소를 가지는 층(이하 (Ga, Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 가지는 경향이 있다. 또한 인듐과 갈륨은 서로 치환될 수 있다. 따라서 (Ga, Zn)층에는 인듐이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 갈륨이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 아연이 포함되는 경우도 있다. 상기 층상 구조는 예를 들어 고분해능 TEM(Transmission Electron Microscope) 이미지에서 격자상(格子像)으로 관찰된다.
예를 들어 XRD 장치를 사용하여 CAAC-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는 c축 배향을 나타내는 피크가 2θ=31° 또는 그 근방에서 검출된다. 또한 c축 배향을 나타내는 피크의 위치(2θ의 값)는 CAAC-OS를 구성하는 금속 원소의 종류 또는 조성 등에 따라 변동되는 경우가 있다.
또한 예를 들어 CAAC-OS막의 전자 회절 패턴에서 복수의 휘점(스폿)이 관측된다. 또한 어떤 스폿과 다른 스폿은 시료를 투과한 입사 전자선의 스폿(다이렉트 스폿이라고도 함)을 대칭 중심으로 하여 점대칭의 위치에서 관측된다.
상기 특정 방향에서 결정 영역을 관찰한 경우, 상기 결정 영역 내의 격자 배열은 기본적으로 육방 격자이지만, 단위 격자는 정육각형에 한정되지 않고 비정육각형인 경우가 있다. 또한 상기 변형에서 오각형 또는 칠각형 등의 격자 배열을 가지는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서는, 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리)를 확인할 수 없다. 즉 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 이는, CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않거나, 및 금속 원자가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여, 변형을 허용할 수 있기 때문이라고 생각된다.
또한 명확한 결정립계가 확인되는 결정 구조는 소위 다결정(polycrystal)이다. 결정립계는 재결합 중심이 되고, 캐리어가 포획되어 트랜지스터의 온 전류의 저하 및 전계 효과 이동도의 저하 등을 일으킬 가능성이 높다. 따라서 명확한 결정립계가 확인되지 않는 CAAC-OS는 트랜지스터의 반도체층에 적합한 결정 구조를 가지는 결정성 산화물 중 하나이다. 또한 CAAC-OS를 구성하기 위해서는 Zn을 포함하는 구성이 바람직하다. 예를 들어 In-Zn 산화물 및 In-Ga-Zn 산화물은 In 산화물보다 결정립계의 발생을 억제할 수 있기 때문에 적합하다.
CAAC-OS는 결정성이 높고, 명확한 결정립계가 확인되지 않는 산화물 반도체이다. 따라서 CAAC-OS는 결정립계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한 산화물 반도체의 결정성은 불순물의 혼입, 결함의 생성 등에 의하여 저하되는 경우가 있기 때문에, CAAC-OS는 불순물 및 결함(산소 결손 등)이 적은 산화물 반도체라고도 할 수 있다. 따라서 CAAC-OS를 가지는 산화물 반도체는 물리적 성질이 안정된다. 그러므로 CAAC-OS를 가지는 산화물 반도체는 열에 강하고 신뢰성이 높다. 또한 CAAC-OS는 제조 공정에서의 높은 온도(소위 thermal budget)에 대해서도 안정적이다. 따라서 OS 트랜지스터에 CAAC-OS를 사용하면 제조 공정의 자유도를 높일 수 있게 된다.
[nc-OS]
nc-OS는 미소한 영역(예를 들어 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 가진다. 바꿔 말하면 nc-OS는 미소한 결정을 가진다. 또한 상기 미소한 결정은 크기가 예를 들어 1nm 이상 10nm 이하, 특히 1nm 이상 3nm 이하이기 때문에 나노 결정이라고도 한다. 또한 nc-OS에서는 상이한 나노 결정 사이에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서 nc-OS는 분석 방법에 따라서는 a-like OS 또는 비정질 산화물 반도체와 구별할 수 없는 경우가 있다. 예를 들어 XRD 장치를 사용하여 nc-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는, 결정성을 나타내는 피크가 검출되지 않는다. 또한 나노 결정보다 큰 프로브 직경(예를 들어 50nm 이상)의 전자선을 사용하는 전자 회절(제한 시야 전자 회절이라고도 함)을 nc-OS막에 대하여 수행하면 헤일로 패턴과 같은 회절 패턴이 관측된다. 한편, 나노 결정의 크기와 가깝거나 나노 결정보다 작은 프로브 직경(예를 들어 1nm 이상 30nm 이하)의 전자선을 사용하는 전자 회절(나노빔 전자 회절이라고도 함)을 nc-OS막에 대하여 수행하면, 다이렉트 스폿을 중심으로 하는 링 형상의 영역 내에 복수의 스폿이 관측되는 전자 회절 패턴이 취득되는 경우가 있다.
[a-like OS]
a-like OS는 nc-OS와 비정질 산화물 반도체의 중간의 구조를 가지는 산화물 반도체이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 가진다. 즉 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS에 비하여 결정성이 낮다. 또한 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS에 비하여 막 내의 수소 농도가 높다.
<<산화물 반도체의 구성>>
다음으로 상술한 CAC-OS에 대하여 자세히 설명한다. 또한 CAC-OS는 재료 구성에 관한 것이다.
[CAC-OS]
CAC-OS란, 예를 들어 금속 산화물을 구성하는 원소가 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 편재한 재료의 한 구성이다. 또한 이하에서는, 금속 산화물에 하나 또는 복수의 금속 원소가 편재하고, 상기 금속 원소를 가지는 영역이 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 혼합된 상태를 모자이크 패턴 또는 패치 패턴이라고도 한다.
또한 CAC-OS란, 재료가 제 1 영역과 제 2 영역으로 분리하여 모자이크 패턴을 형성하고, 상기 제 1 영역이 막 내에 분포된 구성(이하 클라우드상이라고도 함)이다. 즉 CAC-OS는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 혼합된 구성을 가지는 복합 금속 산화물이다.
여기서, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS를 구성하는 금속 원소에 대한 In, Ga, 및 Zn의 원자수비를 각각 [In], [Ga], 및 [Zn]이라고 표기한다. 예를 들어, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서, 제 1 영역은 [In]이 CAC-OS막의 조성에서의 [In]보다 큰 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]가 CAC-OS막의 조성에서의 [Ga]보다 큰 영역이다. 또는 예를 들어 제 1 영역은 [In]이 제 2 영역에서의 [In]보다 크고, [Ga]가 제 2 영역에서의 [Ga]보다 작은 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]가 제 1 영역에서의 [Ga]보다 크고, [In]이 제 1 영역에서의 [In]보다 작은 영역이다.
구체적으로는 상기 제 1 영역은 인듐 산화물 또는 인듐 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 또한 상기 제 2 영역은 갈륨 산화물 또는 갈륨 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 즉 상기 제 1 영역을 In을 주성분으로 하는 영역으로 바꿔 말할 수 있다. 또한 상기 제 2 영역을 Ga를 주성분으로 하는 영역으로 바꿔 말할 수 있다.
또한 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에서 명확한 경계를 관찰할 수 없는 경우가 있다.
또한 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS란, In, Ga, Zn, 및 O를 포함하는 재료 구성에서, 일부에 Ga를 주성분으로 하는 영역과, 일부에 In을 주성분으로 하는 영역이 각각 모자이크 패턴으로 무작위로 존재하는 구성을 말한다. 따라서 CAC-OS는 금속 원소가 불균일하게 분포된 구조를 가지는 것으로 추측된다.
CAC-OS는 예를 들어 기판을 의도적으로 가열하지 않는 조건에서 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 또한 CAC-OS를 스퍼터링법에 의하여 형성하는 경우, 성막 가스로서 불활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 사용하면 좋다. 또한 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하다. 예를 들어 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비를 0% 이상 30% 미만, 바람직하게는 0% 이상 10% 이하로 한다.
또한 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는, 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑으로부터, In을 주성분으로 하는 영역(제 1 영역)과, Ga를 주성분으로 하는 영역(제 2 영역)이 편재되고 혼합된 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다.
여기서 제 1 영역은 제 2 영역에 비하여 도전성이 높은 영역이다. 즉 제 1 영역을 캐리어가 흐름으로써, 금속 산화물의 도전성이 발현된다. 따라서 제 1 영역이 금속 산화물 내에서 클라우드상으로 분포됨으로써, 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.
한편, 제 2 영역은 제 1 영역에 비하여 절연성이 높은 영역이다. 즉 제 2 영역이 금속 산화물 내에 분포됨으로써, 누설 전류를 억제할 수 있다.
따라서 CAC-OS를 트랜지스터에 사용하는 경우에는 제 1 영역에 기인하는 도전성과 제 2 영역에 기인하는 절연성이 상보적으로 작용함으로써, 스위칭 기능(On/Off 기능)을 CAC-OS에 부여할 수 있다. 즉 CAC-OS는 재료의 일부에서는 도전성 기능을 가지고 재료의 일부에서는 절연성 기능을 가지며, 재료의 전체에서는 반도체로서의 기능을 가진다. 도전성 기능과 절연성 기능을 분리함으로써, 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다. 따라서 CAC-OS를 트랜지스터에 사용함으로써, 높은 온 전류(Ion), 높은 전계 효과 이동도(μ), 및 양호한 스위칭 동작을 실현할 수 있다.
또한 CAC-OS를 사용한 트랜지스터는 신뢰성이 높다. 따라서 CAC-OS는 표시 장치를 비롯한 다양한 반도체 장치에 최적이다.
산화물 반도체는 다양한 구조를 가지고, 각각이 상이한 특성을 가진다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, CAC-OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상을 가져도 좋다.
<산화물 반도체를 가지는 트랜지스터>
이어서, 상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용함으로써, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다. 또한 신뢰성이 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다.
트랜지스터에는 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 산화물 반도체의 캐리어 농도는 1×1017cm-3 이하, 바람직하게는 1×1015cm-3 이하, 더 바람직하게는 1×1013cm-3 이하, 더욱 바람직하게는 1×1011cm-3 이하, 더욱더 바람직하게는 1×1010cm-3 미만이고, 1×10-9cm-3 이상이다. 또한 산화물 반도체막의 캐리어 농도를 낮추는 경우에는 산화물 반도체막 내의 불순물 농도를 낮추고, 결함 준위 밀도를 낮추면 좋다. 본 명세서 등에서 불순물 농도가 낮고, 결함 준위 밀도가 낮은 것을 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성이라고 한다. 또한 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체라고 하는 경우가 있다.
또한 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체막은 결함 준위 밀도가 낮기 때문에, 트랩 준위 밀도도 낮아지는 경우가 있다.
또한 산화물 반도체의 트랩 준위에 포획된 전하는, 소실되는 데 걸리는 시간이 길어, 마치 고정 전하처럼 작용하는 경우가 있다. 그러므로 트랩 준위 밀도가 높은 산화물 반도체에 채널 형성 영역이 형성되는 트랜지스터는 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다.
따라서 트랜지스터의 전기 특성을 안정화하기 위해서는, 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하는 것이 유효하다. 또한 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하기 위해서는, 근접한 막 내의 불순물 농도도 저감하는 것이 바람직하다. 불순물로서는 수소, 질소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 철, 니켈, 또는 실리콘 등이 있다. 또한 산화물 반도체 중의 불순물이란, 예를 들어 산화물 반도체를 구성하는 주성분 이외를 말한다. 예를 들어 농도가 0.1atomic% 미만의 원소는 불순물이라고 할 수 있다.
<불순물>
여기서 산화물 반도체 내에서의 각 불순물의 영향에 대하여 설명한다.
산화물 반도체에 14족 원소 중 하나인 실리콘 또는 탄소가 포함되면, 산화물 반도체에서 결함 준위가 형성된다. 그러므로 산화물 반도체에서의 실리콘 또는 탄소의 농도와, 산화물 반도체와의 계면 근방의 실리콘 또는 탄소의 농도(이차 이온 질량 분석법(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry)에 의하여 얻어지는 농도)를 2×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되면, 결함 준위를 형성하고 캐리어를 생성하는 경우가 있다. 따라서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 가지기 쉽다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 1×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1016atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 캐리어인 전자가 발생하고 캐리어 농도가 증가되어 n형화되기 쉽다. 이 결과, 질소가 포함되는 산화물 반도체를 반도체에 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 가지기 쉽다. 또는 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 트랩 준위가 형성되는 경우가 있다. 이 결과, 트랜지스터의 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 질소 농도를 5×1019atoms/cm3 미만, 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 이하, 더 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하, 더욱 바람직하게는 5×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 포함되는 수소는 금속 원자와 결합하는 산소와 반응하여 물이 되기 때문에, 산소 결손을 형성하는 경우가 있다. 상기 산소 결손에 수소가 들어감으로써 캐리어인 전자가 생성되는 경우가 있다. 또한 수소의 일부가 금속 원자와 결합하는 산소와 결합하여, 캐리어인 전자를 생성하는 경우가 있다. 따라서 수소가 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 가지기 쉽다. 그러므로 산화물 반도체 내의 수소는 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 수소 농도를 1×1020atoms/cm3 미만, 바람직하게는 1×1019atoms/cm3 미만, 더 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 미만, 더욱 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 미만으로 한다.
불순물이 충분히 저감된 산화물 반도체를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용함으로써, 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 50 내지 도 53을 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가진다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세화, 고해상도화, 대형화의 각각이 용이하다. 따라서 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 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 손목시계형, 팔찌형 등의 정보 단말기(웨어러블 기기), 그리고 헤드마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 안경형의 AR용 기기 등 두부에 장착할 수 있는 웨어러블 기기 등이 있다. 또한 웨어러블 기기로서는 SR용 기기 및 MR용 기기도 들 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 HD(화소수 1280×720), FHD(화소수 1920×1080), WQHD(화소수 2560×1440), WQXGA(화소수 2560×1600), 4K2K(화소수 3840×2160), 8K4K(화소수 7680×4320) 등, 매우 높은 해상도를 가지는 것이 바람직하다. 특히 4K2K, 8K4K, 또는 그 이상의 해상도로 하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 화소 밀도(정세도)는 300ppi 이상이 바람직하고, 500ppi 이상이 더 바람직하고, 1000ppi 이상이 더 바람직하고, 2000ppi 이상이 더 바람직하고, 3000ppi 이상이 더 바람직하고, 5000ppi 이상이 더 바람직하고, 7000ppi 이상이 더 바람직하다. 이와 같이 높은 해상도 또는 높은 정세도를 가지는 표시 장치를 사용함으로써, 휴대형, 또는 가정 등에서의 사용을 위한 개인 사용 전자 기기에서 현장감 및 깊이감 등을 더 높일 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 가옥 또는 빌딩의 내벽 또는 외벽, 또는 자동차의 내장 또는 외장의 곡면을 따라 제공할 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 안테나를 가져도 좋다. 안테나로 신호를 수신함으로써 표시부에서 영상 및 정보 등의 표시를 수행할 수 있다. 또한 전자 기기가 안테나 및 이차 전지를 가지는 경우, 안테나를 비접촉 전력 전송(傳送)에 사용하여도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 센서(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 검지, 검출, 또는 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 50의 (A)에 나타낸 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 50의 (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), 인쇄 기판(6517), 및 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 외측 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 인쇄 기판(6517)에 제공된 단자에 접속된다.
표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 디스플레이(가요성을 가지는 표시 장치)를 적용할 수 있다. 그래서 매우 가벼운 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 표시 패널(6511)이 매우 얇기 때문에 전자 기기의 두께를 늘리지 않고 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 패널(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써 슬림 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
도 51의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 포함된다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지탱한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 51의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)는, 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치, 및 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)의 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 51의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 및 외부 접속 포트(7214) 등을 가진다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 포함된다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 51의 (C) 및 (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 51의 (C)에 나타낸 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 51의 (D)는 원주상 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 가진다.
도 51의 (C) 및 (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 선전(宣傳) 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 51의 (C) 및 (D)에 나타낸 바와 같이, 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 가지는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계 가능한 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 참가하여 즐길 수 있다.
도 52의 (A)는 파인더(8100)가 장착된 상태의 카메라(8000)의 외관을 나타낸 도면이다.
카메라(8000)는 하우징(8001), 표시부(8002), 조작 버튼(8003), 및 셔터 버튼(8004) 등을 가진다. 또한 카메라(8000)에는 탈착 가능한 렌즈(8006)가 장착된다. 또한 카메라(8000)는 렌즈(8006)와 하우징이 일체화되어도 좋다.
카메라(8000)는 셔터 버튼(8004)을 누르거나, 또는 터치 패널로서 기능하는 표시부(8002)를 터치함으로써 촬상할 수 있다.
하우징(8001)은 전극을 가지는 마운트를 가지고, 파인더(8100) 외에 예를 들어 스트로보 장치를 접속할 수 있다.
파인더(8100)는 하우징(8101), 표시부(8102), 및 버튼(8103) 등을 가진다.
하우징(8101)은 카메라(8000)의 마운트와 결합하는 마운트에 의하여 카메라(8000)에 장착되어 있다. 파인더(8100)는 예를 들어 카메라(8000)로부터 수신한 영상을 표시부(8102)에 표시시킬 수 있다.
버튼(8103)은 예를 들어 전원 버튼으로서의 기능을 가진다.
카메라(8000)의 표시부(8002), 및 파인더(8100)의 표시부(8102)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 또한 파인더가 내장된 카메라(8000)이어도 좋다.
도 52의 (B)는 헤드마운트 디스플레이(8200)의 외관을 나타낸 도면이다.
헤드마운트 디스플레이(8200)는 장착부(8201), 렌즈(8202), 본체(8203), 표시부(8204), 및 케이블(8205) 등을 가진다. 또한 장착부(8201)에는 배터리(8206)가 내장된다.
케이블(8205)은 배터리(8206)로부터 본체(8203)에 전력을 공급한다. 본체(8203)는 예를 들어 무선 수신기를 가지고, 수신한 영상 정보를 표시부(8204)에 표시시킬 수 있다. 또한 본체(8203)는 카메라를 가지고, 사용자의 안구 또는 눈꺼풀의 움직임의 정보를 입력 수단으로서 사용할 수 있다.
또한 장착부(8201)에는 사용자와 접하는 위치에 사용자의 안구의 움직임에 따라 흐르는 전류를 검지할 수 있는 복수의 전극을 제공할 수 있다. 이에 의하여 헤드마운트 디스플레이(8200)는 사용자의 시선을 인식하는 기능을 가질 수 있다. 또한 헤드마운트 디스플레이(8200)는 상기 전극에 흐르는 전류에 의하여 사용자의 맥박을 모니터링하는 기능을 가져도 좋다. 또한 장착부(8201)에는 온도 센서, 압력 센서, 또는 가속도 센서 등의 각종 센서를 제공하여도 좋다. 또한 헤드마운트 디스플레이(8200)는 사용자의 생체 정보를 표시부(8204)에 표시하는 기능, 또는 사용자의 두부의 움직임에 맞추어 표시부(8204)에 표시되는 영상을 변화시키는 기능 등을 가져도 좋다.
표시부(8204)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 52의 (C) 내지 (E)는 헤드마운트 디스플레이(8300)의 외관을 나타낸 도면이다. 헤드마운트 디스플레이(8300)는 하우징(8301), 표시부(8302), 밴드상의 고정구(8304), 및 한 쌍의 렌즈(8305)를 가진다.
사용자는 렌즈(8305)를 통하여 표시부(8302)의 표시를 시인할 수 있다. 또한 표시부(8302)를 만곡시켜 배치하면, 사용자가 높은 현장감을 느낄 수 있어 바람직하다. 또한 표시부(8302)의 상이한 영역에 표시된 다른 화상을 렌즈(8305)를 통하여 시인함으로써 예를 들어 시차를 이용한 3차원 표시를 할 수도 있다. 또한 하나의 표시부(8302)를 제공하는 구성에 한정되지 않고, 2개의 표시부(8302)를 제공하고 사용자의 한쪽 눈마다 하나의 표시부를 배치하여도 좋다.
표시부(8302)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 매우 높은 정세도를 실현할 수도 있다. 예를 들어 도 52의 (E)와 같이 렌즈(8305)를 사용하여 표시가 확대되어 시인되는 경우에도 사용자에게 화소가 시인되기 어렵다. 즉 표시부(8302)를 사용하여, 사용자에게 현실감이 높은 영상을 시인시킬 수 있다.
도 52의 (F)는 고글형 헤드마운트 디스플레이(8400)의 외관을 나타낸 도면이다. 헤드마운트 디스플레이(8400)는 한 쌍의 하우징(8401)과, 장착부(8402)와, 완충 부재(8403)를 가진다. 한 쌍의 하우징(8401) 내에는 각각 표시부(8404) 및 렌즈(8405)가 제공된다. 한 쌍의 표시부(8404)에 서로 다른 화상을 표시시킴으로써 시차를 이용한 3차원 표시를 수행할 수 있다.
사용자는 렌즈(8405)를 통하여 표시부(8404)를 시인할 수 있다. 렌즈(8405)는 초점 조정 기구를 가지고 사용자의 시력에 따라 위치를 조정할 수 있다. 표시부(8404)는 정방형 또는 가로로 긴 장방형인 것이 바람직하다. 이에 의하여 현장감을 높일 수 있다.
장착부(8402)는 사용자의 얼굴의 크기에 따라 조정할 수 있으며, 흘러내리지 않도록 가소성 및 탄성을 가지는 것이 바람직하다. 또한 장착부(8402)의 일부는 골전도 이어폰으로서 기능하는 진동 기구를 가지는 것이 바람직하다. 이에 의하여 이어폰 또는 스피커 등의 음향 기기를 별도로 제공할 필요가 없고, 장착하기만 하면 영상과 음성을 즐길 수 있다. 또한 하우징(8401) 내에 무선 통신에 의하여 음성 데이터를 출력하는 기능을 가져도 좋다.
장착부(8402)와 완충 부재(8403)는 사용자의 얼굴(이마 또는 뺨 등)에 접촉하는 부분이다. 완충 부재(8403)가 사용자의 얼굴과 밀착되면 광 누설을 방지할 수 있기 때문에 몰입감을 더 높일 수 있다. 완충 부재(8403)에는 사용자가 헤드마운트 디스플레이(8400)를 장착할 때에 사용자의 얼굴에 밀착되도록 부드러운 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 고무, 실리콘 고무, 우레탄, 또는 스펀지 등의 소재를 사용할 수 있다. 또한 스펀지 등의 표면을 천, 피혁(천연 피혁 또는 합성 피혁) 등으로 덮은 것을 사용하면, 사용자의 얼굴과 완충 부재(8403) 사이에 틈이 생기기 어렵기 때문에, 광 누설을 적합하게 방지할 수 있다. 또한 이와 같은 소재를 사용하면 촉감이 좋을뿐더러, 예를 들어 추운 계절에 장착한 경우에 사용자가 차갑다고 느끼지 않기 때문에 바람직하다. 완충 부재(8403) 또는 장착부(8402) 등, 사용자의 피부에 접촉되는 부재를 탈착 가능한 구성으로 하면, 클리닝 또는 교환이 용이해지기 때문에 바람직하다.
도 53의 (A) 내지 (F)에 나타낸 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 검지, 검출, 또는 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가진다.
도 53의 (A) 내지 (F)에 나타낸 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 화상 또는 동영상을 촬영하고 기록 매체(외부 기록 매체 또는 카메라에 내장된 기록 매체)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
표시부(9001)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 53의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기의 상세한 사항에 대하여 아래에서 설명한다.
도 53의 (A)는 휴대 정보 단말기(9101)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9101)는 예를 들어 스마트폰으로서 사용할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)에는 스피커(9003), 접속 단자(9006), 또는 센서(9007) 등을 제공하여도 좋다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)는 문자 및 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 53의 (A)에는 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, 또는 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일 또는 SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 또는 전파 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 아이콘(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 53의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 나타낸 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 수 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓으로부터 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 53의 (C)는 손목시계형 휴대 정보 단말기(9200)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 스마트워치(등록 상표)로서 사용할 수 있다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)를 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드세트와 상호 통신시킴으로써 핸즈프리로 통화를 할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호적으로 데이터를 수수하는 것 및 충전하는 것이 가능하다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 하여도 좋다.
도 53의 (D) 내지 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 53의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)가 펼쳐진 상태의 사시도이고, 도 53의 (F)는 접힌 상태의 사시도이고, 도 53의 (E)는 도 53의 (D) 및 (F) 중 하나로부터 다른 하나로 변화되는 도중의 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접힌 상태에서는 휴대성이 우수하고, 펼쳐진 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 지지된다. 예를 들어, 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
100: 표시 장치
101: 층
110: 발광 소자
110B: 발광 소자
110G: 발광 소자
110R: 발광 소자
110W: 발광 소자
111: 전극
111B: 전극
111C: 전극
111G: 전극
111R: 전극
111S: 전극
112: EL층
112B: EL층
112Bf: EL막
112f: EL막
112G: EL층
112Gf: EL막
112R: EL층
112Rf: EL막
112W: EL층
113a: 투명 전극
113af: 도전막
113b: 반투과·반반사 전극
113bf: 도전막
114: 유기층
114B: 유기층
114Bf: 유기막
114G: 유기층
114Gf: 유기막
114R: 유기층
114Rf: 유기막
116: 광학 조정층
116B: 광학 조정층
116G: 광학 조정층
116R: 광학 조정층
117: 차광층
120: 영역
121: 보호층
123: 보호층
124: 도전층
125: 절연층
125f: 절연막
126: 절연층
126f: 절연막
127: 도전층
128: 층
130: 접속부
142: 접착층
143a: 레지스트 마스크
143b: 레지스트 마스크
143c: 레지스트 마스크
143d: 레지스트 마스크
144: 희생막
144Ba: 희생막
144Bb: 희생막
144Ga: 희생막
144Gb: 희생막
144Ra: 희생막
144Rb: 희생막
144Sa: 희생막
144Sb: 희생막
145: 희생층
145a: 희생층
145b: 희생층
145Ba: 희생층
145Bb: 희생층
145Ga: 희생층
145Gb: 희생층
145Ra: 희생층
145Rb: 희생층
145Sa: 희생층
145Sb: 희생층
149a: 레지스트 마스크
149b: 레지스트 마스크
150: 수광 소자
151: 기판
151a: FMM
151b: FMM
152: 기판
153: 절연층
153a: FMM
153b: FMM
153c: FMM
153d: FMM
155: PD층
155f: PD막
156: 센서
162: 표시부
164: 회로부
165: 배선
166: 전극
167: 마이크로 렌즈 어레이
171: 절연층
172: FPC
173: IC
184: 착색층
184B: 착색층
184G: 착색층
184R: 착색층
185: 착색층
200: 표시 패널
200A: 표시 패널
200B: 표시 패널
201: 트랜지스터
202: 기판
203: 기능층
204: 접속부
205: 트랜지스터
207: 기판
209: 트랜지스터
210: 트랜지스터
211: 절연층
212: 수광 소자
213: 절연층
213R: 수발광 소자
214: 절연층
215: 절연층
216: 발광 소자
216B: 발광 소자
216G: 발광 소자
216IR: 발광 소자
216R: 발광 소자
216W: 발광 소자
216X: 발광 소자
218: 절연층
220: 손가락
221: 도전층
222: 지문
222a: 도전층
222b: 도전층
223: 도전층
225: 절연층
226: 궤적
227: 접촉부
228: 촬상 범위
229: 스타일러스
231: 반도체층
231i: 채널 형성 영역
231n: 저저항 영역
240: 용량
240S: 용량
241: 도전층
241Sa: 도전층
241Sb: 도전층
242: 접속층
243: 절연층
245: 도전층
245S: 도전층
251: 도전층
252: 도전층
254: 절연층
255a: 절연층
255b: 절연층
256: 플러그
261: 절연층
262: 절연층
263: 절연층
264: 절연층
265: 절연층
271: 플러그
274: 플러그
274a: 도전층
274b: 도전층
280: 표시 모듈
281: 표시부
282: 회로부
283: 화소 회로부
283a: 화소 회로
284: 화소부
284a: 화소
285: 단자부
286: 배선부
290: FPC
291: 기판
292: 기판
301: 기판
301A: 기판
301B: 기판
310: 트랜지스터
310A: 트랜지스터
310B: 트랜지스터
311: 도전층
312: 저저항 영역
313: 절연층
314: 절연층
315: 소자 분리층
320: 트랜지스터
320A: 트랜지스터
320B: 트랜지스터
320S: 트랜지스터
321: 반도체층
321S: 반도체층
322: 도전층
323: 절연층
324: 도전층
324S: 도전층
325: 도전층
325a: 도전층
325b: 도전층
325Sa: 도전층
325Sb: 도전층
326: 절연층
327: 도전층
327S: 도전층
328: 절연층
329: 절연층
331: 기판
332: 절연층
335: 절연층
336: 절연층
341: 도전층
342: 도전층
343: 플러그
344: 절연층
345: 절연층
346: 절연층
347: 범프
348: 접착층
351: 콘택트부
352: 콘택트부
353: 콘택트부
354: 콘택트부
355: 콘택트부
356: 콘택트부
370B: 발광 소자
370G: 발광 소자
370PD: 수광 소자
370R: 발광 소자
370SR: 수발광 소자
371: 화소 전극
373: 활성층
375: 공통 전극
377: 전극
378: 전극
380A: 표시 장치
380B: 표시 장치
380C: 표시 장치
381: 정공 주입층
382: 정공 수송층
382-1: 정공 수송층
382-2: 정공 수송층
383: 발광층
383B: 발광층
383G: 발광층
383R: 발광층
384: 전자 수송층
385: 전자 주입층
389: 층
701: 기판
702: 표시부
702L: 표시부
702R: 표시부
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: 인쇄 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
8000: 카메라
8001: 하우징
8002: 표시부
8003: 조작 버튼
8004: 셔터 버튼
8006: 렌즈
8100: 파인더
8101: 하우징
8102: 표시부
8103: 버튼
8200: 헤드마운트 디스플레이
8201: 장착부
8202: 렌즈
8203: 본체
8204: 표시부
8205: 케이블
8206: 배터리
8300: 헤드마운트 디스플레이
8301: 하우징
8302: 표시부
8304: 고정구
8305: 렌즈
8400: 헤드마운트 디스플레이
8401: 하우징
8402: 장착부
8403: 완충 부재
8404: 표시부
8405: 렌즈
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
101: 층
110: 발광 소자
110B: 발광 소자
110G: 발광 소자
110R: 발광 소자
110W: 발광 소자
111: 전극
111B: 전극
111C: 전극
111G: 전극
111R: 전극
111S: 전극
112: EL층
112B: EL층
112Bf: EL막
112f: EL막
112G: EL층
112Gf: EL막
112R: EL층
112Rf: EL막
112W: EL층
113a: 투명 전극
113af: 도전막
113b: 반투과·반반사 전극
113bf: 도전막
114: 유기층
114B: 유기층
114Bf: 유기막
114G: 유기층
114Gf: 유기막
114R: 유기층
114Rf: 유기막
116: 광학 조정층
116B: 광학 조정층
116G: 광학 조정층
116R: 광학 조정층
117: 차광층
120: 영역
121: 보호층
123: 보호층
124: 도전층
125: 절연층
125f: 절연막
126: 절연층
126f: 절연막
127: 도전층
128: 층
130: 접속부
142: 접착층
143a: 레지스트 마스크
143b: 레지스트 마스크
143c: 레지스트 마스크
143d: 레지스트 마스크
144: 희생막
144Ba: 희생막
144Bb: 희생막
144Ga: 희생막
144Gb: 희생막
144Ra: 희생막
144Rb: 희생막
144Sa: 희생막
144Sb: 희생막
145: 희생층
145a: 희생층
145b: 희생층
145Ba: 희생층
145Bb: 희생층
145Ga: 희생층
145Gb: 희생층
145Ra: 희생층
145Rb: 희생층
145Sa: 희생층
145Sb: 희생층
149a: 레지스트 마스크
149b: 레지스트 마스크
150: 수광 소자
151: 기판
151a: FMM
151b: FMM
152: 기판
153: 절연층
153a: FMM
153b: FMM
153c: FMM
153d: FMM
155: PD층
155f: PD막
156: 센서
162: 표시부
164: 회로부
165: 배선
166: 전극
167: 마이크로 렌즈 어레이
171: 절연층
172: FPC
173: IC
184: 착색층
184B: 착색층
184G: 착색층
184R: 착색층
185: 착색층
200: 표시 패널
200A: 표시 패널
200B: 표시 패널
201: 트랜지스터
202: 기판
203: 기능층
204: 접속부
205: 트랜지스터
207: 기판
209: 트랜지스터
210: 트랜지스터
211: 절연층
212: 수광 소자
213: 절연층
213R: 수발광 소자
214: 절연층
215: 절연층
216: 발광 소자
216B: 발광 소자
216G: 발광 소자
216IR: 발광 소자
216R: 발광 소자
216W: 발광 소자
216X: 발광 소자
218: 절연층
220: 손가락
221: 도전층
222: 지문
222a: 도전층
222b: 도전층
223: 도전층
225: 절연층
226: 궤적
227: 접촉부
228: 촬상 범위
229: 스타일러스
231: 반도체층
231i: 채널 형성 영역
231n: 저저항 영역
240: 용량
240S: 용량
241: 도전층
241Sa: 도전층
241Sb: 도전층
242: 접속층
243: 절연층
245: 도전층
245S: 도전층
251: 도전층
252: 도전층
254: 절연층
255a: 절연층
255b: 절연층
256: 플러그
261: 절연층
262: 절연층
263: 절연층
264: 절연층
265: 절연층
271: 플러그
274: 플러그
274a: 도전층
274b: 도전층
280: 표시 모듈
281: 표시부
282: 회로부
283: 화소 회로부
283a: 화소 회로
284: 화소부
284a: 화소
285: 단자부
286: 배선부
290: FPC
291: 기판
292: 기판
301: 기판
301A: 기판
301B: 기판
310: 트랜지스터
310A: 트랜지스터
310B: 트랜지스터
311: 도전층
312: 저저항 영역
313: 절연층
314: 절연층
315: 소자 분리층
320: 트랜지스터
320A: 트랜지스터
320B: 트랜지스터
320S: 트랜지스터
321: 반도체층
321S: 반도체층
322: 도전층
323: 절연층
324: 도전층
324S: 도전층
325: 도전층
325a: 도전층
325b: 도전층
325Sa: 도전층
325Sb: 도전층
326: 절연층
327: 도전층
327S: 도전층
328: 절연층
329: 절연층
331: 기판
332: 절연층
335: 절연층
336: 절연층
341: 도전층
342: 도전층
343: 플러그
344: 절연층
345: 절연층
346: 절연층
347: 범프
348: 접착층
351: 콘택트부
352: 콘택트부
353: 콘택트부
354: 콘택트부
355: 콘택트부
356: 콘택트부
370B: 발광 소자
370G: 발광 소자
370PD: 수광 소자
370R: 발광 소자
370SR: 수발광 소자
371: 화소 전극
373: 활성층
375: 공통 전극
377: 전극
378: 전극
380A: 표시 장치
380B: 표시 장치
380C: 표시 장치
381: 정공 주입층
382: 정공 수송층
382-1: 정공 수송층
382-2: 정공 수송층
383: 발광층
383B: 발광층
383G: 발광층
383R: 발광층
384: 전자 수송층
385: 전자 주입층
389: 층
701: 기판
702: 표시부
702L: 표시부
702R: 표시부
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: 인쇄 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
8000: 카메라
8001: 하우징
8002: 표시부
8003: 조작 버튼
8004: 셔터 버튼
8006: 렌즈
8100: 파인더
8101: 하우징
8102: 표시부
8103: 버튼
8200: 헤드마운트 디스플레이
8201: 장착부
8202: 렌즈
8203: 본체
8204: 표시부
8205: 케이블
8206: 배터리
8300: 헤드마운트 디스플레이
8301: 하우징
8302: 표시부
8304: 고정구
8305: 렌즈
8400: 헤드마운트 디스플레이
8401: 하우징
8402: 장착부
8403: 완충 부재
8404: 표시부
8405: 렌즈
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 (20)
- 표시 장치로서,
제 1 발광층;
광전 변환층;
상기 제 1 발광층 위의 제 1 전극; 및
상기 광전 변환층 위의 제 2 전극을 포함하고,
상기 제 2 전극의 가시광 투과율은 상기 제 1 전극의 가시광 투과율보다 높은, 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 반투과·반반사 전극이고,
상기 제 2 전극은 투명 전극인, 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 발광층 아래에 광학 조정층을 더 포함하는, 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 광전 변환층은 상기 제 1 전극으로 중첩되지 않은 영역을 포함하는, 표시 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 광전 변환층은 상기 제 1 전극으로 중첩된 영역을 포함하지 않는, 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 전극은 상기 제 1 발광층과 중첩된 영역을 포함하고,
상기 제 2 전극은 상기 제 1 전극과 접한 영역을 포함하는, 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 발광층과 상기 광전 변환층 사이에 수지층을 더 포함하는, 표시 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 1 발광층과 상기 수지층 사이 및 상기 광전 변환층과 상기 수지층 사이에 절연층을 더 포함하는, 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
제 2 발광층을 더 포함하고,
상기 제 1 전극은 상기 제 2 발광층 위에 위치하는, 표시 장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 발광층과 상기 제 1 전극 사이 및 상기 제 2 발광층과 상기 제 1 전극 사이에 유기층을 더 포함하고,
상기 유기층은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 블록층, 전자 블록층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 유기층은 상기 광전 변환층과 상기 제 2 전극 사이에 위치하는, 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극 위에 보호층을 더 포함하는, 표시 장치. - 표시 모듈로서,
제 1 항에 따른 표시 장치; 및
커넥터 및 집적 회로 중 적어도 하나를 포함하는, 표시 모듈. - 전자 기기로서,
제 13 항에 따른 표시 모듈; 및
배터리, 카메라, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 포함하는, 전자 기기. - 표시 장치의 제작 방법으로서,
발광층을 형성하는 단계;
광전 변환층을 형성하는 단계;
상기 발광층 위에 제 1 전극을 형성하는 단계; 및
상기 광전 변환층 위에 상기 제 1 전극보다 가시광 투과율이 높은 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 제작 방법. - 표시 장치의 제작 방법으로서,
절연 표면 위에 발광막 및 제 1 희생막을 이 순서대로 형성하는 단계;
상기 제 1 희생막 및 상기 발광막을 가공함으로써 제 1 희생층과, 상기 제 1 희생층 아래의 발광층을 형성하는 단계;
상기 제 1 희생층 및 상기 절연 표면 위에 광전 변환막 및 제 2 희생막을 형성하는 단계;
상기 제 2 희생막 및 상기 광전 변환막을 가공함으로써 제 2 희생층과, 상기 제 2 희생층 아래의 광전 변환층을 형성하는 단계;
상기 제 1 희생층 및 상기 제 2 희생층을 제거하는 단계;
상기 발광층 위에 제 1 전극을 형성하는 단계; 및
상기 광전 변환층 위에 상기 제 1 전극보다 가시광 투과율이 높은 제 2 전극을 형성하는 단계를 포함하는, 표시 장치의 제작 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 희생층 및 상기 제 2 희생층을 제거하기 전에 상기 제 1 희생층, 상기 제 2 희생층, 및 상기 절연 표면 위에 절연막을 형성하는 단계; 및
상기 절연막을 가공함으로써 상기 발광층과 상기 광전 변환층 사이에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는, 표시 장치의 제작 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 1 전극은 반투과·반반사막이고,
상기 제 2 전극은 투명막인, 표시 장치의 제작 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 발광층을 형성하기 전에 상기 절연 표면 위에 광학 조정층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 발광층은 상기 광학 조정층 위에 위치하는, 표시 장치의 제작 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 제 2 전극은 상기 발광층과 중첩된 영역 및 상기 제 1 전극과 접한 영역을 포함하는, 표시 장치의 제작 방법.
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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- 2022-05-26 JP JP2022086026A patent/JP2022183111A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014197522A (ja) | 2012-05-09 | 2014-10-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 発光装置及び電子機器 |
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