KR20230142526A - 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기 - Google Patents
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Abstract
다기능이고 정세도가 높은 표시 장치를 제공한다. 제 1 화소를 가지고, 제 1 화소는 제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 제 1 수광 디바이스를 가지고, 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층을 가지고, 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층을 가지고, 제 2 발광 디바이스는 백색의 광을 발하는 기능을 가지고, 제 1 발광 디바이스는 제 2 발광 디바이스와 상이한 색의 가시광을 발하는 기능을 가지고, 제 1 수광 디바이스는 제 1 발광 디바이스의 발광을 검출하는 기능을 가지고, 제 1 발광층의 측면과 제 2 발광층의 측면은 대향되고, 제 1 발광층의 측면과 제 2 발광층의 측면 사이의 거리가 8μm 이하이다.
Description
본 발명의 일 형태는 표시 장치, 표시 모듈, 및 전자 기기에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 표시 장치의 제작 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 발명의 일 형태의 기술분야의 일례로서는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치(예를 들어 터치 센서 등), 입출력 장치(예를 들어 터치 패널 등), 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 들 수 있다.
근년, 스마트폰 등의 휴대 전화기, 태블릿형 정보 단말기, 노트북형 퍼스널 컴퓨터(PC) 등의 정보 단말기가 널리 보급되어 있다. 이와 같은 정보 단말기는 개인 정보 등이 포함되는 경우가 많으므로, 부정 이용을 방지하기 위한 다양한 인증 기술이 개발되고 있다. 화상 표시 기능, 터치 센서 기능, 및 인증을 위하여 지문을 촬상하는 기능 등, 다양한 기능을 가지는 정보 단말기가 요구되고 있다.
예를 들어 특허문헌 1에는 푸시 버튼 스위치부에 지문 센서를 가지는 전자 기기가 개시(開示)되어 있다.
표시 장치로서는 예를 들어 발광 디바이스를 가지는 발광 장치가 개발되고 있다. 일렉트로루미네선스(Electroluminescence, 이하 EL이라고 기재함) 현상을 이용한 발광 디바이스(EL 디바이스, EL 소자라고도 함)는 박형 경량화가 용이하고, 입력 신호에 대한 고속 응답이 가능하고, 직류 정전압 전원을 사용한 구동이 가능하다는 등의 특징을 가지고, 표시 장치에 응용되고 있다.
EL 소자 중에서도 유기 EL 소자는 막 형상으로 형성할 수 있기 때문에, 대면적으로 용이하게 형성될 수 있어, 조명 등에 응용할 수 있는 면광원으로서의 이용 가치도 높다.
예를 들어 특허문헌 2에는 유기 EL 소자를 사용한 조명 기구가 개시되어 있다.
본 발명의 일 형태는 다기능이고 정세도가 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 조명 기능을 가지고, 정세도가 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 조명 기능을 가지고, 해상도가 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 조명 기능을 가지고, 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
본 발명의 일 형태는 다기능이고 정세도가 높은 표시 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 조명 기능을 가지고, 정세도가 높은 표시 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 조명 기능을 가지고, 해상도가 높은 표시 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 조명 기능을 가지고, 신뢰성이 높은 표시 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 조명 기능을 가지고, 수율이 높은 표시 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 과제의 하나로 한다.
또한, 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 제 1 화소를 가지고, 제 1 화소는 제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 제 1 수광 디바이스를 가지고, 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층을 가지고, 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층을 가지고, 제 2 발광 디바이스는 백색의 광을 발하는 기능을 가지고, 제 1 발광 디바이스는 제 2 발광 디바이스와 상이한 색의 가시광을 발하는 기능을 가지고, 제 1 수광 디바이스는 제 1 발광 디바이스의 발광을 검출하는 기능을 가지고, 제 1 발광층의 측면과 제 2 발광층의 측면은 대향되고, 제 1 발광층의 측면과 제 2 발광층의 측면 사이의 거리가 8μm 이하인 표시 장치이다.
상기 형태에서 제 2 화소를 가지고, 제 2 화소는 제 1 발광 디바이스, 제 1 수광 디바이스, 및 제 2 수광 디바이스를 가지고, 제 2 수광 디바이스는 적외광을 검출하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
상기 형태에서 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛을 가지고, 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛과, 제 2 발광 유닛 위의 전하 발생층과, 전하 발생층 위의 제 3 발광 유닛을 가지는 것이 바람직하다. 또는 상기 형태에서 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛을 가지고, 제 2 발광 디바이스는 제 1 발광 유닛과, 제 1 발광 유닛 위의 전하 발생층과, 전하 발생층 위의 제 2 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛을 가지는 것이 바람직하다.
상기 형태에서 제 1 발광 디바이스는 적색, 녹색, 또는 청색의 광을 발하는 기능을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 형태는 상기 표시 장치와, 전기 이중층 콘덴서와, 배터리와, 하우징을 가지고, 제 2 발광 디바이스는 전기 이중층 콘덴서에 전기적으로 접속되고, 전기 이중층 콘덴서는 배터리에 전기적으로 접속되는 전자 기기이다.
상기 구성에서 제 4 발광 디바이스를 가지고, 제 4 발광 디바이스는 적외광을 발하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또한 상기 구성에서 제 4 발광 디바이스는 표시 장치를 통하여 전자 기기의 외부로 광을 사출하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태는 상기 어느 구성의 표시 장치를 가지고, 플렉시블 인쇄 회로 기판(Flexible Printed Circuits, 이하 FPC라고 기재함) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 장착된 표시 모듈, 혹은 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 집적 회로(IC)가 실장된 표시 모듈 등의 표시 모듈이다.
본 발명의 일 형태는 상기 표시 모듈과, 하우징, 배터리, 카메라, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 가지는 전자 기기이다.
본 발명의 일 형태에 의하여 다기능이고 정세도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 조명 기능을 가지고, 정세도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 조명 기능을 가지고, 해상도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 조명 기능을 가지는 대형 표시 장치를 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 조명 기능을 가지고, 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의하여 다기능이고 정세도가 높은 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 조명 기능을 가지고, 정세도가 높은 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 조명 기능을 가지고, 해상도가 높은 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 조명 기능을 가지는 대형 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 조명 기능을 가지고, 신뢰성이 높은 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 조명 기능을 가지는, 수율이 높은 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 본 발명의 일 형태는 반드시 이들 효과 모두를 가질 필요는 없다. 명세서, 도면, 청구항의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A)는 표시 장치의 화소의 일례를 나타낸 도면이다. 도 1의 (B) 및 (C)는 전자 기기의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 전자 기기의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 3은 전자 기기의 일례에 따른 회로도이다.
도 4의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 화소의 일례를 나타낸 도면이다. 도 4의 (C) 및 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5는 전자 기기의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 6은 표시 장치의 레이아웃의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7은 표시 장치의 레이아웃의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은 화소 회로의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9의 (A) 내지 (D)는 발광 디바이스의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 13의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 14의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 15의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 15의 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 16의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 도면이다.
도 17의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 도면이다.
도 18의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 도면이다.
도 19의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 도면이다.
도 20은 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 21의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 21의 (B) 및 (C)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 22의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 23의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 24의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 전자 기기의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 3은 전자 기기의 일례에 따른 회로도이다.
도 4의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 화소의 일례를 나타낸 도면이다. 도 4의 (C) 및 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5는 전자 기기의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 6은 표시 장치의 레이아웃의 일례를 나타낸 도면이다.
도 7은 표시 장치의 레이아웃의 일례를 나타낸 도면이다.
도 8은 화소 회로의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9의 (A) 내지 (D)는 발광 디바이스의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 13의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 14의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 15의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 상면도이다. 도 15의 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 16의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 도면이다.
도 17의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 도면이다.
도 18의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 도면이다.
도 19의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 일례를 나타낸 도면이다.
도 20은 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 21의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 21의 (B) 및 (C)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 22의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 23의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 24의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
실시형태에 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정되어 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면 간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 가지는 부분을 가리키는 경우에는, 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 도면에 도시된 각 구성의 위치, 크기, 범위 등은 이해를 쉽게 하기 위하여, 실제의 위치, 크기, 범위 등을 나타내지 않는 경우가 있다. 그러므로 개시된 발명은 반드시 도면에 개시된 위치, 크기, 범위 등에 한정되는 것이 아니다.
또한 '막'이라는 용어와 '층'이라는 용어는 경우 또는 상황에 따라 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 '도전층'이라는 용어를 '도전막'이라는 용어로 변경할 수 있다. 또는 예를 들어 '절연막'이라는 용어를 '절연층'이라는 용어로 변경 수 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 1 내지 도 8을 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 제 1 발광 디바이스와, 제 2 발광 디바이스와, 제 1 수광 디바이스를 포함하는 제 1 화소를 가진다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 제 1 발광 디바이스를 사용하여 풀 컬러 화상을 표시할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 제 2 발광 디바이스를 사용하여 조명 장치로서 기능할 수 있다.
제 1 수광 디바이스는 수광 영역의 면적(단순히 수광 면적이라고도 기재함)이 좁은 것이 바람직하다. 촬상 범위를 좁힘으로써 제 1 수광 디바이스에서는 높은 정세도로 촬상을 수행할 수 있다. 이때 제 1 수광 디바이스는 지문, 장문, 홍채, 맥 형상(정맥 형상, 동맥 형상을 포함함), 또는 얼굴 등을 사용한 개인 인증을 위한 촬상 등에 사용할 수 있다. 제 1 수광 디바이스는 용도에 따라 검출하는 광의 파장을 적절히 결정할 수 있다. 예를 들어 제 1 수광 디바이스는 가시광을 검출하는 것이 바람직하다.
제 2 발광 디바이스는 백색의 광을 발하는 것이 바람직하다. 백색 발광을 얻기 위해서는 2개 이상의 발광층을 적층하는 구성으로 하고, 각각의 발광이 보색 관계가 되도록 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 본 명세서 등에서 발광 재료를 포함하는 층(발광층이라고도 함)을 가지는 적층 구조를 발광 유닛이라고 하는 경우가 있다. 또한 상기 발광 유닛은 발광층을 가지면 좋고, 발광층 이외에도 기능층(전자 주입층, 전자 수송층, 정공 수송층, 또는 정공 주입층 등)을 가져도 좋다. 또한 본 명세서 등에서 발광 유닛을 하나 이상 포함하는 층을 EL층이라고 하는 경우가 있다.
또한 제 2 발광 디바이스의 발광의 연색성을 높이는 경우, 제 2 발광 디바이스에 포함되는 발광층의 개수 등을 늘리는 것이 바람직하다. 이로써 제 2 발광 디바이스의 발광 스펙트럼을 넓혀 태양광에 가까운 광을 발할 수 있다. 또한 제 2 발광 디바이스에 포함되는 발광층의 개수 및 발광 재료를 변경함으로써 다양한 파장 또는 색온도로 조정할 수 있다. 예를 들어 제 2 발광 디바이스가 2개의 발광 유닛, 즉 적어도 2개의 발광층을 가지는 경우, 각 발광층의 발광 재료를 변경함으로써, 전구색(예를 들어 2500K 이상 3250K 미만), 온백색(3250K 이상 3800K 미만), 백색(3800K 이상 4500K 미만), 주백색(4500K 이상 5500K 미만), 또는 주광색(5500K 이상 7100K 미만) 등 다양한 색온도의 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한 백색 발광의 색온도는 상기 색온도에 한정되지 않는다. 예를 들어 1000K 이상 2500K 미만 또는 7100K 이상 20000K 미만의 색온도로 하여도 좋다.
또한 제 2 발광 디바이스의 발광의 순간적인 휘도를 높여, 플래시라이트와 같이 기능시켜도 좋다. 이 경우 제 2 발광 디바이스에 전기 이중층 콘덴서와 같은 순간적인 방전량이 큰 용량 소자를 전기적으로 접속시키는 구성으로 하면 좋다. 또한 제 2 발광 디바이스를 플래시라이트와 같이 기능시키는 경우에는, 제 2 발광 디바이스를 백색 발광으로 하고, 상기 백색 발광의 색온도를 높게 하면 좋다.
이상과 같은 구성을 가짐으로써 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 풀 컬러 표시를 수행하는 기능, 광 검출에 의하여 개인 인증을 수행하는 기능, 연색성이 양호한 광에 의한 조명 기능, 및 휘도가 높은 섬광에 의한 조명 기능을 선택적으로 사용할 수 있다. 이와 같이 제 1 발광 디바이스와, 제 2 발광 디바이스와, 제 1 수광 디바이스를 제공함으로써 표시 장치의 다기능화를 실현할 수 있다.
또한 풀 컬러 표시를 수행하기 위하여 화소에 적색, 녹색, 청색의 3색의 발광 디바이스를 제공한 경우, 백색의 발광 디바이스와 수광 디바이스를 더 제공함으로써 하나의 화소는 5개의 부화소로 구성된다. 이와 같이 많은 부화소를 가지는 화소에 있어서 높은 개구율을 실현하는 것은 매우 어렵다. 또는 많은 부화소를 가지는 화소를 사용하여 정세도가 높은 표시 장치를 실현하는 것은 어렵다.
상이한 색의 발광 디바이스 간 또는 발광 디바이스와 수광 디바이스 간에서 EL층의 적어도 일부를 구분하여 형성하는 경우, 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 정세도가 높은 메탈 마스크) 등의 섀도 마스크를 사용한 증착법으로 형성하는 것이 알려져 있다. 또한 본 명세서 등에서 이와 같이 형성된 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조의 디바이스라고 하는 경우가 있다. 그러나 MM 구조를 가지는 경우에는 메탈 마스크의 정밀도, 메탈 마스크와 기판의 위치 어긋남, 메탈 마스크의 휨, 및 증기 산란 등으로 인한 성막되는 막의 윤곽 확장 등, 다양한 영향으로 인하여 섬 형상의 유기막의 형상 및 위치가 설계 시와 달라질 수 있기 때문에, 고정세화(高精細化) 및 고개구율화가 어렵다. 그러므로 펜타일 배열 등의 특수한 화소 배열 방식을 적용하는 것 등에 의하여 의사적으로 정세도(화소 밀도라고도 함)를 높이는 대책이 실시되어 왔다.
본 발명의 일 형태에서는 EL층을 메탈 마스크 또는 FMM 등의 섀도 마스크를 사용하지 않고 미세한 패턴으로 가공한다. 예를 들어 포토리소그래피법을 사용하여 EL층을 미세한 패턴으로 가공한다. 또한 본 명세서 등에서 이상과 같이 형성된 디바이스를 MML(메탈 마스크리스) 구조의 디바이스라고 하는 경우가 있다. MML 구조를 사용함으로써 그동안 실현이 어려웠던 높은 정세도와 큰 개구율을 가지는 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 EL층을 구분 형성할 수 있기 때문에 매우 선명하고 콘트라스트가 높고 표시 품위가 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
예를 들어 대향하는 백색의 광을 발하는 발광 디바이스의 EL층(예를 들어 발광층)의 측면과, 백색의 광과 상이한 색의 가시광을 발하는 발광 디바이스의 EL층(예를 들어 발광층)의 측면 사이의 거리를 MM 구조로는 10μm 미만으로 하는 것은 어렵다. MML 구조이면 상기 거리를 8μm 이하, 6μm 이하, 4μm 이하, 3μm 이하, 2μm 이하, 또는 1μm 이하까지 좁힐 수 있다. 또한 예를 들어 LSI용 노광 장치를 사용함으로써 500nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 또는 50nm 이하까지 간격을 좁힐 수도 있다. 이로써 2개의 발광 디바이스 간 또는 발광 디바이스와 수광 디바이스 간에서 존재될 수 있는 비발광 영역의 면적을 큰 폭으로 축소할 수 있어, 개구율을 100%에 가깝게 할 수 있다. 예를 들어 개구율 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 또는 90% 이상이며, 100% 미만을 실현할 수도 있다.
이러한 식으로 백색 발광 디바이스에 의한 조명 기능, 수광 디바이스에 의한 광 검출 기능 등을 가지므로 다기능화되고, 정세도가 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 상기 제 1 화소에 더하여 제 2 화소를 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 제 2 화소는 상술한 제 1 발광 디바이스, 제 1 수광 디바이스에 더하여 제 2 수광 디바이스를 가진다.
제 2 수광 디바이스는 터치 센서(다이렉트 터치 센서라고도 함) 또는 니어 터치 센서(호버 센서, 호버 터치 센서, 비접촉 센서, 터치리스 센서라고도 함) 등에 사용할 수 있다. 제 2 수광 디바이스는 용도에 따라 검출하는 광의 파장을 적절히 결정할 수 있다. 예를 들어 제 2 수광 디바이스는 적외광을 검출하는 것이 바람직하다. 이로써 어두운 장소에서도 터치 검출이 가능하게 된다. 또한 제 2 수광 디바이스는 제 1 수광 디바이스보다 수광 면적이 넓은 것이 바람직하다. 제 1 수광 디바이스의 촬상 범위를 좁힘으로써 제 1 수광 디바이스에서는 제 2 수광 디바이스에 비하여 높은 정세도로 촬상을 수행할 수 있다.
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 접촉하지 않아도 상기 대상물을 검출할 수 있다. 예를 들어 표시 장치와 대상물 사이의 거리가 0.1mm 이상 300mm 이하, 바람직하게는 3mm 이상 50mm 이하인 범위에서 표시 장치가 상기 대상물을 검출할 수 있는 구성인 것이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 대상물이 직접 접촉하지 않아도 조작할 수 있고, 환언하면 비접촉(터치리스)으로 표시 장치를 조작할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 오염이 부착되거나 흠이 생길 위험성을 저감하거나, 대상물이 표시 장치에 부착된 오염(예를 들어 먼지 또는 바이러스 등)에 직접 접촉하지 않아도 표시 장치를 조작할 수 있다.
또한 제 1 수광 디바이스와 제 2 수광 디바이스의 검출 정도(精度)에 차가 있으므로, 기능에 맞추어 대상물의 검출 방법을 선택하여도 좋다. 예를 들어 표시 화면의 스크롤 기능은 제 2 수광 디바이스를 사용한 니어 터치 센서 기능에 의하여 실현하고, 화면에 표시된 키보드로의 입력 기능은 제 1 수광 디바이스를 사용한 정세도가 높은 터치 센서 기능에 의하여 실현하여도 좋다.
2종류의 수광 디바이스를 탑재한 제 2 화소를 추가함으로써, 상기 기능에 더하여 니어 터치 센서의 기능을 가질 수 있어, 표시 장치를 더 다기능화할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고개구율 또는 고정세이며 다기능인 구성으로 할 수 있다.
도 1의 (A)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 가지는 화소의 일례를 나타내었다.
도 1의 (A)에 나타낸 화소(180A)는 부화소(G), 부화소(B), 부화소(R), 부화소(PS), 및 부화소(W)를 가진다.
도 1의 (A)에서는 하나의 화소(180A) 내에 각 부화소가 2행 3열로 배치되어 있는 예를 나타내었다. 화소(180A)는 위쪽 행(첫 번째 행)에 3개의 부화소(부화소(G), 부화소(B), 부화소(R))를 가지고, 아래쪽 행(두 번째 행)에 2개의 부화소(부화소(PS), 부화소(W))를 가진다. 환언하면 화소(180A)는 왼쪽 열(첫 번째 열)에 2개의 부화소(부화소(G), 부화소(PS))를 가지고, 중앙 열(두 번째 열)에 부화소(B)를 가지고, 오른쪽 열(세 번째 열)에 부화소(R)를 가지고, 이 2개의 열에 걸쳐 부화소(W)를 가진다. 또한 부화소의 레이아웃은 도 1의 (A)의 구성에 한정되지 않는다.
도 1의 (B) 및 (C)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 전자 기기(10)의 단면도의 일례를 나타내었다. 여기서 도 1의 (B)는 전자 기기(10)의 표시 장치로서의 기능과 대상물을 검출하는 기능을 설명하는 모식도이다. 또한 도 1의 (C)는 전자 기기(10)의 조명 장치로서의 기능을 설명하는 모식도이다.
도 1의 (B) 및 (C)에 나타낸 전자 기기(10)는 하우징(103)과 보호 부재(105) 사이에 표시 장치(100)를 가진다.
도 1의 (B) 및 (C)에 나타낸 표시 장치(100)는 도 1의 (A)에서의 일점쇄선 A1-A2 간의 단면 구조에 상당한다. 표시 장치(100)는 기판(106)과 기판(102) 사이에 복수의 발광 디바이스 및 복수의 수광 디바이스를 가진다. 복수의 발광 디바이스 및 복수의 수광 디바이스는 도 1의 (A)에 나타낸 화소(180A)의 부화소를 구성한다.
부화소(R)는 적색의 광(31R)을 발하는 발광 디바이스(130R)를 가진다. 부화소(G)는 녹색의 광(31G)을 발하는 발광 디바이스(130G)를 가진다. 부화소(B)는 청색의 광(31B)을 발하는 발광 디바이스(130B)를 가진다. 이들 부화소를 사용함으로써 전자 기기(10)로 풀 컬러 화상을 표시할 수 있다.
또한 부화소(PS)는 수광 디바이스(150PS)를 가지고, 부화소(W)는 백색의 광(31W)을 발하는 발광 디바이스(130W)를 가진다.
부화소(PS)의 수광 면적은 작은 것이 바람직하고, 예를 들어 부화소(W)의 수광 면적보다 작게 하면 좋다. 수광 면적이 작을수록 촬상 범위가 좁아지므로, 촬상 결과의 흐릿해짐 억제 및 해상도의 향상이 가능하다. 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.
예를 들어 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스(130G)가 발한 녹색의 광(31G)은 대상물(108)(여기서는 손가락)에 의하여 반사되고, 대상물(108)로부터의 반사광(32G)이 수광 디바이스(150PS)에 입사한다. 수광 디바이스(150PS)를 사용하여 대상물(108)의 지문을 촬상할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는 발광 디바이스(130G)가 발하는 녹색의 광(31G)을 사용하여 수광 디바이스(150PS)가 대상물을 검출하는 예를 나타내었지만, 수광 디바이스(150PS)가 검출하는 광의 파장은 특별히 한정되지 않는다. 수광 디바이스(150PS)는 가시광을 검출하는 것이 바람직하고 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 색 중 하나 또는 복수를 검출하는 것이 바람직하다. 또한 수광 디바이스(150PS)는 적외광을 검출하여도 좋다.
예를 들어 수광 디바이스(150PS)는 발광 디바이스(130R)가 발하는 적색의 광(31R)을 검출하는 기능을 가져도 좋다. 또한 수광 디바이스(150PS)는 발광 디바이스(130B)가 발하는 청색의 광(31B)을 검출하는 기능을 가져도 좋다.
또한 수광 디바이스(150PS)가 검출하는 광을 발하는 발광 디바이스는 화소 내에서 부화소(PS)와 위치가 가까운 부화소에 제공되는 것이 바람직하다. 예를 들어 화소(180A)는 부화소(PS)와 인접한 부화소(G)가 가지는 발광 디바이스(130G)의 발광을 수광 디바이스(150PS)가 검출하는 구성을 가진다. 이와 같은 구성으로 함으로써 검출 정도를 높일 수 있다.
또한 상기에서는 수광 디바이스(150PS)를 제공하는 구성을 나타내었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 전자 기기(10)에 탑재하는 기능에 따라 수광 디바이스(150PS)를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 발광 디바이스(130W)의 발광 면적을 보다 크게 할 수 있다.
도 1의 (C)에 나타낸 바와 같이 발광 디바이스(130W)는 백색의 광(31W)을 발한다. 백색 발광을 얻기 위해서는 2개 이상의 발광층을 적층하는 구성으로 하고, 각각의 발광이 보색 관계가 되도록 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 발광층을 3개 이상 가지는 발광 디바이스의 경우도 마찬가지이다.
여기서 백색의 광(31W)은 플래시라이트 또는 스트로보 라이트와 같이 순간적으로 휘도가 높아지는 광으로 하여도 좋고, 독서등 등과 같이 연색성이 높은 광으로 하여도 좋다. 또한 백색의 광(31W)을 독서등 등에 사용하는 경우에는 백색 발광의 색온도를 낮게 하면 좋다. 예를 들어 백색의 광(31W)을 전구색(예를 들어 2500K 이상 3250K 미만) 또는 온백색(3250K 이상 3800K 미만)으로 함으로써, 사용자의 눈에 편한 광원으로 할 수 있다.
스트로보 라이트 기능은 예를 들어 짧은 주기에 발광과 비발광을 반복하는 구성으로 실현할 수 있다. 또한 플래시라이트 기능은 예를 들어 전기 이중층 등의 원리를 이용하여 순간 방전함으로써 섬광을 발생시키는 구성으로 실현할 수 있다.
예를 들어 전자 기기(10)에 카메라 기능을 제공하는 경우, 스트로보 라이트 기능 또는 플래시라이트 기능을 이용함으로써, 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이, 야간에도 전자 기기(10)로 화상을 촬영할 수 있다. 여기서 전자 기기(10)의 표시 장치(100)는 면광원으로서 기능하므로, 피사체에 그림자가 생기기 어렵기 때문에, 뚜렷한 화상을 촬영할 수 있다. 또한 스트로보 라이트 기능 또는 플래시라이트 기능은 야간에 한정되지 않고 사용할 수 있다. 전자 기기(10)에 스트로보 라이트 기능 또는 플래시라이트 기능을 제공하는 경우에는, 백색 발광의 색온도를 높게 하면 좋다. 예를 들어 전자 기기(10)로부터 사출되는 광의 색온도를 백색(3800K 이상 4500K 미만), 주백색(4500K 이상 5500K 미만), 또는 주광색(5500K 이상 7100K 미만)으로 하면 좋다.
또한 플래시가 필요 이상으로 강한 광을 발함으로써, 원래는 밝기에 강도 차이가 있는 부분이 화상에서 새하얗게 나오는 경우가 있다(노출 과다). 한편 플래시의 발광이 지나치게 약하면, 어두운 부분이 화상에서 새까맣게 나오는 경우가 있다(노출 부족). 이 점을 고려하여 수광 디바이스(150PS)로 피사체 주위의 밝기를 검지함으로써, 발광 디바이스(130W)가 최적의 광량으로 조정할 수 있는 구성으로 하여도 좋다. 즉 전자 기기(10)는 노출계로서의 기능을 가진다고도 할 수 있다.
또한, 스트로보 라이트 기능 및 플래시라이트 기능은 방범용 또는 호신용 등으로 이용할 수 있다. 예를 들어 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이 괴한을 향하여 전자 기기(10)를 발광시킴으로써 괴한에게 공포심을 줄 수 있다. 또한 괴한에게 습격을 당하는 등의 비상 시에 침착하게 대처하여 발광 범위가 좁은 호신용 라이트의 광을 괴한의 얼굴에 비추기는 어려운 경우가 있다. 이에 대하여 전자 기기(10)의 표시 장치(100)는 면광원이기 때문에 표시 장치(100)의 방향이 약간 다르더라도 표시 장치(100)의 발광을 괴한의 시야에 들어가게 할 수 있다.
또한 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이 방범용 또는 호신용 플래시라이트로서 기능시키는 경우, 도 2의 (A)에 나타낸 야간 촬영 시보다 휘도를 높이는 것이 바람직하다. 또한 표시 장치(100)를 여러 본 간헐적으로 발광시킴으로써, 괴한에게 공포심을 줄 수 있다. 또한 전자 기기(10)는 주위에게 도움을 요청하기 위하여 비교적 음량이 큰 경고음 등의 소리를 내어도 좋다. 괴한의 얼굴 가까이에서 소리를 냄으로써, 광뿐만 아니라 소리로도 괴한에게 공포심을 줄 수 있기 때문에 적합하다.
또한 발광 디바이스(130W)의 발광의 연색성을 높이는 경우, 발광 디바이스(130W)에 포함되는 발광층의 개수 또는 상기 발광층에 포함되는 발광 물질의 종류를 늘리는 것이 바람직하다. 이로써 더 넓은 파장에 강도를 가지는 폭 넓은 발광 스펙트럼을 얻을 수 있어, 태양광에 가깝고 연색성이 더 높은 발광을 나타낼 수 있다.
예를 들어 도 2의 (C)에 나타낸 바와 같이 연색성이 높은 발광이 가능한 전자 기기(10)를 독서등 등에 사용하여도 좋다. 도 2의 (C)에서는 전자 기기(10)가 지지체(12)로 책상(14)에 고정되어 있다. 이와 같은 지지체(12)를 사용함으로써 전자 기기(10)를 독서등으로서 이용할 수 있다. 전자 기기(10)의 표시 장치(100)는 면광원으로서 기능하기 때문에, 대상(도 2의 (C)에서는 책)에 그림자가 생기기 어렵고, 대상으로부터의 반사광의 분포가 원활하기 때문에 광이 반사되기 어렵다. 이로써 대상의 시인성이 향상되고 보기 편하게 된다. 또한 발광 디바이스(130W)의 발광 스펙트럼은 폭이 넓으므로 블루 라이트도 상대적으로 경감되어 있다. 그러므로 전자 기기(10)의 사용자의 안정 피로 등을 경감할 수 있다.
또한 지지체(12)의 구성은 도 2의 (C)에 나타낸 것에 한정되는 것이 아니다. 가능한 한 가동 영역이 넓어지도록 암 또는 가동부 등을 적절히 제공하면 좋다. 또한 도 2의 (C)에서 지지체(12)는 전자 기기(10)를 끼우는 형태로 가지지만 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어 자석 또는 흡반 등을 적절히 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
상기 조명 용도의 발광색으로서는 백색이 바람직하다. 다만 조명 용도의 발광색에 특별히 한정은 없고, 백색, 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등 중 하나 또는 복수를 실시자가 적절히 최적의 발광색으로서 선택할 수도 있다.
도 3에 표시 장치(100)의 발광 디바이스(130W)에 관한 회로의 일례를 나타내었다. 상기 회로는 복수의 발광 디바이스(130W)를 가지는 표시 장치(100)와, 스위치(SW1)와, 용량 소자(Cs)와, 스위치(SW2)와, 배터리(DC)와, 기능 회로(20)를 가진다.
복수의 발광 디바이스(130W)의 한쪽 단자는 스위치(SW1)의 한쪽 단자에 전기적으로 접속되고, 복수의 발광 디바이스(130W)의 다른 쪽 단자는 용량 소자(Cs)의 한쪽 단자와 기능 회로(20)의 한쪽 단자에 전기적으로 접속된다. 또한 용량 소자(Cs)의 다른 쪽 단자는 스위치(SW1)의 다른 쪽 단자와 스위치(SW2)의 한쪽 단자에 전기적으로 접속된다. 또한 배터리(DC)의 한쪽 단자는 스위치(SW2)의 다른 쪽 단자에 전기적으로 접속되고, 배터리(DC)의 다른 쪽 단자는 기능 회로(20)의 다른 쪽 단자에 전기적으로 접속된다.
용량 소자(Cs)로서는 전기 이중층 콘덴서를 사용하는 것이 바람직하다. 전기 이중층 콘덴서는 순간적인 방전량이 크기 때문에, 발광 디바이스(130W)로 짧은 시간에 큰 전류를 흘릴 수 있다. 이로써 표시 장치(100)에서 순간적으로 휘도가 높아지는 발광, 즉 플래시를 발생시킬 수 있다.
스위치(SW1)는 발광 디바이스(130W)를 흐르는 전류를 제어하는 스위치로서 기능한다. 예를 들어 표시 장치(100)를 플래시라이트로서 기능시키는 경우, 스위치(SW1)에는 큰 전류가 순간적으로 흐른다. 따라서 온 저항이 낮고 스위칭 속도가 빠른 파워 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)를 스위치(SW1)에 사용하는 것이 바람직하다.
또한 배터리(DC)와 용량 소자(Cs) 사이에 용량 소자(Cs)의 충전을 제어하는 스위치(SW2)를 제공하는 것이 바람직하다. 또한 용량 소자(Cs) 및 기능 회로(20)와 발광 디바이스(130W) 사이에 스위치(SW1) 등과 같은 스위치를 제공하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 발광 디바이스(130W)의 밝기의 제어를 수행하는 기능 회로(20)를 제공하는 것이 바람직하다. 기능 회로(20)는 발광 디바이스(130W)를 흐르는 전류의 제어를 할 수 있다.
또한 기능 회로(20)는 발광 디바이스(130W)의 점등 시간 등을 제어할 수 있게 하여도 좋다. 또한 예를 들어 도 1의 (B)에 나타낸 표시 장치(100)의 화상 표시 모드와 도 1의 (C)에 나타낸 표시 장치(100)의 조명 모드를 전환하는 기능을 가져도 좋다. 또한 예를 들어 조명 모드에서 도 2의 (A)에 나타낸 야간 촬영용 플래시 기능과, 도 2의 (B)에 나타낸 방범용 플래시 기능과, 도 2의 (C)에 나타낸 독서등 기능을 전환하는 기능을 가져도 좋다.
또한 도 3에서는 기능 회로(20)를 배터리(DC)와 용량 소자(Cs) 사이에 제공하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 기능 회로(20)는 표시 장치(100)에 필요한 기능 등에 따라 적절히 배치하면 좋다. 여기서 용량 소자(Cs)로부터 방전된 전하가 발광 디바이스(130W)로 흐르도록 용량 소자(Cs)와 발광 디바이스(130W)가 전기적으로 접속되고, 용량 소자(Cs)를 충전할 수 있도록 용량 소자(Cs)와 배터리(DC)가 전기적으로 접속되어 있으면 좋다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 모든 화소에 상술한 화소(180A)의 구성이 적용되어도 좋고, 일부 화소에 화소(180A)의 구성이 적용되고 다른 화소에는 다른 구성이 적용되어도 좋다.
또한 정세도가 높은 풀 컬러 화상을 표시하기 위하여 발광 디바이스(130R)를 가지는 부화소(R), 발광 디바이스(130G)를 가지는 부화소(G), 및 발광 디바이스(130B)를 가지는 부화소(B)는 표시 장치가 가지는 모든 화소에 제공되어 있는 것이 바람직하다. 또한 높은 정세도로 촬상을 수행하기 위하여 수광 디바이스(150PS)를 가지는 부화소(PS)도 표시 장치가 가지는 모든 화소에 제공되어 있는 것이 바람직하다. 한편 발광 디바이스(130W)를 가지는 부화소(W)는 표시 장치가 가지는 일부의 화소에만 제공되어 있어도 표시 장치에서 조명 기능을 실현할 수 있다.
그러므로 화소(180A)와 상이한 구성의 화소로서는 부화소(W)를 가지지 않고, 다른 부화소를 가지는 화소를 들 수 있다.
예를 들어 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 도 4의 (A)에 나타낸 화소(180A)와 도 4의 (B)에 나타낸 화소(180B)의 양쪽을 가져도 좋다.
도 4의 (B)에 나타낸 화소(180B)는 부화소(G), 부화소(B), 부화소(R), 부화소(PS), 및 부화소(IRS)를 가진다.
도 4의 (C) 및 (D)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가지는 전자 기기의 단면도의 일례를 나타내었다.
도 4의 (C) 및 (D)에 나타낸 전자 기기는 각각 하우징(103)과 보호 부재(105) 사이에 표시 장치(100)와 광원(104)을 가진다.
광원(104)은 적외광(31IR)을 발하는 발광 디바이스를 가진다. 광원(104)에는 예를 들어 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode)를 사용하는 것이 바람직하다.
도 4의 (C)에서는 표시 장치(100)와 중첩되지 않는 위치에 광원(104)이 배치되는 예를 나타내었다. 이때 광원(104)의 발광은 보호 부재(105)를 통하여 전자 기기의 외부에 사출된다.
도 4의 (D)에서는 표시 장치와 광원(104)이 중첩되어 제공된 예를 나타내었다. 이때 광원(104)의 발광은 표시 장치(100)와 보호 부재(105)를 통하여 전자 기기의 외부에 사출된다.
도 4의 (C) 및 (D)에 나타낸 표시 장치(100)는 도 4의 (B)에서의 일점쇄선 A3-A4 간의 단면 구조에 상당한다. 표시 장치(100)는 기판(106)과 기판(102) 사이에 복수의 발광 디바이스 및 복수의 수광 디바이스를 가진다.
부화소(PS)는 수광 디바이스(150PS)를 가지고, 부화소(IRS)는 수광 디바이스(150IRS)를 가진다. 수광 디바이스(150IRS)는 수광 면적이 수광 디바이스(150PS)보다 크다.
도 4의 (C) 및 (D)에 나타낸 바와 같이 광원(104)이 발한 적외광(31IR)은 대상물(108)(여기서는 손가락)에 의하여 반사되고, 대상물(108)로부터의 반사광(32IR)이 수광 디바이스(150IRS)에 입사한다. 대상물(108)은 전자 기기에 접촉되지 않지만 수광 디바이스(150IRS)를 사용하여 대상물(108)을 검출할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는 적외광(31IR)을 사용하여 대상물을 검출하는 예를 나타내었지만, 수광 디바이스(150IRS)가 검출하는 광의 파장은 특별히 한정되지 않는다. 수광 디바이스(150IRS)는 적외광을 검출하는 것이 바람직하다. 또는 수광 디바이스(150IRS)는 가시광을 검출하여도 좋고, 적외광과 가시광의 양쪽을 검출하여도 좋다.
터치 센서 또는 니어 터치 센서 등에 사용하는 수광 디바이스(150IRS)는 수광 디바이스(150PS)를 사용한 검출에 비하여 높은 정밀도가 요구되지 않기 때문에 표시 장치가 가지는 일부의 화소에 제공되어 있으면 좋다. 표시 장치가 가지는 수광 디바이스(150IRS)의 개수를 수광 디바이스(150PS)의 개수보다 적게 함으로써, 검출 속도를 높일 수 있다.
여기서 터치 센서 또는 니어 터치 센서에서는 수광 디바이스의 수광 면적을 크게 함으로써 대상물의 검출을 더 용이하게 할 수 있는 경우가 있다. 그러므로 도 5에 나타낸 바와 같이, 수광 디바이스(150PS)와 수광 디바이스(IRS)의 양쪽을 사용하여 대상물(108)의 검출을 수행하여도 좋다.
도 5에서는 도 4의 (C) 및 (D)와 마찬가지로, 광원(104)이 발한 적외광(31IR)은 대상물(여기서는 손가락)에 의하여 반사되고, 대상물로부터의 반사광(32IR)이 수광 디바이스(150IRS)에 입사한다. 또한 도 5에서는 발광 디바이스(130G)가 발한 녹색의 광(31G)도 대상물에 의하여 반사되고, 대상물로부터의 반사광(32G)이 수광 디바이스(150PS)에 입사한다. 대상물은 전자 기기에 접촉되지 않지만 수광 디바이스(150IRS) 및 수광 디바이스(150PS)를 사용하여 대상물을 검출할 수 있다.
또한 수광 디바이스(150IRS)(및 수광 디바이스(150PS))를 사용하여 전자 기기에 접촉된 대상물을 검출할 수도 있다.
도 4의 (A)에 나타낸 화소(180A)와 도 4의 (B)에 나타낸 화소(180B)의 양쪽을 가지는 표시 장치 또는 상기 표시 장치를 가지는 전자 기기는 예를 들어 [1] 부화소(R)를 사용하여 적색의 광을 발하는 기능, [2] 부화소(G)를 사용하여 녹색의 광을 발하는 기능, [3] 부화소(B)를 사용하여 청색의 광을 발하는 기능, [4] 부화소(PS)를 사용한 터치 센서(다이렉트 터치 센서) 기능, [5] 부화소(IRS)를 사용한 니어 터치 센서 기능, [6] 부화소(PS)를 사용한 지문 인증 등의 개인 인증 기능, [7] 부화소(W)를 사용한 플래시라이트 기능, [8] 부화소(W)를 사용한 조명 기능의 8개의 기능을 가질 수 있다. 이와 같이 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 다기능화를 실현할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 다기능 표시 장치 또는 다기능 패널이라고 할 수 있다.
도 6 및 도 7에 표시 장치의 레이아웃의 일례를 나타내었다.
니어 터치 센서 기능은 예를 들어 특정 부분에 고정한 광원으로 대상물(손가락, 손, 또는 펜 등)을 비추고, 대상물로부터의 반사광을 복수의 부화소(IRS)로 검출하고, 복수의 부화소(IRS)에서의 검출 강도비로부터 대상물의 위치를 추정함으로써 실현할 수 있다.
부화소(IRS)를 가지는 화소(180B)를 표시부 내에 일정 주기마다 배치하는 구성, 또는 표시부의 외주에 배치하는 구성 등을 적용할 수 있다.
일부 화소만을 사용하여 니어 터치 검출을 수행함으로써 구동 주파수를 높일 수 있다. 또한 다른 화소에 부화소(W)를 탑재할 수 있기 때문에 다기능의 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 6에 나타낸 표시 장치(100A)는 화소(180A)와 화소(180B)의 2종류의 화소를 가진다. 표시 장치(100A)에서 화소(180B)는 3×3화소(9화소)에 1개 제공되고, 그 외의 화소에는 화소(180A)의 구성이 적용되어 있다.
또한 화소(180B)를 배치하는 주기는 3×3화소당 하나에 한정되지 않는다. 예를 들어 터치 검출에 사용하는 화소를 배치하는 주기는 4화소(2×2화소)당 1화소, 16화소(4×4화소)당 1화소, 100화소(10×10화소)당 1화소, 또는 900화소(30×30화소)당 1화소 등으로 적절히 결정할 수 있다.
도 7에 나타낸 표시 장치(100B)는 화소(180A)와 화소(180B)의 2종류의 화소를 가진다. 표시 장치(100B)에서 화소(180B)는 표시부의 외주에 제공되고, 그 외의 화소에는 화소(180A)의 구성이 적용되어 있다.
표시부의 외주에 화소(180B)를 제공하는 경우, 화소(180B)의 배치는 다양하게 할 수 있고, 도 7에 나타낸 바와 같이 4변 모두를 둘러싸도록 배치하여도 좋고, 4구석에 배치하여도 좋고, 각 변에 하나 또는 복수 배치하여도 좋다.
도 6 및 도 7에서는 표시 장치의 표시부의 외부에 제공된 광원(104)이 발한 적외광(31IR)은 대상물(108)에 의하여 반사되고, 대상물(108)로부터의 반사광(32IR)이 복수의 화소(180B)에 입사한다. 상기 화소(180B)에 제공된 부화소(IRS)로 반사광(32IR)을 검출하고, 복수의 부화소(IRS)에서의 검출 강도비로부터 대상물(108)의 위치를 추정할 수 있다.
또한 광원(104)은 적어도 표시 장치의 표시부의 외부에 제공되고, 표시 장치에 내장되어도 좋고, 표시 장치와는 별도로 전자 기기에 탑재되어도 좋다. 광원(104)에는 예를 들어 적외광을 발하는 발광 다이오드 등을 사용할 수 있다.
상기와 같이 표시 장치의 레이아웃은 다양한 형태로 할 수 있다.
도 8에 2개의 수광 디바이스를 가지는 화소 회로의 예를 나타내었다.
도 8에 나타낸 화소는 트랜지스터(M11, M12, M13, M14, M15), 용량 소자(C1), 및 수광 디바이스(PD1, PD2)를 가진다.
수광 디바이스(PD1)는 예를 들어 도 4의 (C) 등에서의 수광 디바이스(150PS)에 대응하고, 수광 디바이스(PD2)는 예를 들어 수광 디바이스(150IRS)에 대응한다. 또한 이에 한정되지 않고, 수광 디바이스(PD1) 및 수광 디바이스(PD2)는 같은 구성의 수광 디바이스이어도 좋고, 상이한 구성의 수광 디바이스이어도 좋다.
트랜지스터(M11)는 게이트가 배선(TX)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 수광 디바이스(PD1)의 애노드 전극 및 트랜지스터(M15)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(M12)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 용량 소자(C1)의 제 1 전극, 및 트랜지스터(M13)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M12)는 게이트가 배선(RS)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(VRS)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M13)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(VPI)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(M14)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M14)는 게이트가 배선(SE)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(WX)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M15)는 게이트가 배선(SW)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 수광 디바이스(PD2)의 애노드 전극에 전기적으로 접속된다. 수광 디바이스(PD1) 및 수광 디바이스(PD2)는 캐소드 전극이 배선(CL)에 전기적으로 접속된다. 용량 소자(C1)는 제 2 전극이 배선(VCP)에 전기적으로 접속된다.
트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 트랜지스터(M14), 및 트랜지스터(M15)는 스위치로서 기능한다. 트랜지스터(M13)는 증폭 소자(앰프)로서 기능한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 화소 회로에 포함되는 트랜지스터의 모두로서, 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 가지는 트랜지스터(이하 OS 트랜지스터라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다. OS 트랜지스터는 오프 전류가 매우 낮기 때문에, 상기 트랜지스터에 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 또한 OS 트랜지스터를 사용함으로써, 표시 장치의 소비 전력을 감소시킬 수 있다.
또는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 화소 회로에 포함되는 트랜지스터의 모두로서, 채널이 형성되는 반도체층에 실리콘을 가지는 트랜지스터(이하 Si 트랜지스터라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다. 실리콘으로서는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 등을 들 수 있다. 특히 반도체층에 저온 폴리실리콘(LTPS(Low Temperature Poly-Silicon))을 포함한 트랜지스터(이하 LTPS 트랜지스터라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다. LTPS 트랜지스터는 전계 효과 이동도가 높아 고속 동작이 가능하다.
또는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 화소 회로에 2종류의 트랜지스터를 사용하여도 좋다. 구체적으로는 화소 회로는 OS 트랜지스터와 LTPS 트랜지스터를 가지는 것이 바람직하다. 트랜지스터에 요구되는 기능에 따라 반도체층의 재료를 바꿈으로써 화소 회로의 품질을 높이고 센싱 또는 촬상의 정도를 높일 수 있다.
예를 들어 트랜지스터(M11) 내지 트랜지스터(M15) 모두에, 반도체층에 저온 폴리실리콘을 사용한 LTPS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 및 트랜지스터(M15)에, 반도체층에 금속 산화물을 사용한 OS 트랜지스터를 적용하고, 트랜지스터(M13)에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. 이때 트랜지스터(M14)에는 OS 트랜지스터 및 LTPS 트랜지스터 중 어느 쪽을 적용하여도 좋다.
트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 및 트랜지스터(M15)에 OS 트랜지스터를 적용함으로써, 수광 디바이스(PD1) 및 수광 디바이스(PD2)에서 발생하는 전하를 바탕으로 트랜지스터(M13)의 게이트에 유지되는 전위가 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 또는 트랜지스터(M15)를 통하여 누설되는 것을 방지할 수 있다.
한편 트랜지스터(M13)에는 LTPS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. LTPS 트랜지스터는 OS 트랜지스터보다 높은 전계 효과 이동도를 실현할 수 있어, 구동 능력 및 전류 능력이 우수하다. 그러므로 트랜지스터(M13)는 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 및 트랜지스터(M15)와 비교하여 더 빠른 동작이 가능하다. 트랜지스터(M13)에 LTPS 트랜지스터를 사용함으로써, 수광 디바이스(PD1) 또는 수광 디바이스(PD2)의 수광량에 의거한 미세 전위에 따른 출력을 트랜지스터(M14)에 신속히 공급할 수 있다.
즉 도 8에 나타낸 화소 회로에서 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 및 트랜지스터(M15)는 누설 전류가 적고, 트랜지스터(M13)는 구동 능력이 높기 때문에, 수광 디바이스(PD1) 및 수광 디바이스(PD2)에서 수광하고 트랜지스터(M11) 및 트랜지스터(M15)를 통하여 전송(轉送)된 전하를 누설 없이 유지할 수 있고, 고속으로 판독을 할 수 있다.
트랜지스터(M14)는 트랜지스터(M13)로부터의 출력을 배선(WX)에 흘리는 스위치로서 기능하기 때문에, 트랜지스터(M11) 내지 트랜지스터(M13) 및 트랜지스터(M15)와 달리, 작은 오프 전류 및 고속 동작 등은 반드시 요구되지는 않는다. 그러므로 트랜지스터(M14)의 반도체층에는 저온 폴리실리콘을 적용하여도 좋고, 산화물 반도체를 적용하여도 좋다.
또한 도 8에서는 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
상술한 바와 같이 개인 인증을 위한 촬상 등, 고정세이며 선명한 촬상이 요구되는 경우에는 수광 디바이스의 개구율(수광 면적)이 작은 것이 바람직하다. 한편 니어 터치 센서 등, 대략적인 위치를 검출할 수 있으면 되는 경우에는 수광 디바이스의 개구율(수광 면적)이 큰 것이 바람직하다. 그러므로 수광 디바이스(PD1)의 개구율(수광 면적)을 수광 디바이스(PD2)의 개구율(수광 면적)보다 작은 구성으로 하는 것이 바람직하다. 그리고 높은 정세도가 요구되는 촬상에서는, 트랜지스터(M11)를 온으로 하고 트랜지스터(M15)는 오프로 함으로써, 수광 디바이스(PD1)만을 사용하여 촬상을 수행하는 것이 바람직하다. 한편 큰 면적에서의 검출을 수행하는 경우에는 트랜지스터(M11)와 트랜지스터(M15)의 양쪽을 온으로 함으로써, 수광 디바이스(PD1)와 수광 디바이스(PD2)의 양쪽을 사용하여 촬상을 수행하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 촬상할 수 있는 광량을 늘려, 표시 장치에서 떨어진 곳의 대상물을 검출하기 쉽게 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 실시형태의 표시 장치는 하나의 화소에 수광 디바이스를 탑재함으로써, 표시 기능에 더하여 다양한 기능을 가질 수 있어, 표시 장치의 다기능화가 가능하게 된다. 예를 들어 본 실시형태의 표시 장치를 사용하여 풀 컬러 표시를 수행하는 기능, 광 검출에 의하여 개인 인증을 수행하는 기능, 연색성이 양호한 광에 의한 조명의 기능, 및 휘도가 높은 섬광에 의한 조명의 기능을 실현할 수 있다. 또한 터치 센서 또는 니어 터치 센서 등의 센싱 기능을 실현할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 디바이스에 대하여 설명한다.
도 9의 (A)에 나타낸 발광 디바이스는 전극(772), EL층(786), 및 전극(788)을 가진다. 전극(772)과 전극(788) 중 한쪽은 양극으로서 기능하고, 다른 쪽은 음극으로서 기능한다. 또한 전극(772)과 전극(788) 중 한쪽은 화소 전극으로서 기능하고, 다른 쪽은 공통 전극으로서 기능한다. 또한 전극(772)과 전극(788) 중 광을 추출하는 측의 전극은 가시광에 대한 투과성을 가지고, 다른 쪽 전극은 가시광을 반사하는 것이 바람직하다.
발광 디바이스가 가지는 EL층(786)은 도 9의 (A)에 나타낸 바와 같이 층(4420), 발광층(4411), 층(4430) 등의 복수의 층으로 구성할 수 있다. 층(4420)은 예를 들어 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층(전자 주입층) 및 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층(전자 수송층) 등을 가질 수 있다. 발광층(4411)은 예를 들어 발광성 화합물을 가진다. 층(4430)은 예를 들어 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층(정공 주입층) 및 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층(정공 수송층)을 가질 수 있다.
한 쌍의 전극 사이에 제공된 층(4420), 발광층(4411), 및 층(4430)을 가지는 구성은 단일의 발광 유닛으로서 기능할 수 있고, 본 명세서에서는 도 9의 (A)의 구성을 싱글 구조라고 한다.
또한 도 9의 (B)는 도 9의 (A)에 나타낸 발광 디바이스가 가지는 EL층(786)의 변형예이다. 구체적으로는 도 9의 (B)에 나타낸 발광 디바이스는 전극(772) 위의 층(4430-1)과, 층(4430-1) 위의 층(4430-2)과, 층(4430-2) 위의 발광층(4411)과, 발광층(4411) 위의 층(4420-1)과, 층(4420-1) 위의 층(4420-2)과, 층(4420-2) 위의 전극(788)을 가진다. 예를 들어 전극(772)을 양극으로 하고, 전극(788)을 음극으로 한 경우, 층(4430-1)이 정공 주입층으로서 기능하고, 층(4430-2)이 정공 수송층으로서 기능하고, 층(4420-1)이 전자 수송층으로서 기능하고, 층(4420-2)이 전자 주입층으로서 기능한다. 또는 전극(772)을 음극으로 하고, 전극(788)을 양극으로 한 경우, 층(4430-1)이 전자 주입층으로서 기능하고, 층(4430-2)이 전자 수송층으로서 기능하고, 층(4420-1)이 정공 수송층으로서 기능하고, 층(4420-2)이 정공 주입층으로서 기능한다. 이와 같은 층 구조로 함으로써 발광층(4411)에 효율적으로 캐리어를 주입하여 발광층(4411) 내에서의 캐리어의 재결합의 효율을 높일 수 있게 된다.
또한 도 9의 (C)에 나타낸 바와 같이 층(4420)과 층(4430) 사이에 복수의 발광층(발광층(4411, 4412, 4413))이 제공되는 구성도 싱글 구조의 베리에이션이다.
또한 도 9의 (D)에 나타낸 바와 같이 복수의 발광 유닛(발광 유닛(786a, 786b))이 중간층(4440)(전하 발생층이라고도 함)을 개재(介在)하여 직렬로 접속된 구성을 본 명세서에서는 탠덤 구조라고 한다. 또한 이에 한정되지 않고 예를 들어 탠덤 구조를 스택(stack) 구조라고 하여도 좋다. 또한 탠덤 구조로 함으로써 고휘도 발광이 가능한 발광 디바이스로 할 수 있다.
또한 도 9의 (C) 및 (D)에서도 도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이 층(4420)과 층(4430)은 각각 2층 이상의 층으로 이루어지는 적층 구조로 할 수 있다.
발광 디바이스의 발광색은 EL층(786)을 구성하는 재료에 따라 적색, 녹색, 청색, 시안, 마젠타, 황색, 또는 백색 등으로 할 수 있다. 또한 발광 디바이스에 마이크로캐비티 구조를 부여함으로써 색 순도를 더 높일 수 있다.
백색의 광을 발하는 발광 디바이스는 발광층에 2종류 이상의 발광 물질을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 백색 발광을 얻기 위해서는 2개 이상의 발광 물질을 각각의 발광이 보색 관계가 되도록 선택하면 좋다. 예를 들어 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색을 보색 관계가 되도록 함으로써 발광 디바이스 전체로서 백색을 발광하는 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 또한 발광 디바이스가 3개 이상의 발광층을 가지는 경우도 마찬가지이다. 예를 들어 도 9의 (C)에 나타낸 발광층(4411, 4412, 4413)의 발광색이 보색 관계이면 싱글 구조의 백색 발광 디바이스를 실현할 수 있다.
발광층에는 R(적색), G(녹색), B(청색), Y(황색), O(주황색) 등의 발광을 나타내는 발광 물질을 2개 이상 포함하는 것이 바람직하다. 또는 발광층은 발광 물질을 2개 이상 가지고, 각 발광 물질의 발광은 R, G, B 중 2개 이상의 색의 스펙트럼 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
[표시 장치의 구성예 1]
도 10 내지 도 14를 사용하여 발광 디바이스의 구성예에 대하여 설명한다.
도 10의 (A)에 표시 장치(500)의 단면 개략도를 나타내었다. 표시 장치(500)는 적색의 광을 발하는 발광 디바이스(550R), 녹색의 광을 발하는 발광 디바이스(550G), 청색의 광을 발하는 발광 디바이스(550B), 및 백색의 광을 발하는 발광 디바이스(550W)를 가진다. 또한 본 실시형태에서는 표시 장치가 가지는 수광 디바이스에 대한 기재는 생략한다.
발광 디바이스(550R)는 한 쌍의 전극(전극(501), 전극(502)) 사이에 하나의 발광 유닛(발광 유닛(512R))이 제공된 구성을 가진다. 마찬가지로 발광 디바이스(550G)는 발광 유닛(512G)을 가지고, 발광 디바이스(550B)는 발광 유닛(512B)을 가진다. 발광 디바이스(550W)는 한 쌍의 전극(전극(501), 전극(502)) 사이에 중간층(531)을 개재하여 2개의 발광 유닛(발광 유닛(512Q_1), 발광 유닛(512Q_2))이 적층된 구성을 가진다.
전극(501)은 화소 전극으로서 기능하고, 발광 디바이스마다 제공된다. 전극(502)은 공통 전극으로서 기능하고, 복수의 발광 디바이스에 공통적으로 제공된다.
발광 유닛(512R)은 층(521), 층(522), 발광층(523R), 층(524) 등을 가진다. 또한 발광 디바이스(550R)는 발광 유닛(512R)과 전극(502) 사이에 층(525) 등을 가진다. 또한 층(525)을 발광 유닛(512R)의 일부로 간주할 수도 있다.
발광 유닛(512Q_1)은 층(521), 층(522), 발광층(523Q_1), 층(524) 등을 가진다. 발광 유닛(512Q_2)은 층(522), 발광층(523Q_2), 층(524) 등을 가진다. 또한 발광 디바이스(550W)는 발광 유닛(512Q_2)과 전극(502) 사이에 층(525) 등을 가진다. 또한 층(525)을 발광 유닛(512Q_2)의 일부로 간주할 수도 수 있다.
층(521)은 예를 들어 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층(정공 주입층) 등을 가진다. 층(522)은 예를 들어 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층(정공 수송층) 등을 가진다. 층(524)은 예를 들어 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층(전자 수송층) 등을 가진다. 층(525)은 예를 들어 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층(전자 주입층) 등을 가진다.
또는 층(521)이 전자 주입층을 가지고, 층(522)이 전자 수송층을 가지고, 층(524)이 정공 수송층을 가지고, 층(525)이 정공 주입층을 가지는 구성으로 하여도 좋다.
도 10의 (A)에서는 층(521)과 층(522)을 나눠서 명시하였지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 층(521)이 정공 주입층과 정공 수송층의 양쪽의 기능을 가지는 구성을 가지는 경우, 또는 층(521)이 전자 주입층과 전자 수송층의 양쪽의 기능을 가지는 구성을 가지는 경우에는 층(522)을 생략하여도 좋다.
또한 중간층(531)은 전극(501)과 전극(502) 간에 전압을 인가하였을 때에 발광 유닛(512Q_1) 및 발광 유닛(512Q_2) 중 한쪽에 전자를 주입하고, 다른 쪽에 정공을 주입하는 기능을 가진다. 중간층(531)은 전하 발생층이라고 할 수도 있다.
중간층(531)으로서는 예를 들어 플루오린화 리튬 등 전자 주입층에 적용할 수 있는 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 또한 중간층으로서는 예를 들어 정공 주입층에 적용할 수 있는 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 또한 중간층에는 정공 수송성이 높은 재료(정공 수송성 재료)와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 층을 사용할 수 있다. 또한 중간층에는 전자 수송성이 높은 재료(전자 수송성 재료)와 도너성 재료를 포함하는 층을 사용할 수 있다. 이러한 층을 가지는 중간층을 형성함으로써, 발광 유닛이 적층된 경우에서의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
또한 발광 디바이스(550R)가 가지는 발광층(523R)은 적색 발광을 나타내는 발광 물질을 가지고, 발광 디바이스(550G)가 가지는 발광층(523G)은 녹색 발광을 나타내는 발광 물질을 가지고, 발광 디바이스(550B)가 가지는 발광층(523B)은 청색 발광을 나타내는 발광 물질을 가진다. 또한 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550B)는 각각 발광 디바이스(550R)가 가지는 발광층(523R)을 발광층(523G), 발광층(523B)으로 치환한 구성을 가지며, 이 외의 구성은 발광 디바이스(550R)와 같다.
발광 디바이스(550W)가 가지는 발광층(523Q_1)의 발광색과 발광층(523Q_2)의 발광색을 보색 관계로 함으로써 발광 디바이스(550W)를 백색 발광하는 발광 디바이스로 할 수 있다. 발광층(523Q_1), 발광층(523Q_2)에는 각각 R(적색), G(녹색), B(청색), Y(황색), O(주황색) 등의 발광을 나타내는 발광 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 또는 발광층(523Q_1), 발광층(523Q_2)이 가지는 발광 물질의 발광은 R, G, B 중 2개 이상의 색의 스펙트럼 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서 발광 디바이스(550W)에 사용할 수 있는 각 발광 유닛이 가지는 발광층의 발광색의 조합의 일례를 설명한다.
예를 들어 발광 디바이스(550W)가 2개의 발광 유닛을 가지는 경우, 한쪽 발광 유닛으로 적색과 녹색의 발광을 얻고 다른 쪽 발광 유닛으로 청색의 발광을 얻음으로써 백색 발광하는 발광 디바이스(550W)를 얻을 수 있다. 또는 한쪽 발광 유닛으로 황색 또는 주황색의 발광을 얻고 다른 쪽 발광 유닛으로 청색의 발광을 얻음으로써 백색 발광하는 발광 디바이스(550W)를 얻을 수 있다.
또한 예를 들어 발광 디바이스(550W)가 3개의 발광 유닛을 가지는 경우, 어느 하나의 발광 유닛으로부터 적색의 발광을 얻고, 다른 하나의 발광 유닛으로부터 녹색의 발광을 얻고, 나머지 하나의 발광 유닛으로부터 청색의 발광을 얻음으로써 백색 발광하는 발광 디바이스(550W)를 얻을 수 있다. 또한 제 1 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용하고, 제 2 발광 유닛에 황색 발광, 황록색 발광, 또는 녹색 발광의 발광층을 사용하고, 제 3 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용할 수 있다. 또한 제 1 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용하고, 제 2 발광 유닛에 적색 발광의 발광층과, 황색 발광, 황록색 발광, 또는 녹색 발광의 발광층의 적층 구조를 사용하고, 제 3 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용할 수 있다.
또한 예를 들어 발광 디바이스(550W)가 4개의 발광 유닛을 가지는 경우, 제 1 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용하고, 제 2 발광 유닛과 제 3 발광 유닛 중 한쪽에 적색 발광의 발광층을 사용하고, 다른 쪽에 황색 발광, 황록색 발광, 또는 녹색 발광의 발광층을 사용하고, 제 4 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용할 수 있다.
또한 층(521), 층(522), 층(524), 층(525)은 각 색의 발광 디바이스에서 동일한 구성(재료, 막 두께 등)이어도 좋고, 서로 다른 구성이어도 좋다.
발광 디바이스(550W)와 같이 복수의 발광 유닛이 중간층(531)을 개재하여 직렬로 접속된 구성을 본 명세서에서는 탠덤 구조라고 한다. 한편 발광 디바이스(550R), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550B)와 같이 한 쌍의 전극 사이에 하나의 발광 유닛을 가지는 구성을 싱글 구조라고 한다. 또한 본 명세서 등에서는 탠덤 구조라고 하지만 이에 한정되지 않고, 예를 들어 탠덤 구조를 스택 구조라고 하여도 좋다. 또한 탠덤 구조로 함으로써 고휘도 발광이 가능한 발광 디바이스로 할 수 있다. 또한 탠덤 구조는 싱글 구조와 비교하여 같은 휘도를 얻는 데 필요한 전류를 저감할 수 있기 때문에 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 발광 디바이스(550R), 발광 디바이스(550G), 발광 디바이스(550B), 및 발광 디바이스(550W)와 같이 발광 디바이스마다 발광층을 구분 형성하는 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 하는 경우가 있다. SBS 구조는 발광 디바이스마다 재료 및 구성을 최적화할 수 있기 때문에 재료 및 구성의 선택 자유도가 높아, 휘도 및 신뢰성의 향상을 도모하는 것이 용이하다.
도 10의 (A)에서 발광 유닛(512R), 발광 유닛(512G), 및 발광 유닛(512B)을 각각 섬 형상의 층으로서 형성할 수 있다. 또한 발광 유닛(512Q_1), 중간층(531), 발광 유닛(512Q_2), 층(525)을 섬 형상의 층으로서 형성할 수 있다.
도 10의 (B)는 도 10의 (A)에 나타낸 표시 장치(500)의 변형예이다. 도 10의 (B)에 나타낸 표시 장치(500)는 층(525)을 전극(502)과 마찬가지로 각 발광 디바이스들 간에서 공통적으로 제공한 경우의 예이다. 이때 층(525)을 공통층이라고 할 수 있다. 이와 같이 복수의 발광 디바이스에 하나 이상의 공통층을 제공함으로써 제작 공정을 간략화할 수 있기 때문에 제조 비용을 삭감할 수 있다. 또한 공통층에 특별히 한정은 없다. 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 1종류 이상의 층을 공통층으로 할 수 있다. 예를 들어 정공 주입층과 정공 수송층을 각 발광 디바이스 간에서 공통적으로 제공하여도 좋다.
도 11의 (A)에 나타낸 표시 장치(500)는 발광 디바이스(550W)가 3개의 발광 유닛을 적층한 구성을 가지는 경우의 예이다. 도 11의 (A)의 발광 디바이스(550W)에서는 발광 유닛(512Q_2) 위에 중간층(531)을 더 개재하여 발광 유닛(512Q_3)이 적층되어 있다. 발광 유닛(512Q_3)은 층(522), 발광층(523Q_3), 층(524) 등을 가진다.
발광 디바이스에 탠덤 구조를 적용하는 경우, 발광 유닛의 개수는 특별히 한정되지 않고, 2개 이상으로 할 수 있다.
도 11의 (B)의 표시 장치(500)는 발광 디바이스(550W)뿐만 아니라, 발광 디바이스(550R), 발광 디바이스(550G), 및 발광 디바이스(550B)에도 탠덤 구조를 적용하는 경우의 예이다.
각 색의 발광 디바이스에는 각각 독립적으로 싱글 구조 또는 탠덤 구조를 적용할 수 있다. 예를 들어 발광 디바이스(550R, 550G, 550B, 550W)의 모두를 탠덤 구조로 하여도 좋고, 모두를 싱글 구조로 하여도 좋고, 어느 하나 이상을 탠덤 구조로 하여도 좋고, 어느 하나 이상을 싱글 구조로 하여도 좋다. 또한 탠덤 구조를 적용하는 경우, 각 색의 발광 디바이스가 가지는 발광 유닛의 개수는 각각 독립적으로 결정할 수 있다.
발광 디바이스(550R)는 한 쌍의 전극(전극(501), 전극(502)) 사이에, 중간층(531)을 개재하여 2개의 발광 유닛(발광 유닛(512R_1), 발광 유닛(512R_2))이 적층된 구성을 가진다. 마찬가지로 발광 디바이스(550G)는 발광 유닛(512G_1), 발광 유닛(512G_2)을 가지고, 발광 디바이스(550B)는 발광 유닛(512B_1), 발광 유닛(512B_2)을 가진다.
발광 유닛(512R_1)은 층(521), 층(522), 발광층(523R), 층(524) 등을 가진다. 발광 유닛(512R_2)은 층(522), 발광층(523R), 층(524) 등을 가진다. 또한 발광 디바이스(550R)는 발광 유닛(512R_2)과 전극(502) 사이에 층(525) 등을 가진다. 또한 층(525)을 발광 유닛(512R_2)의 일부로 간주할 수도 수 있다.
또한 층(522), 발광층(523R), 층(524)은 발광 유닛(512R_1)과 발광 유닛(512R_2)에서 동일한 구성(재료, 막 두께 등)이어도 좋고, 서로 다른 구성이어도 좋다.
도 11의 (B)에 나타낸 표시 장치(500)는 탠덤 구조이고, SBS 구조라고 할 수 있다. 그러므로 탠덤 구조의 장점과 SBS 구조의 장점을 모두 가질 수 있다. 또한 표시 장치(500)는 도 11의 (B)에 나타낸 바와 같이, 발광 유닛이 직렬로 2단 형성된 구조를 가지기 때문에 2단 탠덤 구조라고 하여도 좋다. 또한 도 11의 (B)에 나타낸 2단 탠덤 구조에서는 적색의 발광층을 가지는 제 1 발광 유닛 위에 적색의 발광층을 가지는 제 2 발광 유닛이 적층되어 있다. 마찬가지로 도 11의 (B)에 나타낸 2단 탠덤 구조에서는 녹색의 발광층을 가지는 제 1 발광 유닛 위에 녹색의 발광층을 가지는 제 2 발광 유닛이 적층되고, 청색의 발광층을 가지는 제 1 발광 유닛 위에 청색의 발광층을 가지는 제 2 발광 유닛이 적층되어 있다.
도 11의 (B)에서 발광 유닛(512R_1), 중간층(531), 발광 유닛(512R_2), 층(525)을 섬 형상의 층으로서 형성할 수 있다. 또한 발광 유닛(512G_1), 중간층(531), 발광 유닛(512G_2), 층(525)을 섬 형상의 층으로서 형성할 수 있다. 발광 유닛(512B_1), 중간층(531), 발광 유닛(512B_2), 층(525)을 섬 형상의 층으로서 형성할 수 있다. 또한 발광 유닛(512Q_1), 중간층(531), 발광 유닛(512Q_2), 층(525)을 섬 형상의 층으로서 형성할 수 있다.
도 12의 (A)에 나타낸 표시 장치(500)는 3개의 발광 유닛을 적층한 경우의 예이다. 도 12의 (A)에서 발광 디바이스(550R)에서는 발광 유닛(512R_2) 위에 중간층(531)을 개재하여 발광 유닛(512R_3)이 더 적층되어 있다. 발광 유닛(512R_3)은 층(522), 발광층(523R), 층(524) 등을 가진다. 발광 유닛(512R_3)에는 발광 유닛(512R_2)과 같은 구성을 적용할 수 있다. 또한 발광 디바이스(550G)가 가지는 발광 유닛(512G_3), 발광 디바이스(550B)가 가지는 발광 유닛(512B_3)에 대해서도 마찬가지이다. 또한 발광 디바이스(550W)에서는 발광 유닛(512Q_2) 위에 중간층(531)을 더 개재하여 발광 유닛(512Q_3)이 적층되어 있다. 발광 유닛(512Q_3)은 층(522), 발광층(523Q_3), 층(524) 등을 가진다.
도 12의 (B)에서는 n개의 발광 유닛(n은 2 이상의 정수)을 적층한 경우의 예를 나타내었다.
이와 같이 발광 유닛의 적층수를 늘림으로써 같은 전류량으로 발광 디바이스로부터 얻어지는 휘도를 적층수에 따라 높일 수 있다. 또한 발광 유닛의 적층수를 늘림으로써 같은 휘도를 얻는 데 필요한 전류를 저감할 수 있기 때문에 발광 디바이스의 소비 전력을 적층수에 따라 저감할 수 있다.
도 13의 (A), (B)에 나타낸 표시 장치(500)는 인접한 2개의 발광 디바이스가 이격되고, 전극(502)이 발광 유닛 및 중간층(531)의 측면을 따라 제공되는 경우의 예를 나타낸 것이다. 도 13의 (A)는 발광 디바이스(550R, 550G, 550B)가 싱글 구조이고, 발광 디바이스(550W)가 2단 탠덤 구조인 예이다. 도 13의 (B)는 발광 디바이스(550R, 550G, 550B, 550W)가 모두 2단 탠덤 구조인 예이다.
여기서 중간층(531)과 전극(502)이 접촉되면 전기적으로 단락될 경우가 있다. 그러므로 중간층(531)과 전극(502)을 절연하는 것이 바람직하다.
도 13의 (A) 및 (B)에서는 전극(501), 각 발광 유닛, 및 중간층(531)의 측면을 덮어 절연층(541)이 제공된 예를 나타내었다. 절연층(541)은 측벽, 측벽 보호층, 또는 사이드월 절연막 등이라고 할 수 있다. 절연층(541)을 제공함으로써 중간층(531)과 전극(502)을 전기적으로 절연할 수 있다.
또한 각 발광 유닛 및 중간층(531)의 측면은 피형성면에 대하여 수직 또는 대략 수직인 것이 바람직하다. 예를 들어 피형성면과 이들의 측면이 이루는 각도를 60° 이상 90° 이하로 하는 것이 바람직하다.
도 13의 (C)는 층(525) 및 전극(502)이 발광 유닛 및 중간층(531)의 측면을 따라 제공되는 경우의 예를 나타내었다. 또한 측벽 보호층으로서 절연층(541)과 절연층(542)의 2층 구조가 제공되어 있다.
또한 도 14의 (A)는 도 13의 (C)의 변형예이다. 또한 도 14의 (B)는 도 14의 (A)에 나타낸 영역(503)의 확대도이다. 도 14의 (A)와 도 13의 (C)는 절연층(542)의 단부 형상이 상이하다. 또한 절연층(542)의 단부 형상이 상이하며, 절연층(542)의 형상을 따라 층(525) 및 전극(502)이 형성되기 때문에 층(525) 및 전극(502)의 형상도 상이하다. 또한 도 14의 (A)는 절연층(542)의 두께가 절연층(541)의 두께보다 두꺼운 점에서 도 13의 (C)와 상이하다. 절연층(542)의 단부의 형상은 도 14의 (B)에 나타낸 바와 같이 라운드 형상으로 할 수 있다. 예를 들어 절연층(542)을 형성할 때에 건식 식각법을 사용하여 이방성 식각으로 절연층(542)의 상부를 식각하는 경우, 절연층(542)의 단부는 도 14의 (B)에 나타낸 바와 같이 라운드 형상이 된다. 절연층(542)의 단부를 라운드 형상으로 함으로써 층(525) 및 전극(502)의 피복성이 높아지기 때문에 적합하다. 도 14의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이 절연층(542)의 두께를 절연층(541)의 두께보다 두껍게 함으로써 단부를 라운드 형상으로 하기 쉬운 경우가 있다.
측벽 보호층으로서 기능하는 절연층(541)(및 절연층(542))에 의하여 전극(502)과 중간층(531)의 전기적인 단락을 방지할 수 있다. 또한 절연층(541)(및 절연층(542))이 전극(501)의 측면을 덮음으로써 전극(501)과 전극(502)의 전기적인 단락을 방지할 수 있다. 이에 의하여 발광 디바이스의 네 구석에 위치하는 모서리에서의 전기적 단락을 방지할 수 있다.
절연층(541) 및 절연층(542)에는 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄, 산화질화 알루미늄, 또는 산화 하프늄 등의 산화물 또는 질화물을 사용할 수 있다. 또한 산화 이트륨, 산화 지르코늄, 산화 갈륨, 산화 탄탈럼, 산화 마그네슘, 산화 란타넘, 산화 세륨, 및 산화 네오디뮴 등을 사용하여도 좋다.
절연층(541) 및 절연층(542)은 예를 들어 스퍼터링법, 증착법, CVD법, ALD법 등의 각종 성막 방법에 의하여 형성할 수 있다. 특히 ALD법은 피형성층에 대한 성막 대미지가 작으므로, 발광 유닛 및 중간층(531)에 직접 형성하는 절연층(541)은 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한 이때 절연층(542)은 스퍼터링법으로 형성하면 생산성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다.
예를 들어 절연층(541)으로서 ALD법으로 산화 알루미늄막을 형성하고, 절연층(542)으로서 스퍼터링법으로 질화 실리콘막을 형성할 수 있다.
또한 절연층(541) 및 절연층(542) 중 한쪽 또는 양쪽은 물 및 산소 중 적어도 한쪽에 대한 배리어 절연막으로서의 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또는 절연층(541) 및 절연층(542) 중 한쪽 또는 양쪽은 물 및 산소 중 적어도 한쪽의 확산을 억제하는 기능을 가지는 것이 바람직하다. 또는 절연층(541) 및 절연층(542) 중 한쪽 또는 양쪽은 물 및 산소 중 적어도 한쪽을 포획 또는 고착하는(게터링이라고도 함) 기능을 가지는 것이 바람직하다.
또한 본 명세서 등에서 배리어 절연막이란, 배리어성을 가지는 절연막을 가리킨다. 또한 본 명세서 등에서 배리어성이란, 대응하는 물질의 확산을 억제하는 기능(투과성이 낮다고도 함)으로 한다. 또는 대응하는 물질을 포획 또는 고착하는(게터링이라고도 함) 기능을 말한다.
절연층(541) 및 절연층(542) 중 한쪽 또는 양쪽이 상술한 배리어 절연막의 기능 또는 게터링 기능을 가짐으로써, 외부로부터 각 발광 디바이스로 확산될 수 있는 불순물(대표적으로는 물 또는 산소)의 침입을 억제할 수 있는 구성이 된다. 상기 구성으로 함으로써 신뢰성이 우수한 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한 도 14의 (C)에 나타낸 바와 같이, 측벽 보호층으로서 기능하는 절연층(541) 및 절연층(542)을 가지지 않는 구성으로 하여도 좋다. 도 14의 (C)에서는 층(525)이 각 발광 유닛 및 중간층(531)의 측면에 접하여 제공되어 있다.
또한 표시 장치(500)에서 발광층의 발광 재료는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 도 11의 (B)에 나타낸 표시 장치(500)에서 발광 유닛(512R_1)이 가지는 발광층(523R)은 인광 재료를 가지고, 발광 유닛(512R_2)이 가지는 발광층(523R)은 인광 재료를 가지고, 발광 유닛(512G_1)이 가지는 발광층(523G)은 형광 재료를 가지고, 발광 유닛(512G_2)이 가지는 발광층(523G)은 형광 재료를 가지고, 발광 유닛(512B_1)이 가지는 발광층(523B)은 형광 재료를 가지고, 발광 유닛(512B_2)이 가지는 발광층(523B)이 가지는 발광층(523B)은 형광 재료를 가지는 구성으로 할 수 있다.
또는 도 11의 (B)에 나타낸 표시 장치(500)에서 발광 유닛(512R_1)이 가지는 발광층(523R)은 인광 재료를 가지고, 발광 유닛(512R_2)이 가지는 발광층(523R)은 인광 재료를 가지고, 발광 유닛(512G_1)이 가지는 발광층(523G)은 인광 재료를 가지고, 발광 유닛(512G_2)이 가지는 발광층(523G)은 인광 재료를 가지고, 발광 유닛(512B_1)이 가지는 발광층(523B)은 형광 재료를 가지고, 발광 유닛(512B_2)이 가지는 발광층(523B)이 가지는 발광층(523B)은 형광 재료를 가지는 구성으로 할 수 있다.
또한 도 11의 (B)에 나타낸 표시 장치(500)에서 발광 유닛(512Q_1)이 가지는 발광층(523Q_1)은 인광 재료를 가지고, 발광 유닛(512Q_2)이 가지는 발광층(523Q_2)은 형광 재료를 가지는 구성으로 할 수 있다. 또는 발광 유닛(512Q_1)이 가지는 발광층(523Q_1)은 형광 재료를 가지고, 발광 유닛(512Q_2)이 가지는 발광층(523Q_2)은 인광 재료를 가지는 구성으로 할 수 있다.
또한 발광 유닛의 구성은 상기에 한정되지 않는다. 예를 들어 도 11의 (B)에 나타낸 표시 장치(500)에서 발광 유닛(512Q_1)이 가지는 발광층(523Q_1)은 TADF 재료를 가지고, 발광 유닛(512Q_2)이 가지는 발광층(523Q_2)은 형광 재료 및 인광 재료 중 어느 하나를 가지는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같이 상이한 발광 재료를 사용, 예를 들어 신뢰성이 높은 발광 재료와 발광 효율이 높은 발광 재료를 조합함으로써, 각각의 결점을 보완하여 신뢰성 및 발광 효율의 양쪽을 높인 표시 장치로 할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 적색 발광의 발광층에 인광 재료를 사용하고 다른 발광층에는 형광 재료를 사용하는 구성, 청색 발광의 발광층에 형광 재료를 사용하고 다른 발광층에는 인광 재료를 사용하는 구성, 모든 발광층에 형광 재료를 사용하는 구성, 또는 모든 발광층에 인광 재료를 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
또는 도 11의 (B)에 나타낸 표시 장치(500)에서 발광 유닛(512R_1)이 가지는 발광층(523R)에 인광 재료를 사용하고, 발광 유닛(512R_2)이 가지는 발광층(523R)에 형광 재료를 사용하는 구성, 또는 발광 유닛(512R_1)이 가지는 발광층(523R)에 형광 재료를 사용하고, 발광 유닛(512R_2)이 가지는 발광층(523R)에 인광 재료를 사용하는 구성, 즉 첫 번째 단의 발광층과 두 번째 단의 발광층을 상이한 재료로 형성하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 여기서의 기재에서는 발광 유닛(512R_1) 및 발광 유닛(512R_2)에 대하여 명시하였지만, 발광 유닛(512G_1) 및 발광 유닛(512G_2) 그리고 발광 유닛(512B_1) 및 발광 유닛(512B_2)에 대해서도 같은 구성을 적용할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치와 그 제작 방법에 대하여 도 15 내지 도 19를 사용하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 화소에 발광 디바이스 및 수광 디바이스를 가진다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 화소에 수광 기능을 가지기 때문에 화상을 표시하면서 대상물의 접촉 또는 근접을 검출할 수 있다. 예를 들어 표시 장치에 포함되는 모든 부화소에서 화상을 표시할 뿐만 아니라, 일부의 부화소가 광원으로서의 광을 나타내고, 나머지 부화소에서 화상을 표시할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 표시부에 발광 디바이스가 매트릭스상으로 배치되어 있고 상기 표시부에 화상을 표시할 수 있다. 또한 상기 표시부에는 수광 디바이스가 매트릭스상으로 배치되어 있고 표시부는 화상 표시 기능뿐만 아니라 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽도 가진다. 표시부는 이미지 센서 또는 터치 센서에 사용할 수 있다. 즉 표시부에서 광을 검출함으로써 화상을 촬상하거나 대상물(손가락, 손, 또는 펜 등)의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 발광 디바이스를 센서의 광원으로서 이용할 수 있다. 따라서 표시 장치와 별도로 수광부 및 광원을 제공하지 않아도 되므로 전자 기기의 부품수를 삭감할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 표시부가 가지는 발광 디바이스가 발한 광을 대상물이 반사(또는 산란)할 때 수광 디바이스가 그 반사광(또는 산란광)을 검출할 수 있기 때문에 어두운 곳에서도 촬상 또는 터치 검출이 가능하다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 디바이스를 사용하여 화상을 표시하는 기능을 가진다. 즉 발광 디바이스는 표시 디바이스(표시 소자라고도 함)로서 기능한다.
발광 디바이스로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode), QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 EL 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다. EL 디바이스가 가지는 발광 물질로서는 형광을 방출하는 물질(형광 재료), 인광을 방출하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally Activated Delayed Fluorescence: TADF) 재료) 등을 들 수 있다. 또한 발광 디바이스로서 마이크로 LED(Light Emitting Diode) 등의 LED를 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 수광 디바이스를 사용하여 광을 검출하는 기능을 가진다.
수광 디바이스를 이미지 센서로서 사용하는 경우, 표시 장치는 수광 디바이스를 사용하여 화상을 촬상할 수 있다. 예를 들어 본 실시형태의 표시 장치는 스캐너로서 사용할 수 있다.
예를 들어 이미지 센서를 사용하여 지문, 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 디바이스를 터치 센서로서 사용하는 경우, 표시 장치는 수광 디바이스를 사용하여 대상물의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다.
수광 디바이스로서는 예를 들어 pn형 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다. 수광 디바이스는 수광 디바이스에 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시키는 광전 변환 디바이스(광전 변환 소자라고도 함)로서 기능한다. 수광 디바이스에 입사하는 광의 양에 따라 수광 디바이스로부터 발생하는 전하량이 결정된다.
특히 수광 디바이스로서, 유기 화합물을 포함한 층을 포함하는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 형상 및 디자인의 자유도가 높기 때문에, 다양한 표시 장치에 적용할 수 있다.
본 발명의 일 형태에서는 발광 디바이스로서 유기 EL 디바이스를 사용하고 수광 디바이스로서 유기 포토다이오드를 사용한다. 유기 EL 디바이스 및 유기 포토다이오드는 동일한 기판에 형성할 수 있다. 따라서 유기 EL 디바이스를 사용한 표시 장치에 유기 포토다이오드를 내장시킬 수 있다.
유기 포토다이오드는 유기 EL 디바이스와 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 디바이스 및 발광 디바이스에서 공통된 층으로 할 수 있다. 또한 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 수광 디바이스 및 발광 디바이스에서 공통된 층으로 하는 것이 바람직하다.
또한 수광 디바이스와 발광 디바이스가 공통적으로 가지는 층은 발광 디바이스에서의 기능과 수광 디바이스에서의 기능이 서로 다른 경우가 있다. 본 명세서에서, 구성 요소의 명칭은 발광 디바이스에서의 기능에 기초한다. 예를 들어 정공 주입층은 발광 디바이스에서 정공 주입층으로서 기능하고, 수광 디바이스에서 정공 수송층으로서 기능한다. 마찬가지로, 전자 주입층은 발광 디바이스에서 전자 주입층으로서 기능하고, 수광 디바이스에서 전자 수송층으로서 기능한다. 또한 수광 디바이스와 발광 디바이스가 공통적으로 가지는 층은 발광 디바이스에서의 기능과 수광 디바이스에서의 기능이 서로 같은 경우도 있다. 정공 수송층은 발광 디바이스 및 수광 디바이스 중 어느 쪽에서도 정공 수송층으로서 기능하고, 전자 수송층은 발광 디바이스 및 수광 디바이스 중 어느 쪽에서도 전자 수송층으로서 기능한다.
발광층의 발광색이 각각 다른 복수의 유기 EL 디바이스를 가지는 표시 장치를 제작하는 경우, 발광색이 다른 발광층을 각각 섬 형상으로 형성할 필요가 있다.
예를 들어 메탈 마스크(섀도 마스크라고도 함)를 사용한 진공 증착법으로 섬 형상의 발광층을 성막할 수 있다. 그러나 이 방법으로는 메탈 마스크의 정도, 메탈 마스크와 기판의 위치 어긋남, 메탈 마스크의 휨, 및 증기의 산란 등으로 인한 성막되는 막의 윤곽 확장 등 다양한 영향에 의하여 섬 형상의 발광층의 형상 및 위치에 있어 설계와 차이가 나기 때문에, 표시 장치의 고정세화 및 고개구율화가 어렵다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는 섬 형상의 화소 전극(하부 전극이라고도 할 수 있음)을 형성하고, 제 1 색의 광을 발하는 발광층을 포함하는 제 1 층(EL층 또는 EL층의 일부라고 할 수 있음)을 전체 면에 형성한 후, 제 1 층 위에 제 1 희생층을 형성한다. 그리고 제 1 희생층 위에 제 1 레지스트 마스크를 형성하고, 제 1 레지스트 마스크를 사용하여 제 1 층과 제 1 희생층을 가공함으로써 섬 형상의 제 1 층을 형성한다. 이어서 제 1 층과 마찬가지로 제 2 색의 광을 발하는 발광층을 포함하는 제 2 층(EL층 또는 EL층의 일부라고 할 수 있음)을 제 2 희생층 및 제 2 레지스트 마스크를 사용하여 섬 형상으로 형성한다. 또한 본 명세서 등에서 희생층을 마스크층이라고 하여도 좋다.
이와 같이 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는 섬 형상의 EL층은 메탈 마스크의 패턴에 의하여 형성되는 것이 아니라, EL층을 전체 면에 성막한 후에 가공함으로써 형성된다. 따라서 종래 실현이 어려웠던 고정세 표시 장치 또는 고개구율의 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 EL층을 각 색으로 구분 형성할 수 있기 때문에 매우 선명하고 콘트라스트가 높으며 표시 품위가 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 EL층 위에 희생층을 제공함으로써 표시 장치의 제작 공정 중에 EL층이 받는 대미지를 저감하여 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
인접한 발광 디바이스들의 간격은 예를 들어 메탈 마스크를 사용한 형성 방법으로는 10μm 미만으로 하기가 어렵지만, 상기 방법에 따르면 8μm 이하, 6μm 이하, 4μm 이하, 3μm 이하, 2μm 이하, 또는, 1μm 이하까지 좁힐 수 있다. 또한 예를 들어 LSI용 노광 장치를 사용함으로써 500nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 또는 50nm 이하까지 간격을 좁힐 수도 있다.
또한 EL층 자체의 패턴에 대해서도, 메탈 마스크를 사용한 경우에 비하여 매우 작게 할 수 있다. 또한 예를 들어 EL층을 구분 형성할 때 메탈 마스크를 사용한 경우에는 패턴의 중앙과 단부에서 두께의 편차가 발생하기 때문에, 패턴 전체의 면적에 대하여 발광 영역으로서 사용할 수 있는 유효 면적은 작아진다. 한편으로 상기 제작 방법에 따르면 균일한 두께로 성막한 막을 가공함으로써 패턴을 형성하기 때문에, 패턴 내에서 두께를 균일하게 할 수 있어, 미세한 패턴이어도 그 거의 전체를 발광 영역으로서 사용할 수 있다. 그러므로 높은 정세도와 높은 개구율을 겸비한 표시 장치를 제작할 수 있다.
여기서 제 1 층 및 제 2 층은 각각 적어도 발광층을 포함하고, 바람직하게는 복수의 층으로 이루어진다. 구체적으로는 발광층 위에 하나 이상의 층을 가지는 것이 바람직하다. 발광층과 희생층 사이에 다른 층을 가짐으로써 표시 장치의 제작 공정 중에 발광층이 최표면에 노출되는 것을 억제하여 발광층이 받는 대미지를 저감할 수 있다. 이에 의하여 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 각각 다른 색을 발하는 발광 디바이스에서 EL층을 구성하는 모든 층을 구분 형성할 필요는 없고, 일부의 층은 동일 공정에서 성막할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는 EL층을 구성하는 일부의 층을 색마다 섬 형상으로 형성한 후, 희생층을 제거하고, EL층을 구성하는 나머지 층과 공통 전극(상부 전극이라고도 할 수 있음)을 각 색에서 공통적으로 형성한다.
수광 디바이스에도 발광 디바이스와 같은 제작 방법을 적용할 수 있다. 수광 디바이스가 가지는 섬 형상의 활성층(광전 변환층이라고도 함)은 메탈 마스크의 패턴에 의하여 형성되는 것이 아니라, 활성층이 되는 막을 전체 면에 성막한 후에 가공함으로써 형성되기 때문에, 섬 형상의 활성층을 균일한 두께로 형성할 수 있다. 또한 활성층 위에 희생층을 제공함으로써, 표시 장치의 제작 공정 중에 활성층이 받는 대미지를 저감하여 수광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
[표시 장치의 구성예 2]
도 15의 (A) 및 (B)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 나타내었다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 발광 디바이스가 형성된 기판과 반대 방향으로 광을 사출하는 전면 사출(top-emission) 방식, 발광 디바이스가 형성된 기판 측으로 광을 사출하는 배면 사출(bottom-emission) 방식, 양면으로 광을 사출하는 양면 사출(dual-emission) 방식 중 어느 것이어도 좋다.
도 15의 (A)에 표시 장치(100C)의 상면도를 나타내었다. 표시 장치(100C)는 복수의 화소(110)가 매트릭스상으로 배치된 표시부와, 표시부의 외측의 접속부(140)를 가진다. 하나의 화소(110)는 부화소(110a, 110b, 110c, 110d, 110e)의 5개의 부화소로 구성된다.
도 15의 (A)에서는 하나의 화소(110)가 2행 3열로 배치된 예를 나타내었다. 화소(110)는 위쪽 행(첫 번째 행)에 3개의 부화소(부화소(110a, 110b, 110c))를 가지고, 아래쪽 행(두 번째 행)에 2개의 부화소(부화소(110d, 110e))를 가진다. 환언하면 화소(110)는 왼쪽 열(첫 번째 열)에 2개의 부화소(부화소(110a, 110d))를 가지고, 중앙의 열(두 번째 열)에 부화소(110b)를 가지고, 오른쪽 열(세 번째 열)에 부화소(110c)를 가지며, 이 2열에 걸쳐 부화소(110e)를 가진다.
본 실시형태에서는 부화소(110a, 110b, 110c, 110e)가 각각 다른 색의 광을 발하는 발광 디바이스를 가지고, 부화소(110d)가 서로 수광 면적이 다른 수광 디바이스를 가지는 예를 나타내었다. 예를 들어 부화소(110a, 110b, 110c)는 도 4의 (A) 등에 나타낸 부화소(G, B, R)에 상당한다. 또한 부화소(110d)는 도 4의 (A) 등에 나타낸 부화소(PS)에 상당하고, 부화소(110e)는 도 4의 (A) 등에 나타낸 부화소(W)에 상당한다.
또한 부화소(110e)에 제공하는 디바이스를 화소마다 변경하여도 좋다. 이로써 일부의 부화소(110e)가 부화소(W)에 상당하고, 다른 부화소(110e)가 부화소(IRS)(도 4의 (B) 참조)에 상당하는 구성으로 하여도 좋다.
도 15의 (A)에서는 상면에서 보았을 때 접속부(140)가 표시부의 아래쪽에 위치하는 예를 나타내었지만 특별히 한정되지 않는다. 접속부(140)는 상면에서 보았을 때 표시부의 위쪽, 오른쪽, 왼쪽, 아래쪽 중 적어도 하나의 부분에 제공되면 좋고, 표시부의 4변을 둘러싸도록 제공되어도 좋다. 또한 접속부(140)는 하나이어도 좋고 복수이어도 좋다.
도 15의 (B)에 도 15의 (A)에서의 일점쇄선 X1-X2 간, Y1-Y2 간, 및 Y3-Y4 간의 단면도를 나타내었다.
도 15의 (B)에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(100C)는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 발광 디바이스(130a, 130b, 130c, 130e) 및 수광 디바이스(150d)(도 19의 (B) 참조)가 제공되고, 이들 발광 디바이스와 수광 디바이스를 덮도록 보호층(131)이 제공된다. 보호층(131) 위에는 수지층(119)으로 기판(120)이 접합된다.
트랜지스터를 포함하는 층(101)에는 예를 들어 기판에 복수의 트랜지스터가 제공되고, 이들 트랜지스터를 덮도록 절연층이 제공된 적층 구조를 적용할 수 있다. 트랜지스터를 포함하는 층(101)의 구성예는 실시형태 4에서 후술한다.
발광 디바이스(130a, 130b, 130c, 130e)는 각각 다른 색의 광을 발한다. 발광 디바이스(130a, 130b, 130c)는 예를 들어 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 광을 발하는 조합인 것이 바람직하다. 발광 디바이스(130e)는 예를 들어 백색(W)의 광을 발하는 것이 바람직하다.
발광 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 EL층을 가진다. 본 명세서 등에서는 한 쌍의 전극 중 한쪽을 화소 전극이라고 기재하고, 다른 쪽을 공통 전극이라고 기재하는 경우가 있다.
발광 디바이스가 가지는 한 쌍의 전극 중 한쪽 전극은 양극으로서 기능하고, 다른 쪽 전극은 음극으로서 기능한다. 이하에서는 화소 전극이 양극으로서 기능하고, 공통 전극이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다.
발광 디바이스(130a)는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위의 화소 전극(111a)과, 화소 전극(111a) 위의 제 1 층(113a)과, 제 1 층(113a) 위의 제 6 층(114)과, 제 6 층(114) 위의 공통 전극(115)을 가진다. 발광 디바이스(130a)에서 제 1 층(113a)과 제 6 층(114)을 통틀어 EL층이라고 할 수 있다.
제 1 층(113a)은 화소 전극(111a) 위의 제 1 정공 주입층(181a)과, 제 1 정공 주입층(181a) 위의 제 1 정공 수송층(182a)과, 제 1 정공 수송층(182a) 위의 제 1 발광층(183a)과, 제 1 발광층(183a) 위의 제 1 전자 수송층(184a)을 가진다.
제 6 층(114)은 예를 들어 전자 주입층을 가진다. 또는 제 6 층(114)은 전자 수송층과 전자 주입층의 적층을 가져도 좋다.
발광 디바이스(130b)는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위의 화소 전극(111b)과, 화소 전극(111b) 위의 제 2 층(113b)과, 제 2 층(113b) 위의 제 6 층(114)과, 제 6 층(114) 위의 공통 전극(115)을 가진다. 발광 디바이스(130b)에서 제 2 층(113b)과 제 6 층(114)을 통틀어 EL층이라고 할 수 있다.
제 2 층(113b)은 화소 전극(111b) 위의 제 2 정공 주입층(181b)과, 제 2 정공 주입층(181b) 위의 제 2 정공 수송층(182b)과, 제 2 정공 수송층(182b) 위의 제 2 발광층(183b)과, 제 2 발광층(183b) 위의 제 2 전자 수송층(184b)을 가진다.
발광 디바이스(130c)는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위의 화소 전극(111c)과, 화소 전극(111c) 위의 제 3 층(113c)과, 제 3 층(113c) 위의 제 6 층(114)과, 제 6 층(114) 위의 공통 전극(115)을 가진다. 발광 디바이스(130c)에서 제 3 층(113c)과 제 6 층(114)을 통틀어 EL층이라고 할 수 있다.
제 3 층(113c)은 화소 전극(111c) 위의 제 3 정공 주입층(181c)과, 제 3 정공 주입층(181c) 위의 제 3 정공 수송층(182c)과, 제 3 정공 수송층(182c) 위의 제 3 발광층(183c)과, 제 3 발광층(183c) 위의 제 3 전자 수송층(184c)을 가진다.
발광 디바이스(130a, 130b, 130c)는 각각 다른 색의 광을 발한다. 발광 디바이스(130a, 130b, 130c)는 예를 들어 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 광을 발하는 조합인 것이 바람직하다.
발광 디바이스(130e)는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위의 화소 전극(111e)과, 화소 전극(111e) 위의 제 5 층(113e)과, 제 5 층(113e) 위의 제 6 층(114)과, 제 6 층(114) 위의 공통 전극(115)을 가진다. 발광 디바이스(130e)에서 제 5 층(113e)과 제 6 층(114)을 통틀어 EL층이라고 할 수 있다.
제 5 층(113e)은 화소 전극(111e) 위의 제 1 발광 유닛(192e)과, 제 1 발광 유닛(192e) 위의 중간층(191e)과, 중간층(191e) 위의 제 2 발광 유닛(194e)을 가진다. 제 1 발광 유닛(192e), 중간층(191e), 및 제 2 발광 유닛(194e)에는 각각 예를 들어 도 10의 (A)에 나타낸 발광 유닛(512Q_1), 중간층(531), 및 발광 유닛(512Q_2)과 같은 구성을 적용할 수 있다. 즉 제 1 발광 유닛(192e)은 층(521), 층(522), 발광층(523Q_1), 층(524) 등을 가질 수 있다. 제 2 발광 유닛(194e)은 층(522), 발광층(523Q_2), 층(524) 등을 가질 수 있다.
수광 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 활성층을 가진다. 본 명세서 등에서는 한 쌍의 전극 중 한쪽을 화소 전극이라고 기재하고, 다른 쪽을 공통 전극이라고 기재하는 경우가 있다.
수광 디바이스가 가지는 한 쌍의 전극 중 한쪽 전극은 양극으로서 기능하고, 다른 쪽 전극은 음극으로서 기능한다. 이하에서는 화소 전극이 양극으로서 기능하고, 공통 전극이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다. 즉 화소 전극과 공통 전극 사이에 역바이어스를 인가하여 수광 디바이스를 구동함으로써 수광 디바이스에 입사하는 광을 검출하고 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
수광 디바이스(150d)(도 18의 (C) 및 도 19의 (B) 참조)는 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위의 화소 전극(111d)과, 화소 전극(111d) 위의 제 4 층(113d)과, 제 4 층(113d) 위의 제 6 층(114)과, 제 6 층(114) 위의 공통 전극(115)을 가진다.
제 4 층(113d)은 화소 전극(111d) 위의 제 4 정공 수송층(182d)과, 제 4 정공 수송층(182d) 위의 활성층(185d)과, 활성층(185d) 위의 제 4 전자 수송층(184d)을 가진다.
제 6 층(114)은 발광 디바이스와 수광 디바이스가 공통적으로 가지는 층이다. 제 6 층(114)은 상술한 바와 같이 예를 들어 전자 주입층을 가진다. 또는 제 6 층(114)은 전자 수송층과 전자 주입층의 적층을 가져도 좋다.
여기서 수광 디바이스와 발광 디바이스가 공통적으로 가지는 층은 발광 디바이스에서의 기능과 수광 디바이스에서의 기능이 서로 다른 경우가 있다. 본 명세서에서, 발광 디바이스에서의 기능을 바탕으로 구성 요소를 호칭하는 경우가 있다. 예를 들어 정공 주입층은 발광 디바이스에서 정공 주입층으로서 기능하고, 수광 디바이스에서 정공 수송층으로서 기능한다. 마찬가지로, 전자 주입층은 발광 디바이스에서 전자 주입층으로서 기능하고, 수광 디바이스에서 전자 수송층으로서 기능한다. 또한 수광 디바이스와 발광 디바이스가 공통적으로 가지는 층은 발광 디바이스에서의 기능과 수광 디바이스에서의 기능이 서로 같은 경우도 있다. 정공 수송층은 발광 디바이스 및 수광 디바이스 중 어느 쪽에서도 정공 수송층으로서 기능하고, 전자 수송층은 발광 디바이스 및 수광 디바이스 중 어느 쪽에서도 전자 수송층으로서 기능한다.
또한 도 4의 (B)에 나타낸 부화소(IRS)가 가지는 수광 디바이스에는 수광 디바이스(150d)와 같은 적층 구조를 적용할 수 있다.
공통 전극(115)은 접속부(140)에 제공된 도전층(123)에 전기적으로 접속된다. 이에 의하여 각 색의 발광 디바이스가 가지는 공통 전극(115)에는 같은 전위가 공급된다.
화소 전극과 공통 전극 중 광을 추출하는 측의 전극에는 가시광 및 적외광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극에는 가시광 및 적외광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
발광 디바이스 및 수광 디바이스의 한 쌍의 전극(화소 전극과 공통 전극)을 형성하는 재료로서는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 적절히 사용할 수 있다. 구체적으로는 인듐 주석 산화물(In-Sn 산화물, ITO라고도 함), In-Si-Sn 산화물(ITSO라고도 함), 인듐 아연 산화물(In-Zn 산화물), In-W-Zn 산화물, 알루미늄, 니켈, 및 란타넘의 합금(Al-Ni-La) 등의 알루미늄을 포함하는 합금(알루미늄 합금), 및 은과 팔라듐과 구리의 합금(Ag-Pd-Cu, APC라고도 기재함)을 들 수 있다. 이 외에, 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크로뮴(Cr), 망가니즈(Mn), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 구리(Cu), 갈륨(Ga), 아연(Zn), 인듐(In), 주석(Sn), 몰리브데넘(Mo), 탄탈럼(Ta), 텅스텐(W), 팔라듐(Pd), 금(Au), 백금(Pt), 은(Ag), 이트륨(Y), 네오디뮴(Nd) 등의 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금을 사용할 수도 있다. 이 외에, 위에서 예시하지 않은 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(예를 들어 리튬(Li), 세슘(Cs), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr)), 유로퓸(Eu), 이터븀(Yb) 등의 희토류 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금, 그래핀 등을 사용할 수 있다.
발광 디바이스 및 수광 디바이스에는 미소 공진(마이크로캐비티) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 따라서 발광 디바이스 및 수광 디바이스가 가지는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 가지는 전극(반투과 반반사 전극)인 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 대한 반사성을 가지는 전극(반사 전극)인 것이 바람직하다. 발광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 발광층으로부터 얻어지는 발광을 양쪽 전극 사이에서 공진시켜, 발광 디바이스로부터 방출되는 광을 강하게 할 수 있다. 수광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 활성층이 받은 광을 양쪽 전극 사이에서 공진시켜 상기 광을 강하게 하여, 수광 디바이스의 검출 정도를 높일 수 있다.
또한 반투과 반반사 전극은 반사 전극과 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극(투명 전극이라고도 함)의 적층 구조를 가질 수 있다.
투명 전극의 광 투과율은 40% 이상으로 한다. 예를 들어 발광 디바이스에는 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광) 투과율이 40% 이상인 전극을 사용하는 것이 바람직하다. 반투과 반반사 전극의 가시광 반사율은 10% 이상 95% 이하, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다. 반사 전극의 가시광 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하로 한다. 또한 이들 전극의 저항률은 1×10-2Ωcm 이하가 바람직하다. 또한 이들 전극의 근적외광(파장 750nm 이상 1300nm 이하의 광)의 투과율 또는 반사율은 가시광의 투과율 또는 반사율과 마찬가지로 상기 수치 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 제 5 층(113e)은 각각 발광층을 가진다. 제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 및 제 3 층(113c)은 각각 상이한 색의 광을 발하는 발광층을 가지는 것이 바람직하다. 제 5 층(113e)에서 제 1 발광 유닛(192e)과 제 2 발광 유닛(194e)은 각각 발광층을 가진다. 복수의 발광 유닛의 발광층으로부터의 광을 합침으로써 백색 발광이 얻어지는 구성을 적용하는 것이 바람직하다. 제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 제 1 발광 유닛(192e), 및 제 2 발광 유닛(194e)은 각각 하나 또는 복수의 발광층을 가질 수 있다.
발광층은 발광 물질을 포함하는 층이다. 발광층은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 가질 수 있다. 발광 물질로서는, 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서, 근적외광을 방출하는 물질을 사용할 수도 있다.
발광 물질로서는 형광 재료, 인광 재료, 열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료, 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, 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.
발광층은 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, 양극성 재료 또는 TADF 재료를 사용하여도 좋다.
발광층은 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 디바이스의 고효율, 저전압 구동, 장수명을 동시에 실현할 수 있다.
제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 및 제 5 층(113e)은 발광층 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 전자 차단 재료, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 가져도 좋다.
발광 디바이스에는 저분자 화합물 및 고분자 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있고, 무기 화합물이 포함되어도 좋다. 발광 디바이스를 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
예를 들어 제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 및 제 5 층(113e)은 각각 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 하나 이상을 가져도 좋다.
제 6 층(114)은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 하나 이상을 가질 수 있다. 예를 들어 화소 전극(111a, 111b, 111c, 111e)이 양극으로서 기능하고 공통 전극(115)이 음극으로서 기능하는 경우, 제 6 층(114)은 전자 주입층을 가지는 것이 바람직하다.
정공 주입층은 양극으로부터 정공 수송층에 정공을 주입하는 층이고, 정공 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 재료로서는, 방향족 아민 화합물, 및 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함한 복합 재료 등을 들 수 있다.
발광 디바이스에서, 정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 층이다. 수광 디바이스에서, 정공 수송층은 입사한 광에 기초하여 활성층에서 발생한 정공을 양극으로 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이다. 정공 수송성 재료로서는, 정공 이동도가 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, 퓨란 유도체 등), 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
발광 디바이스에서, 전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층으로 수송하는 층이다. 수광 디바이스에서, 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, 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, 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.
전자 주입층으로서는 예를 들어 리튬, 세슘, 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 8-(퀴놀리놀레이토)리튬(약칭: Liq), 2-(2-피리딜)페놀레이토리튬(약칭: LiPP), 2-(2-피리딜)-3-피리디놀레이토리튬(약칭: LiPPy), 4-페닐-2-(2-피리딜)페놀레이토리튬(약칭: LiPPP), 리튬 산화물(LiOx), 탄산 세슘 등과 같은 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다.
또는 전자 주입층으로서는 전자 수송성 재료를 사용하여도 좋다. 예를 들어 비공유 전자쌍을 가지고, 전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 화합물을 전자 수송성 재료에 사용할 수 있다. 구체적으로는 피리딘 고리, 다이아진 고리(피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리), 트라이아진 고리 중 적어도 하나를 가지는 화합물을 사용할 수 있다.
또한 비공유 전자쌍을 가지는 유기 화합물의 최저 비점유 분자 궤도(LUMO: Lowest Unoccupied Molecular Orbital)가 -3.6eV 이상 -2.3eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 일반적으로 CV(사이클릭 볼타메트리), 광전자 분광법, 광 흡수 분광법, 역광전자 분광법 등에 의하여 유기 화합물의 최고 점유 분자 궤도(HOMO: highest occupied Molecular Orbital) 준위 및 LUMO 준위를 추산할 수 있다.
예를 들어 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: BPhen), 2,9-비스(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen), 다이퀴녹살리노[2,3-a:2',3'-c]페나진(약칭: HATNA), 2,4,6-트리스[3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: TmPPPyTz) 등을, 비공유 전자쌍을 가지는 유기 화합물에 사용할 수 있다. 또한 NBPhen은 BPhen과 비교하여 유리 전이 온도(Tg)가 높으므로 내열성이 우수하다.
또한 복수 종류의 물질을 혼합한 재료(복합 재료라고도 함)를 제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 또는 제 5 층(113e)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 알칼리 금속, 알칼리 금속 화합물, 또는 알칼리 금속 착체와 전자 수송성 재료를 포함하는 복합 재료를 제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 또는 제 5 층(113e)에 사용할 수 있다. 또한 전자 수송성 재료의 HOMO 준위가 -6.0eV 이상인 것이 더 바람직하다.
또는 억셉터성 재료와 정공 수송성 재료의 복합 재료를 제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 또는 제 5 층(113e)에 사용할 수 있다. 구체적으로는 억셉터성 재료와 -5.7eV 이상 -5.4eV 이하의 비교적 깊은 HOMO 준위를 가지는 물질의 복합 재료를 제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 또는 제 5 층(113e)에 사용할 수 있다. 상기 복합 재료를 제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 또는 제 5 층(113e)에 사용함으로써 발광 디바이스의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 또는 제 5 층(113e)에 상술한 복합 재료를 사용하는 발광 디바이스를 Recombination-Site Tailoring Injection 구조(ReSTI 구조)라고 하는 경우가 있다.
제 4 층(113d)은 활성층(185d)을 가진다.
또한 도 4의 (B)에 나타낸 부화소(IRS)가 가지는 수광 디바이스에도 제 4 층(113d)의 구성을 적용할 수 있다. 또한 부화소(IRS)가 가지는 수광 디바이스는 제 4 층(113d)과 같은 구성의 활성층을 가져도 좋고, 상이한 구성의 활성층을 가져도 좋다. 예를 들어 수광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써 활성층의 구성이 같아도 부화소(IRS)가 가지는 수광 디바이스와 수광 디바이스(150d)에서 상이한 파장의 광을 검출할 수 있다. 또한 부화소(IRS)가 가지는 수광 디바이스와 수광 디바이스(150d) 간에서 화소 전극의 두께 또는 광학 조정층의 두께를 변경함으로써 마이크로캐비티 구조를 제작할 수 있다. 이 경우 부화소(IRS)가 가지는 수광 디바이스에 제 4 층(113d)과 동일한 구성을 적용할 수 있는 경우도 있다.
활성층(185d)은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는 실리콘 등의 무기 반도체 및 유기 화합물을 포함한 유기 반도체를 들 수 있다. 본 실시형태에서는 활성층(185d)이 가지는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예를 제시한다. 유기 반도체를 사용함으로써, 발광층과 활성층을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있기 때문에, 제조 장치를 공통화할 수 있어 바람직하다.
활성층(185d)이 가지는 n형 반도체 재료로서는 풀러렌(예를 들어 C60 풀러렌, C70 풀러렌 등), 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 π전자가 크게 확장되어 있음에도 불구하고 전자 수용성이 높아진다. 전자 수용성이 높으면 전하 분리가 고속으로 효율적으로 일어나기 때문에 수광 디바이스에 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), 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 반도체 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, 퀴논 유도체 등을 들 수 있다.
활성층(185d)이 가지는 p형 반도체 재료로서는, 구리(II) 프탈로사이아닌(Copper(II) phthalocyanine; CuPc), 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP), 아연 프탈로사이아닌(Zinc Phthalocyanine; ZnPc), 주석(II)프탈로사이아닌(SnPc), 퀴나크리돈 등의 전자 공여성의 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
또한 p형 반도체 재료로서는, 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체, 방향족 아민 골격을 가지는 화합물 등을 들 수 있다. 또한 p형 반도체 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, 폴리페닐렌바이닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리바이닐카바졸 유도체, 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 평면에 가까운 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(185d)은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성하는 것이 바람직하다. 또는 활성층(185d)은 n형 반도체와 p형 반도체를 적층하여 형성하여도 좋다.
제 4 층(113d)은 활성층(185d) 이외의 층으로서 정공 수송성이 높은 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 가져도 좋다. 또한 제 4 층(113d)은 제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 및 제 5 층(113e)에 사용할 수 있는 각종 기능층을 가져도 좋다.
수광 디바이스에는 저분자 화합물 및 고분자 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있고, 무기 화합물이 포함되어도 좋다. 수광 디바이스를 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
예를 들어 정공 수송성 재료로서, 폴리(3,4-에틸렌다이옥시싸이오펜)/(폴리스타이렌설폰산)(약칭: PEDOT/PSS) 등의 고분자 화합물, 및 몰리브데넘 산화물, 아이오딘화 구리(CuI) 등의 무기 화합물을 사용할 수 있다. 또한 전자 수송성 재료로서 산화 아연(ZnO) 등의 무기 화합물을 사용할 수 있다.
또한 활성층(185d)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.
또한 활성층(185d)은 3종류 이상의 재료를 혼합하여도 좋다. 예를 들어 파장 영역을 확대하는 목적으로 n형 반도체 재료와 p형 반도체 재료에 더하여 제 3 재료를 혼합하여도 좋다. 이때 제 3 재료는 저분자 화합물이어도 고분자 화합물이어도 좋다.
발광 디바이스(130a, 130b, 130c, 130e), 및 수광 디바이스(150d) 위에 보호층(131)을 가지는 것이 바람직하다. 보호층(131)을 제공함으로써 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
보호층(131)의 도전성은 불문한다. 보호층(131)으로서는 절연막, 반도체막, 및 도전막 중 적어도 한 종류를 사용할 수 있다.
보호층(131)이 무기막을 가짐으로써 공통 전극(115)의 산화를 방지하거나 발광 디바이스(130a, 130b, 130c, 130e), 및 수광 디바이스(150d)에 불순물(수분, 산소 등)이 들어가는 것을 억제하는 등, 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 열화를 억제하여 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
보호층(131)에는 예를 들어 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 및 질화산화 절연막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 산화 절연막으로서는 산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 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, 산화질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 질화산화 절연막으로서는 질화산화 실리콘막, 질화산화 알루미늄막 등을 들 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 산화질화물이란 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화물이란 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다.
보호층(131)은 각각 질화 절연막 또는 질화산화 절연막을 가지는 것이 바람직하고, 질화 절연막을 가지는 것이 더 바람직하다.
또한 보호층(131)에는 In-Sn 산화물(ITO라고도 함), In-Zn 산화물, Ga-Zn 산화물, Al-Zn 산화물, 또는 인듐 갈륨 아연 산화물(In-Ga-Zn 산화물, IGZO라고도 함) 등을 포함하는 무기막을 사용할 수도 있다. 상기 무기막은 고저항인 것이 바람직하고, 구체적으로는 공통 전극(115)보다 고저항인 것이 바람직하다. 상기 무기막은 질소를 더 포함하여도 좋다.
발광 디바이스의 발광을 보호층(131)을 통하여 추출하는 경우, 보호층(131)은 가시광에 대한 투과성이 높은 것이 바람직하다. 예를 들어 ITO, IGZO, 및 산화 알루미늄은 각각 가시광에 대한 투과성이 높은 무기 재료이기 때문에 바람직하다.
보호층(131)으로서는 예를 들어 산화 알루미늄막과, 산화 알루미늄막 위의 질화 실리콘막의 적층 구조, 또는 산화 알루미늄막과, 산화 알루미늄막 위의 IGZO막의 적층 구조 등을 사용할 수 있다. 상기 적층 구조를 사용함으로써, EL층 측에 들어가는 불순물(물, 산소 등)을 억제할 수 있다.
또한 보호층(131)은 유기막을 가져도 좋다. 예를 들어 보호층(131)은 유기막과 무기막의 양쪽을 가져도 좋다.
화소 전극(111a, 111b, 111c, 111d, 111e) 각각의 단부는 절연층(121)으로 덮여 있다.
본 명세서 등에 있어서 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세 메탈 마스크)을 사용하여 제작되는 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조의 디바이스라고 하는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에 있어서, 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하지 않고 제작되는 디바이스를 MML(메탈 마스크리스) 구조의 디바이스라고 하는 경우가 있다.
본 명세서 등에 있어서 각 색의 발광 디바이스(여기서는 청색(B), 녹색(G), 및 적색(R))의 발광층을 구분 형성하거나 구분 도포하는 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 하는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에 있어서 백색의 광을 발할 수 있는 발광 디바이스를 백색 발광 디바이스라고 하는 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 하나 이상의 발광층을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 백색 발광을 얻기 위해서는 2개 이상의 발광층을 각각의 발광이 보색 관계가 되도록 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 발광 디바이스가 3개 이상의 발광층을 가지는 경우도 마찬가지이다.
탠덤 구조의 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 2개 이상의 복수의 발광 유닛을 포함하고, 각 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 백색 발광을 얻기 위해서는 복수의 발광 유닛의 발광층으로부터의 광을 조합하여 백색 발광이 얻어지는 구성으로 하면 좋다. 또한 백색 발광이 얻어지는 구성에 대해서는 싱글 구조의 구성과 마찬가지이다. 또한 탠덤 구조의 디바이스에서는, 복수의 발광 유닛 사이에 전하 발생층 등의 중간층이 제공되는 것이 바람직하다.
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 억제하려고 하는 경우에는, SBS 구조의 발광 디바이스를 사용하는 것이 적합하다. 한편 백색 발광 디바이스는 제조 공정이 SBS 구조의 발광 디바이스보다 간단하기 때문에 제조 비용을 낮게 할 수 있거나 제조 수율을 높게 할 수 있어 적합하다.
또한 본 실시형태에서는 수광 디바이스가 싱글 구조인 예를 나타내었지만 탠덤 구조를 적용하여도 좋다.
본 실시형태의 표시 장치는 발광 디바이스들 간의 거리를 좁힐 수 있다. 구체적으로는 발광 디바이스들 간의 거리를 1μm 이하, 바람직하게는 500nm 이하, 더 바람직하게는 200nm 이하, 100nm 이하, 90nm 이하, 70nm 이하, 50nm 이하, 30nm 이하, 20nm 이하, 15nm 이하, 또는 10nm 이하로 할 수 있다. 환언하면 본 실시형태의 표시 장치는 제 1 층(113a)의 측면과 제 2 층(113b)의 측면의 간격 또는 제 2 층(113b)의 측면과 제 3 층(113c)의 측면의 간격이 1μm 이하인 영역을 가지고, 바람직하게는 0.5μm(500nm) 이하인 영역을 가지고, 더 바람직하게는 100nm 이하인 영역을 가진다.
또한 발광 디바이스와 수광 디바이스 간의 거리도 상기 범위로 할 수 있다. 또한 발광 디바이스와 수광 디바이스 간의 누설을 억제하기 위하여 발광 디바이스들 간의 거리보다 발광 디바이스와 수광 디바이스 간의 거리를 넓게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 발광 디바이스와 수광 디바이스 간의 거리는 8μm 이하, 5μm 이하, 또는 3μm 이하로 할 수 있다.
[표시 장치의 제작 방법예]
다음으로 도 16 내지 도 19를 사용하여 표시 장치의 제작 방법예에 대하여 설명한다. 도 16의 (A) 내지 (D)에는 도 15의 (A)에서의 일점쇄선 X1-X2 간의 단면도와, X3-X4 간의 단면도와, Y1-Y2 간의 단면도를 나란히 나타내었다. 도 17 내지 도 19에 대해서도 도 16과 마찬가지이다.
표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 및 도전막 등)은 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 진공 증착법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, ALD법 등을 사용하여 형성할 수 있다. CVD법으로서는 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced CVD)법 및 열 CVD법 등이 있다. 또한 열 CVD법 중 하나에 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법이 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 및 도전막 등)은 스핀 코팅, 딥, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
특히 발광 디바이스의 제작에는 증착법 등의 진공 프로세스, 및 스핀 코팅법, 잉크젯법 등의 용액 프로세스를 사용할 수 있다. 증착법으로서는 스퍼터링법, 이온 플레이팅법, 이온 빔 증착법, 분자선 증착법, 진공 증착법 등의 물리 증착법(PVD법), 및 화학 증착법(CVD법) 등을 들 수 있다. 특히 EL층에 포함되는 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층 등)은 증착법(진공 증착법 등), 도포법(딥 코팅법, 다이 코팅법, 바 코팅법, 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법 등), 인쇄법(잉크젯법, 스크린(공판 인쇄)법, 오프셋(평판 인쇄)법, 플렉소(철판 인쇄)법, 그라비어법, 또는 마이크로 콘택트법 등) 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막을 가공할 때, 포토리소그래피법 등을 사용하여 가공할 수 있다. 또는 나노 임프린트법, 샌드 블라스트법, 리프트 오프법 등에 의하여 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등의 차폐 마스크를 사용한 성막 방법에 의하여 섬 형상의 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법으로서 대표적으로는 다음 2가지 방법이 있다. 하나는 가공하려고 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 식각 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 가지는 박막을 성막한 후에, 노광, 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 혼합시킨 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 사용하는 광으로서는 극자외(EUV: Extreme Ultra-violet)광 또는 X선이 있다. 또한 노광에 사용되는 광 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있어 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는 포토마스크를 사용하지 않아도 된다.
박막의 식각에는 건식 식각법, 습식 식각법, 샌드 블라스트법 등을 사용할 수 있다.
우선 도 16의 (A)에 나타낸 바와 같이 트랜지스터를 포함하는 층(101) 위에 화소 전극(111a, 111b, 111c, 111d, 111e) 및 도전층(123)을 형성한다. 각 화소 전극은 표시부에 제공되고, 도전층(123)은 접속부(140)에 제공된다.
다음으로, 화소 전극(111a, 111b, 111c, 111d, 111e)의 단부 및 도전층(123)의 단부를 덮는 절연층(121)을 형성한다.
그리고 도 16의 (B)에 나타낸 바와 같이 각 화소 전극 위 및 절연층(121) 위에 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)을 이 순서대로 형성하고, 제 1 전자 수송층(184A) 위에 제 1 희생층(118A)을 형성하고, 제 1 희생층(118A) 위에 제 2 희생층(119A)을 형성한다.
도 16의 (B)에서는 Y1-Y2 간의 단면도에서 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 제 1 전자 수송층(184A), 제 1 희생층(118A), 및 제 2 희생층(119A)이 모두 도전층(123) 위에 제공되는 예를 나타내었지만 이에 한정되지 않는다.
예를 들어 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 제 1 전자 수송층(184A), 및 제 1 희생층(118A)은 도전층(123)과 중첩되지 않아도 된다. 또한 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)의 접속부(140) 측의 단부가 제 1 희생층(118A) 및 제 2 희생층(119A)의 단부보다 내측에 위치하여도 좋다. 예를 들어 성막 영역을 규정하기 위한 마스크(에어리어 마스크, 러프 메탈 마스크 등이라고도 함)를 사용함으로써, 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)과, 제 1 희생층(118A) 및 제 2 희생층(119A)에서 성막되는 영역을 다르게 할 수 있다. 본 발명의 일 형태에서는 레지스트 마스크를 사용하여 발광 디바이스를 형성하지만, 상술한 바와 같이 에어리어 마스크와 조합함으로써 비교적 간단한 프로세스로 발광 디바이스를 제작할 수 있다.
화소 전극으로서 사용할 수 있는 재료는 상술한 바와 같다. 화소 전극의 형성에는 예를 들어 스퍼터링법 또는 진공 증착법을 사용할 수 있다.
절연층(121)은 무기 절연막 및 유기 절연막 중 한쪽 또는 양쪽을 사용한 단층 구조 또는 적층 구조로 할 수 있다.
절연층(121)에는 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 폴리실록산 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 및 페놀 수지 등의 유기 절연 재료를 사용할 수 있다. 또한 절연층(121)으로서는 보호층(131)에 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다.
화소 전극의 단부를 덮는 절연층(121)으로서 무기 절연막을 사용하면, 유기 절연막을 사용하는 경우에 비하여 발광 디바이스에 불순물이 들어가기 어려우므로, 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다. 화소 전극의 단부를 덮는 절연층(121)으로서 유기 절연막을 사용하면, 무기 절연막을 사용하는 경우에 비하여 단차 피복성이 높아, 화소 전극의 형상의 영향을 받기 어렵다. 그러므로 발광 디바이스의 단락을 방지할 수 있다. 구체적으로는 절연층(121)으로서 유기 절연막을 사용하면 절연층(121)의 형상을 테이퍼 형상 등으로 가공할 수 있다. 또한 본 명세서 등에서 테이퍼 형상이란, 구조의 측면의 적어도 일부가 기판 면에 대하여 경사져 제공되어 있는 형상을 가리킨다. 예를 들어 경사진 측면과 기판 면이 이루는 각(테이퍼각이라고도 함)이 90° 미만인 영역을 가지는 것이 바람직하다.
또한 절연층(121)은 제공하지 않아도 된다. 절연층(121)을 제공하지 않음으로써 부화소의 개구율을 높일 수 있다. 또는 부화소들 간의 거리를 좁힐 수 있어 표시 장치의 정세도 또는 해상도를 높일 수 있다.
제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)은 각각 추후에 제 1 정공 주입층(181a), 제 1 정공 수송층(182a), 제 1 발광층(183a), 및 제 1 전자 수송층(184a)이 되는 층이다. 그러므로 각각 상술한 제 1 정공 주입층(181a), 제 1 정공 수송층(182a), 제 1 발광층(183a), 및 제 1 전자 수송층(184a)에 적용할 수 있는 구성을 적용할 수 있다. 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다. 또한 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)은 각각 프리믹스 재료를 사용하여 형성되어도 좋다. 또한 본 명세서 등에 있어서 프리믹스 재료란, 복수의 재료를 미리 배합 또는 혼합한 복합 재료이다.
본 실시형태에서는 희생층이, 제 1 희생층과 제 2 희생층의 2층 구조인 예를 나타내었지만, 희생층은 단층 구조이어도 3층 이상의 적층 구조이어도 좋다. 희생층에는 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A), 그리고 추후의 공정에서 형성되는 각종 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층, 및 활성층 등)의 가공 조건에 대한 내성이 높은 막, 구체적으로는 식각 선택비가 큰 막을 사용한다.
희생층의 형성에는 예를 들어 스퍼터링법, ALD법(열 ALD법, PEALD법), 또는 진공 증착법을 사용할 수 있다. 또한 EL층에 대한 대미지가 적은 형성 방법이 바람직하고, 스퍼터링법보다 ALD법 또는 진공 증착법을 사용하여 희생층을 형성하는 것이 바람직하다.
희생층으로서는 습식 식각법으로 제거될 수 있는 막을 사용하는 것이 바람직하다. 습식 식각법을 사용함으로써, 건식 식각법을 사용하는 경우에 비하여 희생층 가공 시에 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)에 가해지는 대미지를 저감할 수 있다.
본 실시형태의 표시 장치의 제작 방법에 있어서, 각종 희생층의 가공 공정에서 발광 디바이스 및 수광 디바이스를 구성하는 각종 기능층(정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 활성층, 및 전자 수송층 등)이 가공되기 어렵고, 기능층의 가공 공정에서 각종 희생층이 가공되기 어려운 것이 바람직하다. 희생층의 재료, 가공 방법, 및 기능층의 가공 방법은 이를 고려하여 선택하는 것이 바람직하다.
희생층으로서는 예를 들어 금속막, 합금막, 금속 산화물막, 반도체막, 무기 절연막 등의 무기막을 사용할 수 있다.
희생층에는 예를 들어 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 타이타늄, 알루미늄, 이트륨, 지르코늄, 및 탄탈럼 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다.
또한 희생층에는 In-Ga-Zn 산화물 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 희생층으로서 예를 들어 스퍼터링법을 사용하여 In-Ga-Zn 산화물막을 형성할 수 있다. 또한 산화 인듐, In-Zn 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), 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 선택된 1종류 또는 복수 종류)을 사용하여도 좋다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 또는 이트륨에서 선택된 1종류 또는 복수 종류로 하는 것이 바람직하다.
또한 희생층으로서는 보호층(131)에 사용할 수 있는 각종 무기 절연막을 사용할 수 있다. 특히 산화 절연막은 질화 절연막에 비하여 EL층과의 밀착성이 높기 때문에 바람직하다. 예를 들어 희생층에는 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 사용할 수 있다. 희생층으로서 예를 들어 ALD법을 사용하여 산화 알루미늄막을 형성할 수 있다. ALD법을 사용함으로써 하지(특히 EL층 등)에 대한 대미지를 저감할 수 있기 때문에 바람직하다.
예를 들어 희생층으로서, 스퍼터링법을 사용하여 형성한 In-Ga-Zn 산화물막과, In-Ga-Zn 산화물막 위에 ALD법을 사용하여 형성한 산화 알루미늄막의 적층 구조를 적용할 수 있다. 또한 희생층으로서, ALD법을 사용하여 형성한 산화 알루미늄막과, 산화 알루미늄막 위에 스퍼터링법을 사용하여 형성한 In-Ga-Zn 산화물막의 적층 구조를 적용할 수 있다. 또한 희생층으로서, ALD법을 사용하여 형성한 산화 알루미늄막의 단층 구조를 적용할 수 있다.
다음으로 도 16의 (C)에 나타낸 바와 같이 제 2 희생층(119A) 위에 레지스트 마스크(190a)를 형성한다. 레지스트 마스크는 감광성 수지(포토레지스트)를 도포하고, 노광 및 현상을 수행함으로써 형성할 수 있다. 레지스트 마스크(190a)는 화소 전극(111a)과 중첩되는 위치에 제공한다. 레지스트 마스크(190a)는 화소 전극(111b, 111c, 111d, 111e) 및 도전층(123)과 중첩되지 않는 것이 바람직하다. 레지스트 마스크(190a)가 화소 전극(111b, 111c, 111d, 111e) 또는 도전층(123)과 중첩되는 경우, 이들 사이에 절연층(121)을 개재하는 것이 바람직하다.
그리고 도 16의 (D)에 나타낸 바와 같이 레지스트 마스크(190a)를 사용하여 제 2 희생층(119A)의 일부를 제거한다. 이에 의하여 제 2 희생층(119A)에서 레지스트 마스크(190a)와 중첩되지 않은 영역을 제거할 수 있다. 따라서 화소 전극(111a)과 중첩되는 위치에 제 2 희생층(119a)이 잔존한다. 그 후 레지스트 마스크(190a)를 제거한다.
다음으로 도 17의 (A)에 나타낸 바와 같이 제 2 희생층(119a)을 사용하여 제 1 희생층(118A)의 일부를 제거한다. 이에 의하여 제 1 희생층(118A)에서 제 2 희생층(119a)과 중첩되지 않은 영역을 제거할 수 있다. 따라서 화소 전극(111a)과 중첩되는 위치에 제 1 희생층(118a)과 제 2 희생층(119a)의 적층 구조가 잔존한다.
다음으로 도 17의 (B)에 나타낸 바와 같이 제 1 희생층(118a) 및 제 2 희생층(119a)을 사용하여 제 1 정공 주입층(181A)의 일부, 제 1 정공 수송층(182A)의 일부, 제 1 발광층(183A)의 일부, 및 제 1 전자 수송층(184A)의 일부를 제거한다. 이에 의하여 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)에서 제 1 희생층(118a) 및 제 2 희생층(119a)과 중첩되지 않은 영역을 제거할 수 있다. 따라서 화소 전극(111b, 111c, 111d, 111e) 및 도전층(123)이 노출된다. 그리고 화소 전극(111a) 위에 제 1 정공 주입층(181a), 제 1 정공 수송층(182a), 제 1 발광층(183a), 제 1 전자 수송층(184a), 제 1 희생층(118a), 및 제 2 희생층(119a)의 적층 구조가 잔존한다. 또한 제 1 정공 주입층(181a), 제 1 정공 수송층(182a), 제 1 발광층(183a), 및 제 1 전자 수송층(184a)의 적층 구조를 제 1 층(113a)이라고도 기재한다.
제 1 희생층(118A) 및 제 2 희생층(119A)은 각각 습식 식각법 또는 건식 식각법으로 가공할 수 있다. 제 1 희생층(118A) 및 제 2 희생층(119A)의 가공은 이방성 식각으로 수행하는 것이 바람직하다.
습식 식각법을 사용함으로써 건식 식각법을 사용하는 경우에 비하여 희생층 가공 시에 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)에 가해지는 대미지를 저감할 수 있다. 습식 식각법을 사용하는 경우, 예를 들어 현상액, 수산화 테트라메틸 암모늄염 수용액(TMAH), 희석된 플루오린화 수소산, 옥살산, 인산, 아세트산, 질산, 또는 이들의 혼합 액체를 사용한 약액 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 건식 식각법을 사용하는 경우에는 식각 가스에 산소를 포함하는 가스를 사용하지 않음으로써, 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)의 열화를 억제할 수 있다. 건식 식각법을 사용하는 경우, 예를 들어 CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, 또는 He 등의 비활성 기체를 포함하는 가스를 식각 가스에 사용하는 것이 바람직하다.
희생층을 적층 구조로 함으로써 레지스트 마스크(190a)를 사용하여 일부의 층을 가공하고 레지스트 마스크(190a)를 제거한 후 상기 일부의 층을 하드 마스크로서 사용하여 나머지 층을 가공할 수 있다.
예를 들어 레지스트 마스크(190a)를 사용하여 제 2 희생층(119A)을 가공한 후, 산소 플라스마를 사용한 애싱 등에 의하여 레지스트 마스크(190a)를 제거한다. 이때 제 1 희생층(118A)이 최표면에 위치하고, 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)은 노출되지 않기 때문에, 레지스트 마스크(190a)의 제거 공정에서 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)에 대미지가 가해지는 것을 억제할 수 있다. 그리고 제 2 희생층(119a)을 하드 마스크로서 사용하여 제 1 희생층(118A)을 가공할 수 있고, 제 1 희생층(118a)과 제 2 희생층(119a)을 하드 마스크로서 사용하여 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)을 가공할 수 있다.
제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)의 가공은 이방성 식각으로 수행하는 것이 바람직하다. 특히 이방성의 건식 식각이 바람직하다. 식각 가스로서는 질소를 포함하는 가스, 수소를 포함하는 가스, 비활성 기체를 포함하는 가스, 질소 및 아르곤을 포함하는 가스, 또는 질소 및 수소를 포함하는 가스 등을 사용하는 것이 바람직하다. 식각 가스에 산소를 포함하는 가스를 사용하지 않음으로써, 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)의 열화를 억제할 수 있다.
다음으로 도 17의 (C)에 나타낸 바와 같이, 제 2 희생층(119a), 화소 전극(111b, 111c, 111d, 111e), 및 절연층(121) 위에 제 2 정공 주입층(181B), 제 2 정공 수송층(182B), 제 2 발광층(183B), 및 제 2 전자 수송층(184B)을 이 순서대로 형성하고, 제 2 전자 수송층(184B) 위에 제 1 희생층(118B)을 형성하고, 제 1 희생층(118B) 위에 제 2 희생층(119B)을 형성한다.
제 2 정공 주입층(181B), 제 2 정공 수송층(182B), 제 2 발광층(183B), 및 제 2 전자 수송층(184B)은 각각 추후에 제 2 정공 주입층(181b), 제 2 정공 수송층(182b), 제 2 발광층(183b), 및 제 2 전자 수송층(184b)이 되는 층이다. 제 2 발광층(183b)은 제 1 발광층(183a)과 다른 색의 광을 발한다. 제 2 정공 주입층(181b), 제 2 정공 수송층(182b), 제 2 발광층(183b), 및 제 2 전자 수송층(184b)에 적용할 수 있는 구성 및 재료 등은 각각 제 1 정공 주입층(181a), 제 1 정공 수송층(182a), 제 1 발광층(183a), 및 제 1 전자 수송층(184a)과 같다. 제 2 정공 수송층(182B), 제 2 발광층(183B), 및 제 2 전자 수송층(184B)은 각각 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)과 같은 방법을 사용하여 성막할 수 있다.
제 1 희생층(118B) 및 제 2 희생층(119B)은 제 1 희생층(118A) 및 제 2 희생층(119A)에 적용할 수 있는 재료를 사용하여 형성할 수 있다.
다음으로 도 17의 (C)에 나타낸 바와 같이 제 1 희생층(118B) 위에 레지스트 마스크(190b)를 형성한다. 레지스트 마스크(190b)는 화소 전극(111b)과 중첩되는 위치에 제공한다.
그리고 도 18의 (A)에 나타낸 바와 같이 레지스트 마스크(190b)를 사용하여 제 2 희생층(119B)의 일부를 제거한다. 이에 의하여 제 2 희생층(119B)에서 레지스트 마스크(190b)와 중첩되지 않은 영역을 제거할 수 있다. 따라서 화소 전극(111b)과 중첩되는 위치에 제 2 희생층(119b)이 잔존한다. 그 후 레지스트 마스크(190b)를 제거한다.
다음으로 제 2 희생층(119b)을 하드 마스크로서 사용하여 제 1 희생층(118B)을 가공함으로써 제 1 희생층(118b)을 형성한다. 그리고 제 1 희생층(118b)과 제 2 희생층(119b)을 하드 마스크로서 사용하여 제 2 정공 주입층(181B), 제 2 정공 수송층(182B), 제 2 발광층(183B), 및 제 2 전자 수송층(184B)을 가공함으로써 제 2 정공 주입층(181b), 제 2 정공 수송층(182b), 제 2 발광층(183b), 및 제 2 전자 수송층(184b)을 형성한다. 또한 제 2 정공 주입층(181b), 제 2 정공 수송층(182b), 제 2 발광층(183b), 및 제 2 전자 수송층(184b)의 적층 구조를 제 2 층(113b)이라고도 기재한다.
제 1 희생층(118B) 및 제 2 희생층(119B)은 제 1 희생층(118A) 및 제 2 희생층(119A)의 가공에 적용할 수 있는 방법을 사용하여 가공할 수 있다. 제 2 정공 주입층(181B), 제 2 정공 수송층(182B), 제 2 발광층(183B), 및 제 2 전자 수송층(184B)은 제 1 정공 주입층(181A), 제 1 정공 수송층(182A), 제 1 발광층(183A), 및 제 1 전자 수송층(184A)의 가공에 적용할 수 있는 방법을 사용하여 가공할 수 있다. 레지스트 마스크(190b)는 레지스트 마스크(190a)의 제거에 적용할 수 있는 방법 및 타이밍으로 제거할 수 있다.
같은 방법으로 화소 전극(111c) 위에 제 3 층(113c), 제 1 희생층(118c), 및 제 2 희생층(119c)의 적층 구조를 형성하고, 화소 전극(111d) 위에 제 4 층(113d), 제 1 희생층(118d), 및 제 2 희생층(119d)의 적층 구조를 형성하고, 화소 전극(111e) 위에 제 5 층(113e), 제 1 희생층(118e), 및 제 2 희생층(119e)의 적층 구조를 형성한다.
또한 제 5 층(113e)을 형성하기 위하여 제공하는 레지스트 마스크는 도전층(123)에도 중첩시켜 제공하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 도 18의 (C)에 나타낸 바와 같이, 도전층(123) 위에 제 1 희생층(118e) 및 제 2 희생층(119e)의 적층 구조가 잔존한다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 다음에 수행하는 제 1 희생층 및 제 2 희생층의 제거 공정에서 도전층(123)에 대미지가 가해지는 것을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
다음으로 도 19의 (A)에 나타낸 바와 같이 제 1 희생층(118a, 118b, 118c, 118d, 118e) 및 제 2 희생층(119a, 119b, 119c, 119d, 119e)을 제거한다. 이에 의하여 화소 전극(111a) 위에서는 제 1 전자 수송층(184a)이 노출되고, 화소 전극(111b) 위에서는 제 2 전자 수송층(184b)이 노출되고, 화소 전극(111c) 위에서는 제 3 전자 수송층(184c)이 노출되고, 화소 전극(111d) 위에서는 제 4 전자 수송층(184d)이 노출되고, 화소 전극(111e) 위에서는 제 2 발광 유닛(194e)이 노출되고, 접속부(140)에서는 도전층(123)이 노출된다.
희생층의 제거 공정에는 희생층의 가공 공정과 같은 방법을 사용할 수 있다. 특히 습식 식각법을 사용함으로써, 건식 식각법을 사용하는 경우에 비하여 희생층 제거 시에 제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 제 4 층(113d), 및 제 5 층(113e)에 가해지는 대미지를 저감할 수 있다.
다음으로 도 19의 (B)에 나타낸 바와 같이 제 1 층(113a), 제 2 층(113b), 제 3 층(113c), 제 4 층(113d), 제 5 층(113e), 및 절연층(121)을 덮도록 제 6 층(114)을 형성하고, 제 6 층(114), 절연층(121), 및 도전층(123) 위에 공통 전극(115)을 형성한다.
제 6 층(114)으로서 사용할 수 있는 재료는 상술한 바와 같다. 제 6 층(114)을 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다. 또한 제 6 층(114)을 구성하는 층은 프리믹스 재료를 사용하여 형성되어도 좋다. 또한 제 6 층(114)은 불필요하면 제공하지 않아도 된다.
공통 전극(115)으로서 사용할 수 있는 재료는 상술한 바와 같다. 공통 전극(115)의 형성에는 예를 들어 스퍼터링법 또는 진공 증착법을 사용할 수 있다.
그리고, 도 19의 (B)에 나타낸 바와 같이, 공통 전극(115) 위에 보호층(131)을 형성한다.
보호층(131)에 사용할 수 있는 재료는 상술한 바와 같다. 보호층(131)의 성막 방법으로서는 진공 증착법, 스퍼터링법, CVD법, 및 ALD법 등을 들 수 있다. 보호층(131)은 단층 구조이어도 좋고, 적층 구조이어도 좋다. 예를 들어 보호층(131)은 서로 다른 성막 방법을 사용하여 형성된 2층의 적층 구조이어도 좋다.
또한 도 19의 (B)에서는 제 6 층(114)이 제 1 층(113a)과 제 2 층(113b)의 영역 등으로 파고든 예를 나타내었지만, 도 19의 (C)에 나타낸 바와 같이 상기 영역에 공극(133)이 형성되어도 좋다.
공극(133)은 예를 들어 공기, 질소, 산소, 이산화 탄소, 및 18족 원소(대표적으로는 헬륨, 네온, 아르곤, 제논, 크립톤 등) 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 가진다.
또한 공극(133)의 굴절률이 제 6 층(114)의 굴절률보다 낮은 경우, 발광 디바이스로부터 발해지는 광이 제 6 층(114)과 공극(133)의 계면에서 반사된다. 이로써 발광 디바이스로부터 발해지는 광이 인접한 화소(또는 부화소)에 입사되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의하여 다른 색의 광들이 혼색하는 것을 억제할 수 있기 때문에 표시 장치의 표시 품위를 높일 수 있다.
그리고 보호층(131) 위에 수지층(119)을 사용하여 기판(120)을 접합함으로써 도 15의 (B)에 나타낸 표시 장치(100C)를 제작할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 표시 장치의 제작 방법에서는, 섬 형상의 EL층은 메탈 마스크의 패턴에 의하여 형성되는 것이 아니라, EL층을 전체 면에 성막한 후에 가공함으로써 형성되기 때문에, 섬 형상의 EL층을 균일한 두께로 형성할 수 있다. 또한 종래 실현이 어려웠던 고정세 표시 장치 또는 고개구율의 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 수광 디바이스를 내장하고 광 검출 기능을 가지는 고정세 표시 장치 또는 고개구율의 표시 장치를 실현할 수 있다.
각 색의 발광 디바이스를 구성하는 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 제 5 층은 각각 다른 공정으로 형성한다. 따라서 각 EL층을 각 색의 발광 디바이스에 적합한 구성(재료 및 막 두께 등)으로 제작할 수 있다. 이에 의하여 특성이 양호한 발광 디바이스를 제작할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 20 및 도 21을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 고해상도 표시 장치 또는 대형 표시 장치로 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파친코기 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 장치의 표시부에 사용할 수 있다.
[표시 장치(100D)]
도 20에 표시 장치(100D)의 사시도를 나타내고, 도 21의 (A)에 표시 장치(100D)의 단면도를 나타내었다.
표시 장치(100D)는 기판(152)과 기판(151)이 접합된 구성을 가진다. 도 20에서는 기판(152)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(100D)는 표시부(162), 회로(164), 배선(165) 등을 가진다. 도 20에서는 표시 장치(100D)에 IC(173) 및 FPC(172)가 실장되어 있는 예를 나타내었다. 그러므로 도 20에 나타낸 구성은 표시 장치(100D), IC(집적 회로), 및 FPC를 가지는 표시 모듈이라고도 할 수 있다.
회로(164)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(165)은 표시부(162) 및 회로(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 20에는 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip on Film) 방식 등에 의하여 기판(151)에 IC(173)가 제공되어 있는 예를 나타내었다. IC(173)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 가지는 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(100D) 및 표시 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한 IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 21의 (A)에 표시 장치(100D)에서 FPC(172)를 포함하는 영역의 일부, 회로(164)의 일부, 표시부(162)의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 21의 (A)에 나타낸 표시 장치(100D)는 기판(151)과 기판(152) 사이에 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 발광 디바이스(130a), 및 발광 디바이스(130e) 등을 가진다. 발광 디바이스(130a)는 예를 들어 적색, 녹색, 또는 청색의 광을 발한다. 발광 디바이스(130e)는 예를 들어 백색의 광을 발한다.
여기서 표시 장치의 화소가 상이한 색을 발하는 발광 디바이스를 가지는 부화소를 3종류 가지는 경우, 상기 3개의 부화소로서는 R, G, B의 3색의 부화소, 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색의 부화소 등을 들 수 있다. 상기 부화소를 4개 가지는 경우, 상기 4개의 부화소로서는 R, G, B, 백색(W)의 4색의 부화소, R, G, B, Y의 4색의 부화소 등을 들 수 있다.
보호층(131)과 기판(152)은 접착층(142)을 개재하여 접착되어 있다. 발광 디바이스의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 21의 (A)에서는 기판(152)과 기판(151) 사이의 공간이 접착층(142)으로 충전되는, 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다. 또는 상기 공간이 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등)로 충전되는, 중공 밀봉 구조를 적용하여도 좋다. 이때 접착층(142)은 발광 디바이스와 중첩되지 않도록 제공되어 있어도 좋다. 또한 상기 공간을 테두리 형상으로 제공된 접착층(142)과는 다른 수지로 충전하여도 좋다.
발광 디바이스(130a)는 도 15의 (B)에 나타낸 발광 디바이스(130a)와 같은 적층 구조를 가지고, 발광 디바이스(130e)는 도 15의 (B)에 나타낸 발광 디바이스(130e)와 같은 적층 구조를 가진다. 발광 디바이스의 자세한 내용은 실시형태 3을 참조할 수 있다. 또한 발광 디바이스(130a)의 단부 및 발광 디바이스(130e)의 단부는 각각 보호층(131)으로 덮여 있다.
화소 전극(111a)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)가 가지는 도전층(222b)과 접속되어 있다. 화소 전극(111e)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 도전층(222c)과 접속되어 있다. 도전층(222c)은 표시부(162)의 외부에 제공된 스위치(도 3의 스위치(SW1) 참조)에 전기적으로 접속된다. 또한 화소 전극(111e)은 트랜지스터에 전기적으로 접속되어도 좋고, 발광 디바이스(130e)는 발광 디바이스(130a)와 같은 화소 회로에 전기적으로 접속되어도 좋다.
화소 전극의 단부는 절연층(121)으로 덮여 있다. 화소 전극은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 공통 전극은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다.
발광 디바이스가 발하는 광은 기판(152) 측에 사출된다. 따라서 기판(152)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
기판(151)으로부터 절연층(214)까지의 적층 구조가 실시형태 2에서의 트랜지스터를 포함하는 층(101)에 상당한다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 모두 기판(151) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
기판(151) 위에는 절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 제공되어 있다. 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 제공되며 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 층에 물 및 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 절연층은 배리어층으로서 기능할 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 트랜지스터로 외부로부터 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, 질화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 및 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.
여기서, 유기 절연막은 무기 절연막에 비하여 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로 유기 절연막은 표시 장치(100D)의 단부 근방에 개구를 가지는 것이 바람직하다. 이로써 표시 장치(100D)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(100D)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하여, 표시 장치(100D)의 단부에서 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.
평탄화층으로서 기능하는 절연층(214)에는 유기 절연막이 적합하다. 유기 절연막에 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.
도 21의 (A)에 나타낸 영역(228)에서는 절연층(214)에 개구가 형성되어 있다. 이로써 절연층(214)에 유기 절연막을 사용하는 경우에도, 절연층(214)을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100D)의 신뢰성을 높일 수 있다.
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 해치 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 장치가 가지는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 및 보텀 게이트형 중 어느 구조를 가지는 트랜지스터로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층 위아래에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 끼우는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속시키고 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동시켜도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 인가하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 인가함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터에 사용하는 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 있으므로 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. 또는 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 가져도 좋다. 실리콘으로서는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘(저온 폴리실리콘, 단결정 실리콘 등) 등을 들 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 포함한 산화물(IGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서 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 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 4로 하였을 때, Ga의 원자수비가 1 이상 3 이하이고, Zn의 원자수비가 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 5로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In의 원자수비를 1로 하였을 때, Ga의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn의 원자수비가 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로(164)가 가지는 트랜지스터와 표시부(162)가 가지는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 상이한 구조이어도 좋다. 회로(164)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상이어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(162)가 가지는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상이어도 좋다.
도 21의 (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 21의 (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)과 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
한편 도 21의 (C)에 나타낸 트랜지스터(210)에서는 절연층(225)은 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과는 중첩되지 않는다. 예를 들어 도전층(223)을 마스크로서 사용하여 절연층(225)을 가공함으로써 도 21의 (C)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 21의 (C)에서는 절연층(225) 및 도전층(223)을 덮어 절연층(215)이 제공되고, 절연층(215)의 개구를 통하여 도전층(222a) 및 도전층(222b)이 각각 저저항 영역(231n)과 접속되어 있다.
기판(151)에서 기판(152)이 중첩되지 않은 영역에는 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는 배선(165)이 도전층(166) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(172)에 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(166)은 화소 전극과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전막인 예를 나타낸 것이다. 접속부(204)의 상면에서는 도전층(166)이 노출되어 있다. 이로써 접속부(204)와 FPC(172)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속시킬 수 있다.
기판(152)의 기판(151) 측의 면에는 차광층(148)을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 기판(152)의 외측에는 각종 광학 부재를 배치할 수 있다. 광학 부재로서는 편광판, 위상차판, 광 확산층(확산 필름 등), 반사 방지층, 및 집광 필름 등을 들 수 있다. 또한 기판(152)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염을 부착되기 어렵게 하는 발수성을 가지는 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
발광 디바이스를 덮는 보호층(131)을 제공함으로써 발광 디바이스에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
표시 장치(100D)의 단부 근방의 영역(228)에서 절연층(214)의 개구를 통하여 절연층(215)과 보호층(131)이 서로 접하는 것이 바람직하다. 특히 무기 절연막들이 서로 접하는 것이 바람직하다. 이로써 유기 절연막을 통하여 외부로부터 표시부(162)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(100D)의 신뢰성을 높일 수 있다.
기판(151) 및 기판(152)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지, 금속, 합금, 반도체 등을 사용할 수 있다. 발광 디바이스로부터의 광을 추출하는 측의 기판에는 상기 광을 투과시키는 재료를 사용한다. 기판(151) 및 기판(152)에 가요성을 가지는 재료를 사용하면 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다. 또한 기판(151) 또는 기판(152)으로서 편광판을 사용하여도 좋다.
기판(151) 및 기판(152)으로서는 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지(나일론, 아라미드 등), 폴리실록산 수지, 사이클로올레핀 수지, 폴리스타이렌 수지, 폴리아마이드이미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리염화 바이닐 수지, 폴리염화 바이닐리덴 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 수지, ABS 수지, 셀룰로스 나노 섬유 등을 사용할 수 있다. 기판(151) 및 기판(152) 중 한쪽 또는 양쪽에 가요성을 가질 정도의 두께를 가지는 유리를 사용하여도 좋다.
또한 표시 장치에 원편광판을 중첩시키는 경우, 표시 장치가 가지는 기판에는 광학 등방성이 높은 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 광학 등방성이 높은 기판은 복굴절이 작다(복굴절량이 작다고도 할 수 있음).
광학등방성이 높은 기판의 위상차(retardation)값의 절댓값은 30nm 이하가 바람직하고, 20nm 이하가 더 바람직하고, 10nm 이하가 더욱 바람직하다.
광학 등방성이 높은 필름으로서는 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 및 아크릴 필름 등을 들 수 있다.
또한 기판으로서 필름을 사용하는 경우, 필름이 흡수(吸水)함으로써 표시 패널에 주름이 생기는 등 형상 변화가 일어날 우려가 있다. 그러므로 기판에는 흡수율이 낮은 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 흡수율이 1% 이하의 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 0.1% 이하의 필름을 사용하는 것이 더 바람직하고, 0.01% 이하의 필름을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
접착층으로서는 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 이들 접착제로서는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘(silicone) 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히 에폭시 수지 등 투습성이 낮은 재료가 바람직하다. 또한 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
접속층(242)으로서는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 외에, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 및 텅스텐 등의 금속, 그리고 상기 금속을 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 이들 재료를 포함한 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.
또한 투광성을 가지는 도전성 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연 등의 도전성 산화물, 또는 그래핀을 사용할 수 있다. 또는 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 타이타늄 등의 금속 재료, 혹은 상기 금속 재료가 포함되는 합금 재료를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또한 금속 재료 또는 합금 재료(또는 이들의 질화물)를 사용하는 경우에는, 투광성을 가질 정도로 얇게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 은과 마그네슘의 합금과 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면, 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이들은 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층, 및 발광 디바이스가 가지는 도전층(화소 전극 또는 공통 전극으로서 기능하는 도전층)에도 사용할 수 있다.
각 절연층에 사용할 수 있는 절연 재료로서는 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 앞의 실시형태에서 설명한 OS 트랜지스터에 사용할 수 있는 금속 산화물에 대하여 설명한다.
금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 인듐 및 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 이들에 더하여 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석 등이 포함되는 것이 바람직하다. 또한 붕소, 실리콘, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 마그네슘, 코발트 등 중에서 선택된 한 종류 또는 복수 종류가 포함되어도 좋다.
또한 금속 산화물은 스퍼터링법, 유기 금속 화학 기상 성장(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)법 등의 화학 기상 성장(CVD: Chemical Vapor Deposition)법 또는 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등에 의하여 형성할 수 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) 측정에서 얻어지는 XRD 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 또한 GIXD법은 박막법 또는 Seemann-Bohlin법이라고도 한다.
예를 들어 석영 유리 기판에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 거의 좌우 대칭이다. 한편 결정 구조를 가지는 IGZO막에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이다. XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이라는 것은 막 내 또는 기판 내의 결정의 존재를 명시한다. 환언하면 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 대칭이 아니면 막 또는 기판은 비정질 상태라고 할 수 없다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 나노빔 전자선 회절법(NBED: Nano Beam Electron Diffraction)에 의하여 관찰되는 회절 패턴(나노빔 전자선 회절 패턴이라고도 함)으로 평가할 수 있다. 예를 들어 석영 유리 기판의 회절 패턴에서는 헤일로가 관찰되고, 석영 유리는 비정질 상태인 것을 확인할 수 있다. 또한 실온 성막한 IGZO막의 회절 패턴에서는 헤일로가 아니라 스폿상의 패턴이 관찰된다. 그러므로 실온에서 성막한 IGZO막은 결정 상태도 비정질 상태도 아닌 중간 상태이고, 비정질 상태라고 결론을 내릴 수 없는 것으로 추정된다.
<<산화물 반도체의 구조>>
또한 산화물 반도체는 구조에 주목한 경우, 상기와 상이한 분류가 되는 경우가 있다. 예를 들어 산화물 반도체는 단결정 산화물 반도체와, 그 외의 비단결정 산화물 반도체로 분류된다. 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), 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 영역은 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 영역을 말한다. 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 영역의 각각은 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-M-Zn 산화물(원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석, 타이타늄 등 중에서 선택된 한 종류 또는 복수 종류)에서 CAAC-OS는 인듐(In) 및 산소를 포함하는 층(이하 In층)과, 원소 M, 아연(Zn), 및 산소를 포함하는 층(이하 (M,Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 가지는 경향이 있다. 또한 인듐과 원소 M은 서로 치환할 수 있다. 따라서 (M,Zn)층에는 인듐이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 원소 M이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 Zn이 포함되는 경우도 있다. 상기 층상 구조는 예를 들어 고분해능 TEM(Transmission Electron Microscope)상에 있어서 격자상으로 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, 조성 등에 따라 변동되는 경우가 있다.
또한 예를 들어 CAAC-OS막의 전자선 회절 패턴에서 복수의 휘점(스폿)이 관측된다. 또한 어떤 스폿과 다른 스폿은 시료를 투과한 입사 전자선의 스폿(다이렉트 스폿이라고도 함)을 대칭 중심으로 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 오각형, 칠각형 등의 격자 배열이 상기 변형에 포함되는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리)를 확인할 수는 없다. 즉 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되는 것을 알 수 있다. 이는 CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않거나, 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, 전계 효과 이동도의 저하 등을 일으킬 가능성이 높다. 따라서 명확한 결정립계가 확인되지 않는 CAAC-OS는 트랜지스터의 반도체층에 적합한 결정 구조를 가지는 결정성의 산화물의 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 등으로 인하여 저하되는 경우가 있기 때문에, CAAC-OS는 불순물 및 결함(산소 결손 등)이 적은 산화물 반도체라고 할 수도 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 이하인 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하인 영역)에서 원자 배열에 주기성을 가진다. 환언하면 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 간에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서 nc-OS는 분석 방법에 따라서는 a-like OS 또는 비정질 산화물 반도체와 구별이 되지 않는 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 nc-OS막에 대하여 나노 결정보다 큰 프로브 직경(예를 들어 50nm 이상)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(제한 시야 전자선 회절이라고도 함)을 수행하면, 헤일로 패턴과 같은 회절 패턴이 관측된다. 한편 nc-OS막에 대하여 나노 결정의 크기와 가깝거나 나노 결정보다 작은 프로브 직경(예를 들어 1nm 이상 30nm 이하)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(나노빔 전자선 회절이라고도 함)을 수행하면, 다이렉트 스폿을 중심으로 하는 링 형상의 영역 내에 복수의 스폿이 관측되는 전자선 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 편재된 재료의 한 구성이다. 또한 이하에서는 금속 산화물에서 하나 또는 복수의 금속 원소가 편재되고, 상기 금속 원소를 포함하는 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 원자수비의 각각을 [In], [Ga], 및 [Zn]으로 표기한다. 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에 있어서 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 크며, [Ga]가 제 2 영역에서의 [Ga]보다 작은 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]가 제 1 영역에서의 [Ga]보다 크며, [In]이 제 1 영역에서의 [In]보다 작은 영역이다.
구체적으로는 상기 제 1 영역은 인듐 산화물, 인듐 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 또한 상기 제 2 영역은 갈륨 산화물, 갈륨 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 즉 상기 제 1 영역을 In을 주성분으로 하는 영역이라고 환언할 수 있다. 또한 상기 제 2 영역을 Ga를 주성분으로 하는 영역이라고 환언할 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 구성에 있어서 일부에 Ga를 주성분으로 하는 영역을 가지고, 일부에 In을 주성분으로 하는 영역을 가지고, 이들 영역이 각각 모자이크 패턴이며, 랜덤으로 존재하는 구성을 말한다. 따라서 CAC-OS는 금속 원소가 불균일하게 분포된 구조를 가지는 것으로 추측된다.
CAC-OS는 예를 들어 기판을 가열하지 않는 조건에서 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 또한 CAC-OS를 스퍼터링법으로 형성하는 경우, 성막 가스로서 불활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수를 사용하면 좋다. 또한 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하고, 예를 들어 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비를 0% 이상 30% 미만, 바람직하게는 0% 이상 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑에 의하여, In을 주성분으로 하는 영역(제 1 영역)과, Ga를 주성분으로 하는 영역(제 2 영역)이 편재되고 혼합되는 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 도전성의 기능을 가지고, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 가지고, 재료의 전체에서는 반도체로서의 기능을 가진다. 도전성의 기능과 절연성의 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 취하고, 각각이 상이한 특성을 가진다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체에는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, CAC-OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상이 포함되어도 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 길고, 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 안정적으로 하기 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, 실리콘 등이 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 형성하여 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. 그러므로 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 산화물 반도체에서 SIMS에 의하여 얻어지는 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 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 22 내지 도 24를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가진다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세화 및 고해상도화가 용이하다. 따라서, 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 가지는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등이 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 및 팔찌형 정보 단말기(웨어러블 기기), 그리고 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 안경형 AR용 기기, 및 MR용 기기 등 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기 등을 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), 4K(화소수 3840×2160), 8K(화소수 7680×4320) 등으로 해상도가 매우 높은 것이 바람직하다. 특히 4K, 8K, 또는 이들 이상의 해상도로 하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 화소 밀도(정세도)는 100ppi 이상이 바람직하고, 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 더욱 바람직하다. 이와 같이 높은 해상도 및 높은 정세도 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 표시 장치를 사용함으로써, 휴대형 또는 가정 용도 등의 개인적 용도의 전자 기기에 있어서, 현장감 및 깊이감 등을 더 높일 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화면비율(종횡비)에 대해서는 특별히 한정은 없다. 예를 들어 표시 장치는 1:1(정사각형), 4:3, 16:9, 16:10 등 다양한 화면비율에 대응할 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것)를 가져도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록되는 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 22의 (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 22의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함하는 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), 배터리(6518) 등이 배치된다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(도시하지 않았음)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접히고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속된다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 인쇄 기판(6517)에 제공된 단자에 접속된다.
표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 디스플레이를 적용할 수 있다. 그러므로 매우 가벼운 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 표시 패널(6511)이 매우 얇기 때문에 전자 기기의 두께를 억제하면서 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 23의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 도시하였다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 포함된다. 여기서는 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 23의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치 및 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 수행할 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 있고, 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 수신자들 사이 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 23의 (B)는 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타낸 것이다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 가진다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 제공된다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 23의 (C), (D)에 디지털 사이니지의 일례를 도시하였다.
도 23의 (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 23의 (D)는 원기둥 형상의 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 가진다.
도 23의 (C), (D)에서 표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
표시부(7000)가 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 늘릴 수 있다. 또한 표시부(7000)가 넓을수록 사람의 눈에 띄기 쉽고, 예를 들어 광고의 홍보 효과를 높일 수 있다.
표시부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 표시부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 수 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는, 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.
또한 도 23의 (C), (D)에 나타낸 바와 같이 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 소유하는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시시킬 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써, 표시부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.
또한 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이로써 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
도 24의 (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 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 가진다.
도 24의 (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.
도 24의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 이하에서 설명한다.
도 24의 (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), 센서(9007) 등을 제공하여도 좋다. 또한 휴대 정보 단말기(9101)는 문자 및 화상 정보를 그 복수의 면에 표시할 수 있다. 도 24의 (A)는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타낸 것이다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 예로서는 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일 또는 SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 전파 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 아이콘(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 24의 (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 수도 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 포켓에서 꺼내지 않고 표시를 확인하고, 예를 들어 전화를 받을지 여부를 판단할 수 있다.
도 24의 (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, 만곡한 표시면을 따라 표시를 수행할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 무선 통신 가능한 헤드셋과 상호 통신함으로써 핸즈프리로 통화할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호적으로 데이터 전송(傳送) 및 충전을 수행할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 24의 (D) 내지 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 24의 (D)는 휴대 정보 단말기(9201)를 펼친 상태의 사시도이고, 도 24의 (F)는 접은 상태의 사시도이고, 도 24의 (E)는 도 24의 (D) 및 (F) 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 도중의 상태의 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 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 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
CL: 배선, Cs: 용량 소자, IRS: 수광 디바이스, M11: 트랜지스터, M12: 트랜지스터, M13: 트랜지스터, M14: 트랜지스터, M15: 트랜지스터, PD1: 수광 디바이스, PD2: 수광 디바이스, RS: 배선, SE: 배선, SW: 배선, TX: 배선, VCP: 배선, VPI: 배선, VRS: 배선, WX: 배선, 10: 전자 기기, 12: 지지체, 14: 책상, 20: 기능 회로, 31B: 광, 31G: 광, 31IR: 적외광, 31R: 광, 31W: 광, 32G: 반사광, 32IR: 반사광, 100A: 표시 장치, 100B: 표시 장치, 100C: 표시 장치, 100D: 표시 장치, 100: 표시 장치, 101: 층, 102: 기판, 103: 하우징, 104: 광원, 105: 보호 부재, 106: 기판, 108: 대상물, 110a: 부화소, 110b: 부화소, 110c: 부화소, 110d: 부화소, 110e: 부화소, 110: 화소, 111a: 화소 전극, 111b: 화소 전극, 111c: 화소 전극, 111d: 화소 전극, 111e: 화소 전극, 113a: 제 1 층, 113b: 제 2 층, 113c: 제 3 층, 113d: 제 4 층, 113e: 제 5 층, 114: 제 6 층, 115: 공통 전극, 118A: 제 1 희생층, 118a: 제 1 희생층, 118B: 제 1 희생층, 118b: 제 1 희생층, 118c: 제 1 희생층, 118d: 제 1 희생층, 118e: 제 1 희생층, 119A: 제 2 희생층, 119a: 제 2 희생층, 119B: 제 2 희생층, 119b: 제 2 희생층, 119c: 제 2 희생층, 119d: 제 2 희생층, 119e: 제 2 희생층, 119: 수지층, 120: 기판, 121: 절연층, 123: 도전층, 130a: 발광 디바이스, 130B: 발광 디바이스, 130b: 발광 디바이스, 130c: 발광 디바이스, 130e: 발광 디바이스, 130G: 발광 디바이스, 130R: 발광 디바이스, 130W: 발광 디바이스, 131: 보호층, 133: 공극, 140: 접속부, 142: 접착층, 148: 차광층, 150d: 수광 디바이스, 150IRS: 수광 디바이스, 150PS: 수광 디바이스, 151: 기판, 152: 기판, 162: 표시부, 164: 회로, 165: 배선, 166: 도전층, 172: FPC, 173: IC, 180A: 화소, 180B: 화소, 181A: 제 1 정공 주입층, 181a: 제 1 정공 주입층, 181B: 제 2 정공 주입층, 181b: 제 2 정공 주입층, 181c: 제 3 정공 주입층, 182A: 제 1 정공 수송층, 182a: 제 1 정공 수송층, 182B: 제 2 정공 수송층, 182b: 제 2 정공 수송층, 182c: 제 3 정공 수송층, 182d: 제 4 정공 수송층, 183A: 제 1 발광층, 183a: 제 1 발광층, 183B: 제 2 발광층, 183b: 제 2 발광층, 183c: 제 3 발광층, 184A: 제 1 전자 수송층, 184a: 제 1 전자 수송층, 184B: 제 2 전자 수송층, 184b: 제 2 전자 수송층, 184c: 제 3 전자 수송층, 184d: 제 4 전자 수송층, 185d: 활성층, 190a: 레지스트 마스크, 190b: 레지스트 마스크, 191e: 중간층, 192e: 제 1 발광 유닛, 194e: 제 2 발광 유닛, 201: 트랜지스터, 204: 접속부, 205: 트랜지스터, 209: 트랜지스터, 210: 트랜지스터, 211: 절연층, 213: 절연층, 214: 절연층, 215: 절연층, 218: 절연층, 221: 도전층, 222a: 도전층, 222b: 도전층, 222c: 도전층, 223: 도전층, 225: 절연층, 228: 영역, 231i: 채널 형성 영역, 231n: 저저항 영역, 231: 반도체층, 242: 접속층, 500: 표시 장치, 501: 전극, 502: 전극, 503: 영역, 512B: 발광 유닛, 512B_1: 발광 유닛, 512B_2: 발광 유닛, 512B_3: 발광 유닛, 512G: 발광 유닛, 512G_1: 발광 유닛, 512G_2: 발광 유닛, 512G_3: 발광 유닛, 512Q_1: 발광 유닛, 512Q_2: 발광 유닛, 512Q_3: 발광 유닛, 512R: 발광 유닛, 512R_1: 발광 유닛, 512R_2: 발광 유닛, 512R_3: 발광 유닛, 521: 층, 522: 층, 523B: 발광층, 523G: 발광층, 523Q_1: 발광층, 523Q_2: 발광층, 523Q_3: 발광층, 523R: 발광층, 524: 층, 525: 층, 531: 중간층, 541: 절연층, 542: 절연층, 550B: 발광 디바이스, 550G: 발광 디바이스, 550R: 발광 디바이스, 550W: 발광 디바이스, 772: 전극, 786a: 발광 유닛, 786b: 발광 유닛, 786: EL층, 788: 전극, 4411: 발광층, 4412: 발광층, 4413: 발광층, 4420: 층, 4430: 층, 4440: 중간층, 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, 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 (10)
- 표시 장치로서,
제 1 화소를 가지고,
상기 제 1 화소는 제 1 발광 디바이스, 제 2 발광 디바이스, 및 제 1 수광 디바이스를 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스는 제 1 발광층을 가지고,
상기 제 2 발광 디바이스는 제 2 발광층을 가지고,
상기 제 2 발광 디바이스는 백색의 광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 2 발광 디바이스와 상이한 색의 가시광을 발하는 기능을 가지고,
상기 제 1 수광 디바이스는 상기 제 1 발광 디바이스의 발광을 검출하는 기능을 가지고,
상기 제 1 발광층의 측면과 상기 제 2 발광층의 측면은 대향되고,
상기 제 1 발광층의 측면과 상기 제 2 발광층의 측면 사이의 거리가 8μm 이하인, 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
제 2 화소를 가지고,
상기 제 2 화소는 상기 제 1 발광 디바이스, 상기 제 1 수광 디바이스, 및 제 2 수광 디바이스를 가지고,
상기 제 2 수광 디바이스는 적외광을 검출하는 기능을 가지는, 표시 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛을 가지고,
상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 2 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛과, 상기 제 2 발광 유닛 위의 전하 발생층과, 상기 전하 발생층 위의 제 3 발광 유닛을 가지는, 표시 장치. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스는 상기 제 1 발광층을 포함하는 제 1 발광 유닛을 가지고,
상기 제 2 발광 디바이스는 상기 제 1 발광 유닛과, 상기 제 1 발광 유닛 위의 전하 발생층과, 상기 전하 발생층 위의 상기 제 2 발광층을 포함하는 제 2 발광 유닛을 가지는, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 발광 디바이스는 적색, 녹색, 또는 청색의 광을 발하는 기능을 가지는, 표시 장치. - 전자 기기로서,
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치와, 전기 이중층 콘덴서와, 배터리와, 하우징을 가지고,
상기 제 2 발광 디바이스는 상기 전기 이중층 콘덴서에 전기적으로 접속되고,
상기 전기 이중층 콘덴서는 상기 배터리에 전기적으로 접속되는, 전자 기기. - 제 6 항에 있어서,
제 4 발광 디바이스를 가지고,
상기 제 4 발광 디바이스는 적외광을 발하는 기능을 가지는, 전자 기기. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 4 발광 디바이스는 상기 표시 장치를 통하여 상기 전자 기기의 외부로 광을 사출하는, 전자 기기. - 표시 모듈로서,
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치와,
커넥터 및 집적 회로 중 적어도 한쪽을 가지는, 표시 모듈. - 전자 기기로서,
제 9 항에 기재된 표시 모듈과,
하우징, 배터리, 카메라, 스피커, 및 마이크로폰 중 적어도 하나를 가지는, 전자 기기.
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