KR20230156336A - 표시 장치 및 표시 장치의 제작 방법 - Google Patents
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- H10K59/87—Passivation; Containers; Encapsulations
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Abstract
정세도가 높은 표시 장치를 제공한다. 개구율이 높은 표시 장치를 제공한다. 표시 장치는 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자를 포함한다. 제 1 발광 소자에서는 제 1 화소 전극, 제 1 발광층, 및 공통 전극이 이 순서대로 적층된다. 제 2 발광 소자에서는 제 2 화소 전극, 제 2 발광층, 및 공통 전극이 이 순서대로 적층된다. 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이의 영역에 제 1 층 및 제 2 층이 포함된다. 제 1 층은 제 2 발광층과 중첩되고, 제 1 발광층과 동일한 재료를 포함한다. 제 2 층은 제 1 발광층과 중첩되고, 제 2 발광층과 동일한 재료를 포함한다. 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 제 1 발광층의 단부와 제 1 층의 단부가 대향하여 제공된다. 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 제 2 발광층의 단부와 제 2 층의 단부가 대향하여 제공된다.
Description
본 발명의 일 형태는 표시 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 표시 장치의 제작 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에서 개시(開示)하는 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는, 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치, 입출력 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로서 들 수 있다. 반도체 장치란, 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 가리킨다.
근년, 디스플레이 패널의 고정세(高精細)화가 요구되고 있다. 고정세 디스플레이 패널이 요구되는 기기로서는, 예를 들어 스마트폰, 태블릿 단말기, 노트북형 컴퓨터 등이 있다. 또한 텔레비전 장치, 모니터 장치 등의 거치형 디스플레이 장치도 고해상도화에 따라 고정세화가 요구되고 있다. 또한 가장 높은 정세도가 요구되는 기기로서는, 예를 들어 가상 현실(VR: Virtual Reality)용 기기 또는 증강 현실(AR: Augmented Reality)용 기기가 있다.
또한 디스플레이 패널에 적용할 수 있는 표시 장치로서는, 대표적으로는 액정 표시 장치, 유기 EL(Electro Luminescence) 소자, 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 등의 발광 소자를 포함한 발광 장치, 전기 영동 방식 등으로 표시를 수행하는 전자 종이 등을 들 수 있다.
예를 들어 특허문헌 1에는 유기 EL 소자를 사용한 VR용 표시 장치의 일례에 대하여 기재되어 있다.
본 발명의 일 형태는 정세도가 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 개구율이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 휘도가 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 콘트라스트가 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
본 발명의 일 형태는 신규 구성을 갖는 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신규 표시 장치의 제작 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 상술한 표시 장치를 높은 수율로 제조하는 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 선행 기술의 문제점들 중 적어도 하나를 적어도 경감하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한 이들 이외의 과제는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자를 포함하는 표시 장치이다. 제 1 발광 소자에서는 제 1 화소 전극, 제 1 발광층, 및 공통 전극이 이 순서대로 적층된다. 제 2 발광 소자에서는 제 2 화소 전극, 제 2 발광층, 및 공통 전극이 이 순서대로 적층된다. 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이의 영역에 제 1 층 및 제 2 층이 포함된다. 제 1 층은 제 2 발광층과 중첩되고, 제 1 발광층과 동일한 재료를 포함한다. 제 2 층은 제 1 발광층과 중첩되고, 제 2 발광층과 동일한 재료를 포함한다. 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 제 1 발광층의 단부와 제 1 층의 단부가 대향하여 제공된다. 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 제 2 발광층의 단부와 제 2 층의 단부가 대향하여 제공된다.
본 발명의 다른 일 형태는 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자를 포함하는 표시 장치이다. 제 1 발광 소자에서는 제 1 화소 전극, 제 1 발광층, 제 1 중간층, 제 3 발광층, 및 공통 전극이 이 순서대로 적층된다. 제 2 발광 소자에서는 제 2 화소 전극, 제 2 발광층, 제 2 중간층, 제 4 발광층, 및 공통 전극이 이 순서대로 적층된다. 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이에 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 및 제 4 층이 포함된다. 제 1 층은 제 2 발광층, 제 2 중간층, 및 제 4 발광층과 중첩되고, 제 1 발광층과 동일한 재료를 포함한다. 제 2 층은 제 1 발광층, 제 1 중간층, 및 제 3 발광층과 중첩되고, 제 2 발광층과 동일한 재료를 포함한다. 제 3 층은 제 1 층과 중첩되고, 제 3 발광층과 동일한 재료를 포함한다. 제 4 층은 제 2 층과 중첩되고, 제 4 발광층과 동일한 재료를 포함한다. 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 제 1 발광층의 단부와 제 1 층의 단부가 대향하여 제공된다. 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 제 2 발광층의 단부와 제 2 층의 단부가 대향하여 제공된다. 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 제 3 발광층의 단부와 제 3 층의 단부가 대향하여 제공된다. 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 제 4 발광층의 단부와 제 4 층의 단부가 대향하여 제공된다.
또한 상기에서 제 1 발광층과 제 3 발광층은 동일한 재료를 포함하고, 제 2 발광층과 제 4 발광층은 동일한 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 어느 형태에서 수지층을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 수지층은 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이의 영역에 위치하는 것이 바람직하다. 또한 제 1 발광층의 단부와 제 1 층의 단부는 수지층을 개재(介在)하여 대향하고, 제 2 발광층의 단부와 제 2 층의 단부는 수지층을 개재하여 대향하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 어느 형태에서 제 1 절연층을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제 1 절연층은 제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자 사이의 영역에 위치하고, 제 1 절연층은 제 1 발광층의 단부, 제 2 발광층의 단부, 제 1 층의 단부, 및 제 2 층의 단부와 접하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 다른 일 형태는 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극을 나란히 형성하는 제 1 공정과, 제 1 화소 전극 위에 제 1 메탈 마스크를 사용하여 섬 형상의 제 1 발광층을 형성하는 제 2 공정과, 제 2 화소 전극 위에 제 2 메탈 마스크를 사용하여 섬 형상의 제 2 발광층을 제 1 발광층의 단부와 중첩하도록 형성하는 제 3 공정과, 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극 사이의 영역에서 제 1 발광층과 제 2 발광층을 각각 에칭에 의하여 분단하는 제 4 공정과, 제 1 발광층 및 제 2 발광층을 덮어 공통 전극을 형성하는 제 5 공정을 갖는 표시 장치의 제작 방법이다.
또한 상기에서 제 4 공정을 수행한 후이며 제 5 공정을 수행하기 전에, 에칭에 의하여 형성된 슬릿 내에 수지층을 형성하는 제 6 공정이 포함되는 것이 바람직하다.
또한 상기에서 수지층에는 감광성 유기 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 어느 형태에서 제 4 공정을 수행한 후이며 제 6 공정을 수행하기 전에, 에칭에 의하여 노출된 제 1 발광층의 측면, 제 2 발광층의 측면과 접하여 제 1 절연층을 형성하는 제 7 공정이 포함되는 것이 바람직하다.
또한 상기에서 제 1 절연층으로서는 원자층 퇴적법에 의하여 형성한 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 의하여 정세도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 개구율이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 휘도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 콘트라스트가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 형태에 의하여 신규 구성을 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 신규 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다. 또는 상술한 표시 장치를 높은 수율로 제조하는 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 선행 기술의 문제점들 중 적어도 하나를 적어도 경감할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한 이들 이외의 효과는 명세서, 도면, 청구항 등의 기재에서 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 3의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 4의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 8의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 9의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 11의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 12의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 14의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 14의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 15의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 화소의 일례를 나타낸 도면이다.
도 16의 (A) 내지 (G)는 표시 장치의 화소의 일례를 나타낸 도면이다.
도 17의 (A) 내지 (F)는 발광 디바이스의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 18의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 화소의 일례를 나타낸 도면이다. 도 18의 (E) 및 (F)는 표시 장치의 화소 회로의 일례를 나타낸 도면이다.
도 19의 (A) 내지 (J)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 20의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 21의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 22의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 23의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 24는 제품의 화면 크기와 화소 밀도의 관계를 나타낸 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 3의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 4의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 5의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 7의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 8의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 9의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 11의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 12의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 표시 장치의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 14의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 14의 (B)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 15의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 화소의 일례를 나타낸 도면이다.
도 16의 (A) 내지 (G)는 표시 장치의 화소의 일례를 나타낸 도면이다.
도 17의 (A) 내지 (F)는 발광 디바이스의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 18의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 화소의 일례를 나타낸 도면이다. 도 18의 (E) 및 (F)는 표시 장치의 화소 회로의 일례를 나타낸 도면이다.
도 19의 (A) 내지 (J)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 20의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 21의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 22의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 23의 (A) 내지 (F)는 전자 기기의 일례를 나타낸 도면이다.
도 24는 제품의 화면 크기와 화소 밀도의 관계를 나타낸 도면이다.
이하에서 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만 실시형태는 많은 상이한 형태로 실시할 수 있고, 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면 간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 갖는 부분을 가리키는 경우에는, 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 설명하는 각 도면에서, 각 구성 요소의 크기, 층의 두께, 또는 영역은 명료화를 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서 그 스케일에 반드시 한정되는 것은 아니다.
또한 본 명세서 등에서의 "제 1", "제 2" 등의 서수사는 구성 요소의 혼동을 피하기 위하여 붙이는 것이며, 수적으로 한정하는 것이 아니다.
또한 본 명세서 등에서 "막"이라는 용어와 "층"이라는 용어는 서로 바꿀 수 있다. 예를 들어 "도전층" 또는 "절연층"이라는 용어는 "도전막" 또는 "절연막"이라는 용어와 서로 바꿀 수 있는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서, EL층이란 발광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 제공되고, 적어도 발광성 물질을 포함하는 층(발광층이라고도 함) 또는 발광층을 포함하는 적층체를 의미하는 것으로 한다.
본 명세서 등에서, 표시 장치의 일 형태인 표시 패널은 표시면에 화상 등을 표시(출력)하는 기능을 갖는 것이다. 따라서 표시 패널은 출력 장치의 일 형태이다.
또한 본 명세서 등에서는, 표시 패널의 기판에 예를 들어 FPC(Flexible Printed Circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 장착된 것, 혹은 기판에 COG(Chip On Glass) 방식 등으로 IC가 실장된 것을 표시 패널 모듈, 표시 모듈, 또는 단순히 표시 패널 등이라고 부르는 경우가 있다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성예 및 표시 장치의 제작 방법의 예에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태는 발광 소자(발광 디바이스라고도 함)를 포함하는 표시 장치이다. 표시 장치는 발광색이 서로 다른 2개의 발광 소자를 적어도 포함한다. 발광 소자는 각각 한 쌍의 전극과, 이들 사이의 EL층을 포함한다. 발광 소자는 유기 EL 소자(유기 전계 발광 소자)인 것이 바람직하다. 서로 다른 색의 광을 방출하는 2개 이상의 발광 소자는 각각 다른 재료를 포함한 EL층을 포함한다. 예를 들어 각각 적색(R), 녹색(G), 또는 청색(B)의 광을 방출하는 3종류의 발광 소자를 포함함으로써, 풀 컬러 표시 장치를 실현할 수 있다.
여기서, 발광색이 서로 다른 발광 소자 간에서 EL층의 일부 또는 전부를 구분 형성하는 경우, 파인 메탈 마스크(이하, FMM(Fine Metal Mask)이라고도 표기함) 등의 섀도 마스크를 사용한 증착법에 의하여 EL층을 형성하는 것이 알려져 있다. 그러나 이 방법으로는 FMM의 정밀도, FMM과 기판의 위치 어긋남, FMM의 휨, 및 증기의 산란 등으로 인한 성막되는 막의 윤곽의 확장 등 다양한 영향을 받아 섬 형상의 유기막의 형상 및 위치가 설계 시와 달라지기 때문에, 표시 장치의 고정세화 및 고개구율화가 어렵다. 그러므로 예를 들어 펜타일 배열 등 특수한 화소 배열 방식을 적용함으로써 정세도(화소 밀도라고도 함)를 의사적으로 높이는 대책이 강구되어 왔다.
FMM을 사용한 제작 방법에서는, 고정세화, 고개구율화를 최대한 달성하기 위하여, 인접한 2개의 섬 형상의 유기막을 이들이 부분적으로 중첩되도록 형성할 수 있다. 이 경우, 2개의 섬 형상의 유기막을 중첩시키지 않는 경우보다 발광 영역 사이의 거리를 상당히 축소할 수 있다. 그러나 인접한 2개의 섬 형상의 유기막을 중첩시켜 형성한 경우에는, 인접한 2개의 발광 소자 사이에서 중첩시켜 형성한 유기막을 통하여 전류가 누설되어, 의도하지 않은 발광이 발생하는 경우가 있다. 이에 의하여, 휘도 저하, 콘트라스트 저하 등이 발생하여 표시 품질이 저하된다. 또한 누설 전류로 인하여 전력 효율, 소비 전력 등이 악화된다.
그래서 본 발명의 일 형태에서는, 인접한 2개의 발광 소자 사이에서 각 유기막을 이들이 부분적으로 중첩되도록 FMM을 사용하여 구분 형성한다. 구체적으로는, 적어도 발광성 유기 화합물을 포함한 층(발광층이라고도 함)을 FMM을 사용하여 구분 형성한다. 이때 발광 소자를 구성하는 다른 유기막은 구분 형성되지 않고 공통의 막이 사용되어도 좋다. 인접한 2개의 발광 소자 사이의 영역에는, 적어도 2종류의 발광층과 다른 유기막이 적층된 유기 적층막이 위치한다. 그 후, 인접한 2개의 발광 소자 사이에 위치하는 부분을 포토리소그래피법에 의하여 에칭함으로써 상기 유기 적층막을 분단한다. 이에 의하여, 인접한 2개의 발광 소자 사이에서 전류의 누설 경로(리크 패스)를 분단할 수 있다. 그러므로 휘도 향상, 콘트라스트 향상, 전력 효율 향상, 또는 소비 전력 절감 등이 가능하다.
또한 에칭에 의하여 노출된 유기 적층막의 측면을 보호하기 위하여 절연층을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 형태는 미세한 발광 소자를 집적한 표시 장치를 실현할 수 있다. 예를 들어 펜타일 방식 등 특수한 화소 배열 방식을 적용하여 정세도를 의사적으로 높일 필요가 없으므로, R, G, B 각각을 한쪽 방향으로 배열한 소위 스트라이프 배열을 적용하고, 또한 정세도가 300ppi 이상, 500ppi 이상, 700ppi 이상, 또는 1000ppi 이상인 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 유효 발광 면적비(개구율)가 15% 이상, 20% 이상, 나아가서는 30% 이상이고 100% 미만인 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태는 미세한 발광 소자를 높은 정밀도로 제작할 수 있기 때문에, 화소의 복잡한 배열 방법을 실현할 수 있다. 예를 들어 스트라이프 배열뿐만 아니라 S 스트라이프 배열, 베이어 배열, 델타 배열 등 다양한 배열 방법을 적용할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 유효 발광 면적비란, 표시 장치의 화소의 반복 피치에서 산출되는 1화소의 면적에 대한, 1화소 내의 발광 영역으로 간주할 수 있는 영역의 면적의 비율을 가리키는 것으로 한다.
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 구체적인 구성예 및 제작 방법의 예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
[구성예 1]
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치(100)의 상면 개략도이다. 표시 장치(100)는 적색을 나타내는 발광 소자(110R), 녹색을 나타내는 발광 소자(110G), 및 청색을 나타내는 발광 소자(110B)를 각각 복수로 포함한다. 도 1의 (A)에서는, 각 발광 소자를 쉽게 구별하기 위하여, 각 발광 소자의 발광 영역 내에 R, G, B의 부호를 붙였다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)는 각각 매트릭스로 배열되어 있다. 도 1의 (A)에는, 동일한 색의 발광 소자가 한 방향으로 배열되는, 소위 스트라이프 배열을 나타내었다. 또한 발광 소자의 배열 방법은 이에 한정되지 않고, S 스트라이프 배열, 델타 배열, 베이어 배열, 지그재그 배열 등의 배열 방법을 적용하여도 좋고, 펜타일 배열을 사용할 수도 있다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)는 X방향으로 배열되어 있다. 또한 X방향과 교차하는 Y방향으로는 같은 색의 발광 소자가 배열되어 있다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 또는 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다. EL 소자에 포함되는 발광 물질로서는, 형광을 방출하는 물질(형광 재료), 인광을 방출하는 물질(인광 재료), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(TADF: Thermally activated delayed fluorescence) 재료) 등을 들 수 있다. EL 소자에 포함되는 발광 물질로서는, 유기 화합물뿐만 아니라 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등)도 사용할 수 있다.
도 1의 (B)는 도 1의 (A)에서 일점쇄선 A1-A2를 따라 취한 단면 개략도이고, 도 1의 (C)는 일점쇄선 B1-B2를 따라 취한 단면 개략도이다.
도 1의 (B)에는 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)의 단면을 나타내었다. 발광 소자(110R)는 화소 전극(111R), 유기층(115), 유기층(112R), 유기층(116), 유기층(114), 및 공통 전극(113)을 포함한다. 발광 소자(110G)는 화소 전극(111G), 유기층(115), 유기층(112G), 유기층(116), 유기층(114), 및 공통 전극(113)을 포함한다. 발광 소자(110B)는 화소 전극(111B), 유기층(115), 유기층(112B), 유기층(116), 유기층(114), 및 공통 전극(113)을 포함한다. 유기층(114)과 공통 전극(113)은 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)에서 공유되도록 제공된다. 유기층(114)은 공통층이라고 할 수도 있다.
발광 소자(110R)에 포함되는 유기층(112R)은 적어도 적색의 광을 방출하는 발광성 유기 화합물을 포함한다. 발광 소자(110G)에 포함되는 유기층(112G)은 적어도 녹색의 광을 방출하는 발광성 유기 화합물을 포함한다. 발광 소자(110B)에 포함되는 유기층(112B)은 적어도 청색의 광을 방출하는 발광성 유기 화합물을 포함한다. 유기층(112R), 유기층(112G), 및 유기층(112B)은 각각 발광층이라고 부를 수도 있다.
이하에서 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는, 발광 소자(110)라고 통틀어 설명하는 경우가 있다. 마찬가지로, 유기층(112R), 유기층(112G), 및 유기층(112B) 등, 알파벳으로 구별하는 구성 요소에서 이들에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는, 알파벳을 생략한 부호를 사용하여 설명하는 경우가 있다.
각 발광 소자에서 화소 전극과 공통 전극(113) 사이에 위치하는 적층막을 EL층이라고 부를 수 있다.
각 발광 소자에서 유기층(115)은 유기층(112)과 화소 전극(111) 사이에 위치하는 층이다. 또한 유기층(116)은 유기층(112)과 유기층(114) 사이에 위치하는 층이다. 유기층(114)은 유기층(116)과 공통 전극(113) 사이에 위치하는 층이다.
유기층(115), 유기층(116), 및 유기층(114)은 각각 독립적으로 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 주입층, 및 정공 수송층 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어 유기층(115)이 화소 전극(111) 측으로부터 정공 주입층과 정공 수송층의 적층 구조를 갖고, 유기층(116)이 전자 수송층을 포함하고, 유기층(114)이 전자 주입층을 포함할 수 있다. 또는 유기층(115)이 화소 전극(111) 측으로부터 전자 주입층과 전자 수송층의 적층 구조를 갖고, 유기층(116)이 정공 수송층을 포함하고, 유기층(114)이 정공 주입층을 포함할 수 있다.
또한 유기층(112), 유기층(114), 유기층(115), 및 유기층(116) 등, 발광 소자의 한 쌍의 전극 사이에 위치하는 층에 대하여 유기층이라는 명칭을 사용하지만, 이는 유기 EL 소자를 구성하는 층을 의미하는 것이며, 유기 화합물을 반드시 포함할 필요는 없다. 예를 들어 유기층(112), 유기층(114), 유기층(115), 및 유기층(116)으로서는 각각 유기 화합물을 포함하지 않고, 무기 화합물 또는 무기물만을 포함하는 막을 사용할 수도 있다.
화소 전극(111R), 화소 전극(111G), 및 화소 전극(111B)은 각각 발광 소자마다 제공되어 있다. 또한 공통 전극(113) 및 유기층(114)은 각 발광 소자에서 공유되는 하나의 연속적인 층으로서 제공되어 있다. 각 화소 전극 및 공통 전극(113) 중 어느 한쪽에 가시광에 대하여 투과성을 갖는 도전막을 사용하고, 다른 쪽에 반사성을 갖는 도전막을 사용한다. 각 화소 전극에 광 투과성을 부여하고, 공통 전극(113)에 반사성을 부여함으로써, 하면 방출형(보텀 이미션(bottom-emission)형)의 표시 장치로 할 수 있고, 반대로 각 화소 전극에 반사성을 부여하고, 공통 전극(113)에 광 투과성을 부여함으로써, 상면 방출형(톱 이미션(top-emission)형)의 표시 장치로 할 수 있다. 또한 각 화소 전극과 공통 전극(113)의 양쪽에 광 투과성을 부여함으로써, 양면 방출형(듀얼 이미션(dual-emission)형)의 표시 장치로 할 수도 있다.
공통 전극(113) 위에는 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)를 덮어 보호층(121)이 제공되어 있다. 보호층(121)은 위쪽으로부터 각 발광 소자로 물 등의 불순물이 확산되는 것을 방지하는 기능을 갖는다.
인접한 2개의 발광 소자 사이에는 슬릿(120)이 제공되어 있다. 슬릿(120)은 인접한 2개의 발광 소자 사이에 위치하는 유기층(115), 유기층(112), 및 유기층(116)을 에칭한 부분에 상당한다.
슬릿(120)에는 절연층(125)과 수지층(126)이 제공되어 있다. 절연층(125)은 슬릿(120)의 측벽 및 밑면을 따라 제공되어 있다. 또한 수지층(126)은 절연층(125) 위에 제공되고, 슬릿(120)에 위치하는 오목부를 매립하고, 그 상면을 평탄화하는 기능을 갖는다. 수지층(126)에 의하여 슬릿(120)의 오목부를 평탄화함으로써, 유기층(114), 공통 전극(113), 및 보호층(121)의 피복성을 높일 수 있다. 또한 슬릿(120)은 접속 전극(111C) 등의 외부 접속 단자의 개구부의 형성과 동시에 형성할 수 있기 때문에, 공정을 늘리지 않고 이들을 형성할 수 있다. 또한 슬릿(120)은 절연층(125) 및 수지층(126)을 포함하기 때문에, 화소 전극(111)과 공통 전극(113) 사이의 단락을 방지하는 효과를 갖는다. 또한 수지층(126)은 유기층(114)의 밀착성을 향상시키는 효과를 갖는다. 즉 수지층(126)을 제공하면 유기층(114)의 밀착성이 향상되기 때문에, 유기층(114)의 막 박리를 억제할 수 있다. 또한 절연층(125)은 유기층(예를 들어 유기층(115) 등)의 측면과 접하여 제공되기 때문에, 상기 유기층과 수지층(126)이 접하지 않도록 할 수 있다. 상기 유기층과 수지층(126)이 접하면, 수지층(126)에 포함되는 유기 용매 등에 의하여 유기층이 용해될 가능성이 있다. 그러므로 본 실시형태에서 설명하는 바와 같이, 유기층과 수지층(126) 사이에 절연층(125)을 제공함으로써, 유기층의 측면을 보호할 수 있다. 또한 슬릿(120)은 적어도 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 억지층, 발광층, 정공 억지층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 어느 하나 또는 복수를 분단할 수 있는 구성을 가지면 좋다.
절연층(125)은 무기 재료를 포함한 절연층으로 할 수 있다. 절연층(125)으로서는 예를 들어 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 및 질화산화 절연막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 절연층(125)은 단층 구조를 가져도 좋고, 적층 구조를 가져도 좋다. 산화 절연막으로서는 산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화 마그네슘막, 인듐 갈륨 아연 산화물막, 산화 갈륨막, 산화 저마늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 란타넘막, 산화 네오디뮴막, 산화 하프늄막, 및 산화 탄탈럼막 등을 들 수 있다. 질화 절연막으로서는 질화 실리콘막 및 질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 산화질화 절연막으로서는 산화질화 실리콘막, 산화질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 질화산화 절연막으로서는 질화산화 실리콘막, 질화산화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 특히 ALD법에 의하여 형성한 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 절연층(125)에 적용함으로써, 핀홀이 적고, EL층을 보호하는 기능이 우수한 절연층(125)을 형성할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 산화질화물이란 그 조성에서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화물이란 그 조성에서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다. 예를 들어 산화질화 실리콘이라고 기재한 경우에는, 그 조성에서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화 실리콘이라고 기재한 경우에는, 그 조성에서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다.
절연층(125)의 형성에는 스퍼터링법, CVD법, PLD법, ALD법 등을 사용할 수 있다. 절연층(125)은 피복성이 양호한 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
수지층(126)으로서는 유기 재료를 포함한 절연층을 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 수지층(126)에는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실리콘(silicone) 수지, 실록세인 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 적용할 수 있다. 또한 수지층(126)에는 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 재료를 사용하여도 좋다. 또한 수지층(126)에는 감광성 수지를 사용할 수 있다. 감광성 수지로서는 포토레지스트를 사용하여도 좋다. 감광성 수지로서는 포지티브형 재료 또는 네거티브형 재료를 사용할 수 있다. 또한 수지층(126)에 착색된 재료(예를 들어 흑색의 안료를 포함한 재료 등)를 사용함으로써, 인접한 화소로부터의 미광을 차단하고 혼색을 억제하는 기능을 부여하여도 좋다. 또한 절연층(125)과 수지층(126) 사이에 반사막(예를 들어 은, 팔라듐, 구리, 타이타늄, 및 알루미늄 등 중에서 선택되는 하나 또는 복수를 포함한 금속막)을 제공하고, 발광층으로부터 방출되는 광을 상기 반사막에 의하여 반사함으로써 광 추출 효율을 향상시키는 기능을 부여하여도 좋다.
수지층(126)의 상면은 평탄할수록 바람직하지만, 완만한 곡면 형상을 갖는 경우가 있다. 도 1의 (B) 등에서는, 수지층(126)의 상면이 오목부와 볼록부를 갖는 파형 형상을 갖는 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 수지층(126)의 상면은 볼록면, 오목면, 또는 평면이어도 좋다.
보호층(121)으로서는 무기 절연막과 유기 절연막의 적층막을 사용할 수도 있다. 예를 들어 한 쌍의 무기 절연막 사이에 유기 절연막을 끼운 구성이 바람직하다. 또한 유기 절연막이 평탄화막으로서 기능하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기 절연막의 상면을 평탄하게 할 수 있기 때문에, 그 위의 무기 절연막의 피복성이 향상되어, 배리어성을 높일 수 있다. 또한 보호층(121)의 상면이 평탄하게 되기 때문에 보호층(121)의 위쪽에 구조물(예를 들어 컬러 필터, 터치 센서의 전극, 또는 렌즈 어레이 등)을 제공하는 경우에 아래쪽의 구조에 기인하는 요철 형상의 영향을 경감할 수 있어 바람직하다.
보호층(121)은 예를 들어 적어도 무기 절연막을 포함하는 단층 구조 또는 적층 구조를 가질 수 있다. 무기 절연막으로서는, 예를 들어 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막 등의 산화물막 또는 질화물막이 있다. 또는 보호층(121)에 인듐 갈륨 산화물, 인듐 갈륨 아연 산화물 등의 반도체 재료를 사용하여도 좋다.
도 1의 (C)에 나타낸 바와 같이, 같은 색의 발광 소자 사이에서도 슬릿(120)이 제공되어도 좋다. 이와 같이, 같은 색의 발광 소자 사이에서도 슬릿(120)을 제공함으로써, 인접한 2개의 EL층을 통하여 전류가 흘러 의도하지 않은 발광이 발생하는 것을 적합하게 방지할 수 있다. 그러므로 콘트라스트를 높일 수 있어, 표시 품질이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한 Y방향에서는 같은 색의 발광 소자 사이에서 유기층(112R), 유기층(112G), 또는 유기층(112B)이 각각 하나로 연속되도록 유기층(112R), 유기층(112G), 또는 유기층(112B)을 띠 형상으로 형성하여도 좋다. 유기층(112R) 등을 띠 형상으로 형성함으로써 이들을 분단하기 위한 공간이 불필요하게 되어 발광 소자 사이의 비발광 영역의 면적을 축소할 수 있기 때문에, 개구율을 높일 수 있다.
또한 도 1의 (A)에는 공통 전극(113)에 전기적으로 접속되는 접속 전극(111C)을 나타내었다. 접속 전극(111C)에는 공통 전극(113)에 공급하기 위한 전위(예를 들어 애노드 전위 또는 캐소드 전위)가 공급된다. 접속 전극(111C)은 발광 소자(110R) 등이 배열되는 표시 영역의 외부에 제공된다. 또한 도 1의 (A)에서는 공통 전극(113)을 파선으로 나타내었다.
접속 전극(111C)은 표시 영역의 외주를 따라 제공될 수 있다. 예를 들어 표시 영역의 외주의 한 변을 따라 제공되어도 좋고, 표시 영역의 외주의 두 변 이상을 따라 제공되어도 좋다. 즉 표시 영역의 상면 형상이 직사각형인 경우에는, 접속 전극(111C)의 상면 형상은 띠 형상, L자 형상, ㄷ자 형상(각괄호 형상), 또는 사각형 등으로 할 수 있다.
도 1의 (D)는 도 1의 (A)에서 일점쇄선 C1-C2를 따라 취한 단면 개략도이다. 도 1의 (D)에는 접속 전극(111C)과 공통 전극(113)이 전기적으로 접속되는 접속부(130)를 나타내었다. 접속부(130)에서는 접속 전극(111C) 위에 유기층(114)을 개재하여 공통 전극(113)이 제공되어 있다. 또한 접속 전극(111C)의 측면과 접하여 절연층(125)이 제공되고, 상기 절연층(125) 위에 수지층(126)이 제공되어 있다.
또한 접속부(130)에는 유기층(114)을 제공하지 않아도 된다. 이 경우, 접속부(130)에서는 접속 전극(111C) 위에 공통 전극(113)이 접하여 제공되고, 공통 전극(113)을 덮어 보호층(121)이 제공된다.
도 2의 (A), (B), 및 (C)에는 절연층(125)을 제공하지 않는 경우의 예를 나타내었다.
도 2의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이, 수지층(126)이 유기층(115), 유기층(112), 및 유기층(116)의 측면과 접하여 제공되어 있다. 또한 도 2의 (C)에 나타낸 바와 같이, 수지층(126)이 접속 전극(111C)의 측면과 접하여 제공되어 있다.
다음으로, 슬릿(120) 및 그 근방의 바람직한 구성에 대하여 자세히 설명한다. 도 3의 (A)는 도 1의 (B)에서의 발광 소자(110R)의 일부, 발광 소자(110G)의 일부, 및 이들 사이의 영역을 포함하는 단면 개략도이다.
도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(111)의 단부는 테이퍼 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기층(115) 등의 단차 피복성을 높일 수 있다. 또한 본 명세서 등에서 "대상물의 단부가 테이퍼 형상을 갖는다"란, 그 단부의 영역에서 표면과 피형성면이 이루는 각도가 0°보다 크고 90° 미만이고, 단부로부터 두께가 연속적으로 증가하는 단면 형상을 갖는 것을 말한다. 또한 여기서는 화소 전극(111R) 등이 단층 구조를 갖는 경우를 나타내었지만, 복수의 층을 적층하여도 좋다.
화소 전극(111R)을 덮어 유기층(115)이 제공되어 있다. 또한 화소 전극(111G)을 덮어 유기층(115)이 제공되어 있다. 이들 유기층(115)은 하나의 연속적인 막이 슬릿(120)으로 분단됨으로써 형성되어 있다.
슬릿(120)보다 발광 소자(110R) 측에서, 유기층(115)을 덮어 유기층(112R)이 제공되어 있다. 또한 슬릿(120)보다 발광 소자(110G) 측에서, 유기층(115) 위에 층(135R)이 제공되어 있다. 층(135R)은 유기층(112R)이 되는 막의 일부가 슬릿(120)으로 분단된 후에 발광 소자(110G) 측에 잔존한 조각이라고도 할 수 있다.
또한 슬릿(120)보다 발광 소자(110G) 측에서, 유기층(115)을 덮어 유기층(112G)이 제공되어 있다. 또한 슬릿(120)보다 발광 소자(110R) 측에서, 유기층(112R) 위에 층(135G)이 제공되어 있다. 층(135G)은 유기층(112G)이 되는 막의 일부가 슬릿(120)으로 분단된 후에 발광 소자(110R) 측에 잔존한 조각이라고도 할 수 있다.
또한 슬릿(120)의 위치 및 폭, 유기층(112R)의 형성 위치, 유기층(112G)의 형성 위치 등에 따라서는, 층(135R) 및 층(135G) 중 한쪽 또는 양쪽이 형성되지 않는 경우도 있다. 구체적으로는, 슬릿(120)을 형성하기 전의 유기층(112R)의 단부가 슬릿(120)의 형성 위치와 중첩되는 경우에는, 층(135R)이 형성되지 않는 경우가 있다.
유기층(112R) 및 층(135G)을 덮어 유기층(116)이 제공되어 있다. 또한 유기층(112G) 및 층(135R)을 덮어 유기층(116)이 제공되어 있다. 이들 유기층(116)은 유기층(115)과 마찬가지로 하나의 연속적인 막이 슬릿(120)으로 분단됨으로써 형성되어 있다.
절연층(125)은 슬릿(120)의 내부에 제공되고, 한 쌍의 유기층(115)의 측면, 유기층(112R)의 측면, 유기층(112G)의 측면, 층(135R)의 측면, 층(135G)의 측면, 및 한 쌍의 유기층(116)의 측면과 접하여 제공된다. 또한 절연층(125)은 기판(101)의 상면을 덮어 제공된다.
수지층(126)은 절연층(125)의 상면 및 측면과 접하여 제공되어 있다. 수지층(126)은 유기층(114)의 피형성면의 오목부를 평탄화하는 기능을 갖는다.
유기층(116), 절연층(125), 및 수지층(126)의 상면을 덮어 유기층(114), 공통 전극(113), 및 보호층(121)이 이 순서대로 형성되어 있다. 또한 유기층(114)은 불필요하면 제공하지 않아도 된다.
여기서, 층(135R) 및 층(135G)은 유기층(112R) 또는 유기층(112G)이 되는 막의 단부에 위치하는 부분이다. FMM을 사용한 성막 방법에서는, 유기막의 두께는 단부에 가까울수록 서서히 얇아지는 경향이 있기 때문에, 층(135R) 및 층(135G)은 유기층(112R) 또는 유기층(112G)보다 두께가 얇은 부분을 갖는다. 층(135R) 및 층(135G)은 단면 관찰에서 확인할 수 없을 정도로 두께가 얇은 경우가 있다. 또한 층(135R) 또는 층(135G)이 존재하여도 층(135R)과 유기층(112G)의 경계, 층(135G)과 유기층(112R)의 경계를 단면 관찰에서 확인하는 것이 어려운 경우도 있다.
한편, 층(135R) 및 층(135G)에는 발광성 화합물(예를 들어 형광 재료, 인광 재료, 또는 퀀텀닷 등)이 포함되어 있기 때문에, 평면에서 보았을 때 자외광 또는 가시광 등의 광을 조사함으로써 포토루미네선스에 의한 발광을 얻을 수 있다. 이 발광을 광학 현미경 등으로 관찰함으로써, 층(135R), 층(135G)의 존재를 확인할 수 있다. 구체적으로는, 층(135R)이 위치하는 부분에서는 층(135R)과 유기층(112G)이 중첩되어 있기 때문에, 상기 부분에 자외광 등을 조사하면, 층(135R)으로부터의 광과 유기층(112G)으로부터의 광의 양쪽이 확인된다. 또한 층(135R), 층(135G)으로부터의 발광의 발광 스펙트럼, 파장, 발광색 등으로부터 층(135R) 또는 층(135G)이 유기층(112R) 또는 유기층(112G)과 동일한 재료를 포함하는 것을 확인할 수 있다. 또한 층(135R), 층(135G)에 포함되는 화합물을 추정할 수도 있는 경우가 있다.
또한 여기서는 유기층(112R)과 유기층(112G)을 FMM을 사용하여 구분 형성하고, 다른 유기층(유기층(115), 유기층(116))은 하나의 연속적인 막으로서 형성한 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 유기층(115), 유기층(116) 중 어느 한쪽 또는 양쪽도 FMM을 사용하여 구분 형성하여도 좋다. 이때 슬릿(120)의 근방에는 층(135R) 등과 마찬가지로 유기층(115) 또는 유기층(116)의 조각이 잔존하는 경우가 있다.
도 3의 (B)는 절연층(125)을 포함하지 않는 경우의 단면 개략도이다. 수지층(126)은 한 쌍의 유기층(115)의 측면, 유기층(112R)의 측면, 유기층(112G)의 측면, 층(135R)의 측면, 층(135G)의 측면, 및 한 쌍의 유기층(116)의 측면과 접하여 제공된다.
이때 수지층(126)이 되는 막의 형성 시에 사용하는 용매에 의하여 EL층의 일부가 용해되는 경우가 있다. 그러므로 절연층(125)을 제공하지 않는 경우에는, 수지층(126)의 용매로서 물 또는 에틸 알코올, 메틸 알코올, 아이소프로필 알코올(IPA), 또는 글리세린 등의 알코올을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들에 한정되지 않고, EL층이 용해되지 않거나 용해되기 어려운 용매를 사용하면 좋다.
도 3의 (A), (B)의 확대도를 참조하여 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 이들 사이의 영역에 대하여 설명하였지만, 발광 소자(110R)와 발광 소자(110B) 사이, 발광 소자(110G)와 발광 소자(110B) 사이에서도 같은 구성을 갖는다.
[구성예 2]
복수의 발광층을 적층한 경우에는, 발광층을 단층으로 한 경우에 비하여 같은 전류를 흘렸을 때에 더 높은 휘도의 발광을 얻을 수 있다. 또한 같은 휘도를 얻기 위하여 필요한 전류 밀도를 낮출 수 있기 때문에, 신뢰성을 높일 수 있다. 이하에서는 발광층을 적층한 경우의 예에 대하여 설명한다.
도 4의 (A)는 이하에서 예시하는 표시 장치의 단면 개략도이다. 표시 장치는 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)를 포함한다. 도 4의 (A)에 나타낸 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)는 각각 전하 발생층(중간층이라고도 함)을 개재하여 2개의 발광층이 적층된, 소위 탠덤 구조가 적용된 발광 소자이다.
발광 소자(110R)는 화소 전극(111R) 위에 유기층(115), 유기층(112R1), 유기층(116), 전하 발생층(117), 유기층(118), 유기층(112R2), 유기층(119), 유기층(114), 및 공통 전극(113)이 적층된 구성을 갖는다. 마찬가지로, 발광 소자(110G)는 화소 전극(111G), 유기층(115), 유기층(112G1), 유기층(116), 전하 발생층(117), 유기층(118), 유기층(112G2), 유기층(119), 유기층(114), 및 공통 전극(113)을 포함한다. 또한 발광 소자(110B)는 화소 전극(111B), 유기층(115), 유기층(112B1), 유기층(116), 전하 발생층(117), 유기층(118), 유기층(112B2), 유기층(119), 유기층(114), 및 공통 전극(113)을 포함한다.
인접한 2개의 발광 소자 사이에는 슬릿(120)이 제공되어 있다. 슬릿(120)은 2개의 화소 전극 사이의 영역에 제공된 유기층(115)으로부터 유기층(119)까지의 적층 구조를 분단하도록 형성되어 있다. 또한 슬릿(120)의 내부에는 절연층(125)과 수지층(126)이 제공되어 있다. 또한 절연층(125)을 제공하지 않는 구성을 적용하여도 좋다.
도 4의 (B)는 도 4의 (A)에서의 발광 소자(110R)의 일부, 발광 소자(110G)의 일부, 및 이들 사이의 영역을 포함하는 단면 개략도이다.
슬릿(120)보다 발광 소자(110R) 측에서는 유기층(115)과 유기층(116) 사이에 층(135G1)이 제공되어 있다. 또한 유기층(118)과 유기층(119) 사이에 층(135G2)이 제공되어 있다.
슬릿(120)보다 발광 소자(110G) 측에서는 유기층(115)과 유기층(116) 사이에 층(135R1)이 제공되어 있다. 또한 유기층(118)과 유기층(119) 사이에 층(135R2)이 제공되어 있다.
층(135R1), 층(135R2)은 각각 유기층(112R1) 또는 유기층(112R2)이 되는 막의 일부가 슬릿(120)으로 분단된 후에 발광 소자(110G) 측에 잔존한 조각이라고도 할 수 있다. 마찬가지로, 층(135G1), 층(135G2)은 각각 유기층(112G1) 또는 유기층(112G2)이 되는 막의 일부가 슬릿(120)으로 분단된 후에 발광 소자(110R) 측에 잔존한 조각이라고도 할 수 있다.
층(135R1)의 측면과 유기층(112R1)의 측면은 수지층(126)(및 절연층(125))을 개재하여 대향하여 제공되어 있다. 마찬가지로, 층(135R2)과 유기층(112R2), 층(135G1)과 유기층(112G1), 층(135G2)과 유기층(112G2)은 이들의 측면이 수지층(126)(및 절연층(125))을 개재하여 대향하여 제공되어 있다.
또한 층(135R1), 층(135R2), 층(135G1), 및 층(135G2) 중 하나 이상이 제공되지 않는 경우도 있다.
또한 유기층(112R1)과 층(135G1)의 적층 순서, 유기층(112R2)과 층(135G2)의 적층 순서, 유기층(112G1)과 층(135R1)의 적층 순서, 및 유기층(112G2)과 층(135R2)의 적층 순서는 각각 유기층(112R1)과 유기층(112G1)의 적층 순서 또는 유기층(112R2)과 유기층(112G2)의 적층 순서에 따라 결정되고, 그 순서는 한정되지 않는다.
전하 발생층(117)은 발광 소자에 포함되는 2개의 발광층(유기층(112R1)과 유기층(112R2)) 사이에 제공된다. 유기층(118)은 전하 발생층(117)과 유기층(112R2) 사이에 제공된다. 유기층(119)은 유기층(112R2)과 유기층(114) 사이에 제공된다. 유기층(118) 및 유기층(119)은 각각 독립적으로 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 주입층, 및 정공 수송층 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
유기층(115)으로부터 유기층(116)까지의 적층 구조, 유기층(118)으로부터 유기층(114)까지의 적층 구조를 각각 하나의 발광 유닛이라고 부를 수 있다. 도 4의 (A) 등에 나타낸 발광 소자(110)는 전하 발생층(117)을 개재하여 2개의 발광 유닛이 적층된 탠덤 구조를 갖는 발광 소자라고 부를 수 있다.
[변형예]
도 5의 (A)는 도 3의 (A)의 변형예를 나타낸 것이다. 도 5의 (A)에는 화소 전극의 단부를 덮는 절연층(131)이 제공되는 경우의 예를 나타내었다.
절연층(131)은 유기층(115)의 피형성면을 평탄화하는 기능을 갖는다. 절연층(131)의 단부는 테이퍼 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한 절연층(131)에 유기 수지를 사용함으로써, 그 표면을 완만한 곡면으로 할 수 있다. 그러므로 절연층(131) 위에 형성되는 막의 피복성을 높일 수 있다.
절연층(131)에 사용할 수 있는 재료로서는 예를 들어 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록세인 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.
도 5의 (A)에 나타낸 바와 같이, 절연층(131)은 슬릿(120)과 중첩되는 영역에 오목부를 가져도 좋다. 이 오목부는 슬릿(120)을 형성하기 위한 에칭 시에 절연층(131)의 상부의 일부가 에칭됨으로써 형성될 수 있다. 절연층(125)의 일부는 절연층(131)의 상기 오목부에 꼭 맞도록 형성되기 때문에, 이들의 밀착성을 높일 수 있다.
슬릿(120)은 절연층(131)과 중첩되는 영역에 제공된다. 또한 층(135R), 층(135G)도 절연층(131)과 중첩되는 영역에 제공된다.
도 5의 (B)에는 상기 도 4의 (B)에서 절연층(131)을 적용한 경우의 예를 나타내었다.
도 5의 (B)에서 슬릿(120), 층(135R1), 층(135R2), 층(135G1), 및 층(135G2)은 각각 절연층(131)과 중첩되는 영역에 제공된다.
도 6의 (A) 및 (B)에는 절연층(131) 위에 절연층(132)을 제공한 경우의 예를 나타내었다.
절연층(132)은 절연층(131)을 개재하여 화소 전극(111)의 단부와 중첩된다. 또한 절연층(132)은 절연층(131)의 단부를 덮어 제공된다. 또한 절연층(132)은 화소 전극(111)의 상면과 접하는 부분을 갖는다.
절연층(132)은 그 단부가 테이퍼 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 절연층(132)의 단부를 덮어 제공되는 EL층 등, 절연층(132) 위에 형성되는 막의 단차 피복성을 높일 수 있다.
또한 절연층(132)의 두께는 절연층(131)의 두께보다 얇은 것이 바람직하다. 절연층(132)을 얇게 형성함으로써, 절연층(132) 위에 형성되는 막의 단차 피복성을 높일 수 있다.
절연층(132)에 사용할 수 있는 무기 절연 재료로서는, 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.
또한 절연층(132)은 상기 무기 절연 재료를 포함하는 막의 적층이어도 좋다. 예를 들어 질화 실리콘막 위에 산화 실리콘막 또는 산화질화 실리콘막을 적층한 적층 구조, 산화 알루미늄막 위에 산화 실리콘막 또는 산화질화 실리콘막을 적층한 적층 구조 등을 적용할 수 있다. 산화 실리콘막 및 산화질화 실리콘막은 특히 에칭되기 어려운 막이기 때문에, 위쪽에 배치하는 것이 바람직하다. 또한 질화 실리콘막 및 산화 알루미늄막은 물, 수소, 산소 등이 확산되기 어려운 막이기 때문에, 절연층(131) 측에 배치함으로써 절연층(131)으로부터 이탈되는 가스가 발광 소자로 확산되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다.
슬릿(120)은 절연층(132)과 중첩되는 영역에 제공된다. 또한 층(135R), 층(135G)도 절연층(132)과 중첩되는 영역에 제공된다.
절연층(132)을 제공함으로써, 슬릿(120)의 형성 시에 절연층(131)의 상면이 에칭되는 것을 방지할 수 있다.
도 6의 (B)에는 상기 도 5의 (B)에서 절연층(132)을 적용한 경우의 예를 나타내었다.
도 6의 (B)에서 슬릿(120), 층(135R1), 층(135R2), 층(135G1), 및 층(135G2)은 각각 절연층(132)과 중첩되는 영역에 제공된다.
[구성예 3]
이하에서는, 더 구체적인 구성예에 대하여 설명한다.
도 7의 (A)는 이하에서 예시하는 표시 장치의 단면 개략도이다. 도 7의 (A)에서는 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 발광 소자(110B), 및 접속부(130)를 포함한 영역의 단면을 나타내었다. 또한 도 7의 (B)는 발광 소자(110R)와 발광 소자(110G) 사이에 위치하는 슬릿(120) 및 그 근방을 확대한 단면 개략도이다.
도 7의 (A)에 나타낸 구성에서는, 슬릿(120)으로 분단된 유기층(112B)의 일부(조각)인 층(135B)이 발광 소자(110R) 근방 및 발광 소자(110G) 근방에 제공되어 있다.
화소 전극(111)의 아래쪽에는 도전층(161), 도전층(162), 및 수지층(163)이 제공되어 있다.
도전층(161)은 절연층(105) 위에 제공되어 있다. 도전층(161)은 절연층(105)에 제공된 개구에서 절연층(105)을 관통하는 부분을 갖는다. 도전층(161)은 절연층(105)의 아래쪽에 위치하는 배선, 트랜지스터, 또는 전극 등(도시하지 않았음)과 화소 전극(111)을 전기적으로 접속하는 배선 또는 전극으로서 기능한다.
도전층(161)에서는 절연층(105)의 개구에 위치하는 부분에 오목부가 형성된다. 수지층(163)은 상기 오목부를 매립하도록 제공되고 평탄화막으로서 기능한다. 수지층(163)의 상면은 평탄할수록 바람직하지만, 완만한 곡면 형상을 갖는 경우가 있다. 도 7의 (A) 등에서는, 수지층(163)의 상면이 오목부와 볼록부를 갖는 파형 형상을 갖는 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 수지층(163)의 상면은 볼록면, 오목면, 또는 평면이어도 좋다.
도전층(161) 및 수지층(163) 위에 도전층(162)이 제공되어 있다. 도전층(162)은 도전층(161)과 화소 전극(111)을 전기적으로 접속하는 전극으로서의 기능을 갖는다.
여기서, 발광 소자(110)를 상면 방출형 발광 소자로 하는 경우에는, 도전층(162)으로서 가시광에 대하여 반사성을 갖는 막을 사용하고, 화소 전극(111R)으로서 가시광에 대하여 투과성을 갖는 막을 사용함으로써, 도전층(162)을 반사 전극으로서 기능시킬 수 있다. 또한 절연층(105)의 개구부(콘택트부라고도 함)의 상부에도 수지층(163)을 개재하여 도전층(162) 및 화소 전극(111)을 제공할 수 있기 때문에, 콘택트부와 중첩되는 부분을 발광 영역으로 할 수 있다. 그러므로 개구율을 높일 수 있다.
도 7의 (A) 및 (B)에는 수지층(126)의 형상이 상기와는 다른 예를 나타내었다.
도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이, 수지층(126)의 상부는 슬릿(120)보다 폭이 넓은 형상을 갖는다. 나중에 설명하지만, 절연층(125)은 수지층(126)을 에칭 마스크로서 사용하여 가공되기 때문에, 수지층(126)의 상부로 덮이는 부분이 잔존한다. 또한 표시 장치의 제작 공정에서 사용하는 희생층(145)의 일부도 같은 이유로 잔존한다. 구체적으로는, 슬릿(120)의 근방에서 유기층(116) 위에 희생층(145)이 제공된다. 또한 절연층(125)의 일부는 희생층(145)의 상면을 덮어 제공되어 있다. 또한 희생층(145)과 절연층(125)을 덮어 수지층(126)이 제공되어 있다.
이때 절연층(125)의 단부와 희생층(145)의 단부는 각각 테이퍼 형상을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기층(114) 등의 단차 피복성을 높일 수 있다.
도 7의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이, 층(135R), 층(135G), 및 층(135B)은 각각 절연층(125)과 접하고, 절연층(125), 희생층(145), 및 수지층(126)과 중첩되는 영역을 갖는다.
[제작 방법의 예]
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법의 일례에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 여기서는 상기 도 7의 (A)에 나타낸 표시 장치를 예로 들어 설명한다. 도 8의 (A) 내지 도 11의 (C)는 이하에서 예시하는 표시 장치의 제작 방법의 예의 각 공정에서의 단면 개략도이다. 또한 도 8의 (A) 등에서는 오른쪽에 접속부(130) 및 그 근방의 단면 개략도를 함께 나타내었다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 진공 증착법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등을 사용하여 형성할 수 있다. CVD법으로서는 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced CVD)법 또는 열 CVD법 등이 있다. 또한 열 CVD법 중 하나로서 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법이 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스핀 코팅, 디핑(dipping), 스프레이 코팅, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막을 가공하는 경우에는, 포토리소그래피법 등을 사용할 수 있다. 이 외에, 나노임프린트법, 샌드블라스트법, 리프트 오프법 등에 의하여 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등의 차폐 마스크를 사용하는 성막 방법에 의하여 섬 형상의 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법에는 대표적으로는 다음 두 가지 방법이 있다. 하나는 가공하려고 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 갖는 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 혼합한 광을 사용할 수 있다. 이들 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 극단 자외(EUV: Extreme Ultra-violet)광, X선 등을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용하는 광 대신 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극단 자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는 포토마스크가 불필요하다.
박막의 에칭에는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드블라스트법 등을 사용할 수 있다.
[기판(101)의 준비]
기판(101)으로서는 적어도 나중에 수행되는 가열 처리에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 갖는 기판을 사용할 수 있다. 기판(101)으로서 절연성 기판을 사용하는 경우에는 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 유기 수지 기판 등을 사용할 수 있다. 또한 실리콘, 탄소화 실리콘 등을 재료로서 사용한 단결정 반도체 기판, 다결정 반도체 기판, 실리콘 저마늄 등으로 이루어지는 화합물 반도체 기판, SOI 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다.
특히 기판(101)으로서는, 트랜지스터 등의 반도체 소자를 포함한 반도체 회로가 상기 반도체 기판 또는 상기 절연성 기판 위에 형성된 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반도체 회로는 예를 들어 화소 회로, 게이트선 구동 회로(게이트 드라이버), 소스선 구동 회로(소스 드라이버) 등을 구성하는 것이 바람직하다. 또한 상기에 더하여 연산 회로, 기억 회로 등이 구성되어도 좋다.
기판(101)의 최상부에는 절연층(105)을 제공한다. 절연층(105)에는 기판(101)에 제공된 트랜지스터, 배선, 또는 전극 등에 도달하는 개구를 복수로 제공한다. 상기 개구는 포토리소그래피법에 의하여 형성할 수 있다.
절연층(105)에는 무기 절연 재료 또는 유기 절연 재료를 사용할 수 있다.
[도전층(161), 수지층(163), 도전층(162), 화소 전극(111)의 형성]
절연층(105) 위에 도전층(161)이 되는 도전막을 성막한다. 이때 절연층(105)의 개구에 기인하여 도전막에는 오목부가 형성된다.
이어서, 상기 도전막의 오목부에 수지층(163)을 형성한다.
수지층(163)에는 감광성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 먼저 수지막을 성막한 후, 포토마스크를 통하여 수지막을 노광한 다음에, 현상 처리를 수행함으로써 수지층(163)을 형성할 수 있다. 그 후, 수지층(163)의 상면의 높이를 조정하기 위하여 애싱 등에 의하여 수지층(163)의 상부를 에칭하여도 좋다.
또한 수지층(163)에 비감광성 수지를 사용하는 경우에는, 수지막을 성막한 후에, 두께가 최적이 되도록, 도전층(161)이 되는 도전막의 표면이 노출될 때까지 수지막의 상부를 애싱 등에 의하여 에칭함으로써, 수지층(163)을 형성할 수 있다.
이어서, 도전층(161)이 되는 도전막 및 수지층(163) 위에 도전층(162)이 되는 도전막을 성막한다. 그 후, 2층의 도전막 위에 포토리소그래피법에 의하여 레지스트 마스크를 형성하고, 도전막의 불필요한 부분을 에칭에 의하여 제거한다. 그 후, 레지스트 마스크를 제거함으로써, 도전층(161)과 도전층(162)을 동일한 공정에서 형성할 수 있다.
또한 여기서는 도전층(161)과 도전층(162)을 동일한 포토마스크를 사용하여 동일한 공정에서 형성하였지만, 도전층(161)과 도전층(162)은 서로 다른 포토마스크를 사용하여 개별적으로 형성하여도 좋다.
이어서, 도전층(161) 및 도전층(162)을 덮어 도전막을 형성하고, 상기 도전막의 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써, 화소 전극(111) 및 접속 전극(111C)을 형성한다(도 8의 (A)). 이때, 도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이, 도전층(161) 및 도전층(162)을 덮도록 화소 전극(111) 및 접속 전극(111C)을 형성하면, 도전층(161) 및 도전층(162)이 화소 전극(111) 등의 형성 시에 에칭 분위기에 노출되지 않기 때문에 바람직하다.
[유기층(115)의 형성]
이어서, 화소 전극(111) 위에 유기층(115)을 성막한다(도 8의 (B)). 유기층(115)은 FMM을 사용하지 않고 성막하는 것이 바람직하다.
또한 FMM을 사용하여 유기층(115)을 구분 형성하여도 좋다. 이 경우에는, 아래의 유기층(112R) 등의 기재를 원용할 수 있다.
유기층(115)은 바람직하게는 진공 증착법에 의하여 형성할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 스퍼터링법 또는 잉크젯법 등에 의하여 형성할 수도 있다. 또한 이들에 한정되지 않고, 상술한 성막 방법을 적절히 사용할 수 있다.
[유기층(112R), 유기층(112G), 유기층(112B)의 형성]
이어서, 유기층(115) 위에서 화소 전극(111R)과 중첩되는 영역을 덮도록 섬 형상의 유기층(112R)을 형성한다.
유기층(112R)은 FMM을 사용하여 진공 증착법에 의하여 형성하는 것이 바람직하다. 또한 FMM을 사용하여 스퍼터링법 또는 잉크젯법에 의하여 섬 형상의 유기층(112R)을 형성하여도 좋다.
도 8의 (C)에는 FMM(151R)을 사용하여 유기층(112R)을 성막하는 상태를 나타내었다. 도 8의 (C)에는 피형성면이 아래쪽이 되도록 기판을 반전시킨 상태에서 성막을 수행하는, 소위 페이스 다운 방식으로 성막을 수행하는 상태를 나타내었다.
FMM을 사용한 증착법 등에서는, FMM의 개구 패턴보다 넓은 범위에 증착이 수행되는 경우가 많다. 그러므로 도 8의 (C)에서 파선으로 나타낸 바와 같이, 화소 전극(111R)의 패턴과 개구 패턴이 같은 FMM(151R)을 사용한 경우에도, 화소 전극(111R)과 이와 인접한 화소 전극 사이의 영역까지 유기층(112R)이 성막될 수 있다.
이어서, FMM(151G)을 사용하여 화소 전극(111G) 위에 유기층(112G)을 형성한다(도 9의 (A)).
유기층(112G)에는, 유기층(112R)과 마찬가지로 화소 전극(111G)의 외측까지 연장된 패턴이 형성될 수 있다. 그 결과, 도 9의 (A)에서의 영역(RG)에 나타낸 바와 같이, 유기층(112R) 위에 유기층(112G)이 적층된 부분이 형성될 수 있다.
이어서, FMM(151B)을 사용하여 화소 전극(111B) 위에 유기층(112B)을 형성한다(도 9의 (B)).
유기층(112B)에도, 유기층(112R) 및 유기층(112G)과 마찬가지로 화소 전극(111B)의 외측까지 연장된 패턴이 형성될 수 있다. 그 결과, 도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이, 유기층(112R) 위에 유기층(112B)이 적층된 영역(RB) 및 유기층(112G) 위에 유기층(112B)이 적층된 영역(GB)이 형성될 수 있다.
여기서, 접속 전극(111C) 위에는 유기층(112R), 유기층(112G), 및 유기층(112B)을 형성하지 않는 것이 바람직하다.
또한 여기서는 유기층(112R), 유기층(112G), 유기층(112B)의 순서로 형성하였지만, 형성 순서는 이에 한정되지 않는다.
[유기층(116)의 형성]
이어서, 유기층(112R), 유기층(112G), 및 유기층(112B)을 덮어 유기층(116)을 형성한다(도 9의 (C)). 유기층(116)은 유기층(115)과 같은 방법에 의하여 형성할 수 있다.
[희생막(144)의 형성]
이어서, 유기층(116)을 덮어 희생막(144)을 형성한다.
희생막(144)으로서는 유기층(115), 유기층(112), 및 유기층(116)의 에칭 처리에 대한 내성이 높은 막, 즉 에칭 선택비가 높은 막을 사용할 수 있다. 또한 희생막(144)으로서는 후술하는 희생막(146) 등의 희생막에 대한 에칭 선택비가 높은 막을 사용할 수 있다. 또한 희생막(144)으로서는 유기층(115), 유기층(112), 및 유기층(116)에 대한 대미지가 적은 웨트 에칭법에 의하여 제거할 수 있는 막을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
희생막(144)으로서는 예를 들어 금속막, 합금막, 금속 산화물막, 반도체막, 무기 절연막 등의 무기막을 적합하게 사용할 수 있다. 희생막(144)은 스퍼터링법, 증착법, CVD법, ALD법 등의 각종 성막 방법에 의하여 형성할 수 있다.
특히 ALD법은 피형성층에 대한 성막 대미지가 적기 때문에, 유기층(116) 위에 직접 형성하는 희생막(144)은 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
희생막(144)에는, 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 포함한 합금 재료를 사용할 수 있다. 특히 알루미늄 또는 은 등의 저융점 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 희생막(144)에는, 인듐 갈륨 아연 산화물(In-Ga-Zn 산화물, IGZO라고도 표기함) 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한 산화 인듐, 인듐 아연 산화물(In-Zn 산화물), 인듐 주석 산화물(In-Sn 산화물), 인듐 타이타늄 산화물(In-Ti 산화물), 인듐 주석 아연 산화물(In-Sn-Zn 산화물), 인듐 타이타늄 아연 산화물(In-Ti-Zn 산화물), 인듐 갈륨 주석 아연 산화물(In-Ga-Sn-Zn 산화물) 등을 사용할 수 있다. 또는 실리콘을 포함한 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 마그네슘 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)을 사용한 경우에도 적용할 수 있다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 및 이트륨 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
또한 희생막(144)에는 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 산화물, 질화 실리콘, 질화 알루미늄 등의 질화물, 또는 산화질화 실리콘 등의 산질화물을 사용할 수 있다. 이러한 무기 절연 재료는 스퍼터링법, CVD법, 또는 ALD법 등의 성막 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
또한 희생막(144)에는, 적어도 EL층의 최상부에 위치하는 유기층(116)에 대하여 화학적으로 안정된 용매에 용해될 수 있는 재료를 사용하여도 좋다. 특히 물 또는 알코올에 용해되는 재료를 희생막(144)에 적합하게 사용할 수 있다. 희생막(144)을 성막하는 경우에는, 물 또는 알코올 등의 용매에 용해된 재료를 습식의 성막 방법에 의하여 도포한 후에, 용매를 증발시키기 위한 가열 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 이때 감압 분위기하에서 가열 처리를 수행하면, 저온에서 용매를 단시간에 제거할 수 있기 때문에, EL층에 대한 열적 대미지를 저감할 수 있어 바람직하다.
희생막(144)의 형성에 사용할 수 있는 습식의 성막 방법으로서는 스핀 코팅, 디핑, 스프레이 코팅, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등이 있다.
희생막(144)에는 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다.
[희생막(146)의 형성]
이어서, 희생막(144) 위에 희생막(146)을 형성한다.
희생막(146)은 나중에 희생막(144)을 에칭할 때 하드 마스크로서 사용되는 막이다. 또한 나중에 희생막(146)을 가공할 때 희생막(144)이 노출된다. 따라서 희생막(144)과 희생막(146)에는 이들 사이의 에칭 선택비가 높은 막의 조합을 선택한다. 그러므로 희생막(144)의 에칭 조건 및 희생막(146)의 에칭 조건에 따라 희생막(146)에 사용할 수 있는 막을 선택할 수 있다.
희생막(146)의 재료는 희생막(144)의 에칭 조건 및 희생막(146)의 에칭 조건에 따라 다양한 재료 중에서 선택할 수 있다. 예를 들어 상기 희생막(144)에 사용할 수 있는 막 중에서 선택할 수 있다.
예를 들어 희생막(146)으로서는 산화물막을 사용할 수 있다. 대표적으로는, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 산화 알루미늄, 산화질화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화질화 하프늄 등의 산화물막 또는 산질화물막을 사용할 수 있다.
또한 희생막(146)으로서는 예를 들어 질화물막을 사용할 수 있다. 구체적으로는, 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 타이타늄, 질화 탄탈럼, 질화 텅스텐, 질화 갈륨, 질화 저마늄 등의 질화물을 사용할 수도 있다.
예를 들어 희생막(144)에 ALD법에 의하여 형성한 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 사용하고, 희생막(146)에 스퍼터링법에 의하여 형성한 인듐 갈륨 아연 산화물(In-Ga-Zn 산화물, IGZO라고도 표기함) 등의 인듐을 포함한 금속 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 희생막(146)에는 텅스텐, 몰리브데넘, 구리, 알루미늄, 타이타늄, 및 탄탈럼 등의 금속 또는 상기 금속을 포함한 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 희생막(146)으로서, 유기층(115), 유기층(112), 및 유기층(116) 등으로서 사용할 수 있는 유기막을 사용하여도 좋다. 예를 들어 유기층(115), 유기층(112), 또는 유기층(116)으로서 사용하는 유기막과 같은 막을 희생막(146)으로서 사용할 수 있다. 이러한 유기막을 사용함으로써, 유기층(115), 유기층(112), 유기층(116) 등을 위한 성막 장치를 공통적으로 사용할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 나중에 희생층(147)을 마스크로서 사용하여 유기층(115), 유기층(112), 및 유기층(116) 등을 에칭할 때 동시에 제거할 수 있기 때문에 공정을 간략화할 수 있다.
[레지스트 마스크(143)의 형성]
이어서, 희생막(146) 위에서 화소 전극(111R), 화소 전극(111G), 및 화소 전극(111B) 각각과 중첩되는 위치에 레지스트 마스크(143)를 형성한다(도 10의 (A)).
레지스트 마스크(143)에는 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료 등, 감광성 수지를 포함한 레지스트 재료를 사용할 수 있다.
여기서, 희생막(146)을 사용하지 않고 희생막(144) 위에 레지스트 마스크(143)를 형성하는 경우, 희생막(144)에 핀홀 등의 결함이 존재하면, 레지스트 재료의 용매에 의하여 유기층(115), 유기층(112), 및 유기층(116) 등이 용해될 우려가 있다. 희생막(146)을 사용함으로써 이러한 문제를 방지할 수 있다.
또한 레지스트 재료의 용매로서 유기층(115), 유기층(112), 및 유기층(116)을 용해시키지 않는 재료를 사용하는 경우 등에는, 희생막(146)을 사용하지 않고 희생막(144) 위에 레지스트 마스크(143)를 직접 형성하여도 좋은 경우가 있다.
[희생막(146)의 에칭]
이어서, 레지스트 마스크(143)로 덮이지 않은 희생막(146)의 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써 희생층(147)을 형성한다.
희생막(146)을 에칭할 때, 희생막(144)이 상기 에칭에 의하여 제거되지 않도록 선택비가 높은 에칭 조건을 사용하는 것이 바람직하다. 희생막(146)의 에칭에는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭을 사용할 수 있지만, 드라이 에칭을 사용하면 희생층(147)의 패턴이 축소되는 것을 억제할 수 있다.
[레지스트 마스크(143)의 제거]
이어서, 레지스트 마스크(143)를 제거한다.
레지스트 마스크(143)의 제거는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭에 의하여 수행할 수 있다. 특히 산소 가스를 에칭 가스로서 사용한 드라이 에칭(플라스마 애싱이라고도 함)에 의하여 레지스트 마스크(143)를 제거하는 것이 바람직하다.
이때 레지스트 마스크(143)의 제거는 유기층(116)이 희생막(144)으로 덮인 상태에서 수행되기 때문에, 유기층(115), 유기층(112), 및 유기층(116)에 대한 영향이 억제된다. 특히 유기층(115), 유기층(112), 및 유기층(116)은 산소에 노출되면, 전기 특성에 악영향을 미치는 경우가 있기 때문에, 플라스마 애싱 등 산소 가스를 사용한 에칭을 수행하는 경우에 적합하다. 또한 레지스트 마스크(143)를 웨트 에칭에 의하여 제거하는 경우에도, 유기층(116) 등이 약액에 노출되지 않기 때문에 유기층(116) 등이 용해되는 것을 방지할 수 있다.
[희생막(144)의 에칭]
이어서, 희생층(147)을 하드 마스크로서 사용하여 희생막(144)의 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써 희생층(145)을 형성한다(도 10의 (B)).
희생막(144)의 에칭에는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭을 사용할 수 있지만, 드라이 에칭을 사용하면 패턴의 축소를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
[유기층(116), 유기층(112), 유기층(115)의 에칭]
이어서, 희생층(145)으로 덮이지 않은 유기층(116), 유기층(112), 유기층(115)의 일부를 에칭에 의하여 제거함으로써 슬릿(120)을 형성한다. 이때 접속 전극(111C)의 상면도 노출된다.
이때 유기층(112R), 유기층(112G), 및 유기층(112B)의 일부가 에칭에 의하여 분단됨으로써, 유기층(112R)의 조각인 층(135R), 유기층(112G)의 조각인 층(135G), 및 유기층(112B)의 조각인 층(135B)이 형성된다.
특히 유기층(116), 유기층(112), 유기층(115)의 에칭에는 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스를 사용한 드라이 에칭을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기층(116), 유기층(112), 유기층(115)의 변질을 억제하여 신뢰성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스로서는 예를 들어 CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, H2, 또는 비활성 기체(He 등)가 있다. 또한 상기 가스와, 산소를 포함하지 않는 희석 가스의 혼합 가스를 에칭 가스로서 사용할 수 있다.
또한 유기층(116), 유기층(112), 유기층(115)의 에칭은 상기에 한정되지 않고 다른 가스를 사용한 드라이 에칭에 의하여 수행하여도 좋고, 웨트 에칭에 의하여 수행하여도 좋다.
또한 유기층(116), 유기층(112), 유기층(115)의 에칭에 산소 가스를 포함한 에칭 가스 또는 산소 가스를 사용한 드라이 에칭을 사용하면, 에칭 속도를 높일 수 있다. 그러므로 충분히 빠른 에칭 속도를 유지하면서 낮은 파워로 에칭을 수행할 수 있기 때문에, 에칭으로 인한 대미지를 저감할 수 있다. 또한 에칭 시에 생기는 반응 생성물의 부착 등의 문제를 억제할 수 있다. 예를 들어 상기 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스로서 산소 가스를 첨가한 에칭 가스를 사용할 수 있다.
유기층(116), 유기층(112), 유기층(115)을 에칭할 때 절연층(105)이 노출된다. 그러므로 절연층(105)으로서는 유기층(115)의 에칭에 대한 내성이 높은 막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 유기층(115)을 에칭할 때 절연층(105)의 상부가 에칭되어 유기층(115)으로 덮이지 않은 부분이 얇아지는 경우가 있다.
또한 유기층(116), 유기층(112), 유기층(115)을 에칭할 때 희생층(147)도 에칭하여도 좋다. 유기층(116), 유기층(112), 유기층(115)과 희생층(147)을 동일한 처리에 의하여 에칭함으로써, 공정을 간략화하여 표시 장치의 제작 비용을 절감할 수 있기 때문에 바람직하다.
[희생층의 제거]
이어서, 희생층(147)을 제거함으로써 희생층(145)의 상면을 노출시킨다(도 10의 (C)). 이때 희생층(145)은 잔존시키는 것이 바람직하다. 또한 이 시점에 희생층(147)을 제거하지 않아도 된다.
[절연막(125f)의 형성]
이어서, 희생층(145) 및 슬릿(120)을 덮어 절연막(125f)을 성막한다.
절연막(125f)은 물 등의 불순물이 EL층으로 확산되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연막(125f)은 단차 피복성이 우수한 ALD법에 의하여 형성되면, EL층의 측면을 적합하게 덮을 수 있기 때문에 바람직하다.
절연막(125f)과 희생층(145)에 같은 재료의 막을 사용하면, 나중의 공정에서 동시에 에칭할 수 있기 때문에 바람직하다. 예를 들어 절연막(125f)과 희생층(145)에 ALD법에 의하여 형성한 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 절연막(125f)에 사용할 수 있는 재료는 이들에 한정되지 않고, 상기 희생막(144)에 사용할 수 있는 재료를 적절히 사용할 수 있다.
[수지층(126)의 형성]
이어서, 슬릿(120)과 중첩되는 영역에 수지층(126)을 형성한다(도 11의 (A)). 수지층(126)은 수지층(163)과 같은 방법에 의하여 형성할 수 있다.
여기서는, 수지층(126)의 폭을 슬릿(120)의 폭보다 넓게 형성한 경우의 예를 제시한다.
[절연막(125f), 희생층(145)의 에칭]
이어서, 절연막(125f) 및 희생층(145)에서 수지층(126)으로 덮이지 않은 부분을 에칭에 의하여 제거함으로써 유기층(116)의 상면을 노출시킨다. 이때 수지층(126)으로 덮이는 영역에 절연층(125) 및 희생층(145)이 형성된다(도 11의 (B)).
절연막(125f)과 희생층(145)의 에칭은 동일한 공정에서 수행하는 것이 바람직하다. 특히 희생층(145)의 에칭은 유기층(116)에 대한 에칭 대미지가 적은 웨트 에칭에 의하여 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어 수산화 테트라메틸 암모늄(TMAH) 수용액, 희석된 플루오린화 수소산, 옥살산, 인산, 아세트산, 질산, 또는 이들의 혼합 액체를 사용한 웨트 에칭을 사용하는 것이 바람직하다.
또는 절연막(125f) 및 희생층(145) 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킴으로써 제거하는 것이 바람직하다. 여기서, 절연막(125f) 및 희생층(145)을 용해시킬 수 있는 알코올로서는 에틸 알코올, 메틸 알코올, 아이소프로필 알코올(IPA), 또는 글리세린 등 다양한 알코올을 사용할 수 있다.
절연막(125f) 및 희생층(145)을 제거한 후, 유기층(115), 유기층(112), 유기층(116)의 내부에 포함되는 물 및 표면에 흡착된 물을 제거하기 위하여 건조 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어 불활성 가스 분위기 또는 감압 분위기하에서 가열 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 가열 처리는 50℃ 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이상 150℃ 이하, 더 바람직하게는 70℃ 이상 120℃ 이하의 기판 온도에서 수행할 수 있다. 감압 분위기하에서 수행하면, 더 낮은 온도에서 건조를 수행할 수 있기 때문에 바람직하다.
[유기층(114)의 형성]
이어서, 유기층(116), 절연층(125), 희생층(145), 및 수지층(126) 등을 덮어 유기층(114)을 성막한다.
유기층(114)은 유기층(115) 등과 같은 방법에 의하여 성막할 수 있다. 증착법에 의하여 유기층(114)을 성막하는 경우에는, 유기층(114)이 접속 전극(111C) 위에 성막되지 않도록 차폐 마스크를 사용하여 성막하여도 좋다.
[공통 전극(113)의 형성]
이어서, 유기층(114)을 덮어 공통 전극(113)을 형성한다.
공통 전극(113)은 증착법 또는 스퍼터링법 등의 성막 방법에 의하여 형성할 수 있다. 또는 증착법에 의하여 형성한 막과 스퍼터링법에 의하여 형성한 막을 적층하여도 좋다.
공통 전극(113)은 유기층(114)이 성막되는 영역을 덮도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉 유기층(114)의 단부가 공통 전극(113)과 중첩되는 구성을 얻을 수 있다. 공통 전극(113)은 차폐 마스크를 사용하여 형성되어도 좋다.
접속부(130)에서는 접속 전극(111C)과 공통 전극(113) 사이에 유기층(114)이 끼워진다. 이때 유기층(114)에는 전기 저항이 최대한 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또는 최대한 얇게 형성함으로써 유기층(114)의 두께 방향의 전기 저항을 감소시키는 것이 바람직하다. 예를 들어 두께가 1nm 이상 5nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하인 전자 주입성 재료 또는 정공 주입성 재료를 유기층(114)에 사용함으로써, 접속 전극(111C)과 공통 전극(113) 사이의 전기 저항을 무시할 수 있을 정도로 작게 할 수 있는 경우가 있다.
[보호층의 형성]
다음으로, 공통 전극(113) 위에 보호층(121)을 형성한다(도 11의 (C)). 보호층(121)에 사용하는 무기 절연막의 성막에는 스퍼터링법, PECVD법, 또는 ALD법을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 ALD법은 단차 피복성이 우수하고, 핀홀 등의 결함이 발생하기 어렵기 때문에 바람직하다. 또한 유기 절연막의 성막에 잉크젯법을 사용하면 원하는 영역에 균일한 막을 형성할 수 있기 때문에 바람직하다.
이러한 식으로 도 7의 (A)에 나타낸 표시 장치를 제작할 수 있다.
또한 앞에서는 수지층(126)의 폭을 슬릿(120)의 폭보다 넓게 형성한 경우의 예를 제시하였지만, 수지층(126)의 폭과 슬릿(120)의 폭이 일치하도록 형성하여도 좋다.
도 12의 (A)는 절연막(125f)을 형성한 후에 수지층(126)을 형성한 시점의 단면 개략도이다.
예를 들어 도 12의 (A)에 나타낸 바와 같이, 슬릿(120)보다 폭이 넓은 수지층(126)을 형성한 후에, 수지층(126)의 상부를 애싱 등에 의하여 에칭함으로써, 슬릿(120)의 내부에만 수지층(126)을 형성할 수 있다. 이때 수지층(126)의 상면의 높이와, 인접한 유기층(116)의 상면의 높이를 최대한 가깝게 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 슬릿(120)에 기인하는 단차를 저감할 수 있기 때문에, 유기층(114) 등의 단차 피복성을 향상시킬 수 있다.
이어서, 상술한 바와 같이 절연막(125f) 및 희생층(145)을 에칭한다(도 12의 (B)). 이때 희생층(145)에는 수지층(126)으로 덮인 부분이 없기 때문에, 희생층(145)은 조각이 잔존하지 않고 제거된다.
다음으로, 유기층(114), 공통 전극(113), 및 보호층(121)을 상기와 같은 방법으로 형성함으로써, 도 12의 (C)에 나타낸 바와 같이 표시 장치를 제작할 수 있다.
또한 도 12의 (C)에는 접속 전극(111C)과 공통 전극(113) 사이에 유기층(114)이 제공되지 않는 경우의 예를 나타내었다. 접속 전극(111C)과 공통 전극(113)이 접하기 때문에, 이들 사이의 접촉 저항을 매우 작게 할 수 있고, 소비 전력을 절감할 수 있다.
여기까지가 표시 장치의 제작 방법의 예에 대한 설명이다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성예에 대하여 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 갖는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 스마트폰, 손목시계형 단말기, 태블릿 단말기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치의 표시부에 사용할 수 있다.
[표시 장치(400)]
도 13은 표시 장치(400)의 사시도이고, 도 14의 (A)는 표시 장치(400)의 단면도이다.
표시 장치(400)는 기판(452)과 기판(451)이 접합된 구성을 갖는다. 도 13에서는 기판(452)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(400)는 표시부(462), 회로(464), 배선(465) 등을 포함한다. 도 13에는 표시 장치(400)에 IC(473) 및 FPC(472)가 실장된 예를 나타내었다. 그러므로 도 13에 나타낸 구성은 표시 장치(400), IC(집적 회로), 및 FPC를 포함하는 표시 모듈이라고도 할 수 있다.
회로(464)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로를 사용할 수 있다.
배선(465)은 표시부(462) 및 회로(464)에 신호 및 전력을 공급하는 기능을 갖는다. 상기 신호 및 전력은 외부로부터 FPC(472)를 통하여 배선(465)에 입력되거나 IC(473)로부터 배선(465)에 입력된다.
도 13에는 COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 기판(451)에 IC(473)가 제공된 예를 나타내었다. IC(473)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 포함한 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(400) 및 표시 모듈에는 IC가 제공되지 않아도 된다. 또한 IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 14의 (A)는 표시 장치(400) 중 FPC(472)를 포함한 영역의 일부, 회로(464)의 일부, 표시부(462)의 일부, 및 접속부를 포함한 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타낸 것이다. 도 14의 (A)에는 표시부(462) 중 특히 녹색의 광을 방출하는 발광 소자(430b)와 청색의 광을 방출하는 발광 소자(430c)를 포함한 영역을 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 14의 (A)에 나타낸 표시 장치(400)는 기판(453)과 기판(454) 사이에 트랜지스터(202), 트랜지스터(210), 발광 소자(430b), 및 발광 소자(430c) 등을 포함한다.
발광 소자(430b) 및 발광 소자(430c)에는 실시형태 1에서 예시한 발광 소자를 적용할 수 있다.
여기서, 표시 장치의 화소가 서로 다른 색의 광을 방출하는 발광 소자를 포함한 부화소를 3종류 포함하는 경우, 상기 3종류의 부화소로서는 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 3색의 부화소, 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색의 부화소 등을 들 수 있다. 상기 부화소를 4종류 포함하는 경우, 상기 4종류의 부화소로서는 R, G, B, 백색(W)의 4색의 부화소, R, G, B, Y의 4색의 부화소 등을 들 수 있다.
기판(454)과 보호층(416)은 접착층(442)에 의하여 접착되어 있다. 접착층(442)은 발광 소자(430b) 및 발광 소자(430c)와 각각 중첩되어 제공되어 있고, 표시 장치(400)에는 고체 밀봉 구조가 적용되어 있다.
발광 소자(430b), 발광 소자(430c)는 화소 전극으로서 도전층(411a), 도전층(411b), 및 도전층(411c)을 포함한다. 도전층(411b)은 가시광에 대하여 반사성을 갖고, 반사 전극으로서 기능한다. 도전층(411c)은 가시광에 대하여 투과성을 갖고, 광학 조정층으로서 기능한다.
도전층(411a)은 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(210)에 포함되는 도전층(222b)에 접속되어 있다. 트랜지스터(210)는 발광 소자의 구동을 제어하는 기능을 갖는다.
화소 전극을 덮어 EL층(412G) 또는 EL층(412B)이 제공되어 있다. EL층(412G)의 측면 및 EL층(412B)의 측면과 접하여 절연층(421)이 제공되고, 절연층(421)의 오목부를 매립하도록 수지층(422)이 제공되어 있다. EL층(412G) 및 EL층(412B)을 덮어 유기층(414), 공통 전극(413), 및 보호층(416)이 제공되어 있다. 또한 절연층(421)과 접하여 층(415B) 및 층(415G)이 제공되어 있다. 층(415B)은 EL층(412B)과 동일한 재료를 포함하고, 층(415G)은 EL층(412G)과 동일한 재료를 포함한다.
발광 소자로부터 방출되는 광은 기판(452) 측에 방출된다. 기판(452)에는 가시광 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(202) 및 트랜지스터(210)는 모두 기판(451) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료를 사용하여 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
기판(453)과 절연층(212)은 접착층(455)에 의하여 접합되어 있다.
표시 장치(400)의 제작 방법으로서는, 먼저 절연층(212), 각 트랜지스터, 각 발광 소자 등이 제공된 제작 기판과, 차광층(417)이 제공된 기판(454)을 접착층(442)에 의하여 접합한다. 그리고 제작 기판을 박리하여 노출된 면에 기판(453)을 접합함으로써, 제작 기판 위에 형성된 각 구성 요소를 기판(453)으로 전치한다. 기판(453) 및 기판(454)은 각각 가요성을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시 장치(400)의 가요성을 높일 수 있다.
절연층(212)으로서는 각각 절연층(211) 및 절연층(215)으로서 사용할 수 있는 무기 절연막을 사용할 수 있다.
기판(453)에서 기판(454)이 중첩되지 않은 영역에는 접속부(204)가 제공되어 있다. 접속부(204)에서는 배선(465)이 도전층(466) 및 접속층(242)을 통하여 FPC(472)에 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(466)은 화소 전극과 동일한 도전막을 가공하여 얻을 수 있다. 이에 의하여, 접속부(204)와 FPC(472)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속할 수 있다.
트랜지스터(202) 및 트랜지스터(210)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 채널 형성 영역(231i) 및 한 쌍의 저저항 영역(231n)을 포함한 반도체층(231), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽에 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽에 접속되는 도전층(222b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(225), 게이트로서 기능하는 도전층(223), 그리고 도전층(223)을 덮는 절연층(215)을 포함한다. 절연층(211)은 도전층(221)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 절연층(225)은 도전층(223)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다.
도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)에 접속된다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다.
도 14의 (A)에는 절연층(225)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 예를 나타내었다. 도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(225) 및 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)에 접속된다.
한편, 도 14의 (B)에 나타낸 트랜지스터(209)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 14의 (B)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 14의 (B)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)에 접속되어 있다. 또한 트랜지스터를 덮는 절연층(218)을 제공하여도 좋다.
본 실시형태의 표시 장치에 포함되는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너(planar)형 트랜지스터, 스태거형 트랜지스터, 역스태거형 트랜지스터 등을 사용할 수 있다. 또한 톱 게이트형 트랜지스터로 하여도 좋고, 보텀 게이트형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층의 상하에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(202) 및 트랜지스터(210)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 끼우는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속하고, 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동하여도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 공급하고, 다른 쪽에 구동을 위한 전위를 공급함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터의 반도체층에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 단결정 반도체, 및 단결정 이외의 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 갖는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 단결정 반도체 또는 결정성을 갖는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 포함하는 것이 바람직하다. 즉 본 실시형태의 표시 장치에서는 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(이하, OS 트랜지스터)를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층에 사용하는 금속 산화물의 밴드 갭은 2eV 이상인 것이 바람직하고, 2.5eV 이상인 것이 더 바람직하다. 밴드 갭이 큰 금속 산화물을 사용함으로써, OS 트랜지스터의 오프 전류를 저감할 수 있다.
금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하고, 인듐 및 아연을 포함하는 것이 더 바람직하다. 예를 들어 금속 산화물은 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 이트륨, 주석, 실리콘, 붕소, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 마그네슘, 및 코발트 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 이트륨, 및 주석 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하고, 갈륨인 것이 더 바람직하다. 또한 인듐과, M과, 아연을 포함한 금속 산화물을 이하에서는 In-M-Zn 산화물이라고 부르는 경우가 있다.
금속 산화물이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이러한 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서는 In:M:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:1:1.2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=2:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=3:1:2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=4:2:4.1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:7 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:1:8 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=6:1:6 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=5:2:5 또는 그 근방의 조성 등을 들 수 있다. 또한 근방의 조성이란, 원하는 원자수비의 ±30%의 범위를 포함한 것이다. 금속 산화물 내의 인듐의 원자수비를 높게 함으로써, 트랜지스터의 온 전류 또는 전계 효과 이동도 등을 높일 수 있다.
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.
또한 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 미만이어도 좋다. 이러한 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서, In:M:Zn=1:3:2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:3:3 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:3:4 또는 그 근방의 조성 등을 들 수 있다. 금속 산화물 내의 M의 원자수비를 높게 함으로써, In-M-Zn 산화물의 밴드 갭을 더 크게 하여, 광 네거티브 바이어스 스트레스 시험에 대한 내성을 높일 수 있다. 구체적으로는, 트랜지스터의 NBTIS(Negative Bias Temperature Illumination Stress) 시험에서 측정되는 문턱 전압의 변화량 또는 시프트 전압(Vsh)의 변화량을 작게 할 수 있다. 또한 시프트 전압(Vsh)은 트랜지스터의 드레인 전류(Id)-게이트 전압(Vg) 커브에서, 커브의 경사가 최대인 점에서의 접선이 Id=1pA의 직선과 교차하는 Vg로 정의된다.
또는 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 포함하여도 좋다. 실리콘으로서는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘(저온 폴리실리콘, 단결정 실리콘 등) 등을 들 수 있다.
또는 트랜지스터의 반도체층은 반도체로서 기능하는 층상 물질을 포함하여도 좋다. 층상 물질이란 층상의 결정 구조를 갖는 재료군의 총칭이다. 층상의 결정 구조에서는, 공유 결합 또는 이온 결합에 의하여 형성되는 층이 판데르발스력(Van der Waals force)과 같은 공유 결합 또는 이온 결합보다 약한 결합에 의하여 적층되어 있다. 층상 물질은 단위 층(monolayer) 내에서의 전기 전도성이 높고, 즉 2차원 전기 전도성이 높다. 반도체로서 기능하고, 2차원 전기 전도성이 높은 재료를 채널 형성 영역에 사용함으로써, 온 전류가 큰 트랜지스터를 제공할 수 있다.
상기 층상 물질로서는 예를 들어 그래핀, 실리센, 칼코제나이드 등이 있다. 칼코제나이드는 칼코젠(16족에 속하는 원소)을 포함한 화합물이다. 또한 칼코제나이드로서는 전이 금속 칼코제나이드, 13족 칼코제나이드 등을 들 수 있다. 트랜지스터의 반도체층에 적용할 수 있는 전이 금속 칼코제나이드로서는, 구체적으로는 황화 몰리브데넘(대표적으로는 MoS2), 셀레늄화 몰리브데넘(대표적으로는 MoSe2), 몰리브데넘 텔루륨(대표적으로는 MoTe2), 황화 텅스텐(대표적으로는 WS2), 셀레늄화 텅스텐(대표적으로는 WSe2), 텅스텐 텔루륨(대표적으로는 WTe2), 황화 하프늄(대표적으로는 HfS2), 셀레늄화 하프늄(대표적으로는 HfSe2), 황화 지르코늄(대표적으로는 ZrS2), 셀레늄화 지르코늄(대표적으로는 ZrSe2) 등을 들 수 있다.
회로(464)에 포함되는 트랜지스터와 표시부(462)에 포함되는 트랜지스터는 같은 구조를 가져도 좋고, 다른 구조를 가져도 좋다. 회로(464)에 포함되는 복수의 트랜지스터에는 하나의 구조를 채용하여도 좋고, 2종류 이상의 구조를 채용하여도 좋다. 마찬가지로, 표시부(462)에 포함되는 복수의 트랜지스터에는 하나의 구조를 채용하여도 좋고, 2종류 이상의 구조를 채용하여도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나에 물 및 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 상기 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 외부로부터 트랜지스터로 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(211), 절연층(212), 절연층(215), 절연층(218), 및 절연층(225)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 무기 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.
여기서, 유기 절연막은 무기 절연막보다 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로 유기 절연막은 표시 장치(400)의 단부 근방에 개구를 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 표시 장치(400)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(400)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하여, 표시 장치(400)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, 실록세인 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 들 수 있다.
기판(454)의 기판(453) 측의 면에는 차광층(417)을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 기판(454)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(454)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드 코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
발광 소자를 덮는 보호층(416)을 제공함으로써, 발광 소자에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여, 발광 소자의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 14의 (A)에는 접속부(228)를 나타내었다. 접속부(228)에서 공통 전극(413)과 배선이 전기적으로 접속된다. 도 14의 (A)에는 상기 배선이 화소 전극과 동일한 적층 구조를 갖는 경우의 예를 나타내었다.
기판(453) 및 기판(454)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지, 금속, 합금, 반도체 등을 사용할 수 있다. 발광 소자로부터의 광이 추출되는 측의 기판에는 상기 광을 투과시키는 재료를 사용한다. 기판(453) 및 기판(454)에 가요성을 갖는 재료를 사용하면, 표시 장치의 가요성을 높일 수 있다. 또한 기판(453) 또는 기판(454)으로서 편광판을 사용하여도 좋다.
기판(453) 및 기판(454)에는 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), 폴리실록세인 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(453) 및 기판(454) 중 한쪽 또는 양쪽으로서 가요성을 가질 정도의 두께를 갖는 유리를 사용하여도 좋다.
또한 표시 장치에 원편광판을 중첩시키는 경우, 표시 장치에 포함되는 기판으로서는 광학 등방성이 높은 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 광학 등방성이 높은 기판은 복굴절이 작다(복굴절량이 적다고도 할 수 있음).
광학 등방성이 높은 기판의 위상차(retardation)의 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 물을 흡수하면 주름이 생기는 등 표시 패널에 형상 변화가 일어날 우려가 있다. 그러므로 기판으로서는 물 흡수율이 낮은 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 물 흡수율이 바람직하게는 1% 이하, 더 바람직하게는 0.1% 이하, 더욱 바람직하게는 0.01% 이하인 필름을 사용한다.
접착층에는, 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 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 들 수 있다. 특히 에폭시 수지 등의 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 주성분으로서 포함한 합금 등을 들 수 있다. 이들 재료를 포함한 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.
또한 광 투과성을 갖는 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함한 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 또는 상기 금속 재료를 포함한 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, 광 투과성을 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, 그리고 발광 소자에 포함되는 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 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은, 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
이하에서는, 표시 장치의 표시부에서의 화소의 구성예에 대하여 설명한다.
도 1의 (A)에 나타낸 표시 장치(100)는 스트라이프 배열이 적용된 예이다. 도 1의 (A)에서는 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B)의 3개의 부화소로 구성되어 있다. 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B)는 각각 발광색이 서로 다른 발광 디바이스를 포함한다. 예를 들어 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B)는 각각 적색, 녹색, 청색의 부화소로 할 수 있다.
도 15의 (A)에 나타낸 화소(103)에는 S 스트라이프 배열이 적용되어 있다. 도 15의 (A)에 나타낸 화소(103)는 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B)의 3개의 부화소로 구성된다.
도 15의 (B)에 나타낸 화소(103)는 모서리가 둥근 대략 사다리꼴형의 상면 형상을 갖는 부화소(G)와, 모서리가 둥근 대략 삼각형의 상면 형상을 갖는 부화소(R)와, 모서리가 둥근 대략 사각형 또는 대략 육각형의 상면 형상을 갖는 부화소(B)를 포함한다. 또한 부화소(G)는 부화소(R)보다 발광 면적이 넓다. 이와 같이, 각 부화소의 형상 및 크기는 각각 독립적으로 결정할 수 있다. 예를 들어 신뢰성이 높은 발광 디바이스를 포함한 부화소일수록 크기를 작게 할 수 있다. 예를 들어 부화소(R)를 적색의 부화소로 하고, 부화소(G)를 녹색의 부화소로 하고, 부화소(B)를 청색의 부화소로 하여도 좋다.
도 15의 (C)에 나타낸 화소(125a, 125b)에는 펜타일 배열이 적용되어 있다. 도 15의 (C)에는 부화소(R) 및 부화소(G)를 포함한 화소(125a)와 부화소(G) 및 부화소(B)를 포함한 화소(125b)가 번갈아 배치된 예를 나타내었다. 예를 들어 부화소(R)를 적색의 부화소로 하고, 부화소(G)를 녹색의 부화소로 하고, 부화소(B)를 청색의 부화소로 하여도 좋다.
도 15의 (D) 및 (E)에 나타낸 화소(125a, 125b)에는 델타 배열이 적용되어 있다. 화소(125a)는 위쪽 행(제 1 행)에 2개의 부화소(부화소(R, G))를 포함하고, 아래쪽 행(제 2 행)에 하나의 부화소(부화소(B))를 포함한다. 화소(125b)는 위쪽 행(제 1 행)에 하나의 부화소(부화소(B))를 포함하고, 아래쪽 행(제 2 행)에 2개의 부화소(부화소(R, G))를 포함한다.
도 15의 (D)에는 각 부화소가 모서리가 둥근 대략 사각형의 상면 형상을 갖는 예를 나타내었고, 도 15의 (E)에는 각 부화소가 원형의 상면 형상을 갖는 예를 나타내었다.
포토리소그래피법에서는, 가공하는 패턴이 미세해질수록 광의 회절의 영향을 무시할 수 없게 되기 때문에, 노광에 의하여 포토마스크의 패턴을 전사할 때의 충실성(fidelity)이 저하되어, 레지스트 마스크를 원하는 형상으로 가공하기 어려워진다. 그러므로 포토마스크의 패턴이 직사각형이어도 모서리가 둥근 패턴이 형성되기 쉽다. 따라서 부화소의 상면 형상이 다각형의 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 되는 경우가 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는, 레지스트 마스크를 사용하여 EL층을 섬 형상으로 가공한다. EL층 위에 형성한 레지스트막은 EL층의 내열 온도보다 낮은 온도에서 경화될 필요가 있다. 그러므로 EL층의 재료의 내열 온도 및 레지스트 재료의 경화 온도에 따라서는 레지스트막의 경화가 불충분한 경우가 있다. 경화가 불충분한 레지스트막은 가공에 의하여 원하는 형상과는 다른 형상이 될 수 있다. 그 결과, EL층의 상면 형상이 다각형의 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 되는 경우가 있다. 예를 들어 상면 형상이 정사각형인 레지스트 마스크를 형성하는 경우에, 원형의 상면 형상을 갖는 레지스트 마스크가 형성되어 EL층의 상면 형상이 원형이 되는 경우가 있다.
또한 EL층의 상면 형상을 원하는 형상으로 하기 위하여, 설계 패턴과 전사 패턴이 일치하도록 마스크 패턴을 미리 보정하는 기술(OPC(Optical Proximity Correction: 광 근접 효과 보정) 기술)을 사용하여도 좋다. 구체적으로는, OPC 기술에서는 마스크 패턴 상의 도형의 코너부 등에 보정용 패턴을 추가한다.
도 16의 (A) 내지 (C)에 나타낸 화소(103)에는 스트라이프 배열이 적용되어 있다. 도 16의 (A) 내지 (C)에 나타낸 화소(103)는 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B), 부화소(W)의 4개의 부화소로 구성된다. 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B), 부화소(W)는 각각 발광색이 서로 다른 발광 디바이스를 포함한다. 예를 들어 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B), 부화소(W)는 각각 적색, 녹색, 청색, 백색의 부화소로 할 수 있다.
도 16의 (A)는 각 부화소가 직사각형의 상면 형상을 갖는 예를 나타낸 것이고, 도 16의 (B)는 각 부화소가 2개의 반원과 직사각형이 결합된 상면 형상을 갖는 예를 나타낸 것이고, 도 16의 (C)는 각 부화소가 타원형의 상면 형상을 갖는 예를 나타낸 것이다.
도 16의 (D) 내지 (F)에 나타낸 화소(103)에는 매트릭스 배열이 적용되어 있다. 도 16의 (D) 내지 (F)에 나타낸 화소(103)는 부화소(R), 부화소(G), 부화소(B), 부화소(W)의 4개의 부화소로 구성된다.
도 16의 (D)는 각 부화소가 정사각형의 상면 형상을 갖는 예를 나타낸 것이고, 도 16의 (E)는 각 부화소가 모서리가 둥근 대략 정사각형의 상면 형상을 갖는 예를 나타낸 것이고, 도 16의 (F)는 각 부화소가 원형의 상면 형상을 갖는 예를 나타낸 것이다. 도 16의 (G)는 스트라이프 배열이 적용된 부화소(R, G, B)와 3개의 부화소(W)를 포함한 예를 나타낸 것이다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태인 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 소자(발광 디바이스라고도 함)에 대하여 설명한다.
본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세 메탈 마스크)을 사용하여 제작되는 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하지 않고 제작되는 디바이스를 MML(메탈 마스크리스) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에서, 각 색의 발광 디바이스(여기서는 청색(B), 녹색(G), 및 적색(R))의 발광층을 구분 형성하거나 개별 도포하는 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서, 백색의 광을 방출할 수 있는 발광 디바이스를 백색 발광 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 백색 발광 디바이스와 착색층(예를 들어 컬러 필터)을 조합함으로써, 풀 컬러의 표시 장치로 할 수 있다.
또한 발광 디바이스는 싱글 구조와 탠덤 구조로 크게 나눌 수 있다. 싱글 구조의 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 하나의 발광 유닛을 포함하고, 상기 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함하는 것이 바람직하다. 싱글 구조에서 백색 발광을 얻기 위해서는, 보색의 광을 방출하도록 2개 이상의 발광층을 각각 선택하면 좋다. 예를 들어 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색을 보색으로 함으로써, 발광 디바이스 전체로서 백색의 광을 방출하는 구성을 얻을 수 있다. 또한 3개 이상의 발광층을 포함한 발광 디바이스의 경우도 마찬가지이다.
탠덤 구조의 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 2개 이상의 복수의 발광 유닛을 포함하고, 각 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함하는 것이 바람직하다. 각 발광 유닛에서 같은 색의 광을 방출하는 발광층을 사용함으로써, 소정의 전류당 휘도를 높일 수 있고, 싱글 구조보다 신뢰성이 높은 발광 디바이스로 할 수 있다. 탠덤 구조에서 백색 발광을 얻기 위해서는, 복수의 발광 유닛의 발광층으로부터의 광을 조합하여 백색 발광이 얻어지는 구성으로 하면 좋다. 또한 백색 발광이 얻어지는 발광색의 조합은 싱글 구조의 구성과 같다. 또한 탠덤 구조의 디바이스에서, 복수의 발광 유닛들 사이에는 전하 발생층 등의 중간층을 제공하는 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 낮게 할 수 있다. 소비 전력을 낮게 억제하려고 하는 경우에는, SBS 구조의 발광 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 백색 발광 디바이스는 제조 공정이 SBS 구조의 발광 디바이스보다 간단하기 때문에, 제조 비용을 낮게 하거나 제조 수율을 높일 수 있어 바람직하다.
<발광 디바이스의 구성예>
도 17의 (A)에 나타낸 바와 같이, 발광 디바이스는 한 쌍의 전극(하부 전극(772), 상부 전극(788)) 사이에 EL층(786)을 포함한다. EL층(786)은 층(4420), 발광층(4411), 층(4430) 등의 복수의 층으로 구성할 수 있다. 층(4420)은 예를 들어 전자 주입성이 높은 물질을 포함한 층(전자 주입층) 및 전자 수송성이 높은 물질을 포함한 층(전자 수송층) 등을 포함할 수 있다. 발광층(4411)은 예를 들어 발광성 화합물을 포함한다. 층(4430)은 예를 들어 정공 주입성이 높은 물질을 포함한 층(정공 주입층) 및 정공 수송성이 높은 물질을 포함한 층(정공 수송층)을 포함할 수 있다.
한 쌍의 전극 사이에 제공된 층(4420), 발광층(4411), 및 층(4430)을 포함한 구성은 단일의 발광 유닛으로서 기능할 수 있고, 본 명세서에서는 도 17의 (A)의 구성을 싱글 구조라고 부른다.
또한 도 17의 (B)는 도 17의 (A)에 나타낸 발광 디바이스에 포함되는 EL층(786)의 변형예이다. 구체적으로는, 도 17의 (B)에 나타낸 발광 디바이스는 하부 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 상부 전극(788)을 포함한다. 예를 들어 하부 전극(772)을 양극으로 하고, 상부 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 하부 전극(772)을 음극으로 하고, 상부 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. 이러한 층 구조로 함으로써, 발광층(4411)에 캐리어가 효율적으로 주입되어, 발광층(4411) 내에서의 캐리어의 재결합의 효율을 높일 수 있다.
또한 도 17의 (C), (D)에 나타낸 바와 같이, 층(4420)과 층(4430) 사이에 복수의 발광층(발광층(4411, 4412, 4413))이 제공된 구성도 싱글 구조의 베리에이션이다.
또한 도 17의 (E), (F)에 나타낸 바와 같이, 복수의 발광 유닛(EL층(786a), EL층(786b))이 중간층(전하 발생층)(4440)을 사이에 두고 직렬로 접속된 구성을 본 명세서에서는 탠덤 구조라고 부른다. 또한 본 명세서 등에서는, 도 17의 (E), (F)에 나타낸 구성을 탠덤 구조라고 부르지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 탠덤 구조를 스택 구조라고 불러도 좋다. 또한 탠덤 구조로 함으로써, 고휘도 발광이 가능한 발광 디바이스로 할 수 있다.
도 17의 (C)에서 발광층(4411), 발광층(4412), 및 발광층(4413)에 같은 색의 광을 방출하는 발광 재료를 사용하여도 좋다.
또한 발광층(4411), 발광층(4412), 및 발광층(4413)에 서로 다른 발광 재료를 사용하여도 좋다. 발광층(4411), 발광층(4412), 및 발광층(4413) 각각이 방출하는 광이 보색 관계에 있는 경우, 백색 발광이 얻어진다. 도 17의 (D)에는 컬러 필터로서 기능하는 착색층(785)이 제공된 예를 나타내었다. 백색의 광이 컬러 필터를 투과함으로써, 원하는 색의 광을 얻을 수 있다.
또한 도 17의 (E)에서 발광층(4411)과 발광층(4412)에 같은 발광 재료를 사용하여도 좋다. 또는 발광층(4411)과 발광층(4412)에 서로 다른 색의 광을 방출하는 발광 재료를 사용하여도 좋다. 발광층(4411)이 방출하는 광과 발광층(4412)이 방출하는 광이 보색 관계에 있는 경우, 백색 발광이 얻어진다. 도 17의 (F)에는 착색층(785)이 더 제공된 예를 나타내었다.
또한 도 17의 (C), (D), (E), (F)에서도, 도 17의 (B)에 나타낸 바와 같이, 층(4420)과 층(4430)은 2층 이상의 층으로 이루어지는 적층 구조를 가져도 좋다.
발광 디바이스마다 발광층(여기서는 청색(B), 녹색(G), 및 적색(R))을 구분 형성하는 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 부르는 경우가 있다.
발광 디바이스의 발광색은 EL층(786)을 구성하는 재료에 따라 적색, 녹색, 청색, 시안, 마젠타, 황색, 또는 백색 등으로 할 수 있다. 또한 발광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 색 순도를 더 높일 수 있다.
백색의 광을 방출하는 발광 디바이스는 발광층에 2종류 이상의 발광 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 백색 발광을 얻기 위해서는, 보색의 광을 방출하도록 2개 이상의 발광 물질을 각각 선택하면 좋다. 예를 들어 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색을 보색으로 함으로써, 발광 디바이스 전체로서 백색의 광을 방출하는 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 또한 3개 이상의 발광층을 포함한 발광 디바이스의 경우도 마찬가지이다.
발광층은 R(적색), G(녹색), B(청색), Y(황색), O(주황색) 등의 광을 방출하는 발광 물질을 2개 이상 포함하는 것이 바람직하다. 또는 발광층은 2개 이상의 발광 물질을 포함하고, 각각의 발광 물질의 발광은 R, G, B 중 2개 이상의 색의 스펙트럼 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 발광 디바이스의 구체적인 구성예에 대하여 설명한다.
발광 디바이스는 적어도 발광층을 포함한다. 또한 발광 디바이스는 발광층 이외의 층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 차단 재료, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 포함하여도 좋다.
발광 디바이스에는 저분자계 화합물 및 고분자계 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 발광 디바이스는 발광층 이외에 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
정공 주입층은 양극으로부터 정공 수송층에 정공을 주입하는 층이고, 정공 주입성이 높은 재료를 포함한다. 정공 주입성이 높은 재료로서는, 방향족 아민 화합물, 및 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함한 복합 재료 등을 들 수 있다.
정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함한다. 정공 수송성 재료는 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 것이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 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 갖는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층으로 수송하는 층이다. 전자 수송층은 전자 수송성 재료를 포함한다. 전자 수송성 재료는 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 것이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면, 이들 이외의 물질을 사용할 수도 있다. 전자 수송성 재료로서는 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸 골격을 갖는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 갖는 금속 착체 등 외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 리간드를 포함한 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 포함한다. 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 주입층에는 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 등의 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다.
또는 상술한 전자 주입층에는 전자 수송성 재료를 사용하여도 좋다. 예를 들어 비공유 전자쌍을 갖고 전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖는 화합물을 전자 수송성 재료로서 사용할 수 있다. 구체적으로는, 피리딘 고리, 다이아진 고리(피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리), 트라이아진 고리 중 적어도 하나를 갖는 화합물을 사용할 수 있다.
또한 비공유 전자쌍을 갖는 유기 화합물의 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 HOMO(highest occupied Molecular Orbital) 준위 및 LUMO 준위를 추정할 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 갖는 유기 화합물로서 사용할 수 있다. 또한 NBPhen은 BPhen보다 유리 전이 온도(Tg)가 높기 때문에, 내열성이 우수하다.
발광층은 발광 물질을 포함하는 층이다. 발광층은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 포함할 수 있다. 발광 물질로서는 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서는 근적외광을 방출하는 물질을 사용할 수도 있다.
발광 물질로서는 형광 재료, 인광 재료, 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 갖는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 리간드로서 포함하는 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 포함하여도 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. 이러한 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.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은, 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 수광 디바이스 등을 포함하는 예에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치에서, 화소는 서로 다른 색의 광을 방출하는 발광 디바이스를 포함한 부화소를 복수 종류 포함할 수 있다. 예를 들어 화소는 3종류의 부화소를 포함할 수 있다. 상기 3종류의 부화소로서는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)의 3색의 부화소, 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색의 부화소 등을 들 수 있다. 또는 화소는 4종류의 부화소를 포함할 수 있다. 상기 4종류의 부화소로서는 R, G, B, 백색(W)의 4색의 부화소, R, G, B, Y의 4색의 부화소 등을 들 수 있다.
부화소의 배열은 특별히 한정되지 않고, 다양한 방법을 적용할 수 있다. 부화소의 배열로서는, 예를 들어 스트라이프 배열, S 스트라이프 배열, 매트릭스 배열, 델타 배열, 베이어 배열, 펜타일 배열 등이 있다.
또한 부화소의 상면 형상으로서는, 예를 들어 삼각형, 사각형(직사각형, 정사각형을 포함함), 오각형 등의 다각형, 이들 다각형의 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 있다. 여기서 부화소의 상면 형상은 발광 디바이스의 발광 영역의 상면 형상에 상당한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 화소에 수광 디바이스를 포함하여도 좋다.
발광 디바이스 및 수광 디바이스를 화소에 포함하는 표시 장치에서는, 화소가 수광 기능을 갖기 때문에, 화상을 표시하면서 대상물의 접촉 또는 근접을 검출할 수 있다. 예를 들어 표시 장치에 포함되는 모든 부화소를 사용하여 화상을 표시할 뿐만 아니라, 일부의 부화소가 광원으로서의 광을 나타내고, 나머지 부화소가 화상을 표시할 수도 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 표시부에 발광 디바이스가 매트릭스로 배치되어 있고, 상기 표시부에 화상을 표시할 수 있다. 또한 상기 표시부에는 수광 디바이스가 매트릭스로 배치되어 있고, 표시부는 화상 표시 기능에 더하여 촬상 기능 및 센싱 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는다. 표시부는 이미지 센서 또는 터치 센서로서 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 부품 점수를 줄일 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 표시부에 포함되는 발광 디바이스로부터 방출된 광이 대상물에서 반사(또는 산란)될 때, 수광 디바이스가 그 반사광(또는 산란광)을 검출할 수 있기 때문에, 어두운 곳에서도 촬상 또는 터치 검출이 가능하다.
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 광량에 따라 수광 디바이스로부터 발생하는 전하량이 결정된다.
특히 수광 디바이스로서는 유기 화합물을 포함한 층을 포함하는 유기 포토다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 유기 포토다이오드는 박형화, 경량화, 및 대면적화가 용이하고, 또한 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 기판 위에 형성할 수 있다. 따라서 유기 EL 디바이스를 사용한 표시 장치에 유기 포토다이오드를 내장시킬 수 있다.
도 18의 (A) 및 (B)에 나타낸 화소는 부화소(G), 부화소(B), 부화소(R), 및 부화소(PS)를 포함한다.
도 18의 (A)에 나타낸 화소에는 스트라이프 배열이 적용되어 있다. 도 18의 (B)에 나타낸 화소에는 매트릭스 배열이 적용되어 있다.
도 18의 (C) 및 (D)에 나타낸 화소는 부화소(G), 부화소(B), 부화소(R), 부화소(PS), 및 부화소(IRS)를 포함한다.
도 18의 (C) 및 (D)에는 하나의 화소가 2행 3열로 제공된 예를 나타내었다. 위쪽 행(제 1 행)에는 3개의 부화소(부화소(G), 부화소(B), 부화소(R))가 제공되어 있다. 도 18의 (C)에서는 아래쪽 행(제 2 행)에 3개의 부화소(하나의 부화소(PS)와 2개의 부화소(IRS))가 제공되어 있다. 한편, 도 18의 (D)에서는 아래쪽 행(제 2 행)에 2개의 부화소(하나의 부화소(PS)와 하나의 부화소(IRS))가 제공되어 있다. 또한 부화소의 레이아웃은 도 18의 (A) 내지 (D)의 구성에 한정되지 않는다.
부화소(R)는 적색의 광을 방출하는 발광 디바이스를 포함한다. 부화소(G)는 녹색의 광을 방출하는 발광 디바이스를 포함한다. 부화소(B)는 청색의 광을 방출하는 발광 디바이스를 포함한다.
부화소(PS)와 부화소(IRS)는 각각 수광 디바이스를 포함한다. 부화소(PS)와 부화소(IRS)가 검출하는 광의 파장은 특별히 한정되지 않는다.
부화소(PS)의 수광 면적은 부화소(IRS)의 수광 면적보다 작다. 수광 면적이 작을수록 촬상 범위는 좁아지므로, 촬상한 화상이 흐릿해지는 것을 억제하고, 해상도를 향상시킬 수 있다. 그러므로 부화소(PS)를 사용함으로써, 부화소(IRS)를 사용하는 경우에 비하여 정세도가 높고 해상도가 높은 촬상을 수행할 수 있다. 예를 들어 부화소(PS)를 사용함으로써, 지문, 장문, 홍채, 맥 형상(정맥 형상, 동맥 형상을 포함함), 또는 얼굴 등을 사용한 개인 인증을 위한 촬상을 수행할 수 있다.
부화소(PS)에 포함되는 수광 디바이스는 가시광을 검출하는 것이 바람직하고, 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 색을 나타내는 광 중 하나 또는 복수를 검출하는 것이 바람직하다. 또한 부화소(PS)에 포함되는 수광 디바이스는 적외광을 검출하여도 좋다.
또한 부화소(IRS)는 터치 센서(다이렉트 터치 센서라고도 함) 또는 니어 터치 센서(호버 센서, 호버 터치 센서, 비접촉 센서, 터치리스 센서라고도 함) 등에 사용할 수 있다. 용도에 따라 부화소(IRS)가 검출하는 광의 파장을 적절히 결정할 수 있다. 예를 들어 부화소(IRS)는 적외광을 검출하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 어두운 곳에서도 터치 검출을 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 접촉한 경우에 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 이하의 범위에서 표시 장치가 상기 대상물을 검출할 수 있는 구성이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 대상물이 직접 접촉하지 않아도 표시 장치를 조작할 수 있고, 즉 비접촉(터치리스)으로 표시 장치를 조작할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치가 오염되거나 손상되는 리스크를 경감하거나, 표시 장치에 부착된 오염(예를 들어 먼지 또는 바이러스 등)에 대상물이 직접 접촉하지 않고 표시 장치를 조작할 수 있다.
하나의 화소에 2종류의 수광 디바이스를 탑재함으로써, 표시 기능에 더하여 2개의 기능을 가질 수 있어, 다기능 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한 고정세의 촬상을 수행하기 위하여, 부화소(PS)는 표시 장치에 포함되는 모든 화소에 제공되는 것이 바람직하다. 한편, 터치 센서 또는 니어 터치 센서 등에 사용하는 부화소(IRS)는 부화소(PS)에 비하여 높은 검출 정밀도가 요구되지 않기 때문에, 표시 장치에 포함되는 일부의 화소에 제공되면 좋다. 표시 장치에 포함되는 부화소(IRS)의 개수를 부화소(PS)의 개수보다 적게 함으로써, 검출 속도를 높일 수 있다.
여기서, 부화소(PS) 및 부화소(IRS)에 사용할 수 있는 수광 디바이스의 구성에 대하여 설명한다.
수광 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 광전 변환층으로서 기능하는 활성층을 적어도 포함한다. 본 명세서 등에서는 한 쌍의 전극 중 한쪽을 화소 전극이라고 기재하고, 다른 쪽을 공통 전극이라고 기재하는 경우가 있다.
수광 디바이스의 한 쌍의 전극 중 한쪽은 양극으로서 기능하고, 다른 쪽은 음극으로서 기능한다. 이하에서는, 화소 전극이 양극으로서 기능하고, 공통 전극이 음극으로서 기능하는 경우를 예로 들어 설명한다. 즉 수광 디바이스는 화소 전극과 공통 전극 사이에 역바이어스를 인가하여 구동함으로써, 수광 디바이스에 입사하는 광을 검출하고, 전하를 발생시켜 전류로서 추출할 수 있다.
수광 디바이스에도 발광 디바이스와 같은 제작 방법을 적용할 수 있다. 수광 디바이스에 포함되는 섬 형상의 활성층(광전 변환층이라고도 함)은 메탈 마스크의 패턴을 사용하여 형성되는 것이 아니라, 활성층이 되는 막을 면 전체에 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 저감할 수 있기 때문에, 수광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다.
여기서, 수광 디바이스와 발광 디바이스에서 공유되는 층은 발광 디바이스와 수광 디바이스에서 기능이 서로 다른 경우가 있다. 본 명세서에서는, 발광 디바이스에서의 기능에 기초하여 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 디바이스에서 공유되는 층은 발광 디바이스와 수광 디바이스에서 기능이 동일한 경우도 있다. 예를 들어 정공 수송층은 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 양쪽에서 정공 수송층으로서 기능하고, 전자 수송층은 발광 디바이스 및 수광 디바이스의 양쪽에서 전자 수송층으로서 기능한다.
수광 디바이스에 포함되는 활성층은 반도체를 포함한다. 상기 반도체로서는 실리콘 등의 무기 반도체 및 유기 화합물을 포함한 유기 반도체를 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 활성층에 포함되는 반도체로서 유기 반도체를 사용하는 예에 대하여 설명한다. 유기 반도체를 사용함으로써, 발광층과 활성층을 같은 방법(예를 들어 진공 증착법)으로 형성할 수 있기 때문에, 제조 장치를 공통화할 수 있어 바람직하다.
활성층에 포함되는 n형 반도체 재료로서는, 풀러렌(예를 들어 C60, C70 등), 풀러렌 유도체 등의 전자 수용성 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 풀러렌은 축구공과 같은 형상을 갖고, 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 갖기 때문에, π전자가 크게 확장되어도 전자 수용성이 높아진다. 전자 수용성이 높으면, 전하 분리가 고속으로 효율적으로 일어나기 때문에, 수광 디바이스에 유익하다. C60, C70은 모두 가시광 영역에 넓은 흡수대를 갖고, 특히 C70은 C60보다 π전자 공액계가 크고, 장파장 영역에도 넓은 흡수대를 갖기 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 갖는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸 골격을 갖는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 갖는 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.
활성층에 포함되는 p형 반도체 재료로서는, 구리(II) 프탈로사이아닌(Copper(II) phthalocyanine; CuPc), 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP), 아연 프탈로사이아닌(Zinc Phthalocyanine; ZnPc), 주석 프탈로사이아닌(SnPc), 퀴나크리돈 등의 전자 공여성 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
또한 p형 반도체 재료로서는, 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체, 방향족 아민 골격을 갖는 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 공여성 유기 반도체 재료의 HOMO 준위는 전자 수용성 유기 반도체 재료의 HOMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다. 전자 공여성 유기 반도체 재료의 LUMO 준위는 전자 수용성 유기 반도체 재료의 LUMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다.
전자 수용성 유기 반도체 재료로서 구체 형상을 갖는 풀러렌을 사용하고, 전자 공여성 유기 반도체 재료로서 대략 평면 형상을 갖는 유기 반도체 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 형상이 비슷한 분자들은 응집하기 쉬운 경향이 있고, 같은 종류의 분자들이 응집하면, 분자 궤도의 에너지 준위가 서로 가깝기 때문에 캐리어 수송성을 높일 수 있다.
예를 들어 활성층은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성되는 것이 바람직하다. 또는 활성층은 n형 반도체와 p형 반도체를 적층하여 형성되어도 좋다.
수광 디바이스는 활성층 이외에도, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 포함하여도 좋다. 또한 상기에 한정되지 않고, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 주입성이 높은 재료, 전자 차단 재료 등을 포함한 층을 더 포함하여도 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)/폴리(스타이렌설폰산)(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 활성층에 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 활성층에는 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 좋고 고분자 화합물이어도 좋다.
여기까지가 수광 디바이스에 대한 설명이다.
도 18의 (E)에 수광 디바이스를 포함한 부화소의 화소 회로의 일례를 나타내고, 도 18의 (F)에 발광 디바이스를 포함한 부화소의 화소 회로의 일례를 나타내었다.
도 18의 (E)에 나타낸 화소 회로(PIX1)는 수광 디바이스(PD), 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 트랜지스터(M13), 트랜지스터(M14), 및 용량 소자(C2)를 포함한다. 여기서는 수광 디바이스(PD)로서 포토다이오드를 사용한 예를 나타내었다.
수광 디바이스(PD)는 캐소드가 배선(V1)에 전기적으로 접속되고, 애노드가 트랜지스터(M11)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M11)는 게이트가 배선(TX)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C2)의 한쪽 전극, 트랜지스터(M12)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 그리고 트랜지스터(M13)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M12)는 게이트가 배선(RES)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V2)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M13)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(V3)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(OUT1)에 전기적으로 접속된다.
배선(V1), 배선(V2), 및 배선(V3)에는 각각 정전위가 공급된다. 수광 디바이스(PD)를 역바이어스로 구동시키는 경우에는, 배선(V2)에 배선(V1)의 전위보다 낮은 전위를 공급한다. 트랜지스터(M12)는 배선(RES)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M13)의 게이트에 접속되는 노드의 전위를 배선(V2)에 공급되는 전위로 리셋하는 기능을 갖는다. 트랜지스터(M11)는 배선(TX)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 수광 디바이스(PD)에 흐르는 전류에 따라 상기 노드의 전위가 변화되는 타이밍을 제어하는 기능을 갖는다. 트랜지스터(M13)는 상기 노드의 전위에 따른 출력을 수행하는 증폭 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M14)는 배선(SE)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 상기 노드의 전위에 따른 출력을 배선(OUT1)에 접속되는 외부 회로에 의하여 판독하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다.
도 18의 (F)에 나타낸 화소 회로(PIX2)는 발광 디바이스(EL), 트랜지스터(M15), 트랜지스터(M16), 트랜지스터(M17), 및 용량 소자(C3)를 포함한다. 여기서는 발광 디바이스(EL)로서 발광 다이오드를 사용한 예를 나타내었다. 특히 발광 디바이스(EL)로서는 유기 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(M15)는 게이트가 배선(VG)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(VS)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C3)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(M16)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M16)의 소스 및 드레인 중 한쪽은 배선(V4)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽은 발광 디바이스(EL)의 애노드, 그리고 트랜지스터(M17)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M17)는 게이트가 배선(MS)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT2)에 전기적으로 접속된다. 발광 디바이스(EL)의 캐소드는 배선(V5)에 전기적으로 접속된다.
배선(V4) 및 배선(V5)에는 각각 정전위가 공급된다. 발광 디바이스(EL)의 애노드 측을 고전위로 하고, 캐소드 측을 애노드 측보다 저전위로 할 수 있다. 트랜지스터(M15)는 배선(VG)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 화소 회로(PIX2)의 선택 상태를 제어하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다. 또한 트랜지스터(M16)는 게이트에 공급되는 전위에 따라 발광 디바이스(EL)에 흐르는 전류를 제어하는 구동 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M15)가 도통 상태일 때, 배선(VS)에 공급되는 전위가 트랜지스터(M16)의 게이트에 공급되고, 그 전위에 따라 발광 디바이스(EL)의 발광 휘도를 제어할 수 있다. 트랜지스터(M17)는 배선(MS)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M16)와 발광 디바이스(EL) 사이의 전위를, 배선(OUT2)을 통하여 외부에 출력하는 기능을 갖는다.
또한 본 실시형태의 표시 패널에서는, 발광 소자를 펄스상으로 발광시킴으로써 화상을 표시하여도 좋다. 발광 소자의 구동 시간을 단축함으로써, 표시 패널의 소비 전력을 절감하고 발열을 억제할 수 있다. 특히 유기 EL 소자는 주파수 특성이 우수하기 때문에 적합하다. 주파수는 예를 들어 1kHz 이상 100MHz 이하로 할 수 있다.
여기서, 화소 회로(PIX1)에 포함되는 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 트랜지스터(M13), 및 트랜지스터(M14), 그리고 화소 회로(PIX2)에 포함되는 트랜지스터(M15), 트랜지스터(M16), 및 트랜지스터(M17)에는 각각 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체)을 사용한 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 밀도가 낮은 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 매우 낮은 오프 전류를 실현할 수 있다. 오프 전류가 낮은 경우, 트랜지스터에 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 따라서 특히 용량 소자(C2) 또는 용량 소자(C3)에 직렬로 접속되는 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 및 트랜지스터(M15)로서는 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 이외의 트랜지스터로서도 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용함으로써, 제작 비용을 절감할 수 있다.
또한 트랜지스터(M11) 내지 트랜지스터(M17)로서 채널이 형성되는 반도체에 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 특히 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등의 결정성이 높은 실리콘을 사용함으로써, 높은 전계 효과 이동도를 실현할 수 있고, 더 고속으로 동작할 수 있어 바람직하다.
또한 트랜지스터(M11) 내지 트랜지스터(M17) 중 하나 이상으로서 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용하고, 이들 이외의 트랜지스터로서 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용하여도 좋다.
또한 도 18의 (E), (F)에서는 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
화소 회로(PIX1)에 포함되는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)에 포함되는 트랜지스터는 동일한 기판 위에 나란히 형성되는 것이 바람직하다. 특히 화소 회로(PIX1)에 포함되는 트랜지스터와 화소 회로(PIX2)에 포함되는 트랜지스터를 하나의 영역 내에 혼재시켜 주기적으로 배열하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한 수광 디바이스(PD) 또는 발광 디바이스(EL)와 중첩되는 위치에 트랜지스터 및 용량 소자 중 한쪽 또는 양쪽을 포함한 층을 하나 또는 복수로 제공하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 각 화소 회로의 실효적인 점유 면적을 작게 할 수 있고, 고정세의 수광부 또는 표시부를 실현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태의 표시 장치에서는 하나의 화소에 2종류의 수광 디바이스를 탑재함으로써, 표시 기능에 더하여 2개의 기능을 가질 수 있어, 다기능 표시 장치를 실현할 수 있다. 예를 들어 정세도가 높은 촬상 기능과, 터치 센서 또는 니어 터치 센서 등의 센싱 기능을 실현할 수 있다. 또한 2종류의 수광 디바이스를 탑재한 화소와 다른 구성의 화소를 조합함으로써 표시 장치의 기능을 더 늘릴 수 있다. 예를 들어 적외광을 방출하는 발광 디바이스 또는 각종 센서 디바이스 등을 포함한 화소를 사용할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는, 고정세 표시 장치에 대하여 설명한다.
[표시 패널의 구성예]
VR용, AR용 등의 장착형 전자 기기는 시차(視差)를 이용함으로써 3D 화상을 제공할 수 있다. 이 경우, 오른쪽 눈용 화상을 오른쪽 눈의 시야 내에 표시하고, 왼쪽 눈용 화상을 왼쪽 눈의 시야 내에 표시할 필요가 있다. 여기서 표시 장치의 표시부의 형상은 가로로 긴 직사각형으로 하여도 좋지만, 오른쪽 눈 및 왼쪽 눈의 시야 외측에 제공되는 화소는 표시에 기여하지 않기 때문에, 상기 화소에는 상시 흑색이 표시된다.
그래서 표시 패널의 표시부를 오른쪽 눈용과 왼쪽 눈용의 2개의 영역으로 나누고, 표시에 기여하지 않는 외측의 영역에는 화소를 배치하지 않는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 화소의 기록에 필요한 소비 전력을 절감할 수 있다. 또한 소스선, 게이트선 등의 부하가 작아지기 때문에, 프레임 레이트가 높은 표시가 가능하다. 이에 의하여, 매끄러운 동영상을 표시할 수 있기 때문에 현실감을 높일 수 있다.
도 19의 (A)에는 표시 패널의 구성예를 나타내었다. 도 19의 (A)에서는 기판(701)의 내측에 왼쪽 눈용 표시부(702L)와 오른쪽 눈용 표시부(702R)가 배치되어 있다. 또한 기판(701) 위에는 표시부(702L), 표시부(702R) 외에, 구동 회로, 배선, IC, FPC 등이 배치되어도 좋다.
도 19의 (A)에 나타낸 표시부(702L), 표시부(702R)는 상면 형상이 정사각형이다.
또한 표시부(702L), 표시부(702R)의 상면 형상은 다른 정다각형이어도 좋다. 도 19의 (B)에는 정육각형인 경우의 예를 나타내고, 도 19의 (C)에는 정팔각형인 경우의 예를 나타내고, 도 19의 (D)에는 정십각형인 경우의 예를 나타내고, 도 19의 (E)에는 정십이각형인 경우의 예를 나타내었다. 상술한 바와 같이, 짝수 개의 각을 갖는 다각형을 사용함으로써, 표시부의 형상을 좌우 대칭으로 할 수 있다. 또한 정다각형이 아닌 다각형을 사용하여도 좋다. 또한 모서리가 둥근 정다각형 또는 다각형을 사용하여도 좋다.
또한 매트릭스로 배치된 화소로 표시부가 구성되기 때문에, 각 표시부의 윤곽의 직선 부분은 엄밀하게는 직선이 아니고 계단 형상인 부분이 존재할 수 있다. 특히 화소의 배열 방향에 평행하지 않은 직선 부분에서 상면 형상이 계단 형상이 된다. 다만 사용자는 화소의 형상을 시인하지 않는 상태에서 시청하기 때문에, 표시부의 경사진 윤곽이 엄밀하게는 계단 형상이어도 이를 직선으로 간주할 수 있다. 마찬가지로, 표시부의 윤곽의 곡선 부분이 엄밀하게는 계단 형상이어도 이를 곡선으로 간주할 수 있다.
또한 도 19의 (F)에는 표시부(702L), 표시부(702R)의 상면 형상이 원인 경우의 예를 나타내었다.
또한 표시부(702L), 표시부(702R)의 상면 형상은 각각 좌우 비대칭이어도 좋다. 또한 각각 정다각형이 아니어도 된다.
도 19의 (G)에는 표시부(702L), 표시부(702R)의 상면 형상이 각각 좌우 비대칭인 팔각형인 경우의 예를 나타내었다. 또한 도 19의 (H)에는 정칠각형인 경우의 예를 나타내었다. 이와 같이 표시부(702L), 표시부(702R)의 상면 형상을 각각 좌우 비대칭으로 한 경우에도 표시부(702L)와 표시부(702R)는 좌우 대칭으로 배치하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 위화감이 없는 화상을 제공할 수 있다.
앞에서는 표시부를 2개로 나누는 구성에 대하여 설명하였지만, 표시부는 하나로 연속되어도 좋다.
도 19의 (I)에는 도 19의 (F)에서의 2개의 원형의 표시부를 연결한 예를 나타내었다. 또한 도 19의 (J)에는 도 19의 (C)에서의 2개의 정팔각형의 표시부를 연결한 예를 나타내었다.
여기까지가 표시 패널의 구성예에 대한 설명이다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은, 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 7)
본 실시형태에서는, 앞의 실시형태에서 설명한 OS 트랜지스터에 사용할 수 있는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)에 대하여 설명한다.
OS 트랜지스터에 사용하는 금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하고, 인듐 및 아연을 포함하는 것이 더 바람직하다. 예를 들어 금속 산화물은 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 이트륨, 주석, 실리콘, 붕소, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 마그네슘, 및 코발트 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 이트륨, 및 주석 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하고, 갈륨인 것이 더 바람직하다.
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.
이하에서는, 금속 산화물의 일례로서 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물에 대하여 설명한다. 또한 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물을 In-Ga-Zn 산화물이라고 부르는 경우가 있다.
<결정 구조의 분류>
산화물 반도체의 결정 구조로서는 비정질(completely amorphous를 포함함), CAAC(c-axis-aligned crystalline), nc(nanocrystalline), CAC(cloud-aligned composite), 단결정(single crystal), 및 다결정(poly crystal) 등을 들 수 있다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 X선 회절(XRD: X-Ray Diffraction) 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 예를 들어 GIXD(Grazing-Incidence XRD) 측정에 의하여 얻어지는 XRD 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 또한 GIXD법은 박막법 또는 Seemann-Bohlin법이라고도 한다. 또한 이하에서는 GIXD 측정에 의하여 얻어지는 XRD 스펙트럼을 단순히 XRD 스펙트럼이라고 기재하는 경우가 있다.
예를 들어 석영 유리 기판에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 거의 좌우 대칭이다. 한편, 결정 구조를 갖는 In-Ga-Zn 산화물막에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이다. XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이라는 것은, 막 내 또는 기판 내의 결정의 존재를 명시한다. 바꿔 말하면, XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 대칭이 아니면, 막 또는 기판은 비정질 상태라고 할 수 없다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 나노빔 전자 회절법(NBED: Nano Beam Electron Diffraction)으로 관찰되는 회절 패턴(나노빔 전자 회절 패턴이라고도 함)으로 평가할 수 있다. 예를 들어 석영 유리 기판의 회절 패턴에서는 헤일로(halo)가 관찰되므로, 석영 유리 기판이 비정질 상태인 것을 확인할 수 있다. 또한 실온에서 성막한 In-Ga-Zn 산화물막의 회절 패턴에서는 헤일로가 아니라 스폿 형상의 패턴이 관찰된다. 그러므로 실온에서 성막한 In-Ga-Zn 산화물막은 단결정도 다결정도 아니고 비정질 상태도 아닌 중간 상태이고, 비정질 상태라고 결론을 내릴 수 없는 것으로 추정된다.
<<산화물 반도체의 구조>>
또한 산화물 반도체는 구조에 주목한 경우, 상기와는 다른 식으로 분류되는 경우가 있다. 예를 들어 산화물 반도체는 단결정 산화물 반도체와, 그 이외의 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 갖고, 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 갖는 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 갖고, 상기 영역은 변형을 갖는 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 갖고, a-b면 방향으로는 명확한 배향을 갖지 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-Ga-Zn 산화물에서, CAAC-OS는 인듐(In) 및 산소를 포함한 층(이하, In층)과, 갈륨(Ga), 아연(Zn), 및 산소를 포함한 층(이하, (Ga,Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 갖는 경향이 있다. 또한 인듐과 갈륨은 서로 치환될 수 있다. 따라서 (Ga,Zn)층에는 인듐이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 갈륨이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 아연이 포함되는 경우도 있다. 상기 층상 구조는 예를 들어 고분해능 TEM(Transmission Electron Microscope) 이미지에서, 격자상(格子像)으로 관찰된다.
예를 들어 XRD 장치를 사용하여 CAAC-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는, c축 배향을 나타내는 피크가 2θ=31° 또는 그 근방에서 검출된다. 또한 c축 배향을 나타내는 피크의 위치(2θ의 값)는 CAAC-OS를 구성하는 금속 원소의 종류, 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 하여 점대칭의 위치에서 관측된다.
상기 특정 방향에서 결정 영역을 관찰한 경우, 상기 결정 영역 내의 격자 배열은 기본적으로 육방 격자이지만, 단위 격자는 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한 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 갖는 결정성의 산화물의 하나이다. 또한 CAAC-OS를 구성하기 위해서는, Zn을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어 In-Zn 산화물 및 In-Ga-Zn 산화물은 In 산화물보다 결정립계의 발생을 더 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 포함하는 산화물 반도체는 물리적 성질이 안정된다. 그러므로 CAAC-OS를 포함하는 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 있다.
[nc-OS]
nc-OS는 미소한 영역(예를 들어 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 갖는다. 바꿔 말하면, nc-OS는 미소한 결정을 갖는다. 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 구별할 수 없는 경우가 있다. 예를 들어 XRD 장치를 사용하여 nc-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는, 결정성을 나타내는 피크가 검출되지 않는다. 또한 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 전자 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 갖는 산화물 반도체이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 갖는다. 즉 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS보다 결정성이 낮다. 또한 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS보다 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 분리되어 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 갖는 복합 금속 산화물이다.
여기서, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS를 구성하는 금속 원소에 대한 In, Ga, 및 Zn의 원자수비를 각각 [In], [Ga], 및 [Zn]이라고 표기한다. 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서, 제 1 영역은 [In]이 CAC-OS막의 조성에서의 [In]보다 높은 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]이 CAC-OS막의 조성에서의 [Ga]보다 높은 영역이다. 또는 예를 들어 제 1 영역은 [In]이 제 2 영역에서의 [In]보다 높고, [Ga]이 제 2 영역에서의 [Ga]보다 낮은 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]이 제 1 영역에서의 [Ga]보다 높고, [In]이 제 1 영역에서의 [In]보다 낮은 영역이다.
구체적으로는, 상기 제 1 영역은 인듐 산화물, 인듐 아연 산화물 등을 주성분으로서 포함한다. 또한 상기 제 2 영역은 갈륨 산화물, 갈륨 아연 산화물 등을 주성분으로서 포함한다. 즉 상기 제 1 영역은 In을 주성분으로서 포함하는 영역이라고 할 수 있다. 또한 상기 제 2 영역은 Ga을 주성분으로서 포함하는 영역이라고 할 수 있다.
또한 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에서 명확한 경계를 관찰할 수 없는 경우가 있다.
또한 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS란, In, Ga, Zn, 및 O를 포함하는 재료 구성에서, Ga을 주성분으로서 포함하는 영역이 일부에 존재하고, In을 주성분으로서 포함하는 영역이 일부에 존재하고, 이들 영역이 각각 무작위로 존재하여 모자이크 패턴을 형성하는 구성을 말한다. 따라서 CAC-OS는 금속 원소가 불균일하게 분포된 구조를 갖는 것으로 추측된다.
CAC-OS는 예를 들어 기판을 의도적으로 가열하지 않는 조건에서 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 또한 CAC-OS를 스퍼터링법에 의하여 형성하는 경우, 성막 가스로서 불활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수를 사용하면 좋다. 또한 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하다. 예를 들어 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 0% 이상 30% 미만, 바람직하게는 0% 이상 10% 이하로 한다.
또한 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는, 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑으로부터, In을 주성분으로서 포함하는 영역(제 1 영역)과 Ga을 주성분으로서 포함하는 영역(제 2 영역)이 편재되고 혼합된 구조를 갖는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 제 1 영역은 제 2 영역보다 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 영역보다 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 갖고, 재료의 다른 일부에서는 절연성의 기능을 갖고, 재료의 전체에서는 반도체로서의 기능을 갖는다. 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 다른 특성을 갖는다. 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 포함하는 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 감소시키는 것이 유효하다. 또한 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 감소시키기 위해서는, 근접한 막 내의 불순물 농도도 감소시키는 것이 바람직하다. 불순물로서는 수소, 질소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 철, 니켈, 실리콘 등이 있다. 또한 산화물 반도체 내의 불순물이란 예를 들어 산화물 반도체를 구성하는 주성분 외의 것을 말한다. 예를 들어 농도가 0.1atomic% 미만인 원소는 불순물이라고 할 수 있다.
<불순물>
여기서, 산화물 반도체 내에서의 각 불순물의 영향에 대하여 설명한다.
산화물 반도체에 14족 원소 중 하나인 실리콘 또는 탄소가 포함되면, 산화물 반도체에서 결함 준위가 형성된다. 그러므로 산화물 반도체에서의 실리콘 또는 탄소의 농도와, 산화물 반도체와의 계면 근방의 실리콘 또는 탄소의 농도(이차 이온 질량 분석법(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry)에 의하여 얻어지는 농도)를 2×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되면, 결함 준위가 형성되고 캐리어가 생성되는 경우가 있다. 따라서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 갖기 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 반도체로서 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 갖기 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 전자가 생성되는 경우가 있다. 따라서 수소가 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 갖기 쉽다. 그러므로 산화물 반도체 내의 수소는 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 수소 농도를 1×1020atoms/cm3 미만, 바람직하게는 1×1019atoms/cm3 미만, 더 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 미만, 더욱 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 미만으로 한다.
불순물이 충분히 저감된 산화물 반도체를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용함으로써, 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 8)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 18 내지 도 23을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 포함한다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세화, 고해상도화, 대형화가 각각 용이하다. 따라서 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 낮은 비용으로 제작할 수 있기 때문에 전자 기기의 제조 비용을 절감할 수 있다.
전자 기기로서는, 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파친코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 갖는 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 갖는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 전자 기기로서는 예를 들어 손목시계형, 팔찌형 등의 정보 단말기(웨어러블 기기), 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 및 안경형 AR용 기기 등, 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기 등이 있다. 또한 웨어러블 기기로서는 SR(Substitutional Reality)용 기기 및 MR(Mixed Reality)용 기기도 들 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 HD(화소수 1280×720), FHD(화소수 1920×1080), WQHD(화소수 2560×1440), WQXGA(화소수 2560×1600), 4K2K(화소수 3840×2160), 8K4K(화소수 7680×4320) 등으로 해상도가 매우 높은 것이 바람직하다. 특히 4K2K, 8K4K, 또는 이들 이상의 해상도로 하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 화소 밀도(정세도)는 300ppi 이상이 바람직하고, 500ppi 이상이 더 바람직하고, 1000ppi 이상이 더 바람직하고, 2000ppi 이상이 더 바람직하고, 3000ppi 이상이 더 바람직하고, 5000ppi 이상이 더 바람직하고, 7000ppi 이상이 더 바람직하다. 이러한 해상도 또는 정세도가 높은 표시 장치를 사용함으로써, 휴대용 또는 가정용 등의 개인적 사용을 위한 전자 기기에서 현장감 및 깊이감 등을 더 높일 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 가옥 또는 빌딩의 내벽 또는 외벽, 혹은 자동차의 내장 또는 외장의 곡면을 따라 제공할 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 안테나를 포함하여도 좋다. 안테나로 신호를 수신함으로써, 표시부에서 영상 및 정보 등을 표시할 수 있다. 또한 전자 기기가 안테나 및 이차 전지를 포함하는 경우, 안테나를 비접촉 전력 전송(傳送)에 사용하여도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 검지, 검출, 또는 측정하는 기능을 갖는 것)를 포함하여도 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 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 20의 (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 포함한다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 갖는다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 20의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함한 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 광 투과성을 갖는 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 배치되어 있다.
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 접혀 있고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속되어 있다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 인쇄 기판(6517)에 제공된 단자에 접속되어 있다.
표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 디스플레이(가요성을 갖는 표시 장치)를 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 21의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)에서는, 하우징(7101)에 표시부(7000)가 포함되어 있다. 여기서는, 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 21의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 갖는 조작 스위치 및 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 수행할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 포함하여도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7000)를 터치함으로써 텔레비전 장치(7100)를 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)가 갖는 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 포함한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 21의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 포함한다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 포함되어 있다.
표시부(7000)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 21의 (C) 및 (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 21의 (C)에 나타낸 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 표시부(7000), 및 스피커(7303) 등을 포함한다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 포함할 수 있다.
도 21의 (D)는 원기둥 모양의 기둥(7401)에 장착된 디지털 사이니지(7400)를 나타낸 것이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 포함한다.
도 21의 (C) 및 (D)에서는, 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 쉽기 때문에, 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 수도 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는, 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.
또한 도 21의 (C) 및 (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 연계 가능한 것이 바람직하다. 예를 들어 표시부(7000)에 표시되는 광고의 정보를 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시할 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)으로서 사용한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이에 의하여, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
도 22의 (A)는 파인더(8100)가 장착된 상태의 카메라(8000)의 외관을 나타낸 도면이다.
카메라(8000)는 하우징(8001), 표시부(8002), 조작 버튼(8003), 셔터 버튼(8004) 등을 포함한다. 또한 카메라(8000)에는 탈착 가능한 렌즈(8006)가 장착되어 있다. 또한 카메라(8000)에서 렌즈(8006)와 하우징(8001)은 일체화되어도 좋다.
카메라(8000)는 셔터 버튼(8004)을 누르거나 터치 패널로서 기능하는 표시부(8002)를 터치함으로써 촬상할 수 있다.
하우징(8001)은 전극을 포함한 마운트를 포함하고, 파인더(8100) 외에 스트로보 라이트 등이 접속될 수 있다.
파인더(8100)는 하우징(8101), 표시부(8102), 버튼(8103) 등을 포함한다.
하우징(8101)은 카메라(8000)의 마운트와 결합하는 마운트에 의하여 카메라(8000)에 장착되어 있다. 파인더(8100)에서는 카메라(8000)로부터 수신한 영상 등을 표시부(8102)에 표시할 수 있다.
버튼(8103)은 전원 버튼 등으로서의 기능을 갖는다.
카메라(8000)의 표시부(8002) 및 파인더(8100)의 표시부(8102)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 또한 파인더가 내장된 카메라(8000)이어도 좋다.
도 22의 (B)는 헤드 마운트 디스플레이(8200)의 외관을 나타낸 도면이다.
헤드 마운트 디스플레이(8200)는 장착부(8201), 렌즈(8202), 본체(8203), 표시부(8204), 케이블(8205) 등을 포함한다. 또한 장착부(8201)에는 배터리(8206)가 내장되어 있다.
케이블(8205)은 배터리(8206)로부터 본체(8203)에 전력을 공급한다. 본체(8203)는 무선 수신기 등을 포함하고, 수신한 영상 정보를 표시부(8204)에 표시할 수 있다. 또한 본체(8203)는 카메라를 포함하고, 사용자의 안구 또는 눈꺼풀의 움직임의 정보를 입력 수단으로서 사용할 수 있다.
또한 장착부(8201)는 사용자와 접촉하는 위치에 사용자의 안구의 움직임에 따라 흐르는 전류를 검지할 수 있는 복수의 전극이 제공되어, 시선을 인식하는 기능을 가져도 좋다. 또한 상기 전극을 흐르는 전류에 의하여 사용자의 맥박을 모니터링하는 기능을 가져도 좋다. 또한 장착부(8201)는 온도 센서, 압력 센서, 가속도 센서 등의 각종 센서를 가져도 좋고, 사용자의 생체 정보를 표시부(8204)에 표시하는 기능, 사용자의 머리의 움직임에 맞추어 표시부(8204)에 표시되는 영상을 변화시키는 기능 등을 가져도 좋다.
표시부(8204)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 22의 (C) 내지 (E)는 헤드 마운트 디스플레이(8300)의 외관을 나타낸 도면이다. 헤드 마운트 디스플레이(8300)는 하우징(8301)과, 표시부(8302)와, 밴드상의 고정구(8304)와, 한 쌍의 렌즈(8305)를 포함한다.
사용자는 렌즈(8305)를 통하여 표시부(8302)의 표시를 시인할 수 있다. 또한 표시부(8302)를 만곡시켜 배치하면, 사용자는 높은 현장감을 느낄 수 있어 바람직하다. 또한 표시부(8302)의 다른 영역에 표시된 다른 화상을 렌즈(8305)를 통하여 시인함으로써, 시차를 사용한 3차원 표시 등을 할 수도 있다. 또한 하나의 표시부(8302)를 제공하는 구성에 한정되지 않고, 2개의 표시부(8302)를 제공하여 사용자의 한쪽 눈마다 하나의 표시부를 배치하여도 좋다.
표시부(8302)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 매우 높은 정세도를 실현할 수도 있다. 예를 들어 도 22의 (E)와 같이 렌즈(8305)를 사용하여 표시가 확대되어 시인되는 경우에도 사용자에게 화소가 시인되기 어렵다. 즉 표시부(8302)를 사용하여 사용자에게 현실감이 높은 영상을 시인시킬 수 있다.
도 22의 (F)는 고글형 헤드 마운트 디스플레이(8400)의 외관을 나타낸 도면이다. 헤드 마운트 디스플레이(8400)는 한 쌍의 하우징(8401)과, 장착부(8402)와, 완충 부재(8403)를 포함한다. 한 쌍의 하우징(8401) 내에는 각각 표시부(8404) 및 렌즈(8405)가 제공된다. 한 쌍의 표시부(8404)에 서로 다른 화상을 표시함으로써, 시차를 사용한 3차원 표시를 수행할 수 있다.
사용자는 렌즈(8405)를 통하여 표시부(8404)를 시인할 수 있다. 렌즈(8405)는 초점 조정 기구를 갖고, 초점 조정 기구는 사용자의 시력에 따라 렌즈(8405)의 위치를 조정할 수 있다. 표시부(8404)는 정사각형 또는 가로로 긴 직사각형인 것이 바람직하다. 이에 의하여, 현장감을 높일 수 있다.
장착부(8402)는 사용자의 얼굴 크기에 따라 조정되고, 흘러내리지 않도록 가소성 및 탄성을 갖는 것이 바람직하다. 또한 장착부(8402)의 일부는 골전도 이어폰으로서 기능하는 진동 기구를 갖는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 이어폰, 스피커 등의 음향 기기가 별도로 불필요하고, 장착하기만 하면 영상과 음성을 즐길 수 있다. 또한 하우징(8401)이 무선 통신에 의하여 음성 데이터를 출력하는 기능을 가져도 좋다.
장착부(8402)와 완충 부재(8403)는 사용자의 얼굴(이마, 뺨 등)에 접촉되는 부분이다. 완충 부재(8403)가 사용자의 얼굴과 밀착되면, 광 누설을 방지할 수 있기 때문에, 몰입감을 더 높일 수 있다. 사용자가 헤드 마운트 디스플레이(8400)를 장착한 경우에 사용자의 얼굴에 밀착되도록, 완충 부재(8403)로서는 부드러운 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 고무, 실리콘 고무, 우레탄, 스펀지 등의 소재를 사용할 수 있다. 또한 스펀지 등의 표면을 천, 피혁(천연 피혁 또는 합성 피혁) 등으로 덮은 것을 사용하면, 사용자의 얼굴과 완충 부재(8403) 사이에 틈이 생기기 어렵기 때문에, 광 누설을 적합하게 방지할 수 있다. 또한 이러한 소재를 사용하면, 촉감이 좋고, 추운 계절 등에 장착한 경우에 사용자가 차갑다고 느끼지 않기 때문에 바람직하다. 완충 부재(8403) 또는 장착부(8402) 등, 사용자의 피부에 접촉되는 부재를 탈착 가능한 구성으로 하면, 클리닝 또는 교환이 용이해지기 때문에 바람직하다.
도 23의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 하우징(9000), 표시부(9001), 스피커(9003), 조작 키(9005)(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자(9006), 센서(9007)(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 검지, 검출, 또는 측정하는 기능을 갖는 것), 마이크로폰(9008) 등을 포함한다.
도 23의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 다양한 기능을 갖는다. 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 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하여 처리하는 기능 등을 가질 수 있다. 또한 전자 기기의 기능은 이들에 한정되지 않고, 다양한 기능을 가질 수 있다. 전자 기기는 복수의 표시부를 가져도 좋다. 또한 전자 기기는 카메라 등이 제공되고, 정지 화상 또는 동영상을 촬영하고 기록 매체(외부 기록 매체 또는 카메라에 내장된 기록 매체)에 저장하는 기능, 촬영한 화상을 표시부에 표시하는 기능 등을 가져도 좋다.
표시부(9001)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 23의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기의 자세한 사항에 대하여 이하에서 설명한다.
도 23의 (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 23의 (A)에는 3개의 아이콘(9050)을 표시한 예를 나타내었다. 또한 파선의 직사각형으로 나타낸 정보(9051)를 표시부(9001)의 다른 면에 표시할 수도 있다. 정보(9051)의 예로서는 전자 메일, SNS, 전화 등의 착신의 알림, 전자 메일, SNS 등의 제목, 송신자명, 일시, 시각, 배터리의 잔량, 안테나의 수신 강도 등이 있다. 또는 정보(9051)가 표시되는 위치에는 아이콘(9050) 등을 표시하여도 좋다.
도 23의 (B)는 휴대 정보 단말기(9102)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9102)는 표시부(9001)의 3면 이상에 정보를 표시하는 기능을 갖는다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 각각 다른 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 23의 (C)는 손목시계형 휴대 정보 단말기(9200)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9200)는 예를 들어 스마트워치(등록 상표)로서 사용할 수 있다. 또한 표시부(9001)는 그 표시면이 만곡되어 제공되고, 만곡된 표시면을 따라 표시를 할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)가, 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드셋과 상호 통신함으로써, 핸즈프리로 통화를 할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호로 데이터를 주고받거나 충전을 할 수도 있다. 또한 충전 동작은 무선 급전에 의하여 수행하여도 좋다.
도 23의 (D) 내지 (F)는 접을 수 있는 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 또한 도 23의 (D)는 펼친 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이고, 도 23의 (F)는 접은 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이고, 도 23의 (E)는 도 23의 (D) 및 (F)에 나타낸 상태 중 한쪽으로부터 다른 쪽으로 변화되는 도중의 상태의 휴대 정보 단말기(9201)를 나타낸 사시도이다. 휴대 정보 단말기(9201)는 접은 상태에서는 휴대성이 뛰어나고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역을 가지므로 표시의 일람성(一覽性)이 뛰어나다. 휴대 정보 단말기(9201)의 표시부(9001)는 힌지(9055)에 의하여 연결된 3개의 하우징(9000)으로 지지되어 있다. 예를 들어 표시부(9001)는 곡률 반경 0.1mm 이상 150mm 이하로 구부릴 수 있다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은, 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 9)
본 실시형태에서는, OLED를 사용한 표시 장치를 포함한 전자 기기의 화면 크기와 화소 밀도의 관계, 및 상기 표시 장치에 적용할 수 있는 기술에 대하여 설명한다.
도 24는 제품의 화면 크기와 화소 밀도의 관계를 나타낸 도면이다. 가로축은 화면 크기(inch)를 나타내고, 세로축은 화소 밀도(ppi)를 나타낸다. 도 24에는 AR 제품 또는 VR 제품 등에 사용되는 μOLED, 스마트폰, 시계형 디바이스, 노트북형 PC, 태블릿 단말기, 차량 탑재용 디스플레이, 모니터 장치, 텔레비전 장치(TV) 등의 제품에 대하여 대표적인 화면 크기와 화소 밀도의 범위를 나타내었다. 대부분의 경우, 화면 크기가 작아질수록 정세도가 높아지는 것을 알 수 있다.
또한 도 24에는 각 제품에 적용될 수 있는 기술도 함께 나타내었다. 여기서 BP는 백플레인을 나타내고, FP는 프런트플레인을 나타낸다.
프런트플레인에 관하여, OLED의 풀 컬러화 기술로서는 크게 나누어 파인 메탈 마스크를 사용한 개별 도포 기술(FMM+SBS), 잉크젯 등의 인쇄법을 사용한 개별 도포 기술(인쇄+SBS), 백색 OLED와 컬러 필터를 조합한 기술(W+CF), 청색 OLED와 퀀텀닷을 조합한 기술(B+Qd) 등이 있다.
또한 OLED의 종류로서는 복수의 발광 유닛을 적층하는 탠덤 구조(tandem)와 발광 유닛을 적층하지 않는 싱글 구조(single)가 있다.
백플레인의 제작 기술로서는 Si 기판을 사용한 LSI 기술, LTPS(Low Temperature Poly Silicon) 기술, LTPO(Low Temperature Polysilicon and Oxide) 기술, OS(Oxide Semiconductor) 기술 등이 있다.
여기서, 파인 메탈 마스크를 사용하지 않고, 포토리소그래피에 의하여 OLED의 구분 형성을 수행하는 기술을 MML(Metal Mask Less) 기술이라고 부른다. MML 기술은 상술한 풀 컬러화 기술보다 높은 개구율, 효율, 휘도, 표시 품질, 콘트라스트, 신뢰성을 실현할 수 있는 기술이다. MML 기술은 도 24에 나타낸 모든 화면 크기 및 정세도의 표시 장치에 적용할 수 있다. 특히 화면 크기가 약 1인치이고 정세도가 1000ppi를 넘는 마이크로 디스플레이에 적합하게 사용할 수 있다.
또한 파인 메탈 마스크와 포토리소그래피를 조합하여 사용하는 기술을 HMML(Hybrid MML)이라고 부른다. HMML 기술은 종래의 FMM+SBS를 사용한 풀 컬러 기술을 대신할 수 있고, 이보다 높은 개구율, 신뢰성, 표시 품질, 콘트라스트를 실현할 수 있는 기술이다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
100: 표시 장치, 101: 기판, 103: 화소, 105: 절연층, 110B: 발광 소자, 110G: 발광 소자, 110R: 발광 소자, 110: 발광 소자, 111B: 화소 전극, 111C: 접속 전극, 111G: 화소 전극, 111R: 화소 전극, 111: 화소 전극, 112B: 유기층, 112G: 유기층, 112R: 유기층, 112: 유기층, 113: 공통 전극, 114: 유기층, 115: 유기층, 116: 유기층, 117: 전하 발생층, 118: 유기층, 119: 유기층, 120: 슬릿, 121: 보호층, 125a: 화소, 125b: 화소, 125f: 절연막, 125: 절연층, 126: 수지층, 130: 접속부, 131: 절연층, 132: 절연층, 135B: 층, 135G: 층, 135R: 층, 143: 레지스트 마스크, 144: 희생막, 145: 희생층, 146: 희생막, 147: 희생층, 151B: FMM, 151G: FMM, 151R: FMM, 161: 도전층, 162: 도전층, 163: 수지층
Claims (10)
- 표시 장치로서,
제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자를 포함하고,
상기 제 1 발광 소자에서는 제 1 화소 전극, 제 1 발광층, 및 공통 전극이 이 순서대로 적층되고,
상기 제 2 발광 소자에서는 제 2 화소 전극, 제 2 발광층, 및 상기 공통 전극이 이 순서대로 적층되고,
상기 제 1 발광 소자와 상기 제 2 발광 소자 사이의 영역에 제 1 층 및 제 2 층이 포함되고,
상기 제 1 층은 상기 제 2 발광층과 중첩되고, 상기 제 1 발광층과 동일한 재료를 포함하고,
상기 제 2 층은 상기 제 1 발광층과 중첩되고, 상기 제 2 발광층과 동일한 재료를 포함하고,
상기 제 1 발광 소자와 상기 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 상기 제 1 발광층의 단부와 상기 제 1 층의 단부가 대향하여 제공되고,
상기 제 1 발광 소자와 상기 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 상기 제 2 발광층의 단부와 상기 제 2 층의 단부가 대향하여 제공되는, 표시 장치.
- 표시 장치로서,
제 1 발광 소자와 제 2 발광 소자를 포함하고,
상기 제 1 발광 소자에서는 제 1 화소 전극, 제 1 발광층, 제 1 중간층, 제 3 발광층, 및 공통 전극이 이 순서대로 적층되고,
상기 제 2 발광 소자에서는 제 2 화소 전극, 제 2 발광층, 제 2 중간층, 제 4 발광층, 및 상기 공통 전극이 이 순서대로 적층되고,
상기 제 1 발광 소자와 상기 제 2 발광 소자 사이에 제 1 층, 제 2 층, 제 3 층, 및 제 4 층이 포함되고,
상기 제 1 층은 상기 제 2 발광층, 상기 제 2 중간층, 및 상기 제 4 발광층과 중첩되고, 상기 제 1 발광층과 동일한 재료를 포함하고,
상기 제 2 층은 상기 제 1 발광층, 상기 제 1 중간층, 및 상기 제 3 발광층과 중첩되고, 상기 제 2 발광층과 동일한 재료를 포함하고,
상기 제 3 층은 상기 제 1 층과 중첩되고, 상기 제 3 발광층과 동일한 재료를 포함하고,
상기 제 4 층은 상기 제 2 층과 중첩되고, 상기 제 4 발광층과 동일한 재료를 포함하고,
상기 제 1 발광 소자와 상기 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 상기 제 1 발광층의 단부와 상기 제 1 층의 단부가 대향하여 제공되고,
상기 제 1 발광 소자와 상기 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 상기 제 2 발광층의 단부와 상기 제 2 층의 단부가 대향하여 제공되고,
상기 제 1 발광 소자와 상기 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 상기 제 3 발광층의 단부와 상기 제 3 층의 단부가 대향하여 제공되고,
상기 제 1 발광 소자와 상기 제 2 발광 소자 사이의 영역에서 상기 제 4 발광층의 단부와 상기 제 4 층의 단부가 대향하여 제공되는, 표시 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 발광층과 상기 제 3 발광층은 동일한 재료를 포함하고,
상기 제 2 발광층과 상기 제 4 발광층은 동일한 재료를 포함하는, 표시 장치.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
수지층을 포함하고,
상기 수지층은 상기 제 1 발광 소자와 상기 제 2 발광 소자 사이의 영역에 위치하고,
상기 제 1 발광층의 단부와 상기 제 1 층의 단부는 상기 수지층을 개재(介在)하여 대향하고,
상기 제 2 발광층의 단부와 상기 제 2 층의 단부는 상기 수지층을 개재하여 대향하는, 표시 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 절연층을 포함하고,
상기 제 1 절연층은 상기 제 1 발광 소자와 상기 제 2 발광 소자 사이의 영역에 위치하고,
상기 제 1 절연층은 상기 제 1 발광층의 단부, 상기 제 2 발광층의 단부, 상기 제 1 층의 단부, 및 상기 제 2 층의 단부와 접하는, 표시 장치.
- 표시 장치의 제작 방법으로서,
제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극을 나란히 형성하는 제 1 공정과,
상기 제 1 화소 전극 위에 제 1 메탈 마스크를 사용하여 섬 형상의 제 1 발광층을 형성하는 제 2 공정과,
상기 제 2 화소 전극 위에 제 2 메탈 마스크를 사용하여 섬 형상의 제 2 발광층을 상기 제 1 발광층의 단부와 중첩하도록 형성하는 제 3 공정과,
상기 제 1 화소 전극과 상기 제 2 화소 전극 사이의 영역에서 상기 제 1 발광층과 상기 제 2 발광층을 각각 에칭에 의하여 분단하는 제 4 공정과,
상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층을 덮어 공통 전극을 형성하는 제 5 공정을 갖는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 6 항에 있어서,
상기 제 4 공정을 수행한 후이며 상기 제 5 공정을 수행하기 전에, 상기 에칭에 의하여 형성된 슬릿 내에 수지층을 형성하는 제 6 공정이 포함되는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 수지층에는 감광성 유기 수지를 사용하는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 제 4 공정을 수행한 후이며 상기 제 6 공정을 수행하기 전에, 상기 에칭에 의하여 노출된 상기 제 1 발광층의 측면, 상기 제 2 발광층의 측면과 접하여 제 1 절연층을 형성하는 제 7 공정이 포함되는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 절연층으로서는 원자층 퇴적법에 의하여 형성한 무기 절연막을 사용하는, 표시 장치의 제작 방법.
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