KR20230171959A - 표시 장치, 및 표시 장치의 제작 방법 - Google Patents
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Abstract
표시 품질이 높은 표시 장치를 제공한다. 제 1 화소와, 제 1 화소와 인접하여 배치된 제 2 화소를 포함하는 표시 장치이고, 제 1 화소는 제 1 화소 전극과, 제 1 화소 전극 위의 제 1 EL층과, 제 1 EL층 위의 공통 전극을 포함하고, 제 2 화소는 제 2 화소 전극과, 제 2 화소 전극 위의 제 2 EL층과, 제 2 EL층 위의 공통 전극을 포함하고, 제 1 화소 전극 및 제 2 화소 전극은 각각 측면에 테이퍼 형상을 가지고, 테이퍼 형상에서의 테이퍼각은 90도 미만이고, 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극 사이의 거리가 1μm 이하인 영역을 포함한다.
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 일례로 들 수 있다. 반도체 장치란 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 가리킨다.
근년, 디스플레이 패널의 고정세화(高精細化)가 요구되고 있다. 고정세의 디스플레이 패널이 요구되는 기기로서는, 예를 들어 스마트폰, 태블릿 단말기, 노트북형 컴퓨터 등이 있다. 또한 텔레비전 장치, 모니터 장치 등의 거치형 디스플레이 장치에서도, 고해상도화에 따른 고정세화가 요구되고 있다. 또한 고정세도가 가장 요구되는 기기로서는, 예를 들어 가상 현실(VR: Virtual Reality)용 또는 증강 현실(AR: Augmented Reality)용 기기가 있다.
또한 디스플레이 패널에 적용할 수 있는 표시 장치로서는, 대표적으로 액정 표시 장치, 유기 EL(Electro Luminescence) 소자, 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 등의 발광 소자를 포함하는 발광 장치, 및 전기 영동 방식 등으로 표시를 수행하는 전자 종이 등을 들 수 있다.
예를 들어 유기 EL 소자의 기본적인 구성은 한 쌍의 전극 사이에 발광성 유기 화합물을 포함하는 층을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써 발광성 유기 화합물로부터 발광을 얻을 수 있다. 이와 같은 유기 EL 소자가 적용된 표시 장치는 액정 표시 장치 등에서 필요한 백라이트가 불필요하기 때문에 얇고, 가볍고, 콘트라스트가 높으며, 소비 전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다. 예를 들어 유기 EL 소자를 사용한 표시 장치의 일례가 특허문헌 1에 기재되어 있다.
특허문헌 2에는 유기 EL 디바이스를 사용한 VR용 표시 장치가 개시되어 있다.
본 발명의 일 형태는 표시 품질이 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 소비 전력이 낮은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 고정세화가 용이한 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 높은 표시 품질과 높은 정세도를 겸비한 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 신규 구성을 가지는 표시 장치 또는 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 것은 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 화소와, 제 1 화소와 인접하여 배치된 제 2 화소를 포함하는 표시 장치이고, 제 1 화소는 제 1 화소 전극과, 제 1 화소 전극 위의 제 1 EL층과, 제 1 EL층 위의 공통 전극을 포함하고, 제 2 화소는 제 2 화소 전극과, 제 2 화소 전극 위의 제 2 EL층과, 제 2 EL층 위의 공통 전극을 포함하고, 제 1 화소 전극 및 제 2 화소 전극은 각각 측면에 테이퍼 형상을 가지고, 테이퍼 형상에서의 테이퍼각은 90° 미만이고, 제 1 화소 전극과 제 2 화소 전극 사이의 거리가 1μm 이하인 영역을 포함하는, 표시 장치이다.
또한 상기에 있어서, 제 1 절연층과, 제 1 절연층 위의 제 2 절연층을 포함하고, 제 1 절연층은 무기 재료를 포함하고, 제 2 절연층은 유기 재료를 포함하고, 제 2 절연층은 제 1 절연층을 개재(介在)하여 제 1 EL층의 측면 및 제 2 EL층의 측면과 중첩되는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
또한 상기에 있어서, 제 1 절연층은 제 1 화소 전극의 측면, 제 1 EL층의 측면, 제 2 화소 전극의 측면, 및 제 2 EL층의 측면을 덮는 구성으로 하여도 좋다.
또한 상기에 있어서, 제 1 화소 전극 및 제 2 화소 전극은 각각 제 1 도전층과, 제 1 도전층 위의 제 2 도전층과, 제 2 도전층 위의 제 3 도전층과, 제 3 도전층 위의 제 4 도전층을 포함하고, 제 2 도전층은 반사성을 가지고, 제 1 도전층 및 제 3 도전층은 제 2 도전층을 보호하는 기능을 가지고, 제 4 도전층은 일함수가 제 3 도전층보다 크고, 제 3 도전층 및 제 4 도전층은 투광성을 가지는 구성으로 하여도 좋다.
또한 상기에 있어서, 제 1 도전층은 타이타늄을 포함하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 상기에 있어서, 제 2 도전층은 알루미늄을 포함하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 상기에 있어서, 제 3 도전층은 산화 타이타늄을 포함하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 상기에 있어서, 제 4 도전층은 인듐, 주석, 아연, 갈륨, 타이타늄, 알루미늄, 및 실리콘 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하는 산화물을 포함하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 상기에 있어서, 제 1 화소는 제 1 EL층과 공통 전극 사이에 배치되는 공통층을 포함하고, 제 2 화소는 제 2 EL층과 공통 전극 사이에 배치되는 공통층을 포함하는 구성으로 하여도 좋다.
본 발명의 다른 일 형태는 제 1 도전층, 제 2 도전층, 제 3 도전층, 및 제 4 도전층을 포함하는, 복수의 화소 전극의 제작에 있어서, 절연층 위에 제 1 도전막, 제 2 도전막, 제 3 도전막, 및 제 4 도전막을 순차적으로 성막하고, 제 4 도전막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 레지스트 마스크를 열처리에 의하여 테이퍼 형상으로 가공하고, 제 4 도전막을 웨트 에칭에 의하여 제 4 도전층으로 가공하고, 제 3 도전막 및 제 2 도전막을 제 1 드라이 에칭에 의하여 제 3 도전층 및 제 2 도전층으로 가공하고, 제 1 도전막을 제 2 드라이 에칭에 의하여 제 1 도전층으로 가공하고, 또한 제 2 도전층 및 제 3 도전층을 더 에칭하고, 제 2 드라이 에칭에 있어서 레지스트 마스크의 에칭 레이트가 제 3 도전층의 에칭 레이트보다 크고, 복수의 화소 전극 중 하나에 포함된 제 1 도전층과 복수의 화소 전극 중 다른 하나에 포함된 제 1 도전층 사이의 거리를 1μm 이하로 하는 표시 장치의 제작 방법이다.
또한 상기에 있어서, 제 2 드라이 에칭에는 염소계 가스 및 플루오린계 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 상기에 있어서, 제 2 드라이 에칭에서의 바이어스 전력은 제 1 드라이 에칭에서의 바이어스 전력보다 크게 하는 것이 바람직하다.
또한 상기에 있어서, 제 3 도전막을 성막한 후에 산소를 포함하는 분위기에서 열처리를 수행하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 상기에 있어서, 제 1 도전막 및 제 3 도전막은 타이타늄을 포함하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 상기에 있어서, 제 2 도전막은 알루미늄을 포함하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 상기에 있어서, 제 4 도전막은 인듐, 주석, 아연, 갈륨, 타이타늄, 알루미늄, 및 실리콘 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하는 산화물을 포함하는 구성으로 하여도 좋다.
본 발명의 일 형태에 의하여 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 소비 전력이 낮은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 고정세화가 용이한 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 높은 표시 품질과 높은 정세도를 겸비한 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 콘트라스트가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태에 의하여 신규 구성을 가지는 표시 장치 또는 표시 장치의 제작 방법을 제공할 수 있다. 또한 상술한 표시 장치를 높은 수율로 제조하는 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 일 형태에 의하여 선행 기술의 문제점들 중 적어도 하나를 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 기재로부터 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 4의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 5의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 6의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 7의 (A) 내지 (F)는 화소의 구성예를 나타낸 상면도이다.
도 8의 (A) 내지 (E)는 화소의 구성예를 나타낸 상면도이다.
도 9의 (A) 내지 (F)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A) 내지 (F)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 11의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 13의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 13의 (B) 내지 (D)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 표시 모듈의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 15는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 16은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 17은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 18은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 19의 (A) 내지 (F)는 발광 소자의 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 24의 (A) 및 (B)는 본 실시예에 따른 조감(鳥瞰)도 이미지이다.
도 25의 (A) 및 (B)는 본 실시예에 따른 단면 이미지이다.
도 26의 (A) 내지 (D)는 본 실시예에 따른 단면 이미지이다.
도 27의 (A) 내지 (D)는 본 실시예에 따른 단면 이미지이다.
도 28은 본 실시예에 따른 조감도 이미지이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 4의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 5의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 6의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 나타낸 도면이다.
도 7의 (A) 내지 (F)는 화소의 구성예를 나타낸 상면도이다.
도 8의 (A) 내지 (E)는 화소의 구성예를 나타낸 상면도이다.
도 9의 (A) 내지 (F)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 10의 (A) 내지 (F)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 11의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 제작 방법의 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 13의 (A)는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다. 도 13의 (B) 내지 (D)는 트랜지스터의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 표시 모듈의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 15는 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 16은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 17은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 18은 표시 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 19의 (A) 내지 (F)는 발광 소자의 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 24의 (A) 및 (B)는 본 실시예에 따른 조감(鳥瞰)도 이미지이다.
도 25의 (A) 및 (B)는 본 실시예에 따른 단면 이미지이다.
도 26의 (A) 내지 (D)는 본 실시예에 따른 단면 이미지이다.
도 27의 (A) 내지 (D)는 본 실시예에 따른 단면 이미지이다.
도 28은 본 실시예에 따른 조감도 이미지이다.
이하에서 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 다만 실시형태는 많은 상이한 형태로 실시할 수 있고, 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 그 반복 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 가지는 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 가지는 것이다. 따라서 표시 패널은 출력 장치의 일 형태이다.
또한 본 명세서 등에서는, 표시 패널의 기판에 예를 들어 FPC(Flexible Printed Circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 장착된 것, 혹은 기판에 COG(Chip On Glass) 방식 등으로 IC가 실장된 것을 표시 패널 모듈, 표시 모듈, 또는 단순히 표시 패널 등이라고 부르는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태의 발광 소자는 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 및 전자 주입성이 높은 물질, 양극성 물질 등을 포함하는 층을 가져도 좋다.
또한 발광층, 그리고 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 및 전자 주입성이 높은 물질, 양극성의 물질 등을 포함하는 층은, 각각 퀀텀닷(quantum dot) 등의 무기 화합물, 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 가져도 좋다. 예를 들어 퀀텀닷을 발광층에 사용함으로써, 발광 재료로서 기능시킬 수도 있다.
또한 퀀텀닷 재료로서는, 콜로이드상 퀀텀닷 재료, 합금형 퀀텀닷 재료, 코어·셸형 퀀텀닷 재료, 코어형 퀀텀닷 재료 등을 사용할 수 있다. 또한 12족과 16족, 13족과 15족, 또는 14족과 16족의 원소 그룹을 포함하는 재료를 사용하여도 좋다. 또는 카드뮴, 셀레늄, 아연, 황, 인, 인듐, 텔루륨, 납, 갈륨, 비소, 알루미늄 등의 원소를 포함하는 퀀텀닷 재료를 사용하여도 좋다.
(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 적어도 상이한 색의 광을 방출하는 2개의 발광 소자를 포함한다. 발광 소자는 각각 한 쌍의 전극과, 그 사이의 EL층을 포함한다. 발광 소자로서는, 유기 EL 소자, 무기 EL 소자 등의 전계 발광 소자를 사용할 수 있다. 그 외에 발광 다이오드(LED)를 사용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 발광 소자는 유기 EL 소자(유기 전계 발광 소자)인 것이 바람직하다. 상이한 색의 광을 방출하는 2개 이상의 발광 소자는 상이한 재료를 포함하는 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, 상이한 색의 발광 소자 사이에서 EL층을 구분 형성하는 경우, 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세 메탈 마스크) 등의 섀도 마스크를 사용한 증착법에 의하여 형성되는 것이 알려져 있다. 또한 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하는 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조라고 부르는 경우가 있다.
그러나 이 방법으로는 메탈 마스크의 정밀도, 메탈 마스크와 기판의 위치 어긋남, 메탈 마스크의 휨, 및 증기의 산란 등으로 인한 성막되는 막의 윤곽의 확장 등 다양한 영향을 받아 섬 형상의 유기막의 형상 및 위치가 설계 시와 달라지기 때문에, 고정세화 및 고개구율화가 어렵다. 또한 증착에서 메탈 마스크에 부착된 재료에 기인한 먼지가 발생하는 경우가 있다. 이와 같은 먼지는 발광 소자의 패턴 불량을 일으킬 우려가 있다. 또한 먼지에 기인한 단락이 생길 가능성이 있다. 또한 메탈 마스크에 부착된 재료의 클리닝의 공정이 필요해진다. 그러므로 예를 들어 펜타일 배열 등 특수한 화소 배열 방식을 적용함으로써 정세도(화소 밀도라고도 함)를 의사적으로 높이는 대책이 강구되어 왔다.
본 발명의 일 형태는 메탈 마스크 등의 섀도 마스크를 사용하지 않고 EL층을 미세한 패턴으로 가공한다. 또한 본 명세서 등에서, 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세 메탈 마스크)을 사용하여 제작되는 표시 장치를 MM(메탈 마스크) 구조의 표시 장치라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하지 않고 제작되는 표시 장치를 MML(메탈 마스크리스) 구조의 표시 장치라고 부르는 경우가 있다. MML 구조로 형성함으로써, 그동안 실현이 어려웠던 높은 정세도와 큰 개구율을 가지는 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 EL층을 구분 형성할 수 있기 때문에, 매우 선명하고 콘트라스트가 높고 표시 품질이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 EL층 위에 희생층을 제공함으로써, 표시 장치의 제작 공정 중에 EL층이 받는 대미지를 저감하여, 발광 디바이스의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한 MML 구조의 표시 장치는 메탈 마스크를 사용하지 않고 제작되기 때문에, MM 구조의 표시 장치보다 화소 배치 및 화소 형상 등의 설계 자유도가 높다. 또한 본 명세서 등에서 희생층을 마스크층이라고 하여도 좋다.
여기서는 간단하게 하기 위하여 2색의 발광 소자의 EL층을 구분 형성하는 경우에 대하여 설명한다. 먼저 화소 전극을 덮어 제 1 EL막과 제 1 희생막을 적층하여 형성한다. 다음으로 제 1 희생막 위에 레지스트 마스크를 형성한다. 다음으로 레지스트 마스크를 사용하여 제 1 희생막의 일부 및 제 1 EL막의 일부를 에칭하여, 제 1 EL층 및 제 1 EL층 위의 제 1 희생층을 형성한다. 또한 본 명세서 등에서 희생막을 마스크막이라고 불러도 좋다.
다음으로 제 2 EL막과 제 2 희생막을 적층하여 형성한다. 다음으로 레지스트 마스크를 사용하여 제 2 희생막의 일부 및 제 2 EL막의 일부를 에칭하여, 제 2 EL층 및 제 2 EL층 위의 제 2 희생층을 형성한다. 이러한 식으로 제 1 EL층과 제 2 EL층을 구분 형성할 수 있다. 마지막으로 제 1 희생층 및 제 2 희생층을 제거하고 공통 전극을 형성함으로써, 2색의 발광 소자를 구분 형성할 수 있다.
또한 상술한 것을 반복함으로써 3색 이상의 발광 소자의 EL층을 구분 형성할 수 있고, 3색 또는 4색 이상의 발광 소자를 포함하는 표시 장치를 실현할 수 있다.
상이한 색의 EL층이 인접한 경우, 예를 들어 메탈 마스크를 사용하면 인접한 EL층 사이 또는 인접한 화소 전극 사이의 간격을 10μm 미만으로 하는 것은 어렵지만, 상술한 방법을 사용하면 3μm 이하, 2μm 이하, 나아가서는 1μm 이하까지 좁힐 수 있다. 예를 들어 LSI용 노광 장치를 사용함으로써 간격을 500nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 나아가서는 50nm 이하까지 좁힐 수도 있다. 이에 의하여, 2개의 발광 소자 사이에 존재할 수 있는 비발광 영역의 면적을 크게 축소할 수 있고, 개구율을 100%에 가깝게 할 수 있다. 예를 들어 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 나아가서는 90% 이상이며 100% 미만의 개구율을 실현할 수도 있다.
또한 EL층 자체의 패턴(가공 사이즈라고도 할 수 있음)에 대해서도, 메탈 마스크를 사용한 경우에 비하여 매우 작게 할 수 있다. 또한 예를 들어 EL층을 구분 형성할 때 메탈 마스크를 사용한 경우에는 EL층의 중앙과 단부에서 두께의 편차가 발생하기 때문에, EL층의 면적에 대하여 발광 영역으로서 사용할 수 있는 유효 면적은 작아진다. 한편으로 상기 제작 방법에 따르면 균일한 두께로 성막한 막을 가공함으로써 EL층을 형성하기 때문에, EL층 내에서 두께를 균일하게 할 수 있어, 미세한 패턴이어도 그 거의 전체를 발광 영역으로서 사용할 수 있다. 그러므로 상기 제작 방법을 사용하면, 높은 정세도와 높은 개구율을 모두 실현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제작 방법을 사용하면, 미세한 발광 소자를 집적한 표시 장치를 실현할 수 있기 때문에, 예를 들어 펜타일 방식 등 특수한 화소 배열 방식을 적용하여 정세도를 의사적으로 높일 필요가 없으므로 R, G, B 각각을 한쪽 방향으로 배열한 소위 스트라이프 배열이 적용되고, 정세도가 500ppi 이상, 1000ppi 이상, 또는 2000ppi 이상, 나아가서는 3000ppi 이상, 더 나아가서는 5000ppi 이상인 표시 장치를 실현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 인접한 화소 전극 사이의 거리가 작게(예를 들어, 화소 전극 사이의 거리가 1μm 이하) 되면, 인접한 화소 전극 사이에 종횡비가 큰 오목부가 형성된다. 이와 같은 오목부가 형성된 상태에서 EL층을 형성하면, 인접한 화소 전극 사이에 벽 형상의 구조체가 형성될 우려가 있다. 또한 발색이 다른 복수의 EL층을 형성하면, 인접한 화소 전극 사이에 벽 형상의 구조체가 복수 형성되어 벨로우즈(bellows) 형상의 구조체가 형성된다. 특히, 화소 전극의 측면이 대략 수직인 경우, 이러한 경향이 현저하다.
인접한 화소 전극 사이에 벨로우즈 형상의 구조체가 형성된 상태에서 공통층 및 공통 전극을 제공하면, 공통층 및 공통 전극의 피복성이 악화되어 공통층 및 공통 전극이 절단될 우려가 있다. 또한 공통층 및 공통 전극이 얇아져 전기 저항이 상승될 우려가 있다.
본 발명의 일 형태는 서로의 거리가 짧은 화소 전극에서, 상기 화소 전극의 측면을 테이퍼 형상으로 함으로써 인접한 화소 전극 사이에 형성되는 오목부를 넓게 제공할 수 있다. 이로써 EL층을 형성할 때, 인접한 화소 전극 사이에 벽 형상의 구조체가 형성되는 것을 억제할 수 있다. 따라서 인접한 화소 전극 사이에 벨로우즈 형상의 구조체가 존재하지 않는 상태에서 공통층 및 공통 전극을 제공할 수 있다. 이러한 식으로 공통층 및 공통 전극을 높은 피복성으로 성막함으로써, 정세도가 높은 표시 장치에서 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 테이퍼 형상이란, 구조의 측면의 적어도 일부가 상기 구조의 하면 또는 기판면 등에 대하여 경사져 제공되어 있는 형상인 것을 가리킨다. 예를 들어, 경사져 있는 측면과 구조의 하면 또는 기판면이 이루는 각(테이퍼각이라고도 한)이 90° 미만인 영역을 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 일 형태는 인접한 EL층 사이에 유기 재료를 포함하는 제 1 절연층을 제공함으로써, 공통 전극을 제공하는 면의 요철을 작게 할 수 있다. 따라서 인접한 EL층 사이에서의 공통층 및 공통 전극의 피복성을 높일 수 있고, 공통층 및 공통 전극의 높은 도전성을 실현할 수 있다. 또한 공통 전극 또는 공통층과 화소 전극의 단락을 억제할 수 있다. 이로써 정세도가 높은 표시 장치에서 표시 품질을 더 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태는 유기 재료를 포함하는 제 1 절연층과 EL층 사이에 무기 재료를 포함하는 제 2 절연층을 제공하는 구성으로 한다. 여기서 제 2 절연층은 산소 및 수분 중 적어도 한쪽에 대하여 배리어성을 가진다. 이와 같은 제 2 절연층에 의하여 제 1 절연층과 EL층을 이격함으로써 EL층의 측면으로부터 내부에 산소, 수분, 또는 이들의 구성 원소가 침입하는 것을 억제할 수 있어 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 화소 전극의 단부를 덮는 절연물이 제공되지 않는 구조로 할 수 있다. 바꿔 말하면, 화소 전극과 EL층 사이에 절연물이 제공되지 않는 구성이다. 상기 구성으로 함으로써, EL층으로부터의 발광을 효율적으로 추출할 수 있기 때문에, 시야각 의존성을 매우 작게 할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 시야각(비스듬한 방향으로부터 화면을 보았을 때 일정한 콘트라스트비가 유지되는 최대 각도)을 100° 이상 180° 미만, 바람직하게는 150° 이상 170° 이하의 범위로 할 수 있다. 또한 상술한 시야각은 상하 및 좌우 각각에 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치로 함으로써, 시야각 의존성이 향상되고 화상의 시인성을 높일 수 있다.
또한 표시 장치를 메탈 마스크 또는 파인 메탈 마스크를 사용하여 형성하는 경우, 화소 배치의 구성 등이 제한되는 경우가 있다. 여기서 MM 구조에 대하여 이하에서 설명한다.
MM 구조를 제작하기 위해서는, EL 증착 시에 원하는 영역에 EL 재료가 증착되도록, 개구부가 제공된 금속의 마스크(메탈 마스크 또는 FMM이라고도 함)를 기판과 대향하여 세트한다. 그 후, FMM을 통하여 EL 증착을 수행함으로써, 원하는 영역에 EL 재료를 증착한다. EL 증착 시의 기판 크기가 커지면 FMM의 크기도 커지기 때문에 그 중량도 커진다. 또한 EL 증착 시에 열 등이 FMM에 가해지기 때문에, FMM이 변형되는 경우가 있다. 또는 EL 증착 시에 FMM에 일정한 장력을 가하여 증착하는 방법 등도 있기 때문에, FMM의 중량 및 강도는 중요한 파라미터이다.
그러므로 FMM 구조를 사용하여 화소 배치의 구성을 설계하는 경우, 상기 파라미터 등을 고려할 필요가 있고, 일정한 제한을 두고 검토할 필요가 있다. 한편으로 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 MML 구조를 사용하여 제작되기 때문에, MM 구조와 비교하여 화소 배치의 구성 등의 자유도가 높다는 우수한 효과를 가진다. 또한 본 구성에서는, 예를 들어 플렉시블 디바이스 등과도 친화성이 매우 높고, 화소 및 구동 회로 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 다양한 회로 배치로 할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 더 구체적인 구성예 및 제작 방법의 예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
[구성예]
도 1의 (A)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치(100)의 상면 개략도를 나타내었다. 표시 장치(100)는 반도체 회로를 포함하는 기판(101) 위에 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 부여하였다. 이하에서 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)를 통틀어 발광 소자(110)라고 부르는 경우가 있다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)는 각각 매트릭스 형태로 배열되어 있다. 도 1의 (A)에 나타낸 화소(103)에서는 한 방향으로 동일한 색의 발광 소자가 배열된, 소위 스트라이프 배열을 나타내었다. 또한 발광 소자의 배열 방법은 이에 한정되지 않고, 델타 배열, 지그재그 배열 등의 배열 방법을 적용하여도 좋고, 펜타일 배열을 사용할 수도 있다.
발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)로서는 예를 들어 OLED(Organic Light Emitting Diode) 또는 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 발광 소자에 포함되는 발광 물질로서는 형광을 방출하는 물질(형광 재료), 인광을 방출하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(퀀텀닷 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료) 등을 들 수 있다.
도 1의 (B)는 도 1의 (A)에 나타낸 일점쇄선 A1-A2 및 일점쇄선 C1-C2에 대응하는 단면 개략도이고, 도 1의 (C)는 일점쇄선 B1-B2에 대응하는 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), EL층(112R), 공통층(114), 및 공통 전극(113)을 포함한다. 발광 소자(110G)는 화소 전극(111G), EL층(112G), 공통층(114), 및 공통 전극(113)을 포함한다. 발광 소자(110B)는 화소 전극(111B), EL층(112B), 공통층(114), 및 공통 전극(113)을 포함한다. 또한 각 발광 소자 사이에 매립되도록 절연층(131)(절연층(131a), 절연층(131b))이 제공된다. 또한 공통 전극(113) 위에 보호층(121)이 제공된다. 또한 이하에서 화소 전극(111R), 화소 전극(111G), 및 화소 전극(111B)을 통틀어 화소 전극(111)이라고 부르는 경우가 있다. 또한 EL층(112R), EL층(112G), 및 EL층(112B)을 통틀어 EL층(112)이라고 부르는 경우가 있다.
또한 도 2의 (A)에 도 1의 (B)에서 일점쇄선으로 둘러싼 사각형의 영역의 확대도를 나타내었다. 또한 도 2의 (B)에 도 2의 (A)의 화소 전극(111R) 근방에서 일점쇄선으로 둘러싼 사각형의 영역의 확대도를 나타내었다. 도 2의 (A) 및 (B)에서는 화소 전극(111) 아래이며, 반도체 회로를 포함하는 기판(101) 상면에 제공된 절연층(101a)을 나타내었다. 또한 본 명세서 등에서 확대 전의 도면에서는 보기 쉽게 하기 위하여 층 및 막의 두께를 두껍게 나타내는 경우가 있다. 또한 확대 후의 도면에서는 표시 장치에 포함되는 각 구성 요소 사이의 거리 등이 상이한 경우가 있다.
발광 소자(110R)는 화소 전극(111R)과 공통 전극(113) 사이에 EL층(112R)을 포함한다. EL층(112R)은 적어도 적색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 방출하는 발광성 유기 화합물을 포함한다. 발광 소자(110G)는 화소 전극(111G)과 공통 전극(113) 사이에 EL층(112G)을 포함한다. EL층(112G)은 적어도 녹색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 방출하는 발광성 유기 화합물을 포함한다. 발광 소자(110B)는 화소 전극(111B)과 공통 전극(113) 사이에 EL층(112B)을 포함한다. EL층(112B)은 적어도 청색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 방출하는 발광성 유기 화합물을 포함한다.
도 1의 (B) 및 (C)에서 공통층(114)은 발광 소자(110)의 화소 전극(111)과 공통 전극(113) 사이에 제공되어 있다. 공통층(114)은 각 발광 소자에 공통된 하나의 층으로서 제공되어 있다. 이 경우, 공통층(114)은 EL층(112)의 상면에 접하여 제공되는 것이 바람직하다. 또한 공통 전극(113)은 공통층(114)의 상면에 접하여 제공되는 것이 바람직하다. 또한 발광 소자(110)가 공통층(114)을 포함하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 공통 전극(113)은 EL층(112)의 상면에 접하여 제공되는 것이 바람직하다.
또한 도 1의 (A)에는 공통 전극(113)과 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 제공되어 있어도 좋고, 표시 영역의 외주의 두 변 이상을 따라 제공되어 있어도 좋다. 즉, 표시 영역의 상면 형상이 직사각형인 경우에는 접속 전극(111C)의 상면 형상은 띠 형상, L자 형상, 디귿자 형상(대괄호 형상), 또는 사각형 등으로 할 수 있다.
또한 도 1의 (B)의 C1-C2를 따라 취한 단면에서는 접속 전극(111C)과 공통 전극(113)이 전기적으로 접속되는 영역(130)을 나타낸다. 또한 도 1의 (B)에서는 접속 전극(111C)과 공통 전극(113) 사이에 공통층(114)이 제공되는 예를 나타내었지만, 이에 한정되지 않고 영역(130)에서 공통층(114)을 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 공통층(114)을 제공하지 않는 구성에서는 접속 전극(111C)과 공통 전극(113)이 접하고, 접촉 저항을 더 낮게 할 수 있다.
또한 영역(130)에서도 공통 전극(113)을 덮어 보호층(121)이 제공되어 있다.
EL층(112R), EL층(112G), 및 EL층(112B)은 각각 발광성 유기 화합물을 포함하는 층(발광층)을 포함한다. 발광층은 발광 물질(게스트 재료)에 더하여 1종류 또는 복수 종류의 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료)을 포함하여도 좋다. 호스트 재료, 어시스트 재료로서는 발광 물질(게스트 재료)의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 가지는 물질을 1종류 또는 복수 종류 선택하여 사용할 수 있다. 호스트 재료, 어시스트 재료로서는 들뜬 복합체를 형성하는 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 들뜬 복합체를 효율적으로 형성하기 위해서는, 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성 재료)과 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성 재료)을 조합하는 것이 특히 바람직하다.
발광 소자에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 것을 사용할 수도 있고, 무기 화합물(퀀텀닷 재료 등)을 포함하여도 좋다.
EL층(112R), EL층(112G), 및 EL층(112B)은 각각 발광층 외에 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 주입층, 및 정공 수송층 중 하나 이상을 포함하여도 좋다.
화소 전극(111R), 화소 전극(111G), 및 화소 전극(111B)은 각각 발광 소자마다 제공되어 있다. 또한 공통 전극(113)은 각 발광 소자에 공통된 하나의 층으로서 제공되어 있다. 각 화소 전극과 공통 전극(113) 중 어느 한쪽에 가시광에 대한 투광성을 가지는 도전막을 사용하고, 다른 쪽에 반사성을 가지는 도전막을 사용한다. 각 화소 전극이 투광성을 가지고, 공통 전극(113)이 반사성을 가지면, 배면 발광 방식(보텀 이미션형)의 표시 장치를 얻을 수 있다. 반대로 각 화소 전극이 반사성을 가지고, 공통 전극(113)이 투광성을 가지면, 전면 발광 방식(톱 이미션형)의 표시 장치를 얻을 수 있다. 또한 각 화소 전극과 공통 전극(113)의 양쪽이 투광성을 가지면, 양면 발광 방식(듀얼 이미션형) 표시 장치를 얻을 수도 있다.
인접한 화소 전극(111) 사이의 거리는 3μm 이하, 2μm 이하, 또는 1μm 이하까지 좁히는 것이 바람직하다. 예를 들어, 인접한 화소 전극(111) 사이에 서로의 거리가 1μm 이하인 영역이 포함되는 것이 바람직하다. 또한 예를 들어 LSI용 노광 장치를 사용함으로써, 거리를 500nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 나아가서는 50nm 이하까지 좁힐 수도 있다. 이로써 2개의 발광 소자(110) 사이에 존재할 수 있는 비발광 영역의 면적을 크게 축소할 수 있고, 개구율을 향상시킬 수 있다.
화소 전극(111)으로서 가시광에 대하여 반사성을 가지는 도전막을 사용하는 경우에는 예를 들어 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 타이타늄, 탄탈럼, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료, 또는 이들 금속 재료를 포함하는 합금을 사용할 수 있다. 구리는 가시광의 반사율이 높아 바람직하다. 또한 알루미늄은 전극의 에칭이 용이하기 때문에 가공하기 쉽고, 또한 가시광 및 근적외광의 반사율이 높기 때문에 바람직하다. 또한 상술한 바와 같이 화소 전극(111)으로서 은 또는 알루미늄 등의 가시광의 파장 영역 전체에서 반사율이 높은 재료를 사용함으로써, 발광 소자의 광 추출 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 색 재현성을 높일 수 있다. 또한 상기 금속 재료 및 합금에 란타넘, 네오디뮴, 또는 저마늄 등이 첨가되어 있어도 좋다. 또한 타이타늄, 니켈, 또는 네오디뮴과, 알루미늄을 포함하는 합금(알루미늄 합금)을 사용하여도 좋다. 또한 구리, 팔라듐, 마그네슘과, 은을 포함하는 합금을 사용하여도 좋다. 은과 구리를 포함하는 합금은 내열성이 높기 때문에 바람직하다. 또한 상술한 재료를 2층 이상 포함하는 적층을 사용하여도 좋다.
도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이 화소 전극(111)을 도전층(111a)과, 도전층(111a) 위의 도전층(111b)과, 도전층(111b) 위의 도전층(111c)과, 도전층(111c) 위의 도전층(111d)의 4층 구조로 하는 경우, 상술한 가시광에 대하여 반사성을 가지는 도전막을 도전층(111b)에 사용하면 좋다. 예를 들어, 도전층(111b)으로서 알루미늄을 사용하면 좋다.
또한 도전층(111b)으로서 알루미늄을 사용하는 경우에는, 두께를 바람직하게는 40nm 이상, 더 바람직하게는 70nm 이상으로 함으로써, 가시광 등의 반사율을 충분히 높일 수 있다.
또한 도전층(111b)에서 가시광을 반사하는 도전막의 상면, 하면, 또는 그 모두에 접하여 가시광을 반사하는 도전막을 보호하는 기능을 가지는 도전막을 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 이러한 구성으로 함으로써 가시광을 반사하는 도전막의 산화 및 부식을 억제할 수 있다. 예를 들어 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막과 접하여 금속막 또는 금속 산화물막을 적층함으로써, 산화를 억제할 수 있다. 또한 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막에 힐록(hilllock)이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 이러한 금속막, 금속 산화물막의 재료로서는 타이타늄, 산화 타이타늄 등을 들 수 있다. 예를 들어, 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같은 구성으로 하는 경우, 도전층(111a)으로서 타이타늄을 사용하고, 도전층(111c)으로서 산화 타이타늄을 사용하면 좋다. 도전층(111c)으로서 투광성을 가지는 산화 타이타늄을 사용함으로써, 도전층(111b)에서 반사된 가시광이 도전층(111c)에서 감쇠하는 것을 억제할 수 있다.
또한 가시광에 대하여 투광성을 가지는 도전성의 금속 산화물을 사용하는 경우, 상기 금속 산화물은 도전성 재료의 표면을 산화함으로써 형성되어도 좋다. 예를 들어, 산화 타이타늄을 사용하는 경우, 스퍼터링법 등으로 타이타늄을 성막하고, 상기 타이타늄의 표면을 산화함으로써 산화 타이타늄을 형성하여도 좋다.
또한 화소 전극(111)으로서, 가시광에 대하여 반사성을 가지는 도전막 및 그 위의 가시광에 대하여 투광성을 가지는 도전막을 사용할 수 있다. 화소 전극(111)으로서 가시광에 대하여 반사성을 가지는 도전막 위에, 가시광에 대하여 투광성을 가지는 도전막을 적층하여 제공함으로써, 가시광에 대하여 투광성을 가지는 도전막을 광학 조정층으로서 기능시킬 수 있다. 가시광에 대하여 투광성을 가지는 도전성 재료로서는 인듐, 주석, 아연, 갈륨, 타이타늄, 알루미늄, 및 실리콘 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하는 산화물을 사용할 수 있다. 예를 들어 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연, 산화 타이타늄, 갈륨을 포함하는 인듐 아연 산화물, 알루미늄을 포함하는 인듐 아연 산화물, 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물, 및 실리콘을 포함하는 인듐 아연 산화물 등 중 어느 하나 또는 복수를 포함하는 도전성 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 화소 전극(111)의 표면에 산화물을 제공함으로써, EL층(112)의 형성 시에 화소 전극(111)과의 산화 반응 등을 억제할 수 있다.
또한 화소 전극(111)을 양극으로 하는 경우, 일함수가 큰 도전막(예를 들어 일함수가 4.0eV 이상)을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같은 구성으로 하는 경우, 도전층(111d)으로서 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물을 사용하면 좋다. 여기서, 가시광에 투광성을 가지는 도전층(111d) 및 도전층(111c)은 각각 도전층(111b)보다 막 두께가 얇은 것이 바람직하다. 또한 도전층(111d)과 도전층(111c)의 막 두께의 합이 도전층(111b)의 막 두께보다 얇은 것이 더 바람직하다.
화소 전극(111)에 광학 조정층이 포함되면 광로 길이를 조정할 수 있다. 각 발광 소자에서의 광로 길이는 예를 들어 광학 조정층의 두께와 EL층(112)에서 발광성 화합물을 포함하는 막보다 아래층에 제공되는 층의 두께의 합에 상당한다.
발광 소자에서, 마이크로캐비티 구조(미소 공진기 구조)를 사용하여 광로 길이를 다르게 함으로써, 특정의 파장의 광을 강하게 할 수 있다. 이에 의하여, 색 순도가 높아진 표시 장치를 실현할 수 있다.
예를 들어 각 발광 소자에서, EL층(112)의 두께를 다르게 함으로써 마이크로캐비티 구조를 실현할 수 있다. 예를 들어, 파장이 가장 긴 광을 방출하는 발광 소자(110R)의 EL층(112R)을 가장 두껍게 하고, 파장이 가장 짧은 광을 방출하는 발광 소자(110B)의 EL층(112B)을 가장 얇게 하는 구성으로 할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고 각 발광 소자가 방출하는 광의 파장, 발광 소자를 구성하는 층의 광학 특성, 및 발광 소자의 전기 특성 등을 고려하여 각 EL층의 두께를 조정할 수 있다.
또한 화소 전극(111)은 단면에서 보았을 때, 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이 측면에 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 본 명세서 등에서 테이퍼 형상이란 하면에 대하여 측면이 경사져 제공되어 있는 형상을 가리킨다. 여기서 측면 및 하면은, 반드시 완전히 평탄할 필요는 없고, 미세한 곡률을 가지는 대략 평면 형상 또는 미세한 요철을 가지는 대략 평면 형상을 가져도 좋다.
도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(111)의 하면과 측면이 이루는 각을 테이퍼각 θ로 한다. 여기서, 테이퍼각 θ의 측정에서는 화소 전극(111)의 하면 대신에 기판(101)의 하면, 기판(101)의 상면, 또는 절연층(101a)의 상면 등을 사용하여도 좋다. 또한 테이퍼각 θ의 측정에서는 화소 전극(111)의 측면으로서 도전층(111a) 내지 도전층(111d) 중 어느 하나의 측면의 상단과, 어느 하나의 측면의 하단을 지나는 면을 사용하면 좋다. 예를 들어 도전층(111a)의 측면의 하단과 도전층(111d)의 측면의 상단을 지나는 면으로 하여도 좋고, 도전층(111a)의 측면의 하단과 도전층(111c)의 측면의 상단을 지나는 면으로 하여도 좋고, 도전층(111a)의 측면의 하단과 도전층(111a)의 측면의 상단을 지나는 면으로 하여도 좋다.
화소 전극(111)의 테이퍼각 θ는 90° 미만이고, 80° 이하가 바람직하고, 70° 이하가 더 바람직하고, 50° 이하가 더 바람직하다.
또한 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 절연층(101a)의 화소 전극(111)과 중첩되지 않는 영역에서 오목부가 형성되는 경우가 있다. 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 상기 오목부의 측면과 상기 오목부의 하면을 포함하는 연장면이 이루는 각을 테이퍼각 θ2로 한다. 테이퍼각 θ2도 테이퍼각 θ와 마찬가지로 90° 미만이고, 80° 이하가 바람직하고, 70° 이하가 더 바람직하고, 50° 이하가 더 바람직하다. 다만 테이퍼각 θ2는 테이퍼각 θ보다 큰 경우가 있다.
예를 들어, 화소 전극(111)의 측면이 대략 수직인 경우, 본 실시형태와 마찬가지로 인접한 화소 전극(111) 사이의 거리가 작으면(예를 들어, 화소 전극(111) 사이의 거리가 1μm 이하), 종횡비가 큰 오목부가 화소 전극(111) 사이에 형성된다. 이와 같은 오목부가 형성된 상태에서 EL층(112)을 형성하면, 화소 전극(111) 사이에 벽 형상의 구조체가 형성될 우려가 있다. 또한 발색이 다른 복수의 EL층(112)을 형성하면, 화소 전극(111) 사이에 벽 형상의 구조체가 복수로 형성되고, 벨로우즈 형상의 구조체가 형성된다.
화소 전극(111) 사이에 벨로우즈 형상의 구조체가 형성된 상태에서 공통층(114) 및 공통 전극(113)을 제공하면, 공통층(114) 및 공통 전극(113)에 단절 등이 발생하고, 표시 장치의 표시 품질 등의 저하를 일으킨다.
이에 대하여, 본 발명에서는 화소 전극(111)의 측면을 테이퍼 형상으로 함으로써, 화소 전극(111) 사이의 오목부를 넓게 제공할 수 있다. 이로써 EL층(112)을 형성할 때, 화소 전극(111) 사이에 벽 형상의 구조체가 형성되는 것을 억제할 수 있다. 따라서 화소 전극(111) 사이에 벨로우즈 형상의 구조체가 존재하지 않는 상태에서 공통층(114) 및 공통 전극(113)을 제공할 수 있다. 이로써 공통층(114) 및 공통 전극(113)을 높은 피복성으로 성막할 수 있어, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
또한 도 2의 (A) 및 (B)에서 화소 전극(111)이 도전층(111a) 내지 도전층(111d)의 4층 적층인 예에 대하여 나타내었지만, 3층 이하의 구성으로 하여도 좋고, 5층 이상의 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 도 2의 (C)에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(111)을 단층의 도전막으로 형성하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 화소 전극(111)을 구성하는 복수의 도전층 중 어느 것이 화소 전극(111)의 측면에서 후퇴한 형상이 되는 경우가 있다.
예를 들어, 도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이 도전층(111d)은 후퇴한 형상이 되는 경우가 있다. 도 3의 (A)에 나타낸 도전층(111d)과 같이 화소 전극(111)의 측면에서 크게 후퇴한 형상이 되는 경우, 테이퍼각 θ는 도전층(111d)을 제외한 측면에서 측정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 도 3의 (A)의 경우, 도전층(111a)의 하단과 도전층(111c)의 상단을 지나는 면을 화소 전극(111)의 측면으로서 테이퍼각 θ를 측정하는 것이 바람직하다.
또한 예를 들어 도 3의 (B)에 나타낸 바와 같이 도 3의 (A)에 나타낸 상태에서 도전층(111b) 및 도전층(111c)이 더 후퇴한 형상이 되는 경우가 있다. 도 3의 (B)에 나타낸 도전층(111b) 및 도전층(111c)과 같이 화소 전극(111)의 측면에서 후퇴한 거리가 작은 경우, 테이퍼각 θ는 도전층(111b) 및 도전층(111c)을 포함한 측면에서 측정하여도 좋다. 예를 들어 도 3의 (B)의 경우도, 도전층(111a)의 하단과 도전층(111c)의 상단을 지나는 면을 화소 전극(111)의 측면으로서 테이퍼각 θ를 측정하여도 좋다.
또한 예를 들어 도 3의 (C)에 나타낸 바와 같이, 도전층(111b)이 도전층(111a) 및 도전층(111c)보다 후퇴한 형상이 되는 경우도 있다.
또한 도 1의 (B) 및 (C) 등에 나타낸 바와 같이, EL층(112)이 화소 전극(111)의 평탄부 위에만 형성되고, 화소 전극(111)의 단부를 넘어서는 형성되지 않는 구성으로 하여도 좋다. 이러한 구성으로 함으로써 EL층(112)에 화소 전극(111)의 단차에 기인한 단절이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한 상기 단절로 인하여 공통층(114) 및 공통 전극(113)에 단절이 더 발생하는 것을 방지할 수 있다. 여기서 EL층(112)의 측면 하단부가 화소 전극(111)의 측면 상단부와 대략 일치하는 것이 바람직하다. 따라서 화소 전극(111)의 대략 전체를 발광 소자로서 기능시킬 수 있다.
또한 본 발명은 상기에 한정되는 것은 아니다. 도 5의 (A) 내지 (C)에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(111)의 상면 및 측면이 EL층(112)으로 덮인 구조로 하여도 좋다. 이 경우, EL층(112)의 측면 단부는 화소 전극(111)의 측면 단부보다 외측에 위치한다. 또한 EL층(112)의 화소 전극(111)과 중첩되지 않는 영역은 절연층(101a)의 상면에 접한다. 또한 도 1의 (B) 및 (C)에 나타낸 구성과는 달리 절연층(131)은 화소 전극(111)에 접하지 않는다. 여기서, 도 5의 (A)는 도 1의 (A)에 나타낸 일점쇄선 A1-A2 및 일점쇄선 C1-C2에 대응하는 단면 개략도이고, 도 5의 (B)는 일점쇄선 B1-B2에 대응하는 단면 개략도이다. 또한 도 5의 (C)는 도 5의 (A)에서 일점쇄선으로 둘러싼 사각형의 영역의 확대도를 나타낸 것이다.
EL층(112)이 화소 전극(111)의 상면 및 측면을 덮음으로써 화소 전극(111)을 노출시키지 않고 EL층(112)의 형성 공정, 절연층(131)의 형성 공정 등을 수행할 수 있다. 이로써 EL층(112)의 형성 공정, 절연층(131)의 형성 공정 등에서 화소 전극(111)의 손상을 저감할 수 있으므로, 발광 소자(110)의 수율을 향상시킬 수 있고 발광 소자(110)의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
또한 도 6의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이, EL층(112)의 측면 하단부와 화소 전극(111)의 측면 하단부가 대략 일치하는 구성으로 하여도 좋다. 이러한 구성으로 함으로써 발광 소자(110) 사이의 거리를 작게 하면서, 화소 전극(111)을 노출시키지 않고, EL층(112)의 형성 공정, 절연층(131)의 형성 공정 등을 수행할 수 있다. 여기서 도 6의 (A)는 도 1의 (A)에 나타낸 일점쇄선 A1-A2 및 일점쇄선 C1-C2에 대응한 단면 개략도이고, 도 6의 (B)는 일점쇄선 B1-B2에 대응한 단면 개략도이다.
또한 도 6의 (C) 및 (D)에 나타낸 바와 같이, EL층(112)이 화소 전극(111)의 평탄부 위에만 형성되고, 화소 전극(111)의 단부를 넘어서는 형성되지 않는 구성으로 하여도 좋다. 다만, 도 1의 (B) 및 (C)에 나타낸 구성과는 달리, EL층(112)의 측면 하단부가 화소 전극(111)의 측면 상단부보다 내측에 위치하는 구성이 된다. 이로써 EL층(112)을 화소 전극(111)에 대하여 마진을 가지도록 형성할 수 있다.
인접한 발광 소자(110) 사이에는 절연층(131)이 제공되어 있다. 절연층(131)은 발광 소자(110)에 포함되는 각 EL층(112) 사이에 위치한다. 또한 절연층(131) 위에는 공통 전극(113)이 제공되어 있다.
절연층(131)은 예를 들어 상이한 색을 나타내는 2개의 EL층(112) 사이에 제공된다. 또는 절연층(131)은 예를 들어 같은 색을 나타내는 2개의 EL층(112) 사이에 제공된다. 또는 절연층(131)이 상이한 색을 나타내는 2개의 EL층(112) 사이에 제공되고, 같은 색을 나타내는 2개의 EL층(112) 사이에는 제공되지 않는 구성으로 하여도 좋다.
예를 들어, 상면에서 보았을 때, 도 1의 (A) 내지 (C)에 나타낸 바와 같이, 절연층(131)은 그물 형태(격자 형태 또는 매트릭스 형태라고 할 수도 있음)의 형상을 가지도록 인접한 화소 사이의 EL층(112) 사이에 배치되어 있다.
EL층(112R), EL층(112G), 및 EL층(112B)은 각각 화소 전극의 상면에 접한 영역과, 절연층(131)의 측면에 접한 영역을 포함하는 것이 바람직하다. EL층(112R), EL층(112G), 및 EL층(112B)의 단부는 절연층(131)의 측면과 접하는 것이 바람직하다. 또한 도 1의 (B) 및 (C) 등에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(111R), 화소 전극(111G), 및 화소 전극(111B)의 단부도 절연층(131)의 측면과 접하는 것이 바람직하다.
상이한 색의 발광 소자 사이에 절연층(131)을 제공함으로써 EL층(112R), EL층(112G), 및 EL층(112B)이 서로 접하는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 인접한 2개의 EL층을 통하여 전류가 흘러 의도치 않은 발광이 발생되는 것을 적합하게 방지할 수 있다. 그러므로 콘트라스트를 높일 수 있고, 표시 품질이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한 같은 색을 나타내는 인접한 화소 사이에 절연층(131)을 제공하지 않고, 상이한 색을 나타내는 화소 사이에만 절연층(131)을 형성하여도 좋다. 이 경우, 상면에서 보았을 때 스트라이프 형상을 가지는 절연층(131)으로 할 수 있다. 절연층(131)을 스트라이프 형상으로 함으로써, 격자상의 형상을 가지는 경우에 비하여 절연층(131)을 형성하기 위한 공간이 불필요하게 되기 때문에 개구율을 높일 수 있다. 절연층(131)을 스트라이프 형상으로 하는 경우, 같은 색을 나타내는 인접한 EL층은 열 방향으로 연속되도록 띠 형상으로 가공되어 있어도 좋다.
인접한 발광 소자 사이에서 EL층(112)의 단부 근방에서는, EL층(112)이 제공되는 영역과, 화소 전극(111)이 제공되는 영역과, EL층(112) 및 화소 전극(111)이 제공되지 않는 영역에 기인한 단차가 발생한다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 절연층(131)을 포함함으로써 이 단차를 평탄화시키고, 공통 전극(113)이 인접한 발광 소자 사이에서 기판(101)과 접하여 제공되는 경우와 비교하여, 공통 전극(113)의 피복성을 향상시킬 수 있기 때문에 단절로 인한 접속 불량을 억제할 수 있다. 또는 단차로 인하여 공통 전극(113)이 국소적으로 박막화되어 전기 저항이 상승되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 인접하여 배치되는 EL층(112) 사이에 절연층(131)을 제공함으로써, 공통 전극(113)의 형성면의 요철을 작게 할 수 있기 때문에, EL층(112)의 단부 근방에서의 공통 전극(113)의 피복성을 높일 수 있고, 공통 전극(113)의 높은 도전성을 실현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 화소 전극(111)을 테이퍼 형상으로 함으로써 화소 전극(111) 사이에 벨로우즈 형상의 구조체가 형성되지 않은 상태에서 절연층(131)을 제공할 수 있다. 이로써 공통 전극(113)의 형성면의 요철을 더 작게 할 수 있다. 따라서 공통 전극(113)의 높은 도전성을 실현하고, 표시 장치의 표시 품질의 향상을 도모할 수 있다.
절연층(131)은 절연층(131a)과, 절연층(131a) 아래에 제공된 절연층(131b)을 포함하는 것이 바람직하다. 절연층(131b)은 발광 소자(110)에 포함되는 각 EL층(112)의 측면에 접하도록 제공되는 것이 바람직하다. 또한 절연층(131b)은 발광 소자(110)에 포함되는 각 화소 전극(111)의 측면에 접하도록 제공되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 1의 (B) 및 (C)에 나타낸 바와 같이, 절연층(131b)은 발광 소자(110)에 포함되는 각 EL층(112)의 측면 및 화소 전극(111)의 측면을 덮도록 제공되는 것이 바람직하다.
또한 절연층(131b)은 절연층(131a)의 측면 및 하면에 접하여 제공된다. 바꿔 말하면 단면에서 보았을 때, 절연층(131a)은 절연층(131b)의 오목부를 충전하도록 절연층(131b) 위에 접하여 제공된다.
이러한 구성으로 함으로써 도 1의 (B) 및 (C)에 나타낸 바와 같이, 절연층(131a)은 절연층(131b)을 개재하여 EL층(112)의 측면과 중첩(대향이라고 할 수도 있음)되도록 제공된다. 즉, 절연층(131a)은 절연층(131b)에 의하여 EL층(112)과 이격되어 있다.
절연층(131b)은 EL층(112)의 측면과 접한 영역을 포함하고, EL층(112)의 보호 절연층으로서 기능한다. 절연층(131b)은 산소 및 수분 중 적어도 한쪽에 대하여 배리어성을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 절연층(131b)에 의하여 절연층(131a)과 EL층(112)을 이격시킴으로써, EL층(112)의 측면으로부터 내부에 산소, 수분, 또는 이들의 구성 원소가 침입하는 것을 억제할 수 있어, 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
단면에서 보았을 때 EL층(112)의 측면과 접한 영역에서의 절연층(131b)의 폭이 크면 EL층(112)의 간격이 커져, 개구율이 낮아지는 경우가 있다. 또한 절연층(131b)의 폭이 작으면 EL층(112)의 측면으로부터 내부에 산소, 수분, 또는 이들의 구성 원소가 침입하는 것을 억제하는 효과가 작아지는 경우가 있다. EL층(112)의 측면과 접한 영역에서의 절연층(131b)의 폭은 3nm 이상 200nm 이하가 바람직하고, 3nm 이상 150nm 이하가 더 바람직하고, 5nm 이상 150nm 이하가 더 바람직하고, 5nm 이상 100nm 이하가 더 바람직하고, 10nm 이상 100nm 이하가 더 바람직하고, 10nm 이상 50nm 이하가 더 바람직하다. 절연층(131b)의 폭을 상술한 범위로 함으로써, 개구율 및 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다.
절연층(131b)은 무기 재료를 포함하는 절연층으로 할 수 있다. 절연층(131b)으로서 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 하프늄, 산화 갈륨, 인듐 갈륨 아연 산화물, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화 실리콘, 또는 질화산화 실리콘 등을 단층으로 또는 적층하여 사용할 수 있다. 특히 산화 알루미늄은 에칭 시에 EL층(112)과 높은 선택비를 가지고, 후술하는 절연층(131b)의 형성 시에 EL층(112)을 보호하는 기능을 가지기 때문에 바람직하다. 특히 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법에 의하여 형성한 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 절연층(131b)으로서 사용함으로써 핀홀이 적은 막으로 할 수 있고, EL층(112)을 보호하는 기능이 우수한 절연층(131b)으로 할 수 있다.
또한 본 명세서에서 산화 질화물이란, 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화 산화물이란, 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다. 예를 들어, 산화질화 실리콘이라고 기재한 경우에는 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화 실리콘이라고 기재한 경우에는 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다.
절연층(131b)의 형성에는 스퍼터링법, 화학 기상 성장(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 분자선 에피택시(MBE: Molecular Beam Epitaxy)법, 펄스 레이저퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, ALD법 등을 사용할 수 있다. 절연층(131b)의 형성에는 피복성이 양호한 ALD법을 적합하게 사용할 수 있다.
절연층(131b) 위에 제공되는 절연층(131a)은 인접한 발광 소자 사이에 형성된 절연층(131b)의 오목부를 평탄화하는 기능을 가진다. 바꿔 말하면, 절연층(131a)은 공통 전극(113)의 형성면의 평탄성을 향상시키는 효과를 가진다. 절연층(131a)으로서는 유기 재료를 포함하는 절연층을 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 절연층(131a)으로서 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실록세인 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등을 적용할 수 있다. 또한 절연층(131a)으로서 감광성 수지를 사용할 수 있다. 감광성 수지로서는 포지티브형 재료 또는 네거티브형 재료를 사용할 수 있다.
절연층(131a)을 감광성 수지를 사용하여 형성함으로써, 노광 및 현상의 공정만으로 절연층(131a)을 제작할 수 있다. 또한 네거티브형 감광성 수지(예를 들어 레지스트 재료 등)를 사용하여 절연층(131a)을 형성하여도 좋다. 또한 절연층(131a)으로서 유기 재료를 포함하는 절연층을 사용하는 경우, 가시광을 흡수하는 재료를 사용하는 것이 적합하다. 절연층(131a)에 가시광을 흡수하는 재료를 사용하면, EL층(112)으로부터의 발광을 절연층(131a)에 의하여 흡수할 수 있게 되어, 인접한 EL층(112)에 누설될 수 있는 광(미광)을 억제할 수 있다. 따라서 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다.
공통 전극(113)의 형성면의 평탄성을 향상시키기 위하여, EL층(112)의 단부에서 절연층(131a)의 상면 및 절연층(131b)의 상면을 EL층(112)의 상면과 대략 일치시켜도 좋다. 또한 절연층(131)의 상면은 평탄한 형상을 가지는 것이 바람직하다. 다만 절연층(131a)의 상면, 절연층(131b)의 상면, 및 EL층(112)의 상면은 반드시 일치하지 않아도 된다.
예를 들어, 절연층(131a)의 상면과 EL층(112)의 상면의 높이의 차이는 절연층(131a)의 두께의 0.5배 이하가 바람직하고, 절연층(131a)의 두께의 0.3배 이하가 더 바람직하다. 또한 예를 들어 EL층(112)의 상면이 절연층(131a)의 상면보다 높아지도록 절연층(131a)을 제공하여도 좋다. 또한 예를 들어 절연층(131a)의 상면이 EL층(112)에 포함되는 발광층의 상면보다 높아지도록 절연층(131a)을 제공하여도 좋다.
또한 상이한 색에 대응하는 EL층(112)에 있어서 EL층(112)의 상면의 높이가 서로 다른 경우에는, 절연층(131a)의 상면의 높이를 각 EL층(112)의 근방에서 이 EL층(112)의 상면의 높이와 대략 일치시켜도 좋다. 또한 절연층(131b)의 상면의 높이를 각 EL층(112)의 측면과 접한 영역에서 상기 EL층의 높이와 대략 일치하도록 하여도 좋다. 예를 들어 도 2의 (A) 등에 나타낸 바와 같이, 절연층(131a)의 상면의 높이가 EL층(112B)의 근방에서는 EL층(112B)의 상면의 높이와 대략 일치하고, EL층(112R)의 근방에서는 EL층(112R)의 상면의 높이와 대략 일치하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 예를 들어 절연층(131b)의 상면의 높이가 EL층(112B)의 측면에 접한 영역에서는 EL층(112B)의 상면의 높이와 대략 일치하고, EL층(112R)의 측면에 접한 영역에서는 EL층(112R)의 상면의 높이와 대략 일치하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 절연층(131a)은 상면이 중앙 및 그 근방에서 오목한 형상(오목 곡면 형상이라고 부르는 경우가 있음)을 가지는 구성으로 하여도 좋다. 또한 이에 한정되지 않고, 절연층(131a)은 상면이 중앙 및 그 근방에서 볼록한 형상(볼록 곡면 형상이라고 부르는 경우가 있음)을 가지는 구성으로 하여도 좋다.
다만 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이 절연층(131)(절연층(131a) 및 절연층(131b))의 일부가 인접한 EL층(112)(도 4의 (A)에서는 EL층(112B) 및 EL층(112R))과 중첩되는 구성으로 하여도 좋다.
또한 절연층(131)의 일부가 인접한 EL층(112)과 중첩되는 경우, 상기 절연층(131)의 일부와 EL층(112) 사이에 희생층(145)의 일부가 형성되는 경우가 있다. 또한 희생층(145)이란, EL층(112)을 형성할 때 하드 마스크로서 기능하는, 무기 재료를 포함하는 층이다. 희생층(145)은 EL층에 대한 에칭 선택비가 높은 희생층(145a)과, 희생층(145a) 위의 희생층(145b)의 적층 구조인 것이 바람직하다. 희생층(145)의 자세한 사항에 대해서는 후술하는 표시 장치의 제작 방법에서 설명한다.
예를 들어 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 절연층(131)(절연층(131a) 및 절연층(131b))은 EL층(112B) 위에 위치하고, 또한 EL층(112B)의 상면과 중첩되는 제 1 영역과, EL층(112R) 위에 위치하고, 또한 EL층(112R)의 상면과 중첩되는 제 2 영역을 포함한다. 절연층(131)의 제 1 영역과 EL층(112B) 사이 및 절연층(131b)의 제 2 영역과 EL층(112R) 사이에 각각 희생층(145a) 및 희생층(145b)이 형성된다.
여기서, 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 절연층(131)의 제 1 영역 및 제 2 영역은, 상면으로부터 측면에 걸쳐 완만한 곡면으로 이어져 있는 것이 바람직하다. 이러한 형상으로 함으로써 절연층(131) 위에 형성되는 공통층(114) 및 공통 전극(113)을 높은 피복성으로 성막하고, 단절이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한 도 5의 (D)에 나타낸 바와 같이, 도 5의 (A) 내지 (C)에 나타낸 표시 장치(100)에서도 마찬가지로 절연층(131)(절연층(131a) 및 절연층(131b))의 일부가 인접한 EL층(112)(도 5의 (D)에서는, EL층(112B) 및 EL층(112R))에 중첩되는 구성으로 하여도 좋다.
또한 도 1의 (B)에 나타낸 바와 같이 접속 전극(111C)의 측면에 절연층(131)이 형성되는 경우가 있다. 이때 접속 전극(111C)과 절연층(131) 사이에 희생층(145R)이 형성되는 경우가 있다.
또한 절연층(131b)은 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이 절연층(131b1)과, 절연층(131b1) 위의 절연층(131b2)의 적층막으로 하여도 좋다. 절연층(131b1) 및 절연층(131b2)으로서는 상술한 절연층(131b)에 사용할 수 있는 무기 재료를 적절히 사용하면 좋다. 예를 들어 절연층(131b1)으로서, ALD법으로 성막된 산화 알루미늄을 사용하고, 절연층(131b2)으로서, 스퍼터링법으로 성막된 질화 실리콘을 사용하면 좋다. 이러한 구성으로 함으로써 핀홀이 적은 막으로서 절연층(131b1)을 높은 피복성으로 형성하고, 또한 절연층(131b2)으로서 질화 실리콘을 제공함으로써 산소 및 수분에 대한 배리어성을 향상시킬 수 있다.
또한 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 가진다.
보호층(121)은 예를 들어 적어도 무기 절연막을 포함하는 단층 구조 또는 적층 구조로 할 수 있다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막 등의 산화물막 또는 질화물막이 있다. 또는 보호층(121)으로서 인듐 갈륨 산화물, 인듐 갈륨 아연 산화물 등의 반도체 재료를 사용하여도 좋다.
또한 보호층(121)으로서 무기 절연막과 유기 절연막의 적층막을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 한 쌍의 무기 절연막 사이에 유기 절연막을 끼운 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한 유기 절연막이 평탄화막으로서 기능하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 유기 절연막의 상면을 평탄하게 할 수 있기 때문에, 그 위의 무기 절연막의 피복성이 향상되어, 배리어성을 높일 수 있다. 또한 보호층(121)의 상면이 평탄하게 되기 때문에 보호층(121)의 위쪽에 구조물(예를 들어 컬러 필터, 터치 센서의 전극, 또는 렌즈 어레이 등)을 제공하는 경우에 아래쪽의 구조에 기인한 요철 형상의 영향을 경감할 수 있어 바람직하다.
공통 전극(113)과 같이, 공통층(114)은 복수의 발광 소자에 걸쳐 제공된다. 공통층(114)은 EL층(112R), EL층(112G), 및 EL층(112B)을 덮어 제공되어 있다. 공통층(114)을 포함하는 구성으로 함으로써, 제작 공정을 간략화할 수 있기 때문에 제작 비용을 절감할 수 있다. 공통층(114)과 공통 전극(113)은 에칭 등의 공정을 사이에 끼우지 않고 연속적으로 형성할 수 있다. 따라서 공통층(114)과 공통 전극(113)의 계면을 청정한 면으로 할 수 있고, 발광 소자에서 양호한 특성을 얻을 수 있다.
EL층(112R), EL층(112G), 및 EL층(112B)은 예를 들어 적어도 각각 하나의 색을 발광하는 발광 재료를 포함하는 발광층을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 공통층(114)은 예를 들어 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 주입층, 및 정공 수송층 중 하나 이상을 포함하는 층으로 하는 것이 바람직하다. 화소 전극을 애노드로 하고, 공통 전극을 캐소드로 한 발광 소자에서는 공통층(114)으로서 전자 주입층을 포함하는 구성, 또는 전자 주입층과 전자 수송층의 2개를 포함하는 구성을 사용할 수 있다.
[화소 레이아웃]
다음으로 도 1의 (A)와는 다른 화소 레이아웃에 대하여 설명한다. 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 소자의 발광 영역의 상면 형상에 상당한다.
도 7의 (A)에 나타낸 화소(103)에는 S 스트라이프 배열이 적용되어 있다. 도 7의 (A)에 나타낸 화소(103)는 부화소(103a), 부화소(103b), 및 부화소(103c)의 3개의 부화소로 구성된다. 예를 들어 도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이 부화소(103a)를 청색의 부화소 B로 하고, 부화소(103b)를 적색의 부화소 R로 하고, 부화소(103c)를 녹색의 부화소 G로 하여도 좋다.
도 7의 (B)에 나타낸 화소(103)는, 모서리가 둥근 대략 사다리꼴형의 상면 형상을 가지는 부화소(103a)와, 모서리가 둥근 대략 삼각형의 상면 형상을 가지는 부화소(103b)와, 모서리가 둥근 대략 사각형 또는 대략 육각형의 상면 형상을 가지는 부화소(103c)를 포함한다. 또한 부화소(103a)는 부화소(103b)보다 발광 면적이 넓다. 이와 같이, 각 부화소의 형상 및 크기는 각각 독립적으로 결정할 수 있다. 예를 들어 발광 소자의 신뢰성이 높을수록 부화소의 크기를 작게 할 수 있다. 예를 들어 도 8의 (B)에 나타낸 바와 같이, 부화소(103a)를 녹색의 부화소 G로 하고, 부화소(103b)를 적색의 부화소 R로 하고, 부화소(103c)를 청색의 부화소 B로 하여도 좋다.
도 7의 (C)에 나타낸 화소(124a) 및 화소(124b)에는 펜타일 배열이 적용되어 있다. 도 7의 (C)에는 부화소(103a) 및 부화소(103b)를 포함하는 화소(124a)와 부화소(103b) 및 부화소(103c)를 포함하는 화소(124b)가 번갈아 배치된 예를 나타내었다. 예를 들어 도 8의 (C)에 나타낸 바와 같이, 부화소(103a)를 적색의 부화소 R로 하고, 부화소(103b)를 녹색의 부화소 G로 하고, 부화소(103c)를 청색의 부화소 B로 하여도 좋다.
도 7의 (D) 및 (E)에 나타낸 화소(124a) 및 화소(124b)는 델타 배열이 적용되어 있다. 화소(124a)는 위쪽 행(첫 번째 행)에 2개의 부화소(부화소(103a) 및 부화소(103b))를 포함하고, 아래쪽 행(두 번째 행)에 하나의 부화소(부화소(103c))를 포함한다. 화소(124b)는 위쪽 행(첫 번째 행)에 하나의 부화소(부화소(103c))를 포함하고, 아래쪽 행(두 번째 행)에 2개의 부화소(부화소(103a) 및 부화소(103b))를 포함한다. 예를 들어 도 8의 (D)에 나타낸 바와 같이, 부화소(103a)를 적색의 부화소 R로 하고, 부화소(103b)를 녹색의 부화소 G로 하고, 부화소(103c)를 청색의 부화소 B로 하여도 좋다.
도 7의 (D)는 각 부화소가 모서리가 둥근 대략 사각형의 상면 형상을 가지는 예를 나타낸 것이고, 도 7의 (E)는 각 부화소가 원형의 상면 형상을 가지는 예를 나타낸 것이다.
도 7의 (F)는 각 색의 부화소가 지그재그로 배치된 예를 나타낸 것이다. 구체적으로는 상면에서 보았을 때, 열 방향으로 배치된 2개의 부화소(예를 들어 부화소(103a)와 부화소(103b) 또는 부화소(103b)와 부화소(103c))의 상변의 위치가 어긋나 있다. 예를 들어 도 8의 (E)에 나타낸 바와 같이, 부화소(103a)를 적색의 부화소 R로 하고, 부화소(103b)를 녹색의 부화소 G로 하고, 부화소(103c)를 청색의 부화소 B로 하여도 좋다.
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 정방형인 레지스트 마스크를 형성하는 경우에, 원형의 상면 형상을 가지는 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 위의 도형 코너부 등에 보정용 패턴을 추가한다.
[제작 방법의 예]
이하에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법의 일례에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 여기서는 상기 구성예에 따른, 도 1에 나타낸 표시 장치(100)를 예로 들어 설명한다. 도 9의 (A) 내지 도 11의 (E)는 이하에서 예시하는 표시 장치의 제작 방법의 각 공정에서의 단면 개략도이다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스퍼터링법, CVD법, 진공 증착법, PLD법, ALD법 등을 사용하여 형성할 수 있다. CVD법으로서는 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced CVD)법 또는 열 CVD법 등이 있다. 또한 열 CVD법 중 하나에 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법이 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스핀 코팅, 딥, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막을 가공할 때에는, 포토리소그래피법 등을 사용할 수 있다. 이 외에, 나노임프린트법, 샌드블라스트법, 리프트 오프법 등에 의하여 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등의 차폐 마스크를 사용한 성막 방법에 의하여 섬 형상의 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법으로서 대표적으로는 다음 2가지 방법이 있다. 하나는 가공하고자 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 가지는 박막을 형성한 후에, 노광, 현상을 수행하여 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.
포토리소그래피법에서 노광에 사용하는 광으로서는 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다. 그 외에, 자외선, KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 등을 사용할 수도 있다. 또한 액침 노광 기술에 의하여 노광을 수행하여도 좋다. 또한 노광에 사용되는 광으로서 극자외(EUV: Extreme Ultra-violet)광 또는 X선을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용되는 광 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극단 자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있어 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는 포토마스크를 사용하지 않아도 된다.
박막의 에칭에는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드 블라스트법 등을 사용할 수 있다.
[기판(101)의 준비]
기판(101)으로서는 적어도 나중에 수행되는 가열 처리에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 가지는 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 또는 탄소화 실리콘 등을 재료로 한 단결정 반도체 기판 및 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 포함하는 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 구성되어 있어도 좋다.
[화소 전극(111)의 형성]
다음으로 기판(101) 위에 화소 전극(111) 및 접속 전극(111C)이 되는 도전막을 성막한다. 이어서 도전막의 일부를 에칭하여 기판(101) 위에 화소 전극(111R), 화소 전극(111G), 화소 전극(111B), 및 접속 전극(111C)을 형성한다(도 10의 (A)). 화소 전극(111) 및 접속 전극(111C)이 되는 도전막의 성막은 스퍼터링법, CVD법, PLD법, 및 ALD법 중 어느 하나 이상을 사용하여 수행하면 좋다. 또한 화소 전극(111) 및 접속 전극(111C)의 에칭은 드라이 에칭법 및 웨트 에칭법 중 어느 하나 이상을 사용하여 수행하면 좋다.
인접한 화소 전극(111) 사이의 거리는 3μm 이하, 2μm 이하, 또는 1μm 이하까지 좁힐 수 있다. 예를 들어 LSI용 노광 장치를 사용함으로써 간격을 500nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 나아가서는 50nm 이하까지 좁힐 수도 있다. 이로써 2개의 발광 소자(110) 사이에 존재할 수 있는 비발광 영역의 면적을 크게 축소할 수 있고, 개구율을 향상시킬 수 있다.
여기서 도 9의 (A) 내지 (F)를 사용하여, 도 2의 (B)에 나타낸 4층 구조의 화소 전극(111)을 제작하는 방법의 일례에 대하여 설명한다.
우선 반도체 회로가 형성된 기판(101) 위의 절연층(101a) 위에, 도전막(111aA), 도전막(111bA), 도전막(111cA), 도전막(111dA)을 순차적으로 성막한다. 여기서 도전막(111aA)은 나중에 수행되는 공정에서 도전층(111a)이 되고, 도전막(111bA)은 나중에 수행되는 공정에서 도전층(111b)이 되고, 도전막(111cA)은 나중에 수행되는 공정에서 도전층(111c)이 되고, 도전막(111dA)은 나중에 수행되는 공정에서 도전층(111d)이 된다.
도전막(111aA), 도전막(111bA), 도전막(111cA), 및 도전막(111dA)은 상술한 도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d)에 사용할 수 있는 도전성 재료를 사용하여 성막하면 좋다. 예를 들어 도전막(111aA) 및 도전막(111cA)으로서 스퍼터링법으로 성막한 타이타늄을 사용할 수 있다. 또한 예를 들어 도전막(111bA)으로서 스퍼터링법으로 성막한 알루미늄을 사용할 수 있다. 또한 예를 들어, 도전막(111dA)으로서 스퍼터링법으로 성막한 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물을 사용할 수 있다.
또한 도전막(111aA), 도전막(111bA), 및 도전막(111cA)은 대기에 노출시키지 않고, 연속적으로 성막하는 것이 바람직하다. 이로써 도전막(111bA)은 산화되지 않고 성막된다. 또한 도전막(111cA)을 성막한 후에 열처리를 수행하여, 도전막(111cA)이 산화되는 것이 바람직하다. 이로써 도전막(111cA)은 투광성이 높은 산화 타이타늄을 포함할 수 있다.
다음으로 도전막(111dA) 위에 레지스트 마스크(115a)를 형성한다(도 9의 (A)). 레지스트 마스크(115a)에는 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료 등, 감광성 수지를 포함하는 레지스트 재료를 사용할 수 있다.
다음으로 산소를 포함하는 분위기에서 열처리를 수행하고, 레지스트 마스크(115a)를 가공하여 레지스트 마스크(115b)를 형성한다(도 9의 (B)). 도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이 레지스트 마스크(115b)는 측면에 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 또한 도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이 레지스트 마스크(115b)는 측면 상부에 곡면이 형성되고, 측면과 상면을 완만하게 연결하는 형상이 된다. 상기 열처리는 레지스트 마스크(115a)의 유기 재료 성분이 완전히 분해되지 않는 온도 범위에서 수행하면 좋고, 예를 들어 140℃ 이상 180℃ 이하 정도로 수행하면 좋다.
다음으로 에칭 처리를 수행하여 도전막(111dA)을 가공하여 도전층(111d)을 형성한다(도 9의 (C)). 도전막(111dA)에 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물을 사용하는 경우, 상기 에칭 처리는 웨트 에칭법으로 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어 시트르산 또는 옥살산 등을 포함하는 유기산을 사용할 수 있다. 이 경우, 도 9의 (C)에 나타낸 바와 같이, 도전층(111d)의 측면이 레지스트 마스크(115b)의 측면에서 후퇴한 형상이 되는 경우가 있다.
다음으로 에칭 처리를 수행하여 도전막(111cA) 및 도전막(111bA)을 가공함으로써 도전층(111c) 및 도전층(111b)을 형성한다(도 9의 (D)). 본 에칭 처리는 도전막(111aA)이 에칭되기 전에 정지하는 것이 바람직하다. 다만, 도전막(111aA)의 일부가 상기 에칭에 의하여 제거되는 경우가 있다.
여기서, 도 9의 (D)에 나타낸 바와 같이 레지스트 마스크(115b)도 에칭되어 축소한 레지스트 마스크(115c)가 형성된다. 테이퍼 형상을 가지는 레지스트 마스크(115b)를 레지스트 마스크(115c)로 축소시키면서 도전층(111c) 및 도전층(111b)을 에칭함으로써 도전층(111c) 및 도전층(111b)의 측면을 테이퍼 형상으로 할 수 있다. 여기서 도전층(111c) 및 도전층(111b)의 에칭 레이트를, 레지스트 마스크(115b)의 에칭 레이트보다 크게 함으로써 도전층(111c) 및 도전층(111b)의 형성에 걸리는 시간을 단축하여 표시 장치의 생산성을 향상할 수 있다.
도전막(111cA)에 타이타늄을 사용하고, 도전막(111bA)에 알루미늄을 사용하는 경우, 상기 에칭 처리는 드라이 에칭법으로 수행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 에칭 가스로서 염소계 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 염소계 가스로서는, Cl2, BCl3, SiCl4, 및 CCl4 등을 단독으로 또는 2 이상의 가스를 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 상기 염소계 가스에 산소 가스, 수소 가스, 헬륨 가스, 및 아르곤 가스 등을 단독으로 또는 2 이상의 가스를 혼합하여 적절히 첨가할 수 있다.
드라이 에칭 장치로서는 고밀도 플라스마원을 포함하는 드라이 에칭 장치를 사용할 수 있다. 고밀도 플라스마원을 포함하는 드라이 에칭 장치로서는 예를 들어 유도 결합형 플라스마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 에칭 장치 등을 사용할 수 있다. 또는 평행 평판형 전극을 포함하는 용량 결합형 플라스마(CCP: Capacitively Coupled Plasma) 에칭 장치를 사용할 수 있다. 평행 평판형 전극을 포함하는 용량 결합형 플라스마 에칭 장치는 평행 평판형 전극 중 한쪽에 고주파 전압을 인가하는 구성을 가져도 좋다. 또는 평행 평판형 전극 중 한쪽에 복수의 상이한 고주파 전압을 인가하는 구성을 가져도 좋다. 또는 평행 평판형 전극 각각에 주파수가 같은 고주파 전압을 인가하는 구성을 가져도 좋다. 또는 평행 평판형 전극 각각에 주파수가 상이한 고주파 전압을 인가하는 구성을 가져도 좋다.
다음으로 에칭 처리를 수행하여 도전막(111aA)을 가공함으로써 도전층(111a)을 형성한다(도 9의 (E)). 본 에칭 처리 중에 도전층(111a) 내지 도전층(111c)의 측면이 에칭됨으로써 화소 전극(111)의 측면이 테이퍼 형상으로 형성된다. 또한 이때 도전층(111d)의 측면도 에칭되어, 테이퍼 형상이 형성되는 경우가 있다. 또한 절연층(101a)의 화소 전극(111)과 중첩되지 않는 영역이 에칭되어, 이 영역에 오목부가 형성되는 경우가 있다.
도 9의 (E)에 나타낸 바와 같이, 본 에칭 공정 중에 레지스트 마스크(115c)도 에칭되고, 더 축소된 레지스트 마스크(115d)가 형성된다. 이때, 레지스트 마스크(115d)의 에칭 레이트를, 화소 전극(111)의 에칭 레이트보다 크게 함으로써, 화소 전극(111)의 측면을 테이퍼 형상으로 할 수 있다. 예를 들어, 레지스트 마스크(115d)의 에칭 레이트를 도전층(111c)의 에칭 레이트보다 크게 하는 것이 바람직하다.
도전막(111aA)에 타이타늄을 사용하는 경우, 상기 에칭 처리에는 드라이 에칭법으로 수행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 에칭 가스로서 염소계 가스에 더하여 반응 생성물의 증기압이 낮아지는 플루오린계 가스를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 도 9의 (D)에 따른 에칭 처리와 비교하여 염소계의 에칭 가스의 유량을 저감시키는 것이 바람직하다. 이로써 도전층(111c)의 에칭 레이트를 작게 하고, 레지스트 마스크(115d)의 에칭 레이트를 상대적으로 크게 할 수 있기 때문에 화소 전극(111)에 테이퍼 형상을 형성하기 쉬워진다. 여기서, 플루오린계 가스로서는 CF4, SF6, NF3, CHF3, C4F6, C5F6, C4F8, 및 C5F8 등을 단독으로 또는 2개 이상의 가스를 혼합하여 사용할 수 있다. 또한 상기 염소계 가스 및 플루오린계 가스에 산소 가스, 수소 가스, 헬륨 가스, 및 아르곤 가스 등을 단독으로 또는 2개 이상의 가스를 혼합하여 적절히 첨가할 수 있다.
또한 도 9의 (E)에 따른 에칭 처리에서는 바이어스 전력을 도 9의 (D)에 따른 에칭 처리보다 크게 하는 것이 바람직하다. 이로써 레지스트 마스크(115d)의 에칭 레이트를 더 크게 할 수 있다.
다음으로 레지스트 마스크(115d)를 제거한다(도 9의 (F)). 레지스트 마스크(115d)의 제거는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭에 의하여 수행할 수 있다. 예를 들어, 산소 가스를 에칭 가스에 사용한 드라이 에칭(플라스마 애싱이라고도 함)에 의하여 레지스트 마스크(115d)를 제거하면 좋다.
이러한 식으로 테이퍼각 θ의 테이퍼 형상을 가지는 화소 전극(111)을 형성할 수 있다. 여기서, 테이퍼각 θ는 90° 미만이고, 바람직하게는 80° 이하이고, 더 바람직하게는 70° 이하이고, 더 바람직하게는 50° 이하이다.
또한 도 9의 (F)에 나타낸 화소 전극(111)에서는 도전층(111a) 내지 도전층(111d)의 측면이 대략 동일 평면을 형성하는 형상이 되어 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 도 3의 (A) 내지 (C)에 나타낸 바와 같이 도전층(111a) 내지 도전층(111d)의 측면 중 어느 하나 또는 복수가 후퇴한 형상이 되는 경우도 있다.
[EL막(112Rf)의 형성]
다음으로 화소 전극(111R), 화소 전극(111G), 및 화소 전극(111B) 위에 나중에 EL층(112R)이 되는 EL막(112Rf)을 성막한다.
EL막(112Rf)은 적어도 발광성의 화합물을 포함하는 막을 포함한다. 이 외에 전자 주입층, 전자 수송층, 전하 발생층, 정공 수송층, 또는 정공 주입층으로서 기능하는 막 중 하나 이상이 적층된 구성으로 하여도 좋다. EL막(112Rf)은 예를 들어 증착법(진공 증착법을 포함함), 스퍼터링법, 또는 잉크젯법 등에 의하여 형성할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 상술한 성막 방법을 적절히 사용할 수 있다.
[희생막(144R)의 형성]
이어서 희생막의 성막 공정에 대하여 설명한다.
희생막(144R)은 희생층(145R)이 되는 막이다. 또한 후술하는 희생막(144G)은 희생층(145G)이 되는 막이고, 희생막(144B)은 희생층(145B)이 되는 막이다. 희생층(145R), 희생층(145G), 및 희생층(145B)을 통틀어 희생층(145)이라고 부르는 경우가 있다. 희생층(145)으로서 단층 구조를 사용하여도 좋고, 2층 이상의 적층 구조를 사용할 수도 있다.
이하에서는 2층 구조의 희생층을 사용하는 예에 대하여 설명한다.
이하에 나타낸 예에서는 희생막(144R), 희생막(144G), 및 희생막(144B)은 희생막(144a)과 희생막(144b)의 적층 구조로 하는 것이 바람직하다. 여기서 희생막(144a)은 희생층(145a)이 되는 막이고, 희생막(144b)은 희생층(145b)이 되는 막이다. 이 경우, 희생층(145R), 희생층(145G), 및 희생층(145B)은 희생층(145a)과 희생층(145b)의 적층 구조이다. 이 경우, 도 4의 (A) 및 (B)에 나타낸 바와 같이 희생층(145a)의 일부 및 희생층(145b)의 일부가 EL층(112)의 단부 위에 잔존하는 경우가 있다.
희생막(144R)의 성막 공정으로서는 EL막(112Rf)을 덮어 희생막(144a)을 형성하고, 그 위에 희생막(144b)을 형성하면 좋다. 또한 희생막(144R)은 접속 전극(111C)의 상면에 접하여 제공된다.
희생막(144a) 및 희생막(144b)의 형성에는 예를 들어 스퍼터링법, ALD법(열 ALD법, PEALD법을 포함함) 또는 진공 증착법을 사용할 수 있다. 또한 EL막(112Rf) 위에 직접 형성하는 희생막(144a)은 EL층에 대한 대미지가 적은 방법으로 형성하는 것이 바람직하다. 따라서 희생막(144a)은 스퍼터링법보다 ALD법 또는 진공 증착법을 사용하여 형성하는 것이 적합하다.
희생막(144a)으로서는 금속막, 합금막, 금속 산화물막, 반도체막, 무기 절연막 등의 무기막을 적합하게 사용할 수 있다.
또는 희생막(144a)으로서 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(144a)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. 이러한 무기 절연 재료는 스퍼터링법, CVD법, 또는 ALD법 등의 성막 방법을 사용하여 형성할 수 있다. EL막(112Rf) 위에 직접 형성하는 희생막(144a)은 특히 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
또한 희생막(144a)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 재료가 포함되는 합금 재료를 사용할 수 있다. 특히 알루미늄 또는 은 등의 저융점 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 희생막(144a)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, ITO라고도 표기함), 인듐 타이타늄 산화물(In-Ti 산화물), 인듐 주석 아연 산화물(In-Sn-Zn 산화물), 인듐 타이타늄 아연 산화물(In-Ti-Zn 산화물), 인듐 갈륨 주석 아연 산화물(In-Ga-Sn-Zn 산화물) 등을 사용할 수 있다. 또는 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
또한 상기 갈륨 대신에 원소 M(M은 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)을 사용한 경우에도 적용할 수 있다.
희생막(144b)에는 상술한 희생막(144a)으로서 사용할 수 있는 재료를 사용할 수 있다. 또한 상술한 희생막(144a)으로서 사용할 수 있는 재료 중에서 희생막(144a)으로서 하나를 선택하고, 희생막(144b)으로서 다른 하나를 선택할 수 있다. 또한 상술한 희생막(144a)으로서 사용할 수 있는 재료 중, 희생막(144a)으로서 하나 또는 복수의 재료를 선택하고, 희생막(144b)에는 희생막(144a)으로서 선택된 재료 이외에서 선택된 재료를 사용할 수 있다.
희생막(144a)에는 EL막(112Rf) 등의 각 EL막의 에칭 처리에 대한 내성이 높은 막, 즉 에칭 선택비가 높은 막을 사용할 수 있다. 또한 희생막(144a)에는 각 EL막에 주는 대미지가 적은 웨트 에칭법을 사용하여 제거할 수 있는 막을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
또한 희생막(144a)에는 EL막(112Rf)의 최상부에 위치하는 막에 대하여, 화학적으로 안정적인 용매에 용해될 수 있는 재료를 사용하여도 좋다. 특히 물 또는 알코올에 용해되는 재료를 희생막(144a)에 적합하게 사용할 수 있다. 희생막(144a)은, 재료를 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킨 상태에서 습식의 성막 방법으로 도포한 후에, 용매를 증발시키기 위한 가열 처리를 함으로써 성막하는 것이 바람직하다. 이때, 감압 분위기하에서 가열 처리를 수행하면, 저온에서 용매를 단시간에 제거할 수 있기 때문에, EL막(112Rf)에 주는 열적인 대미지를 저감할 수 있어 바람직하다.
희생막(144a)의 형성에 사용할 수 있는 습식 성막 방법으로서는 스핀 코팅, 디핑, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등을 들 수 있다.
희생막(144a)에는 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 재료를 사용할 수 있다.
희생막(144b)에는 희생막(144a)에 대한 에칭 선택비가 큰 막을 사용하면 좋다.
희생막(144a)으로서는 ALD법에 의하여 형성한 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 사용하고, 희생막(144b)으로서는 스퍼터링법에 의하여 형성한 IGZO 등 인듐을 포함하는 금속 산화물을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 또한 희생막(144b)으로서 스퍼터링법에 의하여 형성한, 텅스텐을 사용하여도 좋다.
또한 희생막(144b)으로서 EL막(112Rf) 등에 사용할 수 있는 유기막을 사용하여도 좋다. 예를 들어, EL막(112Rf), EL막(112Gf), 또는 EL막(112Bf)에 사용하는 유기막과 같은 막을, 희생막(144b)으로서 사용할 수 있다. 이와 같은 유기막을 사용함으로써, EL막(112Rf) 등의 형상에 사용되는 성막 장치를 공통적으로 사용할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 EL막(112Rf) 등을 에칭할 때 희생층(145b)을 동시에 제거할 수 있기 때문에 공정을 간략화할 수 있다.
예를 들어 EL막(112Rf)의 에칭에, 플루오린을 포함하는 가스(플루오린계 가스라고도 함)를 사용한 드라이 에칭을 사용하는 경우에는, 실리콘, 질화 실리콘, 산화 실리콘, 텅스텐, 타이타늄, 몰리브데넘, 탄탈럼, 질화 탄탈럼, 몰리브데넘과 나이오븀을 포함하는 합금, 또는 몰리브데넘과 텅스텐을 포함하는 합금 등을, 희생막(144b)에 사용할 수 있다. 여기서 상기 플루오린계 가스를 사용한 드라이 에칭에서 에칭 선택비가 높은(즉, 에칭 속도를 느리게 할 수 있는) 막으로서는 IGZO, ITO 등의 금속 산화물막 등이 있고, 이를 희생막(144a)으로서 사용할 수 있다.
[레지스트 마스크(143a)의 형성]
이어서 희생막(144R) 위에 레지스트 마스크(143a)를 형성한다(도 10의 (B)). 또한 도 10의 (B)에는 영역(130)에서 EL막(112Rf)이 성막되지 않는 예를 나타내었다. EL막(112Rf)의 성막 시, 영역(130)을 차폐하는 경우에는, 메탈 마스크를 사용할 수 있다. 이때 사용하는 메탈 마스크로는 표시부의 화소 영역을 차폐하지 않아도 되기 때문에, 고정세 마스크를 사용할 필요가 없다.
레지스트 마스크(143a)에는 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료 등, 감광성 수지를 포함하는 레지스트 재료를 사용할 수 있다.
여기서, 희생막(144R) 위에 레지스트 마스크(143a)를 형성하는 경우, 희생막(144R)에 핀홀 등의 결함이 존재하면, 레지스트 재료의 용매에 의하여 EL막(112Rf)이 용해될 우려가 있다. 희생막(144a)으로서 ALD법에 의하여 형성한 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 사용하면, 핀홀이 적은 막으로 할 수 있고, 이와 같은 문제가 생기는 것을 방지할 수 있다.
[희생막(144R)의 에칭]
이어서 에칭에 의하여 레지스트 마스크(143a)로 덮이지 않는 희생막(144R)(희생막(144a) 및 희생막(144b))의 일부를 제거함으로써 섬 형상 또는 띠 형상의 희생층(145R)(희생층(145a) 및 희생층(145b))을 형성한다(도 10의 (C)). 여기서 희생층(145R)은 화소 전극(111R) 위에 형성된다. 또한 희생층(145R)은 접속 전극(111C)을 덮도록 형성된다. 또한 도 10의 (C)에서는 희생층(145R)이 접속 전극(111C)을 완전히 덮고, 희생층(145R)에서 기판(101)의 상부와 접하는 부분이 크지만, 이에 한정되지 않고, 희생층(145R)에서 기판(101)의 상부와 접하는 부분이 작아도 좋다. 도 1의 (B) 등에 나타낸 바와 같이, 이러한 구성으로 함으로써 영역(130)에서 접속 전극(111C)의 측면 부분에만 희생층(145R)을 형성할 수 있다.
여기서 레지스트 마스크(143a)를 사용한 에칭에 의하여 희생막(144b)의 일부를 제거함으로써 희생층(145b)을 형성한 후, 레지스트 마스크(143a)를 제거하고, 희생층(145b)을 하드 마스크로서 사용하여 희생막(144a)을 에칭하는 것이 바람직하다. 희생막(144b)의 에칭에는 희생막(144a)에 대한 선택비가 높은 에칭 조건을 사용하는 것이 바람직하다. 하드 마스크의 형성을 위한 에칭에는, 웨트 에칭 또는 드라이 에칭을 사용할 수 있고, 드라이 에칭을 사용하면 패턴의 축소를 억제할 수 있다. 예를 들어 희생막(144a)으로서 ALD법에 의하여 형성한 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 절연 재료를 사용하고, 희생막(144b)으로서 스퍼터링법에 의하여 형성한 텅스텐 등의 금속 재료를 사용하는 경우에는, 희생막(144b)의 에칭을 수행하여 하드 마스크로 한다.
레지스트 마스크(143a)의 제거는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 수행할 수 있다. 특히 산소 가스를 에칭 가스로서 사용한 드라이 에칭(플라스마 애싱이라고도 함)에 의하여 레지스트 마스크(143a)를 제거하는 것이 바람직하다.
희생층(145b)을 하드 마스크로서 사용하여 희생막(144a)을 에칭함으로써 EL막(112Rf)이 희생막(144a)으로 덮인 상태로 레지스트 마스크(143a)를 제거할 수 있다. 특히 EL막(112Rf)이 산소에 노출되면 전기 특성에 악영향을 미치는 경우가 있어, 플라스마 애싱 등 산소 가스를 사용한 에칭을 수행하는 경우에는 적합하다.
이어서 희생층(145b)을 마스크로서 사용한 에칭에 의하여 희생막(144a)을 제거함으로써 섬 형상 또는 띠 형상의 희생층(145a)을 형성한다. 이로써 희생층(145a) 위에 희생층(145b)이 형성된 희생층(145R)을 형성할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서 희생층(145a) 및 희생층(145b) 중 어느 것을 사용하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
[EL막(112Rf)의 에칭]
이어서 에칭에 의하여 희생층(145R)으로 덮이지 않는 EL막(112Rf)의 일부를 제거함으로써 섬 형상 또는 띠 형상의 EL층(112R)을 형성한다(도 10의 (C)).
EL막(112Rf)의 에칭에는 주성분에 산소를 포함하지 않는 에칭 가스를 사용한 드라이 에칭을 사용하여도 좋다. 이로써, EL막(112Rf)이 변질되는 것을 억제하고, 신뢰성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스로서는 예를 들어 CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, H2, 또는 He 등의 비활성 기체가 있다. 또한 상기 가스와, 산소를 포함하지 않는 희석 가스의 혼합 가스를 에칭 가스로서 사용할 수 있다. 여기서 EL막(112Rf)의 에칭에 의하여 희생층(145b)의 일부를 제거하여도 좋다.
또한 EL막(112Rf)의 에칭은 상술한 것에 한정되지 않고 다른 가스를 사용하는 드라이 에칭에 의하여 수행하여도 좋고, 웨트 에칭에 의하여 수행하여도 좋다.
또한 EL막(112Rf)의 에칭에 산소 가스를 포함하는 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 주성분으로 포함하지 않는 에칭 가스에 산소 가스를 추가한 에칭 가스를 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 화소 전극(111)이 측면에 테이퍼 형상을 가진다. 그러므로 EL막(112Rf)의 에칭 공정에서 인접한 화소 전극(111) 사이의 거리가 1μm 이하이어도, 인접한 화소 전극(111) 사이의 오목부에 EL막(112Rf)의 잔류물을 포함하는, 벽 형상의 구조체가 형성되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 후술하는 공정에서 인접한 화소 전극(111) 사이에 벨로우즈 형상의 구조체가 존재하지 않는 상태에서 절연층(131), 공통층(114), 및 공통 전극(113)을 제공할 수 있다. 이로써 공통층(114) 및 공통 전극(113)을 높은 피복성으로 성막할 수 있기 때문에 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
그리고 상술한 공정에서 산소를 포함하는 가스를 사용하여 EL막(112Rf)의 에칭을 수행하면, 화소 전극(111G) 및 화소 전극(111B)의 표면 상태가 변화되는 경우가 있다. 예를 들어 화소 전극(111G) 및 화소 전극(111B)의 표면이 친수성이 된다. 여기서 나중에 수행되는 공정에서 화소 전극(111G)과 접한 영역을 가지도록 형성되는 EL막 및 화소 전극(111B)과 접한 영역을 가지도록 형성되는 EL막은 소수성이다. 그러므로 화소 전극(111G) 및 화소 전극(111B)과 나중에 수행되는 공정에서 형성되는 EL막의 밀착성이 낮아져, 막이 박리될 우려가 있다.
그래서 화소 전극(111G)의 표면 및 화소 전극(111B)의 표면에 대하여 소수화 처리를 수행함으로써, 나중에 수행되는 공정에서 형성되는 EL막의 막 벗겨짐을 억제할 수 있다. 이로써 표시 장치(100)를 신뢰성이 높은 표시 장치로 할 수 있다. 또한 표시 장치(100) 제작에서의 수율을 높여 표시 장치(100)의 제조 비용을 절감할 수 있다. 소수화 처리는 후술하는 EL막(112Gf) 및 EL막(112Bf)을 형성하기 전에 수행하는 것이 바람직하다.
소수화 처리는 예를 들어 화소 전극(111G) 및 화소 전극(111B)에 대한 플루오린 수식에 의하여 수행할 수 있다. 플루오린 수식은 예를 들어 플루오린을 포함하는 가스에 의한 처리 또는 가열 처리, 플루오린을 포함하는 가스 분위기 중에서의 플라스마 처리 등에 의하여 수행할 수 있다. 플루오린을 포함하는 가스로서 예를 들어 플루오린 가스를 사용할 수 있고, 예를 들어 플루오로카본 가스를 사용할 수 있다. 플루오로카본 가스로서 예를 들어 사플루오린화 탄소(CF4) 가스, C4F6 가스, C2F6 가스, C4F8 가스, C5F8 등의 저급 플루오린화 탄소 가스를 사용할 수 있다. 또한 플루오린을 포함하는 가스로서 예를 들어 SF6 가스, NF3 가스, CHF3 가스 등을 사용할 수 있다. 또한 이들의 가스에 헬륨 가스, 아르곤 가스, 또는 수소 가스 등을 적절히 첨가할 수 있다.
또한 화소 전극(111G)의 표면 및 화소 전극(111B)의 표면에 대하여 아르곤 등의 18족 원소를 포함하는 가스 분위기 중에서의 플라스마 처리를 수행한 후, 실릴화제를 사용한 처리를 수행함으로써 화소 전극(111G)의 표면 및 화소 전극(111B)의 표면을 소수화시킬 수 있다. 실릴화제로서 헥사메틸다이실라잔(HMDS), 트라이메틸실릴이미다졸(TMSI) 등을 사용할 수 있다. 또한 화소 전극(111G)의 표면 및 화소 전극(111B)의 표면에 대하여 아르곤 등의 18족 원소를 포함하는 가스 분위기 중에서의 플라스마 처리를 수행한 후, 실레인 커플링제를 사용한 처리를 수행함으로써도 화소 전극(111G)의 표면 및 화소 전극(111B)의 표면을 소수화시킬 수 있다. 또한 실릴화제 또는 실레인 커플링제 등을 사용한 처리는 예를 들어 스핀 코팅법, 디핑법, 또는 기상법 등을 사용하여 수행하면 좋다.
[EL층(112G), EL층(112B)의 형성]
이어서 희생층(145R) 위, 화소 전극(111G) 위, 및 화소 전극(111B) 위에 EL층(112G)이 되는 EL막(112Gf)을 성막한다. EL막(112Gf)에 대해서는 EL막(112Rf)의 기재를 참조할 수 있다.
이어서 EL막(112Gf) 위에 희생막(144G)을 성막한다. 희생막(144G)에 대해서는 희생막(144R)의 기재를 참조할 수 있다.
이어서 희생막(144G) 위에 레지스트 마스크(143b)를 형성한다(도 10의 (D)).
이어서 희생층(145G) 및 EL층(112G)을 형성한다. 희생층(145G) 및 EL층(112G)의 형성에 대해서는 희생층(145R) 및 EL층(112R)의 형성을 참조할 수 있다.
이어서 희생층(145R) 위, 희생층(145G) 위, 및 화소 전극(111B) 위에 EL층(112B)이 되는 EL막(112Bf)을 성막한다. EL막(112Bf)에 대해서는 EL막(112Rf)의 기재를 참조할 수 있다.
이어서 EL막(112Bf) 위에 희생막(144B)을 성막한다. 희생막(144B)에 대해서는 희생막(144R)의 기재를 참조할 수 있다.
이어서 희생막(144B) 위에 레지스트 마스크(143c)를 형성한다(도 10의 (E)).
이어서 희생층(145B) 및 EL층(112B)을 형성한다(도 10의 (F)). 희생층(145B) 및 EL층(112B)의 형성에 대해서는 희생층(145R) 및 EL층(112R)의 형성을 참조할 수 있다.
[절연층(131)의 형성]
이어서 절연층(131b)이 되는 절연막(131bf)을 형성한다(도 11의 (A)). 절연막(131bf)에는 무기 재료를 포함하는 막을 적용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 하프늄, 산화 갈륨, 인듐 갈륨 아연 산화물, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화 실리콘, 또는 질화산화 실리콘 등을 포함하는 막을 단층으로 또는 적층하여 사용할 수 있다.
절연막(131bf)의 형성은 스퍼터링법, 화학 기상 성장(CVD)법, 분자선 에피택시(MBE)법, 펄스 레이저 퇴적(PLD)법, 원자층 퇴적(ALD)법 등을 사용할 수 있다. 절연막(131bf)의 형성에는 피복성이 양호한 ALD법을 적합하게 사용할 수 있다.
절연막(131bf)으로서 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 산화 하프늄, 산화 갈륨, 인듐 갈륨 아연 산화물, 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화 실리콘, 또는 질화산화 실리콘 등을 단층으로 또는 적층하여 사용할 수 있다. 특히 산화 알루미늄은 에칭 시에 EL층(112)과 높은 선택비를 가지고, 후술하는 절연층(131b)의 형성 시에 EL층(112)을 보호하는 기능을 가지기 때문에 바람직하다.
절연막(131bf)은 ALD법에 의하여 형성됨으로써 핀홀이 적은 막으로 할 수 있고, EL층(112)을 보호하는 기능이 우수한 절연층(131b)으로 할 수 있다.
또한 절연막(131bf)의 성막 온도는 EL층(112)의 내열 온도보다 낮은 온도로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 절연막(131bf)으로서 ALD법에 의하여 산화 알루미늄을 형성하는 것이 바람직하다. ALD법에 의한 절연막(131bf)의 형성 온도는 60℃ 이상 150℃ 이하가 바람직하고, 70℃ 이상 115℃ 이하가 더 바람직하고, 80℃ 이상 100℃ 이하가 더욱 바람직하다. 이와 같은 온도에서 절연막(131bf)을 형성함으로써 치밀한 절연막을 얻을 수 있고, EL층(112)에 주는 대미지를 저감할 수 있다.
또한 절연막(131bf)을 적층 구조로 하여도 좋다. 예를 들어 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 절연막(131bf)을, ALD법으로 성막한 산화 알루미늄막과, 스퍼터링법으로 성막한 질화 실리콘막의 적층 구조로 할 수 있다. 질화 실리콘막을 제공함으로써 절연막(131bf)의 배리어성을 더 향상시킬 수 있다. 또한 스퍼터링법에 의하여 산화 알루미늄막 위에 질화 실리콘막을 성막하기 때문에 EL층(112) 등에 주는 대미지를 경감할 수 있다.
이어서 절연층(131a)이 되는 절연막(131af)을 형성한다(도 11의 (B)). 절연막(131af)은 절연막(131bf)의 오목부를 메우도록 제공된다. 또한 절연막(131af)은 희생층(145), EL층(112), 화소 전극(111)을 덮도록 제공된다. 절연막(131af)은 평탄화막인 것이 바람직하다.
절연막(131af)으로서 유기 재료를 포함하는 절연막을 적용하는 것이 바람직하고, 유기 재료로서는 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
절연막(131af)에 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. 또한 절연막(131af)으로서 감광성 수지를 사용할 수 있다. 감광성 수지로서는 포지티브형 재료 또는 네거티브형 재료를 사용할 수 있다.
절연막(131af)을 감광성 수지를 사용하여 형성함으로써, 노광 및 현상의 공정만으로 절연층(131a)을 제작할 수 있어, 발광 소자(110)를 구성하는 각 층, 특히 EL층에 대한 대미지를 저감할 수 있다.
도 11의 (B)에 나타낸 바와 같이, 절연막(131af)은 피형성면의 요철이 반영된, 완만한 요철을 포함하는 경우가 있다. 또는 절연막(131af)은 피형성면의 요철에 의한 영향이 작아, 도 11의 (B)에 비하여 평탄성이 더 높은 경우가 있다.
이어서, 절연층(131a)을 형성한다. 여기서 절연막(131af)으로서 감광성 수지를 사용함으로써 레지스트 마스크, 하드 마스크 등의 에칭 마스크를 제공하지 않고 절연층(131a)을 형성할 수 있다. 또한 감광성 수지는 노광 및 현상의 공정만으로 가공할 수 있기 때문에 드라이 에칭법 등을 사용하지 않고 절연층(131a)이 형성될 수 있다. 따라서 공정의 간략화가 가능하다. 또한 절연막(131af)의 에칭으로 인하여 EL층이 받는 대미지를 저감할 수 있다. 또한 절연층(131a)의 상부의 일부를 더 에칭하여 표면의 높이를 조정하여도 좋다.
또한 절연막(131af)의 상면에 실질적으로 균일하게 에칭을 실시함으로써 절연층(131a)을 형성하여도 좋다. 이와 같이 균일하게 에칭하여 평탄화하는 것을 에치 백이라고도 한다. 여기서 절연막(131af)의 에치 백으로서는 예를 들어 산소 플라스마를 사용한 애싱을 수행하면 좋다.
절연층(131a)의 형성에 있어서, 노광 및 현상의 공정과 에치 백 공정을 조합하여 사용하여도 좋다.
도 11의 (C) 및 (D)를 사용하여, 절연층(131a)의 형성 방법의 일례에 대하여 설명한다. 도 11의 (C)에는 절연막(131af)으로서 감광성 수지를 사용하고, 노광 및 현상의 공정을 사용하여 절연막(131af)을 가공함으로써 절연층(131ap)을 형성하는 예를 나타내었다. 도 11의 (C)에 나타낸 절연층(131ap)에 에치 백을 더 실시함으로써 도 11의 (D)에 나타낸 절연층(131a)을 형성할 수 있다.
또한 절연층(131a)의 형성에서 절연막(131bf)의 에치 백을 수행하는 구성으로 할 수도 있다. 절연막(131bf)의 에치 백은 드라이 에칭법, 웨트 에칭법을 사용할 수 있다. 또한 산소 플라스마를 사용한 애싱 등에 의하여 에칭을 수행하여도 좋다. 또한 절연막(131bf)의 에치 백에 화학 기계 연마(CMP: Chemical Mechanical Poliching)를 사용하여도 좋다.
여기서, 절연층(131a)은 복수의 EL층(112) 사이의 영역에서 오목 곡면을 가지는 형상(오목한 형상), 볼록 곡면을 가지는 형상(볼록한 형상) 등이 되는 경우가 있다.
또한 도 11의 (C)에 나타낸 절연층(131ap)을, 절연층(131a)으로 사용할 수도 있다. 이 경우, 도 4의 (A) 등에 나타낸 바와 같이, 발광 소자(110)는 절연층(131a)과 EL층(112)의 상면 사이에 희생층(145a) 및 희생층(145b)이 잔존하는 구성이 되는 경우가 있다.
[절연막(131bf) 및 희생층(145)의 에칭]
이어서 에칭 등에 의하여 절연막(131bf), 희생층(145R), 희생층(145G), 및 희생층(145B)(이하, 통틀어 희생층(145)이라고 부름)의 절연층(131a)의 상면보다 위쪽의 영역을 제거한다(도 11의 (E)).
따라서 EL층(112)의 상면이 노출되어, 각 EL층(112) 사이에 절연층(131b)이 형성된다. 절연층(131b)은 EL층(112) 및 화소 전극(111)의 측면을 덮도록 형성된다. 이로써 절연층(131a)으로부터 EL층(112)으로 산소, 수분, 또는 이들 구성 원소가 직접적으로 확산되는 것을 억제할 수 있다.
절연막(131bf) 및 희생층(145)의 에칭에는 드라이 에칭법 또는 웨트 에칭법을 사용할 수 있다.
여기서 희생층(145)의 에칭에 대하여 희생층(145b)의 에칭을 수행하고, 그 후 희생층(145a)의 에칭을 수행하는 것이 바람직하다. 이때, 희생층(145b)의 에칭에는 희생층(145a)에 대한 선택비가 높은 조건을 사용하는 것이 바람직하다.
희생층(145a)의 에칭에서는 EL층(112R), EL층(112G), 및 EL층(112B)에 최대한 대미지를 주지 않는 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 희생층(145a)으로서 무기 재료를 사용함으로써 EL층(112)에 대하여 높은 선택비를 가질 수 있는 경우가 있다.
[공통층(114)의 형성]
다음으로 공통층(114)을 형성한다. 또한 접속 전극(111C) 위에 공통층(114)을 제공하지 않는 구성으로 하는 경우에는 공통층(114)의 성막에서 접속 전극(111C) 위를 차폐하는 메탈 마스크를 사용하면 좋다. 이때 사용하는 메탈 마스크로는 표시부의 화소 영역을 차폐하지 않아도 되기 때문에, 고정세 마스크를 사용할 필요가 없다.
또한 공통층(114)으로서는 EL층에 전자 및 정공 중 어느 한쪽 또는 양쪽을 주입하는 기능, 수송하는 기능, 및 억제하는 기능 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하는 재료에 의하여 형성된다. 더 구체적으로 공통층(114)은 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 적어도 하나를 포함한다.
[공통 전극(113)의 형성]
이어서, 공통층(114) 위에 공통 전극(113)을 형성한다. 공통 전극(113)은 예를 들어 스퍼터링법 또는 진공 증착법 등에 의하여 형성할 수 있다. 또한 공통층(114)을 포함하지 않는 구성의 경우에는, EL층(112R), EL층(112G), 및 EL층(112B)을 덮어 공통 전극(113)을 형성하면 좋다.
여기까지의 공정으로 발광 소자(110R), 발광 소자(110G), 및 발광 소자(110B)를 제작할 수 있다.
[보호층(121)의 형성]
다음으로 공통 전극(113) 위에 보호층(121)을 형성한다(도 1의 (B)). 보호층(121)에 사용하는 무기 절연막의 성막에는 스퍼터링법, PECVD법, 또는 ALD법을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 ALD법은 단차 피복성이 우수하고, 핀홀 등의 결함이 발생되기 어렵기 때문에 바람직하다. 또한 유기 절연막의 성막에 잉크젯법을 사용하면 원하는 영역에 균일한 막을 형성할 수 있어 바람직하다.
여기까지의 공정에 의하여, 도 1의 (A) 내지 (C)에 나타낸 표시 장치(100)를 제작할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 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 포함하는 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 장치의 구성예]
도 12에 표시 장치(400A)의 사시도를 나타내고, 도 13의 (A)에 표시 장치(400A)의 단면도를 나타내었다.
표시 장치(400A)는 기판(452)과 기판(451)이 접합된 구성을 가진다. 도 12에서는 기판(452)을 파선으로 명시하였다.
표시 장치(400A)는 표시부(462), 회로(464), 배선(465) 등을 포함한다. 도 12에서는 표시 장치(400A)에 IC(473) 및 FPC(472)가 실장되어 있는 예를 나타내었다. 그러므로 도 12에 나타낸 구성은 표시 장치(400A), IC(집적 회로), 및 FPC를 포함하는 표시 모듈이라고 할 수도 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 가진다. 상기 신호 및 전력은 외부로부터 FPC(472)를 통하여 배선(465)에 입력되거나 IC(473)로부터 배선(465)에 입력된다.
도 12에서는, COG(Chip On Glass) 방식 또는 COF(Chip On Film) 방식 등에 의하여 기판(451)에 IC(473)가 제공되어 있는 예를 나타내었다. IC(473)로서는 예를 들어 주사선 구동 회로 또는 신호선 구동 회로 등을 포함하는 IC를 적용할 수 있다. 또한 표시 장치(400A) 및 표시 모듈은 IC를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 또한 IC를 COF 방식 등에 의하여 FPC에 실장하여도 좋다.
도 13의 (A)에 표시 장치(400A)에서 FPC(472)를 포함하는 영역의 일부, 회로(464)의 일부, 표시부(462)의 일부, 및 단부를 포함하는 영역의 일부를 각각 절단한 경우의 단면의 일례를 나타내었다.
도 13의 (A)에 나타낸 표시 장치(400A)는 기판(451)과 기판(452) 사이에 트랜지스터(201), 트랜지스터(205), 적색의 광을 방출하는 발광 소자(430a), 녹색의 광을 방출하는 발광 소자(430b), 및 청색의 광을 방출하는 발광 소자(430c) 등을 포함한다.
발광 소자(430a), 발광 소자(430b), 및 발광 소자(430c)에는 실시형태 1에서 예시한 발광 소자를 적용할 수 있다.
여기서, 표시 장치의 화소가 상이한 색의 광을 방출하는 발광 소자를 포함하는 부화소를 3종류 포함하는 경우, 상기 3개의 부화소로서는 R, G, B의 3색의 부화소, 황색(Y), 시안(C), 및 마젠타(M)의 3색의 부화소 등을 들 수 있다. 상기 부화소를 4개 포함하는 경우, 상기 4개의 부화소로서는 R, G, B, 백색(W)의 4색의 부화소, R, G, B, Y의 4색의 부화소 등을 들 수 있다.
보호층(410)과 기판(452)은 접착층(442)을 개재하여 접착되어 있다. 발광 소자의 밀봉에는 고체 밀봉 구조 또는 중공 밀봉 구조 등을 적용할 수 있다. 도 13에서는 기판(452), 접착층(442), 및 기판(451)으로 둘러싸인 공간(443)이 불활성 가스(질소 또는 아르곤 등)로 충전되어 있고, 중공 밀봉 구조가 적용되어 있다. 접착층(442)은 발광 소자와 중첩되어 제공되어 있어도 좋다. 또한 기판(452), 접착층(442), 및 기판(451)으로 둘러싸인 공간(443)을 접착층(442)과는 상이한 수지로 충전하여도 좋다.
트랜지스터(205)에 포함되는 도전층(222b)의 상면이 노출되도록 절연층(214)에 제공된 개구부에서, 상기 개구부의 바닥면 및 측면을 따르도록 도전층(418a, 418b, 및 418c)의 일부가 형성된다. 도전층(418a, 418b, 418c)은 각각 절연층(214)에 제공된 개구를 통하여 트랜지스터(205)에 포함되는 도전층(222b)과 접속된다. 화소 전극은 가시광을 반사하는 재료를 포함하고, 대향 전극은 가시광을 투과시키는 재료를 포함한다. 또한 도전층(418a, 418b, 및 418c)의 다른 일부는 절연층(214) 위에 제공된다.
도전층(418a, 418b, 및 418c) 위에는 화소 전극(411a, 411b, 및 411c)이 제공된다. 화소 전극(411a, 411b, 411c)으로서 앞의 실시형태에 나타낸 화소 전극(111)을 적용할 수 있다.
또한 도 13의 (A)에 나타낸 바와 같이, 도전층(418a, 418b, 및 418c)과 화소 전극(411a, 411b, 및 411c) 사이에 각각 절연층(414)이 제공되어도 좋다.
또한 화소 전극(411a, 411b, 및 411c) 위에는 발광 소자(430a)에 포함되는 EL층(416a), 발광 소자(430b)에 포함되는 EL층(416b), 및 발광 소자(430c)에 포함되는 EL층(416c)이 제공된다.
발광 소자(430a)와 발광 소자(430b) 사이이고 절연층(214) 위의 영역, 및 발광 소자(430b)와 발광 소자(430c) 사이이고 절연층(214) 위의 영역에는, 각각 절연층(421)이 제공되어 있다. 절연층(421)으로서 앞의 실시형태에 나타낸 절연층(131a) 및 절연층(131b)을 참조할 수 있다.
또한 EL층(416a, 416b, 416c), 및 절연층(416)을 덮어 공통층(424)이 제공된다. 공통층(424)으로서 앞의 실시형태에 나타낸 공통층(114)을 적용할 수 있다. 또한 공통층(424) 위에 공통 전극(423)이 제공된다. 공통 전극(423)으로서 앞의 실시형태에 나타낸 공통 전극(113)을 적용할 수 있다.
발광 소자로부터 방출되는 광은 기판(452) 측에 방출된다. 기판(452)에는 가시광에 대한 투과성이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 모두 기판(451) 위에 형성되어 있다. 이들 트랜지스터는 동일한 재료 및 동일한 공정으로 제작할 수 있다.
기판(451) 위에는 절연층(211), 절연층(213), 절연층(215), 및 절연층(214)이 이 순서대로 제공되어 있다. 절연층(211)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(213)은 그 일부가 각 트랜지스터의 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(215)은 트랜지스터를 덮어 제공된다. 절연층(214)은 트랜지스터를 덮어 제공되고, 평탄화층으로서의 기능을 가진다. 또한 게이트 절연층의 개수 및 트랜지스터를 덮는 절연층의 개수는 한정되지 않고, 각각 단층이어도 좋고 2층 이상이어도 좋다.
트랜지스터를 덮는 절연층 중 적어도 하나의 층에 물 및 수소 등의 불순물이 확산되기 어려운 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 절연층을 배리어층으로서 기능시킬 수 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 외부로부터 트랜지스터로 불순물이 확산되는 것을 효과적으로 억제할 수 있어, 표시 장치의 신뢰성을 높일 수 있다.
절연층(211), 절연층(213), 및 절연층(215)으로서는 각각 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 질화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 질화 알루미늄막 등을 사용할 수 있다. 또한 산화 하프늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 갈륨막, 산화 탄탈럼막, 산화 마그네슘막, 산화 란타넘막, 산화 세륨막, 및 산화 네오디뮴막 등을 사용하여도 좋다. 또한 상술한 절연막을 2개 이상 적층하여 사용하여도 좋다.
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.
여기서, 유기 절연막은 무기 절연막에 비하여 배리어성이 낮은 경우가 많다. 그러므로 유기 절연막은 표시 장치(400A)의 단부 근방에 개구를 가지는 것이 바람직하다. 이로써 표시 장치(400A)의 단부로부터 유기 절연막을 통하여 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또는 유기 절연막의 단부가 표시 장치(400A)의 단부보다 내측에 위치하도록 유기 절연막을 형성하여, 표시 장치(400A)의 단부에서 유기 절연막이 노출되지 않도록 하여도 좋다.
도 13의 (A)에 나타낸 영역(228)에서는 절연층(214) 및 절연층(214) 위의 절연층(421b)의 2층 적층 구조에 개구가 형성되어 있다. 절연층(421b)은 절연층(421)과 같은 재료를 사용하여 형성할 수 있다. 또한 절연층(421b)은 예를 들어 절연층(421)과 같은 공정을 사용하여 형성된다. 개구를 덮도록 보호층(410)이 형성된다. 보호층(410)으로서 무기층을 사용함으로써 절연층(214)에 유기 절연막을 사용하는 경우에도, 절연층(214)을 통하여 외부로부터 표시부(462)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(400A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)의 확대도를 도 13의 (B)에 나타내었다. 트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)는 게이트로서 기능하는 도전층(221), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(211), 채널 형성 영역(231i) 및 한 쌍의 저저항 영역(231n)을 포함하는 반도체층(231), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 한쪽과 접속되는 도전층(222a), 한 쌍의 저저항 영역(231n) 중 다른 쪽과 접속되는 도전층(222b), 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(213), 게이트로서 기능하는 도전층(223), 그리고 도전층(223)을 덮는 절연층(215)을 포함한다. 도전층(222a) 및 도전층(222b) 중 한쪽은 소스로서 기능하고, 다른 쪽은 드레인으로서 기능한다. 절연층(211)은 도전층(221)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다. 절연층(213)은 도전층(223)과 채널 형성 영역(231i) 사이에 위치한다.
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 및 보텀 게이트형 중 어느 구조를 가지는 트랜지스터로 하여도 좋다. 또는 채널이 형성되는 반도체층 위아래에 게이트가 제공되어도 좋다.
트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)에는 채널이 형성되는 반도체층을 2개의 게이트로 끼우는 구성이 적용되어 있다. 2개의 게이트를 접속하고, 이들에 동일한 신호를 공급함으로써 트랜지스터를 구동하여도 좋다. 또는 2개의 게이트 중 한쪽에 문턱 전압을 제어하기 위한 전위를 인가하고, 다른 쪽에 구동시키기 위한 전위를 인가함으로써, 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하여도 좋다.
트랜지스터에 사용되는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 가지는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 포함하는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 가지는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있으므로 바람직하다.
트랜지스터의 반도체층은 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 포함하는 것이 바람직하다. 즉 본 실시형태의 표시 장치에는 금속 산화물을 채널 형성 영역에 사용한 트랜지스터(이하 OS 트랜지스터)를 사용하는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터의 반도체층은 실리콘을 포함하여도 좋다. 실리콘으로서는 비정질 실리콘, 결정성 실리콘(저온 폴리실리콘, 단결정 실리콘 등) 등을 들 수 있다.
반도체층은 예를 들어 인듐과, M(M은 갈륨, 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 주석, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다.
특히 반도체층에 인듐(In), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IGZO라고도 기재함)을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 반도체층으로서는 인듐(In), 알루미늄(Al), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IAZO라고도 기재함)을 사용하여도 좋다. 또는 반도체층으로서는 인듐(In), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 및 아연(Zn)을 포함하는 산화물(IAGZO)을 사용하여도 좋다.
반도체층이 In-M-Zn 산화물인 경우, 상기 In-M-Zn 산화물에서의 In의 원자수비는 M의 원자수비 이상인 것이 바람직하다. 이러한 In-M-Zn 산화물의 금속 원소의 원자수비로서, In:M:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:1:1.2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:3:2 또는 그 근방의 조성, In:M:Zn=1:3:4 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 포함하는 것이다.
예를 들어 원자수비가 In:Ga:Zn=4:2:3 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In을 4로 하였을 때 Ga가 1 이상 3 이하이고, Zn이 2 이상 4 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=5:1:6 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In을 5로 하였을 때 Ga가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn이 5 이상 7 이하인 경우를 포함한다. 또한 원자수비가 In:Ga:Zn=1:1:1 또는 그 근방의 조성이라고 기재된 경우, In을 1로 하였을 때 Ga가 0.1보다 크고 2 이하이고, Zn이 0.1보다 크고 2 이하인 경우를 포함한다.
회로(464)에 포함되는 트랜지스터와 표시부(462)에 포함되는 트랜지스터는 같은 구조이어도 좋고, 다른 구조이어도 좋다. 회로(464)에 포함되는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다. 마찬가지로, 표시부(462)에 포함되는 복수의 트랜지스터의 구조는 모두 같아도 좋고, 2종류 이상 있어도 좋다.
기판(451)에서 기판(452)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)으로서, 화소 전극과 동일한 도전막을 가공하여 얻어진 도전막, 또는 화소 전극과 동일한 도전막과 광학 조정층과 동일한 도전막의 적층막을 가공하여 얻어진 도전막을 사용할 수 있다. 접속부(204)의 상면에서는 도전층(466)이 노출되어 있다. 이로써 접속부(204)와 FPC(472)를 접속층(242)을 통하여 전기적으로 접속시킬 수 있다.
기판(452)의 기판(451) 측의 면에는 차광층(417)을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 기판(452)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(452)의 외측에는 먼지의 부착을 억제하는 대전 방지막, 오염이 부착되기 어렵게 하는 발수성을 가지는 막, 사용에 따른 손상의 발생을 억제하는 하드코트막, 충격 흡수층 등을 배치하여도 좋다.
발광 소자를 덮는 보호층(410)을 제공함으로써, 발광 소자에 물 등의 불순물이 들어가는 것을 억제하여 발광 소자의 신뢰성을 높일 수 있다.
표시 장치(400A)의 단부 근방의 영역(228)에서, 절연층(214)의 개구를 통하여 절연층(215)과 보호층(410)이 서로 접하는 것이 바람직하다. 특히 절연층(215)에 포함되는 무기 절연막과 보호층(410)에 포함되는 무기 절연막이 서로 접하는 것이 바람직하다. 이로써 유기 절연막을 통하여 외부로부터 표시부(462)에 불순물이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치(400A)의 신뢰성을 높일 수 있다.
기판(451) 및 기판(452)에는 각각 유리, 석영, 세라믹, 사파이어, 수지, 금속, 합금, 반도체 등을 사용할 수 있다. 발광 소자로부터의 광을 추출하는 측의 기판에는 상기 광을 투과시키는 재료를 사용한다. 기판(451) 및 기판(452)에 가요성을 가지는 재료를 사용하면 표시 장치의 가요성을 높여, 플렉시블 디스플레이를 실현할 수 있다. 또한 기판(451) 또는 기판(452)으로서 편광판을 사용하여도 좋다.
기판(451) 및 기판(452)으로서는 각각 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 등의 폴리에스터 수지, 폴리아크릴로나이트릴 수지, 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 폴리메틸메타크릴레이트 수지, 폴리카보네이트(PC) 수지, 폴리에터설폰(PES) 수지, 폴리아마이드 수지(나일론, 아라미드 등), 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(451) 및 기판(452) 중 한쪽 또는 양쪽에 가요성을 가질 정도의 두께를 가지는 유리를 사용하여도 좋다.
또한 표시 장치에 원편광판을 중첩시키는 경우, 표시 장치에 포함되는 기판에는 광학 등방성이 높은 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 광학 등방성이 높은 기판은 복굴절이 작다(복굴절량이 작다고도 할 수 있음).
광학등방성이 높은 기판의 위상차(retardation)값의 절댓값은 30nm 이하가 바람직하고, 20nm 이하가 더 바람직하고, 10nm 이하가 더욱 바람직하다.
광학 등방성이 높은 필름으로서는 트라이아세틸셀룰로스(TAC, 셀룰로스트라이아세테이트라고도 함) 필름, 사이클로올레핀 폴리머(COP) 필름, 사이클로올레핀 공중합체(COC) 필름, 및 아크릴 필름 등을 들 수 있다.
또한 기판으로서 필름을 사용하는 경우, 필름이 물을 흡수(吸水)함으로써, 표시 패널에 주름이 생기는 등 형상 변화가 일어날 우려가 있다. 그러므로 기판에는 흡수율이 낮은 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 흡수율이 1% 이하의 필름을 사용하는 것이 바람직하고, 0.1% 이하의 필름을 사용하는 것이 더 바람직하고, 0.01% 이하의 필름을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
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 등 투습성이 낮은 재료가 바람직하다. 또한 2액 혼합형 수지를 사용하여도 좋다. 또한 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
접속층(242)으로서는 이방성 도전 필름(ACF: Anisotropic Conductive Film), 이방성 도전 페이스트(ACP: Anisotropic Conductive Paste) 등을 사용할 수 있다.
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 외에, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은, 탄탈럼, 및 텅스텐 등의 금속, 그리고 상기 금속을 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 이들 재료를 포함하는 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다.
또한 투광성을 가지는 도전 재료로서는 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 포함하는 산화 아연 등의 도전성 산화물, 또는 그래핀을 사용할 수 있다. 또는 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 및 타이타늄 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함하는 합금 재료를 사용할 수 있다. 또는 상기 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 사용하여도 좋다. 또한 금속 재료 또는 합금 재료(또는 이들의 질화물)를 사용하는 경우에는, 투광성을 가질 정도로 얇게 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 은과 마그네슘의 합금과 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면, 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 이들은 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등의 도전층, 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.
또한 도 13의 (C)에는 트랜지스터(201) 및 트랜지스터(205)에 있어서 절연층(213)이 반도체층의 상면 및 측면을 덮는 예를 나타내었다. 도전층(222a) 및 도전층(222b)은 각각 절연층(213) 및 절연층(215)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(231n)과 접속된다.
한편으로 도 13의 (D)에 나타낸 트랜지스터(209)에서는, 절연층(213)은 반도체층(231)의 채널 형성 영역(231i)과 중첩되고, 저저항 영역(231n)과는 중첩되지 않는다. 예를 들어, 도전층(223)을 마스크로 사용하여 절연층(213)을 가공함으로써, 도 13의 (D)에 나타낸 구조를 제작할 수 있다. 도 13의 (D)에서는, 절연층(213) 및 도전층(223)을 덮어 절연층(215)이 제공되고, 절연층(215)의 개구를 통하여 도전층(222a) 및 도전층(222b)이 각각 저저항 영역(231n)과 접속되어 있다. 또한 트랜지스터를 덮는 절연층(218)을 제공하여도 좋다.
또한 발광 소자를 구동하는 화소 회로에 포함되는 모든 트랜지스터로서 채널이 형성되는 반도체층에 실리콘을 포함하는 트랜지스터(이하 Si 트랜지스터라고도 함)를 사용하여도 좋다. 실리콘으로서는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘 등을 들 수 있다. 특히 반도체층에 저온 폴리실리콘(LTPS: Low Temperature Poly Silicon)을 포함하는 트랜지스터(이하 LTPS 트랜지스터라고도 함)를 사용할 수 있다. LTPS 트랜지스터는 전계 효과 이동도가 높고 주파수 특성이 양호하다.
LTPS 트랜지스터 등의 실리콘을 사용한 트랜지스터를 적용함으로써, 고주파수로 구동할 필요가 있는 회로(예를 들어 소스 드라이버 회로)를 표시부와 동일 기판 상에 형성할 수 있다. 이로써 표시 장치에 실장되는 외부 회로를 간략화할 수 있어, 부품 비용 및 실장 비용을 절감할 수 있다.
또한 화소 회로에 포함되는 트랜지스터 중 적어도 하나로서, 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(이하 산화물 반도체라고도 함)을 포함하는 트랜지스터(이하 OS 트랜지스터라고도 함)를 사용하는 것이 바람직하다. OS 트랜지스터는 비정질 실리콘을 사용한 트랜지스터와 비교하여 전계 효과 이동도가 매우 높다. 또한 OS 트랜지스터는 오프 상태에서의 소스-드레인 간의 누설 전류(이하 오프 전류라고도 함)가 현저히 작고, 상기 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 또한 OS 트랜지스터를 적용함으로써 표시 장치의 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 실온하에서의 채널 폭 1μm당 OS 트랜지스터의 오프 전류값은 1aA(1×10-18A) 이하, 1zA(1×10-21A) 이하, 또는 1yA(1×10-24A) 이하로 할 수 있다. 또한 실온하에서의 채널 폭 1μm당 Si 트랜지스터의 오프 전류값은 1fA(1×10-15A) 이상 1pA(1×10-12A) 이하이다. 따라서 OS 트랜지스터의 오프 전류는 Si 트랜지스터의 오프 전류보다 10자릿수 정도 낮다고 할 수도 있다.
또한 화소 회로에 포함되는 발광 소자의 발광 휘도를 높이는 경우, 발광 소자에 흘리는 전류의 양을 크게 할 필요가 있다. 이를 위해서는, 화소 회로에 포함되어 있는 구동 트랜지스터의 소스와 드레인 사이의 전압을 높일 필요가 있다. OS 트랜지스터는 Si 트랜지스터보다 소스와 드레인 사이에서의 내압이 높기 때문에, OS 트랜지스터의 소스와 드레인 사이에는 높은 전압을 인가할 수 있다. 이로써 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터를 OS 트랜지스터로 함으로써, 발광 소자에 흐르는 전류의 양을 크게 하여, 발광 소자의 발광 휘도를 높일 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하는 경우, OS 트랜지스터에서는 Si 트랜지스터에서보다 게이트와 소스 사이의 전압의 변화에 대하여 소스와 드레인 사이의 전류의 변화를 작게 할 수 있다. 그러므로 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터로서 OS 트랜지스터를 적용함으로써, 게이트와 소스 사이의 전압의 변화에 의하여 소스와 드레인 사이를 흐르는 전류를 자세하게 설정할 수 있기 때문에, 발광 소자에 흐르는 전류의 양을 제어할 수 있다. 그러므로 화소 회로에서의 계조를 크게 할 수 있다.
또한 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하는 경우에 흐르는 전류의 포화 특성에 관하여, OS 트랜지스터는 소스와 드레인 사이의 전압이 서서히 높아진 경우에도 Si 트랜지스터보다 안정적인 전류(포화 전류)를 흘릴 수 있다. 그러므로 OS 트랜지스터를 구동 트랜지스터로서 사용함으로써, 예를 들어 EL 재료가 포함되는 발광 소자의 전류-전압 특성에 편차가 생긴 경우에도 발광 소자에 안정적인 전류를 흘릴 수 있다. 즉 OS 트랜지스터가 포화 영역에서 동작하는 경우, 소스와 드레인 사이의 전압을 높여도 소스와 드레인 사이의 전류는 거의 변화되지 않기 때문에, 발광 소자의 발광 휘도를 안정적으로 할 수 있다.
상술한 바와 같이 화소 회로에 포함되는 구동 트랜지스터로서 OS 트랜지스터를 사용함으로써, 흑색 표시 부분이 밝게 표시되는 것을 억제하거나, 발광 휘도를 상승시키거나, 계조를 높이거나, 발광 소자의 편차를 억제할 수 있다.
화소 회로에 포함되는 트랜지스터의 일부에 LTPS 트랜지스터를 사용하고, 다른 일부에 OS 트랜지스터를 사용함으로써, 소비 전력이 낮고 구동 능력이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 LTPS 트랜지스터와 OS 트랜지스터를 조합한 구성을 LTPO라고 부르는 경우가 있다. 또한 더 적합한 예로서는 배선 사이의 도통, 비도통을 제어하기 위한 스위치로서 기능하는 트랜지스터 등에 OS 트랜지스터를 적용하고, 전류를 제어하는 트랜지스터 등에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
예를 들어 화소 회로에 제공되는 트랜지스터 중 하나는 발광 소자에 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터로서 기능하며, 구동 트랜지스터라고 부를 수도 있다. 구동 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽은 발광 소자의 화소 전극과 전기적으로 접속된다. 상기 구동 트랜지스터에는 LTPS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 화소 회로에서 발광 소자에 흐르는 전류를 크게 할 수 있다.
한편 화소 회로에 제공되는 트랜지스터 중 다른 하나는 화소의 선택, 비선택을 제어하기 위한 스위치로서 기능하며, 선택 트랜지스터라고 부를 수도 있다. 선택 트랜지스터의 게이트는 게이트선과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽은 소스선(신호선)과 전기적으로 접속된다. 선택 트랜지스터에는 OS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 프레임 주파수를 현저히 작게(예를 들어 1fps 이하) 하여도 화소의 계조를 유지할 수 있기 때문에, 정지 화상을 표시할 때 드라이버를 정지시킴으로써 소비 전력을 저감할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 형태에 의하여 높은 개구율과, 높은 정세도와, 높은 표시 품질과, 낮은 소비 전력을 가지는 표시 장치를 실현할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 OS 트랜지스터를 포함하고, 또한 MML(메탈 마스크리스) 구조의 발광 소자를 포함하는 구성이다. 상기 구성으로 함으로써, 트랜지스터에 흐를 수 있는 누설 전류 및 인접한 발광 소자 사이에 흐를 수 있는 누설 전류(가로 누설 전류, 사이드 누설 전류 등이라고도 함)를 매우 낮게 할 수 있다. 또한 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 화상을 표시한 경우에 관찰자가 화상의 선명함, 화상의 날카로움, 높은 채도, 및 높은 콘트라스트비 중 어느 하나 또는 복수를 느낄 수 있다. 또한 트랜지스터에 흐를 수 있는 누설 전류 및 발광 소자 사이의 가로 누설 전류가 매우 낮은 구성으로 함으로써, 흑색 표시 시에 발생할 수 있는 광 누설(소위 검은 화상이 하얗게 보이는 현상) 등이 최대한 억제된 표시(깊은 흑색 표시라고도 함)로 할 수 있다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은, 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 상기와 상이한 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 고정세 표시 장치로 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어 손목시계형, 팔찌형 등의 정보 단말기(웨어러블 기기), 그리고 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 안경형 AR용 기기 등 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
[표시 모듈]
도 14의 (A)에 표시 모듈(280)의 사시도를 나타내었다. 표시 모듈(280)은 표시 장치(400C)와 FPC(290)를 가진다. 또한 표시 모듈(280)에 포함되는 표시 장치는 표시 장치(400C)에 한정되지 않고, 후술하는 표시 장치(400D), 표시 장치(400E), 또는 표시 장치(400F)이어도 좋다.
표시 모듈(280)은 기판(291) 및 기판(292)을 포함한다. 표시 모듈(280)은 표시부(281)를 포함한다. 표시부(281)는 표시 모듈(280)에서의 화상을 표시하는 영역이고, 후술하는 화소부(284)에 제공되는 각 화소로부터의 광을 시인(視認)할 수 있는 영역이다.
도 14의 (B)는 기판(291) 측의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도이다. 기판(291) 위에는 회로부(282)와, 회로부(282) 위의 화소 회로부(283)와, 화소 회로부(283) 위의 화소부(284)가 적층되어 있다. 또한 기판(291) 위에서 화소부(284)와 중첩되지 않은 부분에 FPC(290)와 접속하기 위한 단자부(285)가 제공되어 있다. 단자부(285)와 회로부(282)는 복수의 배선으로 구성되는 배선부(286)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.
화소부(284)는 주기적으로 배열된 복수의 화소(284a)를 포함한다. 도 14의 (B)의 오른쪽에 하나의 화소(284a)의 확대도를 나타내었다. 화소(284a)는 발광색이 서로 다른 발광 소자(430a, 430b, 430c)를 포함한다. 복수의 발광 소자는 도 14의 (B)에 나타낸 바와 같이 스트라이프 배열로 배치하는 것이 바람직하다. 스트라이프 배열을 사용함으로써, 본 발명의 일 형태의 발광 소자의 화소 회로를 높은 밀도로 배열할 수 있기 때문에 고정세 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 델타 배열, 펜타일 배열 등 다양한 배열 방법을 적용할 수 있다.
화소 회로부(283)는 주기적으로 배열된 복수의 화소 회로(283a)를 포함한다.
하나의 화소 회로(283a)는 하나의 화소(284a)에 포함되는 3개의 발광 소자의 발광을 제어하는 회로이다. 하나의 화소 회로(283a)는 하나의 발광 소자의 발광을 제어하는 회로가 3개 제공되는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어, 화소 회로(283a)는 하나의 발광 소자마다 하나의 선택 트랜지스터와, 하나의 전류 제어용 트랜지스터(구동 트랜지스터)와, 용량 소자를 적어도 포함하는 구성으로 할 수 있다. 이때 선택 트랜지스터의 게이트에는 게이트 신호가 입력되고, 소스 및 드레인 중 한쪽에는 소스 신호가 입력된다. 이로써 액티브 매트릭스형 표시 장치가 실현된다.
회로부(282)는 화소 회로부(283)의 각 화소 회로(283a)를 구동하는 회로를 포함한다. 예를 들어 게이트선 구동 회로 및 소스선 구동 회로 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 것이 바람직하다. 이 외에, 연산 회로, 메모리 회로, 및 전원 회로 등 중 적어도 하나를 포함하여도 좋다.
FPC(290)는 외부로부터 회로부(282)에 비디오 신호 또는 전원 전위 등을 공급하기 위한 배선으로서 기능한다. 또한 FPC(290) 위에 IC가 실장되어 있어도 좋다.
표시 모듈(280)은 화소부(284)의 아래쪽에 화소 회로부(283) 및 회로부(282) 중 한쪽 또는 양쪽이 적층된 구성으로 할 수 있기 때문에, 표시부(281)의 개구율(유효 표시 면적비)을 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 표시부(281)의 개구율은 40% 이상 100% 미만, 바람직하게는 50% 이상 95% 이하, 더 바람직하게는 60% 이상 95% 이하로 할 수 있다. 또한 화소(284a)를 매우 높은 밀도로 배치할 수 있고, 표시부(281)의 정세도를 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 표시부(281)에는 2000ppi 이상, 바람직하게는 3000ppi 이상, 더 바람직하게는 5000ppi 이상, 더 바람직하게는 6000ppi 이상이고, 20000ppi 이하 또는 30000ppi 이하의 정세도로 화소(284a)가 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 표시 모듈(280)은 매우 정세도가 높기 때문에, 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 또는 안경형 AR용 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 렌즈를 통하여 표시 모듈(280)의 표시부를 시인하는 구성이어도, 표시 모듈(280)은 정세도가 매우 높은 표시부(281)를 포함하기 때문에, 렌즈로 표시부가 확대되어도 화소가 시인되지 않고, 몰입감이 높은 표시를 수행할 수 있다. 또한 표시 모듈(280)은 이에 한정되지 않고, 비교적 소형의 표시부를 포함하는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 손목시계 등의 장착형 전자 기기의 표시부에 적합하게 사용할 수 있다.
[표시 장치(400C)]
도 15에 나타낸 표시 장치(400C)는 기판(301), 발광 소자(430a, 430b, 430c), 용량 소자(240), 및 트랜지스터(310)를 포함한다.
트랜지스터(310)는 기판(301)에 채널 형성 영역을 포함하는 트랜지스터이다. 기판(301)으로서는 예를 들어 단결정 실리콘 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다. 트랜지스터(310)는 기판(301)의 일부, 도전층(311), 저저항 영역(312), 절연층(313), 및 절연층(314)을 포함한다. 도전층(311)은 게이트 전극으로서 기능한다. 절연층(313)은 기판(301)과 도전층(311) 사이에 위치하고, 게이트 절연층으로서 기능한다. 저저항 영역(312)은 기판(301)에 불순물이 도핑된 영역이고, 소스 및 드레인 중 한쪽으로서 기능한다. 절연층(314)은 도전층(311)의 측면을 덮어 제공된다.
또한 인접한 2개의 트랜지스터(310) 사이에, 기판(301)에 매립되도록 소자 분리층(315)이 제공되어 있다.
또한 트랜지스터(310)를 덮어 절연층(261)이 제공되고, 절연층(261) 위에 용량 소자(240)가 제공되어 있다.
용량 소자(240)는 도전층(241)과, 도전층(245)과, 이들 사이에 위치하는 절연층(243)을 포함한다. 도전층(241)은 용량 소자(240)의 한쪽 전극으로서 기능하고, 도전층(245)은 용량 소자(240)의 다른 쪽 전극으로서 기능하고, 절연층(243)은 용량 소자(240)의 유전체로서 기능한다.
도전층(241)은 절연층(261) 위에 제공되고, 절연층(254)에 매립되어 있다. 도전층(241)은 절연층(261)에 매립된 플러그(271)에 의하여 트랜지스터(310)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(243)은 도전층(241)을 덮어 제공된다. 도전층(245)은 절연층(243)을 개재하여 도전층(241)과 중첩된 영역에 제공되어 있다.
용량 소자(240)를 덮어 절연층(255)이 제공되고, 절연층(255) 위에 발광 소자(430a, 430b, 430c) 등이 제공되어 있다. 발광 소자(430a, 430b, 430c) 위에는 보호층(415)이 제공되어 있고, 보호층(415)의 상면에는 수지층(419)에 의하여 기판(420)이 접합되어 있다. 기판(420)은 도 14의 (A)에서의 기판(292)에 상당한다. 또한 보호층(415)은 실시형태 1 등에서의 보호층(121)에 대응한다.
발광 소자의 화소 전극은 절연층(255)에 매립된 플러그(256), 절연층(254)에 매립된 도전층(241), 및 절연층(261)에 매립된 플러그(271)에 의하여 트랜지스터(310)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속되어 있다.
[표시 장치(400D)]
도 16에 나타낸 표시 장치(400D)는 주로 트랜지스터의 구성이 상이하다는 점에서 표시 장치(400C)와 상이하다. 또한 표시 장치(400C)와 같은 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
트랜지스터(320)는 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)이 적용된 트랜지스터이다.
트랜지스터(320)는 반도체층(321), 절연층(323), 도전층(324), 한 쌍의 도전층(325), 절연층(326), 및 도전층(327)을 포함한다.
기판(331)은 도 14의 (A) 및 (B)에서의 기판(291)에 상당한다. 기판(331)으로서는 절연성 기판 또는 반도체 기판을 사용할 수 있다.
기판(331) 위에 절연층(332)이 제공되어 있다. 절연층(332)은 기판(331)으로부터 트랜지스터(320)로 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것, 및 반도체층(321)으로부터 절연층(332) 측으로 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(332)으로서는 예를 들어 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 질화 실리콘막 등, 산화 실리콘막보다 수소 또는 산소가 확산되기 어려운 막을 사용할 수 있다.
절연층(332) 위에 도전층(327)이 제공되고, 도전층(327)을 덮어 절연층(326)이 제공되어 있다. 도전층(327)은 트랜지스터(320)의 제 1 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(326)의 일부는 제 1 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(326)의 적어도 반도체층(321)과 접하는 부분에는 산화 실리콘막 등의 산화물 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(326)의 상면은 평탄화되어 있는 것이 바람직하다.
반도체층(321)은 절연층(326) 위에 제공된다. 반도체층(321)은 반도체 특성을 가지는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)막을 포함하는 것이 바람직하다. 반도체층(321)에 적합하게 사용할 수 있는 재료의 자세한 사항에 대해서는 후술한다.
한 쌍의 도전층(325)은 반도체층(321) 위에 접하여 제공되고, 소스 전극 및 드레인 전극으로서 기능한다.
또한 한 쌍의 도전층(325)의 상면 및 측면, 그리고 반도체층(321)의 측면 등을 덮어 절연층(328)이 제공되고, 절연층(328) 위에 절연층(264)이 제공되어 있다. 절연층(328)은 절연층(264) 등으로부터 반도체층(321)으로 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것, 및 반도체층(321)으로부터 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(328)으로서는 상기 절연층(332)과 같은 절연막을 사용할 수 있다.
절연층(328) 및 절연층(264)에는 반도체층(321)에 도달하는 개구가 제공되어 있다. 상기 개구의 내부에 있어서, 절연층(264), 절연층(328), 및 도전층(325)의 측면, 그리고 반도체층(321)의 상면에 접하는 절연층(323)과, 도전층(324)이 매립되어 있다. 도전층(324)은 제 2 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(323)은 제 2 게이트 절연층으로서 기능한다.
도전층(324)의 상면, 절연층(323)의 상면, 및 절연층(264)의 상면은 각각 높이가 대략 일치하도록 평탄화 처리가 실시되고, 이들을 덮어 절연층(329) 및 절연층(265)이 제공되어 있다.
절연층(264) 및 절연층(265)은 층간 절연층으로서 기능한다. 절연층(329)은 절연층(265) 등으로부터 트랜지스터(320)로 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(329)으로서는 상기 절연층(328) 및 절연층(332)과 같은 절연막을 사용할 수 있다.
한 쌍의 도전층(325) 중 한쪽과 전기적으로 접속되는 플러그(274)는 절연층(265), 절연층(329), 및 절연층(264)에 매립되도록 제공되어 있다. 여기서 플러그(274)는 절연층(265), 절연층(329), 절연층(264), 및 절연층(328) 각각의 개구의 측면 및 도전층(325)의 상면의 일부를 덮는 도전층(274a)과, 도전층(274a)의 상면에 접하는 도전층(274b)을 포함하는 것이 바람직하다. 이때, 도전층(274a)에는 수소 및 산소가 확산되기 어려운 도전 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
표시 장치(400D)에서의 절연층(254)으로부터 기판(420)까지의 구성은 표시 장치(400C)와 같다.
[표시 장치(400E)]
도 17에 나타낸 표시 장치(400E)는 각각 반도체 기판에 채널이 형성되는 트랜지스터(310A)와 트랜지스터(310B)가 적층된 구성을 가진다.
표시 장치(400E)는 트랜지스터(310B), 용량 소자(240), 및 각 발광 디바이스가 제공된 기판(301B)과, 트랜지스터(310A)가 제공된 기판(301A)이 접합된 구성을 가진다.
기판(301B)에는 기판(301B)을 관통하는 플러그(343)가 제공된다. 또한 플러그(343)는 기판(301B)의 뒷면(기판(420) 측과는 반대 측의 표면)에 제공된 도전층(342)과 전기적으로 접속된다. 한편 기판(301A)에는 절연층(261) 위에 도전층(341)이 제공된다.
도전층(341)과 도전층(342)이 접합됨으로써 기판(301A)과 기판(301B)이 전기적으로 접속된다.
도전층(341) 및 도전층(342)으로서는 같은 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 Al, Cr, Cu, Ta, Ti, Mo, W에서 선택된 원소를 포함하는 금속막, 또는 상술한 원소를 성분으로 하는 금속 질화물막(질화 타이타늄막, 질화 몰리브데넘막, 질화 텅스텐막) 등을 사용할 수 있다. 특히 도전층(341) 및 도전층(342)에 구리를 사용하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 Cu-Cu(Copper·Copper) 직접 접합 기술(Cu(구리)의 패드끼리를 접속함으로써 전기적 도통을 도모하는 기술)을 적용할 수 있다. 또한 도전층(341)과 도전층(342)은 범프를 개재하여 접합되어도 좋다.
[표시 장치(400F)]
도 18에 나타낸 표시 장치(400F)는 기판(301)에 채널이 형성되는 트랜지스터(310)와, 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물을 포함하는 트랜지스터(320)가 적층된 구성을 가진다. 또한 표시 장치(400C, 400D, 400E)와 같은 부분에 대해서는 설명을 생략하는 경우가 있다.
트랜지스터(310)를 덮어 절연층(261)이 제공되고, 절연층(261) 위에 도전층(251)이 제공되어 있다. 또한 도전층(251)을 덮어 절연층(262)이 제공되고, 절연층(262) 위에 도전층(252)이 제공되어 있다. 도전층(251) 및 도전층(252)은 각각 배선으로서 기능한다. 또한 도전층(252)을 덮어 절연층(263) 및 절연층(332)이 제공되고, 절연층(332) 위에 트랜지스터(320)가 제공되어 있다. 또한 트랜지스터(320)를 덮어 절연층(265)이 제공되고, 절연층(265) 위에 용량 소자(240)가 제공되어 있다. 용량 소자(240)와 트랜지스터(320)는 플러그(274)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(320)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다. 또한 트랜지스터(310)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터 또는 상기 화소 회로를 구동하기 위한 구동 회로(게이트선 구동 회로, 소스선 구동 회로)를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다. 또한 트랜지스터(310) 및 트랜지스터(320)는 연산 회로 또는 기억 회로 등의 각종 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 발광 소자의 직하에 화소 회로뿐만 아니라 구동 회로 등을 형성할 수 있기 때문에, 표시 영역의 주변에 구동 회로를 제공하는 경우에 비하여 표시 장치를 소형화할 수 있다.
본 실시형태에서 예시한 구성예 및 이들에 대응하는 도면 등은 적어도 그 일부를 다른 구성예 또는 도면 등과 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 사용할 수 있는 발광 소자(발광 디바이스라고도 함)에 대하여 설명한다.
<발광 디바이스의 구성예>
도 19의 (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 포함하는 층(전자 주입층) 및 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층(전자 수송층) 등을 포함할 수 있다. 발광층(4411)은 예를 들어 발광성 화합물을 포함한다. 층(4430)은 예를 들어 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층(정공 주입층) 및 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층(정공 수송층)을 포함할 수 있다.
한 쌍의 전극 사이에 제공된 층(4420), 발광층(4411), 및 층(4430)을 포함하는 구성은 단일 발광 유닛으로서 기능할 수 있고, 본 명세서에서는 도 19의 (A)의 구성을 싱글 구조라고 부른다.
또한 도 19의 (B)는 도 19의 (A)에 나타낸 발광 디바이스에 포함되는 EL층(786)의 변형예이다. 구체적으로는 도 19의 (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. 이와 같은 층 구조로 함으로써, 발광층(4411)에 효율적으로 캐리어를 주입하고, 발광층(4411) 내에서의 캐리어의 재결합의 효율을 높일 수 있게 된다.
또한 도 19의 (C), (D)에 나타낸 바와 같이 층(4420)과 층(4430) 사이에 복수의 발광층(발광층(4411, (4412), 4413))이 제공되는 구성도 싱글 구조의 베리에이션이다.
또한 도 19의 (E), (F)에 나타낸 바와 같이, 복수의 발광 유닛(EL층(786a), EL층(786b))이 중간층(전하 발생층)(4440)을 개재하여 직렬로 접속된 구성을 본 명세서에서는 탠덤 구조라고 부른다. 또한 본 명세서 등에서는, 도 19의 (E), (F)에 나타낸 바와 같은 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 19의 (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 상이한 발광 재료를 사용하여도 좋다. 발광층(4411), 발광층(4412), 및 발광층(4413)이 각각 방출하는 광이 보색 관계인 경우, 백색 발광이 얻어진다. 도 19의 (D)에는 컬러 필터로서 기능하는 착색층(785)을 제공하는 예를 나타내었다. 백색광이 컬러 필터를 투과함으로써 원하는 색의 광을 얻을 수 있다.
또한 도 19의 (E)에서 발광층(4411)과 발광층(4412)에 같은 발광 재료를 사용하여도 좋다. 또는 발광층(4411)과 발광층(4412)에 상이한 색의 광을 방출하는 발광 재료를 사용하여도 좋다. 발광층(4411)이 방출하는 광과 발광층(4412)이 방출하는 광이 보색 관계인 경우, 백색 발광이 얻어진다. 도 19의 (F)에는 착색층(785)을 더 제공하는 예를 나타내었다.
또한 도 19의 (D) 또는 (F)에 나타낸, 백색 발광이 가능한 소자 위에 컬러 필터를 제공하는 구조와, 본 발명의 일 형태의 MML 구조를 조합함으로써 콘트라스트비가 높은 표시 장치로 할 수 있다.
또한 도 19의 (B)에 나타낸 바와 같이 도 19의 (C), (D), (E), (F)에서도 층(4420)과 층(4430)은 2층 이상의 층으로 이루어지는 적층 구조로 하여도 좋다.
발광 디바이스마다, 발광색(여기서는 청색(B), 녹색(G), 및 적색(R))에 대응하는 EL층을 구분 형성하는 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 부르는 경우가 있다. 또한 SBS 구조에서는 백색 발광이 가능한 싱글 구조 또는 탠덤 구조의 EL층을, 발광 디바이스마다 구분 형성하는 구조로 하여도 좋다. 백색 발광이 가능한 발광 디바이스에 SBS 구조를 적용함으로써, 발광 디바이스 사이에 제공되는 층(예를 들어, 발광 디바이스 사이에서 공통적으로 사용되는 유기층, 공통층이라고도 함)의 적어도 일부가 분단된 구성이 되기 때문에, 사이드 누설이 없거나, 사이드 누설이 매우 적은 표시로 할 수 있다.
발광 디바이스의 발광색은 EL층(786)을 구성하는 재료에 따라 적색, 녹색, 청색, 시안, 마젠타, 황색, 또는 백색 등으로 할 수 있다. 또한 발광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써 색 순도를 더 높일 수 있다.
백색의 광을 방출하는 발광 디바이스는 발광층에 2종류 이상의 발광 물질을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 2개의 발광 물질을 사용하여 백색 발광을 얻는 경우, 2개 이상의 발광 물질의 각 발광이 보색 관계가 되는 발광 물질을 선택하면 좋다. 예를 들어 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색을 보색 관계가 되도록 함으로써 발광 디바이스 전체로서 백색을 발광하는 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 또한 발광 물질을 3개 이상 포함하는 발광 디바이스의 경우, 3개 이상의 발광 물질의 각 발광색이 합해져 발광 디바이스 전체로서 백색 발광을 얻을 수 있는 구성으로 하면 좋다.
발광층에는 R(적색), G(녹색), B(청색), Y(황색), O(주황색) 등의 광을 나타내는 발광 물질이 2개 이상 포함되는 것이 바람직하다. 또는 발광 물질을 2개 이상 포함하고, 각 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 포함하는 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 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 1층 이상을 포함하는 구성으로 할 수 있다.
정공 주입층은 양극으로부터 정공 수송층에 정공을 주입하는 층이고, 정공 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 재료로서는, 방향족 아민 화합물, 및 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 복합 재료 등을 들 수 있다.
정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이다. 정공 수송성 재료로서는, 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 전자보다 정공의 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질을 사용할 수도 있다. 정공 수송성 재료로서는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체 등), 방향족 아민(방향족 아민 골격을 가지는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층으로 수송하는 층이다. 전자 수송층은 전자 수송성 재료를 포함하는 층이다. 전자 수송성 재료로서는, 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 정공보다 전자의 수송성이 높은 물질이면, 이들 외의 물질을 사용할 수도 있다. 전자 수송성 재료로서는, 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체 등 외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 리간드를 포함하는 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 그 외에 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함하는 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등 전자 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다.
전자 주입층은 음극으로부터 전자 수송층에 전자를 주입하는 층이고, 전자 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 전자 주입성이 높은 재료로서는, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 전자 수송성 재료와 도너성 재료(전자 공여성 재료)를 포함하는 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 포함하고 전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 포함하는 화합물을 전자 수송성 재료로서 사용할 수 있다. 구체적으로는 피리딘 고리, 다이아진 고리(피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리), 및 트라이아진 고리 중 적어도 하나를 포함하는 화합물을 사용할 수 있다.
또한 비공유 전자쌍을 포함하는 유기 화합물의 최저 비점유 분자 오비탈(LUMO: Lowest Unoccupied Molecular Orbital)이 -3.6eV 이상 -2.3eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 일반적으로 CV(사이클릭 볼타메트리), 광전자 분광법, 광 흡수 분광법, 역광전자 분광법 등에 의하여 유기 화합물의 최고 점유 분자 오비탈(HOMO: Highest Occupied Molecular Orbital) 준위 및 LUMO 준위를 추산할 수 있다.
예를 들어, 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: BPhen), 2,9-다이(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 포함하는 유기 화합물에 사용할 수 있다. 또한 NBPhen은 BPhen에 비하여 유리 전이 온도(Tg)가 높으므로 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 물질로서, 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 가지는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 포함하는 페닐피리딘 유도체를 리간드로 하는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 백금 착체, 희토류 금속 착체 등이 있다.
발광층은 발광 물질(게스트 재료)에 더하여 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료 등)을 가져도 좋다. 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서는, 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 또한 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서, 양극성 재료 또는 TADF 재료를 사용하여도 좋다.
발광층은 예를 들어 인광 재료와, 들뜬 복합체를 형성하기 쉬운 조합인 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료를 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 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 5)
본 실시형태에서는 앞의 실시형태에서 설명한 OS 트랜지스터에 사용할 수 있는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)에 대하여 설명한다.
금속 산화물은 적어도 인듐 또는 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 인듐 및 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 이들에 더하여 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석 등이 포함되는 것이 바람직하다. 또한 붕소, 실리콘, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 마그네슘, 코발트 등에서 선택된 1종류 또는 복수 종류가 포함되어도 좋다.
또한 금속 산화물은 스퍼터링법, MOCVD법 등의 CVD법, 또는 ALD법 등에 의하여 형성할 수 있다.
<결정 구조의 분류>
산화물 반도체의 결정 구조로서는 비정질(completely amorphous를 포함함), CAAC(c-axis-aligned crystalline), nc(nanocrystalline), CAC(cloud-aligned composite), 단결정(single crystal), 및 다결정(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.
예를 들어 석영 유리 기판에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 거의 좌우 대칭이다. 한편, 결정 구조를 가지는 IGZO막에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이다. XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이라는 것은, 막 내 또는 기판 내의 결정의 존재를 명시한다. 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)에 의하여 관찰되는 회절 패턴(나노빔 전자 회절 패턴이라고도 함)으로 평가할 수 있다. 예를 들어, 석영 유리 기판의 회절 패턴에서는 헤일로가 관찰되어, 석영 유리는 비정질 상태인 것을 확인할 수 있다. 또한 실온에서 성막한 IGZO막의 회절 패턴에서는 헤일로가 아니라 스폿상 패턴이 관찰된다. 그러므로 실온에서 성막한 IGZO막은 결정 상태도 비정질 상태도 아닌 중간 상태이고, 비정질 상태라고 결론을 내릴 수 없는 것으로 추정된다.
<<산화물 반도체의 구조>>
또한 산화물 반도체는 구조에 주목한 경우, 상기와는 다른 식으로 분류되는 경우가 있다. 예를 들어 산화물 반도체는 단결정 산화물 반도체와, 그 외의 비단결정 산화물 반도체로 분류된다. 비단결정 산화물 반도체로서는, 예를 들어 상술한 CAAC-OS 및 nc-OS가 있다. 또한 비단결정 산화물 반도체에는 다결정 산화물 반도체, a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 비정질 산화물 반도체 등이 포함된다.
여기서, 상술한 CAAC-OS, nc-OS, 및 a-like OS에 대하여 자세히 설명한다.
[CAAC-OS]
CAAC-OS는 복수의 결정 영역을 포함하고, 상기 복수의 결정 영역은 c축이 특정 방향으로 배향되는 산화물 반도체이다. 또한 특정 방향이란, CAAC-OS막의 두께 방향, CAAC-OS막의 피형성면의 법선 방향, 또는 CAAC-OS막의 표면의 법선 방향을 말한다. 또한 결정 영역이란, 원자 배열에 주기성을 가지는 영역을 말한다. 또한 원자 배열을 격자 배열로 간주하면, 결정 영역은 격자 배열이 정렬된 영역이기도 하다. 또한 CAAC-OS는 a-b면 방향에서 복수의 결정 영역이 연결되는 영역을 포함하고, 상기 영역은 변형을 가지는 경우가 있다. 또한 변형이란, 복수의 결정 영역이 연결되는 영역에서, 격자 배열이 정렬된 영역과, 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화되는 부분을 가리킨다. 즉 CAAC-OS는 c축 배향을 가지고, a-b면 방향으로는 명확한 배향을 가지지 않는 산화물 반도체이다.
또한 상기 복수의 결정 영역 각각은, 하나 또는 복수의 미소한 결정(최대 직경이 10nm 미만인 결정)으로 구성된다. 결정 영역이 하나의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 최대 직경은 10nm 미만이 된다. 또한 결정 영역이 다수의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 크기는 수십nm 정도가 되는 경우가 있다.
또한 In-M-Zn 산화물(원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석, 타이타늄 등에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)에서, CAAC-OS는 인듐(In) 및 산소를 포함하는 층(이하 In층)과, 원소 M, 아연(Zn), 및 산소를 포함하는 층(이하 (M,Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 가지는 경향이 있다. 또한 인듐과 원소 M은 서로 치환될 수 있다. 따라서 (M,Zn)층에는 인듐이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 원소 M이 포함되는 경우가 있다. 또한 In층에는 Zn이 포함되는 경우도 있다. 상기 층상 구조는 예를 들어 고분해능 TEM(Transmission Electron Microscope)상에 있어서 격자상으로 관찰된다.
예를 들어 XRD 장치를 사용하여 CAAC-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는 c축 배향을 나타내는 피크가 2θ=31° 또는 그 근방에서 검출된다. 또한 c축 배향을 나타내는 피크의 위치(2θ의 값)는 CAAC-OS를 구성하는 금속 원소의 종류, 조성 등에 따라 변동되는 경우가 있다.
또한 예를 들어 CAAC-OS막의 전자선 회절 패턴에서 복수의 휘점(스폿)이 관측된다. 또한 어떤 스폿과 다른 스폿은 시료를 투과한 입사 전자선의 스폿(다이렉트 스폿이라고도 함)을 대칭 중심으로 점대칭의 위치에서 관측된다.
상기 특정 방향에서 결정 영역을 관찰한 경우, 상기 결정 영역 내의 격자 배열은 기본적으로 육방 격자이지만, 단위 격자는 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한 오각형, 칠각형 등의 격자 배열이 상기 변형에 포함되는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리)를 확인할 수는 없다. 즉 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되는 것을 알 수 있다. 이는, CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않은 것 및 금속 원자가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여 변형을 허용할 수 있기 때문이라고 생각된다.
또한 명확한 결정립계가 확인되는 결정 구조는 소위 다결정(polycrystal)이다. 결정립계는 재결합 중심이 되고, 캐리어가 포획되어 트랜지스터의 온 전류의 저하, 전계 효과 이동도의 저하 등을 일으킬 가능성이 높다. 따라서 명확한 결정립계가 확인되지 않는 CAAC-OS는 트랜지스터의 반도체층에 적합한 결정 구조를 가지는 결정성 산화물의 하나이다. 또한 CAAC-OS를 구성하기 위해서는, Zn을 포함하는 구성이 바람직하다. 예를 들어 In-Zn 산화물 및 In-Ga-Zn 산화물은 In 산화물보다 결정립계의 발생을 억제할 수 있기 때문에 적합하다.
CAAC-OS는 결정성이 높고, 명확한 결정립계가 확인되지 않는 산화물 반도체이다. 따라서 CAAC-OS는 결정립계에 기인한 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한 산화물 반도체의 결정성은 불순물의 혼입 또는 결함의 생성 등으로 인하여 저하하는 경우가 있기 때문에, CAAC-OS는 불순물 및 결함(산소 결손 등)이 적은 산화물 반도체라고도 할 수 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 가진다. 바꿔 말하면, nc-OS는 미소한 결정을 가진다. 또한 상기 미소한 결정은 크기가 예를 들어 1nm 이상 10nm 이하, 특히 1nm 이상 3nm 이하이기 때문에 나노 결정이라고도 한다. 또한 nc-OS에서는 상이한 나노 결정 간에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서, nc-OS는 분석 방법에 따라서는 a-like OS 또는 비정질 산화물 반도체와 구별이 되지 않는 경우가 있다. 예를 들어 XRD 장치를 사용하여 nc-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는 결정성을 나타내는 피크가 검출되지 않는다. 또한 nc-OS막에 대하여 나노 결정보다 큰 프로브 직경(예를 들어 50nm 이상)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(제한 시야 전자선 회절이라고도 함)을 수행하면, 헤일로 패턴과 같은 회절 패턴이 관측된다. 한편, nc-OS막에 대하여 나노 결정의 크기와 가깝거나 나노 결정보다 작은 프로브 직경(예를 들어 1nm 이상 30nm 이하)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(나노빔 전자선 회절이라고도 함)을 수행하면, 다이렉트 스폿을 중심으로 하는 링 형상의 영역 내에 복수의 스폿이 관측되는 전자선 회절 패턴이 취득되는 경우가 있다.
[a-like OS]
a-like OS는 nc-OS와 비정질 산화물 반도체의 중간의 구조를 가지는 산화물 반도체이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 가진다. 즉 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS에 비하여 결정성이 낮다. 또한 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS에 비하여 막 중의 수소 농도가 높다.
<<산화물 반도체의 구성>>
다음으로, 상술한 CAC-OS에 대하여 자세히 설명한다. 또한 CAC-OS는 재료 구성에 관한 것이다.
[CAC-OS]
CAC-OS란, 예를 들어 금속 산화물을 구성하는 원소가 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 편재된 재료의 한 구성이다. 또한 이하에서는 금속 산화물에서 하나 또는 복수의 금속 원소가 편재되고, 상기 금속 원소를 포함하는 영역이 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 혼합된 상태를 모자이크 패턴 또는 패치 패턴이라고도 한다.
또한 CAC-OS란, 재료가 제 1 영역과 제 2 영역으로 분리하여 모자이크 패턴을 형성하고, 상기 제 1 영역이 막 내에 분포된 구성(이하 클라우드상이라고도 함)이다. 즉 CAC-OS는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 혼합된 구성을 가지는 복합 금속 산화물이다.
여기서, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS를 구성하는 금속 원소에 대한 In, Ga, 및 Zn의 원자수비 각각을 [In], [Ga], 및 [Zn]으로 표기한다. 예를 들어, In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서, 제 1 영역은 [In]이 CAC-OS막의 조성에서의 [In]보다 큰 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]가, CAC-OS막의 조성에서의 [Ga]보다 큰 영역이다. 또는 예를 들어 제 1 영역은 [In]이 제 2 영역에서의 [In]보다 크며, [Ga]가 제 2 영역에서의 [Ga]보다 작은 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]가 제 1 영역에서의 [Ga]보다 크고, 또한 [In]이 제 1 영역에서의 [In]보다 작은 영역이다.
구체적으로는 상기 제 1 영역은 인듐 산화물, 인듐 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 또한 상기 제 2 영역은 갈륨 산화물, 갈륨 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 즉 상기 제 1 영역을 In을 주성분으로 하는 영역이라고 바꿔 말할 수 있다. 또한 상기 제 2 영역을 Ga를 주성분으로 하는 영역이라고 바꿔 말할 수 있다.
또한 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에서 명확한 경계를 관찰할 수 없는 경우가 있다.
또한 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS란, In, Ga, Zn, 및 O를 포함하는 재료 구성에 있어서, 일부에 Ga를 주성분으로 하는 영역을 포함하고, 일부에 In을 주성분으로 하는 영역을 포함하고, 이들 영역이 각각 모자이크 패턴이며 랜덤으로 존재하는 구성을 말한다. 따라서 CAC-OS는 금속 원소가 불균일하게 분포된 구조를 가지는 것으로 추측된다.
CAC-OS는 예를 들어 기판을 가열하지 않는 조건에서 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 또한 CAC-OS를 스퍼터링법으로 형성하는 경우, 성막 가스로서 불활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스에서 선택된 어느 하나 또는 복수를 사용하면 좋다. 또한 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하고, 예를 들어 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비를 0% 이상 30% 미만, 바람직하게는 0% 이상 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑에 의하여, In을 주성분으로 하는 영역(제 1 영역)과, Ga를 주성분으로 하는 영역(제 2 영역)이 편재되고 혼합되는 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 제 1 영역은 제 2 영역에 비하여 도전성이 높은 영역이다. 즉 제 1 영역을 캐리어가 흐름으로써 금속 산화물의 도전성이 발현된다. 따라서 제 1 영역이 금속 산화물 내에서 클라우드상으로 분포됨으로써 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.
한편, 제 2 영역은 제 1 영역에 비하여 절연성이 높은 영역이다. 즉 제 2 영역이 금속 산화물 내에 분포됨으로써 누설 전류를 억제할 수 있다.
따라서 CAC-OS를 트랜지스터에 사용하는 경우에는, 제 1 영역에 기인한 도전성과 제 2 영역에 기인한 절연성이 상보적으로 작용함으로써, 스위칭 기능(On/Off 기능)을 CAC-OS에 부여할 수 있다. 즉 CAC-OS는 재료의 일부에서는 도전성의 기능을 가지고, 재료의 일부에서는 절연성의 기능을 가지고, 재료의 전체에서는 반도체로서의 기능을 가진다. 도전성의 기능과 절연성의 기능을 분리함으로써 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다. 따라서, CAC-OS를 트랜지스터에 사용함으로써, 높은 온 전류(Ion), 높은 전계 효과 이동도(μ), 및 양호한 스위칭 동작을 실현할 수 있다.
또한 CAC-OS를 사용한 트랜지스터는 신뢰성이 높다. 따라서, CAC-OS는 표시 장치를 비롯한 다양한 반도체 장치에 최적이다.
산화물 반도체는 다양한 구조를 취하고, 각각이 상이한 특성을 가진다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, CAC-OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상을 가져도 좋다.
<산화물 반도체를 포함하는 트랜지스터>
다음으로 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 부르는 경우가 있다.
또한 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체막은 결함 준위 밀도가 낮기 때문에 트랩 준위 밀도도 낮아지는 경우가 있다.
또한 산화물 반도체의 트랩 준위에 포획된 전하는, 소실되는 데 걸리는 시간이 길고, 마치 고정 전하처럼 작용하는 경우가 있다. 그러므로 트랩 준위 밀도가 높은 산화물 반도체에 채널 형성 영역이 형성되는 트랜지스터는 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다.
따라서 트랜지스터의 전기 특성을 안정적으로 하기 위해서는, 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하는 것이 유효하다. 또한 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하기 위해서는, 근접한 막 내의 불순물 농도도 저감하는 것이 바람직하다. 불순물로서는 수소, 질소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 철, 니켈, 실리콘 등이 있다.
<불순물>
여기서, 산화물 반도체 내에서의 각 불순물의 영향에 대하여 설명한다.
산화물 반도체에 14족 원소의 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 가지기 쉽다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 1×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1016atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 캐리어인 전자가 발생하고 캐리어 농도가 증가되어 n형화되기 쉽다. 그러므로 질소가 포함되는 산화물 반도체를 반도체에 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 가지기 쉽다. 또는 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 트랩 준위가 형성되는 경우가 있다. 이 결과, 트랜지스터의 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 질소 농도를 5×1019atoms/cm3 미만, 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 이하, 더 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하, 더욱 바람직하게는 5×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 포함되는 수소는 금속 원자와 결합하는 산소와 반응하여 물이 되기 때문에 산소 결손을 형성하는 경우가 있다. 상기 산소 결손에 수소가 들어감으로써, 캐리어인 전자가 생성되는 경우가 있다. 또한 수소의 일부가 금속 원자와 결합하는 산소와 결합하여, 캐리어인 전자를 생성하는 경우가 있다. 따라서 수소가 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 가지기 쉽다. 그러므로 산화물 반도체 내의 수소는 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 산화물 반도체에서 SIMS에 의하여 얻어지는 수소 농도를 1×1020atoms/cm3 미만, 바람직하게는 1×1019atoms/cm3 미만, 더 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 미만, 더욱 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 미만으로 한다.
불순물이 충분히 저감된 산화물 반도체를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용함으로써, 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 20 내지 도 23을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가진다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세화, 고해상도화, 대형화의 각각이 용이하다. 따라서, 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
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 가지는 전자 기기 외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등이 있다.
특히 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 정세도를 높일 수 있기 때문에, 비교적 작은 표시부를 포함하는 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) 등 매우 높은 해상도를 가지는 것이 바람직하다. 특히 4K2K, 8K4K, 또는 이 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 더욱 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 가져도 좋다. 안테나로 신호를 수신함으로써 표시부에 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, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 포함하는 것)를 가져도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록된 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 가진다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 가진다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
도 20의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함하는 단면 개략도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 투광성을 가지는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 인쇄 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치된다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(미도시)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접히고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속된다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 인쇄 기판(6517)에 제공된 단자에 접속된다.
표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 디스플레이(가요성을 가지는 표시 장치)를 적용할 수 있다. 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 뒷면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써 슬림 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
도 21의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 표시부(7000)가 제공되어 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)는 하우징(7101)에 포함되는 조작 스위치 및 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 조작할 수 있다. 또는 표시부(7000)에 터치 센서를 가져도 좋고, 손가락 등으로 표시부(7000)를 터치함으로써 텔레비전 장치(7100)를 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)의 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 표시부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 가진다. 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 가진다. 하우징(7211)에 표시부(7000)가 제공된다.
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 가진다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.
도 21의 (D)는 원기둥 형상의 기둥(7401)에 장착된 디지털 사이니지(7400)를 나타낸 것이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 표시부(7000)를 가진다.
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 쉽고, 예를 들어 광고의 홍보 효과를 높일 수 있다.
표시부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 표시부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 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 표시시킬 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써 표시부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.
또한 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이로써 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
도 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 장착된다. 또한 카메라(8000)는 렌즈(8006)와 하우징이 일체화되어 있어도 좋다.
카메라(8000)는 셔터 버튼(8004)을 누르거나 터치 패널로서 기능하는 표시부(8002)를 터치함으로써 촬상할 수 있다.
하우징(8001)은 전극을 포함하는 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 연결되는 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 가진다.
카메라(8000)의 표시부(8002) 및 파인더(8100)의 표시부(8102)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다. 또한 파인더가 내장된 카메라(8000)이어도 좋다.
도 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 내장된다.
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 가진다.
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 가진다. 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 포함하고, 사용자의 시력에 따라 위치를 조정할 수 있다. 표시부(8404)는 정사각형 또는 가로로 긴 직사각형인 것이 바람직하다. 이로써 현장감을 높일 수 있다.
장착부(8402)는 사용자의 얼굴 크기에 따라 조정할 수 있고 또한 흘러내리지 않도록 가소성 및 탄성을 가지는 것이 바람직하다. 또한 장착부(8402)의 일부는 골전도 이어폰으로서 기능하는 진동 기구를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 이어폰, 스피커 등의 음향 기기가 별도로 불필요하고, 장착하기만 하면 영상과 음성을 즐길 수 있다. 또한 하우징(8401) 내에 무선 통신에 의하여 음성 데이터를 출력하는 기능을 가져도 좋다.
장착부(8402)와 완충 부재(8403)는 사용자의 얼굴(이마, 뺨 등)에 접촉되는 부분이다. 완충 부재(8403)가 사용자의 얼굴과 밀착되면, 광 누설을 방지할 수 있기 때문에 몰입감을 더 높일 수 있다. 완충 부재(8403)는 사용자가 헤드 마운트 디스플레이(8400)를 장착하였을 때 사용자의 얼굴에 밀착되도록 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 측정하는 기능을 포함하는 것), 마이크로폰(9008) 등을 포함한다.
도 23의 (A) 내지 (F)에 나타낸 전자 기기는 다양한 기능을 가진다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)에 의하여 처리를 제어하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록된 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 복수의 면에 문자 및 화상 정보를 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 가진다. 여기서는 정보(9052), 정보(9053), 정보(9054)가 상이한 면에 표시되어 있는 예를 나타내었다. 예를 들어, 사용자는 옷의 가슴 포켓에 휴대 정보 단말기(9102)를 수납한 상태에서, 휴대 정보 단말기(9102) 위쪽에서 볼 수 있는 위치에 표시된 정보(9053)를 확인할 수도 있다. 사용자는 휴대 정보 단말기(9102)를 주머니로부터 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, 만곡한 표시면을 따라 표시를 수행할 수 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)를 예를 들어 무선 통신이 가능한 헤드셋과 상호 통신시킴으로써 핸즈프리로 통화를 할 수도 있다. 또한 휴대 정보 단말기(9200)는 접속 단자(9006)에 의하여 다른 정보 단말기와 상호적으로 데이터를 전송하거나, 충전할 수 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 가반성이 우수하고, 펼친 상태에서는 이음매가 없고 넓은 표시 영역에 의하여 표시의 일람성이 우수하다. 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.
(실시예)
본 실시예에서는 도 9의 (A) 내지 (F)에 나타낸 방법으로 화소 전극(111)을 제작하고, 도 10의 (A) 내지 (C)에 나타낸 방법으로 화소 전극(111) 위에 EL층(112)을 제작하고, 주사 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)으로 관찰한 결과에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는, 도 9의 (A) 내지 도 10의 (C)에 나타낸 방법으로 화소 전극(111) 위에 EL층(112)이 형성된 샘플(1A)을 제작하였다. 또한 종래의 예로서 도 9의 (A) 내지 도 10의 (C)에 나타낸 것과 다른 방법으로 샘플(1B)을 제작하였다. 샘플(1A) 및 샘플(1B)은 인접한 화소 사이의 거리가 700nm가 되도록 설계하였다. 또한 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서는 화소 전극(111) 위에 EL층(112)이 형성된 구조체를 복수개 제작하고, 각 공정에서 단면 이미지 등을 촬영하였다.
이하에서는 샘플(1A) 및 샘플(1B)의 제작 방법에 대하여 설명한다. 처음으로 도 9의 (A) 내지 (F)에 따라 화소 전극(111)의 제작 방법에 대하여 설명한다.
우선 도 9의 (A)에 나타낸 바와 같이, 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서는 실리콘 기판 위에 절연층(101a), 도전막(111aA), 도전막(111bA), 도전막(111cA), 및 도전막(111dA)을 순차적으로 성막하였다.
절연층(101a)은 PECVD법으로 성막된 산화 실리콘막이다. 또한 도전막(111aA)은 DC 스퍼터링법으로 성막된, 막 두께 50nm의 타이타늄막이다. 또한 도전막(111bA)은 DC 스퍼터링법으로 성막된, 막 두께 70nm의 알루미늄막이다. 또한 도전막(111cA)은 DC 스퍼터링법으로 성막된, 막 두께 6nm의 타이타늄막이다. 또한 도전막(111aA), 도전막(111bA), 및 도전막(111cA)은 대기 노출시키지 않고 연속적으로 성막을 수행하였다. 또한 도전막(111aA), 도전막(111bA), 및 도전막(111cA)은, 성막 후에 대기 분위기에서 300℃, 1시간의 열처리를 수행하고, 이에 따라 도전막(111cA)이 산화되어 산화 타이타늄이 형성되어 있다.
또한 도전막(111dA)은 막 두께 10nm의 실리콘을 포함하는 인듐 주석 산화물막이다. 도전막(111dA)은 산화 실리콘을 5wt% 포함하는 인듐 주석 산화물 타깃을 사용하여, DC 스퍼터링법으로 성막되었다.
다음으로 도 9의 (A)에 나타낸 바와 같이, 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서는 도전막(111dA) 위에 레지스트 마스크(115a)를 형성하였다. 레지스트 마스크(115a)에는 막 두께 700nm의 포지티브형 포토레지스트를 사용하였다.
다음으로 도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이, 샘플(1A)만에 열처리를 수행하고, 단면에서 보았을 때, 측면이 테이퍼 형상을 가지는 레지스트 마스크(115b)를 형성하였다. 여기서 상기 열처리의 조건은 대기 분위기, 150℃, 150초로 하였다.
여기서 도 24의 (A) 및 (B)에는 샘플(1A)의 레지스트 마스크(115b) 및 샘플(1B)의 레지스트 마스크(115a)의 조감도 이미지를 나타내었다. 도 24의 (A) 및 (B)는 Hitachi High-Tech Corporation 제조의 주사 전자 현미경 SU8030을 사용하여, 가속 전압 5kV로 촬영한 것이다.
도 24의 (B)에 나타낸 바와 같이, 열처리를 수행하지 않은 레지스트 마스크(115a)는 직사각형이다. 이에 대하여, 도 24의 (A)에 나타낸 바와 같이 열처리를 수행한 레지스트 마스크(115b)는 측면이 테이퍼 형상인 것이 확인된다.
다음으로 도 9의 (C)에 나타낸 바와 같이, 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서는 도전막(111dA)에 웨트 에칭을 수행함으로써 도전층(111d)을 형성하였다. 도전막(111dA)의 웨트 에칭에는 KANTO CHEMICAL Co., Inc. 제조의 ITO-07N을 사용하였다.
다음으로 도 9의 (D)에 나타낸 바와 같이, 샘플(1A)에서만 도전막(111cA) 및 도전막(111bA)에 드라이 에칭을 수행하여 도전층(111c) 및 도전층(111b)을 형성하였다. 도전막(111cA) 및 도전막(111bA)의 드라이 에칭에서는, 에칭 가스로서 BCl3 가스 60sccm 및 Cl2 가스 20sccm를 사용하고, 압력을 1.9Pa로 하고, ICP 전력을 450W로 하고, 바이어스 전력을 100W로 하고, 기판 온도를 70℃로 하였다.
여기서 도 9의 (D)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 마스크(115b)도 에칭되어 축소한 레지스트 마스크(115c)가 형성된다. 테이퍼 형상을 가지는 레지스트 마스크(115b)에서 레지스트 마스크(115c)로 축소시키면서, 도전층(111c) 및 도전층(111b)을 에칭함으로써 도전층(111c) 및 도전층(111b)의 측면을 테이퍼 형상으로 할 수 있다.
또한 샘플(1A)에서는 도전막(111aA)이 에칭되기 전에 상기 드라이 에칭을 정지시켰다. 한편으로 샘플(1B)에도 같은 드라이 에칭을 수행하였지만, 샘플(1B)에서는 상기 조건으로 도전막(111aA)까지 에칭하여 도전층(111a)을 형성하였다.
다음으로 도 9의 (E)에 나타낸 바와 같이, 샘플(1A)에서만 도전막(111aA)에 드라이 에칭을 수행하여 도전층(111a)을 형성하였다. 도전막(111aA)의 드라이 에칭에서는 에칭 가스로서 BCl3 가스 40sccm 및 CF4 가스 40sccm를 사용하고, 압력을 1.9Pa로 하고, ICP 전력을 500W로 하고, 바이어스 전력을 300W로 하고, 기판 온도를 70℃로 하였다.
도 9의 (E)에 나타낸 바와 같이, 레지스트 마스크(115c)도 에칭되어, 더 축소한 레지스트 마스크(115d)가 형성된다. 이때, 도전층(111a)의 에칭에 따라 도전층(111b) 및 도전층(111c)도 더 에칭된다.
여기서 도 9의 (E)에 따른 드라이 에칭에서는 염소계 가스(BCl3 및 Cl2)를 저감하고, 또한 반응 생성물의 증기압이 낮아지는 플루오린계 가스(CF4)를 도입함으로써, 도전층(111a) 내지 도전층(111c)의 에칭 레이트를 저감한다. 또한 바이어스 전력을 크게 함으로써, 포토레지스트(레지스트 마스크(115d))의 에칭 레이트를 증가시킨다. 즉, 도 9의 (E)에 따른 드라이 에칭은 도 9의 (D)에 따른 드라이 에칭보다 포토레지스트의 에칭 레이트를 크게 하고, 또한 화소 전극(111)(대표적으로는 도전층(111c)의 산화 타이타늄막)의 에칭 레이트를 작게 하는 조건으로 수행하였다.
구체적으로는 도 9의 (D)에 따른 드라이 에칭에서는 포토레지스트의 에칭 레이트가 128.8nm/min이고, 타이타늄막의 에칭 레이트가 207.6nm/min이었다. 포토레지스트/타이타늄의 에칭 선택비는 약 0.6이었다. 이에 대하여 도 9의 (E)에 따른 드라이 에칭에서는 포토레지스트의 에칭 레이트가 167.9nm/min이고, 산화 타이타늄막의 에칭 레이트가 116.3nm/min이었다. 포토레지스트/산화 타이타늄의 에칭 선택비는 약 1.4이었다.
이와 같이 포토레지스트의 에칭 레이트가 산화 타이타늄막의 에칭 레이트보다 큰 조건으로 에칭함으로써, 도 9의 (E)에 따른 에칭 중에 레지스트 마스크(115d)를 더 크게 축소시킬 수 있다. 이로써 도전층(111a) 내지 도전층(111c)이 레지스트 마스크(115d)에서 노출되는 영역을 늘리면서 에칭할 수 있기 때문에 도전층(111a) 내지 도전층(111c)의 측면을 테이퍼 형상으로 할 수 있다.
다음으로 도 9의 (F)에 나타낸 바와 같이, 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서는 산소 가스를 사용한 플라스마 애싱에 의하여 도전층(111d) 위의 레지스트 마스크(샘플(1A)에서는 레지스트 마스크(115d))를 제거하였다. 이로써 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서는 절연층(101a) 위에 화소 전극(111)(도전층(111a), 도전층(111b), 도전층(111c), 및 도전층(111d))을 형성할 수 있다.
여기서 도 25의 (A) 및 (B)에는 샘플(1A)의 화소 전극(111) 및 샘플(1B)의 화소 전극(111)의 단면 이미지를 나타내었다. 도 25의 (A) 및 (B)는 Hitachi High-Tech Corporation 제조의 주사 전자 현미경 SU8030을 사용하여 가속 전압 5kV로 촬영한 것이다.
레지스트 마스크(115b)의 테이퍼화 및 레지스트 마스크(115d)의 에칭 레이트의 향상을 수행하지 않은 샘플(1B)에서는, 화소 전극(111)의 측면이 직사각형으로 가파른 형상이 확인되었다. 샘플(1B)의 테이퍼각 θ는 89.4°이었다. 또한 도전층(111b)의 알루미늄막의 일부가 에칭되어, 도전층(111a) 및 도전층(111c)보다 후퇴한 형상이 되어 있다.
이에 대하여, 샘플(1A)에서는 화소 전극(111)의 측면이 테이퍼 형상이 되어 있고, 테이퍼각 θ가 43.5°이었다. 또한 도 3의 (A)에 나타낸 바와 같이 도전층(111d)의 일부는 도전층(111b) 등에 비하여 후퇴한 형상이 되어 있다. 또한 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 절연층(101a)의 화소 전극(111)과 중첩되지 않는 영역에 오목부가 형성되어 있다.
도 10의 (A)에 나타낸 바와 같이, 이러한 식으로 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서 복수의 화소 전극(111)을 형성할 수 있다. 다음으로 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서는 도 10의 (B) 및 (C)에 따라 화소 전극(111) 위에 EL층(112)을 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 또한 도 10의 (B) 및 (C) 등에서는 부호에 R, G, 또는 B를 부여하였지만, 본 실시예에서는 생략하여 설명한다.
우선 도 10의 (B)에 나타낸 바와 같이, 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서는 화소 전극(111) 위에 EL막(112f) 및 희생막(144)을 순차적으로 성막하였다.
EL막(112f)은 증착법을 사용하여 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층을 순차적으로 성막하였다. EL막(112f)의 막 두께는 약 280nm이었다.
희생막(144)은 희생막(144a)과, 희생막(144a) 위의 희생막(144b)의 적층 구조를 가진다. 희생막(144a)은 ALD법으로 성막한, 막 두께 30nm의 산화 알루미늄막이다. 또한 희생막(144b)은 DC 스퍼터링법으로 성막한, 막 두께 50nm의 텅스텐막이다.
다음으로 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서 도 10의 (B)에 나타낸 바와 같이, 희생막(144) 위에 레지스트 마스크(143a)를 형성하였다. 레지스트 마스크(143a)는 막 두께 700nm의 포지티브형 포토레지스트를 사용하였다.
다음으로 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서 레지스트 마스크(143a)를 사용하여, 희생막(144b)에 드라이 에칭을 수행하여 희생층(145b)을 형성하였다. 희생막(144b)의 드라이 에칭에서는 에칭 가스로서 SF6 가스 50sccm를 사용하고, 압력을 2.0Pa로 하고, ICP 전력을 700W로 하고, 바이어스 전력을 10W로 하고, 기판 온도를 10℃로 하였다.
여기서 도 26의 (A) 및 도 27의 (A)에는 샘플(1A) 및 샘플(1B)의 단면 이미지를 나타내었다. 도 26의 (A) 및 도 27의 (A)는 Hitachi High-Tech Corporation 제조의 주사 전자 현미경 SU8030을 사용하여, 가속 전압 5kV로 촬영한 것이다. 또한 이하에서 설명하는 도 26의 (B) 내지 (D), 도 27의 (B) 내지 (D), 및 도 28에 대해서도 같은 조건으로 단면 이미지를 촬영하였다. 또한 도 26의 (B) 내지 (D), 도 27의 (B) 내지 (D), 및 도 28에서는 EL막(112f) 또는 EL층(112)이 화소 전극(111)에서 박리된 것이 있지만, 이는 촬상 샘플의 제작 중에 박리된 것이다.
도 27의 (A)에 나타낸 샘플(1B)에는, EL막(112f)의 상면에 가파른 요철이 형성되어 있고, 화소 전극(111) 단부의 위쪽의 EL막(112f)의 오목부 안에 희생막(144a)이 매립되도록 성막되어 있다. 이에 대하여 도 26의 (A)에 나타낸 샘플(1A)에서는 EL막(112f)의 상면의 요철이 완만한 슬로프로 되어 있다. 이로써 희생막(144a)은 EL막(112f) 안에 매립되지 않는다.
다음으로 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서는 산소 가스를 사용한 플라스마 애싱에 의하여 레지스트 마스크(143a)를 제거하였다. 산소 가스를 사용한 플라스마 애싱은 O2 가스 80sccm를 사용하고, 압력을 5.0Pa로 하고, ICP 전력을 800W로 하고, 바이어스 전력을 10W로 하고, 기판 온도를 10℃로 하였다.
여기서, 도 26의 (B) 및 도 27의 (B)에 샘플(1A) 및 샘플(1B)의 단면 이미지를 나타내었다. 도 27의 (B)에 나타낸 샘플(1B)에서는 레지스트 마스크(143a)를 제거한 후에도, 화소 전극(111) 단부의 위쪽의 EL막(112f)의 오목부 안에 희생막(144a)이 매립되어 있다. 도 26의 (B)에 나타낸 샘플(1A)에서는 레지스트 마스크(143a)가 제거된 것 이외 특별한 변화는 확인되지 않았다.
다음으로 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서는 희생층(145b)을 마스크로 사용하여 희생막(144a)에 드라이 에칭을 수행하여 희생층(145a)을 형성하였다. 희생막(144a)의 드라이 에칭에서는 CHF3/He의 혼합 가스 처리를 수행하고, O2 가스 처리를 수행하고, 또한 이들 처리를 다시 한 번 수행하였다. CHF3/He의 혼합 가스 처리에서는 에칭 가스로서 CHF3 가스 7.5sccm 및 He 가스 142.5sccm를 사용하고, 압력을 5.5Pa로 하고, ICP 전력을 475W로 하고, 바이어스 전력을 150W로 하고, 기판 온도를 10℃로 하였다. O2 가스 처리에서는 O2 가스 80sccm를 사용하고, 압력을 2.0Pa로 하고, ICP 전력을 300W로 하고, 바이어스 전력을 10W로 하고, 기판 온도를 10℃로 하였다.
여기서 도 26의 (C) 및 도 27의 (C)에 샘플(1A) 및 샘플(1B)의 단면 이미지를 나타내었다. 도 27의 (C)에 나타낸 샘플(1B)에서는 희생층(145a)의 형성 후에도 화소 전극(111) 단부의 위쪽의 EL막(112f)의 오목부 안에 산화 알루미늄으로 이루어진 잔류물(145c)이 형성되어 있다. 도 26의 (C)에 나타낸 샘플(1A)에서는 희생층(145a) 이외의 산화 알루미늄막이 제거되어 있다.
다음으로 도 10의 (C)에 나타낸 바와 같이, 샘플(1A) 및 샘플(1B)에서는 희생층(145)을 사용하여 EL막(112f)에 드라이 에칭을 수행함으로써 EL층(112)을 형성하였다. EL막(112f)의 드라이 에칭에서는 H2/Ar의 혼합 가스 처리를 수행하고, O2 가스 처리를 수행하였다. H2/Ar의 혼합 가스 처리에서는, 에칭 가스로서 H2 가스 12sccm 및 Ar 가스 36sccm를 사용하고, 압력을 1.0Pa로 하고, ICP 전력을 600W로 하고, 기판 온도를 10℃로 하였다. 또한 바이어스 전력에 대해서는, 처음에 100W로 하고, 연속적으로 50W로 변화시키고 드라이 에칭 처리를 수행하였다. 또한 O2 가스 처리에서는 O2 가스 48sccm를 사용하고, 압력을 1.0Pa로 하고, ICP 전력을 600W로 하고, 바이어스 전력을 25W로 하고, 기판 온도를 10℃로 하였다.
여기서 도 26의 (D) 및 도 27의 (D)에 샘플(1A) 및 샘플(1B)의 단면 이미지를 나타내었다. 또한 도 28에 샘플(1A)의 조감도 이미지를 나타내었다. 도 27의 (D)에 나타낸 샘플(1B)에서는 EL층(112)을 형성할 때, 잔류물(145c)이 마스크가 되고, 산화 알루미늄 아래에 EL층이 형성된 구조체(112a)가 형성되어 있다. 구조체(112a)는 화소 전극(111) 사이의 오목부를 따라 벽 형상으로 형성되어 있다. 구조체(112a)를 잔존시킨 상태에서 도 10의 (D) 내지 (F)에 나타낸 공정을 수행하면, 화소 전극(111) 사이에 구조체(112a)와 같은 구조체가 반복적으로 형성된다. 화소 전극(111) 사이에 이러한 복수의 구조체가 형성되면, 그 위에 형성되는 공통층(114) 및 공통 전극(113)의 단절을 일으키는 경우가 있다.
이에 대하여 도 26의 (D)에 나타낸 샘플(1A)에서는, 화소 전극(111) 위에 약간의 잔류물이 확인되지만, 구조체(112a)와 같은 벽 형상의 구조체는 확인되지 않았다. 따라서 본 실시예에 나타낸 바와 같이, 화소 전극(111)의 측면을 테이퍼 형상으로 함으로써 화소 전극(111) 사이에 벽 형상의 구조체가 형성되는 것을 억제하고, 표시 장치의 표시 품질을 향상시킬 수 있다.
100: 표시 장치, 101: 기판, 101a: 절연층, 103: 화소, 103a: 부화소, 103b: 부화소, 103c: 부화소, 110: 발광 소자, 110B: 발광 소자, 110G: 발광 소자, 110R: 발광 소자, 111: 화소 전극, 111a: 도전층, 111aA: 도전막, 111b: 도전층, 111B: 화소 전극, 111bA: 도전막, 111c: 도전층, 111C: 접속 전극, 111cA: 도전막, 111d: 도전층, 111dA: 도전막, 111G: 화소 전극, 111R: 화소 전극, 112: EL층, 112a: 구조체, 112B: EL층, 112Bf: EL막, 112f: EL막, 112G: EL층, 112Gf: EL막, 112R: EL층, 112Rf: EL막, 113: 공통 전극, 114: 공통층, 115a: 레지스트 마스크, 115b: 레지스트 마스크, 115c: 레지스트 마스크, 115d: 레지스트 마스크, 121: 보호층, 124a: 화소, 124b: 화소, 130: 영역, 131: 절연층, 131a: 절연층, 131af: 절연막, 131ap: 절연층, 131b: 절연층, 131b1: 절연층, 131b2: 절연층, 131bf: 절연막, 143a: 레지스트 마스크, 143b: 레지스트 마스크, 143c: 레지스트 마스크, 144: 희생막, 144a: 희생막, 144b: 희생막, 144B: 희생막, 144G: 희생막, 144R: 희생막, 145: 희생층, 145a: 희생층, 145b: 희생층, 145B: 희생층, 145c: 잔류물, 145G: 희생층, 145R: 희생층, 201: 트랜지스터, 204: 접속부, 205: 트랜지스터, 209: 트랜지스터, 211: 절연층, 213: 절연층, 214: 절연층, 215: 절연층, 218: 절연층, 221: 도전층, 222a: 도전층, 222b: 도전층, 223: 도전층, 228: 영역, 231: 반도체층, 231i: 채널 형성 영역, 231n: 저저항 영역, 240: 용량, 241: 도전층, 242: 접속층, 243: 절연층, 245: 도전층, 251: 도전층, 252: 도전층, 254: 절연층, 255: 절연층, 256: 플러그, 261: 절연층, 262: 절연층, 263: 절연층, 264: 절연층, 265: 절연층, 271: 플러그, 274: 플러그, 274a: 도전층, 274b: 도전층, 280: 표시 모듈, 281: 표시부, 282: 회로부, 283: 화소 회로부, 283a: 화소 회로, 284: 화소부, 284a: 화소, 285: 단자부, 286: 배선부, 290: FPC, 291: 기판, 292: 기판, 301: 기판, 301A: 기판, 301B: 기판, 310: 트랜지스터, 310A: 트랜지스터, 310B: 트랜지스터, 311: 도전층, 312: 저저항 영역, 313: 절연층, 314: 절연층, 315: 소자 분리층, 320: 트랜지스터, 321: 반도체층, 323: 절연층, 324: 도전층, 325: 도전층, 326: 절연층, 327: 도전층, 328: 절연층, 329: 절연층, 331: 기판, 332: 절연층, 341: 도전층, 342: 도전층, 343: 플러그, 400A: 표시 장치, 400C: 표시 장치, 400D: 표시 장치, 400E: 표시 장치, 400F: 표시 장치, 410: 보호층, 411a: 화소 전극, 411b: 화소 전극, 411c: 화소 전극, 414: 절연층, 415: 보호층, 416a: EL층, 416b: EL층, 416c: EL층, 417: 차광층, 418a: 도전층, 418b: 도전층, 418c: 도전층, 419: 수지층, 420: 기판, 421: 절연층, 421b: 절연층, 423: 공통 전극, 424: 공통층, 430a: 발광 소자, 430b: 발광 소자, 430c: 발광 소자, 442: 접착층, 443: 공간, 451: 기판, 452: 기판, 462: 표시부, 464: 회로, 465: 배선, 466: 도전층, 472: FPC, 473: IC, 772: 하부 전극, 785: 착색층, 786: EL층, 786a: EL층, 786b: EL층, 788: 상부 전극, 4411: 발광층, 4412: 발광층, 4413: 발광층, 4420: 층, 4420-1:층, 4420-2:층, 4430: 층, 4430-1:층, 4430-2:층, 6500: 전자 기기, 6501: 하우징, 6502: 표시부, 6503: 전원 버튼, 6504: 버튼, 6505: 스피커, 6506: 마이크로폰, 6507: 카메라, 6508: 광원, 6510: 보호 부재, 6511: 표시 패널, 6512: 광학 부재, 6513: 터치 센서 패널, 6515: FPC, 6516: IC, 6517: 인쇄 기판, 6518: 배터리, 7000: 표시부, 7100: 텔레비전 장치, 7101: 하우징, 7103: 스탠드, 7111: 리모트 컨트롤러, 7200: 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 7211: 하우징, 7212: 키보드, 7213: 포인팅 디바이스, 7214: 외부 접속 포트, 7300: 디지털 사이니지, 7301: 하우징, 7303: 스피커, 7311: 정보 단말기, 7400: 디지털 사이니지, 7401: 기둥, 7411: 정보 단말기, 8000: 카메라, 8001: 하우징, 8002: 표시부, 8003: 조작 버튼, 8004: 셔터 버튼, 8006: 렌즈, 8100: 파인더, 8101: 하우징, 8102: 표시부, 8103: 버튼, 8200: 헤드 마운트 디스플레이, 8201: 장착부, 8202: 렌즈, 8203: 본체, 8204: 표시부, 8205: 케이블, 8206: 배터리, 8300: 헤드 마운트 디스플레이, 8301: 하우징, 8302: 표시부, 8304: 고정구, 8305: 렌즈, 8400: 헤드 마운트 디스플레이, 8401: 하우징, 8402: 장착부, 8403: 완충 부재, 8404: 표시부, 8405: 렌즈, 9000: 하우징, 9001: 표시부, 9003: 스피커, 9005: 조작 키, 9006: 접속 단자, 9007: 센서, 9008: 마이크로폰, 9050: 아이콘, 9051: 정보, 9052: 정보, 9053: 정보, 9054: 정보, 9055: 힌지, 9101: 휴대 정보 단말기, 9102: 휴대 정보 단말기, 9200: 휴대 정보 단말기, 9201: 휴대 정보 단말기
Claims (16)
- 제 1 화소와, 상기 제 1 화소와 인접하여 배치된 제 2 화소를 포함하는 표시 장치로서,
상기 제 1 화소는 제 1 화소 전극과, 상기 제 1 화소 전극 위의 제 1 EL층과, 상기 제 1 EL층 위의 공통 전극을 포함하고,
상기 제 2 화소는 제 2 화소 전극과, 상기 제 2 화소 전극 위의 제 2 EL층과, 상기 제 2 EL층 위의 상기 공통 전극을 포함하고,
상기 제 1 화소 전극 및 상기 제 2 화소 전극은 각각 측면에 테이퍼 형상을 가지고,
상기 테이퍼 형상에서의 테이퍼각은 90° 미만이고,
상기 제 1 화소 전극과 상기 제 2 화소 전극 사이의 거리가 1μm 이하인 영역을 포함하는, 표시 장치. - 제 1 항에 있어서,
제 1 절연층과, 상기 제 1 절연층 위의 제 2 절연층을 포함하고,
상기 제 1 절연층은 무기 재료를 포함하고,
상기 제 2 절연층은 유기 재료를 포함하고,
상기 제 2 절연층은 상기 제 1 절연층을 개재(介在)하여 상기 제 1 EL층의 측면 및 상기 제 2 EL층의 측면과 중첩되는, 표시 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 절연층은 상기 제 1 화소 전극의 측면, 상기 제 1 EL층의 측면, 상기 제 2 화소 전극의 측면, 및 상기 제 2 EL층의 측면을 덮는, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 화소 전극 및 상기 제 2 화소 전극은 각각 제 1 도전층과, 상기 제 1 도전층 위의 제 2 도전층과, 상기 제 2 도전층 위의 제 3 도전층과, 상기 제 3 도전층 위의 제 4 도전층을 포함하고,
상기 제 2 도전층은 반사성을 가지고,
상기 제 1 도전층 및 상기 제 3 도전층은 상기 제 2 도전층을 보호하는 기능을 가지고,
상기 제 4 도전층은 일함수가 상기 제 3 도전층보다 크고,
상기 제 3 도전층 및 상기 제 4 도전층은 투광성을 가지는, 표시 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 도전층은 타이타늄을 포함하는, 표시 장치. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 제 2 도전층은 알루미늄을 포함하는, 표시 장치. - 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 도전층은 산화 타이타늄을 포함하는, 표시 장치. - 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 4 도전층은 인듐, 주석, 아연, 갈륨, 타이타늄, 알루미늄, 및 실리콘 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하는 산화물을 포함하는, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 화소는 상기 제 1 EL층과 상기 공통 전극 사이에 배치되는 공통층을 포함하고,
상기 제 2 화소는 상기 제 2 EL층과 상기 공통 전극 사이에 배치되는 상기 공통층을 포함하는, 표시 장치. - 표시 장치의 제작 방법으로서,
제 1 도전층, 제 2 도전층, 제 3 도전층, 및 제 4 도전층을 포함하는 복수의 화소 전극의 제작에 있어서
절연층 위에 제 1 도전막, 제 2 도전막, 제 3 도전막, 및 제 4 도전막을 순차적으로 성막하고,
상기 제 4 도전막 위에 레지스트 마스크를 형성하고,
상기 레지스트 마스크를 열처리에 의하여 테이퍼 형상으로 가공하고,
상기 제 4 도전막을 웨트 에칭에 의하여 상기 제 4 도전층으로 가공하고,
상기 제 3 도전막 및 상기 제 2 도전막을 제 1 드라이 에칭에 의하여 상기 제 3 도전층 및 상기 제 2 도전층으로 가공하고,
상기 제 1 도전막을 제 2 드라이 에칭에 의하여 상기 제 1 도전층으로 가공하고, 또한 상기 제 2 도전층 및 상기 제 3 도전층을 더 에칭하고,
상기 제 2 드라이 에칭에 있어서 상기 레지스트 마스크의 에칭 레이트가 상기 제 3 도전층의 에칭 레이트보다 크고,
상기 복수의 화소 전극 중 하나에 포함된 제 1 도전층과, 상기 복수의 화소 전극 중 다른 하나에 포함된 제 1 도전층 사이의 거리를 1μm 이하로 하는, 표시 장치의 제작 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 2 드라이 에칭에는 염소계 가스 및 플루오린계 가스를 사용하는, 표시 장치의 제작 방법. - 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 제 2 드라이 에칭에서의 바이어스 전력은 상기 제 1 드라이 에칭에서의 바이어스 전력보다 큰, 표시 장치의 제작 방법. - 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 도전막을 성막한 후에 산소를 포함하는 분위기에서 열처리를 수행하는, 표시 장치의 제작 방법. - 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 도전막 및 상기 제 3 도전막은 타이타늄을 포함하는, 표시 장치의 제작 방법. - 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 도전막은 알루미늄을 포함하는, 표시 장치의 제작 방법. - 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 4 도전막은 인듐, 주석, 아연, 갈륨, 타이타늄, 알루미늄, 및 실리콘 중에서 선택되는 어느 하나 또는 복수를 포함하는 산화물을 포함하는, 표시 장치의 제작 방법.
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