KR20240032086A - 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
촬상 기능의 검출 감도를 높이고, 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공한다. 수광 디바이스와, 단부가 제 1 테이퍼 형상을 가지는 제 1 하부 전극과, 제 1 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 1 유기 화합물층을 포함하는 제 1 발광 디바이스와, 단부가 제 2 테이퍼 형상을 가지는 제 2 하부 전극과, 제 2 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 2 유기 화합물층을 포함하는 제 2 발광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스 사이 및 제 2 발광 디바이스와 수광 디바이스 사이에 위치하는 절연층과, 공통 전극에 전기적으로 접속되는 보조 배선을 포함하고, 보조 배선은 공통 전극 위에 위치하며, 절연층과 중첩되는 영역을 가지는 표시 장치이다.
Description
본 발명의 일 형태는 표시 장치에 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, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치, 또는 입출력 장치가 포함되고, 이들의 제조 방법도 일례로서 들 수 있다.
근년, 스마트폰 등의 정보 단말기에서는 화상을 표시하는 기능뿐만 아니라, 인증을 위하여 지문을 촬상하는 촬상 기능 등이 부가되어 있다. 촬상 기능을 가지기 위하여 수광 소자를 발광 디바이스와 동일 기판 상에 제공한 구성이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
또한 정보 단말기에 사용되는 표시 장치에는 높은 개구율이 요구된다. 개구율을 향상시키기 위하여 상면 사출(톱 이미션) 구조의 표시 장치가 제안되어 있다(특허문헌 2 참조).
표시 장치에 사용할 수 있는 유기 EL 소자의 제조 방법으로서 표준적인 UV 포토리소그래피를 사용한 유기 광전자 디바이스의 제조 방법이 개시되어 있다(비특허문헌 1 참조).
B. Lamprecht et al., "Organic optoelectronic device fabrication using standard UV photolithography" phys. stat. sol. (RRL) 2, No.1, p.16-18 (2008)
상기 특허문헌 1에서는 미광 대책으로서 대향 기판에 제공된 차광층을 사용하고 있다. 그러나 대향 기판에 제공된 차광층으로는 미광을 충분히 억제할 수 없는 경우가 있어, 검출 감도가 높은 촬상 기능을 제공하기 어렵다.
상기 특허문헌 2에 개시된 바와 같이 톱 이미션 구조의 표시 장치에서는 공통 전극을 통하여 발광 디바이스의 광을 추출하기 때문에, 공통 전극에 투광성을 가질 필요가 있다. 그러나 투광성을 가지는 도전성 재료를 사용하면 공통 전극의 저항이 높아지고, 전압 강하가 일어나는 경우가 있다. 전압 강하가 일어나면, 표시면 내의 전위 분포가 불균일해져 표시 품질이 저하된다.
상기 비특허문헌 1의 방법으로는 표시 장치를 고정세(高精細)화하기 어렵다.
상술한 내용을 감안하여, 본 발명의 일 형태는 촬상 기능의 검출 감도가 높은 표시 장치 및 이의 제작 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또한 본 발명의 일 형태는 표시 품질이 높은 표시 장치 및 이의 제작 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또한 본 발명의 일 형태는 고정세의 표시 장치 및 이의 제작 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 이들 과제는 서로 독립된 것이며, 본 발명의 일 형태는 이들 과제 중 어느 하나를 해결할 수 있으면 좋고, 이들 모두를 해결할 필요는 없다. 또한 명세서, 도면, 및 청구항의 기재로부터 이들 외의 과제를 추출할 수 있다.
상기 과제를 감안하여 본 발명의 일 형태는 단부가 제 1 테이퍼 형상을 가지는 제 1 하부 전극과, 제 1 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 1 유기 화합물층을 포함하는 제 1 발광 디바이스와, 단부가 제 2 테이퍼 형상을 가지는 제 2 하부 전극과, 제 2 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 2 유기 화합물층을 포함하는 제 2 발광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스 사이에 위치하는 절연층과, 공통 전극에 전기적으로 접속되는 보조 배선을 포함하고, 보조 배선은 공통 전극 위에 위치하며, 절연층과 중첩되는 영역을 가지는 표시 장치이다.
본 발명의 일 형태는 수광 디바이스와, 단부가 제 1 테이퍼 형상을 가지는 제 1 하부 전극과, 제 1 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 1 유기 화합물층을 포함하는 제 1 발광 디바이스와, 단부가 제 2 테이퍼 형상을 가지는 제 2 하부 전극과, 제 2 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 2 유기 화합물층을 포함하는 제 2 발광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스 사이 및 제 2 발광 디바이스와 수광 디바이스 사이에 위치하는 절연층과, 공통 전극에 전기적으로 접속되는 보조 배선을 포함하고, 보조 배선은 공통 전극 위에 위치하며, 절연층과 중첩되는 영역을 가지는 표시 장치이다.
본 발명의 일 형태는 수광 디바이스와, 단부가 제 1 테이퍼 형상을 가지는 제 1 하부 전극과, 제 1 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 1 유기 화합물층을 포함하는 제 1 발광 디바이스와, 단부가 제 2 테이퍼 형상을 가지는 제 2 하부 전극과, 제 2 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 2 유기 화합물층을 포함하는 제 2 발광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스 사이 및 제 2 발광 디바이스와 수광 디바이스 사이에 위치하는 절연층과, 공통 전극에 전기적으로 접속되는 보조 배선을 포함하고, 보조 배선은 공통 전극 위에 위치하며, 수광 디바이스를 둘러싸도록 제공된 영역을 가지는 표시 장치이다.
본 발명의 일 형태는 수광 디바이스와, 단부가 제 1 테이퍼 형상을 가지는 제 1 하부 전극과, 제 1 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 1 유기 화합물층을 포함하는 제 1 발광 디바이스와, 단부가 제 2 테이퍼 형상을 가지는 제 2 하부 전극과, 제 2 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 2 유기 화합물층을 포함하는 제 2 발광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스 사이 및 제 2 발광 디바이스와 수광 디바이스 사이에 위치하는 절연층과, 공통 전극에 전기적으로 접속되는 보조 배선을 포함하고, 보조 배선은 공통 전극 위에 위치하며, 제 1 발광 디바이스와 수광 디바이스 사이에 제공된 영역을 가지는 표시 장치이다.
본 발명의 일 형태에서 절연층은 중앙부가 단부에 비하여 부풀어 오른 형상을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에서 절연층은 평탄한 상부 형상을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 의하여 촬상 기능의 검출 감도가 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태에 의하여 표시 품질이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태에 의하여 고정세의 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태에 의하여 상기 표시 장치 등의 제작 방법을 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것이 아니다. 또한 이들 효과는 서로 독립된 것이며, 본 발명의 일 형태는 이들 효과 중 어느 하나를 나타내면 좋고, 이들 모두를 나타낼 필요는 없다. 또한 명세서, 도면, 및 청구항의 기재로부터 이들 외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (E)는 화소부의 상면도이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 화소부의 단면도이다.
도 3의 (A)는 화소부 및 접속부의 상면도이고, 도 3의 (B)는 화소부의 단면도이고, 도 3의 (C)는 접속부의 단면도이다.
도 4의 (A) 내지 (C)는 화소부의 단면도이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 화소부의 단면도이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 화소부의 단면도이다.
도 7의 (A) 내지 (C)는 화소부의 상면도이고, 도 7의 (D)는 회로도이다.
도 8의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 11의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 12의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 13의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 15의 (A) 내지 (D)는 화소부의 상면도이다.
도 16의 (A)는 화소부 및 접속부의 상면도이고, 도 16의 (B)는 화소부의 단면도이고, 도 16의 (C)는 접속부의 단면도이다.
도 17의 (A) 내지 (E)는 화소부의 상면도이다.
도 18의 (A) 내지 (E)는 화소부의 상면도이다.
도 19의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 20의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 21의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 22의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 23의 (A)는 표시 장치의 상면도이고, 도 23의 (B) 및 (C)는 표시 장치의 사시도이다.
도 24의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 사시도이다.
도 25의 (A)는 표시 장치의 블록도이고, 도 25의 (B) 내지 (D)는 회로도이다.
도 26의 (A) 내지 (D)는 트랜지스터의 단면도이다.
도 27의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 도면이다.
도 28의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 도면이다.
도 29의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 도면이다.
도 30의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 도면이다.
도 2의 (A) 내지 (C)는 화소부의 단면도이다.
도 3의 (A)는 화소부 및 접속부의 상면도이고, 도 3의 (B)는 화소부의 단면도이고, 도 3의 (C)는 접속부의 단면도이다.
도 4의 (A) 내지 (C)는 화소부의 단면도이다.
도 5의 (A) 내지 (C)는 화소부의 단면도이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 화소부의 단면도이다.
도 7의 (A) 내지 (C)는 화소부의 상면도이고, 도 7의 (D)는 회로도이다.
도 8의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 11의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 12의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 13의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 14는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 15의 (A) 내지 (D)는 화소부의 상면도이다.
도 16의 (A)는 화소부 및 접속부의 상면도이고, 도 16의 (B)는 화소부의 단면도이고, 도 16의 (C)는 접속부의 단면도이다.
도 17의 (A) 내지 (E)는 화소부의 상면도이다.
도 18의 (A) 내지 (E)는 화소부의 상면도이다.
도 19의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 20의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 21의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 22의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 제작 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 23의 (A)는 표시 장치의 상면도이고, 도 23의 (B) 및 (C)는 표시 장치의 사시도이다.
도 24의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 사시도이다.
도 25의 (A)는 표시 장치의 블록도이고, 도 25의 (B) 내지 (D)는 회로도이다.
도 26의 (A) 내지 (D)는 트랜지스터의 단면도이다.
도 27의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 도면이다.
도 28의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 도면이다.
도 29의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 도면이다.
도 30의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 도면이다.
본 명세서 등에 있어서, 구성을 기능마다 분류하고 서로 독립한 블록도를 사용하여 설명하는 경우가 있지만, 실제의 구성은 기능으로 나누기가 어렵고 하나의 구성이 복수의 기능에 관련되는 경우도 있다.
본 명세서 등에서 트랜지스터가 포함하는 소스 및 드레인은 트랜지스터의 극성 및 각 단자에 인가되는 전위 레벨에 따라 이들의 호칭이 서로 바뀐다. 일반적으로 n채널형 트랜지스터에서는 낮은 전위가 인가되는 단자가 소스라고 불리고, 높은 전위가 인가되는 단자가 드레인이라고 불린다. 또한 p채널형 트랜지스터에서는 낮은 전위가 인가되는 단자가 드레인이라고 불리고, 높은 전위가 인가되는 단자가 소스라고 불린다. 실제로는 상기 전위의 관계에 따라 소스와 드레인의 호칭이 서로 바뀌는 경우가 있지만, 본 명세서 등에 있어서 트랜지스터의 접속 관계를 설명하는 경우에는 편의상 소스와 드레인을 고정하여 설명한다.
본 명세서 등에서 트랜지스터의 소스란, 활성층으로서 기능하는 반도체층의 일부인 소스 영역 또는 상기 소스 영역에 접속된 소스 전극을 의미한다. 마찬가지로 트랜지스터의 드레인이란, 상기 반도체층의 일부인 드레인 영역 또는 상기 드레인 영역에 접속된 드레인 전극을 의미한다. 또한 트랜지스터의 게이트란, 게이트 전극을 의미한다.
본 명세서 등에서 트랜지스터가 직렬로 접속되어 있는 상태란, 예를 들어 제 1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽만이 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽에만 접속되어 있는 상태를 의미한다. 또한 트랜지스터가 병렬로 접속되어 있는 상태란, 제 1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽이 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 한쪽과 접속되고, 제 1 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 제 2 트랜지스터의 소스 및 드레인 중 다른 쪽과 접속되어 있는 상태를 의미한다.
본 명세서 등에 있어서, 접속이란, 전기적인 접속이라고 기재하는 경우가 있으며, 전류, 전압, 또는 전위의 공급이 가능한 상태, 또는 전류, 전압, 또는 전위의 전송(傳送)이 가능한 상태를 포함한다. 그러므로 배선, 저항 소자, 다이오드, 트랜지스터 등의 소자를 통하여 서로 접속되어 있는 상태도 포함한다. 또한 전기적인 접속에는 배선, 저항 소자, 다이오드, 트랜지스터 등의 소자를 통하지 않고 서로 직접 접속되어 있는 상태를 포함한다.
본 명세서 등에서 트랜지스터의 소스 및 드레인에 대하여 제 1 전극 및 제 2 전극을 사용하여 설명하는 경우가 있고, 제 1 전극 및 제 2 전극 중 한쪽이 소스인 경우 다른 쪽은 드레인을 가리킨다.
본 명세서 등에 있어서, 도전층은 배선 또는 전극 등의 여러 기능을 가지는 경우가 있다.
본 명세서 등에서 발광 디바이스를 발광 소자라고 기재하는 경우가 있다. 발광 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물층을 끼우는 구조를 가진다. 한 쌍의 전극 중 한쪽은 양극이고, 한 쌍의 전극 중 다른 쪽은 음극이고, 유기 화합물층 중 적어도 하나는 발광층이다.
본 명세서 등에서 메탈 마스크(MM)를 사용하여 형성된 유기 화합물층을 포함하는 발광 디바이스를 메탈 마스크 구조를 가지는 발광 디바이스라고 기재하는 경우가 있다.
본 명세서 등에서 개구부가 미세화된 메탈 마스크는 파인 메탈 마스크(FMM, 고정세의 메탈 마스크)라고 기재하는 경우가 있다.
본 명세서 등에서 메탈 마스크 및 파인 메탈 마스크를 사용하지 않고 형성된 유기 화합물층을 포함하는 발광 디바이스를 메탈 마스크리스(MML) 구조를 가지는 발광 디바이스라고 기재하는 경우가 있다.
본 명세서 등에서 적색, 녹색, 및 청색 등을 발하는 발광 디바이스를 각각 적색 발광 디바이스, 녹색 발광 디바이스, 및 청색 발광 디바이스라고 기재하는 경우가 있다.
본 명세서 등에서 각 색의 발광 디바이스에 있어서, 발광층이 구분 형성된 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 기재하는 경우가 있다. 예를 들어 SBS 구조를 사용하여 적색 발광 디바이스, 녹색 발광 디바이스, 및 청색 발광 디바이스를 제작함으로써, 풀 컬러의 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 명세서 등에서 백색을 나타내는 발광 디바이스를 백색 발광 디바이스라고 기재하는 경우가 있다. 또한 백색 발광 디바이스는 착색층(예를 들어 컬러 필터 또는 색 변환층)과 조합함으로써, 풀 컬러의 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한 발광 디바이스는 싱글 구조와 탠덤 구조로 크게 나눌 수 있다. 싱글 구조는 한 쌍의 전극 사이에 하나의 발광 유닛을 포함하는 구조이다. 상기 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함한 적층체를 가리킨다.
싱글 구조를 사용한 백색 발광 디바이스를 얻기 위해서는 발광 유닛 내에 2개 이상의 발광층을 포함하고, 2개 이상의 발광층으로부터의 발광이 백색으로서 인식되면 좋다. 2개 이상의 발광층은 발광 유닛에서 서로 접하여도 좋다. 또한 3개 이상의 발광층을 포함하는 발광 유닛에 있어서도, 발광이 보색 관계를 충족함으로써 백색 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 3개 이상의 발광층은 발광 유닛에서 서로 접하여도 좋다.
탠덤 구조는 한 쌍의 전극 사이에 2개 이상의 발광 유닛을 포함하는 구조이다. 2개 이상의 발광 유닛은 각각 하나 이상의 발광층을 포함한 적층체를 가리킨다. 탠덤 구조에서 복수의 발광 유닛들 사이에는 전하 발생층 등의 중간층을 제공하는 것이 적합하다. 또한 전하 발생층은 음극과 양극 사이에 전압을 인가하였을 때 전하 발생층에 접하여 형성되는 발광 유닛에 대하여 정공을 주입하는 기능을 가지고, 다른 쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하는 기능을 가진다. 예를 들어 탠덤 구조는 한 쌍의 전극 사이에 제 1 발광 유닛, 전하 발생층, 및 제 2 발광 유닛을 포함하는 구조인 것이 바람직하고, 전하 발생층에 의하여 제 1 발광 유닛에 정공이 주입되고, 제 2 발광 유닛에 전자가 주입되는 구조인 것이 좋다.
탠덤 구조를 사용한 백색 발광 디바이스를 얻기 위해서는 2개 이상의 발광 유닛의 발광층으로부터의 광을 합쳐 백색 발광이 얻어지는 구조로 하는 것이 좋다. 또한 백색 발광이 얻어지는 발광층의 조합은 싱글 구조와 마찬가지로 보색 관계를 충족시키면 좋다.
또한, 상술한 백색 발광 디바이스(싱글 구조 및 탠덤 구조)와 SBS 구조의 발광 디바이스를 비교한 경우, SBS 구조의 발광 디바이스는 백색 발광 디바이스(싱글 구조 및 탠덤 구조)보다 소비 전력을 낮출 수 있다. 소비 전력을 낮추려고 하는 경우에는, SBS 구조의 발광 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다. 한편 백색 발광 디바이스(싱글 구조 및 탠덤 구조)는 제조 공정이 SBS 구조의 발광 디바이스보다 쉽기 때문에 제조 비용을 낮출 수 있거나 제조 수율을 높일 수 있기 때문에 적합하다.
본 명세서 등에서 표시 패널의 기판에 예를 들어 FPC(Flexible Printed Circuit) 또는 TCP(Tape Carrier Package) 등의 커넥터가 장착된 것 또는 기판에 COG(Chip On Glass) 방식 등에 의하여 IC가 실장된 것을 표시 모듈이라고 기재하는 경우가 있다. 표시 모듈은 표시 장치의 일 형태이다.
다음으로 실시형태에 대해서 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것이 아니다. 또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 가지는 부분에는 동일한 부호를 다른 도면 간에서 공통적으로 사용하고, 그 반복적인 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다.
<보조 배선>
본 발명의 일 형태인 표시 장치는 화소부에 보조 배선을 포함하는 것이 바람직하다. 본 명세서 등에서 '보조 배선'은 주 전극의 보조 기능을 가지는 층을 가리킨다. 또한 본 명세서 등에서 '보조 기능'의 일례로서 주 전극에서 일어날 수 있는 전압 강하를 억제하는 기능을 들 수 있다.
본 명세서 등에서 '주 전극'의 일례로서 화소부에 제공된 발광 디바이스의 한 쌍의 전극 중 어느 한쪽 등을 들 수 있다. 상기 발광 디바이스의 한 쌍의 전극 중 어느 한쪽은 발광 디바이스의 음극 및 양극 중 한쪽으로서의 기능을 가지기 때문에, 발광 디바이스의 한 쌍의 전극 중 어느 한쪽에 사용되는 도전성 재료는 음극 또는 양극에 적합한 일함수를 가진다. 그러므로, 발광 디바이스의 한 쌍의 전극 중 어느 한쪽에 사용되는 도전성 재료는 저항률이 높은 경우가 있다.
또한 발광 디바이스의 한 쌍의 전극 중 한쪽으로서 상부 전극이 있지만, 상기 상부 전극은 복수의 발광 디바이스 간에서 분단되지 않고 연속된다. 상기 연속된 전극을 본 명세서 등에서는 '공통 전극'이라고 부르고, 공통 전극은 표시 장치가 대형화됨에 따라 형성해야 할 면적이 확대되어, 공통 전극의 단부에 인가되는 전압과, 공통 전극의 중심에 인가되는 전압에 차이가 생기기 쉬워진다. 상기 보조 배선의 설명에서의 '전압 강하'의 구체적인 예가 상기 전압의 차이이며, '주 전극'의 구체적인 예가 공통 전극이다.
상기 '전압 강하'를 억제하기 위하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 보조 배선을 공통 전극에 전기적으로 접속시킨다. 상기 보조 배선이 공통 전극에 전기적으로 접속됨으로써, 보조 배선이 공통 전극에 전기적으로 접속되지 않은 상태보다 전압 강하가 억제되므로, 상기 보조 배선은 공통 전극에서 일어날 수 있는 전압 강하를 억제하는 보조 기능을 가진다고 할 수 있다.
보조 배선은 이의 형상으로부터 보조 전극이라고 기재하는 경우도 있지만, 본 명세서 등에서는 공통 전극에서 일어날 수 있는 전압 강하를 억제하는 기능을 가지기만 하면, 어떤 형상이어도 좋다. 또한 본 명세서 등에서는 보조 배선을 사용하여 본 발명의 일 형태에 대하여 설명하는 것으로 한다.
보조 배선에 사용되는 도전성 재료로서 알루미늄, 구리, 은, 금, 백금, 크로뮴, 몰리브데넘 등의 금속을 사용할 수 있다. 또한 도전성 재료에는 상기 금속의 합금을 사용할 수도 있다. 상술한 금속 및 금속의 합금은 저항률이 낮아 바람직하다. 구체적으로는 금속 및 금속의 합금은 공통 전극에 사용되는 도전성 재료보다 도전율을 낮출 수 있다. 이와 같은 도전성 재료를 사용하여 보조 배선을 단층 구조 또는 적층 구조로 할 수 있다. 또한 적층 구조로 하는 경우, 적어도 하나의 층에 상술한 도전성 재료를 사용하면 좋다. 상기 도전성 재료는 금속 및 금속의 합금이며 비투광성을 가지는 도전성 재료이지만, 보조 배선에 적용된 경우에도 표시 장치의 성능은 전혀 저하되지 않는다. 즉 보조 배선은 공통 전극과 달리 배치 또는 형상의 자유도가 높기 때문에, 예를 들어 표시 장치의 성능을 저하시키지 않는 배치 또는 형상으로 할 수도 있다. 또한 상기 도전성 재료를 사용한 보조 배선의 제작 방법은 전혀 한정되지 않는다.
보조 배선에 사용되는 도전성 재료로서 투광성을 가지는 도전성 재료를 사용하여도 좋은 것은 말할 나위도 없다. 투광성을 가지는 도전성 재료로서 구체적으로는 인듐과 주석을 포함하는 산화물(인듐 주석 산화물, In-Sn 산화물, ITO라고도 함), 인듐과 실리콘과 주석을 포함하는 산화물(In-Si-Sn 산화물, ITSO라고도 함), 인듐과 아연을 포함하는 산화물(인듐 아연 산화물, In-Zn 산화물이라고도 함), 또는 인듐과 텅스텐과 아연을 포함하는 산화물(In-W-Zn 산화물이라고도 함) 등을 사용할 수 있다. 이와 같은 도전성 재료를 사용하여 보조 배선을 단층 구조 또는 적층 구조로 할 수 있다. 또한 적층 구조로 하는 경우, 적어도 하나의 층에 상술한 도전성 재료를 사용하는 것이 좋다. 상기 도전성 재료는 투광성을 가지는 도전성 재료이기 때문에 보조 배선에 적용된 경우에도 표시 장치의 성능은 전혀 저하하지 않는다. 상술한 바와 같이 보조 배선은 공통 전극과 달리 배치 또는 형상의 자유도가 높기 때문에, 투광성을 가지는 도전성 재료를 사용한 경우에도, 표시 장치의 성능을 저하시키지 않는 배치 또는 형상으로 하여도 좋다. 또한 상기 도전성 재료를 사용한 보조 배선의 제작 방법은 전혀 한정되지 않는다.
보조 배선에는 도전성 폴리머 등의 유기 재료를 사용하여도 좋고, 카본 블랙 등의 무기 재료를 사용하여도 좋다. 도전성 폴리머 및 카본 블랙은 도전성을 나타낼 수 있다. 도전성 폴리머와 같은 유기 재료를 사용하면, 단면에서 보았을 때의 보조 배선의 높이를 크게 할 수 있다. 이와 같은 재료를 사용하여 보조 배선을 단층 구조 또는 적층 구조로 할 수 있다. 또한 적층 구조로 하는 경우, 적어도 하나의 층에 상술한 재료를 사용하는 것이 좋다. 또한 상기 재료를 사용한 보조 배선의 제작 방법은 전혀 한정되지 않는다.
보조 배선에 사용되는 도전성 재료의 저항률이 공통 전극에 사용되는 도전성 재료의 저항률보다 낮다는 관계가 충족되는 것이 바람직하다. 다만 보조 배선의 배치 또는 형상의 자유도가 높기 때문에, 단면에서 보았을 때의 보조 배선의 두께, 즉 높이를 크게 하는 등의 방법으로 전압 강하를 충분히 억제할 수 있다. 또한 상면에서 보았을 때(이를 '평면에서 보았을 때'라고 표기함)의 보조 배선의 면적을 확대하는 등의 방법으로 전압 강하를 충분히 억제할 수 있다. 이들의 경우, 상기 저항률의 관계는 충족되지 않아도 된다.
<톱 이미션 구조>
본 발명의 일 형태인 표시 장치에는 톱 이미션 구조를 사용하는 것이 바람직하다. 톱 이미션 구조에서는 발광 디바이스의 한 쌍의 전극 중 광이 사출되는 측에 위치하는 전극은 투광성을 가질 필요가 있으며, 본 명세서 등에서 '투광성'이란 적어도 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광)이 통과하는 것을 가리키고, 40% 이상의 투과율을 가지는 것이 요구된다. 또한 상기 전극을 공통 전극으로 함으로써 제작 방법이 간략화되어, 표시 장치의 수율이 향상되기 때문에 바람직하다. 이들을 감안하면 투광성을 가지는 공통 전극을 얻기 위해서는 투광성을 가지는 도전성 재료를 사용하여 공통 전극을 형성하는 구성 A 또는 투광성을 가지지 않는 도전성 재료를 박막화하여 이를 공통 전극으로 사용하는 구성 B 등이 생각된다. 그러나 구성 A와 같이 투광성을 가지는 도전성 재료는 저항률이 높은 경우가 있어 전압 강하가 우려된다. 또한 구성 B와 같이 박막화하는 경우에도 공통 전극의 저항이 높아지므로 전압 강하가 우려된다. 공통 전극에서 전압 강하가 일어나면, 표시 장치의 화소부 내, 즉 표시면 내의 전위 분포가 불균일해져, 발광 디바이스의 휘도에 편차가 생긴다. 휘도의 편차는 표시 품질 저하로 이어진다. 이와 같이 본 발명의 일 형태인 표시 장치가 톱 이미션 구조를 가지는 경우, 본 발명의 일 형태인 보조 배선은 현저한 효과를 나타낸다.
또한 본 발명의 일 형태인 표시 장치가 보텀 이미션 구조를 가지는 경우에도, 공통 전극에 전기적으로 접속되는 보조 배선을 포함함으로써 전압 강하 억제의 효과를 나타낼 수 있는 것은 말할 나위도 없다.
<촬상 기능>
본 발명의 일 형태인 표시 장치는 화소부에 수광 디바이스(수광 소자라고도 기재함)를 가짐으로써 촬상 기능을 부가할 수 있다. 수광 디바이스를 화소부에 제공한 구성은 수광 디바이스를 표시 장치의 외부에 제공한 구성에 비하여 부품 점수를 줄일 수 있으므로, 표시 장치의 비용 절감 또는 소형화를 달성할 수 있어 바람직하다.
촬상 기능에 있어서 검출 감도를 높이기 위해서는 검출광 이외를 수광하지 않는 구성이 바람직하다. 상술한 바와 같이 수광 디바이스를 화소부에 제공하면, 수광 디바이스를 외부에 제공한 경우에 비하여 상기 수광 디바이스와 발광 디바이스의 거리가 가까워지기 때문에, 발광 디바이스로부터 방출된 광의 일부를 수광 디바이스가 수광하는 경우가 있다. 또한 광의 일부란 발광 디바이스로부터 방출된 광이 통과하는 각 층의 계면 등에서 반사 또는 산란된 광을 가리키고, 이를 본 명세서 등에서는 '미광'이라고 기재한다.
본 발명의 일 형태인 표시 장치는 보조 배선에 의하여 수광 디바이스가 미광을 수광하는 것을 억제할 수 있다. 본 명세서 등에서는 이를 '미광 억제'라고 기재하는 경우가 있다. 보조 배선에 의하여 미광 억제의 효과를 높이는 구성예로서는, 수광 디바이스와 발광 디바이스 사이에 보조 배선을 위치시키는 구성 C 또는 수광 디바이스를 둘러싸도록 보조 배선을 위치시키는 구성 D를 들 수 있다. 또한 미광 억제의 효과를 높이는 보조 배선의 형상예로서, 단면에서 보았을 때의 높이가 큰 보조 배선을 사용하는 것이 좋다. 또한 미광 억제의 효과를 더 높이기 위하여, 도전성을 가지며 미광을 반사 또는 흡수할 수 있는 재료를 보조 배선에 사용하는 것이 좋다. 미광을 반사시키기 위해서는 금속 재료를 보조 배선에 사용하는 것이 좋다. 미광을 흡수시키기 위해서는 카본 블랙 등의 흑색을 나타내는 재료를 보조 배선에 사용하는 것이 좋다.
또한 본 명세서 등에서 표시 장치가 미광 억제의 효과만을 나타내면 좋고, 전압 강하를 억제할 필요가 없는 경우, 상술한 보조 배선을 '차광체'라고 부르고, 절연성 재료를 사용할 수도 있다. 차광체의 배치는 구성 C와 마찬가지로 수광 디바이스와 발광 디바이스 사이에 위치시키거나, 구성 D와 마찬가지로 수광 디바이스를 둘러싸도록 위치시키는 것이 좋다. 또한 차광체는 단면에서 보았을 때의 높이가 큰 것이 좋다. 또한 차광체에는 미광을 반사 또는 흡수하는 재료를 사용하는 것이 좋다.
상술한 설명을 감안하여 본 발명의 일 형태인 상기 표시 장치의 구체적인 예에 대하여 설명한다.
<보조 배선의 상면 구조예>
도 1의 (A) 내지 (E)에 표시 장치가 포함하는 화소부(103)의 상면도를 나타내었다. 도 1의 (A) 내지 (E)에는 X 방향과, X 방향과 교차하는 Y 방향이 기재되어 있고, 상기 방향을 사용하여 화소부(103)의 구성 등을 설명한다.
화소부(103)는 표시 영역에 위치하고, 화소(150)를 복수로 포함한다. 표시 장치는 화소부(103) 이외에 보호 회로 및/또는 구동 회로를 가지는 경우가 있다. 화소(150)는 적어도 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)를 포함한다. 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)는 각 발광 디바이스의 발광 영역에 대응하고, 예를 들어 부화소(110R)는 적색(R라고 기재하는 경우가 있음) 발광 디바이스의 발광 영역에 대응하고, 부화소(110G)는 녹색(G라고 기재하는 경우가 있음) 발광 디바이스의 발광 영역에 대응하고, 부화소(110B)는 청색(B라고 기재하는 경우가 있음) 발광 디바이스의 발광 영역에 대응한다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 상기 발광색에 한정되지 않고, 예를 들어 적색, 녹색, 및 청색의 발광 영역에 더하여 백색의 발광 영역을 가져도 좋다.
부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)는 매트릭스 형태로 배열되는(매트릭스 배열이라고 표기함) 것이 좋다. 매트릭스 배열이란 규칙적인 배열이며, 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)는 화소(150)에 나타낸 규칙적인 배열에 따라서 화소부(103) 전체에 복수로 배치된다.
적어도 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)를 포함하는 구성에 의하여 본 발명의 일 형태인 표시 장치는 풀 컬러 표시를 할 수 있다. 또한 본 실시형태에서는 표시 장치는 수광부(110S)를 포함한다. 그러므로 본 명세서 등에서는 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)에 수광부(110S)를 추가한 단위를 화소(150)라고 기재한다. 환언하면 본 명세서 등에서는 화소를 '풀 컬러 표시를 할 수 있는 최소 단위'로서 사용하기 때문에, 상기 화소에는 적어도 각 색에 대응한 부화소가 포함되고, 또한 화소에 상기 부화소 이외에 적어도 수광부가 포함되어도 좋은 것으로 한다. 다만 수광부(110S)는 모든 화소(150)에 배치할 필요는 없다. 예를 들어 복수의 화소(150)당 하나의 비율로 배치하여도 좋다. 따라서 화소(150)에 수광부(110S)가 포함되지 않아도 되고, 복수의 화소(150)당 하나의 비율로 배치된 수광부를 포함함으로써, 본 발명의 일 형태인 표시 장치는 촬상 기능을 가질 수 있다.
본 명세서 등에서 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는 부화소(110)라고 나타낸다. 부화소(110)는 하나의 발광색을 나타내는 발광 디바이스에 더하여 상기 발광 디바이스를 제어하는 스위칭 소자를 포함한다. 표시 장치는 스위칭 소자에 의하여 제어된 발광 디바이스로부터 광이 방출됨으로써 풀 컬러 표시를 수행할 수 있다. 풀 컬러 표시를 수행하기 위하여 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)는 각각 착색층을 포함하여도 좋고, 착색층으로서 예를 들어 컬러 필터 또는 색 변환층이 있다. 도 1의 (A) 내지 (E) 등에 나타낸 상면도에서는 RGB를 부기한 영역에 착색층이 중첩되는 것으로 간주하여도 좋다.
수광부(110S)는 수광 디바이스를 포함한다. 또한 수광부(110S)는 수광 디바이스를 제어하는 스위칭 소자를 포함한다. 스위칭 소자에 의하여 제어된 수광 디바이스는 광원으로부터의 광을 수광하는 기능을 가지고, 수광한 광을 전기 신호로 변환할 수 있다. 따라서 수광 디바이스를 광전 변환 디바이스라고 기재하는 경우가 있다. 수광 디바이스의 광원에는 가시광 또는 적외광을 사용할 수 있다. 가시광의 경우, 광의 파장은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 또는 적색 등의 파장의 광이 있다. 수광 디바이스는 가시광으로서 상술한 광에서 선택된 하나 또는 2개 이상의 광을 수광할 수 있으면 좋다.
또한 각 부화소로부터 방출되는 광을 광원으로 사용하여 각 부화소로부터 방출되는 광을 수광 디바이스가 수광할 수 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 새로운 광원을 제공할 필요가 없어 바람직하다. 각 부화소로부터 방출되는 광의 하나로서 녹색(대표적인 파장은 480nm 이상 560nm 이하)이 있으며, 상기 녹색은 수광 디바이스의 검출 감도가 높은 파장에 대응하기 때문에 바람직하다.
도 1의 (A)를 사용하여 보조 배선(151)의 배치 등에 대하여 설명한다. 도 1의 (A)의 화소(150)는 부화소(110R)와, 부화소(110R)와 X 방향으로 인접한 부화소(110B)와, 부화소(110R)와 Y 방향으로 인접한 부화소(110G)와, 부화소(110B)와 Y 방향으로 인접한 수광부(110S)를 포함한다.
도 1의 (A)에 나타낸 보조 배선(151)은 부화소(110R), 부화소(110G), 부화소(110B), 및 수광부(110S)와 중첩되지 않는 영역에 제공되고, 평면에서 보았을 때 격자 형상을 가진다. 격자란 평행하게 배열된 복수의 세로선과 평행하게 배열된 복수의 가로선을 조합한 무늬의 하나이다. 도 1의 (A)의 보조 배선(151)은 가로선으로서 X 방향을 따라 연장한 영역을 가지고, 상기 영역은 평행하게 배열되고, 또한 세로선으로서 Y 방향을 따라 연장한 영역을 가지고, 상기 영역은 평행하게 배열된다.
도 1의 (A)에 나타낸 보조 배선(151)은 X 방향을 따라 연장한 영역으로서 부화소(110R)와 부화소(110G) 사이에 위치하고, 상기 영역이 부화소의 간격을 두고 평행하게 배열되어 있다. 도 1의 (A)에 나타낸 보조 배선(151)은 Y 방향을 따라 연장한 영역으로서 부화소(110R)와 부화소(110B) 사이에 위치하고, 상기 영역이 부화소의 간격을 두고 평행하게 배열되어 있다.
도 1의 (A)에는 도시하지 않은 공통 전극이 도 1의 (A)에 나타낸 보조 배선(151)에 전기적으로 접속됨으로써, 공통 전극에 기인한 전압 강하를 억제할 수 있다. 또한 도 1의 (A)에 나타낸 보조 배선(151)은 수광부(110S)를 둘러싸도록 제공된 배치이기 때문에, 미광 억제 효과를 나타낸다. 또한 미광 억제 효과만을 나타내려고 하는 경우, 상기 보조 배선을 차광체로 변경하여도 좋고, 도 1의 (A)를 참조하면 상기 차광체의 배치도 이해할 수 있다.
다음으로 도 1의 (B)를 사용하여 도 1의 (A)와 상이한 배치를 포함하는 보조 배선에 대하여 설명한다. 도 1의 (B)에는 도 1의 (A)와 같은 배열의 화소(150)를 나타내었다. 도 1의 (B)에 나타낸 보조 배선(151)은 화소부(103)에서 비스듬한 방향으로 배열된 부화소(110R) 및 수광부(110S) 등을 순차적으로 둘러싸도록 제공되어 있다. 도 1의 (B)에 나타낸 보조 배선(151)은 X 방향을 따라 연장한 영역 및 Y 방향을 따라 연장한 영역을 가지고, 상기 영역은 도 1의 (B)에 의거하여 도 1의 (A)와 마찬가지로 판독할 수 있다. 다만 도 1의 (B)의 보조 배선은 도 1의 (A)의 보조 배선에 비하여 영역이 작다.
도 1의 (B)에는 도시하지 않은 공통 전극이 도 1의 (B)에 나타낸 보조 배선(151)에 전기적으로 접속됨으로써, 공통 전극에 기인한 전압 강하를 억제할 수 있다. 또한 도 1의 (B)에 나타낸 보조 배선(151)은 수광부(110S)를 둘러싸도록 제공된 배치이기 때문에, 미광 억제 효과를 나타낸다. 또한 미광 억제 효과만을 나타내려고 하는 경우, 상기 보조 배선을 차광체로 변경하여도 좋고, 도 1의 (B)를 참조하면 상기 차광체의 배치도 이해할 수 있다.
다음으로 도 1의 (C)를 사용하여 도 1의 (A) 및 (B)와 상이한 배치를 포함하는 보조 배선을 설명한다. 도 1의 (C)는 도 1의 (A)와 같은 배열의 화소(150)를 나타내었다. 도 1의 (C)에 나타낸 보조 배선(151)은 적어도 수광부(110S)를 둘러싸도록 제공되어 있다. 도 1의 (C)에 나타낸 보조 배선(151)은 X 방향을 따라 연장한 영역 및 Y 방향을 따라 연장한 영역을 가지고, 상기 영역은 도 1의 (C)에 의거하여 도 1의 (A)와 마찬가지로 판독할 수 있다. 다만 도 1의 (C)의 보조 배선은 도 1의 (A)의 보조 배선에 비하여 포함되는 영역이 적다.
도 1의 (C)에는 도시하지 않은 공통 전극이 도 1의 (C)에 나타낸 보조 배선(151)에 전기적으로 접속됨으로써, 공통 전극에 기인한 전압 강하를 억제할 수 있다. 또한 도 1의 (C)에 나타낸 보조 배선(151)은 수광부(110S)를 둘러싸도록 제공된 배치이기 때문에, 미광 억제 효과를 나타낸다. 또한 미광 억제 효과만을 나타내려고 하는 경우, 상기 보조 배선을 차광체로 변경하여도 좋고, 도 1의 (C)를 참조하면 상기 차광체의 배치도 이해할 수 있다.
다음으로 도 1의 (D)를 사용하여 도 1의 (A) 내지 (C)와 상이한 배치를 포함하는 보조 배선을 설명한다. 도 1의 (D)는 도 1의 (A)와 같은 배열의 화소(150)를 나타내었다. 도 1의 (D)에 나타낸 보조 배선(151)은 적어도 수광부(110S)와 부화소(110G) 사이에 제공되어 있다. 도 1의 (D)에 나타낸 보조 배선(151)은 Y 방향을 따라 연장한 영역을 가지고, 상기 영역은 도 1의 (A)와 마찬가지로 도면으로부터 판독할 수 있다. 다만 도 1의 (D)의 보조 배선은 도 1의 (A)의 보조 배선에 비하여 포함되는 영역이 적다.
도 1의 (D)에는 도시하지 않은 공통 전극이 도 1의 (D)에 나타낸 보조 배선(151)에 전기적으로 접속됨으로써, 공통 전극에 기인한 전압 강하를 억제할 수 있다. 또한 도 1의 (D)에 나타낸 보조 배선(151)은 수광부(110S)와 부화소(110G) 사이에 제공된 배치이기 때문에, 미광 억제 효과를 나타낸다. 또한 미광 억제 효과만을 나타내려고 하는 경우, 상기 보조 배선을 차광체로 변경하여도 좋고, 도 1의 (D)를 참조하면 상기 차광체의 배치도 이해할 수 있다.
다음으로 도 1의 (E)를 사용하여 도 1의 (A) 내지 (D)와 상이한 배치를 포함하는 보조 배선을 설명한다. 도 1의 (E)는 도 1의 (A)와 같은 배열의 화소(150)를 나타내었다. 도 1의 (E)에 나타낸 보조 배선(151)은 적어도 수광부(110S)와 부화소(110B) 사이에 제공되어 있다. 도 1의 (E)에 나타낸 보조 배선(151)은 X 방향을 따라 연장한 영역을 가지고, 상기 영역은 도 1의 (A)와 마찬가지로 도면으로부터 판독할 수 있다. 다만 도 1의 (E)의 보조 배선은 도 1의 (A)의 보조 배선에 비하여 포함되는 영역이 적다.
도 1의 (E)에는 도시하지 않은 공통 전극이 도 1의 (E)에 나타낸 보조 배선(151)에 전기적으로 접속됨으로써, 공통 전극에 기인한 전압 강하를 억제할 수 있다. 또한 도 1의 (E)에 나타낸 보조 배선(151)은 수광부(110S)와 부화소(110B) 사이에 제공된 배치이기 때문에, 미광 억제 효과를 나타낸다. 또한 미광 억제 효과만을 나타내려고 하는 경우, 상기 보조 배선을 차광체로 변경하여도 좋고, 도 1의 (E)를 참조하면 상기 차광체의 배치도 이해할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (E)에 나타낸 보조 배선(151)의 배치는 개구율 등을 저하시키지 않는 위치이며, 적어도 수광부(110S)의 근방에 위치한다는 것이 공통되어 있다. 도 1의 (A) 내지 (E)에 나타낸 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하 억제와 미광 억제를 양립할 수 있다.
또한 보조 배선(151)에 투광성을 가지는 도전성 재료를 사용한 경우, 보조 배선(151)이 부화소 및 수광부(110S)와 중첩된 경우에도 개구율 등이 저하되지 않기 때문에, 도 1의 (A) 내지 (E)에 나타낸 보조 배선(151)의 배치에 한정되지 않는다. 다만 보조 배선(151)에 투광성을 가지는 도전성 재료를 사용하면 미광 억제가 어려워지기 때문에, 전압 강하 억제와 미광 억제를 양립하기 위해서는, 투광성을 가지는 도전성 재료와 도 1의 (A) 내지 (E)에 나타낸 보조 배선(151)을 조합하여 적층 구조의 보조 배선으로서 사용하는 것이 좋다.
<보조 배선의 단면 구조예>
다음으로 보조 배선(151) 등의 단면 구조에 대하여 설명한다. 도 2의 (A) 내지 (C)에는 도 1의 (A)에 나타낸 일점쇄선 A1-A2에 대응하는 단면도를 나타내었다. 또한 도 2의 (A) 내지 (C)에 나타낸 보조 배선(151)의 단면 구조는 도 1의 (B) 내지 (E)에 나타낸 보조 배선(151) 등의 단면 구조에도 적용할 수 있다.
도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이 기판(101) 위에 발광 디바이스가 위치한다. 예를 들어 기판(101) 위에는 부화소(110R)에 대응하는 발광 디바이스(11R)가 위치한다. 구체적으로는 기판(101) 위에 발광 디바이스(11R)의 하부 전극(111R)이 위치하고, 하부 전극(111R) 위에 발광 디바이스(11R)의 유기 화합물층(112R)이 위치하고, 유기 화합물층(112R) 위에 공통 전극(113)이 위치한다. 발광 디바이스(11R)는 공통 전극(113) 측, 즉 도 2의 (A)에 화살표로 나타낸 방향으로 광을 방출할 수 있다.
마찬가지로 부화소(110G)에 대응하여 발광 디바이스(11G)가 위치한다. 구체적으로는 기판(101) 위에 발광 디바이스(11G)의 하부 전극(111G)이 위치하고, 하부 전극(111G) 위에 발광 디바이스(11G)의 유기 화합물층(112G)이 위치하고, 유기 화합물층(112G) 위에 공통 전극(113)이 위치한다. 발광 디바이스(11G)는 공통 전극(113) 측, 즉 도 2의 (A)에 화살표로 나타낸 방향으로 광을 방출할 수 있다.
도 2의 (A)에서는 생략되어 있지만, 부화소(110B)에 대응하여 발광 디바이스(11B)가 위치한다. 구체적으로는 기판(101) 위에 발광 디바이스(11B)의 하부 전극(111B)이 위치하고, 하부 전극(111B) 위에 발광 디바이스(11B)의 유기 화합물층(112B)이 위치하고, 유기 화합물층(112B) 위에 공통 전극(113)이 위치한다. 발광 디바이스(11B)는 공통 전극(113) 측으로 광을 방출할 수 있다.
발광 디바이스(11R), 발광 디바이스(11G), 및 발광 디바이스(11B)에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는 발광 디바이스(11)라고 나타내는 경우가 있다.
유기 화합물층(112R), 유기 화합물층(112G), 및 유기 화합물층(112B)에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는 유기 화합물층(112)이라고 나타내는 경우가 있다.
도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이 수광부(110S)에 대응하여 수광 디바이스(11S)가 위치한다. 구체적으로는 기판(101) 위에 수광 디바이스(11S)의 하부 전극(111S)이 위치하고, 하부 전극(111S) 위에 수광 디바이스(11S)의 활성층(112S)이 위치하고, 활성층(112S) 위에 공통 전극(113)이 위치한다. 수광 디바이스(11S)는 도 2의 (A)에 화살표로 나타낸 바와 같이 광을 수광할 수 있다.
공통 전극(113)은 각 발광 디바이스에 포함되는 공통층이다. 도 2의 (A)에서는 수광 디바이스(11S)에도 공통 전극(113)이 포함되는 것으로 한다.
하부 전극(111R), 하부 전극(111G), 하부 전극(111B), 및 하부 전극(111S)을 구별하지 않고 나타내는 경우에는 하부 전극(111)이라고 기재하는 경우가 있다.
본 발명의 일 형태인 표시 장치에 톱 이미션 구조를 적용하는 경우, 공통 전극(113)의 가시광 투과율이 높은 것이 요구된다. 공통 전극(113)은 구체적으로는 가시광을 40% 이상 투과시킬 수 있으면 좋다.
또한 하부 전극(111)이 가시광을 40% 이상 투과시켜도 좋다. 이 경우, 본 발명의 일 형태인 표시 장치는 보텀 이미션형이 된다. 보텀 이미션형 표시 장치에서도 보조 배선을 제공함으로써 전압 강하를 억제할 수 있다.
또한 공통 전극(113)과 마찬가지로 하부 전극(111)에도 가시광을 40% 이상 투과시키는 재료를 적용한 경우, 본 발명의 일 형태인 표시 장치는 기판(101)의 위아래 방향, 즉 양쪽 방향으로 광을 발하는 듀얼 이미션형 표시 장치가 된다. 듀얼 이미션형 표시 장치는 투명 디스플레이라고 기재할 수 있다. 듀얼 이미션형 표시 장치에서도 보조 배선을 제공함으로써 전압 강하를 억제할 수 있다.
톱 이미션 구조에서 발광 디바이스로부터의 미광은 공통 전극(113)보다 위쪽의 층에서의 산란 또는 반사를 요인으로 발생하는 경우가 많다. 그러므로 미광을 억제하기 위해서는 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이 공통 전극(113) 위에 보조 배선(151)을 제공하는 것이 좋다. 또한 도 1의 (A) 등에 나타낸 바와 같이 표시 장치의 개구율을 저하시키지 않는 등의 효과를 얻기 위하여 보조 배선(151)은 공통 전극(113) 상에서 발광 디바이스 및 수광 디바이스와 중첩되지 않는 영역에 위치한다.
<절연층(126)>
각 발광 디바이스 사이 및 발광 디바이스와 수광 디바이스 사이에는 도 2의 (A)에 나타낸 바와 같이 절연층(126)이 위치하는 것이 바람직하다. 이 경우, 보조 배선(151)은 절연층(126)과 중첩되도록 위치하면 좋다. 절연층(126)에 의하여 각 발광 디바이스의 유기 화합물층을 분리시킬 수 있어, 발광 디바이스 간의 크로스토크를 억제할 수 있다.
도 2의 (A)에서는 절연층(126)의 상면은 유기 화합물층(112)의 상면과 실질적으로 일치 또는 일치하도록 나타내었다. 이와 같은 위치 관계를 충족시키면 공통 전극(113)이 절단되지 않으므로 바람직하다.
도 2의 (A)에서는 도시하지 않았지만 공통 전극(113)이 절단되지 않기 위하여, 절연층(126)의 상면이 유기 화합물층(112)의 상면보다 위에 위치하여도 좋다. 이 경우, 절연층(126)의 단부는 유기 화합물층(112)의 중심을 향하여 서서히 얇아지는 것이 좋다. 서서히 얇아지는 형상을 테이퍼 형상이라고 기재하는 경우가 있다.
도 2의 (A)에서는 도시하지 않았지만 절연층(126)의 중앙부는 절연층(126)의 단부보다 위에 위치하고, 단부에 비하여 부풀어 오른 영역을 중앙부에 가지는 것이 더 바람직하다. 이와 같은 절연층(126) 위에 공통 전극(113)을 제공하면 공통 전극(113)의 절단이 억제된다.
도 2의 (A)에서는 보조 배선(151)이 공통 전극(113)의 상면과 접하는 영역을 가지지만, 보조 배선(151)이 공통 전극(113)에 대한 전기적인 접속을 확보할 수 있으면 전압 강하를 억제할 수 있다.
<수광 디바이스>
도 2의 (A)에 나타낸 수광 디바이스(11S)에서는 각 발광 디바이스(11)로부터 방출되는 광을 검출광으로 할 수 있다. 이 경우, 검출광은 가시광이 된다. 가시광 중 녹색(대표적인 파장은 480nm 이상 560nm 이하)을 사용하면, 수광 디바이스(11S)의 감도가 높아 바람직하다. 그러므로, 수광 디바이스(11S)는 발광 디바이스(11G)에 인접하여 배치되는 것이 바람직하다. 한편 발광 디바이스(11G)로부터의 광이 미광이 되고, 수광 디바이스(11S)가 미광을 수광하면 검출 감도가 저하된다. 그러므로 보조 배선(151)은 적어도 수광 디바이스(11S)와 검출광을 발하는 발광 디바이스인 발광 디바이스(11G) 사이의 영역에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 보조 배선(151)에 의하여 공통 전극(113)에 기인한 전압 강하를 억제하면서 미광 억제 효과를 나타낼 수 있다.
다음으로 도 2의 (B)를 사용하여 도 2의 (A)와 상이한 단면 구조를 가지는 보조 배선을 설명한다. 도 2의 (B)에는 적층 구조를 가지는 보조 배선(151)을 나타내었다. 적층 구조의 아래쪽 층에 대응하는 제 1 보조 배선(151a)은 도 2의 (A)의 보조 배선(151)과 마찬가지로 제공할 수 있다. 제 1 보조 배선(151a) 위에 위치하는 제 2 보조 배선(151b)에는 투광성을 가지는 도전성 재료를 사용하는 것이 좋다. 제 2 보조 배선(151b)은 발광 디바이스와 중첩되는 영역을 가지도록 제공할 수 있다. 투광성을 가지는 도전성 재료는 저항률이 높은 경우가 있기 때문에, 제 2 보조 배선(151b)의 막 두께를 제 1 보조 배선(151a)보다 두껍게 하여도 좋다. 적층 구조를 가지는 보조 배선(151)은 공통 전극(113)에 기인한 전압 강하를 억제하면서 미광 억제 효과를 나타낸다.
도 2의 (B)에서 적층 구조를 가지는 보조 배선 이외의 구성은 도 2의 (A)와 같다.
다음으로 도 2의 (C)를 사용하여 도 2의 (A) 및 (B)와 상이한 단면 구조를 가지는 보조 배선을 설명한다. 도 2의 (C)에는 적층 구조를 가지는 보조 배선(151)으로서, 도 2의 (B)의 보조 배선(151)과 적층 순서가 상이한 것을 나타내었다. 구체적으로는 도 2의 (C)에서는 제 2 보조 배선(151b) 위에 제 1 보조 배선(151a)이 위치한다. 제 1 보조 배선(151a) 및 제 2 보조 배선(151b)의 재료 등은 도 2의 (B)와 같다. 적층 구조를 가지는 보조 배선(151)은 공통 전극(113)의 전압 강하를 억제하면서 미광의 수광을 억제할 수 있다.
도 2의 (C)에서 적층 구조를 가지는 보조 배선 이외의 구성은 도 2의 (A)와 마찬가지이다.
도 2의 (A) 내지 (C)에 나타낸 바와 같은 단면 구조의 보조 배선(151)을 포함하기 때문에, 공통 전극(113)에 기인한 전압 강하를 억제할 수 있어, 표시 품질을 향상할 수 있다. 또한 보조 배선(151)은 공통 전극(113) 위에 위치하는 영역을 가지기 때문에, 미광 억제의 효과를 나타내어 수광 디바이스의 검출 감도를 높일 수 있다. 또한 절연층(126)에 의하여 유기 화합물층을 절단할 수 있기 때문에, 크로스토크 등을 억제할 수 있다. 또한 유기 화합물층을 미세 가공할 수 있기 때문에, 고정세의 표시 장치를 제공할 수 있다.
[구체적인 예]
상이한 색의 광을 발하는 발광 디바이스를 구분하여 형성하는 SBS 구조를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 설명한다.
[구체적인 예 1]
도 3의 (A) 내지 (C)를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 1에 대하여 설명한다. 표시 장치(100)는 화소부(103)와 접속부(140)를 포함한다. 화소부(103)는 복수의 화소(150)를 포함한다. 화소(150)는 복수의 부화소(110)를 포함하고, 예를 들어 부화소(110R)는 적색을 나타내는 발광 디바이스(11R)를 포함하고, 부화소(110G)는 녹색을 나타내는 발광 디바이스(11G)를 포함하고, 부화소(110B)는 청색을 나타내는 발광 디바이스(11B)를 포함한다. 또한 화소(150)는 수광부(110S)를 포함하고, 수광부(110S)는 수광 디바이스(11S)를 포함한다.
도 3의 (A)에서는 발광 디바이스(11R), 발광 디바이스(11G), 발광 디바이스(11B), 및 수광 디바이스(11S)에 대응하는 영역에 R, G, B, S의 부호를 부기하였다. 도 3의 (A)의 배열은 도 1의 (A) 등에 나타낸 배열과 마찬가지로 규칙적인 배열이다.
발광 디바이스(11R), 발광 디바이스(11G), 및 발광 디바이스(11B)로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode), 또는 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 발광 디바이스에 포함되는 발광 물질로서는 형광을 발하는 물질(형광 재료), 인광을 발하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료) 등을 들 수 있다.
또한 도 3의 (A)에 나타낸 접속부(140)는 공통 전극(113)에 전기적으로 접속되는 접속 전극(111C)을 포함하는 영역이다. 공통 전극(113)은 화소부(103)의 단부를 넘어 접속부(140)까지 연장되는 것이 좋다. 도 3의 (A)에서는 접속부(140)까지 연장된 공통 전극(113)을 점선으로 나타내었다. 접속 전극(111C)은 공통 전극(113)에 공급하기 위한 전위가 인가된다. 공통 전극(113)에 기인한 전압 강하가 일어나면, 상기 전위의 값에 편차가 생긴다. 본 실시형태의 표시 장치는 적어도 화소(150)에서 보조 배선(151)을 포함하기 때문에, 상기 전위의 값에 편차가 생기지 않으므로 바람직하다. 보조 배선(151)은 화소부(103)뿐만 아니라 접속부(140)에도 제공할 수 있다.
접속 전극(111C)은 화소부(103)의 외주를 따라 제공할 수 있다. 예를 들어 화소부(103)의 외주의 1변을 따라 접속 전극(111C)을 제공하여도 좋고, 화소부(103)의 외주의 2변 이상에 걸쳐 접속 전극(111C)을 제공하여도 좋다. 즉 화소부(103)의 상면 형상이 직사각형인 경우에는 접속 전극(111C)의 상면 형상은 외주의 1변을 따르는 띠 형상, 외주의 2변을 따르는 L자 형상, 외주의 3변을 따르는 디귿자 형상, 또는 외주의 4변을 따르는 사각형 등으로 할 수 있다.
도 3의 (B), (C)는 각각 도 3의 (A)에서의 일점쇄선 A1-A2, 일점쇄선 A3-A4에 대응하는 단면도이다. 도 3의 (B)에는 발광 디바이스(11R), 발광 디바이스(11G), 및 수광 디바이스(11S)의 단면도를 나타내고, 도 3의 (C)에는 접속 전극(111C)의 단면도를 나타내었다.
발광 디바이스(11R)는 하부 전극(111R), 유기 화합물층(112R), 공통층(114), 및 공통 전극(113)을 포함한다. 발광 디바이스(11G)는 하부 전극(111G), 유기 화합물층(112G), 공통층(114), 및 공통 전극(113)을 포함한다. 발광 디바이스(11B)는 하부 전극(111B), 유기 화합물층(112B), 공통층(114), 및 공통 전극(113)을 포함한다. 공통층(114)에 사용할 수 있는 기능층은 예를 들어 전자 주입층이다. 또한 하부 전극은 트랜지스터에 전기적으로 접속되는 전극이고, 화소 전극이라고 기재하는 경우가 있다. 또한 하부 전극은 발광 디바이스의 양극 및 음극 중 한쪽으로서 기능하고, 양극 또는 음극이라고 기재하는 경우가 있다.
유기 화합물층(112R)은 적어도 적색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 발하는 발광성의 유기 화합물을 포함한다. 유기 화합물층(112G)은 적어도 녹색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 발하는 발광성의 유기 화합물을 포함한다. 유기 화합물층(112B)은 적어도 청색의 파장 영역에 강도를 가지는 광을 발하는 발광성의 유기 화합물을 포함한다. 발광성의 유기 화합물을 포함하는 층은 발광층이라고 기재할 수 있다.
유기 화합물층(112) 및 공통층(114)은 각각 독립적으로 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 정공 주입층, 및 정공 수송층에서 선택된 하나 또는 2개 이상을 가질 수 있다. 전자 주입층, 전자 수송층, 발광층, 정공 주입층, 및 정공 수송층은 기능층이라고 기재하는 경우가 있다. 2개 이상 포함한다는 것은 상이한 기능층을 조합하여 2개 이상 포함하는 경우와, 같은 기능층으로서 상이한 재료를 포함하는 층을 조합하여 2층 이상 포함하는 경우를 포함한다. 기능층에 사용할 수 있는 구체적인 재료는 나중에 설명한다.
본 실시형태에서 유기 화합물층(112)은 하부 전극(111) 측으로부터 순차적으로 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층이 적층된 구조를 가지고, 공통층(114)은 전자 주입층을 포함하는 구성으로 한다.
또한 기능층은 각 기능을 발휘할 수 있으면 좋고, 유기 화합물을 반드시 포함할 필요는 없다. 예를 들어 전자 주입층 등에는 무기 화합물 또는 무기물만을 포함하는 막을 사용할 수 있다.
하부 전극(111R), 하부 전극(111G), 및 하부 전극(111B)은 각 발광 디바이스에 제공되어 있다. 또한 공통 전극(113) 및 공통층(114)은 각 발광 디바이스에서 공유되는 하나의 연속적인 층으로서 제공되어 있다. 각 하부 전극에 반사성을 가지는 도전막을 사용하고, 공통 전극(113)에 가시광에 대하여 투과성을 가지는 도전막을 사용함으로써, 톱 이미션형 구조의 표시 장치로 할 수 있다.
하부 전극(111)의 단부는 테이퍼 형상을 가지는 것이 바람직하다. 본 명세서 등에서 '테이퍼 형상'이란 구조의 측면의 적어도 일부가 기판면 또는 피형성면에 대하여 기울어져 제공되어 있는 형상을 가리킨다. 예를 들어 기울어진 측면과 기판면이 이루는 각(테이퍼각이라고도 함)이 90° 미만인 영역이 확인될 수 있으면 상기 구조가 테이퍼 형상을 가진다고 하여도 좋다. 또한 구조에서의 기울어진 측면이 미세한 곡률을 포함하는 실질적 평면 형상 또는 미세한 요철을 포함하는 실질적 평면 형상인 경우에도 테이퍼 형상이라고 불러도 좋다.
유기 화합물층(112)의 단부는 하부 전극(111)의 단부를 넘은 영역에 위치하는 것이 좋고, 하부 전극(111)의 단부가 테이퍼 형상을 가지는 경우, 유기 화합물층(112)은 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가진다. 하부 전극(111)의 측면이 테이퍼 형상이 됨으로써 유기 화합물층 등의 피복성이 높아진다. 또한 하부 전극(111)의 측면이 테이퍼 형상이 됨으로써 제작 공정 중의 이물질(예를 들어 먼지 또는 파티클 등이라고도 함)을 세정 등의 처리에 의하여 제거하는 것이 용이해지므로 바람직하다.
유기 화합물층(112)은 포토리소그래피법으로 가공된 것이다. 그러므로 유기 화합물층(112)의 단부가 기판면 또는 피형성면과 이루는 각은 90°에 가까운 형상이 되고, 유기 화합물층(112)의 단부는 테이퍼 형상을 가지지 않는 경우가 있다. 이와 같은 유기 화합물층(112)의 단부는 하부 전극(111)의 단부를 넘은 영역에 위치하는 것이 좋다.
단부가 테이퍼 형상을 가지지 않는 유기 화합물층 사이, 구체적으로는 인접한 2개의 발광 디바이스 사이에는 절연층(126)을 배치하는 것이 바람직하다. 절연층(126)은 적어도 인접한 2개의 유기 화합물층(112) 사이를 메우도록 제공되어 있다. 절연층(126)은 유기 화합물층(112)의 단부와 중첩되는 영역을 가지는 것이 더 바람직하다. 절연층(126)의 일부가 유기 화합물층(112)과 중첩되도록 배치되면, 절연층(126)의 상부와, 절연층(126)을 형성한 후의 발광 디바이스의 높이의 차이를 작게 할 수 있다. 절연층(126)이 박리되기 쉬워질 경우가 있기 때문에, 상기 차이는 작은 것이 좋다.
단면에서 보았을 때 절연층(126)의 상부는 볼록상, 바람직하게는 매끈한 볼록상을 가지는 것이 좋다. 볼록상을 가지는 상부는 절연층(126)에서 중앙부가 단부에 비하여 부풀어 오른 형상이라고 기재할 수도 있다.
중앙부가 단부에 비하여 부풀어 오른 형상의 절연층(126)을 덮어 공통층(114) 및 공통 전극(113)이 제공됨으로써, 적어도 공통층(114) 및 공통 전극(113)의 절단을 억제할 수 있다.
또한 절연층(126)을 형성하는 단계 전에 유기 화합물층(112)의 측면에 접하여 절연층(125)이 제공되어 있는 것이 좋다. 절연층(125)은 절연층(126)과 유기 화합물층(112) 사이에 위치하고, 절연층(126)이 유기 화합물층(112)에 접하는 것을 방지하기 위한 보호막으로서 기능한다. 유기 화합물층(112)과 절연층(126)이 접하면 절연층(126)의 형성 또는 가공 시에 사용되는 유기 용매 등으로 인하여 유기 화합물층(112)이 용해될 가능성이 있다. 그러므로 본 실시형태에 나타낸 바와 같이 유기 화합물층(112)과 절연층(126) 사이에 절연층(125)을 제공하는 구성으로 함으로써, 유기 화합물층(112)을 보호할 수 있다.
절연층(125)은 무기 재료를 포함한 절연층으로 할 수 있다. 절연층(125)으로서는 예를 들어 산화 절연막, 질화 절연막, 산화질화 절연막, 및 질화산화 절연막 등의 무기 절연막을 사용할 수 있다. 절연층(125)은 단층 구조를 가져도 좋고, 적층 구조를 가져도 좋다. 산화 절연막으로서는 산화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화 마그네슘막, 인듐 갈륨 아연 산화물막, 산화 갈륨막, 산화 저마늄막, 산화 이트륨막, 산화 지르코늄막, 산화 란타넘막, 산화 네오디뮴막, 산화 하프늄막, 및 산화 탄탈럼막 등을 들 수 있다. 질화 절연막으로서는 질화 실리콘막 및 질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 산화질화 절연막으로서는 산화질화 실리콘막, 산화질화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 질화산화 절연막으로서는 질화산화 실리콘막, 질화산화 알루미늄막 등을 들 수 있다. 특히 ALD법으로 형성한 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막 등의 산화 금속막, 또는 산화 실리콘막 등의 무기 절연막을 절연층(125)에 적용함으로써, 핀홀이 적고 유기 화합물층을 보호하는 기능이 우수한 절연층(125)을 형성할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 산화질화물이란 그 조성에서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화물이란 그 조성에서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다. 예를 들어 산화질화 실리콘이라고 기재한 경우에는, 그 조성에서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화 실리콘이라고 기재한 경우에는, 그 조성에서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다.
절연층(125)의 형성에는 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등을 사용할 수 있다. 절연층(125)은 피복성이 양호한 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
절연층(126)으로서는 유기 재료를 포함하는 절연층을 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 절연층(126)으로서 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실리콘(silicone) 수지, 실록세인 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등의 유기 재료를 적용할 수 있다. 또한 절연층(126)으로서 폴리바이닐알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 재료를 사용하여도 좋다.
또한 절연층(126)으로서 감광성 수지를 사용할 수 있다. 감광성 수지로서는 포토레지스트를 사용하여도 좋다. 감광성 수지로서는 포지티브형 재료 또는 네거티브형 재료를 사용할 수 있다.
절연층(126)에는 감광성을 가지는 재료의 출발 재료를 희석액으로 2배 이상 10배 이하, 바람직하게는 2배 이상 4배 이하로 희석한 것을 사용하는 것이 좋다. 상기 출발 재료의 원액을 사용하면, 절연층(126)의 막 두께는 0.8μm 이상 1.2μm 이하가 된다. 희석액으로 2배로 희석한 출발 재료를 사용하면 절연층(126)의 막 두께는 0.4μm 이상 0.6μm 이하가 된다. 희석액으로 3배로 희석한 출발 재료를 사용하면 절연층(126)의 막 두께는 0.5μm 이상 0.7μm 이하가 된다. 희석한 출발 재료를 사용하면 막 두께를 작게 할 수 있어, 절연층(126)으로부터의 탈가스의 방출량을 억제할 수 있다. 출발 재료의 점도가 3cP 이상 10cP 이하, 바람직하게는 5cP 이상 7cP 이하가 되면 막 두께를 작게 할 수 있다.
절연층(126)으로서 감광성을 가지는 재료를 사용하는 경우, 노광 및 현상을 수행함으로써, 가공된 절연층(126)을 형성할 수 있다. 가공된 절연층(126)의 표면은 둥그스름한 형상 또는 요철 형상을 가지는 경우가 있다. 또한 가공된 절연층(126)의 표면의 높이를 조정하기 위하여 식각을 수행하여도 좋다. 절연층(126)을 산소 플라스마를 사용한 애싱에 의하여 가공하여 표면의 높이를 조정할 수 있다.
절연층(126)은 가시광을 흡수하는 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 가시광을 흡수하는 재료를 사용하면 보조 전극과 함께 미광 억제 효과를 발휘할 수 있다. 예를 들어 절연층(126) 자체가 가시광을 흡수하는 재료로 구성되어도 좋고, 절연층(126)이 가시광을 흡수하는 안료를 포함하여도 좋다. 절연층(126)으로서는 예를 들어 적색, 청색, 또는 녹색의 광을 투과시키고, 다른 광을 흡수하는 컬러 필터로서 사용할 수 있는 수지, 또는 카본 블랙을 안료로서 포함하고, 블랙 매트릭스로서 기능하는 수지 등을 사용할 수도 있다.
절연층(126)의 상부는 유기 화합물층(112)의 상면의 높이보다 높은 부분을 가지는 것이 바람직하다. 이로써 발광 디바이스(11)에 대하여 비스듬한 위쪽 방향으로 사출된 광까지도 흡수할 수 있어, 보조 전극과 함께 미광 억제 효과를 발휘할 수 있다.
절연층(126)은 예를 들어 스핀 코팅, 디핑, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등 습식의 성막 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 특히 스핀 코팅에 의하여 절연층(126)이 되는 유기 절연막을 형성하는 것이 바람직하다.
절연층(126)을 형성한 후, 대기 중, 85℃ 이상 120℃ 이하에서 45분 이상 100분 이하의 가열 처리를 실시하는 것이 좋다. 이로써 절연층(126)으로부터의 탈수 또는 탈기를 수행할 수 있다.
또한 절연층(125)과 절연층(126) 사이에 반사막(예를 들어 은, 팔라듐, 구리, 타이타늄, 및 알루미늄 등 중에서 선택되는 하나 또는 복수를 포함하는 금속막)을 제공하여도 좋다. 예를 들어 절연층(125)을 형성한 후, 상기 반사막을 형성할 수 있다. 상기 반사막에 의하여 발광층으로부터 사출되는 광을 반사시키는 구성으로 할 수 있다. 이로써 광 추출 효율을 향상시킬 수 있다.
또한 도 3의 (B)에 나타낸 바와 같이 절연층(125)과 유기 화합물층(112)의 상면 사이에 절연층(128)이 제공되어 있어도 좋다. 절연층(128)은 유기 화합물층(112)의 식각 시에 유기 화합물층(112)을 보호하기 위한 보호층(희생층이라고도 함)의 일부가 잔존한 것이다. 절연층(128)에는 상기 절연층(125)에 사용할 수 있는 재료를 사용하는 것이 좋다. 특히 절연층(128)과 절연층(125)에 같은 재료를 사용하면, 가공이 용이해지기 때문에 바람직하다. 예를 들어 절연층(128)과 절연층(125)은 모두 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 또는 산화 실리콘막을 가지는 것이 좋다.
절연층(125), 절연층(126), 및 절연층(128)은 모두 발광 디바이스들 간에 위치하는 절연층이고, 본 명세서 등에서는 이들을 통틀어 '절연 적층체'라고 기재하는 경우가 있다. 절연 적층체 위에 공통층(114) 및 공통 전극(113)이 제공되기 때문에, 공통층(114) 및 공통 전극(113)이 절단되지 않도록 절연 적층체의 단부가 테이퍼 형상을 가지는 것이 좋다. 절연 적층체의 단부가 테이퍼 형상을 가지기 위해서는 절연층(125)의 단부가 테이퍼 형상을 가져도 좋고, 절연층(126)의 단부가 테이퍼 형상을 가져도 좋고, 절연층(128)의 단부가 테이퍼 형상을 가져도 좋고, 절연층(125), 절연층(126), 및 절연층(128)의 단부가 모두 테이퍼 형상을 가져도 좋다. 복수의 절연층으로 테이퍼 형상을 구성하는 경우, 각 절연층의 단부의 테이퍼 형상이 연속적으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 절연 적층체의 중앙부는 상면에 둥그스름한 형상을 가지는 것이 좋다. 즉 절연 적층체의 중앙부는 단부에 비하여 부풀어 오른 형상을 가진다. 상기 형상으로 하기 위하여 절연 적층체의 가장 위층에 위치하는 절연층(126)은 유기 재료를 사용하여 형성하는 것이 좋다.
또한 절연 적층체의 단부는 다양한 형상으로 할 수 있다. 예를 들어 절연 적층체의 아래쪽에 위치하는 절연층(125)이 절연층(126)으로부터 돌출되어도 좋다. 이 경우, 절연층(126)의 가공 시에 절연층(125)의 상부의 일부가 제거되는 경우가 있다. 절연층(126)으로부터 돌출된 절연층(125)의 상부의 일부가 제거되면, 공통층(114) 및 공통 전극(113)이 절단되지 않게 되는 효과가 나타난다.
절연층(128)이 절연층(126)으로부터 돌출되어도 좋다. 이 경우, 절연층(126)의 가공 시에 절연층(128)의 상부의 일부가 제거되는 경우가 있다. 절연층(126)으로부터 돌출된 절연층(128)의 상부의 일부가 제거되면, 공통층(114) 및 공통 전극(113)이 절단되지 않게 되는 효과가 있다.
절연층(128)이 절연층(126)으로부터 돌출된 경우, 절연층(128)의 아래쪽에 위치하는 절연층(125)의 단부는 절연층(128)의 단부와 일치 또는 실질적으로 일치하는 것이 좋다.
공통 전극(113) 위에는 보조 배선(151)이 제공되어 있다. 보조 배선(151)의 두께(도 3의 (B)에 Ha로 나타낸 거리)에 대하여 설명한다. 보조 배선(151)의 두께(Ha)는 보조 배선(151)의 하면에서 기판(170)까지의 거리(도 3의 (B)에 Hb로 나타낸 거리)의 1/2 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 미광 억제 효과와 전압 강하 억제의 효과를 충분히 발휘할 수 있다.
공통 전극(113) 및 보조 배선(151)은 접착층(171)에 의하여 기판(170)과 접합되어 있다. 접착층(171)에는 자외선 경화형 등의 광 경화형 접착제, 반응 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 혐기형 접착제 등의 각종 경화형 접착제를 사용할 수 있다. 또한 접착층(171)에는 접착 시트 등을 사용하여도 좋다.
도 3의 (C)에 나타낸 접속부(140)에서는 접속 전극(111C) 위에 있어서 절연층(125) 및 절연층(126)에 개구부가 제공된다. 상기 개구부를 통하여 접속 전극(111C)과 공통 전극(113)이 전기적으로 접속되어 있다. 접속 전극(111C)과 공통 전극(113)을 전기적으로 접속하기 위한 개구부는 어느 절연층에 제공하여도 좋다.
또한 도 3의 (C)에는 접속 전극(111C)이 공통 전극(113)과 접하는 영역을 가지는 접속부(140)를 나타내었지만, 접속 전극(111C) 위에 공통층(114)을 제공하고, 공통층(114) 위에 공통 전극(113)을 제공하여도 좋다. 공통층(114)에 전자 주입층 등의 캐리어 주입층을 사용한 경우 등에서는 상기 공통층(114)에 사용하는 재료의 저항률이 충분히 낮기 때문에, 접속 전극(111C)은 공통층(114)을 통하여 공통 전극(113)에 전기적으로 접속될 수 있다. 이로써 공통 전극(113)과 공통층(114)을 같은 마스크(파인 메탈 마스크와 구별하여 에어리어 마스크 또는 러프 메탈 마스크 등이라고도 함)를 사용하여 형성할 수 있기 때문에, 제조 비용을 절감할 수 있다.
아래에서는 상술한 것과 구성의 일부가 상이한 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다. 또한 이하에서는 상기 구체적인 예 1과 중복되는 부분에 대해서는 동일한 부호를 부기하고, 반복되는 설명은 하지 않는 경우가 있다.
[구체적인 예 2]
도 4의 (A)를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 2에 대하여 설명한다.
도 4의 (A)는 절연층(126)의 상부 형상이 평탄한 영역을 가지는 구성인 점이 도 3의 (B) 등과 상이하다. 절연층(126)의 단부의 구성은 도 3의 (B)와 같다. 절연층(126)에 사용되는 재료 또는 제작 조건에 따라 절연층(126)의 형상을 상이하게 할 수 있다. 상부 형상이 평탄한 절연층(126)의 상면을 덮어 공통층(114) 및 공통 전극(113)이 제공되어 있다.
절연층(126) 위에는 공통 전극(113) 등을 개재(介在)하여 보조 배선(151)이 제공되어 있다. 보조 배선(151)의 피형성면인 공통 전극(113)의 상면은 절연층(126)의 상면을 따르는 형상이 된다. 도 4의 (A)에서는 절연층(126)의 상부 형상이 평탄한 영역을 가지기 때문에 보조 배선(151)의 피형성면의 평탄성이 증가하여 보조 배선(151)을 형성하기 쉬워진다. 평탄성이 있는 피형성면의 보조 배선(151)은 높이보다 폭이 더 넓은 형상을 가질 수 있어 전압 강하를 충분히 억제할 수 있다. 이 외의 구성은 도 3의 (B) 등과 같다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제하면서 미광 억제 효과를 나타낼 수 있다.
[구체적인 예 3]
도 4의 (B)를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 3에 대하여 설명한다.
도 4의 (B)에서는 적층 구조를 가지는 보조 배선(151)이 제공되어 있다. 구체적으로는 제 1 보조 배선(151a) 위에 제 2 보조 배선(151b)이 제공되어 있다. 제 1 보조 배선(151a)은 도 4의 (A)의 보조 배선(151)과 마찬가지로 제공할 수 있다. 제 2 보조 배선(151b)은 투광성을 가지는 도전성 재료를 포함하고, 발광 디바이스와 중첩되는 영역을 가지도록 제공할 수 있다. 제 2 보조 배선(151b)의 막 두께는 제 1 보조 배선(151a)의 막 두께보다 커도 좋다. 이 외의 구성은 도 4의 (A) 등과 같다. 적층 구조의 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제하면서 미광 억제 효과를 나타낼 수 있다.
[구체적인 예 4]
도 4의 (C)를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 4에 대하여 설명한다.
도 4의 (C)에서는 적층 구조의 보조 배선(151)이 제공되어 있다. 구체적으로는 도 4의 (B)의 보조 배선(151)과 적층 순서가 상이하고, 제 2 보조 배선(151b) 위에 제 1 보조 배선(151a)이 제공되어 있다. 제 2 보조 배선(151b)은 투광성을 가지는 도전성 재료를 포함하고, 발광 디바이스와 중첩되는 영역을 가지도록 제공할 수 있다. 제 1 보조 배선(151a)은 도 4의 (A)의 보조 배선(151)과 마찬가지로 제공할 수 있다. 제 2 보조 배선(151b)의 막 두께는 제 1 보조 배선(151a)의 막 두께보다 커도 좋다. 이 외의 구성은 도 4의 (A) 등과 같다. 적층 구조의 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제하면서 미광 억제 효과를 나타낼 수 있다.
[구체적인 예 5]
도 5의 (A)를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 5에 대하여 설명한다.
도 5의 (A)에서는 기판(170)에 차광층(152)이 제공되어 있다. 보조 배선(151)은 차광층(152)과 접하는 영역을 가지는 것이 바람직하다. 이 외의 구성은 도 3의 (B) 등과 같다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제하면서 미광 억제 효과를 나타낼 수 있다.
[구체적인 예 6]
도 5의 (B)를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 6에 대하여 설명한다.
도 5의 (B)에서는 기판(170)에 적색의 광을 투과시키는 착색층(173R) 및 녹색의 광을 투과시키는 착색층(173G)이 제공되어 있다. 도 5의 (B)에서는 발광 디바이스(11B)를 생략하였지만, 발광 디바이스(11B)와 중첩되는 위치에는 청색의 광을 투과시키는 착색층(173B)이 제공되어 있다. 다만 수광 디바이스(11S)와 중첩되는 영역에는 착색층은 제공하지 않는 것이 바람직하다.
착색층(173R)의 단부는 착색층(173G)의 단부와 중첩되는 영역을 가져도 좋다. 착색층(173G)의 단부는 착색층(173B)의 단부와 중첩되는 영역을 가져도 좋다. 이들 중첩되는 영역을 차광 영역으로서 기능시킬 수 있다.
착색층(173R), 착색층(173G), 및 착색층(173B)에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는 착색층(173)이라고 나타내는 경우가 있다.
보조 배선(151)은 착색층(173)과 접하는 영역을 가지는 것이 바람직하다. 이 외의 구성은 도 3의 (B) 등과 같다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제하면서 미광 억제 효과를 나타낼 수 있다.
[구체적인 예 7]
도 5의 (C)를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 7에 대하여 설명한다.
도 5의 (C)에서는 기판(170)에 착색층(173R) 및 착색층(173G)이 제공되고, 이들이 서로 중첩되는 영역에 차광층(152)이 제공되어 있다. 보조 배선(151)은 착색층(173)과 접하는 영역을 가지는 것이 바람직하다. 이 외의 구성은 도 3의 (B) 등과 같다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제하면서 미광 억제 효과를 나타낼 수 있다.
[변형예]
구체적인 예에서는 상이한 색의 광을 발하는 발광 디바이스를 구분하여 형성하는 SBS 구조를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 설명하였다. 변형예에서는 백색광을 발하는 복수의 발광 디바이스와 착색층을 조합하여 풀 컬러 표시를 수행할 수 있는 표시 장치의 예에 대하여 설명한다. 착색층에는 컬러 필터 또는 색 변환층을 사용할 수 있다. 또한 백색 발광의 발광 디바이스는 탠덤 구조를 가지는 것이 좋지만, 싱글 구조를 가져도 좋다.
[변형예 1]
도 6의 (A)에 나타낸 표시 장치는 백색 발광의 발광 디바이스를 포함하는 점이 도 5의 (B)의 표시 장치와 주로 상이하다.
도 6의 (A)에 나타낸 표시 장치는 복수의 발광 디바이스(11W)를 포함한다. 발광 디바이스(11W)는 백색 발광을 나타내는 유기 화합물층(112W)을 포함한다. 또한 기판(170)에는 착색층(173R) 및 착색층(173G)이 제공되어 있다. 도 6의 (A)에는 나타내지 않았지만 착색층(173B)을 포함한다. 발광 디바이스(11W)로부터 사출된 백색광이 착색층(173R), 착색층(173G), 또는 착색층(173B)에 의하여 소정의 파장 영역의 광이 흡수됨으로써 착색되고, 기판(170)을 통하여 외부로 사출됨으로써, 풀 컬러 표시가 가능해진다.
[변형예 2]
도 6의 (B)는 상기 도 6의 (A)에서 예시한 구성에 차광층(152)을 적용한 예이다. 차광층(152)은 착색층(173)과 마찬가지로 기판(170) 측에 제공되어 있다. 착색층(173)은 차광층(152)과 중첩되는 영역을 가지는 것이 바람직하다. 도 6의 (B)에서는 착색층(173)이 차광층(152)들 사이에 위치하는 부분을 포함하는 경우의 예를 나타내었다.
이상이 변형예에 대한 설명이다.
구체적인 예 및 변형예에서 설명한 표시 장치는 적어도 유기 화합물층이 절단된 구성이 공통된다. 상기 구성에 의하여 누설 전류에 의한 크로스토크가 억제되고, 표시 품질이 매우 높은 화상을 표시할 수 있다. 또한 높은 개구율과 높은 정세도를 양립할 수 있다. 그러므로 헤드 마운트 디스플레이용 초소형 디스플레이(마이크로 디스플레이)에 사용할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 1인치 미만의 초소형 디스플레이부터 100인치를 넘는 초대형 디스플레이까지 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
[발광 디바이스]
다음으로 발광 디바이스에 사용할 수 있는 재료 등에 대하여 설명한다.
발광 디바이스에 있어서 광이 추출되는 측의 전극에는 투광성을 가지는 도전막을 사용하고, 광이 추출되지 않는 측의 전극에는 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 광이 추출되지 않는 측의 전극에서 가시광을 반사하는 도전막과 함께 가시광을 투과시키는 도전막을 사용하여도 좋다. 이 경우, 가시광을 반사하는 도전막과 유기 화합물층 사이에 상기 전극을 배치하는 것이 바람직하다. 즉 발광 디바이스의 발광은 상기 가시광을 반사하는 도전막에 의하여 반사되어, 표시 장치로부터 추출될 수 있으면 좋다.
발광 디바이스의 전극을 형성하는 재료로서는 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 적절히 사용할 수 있다. 구체적으로는 인듐 주석 산화물, In-Si-Sn 산화물, 인듐 아연 산화물, In-W-Zn 산화물, 알루미늄, 니켈, 및 란타넘의 합금(Al-Ni-La 합금이라고도 기재함) 등의 알루미늄을 포함하는 합금(알루미늄 합금이라고도 기재함), 은과 마그네슘의 합금(MgAg라고도 기재함), 및 은과 팔라듐과 구리의 합금(Ag-Pd-Cu, APC라고도 기재함)을 들 수 있다. 이 외에 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 코발트, 니켈, 구리, 갈륨, 아연, 인듐, 주석, 몰리브데넘, 탄탈럼, 텅스텐, 팔라듐, 금, 백금, 은, 이트륨, 네오디뮴 등의 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금을 사용할 수도 있다. 이 외에 앞에서 예시하지 않은 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(예를 들어 리튬, 세슘, 칼슘, 스트론튬), 유로퓸, 이터븀 등의 희토류 금속, 및 이들을 적절히 조합하여 포함하는 합금, 그래핀 등을 사용할 수 있다.
상기 재료 중 정공을 방출할 수 있는 것을 양극으로서 사용하고, 전자를 방출할 수 있는 것을 음극으로서 사용할 수 있다.
발광 디바이스에는 미소 광공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용되는 것이 바람직하다. 따라서 발광 디바이스가 가지는 한 쌍의 전극 중 한쪽은 가시광에 대한 투과성 및 반사성을 가지는 전극(반투과 반반사 전극)을 가지는 것이 바람직하고, 다른 쪽은 가시광에 대한 반사성을 가지는 전극(반사 전극)을 가지는 것이 바람직하다. 발광 디바이스가 마이크로캐비티 구조를 가짐으로써, 발광을 한 쌍의 전극 간에서 공진시켜, 발광 디바이스로부터 사출되는 발광을 협선화시킴으로써 더 강하게 할 수 있다.
미소 광공진기(마이크로캐비티) 구조가 적용된 경우, 한 쌍의 전극 사이의 거리는 적색, 녹색, 및 청색의 발광 디바이스 간에서 상이하다.
또한 반투과 반반사 전극에는 가시광의 일부가 투과할 정도로 반사 전극이 박막화된 것 또는 반사 전극과 가시광에 대한 투과성을 가지는 전극(투명 전극이라고도 함)의 적층 구조를 사용할 수 있다.
투명 전극의 광 투과율은 40% 이상으로 한다. 예를 들어 발광 디바이스에는 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광) 투과율이 40% 이상인 전극을 사용하는 것이 바람직하다. 반사 전극의 가시광의 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하로 한다.
발광 디바이스의 유기 화합물층은 적어도 발광층을 포함한다. 발광층은 발광 재료(발광 물질이라고도 함)를 포함하는 층이다. 발광층은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 포함할 수 있다. 발광 물질로서는 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 발광 물질로서는 근적외광을 방출하는 물질을 사용할 수도 있다.
발광 물질로서는 형광 재료, 인광 재료, TADF 재료, 퀀텀닷(quantum dot) 재료 등을 들 수 있다.
형광 재료로서는 예를 들어 피렌 유도체, 안트라센 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 카바졸 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 페난트렌 유도체, 나프탈렌 유도체 등이 있다.
인광 재료로서는 예를 들어 4H-트라이아졸 골격, 1H-트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리딘 골격을 가지는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 가지는 페닐피리딘 유도체를 리간드로서 포함하는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 백금 착체, 희토류 금속 착체 등이 있다.
발광층은 발광 물질(게스트 재료)에 더하여 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료)을 포함하여도 좋다. 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서는 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 또한 1종류 또는 복수 종류의 유기 화합물로서 양극성 재료 또는 TADF 재료를 사용하여도 좋다.
발광층은 예를 들어 인광 재료와, 들뜬 복합체를 형성하기 쉬운 정공 수송성 재료와 전자 수송성 재료의 조합을 포함하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써 들뜬 복합체로부터 발광 물질(인광 재료)로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 사용한 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 발광 물질의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체를 형성하는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활해져 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 이 구성으로 함으로써 발광 디바이스의 고효율, 저전압 구동, 장수명을 동시에 실현할 수 있다.
유기 화합물층(112)은 각각 발광층 이외의 층으로서 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 전자 차단 재료, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 포함하여도 좋다.
발광 디바이스에는 저분자 화합물 및 고분자 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있고, 무기 화합물이 포함되어도 좋다. 발광 디바이스를 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
예를 들어 유기 화합물층(112)은 각각 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 하나 이상을 포함하여도 좋다.
공통층(114)에는 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 하나 이상을 적용할 수 있다. 예를 들어 공통층(114)으로서, 캐리어 주입층(정공 주입층 또는 전자 주입층)을 형성하여도 좋다. 또한 발광 디바이스는 공통층(114)을 포함하지 않아도 된다.
정공 주입층은 양극으로부터 정공 수송층에 정공을 주입하는 층이고, 정공 주입성이 높은 재료를 포함한다. 정공 주입성이 높은 재료로서는, 방향족 아민 화합물, 및 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함한 복합 재료 등을 들 수 있다.
정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함한다. 정공 수송성 재료로서는 정공 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 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 포함한다. 전자 수송성 재료로서는 전자 이동도가 1×10-6cm2/Vs 이상인 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 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 포함한 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 그 외에 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함한 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등의 전자 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다.
이들 외의 전자 수송성 재료로서 예를 들어 비공유 전자쌍을 가지고, 전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 가지는 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 피리딘 고리, 다이아진 고리(피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리), 및 트라이아진 고리 중 적어도 하나를 가지는 화합물을 사용할 수 있다.
또한 비공유 전자쌍을 가지는 유기 화합물의 LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital) 준위가 -3.6eV 이상 -2.3eV 이하인 것이 바람직하다. 또한 일반적으로 CV(사이클릭 볼타메트리), 광전자 분광법, 광 흡수 분광법, 역광전자 분광법 등으로 유기 화합물의 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 가지는 유기 화합물에 사용할 수 있다. 또한 NBPhen은 BPhen과 비교하여 높은 유리 전이점(Tg)을 가지므로 내열성이 우수하다.
전자 주입층은 음극으로부터 전자 수송층에 전자를 주입하는 층이고, 전자 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 전자 수송성 재료와 도너성 재료(전자 공여성 재료)를 포함한 복합 재료를 사용할 수도 있다.
예를 들어 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속으로서 리튬, 세슘, 마그네슘 등이 있고, 화합물로서 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaFx, X는 임의의 수), 리튬 산화물(LiOx, X는 임의의 수), 또는 탄산 세슘 등이 있다.
또한 전자 주입층에 사용할 수 있는 재료로서 유기 화합물을 사용할 수도 있다. 유기 화합물로서 8-퀴놀리놀레이토-리튬(약칭: Liq), 2-(2-피리딜)페놀레이토 리튬(약칭: LiPP), 2-(2-피리딜)-3-피리디놀레이토 리튬(약칭: LiPPy), 4-페닐-2-(2-피리딜)페놀레이토 리튬(약칭: LiPPP), 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: BPhen), 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen) 등이 있다.
상기 유기 화합물은 도펀트를 포함하여도 좋다. 도펀트로서 금속을 사용하면 좋고, 예를 들어 은(Ag) 또는 이터븀(Yb)을 사용할 수 있다.
또한 전자 주입층에 사용할 수 있는 재료로서 상기 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속과 상기 유기 화합물을 포함하는 복합 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 전자 주입층을 2층 이상의 적층 구조로 하여도 좋다. 상기 적층 구조로서 상술한 재료를 적절히 조합할 수 있다. 예를 들어 첫 번째 층에 플루오린화 리튬을 사용하고, 두 번째 층에 이터븀을 사용한 구성으로 할 수 있다.
전자 주입층으로서 상술한 전자 수송성 재료를 사용하여도 좋다.
또한 탠덤 구조의 발광 디바이스를 제작하는 경우, 2개의 발광 유닛 사이에 전하 발생층(중간층이라고 기재하는 경우도 있음)을 제공한다. 중간층은 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가한 경우에, 2개의 발광 유닛 중 한쪽에 전자를 주입하고, 다른 쪽에 정공을 주입하는 기능을 가진다.
전하 발생층으로서는 예를 들어 리튬 등의 전자 주입층에 적용할 수 있는 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 또한 전하 발생층에는 예를 들어 정공 주입층에 적용할 수 있는 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 또한 전하 발생층에는 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료를 포함하는 층을 사용할 수 있다. 또한 전하 발생층에는 전자 수송성 재료와 도너성 재료를 포함한 층을 사용할 수 있다. 이와 같은 전하 발생층을 형성함으로써, 발광 유닛이 적층된 경우에서의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
[수광 디바이스]
다음으로 수광 디바이스에 사용할 수 있는 재료에 대하여 설명한다.
활성층(112S)으로서는 예를 들어 pn형 포토다이오드 또는 pin형 포토다이오드를 사용할 수 있다. 이하에서 활성층(112S)으로서 사용할 수 있는 n형 반도체 재료 및 p형 반도체 재료를 나타낸다. n형 반도체 재료 및 p형 반도체 재료는 각각을 층상으로 하여 적층시켜 사용하여도 좋고, 혼합하여 하나의 층으로 하여 사용하여도 좋다
활성층(112S)이 가지는 n형 반도체의 재료로서는 풀러렌(예를 들어 C60, C70 등), 풀러렌 유도체 등의 전자 수용성 유기 반도체 재료를 들 수 있다. 풀러렌은 축구공과 같은 형상을 가지고, 상기 형상은 에너지적으로 안정적이다. 풀러렌은 HOMO 준위 및 LUMO 준위 모두가 깊다(낮다). 풀러렌은 LUMO 준위가 깊기 때문에 전자 수용성(억셉터성)이 매우 높다. 일반적으로, 벤젠과 같이 평면에 π전자 공액(공명)이 확장되면, 전자 공여성(도너성)이 높아지지만, 풀러렌은 구체 형상을 가지기 때문에, π전자 공액이 크게 확장되어도 전자 수용성이 높아진다. 전자 수용성이 높으면, 전하 분리가 고속으로 효율적으로 일어나기 때문에 수광 소자에 유익하다. C60, C70은 모두 가시광 영역에 넓은 흡수대를 가지고, 특히 C70은 C60보다 π전자 공액계가 크고 장파장 영역에도 넓은 흡수대를 가지기 때문에 바람직하다. 이 외에 풀러렌 유도체로서는, [6,6]-페닐-C71-뷰티르산 메틸 에스터(약칭: PC70BM), [6,6]-페닐-C61-뷰티르산 메틸 에스터(약칭: PC60BM), 1',1'',4',4''-테트라하이드로-다이[1,4]메타노나프탈레노[1,2:2',3',56,60:2'',3''][5,6]풀러렌-C60(약칭: ICBA) 등을 들 수 있다.
또한 n형 반도체의 재료로서는 예를 들어 N,N'-다이메틸-3,4,9,10-페릴렌테트라카복실산다이이미드(약칭: Me-PTCDI) 등의 페릴렌테트라카복실산 유도체가 있다.
또한 n형 반도체의 재료로서는 예를 들어 2,2'-(5,5'-(티에노[3,2-b]싸이오펜-2,5-다이일)비스(싸이오펜-5,2-다이일))비스(메테인-1-일-1-일리덴)다이말로노나이트릴(약칭: FT2TDMN)이 있다.
또한 n형 반도체의 재료로서는 퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 가지는 금속 착체, 옥사졸 골격을 가지는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 가지는 금속 착체, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 쿠마린 유도체, 로다민 유도체, 트라이아진 유도체, 퀴논 유도체 등을 들 수 있다.
활성층(112S)에 포함되는 p형 반도체 재료로서는, 구리(II) 프탈로사이아닌(Copper(II) phthalocyanine; CuPc), 테트라페닐다이벤조페리플란텐(Tetraphenyldibenzoperiflanthene; DBP), 아연 프탈로사이아닌(Zinc Phthalocyanine; ZnPc), 주석 프탈로사이아닌(SnPc), 퀴나크리돈, 루브렌 등의 전자 공여성 유기 반도체 재료를 들 수 있다.
또한 p형 반도체 재료로서는, 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체, 방향족 아민 골격을 가지는 화합물 등을 들 수 있다. 또한 p형 반도체 재료로서는 나프탈렌 유도체, 안트라센 유도체, 피렌 유도체, 트라이페닐렌 유도체, 플루오렌 유도체, 피롤 유도체, 벤조퓨란 유도체, 벤조싸이오펜 유도체, 인돌 유도체, 다이벤조퓨란 유도체, 다이벤조싸이오펜 유도체, 인돌로카바졸 유도체, 포르피린 유도체, 프탈로사이아닌 유도체, 나프탈로사이아닌 유도체, 퀴나크리돈 유도체, 루브렌 유도체, 테트라센 유도체, 폴리페닐렌바이닐렌 유도체, 폴리파라페닐렌 유도체, 폴리플루오렌 유도체, 폴리바이닐카바졸 유도체, 폴리싸이오펜 유도체 등을 들 수 있다.
전자 공여성 유기 반도체 재료의 HOMO 준위는 전자 수용성 유기 반도체 재료의 HOMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다. 전자 공여성 유기 반도체 재료의 LUMO 준위는 전자 수용성 유기 반도체 재료의 LUMO 준위보다 얕은(높은) 것이 바람직하다.
전자 수용성 유기 반도체 재료로서 구체 형상을 가지는 풀러렌을 사용하고, 전자 공여성 유기 반도체 재료로서 실질적으로 평면 형상을 가지는 유기 반도체 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 형상이 비슷한 분자들은 응집하기 쉬운 경향이 있고, 같은 종류의 분자들이 응집하면, 분자 궤도의 에너지 준위가 서로 가깝기 때문에 캐리어 수송성을 높일 수 있다.
예를 들어 활성층(112S)은 n형 반도체와 p형 반도체를 공증착하여 형성되는 것이 바람직하다. 또는 활성층(112S)은 n형 반도체와 p형 반도체를 적층하여 형성되어도 좋다.
수광 디바이스에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있고, 무기 화합물이 포함되어도 좋다. 수광 디바이스를 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
수광 디바이스에는 예를 들어 산화 아연(ZnO) 등의 무기 화합물, 폴리에틸렌이민에톡시레이트(PEIE) 등의 유기 화합물을 사용할 수 있고, PEIE와 ZnO의 혼합막이 포함되어도 좋다.
또한 활성층(112S)에 도너로서 기능하는 폴리[[4,8-비스[5-(2-에틸헥실)-2-싸이엔일]벤조[1,2-b:4,5-b']다이싸이오펜-2,6-다이일]-2,5-싸이오펜다이일[5,7-비스(2-에틸헥실)-4,8-다이옥소-4H,8H-벤조[1,2-c:4,5-c']다이싸이오펜-1,3-다이일]]폴리머(약칭: PBDB-T) 또는 PBDB-T 유도체 등의 고분자 화합물을 사용할 수 있다. 예를 들어 PBDB-T 또는 PBDB-T 유도체에 억셉터 재료를 분산시키는 방법 등을 사용할 수 있다.
또한 활성층(112S)에는 3종류 이상의 재료를 혼합하여도 좋다. 예를 들어 파장 영역을 확대하는 목적으로 n형 반도체 재료와 p형 반도체 재료에 더하여 제 3 재료를 혼합하여도 좋다. 이때 제 3 재료는 저분자 화합물이어도 좋고 고분자 화합물이어도 좋다.
<레이아웃>
부화소의 배열은 특별히 한정되지 않고, 스트라이프 배열, S 스트라이프 배열, 매트릭스 배열, 델타 배열, 베이어 배열, 또는 펜타일 배열 등을 사용할 수 있다.
또한 부화소의 상면 형상으로서는 예를 들어 삼각형, 사각형(직사각형, 정사각형을 포함함), 오각형 등의 다각형, 이들 다각형의 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 있다. 여기서 부화소의 상면 형상은 발광 디바이스의 발광 영역의 상면 형상에 상당한다.
발광 디바이스 및 수광 디바이스를 화소에 가지는 표시 장치에서는 화소가 수광 기능을 가지기 때문에, 화상을 표시하면서 대상물의 접촉 또는 근접을 검출할 수 있다. 예를 들어 표시 장치에 포함되는 모든 부화소를 사용하여 화상을 표시할 뿐만 아니라, 일부의 부화소가 광원으로서의 광을 나타내고, 나머지 부화소가 화상을 표시할 수도 있다.
도 7의 (A), (B), (C)에 나타낸 화소(150)는 부화소(110G), 부화소(110B), 부화소(110R), 및 수광부(110S)를 포함하고, 또한 보조 배선(151)을 포함한다. 도 7의 (A), (B), (C)에서는 부화소(110G), 부화소(110B), 부화소(110R), 및 수광부(110S)에 대응하는 영역에 R, G, B, S의 부호를 부기하였다.
도 7의 (A)에 나타낸 화소(150)에는 스트라이프 배열이 적용되어 있다. 도 7의 (B)에 나타낸 화소에는 매트릭스 배열이 적용되어 있다. 부화소들 사이, 부화소와 수광부 사이에는 보조 배선(151)이 위치한다. 보조 배선(151)의 위치는 도 7의 (A) 및 (B)에 나타낸 위치에 한정되지 않는다.
도 7의 (C)에 나타낸 화소(150)에는 하나의 부화소(부화소(110B)) 옆에 2개의 부화소(부화소(110R), 부화소(110G))와 수광부(110S)가 세로로 배치된 배열이 적용되어 있다. 부화소들 사이, 부화소와 수광부 사이에는 보조 배선(151)이 위치한다. 보조 배선(151)의 위치는 도 7의 (C)에 나타낸 위치에 한정되지 않는다.
또한, 부화소의 레이아웃은 도 7의 (A) 내지 (C)의 구성에 한정되지 않는다.
부화소(110R)는 적색광을 방출하는 발광 디바이스를 가진다. 부화소(110G)는 녹색광을 방출하는 발광 디바이스를 가진다. 부화소(110B)는 청색광을 방출하는 발광 디바이스를 가진다. 수광부(110S)는 수광 디바이스를 포함한다.
수광부(110S)의 수광 면적이 다른 부화소의 발광 면적보다 작은 경우, 촬상 범위는 좁아지므로, 촬상 결과가 흐릿해지는 것을 억제하고, 해상도를 향상시킬 수 있다. 그러므로 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세 또는 고해상도의 촬상을 수행하는 것이 가능하다. 예를 들어 수광부(110S)를 사용하여 지문, 장문, 홍채, 맥 형상(정맥 형상, 동맥 형상을 포함함), 또는 얼굴 등을 사용한 개인 인증을 위한 촬상을 수행할 수 있다.
또한 수광부(110S)는 터치 센서(디렉트 터치 센서라고도 함) 또는 니어 터치 센서(호버 센서, 호버 터치 센서, 비접촉 센서, 터치리스 센서라고도 함) 등에 사용할 수 있다.
터치 센서 또는 니어 터치 센서는 대상물(손가락, 손, 또는 펜 등)의 근접 또는 접촉을 검출할 수 있다. 터치 센서는 표시 장치와 대상물이 직접 접함으로써 대상물을 검출할 수 있다. 또한 니어 터치 센서는 대상물이 표시 장치에 접촉되지 않아도 상기 대상물을 검출할 수 있다. 예를 들어 표시 장치와 대상물 사이의 거리가 0.1mm 이상 300mm 이하, 바람직하게는 3mm 이상 50mm 이하의 범위에서 표시 장치가 상기 대상물을 검출할 수 있는 구성이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치에 대상물이 직접 접촉하지 않아도 표시 장치를 조작할 수 있고, 즉 비접촉(터치리스)으로 표시 장치를 조작할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치가 오염되거나 손상되는 리스크를 경감하거나, 표시 장치에 부착된 오염(예를 들어 먼지 또는 바이러스 등)에 대상물이 직접 접촉하지 않고 표시 장치를 조작할 수 있다.
또한 고정세의 촬상을 수행하는 경우, 수광부(110S)는 표시 장치에 포함되는 모든 화소에 제공되는 것이 바람직하다. 한편, 터치 센서 또는 니어 터치 센서 등에 사용하는 경우, 수광부(110S)에는 지문 등을 촬상하는 경우에 비하여 높은 검출 정밀도가 요구되지 않기 때문에, 표시 장치가 포함하는 일부의 화소에 제공되어 있으면 좋다. 표시 장치에 포함되는 수광부(110S)의 개수를 부화소(110R) 등의 개수보다 적게 함으로써 검출 속도를 높일 수 있다.
도 7의 (D)에 수광 디바이스를 포함하는 부화소(PIX1)의 화소 회로의 일례를 나타내었다.
도 7의 (D)에 나타낸 화소 회로는 수광 디바이스(PD), 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 트랜지스터(M13), 트랜지스터(M14), 및 용량 소자(C2)를 포함한다. 여기서는 수광 디바이스(PD)로서 포토다이오드를 사용한 예를 나타내었다.
수광 디바이스(PD)는 애노드가 배선(V1)에 전기적으로 접속되고, 캐소드가 트랜지스터(M11)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M11)는 게이트가 배선(TX)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C2)의 한쪽 전극, 트랜지스터(M12)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 그리고 트랜지스터(M13)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M12)는 게이트가 배선(RES)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V2)에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M13)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(V3)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(M14)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M14)는 게이트가 배선(SE)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT1)에 전기적으로 접속된다.
배선(V1), 배선(V2), 및 배선(V3)의 각각에는 정전위가 공급된다. 수광 디바이스(PD)를 구동시키는 경우에는 배선(V2)에 배선(V1)의 전위보다 높은 전위를 공급한다. 트랜지스터(M12)는 배선(RES)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 트랜지스터(M13)의 게이트에 접속되는 노드의 전위를, 배선(V2)에 공급되는 전위로 리셋하는 기능을 가진다. 트랜지스터(M11)는 배선(TX)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 수광 디바이스(PD)에 흐르는 전류에 따라 상기 노드의 전위가 변화되는 타이밍을 제어하는 기능을 가진다. 트랜지스터(M13)는 상기 노드의 전위에 따른 출력을 수행하는 증폭 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M14)는 배선(SE)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 상기 노드의 전위에 따른 출력을 배선(OUT1)에 전기적으로 접속되는 외부 회로로 판독하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다.
트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 트랜지스터(M13), 및 트랜지스터(M14)에는 각각 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체)을 사용한 트랜지스터(OS 트랜지스터)를 적용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 밀도가 낮은 OS 트랜지스터는 매우 작은 오프 전류를 실현할 수 있다. 오프 전류가 작기 때문에, 트랜지스터에 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 그러므로 특히 용량 소자(C2)에 직렬로 접속되는 트랜지스터(M11) 및 트랜지스터(M12)로서는 산화물 반도체가 적용된 OS 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 이들 외의 트랜지스터도 마찬가지로, OS 트랜지스터를 사용함으로써 제작 비용을 절감할 수 있다.
예를 들어 실온하에서의 채널 폭 1㎛당 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 1㎛당 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 트랜지스터(M11) 내지 트랜지스터(M14)에 채널이 형성되는 반도체에 실리콘이 적용된 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 특히 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등의 결정성이 높은 실리콘을 사용함으로써, 높은 전계 효과 이동도를 실현할 수 있고, 더 고속으로 동작할 수 있기 때문에 바람직하다.
또한 트랜지스터(M11) 내지 트랜지스터(M14) 중 하나 이상에 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하고, 나머지에는 실리콘이 적용된 트랜지스터를 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 도 7의 (D)에서 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 리프레시 레이트를 가변으로 할 수 있다. 예를 들어 표시 장치에 표시되는 내용에 따라 리프레시 레이트를 조정(예를 들어 0.01Hz 이상 240Hz 이하의 범위에서 조정)하여 소비 전력을 저감시킬 수 있다. 또한 리프레시 레이트를 저하시킨 구동에 의하여 표시 장치의 소비 전력을 저감시키는 구동을 아이들링 스톱(idling stop(IDS)) 구동이라고 호칭하여도 좋다.
또한 상기 리프레시 레이트에 따라 터치 센서 또는 니어 터치 센서의 구동 주파수를 변화시켜도 좋다. 예를 들어 표시 장치의 리프레시 레이트가 120Hz인 경우, 터치 센서 또는 니어 터치 센서의 구동 주파수를 120Hz보다 높게(대표적으로는 240Hz) 할 수 있다. 상기 구성으로 함으로써, 저소비 전력을 실현할 수 있고, 터치 센서 또는 니어 터치 센서의 응답 속도를 높일 수 있다.
[제작 방법예 1]
상술한 변형예 1의 표시 장치의 제작 방법의 일례에 대하여 도 8의 (A) 내지 도 14를 사용하여 설명한다. 도면에서 왼쪽에 화소부(103)를 나타내고, 오른쪽에 접속부(140)를 나타내었다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스퍼터링법, CVD법, 진공 증착법, PLD법, 또는 ALD법 등을 사용하여 형성할 수 있다. CVD법으로서는 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced CVD)법 또는 열 CVD법 등이 있다. 또한 열 CVD법 중 하나에 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법이 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막은 스핀 코팅, 디핑, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 또는 나이프 코팅 등의 방법에 의하여 형성할 수 있다. 이들은 습식의 성막 방법이다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막을 가공할 때에는, 포토리소그래피법 등을 사용할 수 있다. 이 외에, 나노임프린트법, 샌드블라스트법, 리프트 오프법 등으로 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등을 사용한 성막 방법으로 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법으로서 대표적으로는 다음 2가지 방법이 있다. 하나는 가공하고자 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 식각 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 가지는 박막을 형성한 후에 노광 및 현상을 수행하여 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.
포토리소그래피법에서 노광에 사용하는 광으로서는 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다. 그 이외에, 자외선, KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 등을 사용할 수도 있다. 또한 노광에 사용하는 광으로서는 극자외(EUV: Extreme Ultra-violet)광, X선 등을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용되는 광 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사함으로써 노광을 수행하는 경우에는 레지스트 마스크는 불필요하다.
박막의 식각에는 건식 식각법, 습식 식각법, 또는 샌드 블라스트법 등을 사용할 수 있다.
[기판의 준비]
도시하지 않았지만 기판을 준비한다. 기판으로서는 적어도 추후의 열처리에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 가지는 기판을 사용할 수 있다. 기판으로서 절연성 기판을 사용하는 경우에는, 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판, 또는 유기 수지 기판 등을 사용할 수 있다. 또한 실리콘, 탄소화 실리콘 등을 재료로 한 단결정 반도체 기판, 다결정 반도체 기판, 실리콘 저마늄 등으로 이루어지는 화합물 반도체 기판, SOI 기판 등으로 이루어지는 반도체 기판을 사용할 수 있다.
기판으로서 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.
기판에 절연층(104)을 형성한다. 절연층(104)을 기판에 적층된 절연층의 가장 위층으로 한다. 절연층(104)은 개구부를 가지는 경우가 있다. 개구부는 기판에 제공된 트랜지스터, 배선, 또는 전극 등에 도달하고, 이들과 도전층(161) 등을 전기적으로 접속하기 위하여 형성한다. 이와 같은 개구부를 콘택트 홀이라고 기재하는 경우가 있다. 상기 개구부는 포토리소그래피법 등으로 형성할 수 있다.
절연층(104)으로서는 무기 재료 또는 유기 재료를 사용할 수 있다. 유기 재료는 절연층(104)의 상면의 평탄성을 확보할 수 있기 때문에 바람직하다. 유기 재료로서 아크릴 수지, 폴리이미드 수지, 에폭시 수지, 이미드 수지, 폴리아마이드 수지, 폴리이미드아마이드 수지, 실리콘 수지, 실록세인 수지, 벤조사이클로뷰텐계 수지, 페놀 수지, 및 이들 수지의 전구체 등에서 선택된 하나 또는 2개 이상을 사용할 수 있다. 2개 이상을 사용하는 경우에는 선택된 유기 재료를 적층하면 좋다.
[도전층(161), 수지층(163), 도전층(162), 하부 전극(111)의 형성]
본 제작 방법에서는 도전층(161), 수지층(163), 및 도전층(162)을 형성한 후에 변형예 1에서 나타낸 하부 전극(111)을 형성하는 경우에 대하여 설명한다.
절연층(104) 위에 도전층(161)이 되는 도전막을 성막한다. 절연층(104)의 상면은 상기 도전막의 피형성면이고, 상기 상면에 평탄성이 있으면 도전막이 절단되기 어려워지므로 바람직하다. 도전층(161)은 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 코발트, 니켈, 구리, 갈륨, 아연, 인듐, 주석, 몰리브데넘, 탄탈럼, 텅스텐, 팔라듐, 금, 백금, 은, 이트륨, 및 네오디뮴 등에서 선택된 하나 또는 2개 이상의 금속 재료, 그리고 이들을 적절히 조합한 합금 등을 사용할 수 있다.
상기 도전막을 형성한 후, 상기 도전막의 표면이 오목부를 포함하는 경우, 상기 오목부에는 유기 재료로서 수지를 포함하는 층(수지층이라고 표기함)(163)을 형성하는 것이 좋다. 수지층(163)에 의하여 절연층(104) 및 도전층(161)에 기인한 요철을 저감할 수 있다.
수지층(163)에는 감광성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 우선 수지막을 성막한 후, 레지스트 마스크를 통하여 수지막을 노광한 다음에, 현상 처리를 수행함으로써 수지층(163)을 형성할 수 있다. 그 후, 수지층(163)의 상면의 높이를 조정하기 위하여 애싱 등에 의하여 수지층(163)의 상부를 식각하여도 좋다.
또한, 수지층(163)에 비감광성 수지를 사용하는 경우에는, 수지막을 성막한 후에, 두께가 최적이 될 때까지, 애싱 등에 의하여 도전층(161)이 되는 도전막의 표면이 노출될 때까지 수지막의 상부를 식각함으로써, 수지층(163)을 형성할 수 있다.
이어서 도전층(161)이 되는 도전막 및 수지층(163) 위에 도전층(162)이 되는 도전막을 성막한다. 도전층(162)은 도전층(161)용으로 제시한 금속 등에서 선택된 하나 또는 2개 이상을 가지는 것이 좋다.
이어서 도전층(161)이 되는 도전막 및 도전층(162)이 되는 도전막을 덮어 하부 전극(111) 및 접속 전극(111C)이 되는 도전막을 형성한다. 하부 전극(111)은 발광 디바이스에 포함되는 양극 또는 음극의 기능을 가진다. 하부 전극(111)은 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 적절히 사용할 수 있다. 구체적으로는 발광 디바이스의 전극으로서 열거한 재료를 사용할 수 있다.
그 후, 3층의 도전막 위에 포토리소그래피법으로 레지스트 마스크를 형성하고, 각 도전막의 불필요한 부분을 식각으로 제거한다. 그 후, 레지스트 마스크를 제거함으로써, 도전층(161), 도전층(162), 하부 전극(111), 및 접속 전극(111C)을 동일한 레지스트 마스크를 사용하여 동일한 식각 공정으로 형성할 수 있다(도 8의 (A)).
또한 도전층(161)과 도전층(162)을 동일한 레지스트 마스크를 사용하여 동일한 식각 공정으로 형성하였지만, 도전층(161)과 도전층(162)을 다른 레지스트 마스크를 사용하여 개별적으로 가공하여도 좋다. 이때 평면에서 보았을 때 도전층(162)이 도전층(161)의 윤곽보다 내측에 포함되도록 도전층(161)과 도전층(162)을 가공하는 것이 바람직하다.
또한, 도전층(162)과 하부 전극(111) 등을 동일한 레지스트 마스크를 사용하여 동일한 식각 공정으로 형성하였지만, 도전층(162)과 하부 전극(111) 등을 다른 레지스트 마스크를 사용하여 개별적으로 가공하여도 좋다. 이때 평면에서 보았을 때 하부 전극(111)이 도전층(162) 등의 윤곽보다 내측에 포함되도록 도전층(162)과 하부 전극(111) 등을 가공하는 것이 바람직하다.
[유기 화합물막의 성막]
이어서 하부 전극(111) 및 접속 전극(111C)을 덮어 백색 발광이 가능한 유기 화합물막(112f)을 성막한다(도 8의 (B)). 유기 화합물막(112f)은 싱글 구조이어도 좋고 탠덤 구조이어도 좋다. 유기 화합물막(112f)은 각 기능층이 적층된 것이다.
유기 화합물막(112f)을 탠덤 구조로 하는 경우, 제 1 발광 유닛은 적어도 청색 발광이 가능한 발광층을 가지는 것이 좋다. 제 1 발광 유닛과 제 2 발광 유닛 사이에 전하 발생층을 가지는 것이 좋다. 제 2 발광 유닛은 적어도 녹색 발광이 가능한 발광층 및 적색 발광이 가능한 발광층을 가지는 것이 좋다. 제 2 발광 유닛에 있어서, 녹색 발광이 가능한 발광층과 적색 발광이 가능한 발광층은 접하여도 좋고, 서로 인광 재료를 가지는 것이 좋다.
전하 발생층에는 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료를 포함하는 층을 사용할 수 있다. 또한 전하 발생층에는 전자 수송성 재료와 도너성 재료를 포함한 층을 사용할 수 있다.
전자 수송성 재료로서 상술한 전자 주입층에 사용하는 재료를 적용하여도 좋다. 전하 발생층은 나중에 식각 등에 의하여 가공되기 때문에, 전자 주입층에 사용하는 재료 중 알칼리 금속 및 알칼리 토금속을 포함하지 않는 재료가 바람직하고, 예를 들어 도펀트를 포함하는 유기 화합물을 사용하는 것이 좋다. 유기 화합물에는 NBPhen을 사용하고, 도펀트에는 Ag를 사용할 수 있다.
유기 화합물막(112f)이 포함하는 기능층은 진공 증착법으로 성막할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 유기 화합물막(112f)이 포함하는 기능층은 스퍼터링법 또는 잉크젯법 등으로 성막할 수도 있다.
또한 도 8의 (B)에서는 유기 화합물막(112f)은 접속 전극(111C)을 덮도록 형성하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어 성막 영역을 규정하기 위한 에어리어 마스크를 사용함으로써, 유기 화합물막(112f)의 성막 영역을 접속부(140)보다 내측으로 하고, 접속 전극(111C)에 유기 화합물막(112f)이 중첩되지 않도록 하여도 좋다. 이로써 접속 전극(111C)이 유기 화합물막(112f)에 접하는 것을 방지할 수 있고, 또한 유기 화합물막(112f)을 제거할 때의 제거제가 접속 전극(111C)의 표면에 접촉되지 않으므로 바람직하다.
또한 유기 화합물막(112f)은 파인 메탈 마스크를 사용하여 구분 성막하여도 좋다. 이 경우, 유기 화합물막(112f)은 하부 전극(111R), 하부 전극(111G), 하부 전극(111B)만을 덮도록 형성하는 것이 좋다. 이로써 하부 전극(111S) 및 접속 전극(111C)이 유기 화합물막(112f)에 접하는 것을 방지할 수 있고, 또한 유기 화합물막(112f)을 제거할 때의 제거제가 하부 전극(111S), 및 접속 전극(111C)의 표면에 접촉되지 않으므로 바람직하다.
유기 화합물막(112f)은 각 기능층을 포함하고, 하부 전극(111)으로부터 순차적으로 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 적어도 포함하는 적층체를 이루는 것이 좋다.
또한 기능층의 하나로서 전자 수송층 위에 위치하는 전자 주입층이 있다. 본 실시형태에서는 전자 주입층을 공통층으로 하기 위하여 나중에 형성한다. 공통층은 발광층과 공통 전극 사이에 위치하는 기능층이면 어느 것이어도 좋다. 물론 공통층을 제공하지 않고, 모든 기능층을 부화소마다 분단하여도 좋다.
유기 화합물막(112f)의 가장 위층에 위치하는 전자 수송층은 가공된 유기 화합물층(112)을 얻기 위한 포토리소그래피법을 사용한 가공 공정에 노출된다. 그러므로 전자 수송층은 높은 내열성을 가지는 재료를 사용하는 것이 좋다. 높은 내열성을 가지는 재료로서 예를 들어 유리 전이점이 110℃ 이상 165℃ 이하, 바람직하게는 120℃ 이상 135℃ 이하인 재료를 사용하는 것이 좋다.
또한 가공에 노출되는 전자 수송층을 적층 구조로 하여도 좋다. 적층 구조로서 제 1 전자 수송층 위에 제 2 전자 수송층이 적층된 구조가 있다. 가공 시에 제 1 전자 수송층은 제 2 전자 수송층으로 덮여 있는 기간이 있기 때문에, 제 1 전자 수송층은 제 2 전자 수송층보다 내열성이 낮아도 좋다. 예를 들어 제 2 전자 수송층에 유리 전이점이 110℃ 이상 165℃ 이하, 바람직하게는 120℃ 이상 135℃ 이하인 재료를 사용하고, 제 1 전자 수송층에 유리 전이점이 제 2 전자 수송층의 유리 전이점보다 낮은, 예를 들어 100℃ 이상 155℃ 이하, 바람직하게는 110℃ 이상 125℃ 이하인 재료를 사용할 수 있다.
유기 화합물막(112f)의 가장 위층을 발광층으로 하는 것도 생각할 수 있지만 상기 가공으로 인한 대미지가 발광층에 가해져 신뢰성이 현저히 손실되는 경우가 있다. 그러므로 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 제작할 때에는 발광층보다 위쪽에 기능층(예를 들어, 전자 수송층 등)을 형성한 후에 상기 가공을 실시하는 것이 좋다. 유기 화합물막 위에는 마스크층 등을 더 형성함으로써, 가공으로 인한 대미지가 발광층에 가해지는 것을 억제할 수도 있다. 상기 방법을 적용함으로써, 신뢰성이 높은 표시 패널을 제공할 수 있다. 또한 본 명세서 등에서 마스크층은 유기 화합물막의 위쪽에 위치하고, 제조 공정 중에서 상기 유기 화합물막을 보호하는 기능을 가진다.
[마스크막(144)의 성막]
이어서 유기 화합물막(112f)을 덮어 마스크막(144)을 성막한다(도 8의 (C)). 마스크막(144)은 유기 화합물막(112f)의 식각 처리 시에 유기 화합물막(112f)을 보호하는 기능을 가진다.
마스크막(144)으로서는 유기 화합물막(112f)의 식각 처리 시에 유기 화합물막(112f)과의 식각 선택비가 큰 막을 사용하는 것이 좋다. 또한 마스크막을 적층하는 경우가 있지만, 마스크막(144)으로서는 후술하는 위층의 마스크막(구체적으로는 마스크막(146)) 등의 다른 마스크막과의 식각 선택비가 큰 막을 사용하는 것이 좋다. 또한 마스크막(144)을 제거할 때, 유기 화합물막(112f)에 대한 대미지가 작은 습식 식각법으로 제거할 수 있는 막을 사용하는 것이 좋다.
마스크막(144)으로서는 예를 들어 금속막, 합금막, 금속 산화물막, 반도체막, 무기 절연막 등의 무기막을 적합하게 사용할 수 있다. 마스크막(144)은 스퍼터링법, 증착법, CVD법, ALD법 등의 각종 성막 방법으로 형성할 수 있다.
특히 ALD법은 피형성층에 대한 성막 대미지가 작기 때문에, 유기 화합물막(112f) 위에 직접 형성하는 마스크막(144)은 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
마스크막(144)으로서는 예를 들어 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 타이타늄, 알루미늄, 이트륨, 지르코늄, 및 탄탈럼 등의 금속 재료, 또는 상기 금속 재료를 포함한 합금 재료를 사용할 수 있다. 특히 알루미늄 또는 은 등의 저융점 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 마스크막(144)으로서는 인듐 갈륨 아연 산화물(In-Ga-Zn 산화물, IGZO라고도 표기함) 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한 산화 인듐, 인듐 아연 산화물(In-Zn 산화물), 인듐 주석 산화물(In-Sn 산화물), 인듐 타이타늄 산화물(In-Ti 산화물), 인듐 주석 아연 산화물(In-Sn-Zn 산화물), 인듐 타이타늄 아연 산화물(In-Ti-Zn 산화물), 인듐 갈륨 주석 아연 산화물(In-Ga-Sn-Zn 산화물) 등을 사용할 수 있다. 또는 실리콘을 포함한 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
또한 인듐 갈륨 아연 산화물 또는 인듐 갈륨 주석 아연 산화물에서 갈륨 대신에 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 주석, 코발트, 또는 마그네슘에서 선택된 1종류 또는 복수 종류를 사용하여도 좋다. 특히 갈륨과 같은 효과를 얻기 위해서는 알루미늄, 또는 이트륨에서 선택된 1종류 또는 복수 종류로 하는 것이 바람직하다.
또한 마스크막(144)은 무기 재료를 포함하여도 좋다. 무기 재료로서 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 산화물, 질화 실리콘, 질화 알루미늄 등의 질화물, 또는 산화질화 실리콘 등의 산질화물을 사용할 수 있다. 이와 같은 무기 재료는 스퍼터링법, CVD법, 또는 ALD법 등의 성막 방법을 사용하여 형성할 수 있다.
또한 마스크막(144)은 유기 재료를 포함하여도 좋다. 예를 들어 유기 재료로서 유기 화합물막(112f)에 대하여 화학적으로 안정된 용매에 용해될 수 있는 재료를 사용하여도 좋다. 특히 물 또는 알코올에 용해되는 재료를 마스크막(144)에 적합하게 사용할 수 있다. 마스크막(144)을 성막할 때에는 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킨 상태로 습식의 성막 방법으로 도포한 후에, 용매를 증발시키기 위한 가열 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 이때 감압 분위기하에서 가열 처리를 수행하면, 저온에서 용매를 단시간에 제거할 수 있기 때문에, EL층에 대한 열적 대미지를 저감할 수 있어 바람직하다.
마스크막(144)의 형성에는 습식의 성막 방법을 사용할 수 있다.
마스크막(144)으로서는 폴리바이닐 알코올(PVA), 폴리바이닐뷰티랄, 폴리바이닐피롤리돈, 폴리에틸렌글라이콜, 폴리글리세린, 풀루란, 수용성 셀룰로스, 또는 알코올 가용성 폴리아마이드 수지 등의 유기 수지를 사용할 수 있다. 또한 마스크막(144)에 퍼플루오로폴리머 등의 플루오린 수지를 사용하여도 좋다.
[마스크막(146)의 성막]
이어서 마스크막(144) 위에 마스크막(146)을 성막한다(도 8의 (C)). 본 실시형태에서는 마스크막을 적층하지만, 마스크막을 단층으로 하고 마스크막(144)만 또는 마스크막(146)만을 사용하여 유기 화합물막(112f)을 보호할 수도 있다.
마스크막(146)은 나중에 마스크막(144)을 식각할 때의 하드 마스크로서 사용하는 것이 좋다. 마스크막(146)의 가공 후, 마스크막(144)이 노출된다. 따라서 마스크막(146)을 하드 마스크로서 사용하는 경우, 마스크막(144)과 마스크막(146)에는 이들 사이의 식각 선택비가 큰 막의 조합을 선택하는 것이 좋다.
마스크막(146)의 재료는 마스크막(144)의 식각 조건 및 마스크막(146)의 식각 조건에 따라 다양한 재료에서 선택할 수 있다. 예를 들어 마스크막(146)은 상기 마스크막(144)에 사용할 수 있는 막 중에서 선택할 수 있고 마스크막(144)과 상이한 재료를 선택할 수 있다.
예를 들어 마스크막(146)으로서 산화물막 또는 산화질화물막을 사용할 수 있다. 대표적인 산화물막 또는 산질화물막은 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 산화 알루미늄, 산화질화 알루미늄, 산화 하프늄, 또는 산화질화 하프늄 등을 포함하는 막이다.
또한 마스크막(146)으로서는 예를 들어 질화물막을 사용할 수 있다. 대표적인 질화물막은 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 타이타늄, 질화 탄탈럼, 질화 텅스텐, 질화 갈륨, 또는 질화 저마늄 등을 포함하는 막이다.
마스크막(144)과 마스크막(146)의 조합으로서 예를 들어 마스크막(144)으로서 ALD법으로 형성한 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 재료를 사용하고, 마스크막(146)으로서 스퍼터링법으로 형성한 인듐 갈륨 아연 산화물(In-Ga-Zn 산화물, IGZO라고도 표기함) 등의 인듐을 포함하는 금속 산화물을 사용할 수 있다.
또한 상기 마스크막(144)과 조합되는 마스크막(146)에는 텅스텐, 몰리브데넘, 구리, 알루미늄, 타이타늄, 및 탄탈럼 등에서 선택된 하나 또는 2개 이상의 금속, 그리고 상기 금속을 포함하는 합금을 사용할 수도 있다. 하드 마스크로서 마스크막(146)을 형성하는 경우, 상기 금속 또는 합금을 사용하는 것이 좋다. 하드 마스크로서 마스크막(146)을 형성하는 경우, 마스크막(146)의 막 두께는 마스크막(144)의 막 두께보다 크게 하는 것이 좋다.
[레지스트 마스크(143)의 형성]
이어서 마스크막(146) 위에 있어서 하부 전극(111R), 하부 전극(111G), 및 하부 전극(111B)과 각각 중첩되는 위치에 레지스트 마스크(143)를 형성한다(도 9의 (A)). 이때 하부 전극(111S) 및 접속 전극(111C)과 중첩되는 위치에는 레지스트 마스크를 형성하지 않는다.
레지스트 마스크(143)에는 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료 등 감광성 수지를 포함하는 레지스트 재료를 사용할 수 있다.
레지스트 재료의 용매로서 유기 화합물막(112f)을 용해시키는 재료를 사용하고, 마스크막(146)을 제공하지 않고, 또한 마스크막(144)에 핀홀 등의 결함이 존재하는 경우, 유기 화합물막(112f) 등이 용해될 우려가 있다. 이 경우에는 레지스트 마스크(143)를 형성할 때 마스크막(144) 위에 마스크막(146)이 위치함으로써, 이와 같은 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
레지스트 재료의 용매에 유기 화합물막(112f)을 용해시키지 않는 재료를 사용하는 경우에는 마스크막(146)을 제공하지 않고, 마스크막(144) 위에 레지스트 마스크(143)를 직접 형성하여도 좋은 경우가 있다.
[마스크막(146)의 식각]
이어서 레지스트 마스크(143)로 덮이지 않은 마스크막(146)의 일부를 식각으로 제거하여 마스크층(147)을 형성한다(도 9의 (B)).
마스크막(146)의 식각 시에 마스크막(144)이 상기 식각으로 제거되지 않도록 선택비가 큰 식각 조건을 사용하는 것이 바람직하다. 마스크막(146)의 식각은 습식 식각 또는 건식 식각으로 수행할 수 있다.
[레지스트 마스크(143)의 제거]
이어서 레지스트 마스크(143)를 제거한다. 레지스트 마스크(143)의 제거는 유기 화합물막(112f)이 마스크막(144)으로 덮인 상태로 수행된다.
레지스트 마스크(143)의 제거는 습식 식각 또는 건식 식각으로 수행할 수 있다. 특히 산소 가스를 식각 가스로서 사용한 건식 식각(플라스마 애싱이라고도 함)에 의하여 레지스트 마스크(143)를 제거하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 레지스트 마스크(143)의 제거는 유기 화합물막(112f)이 마스크막(144)으로 덮인 상태로 수행되기 때문에, 유기 화합물막(112f)에 대하여 가공 대미지가 가해지는 것이 억제되어 있다. 특히 유기 화합물막(112f)이 산소에 노출되면 특성에 악영향을 미칠 경우가 있기 때문에, 상기 산소 가스를 사용한 식각은 유기 화합물막(112f)이 마스크막(144)으로 덮인 상태로 수행하는 것이 좋다. 또한 레지스트 마스크(143)를 습식 식각으로 제거하는 경우에도 유기 화합물막(112f)이 약액에 노출되지 않기 때문에 유기 화합물막(112f)이 용해되는 것을 방지할 수 있다.
[마스크막(144)의 식각]
이어서 마스크층(147)을 하드 마스크로서 사용하여 마스크막(144)의 일부를 식각으로 제거하여 마스크층(145)을 형성한다(도 9의 (B)).
마스크막(144)의 식각은 습식 식각 또는 건식 식각으로 수행할 수 있다.
[유기 화합물막(112f)의 식각]
이어서 마스크층(145)으로 덮이지 않은 유기 화합물막(112f)의 일부를 식각으로 제거하여 서로 독립된 유기 화합물층(112W(R)), 유기 화합물층(112W(G)), 유기 화합물층(112W(B))을 형성한다(도 9의 (C)). 유기 화합물층(112W(R))은 나중에 적색의 광을 사출하는 발광 디바이스의 유기 화합물층이 되고, 유기 화합물층(112W(G))은 나중에 녹색의 광을 사출하는 발광 디바이스의 유기 화합물층이 되고, 유기 화합물층(112W(B))은 나중에 청색의 광을 사출하는 발광 디바이스의 유기 화합물층이 된다.
유기 화합물층(112W(R)), 유기 화합물층(112W(G)), 유기 화합물층(112W(B))에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는 유기 화합물층(112W)이라고 나타내는 경우가 있다. 유기 화합물층(112W)의 각 최표면에는 적어도 내열성이 높은 기능층, 예를 들어 전자 수송층이 위치하는 것이 좋다.
이때 하부 전극(111S) 및 접속 전극(111C) 위의 유기 화합물막(112f)이 제거되어 하부 전극(111S) 및 접속 전극(111C)이 노출된다.
유기 화합물막(112f)의 식각에는 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 식각 가스를 사용한 건식 식각을 사용하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 유기 화합물막(112f)이 산소에 노출되면 특성에 악영향을 미칠 경우가 있기 때문이다. 구체적으로는 유기 화합물막(112f)이 변질되는 경우가 있지만, 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 식각 가스를 사용하면, 변질을 억제할 수 있어 신뢰성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 식각 가스로서는 예를 들어 CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, 또는 H2, 혹은 He 등의 비활성 기체가 있다. 또한 상기 가스와, 산소를 포함하지 않는 희석 가스의 혼합 가스를 식각 가스로서 사용하여도 좋다.
또한 유기 화합물막(112f)의 식각은 상술한 것에 한정되지 않고 다른 가스를 사용한 건식 식각으로 수행하여도 좋고, 습식 식각으로 수행하여도 좋다.
상술한 공정에 따르면 유기 화합물층(112W(R)), 유기 화합물층(112W(G)), 유기 화합물층(112W(B))을 한 번의 가공으로 형성할 수 있다. 이는 발광 디바이스(11R), 발광 디바이스(11G), 발광 디바이스(11B)용으로 유기 화합물층을 구분하여 형성하는 경우에 비하여 가공 횟수를 3분의 1로 저감한다. 이와 같이 상기 방법을 사용함으로써 제조 공정을 간략화하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 유기 화합물막(112f)의 식각 시에 절연층(104)이 노출된다. 그러므로 슬릿(118a) 또는 슬릿(118b)과 중첩되는 영역의 절연층(104)에는 오목부가 형성되는 경우가 있다. 또한 오목부를 형성하지 않으려고 하는 경우, 절연층(104)으로서 유기 화합물막(112f)의 식각 처리에 대하여 내성이 높은 막을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 절연층(104)으로서 무기 재료를 포함하는 절연막을 사용하는 것이 좋다.
또한 유기 화합물층(112W) 사이에는 슬릿(118a), 슬릿(118b)이 형성된다. 즉 포토리소그래피법을 사용하여 가공하는 공정을 거쳐 얻어진 유기 화합물층(112W)은 도 9의 (C)에 화살표로 나타낸 슬릿(118a), 슬릿(118b)의 폭을 8μm 이하, 3μm 이하, 2μm 이하, 또는 1μm 이하로 할 수 있다. 슬릿(118a), 슬릿(118b)의 폭은 각 부화소 사이의 거리에 대응한다. 각 부화소 사이의 거리가 좁아짐으로써 높은 정세도와 큰 개구율을 가지는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 슬릿(118a), 슬릿(118b)의 폭은 일정하지 않아도 된다. 예를 들어 슬릿(118a)의 폭은 슬릿(118b)의 폭보다 커도 좋다. 또한 슬릿(118b)의 폭은 슬릿(118a)의 폭보다 커도 좋다.
인접한 유기 화합물층(112W)은 슬릿(118a), 슬릿(118b)으로 분리되어 있으므로, 전류의 누설 경로(리크 패스)가 분단되어 누설 전류(사이드 누설, 사이드 누설 전류라고도 함)를 억제할 수 있다. 이로써 발광 디바이스에서 휘도 향상, 콘트라스트 향상, 표시 품질 향상, 전력 효율 향상, 또는 소비 전력 절감 등을 할 수 있다.
[반도체막(155f)의 성막]
이어서 하부 전극(111) 및 접속 전극(111C)을 덮어 반도체막(155f)을 성막한다(도 10의 (A)). 반도체막(155f)은 추후의 공정에서 활성층(112S)으로 가공되는 막이고, 상술한 활성층(112S)에 적용할 수 있는 재료를 사용하는 것이 좋다. 반도체막(155f)은 바람직하게는 진공 증착법으로 성막할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고 스퍼터링법 또는 잉크젯법 등으로 성막할 수도 있다. 또한 상술한 성막 방법을 적절히 사용할 수 있다.
여기서 유기 화합물층(112W) 위에는 마스크층(145) 및 마스크층(147)이 제공되어 있기 때문에, 유기 화합물층(112W)이 반도체막(155f)에 접하는 것을 방지할 수 있다.
또한 반도체막(155f)의 성막에서도 에어리어 마스크를 사용함으로써, 반도체막(155f)의 성막 영역을 접속부(140)보다 내측에 한정하여, 접속 전극(111C)에 반도체막(155f)이 중첩되지 않도록 하여도 좋다. 이로써 접속 전극(111C)이 반도체막(155f)에 접하는 것 등을 방지할 수 있다.
[마스크막(174)의 성막]
이어서 반도체막(155f)을 덮어 마스크막(174)을 성막한다(도 10의 (B)).
마스크막(174)에는 활성층(112S)의 식각 처리에 대한 내성이 높은 막, 즉 식각 선택비가 큰 막을 사용할 수 있다. 또한 마스크막(174)에는 후술하는 마스크막(176) 등의 마스크막과의 식각 선택비가 큰 막을 사용할 수 있다. 또한 마스크막(174)에는 활성층(112S)에 대한 대미지가 작은 습식 식각법으로 제거할 수 있는 막을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
마스크막(174)으로서는 상술한 마스크막(144)에 사용할 수 있는 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 마스크막(174)은 스퍼터링법, 증착법, CVD법, ALD법 등의 각종 성막 방법으로 형성할 수 있다. 특히 ALD법은 피형성층에 대한 성막 대미지가 작기 때문에, 반도체막(155f) 위에 직접 형성하는 마스크막(174)은 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
[마스크막(176)의 성막]
이어서 마스크막(174) 위에 마스크막(176)을 성막한다(도 10의 (B)).
마스크막(176)은 나중에 마스크막(174)을 식각할 때의 하드 마스크로서 사용하는 것이 바람직하다. 또한 추후의 마스크막(176)의 가공 시에는 마스크막(174)이 노출된다. 따라서 마스크막(174)과 마스크막(176)에는 이들 사이의 식각 선택비가 큰 막의 조합을 선택한다. 그러므로 마스크막(174)의 식각 조건 및 마스크막(176)의 식각 조건에 따라 마스크막(176)에 사용할 수 있는 막을 선택할 수 있다.
마스크막(176)은 다양한 재료 중에서 마스크막(174)의 식각 조건 및 마스크막(176)의 식각 조건에 따라 선택할 수 있다. 예를 들어 마스크막(176)은 상기 마스크막(144)에 사용할 수 있는 막 중에서 선택할 수 있다.
예를 들어 마스크막(174)으로서 ALD법으로 형성한 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 무기 재료를 사용하고, 마스크막(176)으로서 스퍼터링법으로 형성한 인듐 갈륨 아연 산화물(In-Ga-Zn 산화물, IGZO라고도 표기함) 등의 인듐을 포함하는 금속 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 마스크막(176)으로서 텅스텐, 몰리브데넘, 구리, 알루미늄, 타이타늄, 및 탄탈럼 등의 금속 또는 상기 금속을 포함하는 합금을 사용하는 것이 바람직하다.
[레지스트 마스크(172)의 형성]
이어서 마스크막(176) 위에 있어서 하부 전극(111S)과 중첩되는 위치에 레지스트 마스크(172)를 형성한다(도 10의 (C)). 이때 하부 전극(111R, 111G, 111B) 및 접속 전극(111C)과 중첩되는 위치에는 레지스트 마스크를 형성하지 않는다.
레지스트 마스크(172)에는 레지스트 마스크(143)에 사용할 수 있는 재료를 사용하는 것이 좋다.
[마스크막(176)의 식각]
이어서 레지스트 마스크(172)로 덮이지 않은 마스크막(176)의 일부를 식각으로 제거하여 마스크층(177)을 형성한다(도 11의 (A)).
마스크막(176)의 식각 시에 마스크막(174)이 상기 식각으로 제거되지 않도록 선택비가 큰 식각 조건을 사용하는 것이 바람직하다. 마스크막(176)의 식각은 습식 식각 또는 건식 식각으로 수행할 수 있다.
[레지스트 마스크(172)의 제거]
이어서 레지스트 마스크(172)를 제거한다. 레지스트 마스크(172)의 제거는 레지스트 마스크(143)의 제거와 같은 방법으로 수행할 수 있다.
[마스크막(174)의 식각]
이어서 마스크층(177)을 하드 마스크로서 사용하여 마스크막(174)의 일부를 식각으로 제거하여 마스크층(175)을 형성한다(도 11의 (A)).
마스크막(174)의 식각은 습식 식각 또는 건식 식각으로 수행할 수 있다.
[반도체막(155f)의 식각]
이어서 마스크층(175)으로 덮이지 않은 반도체막(155f)의 일부를 식각으로 제거하여 활성층(112S)을 형성한다(도 11의 (B)). 이때 마스크층(147) 및 접속 전극(111C)의 상면이 노출된다.
반도체막(155f)의 식각은 상술한 유기 화합물막(112f)의 식각과 같은 방법으로 수행할 수 있다.
또한 활성층(112S)과 유기 화합물층(112W) 사이에 슬릿(119)이 형성된다. 포토리소그래피법을 사용하여 가공하는 공정을 거쳐 얻어진 활성층(112S)과 유기 화합물층(112W) 사이에 있어서 도 11의 (B)에 화살표로 나타낸 슬릿(119)의 폭을 8μm 이하, 3μm 이하, 2μm 이하, 또는 1μm 이하로 할 수 있다. 슬릿(119)은 부화소들 사이의 슬릿(118a) 또는 슬릿(118b)과 폭이 같은 것이 좋지만, 슬릿(119)은 슬릿(118a) 또는 슬릿(118b)보다 폭이 넓어도 좋다.
유기 화합물층(112W)과 활성층(112S)은 슬릿(119)으로 분리되어 있으므로, 전류의 누설 경로(리크 패스)를 분단할 수 있다. 이로써 유기 화합물층(112W)과 활성층(112S) 사이의 누설 전류(사이드 누설, 사이드 누설 전류라고도 함)가 억제되어 신호 대 잡음비(S/N비)가 높은, 정밀도가 높은 촬상을 수행할 수 있다. 그러므로 미약한 광으로도 선명한 촬상이 가능하다. 그러므로 촬상 시에 광원으로서 사용하는 발광 디바이스의 휘도를 낮출 수 있어 소비 전력을 저감할 수 있다.
또한 상기 공정에 의하여 발광 디바이스와 수광 디바이스의 양쪽이 제공된 표시 장치에서 유기 화합물층의 가공, 즉 패터닝을 두 번으로 완료할 수 있다. 이와 같이, 상기 방법을 사용함으로써 제조 공정을 간략화하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한 반도체막(155f)의 식각 시에 절연층(104)이 노출된다. 그러므로 슬릿(119)과 중첩되는 영역의 절연층(104)에는 오목부가 형성되는 경우가 있다. 또한 오목부를 형성하지 않으려고 하는 경우, 절연층(104)에 반도체막(155f)의 식각에 대하여 내성이 높은 막을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 절연층(104)으로서 무기 재료를 포함하는 절연막을 사용하는 것이 좋다.
[마스크층의 제거]
이어서 마스크층(177)을 제거하여 마스크층(175)의 상면을 노출시킨다(도 11의 (C)). 이때 마스크층(145)은 잔존시킨다.
[절연막(125f)의 형성]
이어서 마스크층(145), 마스크층(175), 및 접속 전극(111C)을 덮어 절연막(125f)을 성막한다(도 12의 (A)).
절연막(125f)은 유기 화합물층(112W) 및 활성층(112S)으로 물 등의 불순물이 확산되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연막(125f)은 단차 피복성이 우수한 ALD법으로 형성되면, 유기 화합물층(112W) 및 활성층(112S)의 측면을 적합하게 피복할 수 있기 때문에 바람직하다.
절연막(125f)은 마스크층(145) 및 마스크층(175)과 같은 막을 사용하면 추후의 공정의 식각 처리 시에 용이하게 동시에 제거할 수 있어 바람직하다. 예를 들어 절연막(125f), 마스크층(145), 및 마스크층(175)으로서 ALD법으로 형성한 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 및 산화 실리콘 등에서 선택된 하나 또는 2개 이상의 무기 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 절연막(125f)에 사용할 수 있는 재료는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 마스크막(144)에 사용할 수 있는 재료를 적절히 사용할 수 있다.
[절연층(126)의 형성]
이어서 슬릿(118a), 슬릿(118b), 및 슬릿(119)과 중첩되는 영역에 절연층(126)을 형성한다(도 12의 (A)). 절연층(126)은 수지층(163)과 같은 방법에 의하여 형성할 수 있다. 예를 들어 감광성 수지를 형성한 후에 노광 및 현상을 수행함으로써 절연층(126)을 형성할 수 있다. 전체에 수지를 형성한 후에 애싱 등에 의하여 수지의 일부를 식각함으로써 절연층(126)을 형성하여도 좋다.
여기서는 절연층(126)의 폭이 슬릿(118a), 슬릿(118b), 및 슬릿(119)의 폭보다 큰 구성을 나타내었다. 또한 접속 전극(111C)의 상면의 일부가 노출되도록 절연층(126)을 제공한다.
[절연막(125f), 마스크층(145), 및 마스크층(175)의 식각]
이어서 절연막(125f), 마스크층(145), 및 마스크층(175)에 대하여 절연층(126)으로 덮이지 않은 부분을 식각으로 제거하여 유기 화합물층(112W) 및 활성층(112S)의 상면의 일부를 노출시킨다. 이로써 절연층(126)과 중첩되는 영역에는 절연층(125), 마스크층(145), 및 마스크층(175)이 잔존한다(도 12의 (B)). 절연층(126)의 중앙부는 절연층(126)의 단부보다 위에 위치하고, 단부에 비하여 부풀어 오른 영역을 중앙부에 가지는 것이 좋다. 절연층(126)의 상면은 유기 화합물층(112W)의 상면보다 위에 위치하는 것이 바람직하다. 또한 절연층(126)의 단부는 테이퍼 형상을 가지는 것이 좋다.
절연막(125f), 마스크층(145), 및 마스크층(175)의 식각은 동일 공정에서 수행하는 것이 바람직하다. 특히 마스크층(145) 및 마스크층(175)의 식각은 유기 화합물층(112W) 및 활성층(112S)에 대한 식각 대미지가 작은 습식 식각으로 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어 수산화 테트라메틸 암모늄 수용액(TMAH), 희석된 플루오린화 수소산, 옥살산, 인산, 아세트산, 질산, 또는 이들의 혼합 액체를 사용한 습식 식각을 사용하는 것이 바람직하다.
또는 절연막(125f), 마스크층(145), 및 마스크층(175) 중 적어도 하나를 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킴으로써 제거하는 것이 바람직하다. 여기서 절연막(125f), 마스크층(145), 및 마스크층(175)을 용해할 수 있는 알코올로서는 에틸 알코올, 메틸 알코올, 아이소프로필 알코올(IPA), 또는 글리세린 등 다양한 알코올을 사용할 수 있다.
절연막(125f), 마스크층(145), 및 마스크층(175)의 일부를 제거한 후에, 유기 화합물층(112W) 및 활성층(112S) 등의 내부에 포함되는 물 및 표면에 흡착되는 물을 제거하기 위하여 건조 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어 불활성 가스 분위기 또는 감압 분위기에서의 가열 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 가열 처리는 기판 온도로서 50℃ 이상 200℃ 이하, 바람직하게는 60℃ 이상 150℃ 이하, 더 바람직하게는 70℃ 이상 120℃ 이하의 온도에서 수행할 수 있다. 감압 분위기하에서 수행하면, 더 낮은 온도에서 건조를 수행할 수 있기 때문에 바람직하다.
절연막(125f)의 일부가 제거됨으로써 접속 전극(111C)의 상면의 일부가 노출된다.
[공통층(114)의 형성]
이어서 유기 화합물층(112W), 활성층(112S), 절연층(125), 마스크층(145), 마스크층(175), 및 절연층(126) 등을 덮어 공통층(114)을 성막한다(도 12의 (C)).
공통층(114)에는 상술한 전자 주입층에 사용할 수 있는 재료를 사용할 수 있고, 예를 들어 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물이 있다. 또한 상기 재료로서 유기 화합물과 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 복합 재료가 있다. 구체적으로는 플루오린화 리튬(LiF) 또는 NBPhen 및 Ag를 포함하는 복합 재료 등을 사용하는 것이 좋다.
공통층(114)은 유기 화합물막(112f) 등과 같은 방법으로 성막할 수 있다. 상기 복합 재료를 얻기 위해서는 공증착을 사용하여 성막하는 것이 좋다. 증착법으로 공통층(114)을 성막하는 경우에는, 공통층(114)이 접속 전극(111C) 위에 성막되지 않도록 에어리어 마스크를 사용하여 성막하는 것이 좋다.
[공통 전극(113)의 형성]
이어서 공통층(114)을 덮어 공통 전극(113)을 형성한다(도 12의 (C)).
공통 전극(113)은 증착법 또는 스퍼터링법 등의 성막 방법으로 형성할 수 있다. 또는 증착법으로 형성한 막과 스퍼터링법으로 형성한 막을 적층시켜도 좋다.
공통 전극(113)은 공통층(114)이 성막되는 영역을 포함하도록 형성되는 것이 바람직하다.
공통 전극(113)은 공통층(114)의 형성에 사용한 에어리어 마스크와 같은 에어리어 마스크를 사용하여 형성할 수 있다. 이 경우, 공통층(114)의 단부가 공통 전극(113)의 단부와 중첩되는 구성으로 할 수 있다.
접속부(140)에서 접속 전극(111C)과 공통 전극(113) 사이에 공통층(114)이 위치하여도 좋다. 이때 공통층(114)으로서는 가능한 한 전기 저항이 낮은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또는 가능한 한 얇게 형성함으로써 공통층(114)의 두께 방향의 전기 저항을 저감하는 것이 바람직하다. 예를 들어 공통층(114)으로서 두께 1nm 이상 5nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하인 전자 주입성 재료 또는 정공 주입성 재료를 사용함으로써, 접속 전극(111C)과 공통 전극(113) 사이의 전기 저항을 무시할 수 있을 정도로 작게 할 수 있다.
[보조 배선의 형성]
이어서 공통 전극(113) 위에 보조 배선층(151f)을 형성한다(도 13의 (A)). 보조 배선층(151f)에 유기 재료를 사용하는 경우, 상기 유기 재료를 포함하는 보조 배선층의 성막에는 습식법을 사용하는 것이 바람직하다. 유기 재료를 포함하는 보조 배선층으로 도 1의 (A) 내지 (E)에 나타낸 바와 같은 보조 배선(151)을 형성할 수 있다.
보조 배선층(151f)에 무기 재료를 사용하는 경우, 스퍼터링법, CVD법, 또는 진공 증착법 등을 사용하는 것이 바람직하다. 스퍼터링법을 사용할 때 메탈 마스크를 사용하면 도 1의 (D) 또는 (E)에 나타낸 바와 같은 보조 배선(151)을 선택적으로 형성할 수 있다.
보조 배선층(151f) 위에 있어서 하부 전극(111R), 하부 전극(111G), 하부 전극(111B), 및 접속부(140)와 각각 중첩되는 위치에 레지스트 마스크(123)를 형성하고, 노광 및 현상을 수행한다(도 13의 (B)).
레지스트 마스크(123)는 포지티브형 레지스트 재료 또는 네거티브형 레지스트 재료 등 감광성 수지를 포함하는 레지스트 재료를 사용할 수 있다.
그 후, 레지스트 마스크(123)로 덮이지 않은 보조 배선층(151f)을 식각으로 제거하여 보조 배선(151)을 형성한다(도 13의 (C)). 보조 배선층(151f)의 식각은 습식 식각 또는 건식 식각으로 수행할 수 있다.
보조 배선(151)은 화소부(103)에서 절연층(126)과 중첩되는 위치에 형성된다. 이와 같이 형성된 보조 배선(151)은 표시 장치의 개구율을 저하시키지 않기 때문에 바람직하다.
보조 배선(151)은 공통 전극(113)과 접하는 영역을 가지도록 형성된다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제하면서 미광 억제 효과를 나타낼 수 있다.
[대향 기판의 형성]
이어서 접착층(171)을 사용하여 기판(170)을 접합한다(도 14). 표시 장치를 중공 밀봉 구조로 하는 경우, 실재 등을 사용하여 기판(170)을 접합하는 것이 좋다. 실재를 사용하여 기판을 접합하면 공간이 생기지만, 상기 공간은 불활성 가스(질소 또는 아르곤을 포함하는 가스)로 충전되어 있는 것이 좋다.
접착층(171)에는 예를 들어 반응 경화형 접착제, 광 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 및/또는 혐기형 접착제 등의 유기 재료를 사용할 수 있다.
구체적으로는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지, 이미드 수지, PVC(폴리바이닐클로라이드) 수지, PVB(폴리바이닐뷰티랄) 수지, EVA(에틸렌바이닐아세테이트) 수지 등을 포함하는 접착제를 접착층(171) 등에 사용할 수 있다.
기판(170)에는 차광층(152), 착색층(173R), 착색층(173G), 및 착색층(173B)이 제공되어 있다. 차광층(152)은 절연층(126)과 중첩되는 영역에 제공되어 있다. 착색층(173R), 착색층(173G), 및 착색층(173B)이 각각 하부 전극(111R), 하부 전극(111G), 하부 전극(111B)과 중첩되도록 기판(170)을 접합하는 것이 좋다.
착색층(173R), 착색층(173G), 착색층(173B)은 잉크젯법, 포토리소그래피법을 사용한 식각 처리 등을 거쳐 각각 원하는 위치에 형성할 수 있다. 구체적으로는 화소마다 상이한 착색층(173)(착색층(173R), 착색층(173G), 또는 착색층(173B))을 형성할 수 있다.
공통 전극(113) 측으로 사출된 백색광은 착색층(173R), 착색층(173G), 또는 착색층(173B)에 의하여 소정의 파장 영역의 광이 흡수됨으로써 착색되고, 기판(170)을 통하여 외부로 사출됨으로써 풀 컬러 표시를 할 수 있다.
보조 배선(151)은 착색층(173R), 착색층(173G), 및 착색층(173B)에 접하는 두께를 가지는 것이 좋다. 상기 보조 배선(151)에 의하여 미광 억제 효과를 나타낼 수 있다.
이상에 의하여 변형예 1에 나타낸 표시 장치를 제작할 수 있다.
앞에서는 유기 화합물층(112W), 활성층(112S)의 순서로 형성하였지만, 형성 순서는 이에 한정되지 않는다. 활성층(112S), 유기 화합물층(112W)의 순서로 형성하여도 좋다.
또한 구체적인 예 1 내지 7, 그리고 변형예 2에 나타낸 표시 장치도 상기 설명에 따라서 제작할 수 있다.
여기까지가 표시 장치의 제작 방법예에 대한 설명이다.
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 실시형태에서는 수광부를 포함하지 않고, 부화소가 스트라이프 형상으로 배치된 화소부(103)를 사용하여 설명한다.
<보조 배선의 상면 구조예>
도 15의 (A) 내지 (D)에 표시 장치의 화소부(103)의 상면도를 나타내었다. 도 15의 (A) 내지 (D)에는 X 방향과, X 방향으로 교차하는 Y 방향이 기재되어 있고, 상기 방향을 사용하여 화소부(103)가 포함하는 구성의 배치 등을 설명한다.
화소부(103)는 표시 영역에 위치하고, 화소(150)를 복수로 포함한다. 화소부(103)는 화소(150) 이외에 보호 회로를 가지는 경우가 있다. 화소(150)는 적어도 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)를 포함한다. 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)는 각 발광 디바이스의 발광 영역에 대응하고, 예를 들어 부화소(110R)는 적색(R라고 기재하는 경우가 있음) 발광 디바이스의 발광 영역에 대응하고, 부화소(110G)는 녹색(G라고 기재하는 경우가 있음) 발광 디바이스의 발광 영역에 대응하고, 부화소(110B)는 청색(B라고 기재하는 경우가 있음) 발광 디바이스의 발광 영역에 대응한다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 상기 발광색에 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 적색, 녹색, 및 청색의 발광 영역에 더하여 백색의 발광 영역을 가져도 좋다.
부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)는 매트릭스 형태로 배열되는(매트릭스 배열이라고 표기함) 것이 좋다. 매트릭스 배열이란 규칙적인 배열이며, 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)는 화소(150)에 나타낸 규칙적인 배열에 따라서 화소부(103) 전체에 복수로 배치된다.
적어도 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)를 포함하는 구성에 의하여 풀 컬러 표시를 할 수 있다. 풀 컬러 표시가 가능한 최소 단위로서 화소(150)가 있다.
부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는 부화소(110)라고 나타내는 경우가 있다. 부화소(110)는 하나의 발광색을 나타내는 발광 디바이스에 더하여 상기 발광 디바이스를 제어하는 스위칭 소자를 포함한다. 표시 장치는 스위칭 소자에 의하여 제어된 발광 디바이스로부터 광이 방출됨으로써 풀 컬러 표시를 수행할 수 있다. 풀 컬러 표시를 수행하기 위하여 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)는 각각 착색층을 포함하여도 좋고, 착색층으로서 예를 들어 컬러 필터 또는 색 변환층이 있다.
도 15의 (A)를 사용하여 보조 배선(151)의 배치 등을 설명한다. 도 15의 (A)에 나타낸 화소(150)는 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)를 포함하고, 각 부화소는 같은 색이 Y 방향으로 배치되는 스트라이프 배열을 이룬다.
도 15의 (A)에 나타낸 보조 배선(151)은 부화소와 중첩되지 않는 영역 위에 제공되고, 평면에서 보았을 때 Y 방향을 따르는 띠 형상을 가진다. 띠 형상의 보조 배선(151)은 부화소(110R)와 부화소(110G) 사이에 위치하는 영역을 포함한다. 또한 띠 형상의 보조 배선(151)은 부화소(110G)와 부화소(110B) 사이에 위치하는 영역을 포함한다. 띠 형상의 보조 배선(151)들 사이의 거리(D)는 각 부화소의 폭과 실질적으로 동일하다.
도 15의 (A)에는 도시하지 않았지만 공통 전극이 도 15의 (A)에 나타낸 보조 배선(151)에 전기적으로 접속됨으로써, 공통 전극에 기인한 전압 강하를 억제할 수 있다.
다음으로 도 15의 (B)를 사용하여 도 15의 (A)와 상이한 배치를 포함하는 보조 배선을 설명한다. 도 15의 (B)는 도 15의 (A)와 같은 배열의 화소(150)를 나타내었다. 도 15의 (B)에 나타낸 보조 배선(151)은 평면에서 보았을 때 띠 형상을 가지고, 부화소(110R)와, 인접된 화소에 속하는 부화소(110B) 사이에 위치하는 영역을 포함한다. 띠 형상의 보조 배선(151)들 사이의 거리(D)는, 3개의 부화소의 폭, 즉 화소(150)의 폭과 실질적으로 동일하다.
도 15의 (B)에는 도시하지 않았지만 공통 전극이 도 15의 (B)에 나타낸 보조 배선(151)에 전기적으로 접속됨으로써, 공통 전극에 기인한 전압 강하를 억제할 수 있다.
다음으로 도 15의 (C)를 사용하여 도 15의 (A)와 상이한 배치를 포함하는 보조 배선을 설명한다. 도 15의 (C)는 도 15의 (A)와 같은 배열의 화소(150)를 나타내었다. 도 15의 (C)에 나타낸 보조 배선(151)은 평면에서 보았을 때 격자 형상을 가진다. 도 15의 (C)에 나타낸 보조 배선(151)은 X 방향을 따라 연장한 영역으로서, 부화소(110R) 사이에 위치하는 영역을 포함한다. 도 15의 (C)에 나타낸 보조 배선(151)은 Y 방향을 따라 연장한 영역으로서, 부화소(110R)와 부화소(110G) 사이에 위치하는 영역 및 부화소(110G)와 부화소(110B) 사이에 위치하는 영역을 포함한다. 띠 형상의 보조 배선(151)들 사이의 거리(D)는 각 부화소의 폭과 실질적으로 동일하다.
도 15의 (C)에는 도시하지 않았지만 공통 전극이 도 15의 (C)에 나타낸 보조 배선(151)에 전기적으로 접속됨으로써, 공통 전극에 기인한 전압 강하를 억제할 수 있다.
다음으로 도 15의 (D)를 사용하여 도 15의 (A)와 상이한 배치를 포함하는 보조 배선을 설명한다. 도 15의 (D)는 도 15의 (A)와 같은 배열의 화소(150)를 나타내었다. 도 15의 (D)에 나타낸 보조 배선(151)은 평면에서 보았을 때 격자 형상을 가진다. 도 15의 (D)에 나타낸 보조 배선(151)은 X 방향을 따라 연장한 영역으로서, 부화소(110R) 사이에 위치하는 영역을 포함한다. 도 15의 (C)에 나타낸 보조 배선(151)은 Y 방향을 따라 연장한 영역으로서, 부화소(110R)와 부화소(110G) 사이에 위치하는 영역, 및 부화소(110G)와 부화소(110B) 사이에 위치하는 영역을 포함한다. 띠 형상의 보조 배선(151)들 사이의 거리(D)는 3개의 부화소의 폭, 즉 화소(150)의 폭과 실질적으로 동일하다.
도 15의 (D)에는 도시하지 않았지만 공통 전극이 도 15의 (D)에 나타낸 보조 배선(151)에 전기적으로 접속됨으로써, 공통 전극에 기인한 전압 강하를 억제할 수 있다.
도 15의 (A) 내지 (D)에 나타낸 보조 배선(151)의 배치는 개구율 등을 저하시키지 않는 위치인 점이 공통된다. 도 15의 (A) 내지 (D)에 나타낸 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제할 수 있다.
또한 보조 배선(151)에 투광성을 가지는 도전성 재료를 사용한 경우, 보조 배선(151)이 부화소와 중첩된 경우에도 개구율 등이 저하하지 않기 때문에, 도 15의 (A) 내지 (D)에 나타낸 보조 배선(151)의 배치에 한정되지 않는다. 투광성을 가지는 도전성 재료와, 도 15의 (A) 내지 (D)에 나타낸 보조 배선(151)을 조합하여 적층 구조의 보조 배선으로서 사용하는 것이 좋다.
<보조 배선의 단면 구조예>
보조 배선(151) 등의 단면 구조에는 상기 도 2의 (A) 내지 (C)에 나타낸 단면 구조예를 사용할 수 있다. 구체적으로는 도 2의 (A) 내지 (C)로부터 수광 디바이스를 생략하고, 발광 디바이스(11B)를 제공한 구성이다.
[구체적인 예]
상이한 색의 광을 발하는 발광 디바이스를 구분하여 형성하는 SBS 구조를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 설명한다.
[구체적인 예 8]
도 16의 (A) 내지 (C)를 사용하여 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 8에 대하여 설명한다. 표시 장치(100)는 화소부(103)와 접속부(140)를 포함한다. 화소부(103)는 복수의 화소(150)를 포함한다. 화소(150)는 복수의 부화소(110)를 포함하고, 예를 들어 부화소(110R)는 적색을 나타내는 발광 디바이스(11R)를 포함하고, 부화소(110G)는 녹색을 나타내는 발광 디바이스(11G)를 포함하고, 부화소(110B)는 청색을 나타내는 발광 디바이스(11B)를 포함한다.
도 16의 (A)에서는 발광 디바이스(11R), 발광 디바이스(11G), 및 발광 디바이스(11B)에 대응하는 영역에 R, G, B의 부호를 부기하였다. 도 16의 (A)의 배열은 도 15의 (A) 등에 나타낸 배열과 마찬가지로 규칙적인 배열이다.
발광 디바이스(11R), 발광 디바이스(11G), 및 발광 디바이스(11B)로서는 OLED 또는 QLED 등의 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 발광 디바이스에 포함되는 발광 물질로서는 형광을 발하는 물질(형광 재료), 인광을 발하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(퀀텀닷 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광 재료) 등을 들 수 있다.
도 16의 (B), (C)는 각각 도 16의 (A)에서의 일점쇄선 A1-A2, 일점쇄선 A3-A4에 대응하는 단면도이다. 도 16의 (B)에는 발광 디바이스(11R), 발광 디바이스(11G), 및 발광 디바이스(11B)의 단면도를 나타내고, 도 16의 (C)에는 접속 전극(111C)의 단면도를 나타내었다. 도 16의 (C)에 나타낸 단면 구조는 도 3의 (C)에 나타낸 단면 구조와 같은 구성을 가진다. 보조 배선(151)은 화소부(103)뿐만 아니라 접속부(140)에 제공할 수도 있다.
도 16의 (A) 내지 (C)와 도 3의 (A) 내지 (C)의 차이점은 보조 배선(151)의 두께(도 16의 (B)에 Hc를 부기한 거리)이다. 보조 배선(151)의 두께는 50nm 이상 500nm 이하, 바람직하게는 100nm 이상 200nm 이하이다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제할 수 있다. 수광 디바이스를 화소부에 포함하지 않기 때문에, 본 실시형태에서는 미광을 고려할 필요가 없어, 보조 배선의 두께를 얇게 하여도 좋다.
구체적인 예 8에 있어서 보조 배선(151)의 두께 이외는 도 3의 (A) 내지 (C) 등에 나타낸 구체적인 예 1과 같다.
[구체적인 예 9]
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 9에 대하여 설명한다. 구체적인 예 9에 있어서 보조 배선(151)의 두께는 구체적인 예 8과 마찬가지로 하고, 구체적인 예 2와 같이 절연층(126)은 평탄한 상부 형상을 가지고, 단부는 테이퍼 형상을 가진다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제할 수 있다.
[구체적인 예 10]
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 10에 대하여 설명한다. 구체적인 예 10에서 보조 배선(151)의 두께는 구체적인 예 8과 마찬가지로 하고, 구체적인 예 3과 같이 적층 구조의 보조 배선(151)을 포함한다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제할 수 있다.
[구체적인 예 11]
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 11에 대하여 설명한다. 구체적인 예 11에서 보조 배선(151)의 두께는 구체적인 예 8과 마찬가지로 하고, 구체적인 예 4와 같이 적층 구조의 보조 배선(151)을 포함한다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제할 수 있다.
[구체적인 예 12]
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 12에 대하여 설명한다. 구체적인 예 12에서 보조 배선(151)의 두께는 구체적인 예 8과 마찬가지로 하고, 구체적인 예 5와 같이 기판(170)에 차광층(152)이 제공되어 있다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제할 수 있다.
[구체적인 예 13]
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 13에 대하여 설명한다. 구체적인 예 13에서 보조 배선(151)의 두께는 구체적인 예 8과 마찬가지로 하고, 구체적인 예 6과 같이 기판(170)에 착색층(173R) 및 착색층(173G)이 제공되어 있다. 구체적인 예 13에서는 구체적인 예 6에서 도시가 생략된 착색층(173B)도 제공되어 있다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제할 수 있다.
[구체적인 예 14]
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예 14에 대하여 설명한다. 구체적인 예 14에서 보조 배선(151)의 두께는 구체적인 예 8과 마찬가지로 하고, 구체적인 예 7과 같이 기판(170)에 착색층(173R) 및 착색층(173G)이 제공되고, 이들이 서로 중첩되는 영역에 차광층(152)이 제공되어 있다. 구체적인 예 10에서는 구체적인 예 7에서 도시가 생략된 착색층(173B)도 제공되어 있다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제할 수 있다.
[변형예 3]
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 변형예 3에 대하여 설명한다. 변형예 3은 백색 발광의 발광 디바이스를 포함하는 점이 구체적인 예 8의 구성과 주로 상이하다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제할 수 있다.
[변형예 4]
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 변형예 4에 대하여 설명한다. 변형예 4는 변형예 3의 구성에 차광층(152)을 적용한 예이다. 보조 배선(151)에 의하여 전압 강하를 억제할 수 있다.
이상이 변형예에 대한 설명이다.
앞에서 예시한 표시 장치에서는 누설 전류에 의한 크로스토크가 억제되면서, 높은 개구율과 높은 정세도를 양립할 수 있다. 그러므로 헤드 마운트 디스플레이용 초소형 디스플레이(마이크로 디스플레이)에 적합하게 사용할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 1인치 미만의 초소형 디스플레이부터 100인치를 넘는 초대형 디스플레이까지 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 수 있다.
[발광 디바이스]
다음으로 발광 디바이스에 사용할 수 있는 재료는 상기 실시형태와 같다.
[레이아웃]
이하에서는 주로 도 15의 (A)와 상이한 화소 레이아웃에 대하여 설명한다.
또한 부화소의 상면 형상으로서는 예를 들어 삼각형, 사각형(직사각형, 정사각형을 포함함), 오각형 등의 다각형, 이들 다각형의 모서리가 둥근 형상, 타원형, 또는 원형 등이 있다. 여기서 부화소의 상면 형상은 발광 디바이스의 발광 영역의 상면 형상에 상당한다.
도 17의 (A)에 나타낸 화소부(103)는 보조 배선(151)을 포함하고, 화소(150)는 발광 디바이스(11a), 발광 디바이스(11b), 발광 디바이스(11c)의 3개의 부화소를 포함한다. 도 17의 (A)에 나타낸 발광 디바이스(11a), 발광 디바이스(11b), 발광 디바이스(11c)의 배치를 S 스트라이프 배열이라고 기재하는 경우가 있다. 보조 배선(151)은 발광 디바이스(11a) 내지 발광 디바이스(11c)와 중첩되지 않도록 위치하고, 예를 들어 발광 디바이스(11a)와 발광 디바이스(11b) 사이에 위치하는 영역과 발광 디바이스(11a)와 발광 디바이스(11c) 사이에 위치하는 영역을 포함한다.
예를 들어 도 18의 (A)에 나타낸 바와 같이 발광 디바이스(11a)를 청색의 발광 디바이스(11B)로 하고, 발광 디바이스(11b)를 적색의 발광 디바이스(11R)로 하고, 발광 디바이스(11c)를 녹색의 발광 디바이스(11G)로 하여도 좋다.
도 17의 (B)에 나타낸 화소부(103)는 보조 배선(151)을 포함하고, 화소(150)는 모서리가 둥그스름하고 실질적으로 사다리꼴인 상면 형상을 가지는 발광 디바이스(11a)와, 모서리가 둥그스름하고 실질적으로 삼각형인 상면 형상을 가지는 발광 디바이스(11b)와, 모서리가 둥그스름하고 실질적으로 사각형인 상면 형상 또는 실질적으로 육각형인 상면 형상을 가지는 발광 디바이스(11c)를 포함한다. 또한 발광 디바이스(11a)는 발광 디바이스(11b)보다 발광 면적이 넓다. 이와 같이 각 발광 디바이스의 형상 및 크기는 각각 독립적으로 결정할 수 있다. 예를 들어 신뢰성이 높을수록 발광 디바이스의 크기를 작게 할 수 있다. 보조 배선(151)은 발광 디바이스(11a) 내지 발광 디바이스(11c)와 중첩되지 않도록 위치하고, 예를 들어 발광 디바이스(11b)와 발광 디바이스(11c) 사이에 위치하는 영역을 포함한다.
예를 들어 도 18의 (B)에 나타낸 바와 같이 발광 디바이스(11a)를 녹색의 발광 디바이스(11G)로 하고, 발광 디바이스(11b)를 적색의 발광 디바이스(11R)로 하고, 발광 디바이스(11c)를 청색의 발광 디바이스(11B)로 하여도 좋다.
도 17의 (C)에 나타낸 화소부(103)는 보조 배선(151)을 포함하고, 부화소의 배열에는 펜타일 배열이 적용되어 있다. 도 17의 (C)에는 발광 디바이스(11a) 및 발광 디바이스(11b)를 포함하는 부화소의 세트(124a)와, 발광 디바이스(11b) 및 발광 디바이스(11c)를 포함하는 부화소의 세트(124b)가 번갈아 배치되는 예를 나타내었다. 보조 배선(151)은 발광 디바이스(11a) 내지 발광 디바이스(11c)와 중첩되지 않도록 위치하고, 예를 들어 발광 디바이스(11a)와 발광 디바이스(11b) 사이에 위치하는 영역과 발광 디바이스(11b)와 발광 디바이스(11c) 사이에 위치하는 영역을 포함한다.
예를 들어 도 18의 (C)에 나타낸 바와 같이 발광 디바이스(11a)를 적색의 발광 디바이스(11R)로 하고, 발광 디바이스(11b)를 녹색의 발광 디바이스(11G)로 하고, 발광 디바이스(11c)를 청색의 발광 디바이스(11B)로 하여도 좋다.
도 17의 (D)에 나타낸 화소부(103)는 보조 배선(151)을 포함하고, 화소(150a), 화소(150b)에는 델타 배열이 적용되어 있다. 화소(150a)는 위쪽 행(첫 번째 행)에 2개의 발광 디바이스(발광 디바이스(11a), 발광 디바이스(11b))를 포함하고, 아래쪽 행(두 번째 행)에 하나의 발광 디바이스(발광 디바이스(11c))를 포함한다. 화소(150b)는 위쪽 행(첫 번째 행)에 하나의 발광 디바이스(발광 디바이스(11c))를 포함하고, 아래쪽 행(두 번째 행)에 2개의 발광 디바이스(발광 디바이스(11a), 발광 디바이스(11b))를 포함한다. 보조 배선(151)은 발광 디바이스(11a) 내지 발광 디바이스(11c)와 중첩되지 않도록 위치하고, 예를 들어 발광 디바이스(11a)와 발광 디바이스(11b) 사이에 위치하는 영역과 발광 디바이스(11b)와 발광 디바이스(11c) 사이에 위치하는 영역을 포함한다.
예를 들어 도 18의 (D)에 나타낸 바와 같이 발광 디바이스(11a)를 적색의 발광 디바이스(11R)로 하고, 발광 디바이스(11b)를 녹색의 발광 디바이스(11G)로 하고, 발광 디바이스(11c)를 청색의 발광 디바이스(11B)로 하여도 좋다.
도 17의 (E)에 나타낸 화소부(103)는 보조 배선(151)을 포함하고, 각 색의 발광 디바이스가 지그재그로 배치되는 예이다. 구체적으로는 평면에서 보았을 때, 열 방향으로 배치되는 2개의 발광 디바이스(예를 들어 발광 디바이스(11a)와 발광 디바이스(11b), 또는 발광 디바이스(11b)와 발광 디바이스(11c))의 위쪽 변의 위치가 어긋나 있다. 보조 배선(151)은 발광 디바이스(11a) 내지 발광 디바이스(11c)와 중첩되지 않도록 위치하고, 예를 들어 발광 디바이스(11a)와 발광 디바이스(11b) 사이에 위치하는 영역과 발광 디바이스(11b)와 발광 디바이스(11c) 사이에 위치하는 영역을 포함한다.
예를 들어 도 18의 (E)에 나타낸 바와 같이 발광 디바이스(11a)를 적색의 발광 디바이스(11R)로 하고, 발광 디바이스(11b)를 녹색의 발광 디바이스(11G)로 하고, 발광 디바이스(11c)를 청색의 발광 디바이스(11B)로 하여도 좋다.
포토리소그래피법에서는 가공하는 패턴이 미세해질수록 광의 회절의 영향을 무시할 수 없게 되기 때문에, 노광에 의하여 레지스트 마스크의 패턴을 전사할 때의 충실성(fidelity)이 저하되어, 레지스트 마스크를 원하는 형상으로 가공하기 어려워진다. 그러므로 레지스트 마스크의 패턴이 직사각형이어도 모서리가 둥근 패턴이 형성되기 쉽다. 따라서 발광 디바이스의 상면 형상이 모서리가 둥근 다각형, 타원형, 또는 원형 등이 되는 경우가 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는 유기 화합물층을 레지스트 마스크로 가공한다. 유기 화합물층 위에 형성한 레지스트 마스크는 유기 화합물층의 내열 온도보다 낮은 온도에서 경화할 필요가 있다. 그러므로 유기 화합물층의 재료의 내열 온도 및 레지스트 재료의 경화 온도에 따라서는, 레지스트 마스크 형성을 위한 경화가 불충분한 경우가 있다. 경화가 불충분한 레지스트 마스크는 가공에 의하여 원하는 형상과는 다른 형상이 될 경우가 있다. 그 결과, 유기 화합물층의 상면 형상이 모서리가 둥근 다각형, 타원형, 또는 원형 등이 되는 경우가 있다. 예를 들어 상면 형상이 정사각형인 레지스트 마스크를 형성하려고 한 경우에 상면 형상이 원형인 레지스트 마스크가 형성되어 유기 화합물층의 상면 형상이 원형이 되는 경우가 있다.
또한 유기 화합물층의 상면 형상을 원하는 형상으로 하기 위하여 설계 패턴과 전사 패턴이 일치하도록 마스크 패턴을 미리 보정하는 기술(OPC(Optical Proximity Correction: 광 근접 효과 보정) 기술)을 사용하여도 좋다. 구체적으로는 OPC 기술에서는 마스크 패턴 상의 도형의 코너부 등에 보정용 패턴을 추가한다.
이상이 화소 레이아웃에 관한 설명이다.
[제작 방법예 2]
상술한 구체적인 예 8의 표시 장치의 제작 방법의 일례에 대하여 도 19의 (A) 내지 도 22의 (B)를 참조하여 설명한다. 도면에서 왼쪽에 화소부(103)를 나타내고, 오른쪽에 접속부(140)를 나타내었다.
[기판의 준비]
[도전층(161), 수지층(163), 도전층(162), 하부 전극(111)의 형성]
상기 실시형태 1과 마찬가지로 기판을 준비하고, 기판 위에 절연층(104)을 제공하고, 그 후 도전층(161), 수지층(163), 도전층(162), 하부 전극(111R), 하부 전극(111G), 하부 전극(111B), 및 접속 전극(111C)을 형성한다(도 19의 (A)).
[유기 화합물막의 성막]
하부 전극(111) 및 접속 전극(111C)을 덮어 적색 발광이 가능한 유기 화합물막(112fR)을 성막한다(도 19의 (B)). 유기 화합물막(112fR)은 싱글 구조이어도 좋고 탠덤 구조이어도 좋다. 유기 화합물막(112fR)은 각 기능층이 적층된 것이며, 각 기능층을 진공 증착법으로 성막할 수 있다. 또한 이에 한정되지 않고, 유기 화합물막(112fR)은 스퍼터링법 또는 잉크젯법 등으로 성막할 수도 있다.
또한 도 19의 (B)에서는 유기 화합물막(112fR)은 접속 전극(111C)을 덮도록 형성하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어 성막 영역을 규정하기 위한 에어리어 마스크를 사용함으로써, 유기 화합물막(112fR)의 성막 영역을 접속부(140)보다 내측으로 하고, 접속 전극(111C)에 유기 화합물막(112fR)이 중첩되지 않도록 하여도 좋다. 이로써 접속 전극(111C)이 유기 화합물막(112fR)에 접하는 것을 방지할 수 있고, 또한 유기 화합물막(112fR)을 제거할 때의 제거제가 접속 전극(111C)의 표면에 접촉되지 않으므로 바람직하다.
또한 유기 화합물막(112fR)은 파인 메탈 마스크를 사용하여 구분 성막하여도 좋다. 이 경우, 유기 화합물막(112fR)은 하부 전극(111R)만을 덮도록 형성하는 것이 좋다. 이로써 하부 전극(111G), 하부 전극(111B), 및 접속 전극(111C)이 유기 화합물막(112fR)에 접하는 것을 방지할 수 있고, 또한 유기 화합물막(112fR)을 제거할 때의 제거제가 하부 전극(111G), 하부 전극(111B), 및 접속 전극(111C)의 표면에 접촉되지 않으므로 바람직하다.
유기 화합물막(112fR)은 각 기능층을 포함하고, 하부 전극(111)으로부터 순차적으로 예를 들어 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 전자 수송층을 적어도 포함하는 적층체를 이루는 것이 좋다.
또한 기능층의 하나로서 전자 수송층 위에 위치하는 전자 주입층이 있다. 본 실시형태에서는 전자 주입층을 공통층으로 하기 위하여 나중에 형성한다. 공통층은 발광층과 공통 전극 사이에 위치하는 기능층이면 어느 것이어도 좋다. 물론 공통층을 제공하지 않고, 모든 기능층을 부화소마다 분단하여도 좋다.
유기 화합물막(112fR)의 가장 위층에 위치하는 전자 수송층은 가공된 유기 화합물층(112)을 얻기 위한 포토리소그래피법을 사용한 가공 공정에 노출된다. 그러므로 전자 수송층은 높은 내열성을 가지는 재료를 사용하는 것이 좋다. 높은 내열성을 가지는 재료로서 예를 들어 유리 전이점이 110℃ 이상 165℃ 이하, 바람직하게는 120℃ 이상 135℃ 이하인 재료를 사용하는 것이 좋다.
또한 가공에 노출되는 전자 수송층을 적층 구조로 하여도 좋다. 적층 구조로서 제 1 전자 수송층 위에 제 2 전자 수송층이 적층한 구조가 있다. 가공 시에 제 1 전자 수송층은 제 2 전자 수송층으로 덮여 있는 기간이 있기 때문에, 제 1 전자 수송층은 제 2 전자 수송층보다 내열성이 낮아도 좋다. 예를 들어 제 2 전자 수송층에 유리 전이점이 110℃ 이상 165℃ 이하, 바람직하게는 120℃ 이상 135℃ 이하인 재료를 사용하고, 제 1 전자 수송층에 유리 전이점이 제 2 전자 수송층의 유리 전이점보다 낮은, 예를 들어 100℃ 이상 155℃ 이하, 바람직하게는 110℃ 이상 125℃ 이하인 재료를 사용할 수 있다.
유기 화합물막(112fR)의 가장 위층을 발광층으로 하는 것도 생각할 수 있지만 상기 가공으로 인한 대미지가 발광층에 가해져 신뢰성이 현저히 손실되는 경우가 있다. 그러므로 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 제작할 때에는 발광층보다 위쪽에 기능층(예를 들어, 전자 수송층 등)을 형성한 후에 상기 가공을 실시하는 것이 좋다. 유기 화합물막 위에는 마스크층 등을 더 형성함으로써, 가공으로 인한 대미지가 발광층에 가해지는 것을 억제할 수도 있다. 상기 방법을 적용함으로써, 신뢰성이 높은 표시 패널을 제공할 수 있다.
[마스크막(144R), 마스크막(146R)의 성막]
이어서 유기 화합물막(112fR)을 덮어 마스크막(144R)을 형성하고, 마스크막(144R)을 덮어 마스크막(146R)을 형성한다(도 19의 (C)). 적어도 마스크막(144R)은 유기 화합물막(112fR)의 식각 처리 시에 유기 화합물막(112fR)을 보호하는 기능을 가진다.
마스크막(144R) 및 마스크막(146R)으로서 상기 실시형태 1에서 설명한 마스크막(144) 및 마스크막(146)을 사용할 수 있다.
[레지스트 마스크(143R)의 형성]
이어서 마스크막(146R) 위에 있어서 하부 전극(111R)과 중첩되는 영역에 레지스트 마스크(143R)를 형성한다(도 20의 (A)). 레지스트 마스크(143R)로서는 상기 실시형태 1에서 설명한 레지스트 마스크(143)를 사용할 수 있다.
[마스크막(146R)의 식각]
이어서 레지스트 마스크(143R)로 덮이지 않은 마스크막(146R)의 일부를 식각으로 제거하여 마스크층(147R)을 형성한다(도 20의 (B)). 마스크막(146R)의 식각에는 상기 실시형태 1에서 설명한 마스크막(146)의 식각 조건 등을 사용할 수 있다.
[레지스트 마스크(143R)의 제거]
이어서 레지스트 마스크(143R)를 제거한다(도 20의 (B)). 레지스트 마스크(143R)의 제거에는 상기 실시형태 1에서 설명한 레지스트 마스크(143)의 제거에 관한 기재를 사용할 수 있다.
[마스크막(144R)의 식각]
이어서 마스크층(147R)을 하드 마스크로서 사용하여 마스크막(144R)의 일부를 식각하여 마스크층(145R)을 형성한다(도 20의 (B)).
마스크막(144R)의 식각 조건으로서는 상기 실시형태 1에서 설명한 마스크막(144)의 식각 조건 등을 사용할 수 있다.
[유기 화합물막(112fR)의 식각]
이어서 마스크층(145R)으로 덮이지 않은 유기 화합물막(112fR)의 일부를 식각으로 제거하여 독립된 유기 화합물층(112R)을 형성한다(도 20의 (C)). 유기 화합물층(112R)의 최표면에는 적어도 내열성이 높은 기능층, 예를 들어 전자 수송층이 위치하는 것이 좋다.
유기 화합물막(112fR)의 식각에는 상기 실시형태 1에서 설명한 유기 화합물막(112f)의 식각 조건 등을 사용할 수 있다. 이때 하부 전극(111G), 하부 전극(111B), 및 접속 전극(111C) 위의 유기 화합물막(112fR)이 제거되어 하부 전극(111G), 하부 전극(111B), 및 접속 전극(111C)이 노출된다.
이와 같이 유기 화합물막(112fR)으로부터 유기 화합물층(112R)을 형성할 수 있다.
[유기 화합물막(112fG)의 성막 및 식각]
유기 화합물막(112fR)으로부터 유기 화합물층(112R)을 형성한 것과 마찬가지로 유기 화합물막(112fG)을 형성하고, 도시하지 않았지만 마스크막(144G) 및 마스크막(146G)도 형성하고, 마스크막(146G)을 가공하여 마스크층(147G)을 형성하고, 마스크층(147G)을 사용하여 마스크막(144G)을 가공하여 마스크층(145G)을 형성하고, 마스크층(145G)을 사용하여, 도시하지 않았지만 유기 화합물막(112fG)도 가공하여 유기 화합물층(112G)을 형성한다(도 21의 (A)). 유기 화합물층(112G)의 최표면에는 내열성이 높은 기능층, 예를 들어 전자 수송층이 위치하는 것이 좋다.
이때 접속 전극(111C)의 상면이 노출된다.
또한 유기 화합물막(112fG)을 형성하기 전에 진공 중에서 70℃ 이상 90℃ 이하, 15분 이상 60분 이하의 가열 처리를 실시하는 것이 좋다. 이로써 유기 화합물막(112fG)의 피형성면에 흡착되는 물 등을 제거할 수 있다.
이와 같이 유기 화합물막(112fG)으로부터 유기 화합물층(112G)을 형성할 수 있다.
[유기 화합물막(112fB)의 성막 및 식각]
유기 화합물막(112fR)으로부터 유기 화합물층(112R)을 형성한 것과 마찬가지로, 유기 화합물막(112fB)을 형성하고, 도시하지 않았지만 마스크막(144B) 및 마스크막(146B)도 형성하고, 마스크막(146B)을 가공하여 마스크층(147B)을 형성하고, 마스크층(147B)을 사용하여 마스크막(144B)을 가공하여 마스크층(145B)을 형성하고, 마스크층(145B)을 사용하여, 도시하지 않았지만 유기 화합물막(112fB)도 가공하여 유기 화합물층(112B)을 형성한다(도 21의 (A)). 유기 화합물층(112B)의 최표면에는 내열성이 높은 기능층, 예를 들어 전자 수송층이 위치하는 것이 좋다.
이때 접속 전극(111C)의 상면이 노출된다.
또한 유기 화합물막(112fB)을 형성하기 전에 진공 중에서 70℃ 이상 90℃ 이하, 15분 이상 60분 이하의 가열 처리를 실시하는 것이 좋다. 이로써 유기 화합물막(112fB)의 피형성면에 흡착되는 물 등을 제거할 수 있다.
이와 같이 유기 화합물막(112fB)으로부터 유기 화합물층(112B)을 형성할 수 있다.
또한 유기 화합물막(112fR), 유기 화합물막(112fG), 유기 화합물막(112fB)의 식각 시에 절연층(104)이 노출된다. 그러므로 슬릿(118a), 슬릿(118b)과 중첩되는 영역의 절연층(104)에는 오목부가 형성되는 경우가 있다. 또한 오목부를 형성하지 않으려고 하는 경우, 절연층(104)에 유기 화합물막(112fR), 유기 화합물막(112fG), 유기 화합물막(112fB)의 식각 처리에 대하여 내성이 높은 막을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 절연층(104)으로서 무기 재료를 포함하는 절연막을 사용하는 것이 좋다.
또한 유기 화합물층(112R), 유기 화합물층(112G), 유기 화합물층(112B) 사이에는 슬릿(118a), 슬릿(118b)이 형성된다. 포토리소그래피법을 사용하여 가공하는 공정을 거쳐 얻어진 유기 화합물층(112)은 도 21의 (A)에 화살표로 나타낸 슬릿(118a), 슬릿(118b)의 폭을 8μm 이하, 3μm 이하, 2μm 이하, 또는 1μm 이하로 할 수 있다. 슬릿(118a), 슬릿(118b)의 폭은 각 부화소 사이의 거리에 대응한다. 각 부화소 사이의 거리가 좁아짐으로써 높은 정세도와 큰 개구율을 포함하는 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 슬릿(118a), 슬릿(118b)의 폭은 일정하지 않아도 된다. 예를 들어 슬릿(118a)의 폭은 슬릿(118b)의 폭보다 커도 좋다. 또한 슬릿(118b)의 폭은 슬릿(118a)의 폭보다 커도 좋다.
인접한 유기 화합물층(112)은 슬릿(118a), 슬릿(118b)으로 분리되어 있으므로, 전류의 누설 경로(리크 패스)가 분단되어 누설 전류(사이드 누설, 사이드 누설 전류라고도 함)를 억제할 수 있다. 이로써 발광 디바이스에서 휘도 향상, 콘트라스트 향상, 표시 품질 향상, 전력 효율 향상, 또는 소비 전력 절감 등을 할 수 있다.
[마스크층의 제거]
이어서 마스크층(147R), 마스크층(147G), 및 마스크층(147B)을 제거하여 마스크층(145R), 마스크층(145G), 및 마스크층(145B)의 상면을 노출시킨다.
[절연막(125f)의 형성]
이어서 마스크층(145R), 마스크층(145G), 마스크층(145B), 및 접속 전극(111C)을 덮어 절연막(125f)을 성막한다. 절연막(125f)은 상기 실시형태 1에서 설명한 절연막(125f)과 마찬가지로 형성할 수 있다(실시형태 1에서 설명한 도 12의 (A) 참조).
[절연층(126)의 형성]
이어서 슬릿(118a), 슬릿(118b)과 중첩되는 영역에 절연층(126)을 형성한다. 절연층(126)은 상기 실시형태 1에서 설명한 절연층(126)과 마찬가지로 형성할 수 있다(실시형태 1에서 설명한 도 12의 (A) 참조).
[절연막(125f), 마스크층(145R), 마스크층(145G), 마스크층(145B)의 식각]
이어서 절연막(125f), 마스크층(145R), 마스크층(145G), 마스크층(145B)에 대하여 절연층(126)으로 덮이지 않은 부분을 식각으로 제거하여 유기 화합물층(112)의 상면의 일부를 노출시켜 절연층(125)을 형성한다. 절연막(125f), 마스크층(145R), 마스크층(145G), 마스크층(145B)의 식각 조건으로서는 상기 실시형태 1에서 설명한 절연막(125f), 마스크층(145) 등의 식각 조건 등을 사용할 수 있다.
절연막(125f)의 일부가 제거됨으로써 접속 전극(111C)의 상면의 일부가 노출된다.
[공통층(114)의 형성]
이어서 유기 화합물층(112R), 유기 화합물층(112G), 유기 화합물층(112B), 및 절연층(126) 등을 덮어 상기 실시형태 1과 마찬가지로 공통층(114)을 성막한다(도 21의 (B)).
[공통 전극(113)의 형성]
이어서 공통층(114)을 덮어 상기 실시형태 1과 마찬가지로 공통 전극(113)을 형성한다(도 21의 (B)).
[보조 배선의 형성]
이어서 공통 전극(113) 위에 보조 배선(151)을 형성한다(도 22의 (A)). 본 실시형태에서는 마스크(135)를 사용하여 공통 전극(113) 위에 선택적으로 보조 배선(151)을 형성한다. 예를 들어 보조 배선(151)은 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 스퍼터링법을 사용할 때 메탈 마스크를 사용하면 도 1의 (D) 또는 (E)에 나타낸 바와 같은 보조 배선(151)을 선택적으로 형성할 수 있다.
보조 배선(151)은 화소부(103)에서 절연층(126)과 중첩되는 위치에 형성된다. 이와 같이 형성된 보조 배선(151)은 표시 장치의 개구율을 저하시키지 않기 때문에 바람직하다.
보조 배선(151)은 공통 전극(113)과 접하는 영역을 가지도록 형성된다. 그러므로 공통 전극(113)에 기인한 전압 강하를 억제할 수 있다.
[대향 기판의 형성]
상기 실시형태 1과 마찬가지로 접착층(171)을 사용하여 기판(170)을 접합한다(도 22의 (B)).
도시하지 않았지만 기판(170)에는 상기 실시형태 1과 마찬가지로 차광층(152), 착색층(173R), 착색층(173G), 및 착색층(173B)이 제공되어 있어도 좋다.
이상에 의하여 표시 장치를 제작할 수 있다.
또한 구체적인 예 9 내지 14, 그리고 변형예 3 및 4에 나타낸 표시 장치도 상기 설명에 따라서 제작할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대해서 도면을 사용하여 설명한다.
[표시 장치의 구체적인 예]
상기 실시형태에서 나타낸 표시 장치와 FPC(74)를 포함하는 표시 모듈(DP)을 복수로 사용한 대형 표시 장치에 대하여, 도 23의 (A) 내지 (C)를 사용하여 설명한다.
도 23의 (A)에는 표시 모듈(DP)의 상면도를 나타내었다. 표시 모듈(DP)은 화소부(103)에 인접하여 가시광을 투과시키는 영역(72)과 가시광을 차단하는 영역(73)을 포함한다.
도 23의 (B), (C)에는 표시 모듈(DP)을 4개 포함하는 표시 장치의 사시도를 나타내었다. 복수의 표시 모듈(DP)을 하나 이상의 방향(예를 들어, 1열 또는 매트릭스 형태 등)으로 배열함으로써, 넓은 표시 영역을 가지는 대형 표시 장치를 제작할 수 있다.
복수의 표시 모듈(DP)을 사용하여 대형 표시 장치를 제작하는 경우, 하나의 표시 모듈(DP)의 크기는 대형으로 할 필요가 없다. 따라서 표시 모듈(DP)을 제작하기 위한 제조 장치를 대형화하지 않아도 되므로, 공간 절약이 가능하다. 또한, 중소형 표시 패널의 제조 장치를 사용할 수 있어, 표시 장치의 대형화를 위하여 신규 제조 장치를 이용하지 않아도 되기 때문에, 제조 비용을 억제할 수 있다. 또한 표시 모듈(DP)의 대형화로 인한 수율의 저하를 억제할 수 있다.
화소부(103)의 외주에는 배선 등이 제공된 비표시 영역이 위치한다. 비표시 영역은 가시광을 차단하는 영역(73)에 상당한다. 복수의 표시 모듈(DP)을 중첩시켰을 때 비표시 영역 등에 의하여 하나의 화상이 분리된 것과 같이 시인되는 경우가 있다.
그러므로 본 발명의 일 형태에서는 표시 모듈(DP)에 가시광을 투과시키는 영역(72)을 제공하고, 중첩되는 2개의 표시 모듈에서 아래쪽에 배치되는 표시 모듈(DP)의 화소부(103)와 위쪽에 배치되는 표시 모듈(DP)의 가시광을 투과시키는 영역(72)을 중첩시킨다.
이와 같이 가시광을 투과시키는 영역(72)을 제공하면 표시 모듈(DP)에서 비표시 영역을 적극적으로 축소할 필요가 없다. 다만 중첩되는 2개의 표시 모듈(DP)에서는 비표시 영역이 축소되므로 바람직하다. 이로써 사용자에게 표시 모듈(DP)의 이음매가 인식되기 어려운 대형 표시 장치를 실현할 수 있다.
위쪽에 위치하는 표시 모듈(DP)에서는 비표시 영역의 적어도 일부에 가시광을 투과시키는 영역(72)을 제공하여도 좋다. 상기 가시광을 투과시키는 영역(72)을 아래쪽에 위치하는 표시 모듈(DP)의 화소부(103)와 중첩시킬 수 있다.
또한 아래쪽에 위치하는 표시 모듈(DP)의 비표시 영역의 적어도 일부는 위쪽에 위치하는 표시 모듈(DP)의 화소부(103) 또는 가시광을 차단하는 영역(73)과 중첩된다.
표시 모듈(DP)의 비표시 영역이 넓으면, 표시 모듈(DP)의 단부와 표시 모듈(DP) 내의 소자의 거리가 길어져, 표시 모듈(DP)의 외부로부터 침입하는 불순물에 의하여 소자가 열화하는 것을 억제할 수 있어 바람직하다.
이와 같이 표시 장치에 복수의 표시 모듈(DP)이 제공되는 경우, 인접한 표시 모듈(DP)들 사이에 있어서 화소부(103)가 연속되기 때문에, 넓은 면적의 표시 영역을 제공할 수 있다.
화소부(103)에는 복수의 화소가 포함된다.
가시광을 투과시키는 영역(72)에는 표시 모듈(DP)을 구성하는 한 쌍의 기판, 및 상기 한 쌍의 기판 사이의 표시 소자를 밀봉하기 위한 수지 재료 등이 제공되어 있어도 좋다. 이때 가시광을 투과시키는 영역(72)에 제공되는 부재에는 가시광에 대하여 투과성을 가지는 재료를 사용한다.
가시광을 차단하는 영역(73)에는 화소부(103)에 포함되는 화소에 전기적으로 접속되는 배선 등이 제공되어 있어도 좋다. 또한 가시광을 차단하는 영역(73)에는 주사선 구동 회로 및 신호선 구동 회로 중 한쪽 또는 양쪽이 제공되어 있어도 좋다. 또한 가시광을 차단하는 영역(73)에는 FPC(74)와 접속된 단자, 상기 단자와 접속된 배선 등이 제공되어 있어도 좋다.
도 23의 (B), (C)는 도 23의 (A)에 나타낸 표시 모듈(DP)을 2×2의 매트릭스 형태로(세로 방향 및 가로 방향으로 각각 2개씩) 배치한 예이다. 도 23의 (B)는 표시 모듈(DP)의 표시면 측의 사시도이고, 도 23의 (C)는 표시 모듈(DP)의 표시면에 대하여 반대 측의 사시도이다.
4개의 표시 모듈(DP)(표시 모듈(DPa, DPb, DPc, DPd))은 서로 중첩되는 영역을 가지도록 배치되어 있다. 구체적으로는 하나의 표시 모듈(DP)이 포함하는 가시광을 투과시키는 영역(72)이 다른 표시 모듈(DP)이 포함하는 화소부(103)의 위(표시면 측)에 중첩되는 영역을 가지도록 표시 모듈(DPa, DPb, DPc, DPd)이 배치되어 있다. 또한 하나의 표시 모듈(DP)이 포함하는 가시광을 차단하는 영역(73)이 다른 표시 모듈(DP)의 화소부(103) 위에 중첩되지 않도록 표시 모듈(DPa, DPb, DPc, DPd)이 배치되어 있다. 4개의 표시 모듈(DP)이 중첩되는 부분에서는 표시 모듈(DPa) 위에 표시 모듈(DPb)이 중첩되고, 표시 모듈(DPb) 위에 표시 모듈(DPc)이 중첩되고, 표시 모듈(DPc) 위에 표시 모듈(DPd)이 중첩된다.
표시 모듈(DPa, DPb)의 짧은 변들이 서로 중첩되고, 화소부(103a)의 일부와 가시광을 투과시키는 영역(72b)의 일부가 중첩된다. 또한 표시 모듈(DPa, DPc)의 긴 변들이 서로 중첩되고, 화소부(103a)의 일부와 가시광을 투과시키는 영역(72c)의 일부가 중첩된다.
화소부(103b)의 일부는 가시광을 투과시키는 영역(72c)의 일부 및 가시광을 투과시키는 영역(72d)의 일부와 중첩된다. 또한 화소부(103c)의 일부는 가시광을 투과시키는 영역(72d)의 일부와 중첩된다.
따라서 화소부(103a) 내지 화소부(103d)가 거의 이음매 없이 배치된 영역을 표시 영역(79)으로 할 수 있다.
여기서 표시 모듈(DP)은 가요성을 가지는 것이 바람직하다. 예를 들어 표시 모듈(DP)을 구성하는 한 쌍의 기판은 가요성을 가지는 것이 바람직하다.
이로써 예를 들어 도 23의 (B), (C)에 나타낸 바와 같이 표시 모듈(DPa)의 FPC(74a)의 근방을 휘어, FPC(74a)에 인접한 표시 모듈(DPb)의 화소부(103b)의 아래쪽에 표시 모듈(DPa)의 일부 및 FPC(74a)의 일부를 배치할 수 있다. 그 결과 FPC(74a)를 표시 모듈(DPb)의 뒷면과 물리적으로 간섭하지 않고 배치할 수 있다. 또한 표시 모듈(DPa)과 표시 모듈(DPb)을 중첩시켜 고정하는 경우에 FPC(74a)의 두께를 고려할 필요가 없기 때문에, 가시광을 투과시키는 영역(72b)의 상면과 표시 모듈(DPa)의 상면의 높이의 차이를 저감할 수 있다. 그 결과 화소부(103a) 위에 위치하는 표시 모듈(DPb)의 단부를 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
또한 각 표시 모듈(DP)이 가요성을 가짐으로써, 표시 모듈(DPb)의 화소부(103b)에서의 상면의 높이를 표시 모듈(DPa)의 화소부(103a)에서의 상면의 높이와 일치하도록 표시 모듈(DPb)을 완만하게 휠 수 있다. 그러므로 표시 모듈(DPa)과 표시 모듈(DPb)이 중첩되는 영역 근방을 제외하고, 각 표시 영역의 높이를 일치시킬 수 있어, 표시 영역(79)에 표시하는 영상의 표시 품질을 높일 수 있다.
앞에서는 표시 모듈(DPa)과 표시 모듈(DPb)의 관계를 예로 들어 설명하였지만, 다른 인접한 2개의 표시 모듈(DP)들 사이에서도 마찬가지이다.
또한 인접한 2개의 표시 모듈(DP) 사이의 단차를 경감하기 위하여, 표시 모듈(DP)의 두께는 얇은 것이 바람직하다. 예를 들어 표시 모듈(DP)의 두께는 1mm 이하인 것이 바람직하고, 300μm 이하인 것이 더 바람직하고, 100μm 이하인 것이 더 바람직하다.
표시 모듈(DP)은 주사선 구동 회로 및 신호선 구동 회로의 양쪽을 내장하는 것이 바람직하다. 표시 패널과 별개로 구동 회로를 배치하는 경우, 구동 회로를 포함하는 인쇄 기판, 많은 배선 및 단자 등이 표시 패널의 뒷면 측(표시면 측에 대하여 반대 측)에 배치된다. 그러므로 표시 장치 전체의 부품 점수가 방대해지고, 표시 장치의 중량이 증가하는 경우가 있다. 표시 모듈(DP)이 주사선 구동 회로 및 신호선 구동 회로의 양쪽을 가짐으로써, 표시 장치의 부품 점수를 삭감하여, 표시 장치의 경량화를 도모할 수 있다. 이로써 표시 장치의 가반성을 높일 수 있다.
여기서 주사선 구동 회로 및 신호선 구동 회로는 표시하는 화상의 프레임 주파수에 따라 높은 구동 주파수로 동작하는 것이 요구된다. 특히 신호선 구동 회로는 주사선 구동 회로와 비교하여 더 높은 구동 주파수로 동작하는 것이 요구된다. 그러므로, 신호선 구동 회로에 적용되는 트랜지스터 중 몇 개는 큰 전류를 흘리는 능력이 요구되는 경우가 있다. 한편 화소부에 제공되는 트랜지스터 중 몇 개는 표시 소자를 구동하기 위하여 충분한 내압 성능이 요구되는 경우가 있다.
그러므로 구동 회로가 포함하는 트랜지스터와, 화소부가 포함하는 트랜지스터의 구조를 구분하여 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어 화소부에 제공되는 트랜지스터의 하나 또는 복수로서 내압이 높은 트랜지스터를 적용하고, 구동 회로에 제공되는 트랜지스터의 하나 또는 복수로서 구동 주파수가 높은 트랜지스터를 적용한다.
더 구체적인 구성으로서는 신호선 구동 회로에 적용하는 하나 또는 복수의 트랜지스터로서 화소부에 적용하는 트랜지스터보다 게이트 절연층이 얇은 트랜지스터를 적용한다. 이와 같이 2종류의 트랜지스터를 구분하여 형성함으로써 신호선 구동 회로를 화소부가 제공되는 기판 위에 제공할 수 있다.
또한 주사선 구동 회로, 신호선 구동 회로, 및 화소부에 적용하는 각 트랜지스터는 채널이 형성되는 반도체에 금속 산화물을 적용하는 것이 바람직하다.
또한 주사선 구동 회로, 신호선 구동 회로, 및 화소부에 적용하는 각 트랜지스터는 채널이 형성되는 반도체에 실리콘을 적용하는 것이 바람직하다.
또한 주사선 구동 회로, 신호선 구동 회로, 및 화소부에 적용하는 각 트랜지스터는 채널이 형성되는 반도체에 금속 산화물을 적용한 것과, 채널이 형성되는 반도체에 실리콘을 적용한 것을 조합하여 적용하는 것이 바람직하다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서 중에 기재하는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 24 내지 도 30을 사용하여 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 VR(Virtual Reality)용 기기, 안경형 AR(Augmented Reality)용 기기 등 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
[표시 모듈]
도 24의 (A)는 표시 모듈(280)의 사시도이다. 표시 모듈(280)은 표시 장치(100)와 FPC(290)를 가진다.
표시 모듈(280)은 기판(291) 및 기판(292)을 가진다. 표시 모듈(280)은 화소부(103)를 가진다. 화소부(103)는 표시 모듈(280)에서의 화상을 표시하는 영역이고, 후술하는 화소부(103)에 제공되는 각 화소로부터의 광을 시인할 수 있는 영역이다.
도 24의 (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(103)가 적층되어 있다. 또한 기판(291) 위에서 화소부(103)와 중첩되지 않은 부분에 FPC(290)에 접속하기 위한 단자부(285)(FPC 단자부라고 기재하는 경우가 있음)가 제공되어 있다. 단자부(285)와 회로부(282)는 복수의 배선으로 구성되는 배선부(286)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다.
화소부(103)는 주기적으로 배열된 복수의 화소(150)를 가진다. 도 24의 (B)의 오른쪽에 하나의 화소(150)의 확대도를 나타내었다. 화소(150)는 발광색이 상이한 발광 디바이스(11R), 발광 디바이스(11G), 발광 디바이스(11B)를 포함한다. 화소(150)는 수광 디바이스(11S)를 더 포함하여도 좋다. 도 24의 (B)에 나타낸 바와 같이, 복수의 발광 디바이스는 스트라이프 배열로 배치할 수 있다. 또한 델타 배열 또는 펜타일 배열 등 다양한 발광 디바이스의 배열 방법을 적용할 수 있다.
화소 회로부(283)는 주기적으로 배열된 복수의 트랜지스터 등을 포함하는 화소 회로(283a)를 포함한다.
하나의 화소 회로(283a)는 하나의 화소(150)에 포함되는 3개의 발광 디바이스의 발광을 제어하는 회로이다. 하나의 화소 회로(283a)에는 하나의 발광 디바이스의 발광을 제어하는 회로가 3개 제공되어도 좋다. 예를 들어 화소 회로(283a)는 하나의 발광 디바이스에 하나의 선택 트랜지스터와, 하나의 전류 제어용 트랜지스터(구동 트랜지스터)와, 용량 소자를 적어도 포함할 수 있다. 이때 선택 트랜지스터의 게이트에는 게이트 신호가 입력되고, 소스 및 드레인 중 한쪽에는 소스 신호가 입력된다. 이에 의하여 액티브 매트릭스형 표시 장치가 실현된다.
회로부(282)는 화소 회로부(283)의 각 화소 회로(283a)를 구동하는 회로를 가진다. 예를 들어 게이트선 구동 회로 및 소스선 구동 회로 중 한쪽 또는 양쪽을 포함하는 것이 바람직하다. 이들 외에, 연산 회로, 메모리 회로, 및 전원 회로 등 중 적어도 하나를 포함하여도 좋다.
FPC(290)는 외부로부터 회로부(282)에 영상 신호 또는 전원 전위 등을 공급하기 위한 배선으로서 기능한다. 또한 FPC(290) 위에 IC가 실장되어도 좋다.
표시 모듈(280)은 화소부(103)의 아래쪽에 화소 회로부(283) 및 회로부(282) 중 한쪽 또는 양쪽이 적층된 구성으로 할 수 있기 때문에, 화소부(103)의 개구율(유효 표시 면적비)을 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 화소부(103)의 개구율은 40% 이상 100% 미만, 바람직하게는 50% 이상 95% 이하, 더 바람직하게는 60% 이상 95% 이하로 할 수 있다. 또한 화소(150)를 매우 높은 밀도로 배치할 수 있어, 화소부(103)의 정세도를 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 화소부(103)에는 2000ppi 이상, 바람직하게는 3000ppi 이상, 더 바람직하게는 5000ppi 이상, 더욱 바람직하게는 6000ppi 이상이고 20000ppi 이하 또는 30000ppi 이하의 정세도로 화소(150)가 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 표시 모듈(280)은 정세도가 매우 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 구성의 경우에도, 표시 모듈(280)에는 미세한 화소부(103)가 포함되기 때문에 렌즈로 표시부를 확대하여도 화소가 시인되지 않아, 몰입감이 높은 표시를 수행할 수 있다. 또한 표시 모듈(280)은 이에 한정되지 않고, 비교적 소형의 표시부를 가지는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 손목시계 등의 장착형 전자 기기의 표시부에 적합하게 사용할 수 있다.
[표시 장치의 구성예]
도 25의 (A)는 표시 장치(10)의 블록도이다. 표시 장치(10)는 화소부(103), 구동 회로부(12), 구동 회로부(13) 등을 가진다.
화소부(103)는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 화소(150)를 가진다. 화소(150)는 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)를 가진다. 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)는 각각 표시 디바이스로서 기능하는 발광 디바이스를 가진다.
화소(150)는 배선(GL), 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB)에 전기적으로 접속되어 있다. 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB)은 각각 구동 회로부(12)에 전기적으로 접속되어 있다. 배선(GL)은 구동 회로부(13)에 전기적으로 접속되어 있다. 구동 회로부(12)는 소스선 구동 회로(소스 드라이버라고도 함)로서 기능하고, 구동 회로부(13)는 게이트선 구동 회로(게이트 드라이버라고도 함)로서 기능한다. 배선(GL)은 게이트선으로서 기능하고, 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB)은 각각 소스선으로서 기능한다.
부화소(110R)는 적색광을 방출하는 발광 디바이스를 가진다. 부화소(110G)는 녹색광을 방출하는 발광 디바이스를 가진다. 부화소(110B)는 청색광을 방출하는 발광 디바이스를 가진다. 이에 의하여, 표시 장치(10)는 풀 컬러 표시를 수행할 수 있다. 또한 화소(150)는 다른 색의 광을 방출하는 발광 디바이스를 가지는 부화소를 가져도 좋다. 예를 들어 화소(150)는 상기 3개의 부화소에 더하여 백색광을 방출하는 발광 디바이스를 가지는 부화소 또는 황색의 광을 방출하는 발광 디바이스를 가지는 부화소 등을 가져도 좋다.
배선(GL)은 행 방향(배선(GL)의 연장 방향)으로 배열되는 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)에 전기적으로 접속되어 있다. 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB)은 각각, 열 방향(배선(SLR) 등의 연장 방향)으로 배열되는 부화소(110R), 부화소(110G), 또는 부화소(110B)(도시하지 않았음)에 전기적으로 접속되어 있다.
[화소 회로의 구성예]
도 25의 (B)에 상술한 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)에 적용할 수 있는 화소(150)의 회로도의 일례를 나타내었다. 화소(150)는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 트랜지스터(M3), 용량 소자(C1), 및 발광 디바이스(EL)를 가진다. 또한 화소(150)에는 배선(GL) 및 배선(SL)이 전기적으로 접속된다. 배선(SL)은 도 25의 (A)에 나타낸 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB) 중 어느 것에 대응한다.
트랜지스터(M1)는 게이트가 배선(GL)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(SL)에 전기적으로 접속되고, 다른 쪽이 용량 소자(C1)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(M2)의 게이트에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(AL)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 발광 디바이스(EL)의 한쪽 전극, 용량 소자(C1)의 다른 쪽 전극, 및 트랜지스터(M3)의 소스 및 드레인 중 한쪽에 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)는 게이트가 배선(GL)에 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(RL)에 전기적으로 접속된다. 발광 디바이스(EL)는 다른 쪽 전극이 배선(CL)에 전기적으로 접속된다.
배선(SL)에는 데이터 전위가 공급된다. 배선(GL)에는 선택 신호가 공급된다. 상기 선택 신호에는 트랜지스터를 도통 상태로 하는 전위와 비도통 상태로 하는 전위가 포함된다.
배선(RL)에는 리셋 전위가 공급된다. 배선(AL)에는 애노드 전위가 공급된다. 배선(CL)에는 캐소드 전위가 공급된다. 화소(150)에서 애노드 전위는 캐소드 전위보다 높다. 또한 배선(RL)에 공급되는 리셋 전위는 리셋 전위와 캐소드 전위의 전위차가 발광 디바이스(EL)의 문턱 전압보다 작은 전위로 할 수 있다. 리셋 전위는 캐소드 전위보다 높은 전위, 캐소드 전위와 같은 전위, 또는 캐소드 전위보다 낮은 전위로 할 수 있다.
트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)는 스위치로서 기능한다. 트랜지스터(M2)는 발광 디바이스(EL)에 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터로서 기능한다. 예를 들어 트랜지스터(M1)는 선택 트랜지스터로서 기능하고, 트랜지스터(M2)는 구동 트랜지스터로서 기능한다고도 할 수 있다.
여기서, 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M3) 모두에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다. 또는 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)에 OS 트랜지스터를 적용하고, 트랜지스터(M2)에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 것이 바람직하다.
또는 트랜지스터(M1) 내지 트랜지스터(M3) 모두에 OS 트랜지스터를 적용하여도 좋다. 이때 구동 회로부(12)에 포함되는 복수의 트랜지스터 및 구동 회로부(13)에 포함되는 복수의 트랜지스터 중 하나 이상에 LTPS 트랜지스터를 적용하고, 다른 트랜지스터에 OS 트랜지스터를 적용할 수 있다. 예를 들어 화소부(103)에 제공되는 트랜지스터에는 OS 트랜지스터를 적용하고, 구동 회로부(12) 및 구동 회로부(13)에 제공되는 트랜지스터에는 LTPS 트랜지스터를 적용할 수도 있다.
OS 트랜지스터로서는 채널이 형성되는 반도체층에 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터를 사용할 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 마그네슘 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)과, 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다. 특히 OS 트랜지스터의 반도체층에 인듐, 갈륨, 및 아연을 포함한 산화물(IGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐, 주석, 및 아연을 포함한 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐, 갈륨, 주석, 및 아연을 포함한 산화물을 사용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 밀도가 낮은 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 매우 작은 오프 전류를 실현할 수 있다. 오프 전류가 작기 때문에, 트랜지스터에 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다. 그러므로 특히 용량 소자(C1)에 직렬로 접속되는 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)로서는 각각 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 사용하는 것이 바람직하다. 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)로서 산화물 반도체를 포함한 트랜지스터를 적용함으로써, 용량 소자(C1)에 유지되는 전하가 트랜지스터(M1) 또는 트랜지스터(M3)를 통하여 누설되는 것을 방지할 수 있다. 또한 용량 소자(C1)에 유지되는 전하가 장시간에 걸쳐 유지될 수 있기 때문에, 화소(150)의 데이터를 재기록하지 않고 정지 화상을 장기간에 걸쳐 표시할 수 있다.
또한 도 25의 (B)에서 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
또한 화소(150)에 포함되는 각 트랜지스터는 동일한 기판 위에 나란히 형성되는 것이 바람직하다.
화소(150)에 포함되는 트랜지스터에는, 반도체층을 개재하여 중첩되는 한 쌍의 게이트를 가지는 트랜지스터를 적용할 수 있다.
한 쌍의 게이트를 가지는 트랜지스터에서 한 쌍의 게이트가 서로 전기적으로 접속되고 같은 전위가 공급되는 경우, 트랜지스터의 온 전류가 높아지고 포화 특성이 향상되는 등의 이점이 있다. 또한 한 쌍의 게이트 중 한쪽에 트랜지스터의 문턱 전압을 제어하는 전위를 인가하여도 좋다. 또한 한 쌍의 게이트 중 한쪽에 정 전위를 인가함으로써 트랜지스터의 전기 특성의 안정성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 트랜지스터의 한쪽 게이트가 정 전위를 인가받는 배선에 전기적으로 접속되어도 좋고, 이 트랜지스터의 소스 또는 드레인에 전기적으로 접속되어도 좋다.
도 25의 (C)에 나타낸 화소(150)는 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)에 한 쌍의 게이트를 가지는 트랜지스터를 적용한 경우의 예이다. 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3) 각각에서는 한 쌍의 게이트가 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 화소(150)에 대한 데이터 기록 기간을 단축할 수 있다.
도 25의 (D)에 나타낸 화소(150)는 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M3)에 더하여 트랜지스터(M2)에도 한 쌍의 게이트를 가지는 트랜지스터를 적용한 예이다. 트랜지스터(M2)에서는 한 쌍의 게이트가 전기적으로 접속되어 있다. 트랜지스터(M2)에 이러한 트랜지스터를 적용하면 포화 특성이 향상되기 때문에, 발광 디바이스(EL)의 발광 휘도의 제어가 용이해지고, 표시 품질을 높일 수 있다.
[트랜지스터의 구성예]
이하에서는 상기 표시 장치에 적용할 수 있는 트랜지스터의 단면 구성예에 대하여 설명한다.
[구성예 1]
도 26의 (A)는 트랜지스터(410)를 포함하는 단면도이다.
트랜지스터(410)는 기판(401) 위에 제공되고, 반도체층에 다결정 실리콘이 적용된 트랜지스터이다. 예를 들어 트랜지스터(410)는 화소(150)의 트랜지스터(M2)에 대응한다. 즉 도 26의 (A)는 트랜지스터(410)의 소스 및 드레인 중 한쪽이 발광 디바이스의 하부 전극(111)에 전기적으로 접속되는 예를 나타낸 것이다.
트랜지스터(410)는 반도체층(411), 절연층(412), 도전층(413) 등을 가진다. 반도체층(411)은 채널 형성 영역(411i) 및 저저항 영역(411n)을 가진다. 반도체층(411)은 실리콘을 포함한다. 반도체층(411)은 다결정 실리콘을 포함하는 것이 바람직하다. 절연층(412)의 일부는 게이트 절연층으로서 기능한다. 도전층(413)의 일부는 게이트 전극으로서 기능한다.
또한 반도체층(411)은 반도체 특성을 나타내는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)을 포함할 수도 있다. 이때 트랜지스터(410)는 OS 트랜지스터라고 부를 수 있다.
저저항 영역(411n)은 불순물 원소를 포함하는 영역이다. 예를 들어 트랜지스터(410)를 n채널형 트랜지스터로 하는 경우에는, 저저항 영역(411n)에 인, 비소 등을 첨가하는 것이 좋다. 한편, p채널형 트랜지스터로 하는 경우에는, 저저항 영역(411n)에 붕소, 알루미늄 등을 첨가하는 것이 좋다. 또한 트랜지스터(410)의 문턱 전압을 제어하기 위하여, 채널 형성 영역(411i)에 상술한 불순물이 첨가되어도 좋다.
기판(401) 위에 절연층(421)이 제공되어 있다. 반도체층(411)은 절연층(421) 위에 제공되어 있다. 절연층(412)은 반도체층(411) 및 절연층(421)을 덮어 제공되어 있다. 도전층(413)은 절연층(412) 위에서 반도체층(411)과 중첩되는 위치에 제공되어 있다.
또한 도전층(413) 및 절연층(412)을 덮어 절연층(422)이 제공된다. 절연층(422) 위에는 도전층(414a) 및 도전층(414b)이 제공된다. 도전층(414a) 및 도전층(414b)은 절연층(422) 및 절연층(412)에 제공된 개구부에서 저저항 영역(411n)에 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(414a)의 일부는 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능하고, 도전층(414b)의 일부는 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능한다. 또한 도전층(414a), 도전층(414b), 및 절연층(422)을 덮어 절연층(104)이 제공되어 있다.
절연층(104) 위에는 화소 전극으로서 기능하는 하부 전극(111)이 제공된다. 하부 전극(111)은 절연층(104) 위에 제공되고, 절연층(104)에 제공된 개구에서 도전층(414b)에 전기적으로 접속되어 있다. 여기서는 생략하지만, 하부 전극(111) 위에는 EL층 및 공통 전극을 적층할 수 있다.
[구성예 2]
도 26의 (B)에는 한 쌍의 게이트 전극을 가지는 트랜지스터(410a)를 나타내었다. 도 26의 (B)에 나타낸 트랜지스터(410a)는 도전층(415) 및 절연층(416)을 포함하는 점에서 도 26의 (A)와 주로 다르다.
도전층(415)은 절연층(421) 위에 제공되어 있다. 또한 도전층(415) 및 절연층(421)을 덮어 절연층(416)이 제공되어 있다. 반도체층(411)은 적어도 채널 형성 영역(411i)이 절연층(416)을 개재하여 도전층(415)과 중첩되도록 제공되어 있다.
도 26의 (B)에 나타낸 트랜지스터(410a)에서 도전층(413)의 일부가 제 1 게이트 전극으로서 기능하고, 도전층(415)의 일부가 제 2 게이트 전극으로서 기능한다. 또한 이때 절연층(412)의 일부가 제 1 게이트 절연층으로서 기능하고, 절연층(416)의 일부가 제 2 게이트 절연층으로서 기능한다.
여기서, 제 1 게이트 전극과 제 2 게이트 전극을 전기적으로 접속하는 경우, 도시되지 않은 영역에서 절연층(412) 및 절연층(416)에 제공된 개구부를 통하여 도전층(413)과 도전층(415)을 전기적으로 접속하는 것이 좋다. 또한 제 2 게이트 전극과 소스 또는 드레인을 전기적으로 접속하는 경우, 도시되지 않은 영역에서 절연층(422), 절연층(412), 및 절연층(416)에 제공된 개구부를 통하여 도전층(414a) 또는 도전층(414b)과 도전층(415)을 전기적으로 접속하는 것이 좋다.
화소(150)를 구성하는 모든 트랜지스터에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 경우, 도 26의 (A)에서 예시한 트랜지스터(410) 또는 도 26의 (B)에서 예시한 트랜지스터(410a)를 적용할 수 있다. 이때 화소(150)를 구성하는 모든 트랜지스터에 트랜지스터(410a)를 사용하여도 좋고, 모든 트랜지스터에 트랜지스터(410)를 적용하여도 좋고, 트랜지스터(410a)와 트랜지스터(410)를 조합하여 사용하여도 좋다.
[구성예 3]
이하에서는 반도체층에 실리콘이 적용된 트랜지스터와 반도체층에 금속 산화물이 적용된 트랜지스터의 양쪽을 가지는 구성의 예에 대하여 설명한다.
도 26의 (C)는 트랜지스터(410a) 및 트랜지스터(450)를 포함하는 단면도이다.
트랜지스터(410a)에 대해서는 상기 구성예 1을 원용할 수 있다. 또한 여기서는 트랜지스터(410a)를 사용하는 예를 나타내었지만, 트랜지스터(410)와 트랜지스터(450)를 포함한 구성을 적용하여도 좋고, 트랜지스터(410), 트랜지스터(410a), 트랜지스터(450) 모두를 가지는 구성을 적용하여도 좋다.
트랜지스터(450)는 반도체층에 금속 산화물을 적용한 트랜지스터이다. 도 26의 (C)에 나타낸 구성은 예를 들어 트랜지스터(450)가 화소(150)의 트랜지스터(M1)에 대응하고, 트랜지스터(410a)가 트랜지스터(M2)에 대응하는 예이다. 즉 도 26의 (C)는 트랜지스터(410a)의 소스 및 드레인 중 한쪽이 하부 전극(111)에 전기적으로 접속되는 예를 나타낸 것이다.
또한 도 26의 (C)에는 트랜지스터(450)가 한 쌍의 게이트를 포함하는 예를 나타내었다.
트랜지스터(450)는 도전층(455), 절연층(422), 반도체층(451), 절연층(452), 도전층(453) 등을 가진다. 도전층(453)의 일부는 트랜지스터(450)의 제 1 게이트로서 기능하고, 도전층(455)의 일부는 트랜지스터(450)의 제 2 게이트로서 기능한다. 이때 절연층(452)의 일부는 트랜지스터(450)의 제 1 게이트 절연층으로서 기능하고, 절연층(422)의 일부는 트랜지스터(450)의 제 2 게이트 절연층으로서 기능한다.
도전층(455)은 절연층(412) 위에 제공되어 있다. 절연층(422)은 도전층(455)을 덮어 제공되어 있다. 반도체층(451)은 절연층(422) 위에 제공되어 있다. 절연층(452)은 반도체층(451) 및 절연층(422)을 덮어 제공되어 있다. 도전층(453)은 절연층(452) 위에 제공되고, 반도체층(451) 및 도전층(455)과 중첩되는 영역을 가진다.
또한 절연층(426)이 절연층(452) 및 도전층(453)을 덮어 제공되어 있다. 절연층(426) 위에는 도전층(454a) 및 도전층(454b)이 제공된다. 도전층(454a) 및 도전층(454b)은 절연층(426) 및 절연층(452)에 제공된 개구부에서 반도체층(451)에 전기적으로 접속되어 있다. 도전층(454a)의 일부는 소스 전극 및 드레인 전극 중 한쪽으로서 기능하고, 도전층(454b)의 일부는 소스 전극 및 드레인 전극 중 다른 쪽으로서 기능한다. 또한 도전층(454a), 도전층(454b), 및 절연층(426)을 덮어 절연층(104)이 제공되어 있다.
여기서, 트랜지스터(410a)에 전기적으로 접속되는 도전층(414a) 및 도전층(414b)은 도전층(454a) 및 도전층(454b)과 동일한 도전막을 가공하여 형성하는 것이 바람직하다. 도 26의 (C)에는 도전층(414a), 도전층(414b), 도전층(454a), 및 도전층(454b)이 동일한 면 위에(즉 절연층(426)의 상면과 접하여) 형성되고, 동일한 금속 원소를 포함하는 구성을 나타내었다. 이때 도전층(414a) 및 도전층(414b)은 절연층(426), 절연층(452), 절연층(422), 및 절연층(412)에 제공된 개구를 통하여 저저항 영역(411n)에 전기적으로 접속된다. 이에 의하여, 제작 공정을 간략화할 수 있기 때문에 바람직하다.
또한 트랜지스터(410a)의 제 1 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(413)과 트랜지스터(450)의 제 2 게이트 전극으로서 기능하는 도전층(455)은 동일한 도전막을 가공하여 형성하는 것이 바람직하다. 도 26의 (C)에는 도전층(413)과 도전층(455)이 동일한 면 위에(즉 절연층(412)의 상면과 접하여) 형성되고, 동일한 금속 원소를 포함하는 구성을 나타내었다. 이에 의하여, 제작 공정을 간략화할 수 있기 때문에 바람직하다.
도 26의 (C)에서는 트랜지스터(450)의 제 1 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(452)이 반도체층(451)의 단부를 덮어 있지만, 도 26의 (D)에 나타낸 트랜지스터(450a)와 같이 절연층(452)은 도전층(453)과 상면 형상이 일치하거나 실질적으로 일치하도록 가공되어도 좋다.
또한 본 명세서 등에서 '상면 형상이 실질적으로 일치하다'란, 적층된 층과 층 사이에서 적어도 윤곽의 일부가 중첩되는 것을 말한다. 예를 들어 위층과 아래층이 동일한 마스크 패턴 또는 일부가 동일한 마스크 패턴을 사용하여 가공된 경우를 그 범주에 포함한다. 다만 엄밀하게 말하면 윤곽이 중첩되지 않고 위층이 아래층의 내측에 위치하거나 위층이 아래층의 외측에 위치하는 경우도 있고, 이 경우도 '상면 형상이 실질적으로 일치하다'라고 한다.
또한 여기서는, 트랜지스터(410a)가 트랜지스터(M2)에 대응하고 화소 전극에 전기적으로 접속되는 예에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 트랜지스터(450) 또는 트랜지스터(450a)가 트랜지스터(M2)에 대응하는 구성을 적용하여도 좋다. 이때 트랜지스터(410a)는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M3), 또는 이들 외의 트랜지스터에 대응한다.
상기 화소 회로를 포함하며, 상기 실시형태의 발광 디바이스 구조로 함으로써, 표시 장치는 화상의 선명함, 화상의 날카로움, 높은 채도, 및 높은 콘트라스트비 중 어느 하나 또는 복수를 가질 수 있다. 상기 화소 회로의 트랜지스터로 흐를 수 있는 누설 전류가 매우 낮고, 상기 실시형태의 발광 디바이스들 사이의 사이드 누설 전류가 매우 낮은 구성이 되고, 표시 장치는 흑색 표시 시에 발생할 수 있는 광 누설 등이 최대한 적어지므로 바람직하다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는, 구성예를 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 등 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류가 포함되어도 좋다.
또한 금속 산화물은 스퍼터링법, MOCVD법 등의 CVD법, 또는 ALD법 등으로 형성할 수 있다.
<결정 구조의 분류>
산화물 반도체의 결정 구조로서는 비정질(completely amorphous를 포함함), CAAC(c-axis-aligned crystalline), nc(nanocrystalline), CAC(cloud-aligned composite), 단결정(single crystal), 및 다결정(polycrystal) 등을 들 수 있다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 X선 회절(XRD: X-Ray Diffraction) 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 예를 들어 GIXD(Grazing-Incidence XRD) 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. 환언하면, XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 대칭이 아니면, 막 또는 기판은 비정질 상태라고 할 수 없다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 나노빔 전자 회절법(NBED: Nano Beam Electron Diffraction)으로 관찰되는 회절 패턴(나노빔 전자 회절 패턴이라고도 함)으로 평가할 수 있다. 예를 들어 석영 유리 기판의 회절 패턴에서는 헤일로(halo)가 관찰되므로, 석영 유리 기판이 비정질 상태인 것을 확인할 수 있다. 또한 실온에서 성막한 IGZO막의 회절 패턴에서는 헤일로가 아니라 스폿 형상의 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 이외의 비단결정 산화물 반도체로 분류된다. 비단결정 산화물 반도체로서는, 예를 들어 상술한 CAAC-OS 및 nc-OS가 있다. 또한 비단결정 산화물 반도체에는 다결정 산화물 반도체, a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 비정질 산화물 반도체 등이 포함된다.
여기서, 상술한 CAAC-OS, nc-OS, 및 a-like OS에 대하여 자세히 설명한다.
[CAAC-OS]
CAAC-OS는 복수의 결정 영역을 가지고, 상기 복수의 결정 영역은 c축이 특정 방향으로 배향되는 산화물 반도체이다. 또한 특정 방향이란, CAAC-OS막의 두께 방향, CAAC-OS막의 피형성면의 법선 방향, 또는 CAAC-OS막의 표면의 법선 방향을 말한다. 또한 결정 영역이란, 원자 배열에 주기성을 가지는 영역을 말한다. 또한 원자 배열을 격자 배열로 간주하면, 결정 영역은 격자 배열이 정렬된 영역이기도 하다. 또한 CAAC-OS는 a-b면 방향에서 복수의 결정 영역이 연결되는 영역을 가지고, 상기 영역은 변형을 가지는 경우가 있다. 또한 변형이란, 복수의 결정 영역이 연결되는 영역에서, 격자 배열이 정렬된 영역과, 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화되는 부분을 가리킨다. 즉 CAAC-OS는 c축 배향을 가지고, a-b면 방향으로는 명확한 배향을 가지지 않는 산화물 반도체이다.
또한 상기 복수의 결정 영역의 각각은, 하나 또는 복수의 미소한 결정(최대 직경이 10nm 미만인 결정)으로 구성된다. 결정 영역이 하나의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 최대 직경은 10nm 미만이 된다. 또한 결정 영역이 복수의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 크기는 수십nm 정도가 되는 경우가 있다.
또한 In-M-Zn 산화물(원소 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 주석, 타이타늄 등 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류)에서, CAAC-OS는 인듐(In) 및 산소를 포함한 층(이하, In층)과, 원소 M, 아연(Zn), 및 산소를 포함한 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) 이미지에서 격자상(格子像)으로 관찰된다.
예를 들어 XRD 장치를 사용하여 CAAC-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는 c축 배향을 나타내는 피크가 2θ=31° 또는 그 근방에서 검출된다. 또한 c축 배향을 나타내는 피크의 위치(2θ의 값)는 CAAC-OS를 구성하는 금속 원소의 종류, 조성 등에 따라 변동되는 경우가 있다.
또한 예를 들어 CAAC-OS막의 전자선 회절 패턴에서, 복수의 휘점(스폿)이 관측된다. 또한 어떤 스폿과 다른 스폿은 시료를 투과한 입사 전자선의 스폿(디렉트 스폿이라고도 함)을 대칭 중심으로 하여 점대칭의 위치에서 관측된다.
상기 특정 방향에서 결정 영역을 관찰한 경우, 상기 결정 영역 내의 격자 배열은 기본적으로 육방 격자이지만, 단위 격자는 정육각형에 한정되지 않고, 비정육각형인 경우가 있다. 또한 오각형, 칠각형 등의 격자 배열이 상기 변형에 포함되는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리)를 확인할 수는 없다. 즉 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되는 것을 알 수 있다. 이는, CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않거나, 금속 원자가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여 변형을 허용할 수 있기 때문이라고 생각된다.
또한 명확한 결정립계가 확인되는 결정 구조는 소위 다결정(polycrystal)이다. 결정립계는 재결합 중심이 되고, 캐리어가 포획되어 트랜지스터의 온 전류의 저하, 전계 효과 이동도의 저하 등을 일으킬 가능성이 높다. 따라서 명확한 결정립계가 확인되지 않는 CAAC-OS는 트랜지스터의 반도체층에 적합한 결정 구조를 가지는 결정성 산화물의 하나이다. 또한 CAAC-OS를 구성하기 위해서는, Zn을 포함하는 것이 바람직하다. 예를 들어 In-Zn 산화물 및 In-Ga-Zn 산화물은 In 산화물보다 결정립계의 발생을 더 억제할 수 있기 때문에 적합하다.
CAAC-OS는 결정성이 높고, 명확한 결정립계가 확인되지 않는 산화물 반도체이다. 따라서 CAAC-OS는 결정립계에 기인한 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한 산화물 반도체의 결정성은 불순물의 혼입, 결함의 생성 등으로 인하여 저하되는 경우가 있기 때문에, CAAC-OS는 불순물 및 결함(산소 결손 등)이 적은 산화물 반도체라고 할 수도 있다. 따라서 CAAC-OS를 포함하는 산화물 반도체는 물리적 성질이 안정된다. 그러므로 CAAC-OS를 포함하는 산화물 반도체는 열에 강하고 신뢰성이 높다. 또한 CAAC-OS는 제조 공정에서의 높은 온도(소위 thermal budget)에 대해서도 안정적이다. 따라서 OS 트랜지스터에 CAAC-OS를 사용하면, 제조 공정의 자유도를 높일 수 있다.
[nc-OS]
nc-OS는 미소한 영역(예를 들어 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 가진다. 환언하면, nc-OS는 미소한 결정을 가진다. 또한 상기 미소한 결정은 크기가 예를 들어 1nm 이상 10nm 이하, 특히 1nm 이상 3nm 이하이기 때문에 나노 결정이라고도 한다. 또한 nc-OS에서는 상이한 나노 결정 간에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서 nc-OS는 분석 방법에 따라서는 a-like OS 또는 비정질 산화물 반도체와 구별할 수 없는 경우가 있다. 예를 들어 XRD 장치를 사용하여 nc-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는 결정성을 나타내는 피크가 검출되지 않는다. 또한 nc-OS막에 대하여 나노 결정보다 큰 프로브 직경(예를 들어 50nm 이상)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(제한 시야 전자선 회절이라고도 함)을 수행하면, 헤일로 패턴과 같은 회절 패턴이 관측된다. 한편, nc-OS막에 대하여 나노 결정의 크기와 가깝거나 나노 결정보다 작은 프로브 직경(예를 들어 1nm 이상 30nm 이하)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(나노빔 전자 회절이라고도 함)을 수행하면, 디렉트 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-OS보다 결정성이 낮다. 또한 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS보다 막 내의 수소 농도가 높다.
<<산화물 반도체의 구성>>
다음으로 상술한 CAC-OS에 대하여 자세히 설명한다. 또한 CAC-OS는 재료 구성에 관한 것이다.
[CAC-OS]
CAC-OS란, 예를 들어 금속 산화물을 구성하는 원소가 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 편재된 재료의 한 구성이다. 또한 이하에서는 금속 산화물에서 하나 또는 복수의 금속 원소가 편재되고, 상기 금속 원소를 포함하는 영역이 0.5nm 이상 10nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하, 또는 그 근방의 크기로 혼합된 상태를 모자이크 패턴 또는 패치 패턴이라고도 한다.
또한 CAC-OS란, 재료가 제 1 영역과 제 2 영역으로 분리되어 모자이크 패턴을 형성하고, 상기 제 1 영역이 막 내에 분포된 구성(이하, 클라우드상이라고도 함)이다. 즉 CAC-OS는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 혼합된 구성을 가지는 복합 금속 산화물이다.
여기서 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS를 구성하는 금속 원소에 대한 In, Ga, 및 Zn의 원자수비의 각각을 [In], [Ga], 및 [Zn]으로 표기한다. 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-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 크며, [In]이 제 1 영역에서의 [In]보다 작은 영역이다.
구체적으로는 상기 제 1 영역은 인듐 산화물, 인듐 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 또한 상기 제 2 영역은 갈륨 산화물, 갈륨 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 즉 상기 제 1 영역은 In이 주성분인 영역이라고 할 수 있다. 또한 상기 제 2 영역은 Ga가 주성분인 영역이라고 할 수 있다.
또한 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에서 명확한 경계를 관찰할 수 없는 경우가 있다.
또한 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS란, In, Ga, Zn, 및 O를 포함하는 재료 구성에서, Ga를 주성분으로서 포함하는 영역이 일부에 존재하고, In을 주성분으로서 포함하는 영역이 일부에 존재하고, 이들 영역이 각각 무작위로 존재하여 모자이크 패턴을 형성하는 구성을 말한다. 따라서 CAC-OS는 금속 원소가 불균일하게 분포된 구조를 가지는 것으로 추측된다.
CAC-OS는 예를 들어 기판을 가열하지 않는 조건에서 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 또한 CAC-OS를 스퍼터링법으로 형성하는 경우, 성막 가스로서 비활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수를 사용하는 것이 좋다. 또한 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하고, 예를 들어 바람직하게는 0% 이상 30% 미만, 더 바람직하게는 0% 이상 10% 이하이다.
또한 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑으로부터, In을 주성분으로서 포함하는 영역(제 1 영역)과 Ga를 주성분으로서 포함하는 영역(제 2 영역)이 편재되고 혼합된 구조를 가지는 것을 확인할 수 있다.
여기서, 제 1 영역은 제 2 영역보다 도전성이 높은 영역이다. 즉 제 1 영역을 캐리어가 흐름으로써, 금속 산화물의 도전성이 발현된다. 따라서 제 1 영역이 금속 산화물 내에서 클라우드상으로 분포됨으로써, 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.
한편, 제 2 영역은 제 1 영역보다 절연성이 높은 영역이다. 즉 제 2 영역이 금속 산화물 내에 분포됨으로써, 누설 전류를 억제할 수 있다.
따라서 CAC-OS를 트랜지스터에 사용하는 경우에는, 제 1 영역에 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 다른 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 다른 특성을 가진다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체에는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, CAC-OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상이 포함되어도 좋다.
<산화물 반도체를 포함하는 트랜지스터>
이어서 상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용하는 경우에 대하여 설명한다.
상기 산화물 반도체를 트랜지스터에 사용함으로써, 전계 효과 이동도가 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다. 또한 신뢰성이 높은 트랜지스터를 실현할 수 있다.
트랜지스터에는 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 산화물 반도체의 캐리어 농도는 1×1017cm-3 이하, 바람직하게는 1×1015cm-3 이하, 더 바람직하게는 1×1013cm-3 이하, 더 바람직하게는 1×1011cm-3 이하, 더 바람직하게는 1×1010cm-3 미만이고, 1×10-9cm-3 이상이다. 또한 산화물 반도체막의 캐리어 농도를 낮추는 경우에는, 산화물 반도체막 내의 불순물 농도를 낮추고, 결함 준위 밀도를 낮추면 좋다. 본 명세서 등에서 불순물 농도가 낮고, 결함 준위 밀도가 낮은 것을 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성이라고 한다. 또한 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체라고 하는 경우가 있다.
또한 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체막은 결함 준위 밀도가 낮기 때문에, 트랩 준위 밀도도 낮아지는 경우가 있다.
또한 산화물 반도체의 트랩 준위에 포획된 전하는 소실되는 데 걸리는 시간이 길고, 마치 고정 전하처럼 작용하는 경우가 있다. 그러므로 트랩 준위 밀도가 높은 산화물 반도체에 채널 형성 영역이 형성되는 트랜지스터는 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다.
따라서 트랜지스터의 전기 특성을 안정적으로 하기 위해서는, 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 감소시키는 것이 유효하다. 또한 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 감소시키기 위해서는, 근접한 막 내의 불순물 농도도 감소시키는 것이 바람직하다. 불순물로서는 수소, 질소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 철, 니켈, 실리콘 등이 있다.
<불순물>
여기서, 산화물 반도체 내에서의 각 불순물의 영향에 대하여 설명한다.
산화물 반도체에 14족 원소 중 하나인 실리콘 또는 탄소가 포함되면, 산화물 반도체에서 결함 준위가 형성된다. 그러므로 산화물 반도체에서의 실리콘 또는 탄소의 농도와, 산화물 반도체와의 계면 근방의 실리콘 또는 탄소의 농도(이차 이온 질량 분석법(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry)에 의하여 얻어지는 농도)를 2×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되면, 결함 준위가 형성되고 캐리어가 생성되는 경우가 있다. 따라서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온이 되기 쉽다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 1×1018atoms/cm3 이하, 바람직하게는 2×1016atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 캐리어인 전자가 발생하고 캐리어 농도가 증가되어 n형화되기 쉽다. 그러므로 질소가 포함되는 산화물 반도체를 반도체로서 사용한 트랜지스터는 노멀리 온이 되기 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, 더 바람직하게는 5×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 포함되는 수소는 금속 원자와 결합하는 산소와 반응하여 물이 되기 때문에, 산소 결손을 형성하는 경우가 있다. 상기 산소 결손에 수소가 들어감으로써, 캐리어인 전자가 생성되는 경우가 있다. 또한 수소의 일부가 금속 원자와 결합하는 산소와 결합하여, 캐리어인 전자가 생성되는 경우가 있다. 따라서 수소가 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온이 되기 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, 더 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 미만으로 한다.
불순물이 충분히 저감된 산화물 반도체를 트랜지스터의 채널 형성 영역에 사용함으로써, 안정된 전기 특성을 부여할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는, 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 6)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 27 내지 도 30을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 가진다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 정세도 및 해상도를 쉽게 높일 수 있다. 따라서 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 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 가지는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 전자 기기로서는 예를 들어 손목시계형 및 팔찌형 정보 단말기(웨어러블 기기), 그리고 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 안경형 AR용 기기, 및 MR(Mixed Reality)용 기기 등 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기 등이 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 HD(화소수 1280×720), FHD(화소수 1920×1080), WQHD(화소수 2560×1440), WQXGA(화소수 2560×1600), 4K(화소수 3840×2160), 8K(화소수 7680×4320) 등으로 해상도가 매우 높은 것이 바람직하다. 특히 4K, 8K, 또는 이들 이상의 해상도로 하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서의 화소 밀도(정세도)는 100ppi 이상이 바람직하고, 300ppi 이상이 더 바람직하고, 500ppi 이상이 더 바람직하고, 1000ppi 이상이 더 바람직하고, 2000ppi 이상이 더 바람직하고, 3000ppi 이상이 더 바람직하고, 5000ppi 이상이 더 바람직하고, 7000ppi 이상이 더 바람직하다. 이와 같이 높은 해상도 및 높은 정세도 중 한쪽 또는 양쪽을 가지는 표시 장치를 사용함으로써, 휴대용 또는 가정용 등의 개인적 사용을 위한 전자 기기에서 임장감 및 깊이감 등을 더 높일 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 화면 비율(종횡비)은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 표시 장치는 1:1(정사각형), 4:3, 16:9, 16:10 등 다양한 화면 비율에 대응할 수 있다.
본 실시형태의 전자 기기는 센서(힘, 변위, 위치, 속도, 가속도, 각속도, 회전수, 거리, 광, 액체, 자기, 온도, 화학 물질, 음성, 시간, 경도(硬度), 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 가지는 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 저장된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 27의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)에서는 하우징(7101)에 화소부(7000)가 포함되어 있다. 여기서는, 스탠드(7103)에 의하여 하우징(7101)을 지지한 구성을 나타내었다.
화소부(7000)에 본 발명의 일 형태의 화소부(103)를 적용할 수 있다.
도 27의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)의 조작은 하우징(7101)이 가지는 조작 스위치 및 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 수행할 수 있다. 또는 화소부(7000)에 터치 센서를 포함하여도 좋고, 손가락 등으로 화소부(7000)를 터치함으로써 텔레비전 장치(7100)를 조작하여도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)는 상기 리모트 컨트롤러(7111)로부터 출력되는 정보를 표시하는 표시부를 가져도 좋다. 리모트 컨트롤러(7111)가 가지는 조작 키 또는 터치 패널에 의하여 채널 및 음량을 조작할 수 있고, 화소부(7000)에 표시되는 영상을 조작할 수 있다.
또한 텔레비전 장치(7100)는 수신기 및 모뎀 등을 포함한다. 수신기에 의하여 일반적인 텔레비전 방송을 수신할 수 있다. 또한 모뎀을 통하여 유선 또는 무선으로 통신 네트워크에 접속함으로써, 한 방향(송신자로부터 수신자) 또는 쌍방향(송신자와 수신자 사이, 또는 수신자끼리 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 27의 (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 화소부(7000)가 포함되어 있다.
화소부(7000)에 본 발명의 일 형태의 화소부(103)를 적용할 수 있다.
도 27의 (C), (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 27의 (C)에 나타낸 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 화소부(7000), 및 스피커(7303) 등을 포함한다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.
도 27의 (D)는 원기둥 형상의 기둥(7401)에 장착된 디지털 사이니지(7400)를 나타낸 것이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 화소부(7000)를 가진다.
도 27의 (C), (D)에서 화소부(7000)에 본 발명의 일 형태의 화소부(103)를 적용할 수 있다.
화소부(7000)가 넓을수록 한번에 제공할 수 있는 정보량을 늘릴 수 있다. 또한 화소부(7000)가 넓을수록 사람의 눈에 띄기 쉽기 때문에, 예를 들어 광고의 홍보 효과를 높일 수 있다.
화소부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 화소부(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 27의 (C), (D)에 나타낸 바와 같이 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)는 사용자가 소유하는 스마트폰 등의 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)와 무선 통신에 의하여 연계할 수 있는 것이 바람직하다. 예를 들어 화소부(7000)에 표시되는 광고의 정보를 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시할 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써 화소부(7000)의 표시를 전환할 수 있다.
또한 디지털 사이니지(7300) 또는 디지털 사이니지(7400)에 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면을 조작 수단(컨트롤러)으로서 사용한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이에 의하여, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
도 28의 (A), (B) 및 도 29의 (A), (B)를 사용하여 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기의 일례에 대하여 설명한다. 이들 웨어러블 기기는 AR의 콘텐츠를 표시하는 기능 및 VR의 콘텐츠를 표시하는 기능 중 한쪽 또는 양쪽을 가진다. 또한 이들 웨어러블 기기는 AR, VR 외에 SR(Substitutional Reality) 또는 MR의 콘텐츠를 표시하는 기능을 가져도 좋다. 전자 기기가 AR, VR, SR, MR 등의 콘텐츠를 표시하는 기능을 가짐으로써, 사용자의 몰입감을 높일 수 있다.
도 28의 (A)에 나타낸 전자 기기(700A) 및 도 28의 (B)에 나타낸 전자 기기(700B)는 각각 한 쌍의 화소부(751)와, 한 쌍의 하우징(721)과, 통신부(도시하지 않았음)와, 한 쌍의 장착부(723)와, 제어부(도시하지 않았음)와, 촬상부(도시하지 않았음)와, 한 쌍의 광학 부재(753)와, 프레임(757)과, 한 쌍의 코 받침(758)을 포함한다.
화소부(751)에는 본 발명의 일 형태의 화소부(103)를 적용할 수 있다.
전자 기기(700A) 및 전자 기기(700B)는 각각 광학 부재(753)의 표시 영역(756)에, 화소부(751)에 표시한 화상을 투영할 수 있다. 광학 부재(753)는 광 투과성을 가지기 때문에, 사용자는 광학 부재(753)를 통하여 시인되는 투과 이미지에 겹쳐, 표시 영역에 표시된 화상을 볼 수 있다. 따라서 전자 기기(700A) 및 전자 기기(700B)는 각각 AR 표시가 가능한 전자 기기이다.
전자 기기(700A) 및 전자 기기(700B)에는 촬상부로서 앞쪽 방향을 촬상할 수 있는 카메라가 제공되어도 좋다. 또한 전자 기기(700A) 및 전자 기기(700B)는 각각 자이로 센서 등의 가속도 센서를 가짐으로써, 사용자의 머리의 방향을 검지하고, 그 방향에 따른 화상을 표시 영역(756)에 표시할 수도 있다.
통신부는 무선 통신기를 포함하고, 상기 무선 통신기에 의하여 영상 신호 등을 공급할 수 있다. 또한 무선 통신기 대신 또는 무선 통신기에 더하여 영상 신호 및 전원 전위가 공급되는 케이블을 접속 가능한 커넥터를 포함하여도 좋다.
또한 전자 기기(700A) 및 전자 기기(700B)에는 배터리가 제공되어 있기 때문에, 무선 및 유선 중 한쪽 또는 양쪽으로 충전할 수 있다.
하우징(721)에는 터치 센서 모듈이 제공되어도 좋다. 터치 센서 모듈은 하우징(721)의 외측 면이 터치되는 것을 검출하는 기능을 가진다. 터치 센서 모듈에 의하여 사용자의 탭 조작 또는 슬라이드 조작 등을 검출하여, 다양한 처리를 실행할 수 있다. 예를 들어 탭 조작에 의하여 동영상의 일시 정지 또는 재개 등의 처리를 실행할 수 있고, 슬라이드 조작에 의하여 빨리 감기 또는 빨리 되감기의 처리를 실행할 수 있다. 또한 2개의 하우징(721)의 각각에 터치 센서 모듈을 제공함으로써 조작의 폭을 넓힐 수 있다.
터치 센서 모듈에는 다양한 터치 센서를 적용할 수 있다. 예를 들어 정전 용량 방식, 저항막 방식, 적외선 방식, 전자기 유도 방식, 표면 탄성파 방식, 광학 방식 등 다양한 방식을 채용할 수 있다. 특히 정전 용량 방식 또는 광학 방식의 센서를 터치 센서 모듈에 적용하는 것이 바람직하다.
광학 방식의 터치 센서를 사용하는 경우에는, 수광 디바이스(수광 소자라고도 함)로서 광전 변환 디바이스(광전 변환 소자라고도 함)를 사용할 수 있다. 광전 변환 디바이스의 활성층에는 무기 반도체 및 유기 반도체 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다.
도 29의 (A)에 나타낸 전자 기기(800A) 및 도 29의 (B)에 나타낸 전자 기기(800B)는 각각 한 쌍의 표시부(820)와, 하우징(821)과, 통신부(822)와, 한 쌍의 장착부(823)와, 제어부(824)와, 한 쌍의 촬상부(825)와, 한 쌍의 렌즈(832)를 포함한다.
표시부(820)에는 본 발명의 일 형태의 화소부(103)를 적용할 수 있다.
표시부(820)는 하우징(821)의 내부의 렌즈(832)를 통하여 시인할 수 있는 위치에 제공된다. 또한 한 쌍의 표시부(820)에 서로 다른 화상을 표시함으로써, 시차를 사용한 삼차원 표시를 할 수도 있다.
전자 기기(800A) 및 전자 기기(800B)는 각각 VR용 전자 기기라고 할 수 있다. 전자 기기(800A) 또는 전자 기기(800B)를 장착한 사용자는 렌즈(832)를 통하여 표시부(820)에 표시되는 화상을 시인할 수 있다.
전자 기기(800A) 및 전자 기기(800B)는 각각 렌즈(832) 및 표시부(820)가 사용자의 눈의 위치에 따라 최적으로 배치되도록 이들의 좌우의 위치를 조정 가능한 기구를 가지는 것이 바람직하다. 또한 렌즈(832)와 표시부(820) 사이의 거리를 변경함으로써, 초점을 조정하는 기구를 가지는 것이 바람직하다.
장착부(823)에 의하여 사용자는 전자 기기(800A) 또는 전자 기기(800B)를 머리에 장착할 수 있다. 또한 도 29의 (A) 등에는 안경다리(조인트, 템플 등이라고도 함)와 같은 형상을 가지는 예를 나타내었지만 이에 한정되지 않는다. 장착부(823)는 사용자가 장착할 수 있으면 좋고, 예를 들어 헬멧형 또는 밴드형이어도 좋다.
촬상부(825)는 외부의 정보를 취득하는 기능을 가진다. 촬상부(825)가 취득한 데이터는 표시부(820)에 출력할 수 있다. 촬상부(825)에는 이미지 센서를 사용할 수 있다. 또한 망원, 광각 등 복수의 화각에 대응할 수 있도록 복수의 카메라를 제공하여도 좋다.
또한 여기서는 촬상부(825)가 제공되는 예를 나타내었지만, 대상물과의 거리를 측정할 수 있는 측거 센서(이하, 검지부라고도 함)가 제공되면 좋다. 즉 촬상부(825)는 검지부의 일 형태이다. 검지부로서는 예를 들어 이미지 센서 또는 LIDAR(Light Detection and Ranging) 등의 거리 화상 센서를 사용할 수 있다. 카메라에 의하여 얻어진 화상과, 거리 화상 센서에 의하여 얻어진 화상을 사용함으로써, 더 많은 정보를 취득할 수 있어, 더 정밀도가 높은 제스처 조작이 가능해진다.
전자 기기(800A)는 골전도 이어폰으로서 기능하는 진동 기구를 가져도 좋다. 예를 들어 표시부(820), 하우징(821), 및 장착부(823) 중 어느 하나 또는 복수에 상기 진동 기구를 가지는 구성을 적용할 수 있다. 이에 의하여, 헤드폰, 이어폰, 또는 스피커 등의 음향 기기가 별도로 필요하지 않아, 전자 기기(800A)를 장착하기만 하면 영상과 음성을 즐길 수 있다.
전자 기기(800A) 및 전자 기기(800B)는 각각 입력 단자를 가져도 좋다. 입력 단자에는 영상 출력 기기 등으로부터의 영상 신호 및 전자 기기 내에 제공되는 배터리를 충전하기 위한 전력 등을 공급하는 케이블을 접속할 수 있다.
본 발명의 일 형태의 전자 기기는 이어폰(750)과 무선 통신을 하는 기능을 가져도 좋다. 이어폰(750)은 통신부(도시하지 않았음)를 가지고, 무선 통신 기능을 가진다. 이어폰(750)은 무선 통신 기능에 의하여 전자 기기로부터 정보(예를 들어 음성 데이터)를 수신할 수 있다. 예를 들어 도 28의 (A)에 나타낸 전자 기기(700A)는 무선 통신 기능에 의하여 이어폰(750)으로 정보를 송신하는 기능을 가진다. 또한 예를 들어 도 29의 (A)에 나타낸 전자 기기(800A)는 무선 통신 기능에 의하여 이어폰(750)에 정보를 송신하는 기능을 가진다.
또한 전자 기기가 이어폰부를 가져도 좋다. 도 28의 (B)에 나타낸 전자 기기(700B)는 이어폰부(727)를 가진다. 예를 들어 이어폰부(727)는 제어부에 유선으로 접속될 수 있다. 이어폰부(727)와 제어부를 접속하는 배선의 일부는 하우징(721) 또는 장착부(723)의 내부에 배치되어도 좋다.
마찬가지로, 도 29의 (B)에 나타낸 전자 기기(800B)는 이어폰부(827)를 가진다. 예를 들어 이어폰부(827)는 제어부(824)에 유선으로 접속될 수 있다. 이어폰부(827)와 제어부(824)를 접속하는 배선의 일부는 하우징(821) 또는 장착부(823)의 내부에 배치되어도 좋다. 또한 이어폰부(827)와 장착부(823)가 자석을 가져도 좋다. 이에 의하여, 이어폰부(827)를 장착부(823)에 자기력으로 고정할 수 있어, 수납이 용이해지기 때문에 바람직하다.
또한 전자 기기는 이어폰 또는 헤드폰 등을 접속할 수 있는 음성 출력 단자를 가져도 좋다. 또한 전자 기기는 음성 입력 단자 및 음성 입력 기구 중 한쪽 또는 양쪽을 가져도 좋다. 음성 입력 기구로서는 예를 들어 마이크로폰 등의 집음 장치를 사용할 수 있다. 전자 기기가 음성 입력 기구를 가짐으로써, 전자 기기에 소위 헤드셋으로서의 기능을 부여하여도 좋다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일 형태의 전자 기기로서는, 안경형(전자 기기(700A) 및 전자 기기(700B) 등) 및 고글형(전자 기기(800A) 및 전자 기기(800B) 등) 모두 적합하다.
또한 본 발명의 일 형태의 전자 기기는 유선 또는 무선으로 이어폰에 정보를 송신할 수 있다.
도 30의 (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 화소부(103)를 적용할 수 있다.
도 30의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함한 단면도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 광 투과성을 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 배치되어 있다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(도시하지 않았음)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접혀 있고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 접속되어 있다. FPC(6515)에는 IC(6516)가 실장되어 있다. FPC(6515)는 인쇄 기판(6517)에 제공된 단자에 접속되어 있다.
표시 패널(6511)에는 본 발명의 일 형태의 플렉시블 디스플레이를 적용할 수 있다. 그러므로 매우 가벼운 전자 기기를 실현할 수 있다. 또한 표시 패널(6511)이 매우 얇기 때문에, 전자 기기의 두께를 억제하면서 대용량 배터리(6518)를 탑재할 수도 있다. 또한 표시 패널(6511)의 일부를 접어 화소부의 이면 측에 FPC(6515)와의 접속부를 배치함으로써, 슬림 베젤의 전자 기기를 실현할 수 있다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는, 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
AL: 배선, CL: 배선, DP: 표시 모듈, DPa: 표시 모듈, DPb: 표시 모듈, DPc: 표시 모듈, DPd: 표시 모듈, GL: 배선, M11: 트랜지스터, M12: 트랜지스터, M13: 트랜지스터, M14: 트랜지스터, PD: 수광 디바이스, RES: 배선, RL: 배선, SE: 배선, SL: 배선, SLB: 배선, SLG: 배선, SLR: 배선, TX: 배선, 10: 표시 장치, 11a: 발광 디바이스, 11B: 발광 디바이스, 11b: 발광 디바이스, 11c: 발광 디바이스, 11G: 발광 디바이스, 11R: 발광 디바이스, 11S: 수광 디바이스, 11W: 발광 디바이스, 11: 발광 디바이스, 12: 구동 회로부, 13: 구동 회로부, 72b: 영역, 72c: 영역, 72d: 영역, 72: 영역, 73: 영역, 74a: FPC, 74: FPC, 79: 표시 영역, 100: 표시 장치, 101: 기판, 103a: 화소부, 103b: 화소부, 103c: 화소부, 103d: 화소부, 103: 화소부, 104: 절연층, 110B: 부화소, 110G: 부화소, 110R: 부화소, 110S: 수광부, 110: 부화소, 111B: 하부 전극, 111C: 접속 전극, 111G: 하부 전극, 111R: 하부 전극, 111S: 하부 전극, 111: 하부 전극, 112B: 유기 화합물층, 112f: 유기 화합물막, 112fB: 유기 화합물막, 112fG: 유기 화합물막, 112fR: 유기 화합물막, 112G: 유기 화합물층, 112R: 유기 화합물층, 112S: 활성층, 112W: 유기 화합물층, 112: 유기 화합물층, 113: 공통 전극, 114: 공통층, 118a: 슬릿, 118b: 슬릿, 119: 슬릿, 123: 레지스트 마스크, 124a: 세트, 124b: 세트, 125f: 절연막, 125: 절연층, 126: 절연층, 128: 절연층, 135: 마스크, 140: 접속부, 143R: 레지스트 마스크, 143: 레지스트 마스크, 144B: 마스크막, 144G: 마스크막, 144R: 마스크막, 144: 마스크막, 145B: 마스크층, 145G: 마스크층, 145R: 마스크층, 145: 마스크층, 146B: 마스크막, 146G: 마스크막, 146R: 마스크막, 146: 마스크막, 147B: 마스크층, 147G: 마스크층, 147R: 마스크층, 147: 마스크층, 150a: 화소, 150b: 화소, 150: 화소, 151a: 제 1 보조 배선, 151b: 제 2 보조 배선, 151f: 보조 배선층, 151: 보조 배선, 152: 차광층, 155f: 반도체막, 161: 도전층, 162: 도전층, 163: 수지층, 170: 기판, 171: 접착층, 172: 레지스트 마스크, 173B: 착색층, 173G: 착색층, 173R: 착색층, 173: 착색층, 174: 마스크막, 175: 마스크층, 176: 마스크막, 177: 마스크층, 280: 표시 모듈, 282: 회로부, 283a: 화소 회로, 283: 화소 회로부, 285: 단자부, 286: 배선부, 290: FPC, 291: 기판, 292: 기판, 401: 기판, 410a: 트랜지스터, 410: 트랜지스터, 411i: 채널 형성 영역, 411n: 저저항 영역, 411: 반도체층, 412: 절연층, 413: 도전층, 414a: 도전층, 414b: 도전층, 415: 도전층, 416: 절연층, 421: 절연층, 422: 절연층, 426: 절연층, 450a: 트랜지스터, 450: 트랜지스터, 451: 반도체층, 452: 절연층, 453: 도전층, 454a: 도전층, 454b: 도전층, 455: 도전층, 700A: 전자 기기, 700B: 전자 기기, 721: 하우징, 723: 장착부, 727: 이어폰부, 750: 이어폰, 751: 화소부, 753: 광학 부재, 756: 표시 영역, 757: 프레임, 758: 코 받침, 800A: 전자 기기, 800B: 전자 기기, 820: 표시부, 821: 하우징, 822: 통신부, 823: 장착부, 824: 제어부, 825: 촬상부, 827: 이어폰부, 832: 렌즈, 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: 화소부, 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
Claims (6)
- 표시 장치로서,
단부가 제 1 테이퍼 형상을 가지는 제 1 하부 전극과, 상기 제 1 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 1 유기 화합물층을 포함하는 제 1 발광 디바이스와,
단부가 제 2 테이퍼 형상을 가지는 제 2 하부 전극과, 상기 제 2 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 2 유기 화합물층을 포함하는 제 2 발광 디바이스와,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스 사이에 위치하는 절연층과,
상기 공통 전극에 전기적으로 접속되는 보조 배선을 포함하고,
상기 보조 배선은 상기 공통 전극 위에 위치하며, 상기 절연층과 중첩되는 영역을 가지는, 표시 장치. - 표시 장치로서,
수광 디바이스와,
단부가 제 1 테이퍼 형상을 가지는 제 1 하부 전극과, 상기 제 1 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 1 유기 화합물층을 포함하는 제 1 발광 디바이스와,
단부가 제 2 테이퍼 형상을 가지는 제 2 하부 전극과, 상기 제 2 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 2 유기 화합물층을 포함하는 제 2 발광 디바이스와,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스 사이 및 상기 제 2 발광 디바이스와 상기 수광 디바이스 사이에 위치하는 절연층과,
상기 공통 전극에 전기적으로 접속되는 보조 배선을 포함하고,
상기 보조 배선은 상기 공통 전극 위에 위치하며, 상기 절연층과 중첩되는 영역을 가지는, 표시 장치. - 표시 장치로서,
수광 디바이스와,
단부가 제 1 테이퍼 형상을 가지는 제 1 하부 전극과, 상기 제 1 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 1 유기 화합물층을 포함하는 제 1 발광 디바이스와,
단부가 제 2 테이퍼 형상을 가지는 제 2 하부 전극과, 상기 제 2 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 2 유기 화합물층을 포함하는 제 2 발광 디바이스와,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스 사이 및 상기 제 2 발광 디바이스와 상기 수광 디바이스 사이에 위치하는 절연층과,
상기 공통 전극에 전기적으로 접속되는 보조 배선을 포함하고,
상기 보조 배선은 상기 공통 전극 위에 위치하며, 상기 수광 디바이스를 둘러싸도록 제공된 영역을 가지는, 표시 장치. - 표시 장치로서,
수광 디바이스와,
단부가 제 1 테이퍼 형상을 가지는 제 1 하부 전극과, 상기 제 1 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 1 유기 화합물층을 포함하는 제 1 발광 디바이스와,
단부가 제 2 테이퍼 형상을 가지는 제 2 하부 전극과, 상기 제 2 테이퍼 형상을 따르는 형상을 가지는 제 2 유기 화합물층을 포함하는 제 2 발광 디바이스와,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스 사이 및 상기 제 2 발광 디바이스와 상기 수광 디바이스 사이에 위치하는 절연층과,
상기 공통 전극에 전기적으로 접속되는 보조 배선을 포함하고,
상기 보조 배선은 상기 공통 전극 위에 위치하며, 상기 제 1 발광 디바이스와 상기 수광 디바이스 사이에 제공된 영역을 가지는, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절연층은 중앙부가 단부에 비하여 부풀어 오른 형상을 가지는, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 절연층은 평탄한 상부 형상을 가지는, 표시 장치.
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