KR20240067905A - 표시 장치 - Google Patents
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Abstract
전압 강하가 충분히 억제된 표시 장치를 제공한다. 제 1 발광층과, 제 1 발광층 위에 위치하는 제 1 전하 발생층과, 제 1 전하 발생층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와, 제 3 발광층과, 제 3 발광층 위에 위치하는 제 2 전하 발생층과, 제 2 전하 발생층 위에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와, 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과, 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고, 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고, 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고, 제 2 배선층은 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖는 표시 장치이다.
Description
본 발명의 일 형태는 표시 장치에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)되는 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 방법을 일례로서 들 수 있다.
고정세화(高精細化)가 실현된 액티브 매트릭스형 표시 장치의 구성으로서, 적색 화소에만 인접하여 배치된 위층 보조 배선과, 캐소드 전극(상부 전극)의 전기 저항을 조정하기 위하여 위층 보조 배선과 접속된 아래층 보조 배선이 제공된 구성이 제안되고 있다(특허문헌 1 참조).
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)
앞의 특허문헌 1에 나타낸 액티브 매트릭스형 표시 장치에서는, 아래층 보조 배선이 전원선, 주사선과 같은 층에 형성되어 있기 때문에, 상부 전극의 전압 강하를 충분히 억제할 수 없다.
상기 비특허문헌 1의 방법으로는 고정세의 표시 장치를 제공하기 어렵다.
앞의 기재 내용을 감안하여 본 발명의 일 형태는 전압 강하가 충분히 억제된 표시 장치 및 그 제작 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또한 본 발명의 일 형태는 고정세의 표시 장치 및 그 제작 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 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 본 명세서 등인 명세서, 도면, 및 청구항의 기재로부터 이들 이외의 과제를 추출할 수 있다.
상기 과제를 감안하여 본 발명의 일 형태는 제 1 하부 전극과, 제 1 하부 전극 위에 위치하는 제 1 발광층과, 제 1 발광층 위에 위치하는 제 1 전하 발생층과, 제 1 전하 발생층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와, 제 2 하부 전극과, 제 2 하부 전극 위에 위치하는 제 3 발광층과, 제 3 발광층 위에 위치하는 제 2 전하 발생층과, 제 2 전하 발생층 위에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와, 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과, 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고, 제 1 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 제 2 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고, 제 3 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 제 4 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고, 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고, 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고, 제 2 배선층은 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖는 표시 장치이다.
본 발명의 다른 일 형태는 제 1 하부 전극과, 제 1 하부 전극 위에 위치하는 제 1 발광층과, 제 1 발광층 위에 위치하는 제 1 전하 발생층과, 제 1 전하 발생층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와, 제 2 하부 전극과, 제 2 하부 전극 위에 위치하는 제 3 발광층과, 제 3 발광층 위에 위치하는 제 2 전하 발생층과, 제 2 전하 발생층 위에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와, 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과, 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고, 제 1 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 제 2 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고, 제 3 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 제 4 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고, 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고, 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고, 제 1 배선층은 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖고, 제 1 하부 전극, 제 2 하부 전극, 및 제 2 배선층은 각각 절연층 위에 위치하는 영역을 갖는 표시 장치이다.
본 발명의 다른 일 형태는 제 1 하부 전극과, 제 1 하부 전극 위에 위치하는 제 1 발광층과, 제 1 발광층 위에 위치하는 제 1 전하 발생층과, 제 1 전하 발생층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와, 제 2 하부 전극과, 제 2 하부 전극 위에 위치하는 제 3 발광층과, 제 3 발광층 위에 위치하는 제 2 전하 발생층과, 제 2 전하 발생층 위에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와, 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과, 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고, 제 1 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 제 2 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고, 제 3 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 제 4 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고, 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고, 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고, 제 1 배선층 및 제 2 배선층은 각각 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖고, 제 1 하부 전극, 제 2 하부 전극, 및 제 2 배선층은 각각 절연층 위에 위치하는 영역을 갖고, 제 2 배선층의 폭은 제 1 배선층의 폭보다 작은 표시 장치이다.
본 발명에 있어서, 전하 발생층은 리튬과 산소를 포함한 무기 화합물을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 형태는 제 1 하부 전극과, 제 1 하부 전극 위에 위치하는 제 1 발광층과, 제 1 발광층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와, 제 2 하부 전극과, 제 2 하부 전극 위에 위치하는 제 3 발광층과, 제 3 발광층 위에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와, 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과, 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고, 제 1 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 제 2 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고, 제 3 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 제 4 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고, 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고, 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고, 제 2 배선층은 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖는 표시 장치이다.
본 발명의 다른 일 형태는 제 1 하부 전극과, 제 1 하부 전극 위에 위치하는 제 1 발광층과, 제 1 발광층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와, 제 2 하부 전극과, 제 2 하부 전극 위에 위치하는 제 3 발광층과, 제 3 발광층 위에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와, 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과, 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고, 제 1 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 제 2 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고, 제 3 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 제 4 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고, 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고, 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고, 제 1 배선층은 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖고, 제 1 하부 전극, 제 2 하부 전극, 및 제 2 배선층은 각각 절연층 위에 위치하는 영역을 갖는 표시 장치이다.
본 발명의 다른 일 형태는 제 1 하부 전극과, 제 1 하부 전극 위에 위치하는 제 1 발광층과, 제 1 발광층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와, 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와, 제 2 하부 전극과, 제 2 하부 전극 위에 위치하는 제 3 발광층과, 제 3 발광층 위에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와, 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와, 제 1 발광 디바이스와 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과, 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고, 제 1 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 제 2 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고, 제 3 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 제 4 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고, 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고, 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고, 제 1 배선층 및 제 2 배선층은 각각 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖고, 제 1 하부 전극, 제 2 하부 전극, 및 제 2 배선층은 각각 절연층 위에 위치하는 영역을 갖고, 제 2 배선층의 폭은 제 1 배선층의 폭보다 작은 표시 장치이다.
본 발명에 있어서, 제 1 하부 전극의 단부 및 제 2 하부 전극의 단부는 각각 테이퍼를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 제 1 발광층 및 제 2 발광층을 갖는 유기 화합물층의 단부면의 테이퍼각은 45° 이상 90° 미만인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 제 3 발광층 및 제 4 발광층을 갖는 유기 화합물층의 단부면의 테이퍼각은 45° 이상 90° 미만인 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 의하여 전압 강하가 충분히 억제된 표시 장치 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태에 의하여 고정세의 표시 장치 및 그 제작 방법을 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 이들 효과는 서로 독립된 것이며, 본 발명의 일 형태는 이들 효과 중 어느 하나를 나타내면 좋고, 이들 모두를 나타낼 필요는 없다. 또한 본 명세서 등인 명세서, 도면, 및 청구항의 기재로부터 이들 이외의 효과를 추출할 수 있다.
도 1의 (A)는 보조 배선을 갖는 화소부의 개념도이고, 도 1의 (B1) 내지 (C2)는 화소부의 상면도이다.
도 2의 (A)는 보조 배선을 갖는 화소부의 개념도이고, 도 2의 (B1) 내지 (C2)는 화소부의 상면도이다.
도 3의 (A)는 보조 배선을 갖는 화소부의 개념도이고, 도 3의 (B) 내지 (C)는 화소부의 상면도이다.
도 4의 (A)는 화소부의 단면도이고, 도 4의 (B)는 화소부의 상면도이다.
도 5의 (A) 내지 (D)는 화소부의 상면도이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 화소부의 상면도이다.
도 7의 (A)는 상면도이고, 도 7의 (B)는 화소부의 단면도이고, 도 7의 (C)는 접속부의 단면도이다.
도 8의 (A) 내지 (D)는 화소부의 상면도이다.
도 9의 (A) 내지 (D)는 화소부의 상면도이다.
도 10의 (A) 및 (B)는 발광 디바이스의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 발광 디바이스의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 12의 (A)는 표시 장치의 개념도이고, 도 12의 (B) 내지 (E)는 회로도이다.
도 13의 (A) 내지 (D)는 트랜지스터의 단면도이다.
도 14의 (A) 내지 (C)는 화소부의 상면도이고, 도 14의 (D)는 회로도이다.
도 15의 (A) 내지 (C)는 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 16의 (A) 내지 (C)는 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 17의 (A) 내지 (C)는 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 18의 (A) 내지 (C)는 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 19는 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 20의 (A) 내지 (C)는 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 21은 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 22의 (A)는 표시 장치의 상면도이고, 도 22의 (B) 및 (C)는 표시 장치의 사시도이다.
도 23의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 단면도이다.
도 24의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 단면도이다.
도 25의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 사시도이다.
도 26의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 도면이다.
도 27의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 도면이다.
도 2의 (A)는 보조 배선을 갖는 화소부의 개념도이고, 도 2의 (B1) 내지 (C2)는 화소부의 상면도이다.
도 3의 (A)는 보조 배선을 갖는 화소부의 개념도이고, 도 3의 (B) 내지 (C)는 화소부의 상면도이다.
도 4의 (A)는 화소부의 단면도이고, 도 4의 (B)는 화소부의 상면도이다.
도 5의 (A) 내지 (D)는 화소부의 상면도이다.
도 6의 (A) 및 (B)는 화소부의 상면도이다.
도 7의 (A)는 상면도이고, 도 7의 (B)는 화소부의 단면도이고, 도 7의 (C)는 접속부의 단면도이다.
도 8의 (A) 내지 (D)는 화소부의 상면도이다.
도 9의 (A) 내지 (D)는 화소부의 상면도이다.
도 10의 (A) 및 (B)는 발광 디바이스의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 발광 디바이스의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 12의 (A)는 표시 장치의 개념도이고, 도 12의 (B) 내지 (E)는 회로도이다.
도 13의 (A) 내지 (D)는 트랜지스터의 단면도이다.
도 14의 (A) 내지 (C)는 화소부의 상면도이고, 도 14의 (D)는 회로도이다.
도 15의 (A) 내지 (C)는 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 16의 (A) 내지 (C)는 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 17의 (A) 내지 (C)는 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 18의 (A) 내지 (C)는 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 19는 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 20의 (A) 내지 (C)는 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 21은 제작 방법을 설명하는 단면도이다.
도 22의 (A)는 표시 장치의 상면도이고, 도 22의 (B) 및 (C)는 표시 장치의 사시도이다.
도 23의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 단면도이다.
도 24의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 단면도이다.
도 25의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 사시도이다.
도 26의 (A) 내지 (D)는 전자 기기의 도면이다.
도 27의 (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 등에 있어서, 트랜지스터가 갖는 소스 및 드레인은 트랜지스터의 극성 및 각 단자에 공급되는 전위 레벨에 따라 그 호칭이 서로 바뀐다. 일반적으로, n채널형 트랜지스터에서는 낮은 전위가 공급되는 단자가 소스라고 불리고, 높은 전위가 공급되는 단자가 드레인이라고 불린다. 또한, p채널형 트랜지스터에서는 낮은 전위가 공급되는 단자가 드레인이라고 불리고, 높은 전위가 공급되는 단자가 소스라고 불린다. 실제로는 상술한 전위의 관계에 따라 소스와 드레인의 호칭이 서로 바뀌는 경우가 있지만, 본 명세서 등에 있어서 트랜지스터의 접속 관계를 설명하는 경우, 편의상 소스와 드레인을 고정하여 설명한다.
본 명세서 등에 있어서, 트랜지스터의 소스란, 활성층으로서 기능하는 반도체층의 일부인 소스 영역, 또는 상기 소스 영역과 접속된 소스 전극을 의미한다. 마찬가지로, 트랜지스터의 드레인이란, 상기 반도체막의 일부인 드레인 영역, 또는 상기 드레인 영역과 접속된 드레인 전극을 의미한다. 또한 트랜지스터의 게이트는 게이트 전극을 의미한다.
본 명세서 등에 있어서, 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 있고, 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 등에 있어서, 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 갖는 경우가 있다.
본 명세서 등에 있어서, 발광 디바이스를 발광 소자라고 기재하는 경우가 있다. 발광 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 유기 화합물층을 끼운 구조를 갖는다. 한 쌍의 전극 중 한쪽은 양극이고, 한 쌍의 전극 중 다른 쪽은 음극이고, 유기 화합물층은 기능층의 적층체이고, 상기 기능층의 적어도 하나는 발광층이다. 한 쌍의 전극을 하부 전극과 상부 전극이라고 기재하는 경우가 있고, 하부 전극은 양극 및 음극 중 한쪽으로서 기능할 수 있고, 상부 전극은 양극 및 음극 중 다른 쪽으로서 기능할 수 있다.
본 명세서 등에 있어서, 메탈 마스크(MM)를 사용하여 형성된 유기 화합물층을 갖는 발광 디바이스를 메탈 마스크(MM) 구조를 갖는 발광 디바이스라고 기재하는 경우가 있다.
본 명세서 등에 있어서, 개구부가 미세화된 메탈 마스크는 파인 메탈 마스크(FMM, 고정세의 메탈 마스크)라고 기재하는 경우가 있다.
본 명세서 등에 있어서, 메탈 마스크 및 파인 메탈 마스크를 사용하지 않고 형성된 유기 화합물층을 갖는 발광 디바이스를 메탈 마스크리스(MML) 구조를 갖는 발광 디바이스라고 기재하는 경우가 있다.
본 명세서 등에 있어서, 적색, 녹색, 및 청색 등을 나타내는 발광 디바이스를 각각 적색 발광 디바이스, 녹색 발광 디바이스, 및 청색 발광 디바이스라고 기재하는 경우가 있다. 적색 발광 디바이스, 녹색 발광 디바이스, 및 청색 발광 디바이스를 제작함으로써, 풀 컬러의 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 명세서 등에 있어서, 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.
본 명세서 등에 있어서, 각 색의 발광 디바이스에서, 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 제작할 수 있다.
또한 발광 디바이스는 싱글 구조와 탠덤 구조로 크게 나눌 수 있다. 싱글 구조는 한 쌍의 전극 사이에 하나의 발광 유닛을 갖는 구조이다. 상기 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함한 유기 화합물층이고, 적층체를 의미한다.
싱글 구조를 사용한 백색 발광 디바이스를 얻기 위해서는, 하나의 발광 유닛 내에 2개 이상의 발광층을 갖고, 2개 이상의 발광층으로부터의 발광이 보색 관계를 만족시키면 좋다. 발광 유닛에서 2개 이상의 발광층은 서로 접촉하여도 좋다. 또한 3개 이상의 발광층을 갖는 발광 유닛에서도, 발광이 보색 관계를 만족시킴으로써 백색 발광 디바이스를 얻을 수 있다. 발광 유닛에서 3개 이상의 발광층은 서로 접촉하여도 좋다.
탠덤 구조는 한 쌍의 전극 사이에 2개 이상의 발광 유닛을 갖는 구조이다. 2개 이상의 발광 유닛은 각각 하나 이상의 발광층을 포함한 유기 화합물층이고, 적층체를 의미한다. 탠덤 구조에서 복수의 발광 유닛들 사이에는 전하 발생층 등을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 전하 발생층은 음극과 양극 사이에 전압을 인가하였을 때 전하 발생층과 접촉하여 형성되는 한쪽의 발광 유닛에 대하여 정공을 주입하는 기능을 갖고, 다른 쪽의 발광 유닛에 전자를 주입하는 기능을 갖는다. 예를 들어 탠덤 구조는 한 쌍의 전극 사이에 제 1 발광 유닛, 전하 발생층, 및 제 2 발광 유닛을 갖는 구조인 것이 바람직하고, 전하 발생층에 의하여 제 1 발광 유닛에 정공이 주입되고, 제 2 발광 유닛에 전자가 주입되는 구조인 것이 바람직하다.
탠덤 구조를 사용하여 백색 발광 디바이스를 얻기 위해서는 2개 이상의 발광 유닛의 발광층으로부터의 광을 합성시켜 백색 발광이 얻어지는 구조로 하는 것이 바람직하다. 또한 백색 발광이 얻어지는 발광층의 조합은 싱글 구조와 마찬가지로 보색 관계를 충족시키면 좋다.
또한 상술한 백색 발광 디바이스와, SBS 구조의 발광 디바이스를 비교한 경우, SBS 구조의 발광 디바이스는 백색 발광 디바이스보다 소비 전력을 낮출 수 있다. 소비 전력을 낮게 하고자 하는 경우에는, SBS 구조의 발광 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다. 한편 백색 발광 디바이스는 제조 공정이 SBS 구조의 발광 디바이스보다 간단하기 때문에 제조 비용을 절감할 수 있거나 제조 수율을 높일 수 있기 때문에 적합하다.
발광층은 발광 재료를 갖고, 발광 재료로서는 형광 재료 또는 인광 재료가 있다.
본 명세서 등에 있어서, 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 대하여 도면을 사용하여 자세히 설명한다. 다만 본 발명은 이하의 설명에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용에 한정되어 해석되는 것은 아니다. 또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 이에 대한 반복적인 설명은 생략한다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다.
<보조 배선의 기능>
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 보조 배선을 갖는다. 보조 배선은 주전극의 보조 기능을 갖는 층을 가리키고, 보조 기능으로서는, 예를 들어 주전극에 기인한 전압 강하를 억제하는 기능 등이 있다. 상기 주전극으로서는 발광 디바이스의 한 쌍의 전극 등을 들 수 있다. 한 쌍의 전극은 발광 디바이스의 음극 또는 양극으로서의 기능을 갖기 때문에 음극 또는 양극에 적합한 일함수를 갖는 도전성 재료가 사용되지만, 일함수에 기초하여 선택된 도전성 재료는 저항률이 높은 경우가 있다. 그러므로, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 한 쌍의 전극 중 어느 한쪽에 보조 배선을 전기적으로 접속시킴으로써 전압 강하를 충분히 억제한다. 보조 배선에 포함되는 도전성 재료의 저항률은 주전극에 포함되는 도전성 재료의 저항률보다 낮다.
한 쌍의 전극 중 한쪽, 예를 들어 상부 전극은 복수의 발광 디바이스 사이에서 분단되지 않고 하나의 연속된 층으로 할 수 있다. 하나의 연속된 층을 공통층이라고 기재하고, 하나의 연속된 전극을 공통 전극이라고 기재하는 경우가 있다. 공통 전극은 표시 장치가 커짐에 따라 그 면적이 넓어져, 전압 강하가 일어나기 쉽다. 그러므로, 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 한 쌍의 전극 중 한쪽에 보조 배선을 전기적으로 접속시킴으로써 전압 강하를 충분히 억제한다.
또한 보조 배선은 그 형상 때문에 보조 전극이라고 기재하는 경우가 있지만, 본 명세서 등에서는 형상에 상관없이 보조 배선이라는 용어를 사용하여 설명한다.
도 1의 (A)에 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 포함되는 화소부(103)의 개념도를 나타내었다.
<발광 디바이스 및 컬러 필터>
화소부(103)는 보조 배선(151)에 더하여 발광 디바이스(11W)와 컬러 필터(148)(도면에서는 148R, 148G, 148B를 사용하였음)를 갖는다. 발광 디바이스(11W)는 적어도 하부 전극(111), 유기 화합물층(112), 상부 전극(113)이 이 순서대로 적층된 구조를 갖는다.
유기 화합물층(112)은 2개 이상의 발광층을 적어도 갖는다. 또한 발광 디바이스(11W)에는, 유기 화합물층(112)에 더하여, 발광층들 사이에 위치하는 전하 발생층(531)을 제공하는 것이 더 바람직하다. 도 1의 (A)에서는, 전하 발생층(531)을 점선으로 나타내었다.
발광층은 발광 재료(발광 물질이라고도 기재함)를 포함한 층이고, 각 발광층은 하나 또는 복수의 발광 물질을 가질 수 있다. 발광 디바이스(11W)는 유기 화합물층으로서 발광층 이외의 기능층을 가져도 좋다. 발광층 및 발광층 이외의 기능층 등에 대해서는 후술한다.
백색 등의 광을 방출하는 발광 디바이스(백색 발광하는 발광 디바이스를 백색 발광 디바이스라고 기재함)의 경우, 발광층을 포함한 모든 유기 화합물층(112)은 각 발광 디바이스에서 공유될 수 있다. 발광 디바이스에서 공유된 유기 화합물층을 공통층이라고 기재하는 경우가 있다.
화소부(103)에 공통층을 형성할 때, 상기 공통층의 형성 영역을 확정하기 위하여 마스크를 사용하고, 이 마스크를 에어리어 마스크 또는 러프 메탈 마스크라고 부른다. 백색 발광 디바이스는 발광층을 포함한 모든 유기 화합물층을 상기 에어리어 마스크 또는 러프 메탈 마스크를 사용하여 증착법 등으로 형성할 수 있다.
이와 같은 백색 발광 디바이스는 발광층이 구분 형성된 SBS 구조의 발광 디바이스보다 간단한 제조 공정을 적용할 수 있기 때문에 제조 비용을 절감할 수 있거나 제조 수율을 높게 할 수 있다.
백색 발광 디바이스를 얻는 유기 화합물층에는 탠덤 구조를 사용할 수 있다. 다시 설명하지만, 탠덤 구조는 2개 이상의 발광 유닛을 갖고, 발광 유닛들 사이에는 전하 발생층이 위치하는 것이 바람직하고, 각 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 갖는 것이 바람직하다. 발광 유닛에서, 발광층이 2개인 경우, 제 1 발광층의 제 1 발광 재료가 나타내는 색과, 제 2 발광층의 제 2 발광 재료가 나타내는 색을 다른 색으로 할 수 있어, 탠덤 구조를 갖는 백색 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
백색 발광 디바이스를 얻기 위하여 싱글 구조의 발광 디바이스를 사용하여도 좋다. 다시 설명하지만, 싱글 구조는 하나의 발광 유닛 내에 발광층을 2개 이상 갖는 것이 바람직하고, 전하 발생층은 필요하지 않다. 예를 들어 2개 이상의 발광층이 2개인 경우, 제 1 발광층의 제 1 발광 재료가 나타내는 색과, 제 2 발광층의 제 2 발광 재료가 나타내는 색을 다른 색으로 할 수 있어, 싱글 구조를 갖는 백색 발광 디바이스를 얻을 수 있다.
다시 설명하지만, 백색 발광 디바이스는 공통층을 갖는다. 그러나 백색 발광 디바이스가 공통층을 갖지 않고, 공통층에 대응하는 유기 화합물층이 분단된 구성을 가져도 좋다. 분단에는 리소그래피법 등을 사용하는 것이 바람직하다. 리소그래피법으로서 포토리소그래피법을 사용할 수 있다. 포토리소그래피는 감광성 물질을 원하는 패턴으로 노광시키고, 노광된 부분과 노광되지 않은 부분으로 패턴을 형성하는 방법이다. 노광에는 스테퍼에 의한 축소 노광을 사용할 수 있다.
포토리소그래피법 등을 사용한 분단을 패턴 형성 또는 단순히 가공이라고 기재하는 경우가 있다. 포토리소그래피법으로 가공된 유기 화합물층(112)의 단부면은 기판 등의 피형성면에 대하여 수직 또는 실질적으로 수직인 경우가 많고, 유기 화합물층(112)의 단부면의 테이퍼각은 45° 이상 90° 미만일 수 있다. 즉 유기 화합물층(112)의 윤곽은 확장하지 않는다. 유기 화합물층(112)은 적층체이기 때문에, 상기 테이퍼각은 적층체의 가장 위층의 상단부터 가장 아래층의 하단을 통과하는 선과 피형성면이 이루는 각으로 간주할 수도 있다. 또한 본 명세서 등에서 단부면은 단면에서 보았을 때 측면을 포함하고, 측면의 테이퍼각이 45° 이상 90° 미만이라고 기재할 수 있다.
또한 본 명세서 등에서 테이퍼각이란 목적의 층을 단면(예를 들어 기판의 표면과 직교하는 면)에 수직인 방향으로부터 관찰한 경우에, 상기 층의 측면과 바닥면이 이루는 경사각을 말한다. 바닥면이 명확하지 않은 경우, 기판의 표면을 사용하여 경사각을 결정할 수 있다.
또한 포토리소그래피법으로 가공된 유기 화합물층(112)들의 간격은 5μm 이하, 1μm 이하, 500nm 이하, 200nm 이하, 100nm 이하, 50nm 이하로 할 수 있다. 유기 화합물층은 적층체이기 때문에 상기 간격은 적층체의 가장 아래층의 하단들의 간격으로 간주할 수도 있다.
한편 진공 증착 시에 파인 메탈 마스크를 사용하여 유기 화합물층을 패턴 형성하는 방법으로는 유기 화합물층들의 간격을 좁히기 어렵다. 대표적으로는 파인 메탈 마스크를 사용하면 인접한 유기 화합물층의 간격은 10μm 이하로 형성하기 어렵다.
백색 발광 디바이스에서는 공통층을 사용할 수 있지만, 포토리소그래피법을 사용하여 의도적으로 분단한 유기 화합물층을 갖는 발광 디바이스를 적용하는 것이 바람직하다. 유기 화합물 간의 거리를 최소로 할 수 있기 때문이다. 또한 포토리소그래피법 등을 포함한 발광 디바이스의 제작 방법에 대해서는 후술한다.
포토리소그래피법을 사용하여 분단한 유기 화합물층을 갖는 발광 디바이스를 MML 구조를 갖는 발광 디바이스라고 부른다. MML 구조를 적용하면, 공통 전극과 보조 배선이 전기적으로 접속되는 부분을 임의의 위치에 제공할 수 있다. 구체적으로는 공통 전극과 보조 배선이 전기적으로 접속되는 콘택트 홀을 백색 발광 디바이스들 사이에도 제공할 수 있다. 그리고 보조 배선에 의하여 전압 강하를 효과적으로 억제할 수 있다.
백색 발광 디바이스를 풀 컬러로 하기 위해서는 컬러 필터 방식을 채용할 수 있다. 구체적으로는, 상술한 컬러 필터(148)(도면에서는 148R, 148G, 148B를 사용하였음)를 발광 디바이스(11W)와 중첩되도록 배치한다. 컬러 필터(148)와 발광 디바이스(11W)를 갖는 구성을 부화소(110)(도면에서는 110R, 110G, 110B를 사용하였음)라고 기재하는 경우가 있다.
도 1의 (A)에서는, 컬러 필터(148)로서 적색 파장 영역의 광을 투과시키는 적색 컬러 필터(148R), 녹색 파장 영역의 광을 투과시키는 녹색 컬러 필터(148G), 청색 파장 영역의 광을 투과시키는 청색 컬러 필터(148B)를 사용한다. 각 발광 디바이스는 컬러 필터(148)를 통하여 화살표 방향으로 적색, 녹색, 및 청색의 광을 방출할 수 있다.
컬러 필터는 특정의 파장 영역의 광을 투과시키는 착색층이라고 부를 수 있다. 특정의 파장 영역의 광을 투과시킨다는 것은 컬러 필터에서의 투과광이 적어도 특정의 색에 대응하는 파장의 피크를 갖는다는 것을 의미한다.
각 컬러 필터는 유채색의 투과성 수지 등의 다양한 재료를 사용하여 인쇄법, 잉크젯법, 또는 포토리소그래피법을 사용한 에칭 방법 등에 의하여 원하는 위치에 형성할 수 있다. 유채색의 투과성 수지로서는, 감광성 유기 수지, 비감광성 유기 수지를 사용할 수 있지만, 감광성 유기 수지를 사용하면, 상기 에칭에 사용되는 레지스트 마스크의 개수를 삭감할 수 있기 때문에, 공정을 간략화할 수 있어 바람직하다.
유채색이란 흑색, 회색, 백색 등의 무채색을 제외한 색을 가리키고, 구체적으로는 적색, 녹색, 청색 등을 사용할 수 있다. 또한 컬러 필터의 색으로서 시안, 마젠타, 옐로우(황색) 등을 사용하여도 좋다.
컬러 필터의 막 두께는 500nm 이상 5μm 이하로 할 수 있다.
컬러 필터를 사용하면, 원편광판 또는 편광판 등의 광학 소자가 불필요하게 된다. 상기 광학 소자가 불필요하게 되면, 표시 장치를 가볍게 또는 얇게 할 수 있어 바람직하다.
<상부 전극, 공통 전극>
MML 구조를 갖기 때문에 발광 디바이스에 포함되는 상부 전극(113)은 각 발광 디바이스에서 분단되어 있다. 도 1의 (A)에는, 분단된 상부 전극을 나타내었다. 또한 상부 전극은 각 발광 디바이스에서 분단되지 않고 연속된 하나의 전극, 즉 공통 전극으로서 제공되어도 좋다.
본 실시형태에서는, 주전극을 상기 상부 전극으로 하고, 보조 배선(151)을 상기 상부 전극에 전기적으로 접속한다. 이 상태를 도 1의 (A)에서는 회로도와 같이 실선으로 나타내었다. 보조 배선(151)이 전기적으로 접속된 상부 전극(113)은 전압 강하가 충분히 억제된다.
또한 본 명세서 등을 읽은 통상의 기술자라면, 상부 전극을 공통 전극으로 바꿔 읽은 경우의 보조 배선(151)의 효과를 이해할 수 있다.
<보조 배선의 특징>
본 발명의 일 형태의 보조 배선(151)은 서로 다른 층에 제공된 배선층을 2개 이상 갖는다. 보조 배선(151)은 예를 들어 도 1의 (A)에 나타낸 바와 같이, 제 1 배선층(151a) 및 제 2 배선층(151b)을 갖는다. 제 1 배선층(151a)은 제 2 배선층(151b)과는 다른 층에 형성되고, 제 1 배선층(151a)의 피형성면과 제 2 배선층(151b)의 피형성면은 다르다. 피형성면이 서로 다른 배선층을 서로 다른 층에 제공된 배선층이라고 기재한다.
또한 배선층은 그 형상 때문에 전극층이라고 기재하는 경우가 있지만, 본 명세서 등에서는 형상에 상관없이 배선층이라는 용어를 사용하여 설명한다.
제 1 배선층(151a) 및 제 2 배선층(151b)을 보조 배선(151)으로서 기능시키기 위하여, 제 1 배선층(151a)과 제 2 배선층(151b) 사이에 위치하는 절연층(14)의 콘택트 홀(15)을 통하여, 제 1 배선층(151a)은 제 2 배선층(151b)에 전기적으로 접속된다.
보조 배선으로서, 제 1 배선층 내지 제 3 배선층 등 3층 이상의 다층화된 배선층을 가져도 좋다. 다층화된 배선층의 적층수가 증가됨에 따라, 보조 배선을 배치(이하, 레이아웃이라고 기재하는 경우가 있음)하기 쉬워진다. 예를 들어 다층화된 배선층 중 하나는 하부 전극과는 다른 층에 레이아웃할 수 있다. 이 경우, 상기 배선층 중 하나는 하부 전극과 중첩되는 영역을 가질 수 있고, 종래의 보조 배선보다 넓은 면적을 확보할 수 있다. 이와 같은 배선층을 갖는 보조 배선은 전압 강하를 충분히 억제할 수 있어 바람직하다. 또한 다층화된 배선층 중 하나가 양극 등의 전극의 레이아웃에 의한 제약을 받아도, 다른 배선층은 상기 제약을 받지 않으므로 바람직하다. 다층화된 배선층은 레이아웃의 제약이 없기 때문에 전압 강하를 충분히 억제할 수 있어 바람직하다.
도 1의 (B1)에 나타낸 바와 같이, 제 2 배선층(151b)은 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖도록 형성할 수 있다. 또한 제 1 배선층(151a)은 제 2 배선층(151b)과 같이 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖도록 형성할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 형태의 보조 배선(151)은 다층화된 배선층을 갖는 것, 구체적으로는 서로 다른 층에 제공된 배선층을 2개 이상 갖는 것이 특징이다. 서로 다른 층에 위치하는 배선층들은 콘택트 홀을 통하여 전기적으로 접속되고, 보조 배선(151)으로서 기능할 수 있다. 그리고, 다층화된 배선층은 레이아웃의 제약이 적기 때문에 보조 배선으로서 적합한 구성이다.
<콘택트 홀>
콘택트 홀이란 절연층에 형성된 개구를 가리키고, 절연층보다 아래에 위치하는 배선층(아래층 배선층이라고 기재함)과, 절연층보다 위에 위치하는 배선층(위층 배선층이라고 기재함)의 전기적 접속을 가능하게 한다. 전기적으로 접속하기 위하여, 아래층 배선층은 개구에서 노출된 영역을 갖고, 위층 배선층은 단면에서 보았을 때 개구 내에 위치하는 영역을 갖는다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서, 콘택트 홀이 제공되는 절연층을 적층 구조의 절연층(적층 절연층이라고 기재함)으로 하여도 좋다. 예를 들어 제 1 절연층과 제 2 절연층이 적층된 적층 절연층에 콘택트 홀을 형성하는 경우, 제 1 절연층에 제 1 콘택트 홀이 형성되고, 제 2 절연층에 제 2 콘택트 홀이 형성된다. 이때 제 1 콘택트 홀은 적어도 제 2 콘택트 홀과 중첩되는 영역을 가지면 아래층 배선층이 위층 배선층에 전기적으로 접속될 수 있다. 예를 들어 제 2 절연층이 제 1 절연층보다 위층에 위치하는 경우, 단면에서 보았을 때 제 2 콘택트 홀의 폭은 제 1 콘택트 홀의 폭보다 큰 것이 바람직하지만, 아래층 배선층과 위층 배선층이 전기적으로 접속되기만 하면 각 절연층의 콘택트 홀의 폭은 한정되지 않는다.
본 발명의 일 형태의 보조 배선(151)은 제 1 배선층(151a) 및 제 2 배선층(151b)을 갖기 때문에, 제 1 배선층 및 제 2 배선층 중 한쪽이 하부 전극과 같은 층에 위치하여도 제 1 배선층 및 제 2 배선층 중 다른 쪽은 하부 전극과는 다른 층에 위치하기 때문에, 하부 전극의 레이아웃의 영향을 받지 않고 보조 배선(151)을 레이아웃할 수 있다. 고밀도의 화소부에서는, 하부 전극들의 간격이 좁아져 보조 배선의 레이아웃이 어려워지는 경우가 있었지만, 하부 전극의 레이아웃의 영향을 받지 않거나 영향을 덜 받고 보조 배선(151)을 레이아웃할 수 있고, 상기 보조 배선(151)에 의하여 상부 전극의 전압 강하를 충분히 억제할 수 있다.
하부 전극의 레이아웃의 영향을 받지 않게 하기 위해서는, 제 1 배선층(151a) 및 제 2 배선층(151b) 모두를 하부 전극과는 다른 층에 형성하는 것이 바람직하다.
또한 제 2 배선층(151b)이 제 1 배선층(151a)보다 위층에 위치하고, 제 2 배선층이 하부 전극과 같은 도전층을 갖는 경우에, 하부 전극의 레이아웃의 영향을 줄이기 위해서는, 제 2 배선층(151b)을 좁은 면적으로 형성하고, 이 제 2 배선층(151b)에 전기적으로 접속된 제 1 배선층(151a)을 레이아웃한다. 제 1 배선층(151a)은 하부 전극과는 다른 층에 위치하기 때문에 레이아웃의 자유도가 높아 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 보조 배선(151)은 하부 전극의 레이아웃의 영향을 받지 않고 레이아웃할 수 있다. 도 1의 (A)에서, 제 1 배선층(151a) 및 제 2 배선층(151b)을 하부 전극(111)과는 다른 층에 형성함으로써 하부 전극의 레이아웃의 영향을 받지 않는다. 또한 제 1 배선층(151a) 및 제 2 배선층(151b)은 하부 전극(111)보다 아래층에 위치하는 것이 바람직하다.
서로 다른 층에 제공된 제 1 배선층(151a) 및 제 2 배선층(151b)은 상면에서 보았을 때의 형상을 서로 다르게 할 수 있다. 예를 들어 제 2 배선층(151b)을 격자 형상으로 하고, 제 1 배선층(151a)을 띠 형상으로 할 수 있다. 또한 제 1 배선층(151a)을 격자 형상으로 하고, 제 2 배선층(151b)을 띠 형상으로 할 수 있다. 격자란 평행하게 배열된 복수의 세로선과 평행하게 배열된 복수의 가로선을 조합한 무늬의 하나이다. 띠 형상을 직사각 형상 또는 스트라이프 형상이라고 부르는 경우가 있다.
도 1의 (B1) 및 (B2)는 화소부(103)의 상면도이고, 각각에는 제 2 배선층(151b)이 격자 형상을 갖는 상태를 나타내었다. 도시하지 않았지만, 제 1 배선층(151a)은 콘택트 홀(15)을 통하여 제 2 배선층(151b)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한 제 1 배선층(151a)은 띠 형상을 가져도 좋고, 제 2 배선층(151b)의 일부와 중첩되는 영역에 레이아웃되는 것이 바람직하다. 다만, 제 1 배선층(151a)의 형상은 띠 형상에 한정되지 않고 어떤 형상이어도 좋다.
도 1의 (B1) 및 (B2)에는 X방향과, X방향과 교차하는 Y방향이 부기되고, 상기 방향을 사용하여 화소부(103)가 갖는 구성의 레이아웃 등을 설명하는 경우가 있다.
도 1의 (B1)에 나타낸 제 2 배선층(151b)은 부화소의 간극과 중첩되는 영역을 갖는 복수의 세로선을 갖는 격자 형상을 갖는다. 부화소의 간극은 부화소(110R)의 하부 전극(111)의 끝과 부화소(110G)의 하부 전극(111)의 끝 사이의 영역, 및 부화소(110G)의 하부 전극(111)의 끝과 부화소(110B)의 하부 전극(111)의 끝 사이의 영역을 갖는다.
도 1의 (B2)에 나타낸 제 2 배선층(151b)은 화소(150)의 간극과 중첩되는 영역을 갖는 복수의 세로선을 갖는 격자 형상을 갖는다. 화소(150)의 간극은 예를 들어 화소(150)의 끝에 위치하는 부화소(110B)의 하부 전극(111)의 끝과, 인접한 화소의 끝에 위치하는 부화소(110R)의 하부 전극(111)의 끝 사이의 영역을 갖는다. 인접한다란 X방향을 따라 인접한 관계 및 Y방향을 따라 인접한 관계 중 어느 것을 의미하여도 좋다. 도 1의 (B2)에 나타낸 제 2 배선층(151b)은 도 1의 (B1)과 같은 부화소의 간극과 중첩되는 영역을 갖는 복수의 세로선을 갖지 않는다.
격자 형상의 제 2 배선층과 같은 층에는, 주사선, 신호선, 및 전원선 등의 기능을 갖는 배선이 제공되지 않는 것이 바람직하다. 상기 기능을 갖는 배선은 X방향 또는 Y방향으로 연장될 필요가 있어, 격자 형상의 제 2 배선층(151b)과 단락된다. 그러므로 격자 형상의 제 2 배선층을 보조 배선으로서 갖는 경우, 제 2 배선층과 같은 층에는, 주사선, 신호선, 및 전원선 등의 기능을 갖는 배선을 제공하지 않는 것이 바람직하다. 주사선, 신호선, 및 전원선을 제공하고자 하는 경우, X방향 또는 Y축 방향에서의 주사선, 신호선, 및 전원선 등의 길이를 조정하여 제 2 배선층과 단락되지 않도록 레이아웃하는 것이 바람직하다. X방향 또는 Y축 방향에서의 길이를 조정한 경우, 제 2 배선층과는 다른 층의 도전층에서 전기적인 접속을 확보한다. 이러한 전기적인 접속을 확보하기 위한 배선을 브리지 배선이라고 기재하는 경우가 있다. 브리지 배선은 그 형상에 따라 브리지 전극이라고 기재하는 경우가 있지만, 본 명세서 등에서는 브리지 배선이라는 용어를 사용하여 설명한다.
도 1의 (C1) 및 (C2)에는 신호선과 브리지 배선을 갖는 화소부(103)를 나타내었다. 도 1의 (C1) 및 (C2)에서는 발광 디바이스(11W)의 도시를 생략하였지만, 발광 디바이스(11W)의 레이아웃 등에 대해서는 도 1의 (B1) 및 (B2)를 참조할 수 있다.
도 1의 (C1) 및 (C2)에 나타낸 신호선은 제 3 배선층(153a)과 제 4 배선층(153b)을 갖고, 제 3 배선층(153a)은 제 4 배선층(153b)과 분단되어 있다. 그러므로 브리지 배선(154)을 사용하여 제 3 배선층(153a)과 제 4 배선층(153b)을 전기적으로 접속한다. 제 3 배선층(153a) 및 제 4 배선층(153b)은 제 2 배선층(151b)과 같은 층의 도전층을 갖는다. 브리지 배선(154)은 제 2 배선층(151b)과는 다른 층의 도전층을 갖고, 바람직하게는 제 2 배선층(151b)보다 아래층의 도전층을 사용한다.
신호선 이외에 주사선 또는 전원선을 제 2 배선층(151b)과 같은 층의 도전층을 사용하여 형성하는 경우에도 브리지 배선(154) 등으로 전기적인 접속을 확보할 수 있다.
개구율이 높아지는 표시 장치 또는 고정세화가 진행된 표시 장치에서는 하부 전극의 간극이 좁아져, 하부 전극의 간극에 보조 배선을 레이아웃하기 어려워진다. 하부 전극의 간극이란 예를 들어 부화소(110R)의 하부 전극(111)의 끝과 부화소(110G)의 하부 전극(111)의 끝의 거리 또는 부화소(110G)의 하부 전극(111)의 끝과 화소(110B)의 하부 전극(111)의 끝의 거리를 의미한다. 그러므로 제 2 배선층(151b)이 하부 전극(111)과 같은 층에 위치하는 경우, 고정세화가 진행된 표시 장치에서는 도 1의 (B2)에 나타낸 바와 같은 제 2 배선층의 레이아웃을 적용하는 것이 바람직하다.
도 1의 (B2)에 나타낸 바와 같은 제 2 배선층의 레이아웃은 도 1의 (C2)에 나타낸 바와 같은 신호선 및 브리지 배선을 갖는 화소부(103)에서도 각 도전층을 레이아웃하기 쉬우므로 바람직하다.
도 2의 (A)에는 본 발명의 일 형태의 화소부(103)의 다른 형태를 나타내었다. 도 2의 (A)에는 제 2 배선층(151b)이 하부 전극(111)과 동일한 형성면에 위치하는 구성을 나타내었다. 또한 상기 동일한 형성면은 절연층(14)의 상면에 대응한다. 그 이외의 구성은 도 1의 (A)와 같게 할 수 있다.
도 2의 (B1) 및 (B2)는 화소부(103)의 상면도이고, 각각에는 제 1 배선층(151a)이 격자 형상을 갖는 상태를 나타내었다. 격자 형상의 레이아웃에 대해서는 도 1의 (B1) 및 (B2)에 나타낸 격자 형상의 제 2 배선층(151b)의 레이아웃을 참조한다.
도 2의 (B1) 및 (B2)에 나타낸 콘택트 홀(15)에서, 제 2 배선층(151b)이 격자 형상의 제 1 배선층(151a)의 교점과 중첩되도록 위치한다. 제 2 배선층(151b)은 상기 교점과 중첩되면 좋고, 격자 형상의 제 1 배선층(151a)의 변 전체와는 중첩되지 않아도 된다. 제 2 배선층(151b)은 격자 형상의 제 1 배선층(151a)의 모든 교점과 중첩되지 않아도 된다. 제 2 배선층(151b)은 하부 전극(111)과 같은 도전층을 갖기 때문에, 제 2 배선층(151b)은 하부 전극(111)과 서로 접촉하지 않도록 레이아웃할 필요가 있지만, 제 1 배선층(151a)을 가지면 전압 강하를 충분히 억제할 수 있다. 좁은 면적으로 레이아웃된 제 2 배선층(151b)을 전극층이라고 기재하는 것이 바람직한 경우가 있다.
도 2의 (C1) 및 (C2)에는 신호선과 브리지 배선을 갖는 화소부(103)를 나타내었다. 도 2의 (C1) 및 (C2)에 나타낸 신호선은 제 3 배선층(153a)과 제 4 배선층(153b)을 갖고, 제 3 배선층(153a)은 제 4 배선층(153b)과 분단되어 있다. 그러므로 브리지 배선(154)을 사용하여 제 3 배선층(153a)과 제 4 배선층(153b)을 전기적으로 접속한다. 제 3 배선층(153a) 및 제 4 배선층(153b)은 제 1 배선층(151a)과 같은 층의 도전층을 갖는다. 브리지 배선(154)은 제 1 배선층(151a)과는 다른 층의 도전층을 갖고, 바람직하게는 제 1 배선층(151a)보다 아래층의 도전층을 사용한다.
브리지 배선(154)에 제 2 배선층(151b)과 같은 층의 도전층을 사용하여도 좋다. 이 경우, 하부 전극(111)과 브리지 배선(154)이 접촉하지 않도록 레이아웃한다.
도 3의 (A)에는 본 발명의 일 형태의 화소부(103)의 다른 형태를 나타내었다. 도 3의 (A)에는 도 2의 (A)와 달리, 단면에서 보았을 때 제 2 배선층(151b)의 폭(dB를 부기한 폭)이 제 1 배선층(151a)의 폭(dA를 부기한 폭)보다 작은 구성을 나타내었다. 그 이외의 구성은 도 2의 (A)와 같게 할 수 있다.
도 3의 (B)는 화소부(103)의 상면도이고, 제 1 배선층(151a) 및 제 2 배선층(151b)이 격자 형상을 갖는 상태를 나타내었다. 격자 형상의 레이아웃에 대해서는 도 1의 (B2)에 나타낸 격자 형상의 제 2 배선층(151b)의 레이아웃을 참조한다.
도 3의 (B)에 나타낸 콘택트 홀(15)은 제 1 배선층(151a)과 제 2 배선층(151b)이 중첩되는 영역에 맞춘 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 콘택트 홀(15)은 제 2 배선층(151b)의 1변을 따르는 형상을 가질 수 있다.
도 3의 (C)에는 신호선과 브리지 배선을 갖는 화소부(103)를 나타내었다. 도 3의 (C)에 나타낸 신호선은 제 3 배선층(153a)과 제 4 배선층(153b)을 갖고, 제 3 배선층(153a)은 제 4 배선층(153b)과 분단되어 있다. 그러므로 브리지 배선(154)을 사용하여 제 3 배선층(153a)과 제 4 배선층(153b)을 전기적으로 접속한다. 제 3 배선층(153a) 및 제 4 배선층(153b)은 제 1 배선층(151a)과 같은 층의 도전층을 갖는다. 브리지 배선(154)은 제 1 배선층(151a)과는 다른 층의 도전층을 갖고, 바람직하게는 제 1 배선층(151a)보다 아래층의 도전층을 사용한다.
이와 같이 본 발명의 일 형태의 보조 배선(151)은 서로 다른 층에 제공된 배선층을 2개 이상 갖기 때문에, 하나의 배선층으로부터 보조 배선을 형성하는 경우에 비하여, 보조 배선(151)의 레이아웃의 자유도가 높아 바람직하다. 본 발명의 일 형태의 보조 배선(151)은 고정세의 표시 장치에도 적용할 수 있다.
<보조 배선에 포함되는 도전성 재료>
본 발명의 일 형태의 보조 배선(151)에 포함되는 도전성 재료, 즉 제 1 배선층(151a) 또는 제 2 배선층(151b)에 포함되는 도전성 재료로서, 알루미늄, 구리, 은, 금, 백금, 크로뮴, 몰리브데넘 등의 금속을 사용할 수 있다. 또한 도전성 재료에는 상기 금속의 합금을 사용할 수 있다. 상기 도전성 재료는 금속이고, 비투광성 도전성 재료이다. 제 1 배선층(151a) 또는 제 2 배선층(151b)은 상기 도전성 재료를 사용하여 단층 또는 적층으로 형성할 수 있다. 예를 들어 제 1 배선층(151a)을 적층으로 하고, 제 2 배선층(151b)을 단층으로 하여도 좋다. 또는 제 1 배선층(151a)을 단층으로 하고, 제 2 배선층(151b)을 적층으로 하여도 좋다. 또는 제 1 배선층(151a)을 적층으로 하고, 제 2 배선층(151b)도 적층으로 하여도 좋다.
본 발명의 일 형태의 보조 배선에 포함되는 도전성 재료, 즉 제 1 배선층(151a) 또는 제 2 배선층(151b)에 포함되는 도전성 재료로서, 투광성을 갖는 도전성 재료를 사용하여도 좋다. 구체적으로는 인듐과 주석을 갖는 산화물(인듐 주석 산화물, In-Sn 산화물, ITO라고도 함), 인듐과 실리콘과 주석을 갖는 산화물(In-Si-Sn 산화물, ITSO라고도 함), 인듐과 아연을 갖는 산화물(인듐 아연 산화물, In-Zn 산화물이라고도 함), 또는 인듐과 텅스텐과 아연을 갖는 산화물(In-W-Zn 산화물이라고도 함) 등을 사용할 수 있다. 제 1 배선층(151a) 또는 제 2 배선층(151b)은 상기 도전성 재료를 사용하여 단층 또는 적층으로 형성할 수 있다. 제 1 배선층(151a) 또는 제 2 배선층(151b)에 적층 구조를 사용하는 경우, 적어도 1층 이상에 상술한 금속 등을 사용한 도전성 재료를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 보조 배선에 사용되는 도전성 재료의 저항률, 즉 제 1 배선층(151a) 또는 제 2 배선층(151b)에 사용되는 도전성 재료의 저항률은 공통 전극에 사용되는 도전성 재료의 저항률보다 낮은 것이 바람직하다. 다만 공통 전극에 기인한 전압 강하를 충분히 억제할 수 있는 경우, 상기 저항률의 관계를 만족시키지 않아도 된다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구체적인 예에 대하여 설명한다.
<톱 이미션 구조>
본 발명의 일 형태의 표시 장치에는 톱 이미션 구조를 사용하는 것이 바람직하다. 톱 이미션 구조에서는 상부 전극이 투광성을 가질 필요가 있고, 상부 전극의 방향으로 광이 방출된다. 투광성이란 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광)이 통과하는 것을 가리키고, 40% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직하다. 상부 전극을 공통 전극이라고 바꿔 읽어도 좋다.
투광성을 갖는 도전성 재료는 저항률이 높은 경우가 있어, 공통 전극의 저항이 높아지는 경우가 있다. 이 경우, 공통 전극에 기인하여 전압 강하가 일어나고, 표시면 내의 전위 분포가 불균일해지기 때문에, 발광 디바이스의 휘도에 편차가 생긴다. 그러므로 본 발명의 일 형태의 톱 이미션 구조를 갖는 표시 장치는 공통 전극과 전기적으로 접속된 보조 배선을 가져도 좋다. 상기 보조 배선에 의하여 전압 강하 억제의 효과를 발휘할 수 있다.
<보텀 이미션 구조>
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 보텀 이미션 구조이어도 좋고, 공통 전극과 전기적으로 접속된 보조 배선을 가져도 좋다. 상기 보조 배선에 의하여 전압 강하 억제의 효과를 발휘할 수 있다.
보텀 이미션 구조에서는 하부 전극이 투광성을 가질 필요가 있고, 하부 전극의 방향으로 광이 방출된다. 또한 하부 전극 측에 컬러 필터를 배치할 필요가 있다.
본 실시형태에서는 톱 이미션 구조의 표시 장치에 보조 배선을 적용한 구성에 대하여 설명한다.
[보조 배선의 구체적인 예]
도 4의 (A)에 톱 이미션 구조의 표시 장치에 포함되는 화소부(103)를 나타내었고, 화소부(103)에 제공된 보조 배선(151) 등의 단면 구조에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는 앞의 실시형태에서 도 3 등을 사용하여 설명한 보조 배선(151)의 단면 구조를 적용하지만, 톱 이미션 구조의 표시 장치에 앞의 실시형태에서 도 1 및 도 2 등을 사용하여 설명한 보조 배선(151)의 단면 구조를 적용하여도 좋다.
화소부(103)는 발광 디바이스(11W)를 갖는다. 발광 디바이스(11W)는 백색 발광 디바이스이지만, 분단된 유기 화합물층(112)을 갖는다. 유기 화합물층(112)은 동일한 발광 재료를 갖는다.
또한 발광 디바이스(11W)는 공통 전극(113)을 갖는다. 공통 전극(113)은 투광성을 갖기 때문에, 각 발광 디바이스로부터 화살표 방향으로 광이 방출된다.
발광 디바이스(11W)는 절연층(104) 위에 형성되고, 절연층(104)은 기판(101) 위에 형성되어 있다.
본 발명의 일 형태의 보조 배선(151)은 서로 다른 층에 제공된 배선층을 2개 이상 갖고, 예를 들어 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 제 1 배선층(151a) 및 제 2 배선층(151b)을 갖는다. 본 실시형태에서는, 서로 다른 층에 제공된 배선층으로서, 도 4의 (A)에서는 기판(101) 위에 형성된 제 1 배선층(151a)과, 절연층(104) 위에 형성된 제 2 배선층(151b)을 나타내었다.
공통 전극(113)은 절연층(126) 위에 위치하고, 상기 공통 전극(113)은 절연층(126)의 콘택트 홀(18)을 통하여 보조 배선(151)과 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 제 2 배선층(151b)은 절연층(104)의 콘택트 홀(19)을 통하여 제 1 배선층(151a)과 전기적으로 접속되고, 보조 배선(151)으로서 기능한다.
보조 배선(151)은 서로 다른 층에 제공된 배선층을 2개 이상 갖기 때문에, 어느 하나의 배선층이 하부 전극의 피형성면과 같은 피형성면에 제공되어도, 하부 전극의 레이아웃의 영향을 받지 않거나 하부 전극의 레이아웃의 영향을 최소한으로 억제하여 보조 배선(151)을 레이아웃할 수 있기 때문에 바람직하다.
도 4의 (A)에서는 제 2 배선층(151b)이 하부 전극(111)과 같은 층에 제공되어 있다. 제 1 배선층(151a)은 하부 전극(111)과는 다른 층에 제공되어 있기 때문에, 제 2 배선층(151b)보다 넓은 면적으로 레이아웃할 수 있다. 톱 이미션 구조의 표시 장치이기 때문에, 제 1 배선층(151a)이 발광 디바이스와 중첩되어도 개구율이 저하되지 않는다. 그러므로, 제 1 배선층(151a)에는 저항률이 낮은 도전성 재료를 적용할 수 있다. 본 발명의 일 형태의 보조 배선(151)에 의하여, 공통 전극(113)의 전압 강하를 충분히 억제할 수 있다.
보조 배선(151)에 포함되는 배선층은 하부 전극과는 다른 층에 제공하여도 좋다.
이와 같이 본 발명의 일 형태의 보조 배선(151)은 하부 전극의 피형성면과는 다른 피형성면을 갖는 배선층을 가질 수 있고, 상기 배선층은 하부 전극의 레이아웃의 영향을 받지 않고 넓은 면적으로 형성할 수 있어, 전압 강하 억제의 효과를 충분히 발휘할 수 있다.
다음으로 화소부(103)에서의 보조 배선(151) 이외의 구성에 대하여 설명한다. 도 4의 (B)에 나타낸 화소부(103)의 상면도도 참조한다. 또한 도 4의 (B)에는 제 2 배선층(151b)을 나타내고, 제 1 배선층(151a)은 생략하였다.
도 4의 (B)에 일점쇄선으로 나타낸 A1-A2는 도 4의 (A)에서의 A1-A2에 대응한다. 도 4의 (B)에는 X방향과, X방향과 교차하는 Y방향이 부기되고, 상기 방향을 사용하여 화소부(103)가 갖는 구성의 레이아웃 등에 대하여 설명하는 경우가 있다.
도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 표시 영역에 위치하는 화소부(103)는 복수의 화소(150)를 갖는다. 표시 영역에는 화소부(103) 이외에 보호 회로 등이 제공되는 경우가 있다.
화소(150)는 풀 컬러 표시가 가능한 최소 단위로서 사용되고, 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)를 적어도 갖는다. 또한 풀 컬러 표시를 수행하기 위하여 부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)는 각각 컬러 필터를 갖는다.
부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)에 공통되는 사항에 대하여 설명하는 경우에는, 부화소(110)라고 기재하는 경우가 있다.
부화소(110R), 부화소(110G), 및 부화소(110B)는 각 발광 디바이스의 발광 영역에 대응하고, 도 4의 (B)에서는 각 발광 영역이 직사각형 형상을 갖는 예를 나타내었다. 그리고 도 4의 (B)의 상면도에서, 부화소(110R)는 적색 컬러 필터를 통과한 광의 발광 영역(R라고 도시하였음)에 대응하고, 부화소(110G)는 녹색 컬러 필터를 통과한 광의 발광 영역(G라고 도시하였음)에 대응하고, 부화소(110B)는 청색 컬러 필터를 통과한 광의 발광 영역(B라고 도시하였음)에 대응한다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 발광색은 상술한 것에 한정되지 않고, 컬러 필터를 배치하지 않고 백색 발광 영역을 제공하여도 좋다.
도 4의 (B)에 나타낸 바와 같이, 부화소(110R) 및 부화소(110G)는 Y방향을 따르도록 번갈아 레이아웃되고, 부화소(110B)는 Y방향을 따르도록 배열된다. 부화소(110B)의 면적을 부화소(110R)의 면적 및 부화소(110G)의 면적보다 넓게 할 수 있다.
다시 설명하지만, 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 기판(101) 위에 절연층(104)이 제공되고, 부화소(110R)는 절연층(104) 위의 하부 전극(111)과, 하부 전극(111) 위의 유기 화합물층(112)과, 유기 화합물층(112) 위의 공통 전극(113)을 갖는다. 그리고 부화소(110R)의 발광 디바이스(11W)는 광을 공통 전극(113) 측에 위치하는 컬러 필터(148R)를 통과시켜 화살표로 나타낸 방향으로 방출할 수 있다.
도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 부화소(110G) 및 부화소(110B)는 상기 부화소(110R)와 같은 구성을 갖는다. 부화소(110G)의 발광 디바이스(11W)는 광을 공통 전극(113) 측에 위치하는 컬러 필터(148G)를 통과시켜 화살표로 나타낸 방향으로 방출할 수 있다. 부화소(110B)의 발광 디바이스(11W)는 광을 공통 전극(113) 측에 위치하는 컬러 필터(148B)를 통과시켜 화살표로 나타낸 방향으로 방출할 수 있다.
부화소(110)는 상기 발광 디바이스에 더하여 상기 발광 디바이스를 제어하는 스위칭 소자를 가져도 좋다. 다만 도 4의 (A) 및 (B)에는 스위칭 소자를 도시하지 않았다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 스위칭 소자에 의하여 제어된 발광 디바이스로부터 광이 방출됨으로써 표시를 수행할 수 있다.
다시 설명하지만, 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이, 보조 배선(151)은 제 2 배선층(151b)을 갖고, 이는 하부 전극(111)과 같은 층에 제공된 도전층을 사용하여 형성된다. 그리고 보조 배선(151)은 제 1 배선층(151a)을 갖고, 이는 하부 전극(111)과는 다른 층에 제공된 배선층이다.
도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이 제 2 배선층(151b)은 하부 전극과 동일한 형성면의 배선층을 갖기 때문에, 하부 전극(111)과 접촉하지 않는, 즉 부화소와 중첩되지 않는 영역에 제공된다. 그 결과, 예를 들어 제 2 배선층(151b)은 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖는다. 제 2 배선층(151b)은 가로선으로서 X방향을 따르도록 연장된 영역을 갖고, 상기 영역은 평행하게 배열되고, 또한 세로선으로서 Y방향을 따르도록 연장된 영역을 갖고, 상기 영역은 평행하게 배열되어 있다.
또한 도 4의 (B)에 나타낸 제 2 배선층(151b)은 X방향을 따르도록 연장된 영역으로서 부화소(110R)와 부화소(110G) 사이에 위치하는 영역을 갖고, 상기 영역이 평행하게 배열되어 있다. 부화소(110R)와 부화소(110G) 사이에 위치하는 영역은 화소들 사이의 영역에 상당한다. 도 4의 (B)에 나타낸 제 2 배선층(151b)은 Y방향을 따르도록 연장된 영역으로서 부화소(110G)와 부화소(110B) 사이에 위치하는 영역을 갖고, 상기 영역이 평행하게 배열되어 있다.
하부 전극(111)의 간극은 고정세의 표시 장치일수록 좁아진다. 예를 들어 고정세의 표시 장치에 포함되는 도 4의 (B)의 화소부(103)에서는 부화소들 간 de 및 화소들 간 dc가 좁아진다. 좁은 영역에는 보조 배선용의 배선층을 형성하기 어려워진다. 그러므로 본 발명의 일 형태의 보조 배선(151) 중 제 2 배선층(151b)은 적어도 화소 간에 상당하는 부화소의 간극에 제공하는 것이 바람직하다. 또한 부화소의 간극에 제공하는 배선층으로서, 제 1 배선층(151a) 등 하부 전극과는 다른 층의 배선층을 사용하는 것이 바람직하다.
<절연층(126)>
본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는, 도 4의 (A)에 나타낸 바와 같이 발광 디바이스들 사이에 절연층(126)이 위치하는 것이 바람직하다. 고정세의 표시 장치의 제공을 가능하게 하는 구성 중 하나인 절연층(126)은 화소들 사이 및 부화소들 사이를 충전할 수 있고, 제 2 배선층(151b)은 절연층(126)과 중첩되도록 위치하는 것이 바람직하다. 절연층(126)에 의하여 제 2 배선층(151b)이 하부 전극(111)과 접촉하는 것을 억제할 수 있다. 또한 절연층(126)에 의하여 유기 화합물층(112)을 확실하게 이간 또는 이격시킬 수 있어, 발광 디바이스 간의 크로스토크를 억제할 수 있다.
도 4의 (A)에서는 절연층(126)의 상면이 유기 화합물층(112)의 상면과 실질적으로 일치 또는 일치하도록 나타내었다. 이러한 위치 관계를 만족시키면 공통 전극(113)의 피형성면이 평탄해져, 상기 공통 전극(113)이 절단되기 어려워지기 때문에 바람직하다.
도 4의 (A)에는 도시하지 않았지만, 공통 전극(113)이 절단되지 않도록 하기 위하여 절연층(126)의 상면을 유기 화합물층(112)의 상면보다 위에 위치시켜도 좋다. 이 경우, 절연층(126)의 단부는 유기 화합물층(112)을 향하여 서서히 얇아지는 것이 바람직하다. 서서히 얇아지는 형상을 테이퍼라고 기재하는 경우가 있다.
도 4의 (A)에는 도시하지 않았지만, 절연층(126)의 중앙부는 절연층(126)의 단부보다 위에 위치하고, 단부에 비하여 부풀어 오른 영역을 중앙부에 갖는 것이 더 바람직하다. 이러한 절연층(126) 위에 공통 전극(113)을 제공하면, 공통 전극(113)이 절단되기 어려워지기 때문에 바람직하다.
도 4의 (A)에서는 보조 배선(151)의 제 2 배선층(151b)이 공통 전극(113)의 바닥과 접촉하는 영역을 갖지만, 공통 전극(113)의 전압 강하를 억제하기 위해서는, 보조 배선(151)과 공통 전극(113)의 전기적인 접속을 확보할 수 있으면 좋다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에는 톱 이미션 구조를 적용하는 것이 바람직하다. 톱 이미션 구조에서는 공통 전극(113)의 가시광 투과율이 높은 것이 요구되고, 예를 들어 40% 이상의 투과율을 갖는 것이 바람직하다.
[보조 배선의 구체적인 예]
본 발명의 일 형태의 보조 배선(151)은 적어도 2개 이상의 배선층을 갖는 것이 특징이다. 도 5 등을 사용하여, 제 1 배선층(151a)과 제 2 배선층(151b)의 구체적인 레이아웃의 예에 대하여 설명한다. 도 5 등에는 도 4의 (B)와 같이 부화소(R, G, B)를 나타내었지만, 제 1 배선층(151a)과 제 2 배선층(151b)의 레이아웃의 예를 알기 쉽게 하기 위하여 하부 전극(111)은 생략하였다.
도 5의 (A)에 나타낸 화소부(103)에서, 보조 배선(151)은 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖고, Y방향으로 연장된 제 1 배선층(151a)과 X방향으로 연장된 제 2 배선층(151b)을 갖는다. 또한 제 1 배선층(151a)과 제 2 배선층(151b)이 교차하는 영역에는 콘택트 홀이 위치하지만, 도 5의 (A)에는 도시하지 않았다.
제 1 배선층(151a) 및 제 2 배선층(151b) 중 어느 한쪽을 하부 전극(111)과 같은 층에 형성하여도 좋고, 모두를 하부 전극(111)과는 다른 층에 형성하여도 좋다.
도 5의 (A)에 나타낸 화소부(103)에서 제 1 배선층(151a) 및 제 2 배선층(151b)은 모두 화소들 사이에 위치한다. 화소부(103)는 고정세의 표시 장치에 사용된다.
도 5의 (B)에는 도 5의 (A)보다 제 2 배선층(151b)의 길이가 짧은 보조 배선(151)을 나타내었다. 제 1 배선층(151a)은 제 2 배선층(151b)의 짧아진 길이 만큼 X방향으로 연장된 영역을 갖는다. 그리고 제 2 배선층(151b)은 한쪽 단부가 부화소(110G)와 중첩되고, 다른 쪽 단부가 부화소(110B)와 중첩되는 길이를 갖는다. 그 이외의 구성은 도 5의 (A)와 같다.
도 5의 (C)에는 도 5의 (A)에 나타낸 제 1 배선층(151a)을 제 2 배선층(151b)으로 하고, 같은 도면에 나타낸 제 2 배선층(151b)을 제 1 배선층(151a)으로 한 보조 배선(151)을 나타내었다. 그 이외의 구성은 도 5의 (A)와 같다.
도 5의 (D)에는 도 5의 (C)보다 제 1 배선층(151a)의 길이가 짧은 보조 배선(151)을 나타내었다. 제 2 배선층(151b)은 제 1 배선층(151a)의 짧아진 길이 만큼 X방향으로 연장된 영역을 갖는다. 길이가 짧은 제 1 배선층(151a)은 한쪽 단부가 부화소(110G)와 중첩되고, 다른 쪽 단부가 부화소(110B)와 중첩되는 길이를 갖는다. 그 이외의 구성은 도 5의 (C)와 같다.
도 5의 (A)에는 제 1 배선층(151a)과 제 2 배선층(151b)이 같은 형상을 갖는 보조 배선(151)을 나타내었다. 도 6의 (A)에서는 제 1 배선층(151a)을 점선으로 나타내었다. 그 이외의 구성은 도 5의 (A)와 같다.
도 6의 (B)에는 제 2 배선층(151b)보다 면적이 넓은 제 1 배선층(151a)을 갖는 보조 배선(151)을 나타내었다. 보조 배선으로서 기능시키는 배선층은 면적이 넓은 것이 바람직하다. 하부 전극(111)과는 다른 층에 형성하기 때문에 제 1 배선층(151a)의 면적을 넓게 할 수 있다. 하부 전극과 트랜지스터의 전기적인 접속을 확보하기 위하여 제 1 배선층(151a)에 개구(152)를 제공한다. 그 이외의 구성은 도 5의 (A)와 같다.
이와 같이 본 발명의 일 형태의 보조 배선(151)은 제 1 배선층(151a) 및 제 2 배선층(151b)을 갖기 때문에, 다양한 형태를 가질 수 있다. 그리고 보조 배선(151)이 공통 전극과 전기적으로 접속되기 때문에, 공통 전극의 전압 강하를 충분히 억제할 수 있다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치에서는 고정세의 화소부를 사용할 수 있다.
또한 보텀 이미션 구조에 보조 배선(151)을 적용하여도 좋다. 이때 앞의 실시형태에서 도 1 내지 도 3 등을 사용하여 설명한 보조 배선(151)의 단면 구조를 적용할 수 있다. 보텀 이미션 구조에서는 하부 전극(111)보다 아래쪽에 광이 방출되기 때문에, 상기 하부 전극(111)보다 아래쪽에 제공된 제 1 배선층(151a)은 부화소의 간극 또는 화소의 간극과 중첩되는 격자 형상 또는 격자 형상보다 좁은 면적을 갖는 것이 바람직하다. 또한 상기 하부 전극(111)보다 아래쪽에 제공된 제 2 배선층(151b)은 부화소의 간극 또는 화소의 간극과 중첩되는 격자 형상 또는 격자 형상보다 좁은 면적을 갖는 것이 바람직하다.
<표시 장치의 구체적인 예>
도 7의 (A) 내지 (C)를 사용하여 도 4 등에 나타낸 톱 이미션 구조의 표시 장치의 구체적인 예에 대하여 설명한다. 표시 장치(100)는 화소부(103)와 접속부(140)를 갖는다. 화소부(103)는 복수의 화소(150)를 갖는다. 화소(150)는 복수의 부화소(110)(도면에서 110R, 110G, 110B를 사용하였음)를 갖고, 상기 부화소에 대응하는 영역에 R, G, B의 부호도 부기하였다. 도 7의 (A)의 배열은 도 4의 (B) 등에 나타낸 배열과 같고, 규칙적인 배열이다.
화소부(103)는 콘택트 홀(141)을 갖는다. 콘택트 홀(141)은 선택적으로 제공되고, 예를 들어 화소(150)의 외주에 대응하는 영역에 제공할 수 있고, 상기 영역으로서는 예를 들어 화소(150)의 네 구석 등이 있다.
발광 디바이스(11W)로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode), 또는 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등의 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 발광 디바이스에 포함되는 발광 물질로서는, 형광을 방출하는 물질(형광 재료), 인광을 방출하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료) 등을 들 수 있다.
또한 도 7의 (A)에 나타낸 접속부(140)는 공통 전극(113)과 전기적으로 접속되는 접속 전극(111C)을 갖는 영역이다. 접속부(140)를 음극 콘택트부 또는 캐소드 콘택트부라고 기재하는 경우가 있다. 공통 전극(113)은 화소부(103)의 끝을 넘어 접속부(140)까지 연장되는 것이 바람직하다. 도 7의 (A)에는 접속부(140)까지 연장된 공통 전극(113)을 점선으로 나타내었다. 접속 전극(111C)에는 공통 전극(113)에 공급하기 위한 전위가 인가된다. 접속부(140)로부터의 거리에 따라서는 공통 전극(113)에서 전압 강하가 일어날 경우가 있다. 전압 강하가 일어나면, 상기 전위의 값에 편차가 생긴다. 본 실시형태의 표시 장치는 적어도 화소부(103)에 보조 배선(151)을 갖기 때문에, 상기 전위의 값의 편차가 없어 바람직하다. 보조 배선(151)은 화소부(103)에 더하여 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.
여기서, 보조 배선(151)을 전원 전위 또는 신호가 직접 공급되지 않는 구성으로 할 수 있다. 즉 보조 배선(151)을 공통 전극(113) 이외의 배선 또는 전극과 접속되지 않는 구성으로 할 수 있다. 한편, 보조 배선(151)에 전원 전위(예를 들어 캐소드 전위)가 공급되어도 좋다. 이에 의하여, 공통 전극(113)에는 접속 전극(111C)뿐만 아니라 보조 배선(151)으로부터도 전위가 공급되기 때문에, 전압 강하를 더 효과적으로 억제할 수 있다. 또한 보조 배선(151)으로부터 공통 전극(113)에 전원 전위를 공급하고, 접속 전극(111C), 접속부(140) 등을 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다. 이에 의하여, 표시 장치의 소형화를 실현할 수 있다.
도 7의 (B), (C)는 각각 도 7의 (A)에서의 일점쇄선 B1-B2, 일점쇄선 B3-B4에 대응하는 단면도이다.
도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이, 컬러 필터(148G), 컬러 필터(148B), 차광층(149)은 기판(170) 측에 배치되는 것이 바람직하다. 컬러 필터(148B)는 앞서 형성된 컬러 필터(148G)의 일부와 중첩되도록 형성된다. 차광층(149)을 블랙 매트릭스라고 부르는 경우가 있고, 컬러 필터들이 중첩되는 부분에 배치된다. 즉 차광층(149)은 비발광 영역과 중첩되도록 배치되는 것이 바람직하다.
도 7의 (B)에 콘택트 홀(141)의 단면도를 나타내었다. 콘택트 홀(141)은 절연층(126)에 형성된다. 콘택트 홀(141)을 통하여 제 2 배선층(151b)과 공통 전극(113)이 전기적으로 접속될 수 있다. 콘택트 홀(141)은 비발광 영역이고, 차광층(149)과 중첩되는 것이 바람직하다.
도 7의 (A)에는 도시하지 않았지만, 화소부(103)는 절연층(104)의 콘택트 홀(142)도 갖는다. 콘택트 홀(142)을 통하여 제 2 배선층(151b)과 제 1 배선층(151a)이 전기적으로 접속될 수 있다. 콘택트 홀(142)은 콘택트 홀(141)과 중첩되는 영역에 형성하여도 좋고, 콘택트 홀(141)과 중첩되지 않는 영역에 형성하여도 좋다. 절연층(126)의 막 두께가 절연층(104)의 막 두께보다 두꺼운 경우, 콘택트 홀(141)의 크기(예를 들어 단면에서 보았을 때의 폭)는 콘택트 홀(142)의 크기(예를 들어 단면에서 보았을 때의 폭)보다 큰 것이 바람직하다.
도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이, 포토리소그래피법을 사용하여 가공된 유기 화합물층(112)의 단부면은 수직 또는 실질적으로 수직이다. 유기 화합물층(112)의 단부면의 테이퍼각은 45° 이상 90° 미만인 것이 바람직하다. 그 이외의 유기 화합물층의 단부면의 테이퍼각도 45° 이상 90° 미만인 것이 바람직하다. 다시 설명하지만, 유기 화합물층은 적층체를 갖기 때문에, 상기 테이퍼각은 적층체의 가장 위층의 상단부터 가장 아래층의 하단을 통과하는 선과 피형성면이 이루는 각으로 간주할 수도 있다. 상기 테이퍼각을 만족시키면, 미세한 가공이 용이하게 되어, 예를 들어 발광 디바이스 간의 콘택트 홀(141)이 형성되기 쉬워진다.
유기 화합물층(112)은 백색 발광 디바이스를 가능하게 하는 기능층을 갖는다. 예를 들어 탠덤 구조 또는 싱글 구조를 사용하여 백색 발광 디바이스를 제공할 수 있다. 탠덤 구조의 경우, 전하 발생층(531)을 갖는다.
유기 화합물층(112)은 각각 발광층 이외의 기능층으로서, 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 전자 차단 재료, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 가져도 좋다. 정공 주입성이 높은 물질을 갖는 층을 정공 주입층이라고 기재한다. 정공 수송성이 높은 물질을 갖는 층을 정공 수송층이라고 기재한다. 정공 차단 재료를 갖는 층을 정공 차단층이라고 기재한다. 전자 수송성이 높은 물질을 갖는 층을 전자 수송층이라고 기재한다. 전자 주입성이 높은 물질을 갖는 층을 전자 주입층이라고 기재한다. 전자 차단 재료를 갖는 층을 전자 차단층이라고 기재한다. 정공 주입층 및 전자 주입층을 캐리어 주입층이라고 기재하는 경우가 있다.
기능층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 또는 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
공통층(114)은 전자 주입층, 전자 수송층, 정공 주입층, 및 정공 수송층 중에서 선택된 하나 또는 2개 이상을 가질 수 있다. 2개 이상 갖는다는 것은 상이한 기능층을 조합하여 2개 이상 갖는 경우와, 같은 기능층으로서 상이한 재료를 갖는 층을 조합하여 2층 이상 갖는 경우를 포함한다. 기능층에 사용할 수 있는 구체적인 재료에 대해서는 후술한다.
본 실시형태에서 유기 화합물층(112)은 하부 전극(111) 측으로부터 정공 주입층, 정공 수송층, 발광층, 및 전자 수송층이 이 순서대로 적층된 적층체를 갖고, 적층체는 전하 발생층을 개재(介在)하여 2개 있고, 공통층(114)은 위쪽의 적층체에 포함되는 전자 주입층으로 한다.
또한 기능층은 각 기능을 발휘할 수 있는 것이 바람직하고, 유기 화합물을 반드시 포함할 필요는 없다. 예를 들어 전자 주입층 등으로서, 무기 화합물 또는 무기물만을 포함하는 층을 사용할 수 있다.
하부 전극(111)은 발광 디바이스마다 제공되어 있다. 또한 공통 전극(113) 및 공통층(114)은 각 발광 디바이스에 공통되는 하나의 연속된 층으로서 제공되어 있다. 하부 전극(111)에 반사성을 갖는 도전막을 사용하고, 공통 전극(113)에 가시광에 대하여 투과성을 갖는 도전막을 사용함으로써, 톱 이미션형 구조의 표시 장치로 할 수 있다.
하부 전극(111)의 단부는 테이퍼를 갖는 것이 바람직하다. 유기 화합물층(112)의 단부는 하부 전극(111)을 넘은 영역에 위치하는 것이 바람직하고, 하부 전극(111)의 단부가 테이퍼를 갖는 경우, 유기 화합물층(112)은 테이퍼를 따르는 형상을 갖는다. 하부 전극(111)의 측면을 테이퍼로 함으로써 유기 화합물층 등의 피복성을 높일 수 있다.
또한 하부 전극(111)은 트랜지스터와 전기적으로 접속되는 전극이고, 화소 전극이라고 기재하는 경우가 있다. 또한 하부 전극(111)은 발광 디바이스의 양극 및 음극 중 한쪽으로서 기능하기 때문에, 양극 또는 음극이라고 기재하는 경우가 있다.
유기 화합물층(112)은 포토리소그래피법으로 가공된 것이다. 그러므로 상술한 바와 같이, 유기 화합물층(112)의 단부는 45° 이상 90° 미만의 테이퍼각을 갖는다.
인접한 2개의 발광 디바이스 사이에는 절연층(126)을 제공하는 것이 바람직하다. 절연층(126)은 인접한 2개의 발광 디바이스의 사이에 위치하고, 적어도 인접한 2개의 유기 화합물층(112) 사이를 매립하도록 제공되어 있다. 절연층(126)은 유기 화합물층(112)의 단부와 중첩되는 영역을 갖는 것이 더 바람직하다. 즉 절연층(126)의 단부를 유기 화합물층(112) 위에 위치시킬 수 있고, 절연층(126)의 상부의 높이와 단부의 높이의 차이가 작아진다. 절연층(126)의 상부의 높이와 단부의 높이의 차이가 커지면, 절연층(126)이 박리되기 쉬워질 경우가 있기 때문에, 상기 차이는 작은 것이 바람직하다.
절연층(126)의 상부 형상은 매끈한 볼록상을 갖는 것이 바람직하다. 볼록상을 갖는 상부 형상을 절연층(126)의 중앙부가 단부에 비하여 부풀어 오른 형상이라고 기재할 수도 있다.
상기 절연층(126)을 덮어 적어도 공통층(114) 및 공통 전극(113)이 제공되어, 공통층(114) 및 공통 전극(113)의 절단을 억제할 수 있다.
또한 유기 화합물층(112)의 측면과 접촉하여 절연층(125)이 제공되어 있는 것이 바람직하다. 절연층(125)은 절연층(126)과 유기 화합물층(112) 사이에 위치하고, 절연층(126)이 유기 화합물층(112)과 접촉하는 것을 방지하기 위한 보호막으로서 기능한다. 유기 화합물층(112)과 절연층(126)이 접촉하면 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)을 무기 재료를 갖는 절연층으로 할 수 있다. 절연층(125)에는 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 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법으로 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 등에 있어서 산화질화물이란, 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화물이란, 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다. 예를 들어 산화질화 실리콘이라고 기재한 경우에는 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화 실리콘이라고 기재한 경우에는 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 나타낸다.
절연층(125)은 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, ALD법 등을 사용하여 형성할 수 있다. 절연층(125)은 피복성이 양호한 ALD법을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
절연층(126)으로서는 유기 재료를 갖는 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 등을 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)으로서 감광성을 갖는 재료를 사용하는 경우, 노광 및 현상을 수행함으로써, 가공된 절연층(126)을 형성할 수 있다. 가공된 절연층(126)의 표면은 둥그스름한 형상 또는 요철 형상을 갖는 경우가 있다. 또한 가공된 절연층(126)의 표면의 높이를 조정하기 위하여 에칭을 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. 예를 들어 절연층(126) 자체가 가시광을 흡수하는 재료로 구성되어 있어도 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 상면은 유기 화합물층(112)의 상면의 높이보다 높은 부분을 갖는 것이 바람직하다.
절연층(126)은 예를 들어 스핀 코팅, 디핑, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜스, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프법, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 또는 나이프 코팅 등의 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 바람직하다. 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 7의 (B)에 나타낸 바와 같이 유기 화합물층(112)의 상면과 절연층(125) 사이에 절연층(128)이 제공되어 있어도 좋다. 절연층(128)은 유기 화합물층(112)의 에칭 시에 유기 화합물층(112)을 보호하기 위한 보호층(마스크층이라고도 기재함)의 일부가 잔존한 것이다. 절연층(128)에는 상기 절연층(125)에 사용할 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 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 갖는 것이 바람직하다.
절연층(125), 절연층(126), 및 절연층(128)은 모두 발광 디바이스들 사이에 위치하는 절연층이고, 통틀어 절연 적층체라고 기재하는 경우가 있다. 절연 적층체 위에 공통층(114) 및 공통 전극(113)이 제공되기 때문에, 공통층(114) 및 공통 전극(113)이 단절되지 않도록 절연 적층체의 단부가 테이퍼를 갖는 것이 바람직하다. 절연 적층체의 단부가 테이퍼를 갖기 위해서는 절연층(125)의 단부가 테이퍼를 가져도 좋고, 절연층(126)의 단부가 테이퍼를 가져도 좋고, 절연층(128)의 단부가 테이퍼를 가져도 좋고, 절연층(125)의 단부, 절연층(126)의 단부, 및 절연층(128)의 단부가 모두 테이퍼를 가져도 좋다. 복수의 절연층으로 테이퍼를 구성하는 경우, 각 절연층의 단부의 테이퍼가 연속적으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 절연 적층체의 중앙부는 상면에 둥그스름한 형상을 갖는 것이 바람직하다. 즉 절연 적층체의 중앙부는 단부에 비하여 부풀어 오른 형상을 갖는다. 상기 형상으로 하기 위하여 절연 적층체의 가장 위층에 위치하는 절연층(126)은 유기 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
또한 절연 적층체의 단부를 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 나타난다.
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 바람직하다.
도 7의 (B)에 나타낸 바와 같이, 공통 전극(113) 위에는 보호층(121)이 제공되어 있다. 보호층(121)은 위쪽으로부터 각 발광 소자로 불순물이 확산되는 것을 방지하는 기능을 갖는다.
보호층(121)은 예를 들어 적어도 무기 절연막을 포함하는 단층 구조 또는 적층 구조로 할 수 있다. 무기 절연막으로서는 예를 들어 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막, 산화질화 알루미늄막, 산화 하프늄막 등의 산화물막 또는 질화물막이 있다. 또는 보호층(121)으로서 인듐 갈륨 산화물, 인듐 갈륨 아연 산화물 등의 반도체 재료를 사용하여도 좋다.
보호층(121)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 7의 (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 7의 (C)에는 접속 전극(111C) 위에 공통층(114)을 제공하고, 공통층(114) 위에 공통 전극(113)을 제공한 구성을 나타내었다. 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)과 전기적으로 접속될 수 있다. 이로써 공통 전극(113)과 공통층(114)을 같은 에어리어 마스크 또는 러프 메탈 마스크를 사용하여 형성할 수 있기 때문에, 제조 비용을 절감할 수 있다. 에어리어 마스크 또는 러프 메탈 마스크는 파인 메탈 마스크와는 다른 것이다. 물론, 접속부(140)에서 접속 전극(111C)이 공통 전극(113)과 접촉하는 영역을 가져도 좋다.
이하에서는 상술한 것과 구성의 일부가 상이한 표시 장치의 구성예에 대하여 설명한다. 또한 이하에서는 상기 구체적인 예와 중복되는 부분에 대해서는 동일한 부호를 부기하고, 반복되는 설명은 하지 않는 경우가 있다.
구체적인 예에서 설명한 표시 장치에서는 적어도 유기 화합물층이 분리되어 있다. 상기 구성에 의하여 누설 전류에 의한 크로스토크가 억제되어, 표시 품질이 매우 높은 화상을 표시할 수 있다. 또한 높은 개구율과 높은 정세도를 양립할 수 있다. 40인치 이상, 100인치 이상, 나아가서는 100인치를 넘는 초대형 디스플레이에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용할 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 3)
본 실시형태에서는 부화소의 레이아웃에 대하여 설명한다.
<레이아웃>
부화소의 배열은 특별히 한정되지 않고, 스트라이프 배열, S 스트라이프 배열, 매트릭스 배열, 델타 배열, 베이어(Bayer) 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 영역 중 컬러 필터를 통과한 광의 발광 영역에 상당한다.
도 8의 (A)에 나타낸 화소부(103)는 보조 배선의 일부로서 제 2 배선층(151b)을 갖고, 화소(150)는 상면 형상이 모서리가 둥글고 실질적으로 사다리꼴 형상인 부화소(110a)와, 상면 형상이 모서리가 둥글고 실질적으로 삼각형인 부화소(110b)와, 상면 형상이 모서리가 둥글고 실질적으로 사각형 또는 실질적으로 육각형인 부화소(110c)를 갖는다. 또한 부화소(110a)는 부화소(110b)보다 발광 면적이 넓다. 이와 같이, 각 부화소의 형상 및 크기는 각각 독립적으로 결정할 수 있다.
도 9의 (A)에 나타낸 바와 같이, 도 8의 (A)에 나타낸 화소부(103)에서 컬러 필터를 사용하여 부화소(110a)를 녹색의 광을 나타내는 부화소(110G)로 하고, 부화소(110b)를 적색의 광을 나타내는 부화소(110R)로 하고, 부화소(110c)를 청색의 광을 나타내는 부화소(110B)로 할 수 있다.
도 8의 (B)에 나타낸 화소부(103)는 보조 배선의 일부로서 제 2 배선층(151b)을 갖고, 부화소의 배열에는 펜타일 배열이 적용되어 있다. 펜타일 배열로서 부화소(110a) 및 부화소(110b)를 갖는 부화소의 세트(124a)와, 부화소(110b) 및 부화소(110c)를 갖는 부화소의 세트(124b)가 번갈아 레이아웃되었다.
도 9의 (B)에 나타낸 바와 같이, 도 8의 (B)에 나타낸 화소부(103)에서 컬러 필터를 사용하여 부화소(110a)를 적색의 광을 나타내는 부화소(110R)로 하고, 부화소(110b)를 녹색의 광을 나타내는 부화소(110G)로 하고, 부화소(110c)를 청색의 광을 나타내는 부화소(110B)로 할 수 있다.
도 8의 (C)에 나타낸 화소부(103)는 보조 배선의 일부로서 제 2 배선층(151b)을 갖고, 화소(150a), 화소(150b)에는 델타 배열이 적용되어 있다. 델타 배열로서, 화소(150a)는 위쪽 행(첫 번째 행)에 2개의 부화소(부화소(110a), 부화소(110b))를 갖고, 아래쪽 행(두 번째 행)에 하나의 부화소(부화소(110c))를 갖는다. 화소(150b)는 위쪽 행(첫 번째 행)에 하나의 부화소(부화소(110c))를 갖고, 아래쪽 행(두 번째 행)에 2개의 부화소(부화소(110a), 부화소(110b))를 갖는다.
도 9의 (C)에 나타낸 바와 같이, 도 8의 (C)에 나타낸 화소부(103)에서 컬러 필터를 사용하여 부화소(110a)를 적색의 광을 나타내는 부화소(110R)로 하고, 부화소(110b)를 녹색의 광을 나타내는 부화소(110G)로 하고, 부화소(110c)를 청색의 광을 나타내는 부화소(110B)로 하여도 좋다.
도 8의 (D)에 나타낸 화소부(103)는 보조 배선의 일부로서 제 2 배선층(151b)을 갖고, 각 색의 발광 디바이스가 지그재그로 레이아웃된 예이다. 지그재그로 레이아웃된 경우, 상면에서 보았을 때, 열 방향으로 배치되는 2개의 부화소(예를 들어 부화소(110a)와 부화소(110b), 또는 부화소(110b)와 부화소(110c))의 위쪽 변의 위치가 어긋나 있다.
도 9의 (D)에 나타낸 바와 같이, 도 8의 (D)에 나타낸 화소부(103)에서 컬러 필터를 사용하여 부화소(110a)를 적색의 광을 나타내는 부화소(110R)로 하고, 부화소(110b)를 녹색의 광을 나타내는 부화소(110G)로 하고, 부화소(110c)를 청색의 광을 나타내는 부화소(110B)로 하여도 좋다.
포토리소그래피법에서는 가공하는 패턴이 미세화될수록 광 회절의 영향을 무시할 수 없게 되기 때문에, 노광에 의하여 레지스트 마스크의 패턴을 전사할 때 충실(忠實)성이 낮아져 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 될 경우가 있고, 컬러 필터 위쪽에서 발광 영역을 확인하는 경우에도, 상기 발광 영역이 상면 형상이 모서리가 둥근 다각형, 타원형, 또는 원형 등이 된다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법에서는, 레지스트 마스크를 사용하여 유기 화합물층을 가공한다. 유기 화합물층 위에 형성한 레지스트 마스크는 유기 화합물층의 내열 온도보다 낮은 온도에서 경화시킬 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 가공 시에 원하는 형상과 다른 형상이 될 경우가 있다. 그 결과, 유기 화합물층의 상면 형상이 모서리가 둥근 다각형, 타원형, 또는 원형 등이 될 경우가 있다. 예를 들어 상면 형상이 정사각형인 레지스트 마스크를 형성하는 경우에, 상면 형상이 원형인 레지스트 마스크가 형성되어 유기 화합물층의 상면 형상이 원형이 될 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. 구체적으로, OPC 기술에서는 마스크 패턴상의 도형의 모서리 부분 등에 보정용 패턴을 추가한다.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 발광 디바이스에 사용할 수 있는 재료 등에 대하여 설명한다.
[발광 디바이스]
<전극 재료>
발광 디바이스에 있어서 광이 추출되는 측의 전극에는 투광성을 갖는 도전막을 사용하고, 광이 추출되지 않는 측의 전극에는 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다. 투광성을 갖는 전극을 투명 전극이라고 기재한다. 반사성을 갖는 전극을 반사 전극이라고 기재한다. 발광 디바이스로부터 방출되는 광은 반사 전극에 의하여 반사되고 표시 장치로부터 추출될 수 있으면 좋다.
발광 디바이스의 전극을 형성하는 재료로서는, 금속, 합금, 전기 전도성 화합물, 및 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는 인듐과 주석을 갖는 산화물(인듐 주석 산화물이라고도 기재함), 인듐과 실리콘과 주석을 갖는 산화물(In-Si-Sn 산화물이라고 기재함), 인듐과 아연을 갖는 산화물(인듐 아연 산화물이라고도 기재함), 인듐과 텅스텐과 아연을 갖는 산화물(In-W-Zn 산화물이라고도 기재함) 등의 금속 산화물을 사용할 수 있다. 또한 합금을 사용하여도 좋고, 합금으로서는 예를 들어 알루미늄, 니켈, 및 란타넘의 합금(Al-Ni-La 합금이라고도 기재함) 등의 알루미늄을 포함하는 합금(알루미늄 합금이라고도 기재함), 및 은과 팔라듐과 구리의 합금(Ag-Pd-Cu, APC라고도 기재함)을 들 수 있다. 그 이외에는, 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 코발트, 니켈, 구리, 갈륨, 아연, 인듐, 주석, 몰리브데넘, 탄탈럼, 텅스텐, 팔라듐, 금, 백금, 은, 이트륨, 및 네오디뮴 등 중에서 선택된 금속, 및 이들 중에서 선택된 금속을 2개 이상 포함하는 합금을 사용할 수도 있다. 그 이외에는, 원소 주기율표의 1족 또는 2족에 속하는 원소(예를 들어 리튬, 세슘, 칼슘, 또는 스트론튬), 유로퓸, 또는 이터븀 등의 희토류 금속, 및 상술한 것 중에서 선택된 2개 이상을 포함하는 합금을 사용할 수 있다. 또한 그래핀 등을 사용할 수 있다.
상기 재료 중 정공을 방출할 수 있는 것을 양극으로서 사용하고, 전자를 방출할 수 있는 것을 음극으로서 사용할 수 있다.
<마이크로캐비티 구조>
발광 디바이스에는 마이크로캐비티(미소 광공진기) 구조가 적용되어 있는 것이 바람직하다. 마이크로캐비티 구조란 광이 추출되는 측의 전극(추출 전극이라고 기재함)과, 그 전극에 대향하는 전극(대향 전극이라고 기재함) 사이에서 특정의 파장 λ을 공진시키는 구조이다. 마이크로캐비티 구조로 하기 위하여, 추출 전극과 대향 전극, 즉 발광 디바이스의 한 쌍의 전극은 다음 구성을 갖는다.
<추출 전극>
추출 전극은 투명 전극과 반사 전극이 적층된 구조를 갖는다. 즉 추출 전극은 투광성을 갖는 도전 재료 및 광 반사성을 갖는 도전 재료를 갖는다. 이와 같은 전극을 반투과·반반사 전극이라고 기재하는 경우가 있다. 추출 전극으로서 투명 전극을 사용하여도 좋다.
<대향 전극>
대향 전극으로서는 반사 전극을 사용한다. 또한 대향 전극은 반사 전극과 투명 전극이 적층된 구조를 가져도 좋다. 반사 전극과 투명 전극이 적층된 구조에서, 투명 전극을 투과한 광이 반사 전극에 의하여 반사됨으로써 마이크로캐비티 구조를 얻을 수 있다.
특정의 파장 λ은 발광 디바이스로부터 추출되는 광의 파장 λ에 상당한다. 추출하고자 하는 특정의 파장 λ은 발광 디바이스마다 다르기 때문에 마이크로캐비티 구조를 갖는 표시 장치에서는 광학적 거리, 구체적으로는 전극 간 거리가 다르다. 또한 전극 간 거리는 광의 반사면 간 거리에 상당한다. 반사 전극과 투명 전극의 적층 구조를 사용하는 경우, 광의 반사면은 반사 전극의 표면이 된다. 그러므로 전극 간 거리의 시점 또는 종점으로서 상기 반사 전극의 반사면을 사용한다. 전극 간 거리가 다른 발광 디바이스는 유기 화합물층의 두께가 다르다고도 할 수 있다.
특정의 파장 λ을 공진시키기 위해서는, 상기 광학적 거리가 예를 들어 nλ/2(다만 n은 1 이상의 정수이고, λ은 공진시키고자 하는 광의 파장임)를 만족시키면 좋다. 상기 식에서 n의 값은 발광 디바이스마다 다르게 하여도 좋다. 예를 들어 적색의 광을 나타내는 부화소 또는 녹색의 광을 나타내는 부화소에서는 n=1로 하여 전극 간의 광학 거리를 결정하고, 청색의 광을 나타내는 부화소에서는 n=2로 하여 전극 간의 광학 거리를 결정하여도 좋다.
또한 발광 디바이스에서는 탠덤 구조와 마이크로캐비티 구조를 조합하여 사용할 수 있다. 또한 발광 디바이스에서 탠덤 구조와 마이크로캐비티 구조를 조합하는 경우, 한 쌍의 전극 간의 광학 거리가 길어지는 경우, 바꿔 말하면, 한 쌍의 전극 간의 거리가 길어지는 경우가 있다. 이 경우, 한 쌍의 전극 간에 인가하는 전압이 높아질 우려가 있기 때문에 한 쌍의 전극 간의 광학 거리를 가능한 한 짧게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 탠덤 구조의 발광 디바이스인 경우, 하나의 발광 유닛의 두께를 가능한 한 얇게 하고, 또한 한 쌍의 전극 간의 광학 거리가 nλ/2이면 좋다. 또한 백색 발광의 탠덤 구조로 하는 경우, 한 쌍의 전극 간의 광학 거리는 컬러 필터를 통과하여 사출되는 광의 파장 λ을 강화시킬 수 있는 길이로 하면 좋다.
마이크로캐비티 구조에서는 공진하지 않는 파장의 광은 감쇠한다. 그러므로 발광 디바이스로부터 반치 폭이 좁은 광을 추출할 수 있다. 반치 폭이 좁은 광은 지향성이 높아 바람직하고, 발광 디바이스로부터는 색 순도가 높은 광을 추출할 수 있다.
<투명 전극>
상술한 투명 전극의 광 투과율은 40% 이상이다. 예를 들어 발광 디바이스에 사용되는 투명 전극의 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광) 투과율이 40% 이상인 것이 바람직하다.
<반투과·반반사 전극>
상술한 반투과·반반사 전극의 광 반사율은 10% 이상 95% 이하, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하로 한다. 예를 들어 발광 디바이스에 사용되는 반투과·반반사 전극의 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광) 반사율은 10% 이상 95% 이하, 바람직하게는 30% 이상 80% 이하이다.
<반사 전극>
상술한 반사 전극의 광 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하로 한다. 예를 들어 발광 디바이스에 사용되는 반사 전극의 가시광(파장 400nm 이상 750nm 미만의 광) 반사율은 40% 이상 100% 이하, 바람직하게는 70% 이상 100% 이하이다.
<발광층>
백색 발광 디바이스의 유기 화합물층은 적어도 2개의 발광층을 갖는다. 각 발광층은 1종류 또는 복수 종류의 발광 물질을 가질 수 있다. 발광 물질이 나타내는 색으로서는, 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 또는 적색 등이 있다. 백색 발광 디바이스에 포함되는 각 발광층의 조합으로서, 각각의 발광 물질이 나타내는 색이 서로 다른 것을 사용한다. 나타내는 색이 보색 관계가 되도록 조합하는 것이 바람직하다.
발광 물질로서는 형광 재료, 인광 재료, TADF 재료, 또는 퀀텀닷 재료 등을 들 수 있다.
<형광 재료>
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, 또는 나프탈렌 유도체 등이 있다.
<인광 재료>
인광 재료로서는, 예를 들어 4H-트라이아졸 골격, 1H-트라이아졸 골격, 이미다졸 골격, 피리미딘 골격, 피라진 골격, 또는 피리딘 골격을 갖는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 전자 흡인기를 갖는 페닐피리딘 유도체를 리간드로 하는 유기 금속 착체(특히 이리듐 착체), 백금 착체, 또는 희토류 금속 착체 등이 있다.
발광층에 포함되는 발광 물질을 게스트 재료라고 기재하는 경우가 있지만, 발광층은 게스트 재료에 더하여 1종류 또는 복수 종류의 호스트 재료(어시스트 재료라고 기재하는 경우도 있음)를 가져도 좋다. 호스트 재료로서는, 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료 중 한쪽 또는 양쪽을 사용할 수 있다. 또한 호스트 재료로서, 양극성 재료 또는 TADF 재료를 사용하여도 좋다.
발광층은 예를 들어 게스트 재료로서 인광 재료를 갖고, 호스트 재료로서 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료를 갖고, 정공 수송성 재료 및 전자 수송성 재료가 들뜬 복합체를 형성하기 쉬운 조합인 것이 바람직하다. 이 구성을 갖는 발광층은 들뜬 복합체로부터 인광 재료로의 에너지 이동인 ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer)를 사용한 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 또한 인광 재료의 가장 낮은 에너지 측의 흡수대의 파장과 중첩되는 발광을 나타내는 들뜬 복합체가 형성되는 조합을 선택함으로써, 에너지 이동이 원활해져 발광을 효율적으로 얻을 수 있다. 이 구성에 의하여, 발광 디바이스의 고효율, 저전압 구동, 또는 장수명을 실현할 수 있다.
<발광층 이외의 층>
발광 디바이스는 발광층 이외의 층으로서, 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 수송층, 전자 주입층, 전자 차단층, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함한 층을 더 가져도 좋다.
<정공 주입층>
정공 주입층은 양극으로부터 정공 수송층에 정공을 주입하는 층이고, 정공 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 정공 주입성이 높은 재료로서는 방향족 아민 화합물, 및 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료(전자 수용성 재료)를 포함하는 복합 재료 등을 들 수 있다.
<정공 수송층>
정공 수송층은 정공 주입층에 의하여 양극으로부터 주입된 정공을 발광층으로 수송하는 층이다. 정공 수송층은 정공 수송성 재료를 포함하는 층이다. 정공 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 정공 이동도를 갖는 물질이 바람직하다. 또한 전자 수송성보다 정공 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질도 사용할 수 있다. 정공 수송성 재료로서는 π전자 과잉형 헤테로 방향족 화합물(예를 들어 카바졸 유도체, 싸이오펜 유도체, 퓨란 유도체 등), 방향족 아민(방향족 아민 골격을 갖는 화합물) 등의 정공 수송성이 높은 재료가 바람직하다.
<정공 차단층>
정공 차단층은 발광층과 접촉하여 제공된다. 정공 차단층은 전자 수송성을 갖고, 또한 정공을 차단할 수 있는 재료를 포함하는 층이다. 정공 차단층에는 상기 전자 수송성 재료 중 정공 차단성을 갖는 재료를 사용할 수 있다.
정공 차단층은 전자 수송성을 갖기 때문에 전자 수송층이라고 부를 수도 있다. 또한 전자 수송층 중 정공 차단성을 갖는 층을 정공 차단층이라고 부를 수도 있다.
<전자 수송층>
전자 수송층은 전자 주입층에 의하여 음극으로부터 주입된 전자를 발광층으로 수송하는 층이다. 전자 수송층은 전자 수송성 재료를 포함하는 층이다. 전자 수송성 재료로서는 1×10-6cm2/Vs 이상의 전자 이동도를 갖는 물질이 바람직하다. 또한 정공 수송성보다 전자 수송성이 높은 물질이면 이들 이외의 물질도 사용할 수 있다. 전자 수송성 재료로서는 퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 벤조퀴놀린 골격을 갖는 금속 착체, 옥사졸 골격을 갖는 금속 착체, 싸이아졸 골격을 갖는 금속 착체 등 이외에, 옥사다이아졸 유도체, 트라이아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 옥사졸 유도체, 싸이아졸 유도체, 페난트롤린 유도체, 퀴놀린 리간드를 갖는 퀴놀린 유도체, 벤조퀴놀린 유도체, 퀴녹살린 유도체, 다이벤조퀴녹살린 유도체, 피리딘 유도체, 바이피리딘 유도체, 피리미딘 유도체, 그 이외에 질소 함유 헤테로 방향족 화합물을 포함하는 π전자 부족형 헤테로 방향족 화합물 등 전자 수송성이 높은 재료를 사용할 수 있다.
그 이외의 전자 수송층 재료로서 예를 들어 비공유 전자쌍을 갖고, 전자 부족형 헤테로 방향족 고리를 갖는 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로는 피리딘 고리, 다이아진 고리(피리미딘 고리, 피라진 고리, 피리다진 고리), 트라이아진 고리 중 적어도 하나를 갖는 화합물을 사용할 수 있다.
또한 비공유 전자쌍을 갖는 유기 화합물의 최저 비점유 분자 궤도(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 등에 의하여 유기 화합물의 최고 점유 분자 궤도(HOMO: highest occupied Molecular Orbital) 준위 및 LUMO 준위를 추산할 수 있다.
예를 들어 4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: BPhen), 2,9-다이(나프탈렌-2-일)-4,7-다이페닐-1,10-페난트롤린(약칭: NBPhen), 2,2-(1,3-페닐렌)비스[9-페닐-1,10-페난트롤린](약칭: mPPhen2P), 다이퀴녹살리노[2,3-a:2',3'-c]페나진(약칭: HATNA), 2,4,6-트리스[3'-(피리딘-3-일)바이페닐-3-일]-1,3,5-트라이아진(약칭: TmPPPyTz) 등을, 비공유 전자쌍을 갖는 유기 화합물에 사용할 수 있다. 또한 NBPhen은 BPhen에 비하여 유리 전이점(Tg)이 높기 때문에 내열성이 우수하다.
<전자 주입층>
전자 주입층은 음극으로부터 전자 수송층에 전자를 주입하는 층이고, 전자 주입성이 높은 재료를 포함하는 층이다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물을 사용할 수 있다. 전자 주입성이 높은 재료로서는 전자 수송성 재료와 도너성 재료(전자 공여성 재료)를 포함하는 복합 재료를 사용할 수도 있다.
예를 들어 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속으로서는 리튬, 세슘, 마그네슘 등이 있고, 화합물로서는 플루오린화 리튬(LiF), 플루오린화 세슘(CsF), 플루오린화 칼슘(CaF2), 리튬과 산소를 포함하는 화합물, 또는 탄산 세슘 등이 있다. 리튬과 산소를 포함하는 화합물의 대표적인 예로서는 산화 리튬(Li2O)이 있다.
또한 전자 주입층에 사용할 수 있는 재료로서 유기 화합물을 사용할 수도 있다. 유기 화합물로서 8-(퀴놀리놀레이토)리튬(약칭: Liq), 2-(2-피리딜)페놀레이토리튬(약칭: LiPP), 2-(2-피리딜)-3-피리디놀레이토리튬(약칭: LiPPy), 4-페닐-2-(2-피리딜)페놀레이토리튬(약칭: LiPPP), 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 사용하는 것이 바람직하고, 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.
전자 차단층은 발광층과 접촉하여 제공된다. 전자 차단층은 정공 수송성을 갖고, 또한 전자를 차단할 수 있는 재료를 포함하는 층이다. 전자 차단층에는 상기 정공 수송성 재료 중 전자 차단성을 갖는 재료를 사용할 수 있다.
전자 차단층은 정공 수송성을 갖기 때문에 정공 수송층이라고 부를 수도 있다. 또한 정공 수송층 중 전자 차단성을 갖는 층을 전자 차단층이라고 부를 수도 있다.
<전하 발생층>
백색 발광 디바이스는 적어도 2개의 발광층을 갖지만, 상기 발광층 사이에는 전하 발생층을 제공하는 것이 바람직하다. 전하 발생층을 중간층이라고 기재하는 경우가 있고, 전하 발생층보다 위쪽 층에 전자를 주입하고, 아래쪽 층에 정공을 주입하는 기능을 갖는다. 위쪽과 아래쪽은 일례이고, 서로 바꿔 읽을 수 있다.
전하 발생층에는 예를 들어 전자 주입층에 적용할 수 있는 재료를 사용할 수 있다. 또한 전하 발생층에는 예를 들어 정공 주입층에 적용할 수 있는 재료를 사용할 수 있다. 또한 전하 발생층에는 예를 들어 전자 주입층에 적용할 수 있는 재료와 정공 주입층에 적용할 수 있는 재료를 적층한 것을 사용할 수 있다.
또한 전하 발생층은 억셉터성 재료를 포함하는 것이 바람직하고, 예를 들어 상술한 정공 주입층에 적용할 수 있는 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료를 포함하는 것이 바람직하다. 전하 발생층에서 정공 수송성 재료와 억셉터성 재료는 혼합되어 있어도 좋다. 또한 전하 발생층에서 정공 수송성 재료를 갖는 층과 억셉터성 재료를 갖는 층을 적층하여도 좋다. 전하 발생층이 매우 얇은 경우, 정공 수송성 재료를 갖는 층과 억셉터성 재료를 갖는 층을 적층하였을 때 경계는 불명확하게 된다.
또한 전하 발생층은 전자 주입성이 높은 재료를 포함한 층을 갖는 것이 바람직하다. 전자 주입성이 높은 재료를 포함한 층은 전자 주입 버퍼층이라고 부를 수도 있다. 전자 주입 버퍼층을 제공함으로써, 전하 발생층에서 발생한 전자를 전자 수송층에 용이하게 주입할 수 있다.
또한 전하 발생층에 포함되는 전자 주입성이 높은 재료로서, 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 것이 바람직하고, 예를 들어 전하 발생층은 알칼리 금속의 화합물 또는 알칼리 토금속의 화합물을 포함할 수 있다. 구체적으로는, 알칼리 금속과 산소를 포함한 무기 화합물 또는 알칼리 토금속과 산소를 포함한 무기 화합물을 갖는 것이 바람직하고, 리튬과 산소를 포함한 무기 화합물(산화 리튬(Li2O) 등)을 갖는 것이 더 바람직하다. 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속은 확산성이 높으므로, 전하 발생층 이외의 기능층에서도 확인되는 경우가 있다.
이 외에, 전하 발생층에는 상술한 전자 주입층에 적용할 수 있는 재료를 적합하게 사용할 수 있다.
또한 전하 발생층은 전자 수송성이 높은 재료를 포함한 층을 갖는 것이 바람직하다. 전자 수송성이 높은 재료를 포함한 층은 전자 릴레이층이라고 부를 수도 있다. 전자 릴레이층을 제공함으로써, 전자 수송층 또는 전자 주입 버퍼층에 전자를 원활하게 수송할 수 있다.
또한 전하 발생층은 전자 수송성이 높은 재료로서 구리(II) 프탈로사이아닌(약칭: CuPc) 등의 프탈로사이아닌계 재료, 또는 금속-산소 결합과 방향족 리간드를 갖는 금속 착체를 가질 수 있다.
또한 전하 발생층에는 상기 전자 수송성이 높은 재료와 도너성 재료를 포함한 층을 사용할 수 있다. 전하 발생층에서 전자 수송성 재료와 도너성 재료는 혼합되어 있어도 좋다. 또한 전하 발생층에서 전자 수송성 재료를 갖는 층과 도너성 재료를 갖는 층을 적층시켜도 좋다. 전하 발생층이 매우 얇은 경우, 전자 수송성 재료를 갖는 층과 도너성 재료를 갖는 층을 적층하였을 때 경계는 불명확하게 된다.
이와 같은 전하 발생층을 제공함으로써, 백색 발광 디바이스의 구동 전압의 상승을 억제할 수 있다.
상술한 발광 디바이스의 각 층에 포함되는 유기 화합물로서는 저분자 화합물 및 고분자 화합물 중 어느 쪽이든 사용할 수 있다. 또한 발광 디바이스에 포함되는 각 층은 유기 화합물 이외에 무기 화합물을 포함하여도 좋다.
<발광 디바이스의 공통층>
공통층(114)으로서는 정공 주입층, 정공 수송층, 정공 차단층, 전자 차단층, 전자 수송층, 및 전자 주입층 중 하나 이상을 적용할 수 있다. 예를 들어 공통층(114)으로서 정공 주입층 또는 전자 주입층을 적용하는 것이 바람직하다. 또한 발광 디바이스는 공통층(114)을 갖지 않아도 된다.
<백색 발광 디바이스>
상기 재료를 고려하여, 백색 발광 디바이스의 구성에 대하여 설명한다. 도 10의 (A) 및 (B)에는 백색 발광 디바이스(550W)의 개념도를 나타내었다. 백색 발광 디바이스(550W)를 상기 실시형태에서의 발광 디바이스(11W)에 대응시킬 수 있다.
도 10의 (A)에 나타낸 백색 발광 디바이스(550W)는 한 쌍의 전극 사이 즉 하부 전극(111)과 공통 전극(113) 사이에 적층체(512W)를 갖는다. 적층체(512W)를 유기 화합물층(112)에 대응시킬 수 있다. 적층체(512W)는 적어도 발광층을 2개 이상 갖는다. 발광층을 갖는 적층체를 발광 유닛이라고 기재하는 경우가 있다.
하부 전극(111)은 화소 전극 또는 양극으로서 기능하고, 발광 디바이스마다 제공된다. 공통 전극(113)은 음극으로서 기능하고, 복수의 발광 디바이스에 공통적으로 제공된다.
도 10의 (A)에 나타낸 백색 발광 디바이스(550W)는 한 쌍의 전극 사이에 전하 발생층이 위치하지 않는다. 즉 도 10의 (A)에 나타낸 백색 발광 디바이스(550W)는 한 쌍의 전극 사이에 하나의 적층체(512W) 즉 하나의 발광 유닛을 갖는다. 이와 같은 구성을 싱글 구조라고 부른다.
적층체(512W)는 층(521), 층(522), 발광층(523Q_1), 발광층(523Q_2), 발광층(523Q_3), 층(524) 등을 갖는다. 또한 백색 발광 디바이스(550W)는 적층체(512W)와 공통 전극(113) 사이에 층(525) 등을 갖는다. 층(525)은 공통층이다.
도 10의 (A)와 같이, 하나 이상의 공통층을 제공함으로써, 제작 공정을 간략화할 수 있으므로 제조 비용을 절감할 수 있다. 또한 층(525)을 공통층으로 하지 않고, 발광 디바이스마다 분단하여 제공하여도 좋다.
층(521)은 예를 들어 정공 주입층 등을 갖는다. 층(522)은 예를 들어 정공 수송층 등을 갖는다. 층(524)은 예를 들어 전자 수송층 등을 갖는다. 층(525)은 예를 들어 전자 주입층 등을 갖는다.
또는 층(521)이 전자 주입층을 갖고, 층(522)이 전자 수송층을 갖고, 층(524)이 정공 수송층을 갖고, 층(525)이 정공 주입층을 갖는 구성으로 하여도 좋다.
도 10의 (A)에서는 층(521)과 층(522)을 나눠서 명시하였지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 층(521)이 정공 주입층과 정공 수송층의 양쪽의 기능을 갖는 구성을 갖는 경우, 또는 층(521)이 전자 주입층과 전자 수송층의 양쪽의 기능을 갖는 구성을 갖는 경우에는 층(522)을 생략하여도 좋다.
도 10의 (A)에 나타낸 백색 발광 디바이스(550W)에서, 발광층(523Q_1), 발광층(523Q_2), 및 발광층(523Q_3)이 보색의 광을 방출하도록 이들을 선택함으로써, 백색 발광 디바이스(550W)로부터 백색 발광을 얻을 수 있다. 또한 여기서는 적층체(512W)가 3개의 발광층을 갖는 예를 나타내었지만, 발광층의 개수는 한정되지 않고, 예를 들어 보색 관계를 만족시키는 2개이어도 좋다.
이와 같은 백색 발광 디바이스(550W)와 중첩되는 위치에 컬러 필터(148R), 컬러 필터(148G), 또는 컬러 필터(148B)를 제공함으로써, 화소마다 적색 발광, 녹색 발광, 또는 청색 발광을 수행하여 풀 컬러 표시를 수행할 수 있다.
컬러 필터(148R), 컬러 필터(148G), 및 컬러 필터(148B)와 백색 발광 디바이스(550W) 사이에는 보호층(540)을 제공하는 것이 바람직하다. 보호층(540)은 공통층으로 할 수 있다.
부화소(110R)는 적어도 백색 발광 디바이스(550W)와 컬러 필터(148R)를 갖는다. 부화소(110G)는 적어도 백색 발광 디바이스(550W)와 컬러 필터(148G)를 갖는다. 부화소(110B)는 적어도 백색 발광 디바이스(550W)와 컬러 필터(148B)를 갖는다.
층(521), 층(522), 층(524), 층(525), 발광층(523Q_1), 발광층(523Q_2), 및 발광층(523Q_3)은 각 색의 화소에서 같은 구성(재료, 막 두께 등)을 갖기 때문에 단색을 발광하지만, 컬러 필터를 제공하면 풀 컬러 표시를 수행할 수 있다. 그러므로 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 화소마다 발광 디바이스를 구분 형성할 필요가 없기 때문에, 제작 공정을 간략화할 수 있고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
도 10의 (B)에 나타낸 백색 발광 디바이스(550W)는 한 쌍의 전극 사이에 전하 발생층(531)을 개재하여 2개의 적층체(적층체(512Q_1), 적층체(512Q_2))가 적층된 구성을 갖는다. 적층체(512Q_1), 적층체(512Q_2)는 각각 발광층을 갖기 때문에 이들을 발광 유닛이라고 기재하는 경우가 있다.
또한 전하 발생층(531)은 하부 전극(111)과 공통 전극(113) 간에 전압을 인가하였을 때, 적층체(512Q_1) 및 적층체(512Q_2) 중 한쪽에 전자를 주입하고, 다른 쪽에 정공을 주입하는 기능을 갖는다.
적층체(512Q_1)는 층(521), 층(522), 발광층(523Q_1), 층(524) 등을 갖는다. 적층체(512Q_2)는 층(522), 발광층(523Q_2), 층(524) 등을 갖는다. 또한 백색 발광 디바이스(550W)는 적층체(512Q_2)와 공통 전극(113) 사이에 층(525) 등을 갖는다.
도 10의 (B)에 나타낸 백색 발광 디바이스(550W)에서, 발광층(523Q_1)과 발광층(523Q_2)이 보색의 광을 방출하도록 이들을 선택함으로써, 백색 발광 디바이스(550W)로부터 백색 발광을 얻을 수 있다. 발광층(523Q_1), 발광층(523Q_2)은 각각 R(적색), G(녹색), B(청색), Y(황색), O(주황색) 등의 발광을 나타내는 발광 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 또는 발광층(523Q_1), 발광층(523Q_2)에 포함되는 발광 물질의 발광은 R, G, B 중 2개 이상의 색의 스펙트럼 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
여기서 백색 발광 디바이스(550W)에 사용할 수 있는, 각 발광 유닛에 포함되는 발광층에서의 발광색의 조합의 일례에 대하여 설명한다.
예를 들어 한쪽의 발광 유닛으로부터 적색의 발광과 녹색의 발광을, 다른 쪽의 발광 유닛으로부터 청색의 발광을 얻음으로써, 백색 발광 디바이스(550W)를 얻을 수 있다. 한쪽의 발광 유닛을 적층체(512Q_2)에 대응시키고, 다른 쪽의 발광 유닛을 적층체(512Q_1)에 대응시키는 것이 바람직하다. 적층체(512Q_2)에 포함되는 발광층(523Q_2)은 단층으로 나타내었지만, 적층으로 하여도 좋다. 또한 한쪽과 다른 쪽은 일례이고, 서로 바꿔 읽을 수 있다.
또한 예를 들어 한쪽의 발광 유닛으로부터 황색의 발광 또는 주황색의 발광을, 다른 쪽의 발광 유닛으로부터 청색의 발광을 얻음으로써, 백색 발광 디바이스(550W)를 얻을 수 있다. 한쪽의 발광 유닛을 적층체(512Q_2)에 대응시키고, 다른 쪽의 발광 유닛을 적층체(512Q_1)에 대응시키는 것이 바람직하다. 적층체(512Q_2)에 포함되는 발광층(523Q_2)은 단층으로 나타내었지만, 적층으로 하여도 좋다. 또한 한쪽과 다른 쪽은 일례이고, 서로 바꿔 읽을 수 있다.
또한 예를 들어 백색 발광 디바이스(550W)가 3개의 발광 유닛을 갖고 이들 사이에 전하 발생층이 위치하는 경우, 제 1 발광 유닛에 적색 발광의 발광층을 사용하고, 제 2 발광 유닛에 녹색 발광의 발광층을 사용하고, 제 3 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용함으로써, 백색 발광 디바이스(550W)를 얻을 수 있다.
또한 예를 들어 제 1 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용하고, 제 2 발광 유닛에 황색 발광, 황록색 발광, 또는 녹색 발광의 발광층을 사용하고, 제 3 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용함으로써, 백색 발광 디바이스(550W)를 얻을 수 있다.
또한 예를 들어 제 1 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용하고, 제 2 발광 유닛에 적색 발광의 발광층과, 황색 발광, 황록색 발광, 또는 녹색 발광의 발광층의 적층 구조를 사용하고, 제 3 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용함으로써, 백색 발광 디바이스(550W)를 얻을 수 있다.
또한 예를 들어 백색 발광 디바이스(550W)가 4개의 발광 유닛을 갖는 경우, 제 1 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용하고, 제 2 발광 유닛 및 제 3 발광 유닛 중 한쪽에 적색 발광의 발광층을 사용하고, 다른 쪽에 황색 발광, 황록색 발광, 또는 녹색 발광의 발광층을 사용하고, 제 4 발광 유닛에 청색 발광의 발광층을 사용함으로써, 백색 발광 디바이스(550W)를 얻을 수 있다.
도 10의 (B) 등에 나타낸 백색 발광 디바이스(550W)와 같이, 복수의 발광 유닛이 전하 발생층(531)을 통하여 직렬로 접속된 탠덤 구조로 함으로써, 고휘도 발광이 가능한 발광 디바이스로 할 수 있다. 또한 탠덤 구조는 싱글 구조에 비하여 같은 휘도를 얻는 데 필요한 전류를 저감할 수 있기 때문에, 표시 장치의 소비 전력을 절감하고 신뢰성을 높일 수 있다.
또한 각 적층체(512Q_1, 512Q_2)에 포함되는 발광층의 개수는 1층에 한정되지 않고, 적층체(512Q_1, 512Q_2)에 포함되는 발광층의 개수는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 적층체(512Q_1)에 포함되는 발광층의 개수와 적층체(512Q_2)에 포함되는 발광층의 개수는 상이하여도 좋다. 예를 들어 한쪽 발광 유닛이 2개의 발광층을 갖고, 다른 쪽 발광 유닛이 하나의 발광층을 가져도 좋다.
도 11의 (A)의 예에서는, 백색 발광 디바이스(550W)는 3개의 발광 유닛이 적층된 구성을 갖는다. 3개의 발광 유닛은 전하 발생층(531)을 개재하여 적층되어 있다. 적층체(512Q_3)는 층(522), 발광층(523Q_3), 층(524) 등을 갖는다. 적층체(512Q_3)에는 적층체(512Q_2)와 같은 구성을 적용할 수 있다.
발광 디바이스에 탠덤 구조를 적용하는 경우, 적층체인 발광 유닛의 개수는 특별히 한정되지 않고, 2개 이상으로 할 수 있다.
도 11의 (B)에는 n개의 적층체(512Q_1 내지 512Q_n)(n은 2 이상의 정수임)를 적층한 경우의 예를 나타내었다.
이와 같이 적층체인 발광 유닛의 적층수를 늘림으로써 같은 전류량으로 발광 디바이스로부터 얻어지는 휘도를 적층수에 따라 높일 수 있다. 또한 발광 유닛의 적층수를 늘림으로써 같은 휘도를 얻는 데 필요한 전류를 저감할 수 있기 때문에 발광 디바이스의 소비 전력을 적층수에 따라 절감할 수 있다.
또한 백색 발광 디바이스에서, 발광층의 발광 재료는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 적층체(512Q_1)에 포함되는 발광층(523Q_1)은 인광 재료를 갖고, 적층체(512Q_2)에 포함되는 발광층(523Q_2)은 형광 재료를 갖는 구성으로 할 수 있다. 또는 적층체(512Q_1)에 포함되는 발광층(523Q_1)은 형광 재료를 갖고 적층체(512Q_2)에 포함되는 발광층(523Q_2)은 인광 재료를 갖는 구성으로 할 수 있다.
또한 발광층의 발광 재료는 상술한 것에 한정되지 않는다. 백색 발광 디바이스에서, 예를 들어 적층체(512Q_1)에 포함되는 발광층(523Q_1)은 TADF 재료를 갖고, 적층체(512Q_2)에 포함되는 발광층(523Q_2)은 형광 재료 및 인광 재료 중 어느 한쪽을 갖는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같이 상이한 발광 재료를 사용, 예를 들어 신뢰성이 높은 발광 재료와 발광 효율이 높은 발광 재료를 조합함으로써, 각각의 결점을 보완하여 신뢰성 및 발광 효율의 양쪽을 높인 표시 장치로 할 수 있다.
또한 백색 발광 디바이스는 모든 발광층이 형광 재료를 갖는 구성으로 하여도 좋고, 모든 발광층이 인광 재료를 갖는 구성으로 하여도 좋다.
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 표시 장치에 대하여 설명한다.
[표시 장치의 구성예]
도 12의 (A)는 표시 장치(10)의 블록도이다. 표시 장치(10)는 화소부(103), 구동 회로부(201), 구동 회로부(202) 등을 갖는다.
화소부(103)는 매트릭스로 레이아웃된 복수의 화소(150)를 갖는다. 화소(150)는 부화소(21R), 부화소(21G), 및 부화소(21B)를 갖는다.
화소(150)는 배선(GL), 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB)과 전기적으로 접속되어 있다. 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB)은 각각 구동 회로부(201)와 전기적으로 접속되어 있다. 배선(GL)은 구동 회로부(202)와 전기적으로 접속되어 있다. 구동 회로부(201)는 소스선 구동 회로(소스 드라이버라고도 함)로서 기능하고, 구동 회로부(202)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(21R)는 적색광을 나타낸다. 부화소(21G)는 녹색광을 나타낸다. 부화소(21B)는 청색광을 나타낸다. 이로써 표시 장치(10)는 풀 컬러 표시를 할 수 있다. 또한 화소(150)는 다른 색의 광을 나타내는 부화소를 가져도 좋다. 예를 들어 화소(150)는 상기 3개의 부화소에 더하여 백색광을 나타내는 부화소 또는 황색광을 나타내는 부화소 등을 가져도 좋다.
배선(GL)은 행 방향(배선(GL)의 연장 방향)으로 배열되는 부화소(21R), 부화소(21G), 및 부화소(21B)와 전기적으로 접속되어 있다. 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB)은 각각 열 방향(배선(SLR) 등의 연장 방향)으로 배열되는 부화소(21R), 부화소(21G), 또는 부화소(21B)(도시하지 않았음)와 전기적으로 접속되어 있다.
[화소 회로의 구성예]
도 12의 (B)에, 상술한 부화소(21R), 부화소(21G), 및 부화소(21B)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 갖는다. 또한 화소(150)에는 배선(GL) 및 배선(SL)이 전기적으로 접속된다. 배선(SL)은 도 12의 (A)에 나타낸 배선(SLR), 배선(SLG), 및 배선(SLB) 중 어느 것에 상당한다.
트랜지스터(M1)는 게이트가 배선(GL)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(SL)과 전기적으로 접속되고, 다른 쪽이 용량 소자(C1)의 한쪽 전극 및 트랜지스터(M2)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M2)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(AL)과 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 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M3)는 게이트가 배선(GL)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(RL)과 전기적으로 접속된다. 발광 디바이스(EL)는 다른 쪽 전극이 배선(CL)과 전기적으로 접속된다.
배선(SL)에는 데이터 전위(D)가 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 전위를 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)를 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터로서 기능한다. 예를 들어 트랜지스터(M1)는 선택 트랜지스터로서 기능하고, 트랜지스터(M2)는 구동 트랜지스터로서 기능한다고 할 수도 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(201)에 포함되는 복수의 트랜지스터 및 구동 회로부(202)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(201) 및 구동 회로부(202)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 갖는 것이 바람직하다. 특히 M은 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 및 주석 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류인 것이 바람직하다. 특히 OS 트랜지스터의 반도체층에는 인듐, 갈륨, 및 아연을 포함하는 산화물(IGZO라고도 표기함)을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐, 주석, 및 아연을 포함하는 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또는 인듐, 갈륨, 주석, 및 아연을 포함하는 산화물을 사용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 농도가 낮은 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 매우 낮은 오프 전류를 실현할 수 있다. 오프 전류가 낮은 경우, 트랜지스터와 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 갖는 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 12의 (B)에서는 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터라고 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
또한 화소(150)에 포함되는 트랜지스터는 동일한 기판 위에 나란히 형성되는 것이 바람직하다.
화소(150)에 포함되는 트랜지스터로서, 반도체층을 개재하여 중첩되는 한 쌍의 게이트를 갖는 트랜지스터를 적용할 수 있다.
한 쌍의 게이트를 갖는 트랜지스터에 있어서, 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 공급하여도 좋다. 또한 한 쌍의 게이트 중 한쪽에 정전위를 공급함으로써 트랜지스터의 전기 특성의 안정성을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 트랜지스터의 한쪽 게이트가 정전위를 공급받는 배선과 전기적으로 접속되어도 좋고, 트랜지스터의 소스 또는 드레인과 전기적으로 접속되어도 좋다.
도 12의 (C)에 나타낸 화소(150)는 트랜지스터(M3)에 한 쌍의 게이트를 갖는 트랜지스터를 적용한 경우의 예이다. 트랜지스터(M3)는 한 쌍의 게이트가 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써 화소(150)로의 데이터의 기록 기간을 단축할 수 있다.
도 12의 (D)에 나타낸 화소(150)는 트랜지스터(M3)에 더하여 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M2)에도 한 쌍의 게이트를 갖는 트랜지스터를 적용한 예이다. 모든 트랜지스터에서 한 쌍의 게이트가 서로 전기적으로 접속되어 있다. 적어도 트랜지스터(M2)에 이러한 트랜지스터를 적용함으로써 포화 특성이 향상되기 때문에 발광 디바이스(EL)의 발광 휘도의 제어가 용이해지고 표시 품질을 높일 수 있다.
도 12의 (E)에 나타낸 화소(150)는 도 12의 (D)에 나타낸 화소(150)의 트랜지스터(M2)의 한 쌍의 게이트 중 한쪽이 트랜지스터(M2)의 소스와 전기적으로 접속된 경우의 예이다.
[트랜지스터의 구성예]
이하에서는 상기 트랜지스터의 단면 구성예에 대하여 설명한다.
[구성예 1]
도 13의 (A)는 트랜지스터(410)를 포함하는 단면도이다.
트랜지스터(410)는 기판(401) 위에 제공되고, 반도체층에 다결정 실리콘을 적용한 트랜지스터이다. 예를 들어 트랜지스터(410)는 화소(150)의 트랜지스터(M2)에 상당한다. 즉 도 13의 (A)는 트랜지스터(410)의 소스 및 드레인 중 한쪽이 발광 디바이스의 하부 전극(111)과 전기적으로 접속되어 있는 예를 나타낸 것이다.
트랜지스터(410)는 반도체층(411), 절연층(412), 도전층(413) 등을 갖는다. 반도체층(411)은 채널 형성 영역(411i) 및 저저항 영역(411n)을 갖는다. 반도체층(411)은 실리콘을 갖는다. 반도체층(411)은 다결정 실리콘을 갖는 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)를 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 첨가하면 좋다. 한편 p채널형 트랜지스터로 하는 경우에는, 저저항 영역(411n)에 붕소, 알루미늄 등을 첨가하면 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)과 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)과 전기적으로 접속되어 있다. 여기서는 생략하지만, 하부 전극(111) 위에는 EL층 및 공통 전극을 적층할 수 있다.
[구성예 2]
도 13의 (B)에는 한 쌍의 게이트 전극을 갖는 트랜지스터(410a)를 나타내었다. 도 13의 (B)에 나타낸 트랜지스터(410a)는 도전층(415) 및 절연층(416)을 갖는 점에서 도 13의 (A)와 주로 상이하다.
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 13의 (B)에 나타낸 트랜지스터(410a)에 있어서, 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 접속하면 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 접속하면 좋다.
화소(150)를 구성하는 모든 트랜지스터에 LTPS 트랜지스터를 적용하는 경우, 도 13의 (A)에서 예시한 트랜지스터(410) 또는 도 13의 (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 사용하여도 좋고, 트랜지스터(410a)와 트랜지스터(410)를 조합하여 사용하여도 좋다.
[구성예 3]
이하에서는 반도체층에 실리콘이 적용된 트랜지스터와, 반도체층에 금속 산화물이 적용된 트랜지스터의 양쪽을 갖는 구성의 예에 대하여 설명한다.
도 13의 (C)는 트랜지스터(410a) 및 트랜지스터(450)를 포함하는 단면도이다.
트랜지스터(410a)에 대해서는 상기 구성예 1을 참조할 수 있다. 또한 여기서는 트랜지스터(410a)를 사용하는 예를 나타내었지만, 트랜지스터(410)와 트랜지스터(450)를 갖는 구성으로 하여도 좋고, 트랜지스터(410), 트랜지스터(410a), 트랜지스터(450) 모두를 갖는 구성으로 하여도 좋다.
트랜지스터(450)는 반도체층에 금속 산화물을 적용한 트랜지스터이다. 도 13의 (C)에 나타낸 구성은 예를 들어 트랜지스터(450)가 화소(150)의 트랜지스터(M1)에 상당하고, 트랜지스터(410a)가 트랜지스터(M2)에 상당하는 예이다. 즉 도 13의 (C)는 트랜지스터(410a)의 소스 및 드레인 중 한쪽이 하부 전극(111)과 전기적으로 접속되어 있는 예를 나타낸 것이다.
또한 도 13의 (C)에는 트랜지스터(450)가 한 쌍의 게이트를 갖는 예를 나타내었다.
트랜지스터(450)는 도전층(455), 절연층(422), 반도체층(451), 절연층(452), 도전층(453) 등을 갖는다. 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 갖는다.
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)과 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)와 전기적으로 접속되는 도전층(414a) 및 도전층(414b)은 도전층(454a) 및 도전층(454b)과 동일한 도전막을 가공하여 형성하는 것이 바람직하다. 도 13의 (C)에는 도전층(414a), 도전층(414b), 도전층(454a), 및 도전층(454b)이 동일한 면 위에(즉 절연층(426)의 상면과 접촉하여) 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)과 전기적으로 접속된다. 이로써 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 13의 (C)에는 도전층(413)과 도전층(455)이 동일한 면 위에(즉 절연층(412)의 상면과 접촉하여) 형성되고, 동일한 금속 원소를 포함하는 구성을 나타내었다. 이로써 제작 공정을 간략화할 수 있기 때문에 바람직하다.
도 13의 (C)에서는 트랜지스터(450)의 제 1 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층(452)이 반도체층(451)의 단부를 덮고 있지만, 도 13의 (D)에 나타낸 트랜지스터(450a)와 같이 절연층(452)은 도전층(453)과 상면 형상이 일치하거나 실질적으로 일치하도록 가공되어 있어도 좋다.
또한 본 명세서 등에 있어서 '상면 형상이 실질적으로 일치'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 일치'라고 한다.
또한 여기서는 트랜지스터(410a)가 트랜지스터(M2)에 상당하고, 화소 전극과 전기적으로 접속되는 예에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 트랜지스터(450) 또는 트랜지스터(450a)가 트랜지스터(M2)에 상당하는 구성으로 하여도 좋다. 이때 트랜지스터(410a)는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M3), 또는 이들 이외의 트랜지스터에 상당한다.
상기 화소 회로를 갖고, 또한 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 트랜지스터를 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 적어지기 때문에 바람직하다.
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 수광 디바이스(수광 소자라고도 기재함)를 갖는 표시 장치에 대하여 설명한다.
화소부에서는 발광 디바이스에 더하여 수광 디바이스를 가져도 좋고, 수광 기능을 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다. 수광 기능을 갖는 표시 장치는 화상을 표시하면서 대상물의 접촉 또는 근접을 검출할 수 있다. 수광 디바이스가 위치하는 영역을 수광부라고 기재하고, 수광부는 수광 디바이스를 제어하는 스위칭 소자도 갖는다. 스위칭 소자에 의하여 제어된 수광 디바이스는 가시광 및 적외광 중 한쪽 또는 양쪽을 검출할 수 있다. 구체적으로는, 수광 디바이스는 광원으로부터의 광을 수광하는 기능을 갖고, 수광한 광을 전기 신호로 변환할 수 있다.
가시광의 광원으로서는, 발광 디바이스로부터의 광을 사용할 수 있다. 발광 디바이스를 사용하는 경우, 녹색 컬러 필터를 통과한 녹색 파장을 사용하면 수광 감도가 높아 바람직하다. 일부의 발광 디바이스가 광원으로서의 광을 나타낼 때, 나머지 부화소를 사용하여 화상을 표시하여도 좋다. 또한 적외광의 광원으로서는 화소부 외부에 위치하는 적외 광원을 사용할 수 있다.
도 14의 (A), (B), (C)에 나타낸 화소(150)는 부화소(110G), 부화소(110B), 부화소(110R), 및 수광부(110S)를 갖고, 또한 보조 배선을 갖는다. 도 14의 (A), (B), (C)에는 보조 배선(151)의 일부인 제 2 배선층(151b)을 나타내었다. 도 14의 (A), (B), (C)에서는 각 부화소 등을 간단하게 구별하기 위하여, 각 영역 내에 R, G, B, S의 부호를 붙였다.
도 14의 (A)에 나타낸 화소(150)에서는 스트라이프 배열이 적용되고, 부화소(110G), 부화소(110B), 부화소(110R), 및 수광부(110S)를 둘러싸도록 제 2 배선층(151b)이 제공되어 있다.
도 14의 (B)에 나타낸 화소에는 매트릭스 배열이 적용되고, 부화소(110G), 부화소(110B), 부화소(110R), 및 수광부(110S)를 둘러싸도록 제 2 배선층(151b)이 제공되어 있다.
도 14의 (C)에 나타낸 화소(150)에서는 하나의 부화소(부화소(110B)) 옆에 3개의 부화소(부화소(110R), 부화소(110G), 수광부(110S))가 세로로 배치된 배열이 적용되고, 부화소(110G), 부화소(110B), 부화소(110R), 및 수광부(110S)를 둘러싸도록 제 2 배선층(151b)이 제공되어 있다.
또한 부화소의 레이아웃은 도 14의 (A) 내지 (C)의 구성에 한정되지 않는다. 제 2 배선층(151b)의 레이아웃은 도 14의 (A) 내지 (C)의 구성에 한정되지 않는다.
수광부(110S)의 수광 면적이 다른 부화소의 발광 면적보다 좁은 경우, 촬상 범위는 좁아지기 때문에, 촬상 결과가 흐릿해지는 것을 억제하고, 해상도를 향상시킬 수 있다. 그러므로 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세 또는 고해상도의 촬상을 수행할 수 있다. 예를 들어 수광부(110S)를 사용함으로써, 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 접촉한 경우에 대상물을 검출할 수 있다. 또한 니어 터치 센서는 대상물이 표시 장치와 접촉하지 않아도 상기 대상물을 검출할 수 있다. 예를 들어 표시 장치와 대상물 사이의 거리가 0.1mm 이상 300mm 이하, 바람직하게는 3mm 이상 50mm 이하의 범위에서 표시 장치가 상기 대상물을 검출할 수 있는 구성이 바람직하다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치와 대상물이 직접 접촉하지 않아도 표시 장치를 조작할 수 있고, 즉 비접촉(터치리스)으로 표시 장치를 조작할 수 있게 된다. 상기 구성으로 함으로써, 표시 장치가 오염되거나 손상되는 리스크를 경감하거나, 표시 장치에 부착된 오염(예를 들어 먼지 또는 바이러스 등)과 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 경우에는, 수광부(110S)는 지문 등을 촬상하는 경우에 비하여 높은 정밀도가 요구되지 않기 때문에, 표시 장치에 포함되는 일부의 화소에 제공되면 좋다. 표시 장치에 포함되는 수광부(110S)의 개수를 부화소(110R) 등의 개수보다 적게 함으로써, 검출 속도를 높일 수 있다.
도 14의 (D)에 수광 디바이스를 갖는 부화소(PIX1)의 화소 회로의 일례를 나타내었다.
도 14의 (D)에 나타낸 화소 회로는 수광 디바이스(PD), 트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 트랜지스터(M13), 트랜지스터(M14), 및 용량 소자(C2)를 갖는다. 여기서는 수광 디바이스(PD)로서 포토다이오드를 사용한 예를 나타내었다.
수광 디바이스(PD)는 애노드가 배선(V1)과 전기적으로 접속되고, 캐소드가 트랜지스터(M11)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M11)는 게이트가 배선(TX)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 용량 소자(C2)의 한쪽 전극, 트랜지스터(M12)의 소스 및 드레인 중 한쪽, 그리고 트랜지스터(M13)의 게이트와 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M12)는 게이트가 배선(RES)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(V2)과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M13)는 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(V3)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 트랜지스터(M14)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속된다. 트랜지스터(M14)는 게이트가 배선(SE)과 전기적으로 접속되고, 소스 및 드레인 중 다른 쪽이 배선(OUT1)과 전기적으로 접속된다.
배선(V1), 배선(V2), 및 배선(V3)에는 각각 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 게이트와 접속되는 노드의 전위를 배선(V2)에 공급되는 전위로 리셋하는 기능을 갖는다. 트랜지스터(M11)는 배선(TX)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 수광 디바이스(PD)를 흐르는 전류에 따라 상기 노드의 전위가 변화되는 타이밍을 제어하는 기능을 갖는다. 트랜지스터(M13)는 상기 노드의 전위에 따른 출력을 수행하는 증폭 트랜지스터로서 기능한다. 트랜지스터(M14)는 배선(SE)에 공급되는 신호에 의하여 제어되고, 상기 노드의 전위에 따른 출력을 배선(OUT1)과 전기적으로 접속된 외부 회로에 의하여 판독하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다.
트랜지스터(M11), 트랜지스터(M12), 트랜지스터(M13), 및 트랜지스터(M14)로서는 각각 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체)을 사용한 트랜지스터(OS 트랜지스터)를 적용하는 것이 바람직하다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고 캐리어 농도가 낮은 OS 트랜지스터는 매우 낮은 오프 전류를 실현할 수 있다.
또한 트랜지스터(M11) 내지 트랜지스터(M14)로서 채널이 형성되는 반도체에 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용할 수도 있다. 특히 단결정 실리콘 또는 다결정 실리콘 등의 결정성이 높은 실리콘을 사용함으로써, 높은 전계 효과 이동도를 실현할 수 있고, 더 고속으로 동작할 수 있어 바람직하다.
또한 트랜지스터(M11) 내지 트랜지스터(M14) 중 하나 이상으로서 산화물 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용하고, 그 이외의 트랜지스터로서는 실리콘을 적용한 트랜지스터를 사용하는 구성으로 하여도 좋다.
또한 도 14의 (D)에서는 트랜지스터를 n채널형 트랜지스터로서 표기하였지만, p채널형 트랜지스터를 사용할 수도 있다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 리프레시 레이트를 가변으로 할 수 있다. 예를 들어 표시 장치에 표시되는 콘텐츠에 따라 리프레시 레이트를 조정(예를 들어 0.01Hz 이상 240Hz 이하의 범위에서 조정)하여 소비 전력을 절감할 수 있다. 또한 리프레시 레이트를 저하시킨 구동에 의하여 표시 장치의 소비 전력을 절감하는 구동을 아이들링 스톱(idling stop(IDS)) 구동이라고 불러도 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.
본 실시형태는 다른 실시형태와 적절히 조합할 수 있다. 또한 본 명세서에서 하나의 실시형태에 복수의 구성예가 제시되는 경우에는 구성예를 적절히 조합할 수 있다.
(실시형태 7)
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, 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법 등의 CVD법, 또는 ALD법 등에 의하여 형성할 수 있다.
<결정 구조의 분류>
산화물 반도체의 결정 구조로서는 비정질(completely amorphous를 포함함), CAAC(c-axis-aligned crystalline), nc(nanocrystalline), CAC(cloud-aligned composite), 단결정(single crystal), 및 다결정(poly crystal) 등을 들 수 있다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 X선 회절(XRD: X-Ray Diffraction) 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 예를 들어 GIXD(Grazing-Incidence XRD) 측정에 의하여 얻어지는 XRD 스펙트럼을 사용하여 평가할 수 있다. 또한 GIXD법은 박막법 또는 Seemann-Bohlin법이라고도 한다.
예를 들어 석영 유리 기판에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 거의 좌우 대칭이다. 한편 결정 구조를 갖는 IGZO막에서는 XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭이다. XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 비대칭인 것은 막 내 또는 기판 내의 결정의 존재를 명시하고 있다. 바꿔 말하면, XRD 스펙트럼의 피크의 형상이 좌우 대칭이 아니면, 막 또는 기판은 비정질 상태라고 할 수 없다.
또한 막 또는 기판의 결정 구조는 나노빔 전자선 회절법(NBED: Nano Beam Electron Diffraction)에 의하여 관찰되는 회절 패턴(나노빔 전자선 회절 패턴이라고도 함)으로 평가할 수 있다. 예를 들어 석영 유리 기판의 회절 패턴에서는 헤일로(halo)가 관찰되기 때문에, 석영 유리가 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 착안한 경우, 상기와는 다른 식으로 분류되는 경우가 있다. 예를 들어 산화물 반도체는 단결정 산화물 반도체와 이 이외의 비단결정 산화물 반도체로 나누어진다. 비단결정 산화물 반도체로서는 예를 들어 상술한 CAAC-OS 및 nc-OS가 있다. 또한 비단결정 산화물 반도체에는 다결정 산화물 반도체, a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 비정질 산화물 반도체 등이 포함된다.
여기서 상술한 CAAC-OS, nc-OS, 및 a-like OS에 대하여 자세히 설명한다.
[CAAC-OS]
CAAC-OS는 복수의 결정 영역을 갖고, 상기 복수의 결정 영역은 c축이 특정 방향으로 배향되는 산화물 반도체이다. 또한 특정 방향이란, CAAC-OS막의 두께 방향, CAAC-OS막의 피형성면의 법선 방향, 또는 CAAC-OS막의 표면의 법선 방향을 말한다. 또한 결정 영역이란, 원자 배열에 주기성을 갖는 영역이다. 또한 원자 배열을 격자 배열로 간주하면, 결정 영역은 격자 배열이 정렬된 영역이기도 하다. 또한 CAAC-OS는 a-b면 방향에서 복수의 결정 영역이 연결되는 영역을 갖고, 상기 영역은 변형을 갖는 경우가 있다. 또한 변형이란 복수의 결정 영역이 연결되는 영역에서, 격자 배열이 정렬된 영역과 격자 배열이 정렬된 다른 영역 사이에서 격자 배열의 방향이 변화되는 부분을 가리킨다. 즉, CAAC-OS는 c축 배향을 갖고, a-b면 방향으로는 명확한 배향을 갖지 않는 산화물 반도체이다.
또한 상기 복수의 결정 영역은 각각 하나 또는 복수의 미소한 결정(최대 직경이 10nm 미만인 결정)으로 구성된다. 결정 영역이 하나의 미소한 결정으로 구성되는 경우, 상기 결정 영역의 최대 직경은 10nm 미만이 된다. 또한 결정 영역이 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 갖는 층(이하, In층)과, 원소 M, 아연(Zn), 및 산소를 갖는 층(이하 (M, Zn)층)이 적층된 층상의 결정 구조(층상 구조라고도 함)를 갖는 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 상기 변형에서 오각형, 칠각형 등의 격자 배열을 갖는 경우가 있다. 또한 CAAC-OS에서는 변형 근방에서도 명확한 결정립계(그레인 바운더리)를 확인할 수 없다. 즉, 격자 배열의 변형에 의하여 결정립계의 형성이 억제되어 있는 것을 알 수 있다. 이는 CAAC-OS가 a-b면 방향에서 산소 원자의 배열이 조밀하지 않거나 금속 원자가 치환됨으로써 원자 사이의 결합 거리가 변화되는 것 등에 의하여 변형을 허용할 수 있기 때문이라고 생각된다.
또한 명확한 결정립계가 확인되는 결정 구조는 소위 다결정(polycrystal)이다. 결정립계는 재결합 중심이 되고, 캐리어가 포획되어 트랜지스터의 온 전류의 저하, 전계 효과 이동도의 저하 등을 일으킬 가능성이 높다. 따라서 명확한 결정립계가 확인되지 않는 CAAC-OS는 트랜지스터의 반도체층에 적합한 결정 구조를 갖는 결정성 산화물 중 하나이다. 또한 CAAC-OS를 구성하기 위해서는 Zn을 갖는 구성이 바람직하다. 예를 들어 In-Zn 산화물 및 In-Ga-Zn 산화물은 In 산화물보다 결정립계의 발생을 억제할 수 있기 때문에 적합하다.
CAAC-OS는 결정성이 높고, 명확한 결정립계가 확인되지 않는 산화물 반도체이다. 따라서 CAAC-OS는 결정립계에 기인하는 전자 이동도의 저하가 일어나기 어렵다고 할 수 있다. 또한 산화물 반도체의 결정성은 불순물의 혼입, 결함의 생성 등에 의하여 저하되는 경우가 있기 때문에, CAAC-OS는 불순물 및 결함(산소 결손 등)이 적은 산화물 반도체라고 할 수도 있다. 따라서 CAAC-OS를 갖는 산화물 반도체는 물리적 성질이 안정된다. 그러므로 CAAC-OS를 갖는 산화물 반도체는 열에 강하고 신뢰성이 높다. 또한 CAAC-OS는 제조 공정에서의 높은 온도(소위 thermal budget)에 대해서도 안정적이다. 따라서 OS 트랜지스터에 CAAC-OS를 사용하면 제조 공정의 자유도를 높일 수 있게 된다.
[nc-OS]
nc-OS는 미소한 영역(예를 들어 1nm 이상 10nm 이하의 영역, 특히 1nm 이상 3nm 이하의 영역)에서 원자 배열에 주기성을 갖는다. 바꿔 말하면, nc-OS는 미소한 결정을 갖는다. 또한 상기 미소한 결정은 크기가 예를 들어 1nm 이상 10nm 이하, 특히 1nm 이상 3nm 이하이기 때문에 나노 결정이라고도 한다. 또한 nc-OS에서는 상이한 나노 결정 사이에서 결정 방위에 규칙성이 보이지 않는다. 그러므로 막 전체에서 배향성이 보이지 않는다. 따라서 nc-OS는 분석 방법에 따라서는 a-like OS 또는 비정질 산화물 반도체와 구별할 수 없는 경우가 있다. 예를 들어 XRD 장치를 사용하여 nc-OS막의 구조 해석을 수행할 때, θ/2θ 스캔을 사용한 Out-of-plane XRD 측정에서는 결정성을 나타내는 피크가 검출되지 않는다. 또한 나노 결정보다 큰 프로브 직경(예를 들어 50nm 이상)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(제한 시야 전자선 회절이라고도 함)을 nc-OS막에 대하여 수행하면 헤일로 패턴과 같은 회절 패턴이 관측된다. 한편 나노 결정의 크기와 가깝거나 나노 결정보다 작은 프로브 직경(예를 들어 1nm 이상 30nm 이하)의 전자선을 사용하는 전자선 회절(나노빔 전자선 회절이라고도 함)을 nc-OS막에 대하여 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 갖는 산화물 반도체이다. a-like OS는 공동(void) 또는 저밀도 영역을 갖는다. 즉, a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS와 비교하여 결정성이 낮다. 또한 a-like OS는 nc-OS 및 CAAC-OS와 비교하여 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 이하로, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하로, 또는 그 근방의 크기로 편재된 재료의 한 구성이다. 또한 이하에서는 금속 산화물에 하나 또는 복수의 금속 원소가 편재되고, 상기 금속 원소를 갖는 영역이 0.5nm 이상 10nm 이하로, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하로, 또는 그 근방의 크기로 혼합된 상태를 모자이크 패턴 또는 패치 패턴이라고도 한다.
또한 CAC-OS란, 재료가 제 1 영역과 제 2 영역으로 분리하여 모자이크 패턴을 형성하고, 상기 제 1 영역이 막 내에 분포된 구성(이하 클라우드상이라고도 함)이다. 즉, CAC-OS는 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역이 혼합된 구성을 갖는 복합 금속 산화물이다.
여기서 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS를 구성하는 금속 원소에 대한 In, Ga, 및 Zn의 원자수비를 각각 [In], [Ga], 및 [Zn]이라고 표기한다. 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서, 제 1 영역은 [In]이 CAC-OS막의 조성에서의 [In]보다 큰 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]이 CAC-OS막의 조성에서의 [Ga]보다 큰 영역이다. 또는 예를 들어 제 1 영역은 [In]이 제 2 영역에서의 [In]보다 크고, [Ga]이 제 2 영역에서의 [Ga]보다 작은 영역이다. 또한 제 2 영역은 [Ga]이 제 1 영역에서의 [Ga]보다 크고, [In]이 제 1 영역에서의 [In]보다 작은 영역이다.
구체적으로는 상기 제 1 영역은 인듐 산화물, 인듐 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 또한 상기 제 2 영역은 갈륨 산화물, 갈륨 아연 산화물 등이 주성분인 영역이다. 즉, 상기 제 1 영역을 In을 주성분으로 하는 영역이라고 바꿔 말할 수 있다. 또한 상기 제 2 영역을 Ga를 주성분으로 하는 영역이라고 바꿔 말할 수 있다.
또한 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에서 명확한 경계를 관찰할 수 없는 경우가 있다.
또한 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS란, In, Ga, Zn, 및 O를 포함하는 재료 구성에서, 일부에 Ga를 주성분으로 하는 영역을 갖고, 일부에 In을 주성분으로 하는 영역을 갖고, 이들 영역이 모자이크 패턴이며 무작위로 존재하는 구성을 말한다. 따라서 CAC-OS는 금속 원소가 불균일하게 분포된 구조를 갖는 것으로 추측된다.
CAC-OS는 예를 들어 기판을 가열하지 않는 조건에서 스퍼터링법에 의하여 형성할 수 있다. 또한 CAC-OS를 스퍼터링법에 의하여 형성하는 경우, 성막 가스로서 불활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스 중에서 선택된 어느 하나 또는 복수를 사용하면 좋다. 또한 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하고, 예를 들어 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비를 0% 이상 30% 미만으로, 바람직하게는 0% 이상 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑으로부터, In을 주성분으로 하는 영역(제 1 영역)과, Ga를 주성분으로 하는 영역(제 2 영역)이 편재되고 혼합된 구조를 갖는 것을 확인할 수 있다.
여기서 제 1 영역은 제 2 영역과 비교하여 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 영역과 비교하여 절연성이 높은 영역이다. 즉, 제 2 영역이 금속 산화물 내에 분포됨으로써, 누설 전류를 억제할 수 있다.
따라서 CAC-OS를 트랜지스터에 사용하는 경우에는 제 1 영역에 기인하는 도전성과 제 2 영역에 기인하는 절연성이 상보적으로 작용함으로써, 스위칭 기능(On/Off 기능)을 CAC-OS에 부여할 수 있다. 즉, CAC-OS는 재료의 일부에서는 도전성 기능을 갖고, 재료의 일부에서는 절연성 기능을 갖고, 재료의 전체에서는 반도체로서의 기능을 갖는다. 도전성 기능과 절연성 기능을 분리함으로써, 양쪽의 기능을 최대한 높일 수 있다. 따라서 CAC-OS를 트랜지스터에 사용함으로써, 높은 온 전류(Ion), 높은 전계 효과 이동도(μ), 및 양호한 스위칭 동작을 실현할 수 있다.
또한 CAC-OS를 사용한 트랜지스터는 신뢰성이 높다. 따라서 CAC-OS는 표시 장치를 비롯한 다양한 반도체 장치에 최적이다.
산화물 반도체는 다양한 구조를 갖고, 각각이 상이한 특성을 갖는다. 본 발명의 일 형태의 산화물 반도체는 비정질 산화물 반도체, 다결정 산화물 반도체, a-like OS, CAC-OS, nc-OS, CAAC-OS 중 2종류 이상을 가져도 좋다.
<산화물 반도체를 갖는 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 이하이고, 바람직하게는 1×1015cm-3 이하이고, 더 바람직하게는 1×1013cm-3 이하이고, 더 바람직하게는 1×1011cm-3 이하이고, 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 부르는 경우가 있다.
또한 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 산화물 반도체막은 결함 준위 밀도가 낮기 때문에, 트랩 준위 밀도도 낮아지는 경우가 있다.
또한 산화물 반도체의 트랩 준위에 포획된 전하는 소실되는 데 걸리는 시간이 길어, 마치 고정 전하처럼 작용하는 경우가 있다. 그러므로 트랩 준위 밀도가 높은 산화물 반도체에 채널 형성 영역이 형성되는 트랜지스터는 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다.
따라서 트랜지스터의 전기 특성을 안정적으로 하기 위해서는 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하는 것이 유효하다. 또한 산화물 반도체 내의 불순물 농도를 저감하기 위해서는 근접한 막 내의 불순물 농도도 저감하는 것이 바람직하다. 불순물로서는 수소, 질소, 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 철, 니켈, 실리콘 등이 있다.
<불순물>
여기서 산화물 반도체 내에서의 각 불순물의 영향에 대하여 설명한다.
산화물 반도체에 14족 원소 중 하나인 실리콘 또는 탄소가 포함되면, 산화물 반도체에서 결함 준위가 형성된다. 그러므로 산화물 반도체에서의 실리콘 또는 탄소의 농도와, 산화물 반도체와의 계면 근방의 실리콘 또는 탄소의 농도(이차 이온 질량 분석법(SIMS: Secondary Ion Mass Spectrometry)에 의하여 얻어지는 농도)를 2×1018atoms/cm3 이하로, 바람직하게는 2×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되면, 결함 준위를 형성하고 캐리어를 생성하는 경우가 있다. 따라서 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속이 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 갖기 쉽다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 1×1018atoms/cm3 이하로, 바람직하게는 2×1016atoms/cm3 이하로 한다.
또한 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 캐리어인 전자가 발생하고 캐리어 농도가 증가되어 n형화되기 쉽다. 그러므로 질소가 포함되는 산화물 반도체를 반도체에 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 갖기 쉽다. 또는 산화물 반도체에 질소가 포함되면, 트랩 준위가 형성되는 경우가 있다. 이 결과, 트랜지스터의 전기 특성이 불안정해지는 경우가 있다. 그러므로 SIMS에 의하여 얻어지는 산화물 반도체 내의 질소 농도를 5×1019atoms/cm3 미만으로, 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 이하로, 더 바람직하게는 1×1018atoms/cm3 이하로, 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 전자를 생성하는 경우가 있다. 따라서 수소가 포함되는 산화물 반도체를 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성을 갖기 쉽다. 그러므로 산화물 반도체 내의 수소는 가능한 한 저감되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는 산화물 반도체에서 SIMS에 의하여 얻어지는 수소 농도를 1×1020atoms/cm3 미만으로, 바람직하게는 1×1019atoms/cm3 미만으로, 더 바람직하게는 5×1018atoms/cm3 미만으로, 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 8)
상술한 표시 장치의 제작 방법의 일례에 대하여 도 15 내지 도 19 등을 참조하여 설명한다. 도면에서 왼쪽에 화소(150)에 관한 영역을 나타내고, 오른쪽에 보조 배선(151)에 관한 영역을 나타내었다.
[제작 방법의 예 1]
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 MOCVD법이 있다.
표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막, 수지막 등)은 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.
표시 장치를 구성하는 박막의 가공에는 포토리소그래피법 등을 사용할 수 있다. 그 이외에 나노임프린트법, 샌드 블라스트법, 리프트 오프법 등을 사용하여 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등을 사용한 성막 방법으로 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법으로서 대표적으로는 다음 2가지의 방법이 있다. 하나는 가공하고자 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 갖는 박막을 성막한 후에, 노광, 현상을 수행하여 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.
포토리소그래피법에서 노광에 사용하는 광으로서는 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다. 그 이외에, 자외선, KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 등을 사용할 수도 있다. 또한 노광에 사용하는 광으로서는 극단 자외(EUV: Extreme Ultra-violet)광, X선 등을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용하는 광 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극단 자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는 레지스트 마스크가 불필요하다.
박막의 에칭에는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 또는 샌드블라스트법 등을 사용할 수 있다.
[기판의 준비]
도시하지 않았지만, 기판을 준비한다. 기판으로서는 적어도 나중의 열처리에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 갖는 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 및 다결정 반도체 기판, 실리콘 저마늄 등으로 이루어지는 화합물 반도체 기판, SOI 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다.
기판으로서 트랜지스터 등의 반도체 소자를 포함하는 화소 회로가 상기 반도체 기판 위 또는 절연성 기판 위에 형성된 기판을 준비하는 것이 바람직하다. 상기 화소 회로 이외에, 게이트선 구동 회로(게이트 드라이버) 또는 소스선 구동 회로(소스 드라이버) 등이 형성된 기판을 사용하여도 좋다. 또한 상기에 더하여 연산 회로 또는 기억 회로 등이 형성된 기판을 사용하여도 좋다.
[절연층(102)의 형성]
도 15의 (A)에 나타낸 바와 같이 상술한 기판에 절연층(102)을 형성한다. 절연층(102)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 등 중에서 선택된 하나 또는 2개 이상을 사용할 수 있다. 2개 이상을 사용하는 경우에는 선택된 유기 재료를 적층하는 것이 바람직하다.
도 15의 (A)에 나타낸 바와 같이 절연층(102)은 콘택트 홀(158)을 갖는다. 상기 콘택트 홀(158)은 포토리소그래피법 등으로 형성할 수 있다.
[도전층(160), 제 1 배선층(151a)의 형성]
도 15의 (A)에 나타낸 바와 같이 절연층(102) 위 및 콘택트 홀(158)에 도전층(160)을 형성한다. 또한 절연층(102) 위에 제 1 배선층(151a)을 형성한다. 즉 도전층(160) 및 제 1 배선층(151a)은 동일한 피형성면에 동일한 공정을 거쳐 형성된 것이다. 구체적으로는 절연층(102) 위 및 콘택트 홀(158)에 형성된 도전막을 가공하여 도전층(160) 및 제 1 배선층(151a)을 얻을 수 있다.
도전층(160)은 화소 회로의 트랜지스터와 전기적으로 접속되고, 하부 전극(111)을 구성하는 하나의 도전층이다. 또한 도전층(160)은 절연층(102) 위에서 연장 형상으로 가공할 수 있고, 신호선, 전원선, 또는 주사선 등으로서 기능시킬 수 있다. 또한 도전층(160)을 배선으로서 기능시키지 않고, 트랜지스터와 하부 전극(111)을 전기적으로 접속시키기 위한 도전층으로서 기능시켜도 좋다. 제 1 배선층(151a)을 보조 배선(151)의 아래층 배선층으로서 기능시킬 수 있고, 절연층(102) 위에서 연장 형상 또는 격자 형상 등으로 가공한다. 다만 제 1 배선층(151a)은 도전층(160)과 접촉하지 않도록 한다. 제 1 배선층(151a)은 절연층(102) 위에 넓은 면적으로 형성할 수 있으므로 보조 배선으로서 바람직하다.
도전층(160) 및 제 1 배선층(151a)은 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 망가니즈, 철, 코발트, 니켈, 구리, 갈륨, 아연, 인듐, 주석, 몰리브데넘, 탄탈럼, 텅스텐, 팔라듐, 금, 백금, 은, 이트륨, 및 네오디뮴 등 중에서 선택된 하나 또는 2개 이상의 금속 재료, 그리고 이들을 적절히 조합한 합금 등을 사용할 수 있다. 제 1 배선층(151a)이 보조 배선의 아래층 배선층으로서 기능하기 때문에, 알루미늄 등 저항률이 낮은 금속 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
도전층(160) 및 제 1 배선층(151a)은 상기 금속 재료를 갖는 단층 구조를 가져도 좋고, 상기 금속 재료를 갖는 적층 구조를 가져도 좋다.
[절연층(104)의 형성]
도 15의 (A)에 나타낸 바와 같이 절연층(102) 위에 절연층(104)을 형성한다. 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 등 중에서 선택된 하나 또는 2개 이상을 사용할 수 있다. 2개 이상을 사용하는 경우에는 선택된 유기 재료를 적층하는 것이 바람직하다.
절연층(104)은 콘택트 홀(159)을 갖는다. 상기 콘택트 홀(159)은 포토리소그래피법 등으로 형성할 수 있고, 상기 콘택트 홀(159)로부터 도전층(160) 및 제 1 배선층(151a)의 일부가 노출된다. 상기 콘택트 홀(159)은 콘택트 홀(158)과 중첩되지 않고, 절연층(102)의 평탄한 상면에 제공된 도전층(160)과 중첩되는 위치에 제공되는 것이 바람직하다. 상기 콘택트 홀(159)이 콘택트 홀(158)과 중첩되는 경우, 콘택트 홀(159)이 콘택트 홀(158)보다 큰 것이 바람직하다.
[도전층(161), 수지층(163), 도전층(162)의 형성]
도 15의 (A)에 나타낸 바와 같이 콘택트 홀(159)에 도전층(161)을 형성하고, 그 후에 수지층(163)을 형성하고 나서, 도전층(162)을 형성한다. 도전층(161), 수지층(163), 및 도전층(162)을 형성하지 않고 후술하는 도전층(164)을 형성하여도 좋다.
절연층(104) 위 및 콘택트 홀(159) 위에 도전층(161)이 되는 도전막을 성막한다. 절연층(104)의 상면은 상기 도전막의 피형성면이고, 상기 상면에 평탄성이 있으면 도전막이 절단되기 어렵기 때문에 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 등 중에서 선택된 하나 또는 2개 이상의 금속 재료, 그리고 이들을 적절히 조합한 합금 등을 사용할 수 있다.
상기 도전막을 형성한 후, 상기 도전막의 표면이 오목부를 갖는 경우, 상기 오목부에는 유기 재료로서 수지를 갖는 층(수지층이라고 기재함)(163)을 형성하는 것이 바람직하다. 수지층(163)에 의하여 절연층(104), 콘택트 홀(159), 및 도전층(161)에 기인하는 요철을 저감할 수 있다.
수지층(163)에는 감광성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 우선 수지막을 성막한 후, 레지스트 마스크를 통하여 수지막을 노광하고 나서, 현상 처리를 수행함으로써 수지층(163)을 형성할 수 있다. 더 바람직하게는 수지층(163)의 상면의 높이를 조정하기 위하여 애싱 등에 의하여 수지층(163)의 상부를 에칭하여도 좋다.
또한 수지층(163)에 비감광성 수지를 사용하는 경우에는, 수지막을 성막한 후에, 애싱 등에 의하여 수지막의 상부를 에칭함으로써, 수지층(163)을 형성할 수 있다. 애싱은 도전층(161)이 되는 도전막의 표면이 노출될 때까지 실시한다. 애싱 등에 의하여 수지층(163)의 막 두께를 최적화할 수 있다.
이어서 수지층(163) 위에 도전층(162)이 되는 도전막을 성막한다. 도전층(162)은 도전층(161)용으로 제시한 금속 등 중에서 선택된 하나 또는 2개 이상을 갖는 것이 바람직하다.
[도전층(164)의 형성]
도 15의 (A)에 나타낸 바와 같이 도전층(161)이 되는 도전막 및 도전층(162)이 되는 도전막을 덮어 도전층(164)이 되는 도전막을 형성한다.
도전층(161), 도전층(162), 및 도전층(164)의 적층을 하부 전극(111)에 대응시킬 수 있다. 하부 전극(111)은 양극 또는 음극의 기능을 갖는 것이고, 도전층(164)은 하부 전극(111)의 가장 위층에 위치하기 때문에, 도전층(164)에 사용할 수 있는 구체적인 재료에 대해서는 하부 전극(111)에 관한 설명을 참조하면 좋다.
또한 도전층(161), 도전층(162), 및 도전층(164)의 적층을 제 2 배선층(151b)에 대응시킬 수 있다.
그 후, 3층의 도전막 위에 포토리소그래피법으로 레지스트 마스크를 형성하고, 각 도전막의 불필요한 부분을 에칭으로 제거한다. 그 후, 레지스트 마스크를 제거함으로써, 도전층(161), 도전층(162), 도전층(164)을 동일한 레지스트 마스크를 사용하여 동일한 에칭 공정에서 형성할 수 있다. 수지층(163) 등에 의하여 도전층(164)의 상면을 평탄하게 할 수 있다.
또한 도전층(161)과 도전층(162)을 동일한 레지스트 마스크를 사용하여 동일한 에칭 공정에서 형성하였지만, 도전층(161)과 도전층(162)을 다른 레지스트 마스크를 사용하여 개별적으로 가공하여도 좋다. 이때 상면에서 보았을 때 도전층(162)이 도전층(161)의 윤곽보다 내측에 포함되도록 도전층(161)과 도전층(162)을 가공하는 것이 바람직하다.
또한 도전층(162)과 도전층(164) 등을 동일한 레지스트 마스크를 사용하여 동일한 에칭 공정에서 형성하였지만, 도전층(162)과 도전층(164) 등을 다른 레지스트 마스크를 사용하여 개별적으로 가공하여도 좋다. 이때 상면에서 보았을 때 도전층(164)이 도전층(162) 등의 윤곽보다 내측에 포함되도록 도전층(162)과 도전층(164) 등을 가공하는 것이 바람직하다.
[유기 화합물막(112fW)의 성막]
도 15의 (B)에 나타낸 바와 같이, 도전층(164)을 덮어 백색 발광이 가능한 유기 화합물막(112fW)을 성막한다. 유기 화합물막(112fW)은 발광 디바이스의 각 기능층이 적층된 것이고, 예를 들어 상기 실시형태 4에 나타낸 적층체를 형성한다. 또한 상기 실시형태 4에 나타낸 적층체는 기능층마다 순차적으로 형성한다.
유기 화합물막(112fW)은 싱글 구조이어도 좋고 탠덤 구조이어도 좋다. 싱글 구조의 경우, 상기 실시형태 4에 따라, 적층체의 층(521), 층(522), 발광층(523Q_1), 발광층(523Q_2), 발광층(523Q_3), 및 층(524)을 이 순서대로 형성할 수 있다.
유기 화합물막(112fW)을 탠덤 구조로 하는 경우, 전하 발생층도 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 실시형태 4에 따라, 적층체의 층(521), 층(522), 발광층(523Q_1), 층(524), 전하 발생층(531), 층(522), 발광층(523Q_2), 및 층(524)을 이 순서대로 형성할 수 있다.
전하 발생층에는 상기 실시형태 4에서 제시한 재료 등을 사용할 수 있다.
또한 전하 발생층은 나중에 에칭 등에 의하여 가공되기 때문에 알칼리 금속 및 알칼리 토금속을 포함하지 않는 재료를 사용하여도 좋다.
유기 화합물막(112fW)에 포함되는 기능층은 증착법(진공 증착을 포함함)으로 성막할 수 있지만, 이에 한정되지 않고, 유기 화합물막(112fW)에 포함되는 기능층은 스퍼터링법 또는 잉크젯법 등으로 성막할 수도 있다.
또한 발광 디바이스의 기능층의 하나로서 전자 주입층이 있지만, 본 실시형태에서는 전자 주입층을 공통층으로 하기 때문에, 유기 화합물막(112fW)에 포함시키지 않고, 나중에 형성한다. 공통층은 발광층과 공통 전극 사이에 위치하는 기능층이면 어느 것이어도 좋다. 물론 공통층을 제공하지 않고, 모든 기능층을 부화소마다 분단하여도 좋다.
전자 주입층이 포함되지 않기 때문에 유기 화합물막(112fW)의 가장 위층에는 전자 수송층이 위치한다. 이 전자 수송층은 포토리소그래피법을 사용한 가공 공정에 노출된다. 그러므로 전자 수송층은 높은 내열성을 갖는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 높은 내열성을 갖는 재료로서 예를 들어 유리 전이점이 110℃ 이상 165℃ 이하, 바람직하게는 120℃ 이상 135℃ 이하인 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
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 유리 전이점이 110℃ 이상 165℃ 이하, 바람직하게는 120℃ 이상 135℃ 이하인 재료를 제 2 전자 수송층에 사용하고, 유리 전이점이 제 2 전자 수송층의 유리 전이점보다 낮은, 예를 들어 100℃ 이상 155℃ 이하, 바람직하게는 110℃ 이상 125℃ 이하인 재료를 제 1 전자 수송층에 사용할 수 있다.
전자 수송층도 공통층으로 할 수 있으므로, 유기 화합물막(112fW)의 가장 위층을 발광층으로 하는 것도 생각될 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 바람직하다.
[마스크막(144)의 성막]
또한 유기 화합물막(112fW) 위에는 마스크층 등을 형성하는 것이 바람직하다. 가공으로 인한 대미지가 발광층에 가해지는 것을 마스크층에 의하여 억제할 수도 있다. 상기 방법을 적용함으로써, 신뢰성이 높은 표시 패널을 제공할 수 있다. 또한 본 명세서 등에 있어서 마스크층은 유기 화합물막의 위쪽에 위치하고, 제조 공정 중에서 상기 유기 화합물막을 보호하는 기능을 갖는다. 그러므로 도 15의 (C)에 나타낸 바와 같이, 유기 화합물막(112fW)을 덮어 마스크막(144)을 성막한다.
마스크막(144)으로서는 유기 화합물막(112fW)의 에칭 처리 시에 유기 화합물막(112fW)과의 에칭 선택비가 큰 막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 마스크막(144)을 적층하는 경우가 있지만, 마스크막(144)으로서는 후술하는 위층의 마스크막(구체적으로는 마스크막(146)) 등과의 에칭 선택비가 큰 막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 마스크막(144)을 제거할 때, 유기 화합물막(112fW)에 대한 대미지가 작은 웨트 에칭법으로 제거할 수 있는 막을 사용하는 것이 바람직하다.
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(112fW) 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 포함하는 인듐 주석 산화물 등을 사용할 수도 있다.
또한 상기 갈륨 대신에 원소 M(M은 알루미늄, 실리콘, 붕소, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 중에서 선택된 하나 또는 복수)을 사용한 경우에 적용할 수 있다. 특히 M은 갈륨, 알루미늄, 또는 이트륨 중에서 선택된 1종류 또는 복수 종류로 하는 것이 바람직하다.
또한 마스크막(144)은 무기 재료를 가져도 좋다. 무기 재료로서 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 산화 실리콘 등의 산화물, 질화 실리콘, 질화 알루미늄 등의 질화물, 또는 산화질화 실리콘 등의 산화질화물을 사용할 수 있다. 이러한 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(112fW)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)은 재료를 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킨 상태에서 습식의 성막 방법으로 도포한 후에, 용매를 증발시키기 위한 가열 처리를 수행함으로써 성막하는 것이 바람직하다. 이때, 감압 분위기하에서 가열 처리를 수행하면, 저온에서 용매를 단시간에 제거할 수 있기 때문에, EL층에 주는 열적인 대미지를 저감할 수 있어 바람직하다.
마스크막(144)의 형성에는 습식의 성막 방법을 사용할 수 있다.
마스크막(144)으로서는 폴리바이닐알코올(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]
도 15의 (C)에 나타낸 바와 같이 마스크막(144) 위에 마스크막(146)을 성막한다. 본 실시형태에서는 마스크막을 적층하지만, 마스크막을 단층으로 하고 마스크막(144)만 또는 마스크막(146)만을 사용하여 유기 화합물막(112fW)을 보호할 수도 있다.
마스크막(146)은 나중에 마스크막(144)을 에칭할 때의 하드 마스크로서 사용하는 것이 바람직하다. 마스크막(146)의 가공 후, 마스크막(144)이 노출된다. 따라서 마스크막(146)을 하드 마스크로서 사용하는 경우, 마스크막(144)과 마스크막(146)에는 서로 에칭 선택비가 큰 조합을 선택하는 것이 바람직하다.
마스크막(146)의 재료는 마스크막(144)의 에칭 조건 및 마스크막(146)의 에칭 조건에 따라 다양한 재료 중에서 선택할 수 있다. 예를 들어 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 산화질화물막에는 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 산화 알루미늄, 산화질화 알루미늄, 산화 하프늄, 또는 산화질화 하프늄 등이 있다.
또한 마스크막(146)으로서는 예를 들어 질화물막을 사용할 수 있다. 대표적인 질화물막에는 질화 실리콘, 질화 알루미늄, 질화 하프늄, 질화 타이타늄, 질화 탄탈럼, 질화 텅스텐, 질화 갈륨, 또는 질화 저마늄 등이 있다.
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 등 중에서 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 바람직하다. 하드 마스크로서 마스크막(146)을 형성하는 경우, 마스크막(146)의 막 두께를 마스크막(144)의 막 두께보다 두껍게 하는 것이 바람직하다.
[레지스트 마스크(143)의 형성]
도 16의 (A)에 나타낸 바와 같이 마스크막(146) 위에서 도전층(164)과 중첩되는 위치에 레지스트 마스크(143)를 형성한다. 이때 보조 배선(151)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(112fW)을 용해시키는 재료를 사용하고, 마스크막(146)을 제공하지 않고, 또한 마스크막(144)에 핀홀 등의 결함이 존재하는 경우, 유기 화합물막(112fW) 등이 용해될 우려가 있다. 이 경우에는 레지스트 마스크(143)를 형성할 때 마스크막(144) 위에 마스크막(146)이 위치함으로써, 이러한 문제가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
레지스트 재료의 용매에 유기 화합물막(112fW)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 에칭]
도 16의 (B)에 나타낸 바와 같이 레지스트 마스크(143)로 덮이지 않은 마스크막(146)의 일부를 에칭으로 제거하여 마스크층(147)을 형성한다.
마스크막(146)의 에칭 시에 마스크막(144)이 상기 에칭으로 제거되지 않도록 선택비가 큰 에칭 조건을 사용하는 것이 바람직하다. 마스크막(146)의 에칭은 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 수행할 수 있다.
[레지스트 마스크(143)의 제거]
도 16의 (B)에 나타낸 바와 같이 레지스트 마스크(143)를 제거한다. 레지스트 마스크(143)의 제거는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 수행할 수 있다. 특히 산소 가스를 에칭 가스로서 사용한 드라이 에칭(플라스마 애싱이라고도 함)에 의하여 레지스트 마스크(143)를 제거하는 것이 바람직하다.
레지스트 마스크(143)의 제거는 유기 화합물막(112fW)이 마스크막(144)으로 덮인 상태에서 수행되기 때문에, 유기 화합물막(112fW)에 대하여 가공 대미지가 가해지는 것이 억제되어 있다. 특히 유기 화합물막(112fW)이 산소에 노출되면 특성에 악영향을 미칠 경우가 있기 때문에, 상기 산소 가스를 사용한 에칭은 유기 화합물막(112fW)이 마스크막(144)으로 덮인 상태에서 수행하는 것이 바람직하다. 또한 레지스트 마스크(143)를 웨트 에칭으로 제거하는 경우에도 유기 화합물막(112fW)이 약액에 노출되지 않기 때문에 유기 화합물막(112fW)이 용해되는 것을 방지할 수 있다.
[마스크막(144)의 에칭]
도 16의 (C)에 나타낸 바와 같이 마스크층(147)을 하드 마스크로서 사용하여 마스크막(144)의 일부를 에칭으로 제거하여 마스크층(145)을 형성한다.
마스크막(144)의 에칭은 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 수행할 수 있다.
[유기 화합물막(112fW)의 에칭]
도 17의 (A)에 나타낸 바와 같이 마스크층(145)으로 덮이지 않은 유기 화합물막(112fW)의 일부를 에칭으로 제거하여 유기 화합물층(112)을 형성한다.
유기 화합물막(112fW)의 에칭에는 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스를 사용한 드라이 에칭을 사용하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이 유기 화합물막(112fW)이 산소에 노출되면 특성에 악영향을 미칠 경우가 있기 때문이다. 구체적으로는 유기 화합물막(112fW)이 변질되는 경우가 있지만, 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스를 사용하면, 변질을 억제할 수 있어 신뢰성이 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스로서는 예를 들어 CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, H2, 혹은 He 등의 비활성 기체가 있다. 또한 상기 가스와, 산소를 포함하지 않는 희석 가스의 혼합 가스를 에칭 가스로서 사용하여도 좋다.
또한 유기 화합물막(112fW)의 에칭은 상술한 것에 한정되지 않고 다른 가스를 사용한 드라이 에칭으로 수행하여도 좋고, 웨트 에칭으로 수행하여도 좋다.
또한 유기 화합물막(112fW)의 에칭에, 산소 가스 또는 산소 가스를 포함하는 혼합 가스를 에칭 가스로서 사용한 드라이 에칭을 사용하면, 에칭 속도를 높일 수 있다. 그러므로 에칭 속도를 충분한 속도로 유지하면서, 파워가 낮은 조건에서 에칭을 수행할 수 있기 때문에, 에칭으로 인한 대미지를 저감할 수 있다. 또한 에칭 시에 생기는 반응 생성물의 부착 등의 문제를 억제할 수 있다. 예를 들어 상기 산소를 주성분으로서 포함하지 않는 에칭 가스에 산소 가스를 첨가한 혼합 가스를 에칭 가스로서 사용할 수 있다.
에칭 후, 유기 화합물층(112)의 단부면의 테이퍼각은 45° 이상 90° 미만인 것이 바람직하다.
또한 유기 화합물막(112fW)의 에칭 시에 절연층(104)이 노출된다. 그러므로 슬릿(118)과 중첩되는 영역의 절연층(104)에는 오목부가 형성되는 경우가 있다. 또한 오목부를 형성하지 않으려고 하는 경우, 유기 화합물막(112fW)의 에칭 처리에 대하여 내성이 높은 막을 절연층(104)으로서 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 절연층(104)으로서 무기 재료를 갖는 절연막을 사용하는 것이 바람직하다.
제 2 배선층(151b) 위에는 유기 화합물막이 배치되지 않고 제 2 배선층(151b)이 노출된다.
또한 유기 화합물층(112) 사이에는 슬릿(118)이 형성된다. 즉 포토리소그래피법을 사용하여 가공하는 공정을 거쳐 얻어진 유기 화합물층(112)은 도 17의 (B)에 화살표로 나타낸 슬릿(118)의 폭을 8μm 이하, 3μm 이하, 2μm 이하, 또는 1μm 이하로 할 수 있다. 슬릿(118)의 폭은 각 부화소 사이의 거리에 대응한다. 각 부화소 사이의 거리가 좁아짐으로써 높은 정세도와 높은 개구율을 갖는 표시 장치를 제공할 수 있다.
인접한 유기 화합물층(112)은 슬릿(118)으로 서로 이간 또는 이격되어 있기 때문에, 전류의 누설 경로(리크 패스)가 분단되어 누설 전류(사이드 누설, 사이드 누설 전류라고도 함)를 억제할 수 있다. 이로써 발광 디바이스에 있어서, 휘도 향상, 콘트라스트 향상, 표시 품질 향상, 전력 효율 향상, 또는 소비 전력 절감 등이 가능하다.
인접한 유기 화합물층(112)의 단부면들은 슬릿(118)을 개재하여 마주 보는 형상을 갖는 것이 바람직하다. 또한 메탈 마스크를 사용하여 형성된 유기 화합물층은 마주 보는 단부면들을 가질 수 없다. 상기 단부면들이 마주 보는 형상은 메탈 마스크를 사용하여 형성된 유기 화합물층과의 차이를 명확하게 한다.
다시 설명하지만, 유기 화합물막의 에칭 시에 절연층(104)이 노출된다. 그러므로 슬릿(118)과 중첩되는 영역의 절연층(104)에는 오목부가 형성되는 경우가 있다. 또한 오목부를 형성하지 않으려고 하는 경우, 절연층(104)으로서 유기 화합물막의 에칭에 대하여 내성이 높은 막을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 절연층(104)으로서 무기 재료를 갖는 절연막을 사용하는 것이 바람직하다.
[마스크층의 제거]
도 17의 (B)에 나타낸 바와 같이 마스크층(147)을 제거하여 마스크층(145)의 상면을 노출시킨다.
[절연막(125f)의 형성]
도 17의 (C)에 나타낸 바와 같이 마스크층(145) 및 제 2 배선층(151b)을 덮어 절연막(125f)을 성막한다.
절연막(125f)은 유기 화합물층(112)으로 물 등의 불순물이 확산되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연막(125f)은 단차 피복성이 우수한 ALD법으로 형성되면, 유기 화합물층(112)의 측면을 적합하게 피복할 수 있기 때문에 바람직하다.
절연막(125f)에 마스크층(145) 및 마스크층(147)과 같은 막을 사용하면 나중의 공정의 에칭 처리 시에 용이하게 동시에 제거할 수 있어 바람직하다. 예를 들어 절연막(125f), 마스크층(145), 및 마스크층(147)으로서 ALD법으로 형성한 산화 알루미늄, 산화 하프늄, 및 산화 실리콘 등 중에서 선택된 하나 또는 2개 이상의 무기 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 절연막(125f)에 사용할 수 있는 재료는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 상기 마스크층(145)에 사용할 수 있는 재료를 적절히 사용할 수 있다.
[절연층(126)의 형성]
도 18의 (A)에 나타낸 바와 같이 슬릿(118)과 중첩되는 영역 등에 절연층(126)을 형성한다. 절연층(126)은 수지층(163)과 같은 방법으로 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 에칭함으로써 절연층(126)을 형성하여도 좋다.
여기서는 절연층(126)의 폭이 슬릿(118)의 폭보다 큰 구성을 나타내었다. 또한 제 2 배선층(151b)의 상면의 일부가 노출되도록 절연층(126)을 제공한다.
[절연막(125f), 마스크층(145)의 에칭]
도 18의 (B)에 나타낸 바와 같이 절연막(125f) 및 마스크층(145)에 대하여 절연층(126)으로 덮이지 않은 부분을 에칭으로 제거하여 유기 화합물층(112)의 상면의 일부를 노출시킨다. 절연층(126)과 중첩되는 영역에는 절연층(125), 마스크층(145)이 잔존한다. 절연층(126)의 중앙부는 절연층(126)의 단부보다 위에 위치하고, 단부에 비하여 부풀어 오른 영역을 중앙부에 갖는 것이 바람직하다. 절연층(126)의 상면은 유기 화합물층(112)의 상면보다 위에 위치하는 것이 바람직하다. 또한 절연층(126)의 단부는 테이퍼를 갖는 것이 바람직하다.
절연막(125f) 및 마스크층(145)의 에칭은 동일한 공정에서 수행하는 것이 바람직하다. 특히 마스크층(145)의 에칭은 유기 화합물층(112)에 대한 에칭 대미지가 작은 웨트 에칭으로 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어 수산화 테트라메틸 암모늄(TMAH) 수용액, 희석된 플루오린화 수소산, 옥살산, 인산, 아세트산, 질산, 또는 이들의 혼합 액체를 사용한 웨트 에칭을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 웨트 에칭법을 사용하는 경우에는, 물, 인산, 희석된 플루오린화 수소산, 및 질산을 포함한 혼산계 약액을 사용하여도 좋다. 또한 웨트 에칭 처리에 사용하는 약액은 알칼리성이어도 좋고, 산성이어도 좋다.
절연막(125f) 및 마스크층(145) 중 적어도 한쪽을 물 또는 알코올 등의 용매에 용해시킴으로써 제거하는 것이 바람직하다. 여기서 절연막(125f) 및 마스크층(145)을 용해시킬 수 있는 알코올로서는 에틸알코올, 메틸알코올, 아이소프로필알코올(IPA), 또는 글리세린 등 다양한 알코올을 사용할 수 있다.
절연막(125f)의 일부 및 마스크층(145)의 일부를 제거한 후에, 유기 화합물층(112) 등의 내부에 포함되는 물 및 표면에 흡착되는 물을 제거하기 위하여 건조 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어 불활성 가스 분위기하 또는 감압 분위기하에서의 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 분위기로 함으로써 더 낮은 온도로 건조시킬 수 있어 바람직하다.
절연막(125f)의 일부가 제거됨으로써 제 2 배선층(151b)의 상면의 일부가 노출된다.
[공통층(114)의 형성]
도 18의 (C)에 나타낸 바와 같이 유기 화합물층(112), 절연막(125), 마스크층(145), 및 절연층(126) 등을 덮어 공통층(114)을 성막한다.
공통층(114)에는 상술한 전자 주입층에 사용할 수 있는 재료를 사용할 수 있고, 예를 들어 알칼리 금속, 알칼리 토금속, 또는 이들의 화합물이 있다.
공통층(114)은 유기 화합물막(112fW) 등과 같은 방법으로 성막할 수 있고, 증착을 사용하여 성막하는 것이 바람직하다.
[공통 전극(113)의 형성]
도 18의 (C)에 나타낸 바와 같이 공통층(114)을 덮어 공통 전극(113)을 형성한다.
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.
제 2 배선층(151b)과 공통 전극(113) 사이에 공통층(114)을 제공하여도 좋다. 이때 공통층(114)에는 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)에 두께 1nm 이상 5nm 이하, 바람직하게는 1nm 이상 3nm 이하의 전자 주입성 재료 또는 정공 주입성 재료를 사용함으로써, 제 2 배선층(151b)과 공통 전극(113) 사이의 전기 저항을 무시할 수 있을 정도로 작게 할 수 있다.
제 2 배선층(151b)과 공통 전극(113) 사이에 공통층(114)을 제공하지 않아도 된다.
[보호층의 형성]
도 18의 (C)에 나타낸 바와 같이 공통 전극(113) 위에 보호층(121)을 형성한다. 보호층(121)에 사용하는 무기 절연막의 성막에는 스퍼터링법, PECVD법, 또는 ALD법을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 ALD법은 단차 피복성이 우수하고, 핀홀 등의 결함이 발생되기 어렵기 때문에 바람직하다. 또한 유기 절연막의 성막에는 잉크젯법을 사용하면 원하는 영역에 균일한 막을 형성할 수 있어 바람직하다.
[대향 기판의 형성]
도 19에 나타낸 바와 같이 접착층(171)을 사용하여 기판(170)을 접합한다. 접합되는 기판(170)을 대향 기판이라고 기재하는 경우가 있다. 기판(170)에는 차광층(149), 컬러 필터(148R), 컬러 필터(148G), 및 컬러 필터(148B)가 제공되어 있다. 차광층(149)은 절연층(126)과 중첩되는 영역에 제공되어 있다. 컬러 필터(148R), 컬러 필터(148G), 및 컬러 필터(148B) 각각이 하부 전극(111)과 중첩되도록 기판(170)을 접합하는 것이 바람직하다.
컬러 필터(148R), 컬러 필터(148G), 및 컬러 필터(148B)를 기판(170)에 제공하지 않고, 보호층(121) 위에 제공하여도 좋다.
컬러 필터(148R), 컬러 필터(148G), 및 컬러 필터(148B)는 잉크젯법, 포토리소그래피법을 사용한 에칭 처리 등을 거쳐 각각 원하는 위치에 형성할 수 있다.
공통 전극(113) 측에 사출된 광은 컬러 필터(148R), 컬러 필터(148G), 및 컬러 필터(148B)에 의하여 소정의 파장 영역의 광이 흡수됨으로써 착색되고, 기판(170)을 통하여 외부에 사출됨으로써 풀 컬러 표시를 할 수 있다.
접착층(171)에는 예를 들어 반응 경화형 접착제, 광 경화형 접착제, 열 경화형 접착제, 또는/및 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.
또한 표시 장치를 중공 밀봉 구조로 하는 경우, 접착층을 제공하지 않고, 실재 등을 사용하여 기판(170)을 접합하는 것이 바람직하다. 실재를 사용하여 기판을 접합하면 공간이 생기지만, 상기 공간은 불활성 가스(질소 또는 아르곤을 갖는 가스)로 충전되어 있는 것이 바람직하다.
[제작 방법의 예 2]
상술한 표시 장치의 제작 방법과는 다른 일례에 대하여 도 20의 (A) 내지 (C) 등을 참조하여 설명한다. 도면에서 왼쪽에 화소(150)에 관한 영역을 나타내고, 보조 배선(151)에 관한 영역을 생략하였다.
상기 제작 방법의 예 1과 같이 기판을 준비하고, 도 20의 (A)에 나타낸 바와 같이 절연층(102a)을 형성한다. 절연층(102a)은 상기 제작 방법의 예 1의 절연층(102)과 같은 재료 등으로 형성할 수 있다. 다음으로 절연층(102a)에 상기 제작 방법의 예 1과 같이 콘택트 홀(158)을 형성하고, 콘택트 홀(158)에 도전층(160a)을 형성한다. 도전층(160a)은 상기 제작 방법의 예 1의 도전층(160)과 같은 재료 등으로 형성할 수 있다.
도전층(160a)은 콘택트 홀(158)의 형상을 따르는 형상을 갖기 때문에 콘택트 홀(158)과 중첩되는 영역에 오목부를 갖는다.
다음으로 절연층(102b)을 형성한다. 절연층(102b)에는 오목부를 충전할 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 그러므로 절연층(102b)은 상기 제작 방법의 예 1의 절연층(102)의 재료로서 제시한 것 중에서 유기 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로 절연층(102b) 위에 도전층(160b)을 형성한다. 도전층(160a)은 상기 제작 방법의 예 1의 도전층(160)과 같은 재료 등으로 형성할 수 있다. 또한 도전층(160b)은 도전층(160a)과 중첩되도록 형성한다.
도 20의 (B)에 나타낸 바와 같이 절연층(104)을 형성한다. 절연층(104)은 상기 제작 방법의 예 1의 절연층(104)과 같은 재료 등으로 형성할 수 있다.
다음으로, 절연층(104), 도전층(160b) 및 절연층(102b)에 콘택트 홀(159a)을 형성한다. 복수의 재료에 일괄적으로 제공된 콘택트 홀(159a)을 관통 콘택트라고 부르는 경우가 있다. 콘택트 홀(159a)은 상기 제작 방법의 예 1의 콘택트 홀(159)과 같은 식으로 형성할 수 있다. 콘택트 홀(159a)의 측벽면을 균일하게 가공할 수 있으므로 드라이 에칭을 사용하여 콘택트 홀(159a)을 형성하는 것이 바람직하다. 에칭 가스로서는 예를 들어 CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, H2, 혹은 He 등의 비활성 기체가 있다.
도 20의 (C)에 나타낸 바와 같이, 콘택트 홀(159a)에 도전층(161)을 형성한다. 도전층(161)은 상기 제작 방법의 예 1의 도전층(161)과 같은 재료 등으로 형성할 수 있다. 도전층(161)은 도전층(160b)의 측면과 접촉하는 영역을 가짐으로써 전기적인 접속을 확보한다. 이와 같은 구성을 사이드 콘택트라고 부르는 경우가 있다.
도전층(161)은 콘택트 홀(159a)의 형상을 따르는 형상을 갖기 때문에 콘택트 홀(159a)과 중첩되는 영역에 오목부를 갖는다.
다음으로 수지층(163)을 형성한다. 수지층(163)에는 상기 오목부를 충전할 수 있는 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 수지층(163)은 상기 제작 방법의 예 1의 수지층(163)의 재료로서 제시한 것을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로 도전층(162)을 형성한다. 도전층(162)은 상기 제작 방법의 예 1의 도전층(162)과 같은 재료 등으로 형성할 수 있다.
그 후, 각 발광 디바이스에서 도전층(164)을 형성한다. 도전층(164)은 상기 제작 방법의 예 1의 도전층(164)과 같은 재료 등으로 형성할 수 있다. 하부 전극(111)은 도전층(164), 도전층(162), 도전층(161)의 적층 구조를 갖는다.
이와 같은 구성을 얻은 후, 상기 제작 방법의 예 1과 같이 유기 화합물막 등의 형성에서 대향 기판의 접합까지를 실시하여 표시 장치를 제작할 수 있다.
제작 방법 2와 같이 관통 콘택트를 형성하면, 복수의 콘택트 홀을 형성할 때 콘택트 홀들이 어긋나지 않고 중첩되기 때문에 높은 개구율을 유지할 수 있어 바람직하다.
[제작 방법의 예 3]
상술한 표시 장치의 제작 방법과는 다른 일례에 대하여 도 21 등을 참조하여 설명한다. 도면에서 왼쪽에 화소(150)에 관한 영역을 나타내고, 보조 배선(151)에 관한 영역을 생략하였다.
상기 제작 방법의 예 1, 2와 같이 기판을 준비하고, 도 21에 나타낸 바와 같이, 상기 제작 방법의 예 2와 같이 절연층(104)까지를 형성한다. 절연층(104)에 콘택트 홀(159b)을 형성한다. 콘택트 홀(159b)도 관통 콘택트라고 부르는 경우가 있다.
콘택트 홀(159b)은 도전층(160b)에 형성된 콘택트 홀을 포함한 아래쪽의 콘택트 홀의 직경보다 도전층(160b)보다 위쪽에 형성된 콘택트 홀의 직경이 크게 되도록 형성된다. 콘택트 홀(159b)도 콘택트 홀(159a)과 같이 드라이 에칭을 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 에칭 가스로서는 예를 들어 CF4, C4F8, SF6, CHF3, Cl2, H2O, BCl3, H2, 혹은 He 등의 비활성 기체가 있다.
도 21에 나타낸 바와 같이, 콘택트 홀(159b)에 도전층(161)을 형성한다. 도전층(161)은 상기 제작 방법의 예 1의 도전층(161)과 같은 재료 등으로 형성할 수 있다. 도전층(161)은 도전층(160b)의 측면 및 상면과 접촉하는 영역을 가짐으로써 전기적인 접속을 확보한다. 이와 같이 측면과 접촉하는 구성을 사이드 콘택트라고 부르는 경우가 있다.
그 후, 상기 제작 방법 2와 같이, 수지층(163), 도전층(161), 도전층(162), 및 도전층(164)을 형성한다.
이와 같은 구성을 얻은 후, 상기 제작 방법의 예 1과 같이 유기 화합물막 등의 형성에서 대향 기판의 접합까지를 실시하여 표시 장치를 제작할 수 있다.
제작 방법 3과 같이, 직경이 다른 콘택트 홀을 갖는 관통 콘택트를 형성하면, 높은 개구율을 유지할 수 있고, 그리고 관통 콘택트에서의 도전층들의 콘택트면 즉 접촉면을 늘릴 수 있어 바람직하다.
이러한 식으로 표시 장치를 제작할 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 9)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도면을 사용하여 설명한다.
[표시 장치의 구체적인 예]
앞의 실시형태에서 설명한 표시 장치의 일 형태로서, FPC(74)가 장착된 표시 모듈(DP)이 있다. 표시 모듈(DP)을 복수로 사용한 대형 표시 장치에 대하여, 도 22를 사용하여 설명한다.
도 22의 (A)에는 표시 모듈(DP)의 상면도를 나타내었다. 표시 모듈(DP)은 화소부(103)와 인접하여 가시광을 투과시키는 영역(72)과 가시광을 차단하는 영역(73)을 갖는다.
도 22의 (B), (C)에는 표시 모듈(DP)을 4개 갖는 표시 장치의 사시도를 나타내었다. 복수의 표시 모듈(DP)을 하나 이상의 방향(예를 들어 1열 또는 매트릭스 등)으로 배열함으로써, 넓은 표시 영역을 갖는 대형 표시 장치를 제작할 수 있다.
복수의 표시 모듈(DP)을 사용하여 대형 표시 장치를 제작하는 경우, 하나의 표시 모듈(DP)의 크기를 대형으로 할 필요가 없다. 따라서 표시 모듈(DP)을 제작하기 위한 제조 장치를 대형화하지 않아도 되기 때문에, 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 절감할 수 있다. 또한 표시 모듈(DP)의 대형화로 인한 수율의 저하를 억제할 수 있다.
화소부(103)의 외주에는 배선 등이 리드된 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 축소되기 때문에 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 열화되는 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 갖는 재료를 사용한다.
가시광을 차단하는 영역(73)에는 화소부(103)에 포함되는 화소와 전기적으로 접속된 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 22의 (B), (C)는 도 22의 (A)에 나타낸 표시 모듈(DP)을 2×2의 매트릭스로(세로 방향 및 가로 방향으로 2개씩) 배치한 예이다. 도 22의 (B)는 표시 모듈(DP)의 표시면 측의 사시도이고, 도 22의 (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 갖도록 배치되어 있다. 구체적으로는 하나의 표시 모듈(DP)에 포함되는 가시광을 투과시키는 영역(72)(표시 모듈(DPa)의 72a, 표시 모듈(DPb)의 72b, 표시 모듈(DPc)의 72c, 표시 모듈(DPd)의 72d)이 다른 표시 모듈(DP)에 포함되는 화소부(103)의 위(표시면 측)에 위치하고 중첩되는 영역을 갖도록 표시 모듈(DPa, DPb, DPc, DPd)이 배치되어 있다. 또한 각 표시 모듈(DP)에 포함되는 가시광을 차단하는 영역(73)이 다른 표시 모듈(DP)의 화소부(103) 위에서 중첩되지 않도록 표시 모듈(DPa, DPb, DPc, DPd)이 배치되어 있다. 4개의 표시 모듈(DP)이 중첩되는 부분에서는 표시 모듈(DPa) 위에서 표시 모듈(DPb)이 중첩되고, 표시 모듈(DPb) 위에서 표시 모듈(DPc)이 중첩되고, 표시 모듈(DPc) 위에서 표시 모듈(DPd)이 중첩되어 있다.
표시 모듈(DPa), 표시 모듈(DPb)의 짧은 변들이 서로 중첩되고, 화소부(103a)의 일부와 가시광을 투과시키는 영역(72b)의 일부가 중첩되어 있다. 또한 표시 모듈(DPa), 표시 모듈(DPc)의 긴 변들이 서로 중첩되고, 화소부(103a)의 일부와 가시광을 투과시키는 영역(72c)의 일부가 중첩되어 있다.
화소부(103b)의 일부는 가시광을 투과시키는 영역(72c)의 일부 및 가시광을 투과시키는 영역(72d)의 일부와 중첩되어 있다. 또한 화소부(103c)의 일부는 가시광을 투과시키는 영역(72d)의 일부와 중첩되어 있다.
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 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 표시 모듈(DP)을 구성하는 한 쌍의 기판은 가요성을 갖는 것이 바람직하다.
이로써 예를 들어 도 22의 (B), (C)에 나타낸 바와 같이 표시 모듈(DPa)의 FPC(74a)의 근방을 만곡시켜, FPC(74a)와 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. 도 22의 (C)에 나타낸 바와 같이, 표시 모듈(DPc)의 FPC(74c)도 FPC(74a)와 같이 만곡시키는 것이 바람직하다.
또한 각 표시 모듈(DP)이 가요성을 가짐으로써, 표시 모듈(DPb)의 화소부(103b)에서의 상면의 높이가 표시 모듈(DPa)의 화소부(103a)에서의 상면의 높이와 일치하도록 표시 모듈(DPb)을 완만하게 만곡시킬 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 별도로 구동 회로를 배치하는 경우, 구동 회로를 갖는 인쇄 기판, 많은 배선 및 단자 등이 표시 패널의 뒷면 측(표시면 측에 대하여 반대 측)에 배치된다. 그러므로 표시 장치 전체의 부품 점수가 방대해져, 표시 장치의 중량이 증가되는 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 회로에 비하여 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 회로에 포함되는 트랜지스터와, 화소부에 포함되는 트랜지스터를 구분 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어 화소부에 제공되는 트랜지스터 중 하나 또는 복수로서 내압이 높은 트랜지스터를 적용하고, 구동 회로에 제공되는 트랜지스터 중 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 구분 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 10)
본 실시형태에서는, 가요성을 갖는 표시 모듈(DP)을 복수로 사용한 대형 표시 장치에 대하여 도 23 및 도 24 등을 사용하여 설명한다. 표시 모듈(DP)을 복수로 사용한 대형 표시 장치는 곡면을 갖는 표시면을 갖는다. 이와 같은 대형 표시 장치를 시인하면 몰입감을 얻을 수 있다.
도 23의 (A)에는 곡면을 갖는 지지체(22)에 화소부를 제공한 표시 장치의 단면도를 나타내었다. 도 23의 (A)에서는 FPC를 생략하였지만 상기 실시형태와 같이 FPC를 제공할 수 있다. 도 23의 (A)에서 점선으로 둘러싸인 영역(20)의 확대도를 도 24의 (A)에 나타내었다.
지지체(22)는 하우징 또는 지지 부재라고 부를 수도 있고, 일부에 곡면을 가질 수 있는 부재를 사용하여 형성한다. 예를 들어 차량의 내부에 표시 장치를 제공하는 경우, 지지체(22)에는 플라스틱, 금속, 유리, 또는 고무 등을 사용할 수 있다. 또한 도 23의 (A)에서는 지지체(22)를 판 형상으로 나타내었지만, 지지체(22)의 형상은 판 형상에 한정되지 않고, 지지체(22)는 일부에 곡면을 갖는 형상이면 좋다.
도 23의 (A)에서는, 4개의 표시 모듈인 제 1 표시 모듈(16a), 제 2 표시 모듈(16b), 제 3 표시 모듈(16c), 및 제 4 표시 모듈(16d)이 나란히 제공되어 있다. 각 발광 디바이스의 화소부를 나란히 배치하여 하나의 표시면을 구성할 수 있다. 도 23의 (A)의 표시 장치에서는 4개의 표시 모듈이 하나의 표시면을 구성하는 예를 나타내었지만, 이에 특별히 한정되지 않고, 2개 이상의 표시 모듈이 하나의 표시면을 구성할 수 있다. 또한 도 23의 (A)에서의 화살표는 제 3 표시 모듈(16c)의 발광 방향(14a)을 나타낸다.
지지체(22) 위에는 배선층(12)이 제공된다. 배선층(12)은 복수의 배선을 갖는다. 복수의 배선 중 적어도 하나는 제 2 표시 모듈(16b)에 포함되는 전극과 전기적으로 접속된다. 배선층(12)은 배선 이외에 상기 배선을 덮는 절연막을 갖는다. 절연막에는 콘택트 홀이 제공되고, 배선층(12)의 복수의 배선 각각은 상기 콘택트 홀을 통하여 각 표시 모듈의 전극에 전기적으로 접속될 수 있다. 배선층(12)의 배선을 접속 배선, 전원선, 신호선, 또는 고정 전위선 등으로서 기능시킬 수도 있다.
배선층(12)의 배선은 은 페이스트를 선택적으로 형성하는 방법, 전치법, 또는 전사법을 사용하여 지지체(22) 위에 형성할 수 있다.
도 23의 (A)에 나타낸 표시 장치에서는 배선층(12)의 배선을 공통 배선으로서도 기능시킬 수 있다. 공통 배선이란 적어도 제 1 표시 모듈(16a) 및 제 2 표시 모듈(16b)에서 공유될 수 있는 배선이다. 예를 들어 배선층(12)의 배선은 제 1 표시 모듈(16a)의 전극에 전기적으로 접속되고, 제 2 표시 모듈(16b)의 전극에도 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 제 3 표시 모듈(16c) 등과 공통 배선을 공유하여도 좋다. 이와 같은 공통 배선을 전원선으로서 기능시키는 것이 바람직하다.
제 1 표시 모듈(16a), 제 2 표시 모듈(16b), 및 제 3 표시 모듈(16c)의 시인면은 커버재(13)로 덮는 것이 바람직하다. 커버재(13)는 도 24의 (A)에 나타낸 바와 같이 수지(24) 등을 사용하여 각 표시 모듈과 접착시키면 좋다. 예를 들어 수지(24)의 굴절률을 조절함으로써 제 1 표시 모듈(16a), 제 2 표시 모듈(16b), 및 제 3 표시 모듈(16c)의 경계 부근에 발생할 우려가 있는 선(세로 줄무늬 또는 가로 줄무늬)을 눈에 띄지 않게 할 수 있다. 또한 커버재(13)를 수지(24)에 의하여 접착한 구성에 의하여, 제 1 표시 모듈(16a), 제 2 표시 모듈(16b), 제 3 표시 모듈(16c), 및 제 4 표시 모듈(16d)을 견고하게 고정할 수 있다.
커버재(13)에는, 예를 들어 폴리이미드(PI), 아라미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에터설폰(PES), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC), 나일론, 폴리에터에터케톤(PEEK), 폴리설폰(PSF), 폴리에터이미드(PEI), 폴리아릴레이트(PAR), 폴리뷰틸렌테레프탈레이트(PBT), 또는 실리콘 수지를 사용할 수 있다. 상기 재료를 갖는 기판을 플라스틱 기판이라고 기재할 수 있다. 플라스틱 기판은 투광성을 갖고 필름 형상을 갖는다.
커버재(13)는 광학 필름(편광 필름, 원편광 필름, 또는 광산란 필름)을 사용하여 형성하여도 좋다. 또한 커버재(13)는 광학 필름을 복수로 적층한 적층 필름을 사용하여도 좋다.
또한 도 24의 (A)에서는, 제 2 표시 모듈(16b)의 단부와 제 3 표시 모듈(16c)의 단부가 중첩되어 있다. 이 중첩된 영역에는 제 3 표시 모듈(16c)의 전극(18b)이 제공되어 있고, 상기 전극(18b)이 배선층(12)의 배선과 전기적으로 접속된다. 상기 전극(18b) 주변을 제 2 표시 모듈(16b)의 화소부의 단부와 중첩시킴으로써 제 3 표시 모듈(16c)과 제 2 표시 모듈(16b)의 경계 부근에 발생할 우려가 있는 선(세로 줄무늬 또는 가로 줄무늬)을 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
또한 블랙 매트릭스 등의 차광층을 상기 경계 부근에 중첩되도록 배치함으로써, 제 3 표시 모듈(16c)과 제 2 표시 모듈(16b)의 경계 부근에 발생할 우려가 있는 선(세로 줄무늬 또는 가로 줄무늬)을 눈에 띄지 않게 할 수도 있다.
또한 제 2 표시 모듈(16b)의 전극(18a) 주변을 제 1 표시 모듈(16a)의 화소부의 단부와 중첩시킴으로써 제 1 표시 모듈(16a)과 제 2 표시 모듈(16b)의 경계 부근에 발생할 우려가 있는 선(세로 줄무늬 또는 가로 줄무늬)을 눈에 띄지 않게 할 수 있다.
또한 블랙 매트릭스 등의 차광층을 상기 경계 부근에 중첩되도록 배치함으로써, 제 1 표시 모듈(16a)과 제 2 표시 모듈(16b)의 경계 부근에 발생할 우려가 있는 선(세로 줄무늬 또는 가로 줄무늬)을 눈에 띄지 않게 할 수도 있다.
또한 배선층(12)은 다층 구조로 할 수도 있고, 그 경우의 일례를 도 24의 (B)에 나타내었다.
도 24의 (B)에서, 곡면을 갖는 지지체(22)에는 배선층(12a)과, 이 배선층(12a) 위의 절연막(21)과, 이 절연막(21) 위의 배선층(12b)이 제공되어 있다. 배선층(12a)의 배선과 배선층(12b)의 배선은 서로 교차하여 배치되어도 좋다. 배선층(12b)은 도 24의 (A)의 배선층(12)과 같이 각 표시 모듈의 전극에 전기적으로 접속될 수 있다. 또한 배선층(12a)은 절연막(21)에 제공된 콘택트 홀을 통하여 각 표시 모듈의 전극에 전기적으로 접속될 수 있다.
배선층(12)의 배선을 제 1 표시 모듈(16a), 제 2 표시 모듈(16b), 제 3 표시 모듈(16c), 및 제 4 표시 모듈(16d)의 리드 배선의 일부로서 기능시킬 수 있다. 각 표시 모듈에서의 배선 밀도가 저하되어, 예를 들어 기생 용량을 저하시킬 수 있다.
또한 도 23의 (B)에 도 23의 (A)의 구성의 변형예를 나타내었다. 도 23의 (B)의 발광 방향(14b)은 도 23의 (A)의 발광 방향(14a)과는 다르다. 즉 도 23의 (A)는 표시면이 볼록한 형상을 갖는 구성을 나타낸 것이고, 도 23의 (B)는 표시면이 오목한 형상을 갖는 구성을 나타낸 것이다.
도 23의 (B)에서는, 배선층(12c)을 제공하고, 제 5 표시 모듈(17a), 제 6 표시 모듈(17b), 제 7 표시 모듈(17c), 및 제 8 표시 모듈(17d)을 나란히 배치하고 투광성을 갖는 지지체(23)에 고정시킨다. 또한 제 5 표시 모듈(17a) 등은 제 1 표시 모듈(16a) 등과 같은 구성을 가질 수 있다.
도 23의 (B)에 나타낸 표시 장치에서, 커버재(13)의 재료는 투광성을 갖지 않아도 되고, 차량의 천장을 커버재(13)에 이용할 수 있다. 또한 유리 천장을 커버재(13)에 이용할 수 있다. 시인면에는 투광성을 갖는 지지체(23)가 배치되고, 지지체(23)는 곡면을 갖는다.
도 23의 (B)의 표시 장치에서는 4개의 표시 모듈이 하나의 표시면을 구성하는 예를 나타내었지만, 이에 특별히 한정되지 않고, 2개 이상의 표시 모듈이 하나의 표시면을 구성할 수 있다.
또한 도 23의 (A) 내지 도 24의 (B)에 나타낸 지지체는 전체면이 곡면이 되지 않고, 일부에 평면을 가져도 좋다. 예를 들어 평면은 차량의 내부의 부재 구성(대시 보드, 천장, 필러, 유리창, 핸들, 좌석 시트, 문의 내측 부분 등)에 맞추어 제공할 수 있다.
또한 표시 장치의 표시면 즉 시인면은 터치 센서를 가질 수 있다. 터치 센서에 의하여, 차량의 운전자의 손 또는 손가락으로 접촉 조작을 할 수 있는 표시면을 제공할 수 있다.
지지체를 구성하는 가요성 기판은 유리 기판에 비하여 손상되기 쉽다. 그러므로 터치 센서가 탑재된 경우에는, 손 또는 손가락이 접촉됨으로써 손상되지 않도록 표면 보호막을 제공하는 것이 바람직하다. 표면 보호막으로서는, 광학적으로 양호한 특성(높은 가시광 투과율 또는 높은 적외광 투과율)을 갖는 산화 실리콘막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 표면 보호막에는 DLC(diamond like carbon), 알루미나(AlOx), 폴리에스터계 재료, 또는 폴리카보네이트계 재료 등을 사용하여도 좋다. 또한 표면 보호막에는 경도(硬度)가 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 표면 보호막을 제공함으로써 지지체의 오염도 방지할 수 있다.
표면 보호막을 도포법에 의하여 형성하는 경우, 곡면을 갖는 지지체에 표시 장치를 고정하기 전에 형성할 수도 있고, 곡면을 갖는 지지체에 표시 장치를 고정한 후에 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이 곡면을 갖는 대형 표시 장치를 제공할 수 있다. 곡면을 갖는 대형 표시 장치를 시인하면 몰입감을 얻을 수 있다.
본 실시형태는 본 명세서 등에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다. 예를 들어 본 실시형태에서 설명한 구조의 일부를 본 명세서 등에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시하여도 좋다.
(실시형태 11)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 25를 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 표시 장치는 고정세의 표시 장치로 할 수 있다. 따라서 본 실시형태의 표시 장치는 예를 들어 손목시계형, 팔찌형 등의 정보 단말기(웨어러블 기기), 및 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 안경형 AR용 기기 등, 두부에 장착할 수 있는 웨어러블 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
[표시 모듈]
도 25의 (A)에 표시 모듈(280)의 사시도를 나타내었다. 표시 모듈(280)은 표시 장치(100)와 FPC(290)를 갖는다.
표시 모듈(280)은 기판(291) 및 기판(292)을 갖는다. 표시 모듈(280)은 화소부(103)를 갖는다. 화소부(103)는 표시 모듈(280)에서의 화상을 표시하는 영역이고, 후술하는 화소부(103)에 제공되는 각 화소로부터의 광을 시인할 수 있는 영역이다.
도 25의 (B)에 기판(291) 측의 구성을 모식적으로 나타낸 사시도를 나타내었다. 기판(291) 위에는 회로부(282)와, 회로부(282) 위의 화소 회로부(283)와, 화소 회로부(283) 위의 화소부(103)가 적층되어 있다. 또한 기판(291) 위에서 화소부(103)와 중첩되지 않은 부분에 FPC(290)와 접속하기 위한 단자부(285)(FPC 단자부라고 기재하는 경우가 있음)가 제공되어 있다. 단자부(285)와 회로부(282)는 복수의 배선으로 구성되는 배선부(286)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.
화소부(103)는 주기적으로 배열된 복수의 화소(150)를 갖는다. 도 25의 (B)의 오른쪽에 하나의 화소(150)의 확대도를 나타내었다. 화소(150)는 발광색이 상이한 부화소(110)를 갖는다. 도 25의 (B)에 나타낸 바와 같이, 복수의 발광 디바이스를 스트라이프 배열로 레이아웃할 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 갖는 화소 회로(283a)를 갖는다.
하나의 화소 회로(283a)는 하나의 화소(150)에 포함되는 발광 디바이스의 발광을 제어하는 회로이다. 하나의 화소 회로(283a)는 하나의 발광 디바이스의 발광을 제어하는 회로가 3개 제공되는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어 화소 회로(283a)는 하나의 발광 디바이스마다 하나의 선택 트랜지스터와, 하나의 전류 제어용 트랜지스터(구동 트랜지스터)와, 용량 소자를 적어도 갖는 구성으로 할 수 있다. 이때 선택 트랜지스터의 게이트에는 게이트 신호가, 소스 및 드레인 중 한쪽에는 소스 신호가 각각 입력된다. 이로써 액티브 매트릭스형 표시 장치가 실현된다.
회로부(282)는 화소 회로부(283)의 각 화소 회로(283a)를 구동하는 회로를 갖는다. 예를 들어 게이트선 구동 회로 및 소스선 구동 회로 중 한쪽 또는 양쪽을 갖는 것이 바람직하다. 이 이외에, 연산 회로, 메모리 회로, 및 전원 회로 등 중 적어도 하나를 가져도 좋다.
FPC(290)는 외부로부터 회로부(282)에 비디오 신호 또는 전원 전위 등을 공급하기 위한 배선으로서 기능한다. 또한 FPC(290) 위에 IC가 실장되어 있어도 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% 미만으로, 바람직하게는 50% 이상 95% 이하로, 더 바람직하게는 60% 이상 95% 이하로 할 수 있다. 또한 화소(150)를 매우 높은 밀도로 레이아웃할 수 있고, 화소부(103)의 정세도를 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 화소부(103)에는 2000ppi 이상, 바람직하게는 3000ppi 이상, 더 바람직하게는 5000ppi 이상, 더 바람직하게는 6000ppi 이상이고, 20000ppi 이하 또는 30000ppi 이하의 정세도로 화소(150)가 레이아웃되는 것이 바람직하다.
이러한 표시 모듈(280)은 매우 고정세하기 때문에, 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 또는 안경형 AR용 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 렌즈를 통하여 표시 모듈(280)의 표시부를 시인하는 구성이어도, 표시 모듈(280)은 밀도가 매우 높은 화소부(103)를 갖기 때문에, 렌즈로 표시부가 확대되어도 화소가 시인되지 않고, 몰입감이 높은 표시를 수행할 수 있다. 또한 표시 모듈(280)은 이에 한정되지 않고, 비교적 소형의 표시부를 갖는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 손목시계 등의 장착형 전자 기기의 표시부에 적합하게 사용할 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 12)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 전자 기기에 대하여 도 26 및 도 27을 사용하여 설명한다.
본 실시형태의 전자 기기는 표시부에 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 갖는다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 고정세화 및 고해상도화가 용이하다. 따라서 다양한 전자 기기의 표시부에 사용할 수 있다.
전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치, 데스크톱형 또는 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 컴퓨터용 등의 모니터, 디지털 사이니지, 파칭코기 등의 대형 게임기 등 비교적 큰 화면을 갖는 전자 기기 이외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등이 있다.
특히 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 정세도를 높일 수 있기 때문에, 비교적 작은 표시부를 갖는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 전자 기기로서는 예를 들어 손목시계형 및 팔찌형 정보 단말기(웨어러블 기기), 그리고 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 안경형 AR용 기기, 및 MR용 기기 등, 두부에 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) 등 매우 높은 해상도를 갖는 것이 바람직하다. 특히 4K, 8K, 또는 그 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 갖는 표시 장치를 사용함으로써, 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, 전기장, 전류, 전압, 전력, 방사선, 유량, 습도, 경사도, 진동, 냄새, 또는 적외선을 측정하는 기능을 갖는 것)를 가져도 좋다.
본 실시형태의 전자 기기는 다양한 기능을 가질 수 있다. 예를 들어 다양한 정보(정지 화상, 동영상, 텍스트 화상 등)를 표시부에 표시하는 기능, 터치 패널 기능, 달력, 날짜, 또는 시각 등을 표시하는 기능, 다양한 소프트웨어(프로그램)를 실행하는 기능, 무선 통신 기능, 기록 매체에 기록된 프로그램 또는 데이터를 판독하는 기능 등을 가질 수 있다.
도 26의 (A)에 텔레비전 장치의 일례를 나타내었다. 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)에 화소부(7000)가 제공되어 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 26의 (A)에 나타낸 텔레비전 장치(7100)는 하우징(7101)이 갖는 조작 스위치 및 별체의 리모트 컨트롤러(7111)에 의하여 조작할 수 있다. 또는 화소부(7000)에 터치 센서를 가져도 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 갖는 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 갖는 구성으로 한다. 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 수신자들 사이 등)의 정보 통신을 수행할 수도 있다.
도 26의 (B)에 노트북형 퍼스널 컴퓨터의 일례를 나타내었다. 노트북형 퍼스널 컴퓨터(7200)는 하우징(7211), 키보드(7212), 포인팅 디바이스(7213), 외부 접속 포트(7214) 등을 갖는다. 하우징(7211)에 화소부(7000)가 제공되어 있다.
화소부(7000)에 본 발명의 일 형태의 화소부(103)를 적용할 수 있다.
도 26의 (C), (D)에 디지털 사이니지의 일례를 나타내었다.
도 26의 (C)에 나타낸 디지털 사이니지(7300)는 하우징(7301), 화소부(7000), 및 스피커(7303) 등을 갖는다. 또한 LED 램프, 조작 키(전원 스위치 또는 조작 스위치를 포함함), 접속 단자, 각종 센서, 마이크로폰 등을 가질 수 있다.
도 26의 (D)는 원주상 기둥(7401)에 제공된 디지털 사이니지(7400)이다. 디지털 사이니지(7400)는 기둥(7401)의 곡면을 따라 제공된 화소부(7000)를 갖는다.
도 26의 (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 선전(宣傳) 효과를 높일 수 있다.
화소부(7000)에 터치 패널을 적용함으로써, 화소부(7000)에 화상 또는 동영상을 표시할 뿐만 아니라, 사용자가 직관적으로 조작할 수 있어 바람직하다. 또한 노선 정보 또는 교통 정보 등의 정보를 제공하기 위한 용도로 사용하는 경우에는 직관적인 조작에 의하여 사용성을 높일 수 있다.
또한 도 26의 (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 연계 가능한 것이 바람직하다. 예를 들어 화소부(7000)에 표시되는 광고의 정보를, 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)의 화면에 표시시킬 수 있다. 또한 정보 단말기(7311) 또는 정보 단말기(7411)를 조작함으로써, 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)으로 한 게임을 실행시킬 수도 있다. 이로써, 불특정 다수의 사용자가 동시에 게임에 참가하여 즐길 수 있다.
도 27의 (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 갖는다. 표시부(6502)는 터치 패널 기능을 갖는다.
표시부(6502)에 본 발명의 일 형태의 화소부(103)를 적용할 수 있다.
도 27의 (B)는 하우징(6501)의 마이크로폰(6506) 측의 단부를 포함하는 단면도이다.
하우징(6501)의 표시면 측에는 투광성을 갖는 보호 부재(6510)가 제공되고, 하우징(6501)과 보호 부재(6510)로 둘러싸인 공간 내에 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 터치 센서 패널(6513), 인쇄 기판(6517), 배터리(6518) 등이 배치된다.
보호 부재(6510)에는 표시 패널(6511), 광학 부재(6512), 및 터치 센서 패널(6513)이 접착층(도시하지 않았음)에 의하여 고정되어 있다.
표시부(6502)보다 외측의 영역에서 표시 패널(6511)의 일부가 접히고, 이 접힌 부분에 FPC(6515)가 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.
14a: 발광 방향, 14: 절연층, 15: 콘택트 홀, 103: 화소부, 110R: 부화소, 110G: 부화소, 110B: 부화소, 111: 하부 전극, 112: 유기 화합물층, 113: 공통 전극, 151a: 제 1 배선층, 151b: 제 2 배선층, 151: 보조 배선, 152: 개구, 153a: 제 3 배선층, 153b: 제 4 배선층, 154: 브리지 배선
Claims (10)
- 표시 장치로서,
제 1 하부 전극과, 상기 제 1 하부 전극 위에 위치하는 제 1 발광층과, 상기 제 1 발광층 위에 위치하는 제 1 전하 발생층과, 상기 제 1 전하 발생층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와,
상기 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와,
제 2 하부 전극과, 상기 제 2 하부 전극 위에 위치하는 제 3 발광층과, 상기 제 3 발광층 위에 위치하는 제 2 전하 발생층과, 상기 제 2 전하 발생층 위에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와,
상기 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과,
상기 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고,
상기 제 1 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 상기 제 2 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고,
상기 제 3 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 상기 제 4 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고,
상기 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고,
상기 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 상기 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고,
상기 제 2 배선층은 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖는, 표시 장치. - 표시 장치로서,
제 1 하부 전극과, 상기 제 1 하부 전극 위에 위치하는 제 1 발광층과, 상기 제 1 발광층 위에 위치하는 제 1 전하 발생층과, 상기 제 1 전하 발생층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와,
상기 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와,
제 2 하부 전극과, 상기 제 2 하부 전극 위에 위치하는 제 3 발광층과, 상기 제 3 발광층 위에 위치하는 제 2 전하 발생층과, 상기 제 2 전하 발생층 위에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와,
상기 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과,
상기 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고,
상기 제 1 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 상기 제 2 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고,
상기 제 3 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 상기 제 4 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고,
상기 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고,
상기 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 상기 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고,
상기 제 1 배선층은 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖고,
상기 제 1 하부 전극, 상기 제 2 하부 전극, 및 상기 제 2 배선층은 각각 상기 절연층 위에 위치하는 영역을 갖는, 표시 장치. - 표시 장치로서,
제 1 하부 전극과, 상기 제 1 하부 전극 위에 위치하는 제 1 발광층과, 상기 제 1 발광층 위에 위치하는 제 1 전하 발생층과, 상기 제 1 전하 발생층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와,
상기 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와,
제 2 하부 전극과, 상기 제 2 하부 전극 위에 위치하는 제 3 발광층과, 상기 제 3 발광층 위에 위치하는 제 2 전하 발생층과, 상기 제 2 전하 발생층 위에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와,
상기 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과,
상기 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고,
상기 제 1 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 상기 제 2 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고,
상기 제 3 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 상기 제 4 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고,
상기 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고,
상기 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 상기 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고,
상기 제 1 배선층 및 상기 제 2 배선층은 각각 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖고,
상기 제 1 하부 전극, 상기 제 2 하부 전극, 및 상기 제 2 배선층은 각각 상기 절연층 위에 위치하는 영역을 갖고,
상기 제 2 배선층의 폭은 상기 제 1 배선층의 폭보다 작은, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 전하 발생층 및 상기 제 2 전하 발생층은 각각 리튬과 산소를 포함한 무기 화합물을 갖는, 표시 장치. - 표시 장치로서,
제 1 하부 전극과, 상기 제 1 하부 전극 위에 위치하는 제 1 발광층과, 상기 제 1 발광층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와,
상기 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와,
제 2 하부 전극과, 상기 제 2 하부 전극 위에 위치하는 제 3 발광층과, 상기 제 3 발광층에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와,
상기 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과,
상기 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고,
상기 제 1 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 상기 제 2 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고,
상기 제 3 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 상기 제 4 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고,
상기 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고,
상기 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 상기 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고,
상기 제 2 배선층은 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖는, 표시 장치. - 표시 장치로서,
제 1 하부 전극과, 상기 제 1 하부 전극 위에 위치하는 제 1 발광층과, 상기 제 1 발광층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와,
상기 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와,
제 2 하부 전극과, 상기 제 2 하부 전극 위에 위치하는 제 3 발광층과, 상기 제 3 발광층 위에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와,
상기 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과,
상기 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고,
상기 제 1 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 상기 제 2 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고,
상기 제 3 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 상기 제 4 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고,
상기 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고,
상기 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 상기 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고,
상기 제 1 배선층은 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖고,
상기 제 1 하부 전극, 상기 제 2 하부 전극, 및 상기 제 2 배선층은 각각 상기 절연층 위에 위치하는 영역을 갖는, 표시 장치. - 표시 장치로서,
제 1 하부 전극과, 상기 제 1 하부 전극 위에 위치하는 제 1 발광층과, 상기 제 1 발광층 위에 위치하는 제 2 발광층을 갖는 제 1 발광 디바이스와,
상기 제 1 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 1 컬러 필터와,
제 2 하부 전극과, 상기 제 2 하부 전극 위에 위치하는 제 3 발광층과, 상기 제 3 발광층 위에 위치하는 제 4 발광층을 갖는 제 2 발광 디바이스와,
상기 제 2 발광 디바이스와 중첩되도록 위치하는 제 2 컬러 필터와,
상기 제 1 발광 디바이스와 상기 제 2 발광 디바이스에 포함되는 공통 전극과,
상기 공통 전극에 전기적으로 접속된 보조 배선을 갖고,
상기 제 1 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 상기 제 2 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고,
상기 제 3 발광층의 발광 재료가 나타내는 색은 상기 제 4 발광층의 발광 재료가 나타내는 색과 다르고,
상기 보조 배선은 제 1 배선층과 제 2 배선층을 갖고,
상기 제 2 배선층은 절연층의 콘택트 홀을 통하여 상기 제 1 배선층에 전기적으로 접속되고,
상기 제 1 배선층 및 상기 제 2 배선층은 각각 상면에서 보았을 때 격자 형상을 갖고,
상기 제 1 하부 전극, 상기 제 2 하부 전극, 및 상기 제 2 배선층은 각각 상기 절연층 위에 위치하는 영역을 갖고,
상기 제 2 배선층의 폭은 상기 제 1 배선층의 폭보다 작은, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 하부 전극의 단부 및 상기 제 2 하부 전극의 단부는 각각 테이퍼를 갖는, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 발광층 및 상기 제 2 발광층을 갖는 유기 화합물층의 단부면의 테이퍼각은 45° 이상 90° 미만인, 표시 장치. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 발광층 및 상기 제 4 발광층을 갖는 유기 화합물층의 단부면의 테이퍼각은 45° 이상 90° 미만인, 표시 장치.
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| Title |
|---|
| B. Lamprecht et al., "Organic optoelectronic device fabrication using standard UV photolithography" phys. stat. sol. (RRL) 2, No.1, p.16-18 (2008) |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPWO2023042027A1 (ko) | 2023-03-23 |
| WO2023042027A1 (ja) | 2023-03-23 |
| CN117917187A (zh) | 2024-04-19 |
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