TW202236665A - 顯示裝置以及顯示裝置的製造方法 - Google Patents

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山崎舜平
瀬尾哲史
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日商半導體能源研究所股份有限公司
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Abstract

提供一種清晰度高的顯示裝置或一種開口率高的顯示裝置,包括:第一發光元件;以及第二發光元件。第一發光元件及第二發光元件中分別依次層疊有第一及第二像素電極、第一及第二發光層及共用電極。在第一發光元件與第二發光元件之間的區域中包括第一層及第二層。第一層與第二發光層重疊並包含與第一發光層相同的材料。第二層與第一發光層重疊並包含與第二發光層相同的材料。在第一發光元件與第二發光元件之間的區域中,第一發光層的端部與第一層的端部對置,并且第二發光層的端部與第二層的端部對置。

Description

顯示裝置以及顯示裝置的製造方法
本發明的一個實施方式係關於一種顯示裝置。本發明的一個實施方式係關於一種顯示裝置的製造方法。
注意,本發明的一個實施方式不侷限於上述技術領域。作為本說明書等所公開的本發明的一個實施方式的技術領域的一個例子,可以舉出半導體裝置、顯示裝置、發光裝置、蓄電裝置、記憶體裝置、電子裝置、照明設備、輸入裝置、輸入輸出裝置、上述裝置的驅動方法或者上述裝置的製造方法。半導體裝置是指能夠藉由利用半導體特性而工作的所有裝置。
近年來,高清晰顯示面板被需求。作為被需求高清晰顯示面板的設備,例如可以舉出智慧手機、平板終端、筆記本型電腦等。另外,電視機、顯示器裝置等固定式顯示器裝置也隨著高解析度化被需求高清晰化。另外,作為需求最高的清晰度的設備,例如,可以舉出應用於虛擬實境(VR:Virtual Reality)或擴增實境(AR:Augmented Reality)的設備。
此外,作為可以應用於顯示面板的顯示裝置,典型地可以舉出液晶顯示裝置、具備有機EL(Electro Luminescence:電致發光)元件或發光二極體(LED:Light Emitting Diode)等發光元件的發光裝置、以電泳方式等進行顯示的電子紙等。
例如,專利文獻1公開了使用有機EL元件的應用於VR的顯示裝置的例子。
[專利文獻1]國際公開第2018/087625號
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種清晰度高的顯示裝置。本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種開口率高的顯示裝置。本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種亮度高的顯示裝置。本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種對比度高的顯示裝置。本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種可靠性高的顯示裝置。
本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種具有新穎結構的顯示裝置。本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種新穎顯示裝置的製造方法。本發明的一個實施方式的目的之一是提供一種以高良率製造上述顯示裝置的方法。本發明的一個實施方式的目的之一是至少改善習知技術的問題中的至少一個。
注意,這些目的的記載不妨礙其他目的的存在。注意,本發明的一個實施方式並不需要實現所有上述目的。另外,可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載衍生上述以外的目的。
本發明的一個實施方式是一種顯示裝置,包括第一發光元件以及第二發光元件。第一發光元件中依次層疊有第一像素電極、第一發光層及共用電極。第二發光元件中依次層疊有第二像素電極、第二發光層及共用電極。在第一發光元件與第二發光元件之間的區域中包括第一層及第二層。第一層與第二發光層重疊並包含與第一發光層相同的材料。第二層與第一發光層重疊並包含與第二發光層相同的材料。在第一發光元件與第二發光元件之間的區域中,第一發光層的端部與第一層的端部對置。在第一發光元件與第二發光元件之間的區域中,第二發光層的端部與第二層的端部對置。
本發明的另一個實施方式是一種顯示裝置,包括第一發光元件以及第二發光元件。第一發光元件中依次層疊有第一像素電極、第一發光層、第一中間層、第三發光層及共用電極。第二發光元件中依次層疊有第二像素電極、第二發光層、第二中間層、第四發光層及共用電極。在第一發光元件與第二發光元件之間包括第一層、第二層、第三層及第四層。第一層與第二發光層、第二中間層及第四發光層重疊並包含與第一發光層相同的材料。第二層與第一發光層、第一中間層及第三發光層重疊並包含與第二發光層相同的材料。第三層與第一層重疊並包含與第三發光層相同的材料。第四層與第二層重疊並包含與第四發光層相同的材料。在第一發光元件與第二發光元件之間的區域中,第一發光層的端部與第一層的端部對置。在第一發光元件與第二發光元件之間的區域中,第二發光層的端部與第二層的端部對置。在第一發光元件與第二發光元件之間的區域中,第三發光層的端部與第三層的端部對置。在第一發光元件與第二發光元件之間的區域中,第四發光層的端部與第四層的端部對置。
在上述顯示裝置中,較佳的是,第一發光層及第三發光層包含相同材料,並且第二發光層及第四發光層包含相同材料。
在上述任意個顯示裝置中,較佳為還包括樹脂層。該樹脂層較佳為位於第一發光元件與第二發光元件之間的區域中。較佳的是,第一發光層的端部與第一層的端部隔著樹脂層相對,並且第二發光層的端部與第二層的端部隔著樹脂層相對。
在上述任意個顯示裝置中,較佳為還包括第一絕緣層。該第一絕緣層較佳為位於第一發光元件與第二發光元件之間的區域中。較佳的是,第一絕緣層接觸於第一發光層的端部、第二發光層的端部、第一層的端部及第二層的端部。
另外,本發明的另一個實施方式是一種顯示裝置的製造方法,包括:排列地形成第一像素電極及第二像素電極的第一製程;使用第一金屬遮罩在第一像素電極上形成島狀第一發光層的第二製程;使用第二金屬遮罩在第二像素電極上以重疊於第一發光層的端部的方式形成島狀第二發光層的第三製程;在第一像素電極與第二像素電極之間的區域中藉由蝕刻分別分割第一發光層及第二發光層的第四製程;以及覆蓋第一發光層及第二發光層形成共用電極的第五製程。
在上述方法中,在第四製程之後且第五製程之前還包括在藉由蝕刻形成的狹縫內形成樹脂層的第六製程。
在上述方法中,作為樹脂層較佳為使用感光性有機樹脂。
在上述任意個方法中,在第四製程之後且第六製程之前較佳為還包括以接觸於藉由蝕刻露出的第一發光層的側面、第二發光層的側面的方式形成第一絕緣層的第七製程。
在上述方法中,作為第一絕緣層較佳為使用藉由原子層沉積法形成的無機絕緣膜。
根據本發明的一個實施方式,可以提供一種清晰度高的顯示裝置。另外,根據本發明的一個實施方式,可以提供一種開口率高的顯示裝置。另外,根據本發明的一個實施方式,可以提供一種亮度高的顯示裝置。另外,根據本發明的一個實施方式,可以提供一種對比度高的顯示裝置。另外,根據本發明的一個實施方式,可以提供一種可靠性高的顯示裝置。
根據本發明的一個實施方式,可以提供一種具有新穎結構的顯示裝置。另外,根據本發明的一個實施方式,可以提供一種新穎顯示裝置的製造方法。另外,根據本發明的一個實施方式,可以提供一種以高良率製造上述顯示裝置的方法。根據本發明的一個實施方式,可以至少改善習知技術的問題中的至少一個。
注意,這些效果的記載不妨礙其他效果的存在。注意,本發明的一個實施方式並不需要具有所有上述效果。另外,可以從說明書、圖式、申請專利範圍等的記載衍生上述以外的效果。
以下,參照圖式對實施方式進行說明。但是,所屬技術領域的通常知識者可以很容易地理解一個事實,就是實施方式可以以多個不同形式來實施,其方式和詳細內容可以在不脫離本發明的精神及其範圍的條件下被變換為各種各樣的形式。因此,本發明不應該被解釋為僅侷限在以下所示的實施方式所記載的內容中。
注意,在以下說明的發明的結構中,在不同的圖式之間共同使用相同的元件符號來表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略其重複說明。此外,當表示具有相同功能的部分時有時使用相同的陰影線,而不特別附加元件符號。
注意,在本說明書所說明的各個圖式中,有時為了明確起見,誇大表示各組件的大小、層的厚度、區域。因此,本發明並不侷限於圖式中的尺寸。
在本說明書等中使用的“第一”、“第二”等序數詞是為了避免組件的混淆而附記的,而不是為了在數目方面上進行限定的。
在本說明書等中,“膜”和“層”可以相互調換。例如,有時可以將“導電層”變換為“導電膜”。此外,例如,有時可以將“絕緣層”變換為“絕緣膜”。
注意,在本說明書中,EL層是指設置在發光元件的一對電極之間且至少包括發光物質的層(也稱為發光層)或包括發光層的疊層體。
在本說明書等中,顯示裝置的一個實施方式的顯示面板是指能夠在顯示面顯示(輸出)影像等的面板。因此,顯示面板是輸出裝置的一個實施方式。
此外,在本說明書等中,有時將在顯示面板的基板上安裝有例如FPC(Flexible Printed Circuit:軟性印刷電路)或TCP(Tape Carrier Package:捲帶式封裝)等連接器的結構或在基板上以COG(Chip On Glass:晶粒玻璃接合)方式等直接安裝IC(Integrated Circuit:積體電路)的結構稱為顯示面板模組或顯示模組,或者也簡稱為顯示面板等。
實施方式1 在本實施方式中,說明本發明的一個實施方式的顯示裝置的結構例子及顯示裝置的製造方法例子。
本發明的一個實施方式是包括發光元件(也稱為發光器件)的顯示裝置。顯示裝置至少包括發光顏色不同的兩個發光元件。發光元件各自包括一對電極與該一對電極間的EL層。發光元件較佳為有機EL元件(有機電場發光元件)。發射不同顏色的兩個以上的發光元件各自包括包含不同材料的EL層。例如,藉由包括分別發射紅色(R)、綠色(G)或藍色(B)的光的三種發光元件,可以實現全彩色顯示裝置。
在此,已知當在發光顏色不同的發光元件間分別形成EL層的一部分或全部時,藉由使用高精細金屬遮罩(以下也記為FMM:Fine Metal Mask)等陰影遮罩的蒸鍍法進行形成。然而,該方法不容易實現顯示裝置的高清晰化及高開口率化,因為因FMM的精度、FMM與基板的錯位、FMM的撓曲、以及蒸氣的散射等所導致的沉積的膜的輪廓變大等各種影響而島狀有機膜的形狀及位置不同於設計。因此,已進行如下措施:藉由採用Pentile排列等特殊像素排列方式等而類比地提高清晰度(也被稱為像素密度)。
在使用FMM的製造方法中,為了儘量實現高清晰化、高開口率化,可以以相鄰的兩個島狀有機膜的一部分重疊的方式進行形成。由此,與不重疊兩個島狀有機膜的情況相比,可以大幅度縮小發光區域間的距離。然而,當重疊地形成相鄰的兩個島狀有機膜時,在相鄰的兩個發光元件間有時經過重疊地形成的有機膜發生電流洩漏,而導致非意圖的發光。由此,導致亮度下降、對比度下降等,而顯示品質下降。另外,由於洩漏電流而功耗效率、功耗等下降。
於是,在本發明的一個實施方式中,以相鄰的兩個發光元件間的各有機膜的一部分彼此重疊的方式使用FMM分別形成各有機膜。明確而言,使用FMM分別形成至少包含發光有機化合物的層(也稱為發光層)。此時,構成發光元件的其他有機膜也可以使用共同的膜,不需分別形成。在相鄰的兩個發光元件間的區域中,有層疊了至少兩種發光層與其他有機膜的有機疊層膜。然後,藉由光微影法對位於該有機疊層膜中的相鄰的兩個發光元件間的部分進行蝕刻,由此分割該有機疊層膜。由此,可以在相鄰的兩個發光元件間截斷電流的洩漏路徑(洩漏通道)。由此,可以實現亮度的提高、對比度的提高、功率效率的提高或者功耗的降低等。
再者,為了保護由於蝕刻露出的有機疊層膜的側面,較佳為形成絕緣層。由此,可以提高顯示裝置的可靠性。
如此,根據本發明的一個實施方式可以實現集成地配置有微細發光元件的顯示裝置。例如無需採用Pentile方式等的特殊像素排列方式類比地提高清晰度,由此可以實現採用將R、G、B分別排列成一列的所謂的條紋排列且具有300ppi以上、500ppi以上、700ppi以上或1000ppi以上的清晰度的顯示裝置。並且,可以實現具有15%以上、20%以上、甚至為30%以上,且低於100%的有效發光面積比(開口率)的顯示裝置。
另外,根據本發明的一個實施方式可以以高精度製造微型發光元件,所以可以實現複雜的像素排列方法。例如,除了條紋排列之外,還可以採用S條紋排列、拜耳排列、Delta排列等各種排列方法。
在本說明書等中,有效發光面積比是指相對於從顯示裝置的像素反復間距算出的一個像素的面積的可視為一個像素內的發光區域的區域的面積之比率。
以下參照圖式說明本發明的一個實施方式的顯示裝置的更具體的結構例子及製造方法例子。
[結構例子1] 圖1A示出本發明的一個實施方式的顯示裝置100的俯視示意圖。顯示裝置100包括呈現紅色光的多個發光元件110R、呈現綠色光的多個發光元件110G及呈現藍色光的多個發光元件110B。在圖1A中,為了簡單地區別各發光元件,對各發光元件的發光區域內附上R、G、B的符號。
發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B都以矩陣狀排列。圖1A示出發射相同顏色的發光元件在一個方向上排列的所謂的條紋排列。注意,發光元件的排列方法不侷限於此,可以使用S條紋排列、Delta排列、拜耳排列或鋸齒形(zigzag)排列等排列方法,也可以使用Pentile排列。
發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B在X方向上排列。另外,發射相同顏色的發光元件在與X方向交叉的Y方向上排列。
作為發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B,較佳為使用OLED(Organic Light Emitting Diode:有機發光二極體)或QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode:量子點發光二極體)等EL元件。作為EL元件含有的發光物質,可以舉出發射螢光的物質(螢光材料)、發射磷光的物質(磷光材料)、呈現熱活化延遲螢光的物質(熱活化延遲螢光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料)等。作為EL元件所包含的發光物質,除了有機化合物之外還可以使用無機化合物(量子點材料等)。
圖1B是對應於圖1A中的點劃線A1-A2的剖面示意圖,圖1C是對應於點劃線B1-B2的剖面示意圖。
圖1B示出發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B的剖面。發光元件110R包括像素電極111R、有機層115、有機層112R、有機層116、有機層114及共用電極113。發光元件110G包括像素電極111G、有機層115、有機層112G、有機層116、有機層114及共用電極113。發光元件110B包括像素電極111B、有機層115、有機層112B、有機層116、有機層114及共用電極113。發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B共通使用有機層114及共用電極113。有機層114也可以說是公共層。
發光元件110R所包括的有機層112R包含至少發射紅色光的發光有機化合物。發光元件110G所包括的有機層112G包含至少發射綠色光的發光有機化合物。發光元件110B所包括的有機層112B包含至少發射藍色光的發光有機化合物。有機層112R、有機層112G及有機層112B各自也可以被稱為發光層。
以下,在說明發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B之間共同的內容時有時稱為發光元件110進行說明。同樣地,在說明有機層112R、有機層112G及有機層112B等用字母進行區別的組件之間共同的內容時,有時用省略字母的符號進行說明。
在各發光元件中位於像素電極與共用電極113之間的疊層膜可以被稱為EL層。
在各發光元件中,有機層115是位於有機層112與像素電極111之間的層。另外,有機層116是位於有機層112與有機層114之間的層。有機層114是位於有機層116與共用電極113之間的層。
有機層115、有機層116及有機層114可以分別獨立包括電子注入層、電子傳輸層、電洞注入層和電洞傳輸層中的一個以上。例如,可以採用如下結構:有機層115具有從像素電極111一側包括電洞注入層及電洞傳輸層的疊層結構,有機層116包括電子傳輸層,並且有機層114包括電子注入層。或者,可以採用如下結構:有機層115具有從像素電極111一側包括電子注入層及電子傳輸層的疊層結構,有機層116包括電洞傳輸層,並且有機層114包括電洞注入層。
注意,關於有機層112、有機層114、有機層115及有機層116等位於發光元件的一對電極間的層,“有機層”包括構成有機EL元件的層的意思,並不需要包含有機化合物。例如,有機層112、有機層114、有機層115及有機層116都可以不包含有機化合物,並可以使用僅包含無機化合物或無機物的膜。
像素電極111R、像素電極111G及像素電極111B都按每個發光元件設置。另外,共用電極113及有機層114設置為各發光元件共通使用的一個層。各像素電極和共用電極113的任一方使用對可見光具有透光性的導電膜且另一方使用具有反射性的導電膜。藉由使各像素電極具有透光性且使共用電極113具有反射性,可以實現底面發射型(底部發射結構)顯示裝置。相對於此,藉由使各像素電極具有反射性且使共用電極113具有透光性,可以實現頂面發射型(頂部發射結構)顯示裝置。另外,藉由使各像素電極及共用電極113的兩者具有透光性,可以實現雙面發射型(雙面發射結構)顯示裝置。
在共用電極113上以覆蓋發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B的方式設置保護層121。保護層121具有防止水等雜質從上方向各發光元件擴散的功能。
相鄰的兩個發光元件間設置有狹縫120。狹縫120相當於對位於相鄰的兩個發光元件間的有機層115、有機層112及有機層116進行了蝕刻的部分。
狹縫120中設置有絕緣層125及樹脂層126。絕緣層125沿著狹縫120的側壁及底面設置。樹脂層126設置在絕緣層125上,具有填充狹縫120的凹部而使該狹縫的頂面平坦化的功能。藉由由樹脂層126使狹縫120的凹部平坦化,可以提高有機層114、共用電極113及保護層121的覆蓋性。另外,狹縫120可以在連接電極111C等外部連接端子的開口部的同時形成,可以無需增大製程而形成它們。另外,狹縫120因為包括絕緣層125及樹脂層126,所以發揮防止像素電極111與共用電極113之間的短路的效果。另外,樹脂層126發揮提高有機層114的密接性的效果。就是說,藉由設置樹脂層126提高有機層114的密接性,所以可以抑制有機層114的膜剝離。另外,絕緣層125以接觸於有機層(例如,有機層115等)的側面的方式設置,所以該有機層可以不與樹脂層126接觸。當該有機層與樹脂層126接觸時,有時因樹脂層126所包含的有機溶劑等而有機層溶解。因此,如本實施方式所示,藉由在有機層與樹脂層126之間設置絕緣層125,可以保護有機層的側面。另外,狹縫120至少具有分割電洞注入層、電洞傳輸層、電子抑制層、發光層、電洞抑制層、電子傳輸層和電子注入層中的任一個或多個的結構,即可。
絕緣層125可以為包含無機材料的絕緣層。作為絕緣層125,可以使用氧化絕緣膜、氮化絕緣膜、氧氮化絕緣膜及氮氧化絕緣膜等無機絕緣膜。絕緣層125可以為單層結構,也可以為疊層結構。作為氧化絕緣膜,可以舉出氧化矽膜、氧化鋁膜、氧化鎂膜、銦鎵鋅氧化物膜、氧化鎵膜、氧化鍺膜、氧化釔膜、氧化鋯膜、氧化鑭膜、氧化釹膜、氧化鉿膜及氧化鉭膜等。作為氮化絕緣膜,可以舉出氮化矽膜及氮化鋁膜等。作為氧氮化絕緣膜,可以舉出氧氮化矽膜、氧氮化鋁膜等。作為氮氧化絕緣膜,可以舉出氮氧化矽膜、氮氧化鋁膜等。尤其是,藉由將利用ALD法形成的氧化鋁膜、氧化鉿膜、氧化矽膜等無機絕緣膜用於絕緣層125,可以形成針孔較少且保護EL層功能優異的絕緣層125。
在本說明書等中,“氧氮化物”是指在其組成中氧含量多於氮含量的材料,而“氮氧化物”是指在其組成中氮含量多於氧含量的材料。例如,“氧氮化矽”是指在其組成中氧含量多於氮含量的材料,而“氮氧化矽”是指在其組成中氮含量多於氧含量的材料。
絕緣層125可以利用濺射法、CVD法、PLD法、ALD法等形成。較佳的是,絕緣層125利用覆蓋性優異的ALD法形成。
作為樹脂層126,可以適合使用包含有機材料的絕緣層。例如,作為樹脂層126可以使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、亞胺樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂、矽酮樹脂、矽氧烷樹脂、苯并環丁烯類樹脂、酚醛樹脂及上述樹脂的前驅物等。另外,作為樹脂層126,也可以使用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普魯蘭、水溶性纖維素或者醇可溶性聚醯胺樹脂等有機材料。另外,作為樹脂層126,也可以使用感光性樹脂。作為感光性樹脂也可以使用光阻劑。作為感光性樹脂也可以使用正型材料或負型材料。另外,也可以藉由作為樹脂層126使用被著色的材料(例如,包含黑色顏料的材料等)來附加遮蔽來自相鄰的像素的雜散光而抑制混色的功能。另外,也可以藉由在絕緣層125與樹脂層126之間設置反射膜(例如,包含選自銀、鈀、銅、鈦和鋁等中的一個或多個的金屬膜)來附加使上述反射膜反射發光層所發射的光而提高光提取效率的功能。
樹脂層126的頂面越為平坦越好,但有時為平緩的曲面形狀。圖1B等示出樹脂層126的頂面為具有凹部及凸部的波形形狀的例子,但不侷限於此。例如,樹脂層126的頂面可以為凸面、凹面或者平面。
作為保護層121也可以使用無機絕緣膜與有機絕緣膜的疊層膜。例如,較佳為在一對無機絕緣膜間夾持有機絕緣膜。另外,有機絕緣膜較佳為被用作平坦化膜。因此,可以使有機絕緣膜的頂面平坦,所以其上的無機絕緣膜的覆蓋性提高,由此可以提高阻擋性。另外,保護層121的頂面變平坦,所以當在保護層121的上方設置結構物(例如,濾色片、觸控感測器的電極或透鏡陣列等)時可以減少起因於下方結構的凹凸形狀的影響,所以是較佳的。
保護層121例如可以具有至少包括無機絕緣膜的單層結構或疊層結構。作為無機絕緣膜,例如可以舉出氧化矽膜、氧氮化矽膜、氮氧化矽膜、氮化矽膜、氧化鋁膜、氧氮化鋁膜、氧化鉿膜等的氧化物膜或氮化物膜。或者,作為保護層121也可以使用銦鎵氧化物、銦鎵鋅氧化物等的半導體材料。
如圖1C所示,可以在相同顏色的發光元件之間也設置狹縫120。如此,藉由在相同顏色的發光元件之間也設置狹縫120,可以適合防止電流藉由相鄰的兩個EL層流過而產生非意圖的發光。由此,可以提高對比度,所以可以實現顯示品質高的顯示裝置。
在Y方向上,也可以將有機層112R、有機層112G或有機層112B形成為帶狀,以便在相同顏色的發光元件間各有機層112R、有機層112G或有機層112B連續。藉由將有機層112R等形成為帶狀,無需用來分割它們的空間,可以縮小發光元件間的非發光區域面積,所以可以提高開口率。
另外,圖1A示出與共用電極113電連接的連接電極111C。連接電極111C被供應用來對共用電極113供應的電位(例如,陽極電位或陰極電位)。連接電極111C設置在發光元件110R等排列的顯示區域的外側。另外,在圖1A中,以虛線表示共用電極113。
連接電極111C可以沿著顯示區域的外周設置。例如,既可以沿著顯示區域的外周的一個邊設置,又可以橫跨顯示區域的外周的兩個以上的邊設置。就是說,在顯示區域的頂面形狀為方形的情況下,連接電極111C的頂面形狀可以為帯狀、L字狀、“冂”字狀(方括號狀)或四角形等。
圖1D是對應於圖1A中的點劃線C1-C2的剖面示意圖。圖1D示出連接電極111C與共用電極113電連接的連接部130。在連接部130中,連接電極111C上隔著有機層114設置有共用電極113。另外,以接觸於連接電極111C的側面的方式設置有絕緣層125,該絕緣層125上設置有樹脂層126。
注意,也可以在連接部130中不設置有機層114。此時,在連接部130中,在連接電極111C上以與連接電極111C接觸的方式設置共用電極113,並且以覆蓋共用電極113的方式設置保護層121。
圖2A、圖2B及圖2C示出沒有設置絕緣層125的情況的例子。
如圖2A及圖2B所示,樹脂層126以接觸於有機層115、有機層112及有機層116的側面的方式設置。另外,如圖2C所示,樹脂層126以接觸於連接電極111C的側面的方式設置。
接下來,詳細說明狹縫120及其附近的合適結構。圖3A是包括圖1B中的發光元件110R的一部分、發光元件110G的一部分及它們之間的區域的剖面示意圖。
如圖3A所示,像素電極111的端部較佳為具有錐形形狀。由此,可以提高有機層115等的步階覆蓋性。注意,在本說明書等中,“物件的端部具有錐形形狀”是指具有如下剖面形狀:在其端部的區域中表面與被形成面所形成的角度為大於0°且小於90°;並且其厚度從端部逐漸地增加。雖然在此示出像素電極111R等具有單層結構的情況,但也可以層疊多個層。
覆蓋像素電極111R設置有有機層115。另外,覆蓋像素電極111G設置有有機層115。上述有機層115藉由由狹縫120分割一連續的膜來形成。
在以狹縫120為准設置有發光元件110R一側,覆蓋有機層115設置有有機層112R。另外,在以狹縫120為准設置有發光元件110G一側,有機層115上設置有層135R。層135R也可以說是將成為有機層112R的膜的一部分被狹縫120分割而留在發光元件110G一側的斷片。
另外,在以狹縫120為准設置有發光元件110G一側,覆蓋有機層115設置有有機層112G。另外,在以狹縫120為准設置有發光元件110R一側,有機層112R上設置有層135G。層135G也可以說是將成為有機層112G的膜的一部分被狹縫120分割而留在發光元件110R一側的斷片。
注意,根據狹縫120的位置及寬度、形成有機層112R的位置、形成有機層112G的位置等有時沒有形成層135R和層135G中的一者或兩者。明確而言,在形成狹縫120之前的有機層112R的端部與形成狹縫120的位置重疊的情況下,有時沒有形成層135R。
覆蓋有機層112R及層135G設置有有機層116。另外,覆蓋有機層112G及層135R設置有有機層116。與有機層115同樣,上述有機層116藉由由狹縫120分割一連續的膜來形成。
絕緣層125設置在狹縫120的內部,並以接觸於一對有機層115的側面、有機層112R的側面、有機層112G的側面、層135R的側面、層135G的側面及一對有機層116的側面的方式設置。另外,絕緣層125以覆蓋基板101的頂面的方式設置。
樹脂層126以接觸於絕緣層125的頂面及側面的方式設置。樹脂層126具有使有機層114的被形成面的凹部平坦化的功能。
覆蓋有機層116、絕緣層125及樹脂層126的頂面依次形成有有機層114、共用電極113及保護層121。注意,有機層114若不需要則可以不設置。
在此,層135R及層135G是位於將成為有機層112R或有機層112G的膜端部的部分。在利用FMM的沉積方法中,有機膜的厚度趨向於越近於端部越變薄,所以層135R及層135G具有比有機層112R或有機層112G薄的部分。層135R及層135G有時薄得在剖面觀察中確認不到。另外,即使層135R或層135G存在,也有時難以在剖面觀察中確認到層135R與有機層112G的境界、層135G與有機層112R的境界。
另一方面,層135R及層135G包含發光化合物(例如,螢光材料、磷光材料或量子點等),因此藉由在平面上照射紫外光或可見光等光,可以得到由於光致發光的發光。藉由使用光學顯微鏡等觀察該發光,可以確認到層135R、層135G存在。明確而言,因為在設置有層135R的部分層135R與有機層112G重疊,所以在向該部分照射紫外光等時確認到來自層135R的光和來自有機層112G的光的兩者。另外,根據來自層135R、層135G的發光的發射光譜、波長、發光顏色等,可以確認到層135R或層135G包含與有機層112R或有機層112G相同的材料。另外,有時還可以推測層135R、層135G所包含的化合物。
注意,在此示出使用FMM分別形成有機層112R及有機層112G並將其他有機層(有機層115、有機層116)形成為一連續的膜的例子,但不侷限於此。例如,有機層115和有機層116中的一者或兩者也可以使用FMM分別形成。此時,狹縫120的附近有時與層135R等同樣地留下有機層115或有機層116的斷片。
圖3B是不包括絕緣層125的情況下的剖面示意圖。樹脂層126以接觸於一對有機層115的側面、有機層112R的側面、有機層112G的側面、層135R的側面、層135G的側面及一對有機層116的側面的方式設置。
此時,有時由於在形成將成為樹脂層126的膜時使用的溶劑而EL層的一部分溶解。因此,在不設置絕緣層125的情況下,作為樹脂層126的溶劑較佳為使用水、或者乙基醇、甲基醇、異丙基醇(IPA)或甘油等醇。注意,不侷限於此,使用不溶解或不容易溶解EL層的溶劑,即可。
在圖3A及圖3B所示的放大圖中說明發光元件110R、發光元件110G及它們之間的區域,但發光元件110R與發光元件110B之間、發光元件110G與發光元件110B之間也具有同樣的結構。
[結構例子2] 與發光層為單層的情況相比,藉由層疊多個發光層,可以在使相等電流流過時得到亮度更高的發光。並且,可以降低得到相等亮度所需的電流密度,所以可以提高可靠性。以下,說明層疊發光層的情況的例子。
圖4A是下面例示出的顯示裝置的剖面示意圖。顯示裝置包括發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B。圖4A所示的發光元件110R、發光元件110G及發光元件110B都是隔著電荷產生層(也稱為中間層)層疊兩個發光層的採用所謂的串聯結構的發光元件。
發光元件110R具有像素電極111R上層疊有有機層115、有機層112R1、有機層116、電荷產生層117、有機層118、有機層112R2、有機層119、有機層114及共用電極113的結構。同樣地,發光元件110G包括像素電極111G、有機層115、有機層112G1、有機層116、電荷產生層117、有機層118、有機層112G2、有機層119、有機層114及共用電極113。另外,發光元件110B包括像素電極111B、有機層115、有機層112B1、有機層116、電荷產生層117、有機層118、有機層112B2、有機層119、有機層114及共用電極113。
相鄰的兩個發光元件間設置有狹縫120。狹縫120以分割設置在兩個像素電極之間的區域中的有機層115至有機層119的疊層結構的方式形成。並且,狹縫120的內部設置有絕緣層125及樹脂層126。注意,也可以不設置絕緣層125。
圖4B是包括圖4A中的發光元件110R的一部分、發光元件110G的一部分及它們之間的區域的剖面示意圖。
在以狹縫120為准設置有發光元件110R一側,有機層115與有機層116之間設置有層135G1。另外,有機層118與有機層119之間設置有層135G2。
在以狹縫120為准設置有發光元件110G一側,有機層115與有機層116之間設置有層135R1。另外,有機層118與有機層119之間設置有層135R2。
層135R1及層135R2都也可以說是將成為有機層112R1或有機層112R2的膜的一部分被狹縫120分割而留在發光元件110G一側的斷片。同樣地,層135G1及層135G2都也可以說是將成為有機層112G1或有機層112G2的膜的一部分被狹縫120分割而留在發光元件110R一側的斷片。
層135R1的側面與有機層112R1的側面隔著樹脂層126(以及絕緣層125)對置。層135R2與有機層112R2、層135G1與有機層112G1以及層135G2與有機層112G2也是同樣的,各側面隔著樹脂層126(以及絕緣層125)對置。
注意,有時沒有設置層135R1、層135R2、層135G1和層135G2中的一個以上。
有機層112R1與層135G1的層疊順序、有機層112R2與層135G2的層疊順序、有機層112G1與層135R1的層疊順序以及有機層112G2與層135R2的層疊順序各自取決於有機層112R1與有機層112G1的層疊順序或者有機層112R2與有機層112G2的層疊順序,其順序沒有限制。
電荷產生層117設置在發光元件所包括的兩個發光層(有機層112R1與有機層112R2)之間。有機層118設置在電荷產生層117與有機層112R2之間。有機層119設置在有機層112R2與有機層114之間。有機層118及有機層119可以分別獨立包括電子注入層、電子傳輸層、電洞注入層和電洞傳輸層中的一個以上。
有機層115至有機層116的疊層結構及有機層118至有機層114的疊層結構都可以被稱為一個發光單元。圖4A等所示的發光元件110可以被稱為具有隔著電荷產生層117層疊有兩個發光單元的串聯結構的發光元件。
[變形例子] 圖5A是圖3A的變形例子。圖5A示出設置覆蓋像素電極的端部的絕緣層131的情況的例子。
絕緣層131具有使有機層115的被形成面平坦化的功能。絕緣層131的端部較佳為具有錐形形狀。此外,藉由在絕緣層131中使用有機樹脂,可以使其表面具有平緩的曲面。因此,可以提高形成在絕緣層131上的膜的覆蓋性。
作為能夠用於絕緣層131的材料,例如可以使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂、矽氧烷樹脂、苯并環丁烯類樹脂、酚醛樹脂及這些樹脂的前驅物等。
如圖5A所示,絕緣層131也可以在與狹縫120重疊的區域中具有凹部。該凹部由於在進行用來形成狹縫120的蝕刻時絕緣層131頂部的一部分被蝕刻而可形成。因為絕緣層125的一部分以嵌入於絕緣層131的該凹部的方式形成,所以可以提高它們的密接性。
狹縫120設置在重疊於絕緣層131的區域。另外,層135R、層135G也設置在重疊於絕緣層131的區域。
圖5B是對上述圖4B還使用絕緣層131的情況的例子。
在圖5B中,狹縫120、層135R1、層135R2、層135G1及層135G2都設置在重疊於絕緣層131的區域。
圖6A及圖6B是在絕緣層131上設置絕緣層132的情況的例子。
絕緣層132隔著絕緣層131重疊於像素電極111的端部。另外,絕緣層132覆蓋絕緣層131的端部設置。另外,絕緣層132具有與像素電極111的頂面接觸的部分。
絕緣層132的端部較佳為具有錐形形狀。由此,可以提高覆蓋絕緣層132的端部設置的EL層等形成在絕緣層132上的膜的步階覆蓋性。
另外,絕緣層132的厚度較佳為比絕緣層131薄。藉由形成較薄的絕緣層132,可以提高形成在絕緣層132上的膜的步階覆蓋性。
作為可用於絕緣層132的無機絕緣材料,例如可以使用氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽、氧化鋁、氧氮化鋁或氧化鉿等氧化物或氮化物。此外,也可以使用氧化釔、氧化鋯、氧化鎵、氧化鉭、氧化鎂、氧化鑭、氧化鈰及氧化釹等。
另外,絕緣層132也可以層疊有包含上述無機絕緣材料的膜。例如,可以採用在氮化矽膜上層疊氧化矽膜或氧氮化矽膜的疊層結構、在氧化鋁膜上層疊氧化矽膜或氧氮化矽膜的疊層結構等。氧化矽膜及氧氮化矽膜是尤其不容易被蝕刻的膜,所以較佳為配置在上側。另外,氮化矽膜及氧化鋁膜是不容易使水、氫、氧等擴散的膜,所以藉由配置在絕緣層131一側而被用作防止從絕緣層131脫離的氣體擴散到發光元件的障壁層。
狹縫120設置在重疊於絕緣層132的區域。另外,層135R、層135G也設置在重疊於絕緣層132的區域。
藉由設置絕緣層132,可以防止在形成狹縫120時絕緣層131的頂面被蝕刻。
圖6B是對上述圖5B還使用絕緣層132的情況的例子。
在圖6B中,狹縫120、層135R1、層135R2、層135G1及層135G2都設置在重疊於絕緣層132的區域。
[結構例子3] 以下說明更具體的結構例子。
圖7A是下面例示出的顯示裝置的剖面示意圖。圖7A示出包括發光元件110R、發光元件110G、發光元件110B及連接部130的區域的剖面。另外,圖7B是放大位於發光元件110R與發光元件110G之間的狹縫120及其附近的剖面示意圖。
在圖7A所示的結構中,由狹縫120分割的有機層112B的一部分(斷片)的層135B設置在發光元件110R附近及發光元件110G附近。
像素電極111的下方設置有導電層161、導電層162及樹脂層163。
導電層161設置在絕緣層105上。導電層161在設置在絕緣層105中的開口中具有貫穿絕緣層105的部分。導電層161被用作電連接位於絕緣層105的下方的佈線、電晶體或電極等(未圖示)與像素電極111的佈線或電極。
導電層161的位於絕緣層105的開口的部分形成有凹部。樹脂層163以填充該凹部的方式設置,被用作平坦化膜。樹脂層163的頂面越為平坦越好,但有時為平緩的曲面形狀。圖7A等示出樹脂層163的頂面為具有凹部及凸部的波形形狀的例子,但不侷限於此。例如,樹脂層163的頂面可以為凸面、凹面或者平面。
導電層161及樹脂層163上設置有導電層162。導電層162被用作電連接導電層161與像素電極111的電極。
在此,在發光元件110為頂面發射型發光元件時,藉由作為導電層162使用對可見光具有反射性的膜且作為像素電極111R使用對可見光具有透過性的膜,可以將導電層162用作反射電極。並且,由於可以還在絕緣層105的開口部(也稱為接觸部)的頂部隔著樹脂層163設置導電層162及像素電極111,所以可以將與接觸部重疊的部分為發光區域。因此,可以提高開口率。
圖7A及圖7B示出樹脂層126的形狀與上述不同的例子。
如圖7B所示,樹脂層126的頂部具有其寬度大於狹縫120的寬度的形狀。如後面所述,絕緣層125將樹脂層126作為蝕刻遮罩被加工,所以殘留被樹脂層126的頂部覆蓋的部分。並且,在顯示裝置的製程中使用的犧牲層145的一部分也因同樣的理由而殘留。明確而言,在狹縫120附近有機層116上設置有犧牲層145。另外,絕緣層125的一部分覆蓋犧牲層145的頂面設置。另外,樹脂層126覆蓋犧牲層145及絕緣層125設置。
此時,絕緣層125的端部及犧牲層145的端部較佳為都具有錐形形狀。由此,可以提高有機層114等的步階覆蓋性。
如圖7A及圖7B所示,層135R、層135G及層135B都接觸於絕緣層125並具有與絕緣層125、犧牲層145及樹脂層126重疊的區域。
[製造方法例子] 以下,參照圖式說明本發明的一個實施方式的顯示裝置的製造方法的一個例子。在此,以上述圖7A所示的顯示裝置為例進行說明。圖8A至圖11C是以下例示出的顯示裝置的製造方法例子的各製程中的剖面示意圖。另外,在圖8A等中的右側還示出連接部130及其附近的剖面示意圖。
構成顯示裝置的薄膜(絕緣膜、半導體膜、導電膜等)可以利用濺射法、化學氣相沉積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸鍍法、脈衝雷射沉積(PLD:Pulsed Laser Deposition)法、原子層沉積(ALD:Atomic Layer Deposition)法等形成。作為CVD法有電漿增強化學氣相沉積(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法或熱CVD法等。此外,作為熱CVD法之一,有有機金屬化學氣相沉積(MOCVD:Metal Organic CVD)法。
此外,構成顯示裝置的薄膜(絕緣膜、半導體膜、導電膜等)可以利用旋塗法、浸漬法、噴塗法、噴墨法、分配器法、網版印刷法、平板印刷法、刮刀(doctor knife)法、狹縫式塗佈法、輥塗法、簾式塗佈法、刮刀式塗佈法等方法形成。
此外,當對構成顯示裝置的薄膜進行加工時,可以利用光微影法等進行加工。除了上述方法以外,還可以利用奈米壓印法、噴砂法、剝離法等對薄膜進行加工。此外,可以利用金屬遮罩等陰影遮罩的沉積方法直接形成島狀的薄膜。
光微影法典型地有如下兩種方法。一個是在要進行加工的薄膜上形成光阻遮罩,藉由蝕刻等對該薄膜進行加工,並去除光阻遮罩的方法。另一個是在沉積感光性薄膜之後,進行曝光及顯影來將該薄膜加工為所希望的形狀的方法。
在光微影法中,作為用於曝光的光,例如可以使用i線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)或將這些光混合了的光。另外,還可以使用紫外光、KrF雷射或ArF雷射等。此外,也可以利用液浸曝光技術進行曝光。此外,作為用於曝光的光,也可以使用極紫外(EUV:Extreme Ultra-violet)光或X射線等。另外,也可以使用電子束代替用於曝光的光。當使用極紫外光、X射線或電子束時,可以進行極其微細的加工,所以是較佳的。注意,在藉由利用電子束等光束進行掃描而進行曝光時,不需要光罩。
作為薄膜的蝕刻方法,可以利用乾蝕刻法、濕蝕刻法及噴砂法等。
〔基板101的準備〕 作為基板101,可以使用至少具有能夠承受後面的熱處理程度的耐熱性的基板。在使用絕緣基板作為基板101的情況下,可以使用玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、陶瓷基板、有機樹脂基板等。此外,還可以使用以矽或碳化矽等為材料的單晶半導體基板或多晶半導體基板、以矽鍺等為材料的化合物半導體基板、SOI基板等半導體基板。
尤其是,基板101較佳為使用在上述半導體基板或絕緣基板上形成有包括電晶體等半導體元件的半導體電路的基板。該半導體電路較佳為例如構成像素電路、閘極線驅動電路(閘極驅動器)、源極線驅動電路(閘極驅動器)等。除此以外,還可以構成運算電路、記憶體電路等。
在基板101的最上部設置絕緣層105。在絕緣層105中設置到達設置在基板101中的電晶體、佈線或電極等的多個開口。該開口可以藉由光微影法形成。
作為絕緣層105可以使用無機絕緣材料或有機絕緣材料。
〔導電層161、樹脂層163、導電層162、像素電極111的形成〕 在絕緣層105上沉積將成為導電層161的導電膜。此時,由於絕緣層105的開口而導電膜中形成凹部。
接著,在該導電膜的凹部上形成樹脂層163。
作為樹脂層163較佳為使用感光性樹脂。此時,先沉積樹脂膜後經過光罩使樹脂膜曝光,然後進行顯影處理,由此可以形成樹脂層163。然後,也可以藉由灰化等對樹脂層163的頂部進行蝕刻,以調整樹脂層163的頂面高度。
另外,當作為樹脂層163使用非感光性樹脂時,在沉積樹脂膜之後藉由灰化等對樹脂膜的頂部進行蝕刻到將成為導電層161的導電膜的表面露出,以使該樹脂層的厚度最合適,由此可以形成樹脂層163。
接著,在將成為導電層161的導電膜及樹脂層163上沉積將成為導電層162的導電膜。然後,藉由光微影法在兩層導電膜上形成光阻遮罩,藉由蝕刻去除導電膜的不需要的部分。然後,去除光阻遮罩,由此可以以同一製程形成導電層161及導電層162。
在此,使用同一光罩以同一製程形成導電層161及導電層162,但也可以使用不同光罩分別形成導電層161及導電層162。
接著,覆蓋導電層161及導電層162形成導電膜,藉由蝕刻去除該導電膜的一部分,由此形成像素電極111及連接電極111C(圖8A)。此時,如圖8A所示,較佳為以包括導電層161及導電層162的方式形成像素電極111及連接電極111C,由此導電層161及導電層162不暴露於形成像素電極111等時的蝕刻氛圍。
〔有機層115的形成〕 接著,在像素電極111上沉積有機層115(圖8B)。有機層115較佳為不使用FMM進行沉積。
注意,也可以使用FMM分別形成有機層115。在此情況下,可以參照後面的有機層112R等的記載。
有機層115可以較佳為利用真空蒸鍍法形成。注意,不侷限於此,也可以利用濺射法或噴墨法等形成。另外,不侷限於此,可以適當地使用上述沉積方法。
〔有機層112R、有機層112G、有機層112B的形成〕 接著,以包括有機層115上且重疊於像素電極111R的區域的方式形成島狀有機層112R。
有機層112R較佳為利用藉由FMM的真空蒸鍍法形成。另外,也可以利用使用FMM的濺射法或噴墨法形成島狀有機層112R。
圖8C示出藉由FMM151R沉積有機層112R的狀況。圖8C示出利用在以被形成面位於下側的方式倒轉基板的狀態下進行沉積的所謂的面朝下(facedown)方式進行沉積的狀況。
在使用FMM的蒸鍍法等中,在多情況下蒸鍍在大於FMM的開口圖案的範圍上。因此,如圖8C中的虛線所示,即使使用其開口圖案與像素電極111R的圖案相同的FMM151R,有機層112R也可被沉積到像素電極111R與相鄰於該像素電極111R的像素電極之間的區域。
接著,使用FMM151G在像素電極111G上形成有機層112G(圖9A)。
與有機層112R同樣,作為有機層112G也可形成擴大到像素電極111G的外側的圖案。其結果是,如圖9A中的區域RG所示,可在有機層112R上形成層疊了有機層112G的部分。
接著,使用FMM151B在像素電極111B上形成有機層112B(圖9B)。
與有機層112R及有機層112G同樣,作為有機層112B也可形成擴大到像素電極111B的外側的圖案。其結果是,如圖9B所示,可形成有機層112R上層疊有有機層112B的區域RB以及有機層112G上層疊有有機層112B的區域GB。
在此,較佳的是,在連接電極111C上不形成有機層112R、有機層112G及有機層112B。
在此,按有機層112R、有機層112G、有機層112B的順序形成,但形成順序不侷限於此。
〔有機層116的形成〕 接著,覆蓋有機層112R、有機層112G及有機層112B形成有機層116(圖9C)。有機層116可以以與有機層115同樣的方法形成。
〔犧牲膜144的形成〕 接著,覆蓋有機層116形成犧牲膜144。
犧牲膜144可以使用對有機層115、有機層112及有機層116的蝕刻處理具有高耐性的膜,亦即蝕刻選擇比大的膜。另外,犧牲膜144可以使用相對於後面說明的犧牲膜146等犧牲膜的蝕刻選擇比大的膜。並且,犧牲膜144尤其較佳為使用可藉由給有機層115、有機層112及有機層116帶來的損傷少的濕蝕刻法去除的膜。
作為犧牲膜144,例如可以適當地使用金屬膜、合金膜、金屬氧化物膜、半導體膜、無機絕緣膜等無機膜。犧牲膜144藉由利用濺射法、蒸鍍法、CVD法、ALD法等各種沉積方法形成。
尤其是,由於ALD法對於被形成層的沉積損傷小,所以直接形成在有機層116上的犧牲膜144較佳為利用ALD法形成。
作為犧牲膜144,例如可以使用金、銀、鉑、鎂、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀、鈦、鋁、釔、鋯及鉭等金屬材料或者包含該金屬材料的合金材料。尤其較佳為使用鋁或銀等低熔點材料。
另外,作為犧牲膜144可以使用銦鎵鋅氧化物(In-Ga-Zn氧化物,也記為IGZO)等金屬氧化物。並且,可以使用氧化銦、銦鋅氧化物(In-Zn氧化物)、銦錫氧化物(In-Sn氧化物)、銦鈦氧化物(In-Ti氧化物)、銦錫鋅氧化物(In-Sn-Zn氧化物)、銦鈦鋅氧化物(In-Ti-Zn氧化物)、銦鎵錫鋅氧化物(In-Ga-Sn-Zn氧化物)等。或者,也可以使用包含矽的銦錫氧化物等。
注意,也可以應用於使用元素M(M為鋁、矽、硼、釔、錫、銅、釩、鈹、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢和鎂中的一種或多種)代替上述鎵的情況。尤其是,M較佳為鎵、鋁和釔中的一種或多種。
另外,作為犧牲膜144可以使用氧化鋁、氧化鉿、氧化矽等氧化物、氮化矽、氮化鋁等氮化物或者氧氮化矽等氧氮化物。這樣的無機絕緣材料可以利用濺射法、CVD法或ALD法等沉積方法形成。
作為犧牲膜144,也可以使用可溶解於至少對位於EL層的最上部的有機層116化學上穩定的溶劑的材料。尤其是,可以將溶解於水或醇的材料適當地用於犧牲膜144。當沉積犧牲膜144時,較佳的是,在溶解於水或醇等溶劑的狀態下以濕式的沉積方法塗佈犧牲膜144,然後進行用來使溶劑蒸發的加熱處理。此時,較佳為在減壓氛圍下進行加熱處理,由此可以在低溫且短時間下去除溶劑,而可以降低給EL層帶來的熱損傷。
作為用來形成犧牲膜144的濕式沉積方法,有旋塗法、浸漬法、噴塗法、噴墨法、分配器法、網版印刷法、平板印刷法、刮刀(doctor knife)法、狹縫式塗佈法、輥塗法、簾式塗佈法、刮刀式塗佈法等。
作為犧牲膜144,可以使用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普魯蘭、水溶性纖維素或者醇可溶性聚醯胺樹脂等有機材料。
〔犧牲膜146的形成〕 接著,在犧牲膜144上形成犧牲膜146。
犧牲膜146是被用作後面對犧牲膜144進行蝕刻時的硬遮罩的膜。另外,在後面的犧牲膜146的加工時,犧牲膜144露出。因此,作為犧牲膜144和犧牲膜146,選擇它們之間的蝕刻選擇比大的膜的組合。由此,可以根據犧牲膜144的蝕刻條件以及犧牲膜146的蝕刻條件而選擇可用作犧牲膜146的膜。
犧牲膜146可以根據犧牲膜144的蝕刻條件以及犧牲膜146的蝕刻條件從各種材料中選擇。例如,可以從可用於上述犧牲膜144的膜中選擇。
例如,作為犧牲膜146可以使用氧化物膜。典型地也可以使用氧化矽、氧氮化矽、氧化鋁、氧氮化鋁、氧化鉿、氧氮化鉿等氧化物膜或氧氮化物膜。
另外,作為犧牲膜146,例如可以使用氮化物膜。明確而言,可以使用氮化矽、氮化鋁、氮化鉿、氮化鈦、氮化鉭、氮化鎢、氮化鎵、氮化鍺等氮化物。
例如,較佳的是,作為犧牲膜144使用利用ALD法形成的氧化鋁、氧化鉿、氧化矽等的無機絕緣材料,作為犧牲膜146使用利用濺射法形成的銦鎵鋅氧化物(也記為In-Ga-Zn氧化物或IGZO)等的含銦的金屬氧化物。或者,作為犧牲膜146較佳為使用鎢、鉬、銅、鋁、鈦及鉭等金屬或者包含該金屬的合金。
另外,作為犧牲膜146也可以使用可用於有機層115、有機層112及有機層116等的有機膜。例如,可以將與用於有機層115、有機層112或有機層116的有機膜相同的膜用於犧牲膜146。藉由使用這種有機膜,可以與有機層115、有機層112、有機層116等共同使用沉積裝置,所以是較佳的。再者,當將後面的犧牲層147作為遮罩對有機層115、有機層112及有機層116等進行蝕刻時可以同時去除該犧牲層147,所以可以簡化製程。
〔光阻遮罩143的形成〕 接著,在犧牲膜146上且與像素電極111R、像素電極111G及像素電極111B重疊的位置分別形成光阻遮罩143(圖10A)。
光阻遮罩143可以使用正型光阻劑材料或負型光阻劑材料等的含有感光性樹脂的光阻劑材料。
在此,當以沒有犧牲膜146的狀態在犧牲膜144上形成光阻遮罩143時,在犧牲膜144中有針孔等缺陷的情況下,有可能因光阻劑材料的溶劑而有機層115、有機層112及有機層116溶解。藉由使用犧牲膜146,可以防止發生這種不良。
注意,在作為光阻劑材料的溶劑使用不溶解有機層115、有機層112及有機層116的材料的情況等下,有時也可以在犧牲膜144上直接形成光阻遮罩143而不使用犧牲膜146。
〔犧牲膜146的蝕刻〕 接著,藉由蝕刻去除犧牲膜146的不被光阻遮罩143覆蓋的一部分,來形成帶狀犧牲層147。
當對犧牲膜146進行蝕刻時,較佳為採用選擇比高的蝕刻條件以防止犧牲膜144被該蝕刻去除。犧牲膜146的蝕刻可以利用濕蝕刻或乾蝕刻進行,但藉由利用乾蝕刻,可以抑制犧牲層147的圖案縮小。
〔光阻遮罩143的去除〕 接著,去除光阻遮罩143。
光阻遮罩143的去除可以利用濕蝕刻或乾蝕刻進行。尤其較佳的是,利用將氧氣體用作蝕刻氣體的乾蝕刻(也稱為電漿灰化)去除光阻遮罩143。
此時,光阻遮罩143的去除由於在有機層116被犧牲膜144覆蓋的狀態下進行,因此有機層115、有機層112及有機層116所受的影響得到抑制。尤其是,在有機層115、有機層112及有機層116暴露於氧時有時給電特性帶來負面影響,所以在進行電漿灰化等利用氧氣體的蝕刻的情況下這是較佳的。另外,在藉由濕蝕刻去除光阻遮罩143的情況下,因為有機層116等不暴露於藥液,所以也可以防止有機層116等溶解。
〔犧牲膜144的蝕刻〕 接著,將犧牲層147用作硬遮罩藉由蝕刻去除犧牲膜144的一部分,來形成犧牲層145(圖10B)。
犧牲膜144的蝕刻可以利用濕蝕刻或乾蝕刻進行,但較佳為利用乾蝕刻,由此可以抑制圖案的縮小。
〔有機層116、有機層112、有機層115的蝕刻〕 接著,藉由蝕刻去除不被犧牲層145的有機層116、有機層112、有機層115的一部分,來形成狹縫120。同時,連接電極111C的頂面也露出。
此時,藉由蝕刻有機層112R、有機層112G及有機層112B的一部分被分割,形成有機層112R的斷片的層135R、有機層112G的斷片的層135G及有機層112B的斷片的層135B。
尤其是,有機層116、有機層112、有機層115的蝕刻較佳為利用使用主要成分中不包含氧的蝕刻氣體的乾蝕刻。由此,可以抑制有機層116、有機層112、有機層115的變質,而可以實現可靠性高的顯示裝置。作為主要成分中不包含氧的蝕刻氣體,例如可以舉出CF 4、C 4F 8、SF 6、CHF 3、Cl 2、H 2O、BCl 3、H 2或者稀有氣體(He等)。另外,可以將上述氣體和不包含氧的稀釋氣體的混合氣體用作蝕刻氣體。
注意,有機層116、有機層112、有機層115的蝕刻不侷限於上述方法,可以利用使用其他氣體的乾蝕刻進行,也可以利用濕蝕刻進行。
另外,在作為有機層116、有機層112、有機層115的蝕刻利用使用含有氧氣體的蝕刻氣體或者氧氣體的乾蝕刻時,可以提高蝕刻速率。由此,可以在將蝕刻速率保持為足夠的速度的狀態下以低功率的條件進行蝕刻,因此可以降低蝕刻所帶來的損傷。並且,可以抑制蝕刻時發生的反應生成物的附著等不良。例如,可以使用對上述主要成分中不包含氧的蝕刻氣體添加氧氣體的蝕刻氣體。
在對有機層116、有機層112、有機層115進行蝕刻時絕緣層105露出。因此,作為絕緣層105較佳為使用對有機層115的蝕刻具有高耐性的膜。注意,在對有機層115進行蝕刻時有時絕緣層105的頂部被蝕刻而不被有機層115的部分薄膜化。
另外,也可以在有機層116、有機層112、有機層115的蝕刻的同時對犧牲層147進行蝕刻。藉由以同一個處理對有機層116、有機層112、有機層115及犧牲層147進行蝕刻,可以簡化製程,而可以減少顯示裝置的製造成本,因此是較佳的。
〔犧牲層的去除〕 接著,去除犧牲層147,使犧牲層145的頂面露出(圖10C)。此時,犧牲層145較佳為殘留。此外,這時點也可以不去除犧牲層147。
〔絕緣膜125f的形成〕 接著,覆蓋犧牲層145及狹縫120沉積絕緣膜125f。
絕緣膜125f被用作防止水等雜質擴散到EL層的障壁層。絕緣膜125f較佳為利用步階覆蓋性優異的ALD法形成,由此可以適當地覆蓋EL層的側面。
絕緣膜125f較佳為使用與犧牲層145相同的材料的膜,由此可以在後面製程中同時進行蝕刻。例如,較佳為將利用ALD法形成的氧化鋁、氧化鉿、氧化矽等無機絕緣材料用於絕緣膜125f及犧牲層145。
注意,可用於絕緣膜125f的材料不侷限於此,可以適當地使用可用於上述犧牲膜144的材料。
〔樹脂層126的形成〕 接著,在重疊於狹縫120的區域中形成樹脂層126(圖11A)。樹脂層126可以以與樹脂層163同樣的方法形成。
在此,示出以其寬度大於狹縫120的寬度的方式形成樹脂層126的情況的例子。
〔絕緣膜125f、犧牲層145的蝕刻〕 接著,藉由蝕刻去除絕緣膜125f及犧牲層145的不被樹脂層126覆蓋的部分,使有機層116的頂面露出。此時,同時在被樹脂層126覆蓋的區域中形成絕緣層125及犧牲層145(圖11B)。
較佳的是,以同一製程對絕緣膜125f及犧牲層145進行蝕刻。尤其是,犧牲層145的蝕刻較佳為藉由給有機層116帶來的蝕刻損傷較低的濕蝕刻進行。例如,較佳為利用使用四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液、稀氫氟酸、草酸、磷酸、乙酸、硝酸或它們的混合液體的濕蝕刻。
或者,較佳為將絕緣膜125f和犧牲層145中的任一者或兩者溶解於水或醇等溶劑而去除。在此,作為可溶解絕緣膜125f及犧牲層145的醇,可以利用乙醇、甲醇、異丙醇(IPA)或甘油等各種醇。
為了在去除絕緣膜125f及犧牲層145之後去除包含在有機層115、有機層112、有機層116內部的水及吸附於表面的水,較佳為進行乾燥處理。例如,較佳為在非活性氣體氛圍或減壓氛圍下進行加熱處理。在加熱處理中,作為基板溫度可以在50℃以上且200℃以下,較佳為在60℃以上且150℃以下,更佳為在70℃以上且120℃以下的溫度下進行。藉由採用減壓氛圍,可以以更低溫進行乾燥,所以是較佳的。
〔有機層114的形成〕 接著,覆蓋有機層116、絕緣層125、犧牲層145及樹脂層126等沉積有機層114。
有機層114可以使用與有機層115等同樣的方法沉積。在利用蒸鍍法沉積有機層114時,也可以以不使有機層114沉積在連接電極111C上的方式使用陰影遮罩沉積。
〔共用電極113的形成〕 接著,以覆蓋有機層114的方式形成共用電極113。
共用電極113可以藉由蒸鍍法或濺射法等的沉積方法形成。或者,也可以層疊藉由蒸鍍法形成的膜與藉由濺射法形成的膜。
共用電極113較佳為以包括沉積有機層114的區域的方式形成。就是說,有機層114的端部可以與共用電極113重疊。共用電極113也可以使用陰影遮罩形成。
在連接部130中,在連接電極111C與共用電極113之間夾持有機層114。此時,作為有機層114較佳為使用電阻儘可能低的材料。或者,藉由儘可能形成得薄,較佳為降低有機層114的厚度方向的電阻。例如,藉由作為有機層114使用厚度為1nm以上且5nm以下,較佳為1nm以上且3nm以下的電子注入性或電洞注入性的材料,有時可以使連接電極111C與共用電極113之間的電阻小到忽略的程度。
〔保護層的形成〕 接著,在共用電極113上形成保護層121(圖11C)。在沉積用於保護層121的無機機絕緣膜時較佳為使用濺射法、PECVD法或ALD法。尤其是,ALD法是步階覆蓋性良好且不容易產生針孔等缺陷的方法,所以是較佳的。另外,在沉積有機絕緣膜時,由於可以在所希望的區域均勻地形成膜,所以較佳為使用噴墨法。
藉由上述製程,可以製造圖7A所示的顯示裝置。
注意,以上示出以其寬度大於狹縫120的寬度的方式形成樹脂層126的情況的例子,但也可以以其寬度與狹縫120的寬度一致的方式形成樹脂層126。
圖12A是在形成絕緣膜125f之後形成樹脂層126這時點的剖面示意圖。
例如,如圖12A所示,藉由形成其寬度大於狹縫120的樹脂層126而然後利用灰化等對樹脂層126的頂部進行蝕刻,可以只在狹縫120的內部形成樹脂層126。此時,較佳為儘可能使樹脂層126的頂面的高度與相鄰的有機層116的頂面的高度一致。由此,可以減少起因於狹縫120的步階,而可以提高有機層114等的步階覆蓋性。
接著,與上述同樣地對絕緣膜125f及犧牲層145進行蝕刻(圖12B)。此時,因為犧牲層145沒有被樹脂層126覆蓋的部分,所以犧牲層145被去除而不殘留斷片。
接著,藉由以與上述同樣的方法形成有機層114、共用電極113及保護層121,可以如圖12C所示那樣製造顯示裝置。
另外,圖12C示出在連接電極111C與共用電極113之間不設置有機層114的情況的例子。因為連接電極111C與共用電極113接觸,所以可以使它們之間的接觸電阻極少,而可以降低功耗。
以上是顯示裝置的製造方法例子的說明。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式2 在本實施方式中,說明本發明的一個實施方式的顯示裝置的結構例子。
本實施方式的顯示裝置可以為高解析度的顯示裝置或大型顯示裝置。因此,例如可以將本實施方式的顯示裝置用作如下裝置的顯示部:具有較大的螢幕的電子裝置諸如電視機、桌上型或膝上型個人電腦、用於電腦等的顯示器、數位看板、彈珠機等大型遊戲機等;數位相機;數位視訊攝影機;數位相框;行動電話機;可攜式遊戲機;智慧手機;手錶型終端;平板終端;可攜式資訊終端;音頻再生裝置。
[發光裝置400] 圖13示出發光裝置400的立體圖,圖14A示出發光裝置400的剖面圖。
顯示裝置400具有貼合基板452與基板451的結構。在圖13中,以虛線表示基板452。
顯示裝置400包括顯示部462、電路464及佈線465等。圖13示出顯示裝置400中安裝有IC473及FPC472的例子。因此,也可以將圖13所示的結構稱為包括顯示裝置400、IC(積體電路)及FPC的顯示模組。
作為電路464,例如可以使用掃描線驅動電路。
佈線465具有對顯示部462及電路464供應信號及電力的功能。該信號及電力從外部經由FPC472或者從IC473輸入到佈線465。
圖13示出藉由COG(Chip On Glass:晶粒玻璃接合)方式或COF(Chip on Film:薄膜覆晶封裝)方式等在基板451上設置IC473的例子。作為IC473,例如可以使用包括掃描線驅動電路或信號線驅動電路等的IC。注意,顯示裝置400及顯示模組不一定必須設置有IC。此外,也可以將IC利用COF方式等安裝於FPC。
圖14A示出顯示裝置400的包括FPC472的區域的一部分、電路464的一部分、顯示部462的一部分及包括連接部的區域的一部分的剖面的一個例子。圖14A尤其示出截斷顯示部462中的包括發射綠色光的發光元件430b及發射藍色光的發光元件430c的區域時的剖面的一個例子。
圖14A所示的顯示裝置400在基板453與基板454之間包括電晶體202、電晶體210、發光元件430b及發光元件430c等。
發光元件430b及發光元件430c可以使用在實施方式1中例示出的發光元件。
在此,當顯示裝置的像素包括具有發射彼此不同的光的發光元件的三個子像素時,作為該三個子像素可以舉出紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)這三個顏色的子像素、黃色(Y)、青色(C)及洋紅色(M)這三個顏色的子像素等。當包括四個上述子像素時,作為該四個子像素可以舉出R、G、B及白色(W)這四個顏色的子像素、R、G、B及Y這四個顏色的子像素等。
此外,基板454和保護層416藉由黏合層442貼合。黏合層442分別與發光元件430b及發光元件430c重疊,顯示裝置400採用固體密封結構。
發光元件430b及發光元件430c作為像素電極包括導電層411a、導電層411b及導電層411c。導電層411b對可見光具有反射性,被用作反射電極。導電層411c對可見光具有透過性,被用作光學調整層。
導電層411a藉由設置在絕緣層214中的開口電連接到電晶體210所包括的導電層222b。電晶體210具有控制發光元件的驅動的功能。
覆蓋像素電極設置有EL層412G或EL層412B。以接觸於EL層412G的側面及EL層412B的側面的方式設置有絕緣層421,以填充絕緣層421的凹部的方式設置有樹脂層422。覆蓋EL層412G及EL層412B設置有有機層414、共用電極413及保護層416。另外,以接觸於絕緣層421的方式設置有層415B及層415G。層415B包含與EL層412B相同的材料,層415G包含與EL層412G相同的材料。
發光元件將光發射到基板452一側。基板452較佳為使用對可見光的透過性高的材料。
電晶體202及電晶體210都設置在基板451上。這些電晶體可以使用同一材料及同一製程形成。
基板453和絕緣層212被黏合層455貼合。
顯示裝置400的製造方法為如下:首先,使用黏合層442將設置有絕緣層212、各電晶體、各發光器件等的製造基板與設置有遮光層417的基板454貼合在一起;然後,剝離製造基板而將其貼合在露出的基板453,來將形成在製造基板上的各組件轉置到基板453。基板453和基板454較佳為具有撓性。由此,可以提高顯示裝置400的撓性。
作為絕緣層212,可以使用可以用於絕緣層211及絕緣層215的無機絕緣膜。
基板453的不與基板454重疊的區域中設置有連接部204。在連接部204中,佈線465藉由導電層466及連接層242與FPC472電連接。導電層466可以藉由對與像素電極相同的導電膜進行加工來獲得。因此,藉由連接層242可以使連接部204與FPC472電連接。
電晶體202及電晶體210包括:用作閘極的導電層221;用作閘極絕緣層的絕緣層211;包含通道形成區域231i及一對低電阻區域231n的半導體層231;與一對低電阻區域231n中的一個連接的導電層222a;與一對低電阻區域231n中的另一個連接的導電層222b;用作閘極絕緣層的絕緣層225;用作閘極的導電層223;以及覆蓋導電層223的絕緣層215。絕緣層211位於導電層221與通道形成區域231i之間。絕緣層225位於導電層223與通道形成區域231i之間。
導電層222a及導電層222b藉由設置在絕緣層215中的開口與低電阻區域231n連接。導電層222a及導電層222b中的一個用作源極,另一個用作汲極。
圖14A示出絕緣層225覆蓋半導體層的頂面及側面的例子。導電層222a及導電層222b藉由設置在絕緣層225及絕緣層215中的開口與低電阻區域231n連接。
另一方面,在圖14B所示的電晶體209中,絕緣層225與半導體層231的通道形成區域231i重疊而不與低電阻區域231n重疊。例如,藉由以導電層223為遮罩加工絕緣層225,可以形成圖14B所示的結構。在圖14B中,絕緣層215覆蓋絕緣層225及導電層223,並且導電層222a及導電層222b分別藉由絕緣層215的開口與低電阻區域231n連接。再者,還可以設置有覆蓋電晶體的絕緣層218。
對本實施方式的顯示裝置所包括的電晶體結構沒有特別的限制。例如,可以採用平面型電晶體、交錯型電晶體或反交錯型電晶體等。此外,電晶體都可以具有頂閘極結構或底閘極結構。或者,也可以在形成通道的半導體層上下設置閘極。
作為電晶體202及電晶體210,採用兩個閘極夾著形成通道的半導體層的結構。此外,也可以連接兩個閘極,並藉由對該兩個閘極供應同一信號,來驅動電晶體。或者,藉由對兩個閘極中的一個施加用來控制臨界電壓的電位,對另一個施加用來進行驅動的電位,可以控制電晶體的臨界電壓。
對用於電晶體的半導體層的半導體材料的結晶性也沒有特別的限制,可以使用非晶半導體、單晶半導體或者單晶半導體以外的具有結晶性的半導體(微晶半導體、多晶半導體或其一部分具有結晶區域的半導體)。當使用單晶半導體或具有結晶性的半導體時可以抑制電晶體的特性劣化,所以是較佳的。
電晶體的半導體層較佳為使用金屬氧化物(氧化物半導體)。就是說,本實施方式的顯示裝置較佳為使用在通道形成區中包含金屬氧化物的電晶體(以下,OS電晶體)。
用於電晶體的半導體層的金屬氧化物的能帶間隙較佳為2eV以上,更佳為2.5eV以上。藉由使用能帶間隙較寬的金屬氧化物,可以減小OS電晶體的關態電流(off-state current)。
金屬氧化物較佳為至少包含銦或鋅,更佳為包含銦及鋅。例如,金屬氧化物較佳為包含銦、M(M為選自鎵、鋁、釔、錫、矽、硼、銅、釩、鈹、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢、鎂和鈷中的一種或多種)及鋅。尤其是,M較佳為選自鎵、鋁、釔和錫中的一種或多種,更佳為鎵。注意,以下有時將包含銦、M及鋅的金屬氧化物稱為In-M-Zn氧化物。
在金屬氧化物使用In-M-Zn氧化物時,該In-M-Zn氧化物中的In的原子數比較佳為M的原子數比以上。作為這種In-M-Zn氧化物的金屬元素的原子數比,可以舉出In:M:Zn=1:1:1或其附近的組成、In:M:Zn=1:1:1.2或其附近的組成、In:M:Zn=2:1:3或其附近的組成、In:M:Zn=3:1:2或其附近的組成、In:M:Zn=4:2:3或其附近的組成、In:M:Zn=4:2:4.1或其附近的組成、In:M:Zn=5:1:3或其附近的組成、In:M:Zn=5:1:6或其附近的組成、In:M:Zn=5:1:7或其附近的組成、In:M:Zn=5:1:8或其附近的組成、In:M:Zn=6:1:6或其附近的組成、In:M:Zn=5:2:5或其附近的組成等。此外,附近的組成包括所希望的原子數比的±30%的範圍。藉由增大金屬氧化物中的銦的原子數比,可以提高電晶體的通態電流(on-state current)或場效移動率等。
例如,當記載為原子數比為In:Ga:Zn=4:2:3或其附近的組成時包括如下情況:In的原子數比為4時,Ga的原子數比為1以上且3以下,Zn的原子數比為2以上且4以下。此外,當記載為原子數比為In:Ga:Zn=5:1:6或其附近的組成時包括如下情況:In的原子數比為5時,Ga的原子數比大於0.1且為2以下,Zn的原子數比為5以上且7以下。此外,當記載為原子數比為In:Ga:Zn=1:1:1或其附近的組成時包括如下情況:In的原子數比為1時,Ga的原子數比大於0.1且為2以下,Zn的原子數比大於0.1且為2以下。
In-M-Zn氧化物中的In的原子數比也可以小於M的原子數比。作為這種In-M-Zn氧化物的金屬元素的原子數比,可以舉出In:M:Zn=1:3:2或其附近的組成、In:M:Zn=1:3:3或其附近的組成、In:M:Zn=1:3:4或其附近的組成等。藉由增大金屬氧化物中的M的原子數比,可以使In-M-Zn氧化物的能帶間隙更寬而可以提高相對於光負偏壓應力測試的耐性。明確而言,可以減小在電晶體的NBTIS(Negative Bias Temperature Illumination Stress)測試中測量的臨界電壓的變化量或漂移電壓(Vsh)的變化量。注意,漂移電壓(Vsh)被定義為在電晶體的汲極電流(Id)-閘極電壓(Vg)曲線的傾斜程度最大的點的切線與Id=1pA的直線交叉處的Vg。
或者,電晶體的半導體層也可以包含矽。作為矽,可以舉出非晶矽、結晶矽(低溫多晶矽、單晶矽等)等。
或者,電晶體的半導體層也可以具有被用作半導體的層狀物質。層狀物質是具有層狀結晶結構的材料群的總稱。層狀結晶結構是由共價鍵或離子鍵形成的層藉由如凡得瓦力那樣的比共價鍵或離子鍵弱的鍵合層疊的結構。層狀物質在單位層中具有高導電性,亦即,具有高二維導電性。藉由將被用作半導體並具有高二維導電性的材料用於通道形成區域,可以提供通態電流高的電晶體。
作為上述層狀物質,例如可以舉出石墨烯、矽烯、硫族化物等。硫族化物是包含氧族元素(屬於第16族的元素)的化合物。此外,作為硫族化物,可以舉出過渡金屬硫族化物、第13族硫族化物等。作為能夠被用作電晶體的半導體層的過渡金屬硫族化物,具體地可以舉出硫化鉬(典型的是MoS 2)、硒化鉬(典型的是MoSe 2)、碲化鉬(典型的是MoTe 2)、硫化鎢(典型的是WS 2)、硒化鎢(典型的是WSe 2)、碲化鎢(典型的是WTe 2)、硫化鉿(典型的是HfS 2)、硒化鉿(典型的是HfSe 2)、硫化鋯(典型的是ZrS 2)、硒化鋯(典型的是ZrSe 2)等。
電路464所包括的電晶體和顯示部462所包括的電晶體既可以具有相同的結構,又可以具有不同的結構。電路464所包括的多個電晶體既可以具有相同的結構,又可以具有兩種以上的不同結構。與此同樣,顯示部462所包括的多個電晶體既可以具有相同的結構,又可以具有兩種以上的不同結構。
較佳的是,將水及氫等雜質不容易擴散的材料用於覆蓋電晶體的絕緣層中的至少一個。由此,可以將該絕緣層用作障壁層。藉由採用這種結構,可以有效地抑制雜質從外部擴散到電晶體中,從而可以提高顯示裝置的可靠性。
作為絕緣層211、絕緣層212、絕緣層215、絕緣層218及絕緣層225較佳為使用無機絕緣膜。作為無機絕緣膜,例如可以使用氮化矽膜、氧氮化矽膜、氧化矽膜、氮氧化矽膜、氧化鋁膜、氮化鋁膜等。此外,也可以使用氧化鉿膜、氧化釔膜、氧化鋯膜、氧化鎵膜、氧化鉭膜、氧化鎂膜、氧化鑭膜、氧化鈰膜及氧化釹膜等。此外,也可以層疊上述無機絕緣膜中的兩個以上。
這裡,有機絕緣膜的阻擋性在很多情況下低於無機絕緣膜。因此,有機絕緣膜較佳為在顯示裝置400的端部附近包括開口。由此,可以抑制雜質從顯示裝置400的端部藉由有機絕緣膜進入。此外,也可以以其端部位於顯示裝置400的端部的內側的方式形成有機絕緣膜,以使有機絕緣膜不暴露於顯示裝置400的端部。
用作平坦化層的絕緣層214較佳為使用有機絕緣膜。作為能夠用於有機絕緣膜的材料,例如可以使用丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、聚醯胺樹脂、聚醯亞胺醯胺樹脂、矽氧烷樹脂、苯并環丁烯類樹脂、酚醛樹脂及上述樹脂的前驅物等。
較佳為在基板454的基板453一側的面設置遮光層417。此外,可以在基板454的外側配置各種光學構件。作為光學構件,可以使用偏光板、相位差板、光擴散層(擴散薄膜等)、防反射層及聚光薄膜(condensing film)等。此外,在基板454的外側也可以配置抑制塵埃的附著的抗靜電膜、不容易被弄髒的具有拒水性的膜、抑制使用時的損傷的硬塗膜、衝擊吸收層等。
藉由形成覆蓋發光元件的保護層416,可以抑制水等雜質進入發光元件,由此可以提高發光元件的可靠性。
在圖14A中示出連接部228。在連接部228中,共用電極413與佈線電連接。圖14A示出作為該佈線採用與像素電極相同的疊層結構的情況的例子。
基板453及基板454可以使用玻璃、石英、陶瓷、藍寶石以及樹脂等。從發光元件取出光一側的基板使用使該光透過的材料。藉由將具有撓性的材料用於基板453及基板454,可以提高顯示裝置的撓性。作為基板453或基板454,可以使用偏光板。
作為基板453及基板454,可以使用如下材料:聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯樹脂、聚丙烯腈樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯樹脂、聚碳酸酯(PC)樹脂、聚醚碸(PES)樹脂、聚醯胺樹脂(尼龍、芳香族聚醯胺等)、聚矽氧烷樹脂、環烯烴樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚醯胺-醯亞胺樹脂、聚氨酯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚偏二氯乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚四氟乙烯(PTFE)樹脂、ABS樹脂以及纖維素奈米纖維等。此外,也可以作為基板453和基板454中的一者或兩者使用其厚度為具有撓性程度的玻璃。
在將圓偏光板重疊於顯示裝置的情況下,較佳為將光學各向同性高的基板用作顯示裝置所包括的基板。光學各向同性高的基板的雙折射較低(也可以說雙折射量較少)。
光學各向同性高的基板的相位差值(retardation value)的絕對值較佳為30nm以下,更佳為20nm以下,進一步較佳為10nm以下。
作為光學各向同性高的薄膜,可以舉出三乙酸纖維素(也被稱為TAC:Cellulose triacetate)薄膜、環烯烴聚合物(COP)薄膜、環烯烴共聚物(COC)薄膜及丙烯酸薄膜等。
當作為基板使用薄膜時,有可能因薄膜的吸水而發生顯示面板出現皺紋等形狀變化。因此,作為基板較佳為使用吸水率低的薄膜。例如,較佳為使用吸水率為1%以下的薄膜,更佳為使用吸水率為0.1%以下的薄膜,進一步較佳為使用吸水率為0.01%以下的薄膜。
作為黏合層,可以使用紫外線硬化型黏合劑等光硬化型黏合劑、反應硬化型黏合劑、熱固性黏合劑、厭氧黏合劑等各種硬化型黏合劑。作為這些黏合劑,可以舉出環氧樹脂、丙烯酸樹脂、矽酮樹脂、酚醛樹脂、聚醯亞胺樹脂、醯亞胺樹脂、PVC(聚氯乙烯)樹脂、PVB(聚乙烯醇縮丁醛)樹脂、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)樹脂等。尤其是,較佳為使用環氧樹脂等透濕性低的材料。此外,也可以使用兩液混合型樹脂。此外,也可以使用黏合薄片等。
作為連接層242,可以使用異方性導電膜(ACF:Anisotropic Conductive Film)、異方性導電膏(ACP:Anisotropic Conductive Paste)等。
作為可用於電晶體的閘極、源極及汲極和構成顯示裝置的各種佈線及電極等導電層的材料,可以舉出鋁、鈦、鉻、鎳、銅、釔、鋯、鉬、銀、鉭或鎢等金屬或者以上述金屬為主要成分的合金等。可以使用包含這些材料的膜的單層或疊層。
此外,作為具有透光性的導電材料,可以使用氧化銦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、氧化鋅、包含鎵的氧化鋅等導電氧化物或石墨烯。或者,可以使用金、銀、鉑、鎂、鎳、鎢、鉻、鉬、鐵、鈷、銅、鈀或鈦等金屬材料或包含該金屬材料的合金材料。或者,還可以使用該金屬材料的氮化物(例如,氮化鈦)等。此外,當使用金屬材料或合金材料(或者它們的氮化物)時,較佳為將其形成得薄到具有透光性。此外,可以使用上述材料的疊層膜作為導電層。例如,藉由使用銀和鎂的合金與銦錫氧化物的疊層膜等,可以提高導電性,所以是較佳的。上述材料也可以用於構成顯示裝置的各種佈線及電極等的導電層及發光元件所包括的導電層(被用作像素電極或共用電極的導電層)。
作為可用於各絕緣層的絕緣材料,例如可以舉出丙烯酸樹脂或環氧樹脂等樹脂、無機絕緣材料如氧化矽、氧氮化矽、氮氧化矽、氮化矽或氧化鋁等。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式3 以下說明顯示裝置的顯示部中的像素的結構例子。
圖1A所示的顯示裝置100是採用條紋排列的例子。在圖1A中,該條紋排列由子像素R、G、B的三個子像素構成。子像素R、G、B分別包括發光顏色互不相同的發光器件。例如,子像素R、G、B分別可以是紅色、綠色、藍色的子像素。
圖15A所示的像素103採用S條紋排列。圖15A所示的像素103由子像素R、G、B的三個子像素構成。
圖15B所示的像素103包括具有帶圓角的近似梯形的頂面形狀的子像素G、具有帶圓角的近似三角形的頂面形狀的子像素R以及具有帶圓角的近似四角形或近似六角形的頂面形狀的子像素B。另外,子像素G的發光面積大於子像素R。如此,各子像素的形狀及尺寸可以分別獨立決定。例如,包括可靠性高的發光器件的子像素的尺寸可以更小。例如,子像素R、子像素G、子像素B分別可以是紅色子像素、綠色子像素、藍色子像素。
圖15C所示的像素125a及125b採用Pentile排列。圖15C示出交替地配置包括子像素R及子像素G的像素125a以及包括子像素G及子像素B的像素125b的例子。例如,子像素R、子像素G、子像素B分別可以是紅色子像素、綠色子像素、藍色子像素。
圖15D及圖15E所示的像素125a及125b採用Delta排列。像素125a在上方的行(第一行)中包括兩個子像素(子像素R、G),在下方的行(第二行)中包括一個子像素(子像素B)。像素125b在上方的行(第一行)中包括一個子像素(子像素B),在下方的行(第二行)中包括兩個子像素(子像素R、G)。
圖15D是各子像素具有帶圓角的近似四角形的頂面形狀的例子,圖15E是各子像素具有圓形頂面形狀的例子。
在光微影法中,被加工的圖案越微細越不能忽視光的繞射所帶來的影響,所以在藉由曝光轉移光罩的圖案時其保真度下降,難以將光阻遮罩加工為所希望的形狀。因此,即使光罩的圖案為矩形,也易於形成帶圓角的圖案。因此,子像素的頂面形狀有時呈帶圓角的多角形形狀、橢圓形或圓形等。
並且,在本發明的一個實施方式的顯示裝置的製造方法中,使用光阻遮罩將EL層加工為島狀。形成在EL層上的光阻膜需要以低於EL層的耐熱溫度的溫度固化。因此,根據EL層的材料的耐熱溫度及光阻劑材料的固化溫度而有時光阻膜的固化不充分。固化不充分的光阻膜在被加工時有時呈遠離所希望的形狀的形狀。其結果是,EL層的頂面形狀有時呈帶圓角的多角形形狀、橢圓形或圓形等。例如,當要形成頂面形狀為正方形的光阻遮罩時,有時形成圓形頂面形狀的光阻遮罩而EL層的頂面形狀呈圓形。
為了使EL層的頂面形狀呈所希望的形狀,也可以預先利用以設計圖案與轉移圖案一致的方式校正遮罩圖案的技術(OPC(Optical Proximity Correction:光學鄰近效應修正)技術)。明確而言,在OPC技術中,對遮罩圖案上的圖形角部等追加校正用圖案。
圖16A至圖16C所示的像素103採用條紋排列。圖16A至圖16C所示的像素103由子像素R、G、B、W的四個子像素構成。子像素R、G、B、W分別包括發光顏色互不相同的發光器件。例如,子像素R、G、B、W分別可以是紅色、綠色、藍色、白色的子像素。
圖16A是各子像素具有矩形頂面形狀的例子,圖16B是各子像素具有連接兩個半圓與矩形的頂面形狀的例子,圖16C是各子像素具有橢圓形頂面形狀的例子。
圖16D至圖16F所示的像素103採用矩陣排列。圖16D至圖16F所示的像素103由子像素R、G、B、W的四個子像素構成。
圖16D是各子像素具有正方形頂面形狀的例子,圖16E是各子像素具有帶圓角的近似正方形頂面形狀的例子,圖16F是各子像素具有圓形頂面形狀的例子。圖16G是包括採用條紋排列的子像素R、G、B以及三個子像素W的例子。
實施方式4 在本實施方式中,對能用於本發明的一個實施方式的顯示裝置的發光元件(也稱為發光器件)進行說明。
在本說明書等中,有時將使用金屬遮罩或FMM(Fine Metal Mask,高精細金屬遮罩)製造的器件稱為具有MM(Metal Mask)結構的器件。此外,在本說明書等中,有時將不使用金屬遮罩或FMM製造的器件稱為具有MML(Metal Mask Less)結構的器件。
此外,在本說明書等中,有時將在各顏色的發光器件(這裡為藍色(B)、綠色(G)及紅色(R))中分別形成發光層或分別塗佈發光層的結構稱為SBS(Side By Side)結構。另外,在本說明書等中,有時將可發射白色光的發光器件稱為白色發光器件。白色發光器件藉由與彩色層(例如,濾色片)組合可以實現全彩色的顯示裝置。
另外,發光器件大致可以分為單結構和串聯結構。單結構的器件較佳為具有如下結構:在一對電極間包括一個發光單元,而且該發光單元包括一個以上的發光層。為了以單結構得到白色發光,以兩個以上的發光層的各發光處於補色關係的方式選擇發光層即可。例如,藉由使第一發光層的發光顏色與第二發光層的發光顏色處於補色關係,可以得到在發光器件整體上以白色發光的結構。此外,包括三個以上的發光層的發光器件也是同樣的。
串聯結構的器件較佳為具有如下結構:在一對電極間包括兩個以上的多個發光單元,而且各發光單元包括一個以上的發光層。藉由在各發光單元中使用發射相同顏色的光的發光層,可以實現每規定電流的亮度得到提高且其可靠性比單結構更高的發光器件。為了以串聯結構得到白色發光,採用組合從多個發光單元的發光層發射的光來得到白色發光的結構即可。注意,得到白色發光的發光顏色的組合與單結構中的結構同樣。此外,在串聯結構的器件中,較佳為在多個發光單元間設置電荷產生層等中間層。
另外,在對上述白色發光器件(單結構或串聯結構)和SBS結構的發光器件進行比較的情況下,可以使SBS結構的發光器件的功耗比白色發光器件低。在想要降低功耗時較佳為採用SBS結構的發光器件。另一方面,白色發光器件的製造程式比SBS結構的發光器件簡單,由此可以降低製造成本或者提高製造良率,所以是較佳的。
<發光器件的結構例子> 如圖17A所示,發光器件在一對電極(下部電極772、上部電極788)間包括EL層786。EL層786可以由層4420、發光層4411、層4430等的多個層構成。層4420例如可以包括含有電子注入性高的物質的層(電子注入層)及含有電子傳輸性高的物質的層(電子傳輸層)等。發光層4411例如包含發光化合物。層4430例如可以包括含有電洞注入性高的物質的層(電洞注入層)及含有電洞傳輸性高的物質的層(電洞傳輸層)。
包括設置在一對電極間的層4420、發光層4411及層4430的結構可以被用作單一的發光單元,在本說明書中將圖17A的結構稱為單結構。
圖17B示出圖17A所示的發光器件所包括的EL層786的變形例子。明確而言,圖17B所示的發光器件包括下部電極772上的層4430-1、層4430-1上的層4430-2、層4430-2上的發光層4411、發光層4411上的層4420-1、層4420-1上的層4420-2及層4420-2上的上部電極788。例如,在將下部電極772用作陽極且將上部電極788用作陰極時,層4430-1被用作電洞注入層,層4430-2被用作電洞傳輸層,層4420-1被用作電子傳輸層,層4420-2被用作電子注入層。或者,在將下部電極772用作陰極且將上部電極788用作陽極時,層4430-1被用作電子注入層,層4430-2被用作電子傳輸層,層4420-1被用作電洞傳輸層,層4420-2被用作電洞注入層。藉由採用上述層結構,可以將載子高效地注入到發光層4411,由此可以提高發光層4411內的載子的再結合的效率。
此外,如圖17C及圖17D所示,層4420與層4430之間設置有多個發光層(發光層4411、4412、4413)的結構也是單結構的變形例子。
如圖17E及圖17F所示,多個發光單元(EL層786a、EL層786b)隔著中間層(電荷產生層)4440串聯連接的結構在本說明書中被稱為串聯結構。在本說明書等中,圖17E及圖17F所示的結構被稱為串聯結構,但是不侷限於此,例如,串聯結構也可以被稱為疊層結構。藉由採用串聯結構,可以實現能夠以高亮度發光的發光器件。
在圖17C中,也可以將發射相同顏色的光的發光層4411、發光層4412及發光層4413。
另外,也可以將互不相同的發光材料用於發光層4411、發光層4412及發光層4413。在發光層4411、發光層4412及發光層4413各自所發射的光處於補色關係時,可以得到白色發光。圖17D示出設置被用作濾色片的彩色層785的例子。藉由白色光透過濾色片,可以得到所希望的顏色的光。
另外,在圖17E中,也可以將相同發光材料用於發光層4411及發光層4412。或者,也可以將發射互不相同的顏色的光的發光材料用於發光層4411及發光層4412。在發光層4411所發射的光和發光層4412所發射的光處於補色關係時,可以得到白色發光。圖17F示出還設置彩色層785的例子。
注意,在圖17C、圖17D、圖17E及圖17F中,如圖17B所示,層4420及層4430也可以具有由兩層以上的層構成的疊層結構。
將按每個發光器件分別形成發光層(在此,藍色(B)、綠色(G)及紅色(R))的結構稱為SBS(Side By Side)結構。
發光器件的發光顏色根據構成EL層786的材料而可以為紅色、綠色、藍色、青色、洋紅色、黃色或白色等。此外,當發光器件具有微腔結構時,可以進一步提高顏色純度。
白色發光器件較佳為具有發光層包含兩種以上的發光物質的結構。為了得到白色發光,選擇各發光處於補色關係的兩種以上的發光物質即可。例如,藉由使第一發光層的發光顏色與第二發光層的發光顏色處於補色關係,可以得到在發光器件整體上以白色發光的發光器件。此外,包括三個以上的發光層的發光器件也是同樣的。
發光層較佳為包含每個發光呈現R(紅)、G(綠)、B(藍)、Y(黃)、O(橙)等的兩種以上的發光物質。或者,較佳為包含每個發光包含R、G、B中的兩種以上的光譜成分的兩種以上的發光物質。
在此,說明發光器件的具體的結構例子。
發光器件至少包括發光層。另外,作為發光層以外的層,發光器件還可以包括包含電洞注入性高的物質、電洞傳輸性高的物質、電洞阻擋材料、電子傳輸性高的物質、電子阻擋材料、電子注入性高的物質或雙極性的物質(電子傳輸性及電洞傳輸性高的物質)等的層。
發光器件可以使用低分子類化合物或高分子類化合物,還可以包含無機化合物。構成發光器件的層可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、轉印法、印刷法、噴墨法、塗佈法等的方法形成。
例如,發光器件除了發光層以外還可以包括電洞注入層、電洞傳輸層、電洞障壁層、電子障壁層、電子傳輸層和電子注入層中的一個以上。
電洞注入層是從陽極向電洞傳輸層注入電洞的層且包含電洞注入性高的材料的層。作為電洞注入性高的材料,可以使用芳香胺化合物、包含電洞傳輸性材料及受體材料(電子受體材料)的複合材料等。
電洞傳輸層是將從陽極由電洞注入層注入的電洞傳輸到發光層中的層。電洞傳輸層是包含電洞傳輸性材料的層。作為電洞傳輸性材料,較佳為採用電洞移動率為1×10 -6cm 2/Vs以上的物質。另外,只要是電洞傳輸性高於電子傳輸性的物質,就可以使用上述以外的物質。作為電洞傳輸性材料,較佳為使用富π電子型雜芳族化合物(例如,咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物等)或者芳香胺(包含芳香胺骨架的化合物)等電洞傳輸性高的材料。
電子傳輸層是將從陰極由電子注入層注入的電子傳輸到發光層中的層。電子傳輸層是包含電子傳輸性材料的層。作為電子傳輸性材料,較佳為採用電子移動率為1×10 -6cm 2/Vs以上的物質。另外,只要是電子傳輸性高於電洞傳輸性的物質,就可以使用上述以外的物質。作為電子傳輸性材料,可以使用具有喹啉骨架的金屬錯合物、具有苯并喹啉骨架的金屬錯合物、具有㗁唑骨架的金屬錯合物、具有噻唑骨架的金屬錯合物等,還可以使用㗁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、㗁唑衍生物、噻唑衍生物、啡啉衍生物、具有喹啉配體的喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹㗁啉衍生物、二苯并喹㗁啉衍生物、吡啶衍生物、聯吡啶衍生物、嘧啶衍生物、含氮雜芳族化合物等缺π電子型雜芳族化合物等電子傳輸性高的材料。
電子注入層是將電子從陰極注入到電子傳輸層的包含電子注入性高的材料的層。作為電子注入性高的材料,可以使用鹼金屬、鹼土金屬或者包含上述物質的化合物。作為電子注入性高的材料,也可以使用包含電子傳輸性材料及施體性材料(電子施體性材料)的複合材料。
作為電子注入層,例如可以使用鋰、銫、氟化鋰(LiF)、氟化銫(CsF)、氟化鈣(CaF 2)、8-(羥基喔啉)鋰(簡稱:Liq)、2-(2-吡啶基)苯酚鋰(簡稱:LiPP)、2-(2-吡啶基)-3-羥基吡啶(pyridinolato)鋰(簡稱:LiPPy)、4-苯基-2-(2-吡啶基)苯酚鋰(簡稱:LiPPP)、鋰氧化物(LiO x)、碳酸銫等鹼金屬、鹼土金屬或者它們的化合物。
另外,作為上述電子注入層,也可以使用具有電子傳輸性的材料。例如,可以將具有非共用電子對且具有缺電子型雜芳環的化合物用於具有電子傳輸性的材料。明確而言,可以使用包含吡啶環、二嗪環(嘧啶環、吡嗪環、嗒𠯤環)和三嗪環中的至少一個的化合物。
具有非共用電子對的有機化合物的最低空分子軌域(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)較佳為-3.6eV以上且-2.3eV以下。另外,一般來說,CV(循環伏安法)、光電子能譜法(photoelectron spectroscopy)、吸收光譜法(optical absorption spectroscopy)、逆光電子能譜法估計有機化合物的最高佔有分子軌域(HOMO:highest occupied Molecular Orbital)能階及LUMO能階。
例如,可以將4,7-二苯基-1,10-啡啉(簡稱:BPhen)、2,9-雙(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-啡啉(簡稱:NBPhen)、二喹㗁啉並[2,3-a:2’,3’-c]吩嗪(簡稱:HATNA)、2,4,6-三[3’-(吡啶-3-基)聯苯-3-基]-1,3,5-三嗪(簡稱:TmPPPyTz)等用於具有非共用電子對的有機化合物。另外,與BPhen相比,NBPhen具有高玻璃轉移溫度(Tg)和良好耐熱性。
發光層是包含發光物質的層。發光層可以包含一種或多種發光物質。另外,作為發光物質,適當地使用呈現藍色、紫色、藍紫色、綠色、黃綠色、黃色、橙色、紅色等的發光顏色的物質。此外,作為發光物質,也可以使用發射近紅外光的物質。
作為發光物質,可以舉出螢光材料、磷光材料、TADF材料、量子點材料等。
作為螢光材料,例如可以舉出芘衍生物、蒽衍生物、聯伸三苯衍生物、茀衍生物、咔唑衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并喹㗁啉衍生物、喹㗁啉衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、菲衍生物、萘衍生物等。
作為磷光材料,例如可以舉出具有4H-三唑骨架、1H-三唑骨架、咪唑骨架、嘧啶骨架、吡嗪骨架、吡啶骨架的有機金屬錯合物(尤其是銥錯合物)、以具有拉電子基團的苯基吡啶衍生物為配體的有機金屬錯合物(尤其是銥錯合物)、鉑錯合物、稀土金屬錯合物等。
發光層除了發光物質(客體材料)以外還可以包含一種或多種有機化合物(主體材料、輔助材料等)。作為一種或多種有機化合物,可以使用電洞傳輸材料和電子傳輸材料中的一者或兩者。此外,作為一種或多種有機化合物,也可以使用雙極性材料或TADF材料。
例如,發光層較佳為包含磷光材料、容易形成激態錯合物的電洞傳輸材料及電子傳輸材料的組合。藉由採用這樣的結構,可以高效地得到利用從激態錯合物到發光物質(磷光材料)的能量轉移的ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer:激態錯合物-三重態能量轉移)的發光。藉由以形成發射與發光材料的最低能量一側的吸收帶的波長重疊的光的激態錯合物的方式選擇混合材料,可以使能量轉移變得順利,從而高效地得到發光。由於該結構而能夠同時實現發光器件的高效率、低電壓驅動及長壽命。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式5 在本實施方式中,說明本發明的一個實施方式的顯示裝置包括受光器件等的例子。
在本實施方式的顯示裝置中,像素可以包括具有發射互不相同的顏色的光的發光器件的多種子像素。例如,像素可以包括三種子像素。作為該三種子像素,可以舉出紅色(R)、綠色(G)及藍色(B)這三個顏色的子像素、黃色(Y)、青色(C)及洋紅色(M)這三個顏色的子像素等。或者,像素可以包括四種子像素。作為該四種子像素,可以舉出R、G、B、白色(W)這四個顏色的子像素、R、G、B、Y這四個顏色的子像素等。
子像素的排列沒有特別的限制,可以採用各種排列方法。作為子像素的排列,例如可以舉出條紋排列、S條紋排列、矩陣排列、Delta排列、拜耳排列、Pentile排列等。
另外,作為子像素的頂面形狀,例如可以舉出三角形、四角形(包括矩形、正方形)、五角形等多角形、帶圓角的上述多角形形狀、橢圓形或圓形等。在此,子像素的頂面形狀相當於發光器件的發光區域的頂面形狀。
在本發明的一個實施方式的顯示裝置中,像素也可以包括受光器件。
在像素包括發光器件及受光器件的顯示裝置中,像素具有受光功能,所以該顯示裝置可以在顯示影像的同時檢測出物件的接觸或接近。例如,不僅使顯示裝置所包括的所有子像素顯示影像,而且可以使部分子像素呈現用作光源的光並使其他子像素顯示影像。
本發明的一個實施方式的顯示裝置的顯示部中發光器件以矩陣狀配置,由此可以在該顯示部上顯示影像。另外,在該顯示部中,受光器件以矩陣狀配置,該顯示部除了影像顯示功能之外還具有攝像功能和感測功能中的一者或兩者。顯示部可以用於影像感測器或觸控感測器。也就是說,藉由由顯示部檢測出光,能夠拍攝影像或者檢測出物件(指頭、手或筆等)的接近或接觸。並且,本發明的一個實施方式的顯示裝置可以將發光器件用作感測器的光源。因此,不需要與顯示裝置另行設置受光部及光源,而可以減少電子裝置的構件數量。
在本發明的一個實施方式的顯示裝置中,當顯示部含有的發光器件所發射的光被物件反射(或散射)時,受光器件能夠檢測出該反射光(或散射光),由此即使在黑暗處也能夠拍攝影像或者檢測出觸摸。
當將受光器件用於影像感測器時,顯示裝置能夠使用受光器件拍攝影像。例如,本實施方式的顯示裝置可以用作掃描器。
例如,可以使用影像感測器獲取基於指紋、掌紋等的資料。也就是說,可以在顯示裝置內設置生物識別用感測器。藉由在顯示裝置內設置生物識別用感測器,與分別設置顯示裝置和生物識別用感測器的情況相比,可以減少電子裝置的零件個數,由此可以實現電子裝置的小型化及輕量化。
此外,在將受光器件用於觸控感測器的情況下,顯示裝置可以使用受光器件檢測出物件的接近或接觸。
作為受光器件,例如,可以使用pn型或pin型光電二極體。受光器件被用作檢測出入射到受光器件的光來產生電荷的光電轉換器件(也稱為光電轉換元件)。受光器件所產生的電荷量取決於入射到受光器件的光量。
尤其是,作為受光器件,較佳為使用具有包含有機化合物的層的有機光電二極體。有機光電二極體容易實現薄型化、輕量化及大面積化,且形狀及設計的彈性高,由此可以應用於各種各樣的顯示裝置。
在本發明的一個實施方式中,作為發光器件使用有機EL器件,作為受光器件使用有機光電二極體。有機EL器件及有機光電二極體能夠形成在同一基板上。因此,可以將有機光電二極體安裝在使用有機EL器件的顯示裝置中。
圖18A及圖18B所示的像素包括子像素G、子像素B、子像素R及子像素PS。
圖18A所示的像素採用條紋排列。圖18B所示的像素採用矩陣排列。
圖18C及圖18D所示的像素包括子像素G、子像素B、子像素R、子像素PS及子像素IRS。
圖18C及圖18D示出一個像素設置在兩行三列上的例子。上方的行(第一行)設置有三個子像素(子像素G、子像素B、子像素R)。在圖18C中,下方的行(第二行)設置有三個子像素(一個子像素PS及兩個子像素IRS)。另一方面,在圖18D中,下方的行(第二行)設置有兩個子像素(一個子像素PS及一個子像素IRS)。注意,子像素的佈局不侷限於圖18A至圖18D的結構。
子像素R包括發射紅色光的發光器件。子像素G包括發射綠色光的發光器件。子像素B包括發射藍色光的發光器件。
子像素PS及子像素IRS都包括受光器件。子像素PS及子像素IRS所檢測出的光的波長沒有特別的限制。
子像素PS的受光面積比子像素IRS的受光面積小。受光面積越小攝像範圍越窄,可以實現攝像結果變模糊的抑制以及解析度的提高。因此,藉由使用子像素PS,可以與使用子像素IRS的情況相比以更高的清晰度或解析度進行攝像。例如,可以使用子像素PS進行用來利用指紋、掌紋、虹膜、脈形狀(包括靜脈形狀、動脈形狀)或臉等的個人識別的攝像。
子像素PS所包括的受光器件較佳為檢測出可見光,較佳為檢測出藍色、紫色、藍紫色、綠色、黃綠色、黃色、橙色、紅色等顏色中的一個或多個。另外,子像素PS所包括的受光器件也可以檢測出紅外光。
另外,子像素IRS可以用於觸控感測器(也稱為直接觸控感測器)或者空中觸控感測器(也稱為懸浮感測器、懸浮觸控感測器、非接觸式感測器、無接觸式感測器)等。子像素IRS根據用途可以適當地決定所檢測出的光的波長。例如,子像素IRS較佳為檢測出紅外光。由此,在黑暗處也可以檢測出觸摸。
在此,觸控感測器或空中觸控感測器可以檢測出物件(指頭、手或筆等)的接近或接觸。觸控感測器藉由顯示裝置與物件直接接觸可以檢測出物件。另外,空中觸控感測器即使物件沒有接觸也可以檢測出該物件。例如,較佳的是,在顯示裝置與物件之間的距離為0.1mm以上且300mm以下、較佳為3mm以上且50mm以下的範圍內顯示裝置可以檢測出該物件。藉由採用該結構,可以在物件沒有直接接觸顯示裝置的狀態下進行操作,換言之可以以非接觸(無接觸)方式操作顯示裝置。藉由採用上述結構,可以減少顯示裝置被弄髒或受損傷的風險或者物件不直接接觸附著於顯示裝置的污漬(例如,垃圾或病毒等)而操作顯示裝置。
藉由在一個像素中設置兩種受光器件,除了顯示功能之外還可以追加兩個功能,而可以實現顯示裝置的多功能化。
因為進行高清晰攝像,所以子像素PS較佳為設置在顯示裝置所包括的所有像素中。另一方面,與子像素PS相比,用於觸控感測器或空中觸控感測器等的子像素IRS不需高檢測精度,因此子像素IRS設置在顯示裝置所包括的部分像素中,即可。藉由使顯示裝置所包括的子像素IRS個數少於子像素PS個數,可以提高檢測速度。
在此,說明可用於子像素PS及子像素IRS的受光器件的結構。
受光器件在一對電極間至少包括被用作光電轉換層的活性層。在本說明書等中,有時將一對電極中的一方記為像素電極且另一方記為共用電極。
受光器件所包括的一對電極中的一方電極被用作陽極,另一方電極被用作陰極。以下,以像素電極被用作陽極且共用電極被用作陰極的情況為例進行說明。也就是說,藉由將反向偏壓施加到像素電極與共用電極之間來驅動受光器件,可以檢測出入射到受光器件的光而產生電荷並以電流的方式取出。
受光器件也可以採用與發光器件同樣的製造方法。受光器件所包括的島狀活性層(也稱為光電轉換層)不藉由金屬遮罩的圖案形成,而藉由在一面上沉積將成為活性層的膜之後進行加工來形成,所以可以以均勻厚度形成島狀活性層。另外,藉由在活性層上設置犧牲層,可以減少顯示裝置的製程中活性層所受的損傷而提高受光器件的可靠性。
注意,受光器件和發光器件共用的層有時發光器件中的功能與受光器件中的功能不同。在本說明書中,有時根據發光器件中的功能稱呼組件。例如,電洞注入層在發光器件中被用作電洞注入層而在受光器件中被用作電洞傳輸層。與此同樣,電子注入層分別在發光器件和受光器件中具有電子注入層和電子傳輸層的功能。另外,受光器件及發光器件共用的層也有時發光器件中的功能與受光器件中的功能相同。例如,電洞傳輸層在發光器件及受光器件中都被用作電洞傳輸層,電子傳輸層在發光器件及受光器件中都被用作電子傳輸層。
受光器件所包括的活性層包含半導體。作為該半導體,可以舉出矽等無機半導體及包含有機化合物的有機半導體。在本實施方式中,示出使用有機半導體作為活性層含有的半導體的例子。藉由使用有機半導體,可以以同一方法(例如真空蒸鍍法)形成發光層和活性層,並可以共同使用製造設備,所以是較佳的。
作為活性層含有的n型半導體的材料,可以舉出富勒烯(例如C 60、C 70等)、富勒烯衍生物等具有電子接受性的有機半導體材料。富勒烯具有足球形狀,該形狀在能量上穩定。富勒烯的HOMO能階及LUMO能階都深(低)。因為富勒烯的LUMO能階較深,所以電子受體性(受體性)極高。一般地,當如苯那樣π電子共軛(共振)在平面上擴大時,電子施體性(施體型)變高。另一方面,富勒烯具有球形狀,儘管π電子廣泛擴大,但是電子受體性變高。在電子受體性較高時,高速且高效地引起電荷分離,所以對受光器件來說是有益的。C 60、C 70都在可見光區域中具有寬吸收帶,尤其是C 70的π電子共軛類大於C 60,在長波長區域中也具有寬吸收帶,所以是較佳的。除此之外,作為富勒烯衍生物可以舉出[6,6]-苯基-C 71-丁酸甲酯(簡稱:PC70BM)、[6,6]-苯基-C 61-丁酸甲酯(簡稱:PC60BM)、1’,1’’,4’,4’’-四氫-二[1,4]甲烷萘并(methanonaphthaleno)[1,2:2’,3’,56,60:2’’,3’’][5,6]富勒烯-C 60(簡稱:ICBA)等。
作為n型半導體的材料,可以舉出具有喹啉骨架的金屬錯合物、具有苯并喹啉骨架的金屬錯合物、具有㗁唑骨架的金屬錯合物、具有噻唑骨架的金屬錯合物、㗁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、㗁唑衍生物、噻唑衍生物、啡啉衍生物、喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹㗁啉衍生物、二苯并喹㗁啉衍生物、吡啶衍生物、聯吡啶衍生物、嘧啶衍生物、萘衍生物、蒽衍生物、香豆素衍生物、若丹明衍生物、三嗪衍生物、醌衍生物等。
作為活性層含有的p型半導體的材料,可以舉出銅(II)酞青(Copper(II) phthalocyanine:CuPc)、四苯基二苯并二茚并芘(Tetraphenyldibenzoperiflanthene:DBP)、酞青鋅(Zinc Phthalocyanine:ZnPc)、錫酞青(SnPc)、喹吖啶酮等具有電子施體性的有機半導體材料。
另外,作為p型半導體的材料,可以舉出咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物、具有芳香胺骨架的化合物等。再者,作為p型半導體的材料,可以舉出萘衍生物、蒽衍生物、芘衍生物、聯伸三苯衍生物、茀衍生物、吡咯衍生物、苯并呋喃衍生物、苯并噻吩衍生物、吲哚衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并噻吩衍生物、吲哚咔唑衍生物、紫質衍生物、酞青衍生物、萘酞青衍生物、喹吖啶酮衍生物、聚亞苯亞乙烯衍生物、聚對亞苯衍生物、聚茀衍生物、聚乙烯咔唑衍生物或聚噻吩衍生物等。
具有電子施體性的有機半導體材料的HOMO能階較佳為比具有電子接收性的有機半導體材料的HOMO能階淺(高)。具有電子施體性的有機半導體材料的LUMO能階較佳為比具有電子接收性的有機半導體材料的LUMO能階淺(高)。
較佳為使用球狀的富勒烯作為具有電子接收性的有機半導體材料,且較佳為使用其形狀與平面相似的有機半導體材料作為具有電子施體性的有機半導體材料。形狀相似的分子具有容易聚集的趨勢,當同一種分子凝集時,因分子軌域的能階相近而可以提高載子傳輸性。
例如,較佳為共蒸鍍n型半導體和p型半導體形成活性層。或者,也可以層疊n型半導體和p型半導體形成活性層。
受光器件也可以還包括包含電洞傳輸性高的物質、電子傳輸性高的物質或雙極性物質(電子傳輸性及電洞傳輸性都高的物質)等的層作為活性層以外的層。另外,不侷限於此,也可以還包括包含電洞注入性高的物質、電洞阻擋材料、電子注入性高的材料、電子阻擋材料等的層。
受光器件可以使用低分子化合物或高分子化合物,還可以包含無機化合物。構成受光器件的層可以藉由蒸鍍法(包括真空蒸鍍法)、轉印法、印刷法、噴墨法、塗佈法等的方法形成。
例如,作為電洞傳輸性材料可以使用聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT/PSS)等高分子化合物以及鉬氧化物、碘化銅(CuI)等無機化合物。另外,作為電子傳輸性材料可以使用氧化鋅(ZnO)等無機化合物。
另外,活性層也可以使用被用作施體的聚[[4,8-雙[5-(2-乙基己基)-2-噻吩基]苯并[1,2-b:4,5-b’]二噻吩基-2,6-二基]-2,5-噻吩二基[5,7-雙(2-乙基己基)-4,8-二氧-4H,8H-苯并[1,2-c:4,5-c’]二噻吩-1,3-二基]]聚合物(簡稱:PBDB-T)或者PBDB-T衍生物等高分子化合物。例如,可以使用將受體材料分散到PBDB-T或PBDB-T衍生物的方法等。
另外,作為活性層也可以混合三種以上的材料。例如,為了擴大波長區域除了n型半導體材料及p型半導體材料之外還可以混合第三材料。此時,第三材料可以是低分子化合物或高分子化合物。
以上說明受光器件。
圖18E示出具有受光器件的子像素的一個例子,而圖18F示出具有發光器件的子像素的一個例子。
圖18E所示的像素電路PIX1包括受光器件PD、電晶體M11、電晶體M12、電晶體M13、電晶體M14及電容器C2。這裡,示出使用光電二極體作為受光器件PD的例子。
受光器件PD的陰極與佈線V1電連接,陽極與電晶體M11的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M11的閘極與佈線TX電連接,源極和汲極中的另一個與電容器C2的一個電極、電晶體M12的源極和汲極中的一個及電晶體M13的閘極電連接。電晶體M12的閘極與佈線RES電連接,源極和汲極中的另一個與佈線V2電連接。電晶體M13的源極和汲極中的一個與佈線V3電連接,源極和汲極中的另一個與電晶體M14的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M14的閘極與佈線SE電連接,源極和汲極中的另一個與佈線OUT1電連接。
佈線V1、佈線V2及佈線V3各自被供應恆定電位。當以反向偏壓驅動受光器件PD時,將低於佈線V1的電位供應到佈線V2。電晶體M12被供應到佈線RES的信號控制,使得連接於電晶體M13的閘極的節點的電位重設至供應到佈線V2的電位。電晶體M11被供應到佈線TX的信號控制,根據流過受光器件PD的電流控制上述節點的電位變化的時序。將電晶體M13用作根據上述節點的電位輸出的放大電晶體。電晶體M14被供應到佈線SE的信號控制,被用作選擇電晶體,該選擇電晶體用來使用連接於佈線OUT1的外部電路讀出根據上述節點的電位的輸出。
圖18F所示的像素電路PIX2包括發光器件EL、電晶體M15、電晶體M16、電晶體M17及電容器C3。這裡,示出使用發光二極體作為發光器件EL的例子。尤其是,作為發光器件EL,較佳為使用有機EL器件。
電晶體M15的閘極與佈線VG電連接,源極和汲極中的一個與佈線VS電連接,源極和汲極中的另一個與電容器C3的一個電極及電晶體M16的閘極電連接。電晶體M16的源極和汲極中的一個與佈線V4電連接,源極和汲極中的另一個與發光器件EL的陽極及電晶體M17的源極和汲極中的一個電連接。電晶體M17的閘極與佈線MS電連接,源極和汲極中的另一個與佈線OUT2電連接。發光器件EL的陰極與佈線V5電連接。
佈線V4及佈線V5各自被供應恆定電位。可以將發光器件EL的陽極一側和陰極一側分別設定為高電位和低於陽極一側的電位。電晶體M15被供應到佈線VG的信號控制,被用作用來控制像素電路PIX2的選擇狀態的選擇電晶體。此外,電晶體M16被用作根據供應到閘極的電位控制流過發光器件EL的電流的驅動電晶體。當電晶體M15處於導通狀態時,供應到佈線VS的電位被供應到電晶體M16的閘極,可以根據該電位控制發光器件EL的發光亮度。電晶體M17被供應到佈線MS的信號控制,將電晶體M16與發光器件EL之間的電位藉由佈線OUT2輸出到外部。
在本實施方式的顯示面板中,也可以使發光器件以脈衝方式發光,以顯示影像。藉由縮短發光器件的驅動時間,可以降低顯示面板的耗電量並抑制發熱。尤其是,有機EL器件的頻率特性優異,所以是較佳的。例如,頻率可以為1kHz以上且100MHz以下。
在此,像素電路PIX1所包括的電晶體M11、電晶體M12、電晶體M13及電晶體M14、像素電路PIX2所包括的電晶體M15、電晶體M16及電晶體M17較佳為使用形成其通道的半導體層包含金屬氧化物(氧化物半導體)的電晶體。
使用其能帶間隙比矽寬且載子密度低的金屬氧化物的電晶體可以實現極低的關態電流。由此,因為其關態電流小,所以能夠長期間保持儲存於與電晶體串聯連接的電容器中的電荷。因此,尤其是,與電容器C2或電容器C3串聯連接的電晶體M11、電晶體M12、電晶體M15較佳為使用包含氧化物半導體的電晶體。此外,藉由將同樣地應用氧化物半導體的電晶體用於其他電晶體,可以減少製造成本。
此外,電晶體M11至電晶體M17也可以使用形成其通道的半導體包含矽的電晶體。特別是,在使用單晶矽或多晶矽等結晶性高的矽時可以實現高場效移動率及更高速的工作,所以是較佳的。
此外,電晶體M11至電晶體M17中的一個以上可以使用包含氧化物半導體的電晶體,除此以外的電晶體可以使用包含矽的電晶體。
在圖18E和圖18F中,作為電晶體使用n通道型電晶體,但是也可以使用p通道型電晶體。
像素電路PIX1所包括的電晶體與像素電路PIX2所包括的電晶體較佳為排列在同一基板上。尤其較佳為像素電路PIX1所包括的電晶體和像素電路PIX2所包括的電晶體較佳為混合形成在一個區域內並週期性地排列。
此外,較佳為在與受光器件PD或發光器件EL重疊的位置設置一個或多個包括電晶體和電容器中的一個或兩個的層。由此,可以減少各像素電路的實效佔有面積,從而可以實現高清晰的受光部或顯示部。
如上所述那樣,本實施方式的顯示裝置藉由在一個像素中設置兩種受光器件,除了顯示功能之外還可以追加兩個功能,而可以實現顯示裝置的多功能化。例如,可以實現高清晰的攝像功能以及觸控感測器或空中觸控感測器等的感測功能。另外,藉由組合設置了兩種受光器件的像素與具有其他結構的像素,可以還增大顯示裝置的功能。例如,可以使用包括發射紅外光的發光器件或各種感測器器件等的像素。
實施方式6 在本實施方式中,說明高清晰的顯示裝置。
[顯示面板的結構例子] 用於VR、AR等的穿戴式電子裝置藉由使用視差可以提供3D影像。此時,右眼用的影像及左眼用的影像需要分別顯示在右眼的視角內及左眼的視角內。這裡,顯示裝置的顯示部的形狀可以為橫向長的矩形形狀,設置在右眼及左眼的視角的外側的像素不貢獻於顯示,因此該像素一直顯示黑色。
顯示面板的顯示部分為右眼用及左眼用的兩個區域,較佳為在不貢獻於顯示的外側的區域不配置像素。由此,可以降低像素的寫入所需的功耗。此外,由於減小源極線、閘極線等的負載,所以可以實現圖框頻率高的顯示。由此,由於可以顯示流暢的動態影像,所以可以提高現實感。
圖19A示出顯示面板的結構例子。在圖19A中,在基板701的內側配置左眼用顯示部702L及右眼用顯示部702R。注意,在基板701上除了顯示部702L及顯示部702R以外還可以配置驅動電路、佈線、IC、FPC等。
圖19A所示的顯示部702L及顯示部702R具有正方形的頂面形狀。
顯示部702L及顯示部702R的頂面形狀也可以為其他正多角形。圖19B示出正六角形的情況的例子,圖19C示出正八角形的情況的例子,圖19D示出正十角形的情況的例子,圖19E示出正十二角形的情況的例子。如此,藉由使用角的數量為偶數的多角形,可以使顯示部的形狀為左右對稱。注意,也可以使用不是正多角形的多角形。此外,也可以使用帶圓角形的正多角形或多角形。
注意,由於由矩陣狀配置的像素構成顯示部,所以各顯示部的輪廓的直線部分嚴密地不成為直線,會存在有步階部分。尤其是,不與像素的排列方向平行的直線部分具有步階狀的頂面形狀。注意,由於使用者在不看到像素的形狀的狀態下觀看影像,所以即使顯示部的傾斜的輪廓嚴格地說為步階狀,也可以看作直線。同樣地,即使顯示部的輪廓的曲線部分嚴格地說為步階狀,也可以看作曲線。
圖19F示出顯示部702L及顯示部702R的頂面形狀為圓形的情況的例子。
此外,顯示部702L及顯示部702R的頂面形狀分別也可以為左右非對稱。此外,也可以為正多角形。
圖19G示出顯示部702L及顯示部702R的頂面形狀分別為左右非對稱的八角形的情況的例子。此外,圖19H示出正七角形的情況的例子。如此,即使顯示部702L及顯示部702R的頂面形狀分別為左右非對稱的形狀,顯示部702L及顯示部702R也較佳為配置成左右對稱。由此,可以提供沒有不適感的影像。
在上述中,雖然說明將顯示部分為兩個部分的結構,但是也可以採用連續的形狀。
圖19I是圖19F中的兩個圓形的顯示部連接的例子。此外,圖19J是圖19C中的兩個正八角形的顯示部連接的例子。
以上說明顯示面板的結構例子。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式7 在本實施方式中,說明可用於上述實施方式中說明的OS電晶體的金屬氧化物(也稱為氧化物半導體)。
用於OS電晶體的金屬氧化物較佳為至少包含銦或鋅,更佳為包含銦及鋅。例如,金屬氧化物較佳為包含銦、M(M為選自鎵、鋁、釔、錫、矽、硼、銅、釩、鈹、鈦、鐵、鎳、鍺、鋯、鉬、鑭、鈰、釹、鉿、鉭、鎢、鎂和鈷中的一種或多種)及鋅。尤其是,M較佳為選自鎵、鋁、釔和錫中的一種或多種,更佳為鎵。
金屬氧化物可以藉由濺射法、有機金屬化學氣相沉積(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法等化學氣相沉積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法或原子層沉積法(ALD:Atomic Layer Deposition)法等形成。
以下,作為金屬氧化物的一個例子說明包含銦(In)、鎵(Ga)及鋅(Zn)的氧化物。注意,有時將包含銦(In)、鎵(Ga)及鋅(Zn)的氧化物稱為In-Ga-Zn氧化物。
<結晶結構的分類> 作為氧化物半導體的結晶結構,可以舉出非晶(包括completely amorphous)、CAAC(c-axis-aligned crystalline)、nc(nanocrystalline)、CAC(cloud-aligned composite)、單晶(single crystal)及多晶(poly crystal)等。
可以使用X射線繞射(XRD:X-Ray Diffraction)譜對膜或基板的結晶結構進行評價。例如,可以使用GIXD(Grazing-Incidence XRD)測定測得的XRD譜進行評價。此外,將GIXD法也稱為薄膜法或Seemann-Bohlin法。以下,有時將GIXD測量所得的XRD譜簡單地記為XRD譜。
例如,石英玻璃基板的XRD譜的峰形狀大致為左右對稱。另一方面,具有結晶結構的In-Ga-Zn氧化物膜的XRD譜的峰形狀不是左右對稱。XRD譜的峰的形狀是左右不對稱說明膜中或基板中存在結晶。換言之,除非XRD譜峰形狀左右對稱,否則不能說膜或基板處於非晶狀態。
此外,可以使用奈米束電子繞射法(NBED:Nano Beam Electron Diffraction)觀察的繞射圖案(也稱為奈米束電子繞射圖案)對膜或基板的結晶結構進行評價。例如,在石英玻璃基板的繞射圖案中觀察到光暈圖案,可以確認石英玻璃處於非晶狀態。此外,以室溫形成的In-Ga-Zn氧化物膜的繞射圖案中觀察到斑點狀的圖案而沒有觀察到光暈。因此可以推測,以室溫形成的In-Ga-Zn氧化物膜處於既不是單晶或多晶也不是非晶態的中間態,不能得出該In-Ga-Zn氧化物膜是非晶態的結論。
<<氧化物半導體的結構>> 此外,在注目於氧化物半導體的結構的情況下,有時氧化物半導體的分類與上述分類不同。例如,氧化物半導體可以分類為單晶氧化物半導體和除此之外的非單晶氧化物半導體。作為非單晶氧化物半導體,例如可以舉出上述CAAC-OS及nc-OS。此外,在非單晶氧化物半導體中包含多晶氧化物半導體、a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor)及非晶氧化物半導體等。
在此,對上述CAAC-OS、nc-OS及a-like OS的詳細內容進行說明。
[CAAC-OS] CAAC-OS是包括多個結晶區域的氧化物半導體,該多個結晶區域的c軸配向於特定的方向。此外,特定的方向是指CAAC-OS膜的厚度方向、CAAC-OS膜的被形成面的法線方向、或者CAAC-OS膜的表面的法線方向。此外,結晶區域是具有原子排列的週期性的區域。注意,在將原子排列看作晶格排列時結晶區域也是晶格排列一致的區域。再者,CAAC-OS具有在a-b面方向上多個結晶區域連接的區域,有時該區域具有畸變。此外,畸變是指在多個結晶區域連接的區域中,晶格排列一致的區域和其他晶格排列一致的區域之間的晶格排列的方向變化的部分。換言之,CAAC-OS是指c軸配向並在a-b面方向上沒有明顯的配向的氧化物半導體。
此外,上述多個結晶區域的每一個由一個或多個微小結晶(最大徑小於10nm的結晶)構成。在結晶區域由一個微小結晶構成的情況下,該結晶區域的最大徑小於10nm。此外,結晶區域由多個微小結晶構成的情況下,有時該結晶區域的尺寸為幾十nm左右。
此外,在In-Ga-Zn氧化物中,CAAC-OS有具有層疊有含有銦(In)及氧的層(以下,In層)、含有鎵(Ga)、鋅(Zn)及氧的層(以下,(Ga,Zn)層)的層狀結晶結構(也稱為層狀結構)的趨勢。此外,銦和鎵可以彼此置換。因此,有時(Ga,Zn)層包含銦。此外,有時In層包含鎵。注意,有時In層包含鋅。該層狀結構例如在高解析度TEM(Transmission Electron Microscope)影像中被觀察作為晶格影像。
例如,當對CAAC-OS膜使用XRD裝置進行結構分析時,在使用θ/2θ掃描的Out-of-plane XRD測量中,在2θ=31°或其附近檢測出表示c軸配向的峰。注意,表示c軸配向的峰的位置(2θ值)有時根據構成CAAC-OS的金屬元素的種類、組成等變動。
此外,例如,在CAAC-OS膜的電子繞射圖案中觀察到多個亮點(斑點)。此外,在以透過樣本的入射電子束的斑點(也稱為直接斑點)為對稱中心時,某一個斑點和其他斑點被觀察在點對稱的位置。
在從上述特定的方向觀察結晶區域的情況下,雖然該結晶區域中的晶格排列基本上是六方晶格,但是單位晶格並不侷限於正六角形,有是非正六角形的情況。此外,在上述畸變中,有時具有五角形、七角形等晶格排列。此外,在CAAC-OS的畸變附近觀察不到明確的晶界(grain boundary)。也就是說,晶格排列的畸變抑制晶界的形成。這可能是由於CAAC-OS因為a-b面方向上的氧原子的排列的低密度或因金屬原子被取代而使原子間的鍵合距離產生變化等而能夠包容畸變。
此外,確認到明確的晶界的結晶結構被稱為所謂的多晶(polycrystal)。晶界成為再結合中心而載子被俘獲,因而有可能導致電晶體的通態電流的降低、場效移動率的降低等。因此,確認不到明確的晶界的CAAC-OS是對電晶體的半導體層提供具有優異的結晶結構的結晶性氧化物之一。注意,為了構成CAAC-OS,較佳為包含Zn的結構。例如,與In氧化物相比,In-Zn氧化物及In-Ga-Zn氧化物能夠進一步抑制晶界的發生,所以是較佳的。
CAAC-OS是結晶性高且確認不到明確的晶界的氧化物半導體。因此,可以說在CAAC-OS中,不容易發生起因於晶界的電子移動率的降低。此外,氧化物半導體的結晶性有時因雜質的混入、缺陷的生成等而降低,因此可以說CAAC-OS是雜質及缺陷(氧空位等)少的氧化物半導體。因此,包含CAAC-OS的氧化物半導體的物理性質穩定。因此,包含CAAC-OS的氧化物半導體具有高耐熱性及高可靠性。此外,CAAC-OS對製程中的高溫度(所謂熱積存;thermal budget)也很穩定。由此,藉由在OS電晶體中使用CAAC-OS,可以擴大製程的彈性。
[nc-OS] 在nc-OS中,微小的區域(例如1nm以上且10nm以下的區域,特別是1nm以上且3nm以下的區域)中的原子排列具有週期性。換言之,nc-OS具有微小的結晶。此外,例如,該微小的結晶的尺寸為1nm以上且10nm以下,尤其為1nm以上且3nm以下,將該微小的結晶稱為奈米晶。此外,nc-OS在不同的奈米晶之間觀察不到結晶定向的規律性。因此,在膜整體中觀察不到配向性。所以,有時nc-OS在某些分析方法中與a-like OS或非晶氧化物半導體沒有差別。例如,在對nc-OS膜使用XRD裝置進行結構分析時,在使用θ/2θ掃描的Out-of-plane XRD測量中,不檢測出表示結晶性的峰。此外,在對nc-OS膜進行使用其束徑比奈米晶大(例如,50nm以上)的電子束的電子繞射(也稱為選區電子繞射)時,觀察到類似光暈圖案的繞射圖案。另一方面,在對nc-OS膜進行使用其束徑近於或小於奈米晶的尺寸(例如1nm以上且30nm以下)的電子束的電子繞射(也稱為奈米束電子繞射)的情況下,有時得到在以直接斑點為中心的環狀區域內觀察到多個斑點的電子繞射圖案。
[a-like OS] a-like OS是具有介於nc-OS與非晶氧化物半導體之間的結構的氧化物半導體。a-like OS包含空洞或低密度區域。也就是說,a-like OS的結晶性比nc-OS及CAAC-OS的結晶性低。此外,a-like OS的膜中的氫濃度比nc-OS及CAAC-OS的膜中的氫濃度高。
<<氧化物半導體的構成>> 接著,說明上述CAC-OS的詳細內容。此外,CAC-OS與材料構成有關。
[CAC-OS] CAC-OS例如是指包含在金屬氧化物中的元素不均勻地分佈的構成,其中包含不均勻地分佈的元素的材料的尺寸為0.5nm以上且10nm以下,較佳為1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。注意,在下面也將在金屬氧化物中一個或多個金屬元素不均勻地分佈且包含該金屬元素的區域混合的狀態稱為馬賽克狀或補丁(patch)狀,該區域的尺寸為0.5nm以上且10nm以下,較佳為1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。
再者,CAC-OS是指其材料分開為第一區域與第二區域而成為馬賽克狀且該第一區域分佈於膜中的結構(下面也稱為雲狀)。就是說,CAC-OS是指具有該第一區域和該第二區域混合的結構的複合金屬氧化物。
在此,將相對於構成In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS的金屬元素的In、Ga及Zn的原子數比的每一個記為[In]、[Ga]及[Zn]。例如,在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中,第一區域是其[In]大於CAC-OS膜的組成中的[In]的區域。此外,第二區域是其[Ga]大於CAC-OS膜的組成中的[Ga]的區域。此外,例如,第一區域是其[In]大於第二區域中的[In]且其[Ga]小於第二區域中的[Ga]的區域。此外,第二區域是其[Ga]大於第一區域中的[Ga]且其[In]小於第一區域中的[In]的區域。
明確而言,上述第一區域是以銦氧化物或銦鋅氧化物等為主要成分的區域。此外,上述第二區域是以鎵氧化物或鎵鋅氧化物等為主要成分的區域。換言之,可以將上述第一區域稱為以In為主要成分的區域。此外,可以將上述第二區域稱為以Ga為主要成分的區域。
注意,有時觀察不到上述第一區域和上述第二區域的明確的邊界。
此外,In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS是指如下構成:在包含In、Ga、Zn及O的材料構成中,部分主要成分為Ga的區域與部分主要成分為In的區域無規律地以馬賽克狀存在。因此,可推測,CAC-OS具有金屬元素不均勻地分佈的結構。
CAC-OS例如可以藉由在對基板不進行非意圖性的加熱的條件下利用濺射法來形成。在利用濺射法形成CAC-OS的情況下,作為沉積氣體,可以使用選自惰性氣體(典型的是氬)、氧氣體和氮氣體中的任一種或多種。此外,沉積時的沉積氣體的總流量中的氧氣體的流量比越低越好。例如,使沉積時的沉積氣體的總流量中的氧氣體的流量比為0%以上且低於30%,較佳為0%以上且10%以下。
例如,在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中,根據藉由能量色散型X射線分析法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析(EDX-mapping)影像,可確認到具有以In為主要成分的區域(第一區域)及以Ga為主要成分的區域(第二區域)不均勻地分佈而混合的結構。
在此,第一區域是具有比第二區域高的導電性的區域。就是說,當載子流過第一區域時,呈現作為金屬氧化物的導電性。因此,當第一區域以雲狀分佈在金屬氧化物中時,可以實現高場效移動率(μ)。
另一方面,第二區域是具有比第一區域高的絕緣性的區域。就是說,當第二區域分佈在金屬氧化物中時,可以抑制洩漏電流。
在將CAC-OS用於電晶體的情況下,藉由起因於第一區域的導電性和起因於第二區域的絕緣性的互補作用,可以使CAC-OS具有開關功能(控制開啟/關閉的功能)。換言之,在CAC-OS的材料的一部分中具有導電性的功能且在另一部分中具有絕緣性的功能,在材料的整體中具有半導體的功能。藉由使導電性的功能和絕緣性的功能分離,可以最大限度地提高各功能。因此,藉由將CAC-OS用於電晶體,可以實現大通態電流(I on)、高場效移動率(μ)及良好的切換工作。
此外,使用CAC-OS的電晶體具有高可靠性。因此,CAC-OS最適合於顯示裝置等各種半導體裝置。
氧化物半導體具有各種結構及各種特性。本發明的一個實施方式的氧化物半導體也可以包括非晶氧化物半導體、多晶氧化物半導體、a-like OS、CAC-OS、nc-OS、CAAC-OS中的兩種以上。
<具有氧化物半導體的電晶體> 接著,說明將上述氧化物半導體用於電晶體的情況。
藉由將上述氧化物半導體用於電晶體,可以實現場效移動率高的電晶體。此外,可以實現可靠性高的電晶體。
較佳為將載子濃度低的氧化物半導體用於電晶體。例如,氧化物半導體中的載子濃度為1×10 17cm -3以下,較佳為1×10 15cm -3以下,更佳為1×10 13cm -3以下,進一步較佳為1×10 11cm -3以下,更進一步較佳為低於1×10 10cm -3,且1×10 -9cm -3以上。在以降低氧化物半導體膜的載子濃度為目的的情況下,可以降低氧化物半導體膜中的雜質濃度以降低缺陷態密度。在本說明書等中,將雜質濃度低且缺陷態密度低的狀態稱為高純度本質或實質上高純度本質。此外,有時將載子濃度低的氧化物半導體稱為高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體。
因為高純度本質或實質上高純度本質的氧化物半導體膜具有較低的缺陷態密度,所以有可能具有較低的陷阱態密度。
此外,被氧化物半導體的陷阱態俘獲的電荷到消失需要較長的時間,有時像固定電荷那樣動作。因此,有時在陷阱態密度高的氧化物半導體中形成通道形成區域的電晶體的電特性不穩定。
因此,為了使電晶體的電特性穩定,降低氧化物半導體中的雜質濃度是有效的。為了降低氧化物半導體中的雜質濃度,較佳為還降低附近膜中的雜質濃度。作為雜質有氫、氮、鹼金屬、鹼土金屬、鐵、鎳、矽等。注意,氧化物半導體中的雜質例如是指構成氧化物半導體的主要成分之外的元素。例如,濃度小於0.1原子%的元素可以說是雜質。
<雜質> 在此,說明氧化物半導體中的各雜質的影響。
在氧化物半導體包含第14族元素之一的矽或碳時,在氧化物半導體中形成缺陷態。因此,將氧化物半導體中或與氧化物半導體的介面附近的矽或碳的濃度(藉由二次離子質譜(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)測得的濃度)設定為2×10 18atoms/cm 3以下,較佳為2×10 17atoms/cm 3以下。
此外,當氧化物半導體包含鹼金屬或鹼土金屬時,有時形成缺陷態而形成載子。因此,使用包含鹼金屬或鹼土金屬的氧化物半導體的電晶體容易具有常開啟特性。因此,使藉由SIMS測得的氧化物半導體中的鹼金屬或鹼土金屬的濃度為1×10 18atoms/cm 3以下,較佳為2×10 16atoms/cm 3以下。
當氧化物半導體包含氮時,容易產生作為載子的電子,使載子濃度增高,而n型化。其結果是,在將包含氮的氧化物半導體用於半導體的電晶體容易具有常開啟特性。或者,在氧化物半導體包含氮時,有時形成陷阱態。其結果,有時電晶體的電特性不穩定。因此,將利用SIMS測得的氧化物半導體中的氮濃度設定為低於5×10 19atoms/cm 3,較佳為5×10 18atoms/cm 3以下,更佳為1×10 18atoms/cm 3以下,進一步較佳為5×10 17atoms/cm 3以下。
包含在氧化物半導體中的氫與鍵合於金屬原子的氧起反應生成水,因此有時形成氧空位。當氫進入該氧空位時,有時產生作為載子的電子。此外,有時由於氫的一部分與鍵合於金屬原子的氧鍵合,產生作為載子的電子。因此,使用包含氫的氧化物半導體的電晶體容易具有常開啟特性。由此,較佳為儘可能地減少氧化物半導體中的氫。明確而言,將利用SIMS測得的氧化物半導體中的氫濃度設定為低於1×10 20atoms/cm 3,較佳為低於1×10 19atoms/cm 3,更佳為低於5×10 18atoms/cm 3,進一步較佳為低於1×10 18atoms/cm 3
藉由將雜質被充分降低的氧化物半導體用於電晶體的通道形成區域,可以使電晶體具有穩定的電特性。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式8 在本實施方式中,使用圖18A至圖23F說明本發明的一個實施方式的電子裝置。
本實施方式的電子裝置包括本發明的一個實施方式的顯示裝置。本發明的一個實施方式的顯示裝置容易實現高清晰化、高解析度化、大型化。因此,可以將本發明的一個實施方式的顯示裝置用於各種各樣的電子裝置的顯示部。
另外,本發明的一個實施方式的顯示裝置可以以低成本製造,由此可以降低電子裝置的製造成本。
作為電子裝置,例如除了電視機、桌上型或膝上型個人電腦、用於電腦等的顯示器、數位看板、彈珠機等大型遊戲機等具有較大的螢幕的電子裝置以外,還可以舉出數位相機、數位攝影機、數位相框、行動電話機、可攜式遊戲機、可攜式資訊終端、音頻再生裝置等。
特別是,因為本發明的一個實施方式的顯示裝置可以提高清晰度,所以可以適當地用於包括較小的顯示部的電子裝置。作為這種電子裝置,例如可以舉出手錶型、手鐲型等的資訊終端設備(可穿戴裝置)、可戴在頭上的可穿戴裝置等諸如頭戴顯示器等VR用設備、眼鏡型AR用設備等。另外,作為可穿戴裝置還可以舉出SR(Substitutional Reality)用設備以及MR(Mixed Reality)用設備。
本發明的一個實施方式的顯示裝置較佳為具有極高的解析度諸如HD(像素數為1280×720)、FHD(像素數為1920×1080)、WQHD(像素數為2560×1440)、WQXGA(像素數為2560×1600)、4K2K(像素數為3840×2160)、8K4K(像素數為7680×4320)等。尤其較佳為具有4K2K、8K4K或更高的解析度。另外,本發明的一個實施方式的顯示裝置中的像素密度(清晰度)較佳為300ppi以上,更佳為500ppi以上,進一步較佳為1000ppi以上,更進一步較佳為2000ppi以上,還進一步較佳為3000ppi以上,還進一步較佳為5000ppi以上,還進一步較佳為7000ppi以上。藉由使用上述的具有高解析度或高清晰度的顯示裝置,在可攜式或家用等的個人用途的電子裝置中可以進一步提高真實感、縱深感等。
可以將本實施方式的電子裝置沿著房屋或高樓的內壁或外壁、汽車的內部裝飾或外部裝飾的曲面組裝。
本實施方式的電子裝置也可以包括天線。藉由由天線接收信號,可以在顯示部上顯示影像及資訊等。另外,在電子裝置包括天線及二次電池時,可以用天線進行非接觸電力傳送。
本實施方式的電子裝置也可以包括感測器(該感測器具有感測、檢測、測量如下因素的功能:力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉速、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾斜度、振動、氣味或紅外線)。
本實施方式的電子裝置可以具有各種功能。例如,可以具有如下功能:將各種資訊(靜態影像、動態影像、文字影像等)顯示在顯示部上的功能;觸控面板的功能;顯示日曆、日期或時間等的功能;執行各種軟體(程式)的功能;進行無線通訊的功能;讀出儲存在存儲介質中的程式或資料的功能;等。
圖20A所示的電子裝置6500是可以被用作智慧手機的可攜式資訊終端設備。
電子裝置6500包括外殼6501、顯示部6502、電源按鈕6503、按鈕6504、揚聲器6505、麥克風6506、照相機6507及光源6508等。顯示部6502具有觸控面板功能。
可以對顯示部6502應用本發明的一個實施方式的顯示裝置。
圖20B是包括外殼6501的麥克風6506一側的端部的剖面示意圖。
外殼6501的顯示面一側設置有具有透光性的保護構件6510,被外殼6501及保護構件6510包圍的空間內設置有顯示面板6511、光學構件6512、觸控感測器面板6513、印刷電路板6517、電池6518等。
顯示面板6511、光學構件6512及觸控感測器面板6513使用黏合層(未圖示)固定到保護構件6510。
在顯示部6502的外側的區域中,顯示面板6511的一部分疊回,且該疊回部分連接有FPC6515。FPC6515安裝有IC6516。FPC6515與設置於印刷電路板6517的端子連接。
顯示面板6511可以使用本發明的一個實施方式的撓性顯示器(具有撓性的顯示裝置)。由此,可以實現極輕量的電子裝置。此外,由於顯示面板6511極薄,所以可以在抑制電子裝置的厚度的情況下安裝大容量的電池6518。此外,藉由折疊顯示面板6511的一部分以在像素部的背面設置與FPC6515的連接部,可以實現窄邊框的電子裝置。
圖21A示出電視機的一個例子。在電視機7100中,外殼7101中組裝有顯示部7000。在此示出利用支架7103支撐外殼7101的結構。
可以對顯示部7000應用本發明的一個實施方式的顯示裝置。
可以藉由利用外殼7101所具備的操作開關及另外提供的遙控器7111進行圖21A所示的電視機7100的操作。此外,也可以在顯示部7000中具備觸控感測器,也可以藉由用指頭等觸摸顯示部7000進行電視機7100的操作。此外,也可以在遙控器7111中具備顯示從該遙控器7111輸出的資訊的顯示部。藉由利用遙控器7111所具備的操作鍵或觸控面板,可以進行頻道及音量的操作,並可以對顯示在顯示部7000上的影像進行操作。
此外,電視機7100具備接收機及數據機等。可以藉由利用接收機接收一般的電視廣播。再者,藉由數據機連接到有線或無線方式的通訊網路,從而進行單向(從發送者到接收者)或雙向(發送者和接收者之間或接收者之間等)的資訊通訊。
圖21B示出膝上型個人電腦的一個例子。膝上型個人電腦7200包括外殼7211、鍵盤7212、指向裝置7213、外部連接埠7214等。在外殼7211中組裝有顯示部7000。
可以對顯示部7000應用本發明的一個實施方式的顯示裝置。
圖21C和圖21D示出數位看板的一個例子。
圖21C所示的數位看板7300包括外殼7301、顯示部7000及揚聲器7303等。此外,還可以包括LED燈、操作鍵(包括電源開關或操作開關)、連接端子、各種感測器、麥克風等。
圖21D示出設置於圓柱狀柱子7401上的數位看板7400。數位看板7400包括沿著柱子7401的曲面設置的顯示部7000。
在圖21C和圖21D中,可以對顯示部7000應用包括本發明的一個實施方式的電晶體的顯示裝置。
顯示部7000越大,一次能夠提供的資訊量越多。顯示部7000越大,越容易吸引人的注意,例如可以提高廣告宣傳效果。
藉由將觸控面板用於顯示部7000,不僅可以在顯示部7000上顯示靜態影像或動態影像,使用者還能夠直覺性地進行操作,所以是較佳的。此外,在用於提供路線資訊或交通資訊等資訊的用途時,可以藉由直覺性的操作提高易用性。
如圖21C和圖21D所示,數位看板7300或數位看板7400較佳為可以藉由無線通訊與使用者所攜帶的智慧手機等資訊終端設備7311或資訊終端設備7411聯動。例如,顯示在顯示部7000上的廣告資訊可以顯示在資訊終端設備7311或資訊終端設備7411的螢幕上。此外,藉由操作資訊終端設備7311或資訊終端設備7411,可以切換顯示部7000的顯示。
此外,可以在數位看板7300或數位看板7400上以資訊終端設備7311或資訊終端設備7411的螢幕為操作單元(控制器)執行遊戲。由此,不特定多個使用者可以同時參加遊戲,享受遊戲的樂趣。
圖22A是安裝有取景器8100的照相機8000的外觀圖。
照相機8000包括外殼8001、顯示部8002、操作按鈕8003、快門按鈕8004等。此外,照相機8000安裝有可裝卸的透鏡8006。在照相機8000中,透鏡8006和外殼8001也可以被形成為一體。
照相機8000藉由按下快門按鈕8004或者觸摸用作觸控面板的顯示部8002,可以進行成像。
外殼8001包括具有電極的嵌入器,除了可以與取景器8100連接以外,還可以與閃光燈裝置等連接。
取景器8100包括外殼8101、顯示部8102以及按鈕8103等。
外殼8101藉由嵌合到照相機8000的嵌入器裝到照相機8000。取景器8100可以將從照相機8000接收的影像等顯示到顯示部8102上。
按鈕8103被用作電源按鈕等。
本發明的一個實施方式的顯示裝置可以用於照相機8000的顯示部8002及取景器8100的顯示部8102。此外,也可以在照相機8000中內置有取景器。
圖22B是頭戴顯示器8200的外觀圖。
頭戴顯示器8200包括安裝部8201、透鏡8202、主體8203、顯示部8204以及電纜8205等。此外,在安裝部8201中內置有電池8206。
藉由電纜8205,將電力從電池8206供應到主體8203。主體8203具備無線接收器等,能夠將所接收的影像資訊等顯示到顯示部8204上。此外,主體8203具有照相機,由此可以作為輸入方法利用使用者的眼球或眼瞼的動作的資訊。
此外,也可以對安裝部8201的被使用者接觸的位置設置多個電極,以檢測出根據使用者的眼球的動作而流過電極的電流,由此實現識別使用者的視線的功能。此外,還可以具有根據流過該電極的電流監視使用者的脈搏的功能。安裝部8201可以具有溫度感測器、壓力感測器、加速度感測器等各種感測器,也可以具有將使用者的生物資訊顯示在顯示部8204上的功能或與使用者的頭部的動作同步地使顯示在顯示部8204上的影像變化的功能等。
可以對顯示部8204應用本發明的一個實施方式的顯示裝置。
圖22C至圖22E是頭戴顯示器8300的外觀圖。頭戴顯示器8300包括外殼8301、顯示部8302、帶狀固定工具8304以及一對透鏡8305。
使用者可以藉由透鏡8305看到顯示部8302上的顯示。較佳的是,彎曲配置顯示部8302。因為使用者可以感受高真實感。此外,藉由透鏡8305分別看到顯示在顯示部8302的不同區域上的影像,從而可以進行利用視差的三維顯示等。此外,本發明的一個實施方式不侷限於設置有一個顯示部8302的結構,也可以設置兩個顯示部8302以對使用者的一對眼睛分別配置一個顯示部。
可以將本發明的一個實施方式的顯示裝置用於顯示部8302。本發明的一個實施方式的顯示裝置還可以實現極高的清晰度。例如,如如圖22E所示,即使使用透鏡8305對顯示進行放大觀看,像素也不容易被使用者看到。就是說,可以利用顯示部8302使使用者看到現實感更高的影像。
圖22F是護目鏡型頭戴顯示器8400的外觀圖。頭戴顯示器8400包括一對外殼8401、安裝部8402及緩衝構件8403。一對外殼8401內各自設置有顯示部8404及透鏡8405。藉由使一對顯示部8404顯示互不相同的影像,可以進行利用視差的三維顯示。
使用者可以藉由透鏡8405看到顯示部8404上的顯示。透鏡8405具有焦點調整機構,該焦點調整機構可以根據使用者的視力調整透鏡8405的位置。顯示部8404較佳為正方形或橫向長的矩形。由此,可以提高真實感。
安裝部8402較佳為具有塑性及彈性以可以根據使用者的人臉尺寸調整並沒有掉下來。另外,安裝部8402的一部分較佳為具有被用作骨傳導耳機的振動機構。由此,只要安裝就可以享受影像及聲音,而不需耳機、揚聲器等音響設備。此外,也可以具有藉由無線通訊將聲音資料輸出到外殼8401內的功能。
安裝部8402及緩衝構件8403是與使用者的人臉(額頭、臉頰等)接觸的部分。藉由使緩衝構件8403與使用者的人臉密接,可以防止漏光,從而可以進一步提高沉浸感。緩衝構件8403較佳為使用柔軟的材料以在使用者裝上頭戴顯示器8400時與使用者的人臉密接。例如,可以使用橡膠、矽酮橡膠、聚氨酯、海綿等材料。另外,當作為緩衝構件8403使用用布或皮革(天然皮革或合成皮革)等覆蓋海綿等的表面的構件時,在使用者的臉和緩衝構件8403之間不容易產生空隙,從而可以適當地防止漏光。另外,在使用這種材料時,不僅讓使用者感覺親膚,而且當在較冷的季節等裝上的情況下不讓使用者感到寒意,所以是較佳的。在緩衝構件8403或安裝部8402等接觸於使用者的皮膚的構件採用可拆卸的結構時,容易進行清洗或交換,所以是較佳的。
圖23A至圖23F所示的電子裝置包括外殼9000、顯示部9001、揚聲器9003、操作鍵9005(包括電源開關或操作開關)、連接端子9006、感測器9007(該感測器具有感測、檢測或測量如下因素的功能:力、位移、位置、速度、加速度、角速度、轉速、距離、光、液、磁、溫度、化學物質、聲音、時間、硬度、電場、電流、電壓、電力、輻射線、流量、濕度、傾斜度、振動、氣味或紅外線)、麥克風9008等。
圖23A至圖23F所示的電子裝置具有各種功能。例如,可以具有如下功能:將各種資訊(靜態影像、動態影像及文字影像等)顯示在顯示部上的功能;觸控面板的功能;顯示日曆、日期或時間等的功能;藉由利用各種軟體(程式)控制處理的功能;進行無線通訊的功能;讀出儲存在存儲介質中的程式或資料並進行處理的功能;等。注意,電子裝置可具有的功能不侷限於上述功能,而可以具有各種功能。電子裝置可以包括多個顯示部。此外,也可以在電子裝置中設置照相機等而使其具有如下功能:拍攝靜態影像或動態影像,且將所拍攝的影像儲存在存儲介質(外部存儲介質或內置於照相機的存儲介質)中的功能;將所拍攝的影像顯示在顯示部上的功能;等。
可以將本發明的一個實施方式的顯示裝置用於顯示部9001。
下面,詳細地說明圖23A至圖23F所示的電子裝置。
圖23A是示出可攜式資訊終端9101的立體圖。可以將可攜式資訊終端9101例如用作智慧手機。注意,在可攜式資訊終端9101中,也可以設置揚聲器9003、連接端子9006、感測器9007等。此外,作為可攜式資訊終端9101,可以將文字及影像資訊顯示在其多個面上。在圖23A中示出三個圖示9050的例子。此外,可以將以虛線的矩形示出的資訊9051顯示在顯示部9001的其他面上。作為資訊9051的一個例子,可以舉出提示收到電子郵件、SNS或電話等的資訊;電子郵件、SNS等的標題;電子郵件或SNS等的發送者姓名;日期;時間;電池餘量;以及天線接收信號強度的顯示等。或者,可以在顯示有資訊9051的位置上顯示圖示9050等。
圖23B是示出可攜式資訊終端9102的立體圖。可攜式資訊終端9102具有將資訊顯示在顯示部9001的三個以上的面上的功能。在此,示出資訊9052、資訊9053、資訊9054分別顯示於不同的面上的例子。例如,在將可攜式資訊終端9102放在上衣口袋裡的狀態下,使用者能夠確認顯示在從可攜式資訊終端9102的上方看到的位置上的資訊9053。使用者可以確認到該顯示而無需從口袋裡拿出可攜式資訊終端9102,由此能夠判斷是否接電話。
圖23C是示出手錶型可攜式資訊終端9200的立體圖。可以將可攜式資訊終端9200例如用作智慧手錶(註冊商標)。此外,顯示部9001的顯示面彎曲,可沿著其彎曲的顯示面進行顯示。此外,可攜式資訊終端9200例如藉由與可進行無線通訊的耳麥相互通訊可以進行免提通話。此外,藉由利用連接端子9006,可攜式資訊終端9200可以與其他資訊終端進行資料傳輸及充電。充電也可以藉由無線供電進行。
圖23D至圖23F是示出可以折疊的可攜式資訊終端9201的立體圖。此外,圖23D是將可攜式資訊終端9201展開的狀態的立體圖、圖23F是折疊的狀態的立體圖、圖23E是從圖23D的狀態和圖23F的狀態中的一個轉換成另一個時中途的狀態的立體圖。可攜式資訊終端9201在折疊狀態下可攜性好,而在展開狀態下因為具有無縫拼接較大的顯示區域所以顯示的瀏覽性強。可攜式資訊終端9201所包括的顯示部9001被由鉸鏈9055連結的三個外殼9000支撐。顯示部9001例如可以在曲率半徑0.1mm以上且150mm以下的範圍彎曲。
本實施方式所示的結構例子及對應該結構例子的圖式等的至少一部分可以與其他結構例子或圖式等適當地組合。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
實施方式9 在本實施方式中,說明具備使用OLED的顯示裝置的電子裝置的螢幕尺寸與像素密度之間的關係以及可應用於該顯示裝置的技術。
圖24是示出產品的螢幕尺寸與像素密度之間的關係的圖。橫軸表示螢幕尺寸(英寸),縱軸表示像素密度(ppi)。圖24示出用於AR產品或VR產品等的μOLED、智慧手機、手錶型裝置、筆記本型PC、平板終端、車載顯示器、顯示器裝置、電視機(TV)等產品的典型的螢幕尺寸與像素密度的範圍。從此可知,大概是,螢幕尺寸越小清晰度越高。
另外,圖24並排示出可應用於各產品的技術。在此,BP表示背板,FP表示前板。
關於前板,作為OLED的全彩色化技術,大致分為使用高精細金屬遮罩的分別塗佈技術(FMM+SBS)、利用噴墨法等印刷法的分別塗佈技術(印刷+SBS)、組合白色OLED與濾色片的技術(W+CF)、組合藍色OLED與量子點的技術(B+Qd)等。
另外,作為OLED的種類,有層疊多個發光單元的串聯結構(tandem)及不層疊發光單元的單結構(single)。
作為背板的製造技術,有使用Si基板的LSI技術、LTPS(Low Temperature Poly Silicon)技術、LTPO(Low Temperature Polysilicon and Oxide)技術、OS(Oxide Semiconductor)技術等。
在此,將不使用高精細金屬遮罩而使用光微影法分別形成OLED的技術稱為MML(Metal Mask Less)技術。MML技術是與上述全彩色化技術相比可以實現高開口率、高效率、高亮度、高顯示品質、高對比、高可靠性的技術。MML技術可以應用於具有圖24所示的螢幕尺寸及清晰度的所有顯示裝置。尤其是,可以應用於螢幕尺寸為1英寸左右且清晰度高於1000ppi的微型顯示器。
另外,將組合高精細金屬遮罩與光微影法而使用的技術稱為HMML(Hybrid MML)。HMML技術是可以代替習知的利用FMM+SBS的全彩色技術且與該利用FMM+SBS的全彩色技術相比可以進一步實現高開口率化、高可靠性、高顯示品質、高對比的技術。
本實施方式的至少一部分可以與本說明書所記載的其他實施方式適當地組合而實施。
100:顯示裝置 101:基板 103:像素 105:絕緣層 110B:發光元件 110G:發光元件 110R:發光元件 110:發光元件 111B:像素電極 111C:連接電極 111G:像素電極 111R:像素電極 111:像素電極 112B:有機層 112G:有機層 112R:有機層 112:有機層 113:共用電極 114:有機層 115:有機層 116:有機層 117:電荷產生層 118:有機層 119:有機層 120:狹縫 121:保護層 125a:像素 125b:像素 125f:絕緣膜 125:絕緣層 126:樹脂層 130:連接部 131:絕緣層 132:絕緣層 135B:層 135G:層 135R:層 143:光阻遮罩 144:犧牲膜 145:犧牲層 146:犧牲膜 147:犧牲層 151B:FMM 151G:FMM 151R:FMM 161:導電層 162:導電層 163:樹脂層
[圖1A]至[圖1D]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖2A]至[圖2C]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖3A]及[圖3B]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖4A]及[圖4B]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖5A]及[圖5B]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖6A]及[圖6B]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖7A]及[圖7B]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖8A]至[圖8C]是示出顯示裝置的製造方法例子的圖。 [圖9A]至[圖9C]是示出顯示裝置的製造方法例子的圖。 [圖10A]至[圖10C]是示出顯示裝置的製造方法例子的圖。 [圖11A]至[圖11C]是示出顯示裝置的製造方法例子的圖。 [圖12A]至[圖12C]是示出顯示裝置的製造方法例子的圖。 [圖13]是示出顯示裝置的一個例子的立體圖。 [圖14A]是示出顯示裝置的一個例子的剖面圖。[圖14B]是示出電晶體的一個例子的剖面圖。 [圖15A]至[圖15E]是示出顯示裝置的像素的一個例子的圖。 [圖16A]至[圖16G]是示出顯示裝置的像素的一個例子的圖。 [圖17A]至[圖17F]是示出發光器件的結構例子的圖。 [圖18A]至[圖18D]是示出顯示裝置的像素的一個例子的圖。[圖18E]及[圖18F]是示出顯示裝置的像素的電路的一個例子的圖。 [圖19A]至[圖19J]是示出顯示裝置的結構例子的圖。 [圖20A]及[圖20B]是示出電子裝置的一個例子的圖。 [圖21A]至[圖21D]是示出電子裝置的一個例子的圖。 [圖22A]至[圖22F]是示出電子裝置的一個例子的圖。 [圖23A]至[圖23F]是示出電子裝置的一個例子的圖。 [圖24]是示出產品的螢幕尺寸與像素密度之間的關係的圖。
101:基板
110B:發光元件
110G:發光元件
110R:發光元件
111B:像素電極
111G:像素電極
111R:像素電極
112B:有機層
112G:有機層
112R:有機層
113:共用電極
114:有機層
115:有機層
116:有機層
120:狹縫
121:保護層
125:絕緣層
126:樹脂層

Claims (10)

  1. 一種顯示裝置,包括: 第一發光元件;以及 第二發光元件, 其中,該第一發光元件中依次層疊有第一像素電極、第一發光層及共用電極, 該第二發光元件中依次層疊有第二像素電極、第二發光層及該共用電極, 在該第一發光元件與該第二發光元件之間的區域中包括第一層及第二層, 該第一層與該第二發光層重疊並包含與該第一發光層相同的材料, 該第二層與該第一發光層重疊並包含與該第二發光層相同的材料, 在該第一發光元件與該第二發光元件之間的區域中,該第一發光層的端部與該第一層的端部對置, 並且,在該第一發光元件與該第二發光元件之間的區域中,該第二發光層的端部與該第二層的端部對置。
  2. 一種顯示裝置,包括: 第一發光元件;以及 第二發光元件, 其中,該第一發光元件中依次層疊有第一像素電極、第一發光層、第一中間層、第三發光層及共用電極, 該第二發光元件中依次層疊有第二像素電極、第二發光層、第二中間層、第四發光層及該共用電極, 在該第一發光元件與該第二發光元件之間包括第一層、第二層、第三層及第四層, 該第一層與該第二發光層、該第二中間層及該第四發光層重疊並包含與該第一發光層相同的材料, 該第二層與該第一發光層、該第一中間層及該第三發光層重疊並包含與該第二發光層相同的材料, 該第三層與該第一層重疊並包含與該第三發光層相同的材料, 該第四層與該第二層重疊並包含與該第四發光層相同的材料, 在該第一發光元件與該第二發光元件之間的區域中,該第一發光層的端部與該第一層的端部對置, 在該第一發光元件與該第二發光元件之間的區域中,該第二發光層的端部與該第二層的端部對置, 在該第一發光元件與該第二發光元件之間的區域中,該第三發光層的端部與該第三層的端部對置, 並且,在該第一發光元件與該第二發光元件之間的區域中,該第四發光層的端部與該第四層的端部對置。
  3. 如請求項2之顯示裝置, 其中該第一發光層及該第三發光層包含相同材料, 並且該第二發光層及該第四發光層包含相同材料。
  4. 如請求項1至3中任一項之顯示裝置,還包括: 樹脂層, 其中該樹脂層位於該第一發光元件與該第二發光元件之間的區域中, 該第一發光層的端部與該第一層的端部隔著該樹脂層相對, 並且該第二發光層的端部與該第二層的端部隔著該樹脂層相對。
  5. 如請求項1至4中任一項之顯示裝置,還包括: 第一絕緣層, 其中該第一絕緣層位於該第一發光元件與該第二發光元件之間的區域中, 並且該第一絕緣層接觸於該第一發光層的端部、該第二發光層的端部、該第一層的端部及該第二層的端部。
  6. 一種顯示裝置的製造方法,包括: 排列地形成第一像素電極及第二像素電極的第一製程; 使用第一金屬遮罩在該第一像素電極上形成島狀第一發光層的第二製程; 使用第二金屬遮罩在該第二像素電極上以重疊於該第一發光層的端部的方式形成島狀第二發光層的第三製程; 在該第一像素電極與該第二像素電極之間的區域中藉由蝕刻分別分割該第一發光層及該第二發光層的第四製程;以及 覆蓋該第一發光層及該第二發光層形成共用電極的第五製程。
  7. 如請求項6之顯示裝置的製造方法,在該第四製程之後且該第五製程之前還包括: 在藉由該蝕刻形成的狹縫內形成樹脂層的第六製程。
  8. 如請求項7之顯示裝置的製造方法, 其中作為該樹脂層使用感光性有機樹脂。
  9. 如請求項7或8之顯示裝置的製造方法,在該第四製程之後且該第六製程之前還包括: 以接觸於藉由該蝕刻露出的該第一發光層的側面、該第二發光層的側面的方式形成第一絕緣層的第七製程。
  10. 如請求項9之顯示裝置的製造方法, 其中作為該第一絕緣層使用藉由原子層沉積法形成的無機絕緣膜。
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