WO2022153150A1 - 表示装置の作製方法、表示装置、表示モジュール、及び、電子機器 - Google Patents

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WO2022153150A1
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light emitting
display device
pixel electrode
counter electrode
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山崎舜平
池田隆之
岡崎健一
山根靖正
木村肇
大貫達也
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株式会社半導体エネルギー研究所
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    • H10K59/873Encapsulations

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to a method for manufacturing a display device.
  • One aspect of the present invention relates to a display device, a display module, and an electronic device.
  • One aspect of the present invention is not limited to the above technical fields.
  • the technical fields of one aspect of the present invention include semiconductor devices, display devices, light emitting devices, power storage devices, storage devices, electronic devices, lighting devices, input devices (for example, touch sensors), input / output devices (for example, touch panels, etc.). ), Their driving method, or their manufacturing method can be given as an example.
  • Devices that require a high-definition display device include, for example, virtual reality (VR: Virtual Reality), augmented reality (AR: Augmented Reality), alternative reality (SR: Substitutional Reality), and mixed reality (MR: Mixed Reality). ) Is being actively developed.
  • VR Virtual Reality
  • AR Augmented Reality
  • SR Substitutional Reality
  • MR Mixed Reality
  • a light emitting device having a light emitting device (also referred to as a light emitting element) has been developed.
  • a light emitting device (also referred to as an EL device or EL element) that utilizes an electroluminescence (hereinafter referred to as EL) phenomenon is a DC constant voltage power supply that is easy to be thin and lightweight, can respond to an input signal at high speed, and can respond to an input signal at high speed. It has features such as being able to be driven by using electroluminescence, and is applied to display devices.
  • Patent Document 1 discloses a display device for VR using an organic EL device (also referred to as an organic EL element).
  • an island-shaped light emitting layer can be formed by a vacuum vapor deposition method using a metal mask (also referred to as a shadow mask).
  • a metal mask also referred to as a shadow mask.
  • the contours of the layers may be blurred and the thickness of the edges may be reduced. That is, the island-shaped light emitting layer may vary in thickness depending on the location.
  • the manufacturing yield may be lowered due to the low dimensional accuracy of the metal mask and the deformation due to heat or the like.
  • a display device is manufactured by a vacuum vapor deposition method using a metal mask
  • a plurality of manufacturing devices are required. For example, since it is necessary to clean the metal mask on a regular basis, it is necessary to prepare at least two lines of manufacturing equipment, and to manufacture one manufacturing equipment using the other manufacturing equipment during maintenance, considering mass production. Then, a plurality of lines of manufacturing equipment are required. Therefore, there is a problem that the initial investment for introducing the manufacturing equipment becomes very large.
  • One aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing a high-definition display device.
  • One aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing a high-resolution display device.
  • One aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing a large-scale display device.
  • One of the problems of one aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing a highly reliable display device.
  • One of the problems of one aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing a display device having a high yield.
  • At least a part of the sacrificial layer 1 is exposed, the first sacrificial layer and the second sacrificial layer are removed, and a third layer is formed on the first pixel electrode and the second pixel electrode. Then, a counter electrode is formed on the third layer, and the third layer and the counter electrode are processed so as to be included in the region between the first pixel electrode and the second pixel electrode in the top view. , A method of manufacturing a display device, which removes at least a part of each of the third layer and the counter electrode.
  • the first protective layer may be formed by the first film forming method
  • the second protective layer may be formed by the second film forming method.
  • the first film-forming method may be a film-forming method in which a film having a higher coating property than the second film-forming method is formed.
  • an insulating layer may be formed that covers the end portion of the first pixel electrode and the end portion of the second pixel electrode. In the step of processing the third layer and the counter electrode, at least a part of the insulating layer may be exposed.
  • first resist mask on the first sacrificial layer that overlaps with the first pixel electrode, and to use the first resist mask when processing the first layer and the first sacrificial layer.
  • second resist mask on the second sacrificial layer that overlaps with the second pixel electrode, and to use the second resist mask when processing the second layer and the second sacrificial layer.
  • a third resist mask may be formed on the counter electrode having an opening in the region between the first pixel electrode and the second pixel electrode in top view.
  • a third resist mask may be formed on the counter electrode, which has a first portion overlapping the first pixel electrode and a second portion overlapping the second pixel electrode at a distance. .. It is preferable to use a third resist mask when processing the third layer and the counter electrode.
  • one aspect of the present invention is formed by arranging a plurality of first pixel electrodes arranged in the first direction and a plurality of second pixel electrodes arranged in the first direction side by side in the second direction. Then, a first layer is formed on the plurality of first pixel electrodes and a plurality of second pixel electrodes, and a first sacrificial layer is formed on the first layer. The layer and the first sacrificial layer are processed to expose at least a part of each of the plurality of second pixel electrodes, and the first layer is formed on the plurality of first pixel electrodes and on the plurality of second pixel electrodes.
  • a second layer is formed, a second sacrificial layer is formed on the second layer, and the second layer and the second sacrificial layer are processed to expose at least a part of the first sacrificial layer.
  • the first sacrificial layer and the second sacrificial layer are removed to form a third layer on the plurality of first pixel electrodes and on the plurality of second pixel electrodes, and on the third layer.
  • the counter electrode is formed, and the third layer and the counter electrode are processed so that the third layer and the counter electrode are included in the region between the first pixel electrode and the second pixel electrode in the top view.
  • At least a part of each of the electrodes is removed, a protective layer is formed on the counter electrode, and the protective layer is processed to form a region between the plurality of first pixel electrodes and a plurality of second electrodes in a top view.
  • This is a method for manufacturing a display device, which exposes at least a part of a counter electrode included in a region between the pixel electrodes of the above, and forms a conductive layer on the counter electrode and on the protective layer.
  • the first protective layer may be formed by the first film forming method
  • the second protective layer may be formed by the second film forming method.
  • the first film-forming method may be a film-forming method in which a film having a higher coating property than the second film-forming method is formed.
  • an insulating layer may be formed that covers the ends of the plurality of first pixel electrodes and the ends of the plurality of second pixel electrodes. In the step of processing the third layer and the counter electrode, at least a part of the insulating layer may be exposed.
  • first resist mask on the first sacrificial layer that overlaps with the first pixel electrode, and to use the first resist mask when processing the first layer and the first sacrificial layer.
  • second resist mask on the second sacrificial layer that overlaps with the second pixel electrode, and to use the second resist mask when processing the second layer and the second sacrificial layer.
  • a third resist mask may be formed on the counter electrode having an opening in the region between the first pixel electrode and the second pixel electrode in top view.
  • a third resist mask having a first portion overlapping the plurality of first pixel electrodes and a second portion overlapping the plurality of second pixel electrodes separated from each other is formed on the counter electrode. You may. It is preferable to use a third resist mask when processing the third layer and the counter electrode.
  • a fourth resist mask may be formed on the protective layer having openings in the region between the plurality of first pixel electrodes and the region between the plurality of second pixel electrodes in top view. .. Alternatively, on the protective layer, at least one of the plurality of first pixel electrodes, a third portion overlapping with at least one of the plurality of second pixel electrodes, and at least the other at least the plurality of first pixel electrodes.
  • a fourth resist mask may be formed that has one and a fourth portion that overlaps with at least one of the plurality of second pixel electrodes at a distance. It is preferable to use a fourth resist mask when processing the protective layer.
  • the present invention is a display device having a plurality of first light emitting devices and a plurality of second light emitting devices.
  • the first light emitting device includes a first pixel electrode, a first layer on the first pixel electrode, a third layer on the first layer, and a counter electrode on the third layer.
  • the second light emitting device includes a second pixel electrode, a second layer on the second pixel electrode, a third layer on the second layer, and a counter electrode on the third layer.
  • the first light emitting device and the second light emitting device have a function of emitting light of different colors from each other.
  • the region between the first pixel electrode and the second pixel electrode in the top view has a portion where the third layer and the counter electrode are not provided.
  • the third layer and counter electrode are provided across the plurality of first light emitting devices.
  • the third layer and counter electrode are provided across the plurality of second light emitting devices.
  • the above display device preferably has a protective layer on the counter electrode. There may be a gap surrounded by a protective layer between the first light emitting device and the second light emitting device.
  • the display device preferably has a first protective layer on the counter electrode and a second protective layer on the first protective layer.
  • An air gap surrounded by a first protective layer and a second protective layer may be provided between the first light emitting device and the second light emitting device.
  • one aspect of the present invention includes a plurality of first light emitting devices, a plurality of second light emitting devices, and a protective layer on the plurality of first light emitting devices and on the plurality of second light emitting devices.
  • a display device comprising a conductive layer on a protective layer.
  • the first light emitting device includes a first pixel electrode, a first layer on the first pixel electrode, a third layer on the first layer, and a counter electrode on the third layer.
  • the second light emitting device includes a second pixel electrode, a second layer on the second pixel electrode, a third layer on the second layer, and a counter electrode on the third layer.
  • the first light emitting device and the second light emitting device have a function of emitting light of different colors from each other.
  • the region between the first pixel electrode and the second pixel electrode in top view has a third layer and a first portion where the counter electrode is not provided.
  • the third layer and counter electrode are provided across the plurality of first light emitting devices.
  • the third layer and counter electrode are provided across the plurality of second light emitting devices.
  • the region between the two first pixel electrodes and the region between the two second pixel electrodes each have a second portion without a protective layer. In the second portion, the counter electrode and the conductive layer are electrically connected.
  • the display device may have a gap surrounded by a protective layer between the first light emitting device and the second light emitting device.
  • the protective layer preferably has a first protective layer on the counter electrode and a second protective layer on the first protective layer.
  • An air gap surrounded by a first protective layer and a second protective layer may be provided between the first light emitting device and the second light emitting device.
  • One aspect of the present invention is a display module having a display device having any of the above configurations and to which a connector such as a flexible printed circuit board (hereinafter referred to as FPC) or TCP (Tape Carrier Package) is attached.
  • a display module such as a display module in which an integrated circuit (IC) is mounted by a COG (Chip On Glass) method, a COF (Chip On Film) method, or the like.
  • One aspect of the present invention is an electronic device having the above display module and at least one of a housing, a battery, a camera, a speaker, and a microphone.
  • a method for manufacturing a high-definition display device can be provided. According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a high-resolution display device. According to one aspect of the present invention, a method for manufacturing a large-sized display device can be provided. According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a highly reliable method for producing a display device. According to one aspect of the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a display device having a high yield.
  • a high-definition display device can be provided.
  • a high resolution display device can be provided.
  • a large display device can be provided.
  • a highly reliable display device can be provided.
  • FIG. 1A is a top view showing an example of a display device.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view showing an example of a display device.
  • 2A to 2F are top views showing an example of a display device.
  • 3A to 3C are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing a display device.
  • 4A to 4C are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing a display device.
  • 5A to 5C are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing a display device.
  • 6A to 6C are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing a display device.
  • 7A to 7C are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing a display device.
  • FIG. 8A to 8C are cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing a display device.
  • 9A and 9B are cross-sectional views showing an example of a display device.
  • FIG. 10 is a perspective view showing an example of the display device.
  • FIG. 11A is a cross-sectional view showing an example of the display device.
  • 11B and 11C are cross-sectional views showing an example of a transistor.
  • 12A and 12B are perspective views showing an example of a display module.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing an example of the display device.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of the display device.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of the display device.
  • 16A to 16D are diagrams showing a configuration example of a light emitting device.
  • 17A and 17B are diagrams showing an example of an electronic device.
  • 18A and 18B are diagrams showing an example of an electronic device.
  • 19A and 19B are diagrams showing an example of an electronic device.
  • 20A to 20D are diagrams showing an example of an electronic device.
  • 21A to 21F are diagrams showing an example of an electronic device.
  • membrane and the word “layer” can be interchanged with each other in some cases or depending on the situation.
  • conductive layer can be changed to the term “conductive layer”.
  • insulating film can be changed to the term “insulating layer”.
  • a metal mask or a device manufactured by using an FMM may be referred to as a device having an MM (metal mask) structure.
  • a device manufactured without using a metal mask or FMM may be referred to as a device having an MML (metal maskless) structure.
  • a first layer (EL layer or EL) including a light emitting layer that forms an island-shaped pixel electrode (also referred to as a lower electrode) and emits light of the first color.
  • a first sacrificial layer is formed on the first layer.
  • a first resist mask is formed on the first sacrificial layer, and the first layer and the first sacrificial layer are processed by using the first resist mask to form an island-shaped first layer. To form.
  • the second layer (which can be said to be the EL layer or a part of the EL layer) including the light emitting layer that emits the light of the second color is referred to as the second sacrificial layer.
  • a second resist mask is used to form an island.
  • the island-shaped EL layer is not formed by using a fine metal mask, but is processed after forming the EL layer on one surface. Since it is formed, the island-shaped EL layer can be formed with a uniform thickness. Further, by providing the sacrificial layer (which may be referred to as a mask layer) on the EL layer, it is possible to reduce the damage received by the EL layer during the manufacturing process of the display device and improve the reliability of the light emitting device.
  • each of the first layer and the second layer includes at least a light emitting layer, and is preferably composed of a plurality of layers. Specifically, it is preferable to have one or more layers on the light emitting layer. By having another layer between the light emitting layer and the sacrificial layer, it is possible to suppress the light emitting layer from being exposed to the outermost surface during the manufacturing process of the display device and reduce the damage to the light emitting layer. As a result, the reliability of the light emitting device can be improved.
  • a light emitting device that emits light of different colors, it is not necessary to make all the layers constituting the EL layer separately, and some layers can be formed in the same process.
  • the sacrificial layer is removed to face the remaining layers constituting the EL layer.
  • An electrode (which can also be called an upper electrode) is formed in common for light emitting devices of each color.
  • a third resist mask is formed on the counter electrode, and the region between the light emitting device that emits the light of the first color and the light emitting device that emits the light of the second color is used by using the third resist mask.
  • the EL layer and the counter electrode contained in the above are removed.
  • the distance between the light emitting devices is often extremely short (it can be said that the intervals at which the light emitting devices are provided are narrow). Therefore, the layers of adjacent light emitting devices may overlap or come into contact with each other. Therefore, in the method for producing the display device according to one aspect of the present invention, the counter electrode and the layer commonly formed in the light emitting device of each color (the remaining layer constituting the EL layer) are used by using the third resist mask. The first layer and the second layer (each corresponding to a part of the EL layer) formed in advance in an island shape are further processed. do.
  • a conductive layer that is electrically connected to the counter electrode is provided. Specifically, a protective layer is formed on the counter electrode, a fourth resist mask is formed on the protective layer, the protective layer is processed using the fourth resist mask, and a part of the counter electrode is exposed. ..
  • the counter electrode is preferably exposed in a region between two light emitting devices that emit light of the first color, a region between two light emitting devices that emit light of the second color, and the like. Then, a conductive layer is formed on the counter electrode and the protective layer.
  • the conductive layer is provided in a larger area than the counter electrode and has a function as an auxiliary wiring. By providing the conductive layer on the entire surface, it is possible to suppress the voltage drop due to the resistance of the counter electrode, reduce the uneven brightness of the display device, and realize high display quality.
  • the conductive layer is formed by using a material that transmits visible light.
  • FIG. 1A shows a top view of the display device 100.
  • the display device 100 has a display unit in which a plurality of pixels 110 are arranged in a matrix, and a connection unit 140 outside the display unit.
  • One pixel 110 is composed of three sub-pixels, sub-pixels 110a, 110b, and 110c.
  • the connection portion 140 can also be referred to as a cathode contact portion.
  • the upper surface shape of the sub-pixel shown in FIG. 1A corresponds to the upper surface shape of the light emitting region.
  • the circuit layout constituting the sub-pixels is not limited to the range of the sub-pixels shown in FIG. 1A, and may be arranged outside the sub-pixels.
  • the transistor included in the sub-pixel 110a may be located within the range of the sub-pixel 110b shown in FIG. 1A, or part or all of it may be located outside the range of the sub-pixel 110a.
  • the aperture ratios (which can also be said to be the size and the size of the light emitting region) of the sub-pixels 110a, 110b, and 110c are shown to be equal or substantially equal, but one aspect of the present invention is not limited thereto.
  • the aperture ratios of the sub-pixels 110a, 110b, and 110c can be appropriately determined.
  • the aperture ratios of the sub-pixels 110a, 110b, and 110c may be different, respectively, and two or more may be equal or substantially equal.
  • FIG. 1A shows an example in which sub-pixels of different colors are arranged side by side in the X direction, and sub-pixels of the same color are arranged side by side in the Y direction.
  • the sub-pixels of different colors may be arranged side by side in the Y direction, and the sub-pixels of the same color may be arranged side by side in the X direction.
  • FIG. 1A shows an example in which the connecting portion 140 is located below the display portion in a top view, but the present invention is not particularly limited.
  • the connecting portion 140 may be provided at at least one of the upper side, the right side, the left side, and the lower side of the display unit in a top view, and may be provided so as to surround the four sides of the display unit.
  • FIG. 1B shows a cross-sectional view between the alternate long and short dash lines X1-X2 in FIG. 1A.
  • the display device 100 is provided with light emitting devices 130a, 130b, 130c on the layer 101 including the transistor, and protective layers 131, 132 are provided so as to cover these light emitting devices.
  • the substrate 120 is bonded to the protective layer 132 by the resin layer 119.
  • the display device of one aspect of the present invention is a top emission type (top emission type) that emits light in the direction opposite to the substrate on which the light emitting device is formed, and emits light to the substrate side on which the light emitting device is formed. It may be either a bottom emission type (bottom emission type) or a double-sided emission type (dual emission type) that emits light on both sides.
  • the layer 101 including the transistors for example, a laminated structure in which a plurality of transistors are provided on a substrate and an insulating layer is provided so as to cover these transistors can be applied.
  • a configuration example of the layer 101 including the transistor will be described later in the second and third embodiments.
  • the light emitting devices 130a, 130b, and 130c each emit light of different colors.
  • the light emitting devices 130a, 130b, and 130c are preferably a combination that emits three colors of light, for example, red (R), green (G), and blue (B).
  • the light emitting device has an EL layer between the pair of electrodes.
  • one of the pair of electrodes may be referred to as a pixel electrode, and the other may be referred to as a counter electrode.
  • the light emitting device 130a includes a pixel electrode 111a on a layer 101 containing a transistor, a first layer 113a on the pixel electrode 111a, a fourth layer 114a on the first layer 113a, and a fourth layer 114a. It has a counter electrode 115a and.
  • the first layer 113a and the fourth layer 114a can be collectively referred to as an EL layer.
  • the light emitting device 130b includes a pixel electrode 111b on a layer 101 containing a transistor, a second layer 113b on the pixel electrode 111b, a fourth layer 114b on the second layer 113b, and a fourth layer 114b. It has a counter electrode 115b and.
  • the second layer 113b and the fourth layer 114b can be collectively referred to as an EL layer.
  • the light emitting device 130c includes a pixel electrode 111c on a layer 101 containing a transistor, a third layer 113c on the pixel electrode 111c, a fourth layer 114c on the third layer 113c, and a fourth layer 114c. It has a counter electrode 115c and.
  • the third layer 113c and the fourth layer 114c can be collectively referred to as an EL layer.
  • the fourth layer of the light emitting device of each color is designated by a different reference numeral, but the fourth layer of the light emitting device of each color may be the same film. That is, it is possible to explain with the same reference numerals.
  • the fourth layer may be provided in an island shape (or band shape) for each color, or may be provided in the entire display unit over the sub-pixels of a plurality of colors.
  • the counter electrodes of the light emitting devices of each color are given different reference numerals, but the counter electrodes of the light emitting devices of each color may be the same film. That is, it is possible to explain with the same reference numerals.
  • the counter electrode may be provided in an island shape (or band shape) for each color, or may be provided in the entire display unit over the sub-pixels of a plurality of colors.
  • the counter electrode of each color light emitting device is electrically connected to the conductive layer provided in the connecting portion 140. As a result, the same potential is supplied to the counter electrodes of the light emitting devices of each color.
  • a conductive film that transmits visible light is used for the electrode on the side that extracts light. Further, it is preferable to use a conductive film that reflects visible light for the electrode on the side that does not take out light.
  • a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like can be appropriately used as a material for forming the pair of electrodes (pixel electrode and counter electrode) of the light emitting device.
  • a metal, an alloy, an electrically conductive compound, a mixture thereof, or the like can be appropriately used.
  • indium tin oxide also referred to as In-Sn oxide, ITO
  • In-Si-Sn oxide also referred to as ITSO
  • indium zinc oxide In-Zn oxide
  • Al aluminum
  • titanium Ti
  • Cr chromium
  • manganese Mn
  • iron Fe
  • cobalt Co
  • nickel Ni
  • copper Cu
  • gallium Ga
  • zinc zinc
  • Indium In
  • Molybdenum Mo
  • Titanium Ta
  • Tungsten W
  • Palladium Pd
  • Gold Au
  • Platinum Pt
  • Silver Ag
  • Ittrium Y
  • Metals such as neodymium (Nd), and alloys containing these in appropriate combinations can also be used.
  • a micro-optical resonator (microcavity) structure is applied to the light emitting device. Therefore, one of the pair of electrodes of the light emitting device preferably has an electrode having transparency and reflection to visible light (semi-transmissive / semi-reflective electrode), and the other has an electrode having reflection to visible light (semi-transmissive / semi-reflective electrode). It is preferable to have a reflective electrode).
  • the light emitting device has a microcavity structure, the light emitted from the light emitting layer can be resonated between both electrodes, and the light emitted from the light emitting device can be strengthened.
  • the semi-transmissive / semi-reflective electrode can have a laminated structure of a reflective electrode and an electrode having transparency to visible light (also referred to as a transparent electrode).
  • the light transmittance of the transparent electrode shall be 40% or more.
  • an electrode having a transmittance of visible light (light having a wavelength of 400 nm or more and less than 750 nm) of 40% or more as the light emitting device.
  • the reflectance of visible light of the semi-transmissive / semi-reflective electrode is 10% or more and 95% or less, preferably 30% or more and 80% or less.
  • the reflectance of visible light of the reflecting electrode is 40% or more and 100% or less, preferably 70% or more and 100% or less.
  • the resistivity of these electrodes is preferably 1 ⁇ 10 -2 ⁇ cm or less.
  • the first layer 113a, the second layer 113b, and the third layer 113c each have a light emitting layer. It is preferable that the first layer 113a, the second layer 113b, and the third layer 113c each have a light emitting layer that emits light of a different color.
  • the light emitting layer is a layer containing a light emitting substance.
  • the light emitting layer can have one or more kinds of light emitting substances.
  • a substance exhibiting a luminescent color such as blue, purple, bluish purple, green, yellowish green, yellow, orange, and red is appropriately used. Further, as the luminescent substance, a substance that emits near-infrared light can also be used.
  • luminescent material examples include fluorescent materials, phosphorescent materials, thermally activated delayed fluorescence (TADF) materials, quantum dot materials, and the like.
  • fluorescent materials examples include fluorescent materials, phosphorescent materials, thermally activated delayed fluorescence (TADF) materials, quantum dot materials, and the like.
  • TADF thermally activated delayed fluorescence
  • fluorescent material examples include pyrene derivatives, anthracene derivatives, triphenylene derivatives, fluorene derivatives, carbazole derivatives, dibenzothiophene derivatives, dibenzofuran derivatives, dibenzoquinoxaline derivatives, quinoxalin derivatives, pyridine derivatives, pyrimidine derivatives, phenanthrene derivatives, naphthalene derivatives and the like. Be done.
  • an organic metal complex having a 4H-triazole skeleton, a 1H-triazole skeleton, an imidazole skeleton, a pyrimidine skeleton, a pyrazine skeleton, or a pyridine skeleton (particularly an iridium complex), or a phenylpyridine derivative having an electron-withdrawing group is arranged.
  • examples thereof include an organic metal complex (particularly an iridium complex), a platinum complex, and a rare earth metal complex as a ligand.
  • the light emitting layer may have one or more kinds of organic compounds (host material, assist material, etc.) in addition to the light emitting substance (guest material).
  • organic compounds host material, assist material, etc.
  • guest material As one or more kinds of organic compounds, one or both of a hole transporting material and an electron transporting material can be used. Further, a bipolar material or a TADF material may be used as one or more kinds of organic compounds.
  • the light emitting layer preferably has, for example, a phosphorescent material and a hole transporting material and an electron transporting material which are combinations that easily form an excitation complex.
  • ExTET Exciplex-Triplet Energy Transfer
  • a combination that forms an excitation complex that emits light that overlaps the wavelength of the absorption band on the lowest energy side of the luminescent substance energy transfer becomes smooth and light emission can be obtained efficiently.
  • high efficiency, low voltage drive, and long life of the light emitting device can be realized at the same time.
  • the first layer 113a, the second layer 113b, and the third layer 113c are layers other than the light emitting layer, such as a substance having a high hole injection property, a substance having a high hole transport property, a hole blocking material, and an electron. It may further have a layer containing a highly transportable substance, a highly electron-injectable substance, an electron blocking material, a bipolar substance (a substance having a high electron transport property and a hole transport property), and the like.
  • Either a low molecular weight compound or a high molecular weight compound can be used as the light emitting device, and an inorganic compound may be contained.
  • the layers constituting the light emitting device can be formed by a vapor deposition method (including a vacuum vapor deposition method), a transfer method, a printing method, an inkjet method, a coating method, or the like.
  • the first layer 113a, the second layer 113b, and the third layer 113c are a hole injection layer, a hole transport layer, a hole block layer, an electron block layer, an electron transport layer, and an electron, respectively. It may have one or more of the injection layers.
  • the fourth layer 114a, 114b, 114c can have one or more of a hole injection layer, a hole transport layer, a hole block layer, an electron block layer, an electron transport layer, and an electron injection layer.
  • a hole injection layer a hole transport layer
  • a hole block layer a hole block layer
  • an electron block layer an electron transport layer
  • an electron injection layer a hole injection layer a hole transport layer a hole block layer a hole block layer
  • an electron injection layer preferably has an electron injection layer.
  • the hole injection layer is a layer for injecting holes from the anode into the hole transport layer, and is a layer containing a material having a high hole injection property.
  • the material having high hole injectability include an aromatic amine compound and a composite material containing a hole transporting material and an acceptor material (electron accepting material).
  • the hole transport layer is a layer that transports holes injected from the anode to the light emitting layer by the hole injection layer.
  • the hole transport layer is a layer containing a hole transport material.
  • a hole transporting material a substance having a hole mobility of 1 ⁇ 10-6 cm 2 / Vs or more is preferable. In addition, any substance other than these can be used as long as it is a substance having a higher hole transport property than electrons.
  • the hole-transporting material include materials having high hole-transporting properties such as ⁇ -electron-rich heteroaromatic compounds (for example, carbazole derivatives, thiophene derivatives, furan derivatives, etc.) and aromatic amines (compounds having an aromatic amine skeleton). Is preferable.
  • the electron transport layer is a layer that transports electrons injected from the cathode to the light emitting layer by the electron injection layer.
  • the electron transport layer is a layer containing an electron transport material.
  • As the electron transporting material a substance having an electron mobility of 1 ⁇ 10-6 cm 2 / Vs or more is preferable. In addition, any substance other than these can be used as long as it is a substance having a higher electron transport property than holes.
  • Examples of the electron-transporting material include a metal complex having a quinoline skeleton, a metal complex having a benzoquinolin skeleton, a metal complex having an oxazole skeleton, a metal complex having a thiazole skeleton, and the like, as well as oxadiazole derivatives, triazole derivatives, and imidazole derivatives.
  • Materials with high electron transport properties such as deficient heterocyclic compounds can be used.
  • the electron injection layer is a layer for injecting electrons from the cathode into the electron transport layer, and is a layer containing a material having high electron injectability.
  • a material having high electron injectability an alkali metal, an alkaline earth metal, or a compound thereof can be used.
  • a composite material containing an electron transporting material and a donor material (electron donating material) can also be used.
  • Examples of the electron injection layer include lithium, cesium, lithium fluoride (LiF), cesium fluoride (CsF), calcium fluoride (CaF 2 ), 8- (quinolinolato) lithium (abbreviation: Liq), 2- (2). -Pyridyl) phenolatrithium (abbreviation: LiPP), 2- (2-pyridyl) -3-pyridinolatolithium (abbreviation: LiPPy), 4-phenyl-2- (2-pyridyl) phenolatrithium (abbreviation: LiPPP) , Lithium oxide (LiO x ), alkali metals such as cesium carbonate, alkaline earth metals, or compounds thereof can be used.
  • an electron transporting material may be used as the electron injection layer.
  • a compound having an unshared electron pair and an electron-deficient heteroaromatic ring can be used as an electron transporting material.
  • a compound having at least one of a pyridine ring, a diazine ring (pyrimidine ring, pyrazine ring, pyridazine ring), and a triazine ring can be used.
  • the lowest empty orbital (LUMO: Lowest Unellad Molecular Orbital) of the organic compound having an unshared electron pair is preferably -3.6 eV or more and -2.3 eV or less.
  • the highest occupied orbital (HOMO: Highest Occupied Molecular Orbital) level and LUMO level of an organic compound are determined by CV (cyclic voltammetry), photoelectron spectroscopy, photoabsorption spectroscopy, back-photoelectron spectroscopy, etc. Can be estimated.
  • BPhen 4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • NBPhen 2,9-bis (naphthalen-2-yl) -4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline
  • diquinoxalino [2,3-a: 2', 3'-c] Phenazine (abbreviation: HATNA), 2,4,6-tris [3'-(pyridin-3-yl) biphenyl-3-yl] -1,3 , 5-Triazine (abbreviation: TmPPPyTZ) and the like can be used for organic compounds having unshared electron pairs.
  • Tg glass transition temperature
  • Tg glass transition temperature
  • the protective layers 131 and 132 are on the light emitting devices 130a, 130b and 130c. By providing the protective layers 131 and 132, the reliability of the light emitting device can be improved.
  • the conductivity of the protective layers 131 and 132 does not matter.
  • As the protective layers 131 and 132 at least one of an insulating film, a semiconductor film, and a conductive film can be used.
  • the protective layers 131 and 132 having an inorganic film, oxidation of the counter electrodes 115a, 115b and 115c can be prevented, impurities (moisture, oxygen, etc.) can be prevented from entering the light emitting devices 130a, 130b and 130c. Deterioration of the light emitting device can be suppressed and the reliability of the display device can be improved.
  • an inorganic insulating film such as an oxide insulating film, a nitride insulating film, an oxide nitride insulating film, and a nitride oxide insulating film can be used.
  • the oxide insulating film include a silicon oxide film, an aluminum oxide film, a gallium oxide film, a germanium oxide film, an yttrium oxide film, a zirconium oxide film, a lanthanum oxide film, a neodymium oxide film, a hafnium oxide film, and a tantalum oxide film. ..
  • Examples of the nitride insulating film include a silicon nitride film and an aluminum nitride film.
  • Examples of the oxide nitride insulating film include a silicon nitride film and an aluminum nitride film.
  • Examples of the nitriding insulating film include a silicon nitriding film and an aluminum nitriding film.
  • the oxide nitride refers to a material having a higher oxygen content than nitrogen in its composition, and the nitride oxide has a higher nitrogen content than oxygen in its composition. Refers to the material.
  • the protective layers 131 and 132 preferably have a nitride insulating film or a nitride oxide insulating film, respectively, and more preferably have a nitride insulating film.
  • the protective layers 131 and 132 include ITO, In-Zn oxide, Ga-Zn oxide, Al-Zn oxide, indium gallium zinc oxide (also referred to as In-Ga-Zn oxide, IGZO) and the like.
  • An inorganic film containing zinc can also be used.
  • the inorganic film preferably has a high resistance, and specifically, it preferably has a higher resistance than the counter electrodes 115a, 115b, and 115c.
  • the inorganic film may further contain nitrogen.
  • the protective layers 131 and 132 When the light emitted from the light emitting device is taken out through the protective layers 131 and 132, the protective layers 131 and 132 preferably have high transparency to visible light.
  • the protective layers 131 and 132 preferably have high transparency to visible light.
  • ITO, IGZO, and aluminum oxide are preferable because they are inorganic materials having high transparency to visible light.
  • Examples of the protective layers 131 and 132 include a laminated structure of an aluminum oxide film and a silicon nitride film on an aluminum oxide film, or a laminated structure of an aluminum oxide film and an IGZO film on an aluminum oxide film. Can be used. By using the laminated structure, it is possible to prevent impurities (water, oxygen, etc.) from entering the EL layer side.
  • the protective layers 131 and 132 may have an organic film.
  • the protective layer 132 may have both an organic film and an inorganic film.
  • the gap 133 may be present between the protective layer 131 and the protective layer 132, or in the protective layer 132.
  • the void 133 may be formed.
  • the protective layer 131 is formed by using the atomic layer deposition (ALD) method and the protective layer 132 is formed by using the sputtering method.
  • ALD atomic layer deposition
  • the void 133 has, for example, one or more selected from air, nitrogen, oxygen, carbon dioxide, and Group 18 elements (typically helium, neon, argon, xenon, krypton, etc.). Further, the void 133 may contain, for example, a gas used for forming the protective layer 132. For example, when the protective layer 132 is formed by the sputtering method, the void 133 may contain any one or more of the above Group 18 elements. When the void 133 contains a gas, the gas can be identified by a gas chromatography method or the like. Alternatively, when the protective layer 132 is formed by the sputtering method, the gas used during sputtering may be contained in the film of the protective layer 132. In this case, when the protective layer 132 is analyzed by energy dispersive X-ray analysis (EDX analysis) or the like, an element such as argon may be detected.
  • EDX analysis energy dispersive X-ray analysis
  • the refractive index of the void 133 is lower than the refractive index of the protective layer 131, the light emitted from the first layer 113a, the second layer 113b, or the third layer 113c is transferred to the protective layer 131 and the void 133. Reflects at the interface of. As a result, it is possible to prevent the light emitted from the first layer 113a, the second layer 113b, or the third layer 113c from incident on the adjacent pixel (or sub-pixel). As a result, it is possible to prevent light of different colors from being mixed, so that the display quality of the display device can be improved.
  • Each end of the pixel electrodes 111a, 111b, 111c is covered with an insulating layer 121.
  • light emitting layers of each color are provided in an island shape for each light emitting device, and are manufactured by a so-called separate painting method (SBS (Side By Side) method). Therefore, it is possible to realize a display device having high light extraction efficiency as compared with a configuration in which a white light emitting device and a color filter are combined. Further, since a single-structured light-emitting device can be applied, a display device having a lower drive voltage can be realized as compared with a configuration using a tandem-structured light-emitting device.
  • SBS Standard By Side
  • the SBS method it is possible to realize a display device having low power consumption as compared with a configuration in which a light emitting device for white light emission and a color filter are combined and a configuration in which a light emitting device having a tandem structure is used.
  • the display device of the present embodiment can reduce the distance between the light emitting devices.
  • the distance between the light emitting devices is 1 ⁇ m or less, preferably 500 nm or less, more preferably 200 nm or less, 100 nm or less, 90 nm or less, 70 nm or less, 50 nm or less, 30 nm or less, 20 nm or less, 15 nm or less, or 10 nm. It can be as follows. In other words, there is a region where the distance between the side surface of the first layer 113a and the side surface of the second layer 113b, or the distance between the side surface of the second layer 113b and the side surface of the third layer 113c is 1 ⁇ m or less. It has a region of 0.5 ⁇ m (500 nm) or less, and more preferably a region of 100 nm or less.
  • FIGS. 2 to 7 are top views showing a method of manufacturing a display device.
  • 3A to 3C show a cross-sectional view between the alternate long and short dash lines X1-X2 and a cross-sectional view between Y1-Y2 in FIG. 1A side by side.
  • FIGS. 4 to 7 show a cross-sectional view between the alternate long and short dash lines X1-X2 and a cross-sectional view between Y1-Y2 in FIG. 1A side by side. The same applies to FIGS. 4 to 7 as in FIG.
  • the thin films (insulating film, semiconductor film, conductive film, etc.) constituting the display device are formed by a sputtering method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a vacuum deposition method, and a pulsed laser deposition (PLD). ) Method, ALD method, etc. can be used for formation.
  • CVD method include a plasma chemical vapor deposition (PECVD: Plasma Enhanced CVD) method and a thermal CVD method.
  • PECVD plasma chemical vapor deposition
  • thermal CVD there is an organometallic chemical vapor deposition (MOCVD: Metal Organic CVD) method.
  • the thin films (insulating film, semiconductor film, conductive film, etc.) constituting the display device include spin coating, dip, spray coating, inkjet, dispense, screen printing, offset printing, doctor knife, slit coating, roll coating, etc. It can be formed by a method such as a curtain coat or a knife coat.
  • a vacuum process such as a vapor deposition method and a solution process such as a spin coating method and an inkjet method can be used for manufacturing the light emitting device.
  • the vapor deposition method include a physical vapor deposition method (PVD method) such as a sputtering method, an ion plating method, an ion beam vapor deposition method, a molecular beam vapor deposition method, and a vacuum vapor deposition method, and a chemical vapor deposition method (CVD method).
  • PVD method physical vapor deposition method
  • CVD method chemical vapor deposition method
  • a vapor deposition method vacuum vapor deposition method, etc.
  • a coating method dip coating method, etc.
  • printing method ink-film deposition method, screen (lithographic printing) method, offset (lithographic printing) method, flexo (lithographic printing) method, gravure method, or micro It can be formed by a method such as the contact method).
  • the thin film when processing the thin film constituting the display device, a photolithography method or the like can be used.
  • the thin film may be processed by a nanoimprint method, a sandblast method, a lift-off method, or the like.
  • the island-shaped thin film may be directly formed by a film forming method using a shielding mask such as a metal mask.
  • a photolithography method there are typically the following two methods.
  • One is a method of forming a resist mask on a thin film to be processed, processing the thin film by etching or the like, and removing the resist mask.
  • the other is a method in which a photosensitive thin film is formed and then exposed and developed to process the thin film into a desired shape.
  • the light used for exposure for example, i-line (wavelength 365 nm), g-line (wavelength 436 nm), h-line (wavelength 405 nm), or a mixture of these can be used.
  • ultraviolet rays, KrF laser light, ArF laser light, or the like can also be used.
  • the exposure may be performed by the immersion exposure technique.
  • extreme ultraviolet (EUV: Extreme Ultra-violet) light or X-rays may be used.
  • an electron beam can be used instead of the light used for exposure. It is preferable to use extreme ultraviolet light, X-rays, or an electron beam because extremely fine processing is possible.
  • extreme ultraviolet light, X-rays, or an electron beam because extremely fine processing is possible.
  • a dry etching method, a wet etching method, a sandblasting method, or the like can be used for etching the thin film.
  • the pixel electrodes 111a, 111b, 111c and the conductive layer 123 are formed on the layer 101 containing the transistor. Each pixel electrode is provided on the display unit, and the conductive layer 123 is provided on the connection unit 140.
  • FIG. 3A shows an example in which the end portion of the first layer 113A on the connecting portion 140 side is located inside the end portion of the first sacrificial layer 118A in the cross-sectional view between Y1 and Y2. Not limited.
  • the end of the first layer 113A and the end of the first sacrificial layer 118A may be aligned, or the first layer 113A may be provided on the conductive layer 123.
  • the first sacrificial layer 118A and the first layer 113A can be used.
  • the area where the film is formed can be changed.
  • the materials that can be used as the pixel electrodes are as described above.
  • a sputtering method or a vacuum vapor deposition method can be used.
  • Examples of the organic insulating material that can be used for the insulating layer 121 include acrylic resin, epoxy resin, polyimide resin, polyamide resin, polyimideamide resin, polysiloxane resin, benzocyclobutene resin, and phenol resin. Further, as the inorganic insulating film that can be used for the insulating layer 121, the inorganic insulating film that can be used for the protective layers 131 and 132 can be used.
  • an inorganic insulating film is used as the insulating layer 121 covering the end of the pixel electrode, impurities are less likely to enter the light emitting device as compared with the case where an organic insulating film is used, and the reliability of the light emitting device can be improved.
  • the step covering property is higher than when the inorganic insulating film is used, and the shape of the pixel electrode is less affected. Therefore, it is possible to prevent a short circuit of the light emitting device.
  • the shape of the insulating layer 121 can be processed into a tapered shape or the like.
  • the tapered shape refers to a shape in which at least a part of the side surface of the structure is provided so as to be inclined with respect to the substrate surface or the surface to be formed.
  • the insulating layer 121 may not be provided. By not providing the insulating layer 121, the aperture ratio of the sub-pixel may be increased. Alternatively, the distance between the sub-pixels can be reduced, and the definition or resolution of the display device may be increased.
  • the first layer 113A is a layer that will later become the first layer 113a. Therefore, the configuration applicable to the first layer 113a described above can be applied to the first layer 113A.
  • the layers constituting the first layer 113A can be formed by a method such as a thin-film deposition method (including a vacuum vapor deposition method), a transfer method, a printing method, an inkjet method, or a coating method, respectively. Further, the layer constituting the first layer 113A may be formed by using a premix material.
  • the first sacrificial layer 118A includes a film having high resistance to processing conditions such as the first layer 113A and the second layer 113B and the third layer 113C formed in a later step, specifically, etching. Use a membrane with a large selection ratio.
  • the first sacrificial layer 118A may have a single-layer structure or a laminated structure.
  • the first sacrificial layer 118A for example, a sputtering method, an ALD method (including a thermal ALD method and a PEALD method), or a vacuum deposition method can be used.
  • a forming method with less damage to the EL layer is preferable, and the first sacrificial layer 118A is preferably formed by using an ALD method or a vacuum vapor deposition method rather than a sputtering method.
  • the first sacrificial layer 118A it is preferable to use a film that can be removed by a wet etching method.
  • a wet etching method it is possible to reduce the damage applied to the first layer 113A when the first sacrificial layer 118A is processed, as compared with the case where the dry etching method is used.
  • each layer (first layer to fourth layer, etc.) constituting the EL layer is difficult to process, and the EL layer is formed. It is desirable that various sacrificial layers are not easily processed in the processing process of each layer. It is desirable to select the material of the sacrificial layer, the processing method, and the processing method of the EL layer in consideration of these.
  • an inorganic film such as a metal film, an alloy film, a metal oxide film, a semiconductor film, or an inorganic insulating film can be used.
  • the first sacrificial layer 118A includes, for example, a metal material such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, titanium, aluminum, yttrium, zirconium, and tantalum, or An alloy material containing the metal material can be used.
  • a metal material such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, titanium, aluminum, yttrium, zirconium, and tantalum, or An alloy material containing the metal material can be used.
  • the element M is aluminum, silicon, boron, yttrium, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten). , Or one or more selected from magnesium).
  • the first sacrificial layer 118A various inorganic insulating films that can be used for the protective layers 131 and 132 can be used.
  • the oxide insulating film is preferable because it has higher adhesion to the first layer 113A than the nitride insulating film.
  • an inorganic insulating material such as aluminum oxide, hafnium oxide, or silicon oxide can be used for the first sacrificial layer 118A.
  • the ALD method can be used to form an aluminum oxide film. It is preferable to use the ALD method because damage to the base (particularly the EL layer) can be reduced.
  • a resist mask 190a is formed on the first sacrificial layer 118A.
  • the resist mask can be formed by applying a photosensitive resin (photoresist), exposing and developing the mask.
  • the resist mask 190a is provided at a position where it overlaps with the pixel electrode 111a. It is preferable that the resist mask 190a does not overlap with the pixel electrodes 111b and 111c.
  • an insulating layer 121 is interposed between the resist mask 190a.
  • the resist mask 190a does not overlap with the conductive layer 123. Further, by forming the first layer 113A with an area mask or the like, if the first layer 113A is not provided on the conductive layer 123, the resist mask 190a is provided at a position overlapping the conductive layer 123. Is preferable. As a result, it is possible to prevent damage to the conductive layer 123 in a later step.
  • the wet etching method By using the wet etching method, it is possible to reduce the damage applied to the first layer 113A when the first sacrificial layer 118A is processed, as compared with the case where the dry etching method is used.
  • a developing solution an aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH), dilute phosphoric acid, oxalic acid, phosphoric acid, acetic acid, nitric acid, or a chemical solution using a mixed solution thereof may be used. preferable.
  • a gas containing oxygen as the etching gas.
  • a gas containing a noble gas such as CF 4 , C 4 F 8 , SF 6 , CHF 3 , Cl 2 , H 2 O, B Cl 3 , or He is etched. It is preferably used for gas.
  • FIG. 3C shows an example in which the first sacrificial layer 118A and the first layer 113A are processed with the resist mask 190a left, but the present invention is not limited to this.
  • the first sacrificial layer 118A has a laminated structure
  • a part of the layers is processed by using the resist mask 190a
  • the resist mask 190a is removed, and then the part of the layers is used as a hard mask and the rest. Layer may be processed.
  • the resist mask 190a is removed by ashing using oxygen plasma or the like.
  • the first layer 113A is damaged in the process of removing the resist mask 190a. Can be suppressed.
  • a part of the processed first sacrificial layer 118A can be used as a hard mask to process the remaining layer of the first sacrificial layer 118A and the first layer 113A, respectively.
  • the processing of the first layer 113A is preferably performed by anisotropic etching.
  • anisotropic dry etching is preferable.
  • the etching gas it is preferable to use a gas containing nitrogen, a gas containing hydrogen, a gas containing noble gas, a gas containing nitrogen and argon, a gas containing nitrogen and hydrogen, and the like. By not using a gas containing oxygen as the etching gas, deterioration of the first layer 113A can be suppressed.
  • a gas containing oxygen may be used as the etching gas. Since the etching gas contains oxygen, the etching speed can be increased. Therefore, it is possible to perform etching under low power conditions while maintaining a sufficient etching rate. Therefore, the damage given to the first layer 113A can be suppressed. Further, it is possible to suppress problems such as adhesion of reaction products that occur during etching.
  • a second layer 113B is formed on the first sacrificial layer 118a, the pixel electrodes 111b and 111c, the insulating layer 121, and the conductive layer 123, and on the second layer 113B.
  • a second sacrificial layer 118B is formed in.
  • FIG. 4A shows an example in which the end portion of the second layer 113B on the connecting portion 140 side is located inside the end portion of the second sacrificial layer 118B in the cross-sectional view between Y1 and Y2. Not limited.
  • the end of the second layer 113B and the end of the second sacrificial layer 118B may be aligned, or the second layer 113B may be provided on the conductive layer 123.
  • the second sacrificial layer 118B can be formed using a material applicable to the first sacrificial layer 118A.
  • a resist mask 190b is formed on the second sacrificial layer 118B.
  • the resist mask 190b is provided at a position where it overlaps with the pixel electrode 111b.
  • the resist mask 190b may overlap the first layer 113a on the insulating layer 121.
  • the end portion of the first layer 113a and the end portion of the second layer 113b formed by using the resist mask 190b overlap.
  • the method for manufacturing the display device of the present embodiment further includes a step of processing the first layer 113a and the second layer 113b (a processing step using a resist mask 190d described later).
  • the resist mask 190b does not overlap with the first layer 113a and the pixel electrodes 111a and 111c when the insulating layer 121 is not interposed.
  • the resist mask 190b overlaps with the pixel electrodes 111a and 111c, it is preferable that an insulating layer 121 is interposed between the resist mask 190b.
  • the resist mask 190b is provided with one island-shaped pattern for one sub-pixel 110b.
  • one band-shaped pattern may be formed for a plurality of sub-pixels 110b arranged in a row.
  • a part of the second layer 113B and a part of the second sacrificial layer 118B are removed by using the resist mask 190b.
  • the region of the second layer 113B and the second sacrificial layer 118B that does not overlap with the resist mask 190b can be removed. Therefore, the first sacrificial layer 118a, the pixel electrode 111c, and the conductive layer 123 are exposed.
  • the laminated structure of the second layer 113b, the second sacrificial layer 118b, and the resist mask 190b remains on the pixel electrode 111b. After that, the resist mask 190b is removed.
  • the second sacrificial layer 118B can be processed using a method applicable to the processing of the first sacrificial layer 118A.
  • the second layer 113B can be processed using a method applicable to the processing of the first layer 113A.
  • the resist mask 190b can be removed by a method and timing applicable to the removal of the resist mask 190a.
  • a third layer 113C is formed on the first sacrificial layer 118a, the second sacrificial layer 118b, the pixel electrode 111c, the insulating layer 121, and the conductive layer 123, and the third layer 113C is formed.
  • a third sacrificial layer 118C is formed on the third layer 113C.
  • FIG. 5A shows an example in which the end portion of the third layer 113C on the connecting portion 140 side is located inside the end portion of the third sacrificial layer 118C in the cross-sectional view between Y1 and Y2. Not limited.
  • the end of the third layer 113C and the end of the third sacrificial layer 118C may be aligned, or the third layer 113C may be provided on the conductive layer 123.
  • the third layer 113C is a layer that will later become the third layer 113c.
  • the third layer 113c emits light of a color different from that of the first layer 113a and the second layer 113b.
  • the configuration, materials, and the like applicable to the third layer 113c are the same as those of the first layer 113a.
  • the third layer 113C can be formed by the same method as that of the first layer 113A.
  • the third sacrificial layer 118C can be formed using a material applicable to the first sacrificial layer 118A.
  • a resist mask 190c is formed on the third sacrificial layer 118C.
  • the resist mask 190c is provided at a position overlapping the pixel electrode 111c.
  • the resist mask 190c may overlap with at least one of the first layer 113a and the second layer 113b on the insulating layer 121.
  • the end of the first layer 113a or the end of the second layer 113b overlaps with the end of the third layer 113c formed by using the resist mask 190c.
  • the method for manufacturing the display device of the present embodiment further includes a step of processing the first layer 113a, the second layer 113b, and the third layer 113c (using the resist mask 190d described later). Processing process).
  • the resist mask 190c does not overlap with the first layer 113a, the second layer 113b, and the pixel electrodes 111a and 111b when the insulating layer 121 is not interposed.
  • the resist mask 190c overlaps with the pixel electrodes 111a and 111b, it is preferable that an insulating layer 121 is interposed between the resist mask 190c.
  • the resist mask 190c is provided with one island-shaped pattern for one sub-pixel 110c.
  • one band-shaped pattern may be formed for a plurality of sub-pixels 110c arranged in a row.
  • a part of the third layer 113C and a part of the third sacrificial layer 118C are removed by using the resist mask 190c.
  • the region of the third layer 113C and the third sacrificial layer 118C that does not overlap with the resist mask 190c can be removed. Therefore, the first sacrificial layer 118a, the second sacrificial layer 118b, and the conductive layer 123 are exposed.
  • the laminated structure of the third layer 113c, the third sacrificial layer 118c, and the resist mask 190c remains on the pixel electrode 111c. Then, the resist mask 190c is removed.
  • the third sacrificial layer 118C can be processed using a method applicable to the processing of the first sacrificial layer 118A.
  • the third layer 113C can be processed using a method applicable to the processing of the first layer 113A.
  • the resist mask 190c can be removed by a method and timing applicable to the removal of the resist mask 190a.
  • the first sacrificial layer 118a, the second sacrificial layer 118b, and the third sacrificial layer 118c are removed.
  • the first layer 113a on the pixel electrode 111a, the second layer 113b on the pixel electrode 111b, the third layer 113c on the pixel electrode 111c, and the conductive layer 123 are exposed.
  • the same method as the step of processing the sacrificial layer can be used.
  • the first sacrificial layer 118a, the second sacrificial layer 118b, and the third sacrificial layer 118c are removed as compared with the case where the dry etching method is used.
  • the damage applied to the layer 113a, the second layer 113b, and the third layer 113c can be reduced.
  • a fourth layer 114 is formed so as to cover the first layer 113a, the second layer 113b, the third layer 113c, the insulating layer 121, and the conductive layer 123.
  • the counter electrode 115 is formed on the fourth layer 114.
  • the fourth layer 114 is a layer that will later become the fourth layers 114a, 114b, 114c. Therefore, the configuration applicable to the fourth layers 114a, 114b, 114c described above can be applied to the fourth layer 114.
  • the layers constituting the fourth layer 114 can be formed by a method such as a thin-film deposition method (including a vacuum vapor deposition method), a transfer method, a printing method, an inkjet method, or a coating method, respectively. Further, the layer constituting the fourth layer 114 may be formed by using a premix material.
  • the materials that can be used as the counter electrode 115 are as described above.
  • a sputtering method or a vacuum vapor deposition method can be used.
  • a resist mask 190d is formed on the counter electrode 115.
  • the resist mask 190d is provided at a position where it overlaps with the pixel electrodes 111a, 111b, 111c.
  • the resist mask 190d is provided in a region between the pixel electrode 111a and the pixel electrode 111b, a region between the pixel electrode 111b and the pixel electrode 111c, and a region between the pixel electrode 111a and the pixel electrode 111c in the top view. Is preferably not provided.
  • FIG. 2D shows an example in which an opening (also referred to as a slit) of the resist mask 190d is provided in a region between two sub-pixels that exhibit light of different colors.
  • No resist mask 190d is provided in each of the region between the sub-pixel 110a and the sub-pixel 110b, the region between the sub-pixel 110b and the sub-pixel 110c, and the region between the sub-pixel 110a and the sub-pixel 110c. There is a part.
  • FIG. 2E shows an example in which the resist mask 190d has a portion overlapping the plurality of sub-pixels 110a, a portion overlapping the plurality of sub-pixels 110b, and a portion overlapping the plurality of sub-pixels 110c at a distance.
  • the resist mask 190d may be composed of a plurality of strip-shaped patterns. Each band-shaped pattern is provided so as to overlap a part of the conductive layer 123 provided in the connecting portion 140. As a result, the counter electrode 115 can be left in the connecting portion 140, and the counter electrode 115 and the conductive layer 123 can be electrically connected to each other.
  • a resist mask 190d is used to remove a part of the fourth layer 114 and the counter electrode 115. This makes it possible to remove the fourth layer 114 and the counter electrode 115 contained in the region between the two light emitting devices that emit light of different colors. Then, a laminated structure of the first layer 113a, the fourth layer 114a, the counter electrode 115a, and the resist mask 190d remains on the pixel electrode 111a.
  • a laminated structure of the second layer 113b, the fourth layer 114b, the counter electrode 115b, and the resist mask 190d remains on the pixel electrode 111b, and the third layer 113c, the third layer 113c, and the resist mask 190d remain on the pixel electrode 111c.
  • the laminated structure of the layer 114c of No. 4, the counter electrode 115c, and the resist mask 190d remains.
  • the counter electrodes 115a, 115b, and 115c each remain on the conductive layer 123.
  • the counter electrodes 115a, 115b, 115c form a continuous film (corresponding to the shape of the resist mask 190d shown in FIG. 2D).
  • the counter electrode 115 can be processed by a wet etching method or a dry etching method.
  • the counter electrode 115 is preferably processed by anisotropic etching.
  • the fourth layer 114 can be processed using a method applicable to the processing of the first layer 113A.
  • a part of the first layer 113a, a part of the second layer 113b, and a part of the third layer 113c located on the insulating layer 121 are also removed. There is. For example, if two of the first layer 113a, the second layer 113b, and the third layer 113c have overlapping or contacting portions on the insulating layer 121, the portions are removed by removing the portions. It is possible to electrically insulate light emitting devices that emit light of different colors from each other. Therefore, crosstalk can be suppressed.
  • the resist mask 190d is removed.
  • the resist mask 190d may be removed after processing the counter electrode 115.
  • the fourth layer 114 can be processed by using the counter electrodes 115a, 115b, 115c as a hard mask.
  • the protective layer 131 is formed on the counter electrodes 115a, 115b, 115c, and the protective layer 132 is formed on the protective layer 131.
  • the materials that can be used for the protective layers 131 and 132 are as described above.
  • Examples of the film forming method of the protective layers 131 and 132 include a vacuum deposition method, a sputtering method, a CVD method, and an ALD method.
  • the protective layer 131 and the protective layer 132 may be films formed by using different film forming methods. Further, the protective layers 131 and 132 may have a single-layer structure or a laminated structure, respectively.
  • the display device 100 shown in FIG. 1B can be manufactured by laminating the substrates 120 using the resin layer 119.
  • FIG. 2F is a top view showing a method of manufacturing the display device.
  • 8A to 8C show a cross-sectional view between the alternate long and short dash lines X1-X2 in FIG. 1A and a cross-sectional view between Y1-Y2 side by side.
  • 9A is a cross-sectional view between the alternate long and short dash lines X1-X2 in FIG. 1A
  • FIG. 9B is a sectional view between the alternate long and short dash lines X3-X4 in FIG. 1A.
  • a resist mask 190e is formed on the protective layer 132 as shown in FIG. 8A.
  • the resist mask 190e is provided at a position where it overlaps with the pixel electrodes 111a, 111b, 111c.
  • the resist mask 190e is provided in a region between two adjacent pixel electrodes 111a, a region between two adjacent pixel electrodes 111b, and a region between two adjacent pixel electrodes 111c in a top view. It is preferable that there is no such thing. Further, it is preferable that the resist mask 190e is not provided in the region overlapping the conductive layer 123.
  • a resist mask 190e is provided in each of the region between two adjacent sub-pixels 110a, the region between two adjacent sub-pixels 110b, and the region between two adjacent sub-pixels 110c. There is a part that is not. Further, the resist mask 190e is not provided on the connecting portion 140 either.
  • the ends of the resist mask 190e shown in FIG. 2F may be connected by a region (not shown). In this case, it can be said that an opening (also referred to as a slit) of the resist mask 190e is provided in a region between two adjacent sub-pixels that emit light of the same color.
  • the resist mask 190e may have a plurality of strip-shaped patterns that overlap with the sub-pixels 110a, 110b, and 110c arranged in a row in the X direction.
  • a part of the protective layers 131 and 132 is removed by using the resist mask 190e. This makes it possible to remove the protective layers 131 and 132 contained in the region between the two light emitting devices that emit light of the same color. Then, in the region, the counter electrodes 115a, 115b, 115c are exposed. Further, of the protective layers 131 and 132, the portion overlapping with the conductive layer 123 is also removed. As a result, the counter electrode 115b is exposed in the portion shown in FIG. 8B.
  • the resist mask 190e is removed.
  • the resist mask 190e may be removed after processing the protective layer 132.
  • the protective layer 131 can be processed by using the protective layer 132 as a hard mask.
  • the conductive layer 134 is formed on the counter electrodes 115a, 115b, 115c, and the protective layer 132.
  • the counter electrodes 115a, 115b, 115c, and the conductive layer 123 are electrically connected to the conductive layer 134.
  • the conductive layer 134 can be formed by using a material applicable to the pixel electrode and the counter electrode. When the conductive layer 134 is provided on the side from which light is taken out, the conductive layer 134 is formed by using a conductive material that transmits visible light.
  • the conductive layer 134 is provided in a larger area than the counter electrodes 115a, 115b, and 115c, and has a function as an auxiliary wiring. By providing the conductive layer 134 on the entire surface, it is possible to suppress the voltage drop caused by the resistance of the counter electrodes 115a, 115b, 115c, reduce the uneven brightness of the display device, and realize high display quality.
  • the display devices shown in FIGS. 9A and 9B can be manufactured by laminating the substrates 120 using the resin layer 119.
  • the display device shown in FIG. 9A differs from the display device 100 shown in FIG. 1B in that the conductive layer 134 is provided on the protective layer 132. As shown in FIG. 9B, in the cross section between the alternate long and short dash lines X3-X4 in FIG. 1A, the fourth layers 114a, 114b, 114c are provided on the insulating layer 121, and the counter electrodes 115a, 115b, 115c are further provided. , A conductive layer 134 is provided so as to cover them.
  • the island-shaped EL layer is not formed by using a fine metal mask, but is processed after forming the EL layer on one surface. Since it is formed, the island-shaped EL layer can be formed with a uniform thickness.
  • the display device of the present embodiment has a configuration in which overlapping or contact of the first layer, the second layer, and the third layer constituting the light emitting device of each color is suppressed. Therefore, crosstalk is suppressed, and a display device having high definition or high resolution and high display quality can be realized.
  • the display device of the present embodiment can be a high-resolution display device or a large-scale display device. Therefore, the display device of the present embodiment includes, for example, a television device, a desktop or notebook type personal computer, a monitor for a computer, a digital signage, a large game machine such as a pachinko machine, or the like, and a relatively large screen. In addition to electronic devices, it can be used as a display unit of a digital camera, a digital video camera, a digital photo frame, a mobile phone, a portable game machine, a mobile information terminal, and a sound reproduction device.
  • FIG. 10 shows a perspective view of the display device 100A
  • FIG. 11A shows a cross-sectional view of the display device 100A.
  • the display device 100A has a configuration in which the substrate 152 and the substrate 151 are bonded together.
  • the substrate 152 is clearly indicated by a broken line.
  • the display device 100A includes a display unit 162, a circuit 164, wiring 165, and the like.
  • FIG. 10 shows an example in which IC173 and FPC172 are mounted on the display device 100A. Therefore, the configuration shown in FIG. 10 can be said to be a display module having a display device 100A, an IC (integrated circuit), and an FPC.
  • a scanning line drive circuit can be used.
  • the wiring 165 has a function of supplying signals and electric power to the display unit 162 and the circuit 164.
  • the signal and electric power are input from the outside to the wiring 165 via the FPC 172, or are input to the wiring 165 from the IC 173.
  • FIG. 10 shows an example in which the IC173 is provided on the substrate 151 by the COG (Chip On Glass) method, the COF (Chip On Film) method, or the like.
  • the IC 173 an IC having, for example, a scanning line drive circuit or a signal line drive circuit can be applied.
  • the display device 100A and the display module may be configured not to be provided with an IC. Further, the IC may be mounted on the FPC by the COF method or the like.
  • FIG. 11A shows an example of a cross section of the display device 100A when a part of the region including the FPC 172, a part of the circuit 164, a part of the display unit 162, and a part of the region including the end are cut. show.
  • the display device 100A shown in FIG. 11A has a transistor 201, a transistor 205, a light emitting device 130a that emits red light, a light emitting device 130b that emits green light, and a light emitting device that emits blue light between the substrate 151 and the substrate 152. It has a device 130c and the like.
  • the three sub-pixels include sub-pixels of three colors of R, G, and B, and yellow (yellow). Examples thereof include sub-pixels of three colors of Y), cyan (C), and magenta (M).
  • examples of the four sub-pixels include sub-pixels of four colors of R, G, B, and white (W), and sub-pixels of four colors of R, G, B, and Y. Be done.
  • the protective layer 132 and the substrate 152 are adhered to each other via the adhesive layer 142.
  • a solid sealing structure, a hollow sealing structure, or the like can be applied to seal the light emitting device.
  • the space between the substrate 152 and the substrate 151 is filled with the adhesive layer 142, and a solid sealing structure is applied.
  • the space may be filled with an inert gas (such as nitrogen or argon) and a hollow sealing structure may be applied.
  • the adhesive layer 142 may be provided so as not to overlap with the light emitting device.
  • the space may be filled with a resin different from the adhesive layer 142 provided in a frame shape.
  • the light emitting devices 130a, 130b, and 130c each have the same structure as the laminated structure shown in FIG. 1B, except that the optical adjustment layer is provided between the pixel electrode and the EL layer.
  • the light emitting device 130a has an optical adjustment layer 126a
  • the light emitting device 130b has an optical adjustment layer 126b
  • the light emitting device 130c has an optical adjustment layer 126c.
  • the first embodiment can be referred to for the details of the light emitting device.
  • protective layers 131 and 132 are provided on the light emitting devices 130a, 130b and 130c, respectively.
  • FIG. 11A shows an example in which the thickness of the optical adjustment layer 126a is thicker than the thickness of the optical adjustment layer 126b, and the thickness of the optical adjustment layer 126b is thicker than the thickness of the optical adjustment layer 126c.
  • the thickness of the optical adjustment layer 126a is set so as to intensify the red light
  • the thickness of the optical adjustment layer 126b is set so as to intensify the green light
  • the blue light is intensified.
  • the optical adjustment layer is preferably formed by using a conductive material having transparency to visible light among the conductive materials that can be used as electrodes of the light emitting device.
  • the pixel electrodes 111a, 111b, and 111c are each connected to the conductive layer 222b of the transistor 205 via an opening provided in the insulating layer 214.
  • the edges of the pixel electrode and the optical adjustment layer are covered with an insulating layer 121.
  • the pixel electrode contains a material that reflects visible light
  • the counter electrode contains a material that transmits visible light.
  • the light emitted by the light emitting device is emitted to the substrate 152 side. It is preferable to use a material having high transparency to visible light for the substrate 152.
  • the laminated structure from the substrate 151 to the insulating layer 214 corresponds to the layer 101 including the transistor in the first embodiment.
  • Both the transistor 201 and the transistor 205 are formed on the substrate 151. These transistors can be manufactured by the same material and the same process.
  • the insulating layer can function as a barrier layer.
  • an inorganic insulating film as the insulating layer 211, the insulating layer 213, and the insulating layer 215, respectively.
  • an inorganic insulating film for example, a silicon nitride film, a silicon nitride film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, an aluminum nitride film, or the like can be used.
  • a hafnium oxide film, an yttrium oxide film, a zirconium oxide film, a gallium oxide film, a tantalum oxide film, a magnesium oxide film, a lanthanum oxide film, a cerium oxide film, a neodymium oxide film and the like may be used. Further, two or more of the above-mentioned insulating films may be laminated and used.
  • the organic insulating film often has a lower barrier property than the inorganic insulating film. Therefore, the organic insulating film preferably has an opening near the end of the display device 100A. As a result, it is possible to prevent impurities from entering from the end of the display device 100A via the organic insulating film.
  • the organic insulating film may be formed so that the end portion of the organic insulating film is inside the end portion of the display device 100A so that the organic insulating film is not exposed at the end portion of the display device 100A.
  • An organic insulating film is suitable for the insulating layer 214 that functions as a flattening layer.
  • the material that can be used for the organic insulating film include acrylic resin, polyimide resin, epoxy resin, polyamide resin, polyimideamide resin, siloxane resin, benzocyclobutene resin, phenol resin, and precursors of these resins. ..
  • an opening is formed in the insulating layer 214.
  • an organic insulating film is used for the insulating layer 214, it is possible to prevent impurities from entering the display unit 162 from the outside through the insulating layer 214. Therefore, the reliability of the display device 100A can be improved.
  • the transistors 201 and 205 include a conductive layer 221 that functions as a gate, an insulating layer 211 that functions as a gate insulating layer, a conductive layer 222a and a conductive layer 222b that function as sources and drains, a semiconductor layer 231 and an insulation that functions as a gate insulating layer. It has a layer 213 and a conductive layer 223 that functions as a gate. Here, the same hatching pattern is attached to a plurality of layers obtained by processing the same conductive film.
  • the insulating layer 211 is located between the conductive layer 221 and the semiconductor layer 231.
  • the insulating layer 213 is located between the conductive layer 223 and the semiconductor layer 231.
  • the structure of the transistor included in the display device of this embodiment is not particularly limited.
  • a planar type transistor, a stagger type transistor, an inverted stagger type transistor and the like can be used.
  • a top gate type or a bottom gate type transistor structure may be used.
  • gates may be provided above and below the semiconductor layer on which the channel is formed.
  • a configuration in which a semiconductor layer on which a channel is formed is sandwiched between two gates is applied to the transistor 201 and the transistor 205.
  • the transistor may be driven by connecting two gates and supplying the same signal to them.
  • the threshold voltage of the transistor may be controlled by giving a potential for controlling the threshold voltage to one of the two gates and giving a potential for driving to the other.
  • the crystallinity of the semiconductor material used for the transistor is also not particularly limited, and an amorphous semiconductor, a single crystal semiconductor, or a semiconductor having a crystallinity other than a single crystal (microcrystalline semiconductor, polycrystalline semiconductor, or a partially crystalline region) is provided. Any of the semiconductors) may be used. It is preferable to use a single crystal semiconductor or a semiconductor having crystallinity because deterioration of transistor characteristics can be suppressed.
  • the semiconductor layer of the transistor preferably has a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor). That is, it is preferable that the display device of the present embodiment uses a transistor (hereinafter, OS transistor) in which a metal oxide is used in the channel forming region.
  • OS transistor a transistor
  • the semiconductor layer of the transistor may have silicon. Examples of silicon include amorphous silicon and crystalline silicon (low temperature polysilicon, single crystal silicon, etc.).
  • the semiconductor layers include, for example, indium and M (M is gallium, aluminum, silicon, boron, ittrium, tin, copper, vanadium, beryllium, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lantern, cerium, neodymium, etc. It is preferable to have one or more selected from hafnium, tantalum, tungsten, and magnesium) and zinc.
  • M is preferably one or more selected from aluminum, gallium, yttrium, and tin.
  • an oxide containing indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn) also referred to as IGZO
  • IGZO oxide containing indium (In), gallium (Ga), and zinc (Zn)
  • the atomic number ratio of In in the In-M-Zn oxide is preferably equal to or higher than the atomic number ratio of M.
  • the transistor included in the circuit 164 and the transistor included in the display unit 162 may have the same structure or different structures.
  • the structures of the plurality of transistors included in the circuit 164 may all be the same, or there may be two or more types.
  • the structures of the plurality of transistors included in the display unit 162 may all be the same, or there may be two or more types.
  • 11B and 11C show other configuration examples of the transistor.
  • the transistor 209 and the transistor 210 are one of a conductive layer 221 that functions as a gate, an insulating layer 211 that functions as a gate insulating layer, a semiconductor layer 231 having a channel forming region 231i and a pair of low resistance regions 231n, and a pair of low resistance regions 231n.
  • the conductive layer 222a connected to, the conductive layer 222b connected to the other of the pair of low resistance regions 231n, the insulating layer 225 functioning as a gate insulating layer, the conductive layer 223 functioning as a gate, and the insulating layer 215 covering the conductive layer 223.
  • the insulating layer 211 is located between the conductive layer 221 and the channel forming region 231i.
  • the insulating layer 225 is located at least between the conductive layer 223 and the channel forming region 231i. Further, an insulating layer 218 may be provided to cover the transistor.
  • the insulating layer 225 covers the upper surface and the side surface of the semiconductor layer 231.
  • the conductive layer 222a and the conductive layer 222b are connected to the low resistance region 231n via openings provided in the insulating layer 225 and the insulating layer 215, respectively.
  • the conductive layer 222a and the conductive layer 222b one functions as a source and the other functions as a drain.
  • the insulating layer 225 overlaps with the channel forming region 231i of the semiconductor layer 231 and does not overlap with the low resistance region 231n.
  • the structure shown in FIG. 11C can be produced by processing the insulating layer 225 using the conductive layer 223 as a mask.
  • the insulating layer 215 is provided so as to cover the insulating layer 225 and the conductive layer 223, and the conductive layer 222a and the conductive layer 222b are each connected to the low resistance region 231n through the opening of the insulating layer 215.
  • a connecting portion 204 is provided in a region of the substrate 151 where the substrates 152 do not overlap.
  • the wiring 165 is electrically connected to the FPC 172 via the conductive layer 166 and the connection layer 242.
  • the conductive layer 166 is a laminated structure of a conductive film obtained by processing the same conductive film as the pixel electrode and a conductive film obtained by processing the same conductive film as the optical adjustment layer 126c. show.
  • the conductive layer 166 is exposed on the upper surface of the connecting portion 204.
  • the connection portion 204 and the FPC 172 can be electrically connected via the connection layer 242.
  • a light-shielding layer 117 on the surface of the substrate 152 on the substrate 151 side.
  • various optical members can be arranged on the outside of the substrate 152 (the surface of the substrate 152 opposite to the substrate 151 side). Examples of the optical member include a polarizing plate, a retardation plate, a light diffusing layer (diffusing film, etc.), an antireflection layer, a condensing film, and the like.
  • an antistatic film for suppressing the adhesion of dust, a water-repellent film for preventing the adhesion of dirt, a hardcoat film for suppressing the occurrence of scratches due to use, a shock absorbing layer, etc. are arranged on the outside of the substrate 152. You may.
  • the protective layer 131 and the protective layer 132 that cover the light emitting device it is possible to suppress the entry of impurities such as water into the light emitting device and improve the reliability of the light emitting device.
  • the insulating layer 215 and the protective layer 131 or the protective layer 132 are in contact with each other through the opening of the insulating layer 214.
  • the inorganic insulating films are in contact with each other.
  • Glass, quartz, ceramic, sapphire, resin, metal, alloy, semiconductor and the like can be used for the substrate 151 and the substrate 152, respectively.
  • a material that transmits the light is used for the substrate on the side that extracts the light from the light emitting device.
  • a flexible material is used for the substrate 151 and the substrate 152, the flexibility of the display device can be increased.
  • a polarizing plate may be used as the substrate 151 or the substrate 152.
  • a substrate having high optical isotropic properties has a small amount of birefringence (it can be said that the amount of birefringence is small).
  • the absolute value of the retardation (phase difference) value of the substrate having high optical isotropic properties is preferably 30 nm or less, more preferably 20 nm or less, still more preferably 10 nm or less.
  • the film having high optical isotropic properties examples include a triacetyl cellulose (TAC, also referred to as cellulose triacetate) film, a cycloolefin polymer (COP) film, a cycloolefin copolymer (COC) film, and an acrylic film.
  • TAC triacetyl cellulose
  • COP cycloolefin polymer
  • COC cycloolefin copolymer
  • a film having a low water absorption rate as the substrate.
  • a film having a water absorption rate of 1% or less more preferably a film having a water absorption rate of 0.1% or less, and further preferably using a film having a water absorption rate of 0.01% or less.
  • various curable adhesives such as a photocurable adhesive such as an ultraviolet curable type, a reaction curable type adhesive, a thermosetting type adhesive, and an anaerobic type adhesive can be used.
  • these adhesives include epoxy resin, acrylic resin, silicone resin, phenol resin, polyimide resin, imide resin, PVC (polyvinyl chloride) resin, PVB (polyvinyl butyral) resin, EVA (ethylene vinyl acetate) resin and the like.
  • a material having low moisture permeability such as epoxy resin is preferable.
  • a two-component mixed type resin may be used.
  • an anisotropic conductive film (ACF: Anisotropic Conductive Film), an anisotropic conductive paste (ACP: Anisotropic Connective Paste), or the like can be used.
  • ACF Anisotropic Conductive Film
  • ACP Anisotropic Connective Paste
  • Materials that can be used for conductive layers such as transistor gates, sources and drains, as well as various wirings and electrodes that make up display devices include aluminum, titanium, chromium, nickel, copper, yttrium, zirconium, molybdenum, and silver. Examples thereof include metals such as titanium and tungsten, and alloys containing the metal as a main component. A film containing these materials can be used as a single layer or as a laminated structure.
  • a conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, zinc oxide containing gallium, or graphene can be used.
  • a metal material such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, and titanium, or an alloy material containing the metal material can be used.
  • a nitride of the metal material for example, titanium nitride
  • the laminated film of the above material can be used as the conductive layer.
  • a laminated film of an alloy of silver and magnesium and an indium tin oxide because the conductivity can be enhanced.
  • These can also be used for conductive layers such as various wirings and electrodes constituting the display device, and conductive layers (conductive layers that function as pixel electrodes or counter electrodes) of the light emitting device.
  • Examples of the insulating material that can be used for each insulating layer include resins such as acrylic resin and epoxy resin, and inorganic insulating materials such as silicon oxide, silicon oxide, silicon nitride, silicon nitride, and aluminum oxide.
  • the display device of the present embodiment can be a high-definition display device. Therefore, the display device of the present embodiment can be attached to the head of, for example, an information terminal (wearable device) such as a wristwatch type or a bracelet type, a device for VR such as a head-mounted display, or a device for AR of a glasses type. It can be used as a display unit of a wearable device that can be worn.
  • an information terminal wearable device
  • VR such as a head-mounted display
  • AR of a glasses type a device for AR of a glasses type.
  • FIG. 12A shows a perspective view of the display module 280.
  • the display module 280 includes a display device 100B and an FPC 290.
  • the display device included in the display module 280 is not limited to the display device 100B, and may be the display device 100C or the display device 100D described later.
  • the display module 280 has a substrate 291 and a substrate 292.
  • the display module 280 has a display unit 281.
  • the display unit 281 is an area for displaying an image in the display module 280, and is an area in which light from each pixel provided in the pixel unit 284, which will be described later, can be visually recognized.
  • FIG. 12B shows a perspective view schematically showing the configuration of the substrate 291 side.
  • a circuit unit 282, a pixel circuit unit 283 on the circuit unit 282, and a pixel unit 284 on the pixel circuit unit 283 are laminated on the substrate 291.
  • a terminal portion 285 for connecting to the FPC 290 is provided in a portion of the substrate 291 that does not overlap with the pixel portion 284.
  • the terminal portion 285 and the circuit portion 282 are electrically connected by a wiring portion 286 composed of a plurality of wirings.
  • the pixel unit 284 has a plurality of pixels 284a that are periodically arranged. An enlarged view of one pixel 284a is shown on the right side of FIG. 12B. Pixels 284a have light emitting devices 130a, 130b, 130c having different emission colors. The plurality of light emitting devices can be arranged in a striped arrangement as shown in FIG. 12B. In addition, various light emitting device arrangement methods such as a delta arrangement or a pentile arrangement can be applied.
  • One pixel circuit 283a is a circuit that controls light emission of three light emitting devices included in one pixel 284a.
  • the one pixel circuit 283a may be configured to be provided with three circuits for controlling the light emission of one light emitting device.
  • the pixel circuit 283a can have at least one selection transistor, one current control transistor (drive transistor), and a capacitive element for each light emitting device. At this time, a gate signal is input to the gate of the selection transistor, and a source signal is input to one of the source and drain. As a result, an active matrix type display device is realized.
  • the circuit unit 282 has a circuit for driving each pixel circuit 283a of the pixel circuit unit 283.
  • a gate line drive circuit and a source line drive circuit.
  • it may have at least one of an arithmetic circuit, a memory circuit, a power supply circuit, and the like.
  • the FPC 290 functions as wiring for supplying a video signal, a power supply potential, or the like to the circuit unit 282 from the outside. Further, the IC may be mounted on the FPC 290.
  • the aperture ratio of the display unit 281 (effective display area ratio). Can be extremely high.
  • the aperture ratio of the display unit 281 can be 40% or more and less than 100%, preferably 50% or more and 95% or less, and more preferably 60% or more and 95% or less.
  • the pixels 284a can be arranged at an extremely high density, and the definition of the display unit 281 can be extremely high.
  • pixels 284a may be arranged with a fineness of 2000 ppi or more, preferably 3000 ppi or more, more preferably 5000 ppi or more, still more preferably 6000 ppi or more, 20000 ppi or less, or 30000 ppi or less. preferable.
  • a display module 280 Since such a display module 280 has extremely high definition, it can be suitably used for a VR device such as a head-mounted display or a glasses-type AR device. For example, even in the case of a configuration in which the display unit of the display module 280 is visually recognized through the lens, since the display module 280 has an extremely high-definition display unit 281, the pixels are not visually recognized even if the display unit is enlarged by the lens. , A highly immersive display can be performed. Further, the display module 280 is not limited to this, and can be suitably used for an electronic device having a relatively small display unit. For example, it can be suitably used for a display unit of a wearable electronic device such as a wristwatch.
  • Display device 100B The display device 100B shown in FIG. 13 includes a substrate 301, light emitting devices 130a, 130b, 130c, a capacitance 240, and a transistor 310.
  • the substrate 301 corresponds to the substrate 291 in FIGS. 12A and 12B.
  • the laminated structure from the substrate 301 to the insulating layer 255 corresponds to the layer 101 including the transistor in the first embodiment.
  • the transistor 310 is a transistor having a channel forming region on the substrate 301.
  • a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate can be used.
  • the transistor 310 has a part of the substrate 301, a conductive layer 311, a low resistance region 312, an insulating layer 313, and an insulating layer 314.
  • the conductive layer 311 functions as a gate electrode.
  • the insulating layer 313 is located between the substrate 301 and the conductive layer 311 and functions as a gate insulating layer.
  • the low resistance region 312 is a region where the substrate 301 is doped with impurities and functions as either a source or a drain.
  • the insulating layer 314 is provided so as to cover the side surface of the conductive layer 311.
  • an element separation layer 315 is provided between two adjacent transistors 310 so as to be embedded in the substrate 301.
  • an insulating layer 261 is provided so as to cover the transistor 310, and a capacity 240 is provided on the insulating layer 261.
  • the capacity 240 has a conductive layer 241 and a conductive layer 245, and an insulating layer 243 located between them.
  • the conductive layer 241 functions as one electrode of the capacity 240
  • the conductive layer 245 functions as the other electrode of the capacity 240
  • the insulating layer 243 functions as a dielectric of the capacity 240.
  • the conductive layer 241 is provided on the insulating layer 261 and is embedded in the insulating layer 254.
  • the conductive layer 241 is electrically connected to either the source or the drain of the transistor 310 by a plug 271 embedded in the insulating layer 261.
  • the insulating layer 243 is provided so as to cover the conductive layer 241.
  • the conductive layer 245 is provided in a region overlapping the conductive layer 241 via an insulating layer 243.
  • An insulating layer 255 is provided so as to cover the capacity 240, and light emitting devices 130a, 130b, 130c and the like are provided on the insulating layer 255.
  • the light emitting devices 130a, 130b, and 130c have the same structure as the laminated structure shown in FIG. 1B.
  • a protective layer 131 is provided on each of the light emitting devices 130a, 130b, and 130c.
  • a protective layer 132 is provided on the protective layer 131, and a substrate 120 is bonded to the protective layer 132 by a resin layer 119.
  • a gap 133 is provided between the protective layer 131 and the protective layer 132.
  • the substrate 120 corresponds to the substrate 292 in FIG. 12A.
  • the pixel electrodes of the light emitting device are electrically connected to one of the source or drain of the transistor 310 by the plug 256 embedded in the insulating layer 255, the conductive layer 241 embedded in the insulating layer 254, and the plug 271 embedded in the insulating layer 261. Is connected.
  • the transistor 320 is a transistor (OS transistor) in which a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor) is applied to a semiconductor layer on which a channel is formed.
  • OS transistor a transistor in which a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor) is applied to a semiconductor layer on which a channel is formed.
  • the transistor 320 has a semiconductor layer 321 and an insulating layer 323, a conductive layer 324, a pair of conductive layers 325, an insulating layer 326, and a conductive layer 327.
  • the substrate 331 corresponds to the substrate 291 in FIGS. 12A and 12B.
  • the laminated structure from the substrate 331 to the insulating layer 255 corresponds to the layer 101 including the transistor in the first embodiment.
  • an insulating substrate or a semiconductor substrate can be used as the substrate 331.
  • An insulating layer 332 is provided on the substrate 331.
  • the insulating layer 332 functions as a barrier layer that prevents impurities such as water or hydrogen from diffusing from the substrate 331 into the transistor 320 and oxygen from being desorbed from the semiconductor layer 321 to the insulating layer 332.
  • a film such as an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, or a silicon nitride film, in which hydrogen or oxygen is less likely to diffuse than the silicon oxide film, can be used.
  • the semiconductor layer 321 is provided on the insulating layer 326.
  • the semiconductor layer 321 preferably has a metal oxide (also referred to as an oxide semiconductor) film having semiconductor characteristics. Details of the materials that can be suitably used for the semiconductor layer 321 will be described later.
  • the pair of conductive layers 325 are provided in contact with the semiconductor layer 321 and function as source electrodes and drain electrodes.
  • an insulating layer 328 is provided so as to cover the upper surface and side surfaces of the pair of conductive layers 325, the side surfaces of the semiconductor layer 321 and the like, and the insulating layer 264 is provided on the insulating layer 328.
  • the insulating layer 328 functions as a barrier layer that prevents impurities such as water and hydrogen from diffusing from the insulating layer 264 and the like into the semiconductor layer 321 and oxygen from being desorbed from the semiconductor layer 321.
  • the same insulating film as the insulating layer 332 can be used as the insulating layer 332.
  • the insulating layer 328 and the insulating layer 264 are provided with openings that reach the semiconductor layer 321. Inside the opening, the insulating layer 264, the insulating layer 328, the side surfaces of the conductive layer 325, the insulating layer 323 in contact with the upper surface of the semiconductor layer 321 and the conductive layer 324 are embedded.
  • the conductive layer 324 functions as a second gate electrode, and the insulating layer 323 functions as a second gate insulating layer.
  • the upper surface of the conductive layer 324, the upper surface of the insulating layer 323, and the upper surface of the insulating layer 264 are flattened so that their heights are substantially the same, and the insulating layer 329 and the insulating layer 265 are provided to cover them. ..
  • the insulating layer 264 and the insulating layer 265 function as an interlayer insulating layer.
  • the insulating layer 329 functions as a barrier layer that prevents impurities such as water and hydrogen from diffusing from the insulating layer 265 and the like into the transistor 320.
  • the same insulating film as the insulating layer 328 and the insulating layer 332 can be used.
  • the plug 274 that is electrically connected to one of the pair of conductive layers 325 is provided so as to be embedded in the insulating layer 265, the insulating layer 329, and the insulating layer 264.
  • the plug 274 is a conductive layer 274a that covers a part of the side surface of each opening of the insulating layer 265, the insulating layer 329, the insulating layer 264, and the insulating layer 328, and a part of the upper surface of the conductive layer 325, and the conductive layer 274a. It is preferable to have a conductive layer 274b in contact with the upper surface. At this time, it is preferable to use a conductive material as the conductive layer 274a, which is difficult for hydrogen and oxygen to diffuse.
  • the configuration of the insulating layer 254 to the substrate 120 in the display device 100C is the same as that of the display device 100B.
  • Display device 100D The display device 100D shown in FIG. 15 has a configuration in which a transistor 310 having a channel formed on the substrate 301 and a transistor 320 containing a metal oxide are laminated on a semiconductor layer on which the channel is formed. The description of the same parts as those of the display devices 100B and 100C may be omitted.
  • An insulating layer 261 is provided so as to cover the transistor 310, and a conductive layer 251 is provided on the insulating layer 261. Further, an insulating layer 262 is provided so as to cover the conductive layer 251, and a conductive layer 252 is provided on the insulating layer 262. The conductive layer 251 and the conductive layer 252 each function as wiring. Further, an insulating layer 263 and an insulating layer 332 are provided so as to cover the conductive layer 252, and a transistor 320 is provided on the insulating layer 332. Further, an insulating layer 265 is provided so as to cover the transistor 320, and a capacity 240 is provided on the insulating layer 265. The capacitance 240 and the transistor 320 are electrically connected by a plug 274.
  • the transistor 320 can be used as a transistor constituting a pixel circuit. Further, the transistor 310 can be used as a transistor constituting a pixel circuit or a transistor constituting a drive circuit (gate line drive circuit, source line drive circuit) for driving the pixel circuit. Further, the transistor 310 and the transistor 320 can be used as transistors constituting various circuits such as an arithmetic circuit or a storage circuit.
  • the light emitting device shown in FIG. 16A has an electrode 772, an EL layer 786, and an electrode 788.
  • the electrode 772 and the electrode 788 one functions as an anode and the other functions as a cathode.
  • the electrode 772 and the electrode 788 one functions as a pixel electrode and the other functions as a counter electrode.
  • the electrode on the side that extracts light has transparency to visible light, and the other electrode reflects visible light.
  • the EL layer 786 of the light emitting device can be composed of a plurality of layers such as layer 4420, light emitting layer 4411, and layer 4430.
  • the layer 4420 can have, for example, a layer containing a substance having a high electron injectability (electron injection layer), a layer containing a substance having a high electron transport property (electron transport layer), and the like.
  • the light emitting layer 4411 has, for example, a luminescent compound.
  • the layer 4430 can have, for example, a layer containing a substance having a high hole injection property (hole injection layer) and a layer containing a substance having a high hole transport property (hole transport layer).
  • a configuration having a layer 4420, a light emitting layer 4411, and a layer 4430 provided between a pair of electrodes can function as a single light emitting unit, and the configuration of FIG. 16A is referred to herein as a single structure.
  • FIG. 16B is a modification of the EL layer 786 included in the light emitting device shown in FIG. 16A.
  • the light emitting device shown in FIG. 16B includes a layer 4431 on the electrode 772, a layer 4432 on the layer 4431, a light emitting layer 4411 on the layer 4432, a layer 4421 on the light emitting layer 4411, and a layer 4421. It has a layer 4422 and an electrode 788 on the layer 4422.
  • layer 4431 functions as a hole injection layer
  • layer 4432 functions as a hole transport layer
  • layer 4421 functions as an electron transport layer
  • layer 4422 when the electrode 772 is used as an anode and the electrode 788 is used as a cathode, layer 4431 functions as a hole injection layer, layer 4432 functions as a hole transport layer, layer 4421 functions as an electron transport layer, and layer 4422.
  • the layer 4431 functions as an electron injection layer
  • the layer 4432 functions as an electron transport layer
  • the layer 4421 functions as a hole transport layer
  • the layer 4422 functions. Functions as a hole injection layer.
  • a configuration in which a plurality of light emitting layers (light emitting layers 4411, 4412, 4413) are provided between the layer 4420 and the layer 4430 is also a variation of the single structure.
  • tandem structure a configuration in which a plurality of light emitting units (EL layers 786a and 786b) are connected in series via an intermediate layer 4440 (also referred to as a charge generation layer) is referred to as a tandem structure in the present specification.
  • the structure is not limited to this, and for example, the tandem structure may be called a stack structure.
  • the tandem structure makes it possible to obtain a light emitting device capable of high-luminance light emission.
  • the layer 4420 and the layer 4430 can each have a laminated structure composed of two or more layers.
  • the emission color of the light emitting device can be red, green, blue, cyan, magenta, yellow, white, or the like, depending on the material constituting the EL layer 786. Further, the color purity can be further improved by imparting a microcavity structure to the light emitting device.
  • the light emitting device that emits white light preferably has a structure in which the light emitting layer contains two or more kinds of light emitting substances.
  • a light emitting substance may be selected so that the light emission of each of the two or more light emitting substances has a complementary color relationship.
  • the emission color of the first light emitting layer and the emission color of the second light emitting layer have a complementary color relationship, it is possible to obtain a light emitting device that emits white light as the entire light emitting device.
  • a white light emitting device having a single structure can be realized.
  • the light emitting layer preferably contains two or more light emitting substances such as R (red), G (green), B (blue), Y (yellow), and O (orange).
  • the substance has two or more luminescent substances, and the luminescence of each luminescent substance contains spectral components of two or more colors among R, G, and B.
  • the metal oxide preferably contains at least indium or zinc. In particular, it preferably contains indium and zinc. In addition to them, it is preferable that aluminum, gallium, yttrium, tin and the like are contained. It may also contain one or more selected from boron, silicon, titanium, iron, nickel, germanium, zirconium, molybdenum, lanthanum, cerium, neodymium, hafnium, tantalum, tungsten, magnesium, cobalt and the like. ..
  • the metal oxide can be deposited by a chemical vapor deposition (CVD) method such as a sputtering method, an organic metal chemical vapor deposition (MOCVD) method, or an atomic layer deposition (ALD) method. It can be formed by the Layer Deposition) method or the like.
  • CVD chemical vapor deposition
  • MOCVD organic metal chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • the crystal structure of the oxide semiconductor includes amorphous (including compactly atomous), CAAC (c-axis-aligned crystalline), nc (nanocrystalline), CAC (crowd-aligned crystal), single crystal (single crystal), and single crystal. (Polycrystal) and the like.
  • the crystal structure of the film or substrate can be evaluated using an X-ray diffraction (XRD: X-Ray Diffraction) spectrum.
  • XRD X-Ray Diffraction
  • it can be evaluated using the XRD spectrum obtained by GIXD (Grazing-Incidence XRD) measurement.
  • GIXD Gram-Incidence XRD
  • the GIXD method is also referred to as a thin film method or a Seemann-Bohlin method.
  • the shape of the peak of the XRD spectrum is almost symmetrical.
  • the shape of the peak of the XRD spectrum is asymmetrical.
  • the asymmetrical shape of the peaks in the XRD spectrum clearly indicates the presence of crystals in the film or substrate. In other words, the film or substrate cannot be said to be in an amorphous state unless the shape of the peak of the XRD spectrum is symmetrical.
  • the crystal structure of the film or substrate can be evaluated by a diffraction pattern (also referred to as a microelectron diffraction pattern) observed by a micro electron diffraction method (NBED: Nano Beam Electron Diffraction).
  • a diffraction pattern also referred to as a microelectron diffraction pattern
  • NBED Nano Beam Electron Diffraction
  • halos are observed, and it can be confirmed that the quartz glass is in an amorphous state.
  • a spot-like pattern is observed instead of a halo. Therefore, it is presumed that the IGZO film formed at room temperature is neither in a crystalline state nor in an amorphous state, in an intermediate state, and cannot be concluded to be in an amorphous state.
  • oxide semiconductors may be classified differently from the above.
  • oxide semiconductors are divided into single crystal oxide semiconductors and other non-single crystal oxide semiconductors.
  • the non-single crystal oxide semiconductor include the above-mentioned CAAC-OS and nc-OS.
  • the non-single crystal oxide semiconductor includes a polycrystalline oxide semiconductor, a pseudo-amorphous oxide semiconductor (a-like OS: amorphous-like oxide semiconductor), an amorphous oxide semiconductor, and the like.
  • CAAC-OS CAAC-OS
  • nc-OS nc-OS
  • a-like OS the details of the above-mentioned CAAC-OS, nc-OS, and a-like OS will be described.
  • CAAC-OS is an oxide semiconductor having a plurality of crystal regions, and the plurality of crystal regions are oriented in a specific direction on the c-axis.
  • the specific direction is the thickness direction of the CAAC-OS film, the normal direction of the surface to be formed of the CAAC-OS film, or the normal direction of the surface of the CAAC-OS film.
  • the crystal region is a region having periodicity in the atomic arrangement. When the atomic arrangement is regarded as a lattice arrangement, the crystal region is also a region in which the lattice arrangement is aligned. Further, the CAAC-OS has a region in which a plurality of crystal regions are connected in the ab plane direction, and the region may have distortion.
  • the strain refers to a region in which a plurality of crystal regions are connected in which the orientation of the lattice arrangement changes between a region in which the lattice arrangement is aligned and a region in which another grid arrangement is aligned. That is, CAAC-OS is an oxide semiconductor that is c-axis oriented and not clearly oriented in the ab plane direction.
  • Each of the plurality of crystal regions is composed of one or a plurality of minute crystals (crystals having a maximum diameter of less than 10 nm).
  • the maximum diameter of the crystal region is less than 10 nm.
  • the size of the crystal region may be about several tens of nm.
  • CAAC-OS has indium (In) and oxygen. It tends to have a layered crystal structure (also referred to as a layered structure) in which a layer (hereinafter, In layer) and a layer having elements M, zinc (Zn), and oxygen (hereinafter, (M, Zn) layer) are laminated. There is. Indium and element M can be replaced with each other. Therefore, the (M, Zn) layer may contain indium. In addition, the In layer may contain the element M. The In layer may contain Zn.
  • the layered structure is observed as a lattice image in, for example, a high-resolution TEM (Transmission Electron Microscope) image.
  • the position of the peak indicating the c-axis orientation may vary depending on the type and composition of the metal elements constituting CAAC-OS.
  • a plurality of bright spots are observed in the electron diffraction pattern of the CAAC-OS film.
  • a certain spot and another spot are observed at point-symmetrical positions with the spot of the incident electron beam passing through the sample (also referred to as a direct spot) as the center of symmetry.
  • the lattice arrangement in the crystal region is based on a hexagonal lattice, but the unit lattice is not limited to a regular hexagon and may be a non-regular hexagon. Further, in the above strain, it may have a lattice arrangement such as a pentagon or a heptagon.
  • a clear grain boundary cannot be confirmed even in the vicinity of strain. That is, it can be seen that the formation of grain boundaries is suppressed by the distortion of the lattice arrangement. This is because CAAC-OS can tolerate distortion due to the fact that the arrangement of oxygen atoms is not dense in the ab plane direction and that the bond distance between atoms changes due to the substitution of metal atoms. it is conceivable that.
  • CAAC-OS for which no clear crystal grain boundary is confirmed, is one of the crystalline oxides having a crystal structure suitable for the semiconductor layer of the transistor.
  • a configuration having Zn is preferable.
  • In-Zn oxide and In-Ga-Zn oxide are more suitable than In oxide because they can suppress the generation of grain boundaries.
  • CAAC-OS is an oxide semiconductor having high crystallinity and no clear grain boundary is confirmed. Therefore, it can be said that CAAC-OS is unlikely to cause a decrease in electron mobility due to grain boundaries. Further, since the crystallinity of the oxide semiconductor may be lowered due to the mixing of impurities, the generation of defects, etc., CAAC-OS can be said to be an oxide semiconductor having few impurities and defects (oxygen deficiency, etc.). Therefore, the oxide semiconductor having CAAC-OS has stable physical properties. Therefore, the oxide semiconductor having CAAC-OS is resistant to heat and has high reliability. CAAC-OS is also stable against high temperatures (so-called thermal budgets) in the manufacturing process. Therefore, when CAAC-OS is used for the OS transistor, the degree of freedom in the manufacturing process can be expanded.
  • nc-OS has periodicity in the atomic arrangement in a minute region (for example, a region of 1 nm or more and 10 nm or less, particularly a region of 1 nm or more and 3 nm or less).
  • nc-OS has tiny crystals. Since the size of the minute crystal is, for example, 1 nm or more and 10 nm or less, particularly 1 nm or more and 3 nm or less, the minute crystal is also referred to as a nanocrystal.
  • nc-OS does not show regularity in crystal orientation between different nanocrystals. Therefore, no orientation is observed in the entire film.
  • nc-OS may be indistinguishable from a-like OS or amorphous oxide semiconductor depending on the analysis method.
  • a structural analysis is performed on an nc-OS film using an XRD apparatus, a peak indicating crystallinity is not detected in the Out-of-plane XRD measurement using a ⁇ / 2 ⁇ scan.
  • electron beam diffraction also referred to as limited field electron diffraction
  • a diffraction pattern such as a halo pattern is performed. Is observed.
  • electron diffraction also referred to as nanobeam electron diffraction
  • an electron beam having a probe diameter for example, 1 nm or more and 30 nm or less
  • An electron diffraction pattern in which a plurality of spots are observed in a ring-shaped region centered on a direct spot may be acquired.
  • the a-like OS is an oxide semiconductor having a structure between nc-OS and an amorphous oxide semiconductor.
  • the a-like OS has a void or low density region. That is, the a-like OS has lower crystallinity than the nc-OS and CAAC-OS.
  • a-like OS has a higher hydrogen concentration in the membrane than nc-OS and CAAC-OS.
  • CAC-OS relates to the material composition.
  • CAC-OS is, for example, a composition of a material in which the elements constituting the metal oxide are unevenly distributed in a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 3 nm or less, or a size close thereto.
  • the metal oxide one or more metal elements are unevenly distributed, and the region having the metal element has a size of 0.5 nm or more and 10 nm or less, preferably 1 nm or more and 3 nm or less, or a size close thereto.
  • the mixed state is also called a mosaic shape or a patch shape.
  • CAC-OS has a structure in which the material is separated into a first region and a second region to form a mosaic shape, and the first region is distributed in the film (hereinafter, also referred to as a cloud shape). It says.). That is, CAC-OS is a composite metal oxide having a structure in which the first region and the second region are mixed.
  • the atomic number ratios of In, Ga, and Zn with respect to the metal elements constituting CAC-OS in the In-Ga-Zn oxide are expressed as [In], [Ga], and [Zn], respectively.
  • the first region is a region in which [In] is larger than [In] in the composition of CAC-OS.
  • the second region is a region in which [Ga] is larger than [Ga] in the composition of CAC-OS.
  • the first region is a region in which [In] is larger than [In] in the second region and [Ga] is smaller than [Ga] in the second region.
  • the second region is a region in which [Ga] is larger than [Ga] in the first region and [In] is smaller than [In] in the first region.
  • the first region is a region in which indium oxide, indium zinc oxide, or the like is the main component.
  • the second region is a region in which gallium oxide, gallium zinc oxide, or the like is the main component. That is, the first region can be rephrased as a region containing In as a main component. Further, the second region can be rephrased as a region containing Ga as a main component.
  • CAC-OS in In-Ga-Zn oxide is a region containing Ga as a main component and a part of In as a main component in a material composition containing In, Ga, Zn, and O. Each of the regions is mosaic, and these regions are randomly present. Therefore, it is presumed that CAC-OS has a structure in which metal elements are non-uniformly distributed.
  • the CAC-OS can be formed by a sputtering method, for example, under the condition that the substrate is not heated.
  • a sputtering method one or more selected from an inert gas (typically argon), an oxygen gas, and a nitrogen gas may be used as the film forming gas. good.
  • the lower the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the film-forming gas at the time of film formation is preferable.
  • the flow rate ratio of the oxygen gas to the total flow rate of the film-forming gas at the time of film formation is preferably 0% or more and less than 30%. Is preferably 0% or more and 10% or less.
  • EDX Energy Dispersive X-ray spectroscopy
  • the first region is a region having higher conductivity than the second region. That is, when the carrier flows through the first region, conductivity as a metal oxide is exhibited. Therefore, high field effect mobility ( ⁇ ) can be realized by distributing the first region in the metal oxide in a cloud shape.
  • the second region is a region having higher insulating properties than the first region. That is, the leakage current can be suppressed by distributing the second region in the metal oxide.
  • CAC-OS when used for a transistor, the conductivity caused by the first region and the insulating property caused by the second region act in a complementary manner to cause a switching function (On / Off). Function) can be added to CAC-OS. That is, the CAC-OS has a conductive function in a part of the material and an insulating function in a part of the material, and has a function as a semiconductor in the whole material. By separating the conductive function and the insulating function, both functions can be maximized. Therefore, by using CAC-OS for the transistor, high on -current (Ion), high field effect mobility ( ⁇ ), and good switching operation can be realized.
  • Ion on -current
  • high field effect mobility
  • CAC-OS is most suitable for various semiconductor devices including display devices.
  • Oxide semiconductors have various structures, and each has different characteristics.
  • the oxide semiconductor of one aspect of the present invention has two or more of amorphous oxide semiconductor, polycrystalline oxide semiconductor, a-like OS, CAC-OS, nc-OS, and CAAC-OS. You may.
  • the oxide semiconductor as a transistor, a transistor having high field effect mobility can be realized. Moreover, a highly reliable transistor can be realized.
  • the carrier concentration of the oxide semiconductor is 1 ⁇ 10 17 cm -3 or less, preferably 1 ⁇ 10 15 cm -3 or less, more preferably 1 ⁇ 10 13 cm -3 or less, more preferably 1 ⁇ 10 11 cm ⁇ . It is 3 or less, more preferably less than 1 ⁇ 10 10 cm -3 , and more than 1 ⁇ 10 -9 cm -3 .
  • the impurity concentration in the oxide semiconductor film may be lowered to lower the defect level density.
  • a low impurity concentration and a low defect level density is referred to as high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic.
  • An oxide semiconductor having a low carrier concentration may be referred to as a high-purity intrinsic or substantially high-purity intrinsic oxide semiconductor.
  • the trap level density may also be low.
  • the charge captured at the trap level of the oxide semiconductor takes a long time to disappear, and may behave as if it were a fixed charge. Therefore, a transistor in which a channel formation region is formed in an oxide semiconductor having a high trap level density may have unstable electrical characteristics.
  • Impurities include hydrogen, nitrogen, alkali metals, alkaline earth metals, iron, nickel, silicon and the like.
  • the concentration of silicon or carbon in the oxide semiconductor and the concentration of silicon or carbon near the interface with the oxide semiconductor are 2 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 ⁇ 10 17 atoms / cm 3 or less.
  • the oxide semiconductor contains an alkali metal or an alkaline earth metal
  • defect levels may be formed and carriers may be generated. Therefore, a transistor using an oxide semiconductor containing an alkali metal or an alkaline earth metal tends to have a normally-on characteristic. Therefore, the concentration of the alkali metal or alkaline earth metal in the oxide semiconductor obtained by SIMS is set to 1 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or less, preferably 2 ⁇ 10 16 atoms / cm 3 or less.
  • the nitrogen concentration in the oxide semiconductor obtained by SIMS is less than 5 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 , preferably 5 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or less, and more preferably 1 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 or less. , More preferably 5 ⁇ 10 17 atoms / cm 3 or less.
  • hydrogen contained in an oxide semiconductor reacts with oxygen bonded to a metal atom to become water, which may form an oxygen deficiency.
  • oxygen deficiency When hydrogen enters the oxygen deficiency, electrons that are carriers may be generated.
  • a part of hydrogen may be combined with oxygen that is bonded to a metal atom to generate an electron as a carrier. Therefore, a transistor using an oxide semiconductor containing hydrogen tends to have a normally-on characteristic. Therefore, it is preferable that hydrogen in the oxide semiconductor is reduced as much as possible.
  • the hydrogen concentration obtained by SIMS is less than 1 ⁇ 10 20 atoms / cm 3 , preferably less than 1 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 , and more preferably 5 ⁇ 10 18 atoms / cm. Less than 3 , more preferably less than 1 ⁇ 10 18 atoms / cm 3 .
  • the electronic device of the present embodiment has a display device of one aspect of the present invention in the display unit.
  • the display device according to one aspect of the present invention can easily be made high-definition and high-resolution. Therefore, it can be used as a display unit of various electronic devices.
  • Electronic devices include, for example, electronic devices with relatively large screens such as television devices, desktop or notebook personal computers, monitors for computers, digital signage, and large game machines such as pachinko machines, as well as digital devices. Examples include cameras, digital video cameras, digital photo frames, mobile phones, portable game machines, mobile information terminals, sound reproduction devices, and the like.
  • the display device of one aspect of the present invention can increase the definition, it can be suitably used for an electronic device having a relatively small display unit.
  • electronic devices include wristwatch-type and bracelet-type information terminals (wearable devices), VR devices such as head-mounted displays, glasses-type AR devices, and MR devices. Examples include wearable devices that can be attached to the unit.
  • the display device of one aspect of the present invention includes HD (number of pixels 1280 ⁇ 720), FHD (number of pixels 1920 ⁇ 1080), WQHD (number of pixels 2560 ⁇ 1440), WQXGA (number of pixels 2560 ⁇ 1600), 4K (number of pixels). It is preferable to have an extremely high resolution such as 3840 ⁇ 2160) and 8K (number of pixels 7680 ⁇ 4320). In particular, it is preferable to set the resolution to 4K, 8K, or higher.
  • the pixel density (definition) in the display device of one aspect of the present invention is preferably 100 ppi or more, preferably 300 ppi or more, more preferably 500 ppi or more, more preferably 1000 ppi or more, more preferably 2000 ppi or more, and more preferably 3000 ppi or more. More preferably, 5000 ppi or more is more preferable, and 7000 ppi or more is further preferable.
  • the screen ratio (aspect ratio) of the display device according to one aspect of the present invention is not particularly limited.
  • the display device can support various screen ratios such as 1: 1 (square), 4: 3, 16: 9, 16:10.
  • the electronic device of the present embodiment includes sensors (force, displacement, position, velocity, acceleration, angular velocity, rotation speed, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substance, voice, time, hardness, electric field, current, voltage). , Including the ability to measure power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, odor or infrared rays).
  • the electronic device of this embodiment can have various functions. For example, a function to display various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a function to display a calendar, date or time, a function to execute various software (programs), wireless communication. It can have a function, a function of reading a program or data recorded on a recording medium, and the like.
  • FIGS. 17A and 17B and FIGS. 18A and 18B An example of a wearable device that can be worn on the head will be described with reference to FIGS. 17A and 17B and FIGS. 18A and 18B.
  • These wearable devices have one or both of a function of displaying AR contents and a function of displaying VR contents.
  • these wearable devices may have a function of displaying SR or MR contents. Since the electronic device has a function of displaying contents such as AR, VR, SR, and MR, it is possible to enhance the immersive feeling of the user.
  • the electronic device 700A shown in FIG. 17A and the electronic device 700B shown in FIG. 17B have a pair of display panels 751, a pair of housings 721, a communication unit (not shown), and a pair of mounting units 723, respectively. It has a control unit (not shown), an imaging unit (not shown), a pair of optical members 753, a frame 757, and a pair of nose pads 758.
  • a display device can be applied to the display panel 751. Therefore, it is possible to make an electronic device capable of displaying extremely high definition.
  • the electronic device 700A and the electronic device 700B can each project the image displayed on the display panel 751 onto the display area 756 of the optical member 753. Since the optical member 753 has translucency, the user can see the image displayed in the display area by superimposing it on the transmitted image visually recognized through the optical member 753. Therefore, the electronic device 700A and the electronic device 700B are electronic devices capable of AR display, respectively.
  • the electronic device 700A and the electronic device 700B may be provided with a camera capable of photographing the front as an imaging unit. Further, each of the electronic device 700A and the electronic device 700B is provided with an acceleration sensor such as a gyro sensor to detect the orientation of the user's head and display an image corresponding to the orientation in the display area 756. You can also do it.
  • an acceleration sensor such as a gyro sensor to detect the orientation of the user's head and display an image corresponding to the orientation in the display area 756. You can also do it.
  • the communication unit has a wireless communication device, and a video signal or the like can be supplied by the wireless communication device.
  • a connector to which a cable to which a video signal and a power supply potential are supplied may be connected may be provided.
  • the electronic device 700A and the electronic device 700B are provided with a battery, and can be charged by one or both of wireless and wired.
  • the housing 721 may be provided with a touch sensor module.
  • the touch sensor module has a function of detecting that the outer surface of the housing 721 is touched.
  • the touch sensor module can detect a user's tap operation or slide operation and execute various processes. For example, it is possible to execute a process such as pausing or resuming a moving image by a tap operation, and it is possible to execute a process of fast forward or fast rewind by a slide operation. Further, by providing a touch sensor module in each of the two housings 721, the range of operations can be expanded.
  • various touch sensors can be applied.
  • various methods such as a capacitance method, a resistance film method, an infrared method, an electromagnetic induction method, a surface acoustic wave method, and an optical method can be adopted.
  • a photoelectric conversion device (also referred to as a photoelectric conversion element) can be used as the light receiving device (also referred to as a light receiving element).
  • the light receiving device also referred to as a light receiving element.
  • an inorganic semiconductor and an organic semiconductor can be used as the active layer of the photoelectric conversion device.
  • the electronic device 800A shown in FIG. 18A and the electronic device 800B shown in FIG. 18B have a pair of display units 820, a housing 821, a communication unit 822, a pair of mounting units 823, and a control unit 824, respectively. It has a pair of imaging units 825 and a pair of lenses 832.
  • a display device can be applied to the display unit 820. Therefore, it is possible to make an electronic device capable of displaying extremely high definition. This makes the user feel highly immersive.
  • the display unit 820 is provided at a position inside the housing 821 so that it can be visually recognized through the lens 832. Further, by displaying different images on the pair of display units 820, it is possible to perform three-dimensional display using parallax.
  • the electronic device 800A and the electronic device 800B can be said to be electronic devices for VR, respectively.
  • a user wearing the electronic device 800A or the electronic device 800B can visually recognize the image displayed on the display unit 820 through the lens 832.
  • the electronic device 800A and the electronic device 800B each have a mechanism capable of adjusting the left and right positions of the lens 832 and the display unit 820 so as to be optimal positions according to the position of the user's eyes. It is preferable to do so. Further, it is preferable to have a mechanism for adjusting the focus by changing the distance between the lens 832 and the display unit 820.
  • the mounting portion 823 allows the user to mount the electronic device 800A or the electronic device 800B on the head.
  • it is illustrated as a shape like a vine (also referred to as a joint, a temple, etc.) of eyeglasses, but the shape is not limited to this.
  • the mounting portion 823 may be in the shape of a helmet or a band, as long as it can be worn by the user.
  • the imaging unit 825 has a function of acquiring external information.
  • the data acquired by the imaging unit 825 can be output to the display unit 820.
  • An image sensor can be used for the image pickup unit 825.
  • a plurality of cameras may be provided so as to support a plurality of angles of view such as a telephoto lens and a wide angle lens.
  • a range finder capable of measuring the distance of the object (hereinafter, also referred to as a detection unit) may be provided. That is, the image pickup unit 825 is one aspect of the detection unit.
  • the detection unit for example, an image sensor or a distance image sensor such as a lidar (LIDAR: Light Detection and Ringing) can be used.
  • LIDAR Light Detection and Ringing
  • the electronic device 800A and the electronic device 800B may each have an input terminal.
  • a cable for supplying a video signal from a video output device or the like and power for charging a battery provided in the electronic device can be connected to the input terminal.
  • the electronic device of one aspect of the present invention may have a function of wirelessly communicating with the earphone 750.
  • the earphone 750 has a communication unit (not shown) and has a wireless communication function.
  • the earphone 750 can receive information (for example, voice data) from an electronic device by a wireless communication function.
  • the electronic device 700A shown in FIG. 17A has a function of transmitting information to the earphone 750 by a wireless communication function.
  • the electronic device 800A shown in FIG. 18A has a function of transmitting information to the earphone 750 by a wireless communication function.
  • the electronic device may have an earphone unit.
  • the electronic device 700B shown in FIG. 17B has an earphone unit 727.
  • the earphone unit 727 and the control unit may be connected to each other by wire.
  • a part of the wiring connecting the earphone unit 727 and the control unit may be arranged inside the housing 721 or the mounting unit 723.
  • the electronic device 800B shown in FIG. 18B has an earphone portion 827.
  • the earphone unit 827 and the control unit 824 may be connected to each other by wire.
  • a part of the wiring connecting the earphone unit 827 and the control unit 824 may be arranged inside the housing 821 or the mounting unit 823.
  • the earphone portion 827 and the mounting portion 823 may have magnets. As a result, the earphone portion 827 can be fixed to the mounting portion 823 by a magnetic force, which is preferable because it is easy to store.
  • the electronic device may have an audio output terminal to which earphones, headphones, or the like can be connected. Further, the electronic device may have one or both of the voice input terminal and the voice input mechanism.
  • the voice input mechanism for example, a sound collecting device such as a microphone can be used.
  • the electronic device may be provided with a function as a so-called headset.
  • both the glasses type (electronic device 700A, electronic device 700B, etc.) and goggles type (electronic device 800A, electronic device 800B, etc.) are both. Suitable.
  • the electronic device of one aspect of the present invention can transmit information to the earphones by wire or wirelessly.
  • a display device can be applied to the display unit 6502.
  • FIG. 19B is a schematic cross-sectional view including an end portion of the housing 6501 on the microphone 6506 side.
  • a translucent protective member 6510 is provided on the display surface side of the housing 6501, and the display panel 6511, the optical member 6512, the touch sensor panel 6513, and the printed circuit board are provided in the space surrounded by the housing 6501 and the protective member 6510.
  • a substrate 6517, a battery 6518, and the like are arranged.
  • a display panel 6511, an optical member 6512, and a touch sensor panel 6513 are fixed to the protective member 6510 by an adhesive layer (not shown).
  • a part of the display panel 6511 is folded back, and the FPC 6515 is connected to the folded back portion.
  • IC6516 is mounted on FPC6515.
  • the FPC6515 is connected to a terminal provided on the printed circuit board 6517.
  • a flexible display according to one aspect of the present invention can be applied to the display panel 6511. Therefore, an extremely lightweight electronic device can be realized. Further, since the display panel 6511 is extremely thin, it is possible to mount a large-capacity battery 6518 while suppressing the thickness of the electronic device. Further, by folding back a part of the display panel 6511 and arranging the connection portion with the FPC 6515 on the back side of the pixel portion, an electronic device having a narrow frame can be realized.
  • FIG. 20A shows an example of a television device.
  • the display unit 7000 is incorporated in the housing 7101.
  • the configuration in which the housing 7101 is supported by the stand 7103 is shown.
  • a display device can be applied to the display unit 7000.
  • the operation of the television device 7100 shown in FIG. 20A can be performed by the operation switch provided in the housing 7101 and the separate remote control operation machine 7111.
  • the display unit 7000 may be provided with a touch sensor, and the television device 7100 may be operated by touching the display unit 7000 with a finger or the like.
  • the remote controller 7111 may have a display unit that displays information output from the remote controller 7111.
  • the channel and volume can be operated by the operation keys or the touch panel provided on the remote controller 7111, and the image displayed on the display unit 7000 can be operated.
  • the television device 7100 is configured to include a receiver, a modem, and the like.
  • the receiver can receive general television broadcasts.
  • information communication is performed in one direction (from sender to receiver) or in two directions (between sender and receiver, or between recipients, etc.). It is also possible.
  • FIG. 20B shows an example of a notebook personal computer.
  • the notebook personal computer 7200 has a housing 7211, a keyboard 7212, a pointing device 7213, an external connection port 7214, and the like.
  • a display unit 7000 is incorporated in the housing 7211.
  • a display device can be applied to the display unit 7000.
  • 20C and 20D show an example of digital signage.
  • the digital signage 7300 shown in FIG. 20C includes a housing 7301, a display unit 7000, a speaker 7303, and the like. Further, it may have an LED lamp, an operation key (including a power switch or an operation switch), a connection terminal, various sensors, a microphone, and the like.
  • FIG. 20D is a digital signage 7400 attached to a columnar pillar 7401.
  • the digital signage 7400 has a display unit 7000 provided along the curved surface of the pillar 7401.
  • the display device of one aspect of the present invention can be applied to the display unit 7000.
  • the wider the display unit 7000 the more information can be provided at one time. Further, the wider the display unit 7000 is, the easier it is for people to see it, and for example, the advertising effect of the advertisement can be enhanced.
  • the touch panel By applying the touch panel to the display unit 7000, not only the image or moving image can be displayed on the display unit 7000, but also the user can intuitively operate the display unit 7000, which is preferable. Further, when it is used for providing information such as route information or traffic information, usability can be improved by intuitive operation.
  • the digital signage 7300 or the digital signage 7400 can be linked with the information terminal 7311 such as a smartphone or the information terminal 7411 owned by the user by wireless communication.
  • the information of the advertisement displayed on the display unit 7000 can be displayed on the screen of the information terminal 7311 or the information terminal 7411. Further, by operating the information terminal 7311 or the information terminal 7411, the display of the display unit 7000 can be switched.
  • the digital signage 7300 or the digital signage 7400 can be made to execute a game using the screen of the information terminal 7311 or the information terminal 7411 as an operation means (controller). As a result, an unspecified number of users can participate in and enjoy the game at the same time.
  • the display device of one aspect of the present invention can be applied to the display unit 9001.
  • the electronic device even if the electronic device is provided with a camera or the like, it has a function of shooting a still image or a moving image and saving it on a recording medium (external or built in the camera), a function of displaying the shot image on a display unit, and the like. good.
  • FIGS. 21A to 21F Details of the electronic devices shown in FIGS. 21A to 21F will be described below.
  • FIG. 21A is a perspective view showing a mobile information terminal 9101.
  • the mobile information terminal 9101 can be used as, for example, a smartphone.
  • the mobile information terminal 9101 may be provided with a speaker 9003, a connection terminal 9006, a sensor 9007, and the like. Further, the mobile information terminal 9101 can display character and image information on a plurality of surfaces thereof.
  • FIG. 21A shows an example in which three icons 9050 are displayed. Further, the information 9051 indicated by the broken line rectangle can be displayed on the other surface of the display unit 9001.
  • Examples of information 9051 include e-mail, SNS (social networking service) messages, notification of incoming calls such as telephone calls, titles such as e-mail or SNS messages, sender name, date and time, time, remaining battery level, radio waves. There is strength and so on.
  • an icon 9050 or the like may be displayed at the position where the information 9051 is displayed.
  • FIG. 21B is a perspective view showing a mobile information terminal 9102.
  • the mobile information terminal 9102 has a function of displaying information on three or more surfaces of the display unit 9001.
  • information 9052, information 9053, and information 9054 are displayed on different surfaces.
  • the user can check the information 9053 displayed at a position that can be observed from above the mobile information terminal 9102 with the mobile information terminal 9102 stored in the chest pocket of the clothes.
  • the user can check the display without taking out the mobile information terminal 9102 from the pocket, and can determine, for example, whether or not to receive a call.
  • FIG. 21C is a perspective view showing a wristwatch-type portable information terminal 9200.
  • the mobile information terminal 9200 can be used as, for example, a smart watch (registered trademark).
  • the display unit 9001 is provided with a curved display surface, and can display along the curved display surface.
  • the mobile information terminal 9200 can also make a hands-free call by, for example, intercommunication with a headset capable of wireless communication.
  • the mobile information terminal 9200 can also perform data transmission and charge with other information terminals by means of the connection terminal 9006.
  • the charging operation may be performed by wireless power supply.
  • 21D to 21F are perspective views showing a foldable mobile information terminal 9201.
  • 21D is a perspective view of the mobile information terminal 9201 in an unfolded state
  • FIG. 21F is a folded state
  • FIG. 21E is a perspective view of a state in which one of FIGS. 21D and 21F is in the process of changing to the other.
  • the mobile information terminal 9201 is excellent in portability in the folded state, and is excellent in display listability due to a wide seamless display area in the unfolded state.
  • the display unit 9001 included in the mobile information terminal 9201 is supported by three housings 9000 connected by a hinge 9055.
  • the display unit 9001 can be bent with a radius of curvature of 0.1 mm or more and 150 mm or less.

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Abstract

高精細または高解像度の表示装置を提供する。 第1の画素電極、及び、第2の画素電極を形成し、第1の画素電極上、及び、第2の画素電極上に、第1の層を形成し、第1の層上に、第1の犠牲層を形成し、第1の層及び第1の犠牲層を加工して、第2の画素電極の少なくとも一部を露出させ、第1の画素電極上、及び、第2の画素電極上に、第2の層を形成し、第2の層上に、第2の犠牲層を形成し、第2の層及び第2の犠牲層を加工して、第1の犠牲層の少なくとも一部を露出させ、第1の犠牲層及び第2の犠牲層を除去し、第1の画素電極上、及び、第2の画素電極上に、第3の層を形成し、第3の層上に、対向電極を形成し、第3の層及び対向電極を加工して、上面視における、第1の画素電極と第2の画素電極との間の領域に含まれる、第3の層及び対向電極それぞれの少なくとも一部を除去することで、表示装置を作製する。

Description

表示装置の作製方法、表示装置、表示モジュール、及び、電子機器
本発明の一態様は、表示装置の作製方法に関する。本発明の一態様は、表示装置、表示モジュール、及び、電子機器に関する。
なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本発明の一態様の技術分野としては、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、電子機器、照明装置、入力装置(例えば、タッチセンサなど)、入出力装置(例えば、タッチパネルなど)、それらの駆動方法、又はそれらの製造方法を一例として挙げることができる。
近年、表示装置は様々な用途への応用が期待されている。例えば、大型の表示装置の用途としては、家庭用のテレビジョン装置(テレビまたはテレビジョン受信機ともいう)、デジタルサイネージ(Digital Signage:電子看板)、及び、PID(Public Information Display)等が挙げられる。また、携帯情報端末として、タッチパネルを備えるスマートフォン及びタブレット端末などの開発が進められている。
また、表示装置の高精細化が求められている。高精細な表示装置が要求される機器として、例えば、仮想現実(VR:Virtual Reality)、拡張現実(AR:Augmented Reality)、代替現実(SR:Substitutional Reality)、及び、複合現実(MR:Mixed Reality)向けの機器が、盛んに開発されている。
表示装置としては、例えば、発光デバイス(発光素子ともいう)を有する発光装置が開発されている。エレクトロルミネッセンス(Electroluminescence、以下ELと記す)現象を利用した発光デバイス(ELデバイス、EL素子ともいう)は、薄型軽量化が容易である、入力信号に対し高速に応答可能である、直流定電圧電源を用いて駆動可能である等の特徴を有し、表示装置に応用されている。
特許文献1には、有機ELデバイス(有機EL素子ともいう)を用いた、VR向けの表示装置が開示されている。
国際公開第2018/087625号
発光層の発光色がそれぞれ異なる複数の有機ELデバイスを有する表示装置を作製する場合、発光色が異なる発光層をそれぞれ島状に形成する必要がある。
例えば、メタルマスク(シャドーマスクともいう)を用いた真空蒸着法により、島状の発光層を成膜することができる。しかし、蒸着の際に、層の輪郭がぼやけて、端部の厚さが薄くなることがある。つまり、島状の発光層は場所によって厚さにばらつきが生じることがある。また、大型、高解像度、または高精細な表示装置を作製する場合、メタルマスクの寸法精度の低さ、及び、熱等による変形により、製造歩留まりが低くなる懸念がある。
また、メタルマスクを用いた真空蒸着法を用いて表示装置を作製する場合、製造装置が複数ライン必要となるといった課題がある。例えば、定期的にメタルマスクを洗浄する必要があるため、少なくとも2ライン以上の製造装置を準備し、一方の製造装置をメンテナンス中に他方の製造装置を用いて製造する必要があり、量産を考慮すると、製造装置が複数ライン必要となる。したがって、製造装置を導入するための初期投資が非常に大きくなるといった課題がある。
本発明の一態様は、高精細な表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、高解像度の表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、大型の表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、歩留まりの高い表示装置の作製方法を提供することを課題の一つとする。
本発明の一態様は、高精細な表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、高解像度の表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、大型の表示装置を提供することを課題の一つとする。本発明の一態様は、信頼性の高い表示装置を提供することを課題の一つとする。
なお、これらの課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はないものとする。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
本発明の一態様は、第1の画素電極、及び、第2の画素電極を形成し、第1の画素電極上、及び、第2の画素電極上に、第1の層を形成し、第1の層上に、第1の犠牲層を形成し、第1の層及び第1の犠牲層を加工して、第2の画素電極の少なくとも一部を露出させ、第1の画素電極上、及び、第2の画素電極上に、第2の層を形成し、第2の層上に、第2の犠牲層を形成し、第2の層及び第2の犠牲層を加工して、第1の犠牲層の少なくとも一部を露出させ、第1の犠牲層及び第2の犠牲層を除去し、第1の画素電極上、及び、第2の画素電極上に、第3の層を形成し、第3の層上に、対向電極を形成し、第3の層及び対向電極を加工して、上面視における、第1の画素電極と第2の画素電極との間の領域に含まれる、第3の層及び対向電極それぞれの少なくとも一部を除去する、表示装置の作製方法である。
第3の層及び対向電極を加工した後に、対向電極上に、保護層を形成することが好ましい。保護層として、第1の成膜方法で第1の保護層を形成し、第2の成膜方法で第2の保護層を形成してもよい。第1の成膜方法は、第2の成膜方法よりも被覆性の高い膜が成膜される成膜方法であってもよい。
第1の層を形成する前に、第1の画素電極の端部、及び、第2の画素電極の端部を覆う、絶縁層を形成してもよい。第3の層、及び、対向電極を加工する工程において、絶縁層の少なくとも一部を露出させてもよい。
第1の犠牲層上に、第1の画素電極と重なる第1のレジストマスクを形成し、第1の層及び第1の犠牲層を加工する際に、第1のレジストマスクを用いることが好ましい。第2の犠牲層上に、第2の画素電極と重なる第2のレジストマスクを形成し、第2の層及び第2の犠牲層を加工する際に、第2のレジストマスクを用いることが好ましい。
対向電極上に、上面視における、第1の画素電極と第2の画素電極との間の領域に開口を有する、第3のレジストマスクを形成してもよい。または、対向電極上に、第1の画素電極と重なる第1の部分と、第2の画素電極と重なる第2の部分と、を離隔して有する、第3のレジストマスクを形成してもよい。第3の層及び対向電極を加工する際に、第3のレジストマスクを用いることが好ましい。
または、本発明の一態様は、第1の方向に並んだ複数の第1の画素電極と、第1の方向に並んだ複数の第2の画素電極と、を、第2の方向に並べて形成し、複数の第1の画素電極上、及び、複数の第2の画素電極上に、第1の層を形成し、第1の層上に、第1の犠牲層を形成し、第1の層及び第1の犠牲層を加工して、複数の第2の画素電極それぞれの少なくとも一部を露出させ、複数の第1の画素電極上、及び、複数の第2の画素電極上に、第2の層を形成し、第2の層上に、第2の犠牲層を形成し、第2の層及び第2の犠牲層を加工して、第1の犠牲層の少なくとも一部を露出させ、第1の犠牲層及び第2の犠牲層を除去し、複数の第1の画素電極上、及び、複数の第2の画素電極上に、第3の層を形成し、第3の層上に、対向電極を形成し、第3の層及び対向電極を加工して、上面視における、第1の画素電極と第2の画素電極との間の領域に含まれる、第3の層及び対向電極それぞれの少なくとも一部を除去し、対向電極上に、保護層を形成し、保護層を加工して、上面視における、複数の第1の画素電極の間の領域、及び、複数の第2の画素電極の間の領域に含まれる、対向電極の少なくとも一部を露出させ、対向電極上、及び、保護層上に、導電層を形成する、表示装置の作製方法である。
保護層として、第1の成膜方法で第1の保護層を形成し、第2の成膜方法で第2の保護層を形成してもよい。第1の成膜方法は、第2の成膜方法よりも被覆性の高い膜が成膜される成膜方法であってもよい。
第1の層を形成する前に、複数の第1の画素電極の端部、及び、複数の第2の画素電極の端部を覆う、絶縁層を形成してもよい。第3の層、及び、対向電極を加工する工程において、絶縁層の少なくとも一部を露出させてもよい。
第1の犠牲層上に、第1の画素電極と重なる第1のレジストマスクを形成し、第1の層及び第1の犠牲層を加工する際に、第1のレジストマスクを用いることが好ましい。第2の犠牲層上に、第2の画素電極と重なる第2のレジストマスクを形成し、第2の層及び第2の犠牲層を加工する際に、第2のレジストマスクを用いることが好ましい。
対向電極上に、上面視における、第1の画素電極と第2の画素電極との間の領域に開口を有する、第3のレジストマスクを形成してもよい。または、対向電極上に、複数の第1の画素電極と重なる第1の部分と、複数の第2の画素電極と重なる第2の部分と、を離隔して有する、第3のレジストマスクを形成してもよい。第3の層及び対向電極を加工する際に、第3のレジストマスクを用いることが好ましい。
保護層上に、上面視における、複数の第1の画素電極の間の領域、及び、複数の第2の画素電極の間の領域に開口を有する、第4のレジストマスクを形成してもよい。または、保護層上に、複数の第1の画素電極の少なくとも一つ、及び、複数の第2の画素電極の少なくとも一つと重なる第3の部分と、複数の第1の画素電極の他の少なくとも一つ、及び、複数の第2の画素電極の他の少なくとも一つと重なる第4の部分と、を離隔して有する第4のレジストマスクを形成してもよい。保護層を加工する際に、第4のレジストマスクを用いることが好ましい。
本発明の一態様は、複数の第1の発光デバイス及び複数の第2の発光デバイスを有する表示装置である。第1の発光デバイスは、第1の画素電極と、第1の画素電極上の第1の層と、第1の層上の第3の層と、第3の層上の対向電極と、を有する。第2の発光デバイスは、第2の画素電極と、第2の画素電極上の第2の層と、第2の層上の第3の層と、第3の層上の対向電極と、を有する。第1の発光デバイスと第2の発光デバイスとは、互いに異なる色の光を発する機能を有する。上面視における、第1の画素電極と第2の画素電極との間の領域は、第3の層及び対向電極が設けられていない部分を有する。第3の層及び対向電極は、複数の第1の発光デバイスにわたって設けられている。第3の層及び対向電極は、複数の第2の発光デバイスにわたって設けられている。
上記の表示装置は、対向電極上に、保護層を有することが好ましい。第1の発光デバイスと第2の発光デバイスの間に、保護層に囲まれた空隙を有していてもよい。
または、上記の表示装置は、対向電極上の第1の保護層と、第1の保護層上の第2の保護層と、を有することが好ましい。第1の発光デバイスと第2の発光デバイスの間に、第1の保護層と第2の保護層とに囲まれた空隙を有していてもよい。
または、本発明の一態様は、複数の第1の発光デバイス及び複数の第2の発光デバイスと、複数の第1の発光デバイス上、及び、複数の第2の発光デバイス上の、保護層と、保護層上の導電層と、を有する表示装置である。第1の発光デバイスは、第1の画素電極と、第1の画素電極上の第1の層と、第1の層上の第3の層と、第3の層上の対向電極と、を有する。第2の発光デバイスは、第2の画素電極と、第2の画素電極上の第2の層と、第2の層上の第3の層と、第3の層上の対向電極と、を有し、第1の発光デバイスと第2の発光デバイスとは、互いに異なる色の光を発する機能を有する。上面視における、第1の画素電極と第2の画素電極との間の領域は、第3の層及び対向電極が設けられていない第1の部分を有する。第3の層及び対向電極は、複数の第1の発光デバイスにわたって設けられている。第3の層及び対向電極は、複数の第2の発光デバイスにわたって設けられている。上面視における、2つの第1の画素電極の間の領域、及び、2つの第2の画素電極の間の領域は、それぞれ、保護層が設けられていない第2の部分を有する。第2の部分において、対向電極と導電層とは、電気的に接続されている。
上記の表示装置は、第1の発光デバイスと第2の発光デバイスの間に、保護層に囲まれた空隙を有していてもよい。
保護層は、対向電極上の第1の保護層と、第1の保護層上の第2の保護層と、を有することが好ましい。第1の発光デバイスと第2の発光デバイスの間に、第1の保護層と第2の保護層とに囲まれた空隙を有していてもよい。
本発明の一態様は、上記いずれかの構成の表示装置を有し、フレキシブルプリント回路基板(Flexible Printed Circuit、以下、FPCと記す)もしくはTCP(Tape Carrier Package)等のコネクタが取り付けられた表示モジュール、またはCOG(Chip On Glass)方式もしくはCOF(Chip On Film)方式等により集積回路(IC)が実装された表示モジュール等の表示モジュールである。
本発明の一態様は、上記の表示モジュールと、筐体、バッテリ、カメラ、スピーカ、及びマイクのうち少なくとも一つと、を有する電子機器である。
本発明の一態様により、高精細な表示装置の作製方法を提供できる。本発明の一態様により、高解像度の表示装置の作製方法を提供できる。本発明の一態様により、大型の表示装置の作製方法を提供できる。本発明の一態様により、信頼性の高い表示装置の作製方法を提供できる。本発明の一態様により、歩留まりの高い表示装置の作製方法を提供できる。
本発明の一態様により、高精細な表示装置を提供できる。本発明の一態様により、高解像度の表示装置を提供できる。本発明の一態様により、大型の表示装置を提供できる。本発明の一態様により、信頼性の高い表示装置を提供できる。
なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。本発明の一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。明細書、図面、請求項の記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
図1Aは、表示装置の一例を示す上面図である。図1Bは、表示装置の一例を示す断面図である。
図2A乃至図2Fは、表示装置の一例を示す上面図である。
図3A乃至図3Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図4A乃至図4Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図5A乃至図5Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図6A乃至図6Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図7A乃至図7Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図8A乃至図8Cは、表示装置の作製方法の一例を示す断面図である。
図9A及び図9Bは、表示装置の一例を示す断面図である。
図10は、表示装置の一例を示す斜視図である。
図11Aは、表示装置の一例を示す断面図である。図11B及び図11Cは、トランジスタの一例を示す断面図である。
図12A及び図12Bは、表示モジュールの一例を示す斜視図である。
図13は、表示装置の一例を示す断面図である。
図14は、表示装置の一例を示す断面図である。
図15は、表示装置の一例を示す断面図である。
図16A乃至図16Dは、発光デバイスの構成例を示す図である。
図17A及び図17Bは、電子機器の一例を示す図である。
図18A及び図18Bは、電子機器の一例を示す図である。
図19A及び図19Bは、電子機器の一例を示す図である。
図20A乃至図20Dは、電子機器の一例を示す図である。
図21A乃至図21Fは、電子機器の一例を示す図である。
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
なお、以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチングパターンを同じくし、特に符号を付さない場合がある。
また、図面において示す各構成の、位置、大きさ、範囲などは、理解の簡単のため、実際の位置、大きさ、範囲などを表していない場合がある。このため、開示する発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、範囲などに限定されない。
なお、「膜」という言葉と、「層」という言葉とは、場合によっては、又は、状況に応じて、互いに入れ替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変更することが可能である。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」という用語に変更することが可能である。
本明細書等において、メタルマスク、またはFMM(ファインメタルマスク、高精細なメタルマスク)を用いて作製されるデバイスをMM(メタルマスク)構造のデバイスと呼称する場合がある。また、本明細書等において、メタルマスク、またはFMMを用いることなく作製されるデバイスをMML(メタルマスクレス)構造のデバイスと呼称する場合がある。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置とその作製方法について図1乃至図9を用いて説明する。
本発明の一態様の表示装置の作製方法では、島状の画素電極(下部電極ともいえる)を形成し、第1の色の光を発する発光層を含む第1の層(EL層、またはEL層の一部、ということができる)を一面に形成した後、第1の層上に第1の犠牲層を形成する。そして、第1の犠牲層上に第1のレジストマスクを形成し、第1のレジストマスクを用いて、第1の層と第1の犠牲層を加工することで、島状の第1の層を形成する。続いて、第1の層と同様に、第2の色の光を発する発光層を含む第2の層(EL層、またはEL層の一部、ということができる)を、第2の犠牲層及び第2のレジストマスクを用いて、島状に形成する。
このように、本発明の一態様の表示装置の作製方法では、島状のEL層は、ファインメタルマスクを用いて形成されるのではなく、EL層を一面に成膜した後に加工することで形成されるため、島状のEL層を均一の厚さで形成することができる。また、EL層上に犠牲層(マスク層と呼称してもよい)を設けることで、表示装置の作製工程中にEL層が受けるダメージを低減し、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
ここで、第1の層及び第2の層は、それぞれ、少なくとも発光層を含み、好ましくは複数の層からなる。具体的には、発光層上に1層以上の層を有することが好ましい。発光層と犠牲層との間に他の層を有することで、表示装置の作製工程中に発光層が最表面に露出することを抑制し、発光層が受けるダメージを低減することができる。これにより、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
なお、それぞれ異なる色の光を発する発光デバイスにおいて、EL層を構成する全ての層を作り分ける必要はなく、一部の層は同一工程で成膜することができる。本発明の一態様の表示装置の作製方法では、EL層を構成する一部の層を色ごとに島状に形成した後、犠牲層を除去し、EL層を構成する残りの層と、対向電極(上部電極ともいえる)と、を各色の発光デバイスに共通して形成する。そして、対向電極上に第3のレジストマスクを形成し、第3のレジストマスクを用いて、第1の色の光を発する発光デバイスと第2の色の光を発する発光デバイスとの間の領域に含まれる、EL層と対向電極とを除去する。
例えば、高精細または高解像度の表示装置を作製する場合、発光デバイス間の距離は極めて短い(発光デバイスが設けられる間隔が狭い、ともいえる)ことが多い。そのため、隣り合う発光デバイスが有する層同士が重なるまたは接触する場合がある。そこで、本発明の一態様の表示装置の作製方法では、第3のレジストマスクを用いて、対向電極と、各色の発光デバイスに共通して形成された層(上記EL層を構成する残りの層に相当)と、を加工するだけでなく、それぞれ事前に島状に形成された第1の層と第2の層(それぞれ、上記EL層を構成する一部の層に相当)とをさらに加工する。これにより、第1の層と第2の層とが重なる、または接触することを抑制し、隣り合い、かつ、互いに異なる色の光を発する発光デバイス同士を電気的に絶縁することができる。したがって、隣の発光デバイスに電流がリークし、所望の発光デバイス以外が発光してしまうこと(クロストークともいう)を抑制することができる。
第3のレジストマスクを用いた加工により、対向電極に開口が設けられる、または、対向電極が帯状に分かれて複数のパターンで構成される。ここで、対向電極の抵抗に起因する電圧降下が生じて、対向電極の表示面内の電位分布が不均一になることがある。これにより、発光デバイスの輝度がばらつき、表示装置の表示品位が低下することがある。そこで、本発明の一態様の表示装置の作製方法では、対向電極と電気的に接続する導電層を設ける。具体的には、対向電極上に保護層を形成し、保護層上に第4のレジストマスクを形成し、第4のレジストマスクを用いて保護層を加工し、対向電極の一部を露出する。対向電極は、第1の色の光を発する2つの発光デバイスの間の領域、及び、第2の色の光を発する2つの発光デバイスの間の領域などで露出することが好ましい。そして、対向電極上、及び、保護層上に、導電層を形成する。当該導電層は、対向電極よりも広い面積で設けられ、補助配線としての機能を有する。導電層を一面全体に設けることで、対向電極の抵抗に起因する電圧降下を抑制し、表示装置の輝度ムラを低減し、高い表示品位を実現することができる。なお、光を取り出す側に導電層が設けられる場合、導電層は可視光を透過する材料を用いて形成されることが好ましい。
[表示装置の構成例]
図1A及び図1Bに、本発明の一態様の表示装置を示す。
図1Aに表示装置100の上面図を示す。表示装置100は、複数の画素110がマトリクス状に配置された表示部と、表示部の外側の接続部140と、を有する。1つの画素110は、副画素110a、110b、110cの、3つの副画素から構成される。接続部140は、カソードコンタクト部と呼ぶこともできる。
図1Aに示す副画素の上面形状は、発光領域の上面形状に相当する。
また、副画素を構成する回路レイアウトは、図1Aに示す副画素の範囲に限定されず、その外側に配置されていてもよい。例えば、副画素110aが有するトランジスタは、図1Aに示す副画素110bの範囲内に位置してもよく、一部または全てが副画素110aの範囲外に位置してもよい。
図1Aでは、副画素110a、110b、110cの開口率(サイズ、発光領域のサイズともいえる)を等しくまたは概略等しく示すが、本発明の一態様はこれに限定されない。副画素110a、110b、110cの開口率は、それぞれ適宜決定することができる。副画素110a、110b、110cの開口率は、それぞれ、異なっていてもよく、2つ以上が等しいまたは概略等しくてもよい。
図1Aでは、異なる色の副画素がX方向に並べて配置されており、同じ色の副画素が、Y方向に並べて配置されている例を示す。なお、異なる色の副画素がY方向に並べて配置され、同じ色の副画素が、X方向に並べて配置されていてもよい。
図1Aでは、上面視で、接続部140が表示部の下側に位置する例を示すが、特に限定されない。接続部140は、上面視で、表示部の上側、右側、左側、下側の少なくとも一箇所に設けられていればよく、表示部の四辺を囲むように設けられていてもよい。
図1Bに、図1Aにおける一点鎖線X1−X2間の断面図を示す。
図1Bに示すように、表示装置100は、トランジスタを含む層101上に、発光デバイス130a、130b、130cが設けられ、これらの発光デバイスを覆うように保護層131、132が設けられている。保護層132上には、樹脂層119によって基板120が貼り合わされている。
本発明の一態様の表示装置は、発光デバイスが形成されている基板とは反対方向に光を射出する上面射出型(トップエミッション型)、発光デバイスが形成されている基板側に光を射出する下面射出型(ボトムエミッション型)、両面に光を射出する両面射出型(デュアルエミッション型)のいずれであってもよい。
トランジスタを含む層101には、例えば、基板に複数のトランジスタが設けられ、これらのトランジスタを覆うように絶縁層が設けられた積層構造を適用することができる。トランジスタを含む層101の構成例は、実施の形態2及び実施の形態3で後述する。
発光デバイス130a、130b、130cは、それぞれ、異なる色の光を発する。発光デバイス130a、130b、130cは、例えば、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の光を発する組み合わせであることが好ましい。
発光デバイスは、一対の電極間にEL層を有する。本明細書等では、一対の電極の一方を画素電極と記し、他方を対向電極と記すことがある。
発光デバイス130aは、トランジスタを含む層101上の画素電極111aと、画素電極111a上の第1の層113aと、第1の層113a上の第4の層114aと、第4の層114a上の対向電極115aと、を有する。発光デバイス130aにおいて、第1の層113aと第4の層114aとをまとめてEL層と呼ぶことができる。
発光デバイス130bは、トランジスタを含む層101上の画素電極111bと、画素電極111b上の第2の層113bと、第2の層113b上の第4の層114bと、第4の層114b上の対向電極115bと、を有する。発光デバイス130bにおいて、第2の層113bと第4の層114bとをまとめてEL層と呼ぶことができる。
発光デバイス130cは、トランジスタを含む層101上の画素電極111cと、画素電極111c上の第3の層113cと、第3の層113c上の第4の層114cと、第4の層114c上の対向電極115cと、を有する。発光デバイス130cにおいて、第3の層113cと第4の層114cとをまとめてEL層と呼ぶことができる。
なお、本実施の形態では、各色の発光デバイスが有する第4の層に、それぞれ異なる符号を付すが、各色の発光デバイスが有する第4の層は、同一の膜であってもよい。つまり、同じ符号で説明することも可能である。具体的には、第4の層は、色ごとに、島状(または帯状)に設けられていてもよく、複数の色の副画素にわたって、表示部全体に設けられていてもよい。
同様に、本実施の形態では、各色の発光デバイスが有する対向電極に、それぞれ異なる符号を付すが、各色の発光デバイスが有する対向電極は、同一の膜であってもよい。つまり、同じ符号で説明することも可能である。具体的には、対向電極は、色ごとに、島状(または帯状)に設けられていてもよく、複数の色の副画素にわたって、表示部全体に設けられていてもよい。
各色の発光デバイスが有する対向電極は、接続部140に設けられた導電層と電気的に接続される。これにより、各色の発光デバイスが有する対向電極には、同電位が供給される。
画素電極と対向電極のうち、光を取り出す側の電極には、可視光を透過する導電膜を用いる。また、光を取り出さない側の電極には、可視光を反射する導電膜を用いることが好ましい。
発光デバイスの一対の電極(画素電極と対向電極)を形成する材料としては、金属、合金、電気伝導性化合物、及びこれらの混合物などを適宜用いることができる。具体的には、インジウムスズ酸化物(In−Sn酸化物、ITOともいう)、In−Si−Sn酸化物(ITSOともいう)、インジウム亜鉛酸化物(In−Zn酸化物)、In−W−Zn酸化物、アルミニウム、ニッケル、及びランタンの合金(Al−Ni−La)等のアルミニウムを含む合金(アルミニウム合金)、及び、銀とパラジウムと銅の合金(Ag−Pd−Cu、APCとも記す)が挙げられる。その他、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、ガリウム(Ga)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、スズ(Sn)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、パラジウム(Pd)、金(Au)、白金(Pt)、銀(Ag)、イットリウム(Y)、ネオジム(Nd)などの金属、及びこれらを適宜組み合わせて含む合金を用いることもできる。その他、上記例示のない元素周期表の第1族または第2族に属する元素(例えば、リチウム(Li)、セシウム(Cs)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr))、ユウロピウム(Eu)、イッテルビウム(Yb)などの希土類金属及びこれらを適宜組み合わせて含む合金、グラフェン等を用いることができる。
発光デバイスには、微小光共振器(マイクロキャビティ)構造が適用されていることが好ましい。したがって、発光デバイスが有する一対の電極の一方は、可視光に対する透過性及び反射性を有する電極(半透過・半反射電極)を有することが好ましく、他方は、可視光に対する反射性を有する電極(反射電極)を有することが好ましい。発光デバイスがマイクロキャビティ構造を有することで、発光層から得られる発光を両電極間で共振させ、発光デバイスから射出される光を強めることができる。
なお、半透過・半反射電極は、反射電極と可視光に対する透過性を有する電極(透明電極ともいう)との積層構造とすることができる。
透明電極の光の透過率は、40%以上とする。例えば、発光デバイスには、可視光(波長400nm以上750nm未満の光)の透過率が40%以上である電極を用いることが好ましい。半透過・半反射電極の可視光の反射率は、10%以上95%以下、好ましくは30%以上80%以下とする。反射電極の可視光の反射率は、40%以上100%以下、好ましくは70%以上100%以下とする。また、これらの電極の抵抗率は、1×10−2Ωcm以下が好ましい。
第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cは、それぞれ、発光層を有する。第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cは、それぞれ、異なる色の光を発する発光層を有することが好ましい。
発光層は、発光物質を含む層である。発光層は、1種または複数種の発光物質を有することができる。発光物質としては、青色、紫色、青紫色、緑色、黄緑色、黄色、橙色、赤色などの発光色を呈する物質を適宜用いる。また、発光物質として、近赤外光を発する物質を用いることもできる。
発光物質としては、蛍光材料、燐光材料、熱活性化遅延蛍光(Thermally activated delayed fluorescence:TADF)材料、量子ドット材料などが挙げられる。
蛍光材料としては、例えば、ピレン誘導体、アントラセン誘導体、トリフェニレン誘導体、フルオレン誘導体、カルバゾール誘導体、ジベンゾチオフェン誘導体、ジベンゾフラン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、キノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、フェナントレン誘導体、ナフタレン誘導体などが挙げられる。
燐光材料としては、例えば、4H−トリアゾール骨格、1H−トリアゾール骨格、イミダゾール骨格、ピリミジン骨格、ピラジン骨格、またはピリジン骨格を有する有機金属錯体(特にイリジウム錯体)、電子吸引基を有するフェニルピリジン誘導体を配位子とする有機金属錯体(特にイリジウム錯体)、白金錯体、希土類金属錯体等が挙げられる。
発光層は、発光物質(ゲスト材料)に加えて、1種または複数種の有機化合物(ホスト材料、アシスト材料等)を有していてもよい。1種または複数種の有機化合物としては、正孔輸送性材料及び電子輸送性材料の一方または双方を用いることができる。また、1種または複数種の有機化合物として、バイポーラ性材料、またはTADF材料を用いてもよい。
発光層は、例えば、燐光材料と、励起錯体を形成しやすい組み合わせである正孔輸送性材料及び電子輸送性材料と、を有することが好ましい。このような構成とすることにより、励起錯体から発光物質(燐光材料)へのエネルギー移動であるExTET(Exciplex−Triplet Energy Transfer)を用いた発光を効率よく得ることができる。発光物質の最も低エネルギー側の吸収帯の波長と重なるような発光を呈する励起錯体を形成するような組み合わせを選択することで、エネルギー移動がスムーズとなり、効率よく発光を得ることができる。この構成により、発光デバイスの高効率、低電圧駆動、長寿命を同時に実現できる。
第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cは、発光層以外の層として、正孔注入性の高い物質、正孔輸送性の高い物質、正孔ブロック材料、電子輸送性の高い物質、電子注入性の高い物質、電子ブロック材料、またはバイポーラ性の物質(電子輸送性及び正孔輸送性が高い物質)等を含む層をさらに有していてもよい。
発光デバイスには低分子系化合物及び高分子系化合物のいずれを用いることもでき、無機化合物を含んでいてもよい。発光デバイスを構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。
例えば、第1の層113a、第2の層113b、及び、第3の層113cは、それぞれ、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子輸送層、及び電子注入層のうち一つ以上を有していてもよい。
第4の層114a、114b、114cは、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロック層、電子ブロック層、電子輸送層、及び電子注入層のうち一つ以上を有することができる。例えば、画素電極111a、111b、111cが陽極として機能し、対向電極115a、115b、115cが陰極として機能する場合、第4の層114a、114b、114cは、電子注入層を有することが好ましい。
正孔注入層は、陽極から正孔輸送層に正孔を注入する層であり、正孔注入性の高い材料を含む層である。正孔注入性の高い材料としては、芳香族アミン化合物、及び、正孔輸送性材料とアクセプター性材料(電子受容性材料)とを含む複合材料などが挙げられる。
正孔輸送層は、正孔注入層によって、陽極から注入された正孔を発光層に輸送する層である。正孔輸送層は、正孔輸送性材料を含む層である。正孔輸送性材料としては、1×10−6cm/Vs以上の正孔移動度を有する物質が好ましい。なお、電子よりも正孔の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。正孔輸送性材料としては、π電子過剰型複素芳香族化合物(例えばカルバゾール誘導体、チオフェン誘導体、フラン誘導体など)、芳香族アミン(芳香族アミン骨格を有する化合物)等の正孔輸送性の高い材料が好ましい。
電子輸送層は、電子注入層によって、陰極から注入された電子を発光層に輸送する層である。電子輸送層は、電子輸送性材料を含む層である。電子輸送性材料としては、1×10−6cm/Vs以上の電子移動度を有する物質が好ましい。なお、正孔よりも電子の輸送性の高い物質であれば、これら以外のものも用いることができる。電子輸送性材料としては、キノリン骨格を有する金属錯体、ベンゾキノリン骨格を有する金属錯体、オキサゾール骨格を有する金属錯体、チアゾール骨格を有する金属錯体等の他、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、オキサゾール誘導体、チアゾール誘導体、フェナントロリン誘導体、キノリン配位子を有するキノリン誘導体、ベンゾキノリン誘導体、キノキサリン誘導体、ジベンゾキノキサリン誘導体、ピリジン誘導体、ビピリジン誘導体、ピリミジン誘導体、その他、含窒素複素芳香族化合物を含むπ電子不足型複素芳香族化合物等の電子輸送性の高い材料を用いることができる。
電子注入層は、陰極から電子輸送層に電子を注入する層であり、電子注入性の高い材料を含む層である。電子注入性の高い材料としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、またはそれらの化合物を用いることができる。電子注入性の高い材料としては、電子輸送性材料とドナー性材料(電子供与性材料)とを含む複合材料を用いることもできる。
電子注入層としては、例えば、リチウム、セシウム、フッ化リチウム(LiF)、フッ化セシウム(CsF)、フッ化カルシウム(CaF)、8−(キノリノラト)リチウム(略称:Liq)、2−(2−ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPP)、2−(2−ピリジル)−3−ピリジノラトリチウム(略称:LiPPy)、4−フェニル−2−(2−ピリジル)フェノラトリチウム(略称:LiPPP)、リチウム酸化物(LiO)、炭酸セシウム等のようなアルカリ金属、アルカリ土類金属、またはこれらの化合物を用いることができる。
または、電子注入層としては、電子輸送性材料を用いてもよい。例えば、非共有電子対を備え、電子不足型複素芳香環を有する化合物を、電子輸送性材料に用いることができる。具体的には、ピリジン環、ジアジン環(ピリミジン環、ピラジン環、ピリダジン環)、トリアジン環の少なくとも一つを有する化合物を用いることができる。
なお、非共有電子対を備える有機化合物の最低空軌道(LUMO:Lowest Unoccupied Molecular Orbital)が、−3.6eV以上−2.3eV以下であると好ましい。また、一般にCV(サイクリックボルタンメトリ)、光電子分光法、光吸収分光法、逆光電子分光法等により、有機化合物の最高被占有軌道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)準位及びLUMO準位を見積もることができる。
例えば、4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:BPhen)、2,9−ビス(ナフタレン−2−イル)−4,7−ジフェニル−1,10−フェナントロリン(略称:NBPhen)、ジキノキサリノ[2,3−a:2’,3’−c]フェナジン(略称:HATNA)、2,4,6−トリス[3’−(ピリジン−3−イル)ビフェニル−3−イル]−1,3,5−トリアジン(略称:TmPPPyTz)等を、非共有電子対を備える有機化合物に用いることができる。なお、NBPhenはBPhenと比較して、高いガラス転移点温度(Tg)を備え、耐熱性に優れる。
発光デバイス130a、130b、130c上に保護層131、132を有することが好ましい。保護層131、132を設けることで、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
保護層131、132の導電性は問わない。保護層131、132としては、絶縁膜、半導体膜、及び、導電膜の少なくとも一種を用いることができる。
保護層131、132が無機膜を有することで、対向電極115a、115b、115cの酸化を防止する、発光デバイス130a、130b、130cに不純物(水分、酸素など)が入り込むことを抑制する、など、発光デバイスの劣化を抑制し、表示装置の信頼性を高めることができる。
保護層131、132には、例えば、酸化絶縁膜、窒化絶縁膜、酸化窒化絶縁膜、及び窒化酸化絶縁膜などの無機絶縁膜を用いることができる。酸化絶縁膜としては、酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化ゲルマニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ランタン膜、酸化ネオジム膜、酸化ハフニウム膜、及び酸化タンタル膜などが挙げられる。窒化絶縁膜としては、窒化シリコン膜及び窒化アルミニウム膜などが挙げられる。酸化窒化絶縁膜としては、酸化窒化シリコン膜、酸化窒化アルミニウム膜などが挙げられる。窒化酸化絶縁膜としては、窒化酸化シリコン膜、窒化酸化アルミニウム膜などが挙げられる。
なお、本明細書などにおいて、酸化窒化物とは、その組成として、窒素よりも酸素の含有量が多い材料を指し、窒化酸化物とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多い材料を指す。
保護層131、132は、それぞれ、窒化絶縁膜または窒化酸化絶縁膜を有することが好ましく、窒化絶縁膜を有することがより好ましい。
また、保護層131、132には、ITO、In−Zn酸化物、Ga−Zn酸化物、Al−Zn酸化物、またはインジウムガリウム亜鉛酸化物(In−Ga−Zn酸化物、IGZOともいう)などを含む無機膜を用いることもできる。当該無機膜は、高抵抗であることが好ましく、具体的には、対向電極115a、115b、115cよりも高抵抗であることが好ましい。当該無機膜は、さらに窒素を含んでいてもよい。
発光デバイスの発光を、保護層131、132を介して取り出す場合、保護層131、132は、可視光に対する透過性が高いことが好ましい。例えば、ITO、IGZO、及び、酸化アルミニウムは、それぞれ、可視光に対する透過性が高い無機材料であるため、好ましい。
保護層131、132としては、例えば、酸化アルミニウム膜と、酸化アルミニウム膜上の窒化シリコン膜と、の積層構造、または、酸化アルミニウム膜と、酸化アルミニウム膜上のIGZO膜と、の積層構造などを用いることができる。当該積層構造を用いることで、不純物(水、酸素など)がEL層側に入り込むことを抑制できる。
さらに、保護層131、132は、有機膜を有していてもよい。例えば、保護層132は、有機膜と無機膜の双方を有していてもよい。
なお、保護層131と保護層132の間、または、保護層132内に、空隙133が存在することがある。例えば、保護層131と保護層132とで異なる成膜方法を用いた場合に、空隙133が形成されることがある。保護層131を、被覆性の高い膜を成膜可能な成膜装置で形成し、保護層132を、保護層131よりも被覆性の低い膜が成膜される成膜装置で形成することで、空隙133が形成されることがある。具体的には、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法を用いて保護層131を形成し、スパッタリング法を用いて保護層132を形成する例が挙げられる。
空隙133は、例えば、空気、窒素、酸素、二酸化炭素、及び第18族元素(代表的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトン等)の中から選ばれるいずれか一または複数を有する。また、空隙133には、例えば保護層132の成膜時に用いる気体が含まれる場合がある。例えば、スパッタリング法により保護層132を成膜する場合、空隙133には上記の第18族元素のいずれか一または複数が含まれる場合がある。なお、空隙133に気体が含まれる場合、ガスクロマトグラフィー法等により気体の同定等を行うことができる。または、スパッタリング法により保護層132を成膜する場合、保護層132の膜中にもスパッタリング時に用いたガスが含まれる場合がある。この場合、保護層132をエネルギー分散型X線分析(EDX分析)等により解析した際に、アルゴン等の元素が検出される場合がある。
また、空隙133の屈折率が、保護層131の屈折率より低い場合、第1の層113a、第2の層113b、または第3の層113cから発せられる光が、保護層131と空隙133との界面で反射する。これにより、第1の層113a、第2の層113b、または第3の層113cから発せられる光が、隣接する画素(または副画素)に入射することを抑制することができる。これにより、異なる色の光が混色することを抑制できるため、表示装置の表示品位を高めることができる。
画素電極111a、111b、111cのそれぞれの端部は、絶縁層121によって覆われている。
本実施の形態の表示装置は、各色の発光層が、発光デバイスごとに島状に設けられており、いわゆる塗り分け方式(SBS(Side By Side)方式)で作製される。したがって、白色発光の発光デバイスとカラーフィルタとを組み合わせた構成に比べて、光取り出し効率の高い表示装置を実現できる。また、シングル構造の発光デバイスを適用できるため、タンデム構造の発光デバイスを用いる構成に比べて、駆動電圧が低い表示装置を実現できる。また、SBS方式とすることで、白色発光の発光デバイスとカラーフィルタとを組み合わせた構成、及びタンデム構造の発光デバイスを用いる構成に比べて、消費電力が低い表示装置を実現できる。
本実施の形態の表示装置は、発光デバイス間の距離を狭くすることができる。具体的には、発光デバイス間の距離を、1μm以下、好ましくは500nm以下、さらに好ましくは、200nm以下、100nm以下、90nm以下、70nm以下、50nm以下、30nm以下、20nm以下、15nm以下、または10nm以下とすることができる。別言すると、第1の層113aの側面と第2の層113bの側面との間隔、または第2の層113bの側面と第3の層113cの側面との間隔が1μm以下の領域を有し、好ましくは0.5μm(500nm)以下の領域を有し、さらに好ましくは100nm以下の領域を有する。
[表示装置の作製方法例1]
次に、図2乃至図7を用いて表示装置の作製方法例を説明する。図2A乃至図2Eは、表示装置の作製方法を示す上面図である。図3A乃至図3Cには、図1Aにおける一点鎖線X1−X2間の断面図と、Y1−Y2間の断面図と、を並べて示す。図4乃至図7についても、図3と同様である。
表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、及び、導電膜等)は、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、真空蒸着法、パルスレーザー堆積(PLD:Pulsed Laser Deposition)法、ALD法等を用いて形成することができる。CVD法としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD:Plasma Enhanced CVD)法、及び、熱CVD法などがある。また、熱CVD法のひとつに、有機金属化学気相堆積(MOCVD:Metal Organic CVD)法がある。
また、表示装置を構成する薄膜(絶縁膜、半導体膜、及び、導電膜等)は、スピンコート、ディップ、スプレー塗布、インクジェット、ディスペンス、スクリーン印刷、オフセット印刷、ドクターナイフ、スリットコート、ロールコート、カーテンコート、ナイフコート等の方法により形成することができる。
特に、発光デバイスの作製には、蒸着法などの真空プロセス、及び、スピンコート法、インクジェット法などの溶液プロセスを用いることができる。蒸着法としては、スパッタ法、イオンプレーティング法、イオンビーム蒸着法、分子線蒸着法、真空蒸着法などの物理蒸着法(PVD法)、及び、化学蒸着法(CVD法)等が挙げられる。特にEL層に含まれる機能層(正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層など)については、蒸着法(真空蒸着法等)、塗布法(ディップコート法、ダイコート法、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法等)、印刷法(インクジェット法、スクリーン(孔版印刷)法、オフセット(平版印刷)法、フレキソ(凸版印刷)法、グラビア法、または、マイクロコンタクト法等)などの方法により形成することができる。
また、表示装置を構成する薄膜を加工する際には、フォトリソグラフィ法等を用いることができる。または、ナノインプリント法、サンドブラスト法、リフトオフ法などにより薄膜を加工してもよい。また、メタルマスクなどの遮蔽マスクを用いた成膜方法により、島状の薄膜を直接形成してもよい。
フォトリソグラフィ法としては、代表的には以下の2つの方法がある。一つは、加工したい薄膜上にレジストマスクを形成して、エッチング等により当該薄膜を加工し、レジストマスクを除去する方法である。もう一つは、感光性を有する薄膜を成膜した後に、露光、現像を行って、当該薄膜を所望の形状に加工する方法である。
フォトリソグラフィ法において、露光に用いる光は、例えばi線(波長365nm)、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、またはこれらを混合させた光を用いることができる。そのほか、紫外線、KrFレーザ光、またはArFレーザ光等を用いることもできる。また、液浸露光技術により露光を行ってもよい。また、露光に用いる光として、極端紫外(EUV:Extreme Ultra−violet)光、またはX線を用いてもよい。また、露光に用いる光に換えて、電子ビームを用いることもできる。極端紫外光、X線または電子ビームを用いると、極めて微細な加工が可能となるため好ましい。なお、電子ビームなどのビームを走査することにより露光を行う場合には、フォトマスクは不要である。
薄膜のエッチングには、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、サンドブラスト法などを用いることができる。
まず、図3Aに示すように、トランジスタを含む層101上に、画素電極111a、111b、111c、及び、導電層123を形成する。各画素電極は、表示部に設けられ、導電層123は、接続部140に設けられる。
次に、画素電極111a、111b、111cの端部及び導電層123の端部を覆う絶縁層121を形成する。
そして、画素電極111a、111b、111c、及び、絶縁層121上に、第1の層113Aを形成し、第1の層113A、絶縁層121、及び、導電層123上に第1の犠牲層118Aを形成する。図3Aでは、Y1−Y2間の断面図において、第1の層113Aの接続部140側の端部が、第1の犠牲層118Aの端部よりも内側に位置する例を示すが、これに限定されない。第1の層113Aの端部と第1の犠牲層118Aの端部は揃っていてもよく、導電層123上に第1の層113Aが設けられていてもよい。なお、例えば、成膜エリアを規定するためのマスク(ファインメタルマスクと区別して、エリアマスク、またはラフメタルマスクなどともいう)を用いることで、第1の犠牲層118Aと第1の層113Aで成膜される領域を変えることができる。
画素電極として用いることができる材料は上述の通りである。画素電極の形成には、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法を用いることができる。
絶縁層121は、無機絶縁膜及び有機絶縁膜の一方または双方を用いた、単層構造または積層構造とすることができる。
絶縁層121に用いることができる有機絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、ポリシロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、及びフェノール樹脂等が挙げられる。また、絶縁層121に用いることができる無機絶縁膜としては、保護層131、132に用いることができる無機絶縁膜を用いることができる。
画素電極の端部を覆う絶縁層121として、無機絶縁膜を用いると、有機絶縁膜を用いる場合に比べて、発光デバイスに不純物が入りにくく、発光デバイスの信頼性を高めることができる。画素電極の端部を覆う絶縁層121として、有機絶縁膜を用いると、無機絶縁膜を用いる場合に比べて、段差被覆性が高く、画素電極の形状の影響を受けにくい。そのため、発光デバイスのショートを防止できる。具体的には、絶縁層121として、有機絶縁膜を用いると、絶縁層121の形状をテーパー形状などに加工することができる。なお、本明細書等において、テーパー形状とは、構造の側面の少なくとも一部が、基板面または被形成面に対して傾斜して設けられている形状のことを指す。例えば、傾斜した側面と基板面または被形成面とがなす角(テーパー角ともいう)が90°未満である領域を有すると好ましい。
なお、絶縁層121は、設けなくてもよい。絶縁層121を設けないことで、副画素の開口率を高められることがある。または、副画素間の距離を狭くすることができ、表示装置の精細度または解像度を高められることがある。
第1の層113Aは、後に第1の層113aとなる層である。そのため、上述した、第1の層113aに適用可能な構成を、第1の層113Aに適用することができる。第1の層113Aを構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。また、第1の層113Aを構成する層は、プレミックス材料を用いて形成されてもよい。
第1の犠牲層118Aには、第1の層113A、並びに、後の工程で形成する第2の層113B及び第3の層113Cなどの加工条件に対する耐性の高い膜、具体的には、エッチングの選択比が大きい膜を用いる。第1の犠牲層118Aは、単層構造であっても積層構造であってもよい。
第1の犠牲層118Aの形成には、例えば、スパッタリング法、ALD法(熱ALD法、PEALD法を含む)、または真空蒸着法を用いることができる。なお、EL層へのダメージが少ない形成方法が好ましく、スパッタリング法よりも、ALD法または真空蒸着法を用いて、第1の犠牲層118Aを形成することが好ましい。
第1の犠牲層118Aには、ウェットエッチング法により除去できる膜を用いることが好ましい。ウェットエッチング法を用いることで、ドライエッチング法を用いる場合に比べて、第1の犠牲層118Aの加工時に、第1の層113Aに加わるダメージを低減することができる。
本実施の形態の表示装置の作製方法における、各種犠牲層の加工工程において、EL層を構成する各層(第1の層乃至第4の層など)が加工されにくいこと、かつ、EL層を構成する各層の加工工程において、各種犠牲層が加工されにくいことが望ましい。犠牲層の材料、加工方法、及び、EL層の加工方法については、これらを考慮して選択することが望ましい。
第1の犠牲層118Aとしては、例えば、金属膜、合金膜、金属酸化物膜、半導体膜、無機絶縁膜などの無機膜を用いることができる。
第1の犠牲層118Aには、例えば金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、チタン、アルミニウム、イットリウム、ジルコニウム、及びタンタルなどの金属材料、または該金属材料を含む合金材料を用いることができる。
また、第1の犠牲層118Aには、In−Ga−Zn酸化物などの金属酸化物を用いることができる。第1の犠牲層118Aとして、例えば、スパッタリング法を用いて、In−Ga−Zn酸化物膜を形成することができる。さらに、酸化インジウム、In−Zn酸化物、In−Sn酸化物、インジウムチタン酸化物(In−Ti酸化物)、インジウムスズ亜鉛酸化物(In−Sn−Zn酸化物)、インジウムチタン亜鉛酸化物(In−Ti−Zn酸化物)、インジウムガリウムスズ亜鉛酸化物(In−Ga−Sn−Zn酸化物)などを用いることができる。またはシリコンを含むインジウムスズ酸化物などを用いることもできる。
なお、上記ガリウムに代えて元素M(Mは、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、またはマグネシウムから選ばれた一種または複数種)を用いてもよい。
また、第1の犠牲層118Aとしては、保護層131、132に用いることができる各種無機絶縁膜を用いることができる。特に、酸化絶縁膜は、窒化絶縁膜に比べて第1の層113Aとの密着性が高く好ましい。例えば、第1の犠牲層118Aには、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化シリコンなどの無機絶縁材料を用いることができる。第1の犠牲層118Aとして、例えば、ALD法を用いて、酸化アルミニウム膜を形成することができる。ALD法を用いることで、下地(特にEL層など)へのダメージを低減できるため好ましい。
次に、図3Bに示すように、第1の犠牲層118A上にレジストマスク190aを形成する。レジストマスクは、感光性の樹脂(フォトレジスト)を塗布し、露光及び現像を行うことで形成することができる。レジストマスク190aは、画素電極111aと重なる位置に設ける。レジストマスク190aは、画素電極111b、111cとは重ならないことが好ましい。レジストマスク190aが画素電極111b、111cと重なる場合、間に絶縁層121を介することが好ましい。導電層123上に第1の層113Aが設けられている場合、レジストマスク190aは、導電層123と重ならないことが好ましい。また、エリアマスクなどを用いて第1の層113Aを成膜することで、導電層123上に第1の層113Aが設けられていない場合、レジストマスク190aを、導電層123と重なる位置に設けることが好ましい。これにより、後の工程において導電層123にダメージが加わることを抑制できる。
図2Aに示すように、レジストマスク190aとして、1つの副画素110aに対して、1つの島状のパターンが設けられていることが好ましい。または、レジストマスク190aとして、一列に並ぶ(図2AではY方向に並ぶ)複数の副画素110aに対して1つの帯状のパターンを形成してもよい。
そして、図3Cに示すように、レジストマスク190aを用いて、第1の層113Aの一部及び第1の犠牲層118Aの一部を除去する。これにより、第1の層113A及び第1の犠牲層118Aの、レジストマスク190aと重なっていない領域を除去することができる。したがって、画素電極111b、111c、及び導電層123が露出する。そして、画素電極111a上に、第1の層113a、第1の犠牲層118a、及び、レジストマスク190aの積層構造が残存する。その後、レジストマスク190aを除去する。
第1の犠牲層118Aは、ウェットエッチング法またはドライエッチング法により加工することができる。第1の犠牲層118Aの加工は、異方性エッチングにより行うことが好ましい。
ウェットエッチング法を用いることで、ドライエッチング法を用いる場合に比べて、第1の犠牲層118Aの加工時に、第1の層113Aに加わるダメージを低減することができる。ウェットエッチング法を用いる場合、例えば、現像液、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)水溶液、希フッ酸、シュウ酸、リン酸、酢酸、硝酸、またはこれらの混合液体を用いた薬液などを用いることが好ましい。
また、ドライエッチング法を用いる場合は、エッチングガスに酸素を含むガスを用いないことで、第1の層113Aの劣化を抑制することができる。ドライエッチング法を用いる場合、例えば、CF、C、SF、CHF、Cl、HO、BCl、またはHeなどの貴ガス(希ガスともいう)を含むガスをエッチングガスに用いることが好ましい。
なお、図3Cでは、レジストマスク190aを残した状態で、第1の犠牲層118Aと第1の層113Aを加工する例を示すが、これに限られない。例えば、第1の犠牲層118Aが積層構造である場合、レジストマスク190aを用いて一部の層を加工し、レジストマスク190aを除去した後、当該一部の層をハードマスクに用いて、残りの層を加工してもよい。
例えば、レジストマスク190aを用いて第1の犠牲層118Aの一部の層を加工した後、酸素プラズマを用いたアッシングなどによりレジストマスク190aを除去する。このとき、第1の犠牲層118Aの残りの層が最表面に位置し、第1の層113Aは露出していないため、レジストマスク190aの除去工程において、第1の層113Aにダメージが入ることを抑制することができる。そして、加工済みの第1の犠牲層118Aの一部の層をハードマスクに用いて、第1の犠牲層118Aの残りの層と、第1の層113Aと、をそれぞれ加工することができる。
第1の層113Aの加工は、異方性エッチングにより行うことが好ましい。特に、異方性のドライエッチングが好ましい。エッチングガスとしては、窒素を含むガス、水素を含むガス、貴ガスを含むガス、窒素及びアルゴンを含むガス、または、窒素及び水素を含むガスなどを用いることが好ましい。エッチングガスに酸素を含むガスを用いないことで、第1の層113Aの劣化を抑制することができる。
また、エッチングガスに酸素を含むガスを用いてもよい。エッチングガスが酸素を含むことで、エッチングの速度を速めることができる。したがって、エッチング速度を十分な速さに維持しつつ、低パワーの条件でエッチングを行うことができる。そのため、第1の層113Aに与えるダメージを抑制することができる。さらに、エッチング時に生じる反応生成物の付着等の不具合を抑制することができる。
次に、図4Aに示すように、第1の犠牲層118a、画素電極111b、111c、絶縁層121、及び、導電層123上に、第2の層113Bを形成し、第2の層113B上に第2の犠牲層118Bを形成する。図4Aでは、Y1−Y2間の断面図において、第2の層113Bの接続部140側の端部が、第2の犠牲層118Bの端部よりも内側に位置する例を示すが、これに限定されない。第2の層113Bの端部と第2の犠牲層118Bの端部は揃っていてもよく、導電層123上に第2の層113Bが設けられていてもよい。
第2の層113Bは、後に第2の層113bとなる層である。第2の層113bは、第1の層113aと異なる色の光を発する。第2の層113bに適用できる構成及び材料等は、第1の層113aと同様である。第2の層113Bは、第1の層113Aと同様の方法を用いて成膜することができる。
第2の犠牲層118Bは、第1の犠牲層118Aに適用可能な材料を用いて形成することができる。
次に、図4Bに示すように、第2の犠牲層118B上にレジストマスク190bを形成する。レジストマスク190bは、画素電極111bと重なる位置に設ける。レジストマスク190bは、絶縁層121上で、第1の層113aと重なっていてもよい。この場合、第1の層113aの端部と、レジストマスク190bを用いて形成する第2の層113bの端部とが重なる。しかし、本実施の形態の表示装置の作製方法では、その後、さらに、第1の層113aと第2の層113bを加工する工程を有する(後述するレジストマスク190dを用いた加工工程)。したがって、第1の層113aと第2の層113bとが重なる、または接触することを抑制し、隣り合い、かつ、互いに異なる色の光を発する発光デバイス同士を電気的に絶縁することができる。なお、レジストマスク190bは、絶縁層121を介さない場合には、第1の層113a、画素電極111a、111cと重ならないことが好ましい。レジストマスク190bが画素電極111a、111cと重なる場合、間に絶縁層121を介することが好ましい。
図2Bに示すように、レジストマスク190bとして、1つの副画素110bに対して、1つの島状のパターンが設けられていることが好ましい。または、レジストマスク190bとして、一列に並ぶ複数の副画素110bに対して1つの帯状のパターンを形成してもよい。
そして、図4Cに示すように、レジストマスク190bを用いて、第2の層113Bの一部及び第2の犠牲層118Bの一部を除去する。これにより、第2の層113B及び第2の犠牲層118Bの、レジストマスク190bと重なっていない領域を除去することができる。したがって、第1の犠牲層118a、画素電極111c、及び導電層123が露出する。そして、画素電極111b上に、第2の層113b、第2の犠牲層118b、及び、レジストマスク190bの積層構造が残存する。その後、レジストマスク190bを除去する。
第2の犠牲層118Bは、第1の犠牲層118Aの加工に適用可能な方法を用いて加工することができる。第2の層113Bは、第1の層113Aの加工に適用可能な方法を用いて加工することができる。レジストマスク190bは、レジストマスク190aの除去に適用可能な方法及びタイミングで除去することができる。
次に、図5Aに示すように、第1の犠牲層118a、第2の犠牲層118b、画素電極111c、絶縁層121、及び、導電層123上に、第3の層113Cを形成し、第3の層113C上に第3の犠牲層118Cを形成する。図5Aでは、Y1−Y2間の断面図において、第3の層113Cの接続部140側の端部が、第3の犠牲層118Cの端部よりも内側に位置する例を示すが、これに限定されない。第3の層113Cの端部と第3の犠牲層118Cの端部は揃っていてもよく、導電層123上に第3の層113Cが設けられていてもよい。
第3の層113Cは、後に第3の層113cとなる層である。第3の層113cは、第1の層113a及び第2の層113bと異なる色の光を発する。第3の層113cに適用できる構成及び材料等は、第1の層113aと同様である。第3の層113Cは、第1の層113Aと同様の方法を用いて成膜することができる。
第3の犠牲層118Cは、第1の犠牲層118Aに適用可能な材料を用いて形成することができる。
次に、図5Bに示すように、第3の犠牲層118C上にレジストマスク190cを形成する。レジストマスク190cは、画素電極111cと重なる位置に設ける。レジストマスク190cは、絶縁層121上で、第1の層113a及び第2の層113bの少なくとも一方と重なっていてもよい。この場合、第1の層113aの端部または第2の層113bの端部と、レジストマスク190cを用いて形成する第3の層113cの端部とが重なる。しかし、本実施の形態の表示装置の作製方法では、その後、さらに、第1の層113a、第2の層113b、及び第3の層113cを加工する工程を有する(後述するレジストマスク190dを用いた加工工程)。したがって、第1の層113aまたは第2の層113bと、第3の層113cが重なる、または接触することを抑制し、隣り合い、かつ、互いに異なる色の光を発する発光デバイス同士を電気的に絶縁することができる。なお、レジストマスク190cは、絶縁層121を介さない場合には、第1の層113a、第2の層113b、画素電極111a、111bとは重ならないことが好ましい。レジストマスク190cが画素電極111a、111bと重なる場合、間に絶縁層121を介することが好ましい。
図2Cに示すように、レジストマスク190cとして、1つの副画素110cに対して、1つの島状のパターンが設けられていることが好ましい。または、レジストマスク190cとして、一列に並ぶ複数の副画素110cに対して1つの帯状のパターンを形成してもよい。
そして、図5Cに示すように、レジストマスク190cを用いて、第3の層113Cの一部及び第3の犠牲層118Cの一部を除去する。これにより、第3の層113C及び第3の犠牲層118Cの、レジストマスク190cと重なっていない領域を除去することができる。したがって、第1の犠牲層118a、第2の犠牲層118b、及び導電層123が露出する。そして、画素電極111c上に、第3の層113c、第3の犠牲層118c、及び、レジストマスク190cの積層構造が残存する。その後、レジストマスク190cを除去する。
第3の犠牲層118Cは、第1の犠牲層118Aの加工に適用可能な方法を用いて加工することができる。第3の層113Cは、第1の層113Aの加工に適用可能な方法を用いて加工することができる。レジストマスク190cは、レジストマスク190aの除去に適用可能な方法及びタイミングで除去することができる。
次に、図6Aに示すように、第1の犠牲層118a、第2の犠牲層118b、及び、第3の犠牲層118cを除去する。これにより、画素電極111a上の第1の層113a、画素電極111b上の第2の層113b、画素電極111c上の第3の層113c、及び、導電層123が露出した状態となる。
犠牲層の除去工程には、犠牲層の加工工程と同様の方法を用いることができる。特に、ウェットエッチング法を用いることで、ドライエッチング法を用いる場合に比べて、第1の犠牲層118a、第2の犠牲層118b、及び、第3の犠牲層118cを除去する際に、第1の層113a、第2の層113b、及び第3の層113cに加わるダメージを低減することができる。
次に、図6Bに示すように、第1の層113a、第2の層113b、第3の層113c、絶縁層121、及び、導電層123を覆うように、第4の層114を形成し、第4の層114上に対向電極115を形成する。
第4の層114は、後に第4の層114a、114b、114cとなる層である。そのため、上述した、第4の層114a、114b、114cに適用可能な構成を、第4の層114に適用することができる。第4の層114を構成する層は、それぞれ、蒸着法(真空蒸着法を含む)、転写法、印刷法、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができる。また、第4の層114を構成する層は、プレミックス材料を用いて形成されてもよい。
対向電極115として用いることができる材料は上述の通りである。対向電極115の形成には、例えば、スパッタリング法または真空蒸着法を用いることができる。
次に、図6Cに示すように、対向電極115上に、レジストマスク190dを形成する。
レジストマスク190dは、画素電極111a、111b、111cと重なる位置に設ける。レジストマスク190dは、上面視における、画素電極111aと画素電極111bとの間の領域、画素電極111bと画素電極111cとの間の領域、及び、画素電極111aと画素電極111cとの間の領域には設けられないことが好ましい。
図2Dでは、互いに異なる色の光を呈する2つの副画素の間の領域に、レジストマスク190dの開口(スリットともいう)が設けられている例を示す。副画素110aと副画素110bの間の領域、副画素110bと副画素110cの間の領域、及び、副画素110aと副画素110cとの間の領域のそれぞれにおいて、レジストマスク190dが設けられていない部分が存在する。
また、図2Eでは、レジストマスク190dが、複数の副画素110aと重なる部分と、複数の副画素110bと重なる部分と、複数の副画素110cと重なる部分と、を離隔して有する例を示す。このように、レジストマスク190dは、複数の帯状のパターンで構成されていてもよい。各帯状のパターンは、接続部140に設けられた導電層123の一部と重なるように設けられる。これにより、対向電極115を接続部140に残存させ、対向電極115と導電層123とを電気的に接続させることができる。
次に、図7Aに示すように、レジストマスク190dを用いて、第4の層114及び対向電極115の一部を除去する。これにより、異なる色の光を発する2つの発光デバイスの間の領域に含まれる第4の層114及び対向電極115を除去することができる。そして、画素電極111a上に、第1の層113a、第4の層114a、対向電極115a、及び、レジストマスク190dの積層構造が残存する。同様に、画素電極111b上に、第2の層113b、第4の層114b、対向電極115b、及び、レジストマスク190dの積層構造が残存し、画素電極111c上に、第3の層113c、第4の層114c、対向電極115c、及び、レジストマスク190dの積層構造が残存する。また、対向電極115a、115b、115cは、それぞれ、導電層123上にも残存する。なお、レジストマスク190dの形状によっては、対向電極115a、115b、115cは一続きの膜(図2Dに示すレジストマスク190dの形状に相当)となる。
対向電極115は、ウェットエッチング法またはドライエッチング法により加工することができる。対向電極115の加工は、異方性エッチングにより行うことが好ましい。
第4の層114は、第1の層113Aの加工に適用可能な方法を用いて加工することができる。
レジストマスク190dを用いた加工工程では、絶縁層121上に位置する、第1の層113aの一部、第2の層113bの一部、第3の層113cの一部も、除去されることがある。例えば、絶縁層121上に、第1の層113a、第2の層113b、第3の層113cのうち2つが、重なり合う部分または接触する部分があった場合、当該部分が除去されることで、互いに異なる色の光を発する発光デバイス同士を電気的に絶縁することができる。したがって、クロストークを抑制することができる。
次に、図7Bに示すように、レジストマスク190dを除去する。なお、レジストマスク190dは、対向電極115を加工した後に除去してもよい。この場合、第4の層114は、対向電極115a、115b、115cをハードマスクに用いて加工することができる。
そして、図7Cに示すように、対向電極115a、115b、115c上に、保護層131を形成し、保護層131上に保護層132を形成する。
保護層131、132に用いることができる材料は上述の通りである。保護層131、132の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、CVD法、及び、ALD法などが挙げられる。保護層131と保護層132は、互いに異なる成膜方法を用いて形成された膜であってもよい。また、保護層131、132は、それぞれ、単層構造であってもよく、積層構造であってもよい。
ここでは、保護層131、132の成膜により空隙133が形成される例を示すが、空隙133は形成されなくてもよい。この場合、発光デバイス130aと発光デバイス130bとの間、及び、発光デバイス130bと発光デバイス130cとの間は、保護層132で充填された構造となる。
その後、樹脂層119を用いて、基板120を貼り合わせることで、図1Bに示す表示装置100を作製することができる。
[表示装置の作製方法例2]
図7Cに示す工程のあとに、図8A乃至図8Cに示す工程を行うことで、図9A及び図9Bに示す構成の表示装置を作製してもよい。以下では、図2F、図8、及び図9を用いて、表示装置の作製方法例を説明する。図2Fは、表示装置の作製方法を示す上面図である。図8A乃至図8Cには、図1Aにおける一点鎖線X1−X2間の断面図と、Y1−Y2間の断面図と、を並べて示す。図9Aは、図1Aにおける一点鎖線X1−X2間の断面図であり、図9Bは、図1Aにおける一点鎖線X3−X4間の断面図である。
図7Cに示す工程の後に、図8Aに示すように、保護層132上に、レジストマスク190eを形成する。
レジストマスク190eは、画素電極111a、111b、111cと重なる位置に設ける。レジストマスク190eは、上面視における、隣り合う2つの画素電極111aの間の領域、隣り合う2つの画素電極111bの間の領域、及び、隣り合う2つの画素電極111cの間の領域には設けられないことが好ましい。また、レジストマスク190eは、導電層123と重なる領域には設けられないことが好ましい。
図2Fでは、隣り合う2つの副画素110aの間の領域、隣り合う2つの副画素110bの間の領域、及び、隣り合う2つの副画素110cの間の領域のそれぞれにおいて、レジストマスク190eが設けられていない部分が存在する。また、接続部140にもレジストマスク190eは設けられていない。なお、図2Fに示すレジストマスク190eの端部は図示しない領域でつながっていてもよい。この場合、同じ色の光を呈し、かつ、隣り合う2つの副画素の間の領域に、レジストマスク190eの開口(スリットともいう)が設けられているといえる。または、レジストマスク190eが、X方向に1列に並んだ副画素110a、110b、110cと重なる帯状のパターンを複数有していてもよい。
次に、図8Bに示すように、レジストマスク190eを用いて、保護層131、132の一部を除去する。これにより、同じ色の光を発する2つの発光デバイスの間の領域に含まれる保護層131、132を除去することができる。そして、当該領域において、対向電極115a、115b、115cが露出する。また、保護層131、132のうち、導電層123と重なる部分も除去される。これにより、図8Bに示す当該部分においては、対向電極115bが露出する。
そして、レジストマスク190eを除去する。なお、レジストマスク190eは、保護層132を加工した後に除去してもよい。この場合、保護層131は、保護層132をハードマスクに用いて加工することができる。
そして、図8Cに示すように、対向電極115a、115b、115c、及び、保護層132上に、導電層134を形成する。これにより、対向電極115a、115b、115c、及び、導電層123は、導電層134と電気的に接続される。
導電層134には、画素電極及び対向電極に適用可能な材料を用いて形成することができる。なお、光を取り出す側に導電層134が設けられる場合、導電層134は可視光を透過する導電材料を用いて形成する。
導電層134は、対向電極115a、115b、115cよりも広い面積で設けられ、補助配線としての機能を有する。導電層134を一面全体に設けることで、対向電極115a、115b、115cの抵抗に起因する電圧降下を抑制し、表示装置の輝度ムラを低減し、高い表示品位を実現することができる。
その後、樹脂層119を用いて、基板120を貼り合わせることで、図9A及び図9Bに示す表示装置を作製することができる。
図9Aに示す表示装置は、保護層132上に導電層134を有する点で、図1Bに示す表示装置100と異なる。図9Bに示すように、図1Aにおける一点鎖線X3−X4間の断面では、絶縁層121上に第4の層114a、114b、114cが設けられ、さらに、対向電極115a、115b、115cが設けられ、これらを覆うように導電層134が設けられている。
以上のように、本実施の形態の表示装置の作製方法では、島状のEL層は、ファインメタルマスクを用いて形成されるのではなく、EL層を一面に成膜した後に加工することで形成されるため、島状のEL層を均一の厚さで形成することができる。
各色の発光デバイスを構成する第1の層、第2の層、第3の層はそれぞれ別の工程で形成する。したがって、各EL層を、各色の発光デバイスに適した構成(材料及び膜厚など)で作製することができる。これにより、特性の良好な発光デバイスを作製することができる。
本実施の形態の表示装置は、各色の発光デバイスを構成する第1の層、第2の層、及び、第3の層の重なり、または接触が抑制された構成である。したがって、クロストークが抑制され、高精細または高解像度であり、かつ、表示品位の高い表示装置を実現できる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。また、本明細書において、1つの実施の形態の中に、複数の構成例が示される場合は、構成例を適宜組み合わせることが可能である。
(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図10及び図11を用いて説明する。
本実施の形態の表示装置は、高解像度な表示装置または大型な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置の表示部に用いることができる。
[表示装置100A]
図10に、表示装置100Aの斜視図を示し、図11Aに、表示装置100Aの断面図を示す。
表示装置100Aは、基板152と基板151とが貼り合わされた構成を有する。図10では、基板152を破線で明示している。
表示装置100Aは、表示部162、回路164、配線165等を有する。図10では表示装置100AにIC173及びFPC172が実装されている例を示している。そのため、図10に示す構成は、表示装置100Aと、IC(集積回路)と、FPCと、を有する表示モジュールということもできる。
回路164としては、例えば走査線駆動回路を用いることができる。
配線165は、表示部162及び回路164に信号及び電力を供給する機能を有する。当該信号及び電力は、外部からFPC172を介して配線165に入力されるか、またはIC173から配線165に入力される。
図10では、COG(Chip On Glass)方式またはCOF(Chip On Film)方式等により、基板151にIC173が設けられている例を示す。IC173は、例えば走査線駆動回路または信号線駆動回路などを有するICを適用できる。なお、表示装置100A及び表示モジュールは、ICを設けない構成としてもよい。また、ICを、COF方式等により、FPCに実装してもよい。
図11Aに、表示装置100Aの、FPC172を含む領域の一部、回路164の一部、表示部162の一部、及び、端部を含む領域の一部をそれぞれ切断したときの断面の一例を示す。
図11Aに示す表示装置100Aは、基板151と基板152の間に、トランジスタ201、トランジスタ205、赤色の光を発する発光デバイス130a、緑色の光を発する発光デバイス130b、及び、青色の光を発する発光デバイス130c等を有する。
ここで、表示装置の画素が、互いに異なる色の光を発する発光デバイスを有する副画素を3種類有する場合、当該3つの副画素としては、R、G、Bの3色の副画素、黄色(Y)、シアン(C)、及びマゼンタ(M)の3色の副画素などが挙げられる。当該副画素を4つ有する場合、当該4つの副画素としては、R、G、B、白色(W)の4色の副画素、R、G、B、Yの4色の副画素などが挙げられる。
保護層132と基板152は接着層142を介して接着されている。発光デバイスの封止には、固体封止構造または中空封止構造などが適用できる。図11Aでは、基板152と基板151との間の空間が、接着層142で充填されており、固体封止構造が適用されている。または、当該空間を不活性ガス(窒素またはアルゴンなど)で充填し、中空封止構造を適用してもよい。このとき、接着層142は、発光デバイスと重ならないように設けられていてもよい。また、当該空間を、枠状に設けられた接着層142とは異なる樹脂で充填してもよい。
発光デバイス130a、130b、130cは、画素電極とEL層との間に光学調整層を有する点以外は、それぞれ、図1Bに示す積層構造と同じ構造を有する。発光デバイス130aは光学調整層126aを有し、発光デバイス130bは光学調整層126bを有し、発光デバイス130cは光学調整層126cを有する。発光デバイスの詳細は実施の形態1を参照できる。また、発光デバイス130a、130b、130c上にはそれぞれ、保護層131、132が設けられている。
図11Aでは、光学調整層126aの厚さが、光学調整層126bの厚さよりも厚く、光学調整層126bの厚さが、光学調整層126cの厚さよりも厚い例を示す。各光学調整層の膜厚は、赤色の光を強めるように光学調整層126aの膜厚を設定し、緑色の光を強めるように光学調整層126bの膜厚を設定し、青色の光を強めるように光学調整層126cの膜厚を設定することが好ましい。これにより、マイクロキャビティ構造を実現し、各発光デバイスが発する光の色純度を高めることができる。
光学調整層は、発光デバイスの電極として用いることができる導電材料のうち、可視光に対する透過性を有する導電材料を用いて形成することが好ましい。
画素電極111a、111b、111cは、それぞれ、絶縁層214に設けられた開口を介して、トランジスタ205が有する導電層222bと接続されている。
画素電極及び光学調整層の端部は、絶縁層121によって覆われている。画素電極は可視光を反射する材料を含み、対向電極は可視光を透過する材料を含む。
発光デバイスが発する光は、基板152側に射出される。基板152には、可視光に対する透過性が高い材料を用いることが好ましい。
基板151から絶縁層214までの積層構造が、実施の形態1におけるトランジスタを含む層101に相当する。
トランジスタ201及びトランジスタ205は、いずれも基板151上に形成されている。これらのトランジスタは、同一の材料及び同一の工程により作製することができる。
基板151上には、絶縁層211、絶縁層213、絶縁層215、及び絶縁層214がこの順で設けられている。絶縁層211は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層213は、その一部が各トランジスタのゲート絶縁層として機能する。絶縁層215は、トランジスタを覆って設けられる。絶縁層214は、トランジスタを覆って設けられ、平坦化層としての機能を有する。なお、ゲート絶縁層の数及びトランジスタを覆う絶縁層の数は限定されず、それぞれ単層であっても2層以上であってもよい。
トランジスタを覆う絶縁層の少なくとも一層に、水及び水素などの不純物が拡散しにくい材料を用いることが好ましい。これにより、絶縁層をバリア層として機能させることができる。このような構成とすることで、トランジスタに外部から不純物が拡散することを効果的に抑制でき、表示装置の信頼性を高めることができる。
絶縁層211、絶縁層213、及び絶縁層215としては、それぞれ、無機絶縁膜を用いることが好ましい。無機絶縁膜としては、例えば、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、酸化アルミニウム膜、窒化アルミニウム膜などを用いることができる。また、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜、及び酸化ネオジム膜等を用いてもよい。また、上述の絶縁膜を2以上積層して用いてもよい。
ここで、有機絶縁膜は、無機絶縁膜に比べてバリア性が低いことが多い。そのため、有機絶縁膜は、表示装置100Aの端部近傍に開口を有することが好ましい。これにより、表示装置100Aの端部から有機絶縁膜を介して不純物が入り込むことを抑制することができる。または、有機絶縁膜の端部が表示装置100Aの端部よりも内側にくるように有機絶縁膜を形成し、表示装置100Aの端部に有機絶縁膜が露出しないようにしてもよい。
平坦化層として機能する絶縁層214には、有機絶縁膜が好適である。有機絶縁膜に用いることができる材料としては、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミドアミド樹脂、シロキサン樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、フェノール樹脂、及びこれら樹脂の前駆体等が挙げられる。
図11Aに示す領域228では、絶縁層214に開口が形成されている。これにより、絶縁層214に有機絶縁膜を用いる場合であっても、絶縁層214を介して外部から表示部162に不純物が入り込むことを抑制できる。従って、表示装置100Aの信頼性を高めることができる。
トランジスタ201及びトランジスタ205は、ゲートとして機能する導電層221、ゲート絶縁層として機能する絶縁層211、ソース及びドレインとして機能する導電層222a及び導電層222b、半導体層231、ゲート絶縁層として機能する絶縁層213、並びに、ゲートとして機能する導電層223を有する。ここでは、同一の導電膜を加工して得られる複数の層に、同じハッチングパターンを付している。絶縁層211は、導電層221と半導体層231との間に位置する。絶縁層213は、導電層223と半導体層231との間に位置する。
本実施の形態の表示装置が有するトランジスタの構造は特に限定されない。例えば、プレーナ型のトランジスタ、スタガ型のトランジスタ、逆スタガ型のトランジスタ等を用いることができる。また、トップゲート型またはボトムゲート型のいずれのトランジスタ構造としてもよい。または、チャネルが形成される半導体層の上下にゲートが設けられていてもよい。
トランジスタ201及びトランジスタ205には、チャネルが形成される半導体層を2つのゲートで挟持する構成が適用されている。2つのゲートを接続し、これらに同一の信号を供給することによりトランジスタを駆動してもよい。または、2つのゲートのうち、一方に閾値電圧を制御するための電位を与え、他方に駆動のための電位を与えることで、トランジスタの閾値電圧を制御してもよい。
トランジスタに用いる半導体材料の結晶性についても特に限定されず、非晶質半導体、単結晶半導体、または単結晶以外の結晶性を有する半導体(微結晶半導体、多結晶半導体、または一部に結晶領域を有する半導体)のいずれを用いてもよい。単結晶半導体または結晶性を有する半導体を用いると、トランジスタ特性の劣化を抑制できるため好ましい。
トランジスタの半導体層は、金属酸化物(酸化物半導体ともいう)を有することが好ましい。つまり、本実施の形態の表示装置は、金属酸化物をチャネル形成領域に用いたトランジスタ(以下、OSトランジスタ)を用いることが好ましい。または、トランジスタの半導体層は、シリコンを有していてもよい。シリコンとしては、アモルファスシリコン、結晶性のシリコン(低温ポリシリコン、単結晶シリコンなど)などが挙げられる。
半導体層は、例えば、インジウムと、M(Mは、ガリウム、アルミニウム、シリコン、ホウ素、イットリウム、スズ、銅、バナジウム、ベリリウム、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、及びマグネシウムから選ばれた一種または複数種)と、亜鉛と、を有することが好ましい。特に、Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、及びスズから選ばれた一種または複数種であることが好ましい。
特に、半導体層として、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、及び亜鉛(Zn)を含む酸化物(IGZOとも記す)を用いることが好ましい。
半導体層がIn−M−Zn酸化物の場合、当該In−M−Zn酸化物におけるInの原子数比はMの原子数比以上であることが好ましい。このようなIn−M−Zn酸化物の金属元素の原子数比として、In:M:Zn=1:1:1またはその近傍の組成、In:M:Zn=1:1:1.2またはその近傍の組成、In:M:Zn=2:1:3またはその近傍の組成、In:M:Zn=3:1:2またはその近傍の組成、In:M:Zn=4:2:3またはその近傍の組成、In:M:Zn=4:2:4.1またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:1:3またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:1:6またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:1:7またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:1:8またはその近傍の組成、In:M:Zn=6:1:6またはその近傍の組成、In:M:Zn=5:2:5またはその近傍の組成、等が挙げられる。なお、近傍の組成とは、所望の原子数比の±30%の範囲を含む。
例えば、原子数比がIn:Ga:Zn=4:2:3またはその近傍の組成と記載する場合、Inを4としたとき、Gaが1以上3以下であり、Znが2以上4以下である場合を含む。また、原子数比がIn:Ga:Zn=5:1:6またはその近傍の組成と記載する場合、Inを5としたときに、Gaが0.1より大きく2以下であり、Znが5以上7以下である場合を含む。また、原子数比がIn:Ga:Zn=1:1:1またはその近傍の組成と記載する場合、Inを1としたときに、Gaが0.1より大きく2以下であり、Znが0.1より大きく2以下である場合を含む。
回路164が有するトランジスタと、表示部162が有するトランジスタは、同じ構造であってもよく、異なる構造であってもよい。回路164が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、2種類以上あってもよい。同様に、表示部162が有する複数のトランジスタの構造は、全て同じであってもよく、2種類以上あってもよい。
図11B及び図11Cに、トランジスタの他の構成例を示す。
トランジスタ209及びトランジスタ210は、ゲートとして機能する導電層221、ゲート絶縁層として機能する絶縁層211、チャネル形成領域231i及び一対の低抵抗領域231nを有する半導体層231、一対の低抵抗領域231nの一方と接続する導電層222a、一対の低抵抗領域231nの他方と接続する導電層222b、ゲート絶縁層として機能する絶縁層225、ゲートとして機能する導電層223、並びに、導電層223を覆う絶縁層215を有する。絶縁層211は、導電層221とチャネル形成領域231iとの間に位置する。絶縁層225は、少なくとも導電層223とチャネル形成領域231iとの間に位置する。さらに、トランジスタを覆う絶縁層218を設けてもよい。
図11Bに示すトランジスタ209では、絶縁層225が半導体層231の上面及び側面を覆う例を示す。導電層222a及び導電層222bは、それぞれ、絶縁層225及び絶縁層215に設けられた開口を介して低抵抗領域231nと接続される。導電層222a及び導電層222bのうち、一方はソースとして機能し、他方はドレインとして機能する。
一方、図11Cに示すトランジスタ210では、絶縁層225は、半導体層231のチャネル形成領域231iと重なり、低抵抗領域231nとは重ならない。例えば、導電層223をマスクとして絶縁層225を加工することで、図11Cに示す構造を作製できる。図11Cでは、絶縁層225及び導電層223を覆って絶縁層215が設けられ、絶縁層215の開口を介して、導電層222a及び導電層222bがそれぞれ低抵抗領域231nと接続されている。
基板151の、基板152が重ならない領域には、接続部204が設けられている。接続部204では、配線165が導電層166及び接続層242を介してFPC172と電気的に接続されている。導電層166は、画素電極と同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、光学調整層126cと同一の導電膜を加工して得られた導電膜と、の積層構造である例を示す。接続部204の上面では、導電層166が露出している。これにより、接続部204とFPC172とを接続層242を介して電気的に接続することができる。
基板152の基板151側の面には、遮光層117を設けることが好ましい。また、基板152の外側(基板152の基板151側とは反対の面)には各種光学部材を配置することができる。光学部材としては、偏光板、位相差板、光拡散層(拡散フィルムなど)、反射防止層、及び集光フィルム等が挙げられる。また、基板152の外側には、ゴミの付着を抑制する帯電防止膜、汚れを付着しにくくする撥水性の膜、使用に伴う傷の発生を抑制するハードコート膜、衝撃吸収層等を配置してもよい。
発光デバイスを覆う保護層131及び保護層132を設けることで、発光デバイスに水などの不純物が入り込むことを抑制し、発光デバイスの信頼性を高めることができる。
表示装置100Aの端部近傍の領域228において、絶縁層214の開口を介して、絶縁層215と保護層131または保護層132とが互いに接することが好ましい。特に、無機絶縁膜同士が接することが好ましい。これにより、有機絶縁膜を介して外部から表示部162に不純物が入り込むことを抑制することができる。従って、表示装置100Aの信頼性を高めることができる。
基板151及び基板152には、それぞれ、ガラス、石英、セラミック、サファイア、樹脂、金属、合金、半導体などを用いることができる。発光デバイスからの光を取り出す側の基板には、該光を透過する材料を用いる。基板151及び基板152に可撓性を有する材料を用いると、表示装置の可撓性を高めることができる。また、基板151または基板152として偏光板を用いてもよい。
基板151及び基板152としては、それぞれ、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルスルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂(ナイロン、アラミド等)、ポリシロキサン樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂、ABS樹脂、セルロースナノファイバー等を用いることができる。基板151及び基板152の一方または双方に、可撓性を有する程度の厚さのガラスを用いてもよい。
なお、表示装置に円偏光板を重ねる場合、表示装置が有する基板には、光学等方性の高い基板を用いることが好ましい。光学等方性が高い基板は、複屈折が小さい(複屈折量が小さい、ともいえる)。
光学等方性が高い基板のリタデーション(位相差)値の絶対値は、30nm以下が好ましく、20nm以下がより好ましく、10nm以下がさらに好ましい。
光学等方性が高いフィルムとしては、トリアセチルセルロース(TAC、セルローストリアセテートともいう)フィルム、シクロオレフィンポリマー(COP)フィルム、シクロオレフィンコポリマー(COC)フィルム、及びアクリルフィルム等が挙げられる。
また、基板としてフィルムを用いる場合、フィルムが吸水することで、表示パネルにしわが発生するなどの形状変化が生じる恐れがある。そのため、基板には、吸水率の低いフィルムを用いることが好ましい。例えば、吸水率が1%以下のフィルムを用いることが好ましく、0.1%以下のフィルムを用いることがより好ましく、0.01%以下のフィルムを用いることがさらに好ましい。
接着層としては、紫外線硬化型等の光硬化型接着剤、反応硬化型接着剤、熱硬化型接着剤、嫌気型接着剤などの各種硬化型接着剤を用いることができる。これら接着剤としてはエポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、イミド樹脂、PVC(ポリビニルクロライド)樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)樹脂、EVA(エチレンビニルアセテート)樹脂等が挙げられる。特に、エポキシ樹脂等の透湿性が低い材料が好ましい。また、二液混合型の樹脂を用いてもよい。また、接着シート等を用いてもよい。
接続層242としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)、異方性導電ペースト(ACP:Anisotropic Conductive Paste)などを用いることができる。
トランジスタのゲート、ソース及びドレインのほか、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層に用いることのできる材料としては、アルミニウム、チタン、クロム、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、モリブデン、銀、タンタル、及びタングステンなどの金属、並びに、当該金属を主成分とする合金などが挙げられる。これらの材料を含む膜を単層で、または積層構造として用いることができる。
また、透光性を有する導電材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを含む酸化亜鉛などの導電性酸化物またはグラフェンを用いることができる。または、金、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバルト、銅、パラジウム、及びチタンなどの金属材料、または、該金属材料を含む合金材料を用いることができる。または、該金属材料の窒化物(例えば、窒化チタン)などを用いてもよい。なお、金属材料、または、合金材料(またはそれらの窒化物)を用いる場合には、透光性を有する程度に薄くすることが好ましい。また、上記材料の積層膜を導電層として用いることができる。例えば、銀とマグネシウムの合金とインジウムスズ酸化物の積層膜などを用いると、導電性を高めることができるため好ましい。これらは、表示装置を構成する各種配線及び電極などの導電層、及び、発光デバイスが有する導電層(画素電極または対向電極として機能する導電層)にも用いることができる。
各絶縁層に用いることのできる絶縁材料としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、窒化酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムなどの無機絶縁材料が挙げられる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について図12乃至図15を用いて説明する。
本実施の形態の表示装置は、高精細な表示装置とすることができる。したがって、本実施の形態の表示装置は、例えば、腕時計型、ブレスレット型などの情報端末機(ウェアラブル機器)、並びに、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、メガネ型のAR向け機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機器の表示部に用いることができる。
[表示モジュール]
図12Aに、表示モジュール280の斜視図を示す。表示モジュール280は、表示装置100Bと、FPC290と、を有する。なお、表示モジュール280が有する表示装置は表示装置100Bに限られず、後述する表示装置100Cまたは表示装置100Dであってもよい。
表示モジュール280は、基板291及び基板292を有する。表示モジュール280は、表示部281を有する。表示部281は、表示モジュール280における画像を表示する領域であり、後述する画素部284に設けられる各画素からの光を視認できる領域である。
図12Bに、基板291側の構成を模式的に示した斜視図を示している。基板291上には、回路部282と、回路部282上の画素回路部283と、画素回路部283上の画素部284と、が積層されている。また、基板291上の画素部284と重ならない部分に、FPC290と接続するための端子部285が設けられている。端子部285と回路部282とは、複数の配線により構成される配線部286により電気的に接続されている。
画素部284は、周期的に配列した複数の画素284aを有する。図12Bの右側に、1つの画素284aの拡大図を示している。画素284aは、発光色が互いに異なる発光デバイス130a、130b、130cを有する。複数の発光デバイスは、図12Bに示すようにストライプ配列で配置することができる。また、デルタ配列、または、ペンタイル配列など様々な発光デバイスの配列方法を適用することができる。
画素回路部283は、周期的に配列した複数の画素回路283aを有する。
1つの画素回路283aは、1つの画素284aが有する3つの発光デバイスの発光を制御する回路である。1つの画素回路283aは、1つの発光デバイスの発光を制御する回路が3つ設けられる構成としてもよい。例えば、画素回路283aは、1つの発光デバイスにつき、1つの選択トランジスタと、1つの電流制御用トランジスタ(駆動トランジスタ)と、容量素子と、を少なくとも有する構成とすることができる。このとき、選択トランジスタのゲートにはゲート信号が、ソースまたはドレインの一方にはソース信号が、それぞれ入力される。これにより、アクティブマトリクス型の表示装置が実現されている。
回路部282は、画素回路部283の各画素回路283aを駆動する回路を有する。例えば、ゲート線駆動回路、及び、ソース線駆動回路の一方または双方を有することが好ましい。このほか、演算回路、メモリ回路、及び電源回路等の少なくとも一つを有していてもよい。
FPC290は、外部から回路部282にビデオ信号または電源電位等を供給するための配線として機能する。また、FPC290上にICが実装されていてもよい。
表示モジュール280は、画素部284の下側に画素回路部283及び回路部282の一方または双方が重ねて設けられた構成とすることができるため、表示部281の開口率(有効表示面積比)を極めて高くすることができる。例えば表示部281の開口率は、40%以上100%未満、好ましくは50%以上95%以下、より好ましくは60%以上95%以下とすることができる。また、画素284aを極めて高密度に配置することが可能で、表示部281の精細度を極めて高くすることができる。例えば、表示部281には、2000ppi以上、好ましくは3000ppi以上、より好ましくは5000ppi以上、さらに好ましくは6000ppi以上であって、20000ppi以下、または30000ppi以下の精細度で、画素284aが配置されることが好ましい。
このような表示モジュール280は、極めて高精細であることから、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、またはメガネ型のAR向け機器に好適に用いることができる。例えば、レンズを通して表示モジュール280の表示部を視認する構成の場合であっても、表示モジュール280は極めて高精細な表示部281を有するためにレンズで表示部を拡大しても画素が視認されず、没入感の高い表示を行うことができる。また、表示モジュール280はこれに限られず、比較的小型の表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。例えば腕時計などの装着型の電子機器の表示部に好適に用いることができる。
[表示装置100B]
図13に示す表示装置100Bは、基板301、発光デバイス130a、130b、130c、容量240、及び、トランジスタ310を有する。
基板301は、図12A及び図12Bにおける基板291に相当する。基板301から絶縁層255までの積層構造が、実施の形態1におけるトランジスタを含む層101に相当する。
トランジスタ310は、基板301にチャネル形成領域を有するトランジスタである。基板301としては、例えば単結晶シリコン基板などの半導体基板を用いることができる。トランジスタ310は、基板301の一部、導電層311、低抵抗領域312、絶縁層313、及び、絶縁層314を有する。導電層311は、ゲート電極として機能する。絶縁層313は、基板301と導電層311の間に位置し、ゲート絶縁層として機能する。低抵抗領域312は、基板301に不純物がドープされた領域であり、ソースまたはドレインの一方として機能する。絶縁層314は、導電層311の側面を覆って設けられる。
また、基板301に埋め込まれるように、隣接する2つのトランジスタ310の間に素子分離層315が設けられている。
また、トランジスタ310を覆って絶縁層261が設けられ、絶縁層261上に容量240が設けられている。
容量240は、導電層241と、導電層245と、これらの間に位置する絶縁層243を有する。導電層241は容量240の一方の電極として機能し、導電層245は容量240の他方の電極として機能し、絶縁層243は容量240の誘電体として機能する。
導電層241は絶縁層261上に設けられ、絶縁層254に埋め込まれている。導電層241は、絶縁層261に埋め込まれたプラグ271によってトランジスタ310のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。絶縁層243は導電層241を覆って設けられる。導電層245は、絶縁層243を介して導電層241と重なる領域に設けられている。
容量240を覆って、絶縁層255が設けられ、絶縁層255上に発光デバイス130a、130b、130c等が設けられている。本実施の形態では、発光デバイス130a、130b、130cが、図1Bに示す積層構造と同じ構造を有する例を示す。また、発光デバイス130a、130b、130c上にはそれぞれ、保護層131が設けられている。保護層131上には保護層132が設けられており、保護層132上には、樹脂層119によって基板120が貼り合わされている。保護層131と保護層132の間には、空隙133が設けられている。発光デバイスから基板120までの構成要素についての詳細は、実施の形態1を参照することができる。基板120は、図12Aにおける基板292に相当する。
発光デバイスの画素電極は、絶縁層255に埋め込まれたプラグ256、絶縁層254に埋め込まれた導電層241、及び、絶縁層261に埋め込まれたプラグ271によってトランジスタ310のソースまたはドレインの一方と電気的に接続されている。
[表示装置100C]
図14に示す表示装置100Cは、トランジスタの構成が異なる点で、表示装置100Bと主に相違する。なお、表示装置100Bと同様の部分については説明を省略することがある。
トランジスタ320は、チャネルが形成される半導体層に、金属酸化物(酸化物半導体ともいう)が適用されたトランジスタ(OSトランジスタ)である。
トランジスタ320は、半導体層321、絶縁層323、導電層324、一対の導電層325、絶縁層326、及び、導電層327を有する。
基板331は、図12A及び図12Bにおける基板291に相当する。基板331から絶縁層255までの積層構造が、実施の形態1におけるトランジスタを含む層101に相当する。基板331としては、絶縁性基板または半導体基板を用いることができる。
基板331上に、絶縁層332が設けられている。絶縁層332は、基板331から水または水素などの不純物がトランジスタ320に拡散すること、及び半導体層321から絶縁層332側に酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層332としては、例えば酸化アルミニウム膜、酸化ハフニウム膜、窒化シリコン膜などの、酸化シリコン膜よりも水素または酸素が拡散しにくい膜を用いることができる。
絶縁層332上に導電層327が設けられ、導電層327を覆って絶縁層326が設けられている。導電層327は、トランジスタ320の第1のゲート電極として機能し、絶縁層326の一部は、第1のゲート絶縁層として機能する。絶縁層326の少なくとも半導体層321と接する部分には、酸化シリコン膜等の酸化物絶縁膜を用いることが好ましい。絶縁層326の上面は、平坦化されていることが好ましい。
半導体層321は、絶縁層326上に設けられる。半導体層321は、半導体特性を有する金属酸化物(酸化物半導体ともいう)膜を有することが好ましい。半導体層321に好適に用いることのできる材料の詳細については後述する。
一対の導電層325は、半導体層321上に接して設けられ、ソース電極及びドレイン電極として機能する。
また、一対の導電層325の上面及び側面、並びに半導体層321の側面等を覆って絶縁層328が設けられ、絶縁層328上に絶縁層264が設けられている。絶縁層328は、半導体層321に絶縁層264等から水または水素などの不純物が拡散すること、及び半導体層321から酸素が脱離することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層328としては、上記絶縁層332と同様の絶縁膜を用いることができる。
絶縁層328及び絶縁層264に、半導体層321に達する開口が設けられている。当該開口の内部において、絶縁層264、絶縁層328、及び導電層325の側面、並びに半導体層321の上面に接する絶縁層323と、導電層324とが埋め込まれている。導電層324は、第2のゲート電極として機能し、絶縁層323は第2のゲート絶縁層として機能する。
導電層324の上面、絶縁層323の上面、及び絶縁層264の上面は、それぞれ高さが概略一致するように平坦化処理され、これらを覆って絶縁層329及び絶縁層265が設けられている。
絶縁層264及び絶縁層265は、層間絶縁層として機能する。絶縁層329は、トランジスタ320に絶縁層265等から水または水素などの不純物が拡散することを防ぐバリア層として機能する。絶縁層329としては、上記絶縁層328及び絶縁層332と同様の絶縁膜を用いることができる。
一対の導電層325の一方と電気的に接続するプラグ274は、絶縁層265、絶縁層329、及び絶縁層264に埋め込まれるように設けられている。ここで、プラグ274は、絶縁層265、絶縁層329、絶縁層264、及び絶縁層328のそれぞれの開口の側面、及び導電層325の上面の一部を覆う導電層274aと、導電層274aの上面に接する導電層274bとを有することが好ましい。このとき、導電層274aとして、水素及び酸素が拡散しにくい導電材料を用いることが好ましい。
表示装置100Cにおける、絶縁層254から基板120までの構成は、表示装置100Bと同様である。
[表示装置100D]
図15に示す表示装置100Dは、基板301にチャネルが形成されるトランジスタ310と、チャネルが形成される半導体層に金属酸化物を含むトランジスタ320とが積層された構成を有する。なお、表示装置100B、100Cと同様の部分については説明を省略することがある。
トランジスタ310を覆って絶縁層261が設けられ、絶縁層261上に導電層251が設けられている。また導電層251を覆って絶縁層262が設けられ、絶縁層262上に導電層252が設けられている。導電層251及び導電層252は、それぞれ配線として機能する。また、導電層252を覆って絶縁層263及び絶縁層332が設けられ、絶縁層332上にトランジスタ320が設けられている。また、トランジスタ320を覆って絶縁層265が設けられ、絶縁層265上に容量240が設けられている。容量240とトランジスタ320とは、プラグ274により電気的に接続されている。
トランジスタ320は、画素回路を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ310は、画素回路を構成するトランジスタ、または当該画素回路を駆動するための駆動回路(ゲート線駆動回路、ソース線駆動回路)を構成するトランジスタとして用いることができる。また、トランジスタ310及びトランジスタ320は、演算回路または記憶回路などの各種回路を構成するトランジスタとして用いることができる。
このような構成とすることで、発光デバイスの直下に画素回路だけでなく駆動回路等を形成することができるため、表示領域の周辺に駆動回路を設ける場合に比べて、表示装置を小型化することが可能となる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に用いることができる発光デバイスについて説明する。
図16Aに示す発光デバイスは、電極772、EL層786、及び、電極788を有する。電極772と電極788のうち、一方は陽極として機能し、他方は陰極として機能する。また、電極772と電極788のうち、一方は画素電極として機能し、他方は対向電極として機能する。また、電極772と電極788のうち、光を取り出す側の電極は可視光に対する透過性を有し、また、他方の電極は、可視光を反射することが好ましい。
発光デバイスが有するEL層786は、図16Aに示すように、層4420、発光層4411、層4430などの複数の層で構成することができる。層4420は、例えば電子注入性の高い物質を含む層(電子注入層)及び電子輸送性の高い物質を含む層(電子輸送層)などを有することができる。発光層4411は、例えば発光性の化合物を有する。層4430は、例えば正孔注入性の高い物質を含む層(正孔注入層)及び正孔輸送性の高い物質を含む層(正孔輸送層)を有することができる。
一対の電極間に設けられた層4420、発光層4411、及び、層4430を有する構成は単一の発光ユニットとして機能することができ、本明細書では図16Aの構成をシングル構造と呼ぶ。
また、図16Bは、図16Aに示す発光デバイスが有するEL層786の変形例である。具体的には、図16Bに示す発光デバイスは、電極772上の層4431と、層4431上の層4432と、層4432上の発光層4411と、発光層4411上の層4421と、層4421上の層4422と、層4422上の電極788と、を有する。例えば、電極772を陽極とし、電極788を陰極とした場合、層4431が正孔注入層として機能し、層4432が正孔輸送層として機能し、層4421が電子輸送層として機能し、層4422が電子注入層として機能する。または、電極772を陰極とし、電極788を陽極とした場合、層4431が電子注入層として機能し、層4432が電子輸送層として機能し、層4421が正孔輸送層として機能し、層4422が正孔注入層として機能する。このような層構造とすることで、発光層4411に効率よくキャリアを注入し、発光層4411内におけるキャリアの再結合の効率を高めることが可能となる。
なお、図16Cに示すように層4420と層4430との間に複数の発光層(発光層4411、4412、4413)が設けられる構成もシングル構造のバリエーションである。
また、図16Dに示すように、複数の発光ユニット(EL層786a、786b)が中間層4440(電荷発生層ともいう)を介して直列に接続された構成を本明細書ではタンデム構造と呼ぶ。なお、これに限定されず、例えば、タンデム構造をスタック構造と呼んでもよい。なお、タンデム構造とすることで、高輝度発光が可能な発光デバイスとすることができる。
なお、図16C及び図16Dにおいても、図16Bに示すように、層4420と層4430とは、それぞれ、2層以上の層からなる積層構造とすることができる。
発光デバイスの発光色は、EL層786を構成する材料によって、赤、緑、青、シアン、マゼンタ、黄または白などとすることができる。また、発光デバイスにマイクロキャビティ構造を付与することにより色純度をさらに高めることができる。
白色の光を発する発光デバイスは、発光層に2種類以上の発光物質を含む構成とすることが好ましい。白色発光を得るには、2以上の発光物質の各々の発光が補色の関係となるような発光物質を選択すればよい。例えば、第1の発光層の発光色と第2の発光層の発光色を補色の関係になるようにすることで、発光デバイス全体として白色発光する発光デバイスを得ることができる。また、発光層を3つ以上有する発光デバイスの場合も同様である。例えば、図16Cに示す発光層4411、4412、4413の発光色が補色の関係であると、シングル構造の白色発光デバイスを実現することができる。
発光層には、R(赤)、G(緑)、B(青)、Y(黄)、O(橙)等の発光を示す発光物質を2以上含むことが好ましい。または、発光物質を2以上有し、それぞれの発光物質の発光は、R、G、Bのうち2以上の色のスペクトル成分を含むことが好ましい。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態5)
本実施の形態では、上記の実施の形態で説明したOSトランジスタに用いることができる金属酸化物(酸化物半導体ともいう)について説明する。
金属酸化物は、少なくともインジウムまたは亜鉛を含むことが好ましい。特にインジウム及び亜鉛を含むことが好ましい。また、それらに加えて、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズなどが含まれていることが好ましい。また、ホウ素、シリコン、チタン、鉄、ニッケル、ゲルマニウム、ジルコニウム、モリブデン、ランタン、セリウム、ネオジム、ハフニウム、タンタル、タングステン、マグネシウム、コバルトなどから選ばれた一種、または複数種が含まれていてもよい。
また、金属酸化物は、スパッタリング法、有機金属化学気相成長(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法などの化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)法、または、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法などにより形成することができる。
<結晶構造の分類>
酸化物半導体の結晶構造としては、アモルファス(completely amorphousを含む)、CAAC(c−axis−aligned crystalline)、nc(nanocrystalline)、CAC(cloud−aligned composite)、単結晶(single crystal)、及び多結晶(polycrystal)等が挙げられる。
なお、膜または基板の結晶構造は、X線回折(XRD:X−Ray Diffraction)スペクトルを用いて評価することができる。例えば、GIXD(Grazing−Incidence XRD)測定で得られるXRDスペクトルを用いて評価することができる。なお、GIXD法は、薄膜法またはSeemann−Bohlin法ともいう。
例えば、石英ガラス基板では、XRDスペクトルのピークの形状がほぼ左右対称である。一方で、結晶構造を有するIGZO膜では、XRDスペクトルのピークの形状が左右非対称である。XRDスペクトルのピークの形状が左右非対称であることは、膜中または基板中の結晶の存在を明示している。別言すると、XRDスペクトルのピークの形状で左右対称でないと、膜または基板は非晶質状態であるとは言えない。
また、膜または基板の結晶構造は、極微電子線回折法(NBED:Nano Beam Electron Diffraction)によって観察される回折パターン(極微電子線回折パターンともいう)にて評価することができる。例えば、石英ガラス基板の回折パターンでは、ハローが観察され、石英ガラスは、非晶質状態であることが確認できる。また、室温成膜したIGZO膜の回折パターンでは、ハローではなく、スポット状のパターンが観察される。このため、室温成膜したIGZO膜は、結晶状態でもなく、非晶質状態でもない、中間状態であり、非晶質状態であると結論することはできないと推定される。
<<酸化物半導体の構造>>
なお、酸化物半導体は、構造に着目した場合、上記とは異なる分類となる場合がある。例えば、酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分けられる。非単結晶酸化物半導体としては、例えば、上述のCAAC−OS、及びnc−OSがある。また、非単結晶酸化物半導体には、多結晶酸化物半導体、擬似非晶質酸化物半導体(a−like OS:amorphous−like oxide semiconductor)、非晶質酸化物半導体、などが含まれる。
ここで、上述のCAAC−OS、nc−OS、及びa−like OSの詳細について、説明を行う。
[CAAC−OS]
CAAC−OSは、複数の結晶領域を有し、当該複数の結晶領域はc軸が特定の方向に配向している酸化物半導体である。なお、特定の方向とは、CAAC−OS膜の厚さ方向、CAAC−OS膜の被形成面の法線方向、またはCAAC−OS膜の表面の法線方向である。また、結晶領域とは、原子配列に周期性を有する領域である。なお、原子配列を格子配列とみなすと、結晶領域とは、格子配列の揃った領域でもある。さらに、CAAC−OSは、a−b面方向において複数の結晶領域が連結する領域を有し、当該領域は歪みを有する場合がある。なお、歪みとは、複数の結晶領域が連結する領域において、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間で格子配列の向きが変化している箇所を指す。つまり、CAAC−OSは、c軸配向し、a−b面方向には明らかな配向をしていない酸化物半導体である。
なお、上記複数の結晶領域のそれぞれは、1つまたは複数の微小な結晶(最大径が10nm未満である結晶)で構成される。結晶領域が1つの微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の最大径は10nm未満となる。また、結晶領域が多数の微小な結晶で構成されている場合、当該結晶領域の大きさは、数十nm程度となる場合がある。
また、In−M−Zn酸化物(元素Mは、アルミニウム、ガリウム、イットリウム、スズ、チタンなどから選ばれた一種、または複数種)において、CAAC−OSは、インジウム(In)、及び酸素を有する層(以下、In層)と、元素M、亜鉛(Zn)、及び酸素を有する層(以下、(M,Zn)層)とが積層した、層状の結晶構造(層状構造ともいう)を有する傾向がある。なお、インジウムと元素Mは、互いに置換可能である。よって、(M,Zn)層にはインジウムが含まれる場合がある。また、In層には元素Mが含まれる場合がある。なお、In層にはZnが含まれる場合もある。当該層状構造は、例えば、高分解能TEM(Transmission Electron Microscope)像において、格子像として観察される。
CAAC−OS膜に対し、例えば、XRD装置を用いて構造解析を行うと、θ/2θスキャンを用いたOut−of−plane XRD測定では、c軸配向を示すピークが2θ=31°またはその近傍に検出される。なお、c軸配向を示すピークの位置(2θの値)は、CAAC−OSを構成する金属元素の種類、組成などにより変動する場合がある。
また、例えば、CAAC−OS膜の電子線回折パターンにおいて、複数の輝点(スポット)が観測される。なお、あるスポットと別のスポットとは、試料を透過した入射電子線のスポット(ダイレクトスポットともいう)を対称中心として、点対称の位置に観測される。
上記特定の方向から結晶領域を観察した場合、当該結晶領域内の格子配列は、六方格子を基本とするが、単位格子は正六角形とは限らず、非正六角形である場合がある。また、上記歪みにおいて、五角形、七角形などの格子配列を有する場合がある。なお、CAAC−OSにおいて、歪み近傍においても、明確な結晶粒界(グレインバウンダリー)を確認することはできない。即ち、格子配列の歪みによって、結晶粒界の形成が抑制されていることがわかる。これは、CAAC−OSが、a−b面方向において酸素原子の配列が稠密でないこと、金属原子が置換することで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためと考えられる。
なお、明確な結晶粒界が確認される結晶構造は、いわゆる多結晶(polycrystal)と呼ばれる。結晶粒界は、再結合中心となり、キャリアが捕獲されトランジスタのオン電流の低下、電界効果移動度の低下などを引き起こす可能性が高い。よって、明確な結晶粒界が確認されないCAAC−OSは、トランジスタの半導体層に好適な結晶構造を有する結晶性の酸化物の一つである。なお、CAAC−OSを構成するには、Znを有する構成が好ましい。例えば、In−Zn酸化物、及びIn−Ga−Zn酸化物は、In酸化物よりも結晶粒界の発生を抑制できるため好適である。
CAAC−OSは、結晶性が高く、明確な結晶粒界が確認されない酸化物半導体である。よって、CAAC−OSは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。また、酸化物半導体の結晶性は不純物の混入、欠陥の生成などによって低下する場合があるため、CAAC−OSは不純物及び欠陥(酸素欠損など)の少ない酸化物半導体ともいえる。従って、CAAC−OSを有する酸化物半導体は、物理的性質が安定する。そのため、CAAC−OSを有する酸化物半導体は熱に強く、信頼性が高い。また、CAAC−OSは、製造工程における高い温度(所謂サーマルバジェット)に対しても安定である。従って、OSトランジスタにCAAC−OSを用いると、製造工程の自由度を広げることが可能となる。
[nc−OS]
nc−OSは、微小な領域(例えば、1nm以上10nm以下の領域、特に1nm以上3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。別言すると、nc−OSは、微小な結晶を有する。なお、当該微小な結晶の大きさは、例えば、1nm以上10nm以下、特に1nm以上3nm以下であることから、当該微小な結晶をナノ結晶ともいう。また、nc−OSは、異なるナノ結晶間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見られない。従って、nc−OSは、分析方法によっては、a−like OSまたは非晶質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。例えば、nc−OS膜に対し、XRD装置を用いて構造解析を行うと、θ/2θスキャンを用いたOut−of−plane XRD測定では、結晶性を示すピークが検出されない。また、nc−OS膜に対し、ナノ結晶よりも大きいプローブ径(例えば50nm以上)の電子線を用いる電子線回折(制限視野電子線回折ともいう。)を行うと、ハローパターンのような回折パターンが観測される。一方、nc−OS膜に対し、ナノ結晶の大きさと近いかナノ結晶より小さいプローブ径(例えば1nm以上30nm以下)の電子線を用いる電子線回折(ナノビーム電子線回折ともいう。)を行うと、ダイレクトスポットを中心とするリング状の領域内に複数のスポットが観測される電子線回折パターンが取得される場合がある。
[a−like OS]
a−like OSは、nc−OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物半導体である。a−like OSは、鬆または低密度領域を有する。即ち、a−like OSは、nc−OS及びCAAC−OSと比べて、結晶性が低い。また、a−like OSは、nc−OS及びCAAC−OSと比べて、膜中の水素濃度が高い。
<<酸化物半導体の構成>>
次に、上述のCAC−OSの詳細について、説明を行う。なお、CAC−OSは材料構成に関する。
[CAC−OS]
CAC−OSとは、例えば、金属酸化物を構成する元素が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上3nm以下、またはその近傍のサイズで偏在した材料の一構成である。なお、以下では、金属酸化物において、一つまたは複数の金属元素が偏在し、該金属元素を有する領域が、0.5nm以上10nm以下、好ましくは、1nm以上3nm以下、またはその近傍のサイズで混合した状態をモザイク状、またはパッチ状ともいう。
さらに、CAC−OSとは、第1の領域と、第2の領域と、に材料が分離することでモザイク状となり、当該第1の領域が、膜中に分布した構成(以下、クラウド状ともいう。)である。つまり、CAC−OSは、当該第1の領域と、当該第2の領域とが、混合している構成を有する複合金属酸化物である。
ここで、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSを構成する金属元素に対するIn、Ga、及びZnの原子数比のそれぞれを、[In]、[Ga]、及び[Zn]と表記する。例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSにおいて、第1の領域は、[In]が、CAC−OSの組成における[In]よりも大きい領域である。また、第2の領域は、[Ga]が、CAC−OSの組成における[Ga]よりも大きい領域である。または、例えば、第1の領域は、[In]が、第2の領域における[In]よりも大きく、且つ、[Ga]が、第2の領域における[Ga]よりも小さい領域である。また、第2の領域は、[Ga]が、第1の領域における[Ga]よりも大きく、且つ、[In]が、第1の領域における[In]よりも小さい領域である。
具体的には、上記第1の領域は、インジウム酸化物、インジウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。また、上記第2の領域は、ガリウム酸化物、ガリウム亜鉛酸化物などが主成分である領域である。つまり、上記第1の領域を、Inを主成分とする領域と言い換えることができる。また、上記第2の領域を、Gaを主成分とする領域と言い換えることができる。
なお、上記第1の領域と、上記第2の領域とは、明確な境界が観察できない場合がある。
また、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSとは、In、Ga、Zn、及びOを含む材料構成において、一部にGaを主成分とする領域と、一部にInを主成分とする領域とが、それぞれモザイク状であり、これらの領域がランダムに存在している構成をいう。よって、CAC−OSは、金属元素が不均一に分布した構造を有していると推測される。
CAC−OSは、例えば基板を加熱しない条件で、スパッタリング法により形成することができる。また、CAC−OSをスパッタリング法で形成する場合、成膜ガスとして、不活性ガス(代表的にはアルゴン)、酸素ガス、及び窒素ガスの中から選ばれたいずれか一つまたは複数を用いればよい。また、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比は低いほど好ましく、例えば、成膜時の成膜ガスの総流量に対する酸素ガスの流量比を0%以上30%未満、好ましくは0%以上10%以下とすることが好ましい。
また、例えば、In−Ga−Zn酸化物におけるCAC−OSでは、エネルギー分散型X線分光法(EDX:Energy Dispersive X−ray spectroscopy)を用いて取得したEDXマッピングにより、Inを主成分とする領域(第1の領域)と、Gaを主成分とする領域(第2の領域)とが、偏在し、混合している構造を有することが確認できる。
ここで、第1の領域は、第2の領域と比較して、導電性が高い領域である。つまり、第1の領域を、キャリアが流れることにより、金属酸化物としての導電性が発現する。従って、第1の領域が、金属酸化物中にクラウド状に分布することで、高い電界効果移動度(μ)が実現できる。
一方、第2の領域は、第1の領域と比較して、絶縁性が高い領域である。つまり、第2の領域が、金属酸化物中に分布することで、リーク電流を抑制することができる。
従って、CAC−OSをトランジスタに用いる場合、第1の領域に起因する導電性と、第2の領域に起因する絶縁性とが、相補的に作用することにより、スイッチングさせる機能(On/Offさせる機能)をCAC−OSに付与することができる。つまり、CAC−OSとは、材料の一部では導電性の機能と、材料の一部では絶縁性の機能とを有し、材料の全体では半導体としての機能を有する。導電性の機能と絶縁性の機能とを分離させることで、双方の機能を最大限に高めることができる。よって、CAC−OSをトランジスタに用いることで、高いオン電流(Ion)、高い電界効果移動度(μ)、及び良好なスイッチング動作を実現することができる。
また、CAC−OSを用いたトランジスタは、信頼性が高い。従って、CAC−OSは、表示装置をはじめとするさまざまな半導体装置に最適である。
酸化物半導体は、多様な構造をとり、それぞれが異なる特性を有する。本発明の一態様の酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体、多結晶酸化物半導体、a−like OS、CAC−OS、nc−OS、CAAC−OSのうち、二種以上を有していてもよい。
<酸化物半導体を有するトランジスタ>
続いて、上記酸化物半導体をトランジスタに用いる場合について説明する。
上記酸化物半導体をトランジスタに用いることで、高い電界効果移動度のトランジスタを実現することができる。また、信頼性の高いトランジスタを実現することができる。
トランジスタには、キャリア濃度の低い酸化物半導体を用いることが好ましい。例えば、酸化物半導体のキャリア濃度は1×1017cm−3以下、好ましくは1×1015cm−3以下、さらに好ましくは1×1013cm−3以下、より好ましくは1×1011cm−3以下、さらに好ましくは1×1010cm−3未満であり、1×10−9cm−3以上である。なお、酸化物半導体膜のキャリア濃度を低くする場合においては、酸化物半導体膜中の不純物濃度を低くし、欠陥準位密度を低くすればよい。本明細書等において、不純物濃度が低く、欠陥準位密度の低いことを高純度真性または実質的に高純度真性と言う。なお、キャリア濃度の低い酸化物半導体を、高純度真性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ場合がある。
また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合がある。
また、酸化物半導体のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失するまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、トラップ準位密度の高い酸化物半導体にチャネル形成領域が形成されるトランジスタは、電気特性が不安定となる場合がある。
従って、トランジスタの電気特性を安定にするためには、酸化物半導体中の不純物濃度を低減することが有効である。また、酸化物半導体中の不純物濃度を低減するためには、近接する膜中の不純物濃度も低減することが好ましい。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、鉄、ニッケル、シリコン等がある。
<不純物>
ここで、酸化物半導体中における各不純物の影響について説明する。
酸化物半導体において、第14族元素の一つであるシリコンまたは炭素が含まれると、酸化物半導体において欠陥準位が形成される。このため、酸化物半導体におけるシリコンまたは炭素の濃度と、酸化物半導体との界面近傍のシリコンまたは炭素の濃度(二次イオン質量分析法(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)により得られる濃度)を、2×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1017atoms/cm以下とする。
また、酸化物半導体にアルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれると、欠陥準位を形成し、キャリアを生成する場合がある。従って、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、SIMSにより得られる酸化物半導体中のアルカリ金属またはアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1016atoms/cm以下にする。
また、酸化物半導体において、窒素が含まれると、キャリアである電子が生じ、キャリア濃度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体を半導体に用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。または、酸化物半導体において、窒素が含まれると、トラップ準位が形成される場合がある。この結果、トランジスタの電気特性が不安定となる場合がある。このため、SIMSにより得られる酸化物半導体中の窒素濃度を、5×1019atoms/cm未満、好ましくは5×1018atoms/cm以下、より好ましくは1×1018atoms/cm以下、さらに好ましくは5×1017atoms/cm以下にする。
また、酸化物半導体に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になるため、酸素欠損を形成する場合がある。該酸素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。従って、水素が含まれている酸化物半導体を用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。このため、酸化物半導体中の水素はできる限り低減されていることが好ましい。具体的には、酸化物半導体において、SIMSにより得られる水素濃度を、1×1020atoms/cm未満、好ましくは1×1019atoms/cm未満、より好ましくは5×1018atoms/cm未満、さらに好ましくは1×1018atoms/cm未満にする。
不純物が十分に低減された酸化物半導体をトランジスタのチャネル形成領域に用いることで、安定した電気特性を付与することができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
(実施の形態6)
本実施の形態では、本発明の一態様の電子機器について、図17乃至図21を用いて説明する。
本実施の形態の電子機器は、表示部に本発明の一態様の表示装置を有する。本発明の一態様の表示装置は、高精細化及び高解像度化が容易である。したがって、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
電子機器としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタ、デジタルサイネージ、パチンコ機などの大型ゲーム機などの比較的大きな画面を備える電子機器の他、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再生装置、などが挙げられる。
特に、本発明の一態様の表示装置は、精細度を高めることが可能なため、比較的小さな表示部を有する電子機器に好適に用いることができる。このような電子機器としては、例えば、腕時計型及びブレスレット型の情報端末機(ウェアラブル機器)、並びに、ヘッドマウントディスプレイなどのVR向け機器、メガネ型のAR向け機器、及び、MR向け機器など、頭部に装着可能なウェアラブル機器等が挙げられる。
本発明の一態様の表示装置は、HD(画素数1280×720)、FHD(画素数1920×1080)、WQHD(画素数2560×1440)、WQXGA(画素数2560×1600)、4K(画素数3840×2160)、8K(画素数7680×4320)といった極めて高い解像度を有していることが好ましい。特に4K、8K、またはそれ以上の解像度とすることが好ましい。また、本発明の一態様の表示装置における画素密度(精細度)は、100ppi以上が好ましく、300ppi以上が好ましく、500ppi以上がより好ましく、1000ppi以上がより好ましく、2000ppi以上がより好ましく、3000ppi以上がより好ましく、5000ppi以上がより好ましく、7000ppi以上がさらに好ましい。このように高い解像度及び高い精細度の一方または双方を有する表示装置を用いることで、携帯型または家庭用途などのパーソナルユースの電子機器において、臨場感及び奥行き感などをより高めることが可能となる。また、本発明の一態様の表示装置の画面比率(アスペクト比)については、特に限定はない。例えば、表示装置は、1:1(正方形)、4:3、16:9、16:10など様々な画面比率に対応することができる。
本実施の形態の電子機器は、センサ(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)を有していてもよい。
本実施の形態の電子機器は、様々な機能を有することができる。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)を実行する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出す機能等を有することができる。
図17A、図17B及び図18A、図18Bを用いて、頭部に装着可能なウェアラブル機器の一例を説明する。これらウェアラブル機器は、ARのコンテンツを表示する機能、及びVRのコンテンツを表示する機能の一方または双方を有する。なお、これらウェアラブル機器は、AR、VRの他に、SRまたはMRのコンテンツを表示する機能を有していてもよい。電子機器が、AR、VR、SR、MRなどのコンテンツを表示する機能を有することで、使用者の没入感を高めることが可能となる。
図17Aに示す電子機器700A、及び、図17Bに示す電子機器700Bは、それぞれ、一対の表示パネル751と、一対の筐体721と、通信部(図示しない)と、一対の装着部723と、制御部(図示しない)と、撮像部(図示しない)と、一対の光学部材753と、フレーム757と、一対の鼻パッド758と、を有する。
表示パネル751には、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。したがって極めて精細度の高い表示が可能な電子機器とすることができる。
電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、光学部材753の表示領域756に、表示パネル751で表示した画像を投影することができる。光学部材753は透光性を有するため、使用者は光学部材753を通して視認される透過像に重ねて、表示領域に表示された画像を見ることができる。したがって、電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、AR表示が可能な電子機器である。
電子機器700A、及び、電子機器700Bには、撮像部として、前方を撮像することのできるカメラが設けられていてもよい。また、電子機器700A、及び、電子機器700Bは、それぞれ、ジャイロセンサなどの加速度センサを備えることで、使用者の頭部の向きを検知して、その向きに応じた画像を表示領域756に表示することもできる。
通信部は無線通信機を有し、当該無線通信機により映像信号等を供給することができる。なお、無線通信機に代えて、または無線通信機に加えて、映像信号及び電源電位が供給されるケーブルを接続可能なコネクタを備えていてもよい。
また、電子機器700A、及び、電子機器700Bには、バッテリが設けられており、無線及び有線の一方または双方によって充電することができる。
筐体721には、タッチセンサモジュールが設けられていてもよい。タッチセンサモジュールは、筐体721の外側の面がタッチされることを検出する機能を有する。タッチセンサモジュールにより、使用者のタップ操作またはスライド操作などを検出し、様々な処理を実行することができる。例えば、タップ操作によって動画の一時停止または再開などの処理を実行することが可能となり、スライド操作により、早送りまたは早戻しの処理を実行することなどが可能となる。また、2つの筐体721のそれぞれにタッチセンサモジュールを設けることで、操作の幅を広げることができる。
タッチセンサモジュールとしては、様々なタッチセンサを適用することができる。例えば、静電容量方式、抵抗膜方式、赤外線方式、電磁誘導方式、表面弾性波方式、光学方式等、種々の方式を採用することができる。特に、静電容量方式または光学方式のセンサを、タッチセンサモジュールに適用することが好ましい。
光学方式のタッチセンサを用いる場合には、受光デバイス(受光素子ともいう)として、光電変換デバイス(光電変換素子ともいう)を用いることができる。光電変換デバイスの活性層には、無機半導体及び有機半導体の一方または双方を用いることができる。
図18Aに示す電子機器800A、及び、図18Bに示す電子機器800Bは、それぞれ、一対の表示部820と、筐体821と、通信部822と、一対の装着部823と、制御部824と、一対の撮像部825と、一対のレンズ832と、を有する。
表示部820には、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。したがって極めて精細度の高い表示が可能な電子機器とすることができる。これにより、使用者に高い没入感を感じさせることができる。
表示部820は、筐体821の内部の、レンズ832を通して視認できる位置に設けられる。また、一対の表示部820に異なる画像を表示させることで、視差を用いた3次元表示を行うこともできる。
電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、VR向けの電子機器ということができる。電子機器800Aまたは電子機器800Bを装着した使用者は、レンズ832を通して、表示部820に表示される画像を視認することができる。
電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、レンズ832及び表示部820が、使用者の目の位置に応じて最適な位置となるように、これらの左右の位置を調整可能な機構を有していることが好ましい。また、レンズ832と表示部820との距離を変えることで、ピントを調整する機構を有していることが好ましい。
装着部823により、使用者は電子機器800Aまたは電子機器800Bを頭部に装着することができる。なお、図18Aなどにおいては、メガネのつる(ジョイント、テンプルなどともいう)のような形状として例示しているがこれに限定されない。装着部823は、使用者が装着できればよく、例えば、ヘルメット型またはバンド型の形状としてもよい。
撮像部825は、外部の情報を取得する機能を有する。撮像部825が取得したデータは、表示部820に出力することができる。撮像部825には、イメージセンサを用いることができる。また、望遠、広角などの複数の画角に対応可能なように複数のカメラを設けてもよい。
なお、ここでは撮像部825を有する例を示したが、対象物の距離を測定することのできる測距センサ(以下、検知部ともよぶ)を設ければよい。すなわち、撮像部825は、検知部の一態様である。検知部としては、例えばイメージセンサ、または、ライダー(LIDAR:Light Detection and Ranging)などの距離画像センサを用いることができる。カメラによって得られた画像と、距離画像センサによって得られた画像とを用いることにより、より多くの情報を取得し、より高精度なジェスチャー操作を可能とすることができる。
電子機器800Aは、骨伝導イヤフォンとして機能する振動機構を有していてもよい。例えば、表示部820、筐体821、及び装着部823のいずれか一または複数に、当該振動機構を有する構成を適用することができる。これにより、別途、ヘッドフォン、イヤフォン、またはスピーカなどの音響機器を必要とせず、電子機器800Aを装着しただけで映像と音声を楽しむことができる。
電子機器800A、及び、電子機器800Bは、それぞれ、入力端子を有していてもよい。入力端子には映像出力機器等からの映像信号、及び、電子機器内に設けられるバッテリを充電するための電力等を供給するケーブルを接続することができる。
本発明の一態様の電子機器は、イヤフォン750と無線通信を行う機能を有していてもよい。イヤフォン750は、通信部(図示しない)を有し、無線通信機能を有する。イヤフォン750は、無線通信機能により、電子機器から情報(例えば音声データ)を受信することができる。例えば、図17Aに示す電子機器700Aは、無線通信機能によって、イヤフォン750に情報を送信する機能を有する。また、例えば、図18Aに示す電子機器800Aは、無線通信機能によって、イヤフォン750に情報を送信する機能を有する。
また、電子機器がイヤフォン部を有していてもよい。図17Bに示す電子機器700Bは、イヤフォン部727を有する。例えば、イヤフォン部727と制御部とは、互いに有線接続されている構成とすることができる。イヤフォン部727と制御部とをつなぐ配線の一部は、筐体721または装着部723の内部に配置されていてもよい。
同様に、図18Bに示す電子機器800Bは、イヤフォン部827を有する。例えば、イヤフォン部827と制御部824とは、互いに有線接続されている構成とすることができる。イヤフォン部827と制御部824とをつなぐ配線の一部は、筐体821または装着部823の内部に配置されていてもよい。また、イヤフォン部827と装着部823とがマグネットを有していてもよい。これにより、イヤフォン部827を装着部823に磁力によって固定することができ、収納が容易となり好ましい。
なお、電子機器は、イヤフォンまたはヘッドフォンなどを接続することができる音声出力端子を有していてもよい。また、電子機器は、音声入力端子及び音声入力機構の一方または双方を有していてもよい。音声入力機構としては、例えば、マイクなどの集音装置を用いることができる。電子機器が音声入力機構を有することで、電子機器に、いわゆるヘッドセットとしての機能を付与してもよい。
このように、本発明の一態様の電子機器としては、メガネ型(電子機器700A、及び、電子機器700Bなど)と、ゴーグル型(電子機器800A、及び、電子機器800Bなど)と、のどちらも好適である。
また、本発明の一態様の電子機器は、有線または無線によって、イヤフォンに情報を送信することができる。
図19Aに示す電子機器6500は、スマートフォンとして用いることのできる携帯情報端末機である。
電子機器6500は、筐体6501、表示部6502、電源ボタン6503、ボタン6504、スピーカ6505、マイク6506、カメラ6507、及び光源6508等を有する。表示部6502はタッチパネル機能を備える。
表示部6502に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図19Bは、筐体6501のマイク6506側の端部を含む断面概略図である。
筐体6501の表示面側には透光性を有する保護部材6510が設けられ、筐体6501と保護部材6510に囲まれた空間内に、表示パネル6511、光学部材6512、タッチセンサパネル6513、プリント基板6517、バッテリ6518等が配置されている。
保護部材6510には、表示パネル6511、光学部材6512、及びタッチセンサパネル6513が接着層(図示しない)により固定されている。
表示部6502よりも外側の領域において、表示パネル6511の一部が折り返されており、当該折り返された部分にFPC6515が接続されている。FPC6515には、IC6516が実装されている。FPC6515は、プリント基板6517に設けられた端子に接続されている。
表示パネル6511には本発明の一態様のフレキシブルディスプレイを適用することができる。そのため、極めて軽量な電子機器を実現できる。また、表示パネル6511が極めて薄いため、電子機器の厚さを抑えつつ、大容量のバッテリ6518を搭載することもできる。また、表示パネル6511の一部を折り返して、画素部の裏側にFPC6515との接続部を配置することにより、狭額縁の電子機器を実現できる。
図20Aにテレビジョン装置の一例を示す。テレビジョン装置7100は、筐体7101に表示部7000が組み込まれている。ここでは、スタンド7103により筐体7101を支持した構成を示している。
表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図20Aに示すテレビジョン装置7100の操作は、筐体7101が備える操作スイッチ、及び、別体のリモコン操作機7111により行うことができる。または、表示部7000にタッチセンサを備えていてもよく、指等で表示部7000に触れることでテレビジョン装置7100を操作してもよい。リモコン操作機7111は、当該リモコン操作機7111から出力する情報を表示する表示部を有していてもよい。リモコン操作機7111が備える操作キーまたはタッチパネルにより、チャンネル及び音量の操作を行うことができ、表示部7000に表示される映像を操作することができる。
なお、テレビジョン装置7100は、受信機及びモデムなどを備えた構成とする。受信機により一般のテレビ放送の受信を行うことができる。また、モデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の情報通信を行うことも可能である。
図20Bに、ノート型パーソナルコンピュータの一例を示す。ノート型パーソナルコンピュータ7200は、筐体7211、キーボード7212、ポインティングデバイス7213、外部接続ポート7214等を有する。筐体7211に、表示部7000が組み込まれている。
表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図20C、図20Dに、デジタルサイネージの一例を示す。
図20Cに示すデジタルサイネージ7300は、筐体7301、表示部7000、及びスピーカ7303等を有する。さらに、LEDランプ、操作キー(電源スイッチ、または操作スイッチを含む)、接続端子、各種センサ、マイクロフォン等を有することができる。
図20Dは円柱状の柱7401に取り付けられたデジタルサイネージ7400である。デジタルサイネージ7400は、柱7401の曲面に沿って設けられた表示部7000を有する。
図20C、図20Dにおいて、表示部7000に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
表示部7000が広いほど、一度に提供できる情報量を増やすことができる。また、表示部7000が広いほど、人の目につきやすく、例えば、広告の宣伝効果を高めることができる。
表示部7000にタッチパネルを適用することで、表示部7000に画像または動画を表示するだけでなく、使用者が直感的に操作することができ、好ましい。また、路線情報もしくは交通情報などの情報を提供するための用途に用いる場合には、直感的な操作によりユーザビリティを高めることができる。
また、図20C、図20Dに示すように、デジタルサイネージ7300またはデジタルサイネージ7400は、使用者が所持するスマートフォン等の情報端末機7311または情報端末機7411と無線通信により連携可能であることが好ましい。例えば、表示部7000に表示される広告の情報を、情報端末機7311または情報端末機7411の画面に表示させることができる。また、情報端末機7311または情報端末機7411を操作することで、表示部7000の表示を切り替えることができる。
また、デジタルサイネージ7300またはデジタルサイネージ7400に、情報端末機7311または情報端末機7411の画面を操作手段(コントローラ)としたゲームを実行させることもできる。これにより、不特定多数の使用者が同時にゲームに参加し、楽しむことができる。
図21A乃至図21Fに示す電子機器は、筐体9000、表示部9001、スピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、または操作スイッチを含む)、接続端子9006、センサ9007(力、変位、位置、速度、加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、においまたは赤外線を測定する機能を含むもの)、マイクロフォン9008、等を有する。
図21A乃至図21Fにおいて、表示部9001に、本発明の一態様の表示装置を適用することができる。
図21A乃至図21Fに示す電子機器は、様々な機能を有する。例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッチパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して処理する機能、等を有することができる。なお、電子機器の機能はこれらに限られず、様々な機能を有することができる。電子機器は、複数の表示部を有していてもよい。また、電子機器にカメラ等を設け、静止画または動画を撮影し、記録媒体(外部またはカメラに内蔵)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
図21A乃至図21Fに示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。
図21Aは、携帯情報端末9101を示す斜視図である。携帯情報端末9101は、例えばスマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末9101は、スピーカ9003、接続端子9006、センサ9007等を設けてもよい。また、携帯情報端末9101は、文字及び画像情報をその複数の面に表示することができる。図21Aでは3つのアイコン9050を表示した例を示している。また、破線の矩形で示す情報9051を表示部9001の他の面に表示することもできる。情報9051の一例としては、電子メール、SNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)メッセージ、電話などの着信の通知、電子メールまたはSNSメッセージなどの題名、送信者名、日時、時刻、バッテリの残量、電波強度などがある。または、情報9051が表示されている位置にはアイコン9050などを表示してもよい。
図21Bは、携帯情報端末9102を示す斜視図である。携帯情報端末9102は、表示部9001の3面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報9052、情報9053、情報9054がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末9102を収納した状態で、携帯情報端末9102の上方から観察できる位置に表示された情報9053を確認することもできる。使用者は、携帯情報端末9102をポケットから取り出すことなく表示を確認し、例えば電話を受けるか否かを判断できる。
図21Cは、腕時計型の携帯情報端末9200を示す斜視図である。携帯情報端末9200は、例えばスマートウォッチ(登録商標)として用いることができる。また、表示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うことができる。また、携帯情報端末9200は、例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハンズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006により、他の情報端末と相互にデータ伝送を行うこと、及び、充電を行うこともできる。なお、充電動作は無線給電により行ってもよい。
図21D乃至図21Fは、折り畳み可能な携帯情報端末9201を示す斜視図である。また、図21Dは携帯情報端末9201を展開した状態、図21Fは折り畳んだ状態、図21Eは図21Dと図21Fの一方から他方に変化する途中の状態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開した状態では継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末9201が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000に支持されている。例えば、表示部9001は、曲率半径0.1mm以上150mm以下で曲げることができる。
本実施の形態は、他の実施の形態と適宜組み合わせることができる。
100A:表示装置、100B:表示装置、100C:表示装置、100D:表示装置、100:表示装置、101:トランジスタを含む層、110a:副画素、110b:副画素、110c:副画素、110:画素、111a:画素電極、111b:画素電極、111c:画素電極、113A:第1の層、113a:第1の層、113B:第2の層、113b:第2の層、113C:第3の層、113c:第3の層、114a:第4の層、114b:第4の層、114c:第4の層、114:第4の層、115a:対向電極、115b:対向電極、115c:対向電極、115:対向電極、117:遮光層、118A:第1の犠牲層、118a:第1の犠牲層、118B:第2の犠牲層、118b:第2の犠牲層、118C:第3の犠牲層、118c:第3の犠牲層、119:樹脂層、120:基板、121:絶縁層、123:導電層、126a:光学調整層、126b:光学調整層、126c:光学調整層、130a:発光デバイス、130b:発光デバイス、130c:発光デバイス、131:保護層、132:保護層、133:空隙、134:導電層、140:接続部、142:接着層、151:基板、152:基板、162:表示部、164:回路、165:配線、166:導電層、172:FPC、173:IC、190a:レジストマスク、190b:レジストマスク、190c:レジストマスク、190d:レジストマスク、190e:レジストマスク、201:トランジスタ、204:接続部、205:トランジスタ、209:トランジスタ、210:トランジスタ、211:絶縁層、213:絶縁層、214:絶縁層、215:絶縁層、218:絶縁層、221:導電層、222a:導電層、222b:導電層、223:導電層、225:絶縁層、228:領域、231i:チャネル形成領域、231n:低抵抗領域、231:半導体層、240:容量、241:導電層、242:接続層、243:絶縁層、245:導電層、251:導電層、252:導電層、254:絶縁層、255:絶縁層、256:プラグ、261:絶縁層、262:絶縁層、263:絶縁層、264:絶縁層、265:絶縁層、271:プラグ、274a:導電層、274b:導電層、274:プラグ、280:表示モジュール、281:表示部、282:回路部、283a:画素回路、283:画素回路部、284a:画素、284:画素部、285:端子部、286:配線部、290:FPC、291:基板、292:基板、301:基板、310:トランジスタ、311:導電層、312:低抵抗領域、313:絶縁層、314:絶縁層、315:素子分離層、320:トランジスタ、321:半導体層、323:絶縁層、324:導電層、325:導電層、326:絶縁層、327:導電層、328:絶縁層、329:絶縁層、331:基板、332:絶縁層、700A:電子機器、700B:電子機器、721:筐体、723:装着部、727:イヤフォン部、750:イヤフォン、751:表示パネル、753:光学部材、756:表示領域、757:フレーム、758:鼻パッド、772:電極、786a:EL層、786b:EL層、786:EL層、788:電極、800A:電子機器、800B:電子機器、820:表示部、821:筐体、822:通信部、823:装着部、824:制御部、825:撮像部、827:イヤフォン部、832:レンズ、4411:発光層、4412:発光層、4413:発光層、4420:層、4421:層、4422:層、4430:層、4431:層、4432:層、4440:中間層、6500:電子機器、6501:筐体、6502:表示部、6503:電源ボタン、6504:ボタン、6505:スピーカ、6506:マイク、6507:カメラ、6508:光源、6510:保護部材、6511:表示パネル、6512:光学部材、6513:タッチセンサパネル、6515:FPC、6516:IC、6517:プリント基板、6518:バッテリ、7000:表示部、7100:テレビジョン装置、7101:筐体、7103:スタンド、7111:リモコン操作機、7200:ノート型パーソナルコンピュータ、7211:筐体、7212:キーボード、7213:ポインティングデバイス、7214:外部接続ポート、7300:デジタルサイネージ、7301:筐体、7303:スピーカ、7311:情報端末機、7400:デジタルサイネージ、7401:柱、7411:情報端末機、9000:筐体、9001:表示部、9003:スピーカ、9005:操作キー、9006:接続端子、9007:センサ、9008:マイクロフォン、9050:アイコン、9051:情報、9052:情報、9053:情報、9054:情報、9055:ヒンジ、9101:携帯情報端末、9102:携帯情報端末、9200:携帯情報端末、9201:携帯情報端末

Claims (21)

  1.  第1の画素電極、及び、第2の画素電極を形成し、
     前記第1の画素電極上、及び、前記第2の画素電極上に、第1の層を形成し、
     前記第1の層上に、第1の犠牲層を形成し、
     前記第1の層及び前記第1の犠牲層を加工して、前記第2の画素電極の少なくとも一部を露出させ、
     前記第1の画素電極上、及び、前記第2の画素電極上に、第2の層を形成し、
     前記第2の層上に、第2の犠牲層を形成し、
     前記第2の層及び前記第2の犠牲層を加工して、前記第1の犠牲層の少なくとも一部を露出させ、
     前記第1の犠牲層及び前記第2の犠牲層を除去し、
     前記第1の画素電極上、及び、前記第2の画素電極上に、第3の層を形成し、
     前記第3の層上に、対向電極を形成し、
     前記第3の層及び前記対向電極を加工して、上面視における、前記第1の画素電極と前記第2の画素電極との間の領域に含まれる、前記第3の層及び前記対向電極それぞれの少なくとも一部を除去する、表示装置の作製方法。
  2.  請求項1において、
     前記第3の層及び前記対向電極を加工した後に、
     前記対向電極上に、保護層を形成する、表示装置の作製方法。
  3.  請求項2において、
     前記保護層として、第1の成膜方法で第1の保護層を形成し、第2の成膜方法で第2の保護層を形成し、
     前記第1の成膜方法は、前記第2の成膜方法よりも被覆性の高い膜が成膜される成膜方法である、表示装置の作製方法。
  4.  請求項1乃至3のいずれか一において、
     前記第1の層を形成する前に、前記第1の画素電極の端部、及び、前記第2の画素電極の端部を覆う、絶縁層を形成し、
     前記第3の層、及び、前記対向電極を加工する工程において、前記絶縁層の少なくとも一部を露出させる、表示装置の作製方法。
  5.  請求項1乃至4のいずれか一において、
     前記第1の犠牲層上に、前記第1の画素電極と重なる第1のレジストマスクを形成し、
     前記第1の層及び前記第1の犠牲層を加工する際に、前記第1のレジストマスクを用い、
     前記第2の犠牲層上に、前記第2の画素電極と重なる第2のレジストマスクを形成し、
     前記第2の層及び前記第2の犠牲層を加工する際に、前記第2のレジストマスクを用いる、表示装置の作製方法。
  6.  請求項1乃至5のいずれか一において、
     前記対向電極上に、上面視における、前記第1の画素電極と前記第2の画素電極との間の領域に開口を有する、第3のレジストマスクを形成し、
     前記第3の層及び前記対向電極を加工する際に、前記第3のレジストマスクを用いる、表示装置の作製方法。
  7.  請求項1乃至5のいずれか一において、
     前記対向電極上に、前記第1の画素電極と重なる第1の部分と、前記第2の画素電極と重なる第2の部分と、を離隔して有する、第3のレジストマスクを形成し、
     前記第3の層及び前記対向電極を加工する際に、前記第3のレジストマスクを用いる、表示装置の作製方法。
  8.  第1の方向に並んだ複数の第1の画素電極と、前記第1の方向に並んだ複数の第2の画素電極と、を、第2の方向に並べて形成し、
     前記複数の第1の画素電極上、及び、前記複数の第2の画素電極上に、第1の層を形成し、
     前記第1の層上に、第1の犠牲層を形成し、
     前記第1の層及び前記第1の犠牲層を加工して、前記複数の第2の画素電極それぞれの少なくとも一部を露出させ、
     前記複数の第1の画素電極上、及び、前記複数の第2の画素電極上に、第2の層を形成し、
     前記第2の層上に、第2の犠牲層を形成し、
     前記第2の層及び前記第2の犠牲層を加工して、前記第1の犠牲層の少なくとも一部を露出させ、
     前記第1の犠牲層及び前記第2の犠牲層を除去し、
     前記複数の第1の画素電極上、及び、前記複数の第2の画素電極上に、第3の層を形成し、
     前記第3の層上に、対向電極を形成し、
     前記第3の層及び前記対向電極を加工して、上面視における、前記第1の画素電極と前記第2の画素電極との間の領域に含まれる、前記第3の層及び前記対向電極それぞれの少なくとも一部を除去し、
     前記対向電極上に、保護層を形成し、
     前記保護層を加工して、上面視における、前記複数の第1の画素電極の間の領域、及び、前記複数の第2の画素電極の間の領域に含まれる、前記対向電極の少なくとも一部を露出させ、
     前記対向電極上、及び、前記保護層上に、導電層を形成する、表示装置の作製方法。
  9.  請求項8において、
     前記保護層として、第1の成膜方法で第1の保護層を形成し、第2の成膜方法で第2の保護層を形成し、
     前記第1の成膜方法は、前記第2の成膜方法よりも被覆性の高い膜が成膜される成膜方法である、表示装置の作製方法。
  10.  請求項8または9において、
     前記第1の層を形成する前に、前記複数の第1の画素電極の端部、及び、前記複数の第2の画素電極の端部を覆う、絶縁層を形成し、
     前記第3の層、及び、前記対向電極を加工する工程において、前記絶縁層の少なくとも一部を露出させる、表示装置の作製方法。
  11.  請求項8乃至10のいずれか一において、
     前記第1の犠牲層上に、前記第1の画素電極と重なる第1のレジストマスクを形成し、
     前記第1の層及び前記第1の犠牲層を加工する際に、前記第1のレジストマスクを用い、
     前記第2の犠牲層上に、前記第2の画素電極と重なる第2のレジストマスクを形成し、
     前記第2の層及び前記第2の犠牲層を加工する際に、前記第2のレジストマスクを用いる、表示装置の作製方法。
  12.  請求項8乃至11のいずれか一において、
     前記対向電極上に、上面視における、前記第1の画素電極と前記第2の画素電極との間の領域に開口を有する、第3のレジストマスクを形成し、
     前記第3の層及び前記対向電極を加工する際に、前記第3のレジストマスクを用いる、表示装置の作製方法。
  13.  請求項8乃至11のいずれか一において、
     前記対向電極上に、前記複数の第1の画素電極と重なる第1の部分と、前記複数の第2の画素電極と重なる第2の部分と、を離隔して有する、第3のレジストマスクを形成し、
     前記第3の層及び前記対向電極を加工する際に、前記第3のレジストマスクを用いる、表示装置の作製方法。
  14.  請求項8乃至13のいずれか一において、
     前記保護層上に、上面視における、前記複数の第1の画素電極の間の領域、及び、前記複数の第2の画素電極の間の領域に開口を有する、第4のレジストマスクを形成し、
     前記保護層を加工する際に、前記第4のレジストマスクを用いる、表示装置の作製方法。
  15.  請求項8乃至13のいずれか一において、
     前記保護層上に、前記複数の第1の画素電極の少なくとも一つ、及び、前記複数の第2の画素電極の少なくとも一つと重なる第3の部分と、前記複数の第1の画素電極の他の少なくとも一つ、及び、前記複数の第2の画素電極の他の少なくとも一つと重なる第4の部分と、を離隔して有する第4のレジストマスクを形成し、
     前記保護層を加工する際に、前記第4のレジストマスクを用いる、表示装置の作製方法。
  16.  複数の第1の発光デバイス及び複数の第2の発光デバイスを有し、
     前記第1の発光デバイスは、第1の画素電極と、前記第1の画素電極上の第1の層と、前記第1の層上の第3の層と、前記第3の層上の対向電極と、を有し、
     前記第2の発光デバイスは、第2の画素電極と、前記第2の画素電極上の第2の層と、前記第2の層上の前記第3の層と、前記第3の層上の前記対向電極と、を有し、
     前記第1の発光デバイスと前記第2の発光デバイスとは、互いに異なる色の光を発する機能を有し、
     上面視における、前記第1の画素電極と前記第2の画素電極との間の領域は、前記第3の層及び前記対向電極が設けられていない部分を有し、
     前記第3の層及び前記対向電極は、前記複数の第1の発光デバイスにわたって設けられており、
     前記第3の層及び前記対向電極は、前記複数の第2の発光デバイスにわたって設けられている、表示装置。
  17.  複数の第1の発光デバイス及び複数の第2の発光デバイスと、
     前記複数の第1の発光デバイス上、及び、前記複数の第2の発光デバイス上の、保護層と、
     前記保護層上の導電層と、を有し、
     前記第1の発光デバイスは、第1の画素電極と、前記第1の画素電極上の第1の層と、前記第1の層上の第3の層と、前記第3の層上の対向電極と、を有し、
     前記第2の発光デバイスは、第2の画素電極と、前記第2の画素電極上の第2の層と、前記第2の層上の前記第3の層と、前記第3の層上の前記対向電極と、を有し、
     前記第1の発光デバイスと前記第2の発光デバイスとは、互いに異なる色の光を発する機能を有し、
     上面視における、前記第1の画素電極と前記第2の画素電極との間の領域は、前記第3の層及び前記対向電極が設けられていない第1の部分を有し、
     前記第3の層及び前記対向電極は、前記複数の第1の発光デバイスにわたって設けられており、
     前記第3の層及び前記対向電極は、前記複数の第2の発光デバイスにわたって設けられており、
     上面視における、2つの前記第1の画素電極の間の領域、及び、2つの前記第2の画素電極の間の領域は、それぞれ、前記保護層が設けられていない第2の部分を有し、
     前記第2の部分において、前記対向電極と前記導電層とは、電気的に接続されている、表示装置。
  18.  請求項17において、
     前記第1の発光デバイスと前記第2の発光デバイスの間に、前記保護層に囲まれた空隙を有する、表示装置。
  19.  請求項17において、
     前記保護層は、前記対向電極上の第1の保護層と、前記第1の保護層上の第2の保護層と、を有し、
     前記第1の発光デバイスと前記第2の発光デバイスの間に、前記第1の保護層と前記第2の保護層とに囲まれた空隙を有する、表示装置。
  20.  請求項16乃至19のいずれか一に記載の表示装置と、
     コネクタ及び集積回路のうち少なくとも一方と、を有する、表示モジュール。
  21.  請求項20に記載の表示モジュールと、
     筐体、バッテリ、カメラ、スピーカ、及びマイクのうち少なくとも一つと、を有する、電子機器。
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