WO2022248971A1 - 表示装置、及び表示装置の作製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図2A乃至図2Cは、表示装置の構成例を示す図である。
図3A及び図3Bは、表示装置の構成例を示す図である。
図4A及び図4Bは、表示装置の構成例を示す図である。
図5A及び図5Bは、表示装置の構成例を示す図である。
図6A及び図6Bは、表示装置の構成例を示す図である。
図7A及び図7Bは、表示装置の構成例を示す図である。
図8A乃至図8Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図9A乃至図9Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図10A乃至図10Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図11A乃至図11Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図12A乃至図12Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図13A乃至図13Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図14A乃至図14Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図15A乃至図15Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図16A乃至図16Cは、表示装置の作製方法例を示す図である。
図17は、表示装置の構成例を示す図である。
図18Aは、表示装置の構成例を示す図である。図18Bは、トランジスタの構成例を示す図である。
図19は、表示装置の構成例を示す図である。
図20A及び図20Bは、表示装置の構成例を示す図である。
図21は、表示装置の構成例を示す図である。
図22は、表示装置の構成例を示す図である。
図23は、表示装置の構成例を示す図である。
図24は、表示装置の構成例を示す図である。
図25は、表示装置の構成例を示す図である。
図26A、図26B及び図26Dは、表示装置の例を示す断面図である。図26C、図26Eは、画像の例を示す図である。図26F乃至図26Hは、画素の例を示す上面図である。
図27A及び図27Bは、表示装置の一例を示す断面図である。
図28A及び図28Bは、表示装置の一例を示す断面図である。
図29A乃至図29Eは、表示装置の一例を示す断面図である。
図30A乃至図30Cは、画素の例を示す図である。図30D及び図30Eは、画素の回路図の例を示す図である。
図31A乃至図31Jは、表示装置の構成例を示す図である。
図32A及び図32Bは、電子機器の一例を示す図である。
図33A乃至図33Dは、電子機器の一例を示す図である。
図34A乃至図34Fは、電子機器の一例を示す図である。
図35A乃至図35Fは、電子機器の一例を示す図である。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例、及び表示装置の作製方法例について説明する。
図1Aに、表示装置100の上面概略図を示す。また、図1B、図1Cはそれぞれ、図1A中の一点鎖線A1−A2、一点鎖線C1−C2に対応する断面概略図である。表示装置100は、複数の画素103がマトリクス状に配置された表示部を有する。
図5A及び図5Bは、それぞれ図3A、図3Bの変形例である。図5A、図5Bでは、画素電極の端部を覆う絶縁層131が設けられる場合の例を示している。
以下では、より具体的な構成例について説明する。
以下では、本発明の一態様の表示装置の作製方法の一例について、図面を参照して説明する。ここでは、上記図7Aで示した表示装置を例に挙げて説明する。図8A乃至図12Cは、以下で例示する表示装置の作製方法例の、各工程における断面概略図である。また図8A等では、右側に接続部130及びその近傍における断面概略図を合わせて示している。
基板101としては、少なくとも後の熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有する基板を用いることができる。基板101として、絶縁性基板を用いる場合には、ガラス基板、石英基板、サファイア基板、セラミックス基板、有機樹脂基板などを用いることができる。また、シリコン、炭化シリコンなどを材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半導体基板、SOI(Silicon On Insulator)基板などの半導体基板を用いることができる。
絶縁層105上に導電層161となる導電膜を成膜する。このとき絶縁層105の開口に起因して、導電膜には凹部が形成される。
続いて、画素電極111及び接続電極111Cを覆って、有機膜112fを成膜する(図8B)。有機膜112fは、後の工程で有機層112に加工される膜であり、上述の有機層112に適用可能な材料を用いればよい。有機膜112fは、好ましくは真空蒸着法により成膜することができる。なお、これに限られず、スパッタリング法、またはインクジェット法等により成膜することもできる。また、上述した成膜方法を適宜用いることができる。
続いて、有機膜112fを覆って犠牲膜144を成膜する。なお、本明細書等において、犠牲膜をマスク膜と呼称してもよい。
続いて、犠牲膜144上に、犠牲膜146を成膜する(図8C)。
続いて、犠牲膜146上であって、画素電極111R、画素電極111G、及び画素電極111Bとそれぞれ重なる位置に、レジストマスク143を形成する(図9A)。このとき、画素電極111S及び接続電極111Cと重なる位置にはレジストマスクを形成しない。
続いて、犠牲膜146の、レジストマスク143に覆われない一部をエッチングにより除去し、島状の犠牲層147を形成する。
続いて、レジストマスク143を除去する。
続いて、犠牲層147をハードマスクとして用いて、犠牲膜144の一部をエッチングにより除去し、島状の犠牲層145を形成する(図9B)。
続いて、犠牲層145に覆われない有機膜112fの一部をエッチングにより除去し、島状の、有機層112R、有機層112G、有機層112Bを形成する(図9C)。また、各有機層112の間にスリット120が形成される。このとき同時に、画素電極111S及び接続電極111Cの上面が露出する。
続いて、画素電極111及び接続電極111Cを覆って、有機膜155fを成膜する(図10A)。有機膜155fは、後の工程で有機層155に加工される膜であり、上述の有機層155に適用可能な材料を用いればよい。有機膜155fは、好ましくは真空蒸着法により成膜することができる。なお、これに限られず、スパッタリング法、またはインクジェット法等により成膜することもできる。また、上述した成膜方法を適宜用いることができる。
続いて、有機膜155fを覆って犠牲膜174を成膜する。
続いて、犠牲膜174上に、犠牲膜176を成膜する(図10B)。
続いて、犠牲膜176上であって、画素電極111Sと重なる位置に、レジストマスク173を形成する(図10C)。このとき、画素電極111R、111G、111B、及び接続電極111Cと重なる位置にはレジストマスクを形成しない。
続いて、犠牲膜176の、レジストマスク173に覆われない一部をエッチングにより除去し、島状の犠牲層177を形成する。
続いて、レジストマスク173を除去する。レジストマスク173の除去は、レジストマスク143の除去と同様の方法で行うことができる。
続いて、犠牲層177をハードマスクとして用いて、犠牲膜174の一部をエッチングにより除去し、島状の犠牲層175を形成する(図11A)。
続いて、犠牲層175に覆われない有機膜155fの一部をエッチングにより除去し、島状の有機層155を形成する(図11B)。また、有機層155と有機層112の間にスリット120が形成される。このとき同時に犠牲層147及び接続電極111Cの上面が露出する。
続いて、犠牲層147及び犠牲層177を除去し、犠牲層145及び犠牲層175の上面を露出させる(図11C)。このとき、犠牲層145及び犠牲層175は残したままとしておくことが好ましい。なお、この時点で犠牲層147及び犠牲層177を除去しない構成にしてもよい。
続いて、犠牲層145、犠牲層175、及びスリット120を覆って、絶縁膜125fを成膜する。
続いて、スリット120と重なる領域に、樹脂層126を形成する(図12A)。樹脂層126は、樹脂層163と同様の方法により形成することができる。例えば、感光性の樹脂を形成した後に、露光及び現像を行うことで、樹脂層126を形成することができる。全体に樹脂を形成した後に、アッシングなどにより樹脂の一部をエッチングすることで、樹脂層126を形成してもよい。
続いて、絶縁膜125f、犠牲層145、及び犠牲層175について、樹脂層126に覆われない部分をエッチングにより除去し、有機層112及び有機層155の上面を露出させる。これにより、樹脂層126に覆われる領域に、絶縁層125と、犠牲層145または犠牲層175が形成される(図12B)。
続いて、有機層112、有機層155、絶縁層125、犠牲層145、犠牲層175、及び樹脂層126等を覆って有機層114を成膜する。
続いて、有機層114を覆って共通電極113を形成する。
続いて、共通電極113上に、保護層121を形成する(図12C)。保護層121に用いる無機絶縁膜の成膜には、スパッタリング法、PECVD法、またはALD法を用いることが好ましい。特にALD法は、段差被覆性に優れ、ピンホールなどの欠陥が生じにくいため、好ましい。また、有機絶縁膜の成膜には、インクジェット法を用いると、所望のエリアに均一な膜を形成できるため好ましい。
続いて、樹脂層122を用いて、保護層121上に、基板102を貼り合わせる。ここで、基板102に、着色層129R、129G、129Bが設けられており、着色層129R、129G、129Bが、画素電極111R、111G、111Bと重畳するように貼り合わせを行う。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置の構成例について説明する。ここでは画像を表示可能な表示装置として説明するが、発光素子を光源として用いることで、表示装置として使用することができる。
図17に、表示装置400の斜視図を示し、図18Aに、表示装置400の断面図を示す。
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20乃至図25を用いて説明する。
図20Aに、表示モジュール1280の斜視図を示す。表示モジュール1280は、表示装置100Cと、FPC1290と、を有する。なお、表示モジュール1280が有する表示装置は表示装置100Cに限られず、後述する表示装置100D乃至表示装置100Gのいずれかであってもよい。
図21に示す表示装置100Cは、基板1301、副画素103R、103G、103S、容量1240、及び、トランジスタ1310を有する。副画素103Rは発光素子110Rおよび着色層129Rを有し、副画素103Gは発光素子110Gおよび着色層129Gを有し、副画素103Sは受光素子110Sを有する。なお、図21では、副画素103Bを表示していないが、副画素103Bは、副画素103R、及び副画素103Gと同様の構成で設けることができる。
図22に示す表示装置100Dは、トランジスタの構成が異なる点で、表示装置100Cと主に相違する。なお、表示装置100Cと同様の部分については説明を省略することがある。
図23に示す表示装置100Eは、基板1301にチャネルが形成されるトランジスタ1310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1320とが積層された構成を有する。なお、表示装置100C、100Dと同様の部分については説明を省略することがある。
図24に示す表示装置100Fは、それぞれ半導体基板にチャネルが形成されるトランジスタ1310Aと、トランジスタ1310Bとが積層された構成を有する。
図24では、導電層1341と導電層1342の接合にCu−Cu直接接合技術を用いる例について示したが、本発明はこれに限られるものではない。図25に示すように、表示装置100Gにおいて、導電層1341と導電層1342を、バンプ1347を介して接合する構成にしてもよい。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置について説明する。
図26Aに、表示パネル200の模式図を示す。表示パネル200は、基板201、基板202、受光素子212、発光素子211R、発光素子211G、発光素子211B、機能層203等を有する。
本実施の形態では、本発明の一態様の表示装置に適用することができる発光素子の構成例、及び受光素子の構成例について図27乃至図29を用いて説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様の受光デバイス等を有する表示装置の例について説明する。
本実施の形態では、高精細な表示装置について説明する。
VR向け、AR向けなどの装着型の電子機器では、視差を用いることで3D画像を提供することができる。その場合、右目用の画像を右目の視界内に、左目用の画像を左目の視界内に、それぞれ表示する必要がある。ここで、表示装置の表示部の形状として、横長の矩形形状としてもよいが、右目及び左目の視界の外側設けられる画素は、表示に寄与しないため、当該画素には常に黒色が表示されることとなる。
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。
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(poly crystal)等が挙げられる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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32乃至図35を用いて説明する。
Claims (14)
- 第1の発光素子と、受光素子と、第1の着色層と、を有し、
前記第1の発光素子は、第1の画素電極と、前記第1の画素電極上の第1の有機層と、前記第1の有機層上の共通電極と、を有し、
前記受光素子は、第2の画素電極と、前記第2の画素電極上の第2の有機層と、前記第2の有機層上の前記共通電極と、を有し、
前記第1の有機層は、第1の発光層を含み、
前記第2の有機層は、光電変換層を含み、
前記第1の着色層は、前記第1の発光素子に重畳して配置され、
前記光電変換層は、前記第1の着色層が透過する光の波長域に感度を有する、
表示装置。 - 請求項1において、
前記第1の有機層と、前記第2の有機層との間の距離が8μm以下の領域を有する、
表示装置。 - 請求項1または請求項2において、
樹脂層を有し、
前記樹脂層は、前記第1の発光素子と、前記受光素子との間の領域に位置し、
前記第1の有機層の側面と、前記第2の有機層の側面とは、前記樹脂層を挟んで対向する、
表示装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
絶縁層を有し、
前記絶縁層は、前記第1の発光素子と、前記受光素子との間に位置し、
前記絶縁層は、前記第1の有機層の側面、及び前記第2の有機層の側面に接する、
表示装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
第2の発光素子と、第2の着色層と、を有し、
前記第2の発光素子は、第3の画素電極と、前記第3の画素電極上の第3の有機層と、前記第3の有機層上の前記共通電極と、を有し、
前記第3の有機層は、第2の発光層を含み、
前記第2の着色層は、前記第2の発光素子に重畳して配置され、
前記第2の着色層は、前記第1の着色層とは透過する光の波長域が異なる、
表示装置。 - 請求項5において、
前記第1の発光層は、前記第2の発光層と、同一の材料を有する、
表示装置。 - 請求項5において、
前記第1の有機層は、前記第1の画素電極上の第1の発光ユニットと、前記第1の発光ユニット上の第1の電荷発生層と、前記第1の電荷発生層上の第2の発光ユニットと、を有し、
前記第3の有機層は、前記第3の画素電極上の第3の発光ユニットと、前記第3の発光ユニット上の第2の電荷発生層と、前記第2の電荷発生層上の第4の発光ユニットと、を有する、
表示装置。 - 請求項7において、
前記第1の発光ユニットは、前記第3の発光ユニットと、同一の材料を有し、
前記第1の電荷発生層は、前記第2の電荷発生層と、同一の材料を有し、
前記第2の発光ユニットは、前記第4の発光ユニットと、同一の材料を有する、
表示装置。 - 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、及び前記第2の画素電極を覆って、第1の有機膜を成膜し、
前記第1の有機膜上に第1の犠牲膜を成膜し、
前記第1の犠牲膜上に、前記第1の画素電極に重畳して、第1のレジストマスクを形成し、
前記第1のレジストマスクを用いて、前記第1の犠牲膜を島状の第1の犠牲層に加工し、
前記第1の犠牲層をマスクとして、前記第1の有機膜を島状の第1の有機層に加工し、
前記第1の有機層、及び前記第2の画素電極を覆って、第2の有機膜を成膜し、
前記第2の有機膜上に第2の犠牲膜を成膜し、
前記第2の犠牲膜上に、前記第2の画素電極に重畳して、第2のレジストマスクを形成し、
前記第2のレジストマスクを用いて、前記第2の犠牲膜を島状の第2の犠牲層に加工し、
前記第2の犠牲層をマスクとして、前記第2の有機膜を島状の第2の有機層に加工し、
前記第1の有機層上に重畳して、着色層を配置し、
前記第1の有機層は、発光性の有機化合物を含み、
前記第2の有機層は、光電変換材料を含む、
表示装置の作製方法。 - 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、及び前記第2の画素電極を覆って、第1の有機膜を成膜し、
前記第1の有機膜上に第1の犠牲膜を成膜し、
前記第1の犠牲膜上に、前記第1の画素電極に重畳して、第1のレジストマスクを形成し、
前記第1のレジストマスクを用いて、前記第1の犠牲膜を島状の第1の犠牲層に加工し、
前記第1の犠牲層をマスクとして、前記第1の有機膜を島状の第1の有機層に加工し、
前記第1の有機層、及び前記第2の画素電極を覆って、第2の有機膜を成膜し、
前記第2の有機膜上に第2の犠牲膜を成膜し、
前記第2の犠牲膜上に、前記第2の画素電極に重畳して、第2のレジストマスクを形成し、
前記第2のレジストマスクを用いて、前記第2の犠牲膜を島状の第2の犠牲層に加工し、
前記第2の犠牲層をマスクとして、前記第2の有機膜を島状の第2の有機層に加工し、
前記第2の有機層上に重畳して、着色層を配置し、
前記第1の有機層は、光電変換材料を含み、
前記第2の有機層は、発光性の有機化合物を含む、
表示装置の作製方法。 - 請求項9または請求項10において、
前記第2の有機層の形成後、前記第1の有機層、及び前記第2の有機層を覆って絶縁膜を成膜する、
表示装置の作製方法。 - 請求項11において、
前記絶縁膜を、原子層堆積法を用いて成膜する、
表示装置の作製方法。 - 請求項11または請求項12において、
前記第1の有機層と前記第2の有機層の間の領域において、前記絶縁膜の上に樹脂層を形成する、
表示装置の作製方法。 - 請求項13において、
前記樹脂層として、感光性の有機樹脂を用いる、
表示装置の作製方法。
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