KR20230121739A - 표시 장치 및 표시 장치의 제작 방법 - Google Patents
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Abstract
고정세(高精細)의 표시 장치를 제공한다. 제 1 도전체와, 제 1 도전체 위의 제 1 절연체와, 제 1 절연체의 개구의 내부에 제공되는 제 2 도전체와, 제 2 도전체의 상면 및 제 1 절연체의 상면과 접촉하는 제 1 발광층과, 제 1 발광층의 상면과 접촉하는 제 3 도전체를 갖는 표시 장치이다.
Description
본 발명의 일 형태는 표시 장치 및 표시 모듈에 관한 것이다. 본 발명의 일 형태는 표시 장치의 제작 방법에 관한 것이다.
또한 본 발명의 일 형태는 상기 기술분야에 한정되지 않는다. 본 명세서 등에 개시(開示)되는 본 발명의 일 형태의 기술분야로서는 반도체 장치, 표시 장치, 발광 장치, 축전 장치, 기억 장치, 전자 기기, 조명 장치, 입력 장치, 입출력 장치, 이들의 구동 방법, 또는 이들의 제조 방법을 일례로 들 수 있다. 또한 본 명세서 등에서 반도체 장치란, 반도체 특성을 이용함으로써 기능할 수 있는 장치 전반을 가리키는 것으로 한다.
근년, 디스플레이 패널의 고정세(高精細)화가 요구되고 있다. 고정세의 디스플레이 패널이 요구되는 기기로서 예를 들어 가상 현실(VR: Virtual Reality)용 기기, 증강 현실(AR: Augmented Reality)용 기기, 대체 현실(SR: Substitutional Reality)용 기기, 또는 혼합 현실(MR: Mixed Reality)용 기기가 근년 활발하게 개발되고 있다.
또한 디스플레이 패널에 적용할 수 있는 표시 장치로서 대표적으로는 액정 표시 장치, 유기 EL(Electro Luminescence) 소자, 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode) 등의 발광 소자를 갖는 발광 장치, 전기 영동 방식 등에 의하여 표시를 수행하는 전자 종이 등을 들 수 있다.
예를 들어 유기 EL 소자의 기본적인 구성은, 한 쌍의 전극 사이에 발광성 유기 화합물을 포함하는 층을 끼운 것이다. 이 소자에 전압을 인가함으로써 발광성 유기 화합물로부터 발광을 얻을 수 있다. 이러한 유기 EL 소자가 적용된 표시 장치에서는 액정 표시 장치 등에서 필요한 백라이트가 불필요하기 때문에, 얇고, 가볍고, 콘트라스트가 높고, 소비 전력이 낮은 표시 장치를 실현할 수 있다. 예를 들어 유기 EL 소자를 사용한 표시 장치의 일례가 특허문헌 1에 기재되어 있다.
예를 들어 상술한 VR용, AR용, SR용, 또는 MR용의 장착형 기기에서는 눈과 디스플레이 패널 사이에 초점 조정용 렌즈를 제공할 필요가 있다. 상기 렌즈에 의하여 화면의 일부가 확대되기 때문에, 디스플레이 패널의 정세도가 낮으면 현실감 및 몰입감이 떨어지는 등의 문제가 있다.
또한 디스플레이 패널에는 높은 색 재현성이 요구된다. 특히 상술한 VR용 기기, AR용 기기, SR용 기기, 또는 MR용 기기에 색 재현성이 높은 디스플레이 패널을 사용함으로써, 현실의 물체 색에 가까운 표시를 수행할 수 있어, 현실감 및 몰입감을 높일 수 있다.
본 발명의 일 형태는 정세도가 매우 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 높은 색 재현성이 실현된 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 고휘도의 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 본 발명의 일 형태는 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다. 또한 본 발명의 일 형태는 상술한 표시 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것을 과제 중 하나로 한다.
또한 이들 과제의 기재는 다른 과제의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 과제 모두를 해결할 필요는 없는 것으로 한다. 또한 이들 이외의 과제를 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 추출할 수 있다.
본 발명의 일 형태는 제 1 도전체를 형성하고, 제 1 도전체 위에 제 1 절연체를 형성하고, 제 1 도전체에 도달하는 개구를 제 1 절연체에 제공하고, 제 2 도전체를 개구의 내부와 제 1 절연체 위에 성막하고, 제 1 절연체의 상면이 노출되도록 제 2 도전체의 일부를 제거하여 제 3 도전체를 형성하고, 제 3 도전체 위 및 제 1 절연체 위에 제 1 발광층을 형성하고, 제 1 발광층 위에 제 4 도전체를 성막하고, 제 4 도전체의 일부를 제거하여 제 5 도전체를 형성하는 표시 장치의 제작 방법이다.
또한 상기 구성에 있어서, 제 2 도전체는 개구의 내부와 접촉하는 제 1 영역과, 제 1 절연체와 접촉하는 제 2 영역을 갖는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 제 4 도전체 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 레지스트 마스크를 사용한 에칭에 의하여 제 5 도전체를 형성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 화학적 기계 연마를 사용하여 제 1 절연체의 상면이 노출되도록 제 2 도전체의 일부를 제거함으로써 제 3 도전체를 형성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 제 3 도전체의 상면과 제 1 절연체의 상면은 실질적으로 일치하는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 제 3 도전체는 가시광을 반사하는 기능을 갖고, 제 5 도전체는 가시광을 투과시키는 기능을 갖는 것이 바람직하다.
또는 본 발명의 일 형태는 제 1 도전체, 제 2 도전체, 및 제 3 도전체를 형성하고, 제 1 절연체를 제 1 도전체 위, 제 2 도전체 위, 및 제 3 도전체 위에 형성하고, 제 1 도전체에 도달하는 제 1 개구와, 제 2 도전체에 도달하는 제 2 개구와, 제 3 도전체에 도달하는 제 3 개구를 제 1 절연체에 제공하고, 제 4 도전체를 제 1 개구의 내부와, 제 2 개구의 내부와, 제 3 개구의 내부와, 제 1 절연체 위에 성막하고, 제 1 절연체의 상면이 노출되도록 제 4 도전체의 일부를 제거하여, 제 1 도전체 위의 제 5 도전체와, 제 2 도전체 위의 제 6 도전체와, 제 3 도전체 위의 제 7 도전체를 형성하고, 제 1 발광층을 제 5 도전체 위, 제 6 도전체 위, 제 7 도전체 위, 및 제 1 절연체 위에 형성하고, 제 1 발광층의 일부를 제거하여 제 5 도전체 위의 제 2 발광층을 형성하고, 제 3 발광층을 제 5 도전체 위, 제 6 도전체 위, 제 7 도전체 위, 제 1 절연체 위, 및 제 2 발광층 위에 형성하고, 제 3 발광층의 일부를 제거하여 제 6 도전체 위의 제 4 발광층을 형성하고, 제 5 발광층을 제 5 도전체 위, 제 6 도전체 위, 제 7 도전체 위, 제 1 절연체 위, 제 2 발광층 위, 및 제 4 발광층 위에 형성하고, 제 5 발광층의 일부를 제거하여 제 7 도전체 위의 제 6 발광층을 형성하는 표시 장치의 제작 방법이다.
또한 상기 구성에 있어서, 제 2 발광층은 청색의 발광을 나타내는 발광 물질을 갖고, 제 4 발광층은 녹색의 발광을 나타내는 발광 물질을 갖고, 제 6 발광층은 적색의 발광을 나타내는 발광 물질을 갖는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 제 1 발광층 위에 제 1 레지스트 마스크를 형성하고, 제 1 레지스트 마스크를 사용한 에칭에 의하여 제 2 발광층을 형성하고, 제 3 발광층 위에 제 2 레지스트 마스크를 형성하고, 제 2 레지스트 마스크를 사용한 에칭에 의하여 제 4 발광층을 형성하고, 제 5 발광층 위에 제 3 레지스트 마스크를 형성하고, 제 3 레지스트 마스크를 사용한 에칭에 의하여 제 6 발광층을 형성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 화학적 기계 연마를 사용하여 제 1 절연체의 상면이 노출되도록 제 4 도전체의 일부를 제거함으로써 제 5 도전체, 제 6 도전체, 및 제 7 도전체를 형성하는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 제 5 도전체의 상면의 높이, 제 6 도전체의 상면의 높이, 제 7 도전체의 상면의 높이, 및 제 1 절연체의 상면의 높이는 실질적으로 일치하는 것이 바람직하다.
또는 본 발명의 일 형태는 제 1 도전체와, 제 1 도전체 위의 제 1 절연체와, 제 1 절연체의 개구의 내부에 제공되는 제 2 도전체와, 제 2 도전체의 상면 및 제 1 절연체의 상면과 접촉하는 제 1 발광층과, 제 1 발광층의 상면과 접촉하는 제 3 도전체를 갖는 표시 장치이다.
또한 상기 구성에 있어서, 제 1 도전체와 제 2 도전체는 전기적으로 접속되는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 제 2 도전체는 개구의 측벽과 접촉하는 영역을 갖는 것이 바람직하다.
또한 상기 구성에 있어서, 제 2 도전체의 상면의 높이와 제 1 절연체의 상면의 높이는 실질적으로 일치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에 의하여 정세도가 매우 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 높은 색 재현성이 실현된 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 고휘도의 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 신뢰성이 높은 표시 장치를 제공할 수 있다. 또는 상술한 표시 장치를 제조하는 방법을 제공할 수 있다.
또한 이들 효과의 기재는 다른 효과의 존재를 방해하는 것은 아니다. 또한 본 발명의 일 형태는 이들 효과 모두를 반드시 가질 필요는 없다. 또한 이들 이외의 효과를 명세서, 도면, 청구항 등의 기재로부터 추출할 수 있다.
도 1의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 4의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 설명하는 도면이다.
도 5의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 제작 방법예를 설명하는 도면이다.
도 6의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 제작 방법예를 설명하는 도면이다.
도 7은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 8은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 9는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 10은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 표시 모듈의 구성예를 도시한 나타낸 도면이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 13의 (A) 및 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 회로도이다. 도 13의 (B)는 표시 장치의 동작예를 나타낸 타이밍 차트이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 구성예를 도시한 도면이다.
도 15의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 구성예를 도시한 도면이다.
도 16의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 17은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 18은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 19는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 20은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 2의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 3의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 4의 (A) 내지 (D)는 표시 장치의 구성예를 설명하는 도면이다.
도 5의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 제작 방법예를 설명하는 도면이다.
도 6의 (A) 내지 (E)는 표시 장치의 제작 방법예를 설명하는 도면이다.
도 7은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 8은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 9는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 10은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 11의 (A) 및 (B)는 표시 모듈의 구성예를 도시한 나타낸 도면이다.
도 12의 (A) 및 (B)는 표시 장치의 일례를 나타낸 회로도이다.
도 13의 (A) 및 (C)는 표시 장치의 일례를 나타낸 회로도이다. 도 13의 (B)는 표시 장치의 동작예를 나타낸 타이밍 차트이다.
도 14의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 구성예를 도시한 도면이다.
도 15의 (A) 및 (B)는 전자 기기의 구성예를 도시한 도면이다.
도 16의 (A) 내지 (C)는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 17은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 18은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 19는 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
도 20은 표시 장치의 구성예를 도시한 도면이다.
이하에서, 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 다만, 실시형태는 많은 상이한 형태로 실시할 수 있고, 취지 및 그 범위에서 벗어남이 없이 그 형태 및 자세한 사항을 다양하게 변경할 수 있다는 것은 통상의 기술자라면 용이하게 이해할 수 있다. 따라서 본 발명은 이하의 실시형태의 기재 내용에 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한 이하에서 설명하는 발명의 구성에서, 동일한 부분 또는 같은 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 상이한 도면 사이에서 공통적으로 사용하고, 이의 반복적인 설명은 생략한다. 또한 같은 기능을 갖는 부분을 가리키는 경우에는 해치 패턴을 동일하게 하고, 특별히 부호를 붙이지 않는 경우가 있다.
또한 본 명세서에서 설명하는 각 도면에서 각 구성 요소의 크기, 층의 두께, 또는 영역은 명료화를 위하여 과장되어 있는 경우가 있다. 따라서 반드시 그 스케일에 한정되는 것은 아니다.
또한 본 명세서 등에서의 '제 1', '제 2' 등의 서수사는 구성 요소의 혼동을 피하기 위하여 붙이는 것이며, 수적으로 한정하는 것은 아니다.
본 명세서 등에서 메탈 마스크 또는 FMM(파인 메탈 마스크, 고정세의 메탈 마스크)을 사용하여 제작된 디바이스를 MM(메탈 마스크) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에서 메탈 마스크 또는 FMM을 사용하지 않고 제작된 디바이스를 MML(메탈 마스크 리스) 구조의 디바이스라고 부르는 경우가 있다.
또한 본 명세서 등에 있어서, 각 색의 발광 디바이스(여기서는 청색(B), 녹색(G), 및 적색(R))에서 발광층을 구분하여 형성하는 구조 또는 발광층을 구분하여 도포하는 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 부르는 경우가 있다. 또한 본 명세서 등에 있어서, 백색광을 발할 수 있는 발광 디바이스를 백색 발광 디바이스라고 부르는 경우가 있다. 또한 백색 발광 디바이스는 착색층(예를 들어 컬러 필터)과 조합함으로써, 풀 컬러 표시의 발광 디바이스로 할 수 있다.
또한 발광 디바이스는 싱글 구조와 탠덤 구조로 크게 나눌 수 있다. 싱글 구조의 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 하나의 발광 유닛을 갖고, 상기 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 백색 발광을 얻기 위해서는 2개 이상의 발광층 각각의 발광이 보색 관계가 되는 발광층을 선택하면 좋다. 예를 들어 제 1 발광층의 발광색과 제 2 발광층의 발광색을 보색 관계가 되도록 함으로써, 발광 디바이스 전체로서 백색을 발광하는 구성을 얻을 수 있다. 또한 발광층을 3개 이상 갖는 발광 디바이스의 경우도 마찬가지이다.
탠덤 구조의 디바이스는 한 쌍의 전극 사이에 2개 이상의 복수의 발광 유닛을 갖고, 각 발광 유닛은 하나 이상의 발광층을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 백색 발광을 얻기 위해서는 복수의 발광 유닛의 발광층으로부터의 광을 합성시켜 백색 발광이 얻어지는 구성으로 하면 좋다. 또한 백색 발광이 얻어지는 구성에 대해서는, 싱글 구조의 구성과 마찬가지이다. 또한 탠덤 구조의 디바이스에 있어서, 복수의 발광 유닛 사이에는, 전하 발생층 등의 중간층을 제공하는 것이 바람직하다.
또한 상술한 백색 발광 디바이스(싱글 구조 또는 탠덤 구조)와, SBS 구조의 발광 디바이스를 비교한 경우, SBS 구조의 발광 디바이스는 백색 발광 디바이스보다 소비 전력을 낮출 수 있다. 소비 전력을 낮게 하고자 하는 경우에는, SBS 구조의 발광 디바이스를 사용하는 것이 바람직하다. 한편으로 백색 발광 디바이스는 제조 공정이 SBS 구조의 발광 디바이스보다 간단하기 때문에 제조 비용을 낮출 수 있거나 제조 수율을 높일 수 있어 적합하다.
(실시형태 1)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치 및 표시 장치의 제작 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 상이한 색의 광을 나타내는 발광 소자(발광 디바이스라고도 함)를 갖는다. 발광 소자는 하부 전극과, 상부 전극과, 이들 사이에 발광층(발광성 화합물을 포함하는 층이라고도 함)을 갖는다. 발광 소자로서는 유기 EL 소자, 무기 EL 소자 등의 전계 발광 소자를 사용하는 것이 바람직하다. 그 이외에는 발광 다이오드(LED)를 사용하여도 좋다.
EL 소자로서는 OLED(Organic Light Emitting Diode) 또는 QLED(Quantum-dot Light Emitting Diode) 등을 사용할 수 있다. EL 소자가 갖는 발광성 화합물(발광 물질이라고도 함)로서는 형광을 발하는 물질(형광 재료), 인광을 발하는 물질(인광 재료), 무기 화합물(퀀텀닷(quantum dot) 재료 등), 열 활성화 지연 형광을 나타내는 물질(열 활성화 지연 형광(Thermally activated delayed fluorescence: TADF) 재료) 등을 들 수 있다.
발광 물질로서는 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 발광색을 나타내는 물질을 적절히 사용한다. 또한 근적외광을 발하는 물질을 사용하여도 좋다.
발광층은 발광 물질(게스트 재료)에 더하여 1종류 또는 복수 종류의 화합물(호스트 재료, 어시스트 재료)을 가져도 좋다. 호스트 재료, 어시스트 재료로서는 발광 물질(게스트 재료)의 에너지 갭보다 큰 에너지 갭을 갖는 물질을 1종류 또는 복수 종류 선택하여 사용할 수 있다. 호스트 재료, 어시스트 재료로서는 들뜬 복합체를 형성하는 화합물을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 들뜬 복합체를 효율적으로 형성하기 위해서는 정공을 받기 쉬운 화합물(정공 수송성 재료)과 전자를 받기 쉬운 화합물(전자 수송성 재료)을 조합하는 것이 특히 바람직하다.
발광 소자에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 한쪽을 사용할 수도 있고, 무기 화합물(퀀텀닷 재료 등)을 포함하여도 좋다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 상이한 색의 발광 소자를 매우 높은 정밀도로 구분하여 형성할 수 있다. 그러므로 종래의 표시 장치보다 정세도가 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 예를 들어 하나 이상의 발광 소자를 갖는 화소가 2000ppi 이상이고, 바람직하게는 3000ppi 이상이고, 더 바람직하게는 5000ppi 이상이고, 더욱 바람직하게는 6000ppi 이상이고, 20000ppi 이하 또는 30000ppi 이하의 정세도로 배치되는, 정세도가 매우 높은 표시 장치인 것이 바람직하다.
이하에서는 더 구체적인 구성예 및 제작 방법예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
[구성예 1]
도 1의 (A)는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 설명하는 단면 개략도이다. 표시 장치(100A)는 발광 소자(120R), 발광 소자(120G), 및 발광 소자(120B)를 갖는다. 발광 소자(120R)는 적색을 나타내는 발광 소자이고, 발광 소자(120G)는 녹색을 나타내는 발광 소자이고, 발광 소자(120B)는 청색을 나타내는 발광 소자이다.
또한 이하에서, 발광 소자(120R), 발광 소자(120G), 및 발광 소자(120B)에 공통된 사항을 설명하는 경우에는 부호에 부가하는 기호를 생략하여 발광 소자(120)라고 표기하여 설명하는 경우가 있다. 또한 후술하는 EL층(115R), EL층(115G), 및 EL층(115B)도 마찬가지로 EL층(115)이라고 표기하여 설명하는 경우가 있다. EL층(115R)은 발광 소자(120R)에 포함된다. 마찬가지로 EL층(115G)은 발광 소자(120G)에 포함되고, EL층(115B)은 발광 소자(120B)에 포함된다. 또한 후술하는 도전층(114R), 도전층(114G), 및 도전층(114B)도 마찬가지로 도전층(114)이라고 표기하여 설명하는 경우가 있다. 도전층(114R)은 발광 소자(120R)에 포함된다. 마찬가지로 도전층(114G)은 발광 소자(120G)에 포함되고, 도전층(114B)은 발광 소자(120B)에 포함된다.
발광 소자(120)는 하부 전극으로서 기능하는 도전층(111), EL층(115), 상부 전극으로서 기능하는 도전층(116)을 갖는다. 도전층(111)은 가시광에 대하여 반사성을 갖는다. 도전층(116)은 가시광에 대하여 투과성 및 반사성을 갖는다. EL층(115)은 발광성 화합물을 포함한다. EL층(115)은 발광 소자(120)가 갖는 발광층을 적어도 갖는다.
도전층(116)은 가시광에 대하여 투과성 및 반사성을 갖는다.
발광 소자(120)로서는, 도전층(111)과 도전층(116) 사이에 전위차를 공급함으로써 EL층(115)을 흐르는 전류에 의하여 발광하는 기능을 갖는 전계 발광 소자를 사용할 수 있다. 특히 EL층(115)에 발광성 유기 화합물을 사용한 유기 EL 소자를 적용하는 것이 바람직하다. 발광 소자(120)는 예를 들어 청색, 자색, 청자색, 녹색, 황록색, 황색, 주황색, 적색 등의 광을 발하는 소자이다. 또는 예를 들어 발광 소자(120)는 발광 스펙트럼이 가시광 영역에 2개 이상의 피크를 갖는 백색광을 발하는 소자이다.
도전층(111)은 가시광에 대하여 반사성을 갖는다.
표시 장치(100A)는 반도체 회로를 갖는 기판(101)과, 기판(101) 위의 발광 소자(120)를 갖는다. 또한 도 1의 (A)에 도시된 표시 장치(100A)는 기판(101) 위의 절연층(121a)과, 절연층(121a) 위의 절연층(121b)과, 절연층(121b) 위의 발광 소자(120)를 갖는다.
기판(101)으로서는 트랜지스터 및 배선 등 중 하나 이상을 갖는 회로 기판을 사용할 수 있다. 또한 패시브 매트릭스 방식 및 세그먼트 방식을 각각 적용할 수 있는 경우에는 기판(101)으로서 유리 기판 등의 절연성 기판을 사용할 수 있다. 또한 기판(101)은 각 발광 소자를 구동하기 위한 회로(화소 회로라고도 함) 및 상기 화소 회로를 구동하기 위한 구동 회로로서 기능하는 반도체 회로 중 하나 이상이 제공된 기판이다. 기판(101)의 더 구체적인 구성예에 대해서는 후술한다.
도 1의 (A)에 도시된 표시 장치(100A)에서, 기판(101)과, 발광 소자(120)의 도전층(111)은 플러그(131)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 플러그(131)는 절연층(121a)에 제공된 개구 내에 매립되도록 형성되어 있다. 도전층(111)은 절연층(121b)에 제공된 개구 내에 매립되도록 형성되어 있다. 도전층(111)은 플러그(131) 위에 제공된다. 도전층(111)과 플러그(131)는 전기적으로 접속된다. 또한 도전층(111)은 플러그(131)의 상면과 접촉하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에 있어서, 발광 소자의 하부 전극으로서 기능하는 도전층을 절연층의 개구 내에 매립하도록 형성함으로써, 평탄한 면에 EL층을 형성할 수 있다.
도전층을 절연층 위에 형성하는 경우에는 도전층에 기인하는 요철이 생긴다. 이러한 경우에 도전층의 단부를 피복하면 EL층의 막 두께가 얇아질 가능성이 있다.
EL층의 피복 막 두께가 얇아지면, 발광 소자의 상부 전극과 하부 전극 사이에 단락이 일어나, 표시 장치의 수율이 저하될 우려가 있다. 도전층의 단부를 덮는 절연체(뱅크, 격벽, 장벽, 제방 등이라고 불리는 경우가 있음)를 제공함으로써, 이러한 단락을 억제할 수 있다.
그러나 인접한 발광 소자 사이에 상기 절연체를 제공함으로써, 인접한 발광 소자들 간의 거리가 길어져, 미세화가 어려운 경우가 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치는 평탄한 면에 EL층을 형성할 수 있기 때문에, 도전층의 단부를 덮는 절연체를 제공하지 않는 구성으로 할 수 있다.
또한 도전층의 단차에 의하여 생기는 오목부에 에칭의 잔류물이 퇴적하는 경우가 있다. 이러한 잔류물은 단락 등의 불량을 초래할 우려가 있어, 표시 장치의 수율 저하를 초래하는 경우가 있다. 본 발명의 일 형태의 표시 장치의 구성을 사용함으로써, 발광 소자의 제작 공정에서 EL층의 가공 및 상부 전극의 가공에서의 불량을 억제할 수 있다. 따라서 표시 장치의 수율을 높일 수 있다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치에 의하여 높은 수율로 미세화를 실현할 수 있다.
도 1의 (A)에 도시된 표시 장치(100A)는 인접한 상이한 색의 발광 소자 간에서 EL층(115)과 도전층(116)이 분단되어 있다. 이로써 인접한 상이한 색의 발광 소자 간에서, EL층(115)을 통하여 흐르는 누설 전류를 방지할 수 있다. 따라서 상기 누설 전류로 인하여 발생하는 발광을 억제할 수 있어, 콘트라스트가 높은 표시를 실현할 수 있다. 또한 정세도를 높인 경우에도 EL층(115)에 도전성이 높은 재료를 사용할 수 있기 때문에 재료의 선택의 폭을 넓힐 수 있어, 효율의 향상, 소비 전력의 저감, 및 신뢰성의 향상을 도모하는 것이 용이해진다.
또한 표시 장치(100A)에 있어서, EL층(115) 및 도전층(116)은 같은 색을 나타내는 화소 간에서는 분단되지 않고 연속되도록 가공되는 것이 바람직하다. 예를 들어 EL층(115) 및 도전층(116)을 스트라이프상으로 가공할 수 있다. 이로써 모든 발광 소자의 도전층(116)이 부유 상태가 되는 일 없이 소정의 전위를 인가할 수 있다.
EL층(115) 및 도전층(116)은 메탈 마스크 등의 섀도 마스크를 사용한 성막에 의하여 섬 형상의 패턴을 형성하여도 좋지만, 특히 메탈 마스크를 사용하지 않는 가공 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 이로써 매우 미세한 패턴을 형성할 수 있기 때문에 메탈 마스크를 사용한 형성법과 비교하여 정세도 및 개구율을 향상시킬 수 있다. 이러한 가공 방법으로서 대표적으로는 포토리소그래피법을 사용할 수 있다. 이 이외에는 나노 임프린트법, 샌드블라스트법 등의 형성법을 사용할 수도 있다.
도 1의 (A)에 도시된 표시 장치(100A)의 단면에서, EL층(115)의 단부는 도전층(111)의 단부보다 외측에 위치한다. EL층(115)의 단부가 도전층(111)의 단부보다 외측에 위치함으로써 도전층(111)과 도전층(116) 사이에서 일어나는 단락을 억제할 수 있다. 또한 도 1의 (A)에 도시된 표시 장치(100A)의 단면에서, 도전층(116)의 단부는 도전층(111)의 단부보다 외측에 위치한다.
또한 도 1의 (A)에 도시된 표시 장치(100A)의 단면에서, EL층(115)의 단부와 도전층(116)의 단부는 실질적으로 일치한다.
도 1의 (B)에 도시된 표시 장치(100A)는 도전층(116)이 발광 소자(120R), 발광 소자(120G), 발광 소자(120B)에 걸쳐 공통적으로 제공되어 있다. 도전층(116)은 예를 들어 공통 전위가 인가되는 전극으로서 기능한다. 공통적으로 제공함으로써 발광 소자(120)를 제작하는 절차를 삭감할 수 있어 바람직하다. 또한 각 발광 소자(120)에 제공되는 도전층(111)에는 발광 소자(120)의 발광의 광량을 제어하는 전위가 독립적으로 인가된다. 도전층(111)은 예를 들어 화소 전극으로서 기능한다.
도 1의 (B)에 도시된 표시 장치(100A)의 단면에서, 도전층(116)은 EL층(115B)의 단부, EL층(115G)의 단부, 및 EL층(115R)의 단부를 덮는다.
또한 도 1의 (C)에 도시된 바와 같이, EL층(115)의 단부가 도전층(111)의 단부와 실질적으로 일치하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 EL층(115)의 단부 중 한쪽이 도전층(111)보다 외측에 위치하고, 다른 쪽이 도전층(111)의 단부와 실질적으로 일치하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 EL층(115)의 단부가 도전층(111)의 단부보다 내측에 위치하는 경우가 있다.
[발광 소자]
발광 소자(120)에 사용할 수 있는 발광 소자로서는 자발광(自發光)이 가능한 소자를 사용할 수 있고, 전류 또는 전압에 의하여 휘도가 제어되는 소자를 그 범주에 포함한다. 예를 들어 LED, 유기 EL 소자, 무기 EL 소자 등을 사용할 수 있다. 특히 유기 EL 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
발광 소자에는 톱 이미션형, 보텀 이미션형, 듀얼 이미션형 등이 있다. 광을 추출하는 측의 전극에는 가시광을 투과시키는 도전막을 사용한다. 또한 광을 추출하지 않는 측의 전극에는 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 형태에서는, 특히 발광 소자로서 피형성면 측과 반대 측으로 광을 사출하는 톱 이미션형 또는 피형성면 측과, 피형성면 측과 반대 측 양쪽으로 광을 사출하는 듀얼 이미션형 발광 소자를 적합하게 사용할 수 있다.
EL층(115)은 적어도 발광층을 갖는다. EL층(115)은 발광층 이외의 층으로서 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 정공 차단 재료, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 또는 양극성 물질(전자 수송성 및 정공 수송성이 높은 물질) 등을 포함하는 층을 더 가져도 좋다.
EL층(115)에는 저분자계 화합물 및 고분자계 화합물 중 어느 한쪽을 사용할 수도 있고, 무기 화합물을 포함하여도 좋다. EL층(115)을 구성하는 층은 각각 증착법(진공 증착법을 포함함), 전사법, 인쇄법, 잉크젯법, 도포법 등의 방법으로 형성할 수 있다.
음극과 양극 사이에 발광 소자(120)의 문턱 전압보다 높은 전압을 인가하면, EL층(115)에 양극 측으로부터 정공이 주입되고, 음극 측으로부터 전자가 주입된다. 주입된 전자와 정공은 EL층(115)에서 재결합하고, EL층(115)에 포함되는 발광 물질이 발광한다.
여기서 발광 소자(120B)에 사용하는 EL층(115)을 EL층(115B)이라고, 발광 소자(120G)에 사용하는 EL층(115)을 EL층(115G)이라고, 발광 소자(120R)에 사용하는 EL층(115)을 EL층(115R)이라고 각각 나타낸다. EL층(115B)은 B(청색)의 발광을 나타내는 발광 물질을 갖는다. EL층(115G)은 G(녹색)의 발광을 나타내는 발광 물질을 갖는다. EL층(115R)은 R(적색)의 발광을 나타내는 발광 물질을 갖는다. 이와 같이, 발광 소자마다 발광색(여기서는 청색(B), 녹색(G), 및 적색(R))을 구분하여 도포하는 구조를 SBS(Side By Side) 구조라고 부르는 경우가 있다.
후술하는 도전층(114) 등에 사용할 수 있는, 가시광을 투과시키는 도전막은 예를 들어 산화 인듐, 인듐 주석 산화물, 인듐 아연 산화물, 산화 아연, 갈륨을 첨가한 산화 아연 등을 사용하여 형성할 수 있다. 또한 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 또는 타이타늄 등의 금속 재료, 이들 금속 재료를 포함하는 합금, 또는 이들 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등도 투광성을 가질 정도로 얇게 형성함으로써 사용할 수 있다. 또한 상기 재료의 적층막을 도전층으로서 사용할 수 있다. 예를 들어 은과 마그네슘의 합금과, 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용하면, 도전성을 높일 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 그래핀 등을 사용하여도 좋다.
도전층(111)은 EL층(115) 측에 위치하는 부분에 상기 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다. 도전층(111)으로서 예를 들어 알루미늄, 금, 백금, 은, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 또는 팔라듐 등의 금속 재료, 또는 이들 금속 재료를 포함하는 합금을 사용할 수 있다. 구리는 가시광의 반사율이 높아 바람직하다. 또한 알루미늄은 전극의 에칭이 용이하기 때문에 가공하기 쉽고, 또한 가시광 및 근적외광의 반사율이 높아 바람직하다. 또한 상기 금속 재료 또는 합금에 각각 란타넘, 네오디뮴, 또는 저마늄 등이 첨가되어 있어도 좋다. 또한 타이타늄, 니켈, 또는 네오디뮴과, 알루미늄을 포함하는 합금(알루미늄 합금)을 사용하여도 좋다. 또한 구리, 팔라듐, 마그네슘과, 은을 포함하는 합금을 사용하여도 좋다. 은과 구리를 포함하는 합금은 내열성이 높기 때문에 바람직하다.
또한 도전층(111)은 가시광을 반사하는 도전막 위에 도전성 금속 산화물막을 적층하는 구성으로 하여도 좋다. 이러한 구성으로 함으로써 가시광을 반사하는 도전막의 산화 또는 부식을 억제할 수 있다. 예를 들어 알루미늄막 또는 알루미늄 합금막과 접촉하여 금속막 또는 금속 산화물막을 적층함으로써, 산화를 억제할 수 있다. 이러한 금속막 및 금속 산화물막의 재료로서는 각각 타이타늄 및 산화 타이타늄 등을 들 수 있다. 또한 상술한 가시광을 투과시키는 도전막과 금속 재료로 이루어지는 막을 적층하여도 좋다. 예를 들어 은과 인듐 주석 산화물의 적층막, 은과 마그네슘의 합금과 인듐 주석 산화물의 적층막 등을 사용할 수 있다.
또한 도전층(111)에서, 도 1의 (D)에 도시된 바와 같이, 아래층의 도전층으로서 도전층(111a)을 제공하고, 위층의 도전층으로서 도전층(111b)을 도전층(111a) 위에 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 이러한 구성으로 하는 경우에는, 도전층(111b)으로서 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 도전층(111a)의 반사율은 도전층(111b)의 반사율보다 낮아도 좋다. 도전층(111a)으로서 도전성이 높은 재료를 사용하면 좋다. 또한 도전층(111a)으로서 가공성이 우수한 재료를 사용하면 좋다.
도전층(111b)으로서 상술한 도전층(111)에 사용할 수 있는 재료 및 구성을 적용하는 것이 바람직하다. 도전층(111a)으로서는 예를 들어 금, 은, 백금, 마그네슘, 니켈, 텅스텐, 크로뮴, 몰리브데넘, 철, 코발트, 구리, 팔라듐, 타이타늄, 이트륨, 지르코늄, 또는 탄탈럼 등의 금속 재료, 이들 금속 재료를 포함하는 합금, 또는 이들 금속 재료의 질화물(예를 들어 질화 타이타늄) 등을 사용할 수 있다.
도전층(111) 또는 도전층(111b)으로서 알루미늄을 사용하는 경우에는, 바람직하게는 40nm 이상, 더 바람직하게는 70nm 이상의 두께로 함으로써, 가시광 등의 반사율을 충분히 높일 수 있다. 또한 도전층(111) 또는 도전층(111b)으로서 은을 사용하는 경우에는, 바람직하게는 70nm 이상, 더 바람직하게는 100nm 이상의 두께로 함으로써 가시광 등의 반사율을 충분히 높일 수 있다.
예를 들어 도전층(111a)으로서 텅스텐을, 도전층(111b)으로서 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 각각 사용할 수 있다. 또한 도전층(111b)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 상부와 접촉하여 산화 타이타늄이 제공되는 구성으로 하여도 좋다. 또는 도전층(111b)은 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 상부와 접촉하여 타이타늄이 제공되고, 타이타늄의 상부와 접촉하여 산화 타이타늄이 제공되는 구성으로 하여도 좋다.
또는 도전층(111a), 도전층(111b) 모두에 상술한 도전층(111)에 사용할 수 있는 재료 및 구성에서 선택된 재료 및 구성을 사용하여도 좋다.
또한 도전층(111)을 3층 이상의 적층막으로 하여도 좋다.
플러그(131)에 사용할 수 있는 재료로서 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 금, 은, 백금, 마그네슘, 철, 코발트, 팔라듐, 탄탈럼, 또는 텅스텐 등의 금속, 이들 금속 재료를 포함하는 합금, 또는 이들 금속 재료의 질화물 등을 들 수 있다. 또한 플러그(131)로서 이들 재료를 포함하는 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다. 예를 들어 실리콘을 포함하는 알루미늄막의 단층 구조, 타이타늄막 위에 알루미늄막을 적층하는 2층 구조, 텅스텐막 위에 알루미늄막을 적층하는 2층 구조, 구리-마그네슘-알루미늄 합금막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 타이타늄막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 텅스텐막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 타이타늄막 또는 질화 타이타늄막과, 그 위에 중첩시켜 알루미늄막 또는 구리막을 적층하고, 그 위에 타이타늄막 또는 질화 타이타늄막을 더 형성하는 3층 구조, 몰리브데넘막 또는 질화 몰리브데넘막과, 그 위에 중첩시켜 알루미늄막 또는 구리막을 적층하고, 그 위에 몰리브데넘막 또는 질화 몰리브데넘막을 더 형성하는 3층 구조 등이 있다. 또한 산화 인듐, 산화 주석, 또는 산화 아연 등의 산화물을 사용하여도 좋다. 또한 망가니즈를 포함하는 구리를 사용하면 에칭에 의한 형상의 제어성이 높아지기 때문에 바람직하다.
도 2의 (A)에 도시된 바와 같이, 절연층(121)에서 EL층(115) 또는 도전층(116)이 제공되지 않는 표면에 오목부가 형성되는 경우가 있다. 예를 들어 EL층(115)을 형성할 때 및 도전층(116)을 형성할 때의 에칭 공정에서 절연층(121)이 에칭됨으로써 오목부가 형성된다.
도 2의 (B)에 도시된 바와 같이, 절연층(121)을 절연층(121a)과 절연층(121b)의 적층 구조로 하고, EL층(115)을 형성할 때 및 도전층(116)을 형성할 때의 에칭에서 에칭 레이트가 낮은 재료를 절연층(121b)에 사용함으로써, 오목부의 형성이 억제되는 경우가 있다. 도 2의 (B)에서, 절연층(121a) 위에 절연층(121b)이 위치한다. 절연층(121b)으로서 예를 들어 산화 하프늄 또는 산화 알루미늄을 사용할 수 있다.
또한 도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 도전층(111)과 플러그(131)를 겸하는 도전층(113)을 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 또한 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이, 도전층(113)을 도전층(113a)과, 도전층(113a) 위의 도전층(113b)의 적층 구조로 하여도 좋다. 도전층(113) 및 도전층(113a)은 듀얼 다마신법을 사용하여 형성할 수 있다. 듀얼 다마신법을 사용함으로써, 플러그의 형성과 도전층의 형성을 동시에 수행할 수 있기 때문에, 공정을 간략화할 수 있다. 또한 도 3의 (A) 및 (B)에 도시된 구성에서는, 절연층(121a) 및 절연층(121b) 중 어느 것을 제공하지 않는 구성으로 할 수 있고, 한쪽 절연층에만 도전층(113)을 매립하면 좋다. 도 3의 (A) 및 (B)에는 절연층(121b)에 도전층(113)이 매립되는 구성을 도시하였다. 또한 도 3의 (C)에 도시된 바와 같이, 도전층(116)은 발광 소자(120B), 발광 소자(120G), 및 발광 소자(120R)에 걸쳐 공통적으로 제공되어 있어도 좋다.
도전층(113), 도전층(113a), 및 도전층(113b)으로서 사용할 수 있는 재료에 대해서는 도전층(111) 및 플러그(131)로서 사용할 수 있는 재료를 참조할 수 있다. 도전층(113) 및 도전층(113a)으로서 가시광을 반사하는 도전막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 도전층(113) 및 도전층(113a)으로서 예를 들어 구리를 사용할 수 있다.
도전층(116)에 사용할 수 있는, 투과성 및 반사성을 갖는 도전막으로서는 상기 가시광을 반사하는 도전막을 가시광을 투과시킬 정도로 얇게 형성한 막을 사용할 수 있다. 또한 상기 도전막과 상기 가시광을 투과시키는 도전막의 적층 구조로 함으로써, 도전성 및 기계적인 강도를 높일 수 있다.
반투과성, 반반사성을 갖는 도전막은 가시광에 대한 반사율(예를 들어 400nm 내지 700nm의 범위 내의 소정의 파장의 광에 대한 반사율)은 20% 이상 80% 이하로 하는 것이 바람직하고, 40% 이상 70% 이하로 하는 것이 더 바람직하다. 또한 반사성을 갖는 도전막의 가시광에 대한 반사율은 40% 이상 100% 이하로 하는 것이 바람직하고, 70% 이상 100% 이하로 하는 것이 더 바람직하다. 또한 투광성을 갖는 도전막의 가시광에 대한 반사율은 0% 이상 40% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0% 이상 30% 이하로 하는 것이 더 바람직하다.
발광 소자를 구성하는 전극은 각각 증착법 또는 스퍼터링법을 사용하여 형성하면 좋다. 그 이외에, 잉크젯법 등의 토출법, 스크린 인쇄법 등의 인쇄법, 또는 도금법을 사용하여 형성할 수 있다.
또한 상술한 발광층, 그리고 정공 주입성이 높은 물질, 정공 수송성이 높은 물질, 전자 수송성이 높은 물질, 전자 주입성이 높은 물질, 및 양극성 물질 등을 포함하는 층은 각각 퀀텀닷 등의 무기 화합물, 또는 고분자 화합물(올리고머, 덴드리머, 폴리머 등)을 가져도 좋다. 예를 들어 퀀텀닷을 발광층에 사용함으로써, 발광 재료로서 기능시킬 수도 있다.
또한 퀀텀닷 재료로서는, 콜로이드상 퀀텀닷 재료, 합금형 퀀텀닷 재료, 코어·셸형 퀀텀닷 재료, 코어형 퀀텀닷 재료 등을 사용할 수 있다. 또한 12족과 16족, 13족과 15족, 또는 14족과 16족의 원소 그룹을 포함하는 재료를 사용하여도 좋다. 또는 카드뮴, 셀레늄, 아연, 황, 인, 인듐, 텔루륨, 납, 갈륨, 비소, 알루미늄 등의 원소를 포함하는 퀀텀닷 재료를 사용하여도 좋다.
발광 소자(120)가 갖는 EL층(115)으로서 백색 발광의 발광 물질을 적용하여도 좋다. EL층(115)으로서 백색 발광의 발광 물질을 적용하는 경우에는, EL층(115)에 2종류 이상의 발광 물질을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 2개 이상의 발광 물질 각각의 발광이 보색 관계가 되도록 발광 물질을 선택함으로써, 백색 발광을 얻을 수 있다. 예를 들어 각각 R(적색), G(녹색), B(청색), Y(황색), O(주황색) 등의 발광을 나타내는 발광 물질 또는 R, G, B 중 2개 이상의 색의 스펙트럼 성분을 포함하는 발광을 나타내는 발광 물질 중 2개 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 발광 소자로부터의 발광의 스펙트럼이 가시광 영역의 파장(예를 들어 350nm 내지 750nm)의 범위 내에 2개 이상의 피크를 갖는 발광 소자를 적용하는 것이 바람직하다. 또한 황색의 파장 영역에 피크를 갖는 재료의 발광 스펙트럼은 녹색 및 적색의 파장 영역에도 스펙트럼 성분을 갖는 재료인 것이 바람직하다.
EL층(115)은 하나의 색을 발광하는 발광 재료를 포함하는 발광층과, 다른 색을 발광하는 발광 재료를 포함하는 발광층이 적층된 구성으로 할 수 있다. 예를 들어 EL층(115)에서의 복수의 발광층은 서로 접촉하여 적층되어 있어도 좋고, 어느 발광 재료도 포함하지 않는 영역을 개재(介在)하여 적층되어 있어도 좋다. 예를 들어 형광 발광층과 인광 발광층 사이에, 상기 형광 발광층 또는 인광 발광층과 동일한 재료(예를 들어 호스트 재료, 어시스트 재료)를 포함하고, 또한 어느 발광 재료도 포함하지 않는 영역을 제공하는 구성으로 하여도 좋다. 이로써 발광 소자의 제작이 용이해지고, 또한 구동 전압이 저감된다.
또한 발광 소자(120)는 EL층을 하나 갖는 싱글 소자이어도 좋고, 복수의 EL층이 전하 발생층을 개재하여 적층된 탠덤 소자이어도 좋다.
발광 소자(120)에서 도전층(111)과 EL층(115) 사이에 도전층(114)을 제공하여도 좋다. 도전층(114)은 가시광을 투과시키는 기능을 갖는다.
도 4의 (A)에 도시된 표시 장치(100A)가 갖는 각 발광 소자(120)에 포함되는 도전층(114)은 도전층(111)과 EL층(115) 사이에 배치된다. 도전층(114)은 도전층(111) 위에 위치한다. 또한 도전층(114)은 절연층(121b) 위에 위치하는 영역을 갖는다. EL층(115)은 도전층(114)의 단부를 덮도록 제공되는 것이 바람직하다.
또한 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, EL층(115)이 각 발광 소자(120)에 걸쳐 공통적으로 제공되어도 좋다. 도 4의 (B)에서 연속된 EL층(115)이 각 발광 소자(120)의 도전층(114)을 덮도록 제공되어 있다.
또한 도 4의 (C)에 도시된 바와 같이, 각 발광 소자(120)에 포함되는 도전층(114)은 발광 소자마다 상이한 두께를 갖는 것이 바람직하다. 3개의 도전층(114) 중 도전층(114B)의 두께가 가장 얇고, 도전층(114R)의 두께가 가장 두껍다. 여기서 각 발광 소자에서의 도전층(111)의 상면과 도전층(116)의 하면(즉 도전층(116)과 EL층(115)의 계면) 간의 거리는 발광 소자(120R)에서 가장 길고, 발광 소자(120B)에서 가장 짧다. 각각의 발광 소자에서 도전층(111)의 상면과 도전층(116)의 하면 간의 거리를 바꿈으로써, 각각의 발광 소자에서의 광학 거리(광로 길이)를 바꿀 수 있다.
3개의 발광 소자 중 발광 소자(120R)는 광로 길이가 가장 길기 때문에, 가장 장파장인 광이 강해진 광(R)을 사출한다. 한편으로 발광 소자(120B)는 광로 길이가 가장 짧기 때문에, 가장 단파장인 광이 강해진 광(B)을 사출한다. 발광 소자(120G)는 그 중간의 파장의 광이 강해진 광(G)을 사출한다. 예를 들어 광(R)은 적색의 광이 강해진 광이고, 광(G)은 녹색의 광이 강해진 광이고, 광(B)은 청색의 광이 강해진 광으로 할 수 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 상이한 색의 발광 소자마다, 발광 소자(120)가 갖는 EL층을 구분하여 형성할 필요가 없기 때문에, 같은 구성의 소자를 사용하여 색 재현성이 높은 컬러 표시를 수행할 수 있다. 또한 발광 소자(120)를 매우 높은 밀도로 배치할 수 있게 된다. 예를 들어 정세도가 5000ppi를 넘는 표시 장치를 실현할 수 있다.
각 발광 소자에서는 가시광을 반사하는 도전층(111)의 표면과, 가시광에 대하여 반투과성, 반반사성을 갖는 도전층(116) 사이의 광학 거리가, 강도를 강화하려고 하는 광의 파장 λ에 대하여 mλ/2(m은 양의 정수임) 또는 그 근방이 되도록 조정되어 있는 것이 바람직하다.
또한 상술한 광학 거리는, 엄밀하게는 도전층(111)의 반사면과, 반투과성, 반반사성을 갖는 도전층(116)의 반사면 사이의 물리적인 거리와, 이들 사이에 제공되는 층의 굴절률의 곱이 상관하기 때문에 엄밀하게 조정하기가 어렵다. 그러므로 도전층(111)의 표면, 및 반투과성, 반반사성을 갖는 도전층(116)의 표면을 각각 반사면으로 가정하여, 광학 거리를 조정하는 것이 바람직하다.
또한 후술하는 바와 같이, 발광 소자(120)와 중첩되는 착색층(165)을 제공함으로써, 발광 소자로부터 발해지는 광의 색 순도를 높일 수 있다.
또한 도 4의 (D)에 도시된 바와 같이, 도전층(114)의 단부를 덮는 절연체(117)를 제공하여도 좋다.
또한 발광 소자(120)는 복수의 EL층이 적층된 구성을 가져도 좋다.
발광 소자(120)가 갖는 EL층은 복수의 EL층이 적층된 구성을 가져도 좋다. 예를 들어 EL층(115)은 청색의 발광을 나타내는 발광 물질을 갖는 EL층과, 녹색의 발광을 나타내는 발광 물질을 갖는 EL층과, 적색의 발광을 나타내는 발광 물질을 갖는 EL층이 적층된 구성을 갖는다. 각각의 EL층은 발광성 화합물을 포함하는 층 이외에, 전자 주입층, 전자 수송층, 전하 발생층, 정공 수송층, 정공 주입층 등을 가져도 좋다. 또한 EL층(115B)과 EL층(115G) 사이에 전하 발생층을 제공하여도 좋다. 또한 EL층(115G)과 EL층(115R) 사이에 전하 발생층을 제공하여도 좋다.
<EL층의 구성예>
발광 소자(120)가 갖는 EL층(115)은 도 16의 (A)에 도시된 바와 같이 층(4420), 발광층(4411), 층(4430) 등의 복수의 층으로 구성할 수 있다. 층(4420)은 예를 들어 전자 주입성이 높은 물질을 포함하는 층(전자 주입층) 및 전자 수송성이 높은 물질을 포함하는 층(전자 수송층) 등을 가질 수 있다. 발광층(4411)은 예를 들어 발광성 화합물을 갖는다. 층(4430)은 예를 들어 정공 주입성이 높은 물질을 포함하는 층(정공 주입층) 및 정공 수송성이 높은 물질을 포함하는 층(정공 수송층)을 가질 수 있다.
한 쌍의 전극 사이에 제공된 층(4420), 발광층(4411), 및 층(4430)을 갖는 구성은 단일의 발광 유닛으로서 기능할 수 있고, 본 명세서에서는 도 16의 (A)의 구성을 싱글 구조라고 부른다.
또한 도 16의 (B)에 도시된 바와 같이 층(4420)과 층(4430) 사이에 복수의 발광층(발광층(4411), 발광층(4412), 발광층(4413))이 제공되는 구성도 싱글 구조의 베리에이션이다.
또한 도 16의 (C)에 도시된 바와 같이, 복수의 발광 유닛(EL층(115a), EL층(115b))이 중간층(전하 발생층(4440))을 개재(介在)하여 직렬로 접속된 구성을 본 명세서에서는 탠덤 구조라고 부른다. 또한 본 명세서 등에서는 도 16의 (C)에 도시된 바와 같은 구성을 탠덤 구조라고 부르지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 탠덤 구조를 스택(stack) 구조라고 불러도 좋다. 또한 탠덤 구조로 함으로써, 고휘도 발광이 가능한 발광 소자로 할 수 있다.
발광 소자(120)의 발광색은 EL층(115)을 구성하는 재료에 의하여 적색, 녹색, 청색, 시안, 마젠타, 황색, 또는 백색 등으로 할 수 있다.
또한 발광 소자(120)를 마이크로캐비티 구조로 함으로써 색 순도를 더 높일 수 있다.
또한 발광 소자(120)의 발광색을 백색으로 하는 경우에는 발광층에 2종류 이상의 발광 물질을 포함하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 백색 발광을 얻기 위해서는, 2개 이상의 발광 물질의 각 발광이 보색 관계가 되는 발광 물질을 선택하면 좋다. 예를 들어 적색, 녹색, 청색, 황색, 주황색 등의 발광을 나타내는 발광 물질을 2개 이상 포함하는 것이 바람직하다. 또는 발광 물질을 2개 이상 갖고, 각 발광 물질의 발광은 적색, 녹색, 청색 중 2개 이상의 색의 스펙트럼 성분을 포함하는 것이 바람직하다.
[제작 방법예 1]
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법의 일례에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치의 제작 방법의 일례에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스퍼터링법, 화학 기상 퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법, 진공 증착법, 펄스 레이저 퇴적(PLD: Pulsed Laser Deposition)법, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition)법 등을 사용하여 형성될 수 있다. CVD법으로서는 플라스마 화학 기상 퇴적(PECVD: Plasma Enhanced CVD)법 또는 열 CVD법 등이 있다. 또한 열 CVD법 중 하나에 유기 금속 화학 기상 퇴적(MOCVD: Metal Organic CVD)법이 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막(절연막, 반도체막, 도전막 등)은 스핀 코팅, 딥 코팅, 스프레이 도포, 잉크젯, 디스펜싱, 스크린 인쇄, 오프셋 인쇄, 닥터 나이프, 슬릿 코팅, 롤 코팅, 커튼 코팅, 나이프 코팅 등의 방법으로 형성될 수 있다.
또한 표시 장치를 구성하는 박막을 가공할 때, 포토리소그래피법 등을 사용하여 가공할 수 있다. 이 이외에, 나노 임프린트법, 샌드블라스트법(sandblasting method), 리프트 오프법 등에 의하여 박막을 가공하여도 좋다. 또한 메탈 마스크 등의 차폐 마스크를 사용한 성막 방법으로 섬 형상의 박막을 직접 형성하여도 좋다.
포토리소그래피법으로서는 대표적으로는 다음 두 가지 방법이 있다. 하나는 가공하고자 하는 박막 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 에칭 등에 의하여 상기 박막을 가공하고, 레지스트 마스크를 제거하는 방법이다. 다른 하나는 감광성을 갖는 박막을 성막한 후에, 노광, 현상을 수행하여 상기 박막을 원하는 형상으로 가공하는 방법이다.
포토리소그래피법에서 노광에 사용하는 광으로서는 예를 들어 i선(파장 365nm), g선(파장 436nm), h선(파장 405nm), 또는 이들을 혼합시킨 광을 사용할 수 있다. 그 이외에, 자외선, KrF 레이저 광, 또는 ArF 레이저 광 등을 사용할 수도 있다. 또한 액침 노광 기술에 의하여 노광을 수행하여도 좋다. 또한 노광에 사용하는 광으로서는 극단 자외(EUV: Extreme Ultra-violet)광 또는 X선을 사용하여도 좋다. 또한 노광에 사용하는 광 대신에 전자 빔을 사용할 수도 있다. 극단 자외광, X선, 또는 전자 빔을 사용하면, 매우 미세한 가공을 수행할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한 전자 빔 등의 빔을 주사하여 노광을 수행하는 경우에는 포토마스크가 불필요하다.
박막의 에칭에는 드라이 에칭법, 웨트 에칭법, 샌드블라스트법 등을 사용할 수 있다.
박막의 평탄화 처리로서는, 대표적으로는 화학적 기계 연마(Chemical Mechanical Polishing: CMP)법 등의 연마 처리법을 적합하게 사용할 수 있다. 또한 도전층에 가열 처리를 수행하여 유동화시키는 리플로법을 적합하게 사용할 수 있다. 또한 리플로법과 CMP법을 조합하여 수행하여도 좋다. 그 이외에, 드라이 에칭 처리, 플라스마 처리를 사용하여도 좋다. 또한 연마 처리, 드라이 에칭 처리, 플라스마 처리는 여러 번 수행하여도 좋고, 이들을 조합하여 수행하여도 좋다. 또한 조합하여 수행하는 경우, 공정 순서도 특별히 한정되지 않고, 피처리면의 요철 상태에 맞추어 적절히 설정하면 좋다.
박막의 두께가 원하는 두께가 되도록 높은 정밀도로 가공하기 위해서는 예를 들어 CMP법을 사용한다. 이 경우, 우선 상기 박막의 상면의 일부가 노출될 때까지 일정한 가공 속도로 연마한다. 그 후, 이보다 가공 속도가 느린 조건에서 상기 박막이 원하는 두께가 될 때까지 연마를 수행함으로써, 높은 정밀도로 가공할 수 있게 된다.
연마의 종료점을 검출하는 방법으로서는, 피처리면의 표면에 광을 조사하고, 그 반사광의 변화를 검출하는 광학적인 방법, 또는 가공 장치가 피처리면에서 받는 연마 저항의 변화를 검출하는 물리적인 방법, 피처리면에 자력선을 조사하고 발생하는 맴돌이 전류에 의한 자력선의 변화를 사용하는 방법 등이 있다.
상기 박막의 상면이 노출된 후, 레이저 간섭계 등을 사용한 광학적인 방법에 의하여 상기 박막의 두께를 감시하면서 느린 가공 속도의 조건에서 연마 처리를 수행함으로써, 상기 박막의 두께를 높은 정밀도로 제어할 수 있다. 또한 필요에 따라 상기 박막이 원하는 두께가 될 때까지 연마 처리를 여러 번 수행하여도 좋다.
도 1의 (A)에 도시된 표시 장치의 제작 방법의 일례에 대하여 도 5의 (A) 내지 (E)를 사용하여 설명한다. 도 5의 (A) 내지 (E)에 도시된 제작 방법을 사용함으로써, 메탈 마스크를 사용하지 않고 EL층(115) 및 도전층(116)의 가공을 수행할 수 있다.
[기판(101)의 준비]
기판(101)으로서는 적어도 나중의 열처리에 견딜 수 있을 정도의 내열성을 갖는 기판을 사용할 수 있다. 기판(101)으로서 절연성 기판을 사용하는 경우에는, 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 세라믹 기판 등을 들 수 있다. 또한 실리콘 또는 탄소화 실리콘 등을 재료로 한 단결정 반도체 기판 및 다결정 반도체 기판, 실리콘 저마늄 등으로 이루어지는 화합물 반도체 기판, SOI 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다.
특히 기판(101)으로서는 트랜지스터 등의 반도체 소자를 포함하는 반도체 회로가 상기 반도체 기판 또는 절연성 기판 위에 형성된 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 반도체 회로는, 예를 들어 화소 회로, 게이트선 구동 회로(게이트 드라이버), 소스선 구동 회로(소스 드라이버) 등을 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 상기에 더하여 연산 회로, 기억 회로 등이 구성되어도 좋다.
본 실시형태에서는 적어도 화소 회로가 구성된 기판을 기판(101)으로서 사용한다.
[절연층(121a), 플러그(131), 절연층(121b), 도전층(111)의 형성]
기판(101) 위에 절연층(121a)이 되는 절연막을 성막한다. 이어서 절연층(121a)에서 플러그(131)를 형성하는 위치에 기판(101)에 도달하는 개구를 형성한다. 상기 개구는 기판(101)에 제공된 전극 또는 배선에 도달하는 개구인 것이 바람직하다. 이어서 상기 개구를 매립하도록 도전막을 성막한 후에 절연층(121a)의 상면이 노출되도록 평탄화 처리를 수행한다. 이로써 절연층(121a)에 매립된 플러그(131)를 형성할 수 있다.
절연층(121a) 위 및 플러그(131) 위에 절연층(121b)을 성막한다. 절연층(121b)은 플러그(131)를 덮는 것이 바람직하다. 이어서 절연층(121b)에서 도전층(111)을 형성하는 위치에 플러그(131)에 도달하는 개구를 형성한다. 이어서 상기 개구를 매립하도록 도전막을 성막한 후에 절연층(121b)의 상면이 노출되도록 평탄화 처리를 수행한다. 이로써 절연층(121b)에 매립된 도전층(111)을 형성할 수 있다. 도전층(111)은 플러그(131)와 전기적으로 접속된다.
절연층(121b)의 상면은 도전층(111)의 상면과 실질적으로 일치하는 것이 바람직하다. 또한 도전층(111)의 상면은 절연층(121b)의 상면보다 낮은 경우가 있고, 도전층(111)이 절연층(121b)보다 오목한 형상인 경우가 있다.
또는 절연층(121b)의 상면의 높이와 도전층(111)의 상면의 높이의 차이는 예를 들어 도전층(111)의 막 두께의 0.1배 미만이다.
[EL층(115), 도전층(116)의 형성]
이어서 도전층(111) 위 및 절연층(121b) 위에 발광 소자(120B)의 EL층(115B)이 되는 층과 도전층(116)이 되는 층을 이 순서대로 성막한다. 다음으로 도전층(116) 위에 레지스트(RES1)를 사용한 패턴을 형성한다(도 5의 (A)).
EL층(115)은 적어도 발광성 화합물을 포함하는 층을 갖는다. 이 이외에 전자 주입층, 전자 수송층, 전하 발생층, 정공 수송층, 정공 주입층이 적층된 구성으로 하여도 좋다. EL층(115)은 예를 들어 증착법 또는 잉크젯법 등의 액상법으로 형성할 수 있다.
도전층(116)은 가시광에 대하여 투과성 및 반사성을 갖도록 형성된다. 예를 들어 가시광을 투과시킬 정도로 얇은 금속막 또는 합금막을 사용할 수 있다. 또는 이러한 막에 투광성을 갖는 도전막(예를 들어 금속 산화물막)을 적층하여도 좋다.
이어서 레지스트(RES1)를 마스크로서 사용하여 에칭을 수행하여, 도전층(116) 및 EL층(115B)을 이 순서대로 형성한 후, 레지스트(RES1)를 제거한다(도 5의 (B)).
이어서 절연층(121b) 및 발광 소자(120B)의 도전층(111) 위에 발광 소자(120G)의 EL층(115G)이 되는 층과 도전층(116)이 되는 층을 이 순서대로 성막한다. 다음으로 도전층(116) 위에 레지스트(RES2)를 사용한 패턴을 형성한다(도 5의 (C)).
이어서 레지스트(RES2)를 마스크로서 사용하여 에칭을 수행하여, 도전층(116) 및 EL층(115G)을 이 순서대로 형성한 후, 레지스트(RES2)를 제거한다.
이어서 절연층(121b), 발광 소자(120B)의 도전층(111), 및 발광 소자(120G)의 도전층(111) 위에 발광 소자(120R)의 EL층(115R)이 되는 층과 도전층(116)이 되는 층을 이 순서대로 성막한다. 다음으로 도전층(116) 위에 레지스트(RES3)를 사용한 패턴을 형성한다(도 5의 (D)).
이어서 레지스트(RES3)를 마스크로서 사용하여 에칭을 수행하여, 도전층(116) 및 EL층(115R)을 이 순서대로 형성한 후, 레지스트(RES3)를 제거한다(도 5의 (E)).
이러한 식으로 발광 소자(120R), 발광 소자(120G), 및 발광 소자(120B)를 갖는 표시 장치(100A)를 형성할 수 있다.
[제작 방법예 2]
도 1의 (D)에 도시된 표시 장치(100A)의 제작 방법의 일례에 대하여 도 6의 (A) 내지 (E)를 사용하여 설명한다.
우선 기판(101) 위의 절연층(121a) 내에 플러그(131)를 매립하도록 형성하고 나서, 절연층(121a) 위의 절연층(121b) 내에 도전층(111a)을 매립하도록 형성한다(도 6의 (A)).
이어서 도전층(111a)을 상면에서 원하는 깊이까지 에칭에 의하여 제거한다(도 6의 (B)). 예를 들어 도전층(111a)의 에칭 레이트와 절연층(121b)의 에칭 레이트의 선택비가 크다는 조건에서 에칭을 수행하여, 절연층(121b)의 막 두께의 감소를 억제하는 것이 바람직하다.
이어서 절연층(121b) 위와, 도전층(111a) 위의 절연층(121b)의 개구 내에 도전층(111b)이 되는 도전막을 성막한다(도 6의 (C)).
이어서 절연층(121b)의 상면이 노출되도록 평탄화 처리를 수행한다. 이로써 절연층(121b)에 매립된 도전층(111a) 및 도전층(111b)을 형성할 수 있다(도 6의 (D)).
여기서 도전층(111b)으로서 알루미늄, 또는 알루미늄을 포함하는 합금을 사용하는 경우에는, 리플로법과 CMP법을 조합하여 평탄화 처리를 수행하면 적합하다. 우선 리플로법에 의하여 도전층(111b)을 유동화시키기 때문에 도전층(111a)과 도전층(111b)의 접촉 저항을 저감할 수 있는 경우가 있다. 또한 도전층(111b)을 절연층(121b)의 개구에 양호하게 매립할 수 있다. 또한 도전층(111b)의 표면의 요철을 저감할 수 있기 때문에, CMP법의 처리 시간을 단축할 수 있는 경우가 있다. 이어서 리플로법을 수행한 후에 CMP법을 수행하고, 절연층(121b)의 상면이 노출되도록 평탄화 처리를 수행한다.
이어서 예를 들어 도 5의 (A) 내지 (E)에 도시된 방법을 사용하여 발광 소자(120B)가 갖는 EL층(115B) 및 도전층(116), 발광 소자(120G)가 갖는 EL층(115G) 및 도전층(116), 발광 소자(120R)가 갖는 EL층(115R) 및 도전층(116)을 형성하여, 도 1의 (D)에 도시된 표시 장치(100A)를 형성한다(도 6의 (E)).
[제작 방법예 3]
도 3의 (B)에 도시된 표시 장치(100A)의 제작 방법의 일례에 대하여 설명한다.
우선 절연층(121b)에서 도전층(113)이 되는 영역에 개구를 형성한다. 이어서 개구 내에 도전층(113a)이 되는 도전층을 형성하고, 절연층(121b)의 표면을 노출시킨다.
이어서 개구 내에 형성한 도전층을 상면에서 원하는 깊이까지 에칭에 의하여 제거한다.
이어서 절연층(121b) 위와, 도전층(113a) 위의 절연층(121b)의 개구 내에 도전층(113b)이 되는 도전막을 성막한다.
이어서 절연층(121b)의 상면이 노출되도록 평탄화 처리를 수행한다. 이로써 절연층(121b)에 매립된 도전층(113a) 및 도전층(113b)을 형성할 수 있다.
[구성예 2]
이하에서는 트랜지스터를 갖는 표시 장치의 예에 대하여 설명한다.
[구성예 2-1]
도 17은 표시 장치(200A)의 단면 개략도이다.
표시 장치(200A)는 기판(201), 발광 소자(120R), 발광 소자(120G), 발광 소자(120B), 용량 소자(240), 트랜지스터(210) 등을 갖는다.
기판(201)부터 용량 소자(240)까지의 적층 구조가 상기 구성예 1에서의 기판(101)에 상당한다.
트랜지스터(210)는 기판(201)에 채널 영역이 형성되는 트랜지스터이다. 기판(201)으로서는 예를 들어 단결정 실리콘 기판 등의 반도체 기판을 사용할 수 있다. 트랜지스터(210)는 기판(201)의 일부, 도전층(211), 저저항 영역(212), 절연층(213), 절연층(214) 등을 갖는다. 도전층(211)은 게이트 전극으로서 기능한다. 절연층(213)은 기판(201)과 도전층(211) 사이에 위치하고, 게이트 절연층으로서 기능한다. 저저항 영역(212)은 기판(201)에 불순물이 도핑된 영역이고, 소스 및 드레인 중 한쪽으로서 기능한다. 절연층(214)은 도전층(211)의 측면을 덮어 제공되고, 절연층으로서 기능한다.
또한 기판(201)에 매립되도록 인접한 2개의 트랜지스터(210) 사이에 소자 분리층(215)이 제공되어 있다.
또한 트랜지스터(210)를 덮어 절연층(261)이 제공되고, 절연층(261) 위에 용량 소자(240)가 제공되어 있다.
용량 소자(240)는 도전층(241)과, 도전층(242)과, 이들 사이에 위치하는 절연층(243)을 갖는다. 도전층(241)은 용량 소자(240)의 한쪽 전극으로서 기능하고, 도전층(242)은 용량 소자(240)의 다른 쪽 전극으로서 기능하고, 절연층(243)은 용량 소자(240)의 유전체로서 기능한다.
도전층(241)은 절연층(261) 위에 제공되고, 절연층(261)에 매립된 플러그(271)에 의하여 트랜지스터(210)의 소스 및 드레인 중 한쪽과 전기적으로 접속되어 있다. 절연층(243)은 도전층(241)을 덮어 제공된다. 도전층(242)은 절연층(243)을 개재하여 도전층(241)과 중첩되는 영역에 제공되어 있다.
용량 소자(240)를 덮어 절연층(121a)이 제공되고, 절연층(121a) 위에 절연층(121b), 발광 소자(120R), 발광 소자(120G), 발광 소자(120B) 등이 제공되어 있다. 여기서는 발광 소자(120R), 발광 소자(120G), 발광 소자(120B) 등의 구성으로서 도 1의 (A)에서 예시한 구성을 사용한 예를 나타내었지만 이에 한정되지 않고, 위에서 예시한 다양한 구성을 적용할 수 있다.
표시 장치(200A)에서는 발광 소자(120)의 도전층(116)을 덮도록 절연층(161), 절연층(162), 및 절연층(163)이 이 순서대로 제공되어 있다. 이들 3개의 절연층은 발광 소자(120)로 물 등의 불순물이 확산되는 것을 방지하는 보호층으로서 기능한다. 절연층(161) 및 절연층(163)에는 산화 실리콘막, 질화 실리콘막, 산화 알루미늄막 등의 투습성이 낮은 무기 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 또한 절연층(162)에는 투광성이 높은 유기 절연막을 사용할 수 있다. 절연층(162)에 유기 절연막을 사용함으로써 절연층(162)보다 아래쪽의 요철 형상의 영향을 완화하여 절연층(163)의 피형성면을 매끄러운 면으로 할 수 있다. 이로써 절연층(163)에 핀홀 등의 결함이 생기기 어렵기 때문에 보호층의 투습성을 더 높일 수 있다. 또한 발광 소자(120)를 덮는 보호층의 구성은 이에 한정되지 않고, 단층 구조 또는 2층 구조로 하여도 좋고, 4층 이상의 적층 구조로 하여도 좋다.
표시 장치(200A)는 시인(視認) 측에 기판(202)을 갖는다. 기판(202)과 기판(201)은 투광성을 갖는 접착층(164)에 의하여 접합되어 있다. 기판(202)으로서는 유리 기판, 석영 기판, 사파이어 기판, 플라스틱 기판 등, 투광성을 갖는 기판을 사용할 수 있다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이, 절연층(163) 위에는 발광 소자(120R)와 중첩되는 착색층(165R), 발광 소자(120G)와 중첩되는 착색층(165G), 및 발광 소자(120B)와 중첩되는 착색층(165B)을 제공하여도 좋다. 예를 들어 착색층(165R)은 적색광을 투과시키고, 착색층(165G)은 녹색광을 투과시키고, 착색층(165B)은 청색광을 투과시킨다. 이로써 각 발광 소자로부터의 광의 색 순도를 높일 수 있어, 표시 품위가 더 높은 표시 장치를 실현할 수 있다. 또한 절연층(163) 위에 각 착색층을 형성하는 경우에는, 후술하는 기판(202) 위에 착색층을 형성하는 경우와 비교하여 각 발광 유닛과 각 착색층의 위치를 맞추는 것이 용이하기 때문에 정세도가 매우 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
도 17 및 도 7에 도시된 구성에 의하여 정세도가 매우 높고 표시 품위가 높은 표시 장치를 실현할 수 있다.
[구성예 2-2]
도 18은 표시 장치(200B)의 단면 개략도이다. 표시 장치(200B)는 트랜지스터의 구성이 상이한 점에서 도 17에 도시된 상기 표시 장치(200A)와 주로 상이하다. 또한 도 8은 착색층(165R), 착색층(165G), 및 착색층(165B)을 갖는 점에서 도 18과 주로 상이하다.
트랜지스터(220)는 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)이 적용된 트랜지스터이다.
트랜지스터(220)는 반도체층(221), 절연층(223), 도전층(224), 한 쌍의 도전층(225), 절연층(226), 도전층(227) 등을 갖는다.
트랜지스터(220)가 제공되는 기판(201)으로서는 상술한 절연성 기판 또는 반도체 기판을 사용할 수 있다.
기판(201) 위에 절연층(232)이 제공되어 있다. 절연층(232)은 기판(201)으로부터 물 또는 수소 등의 불순물이 트랜지스터(220)로 확산되는 것, 및 반도체층(221)으로부터 절연층(232) 측에 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(232)으로서는 예를 들어 산화 알루미늄막, 산화 하프늄막, 질화 실리콘막 등의, 산화 실리콘막보다 수소 또는 산소가 확산되기 어려운 막을 사용할 수 있다.
절연층(232) 위에 도전층(227)이 제공되고, 도전층(227)을 덮어 절연층(226)이 제공되어 있다. 도전층(227)은 트랜지스터(220)의 제 1 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(226)의 일부는 제 1 게이트 절연층으로서 기능한다. 절연층(226)에서 적어도 반도체층(221)과 접촉하는 부분에는 산화 실리콘막 등의 산화물 절연막을 사용하는 것이 바람직하다. 절연층(226)의 상면은 평탄화되어 있는 것이 바람직하다.
반도체층(221)은 절연층(226) 위에 제공된다. 반도체층(221)은 반도체 특성을 갖는 금속 산화물(산화물 반도체라고도 함)막을 갖는 것이 바람직하다. 반도체층(221)에 적합하게 사용할 수 있는 재료의 자세한 사항에 대해서는 후술한다.
한 쌍의 도전층(225)은 반도체층(221) 위에 접촉하여 제공되고 소스 전극 및 드레인 전극으로서 기능한다.
또한 한 쌍의 도전층(225)의 상면 및 측면, 그리고 반도체층(221)의 측면 등을 덮어 절연층(228)이 제공되고, 절연층(228) 위에 절연층(261b)이 제공되어 있다. 절연층(228)은 절연층(261b) 등으로부터 반도체층(221)으로 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것, 및 반도체층(221)으로부터 산소가 이탈되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(228)으로서는 상기 절연층(232)과 같은 절연막을 사용할 수 있다.
절연층(228) 및 절연층(261b)에, 반도체층(221)에 도달하는 개구가 제공되어 있다. 상기 개구의 내부에서, 도전층(224)과, 절연층(261b)의 측면, 절연층(228)의 측면, 및 도전층(225)의 측면, 그리고 반도체층(221)의 상면과 접촉하는 절연층(223)이 매립되어 있다. 도전층(224)은 제 2 게이트 전극으로서 기능하고, 절연층(223)은 제 2 게이트 절연층으로서 기능한다.
도전층(224)의 상면, 절연층(223)의 상면, 및 절연층(261b)의 상면은 각각 높이가 실질적으로 일치하도록 평탄화 처리되고, 이들을 덮어 절연층(229) 및 절연층(261a)이 제공되어 있다.
절연층(261a) 및 절연층(261b)은 층간 절연층으로서 기능한다. 또한 절연층(229)은 절연층(261a) 등으로부터 트랜지스터(220)로 물 또는 수소 등의 불순물이 확산되는 것을 방지하는 배리어층으로서 기능한다. 절연층(229)으로서는 상기 절연층(228) 및 절연층(232)과 같은 절연막을 사용할 수 있다.
한 쌍의 도전층(225) 중 한쪽과 전기적으로 접속되는 플러그(271)는 절연층(261a), 절연층(229), 및 절연층(261b)에 매립되도록 제공되어 있다. 여기서 플러그(271)는 절연층(261a), 절연층(261b), 절연층(229), 및 절연층(228) 각각의 개구의 측면 및 도전층(225)의 상면의 일부를 덮는 도전층(271a)과, 도전층(271a)의 상면과 접촉하는 도전층(271b)을 갖는 것이 바람직하다. 이때, 도전층(271a)으로서 수소 및 산소가 확산되기 어려운 도전성 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
[구성예 2-3]
도 19는 표시 장치(200C)의 단면 개략도이다. 표시 장치(200C)는 기판(201)에 채널이 형성되는 트랜지스터(210)와, 채널이 형성되는 반도체층에 금속 산화물을 포함하는 트랜지스터(220)가 적층된 구성을 갖는다. 또한 도 9는 착색층(165R), 착색층(165G), 및 착색층(165B)을 갖는 점에서 도 19와 주로 상이하다.
트랜지스터(210)를 덮어 절연층(261)이 제공되고, 절연층(261) 위에 도전층(251)이 제공되어 있다. 또한 도전층(251)을 덮어 절연층(262)이 제공되고, 절연층(262) 위에 도전층(252)이 제공되어 있다. 도전층(251) 및 도전층(252)은 각각 배선으로서 기능한다. 또한 도전층(252)을 덮어 절연층(263), 절연층(232)이 제공되고, 절연층(232) 위에 트랜지스터(220)가 제공되어 있다. 또한 트랜지스터(220)를 덮어 절연층(265)이 제공되고, 절연층(265) 위에 용량 소자(240)가 제공되어 있다. 용량 소자(240)와 트랜지스터(220)는 플러그(274)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.
트랜지스터(220)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다. 또한 트랜지스터(210)는 화소 회로를 구성하는 트랜지스터 또는 상기 화소 회로를 구동하기 위한 구동 회로(게이트선 구동 회로, 소스선 구동 회로)를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다. 또한 트랜지스터(210) 및 트랜지스터(220)는 연산 회로 또는 기억 회로 등의 각종 회로를 구성하는 트랜지스터로서 사용될 수 있다.
이러한 구성으로 함으로써, 발광 유닛 직하에 화소 회로뿐만 아니라 구동 회로 등도 형성할 수 있기 때문에, 표시 영역의 주변에 구동 회로를 제공하는 경우와 비교하여 표시 장치를 소형화할 수 있다.
[구성예 2-4]
도 20은 표시 장치(200D)의 단면 개략도이다. 표시 장치(200D)는 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 2개 적층한 점에서 도 19에 도시된 상기 표시 장치(200C)와 주로 상이하다. 또한 도 10은 착색층(165R), 착색층(165G), 및 착색층(165B)을 갖는 점에서 도 20과 주로 상이하다.
표시 장치(200D)는 트랜지스터(210)와 트랜지스터(220) 사이에 트랜지스터(230)를 갖는다. 트랜지스터(230)는 제 1 게이트 전극을 갖지 않는 점 이외는 트랜지스터(220)와 같은 구성을 갖는다. 또한 트랜지스터(230)는 제 1 게이트 전극을 갖는 구성으로 하여도 좋다.
도전층(252)을 덮어 절연층(263) 및 절연층(231)이 제공되고, 절연층(231) 위에 트랜지스터(230)가 제공되어 있다. 트랜지스터(230)와 도전층(252)은 플러그(273), 도전층(253), 및 플러그(272)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 또한 도전층(253)을 덮어 절연층(264) 및 절연층(232)이 제공되고, 절연층(232) 위에 트랜지스터(220)가 제공되어 있다.
예를 들어 트랜지스터(220)는 발광 소자(120)를 흐르는 전류를 제어하기 위한 트랜지스터로서 기능한다. 또한 트랜지스터(230)는 화소의 선택 상태를 제어하기 위한 선택 트랜지스터로서 기능한다. 또한 트랜지스터(210)는 화소를 구동하기 위한 구동 회로를 구성하는 트랜지스터 등으로서 기능한다.
이와 같이, 트랜지스터가 형성되는 층을 3층 이상 적층함으로써, 화소의 점유 면적을 더 축소할 수 있어, 고정세의 표시 장치를 실현할 수 있다.
이하에서는 표시 장치에 적용할 수 있는 트랜지스터 등의 구성 요소에 대하여 설명한다.
<트랜지스터>
트랜지스터는 게이트 전극으로서 기능하는 도전층과, 반도체층과, 소스 전극으로서 기능하는 도전층과, 드레인 전극으로서 기능하는 도전층과, 게이트 절연층으로서 기능하는 절연층을 갖는다.
또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치가 갖는 트랜지스터의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 플레이너형 트랜지스터로 하여도 좋고, 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋고, 역 스태거형 트랜지스터로 하여도 좋다. 또한 톱 게이트형 또는 보텀 게이트형 중 어느 트랜지스터 구조로 하여도 좋다. 또는 채널의 상하에 게이트 전극이 제공되어 있어도 좋다.
트랜지스터에 사용하는 반도체 재료의 결정성에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 비정질 반도체, 결정성을 갖는 반도체(미결정 반도체, 다결정 반도체, 단결정 반도체, 또는 일부에 결정 영역을 갖는 반도체) 중 어느 것을 사용하여도 좋다. 결정성을 갖는 반도체를 사용하면, 트랜지스터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.
이하에서는 특히 금속 산화물막을 채널이 형성되는 반도체층에 사용하는 트랜지스터에 대하여 설명한다.
트랜지스터에 사용하는 반도체 재료로서는 에너지 갭이 2eV 이상이고, 바람직하게는 2.5eV 이상이고, 더 바람직하게는 3eV 이상인 금속 산화물을 사용할 수 있다. 대표적으로는 인듐을 포함하는 금속 산화물 등이고, 예를 들어 후술하는 CAC-OS 등을 사용할 수 있다.
실리콘보다 밴드 갭이 넓고, 또한 캐리어 밀도가 작은 금속 산화물이 사용된 트랜지스터는 오프 전류가 낮기 때문에, 트랜지스터와 직렬로 접속된 용량 소자에 축적된 전하가 장기간에 걸쳐 유지될 수 있다.
반도체층은 예를 들어 인듐, 아연, 및 M(M은 알루미늄, 타이타늄, 갈륨, 저마늄, 이트륨, 지르코늄, 란타넘, 세륨, 주석, 네오디뮴, 및 하프늄 등의 금속임)을 포함하는 In-M-Zn계 산화물로 표기되는 막으로 할 수 있다.
반도체층을 구성하는 금속 산화물이 In-M-Zn계 산화물인 경우, In-M-Zn 산화물을 성막하기 위하여 사용되는 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비는 In≥M, Zn≥M을 만족시키는 것이 바람직하다. 이러한 스퍼터링 타깃의 금속 원소의 원자수비로서, In:M:Zn=1:1:1, In:M:Zn=1:1:1.2, In:M:Zn=3:1:2, In:M:Zn=4:2:3, In:M:Zn=4:2:4.1, In:M:Zn=5:1:6, In:M:Zn=5:1:7, In:M:Zn=5:1:8 등이 바람직하다. 또한, 성막되는 반도체층의 원자수비는 각각 상기 스퍼터링 타깃에 포함되는 금속 원소의 원자수비의 ±40%의 변동을 포함한다.
반도체층으로서는 캐리어 밀도가 낮은 금속 산화물막을 사용한다. 예를 들어 반도체층에는 캐리어 밀도가 1×1017/cm3 이하이고, 바람직하게는 1×1015/cm3 이하이고, 더 바람직하게는 1×1013/cm3 이하이고, 더 바람직하게는 1×1011/cm3 이하이고, 더 바람직하게는 1×1010/cm3 미만이고, 1×10-9/cm3 이상인 금속 산화물을 사용할 수 있다. 이러한 금속 산화물을 고순도 진성 또는 실질적으로 고순도 진성인 금속 산화물이라고 부른다. 상기 금속 산화물은 결함 준위 밀도가 낮고, 안정적인 특성을 갖는 금속 산화물이라고 할 수 있다.
또한, 이들에 한정되지 않고, 필요로 하는 트랜지스터의 반도체 특성 및 전기 특성(전계 효과 이동도, 문턱 전압 등)에 따라 적절한 조성을 갖는 산화물 반도체를 사용하면 좋다. 또한, 필요로 하는 트랜지스터의 반도체 특성을 얻기 위하여 반도체층의 캐리어 밀도, 불순물 농도, 결함 밀도, 금속 원소와 산소의 원자수비, 원자간 거리, 밀도 등을 적절한 것으로 하는 것이 바람직하다.
반도체층을 구성하는 금속 산화물에 14족 원소 중 하나인 실리콘 또는 탄소가 포함되면, 반도체층에서 산소 결손이 증가되어 n형화된다. 그러므로, 반도체층에서의 실리콘 또는 탄소의 농도(이차 이온 질량 분석법에 의하여 얻어지는 농도)를 2×1018atoms/cm3 이하로, 바람직하게는 2×1017atoms/cm3 이하로 한다.
또한, 알칼리 금속 및 알칼리 토금속은 금속 산화물과 결합되면, 캐리어를 생성하는 경우가 있어, 트랜지스터의 오프 전류가 증대되는 경우가 있다. 그러므로, 반도체층에서의 이차 이온 질량 분석법에 의하여 얻어지는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 농도를 1×1018atoms/cm3 이하로, 바람직하게는 2×1016atoms/cm3 이하로 한다.
또한, 반도체층을 구성하는 금속 산화물에 질소가 포함되면, 캐리어인 전자가 발생하고 캐리어 밀도가 증가되어 n형화되기 쉽다. 결과적으로, 질소가 포함되는 금속 산화물을 사용한 트랜지스터는 노멀리 온 특성이 되기 쉽다. 그러므로, 반도체층에서의 이차 이온 질량 분석법에 의하여 얻어지는 질소 농도를 5×1018atoms/cm3 이하로 하는 것이 바람직하다.
산화물 반도체는 단결정 산화물 반도체와 비단결정 산화물 반도체로 나누어진다. 비단결정 산화물 반도체로서는 CAAC-OS(c-axis-aligned crystalline oxide semiconductor), 다결정 산화물 반도체, nc-OS(nanocrystalline oxide semiconductor), a-like OS(amorphous-like oxide semiconductor), 및 비정질 산화물 반도체 등이 있다.
또한 본 발명의 일 형태에 개시되는 트랜지스터의 반도체층에는 CAC-OS(cloud-aligned composite oxide semiconductor)를 사용하여도 좋다.
또한 본 발명의 일 형태에 개시되는 트랜지스터의 반도체층에는 상술한 비단결정 산화물 반도체를 적합하게 사용할 수 있다. 또한 비단결정 산화물 반도체로서는 nc-OS 또는 CAAC-OS를 적합하게 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 일 형태에서는 트랜지스터의 반도체층으로서 CAC-OS를 사용하는 것이 바람직하다. CAC-OS를 사용함으로써 트랜지스터에 높은 전기 특성 또는 높은 신뢰성을 부여할 수 있다.
또한 반도체층이 CAAC-OS의 영역, 다결정 산화물 반도체의 영역, nc-OS의 영역, a-like OS의 영역, 및 비정질 산화물 반도체의 영역 중 2종류 이상을 갖는 혼합막이어도 좋다. 혼합막은 예를 들어 상술한 영역 중 어느 2종류 이상의 영역을 포함하는 단층 구조 또는 적층 구조를 갖는 경우가 있다.
<CAC-OS의 구성>
이하에서는 본 발명의 일 형태에 개시되는 트랜지스터에 사용할 수 있는 CAC-OS의 구성에 대하여 설명한다.
CAC-OS란 예를 들어 금속 산화물을 구성하는 원소가 0.5nm 이상 10nm 이하로, 바람직하게는 1nm 이상 2nm 이하로, 또는 그 근방의 크기로 편재(偏在)된 재료의 하나의 구성이다. 또한 이하에서는 금속 산화물에서 하나 또는 그 이상의 금속 원소가 편재되고, 상기 금속 원소를 갖는 영역이 0.5nm 이상 10nm 이하로, 바람직하게는 1nm 이상 2nm 이하로, 또는 그 근방의 크기로 혼합된 상태를 모자이크 패턴 또는 패치 패턴이라고도 한다.
또한 금속 산화물은 적어도 인듐을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 인듐 및 아연을 포함하는 것이 바람직하다. 또한 이들에 더하여, 알루미늄, 갈륨, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 붕소, 실리콘, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 등에서 선택된 1종류 또는 복수 종류가 포함되어도 좋다.
예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS(CAC-OS 중에서도 In-Ga-Zn 산화물을 특히 CAC-IGZO라고 불러도 좋음)란, 인듐 산화물(이하, InOX1(X1은 0보다 큰 실수)로 함) 또는 인듐 아연 산화물(이하, InX2ZnY2OZ2(X2, Y2, 및 Z2는 0보다 큰 실수)로 함)와, 갈륨 산화물(이하, GaOX3(X3은 0보다 큰 실수)로 함) 또는 갈륨 아연 산화물(이하, GaX4ZnY4OZ4(X4, Y4, 및 Z4는 0보다 큰 실수)로 함) 등으로 재료가 분리됨으로써 모자이크 패턴이 되고, 모자이크 패턴의 InOX1 또는 InX2ZnY2OZ2가 막 내에 균일하게 분포된 구성(이하, 클라우드상이라고도 함)이다.
즉, CAC-OS는 GaOX3이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역이 혼합된 구성을 갖는 복합 금속 산화물이다. 또한 본 명세서에서 예를 들어 제 1 영역의 원소 M에 대한 In의 원자수비가 제 2 영역의 원소 M에 대한 In의 원자수비보다 큰 것을 '제 1 영역은 제 2 영역과 비교하여 In의 농도가 높다'라고 한다.
또한 IGZO는 통칭이며, In, Ga, Zn, 및 O로 이루어진 하나의 화합물을 말하는 경우가 있다. 대표적인 예로서, InGaO3(ZnO)m1(m1은 양의 정수임) 또는 In(1+x0)Ga(1-x0)O3(ZnO)m0(-1≤x0≤1, m0는 임의의 수)으로 나타내어지는 결정성 화합물을 들 수 있다.
상기 결정성 화합물은 단결정 구조, 다결정 구조, 또는 CAAC 구조를 갖는다. 또한 CAAC 구조란 복수의 IGZO의 나노 결정이 c축 배향을 갖고, 또한 a-b면에서는 배향되지 않고 연결된 결정 구조를 말한다.
한편으로, CAC-OS는 금속 산화물의 재료 구성에 관한 것이다. CAC-OS란, In, Ga, Zn, 및 O를 포함하는 재료 구성에서, 일부에 Ga을 주성분으로 하는 나노 입자상으로 관찰되는 영역과, 일부에 In을 주성분으로 하는 나노 입자상으로 관찰되는 영역이 각각 모자이크 패턴으로 무작위로 분산되어 있는 구성을 말한다. 따라서 CAC-OS에서 결정 구조는 부차적인 요소이다.
또한 CAC-OS는 조성이 상이한 2종류 이상의 막의 적층 구조를 포함하지 않는 것으로 한다. 예를 들어 In을 주성분으로 하는 막과, Ga을 주성분으로 하는 막의 2층으로 이루어지는 구조를 포함하지 않는다.
또한 GaOX3이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역 사이에서 명확한 경계를 관찰할 수 없는 경우가 있다.
또한 갈륨 대신에, 알루미늄, 이트륨, 구리, 바나듐, 베릴륨, 붕소, 실리콘, 타이타늄, 철, 니켈, 저마늄, 지르코늄, 몰리브데넘, 란타넘, 세륨, 네오디뮴, 하프늄, 탄탈럼, 텅스텐, 및 마그네슘 등에서 선택된 1종류 또는 복수 종류가 포함되는 경우, CAC-OS란 상기 금속 원소를 주성분으로 하는 나노 입자상으로 관찰되는 영역이 일부에서 관찰되고, In을 주성분으로 하는 나노 입자상으로 관찰되는 영역이 일부에서 관찰되고, 각각이 모자이크 패턴으로 무작위로 분산되어 있는 구성을 말한다.
CAC-OS는 예를 들어 기판을 가열하지 않는 조건에서 스퍼터링법으로 형성할 수 있다. 또한 CAC-OS를 스퍼터링법으로 형성하는 경우, 성막 가스로서 불활성 가스(대표적으로는 아르곤), 산소 가스, 및 질소 가스에서 선택된 어느 하나 또는 복수를 사용하면 좋다. 또한 성막 시의 성막 가스의 총유량에 대한 산소 가스의 유량비는 낮을수록 바람직하고, 예를 들어 산소 가스의 유량비를 0% 이상 30% 미만으로, 바람직하게는 0% 이상 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
CAC-OS는 X선 회절(XRD: X-ray diffraction) 측정법 중 하나인 Out-of-plane법에 의한 θ/2θ 스캔을 사용하여 측정하였을 때 명확한 피크가 관찰되지 않는다는 특징을 갖는다. 즉, X선 회절 측정에서 측정 영역의 a-b면 방향 및 c축 방향의 배향은 보이지 않는 것을 알 수 있다.
또한 CAC-OS는 프로브 직경이 1nm인 전자선(나노 빔 전자선이라고도 함)을 조사함으로써 얻어지는 전자선 회절 패턴에서, 휘도가 높은 링 형상의 영역과 상기 링 형상의 영역 내에 복수의 휘점이 관측된다. 따라서 이 전자선 회절 패턴으로부터 CAC-OS의 결정 구조는 평면 방향 및 단면 방향에서 배향성을 갖지 않는 nc(nano-crystal) 구조를 갖는 것을 알 수 있다.
또한 예를 들어 In-Ga-Zn 산화물에서의 CAC-OS에서는, 에너지 분산형 X선 분광법(EDX: Energy Dispersive X-ray spectroscopy)을 사용하여 취득한 EDX 매핑에 의하여, GaOX3이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역이 편재되고 혼합된 구조를 갖는 것을 확인할 수 있다.
CAC-OS는 금속 원소가 균일하게 분포된 IGZO 화합물과 상이한 구조이고, IGZO 화합물과 상이한 성질을 갖는다. 즉, CAC-OS는 GaOX3 등이 주성분인 영역과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역으로 서로 상(相)분리되어 각 원소를 주성분으로 하는 영역이 모자이크 패턴이 되는 구조를 갖는다.
여기서 InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역은 GaOX3 등이 주성분인 영역과 비교하여 도전성이 높은 영역이다. 즉, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역을 캐리어가 흐름으로써, 금속 산화물로서의 도전성이 발현된다. 따라서 InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역이 금속 산화물 내에 클라우드상으로 분포됨으로써, 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.
한편으로, GaOX3 등이 주성분인 영역은 InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1이 주성분인 영역과 비교하여 절연성이 높은 영역이다. 즉, GaOX3 등이 주성분인 영역이 금속 산화물 내에 분포됨으로써 누설 전류가 억제되어 양호한 스위칭 동작을 실현할 수 있다.
따라서 CAC-OS를 반도체 소자에 사용한 경우, GaOX3 등에 기인하는 절연성과, InX2ZnY2OZ2 또는 InOX1에 기인하는 도전성이 상보적으로 작용함으로써, 높은 온 전류(Ion) 및 높은 전계 효과 이동도(μ)를 실현할 수 있다.
또한 CAC-OS를 사용한 반도체 소자는 신뢰성이 높다. 따라서 CAC-OS는 디스플레이를 비롯한 다양한 반도체 장치에 최적이다.
또한 반도체층에 CAC-OS를 갖는 트랜지스터는 전계 효과 이동도가 높고, 또한 구동 능력이 높기 때문에, 상기 트랜지스터를 구동 회로, 대표적으로는 게이트 신호를 생성하는 주사선 구동 회로에 사용함으로써, 베젤 폭이 좁은(슬림 베젤이라고도 함) 표시 장치를 제공할 수 있다. 또한 상기 트랜지스터를, 표시 장치가 갖는 신호선 구동 회로(특히 신호선 구동 회로가 갖는 시프트 레지스터의 출력 단자에 접속되는 디멀티플렉서)에 사용함으로써, 표시 장치에 접속되는 배선수가 적은 표시 장치를 제공할 수 있다.
또한 반도체층에 CAC-OS를 갖는 트랜지스터는 저온 폴리실리콘을 사용한 트랜지스터와 달리 레이저 결정화 공정이 불필요하다. 그러므로 대면적 기판을 사용한 표시 장치이어도 제조 비용을 저감할 수 있다. 또한 울트라 하이비전('4K 해상도', '4K2K', '4K'), 슈퍼 하이비전('8K 해상도', '8K4K', '8K')과 같이 해상도가 높고, 또한 대형의 표시 장치에 있어서, 반도체층에 CAC-OS를 갖는 트랜지스터를 구동 회로 및 표시부에 사용함으로써 단시간에 기록할 수 있고, 표시 불량을 저감할 수 있어 바람직하다.
또는 트랜지스터의 채널이 형성되는 반도체에 실리콘을 사용하여도 좋다. 실리콘으로서 비정질 실리콘을 사용하여도 좋지만 결정성을 갖는 실리콘을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 예를 들어 미결정 실리콘, 다결정 실리콘, 단결정 실리콘 등을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 다결정 실리콘은 단결정 실리콘과 비교하여 저온에서 형성할 수 있고, 또한 비정질 실리콘과 비교하여 높은 전계 효과 이동도와 높은 신뢰성을 갖는다.
[도전층]
트랜지스터의 게이트, 소스, 및 드레인 이외에, 표시 장치를 구성하는 각종 배선 및 전극 등, 도전층에 사용할 수 있는 재료로서는 알루미늄, 타이타늄, 크로뮴, 니켈, 구리, 이트륨, 지르코늄, 몰리브데넘, 은 탄탈럼, 또는 텅스텐 등의 금속, 혹은이를 주성분으로 하는 합금 등을 들 수 있다. 또한 이들 재료를 포함하는 막을 단층으로 또는 적층 구조로 사용할 수 있다. 예를 들어 실리콘을 포함하는 알루미늄막의 단층 구조, 타이타늄막 위에 알루미늄막을 적층하는 2층 구조, 텅스텐막 위에 알루미늄막을 적층하는 2층 구조, 구리-마그네슘-알루미늄 합금막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 타이타늄막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 텅스텐막 위에 구리막을 적층하는 2층 구조, 타이타늄막 또는 질화 타이타늄막과, 그 위에 중첩시켜 알루미늄막 또는 구리막을 적층하고, 그 위에 타이타늄막 또는 질화 타이타늄막을 더 형성하는 3층 구조, 몰리브데넘막 또는 질화 몰리브데넘막과, 그 위에 중첩시켜 알루미늄막 또는 구리막을 적층하고, 그 위에 몰리브데넘막 또는 질화 몰리브데넘막을 더 형성하는 3층 구조 등이 있다. 또한 산화 인듐, 산화 주석, 또는 산화 아연 등의 산화물을 사용하여도 좋다. 또한 망가니즈를 포함하는 구리를 사용하면 에칭에 의한 형상의 제어성이 높아지기 때문에 바람직하다.
[절연층]
각 절연층에 사용할 수 있는 절연 재료로서는 예를 들어 아크릴 수지, 에폭시 수지 등의 수지, 실리콘(silicone) 등의 실록산 결합을 갖는 수지가 있고, 이에 더하여 산화 실리콘, 산화질화 실리콘, 질화산화 실리콘, 질화 실리콘, 산화 알루미늄 등의 무기 절연 재료가 있다.
또한 본 명세서에서 산화질화물이란, 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화 산화물이란, 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 가리킨다. 예를 들어 산화질화 실리콘이라고 기재한 경우에는 그 조성으로서 질소보다 산소의 함유량이 많은 재료를 가리키고, 질화산화 실리콘이라고 기재한 경우에는 그 조성으로서 산소보다 질소의 함유량이 많은 재료를 나타낸다.
또한 발광 소자는 한 쌍의 투수성이 낮은 절연막 사이에 제공되어 있는 것이 바람직하다. 이로써 발광 소자에 물 등의 불순물이 침입하는 것을 억제할 수 있어, 장치의 신뢰성의 저하를 억제할 수 있다.
투수성이 낮은 절연막으로서는 질화 실리콘막, 질화산화 실리콘막 등의 질소와 실리콘을 포함하는 막, 또는 질화 알루미늄막 등의 질소와 알루미늄을 포함하는 막 등을 들 수 있다. 또한 산화 실리콘막, 산화질화 실리콘막, 산화 알루미늄막 등을 사용하여도 좋다.
예를 들어 투수성이 낮은 절연막의 수증기 투과량을 1×10-5[g/(m2·day)] 이하로, 바람직하게는 1×10-6[g/(m2·day)] 이하로, 더 바람직하게는 1×10-7[g/(m2·day)] 이하로, 더욱 바람직하게는 1×10-8[g/(m2·day)] 이하로 한다.
[표시 모듈의 구성예]
이하에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 갖는 표시 모듈의 구성예에 대하여 설명한다.
도 11의 (A)는 표시 모듈(280)의 사시 개략도이다. 표시 모듈(280)은 표시 장치(200)와 FPC(290)를 갖는다. 표시 장치(200)로서는 상기 구성예 2에서 예시한 각 표시 장치(표시 장치(200A) 내지 표시 장치(200D))를 적용할 수 있다.
표시 모듈(280)은 기판(201), 기판(202)을 갖는다. 또한 기판(202) 측에 표시부(281)를 갖는다. 표시부(281)는 표시 모듈(280)에서의 화상을 표시하는 영역이고, 후술하는 화소부(284)에 제공되는 각 화소로부터의 광을 시인할 수 있는 영역이다. 또한 표시 모듈(280)은 소스 드라이버 IC(290b)를 가져도 좋다.
도 11의 (B)는 기판(201) 측의 구성을 모식적으로 도시한 사시도이다. 기판(201)은 회로부(282)와, 회로부(282) 위에 화소 회로부(283)와, 화소 회로부(283) 위에 화소부(284)가 적층된 구성을 갖는다. 또한 기판(201) 위에서 화소부(284)와 중첩되지 않는 부분에 FPC(290)와 접속하기 위한 단자부(285)를 갖는다. 또한 단자부(285)와 회로부(282)는 복수의 배선으로 구성되는 배선부(286)에 의하여 전기적으로 접속되어 있다.
화소부(284)는 주기적으로 배열된 복수의 화소(284a)를 갖는다. 도 11의 (B)의 오른쪽에 하나의 화소(284a)의 확대도를 도시하였다. 화소(284a)는 발광 소자(120R), 발광 소자(120G), 및 발광 소자(120B)를 갖는다.
화소 회로부(283)는 주기적으로 배열된 복수의 화소 회로(283a)를 갖는다. 복수의 화소 회로(283a)는 도 11의 (B)에 도시된 델타 배열로 배치되어도 좋다. 델타 배열은 고밀도로 화소 회로를 배열할 수 있기 때문에 고정세의 표시 장치를 제공할 수 있다.
하나의 화소 회로(283a)는 하나의 화소(284a)가 갖는 3개의 발광 소자의 발광을 제어하는 회로이다. 하나의 화소 회로(283a)는 하나의 발광 소자의 발광을 제어하는 회로가 3개 제공되는 구성으로 하여도 좋다. 예를 들어 화소 회로(283a)는 하나의 발광 소자당 하나의 선택 트랜지스터와, 하나의 전류 제어용 트랜지스터(구동 트랜지스터)와, 용량 소자를 적어도 갖는 구성으로 할 수 있다. 이때, 선택 트랜지스터의 게이트에는 게이트 신호가, 소스 및 드레인 중 한쪽에는 소스 신호가 각각 입력된다. 이로써 액티브 매트릭스형 표시 장치가 실현된다.
회로부(282)는 화소 회로부(283)의 각 화소 회로(283a)를 구동하는 회로를 갖는다. 예를 들어 게이트선 구동 회로, 소스선 구동 회로 등을 갖는 것이 바람직하다. 이 이외에, 연산 회로, 메모리 회로, 전원 회로 등을 가져도 좋다.
FPC(290)는 외부로부터 회로부(282)에 비디오 신호 또는 전원 전위 등을 공급하기 위한 배선으로서 기능한다. 또한 FPC(290) 위에 IC가 실장되어 있어도 좋다.
표시 모듈(280)은 화소부(284)의 아래쪽에 화소 회로부(283) 또는 회로부(282) 등이 적층된 구성으로 할 수 있기 때문에, 표시부(281)의 개구율(유효 표시 면적비)을 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 표시부(281)의 개구율은 40% 이상 100% 미만으로, 바람직하게는 50% 이상 95% 이하로, 더 바람직하게는 60% 이상 95% 이하로 할 수 있다. 또한 화소(284a)를 매우 높은 밀도로 배치할 수 있고, 표시부(281)의 정세도를 매우 높게 할 수 있다. 예를 들어 표시부(281)에는 2000ppi 이상, 바람직하게는 3000ppi 이상, 더 바람직하게는 5000ppi 이상, 더욱 바람직하게는 6000ppi 이상이고, 20000ppi 이하 또는 30000ppi 이하의 정세도로 화소(284a)가 배치되는 것이 바람직하다.
이러한 표시 모듈(280)은 매우 고정세하기 때문에, 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 또는 안경형 AR용 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 렌즈를 통하여 표시 모듈(280)의 표시부를 시인하는 구성이어도, 표시 모듈(280)은 매우 고정세한 표시부(281)를 갖기 때문에, 렌즈로 표시부가 확대되어도 화소가 시인되지 않고, 몰입감이 높은 표시를 수행할 수 있다. 또한 표시 모듈(280)은 이에 한정되지 않고, 비교적 소형의 표시부를 갖는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어 손목시계 등의 장착형 전자 기기의 표시부에 적합하게 사용할 수 있다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 2)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 대하여 도 12를 사용하여 설명한다.
도 12의 (A)에 나타낸 표시 장치는 화소부(502)와, 구동 회로부(504)와, 보호 회로(506)와, 단자부(507)를 갖는다. 또한 본 발명의 일 형태의 표시 장치는 보호 회로(506)를 제공하지 않는 구성으로 하여도 좋다.
화소부(502)는 X행 Y열(X, Y는 각각 독립적으로 2 이상의 양의 정수임)로 배치된 복수의 화소 회로(501)를 갖는다. 각 화소 회로(501)는 표시 소자를 구동하는 회로를 갖는다.
구동 회로부(504)는 게이트선(GL_1) 내지 게이트선(GL_X)에 주사 신호를 출력하는 게이트 드라이버(504a), 데이터선(DL_1) 내지 데이터선(DL_Y)에 데이터 신호를 공급하는 소스 드라이버(504b) 등의 구동 회로를 갖는다. 게이트 드라이버(504a)는 적어도 시프트 레지스터를 갖는 구성으로 하면 좋다. 또한 소스 드라이버(504b)는 예를 들어 복수의 아날로그 스위치 등을 사용하여 구성된다. 또한 시프트 레지스터 등을 사용하여 소스 드라이버(504b)를 구성하여도 좋다.
단자부(507)란 외부의 회로로부터 표시 장치에 전원, 제어 신호, 및 화상 신호 등을 입력하기 위한 단자가 제공된 부분을 가리킨다.
보호 회로(506)는 그 자체가 접속되는 배선에 일정한 범위 외의 전위가 공급되었을 때, 상기 배선과 다른 배선을 도통 상태로 하는 회로이다. 도 12의 (A)에 나타낸 보호 회로(506)는 예를 들어 게이트 드라이버(504a)와 화소 회로(501) 사이의 배선인 게이트선(GL), 또는 소스 드라이버(504b)와 화소 회로(501) 사이의 배선인 데이터선(DL) 등의 각종 배선과 접속된다.
또한 게이트 드라이버(504a)와 소스 드라이버(504b)는 각각 화소부(502)와 같은 기판 위에 제공되어 있어도 좋고, 게이트 드라이버 회로 또는 소스 드라이버 회로가 별도로 형성된 기판(예를 들어 단결정 반도체 또는 다결정 반도체로 형성된 구동 회로 기판)을 COG 또는 TAB(Tape Automated Bonding)에 의하여 기판에 실장하는 구성으로 하여도 좋다.
특히 게이트 드라이버(504a)와 소스 드라이버(504b)를 화소부(502)의 아래쪽에 배치하는 것이 바람직하다.
또한 도 12의 (A)에 나타낸 복수의 화소 회로(501)는 예를 들어 도 12의 (B)에 나타낸 구성으로 할 수 있다.
도 12의 (B)에 나타낸 화소 회로(501)는 트랜지스터(552)와, 트랜지스터(554)와, 용량 소자(562)와, 발광 소자(572)를 갖는다. 또한 화소 회로(501)에는 데이터선(DL_n), 게이트선(GL_m), 전위 공급선(VL_a), 및 전원 공급선(VL_b) 등이 접속되어 있다.
또한 전위 공급선(VL_a) 및 전위 공급선(VL_b) 중 한쪽에는 고전원 전위(VDD)가 공급되고, 다른 쪽에는 저전원 전위(VSS)가 공급된다. 트랜지스터(554)의 게이트에 공급되는 전위에 따라 발광 소자(572)를 흐르는 전류가 제어됨으로써, 발광 소자(572)로부터의 발광 휘도가 제어된다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 3)
이하에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치에 적용할 수 있는 화소에 표시되는 계조를 보정하기 위한 메모리를 갖는 화소 회로와, 이를 갖는 표시 장치에 대하여 설명한다.
[회로 구성]
도 13의 (A)에 화소 회로(400)의 회로도를 나타내었다. 화소 회로(400)는 트랜지스터(M1), 트랜지스터(M2), 용량 소자(C1), 및 회로(401)를 갖는다. 또한 화소 회로(400)에는 배선(S1), 배선(S2), 배선(G1), 및 배선(G2)이 접속된다.
트랜지스터(M1)는 게이트가 배선(G1)과 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(S1) 과 접속되고, 다른 쪽이 용량 소자(C1)의 한쪽 전극과 접속된다. 트랜지스터(M2)는 게이트가 배선(G2)과 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 배선(S2)과 접속되고, 다른 쪽이 용량 소자(C1)의 다른 쪽 전극 및 회로(401)와 접속된다.
회로(401)는 적어도 하나의 표시 소자를 포함하는 회로이다. 표시 소자로서는 다양한 소자를 사용할 수 있지만, 대표적으로는 유기 EL 소자 또는 LED 소자 등의 발광 소자를 사용할 수 있다. 이 이외에도 액정 소자 또는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 소자 등을 사용할 수도 있다.
트랜지스터(M1)와 용량 소자(C1)를 접속하는 노드를 노드(N1)로, 트랜지스터(M2)와 회로(401)를 접속하는 노드를 노드(N2)로 한다.
화소 회로(400)는 트랜지스터(M1)를 오프 상태로 함으로써 노드(N1)의 전위를 유지할 수 있다. 또한 트랜지스터(M2)를 오프 상태로 함으로써 노드(N2)의 전위를 유지할 수 있다. 또한 트랜지스터(M2)를 오프 상태로 한 상태에서 트랜지스터(M1)를 통하여 노드(N1)에 소정의 전위를 기록함으로써, 용량 소자(C1)를 통한 용량 결합에 의하여 노드(N1)의 전위의 변위에 따라 노드(N2)의 전위를 변화시킬 수 있다.
여기서 트랜지스터(M1) 및 트랜지스터(M2) 중 한쪽 또는 양쪽에 실시형태 1에서 예시한 산화물 반도체가 적용된 트랜지스터를 적용할 수 있다. 그러므로 오프 전류가 매우 낮기 때문에, 노드(N1) 및 노드(N2)의 전위를 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다. 또한 각 노드의 전위를 유지하는 기간이 짧은 경우(구체적으로는 프레임 주파수가 30Hz 이상인 경우 등)에는 실리콘 등의 반도체를 적용한 트랜지스터를 사용하여도 좋다.
[구동 방법예]
이어서 도 13의 (B)를 사용하여 화소 회로(400)의 동작 방법의 일례에 대하여 설명한다. 도 13의 (B)는 화소 회로(400)의 동작에 따른 타이밍 차트이다. 또한 여기서는 설명을 용이하게 하기 위하여 배선 저항 등의 각종 저항, 트랜지스터 또는 배선 등의 기생 용량, 그리고 트랜지스터의 문턱 전압 등의 영향은 고려하지 않는다.
도 13의 (B)에 나타낸 동작에서는 1프레임 기간을 기간 T1과 기간 T2로 나눈다. 기간 T1은 노드(N2)에 전위를 기록하는 기간이고, 기간 T2는 노드(N1)에 전위를 기록하는 기간이다.
[기간 T1]
기간 T1에는, 배선(G1)과 배선(G2) 모두에 트랜지스터를 온 상태로 하는 전위를 인가한다. 또한 배선(S1)에는 고정 전위인 전위(Vref)를 공급하고, 배선(S2)에는 제 1 데이터 전위(Vw)를 공급한다.
노드(N1)에는 트랜지스터(M1)를 통하여 배선(S1)으로부터 전위(Vref)가 인가된다. 또한 노드(N2)에는 트랜지스터(M2)를 통하여 배선(S2)으로부터 제 1 데이터 전위(Vw)가 인가된다. 따라서 용량 소자(C1)에 전위차(Vw-Vref)가 유지된 상태가 된다.
[기간 T2]
이어서 기간 T2에는, 배선(G1)에 트랜지스터(M1)를 온 상태로 하는 전위를 인가하고, 배선(G2)에 트랜지스터(M2)를 오프 상태로 하는 전위를 인가한다. 또한 배선(S1)에는 제 2 데이터 전위 Vdata를 공급한다. 배선(S2)에는 소정의 정전위를 인가하거나 부유 상태로 하여도 좋다.
노드(N1)에는 트랜지스터(M1)를 통하여 배선(S1)으로부터 제 2 데이터 전위(Vdata)가 인가된다. 이때 용량 소자(C1)에 의한 용량 결합에 의하여 제 2 데이터 전위(Vdata)에 따라 노드(N2)의 전위가 전위(dV)만큼 변화된다. 즉 회로(401)에는 제 1 데이터 전위(Vw)와 전위(dV)를 합한 전위가 입력된다. 또한 도 13의 (B)에서는 전위(dV)를 양의 값으로 나타내었지만, 음의 값이어도 좋다. 즉 제 2 데이터 전위(Vdata)가 전위(Vref)보다 낮아도 좋다.
여기서 전위(dV)는 용량 소자(C1)의 용량값과 회로(401)의 용량값에 따라 대략 결정된다. 용량 소자(C1)의 용량값이 회로(401)의 용량값보다 충분히 큰 경우, 전위(dV)는 제 2 데이터 전위(Vdata)에 가까운 전위가 된다.
이와 같이, 화소 회로(400)는 2종류의 데이터 신호를 조합하여, 표시 소자를 포함하는 회로(401)에 인가하는 전위를 생성할 수 있기 때문에, 화소 회로(400) 내에서 계조의 보정을 수행할 수 있게 된다.
또한 화소 회로(400)는 배선(S1) 및 배선(S2)에 공급할 수 있는 최대 전위를 넘는 전위를 생성할 수도 있게 된다. 예를 들어 발광 소자를 사용한 경우에는, 하이 다이내믹 레인지(HDR) 표시 등을 수행할 수 있다. 또한 액정 소자를 사용한 경우에는, 오버 드라이브 구동 등을 실현할 수 있다.
[적용예]
도 13의 (C)에 나타낸 화소 회로(400EL)는 회로(401EL)를 갖는다. 회로(401EL)는 발광 소자(EL), 트랜지스터(M3), 및 용량 소자(C2)를 갖는다.
트랜지스터(M3)는 게이트가 노드(N2) 및 용량 소자(C2)의 한쪽 전극과 접속되고, 소스 및 드레인 중 한쪽이 전위(VH)를 인가하는 배선과 접속되고, 다른 쪽이 발광 소자(EL)의 한쪽 전극과 접속된다. 용량 소자(C2)는 다른 쪽 전극이 전위(Vcom)를 인가하는 배선과 접속된다. 발광 소자(EL)는 다른 쪽 전극이 전위(VL)를 인가하는 배선과 접속된다.
트랜지스터(M3)는 발광 소자(EL)에 공급되는 전류를 제어하는 기능을 갖는다. 용량 소자(C2)는 유지 용량 소자로서 기능한다. 용량 소자(C2)는 불필요하면 생략할 수 있다.
또한 여기서는 발광 소자(EL)의 애노드 측이 트랜지스터(M3)에 접속되는 구성을 나타내었지만, 캐소드 측이 트랜지스터(M3)에 접속되어도 좋다. 이때 전위(VH)와 전위(VL)의 값을 적절히 변경할 수 있다.
화소 회로(400EL)는 트랜지스터(M3)의 게이트에 높은 전위를 인가함으로써 발광 소자(EL)에 큰 전류를 흘릴 수 있기 때문에 예를 들어 HDR 표시 등을 실현할 수 있다. 배선(S1) 또는 배선(S2)에 보정 신호를 공급함으로써 트랜지스터(M3) 또는 발광 소자(EL)의 전기 특성의 편차를 보정할 수도 있다.
또한 도 13의 (C)에서 예시한 회로에 한정되지 않고, 별도로 트랜지스터 또는 용량 소자 등을 추가한 구성으로 하여도 좋다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재되는 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서는 본 발명의 일 형태의 표시 장치를 적용한 전자 기기의 구성예에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 형태의 표시 장치 및 표시 모듈은 표시 기능을 갖는 전자 기기 등의 표시부에 적용될 수 있다. 이러한 전자 기기로서는 예를 들어 텔레비전 장치, 노트북형 퍼스널 컴퓨터, 모니터 장치, 디지털 사이니지, 파칭코기, 게임기 등 비교적 큰 화면을 갖는 전자 기기 이외에, 디지털 카메라, 디지털 비디오 카메라, 디지털 액자, 휴대 전화기, 휴대용 게임기, 휴대 정보 단말기, 음향 재생 장치 등이 있다.
특히 본 발명의 일 형태의 표시 장치 및 표시 모듈은 정세도를 높일 수 있기 때문에, 비교적 작은 표시부를 갖는 전자 기기에 적합하게 사용할 수 있다. 이러한 전자 기기로서는 예를 들어 손목시계형, 팔찌형의 정보 단말기(웨어러블 기기), 헤드 마운트 디스플레이 등의 VR용 기기, 또는 안경형 AR용 기기 등, 머리에 장착할 수 있는 웨어러블 기기 등이 있다.
도 14의 (A)에 안경형 전자 기기(700)의 사시도를 도시하였다. 전자 기기(700)는 한 쌍의 표시 패널(701), 한 쌍의 하우징(702), 한 쌍의 광학 부재(703), 한 쌍의 장착부(704) 등을 갖는다.
전자 기기(700)는 광학 부재(703)의 표시 영역(706)에, 표시 패널(701)에 표시한 화상을 투영할 수 있다. 또한 광학 부재(703)는 투광성을 갖기 때문에, 사용자는 광학 부재(703)를 통하여 시인되는 투과 이미지에 겹쳐 표시 영역(706)에 표시된 화상을 볼 수 있다. 따라서 전자 기기(700)는 AR 표시가 가능한 전자 기기이다.
또한 하나의 하우징(702)에는 전방을 촬상할 수 있는 카메라(705)가 제공되어 있다. 또한 도시하지 않았지만, 어느 한쪽의 하우징(702)에는 무선 수신기, 또는 케이블을 접속할 수 있는 커넥터를 갖고, 하우징(702)에 영상 신호 등을 공급할 수 있다. 또한 하우징(702)에 자이로 센서 등의 가속도 센서를 제공함으로써, 사용자의 머리의 방향을 검지하여 그 방향에 대응한 화상을 표시 영역(706)에 표시할 수도 있다. 또한 하우징(702)에는 배터리가 제공되어 있는 것이 바람직하고, 무선 또는 유선으로 충전할 수 있다.
이어서 도 14의 (B)를 사용하여 전자 기기(700)의 표시 영역(706)에 대한 화상의 투영 방법에 대하여 설명한다. 하우징(702)의 내부에는 표시 패널(701), 렌즈(711), 반사판(712)이 제공되어 있다. 또한 광학 부재(703)의 표시 영역(706)에 상당하는 부분에는 하프 미러로서 기능하는 반사면(713)을 갖는다.
표시 패널(701)로부터 발해진 광(715)은 렌즈(711)를 통과하여 반사판(712)에 의하여 광학 부재(703) 측으로 반사된다. 광학 부재(703)의 내부에 있어서, 광(715)은 광학 부재(703)의 단부면에서 전반사를 반복하여 반사면(713)에 도달함으로써 반사면(713)에 화상이 투영된다. 이로써 사용자는 반사면(713)에 반사된 광(715)과, 광학 부재(703)(반사면(713)을 포함함)를 투과한 투과광(716) 양쪽을 시인할 수 있다.
도 14에서는 반사판(712) 및 반사면(713)이 각각 곡면을 갖는 예를 도시하였다. 이로써 이들이 평면인 경우와 비교하여 광학 설계의 자유도를 높일 수 있고, 광학 부재(703)의 두께를 얇게 할 수 있다. 또한 반사판(712) 및 반사면(713)을 평면으로 하여도 좋다.
반사판(712)으로서는 경면을 갖는 부재를 사용할 수 있고, 반사율이 높은 것이 바람직하다. 또한 반사면(713)으로서는 금속막의 반사를 이용한 하프 미러를 사용하여도 좋지만, 전반사를 이용한 프리즘 등을 사용하면 투과광(716)의 투과율을 높일 수 있다.
여기서 하우징(702)은 렌즈(711)와 표시 패널(701) 간의 거리, 또는 이들의 각도를 조정하는 기구(機構)를 갖는 것이 바람직하다. 이로써 초점 조정, 화상의 확대, 축소 등을 수행할 수 있게 된다. 예를 들어 렌즈(711) 및 표시 패널(701) 중 한쪽 또는 양쪽이 광축 방향으로 이동할 수 있는 구성으로 하면 좋다.
또한 하우징(702)은 반사판(712)의 각도를 조정할 수 있는 기구를 갖는 것이 바람직하다. 반사판(712)의 각도를 바꿈으로써, 화상이 표시되는 표시 영역(706)의 위치를 바꿀 수 있게 된다. 이로써 사용자의 눈의 위치에 따라 최적의 위치에 표시 영역(706)을 배치할 수 있게 된다.
표시 패널(701)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치 또는 표시 모듈을 적용할 수 있다. 따라서 정세도가 매우 높은 표시가 가능한 전자 기기(700)로 할 수 있다.
도 15의 (A), (B)에 고글형 전자 기기(750)의 사시도를 도시하였다. 도 15의 (A)는 전자 기기(750)의 정면, 평면, 및 왼쪽 면을 도시한 사시도이고, 도 15의 (B)는 전자 기기(750)의 배면, 밑면, 및 오른쪽 면을 도시한 사시도이다.
전자 기기(750)는 한 쌍의 표시 패널(751), 하우징(752), 한 쌍의 장착부(754), 완충 부재(755), 한 쌍의 렌즈(756) 등을 갖는다. 한 쌍의 표시 패널(751)은 하우징(752)의 내부의 렌즈(756)를 통하여 시인할 수 있는 위치에 각각 제공되어 있다.
전자 기기(750)는 VR용 전자 기기이다. 전자 기기(750)를 장착한 사용자는 렌즈(756)를 통하여 표시 패널(751)에 표시되는 화상을 시인할 수 있다. 또한 한 쌍의 표시 패널(751)에 상이한 화상을 표시시킴으로써 시차를 이용한 3차원 표시를 수행할 수도 있다.
또한 하우징(752)의 배면 측에는 입력 단자(757)와 출력 단자(758)가 제공되어 있다. 입력 단자(757)에는 영상 출력 기기 등으로부터의 영상 신호, 또는 하우징(752) 내에 제공되는 배터리를 충전하기 위한 전력 등을 공급하는 케이블을 접속할 수 있다. 출력 단자(758)로서는 예를 들어 음성 출력 단자로서 기능하고, 이어폰, 헤드폰 등을 접속할 수 있다. 또한 무선 통신에 의하여 음성 데이터를 출력할 수 있는 구성으로 하는 경우, 또는 외부의 영상 출력 기기로부터 음성을 출력하는 경우에는 상기 음성 출력 단자를 제공하지 않아도 된다.
또한 하우징(752)은 렌즈(756) 및 표시 패널(751)이 사용자의 눈의 위치에 따라 최적의 위치가 되도록 이들의 좌우의 위치를 조정할 수 있는 기구를 갖는 것이 바람직하다. 또한 렌즈(756)와 표시 패널(751) 간의 거리를 바꿈으로써 초점을 조정하는 기구를 갖는 것이 바람직하다.
표시 패널(751)에는 본 발명의 일 형태의 표시 장치 또는 표시 모듈을 적용할 수 있다. 따라서 정세도가 매우 높은 표시가 가능한 전자 기기(750)로 할 수 있다. 이로써 사용자가 높은 몰입감을 느낄 수 있다.
완충 부재(755)는 사용자의 얼굴(이마, 볼 등)과 접촉하는 부분이다. 완충 부재(755)가 사용자의 얼굴과 밀착함으로써 광누설을 방지할 수 있어, 몰입감을 더 높일 수 있다. 완충 부재(755)는 사용자가 전자 기기(750)를 장착할 때에 사용자의 얼굴에 밀착하도록, 완충 부재(755)로서는 부드러운 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어 고무, 실리콘(silicone) 고무, 우레탄, 스펀지 등의 소재를 사용할 수 있다. 또한 스펀지 등의 표면을 천, 가죽(천연 피혁 또는 합성 피혁) 등으로 덮은 것을 사용하면 사용자의 얼굴과 완충 부재(755) 사이에 틈이 생기기 어려워 광누설을 적합하게 방지할 수 있다. 또한 이러한 소재를 사용하면, 촉감이 좋고, 추운 계절 등에 장착한 경우에 사용자가 차갑다고 느끼지 않기 때문에 바람직하다. 완충 부재(755) 또는 장착부(754) 등, 사용자의 피부와 접촉하는 부재는 탈착 가능한 구성으로 하면 클리닝 또는 교환이 용이해지기 때문에 바람직하다.
본 실시형태는 적어도 그 일부를 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 적절히 조합하여 실시할 수 있다.
100A: 표시 장치, 101: 기판, 111: 도전층, 111a: 도전층, 111b: 도전층, 113: 도전층, 113a: 도전층, 113b: 도전층, 114: 도전층, 114B: 도전층, 114G: 도전층, 114R: 도전층, 115: EL층, 115a: EL층, 115b: EL층, 115B: EL층, 115G: EL층, 115R: EL층, 116: 도전층, 117: 절연체, 120: 발광 소자, 120B: 발광 소자, 120G: 발광 소자, 120R: 발광 소자, 121: 절연층, 121a: 절연층, 121b: 절연층, 131: 플러그, 161: 절연층, 162: 절연층, 163: 절연층, 164: 접착층, 165: 착색층, 165B: 착색층, 165G: 착색층, 165R: 착색층, 200: 표시 장치, 200A: 표시 장치, 200B: 표시 장치, 200C: 표시 장치, 200D: 표시 장치, 201: 기판, 202: 기판, 210: 트랜지스터, 211: 도전층, 212: 저저항 영역, 213: 절연층, 214: 절연층, 215: 소자 분리층, 220: 트랜지스터, 221: 반도체층, 223: 절연층, 224: 도전층, 225: 도전층, 226: 절연층, 227: 도전층, 228: 절연층, 229: 절연층, 230: 트랜지스터, 231: 절연층, 232: 절연층, 240: 용량 소자, 241: 도전층, 242: 도전층, 243: 절연층, 251: 도전층, 252: 도전층, 253: 도전층, 261: 절연층, 261a: 절연층, 261b: 절연층, 262: 절연층, 263: 절연층, 264: 절연층, 265: 절연층, 271: 플러그, 271a: 도전층, 271b: 도전층, 272: 플러그, 273: 플러그, 274: 플러그, 280: 표시 모듈, 281: 표시부, 282: 회로부, 283: 화소 회로부, 283a: 화소 회로, 284: 화소부, 284a: 화소, 285: 단자부, 286: 배선부, 290: FPC, 290b: 소스 드라이버 IC, 400: 화소 회로, 400EL: 화소 회로, 401: 회로, 401EL: 회로, 501: 화소 회로, 502: 화소부, 504: 구동 회로부, 504a: 게이트 드라이버, 504b: 소스 드라이버, 506: 보호 회로, 507: 단자부, 552: 트랜지스터, 554: 트랜지스터, 562: 용량 소자, 572: 발광 소자, 700: 전자 기기, 701: 표시 패널, 702: 하우징, 703: 광학 부재, 704: 장착부, 705: 카메라, 706: 표시 영역, 711: 렌즈, 712: 반사판, 713: 반사면, 715: 광, 716: 투과광, 750: 전자 기기, 751: 표시 패널, 752: 하우징, 754: 장착부, 755: 완충 부재, 756: 렌즈, 757: 입력 단자, 758: 출력 단자, 4411: 발광층, 4412: 발광층, 4413: 발광층, 4420: 층, 4430: 층
Claims (15)
- 표시 장치의 제작 방법으로서,
제 1 도전체를 형성하고,
상기 제 1 도전체 위에 제 1 절연체를 형성하고,
상기 제 1 도전체에 도달하는 개구를 상기 제 1 절연체에 제공하고,
제 2 도전체를 상기 개구의 내부와 상기 제 1 절연체 위에 성막하고,
상기 제 1 절연체의 상면이 노출되도록 상기 제 2 도전체의 일부를 제거하여 제 3 도전체를 형성하고,
상기 제 3 도전체 위 및 상기 제 1 절연체 위에 제 1 발광층을 형성하고,
상기 제 1 발광층 위에 제 4 도전체를 성막하고,
상기 제 4 도전체의 일부를 제거하여 제 5 도전체를 형성하는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 도전체는 상기 개구의 상기 내부와 접촉하는 제 1 영역과, 상기 제 1 절연체와 접촉하는 제 2 영역을 갖는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 4 도전체 위에 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 레지스트 마스크를 사용한 에칭에 의하여 상기 제 5 도전체를 형성하는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
화학적 기계 연마를 사용하여 상기 제 1 절연체의 상기 상면이 노출되도록 상기 제 2 도전체의 일부를 제거함으로써 상기 제 3 도전체를 형성하는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 제 3 도전체의 상면과 상기 제 1 절연체의 상기 상면은 실질적으로 일치하는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 도전체는 가시광을 반사하는 기능을 갖고,
상기 제 5 도전체는 가시광을 투과시키는 기능을 갖는, 표시 장치의 제작 방법.
- 표시 장치의 제작 방법으로서,
제 1 도전체, 제 2 도전체, 및 제 3 도전체를 형성하고,
제 1 절연체를 상기 제 1 도전체 위, 상기 제 2 도전체 위, 및 상기 제 3 도전체 위에 형성하고,
상기 제 1 도전체에 도달하는 제 1 개구와, 상기 제 2 도전체에 도달하는 제 2 개구와, 상기 제 3 도전체에 도달하는 제 3 개구를 상기 제 1 절연체에 제공하고,
제 4 도전체를 상기 제 1 개구의 내부와, 상기 제 2 개구의 내부와, 상기 제 3 개구의 내부와, 상기 제 1 절연체 위에 성막하고,
상기 제 1 절연체의 상면이 노출되도록 상기 제 4 도전체의 일부를 제거하여, 상기 제 1 도전체 위의 제 5 도전체와, 상기 제 2 도전체 위의 제 6 도전체와, 상기 제 3 도전체 위의 제 7 도전체를 형성하고,
제 1 발광층을 상기 제 5 도전체 위, 상기 제 6 도전체 위, 상기 제 7 도전체 위, 및 상기 제 1 절연체 위에 형성하고,
상기 제 1 발광층의 일부를 제거하여 상기 제 5 도전체 위의 제 2 발광층을 형성하고,
제 3 발광층을 상기 제 5 도전체 위, 상기 제 6 도전체 위, 상기 제 7 도전체 위, 상기 제 1 절연체 위, 및 상기 제 2 발광층 위에 형성하고,
상기 제 3 발광층의 일부를 제거하여 상기 제 6 도전체 위의 제 4 발광층을 형성하고,
제 5 발광층을 상기 제 5 도전체 위, 상기 제 6 도전체 위, 상기 제 7 도전체 위, 상기 제 1 절연체 위, 상기 제 2 발광층 위, 및 상기 제 4 발광층 위에 형성하고,
상기 제 5 발광층의 일부를 제거하여 상기 제 7 도전체 위의 제 6 발광층을 형성하는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 제 2 발광층은 청색의 발광을 나타내는 발광 물질을 갖고,
상기 제 4 발광층은 녹색의 발광을 나타내는 발광 물질을 갖고,
상기 제 6 발광층은 적색의 발광을 나타내는 발광 물질을 갖는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 발광층 위에 제 1 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 제 1 레지스트 마스크를 사용한 에칭에 의하여 상기 제 2 발광층을 형성하고,
상기 제 3 발광층 위에 제 2 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 제 2 레지스트 마스크를 사용한 에칭에 의하여 상기 제 4 발광층을 형성하고,
상기 제 5 발광층 위에 제 3 레지스트 마스크를 형성하고, 상기 제 3 레지스트 마스크를 사용한 에칭에 의하여 상기 제 6 발광층을 형성하는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
화학적 기계 연마를 사용하여 상기 제 1 절연체의 상기 상면이 노출되도록 상기 제 4 도전체의 일부를 제거함으로써 상기 제 5 도전체, 상기 제 6 도전체, 및 상기 제 7 도전체를 형성하는, 표시 장치의 제작 방법.
- 제 10 항에 있어서,
상기 제 5 도전체의 상면의 높이, 상기 제 6 도전체의 상면의 높이, 상기 제 7 도전체의 상면의 높이, 및 상기 제 1 절연체의 상면의 높이는 실질적으로 일치하는, 표시 장치의 제작 방법.
- 표시 장치로서,
제 1 도전체와,
상기 제 1 도전체 위의 제 1 절연체와,
상기 제 1 절연체의 개구의 내부에 제공되는 제 2 도전체와,
상기 제 2 도전체의 상면 및 상기 제 1 절연체의 상면과 접촉하는 제 1 발광층과,
상기 제 1 발광층의 상면과 접촉하는 제 3 도전체를 갖는, 표시 장치.
- 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 도전체와 상기 제 2 도전체는 전기적으로 접속되는, 표시 장치.
- 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
상기 제 2 도전체는 상기 개구의 측벽과 접촉하는 영역을 갖는, 표시 장치.
- 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 도전체의 상기 상면의 높이와 상기 제 1 절연체의 상기 상면의 높이는 실질적으로 일치하는, 표시 장치.
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