CN116830805A - 显示装置、显示装置的制造方法、显示模块及电子设备 - Google Patents
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Abstract
提供一种高清晰或高分辨率的显示装置。显示装置包括第一发光元件、第二发光元件及侧壁。第一及第二发光元件各自包括像素电极、像素电极上的第一发光层、第一发光层上的中间层、中间层上的第二发光层及第二发光层上的公共电极。也就是说,第一及第二发光元件可以采用串联结构。像素电极、第一发光层、中间层及第二发光层按发光元件分离地设置。第一发光元件与第二发光元件相邻,第一发光元件与第二发光元件之间设置有侧壁。以覆盖像素电极的侧面的至少一部分的方式设置侧壁。
Description
技术领域
本发明的一个方式涉及一种显示装置及其制造方法。另外,本发明的一个方式涉及一种显示模块及电子设备。
注意,本发明的一个方式不局限于上述技术领域。作为本发明的一个方式的技术领域的例子,可以举出半导体装置、显示装置、发光装置、蓄电装置、存储装置、电子设备、照明装置、输入装置(例如,触摸传感器等)、输入输出装置(例如,触摸面板等)、它们的驱动方法或它们的制造方法。
背景技术
近年来,显示装置被期待应用于各种用途。例如,作为大型显示装置的用途,可以举出家用电视装置(也称为电视或电视接收器)、数字标牌(Digital Signage:电子看板)及PID(Public Information Display:公共信息显示器)等。此外,作为便携式信息终端,对具备触摸面板的智能手机及平板终端等已在进行研发。
另外,有显示装置的高清晰化的需求。作为需要高清晰显示装置的设备,例如面向虚拟现实(VR:Virtual Reality)、增强现实(AR:Augmented Reality)、替代现实(SR:Substitutional Reality)以及混合现实(MR:Mixed Reality)的设备的开发很活跃。
作为显示装置,例如已开发包括发光元件的发光装置。利用电致发光(Electroluminescence,以下称为EL)现象的发光元件(也称为发光器件、EL元件或EL器件)具有容易实现薄型轻量化;能够高速地响应输入信号;以及能够使用直流稳压电源而驱动等特征,并且被应用于显示装置。
专利文献1公开了使用有机EL元件(也称为有机EL器件)的面向VR的显示装置。
[先行技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]国际公开第2018/087625号
发明内容
发明所要解决的技术问题
在制造包括多个有机EL元件的显示装置时,优选以岛状形成有机EL元件所包括的发光层,也就是说优选按有机EL元件分离。由此,例如在所有有机EL元件都发射白色光等相同颜色的光时,可以抑制电流通过相邻的两个发光单元共用的层诸如空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和中间层(电荷产生层)中的任一个或多个层等流过相邻的两个发光单元间。由此,可以抑制有机EL元件产生非意图性发光(也称为串扰)。因此,可以提高显示装置所显示的图像的对比度,由此可以实现显示品质高的显示装置。
在以岛状形成发光层时,例如利用使用金属掩模(也称为荫罩)的真空蒸镀法。但是,在蒸镀中,有时因层的轮廓模糊而端部的厚度变小。就是说,有时根据位置而岛状发光层的厚度不同。另外,当制造大型且高分辨率或高清晰的显示装置时,有如下担扰:金属掩模的低尺寸精度及因热等引起的变形导致成品率下降。
另外,当通过使用金属掩模的真空蒸镀法制造显示装置时,有需要多条生产线的制造装置的课题。例如,因为需要定期清洗金属掩模所以需要准备至少两条生产线以上的制造装置,在一条生产线的制造装置处于维修中时使用另一条生产线的制造装置进行制造,因此在考虑到量产时需要多条线的制造装置。由此,有为导入制造装置的初始投资规模巨大的课题。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种高清晰显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种高分辨率显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种大型显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种廉价的显示装置。本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置。
本发明的一个方式的目的之一是提供一种高清晰显示装置的制造方法。本发明的一个方式的目的之一是提供一种高分辨率显示装置的制造方法。本发明的一个方式的目的之一是提供一种大型显示装置的制造方法。本发明的一个方式的目的之一是提供一种可靠性高的显示装置的制造方法。本发明的一个方式的目的之一是提供一种成品率高的显示装置的制造方法。本发明的一个方式的目的之一是提供一种新颖的显示装置的制造方法。
注意,这些目的的记载不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述目的以外的目的。
解决技术问题的手段
本发明的一个方式是一种显示装置,包括第一发光元件、第二发光元件、第一侧壁以及第二侧壁,第一发光元件包括第一像素电极、第一像素电极上的第一发光层、第一发光层上的第一中间层、第一中间层上的第二发光层以及第二发光层上的公共电极,第二发光元件包括第二像素电极、第二像素电极上的第三发光层、第三发光层上的第二中间层、第二中间层上的第四发光层以及第四发光层上的公共电极,第一发光元件与第二发光元件相邻,第一侧壁覆盖第一像素电极的侧面的至少一部分,第二侧壁覆盖第二像素电极的侧面的至少一部分。
另外,在上述方式中,在第一侧壁与第二侧壁之间也可以具有空隙。
另外,本发明的一个方式是一种显示装置,包括第一发光元件、第二发光元件、第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁以及第四侧壁,第一发光元件包括第一像素电极、第一像素电极上的第一发光层、第一发光层上的第一中间层、第一中间层上的第二发光层以及第二发光层上的公共电极,第二发光元件包括第二像素电极、第二像素电极上的第三发光层、第三发光层上的第二中间层、第二中间层上的第四发光层以及第四发光层上的公共电极,第一发光元件与第二发光元件相邻,第一侧壁覆盖第一像素电极的侧面的至少一部分、第一及第二发光层的侧面的至少一部分及第一中间层的侧面的至少一部分,第二侧壁覆盖第一侧壁的侧面的至少一部分,第三侧壁覆盖第二像素电极的侧面的至少一部分、第三及第四发光层的侧面的至少一部分及第二中间层的侧面的至少一部分,第四侧壁覆盖第三侧壁的侧面的至少一部分。
另外,在上述方式中,在第二侧壁与第四侧壁之间也可以具有空隙。
另外,在上述方式中,第二侧壁也可以覆盖第一侧壁的顶面的至少一部分,第四侧壁也可以覆盖第三侧壁的顶面的至少一部分。
另外,在上述方式中,也可以在公共电极上包括保护层,也可以以具有与第一发光层及第二发光层重叠的区域的方式在保护层上包括第一着色层,也可以以具有与第三发光层及第四发光层重叠的区域的方式在保护层上包括第二着色层,第一着色层及第二着色层也可以具有使不同颜色的光透过的功能,第一发光层及第三发光层也可以具有发射同一个颜色的光的功能,第二发光层及第四发光层也可以具有发射同一个颜色的光的功能。
另外,在上述方式中,也可以在第二及第四发光层与公共电极之间包括公共层,公共层也可以在第一及第二发光元件中被用作电子注入层和空穴注入层中的一方。
另外,在上述方式中,第一像素电极及第二像素电极也可以设置在绝缘层上,绝缘层也可以在与第一像素电极重叠的区域具有第一凸部,绝缘层也可以在与第二像素电极重叠的区域具有第二凸部。
包括本发明的一个方式的显示装置以及连接器和集成电路中的至少一方的显示模块也是本发明的一个方式。
包括本发明的一个方式的显示模块以及框体、电池、照相机、扬声器和麦克风中的至少一个的电子设备也是本发明的一个方式。
另外,本发明的一个方式是一种显示装置的制造方法,包括如下步骤:形成绝缘层;在绝缘层上依次沉积导电膜、第一发光膜、中间膜、第二发光膜及牺牲膜;通过对牺牲膜、第二发光膜、中间膜、第一发光膜及导电膜进行蚀刻,形成绝缘层上的第一像素电极及第二像素电极、第一像素电极上的第一发光层及第二像素电极上的第二发光层、第一发光层上的第一中间层及第二发光层上的第二中间层、第一中间层上的第三发光层及第二中间层上的第四发光层以及第三发光层上的第一牺牲层及第四发光层上的第二牺牲层;沉积覆盖第一及第二像素电极的侧面的至少一部分、第一至第四发光层的侧面的至少一部分、第一及第二中间层的侧面的至少一部分以及第一及第二牺牲层的侧面及顶面的至少一部分的绝缘膜;通过对绝缘膜进行蚀刻,形成覆盖第一像素电极的侧面的至少一部分的第一侧壁及覆盖第二像素电极的侧面的至少一部分的第二侧壁;去除第一牺牲层及第二牺牲层;在第三发光层上及第四发光层上形成公共电极。
另外,本发明的一个方式是一种显示装置的制造方法,包括如下步骤:形成绝缘层;在绝缘层上依次沉积导电膜、第一发光膜、中间膜、第二发光膜及牺牲膜;通过对牺牲膜、第二发光膜、中间膜、第一发光膜及导电膜进行蚀刻,形成绝缘层上的第一像素电极及第二像素电极、第一像素电极上的第一发光层及第二像素电极上的第二发光层、第一发光层上的第一中间层及第二发光层上的第二中间层、第一中间层上的第三发光层及第二中间层上的第四发光层以及第三发光层上的第一牺牲层及第四发光层上的第二牺牲层;沉积覆盖第一及第二像素电极的侧面的至少一部分、第一至第四发光层的侧面的至少一部分、第一及第二中间层的侧面的至少一部分以及第一及第二牺牲层的侧面及顶面的至少一部分的第一绝缘膜;在第一绝缘膜上沉积第二绝缘膜;通过对第一绝缘膜及第二绝缘膜进行蚀刻,形成覆盖第一像素电极的侧面的至少一部分的第一侧壁、覆盖第二像素电极的侧面的至少一部分的第二侧壁、覆盖第一侧壁的侧面的至少一部分的第三侧壁及覆盖第二侧壁的侧面的至少一部分的第四侧壁;去除第一牺牲层及第二牺牲层;在第三发光层上及第四发光层上形成公共电极。
另外,在上述方式中,也可以将第一牺牲层及第二牺牲层用作掩模来蚀刻导电膜。
另外,在上述方式中,也可以在公共电极上形成保护层,也可以在保护层上形成具有与第一及第三发光层重叠的区域的第一着色层及具有与第二及第四发光层重叠的区域的第二着色层,并且第一着色层及第二着色层也可以具有使不同颜色的光透过的功能。
另外,在上述方式中,也可以去除第一牺牲层及第二牺牲层后在第三发光层上及第四发光层上形成被用作电子注入层和空穴注入层中的一方的公共层,也可以在公共层上形成公共电极。
另外,在上述方式中,也可以在导电膜的蚀刻工序中在绝缘层中形成凹部。
发明效果
根据本发明的一个方式可以提供一种高清晰显示装置。根据本发明的一个方式可以提供一种高分辨率显示装置。根据本发明的一个方式可以提供一种大型显示装置。根据本发明的一个方式可以提供一种可靠性高的显示装置。根据本发明的一个方式可以提供一种成品率高的显示装置。根据本发明的一个方式可以提供一种新颖的显示装置。
根据本发明的一个方式可以提供一种高清晰显示装置的制造方法。根据本发明的一个方式可以提供一种高分辨率显示装置的制造方法。根据本发明的一个方式可以提供一种大型显示装置的制造方法。根据本发明的一个方式可以提供一种可靠性高的显示装置的制造方法。根据本发明的一个方式可以提供一种成品率高的显示装置的制造方法。根据本发明的一个方式可以提供一种新颖的显示装置的制造方法。
注意,这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不需要具有所有上述效果。可以从说明书、附图、权利要求书的记载中抽取上述效果以外的效果。
附图简要说明
图1是示出显示装置的结构例子的俯视图。
图2A至图2E是示出显示装置的结构例子的俯视图。
图3A及图3B是示出显示装置的结构例子的截面图。图3C是示出发光单元的结构例子的截面图。
图4A及图4B是示出显示装置的结构例子的截面图。图4C是示出发光单元的结构例子的截面图。
图5A及图5B是示出显示装置的结构例子的截面图。
图6A及图6B是示出显示装置的结构例子的截面图。
图7A及图7B是示出显示装置的结构例子的截面图。
图8是示出显示装置的结构例子的俯视图。
图9A及图9B是示出显示装置的结构例子的截面图。
图10A至图10F是示出显示装置的结构例子的俯视图。
图11A至图11E是示出显示装置的制造方法的一个例子的俯视图。
图12A至图12E是示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图。
图13A及图13B是示出显示装置的制造方法的一个例子的截面图。
图14A及图14B是示出显示模块的结构例子的立体图。
图15是示出显示装置的结构例子的截面图。
图16是示出显示装置的结构例子的截面图。
图17是示出显示装置的结构例子的截面图。
图18是示出显示装置的结构例子的截面图。
图19是示出显示装置的结构例子的截面图。
图20A及图20B是示出电子设备的一个例子的图。
图21A及图21B是示出电子设备的一个例子的图。
图22A及图22B是示出电子设备的一个例子的图。
图23A至图23D是示出电子设备的一个例子的图。
图24A至图24F是示出电子设备的一个例子的图。
实施发明的方式
参照附图对实施方式进行详细说明。注意,本发明不局限于以下说明,所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实就是其方式及详细内容在不脱离本发明的宗旨及其范围的情况下可以被变换为各种各样的形式。因此,本发明不应该被解释为仅限定在以下所示的实施方式所记载的内容中。
注意,在以下说明的发明结构中,在不同的附图中共同使用相同的附图标记来表示相同的部分或具有相同功能的部分,而省略反复说明。此外,当表示具有相同功能的部分时有时使用相同的阴影线,而不特别附加附图标记。
另外,为了便于理解,有时附图中示出的各构成的位置、大小及范围等并不表示其实际的位置、大小及范围等。因此,所公开的发明不一定局限于附图所公开的位置、大小、范围等。
另外,根据情况或状态,可以互相调换“膜”和“层”。例如,可以将“导电层”变换为“导电膜”。此外,可以将“绝缘膜”变换为“绝缘层”。
在本说明书等中,有时将使用金属掩模或FMM(FineMetalMask,高清晰金属掩模)制造的器件称为具有MM(MetalMask)结构的器件。此外,在本说明书等中,有时将不使用金属掩模或FMM制造的器件称为具有MML(Metal Mask Less)结构的器件。
(实施方式1)
在本实施方式中,参照附图说明本发明的一个方式的显示装置及其制造方法。
在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中,首先在绝缘层上形成导电膜。接着在导电膜的整个面上形成包括第一发光膜的第一层。接着在第一层上沉积中间膜。接着在中间膜的整个面上形成包括第二发光膜的第二层。然后在第二层上沉积牺牲膜。
接着在牺牲膜上利用光刻法等形成抗蚀剂掩模。然后使用抗蚀剂掩模对牺牲膜、第二层、中间膜、第一层及导电膜进行蚀刻。由此,以岛状形成绝缘层上的第一像素电极、第一像素电极上的第一发光单元、第一发光单元上的第一中间层、第一中间层上的第二发光单元以及第二发光单元上的第一牺牲层。另外,以岛状形成绝缘层上的第二像素电极、第二像素电极上的第三发光单元、第三发光单元上的第二中间层、第二中间层上的第四发光单元以及第四发光单元上的第二牺牲层。第一至第四发光单元各自包括第一至第四发光层。
如上所述,在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中,岛状的发光单元等不由金属掩模的图案形成而通过光刻法等形成。因此可以实现至今为止难以实现的高清晰显示装置或具有高开口率的显示装置。另外,由于以岛状形成发光单元,所以可以实现对比度高且显示品质高的显示装置。再者,通过在发光单元上设置牺牲层,可以减少在显示装置的制造工序中发光单元所受的损伤。由此,可以实现可靠性高的显示装置。
例如在使用金属掩模的形成方法中,难以使相邻的发光元件的距离小于10μm,但利用上述方法可以将该距离缩小至3μm以下、2μm以下或1μm以下。
此外,与使用金属掩模的情况相比,还可以使发光单元本身的图案极小。另外,例如在使用金属掩模形成发光单元时,图案的中央部及端部的厚度不同,所以图案整体的面积中的能够用作发光区域的有效面积变小。另一方面,在上述制造方法中,通过对沉积为均匀厚度的膜进行蚀刻,所以可以使岛状的发光层等具有均匀的厚度。因此,即使使用微细图案也可以将图案的几乎整体用作发光区域。因此,可以制造兼具高清晰度及高开口率的显示装置。
如上所述,在本发明的一个方式的显示装置中,发光元件具有隔着中间层层叠有两个以上的发光单元的结构。也就是说,本发明的一个方式的显示装置所包括的发光元件可以为串联结构。在串联结构的发光元件中,例如通过使层叠的两个发光单元所发射的光的颜色成为补色关系,发光元件可以发射白色光。由此,通过在与发光元件重叠的区域设置着色层,本发明的一个方式的显示装置例如可以进行全彩显示。
在此,第一至第四发光单元各自至少包括发光层,优选的是由多个层构成。具体而言,优选在发光层上包括一个以上的层。通过在发光层与牺牲层之间包括其他层,可以抑制在显示装置的制造工序中发光层在最表面露出并减少发光层受到的损伤。由此,可以提高发光元件的可靠性。例如,优选第一至第四发光单元各自除了发光层以外包括发光层上的载流子传输层。
注意,不需要以岛状形成构成发光元件的所有层。在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中,在以岛状形成构成发光元件的一部分层后去除牺牲层,形成各发光元件共用的构成发光元件的其余层以及公共电极(也称为上部电极)。例如,可以形成各发光元件共用的载流子注入层及公共电极。
另一方面,在很多情况下载流子注入层在发光元件中是导电性较高的层。因此,有在载流子注入层与以岛状形成的层的侧面接触时发生发光元件短路的担忧。另外,在以岛状设置载流子注入层且以发光元件间共用的方式形成公共电极的情况下,也有在公共电极与发光单元的侧面或像素电极的侧面接触时发生发光元件电路的担忧。
在此,在本发明的一个方式的显示装置中设置覆盖以岛状形成的层的侧面的侧壁(也称为侧壁保护层、侧壁绝缘膜、绝缘层等)。
由此,可以抑制以岛状形成的层与载流子注入层或公共电极接触。因此,可以抑制发光元件的短路,从而可以提高发光元件的可靠性。
[显示装置的结构例子]
图1是示出作为本发明的一个方式的显示装置的显示装置100的结构例子的俯视图。显示装置100包括以矩阵状配置有多个像素110的显示部及显示部的外侧的连接部140。一个像素110由子像素110a、子像素110b及子像素110c这三个子像素构成。
在图1所示的例子中,不同颜色的子像素在X方向上排列配置,相同颜色的子像素在Y方向上排列配置。注意,也可以不同颜色的子像素在Y方向上排列配置,相同颜色的子像素在X方向上排列配置。
在图1所示的例子中,在俯视时连接部140位于显示部的下侧,但是对其没有特别的限制。连接部140只要在俯视时设置在显示部的上侧、右侧、左侧和下侧中的至少一个位置即可,也可以以围绕显示部的四边的方式设置。此外,连接部140也可以为一个或多个。
在图1所示的显示装置100中,作为子像素110a、子像素110b及子像素110c的排列采用条形排列。在此,子像素的排列不局限于条形排列。例如,可以采用S条形排列、矩阵排列、Delta排列、拜耳排列及Pentile排列。
另外,作为子像素的顶面形状,例如可以举出三角形、四角形(包括长方形、正方形)、五角形等多角形、上述多角形的角部呈圆形的形状、椭圆形或圆形等。在此,子像素的顶面形状相当于发光元件的发光区域的顶面形状。
图2A至图2C是示出像素110的结构例子的俯视图,也是图1所示的像素110的变形例子。图2A所示的像素110采用S条形排列。图2A所示的像素110由子像素110a、子像素110b及子像素110c这三个子像素构成。例如,子像素110a也可以为蓝色子像素,子像素110b也可以为红色子像素,子像素110c也可以为绿色子像素。
图2B所示的像素110包括具有角部呈圆形的近似梯形的顶面形状的子像素110a、具有角部呈圆形的近似三角形的顶面形状的子像素110b以及具有角部呈圆形的近似四角形或近似六角形的顶面形状的子像素110c。此外,子像素110a的发光面积比子像素110b大。如此,可以分别独立地决定各子像素的形状及尺寸。例如,越是包括可靠性高的发光元件的子像素越可以缩小其尺寸。例如,子像素110a也可以为绿色子像素,子像素110b也可以为红色子像素,子像素110c也可以为蓝色子像素。
图2C所示的像素125a及像素125b采用Pentile排列。图2C示出交替配置包括子像素110a及子像素110b的像素125a及包括子像素110b及子像素110c的像素125b的例子。例如,子像素110a也可以为蓝色子像素,子像素110b也可以为绿色子像素,子像素110c也可以为红色子像素。
图2D及图2E是示出像素125a及像素125b的结构例子的俯视图。显示装置100也可以采用不是像素110而是多个像素125a及像素125b排列为矩阵状的结构。
图2D及图2E所示的像素125a及像素125b采用delta排列。像素125a在上行(第一行)包括两个子像素(子像素110a及子像素110b),在下行(第二行)包括一个子像素(子像素110c)。像素125b在上行(第一行)包括一个子像素(子像素110c),在下行(第二行)包括两个子像素(子像素110a及子像素110b)。
图2D示出各子像素具有角部呈圆形的近似四角形的顶面形状的例子,图2E示出各子像素具有圆形的顶面形状的例子。
光刻法由于蚀刻的图案越微细越不能忽略光的衍射的影响,所以用曝光转印光掩模的图案时损失再现性而将抗蚀剂掩模蚀刻成所希望的形状变得很困难。因此,即使光掩模的图案为矩形,也容易形成角部呈圆形的图案。因此,子像素的顶面形状有时成为多角形的角部呈圆形的形状、椭圆形或圆形等。
再者,在本发明的一个方式的显示装置的制造方法中,使用抗蚀剂掩模以岛状蚀刻包括发光层的发光单元等。在发光单元上形成的抗蚀剂膜需要在比发光单元等的耐热温度低的温度下固化。因此,根据发光单元等的材料的耐热温度及抗蚀剂材料的固化温度有时抗蚀剂膜的固化不充分。固化不充分的抗蚀剂膜有时在蚀刻时成为与所希望的形状不同的形状。其结果是,发光单元等的顶面形状有时成为多角形的角部呈圆形的形状、椭圆形或圆形等。例如,在要形成顶面形状为正方形的抗蚀剂掩模时,有时形成顶面形状为圆形的抗蚀剂掩模,发光单元等的顶面形状成为圆形。
注意,为了使发光单元等的顶面形状成为所希望的形状,也可以使用预先校正掩模图案的技术(OPC(Optical Proximity Correction:光学邻近校正)技术)使得设计图案与转印图案一致。具体而言,在OPC技术中,对掩模图案上的图形角部等追加用于校正的图案。
本发明的一个方式的显示装置也可以采用如下结构中的任一个:向与形成有发光元件的衬底相反的方向发射光的顶部发射结构(top emission)、向形成有发光元件的衬底一侧发射光的底部发射结构(bottom emission)、向双面发射光的双面发射结构(dualemission)。
图3A是示出图1中的点划线X1-X2间的结构例子的截面图。
如图3A所示,在显示装置100中,具有晶体管的层101上设置有发光元件130,且以覆盖这些发光元件的方式设置有保护层131及保护层132。保护层132上设置有着色层133(着色层133a、着色层133b及着色层133c)。在着色层133上使用树脂层119贴合衬底120。另外,相邻的发光元件130间的区域设置有侧壁121。
作为具有晶体管的层101例如可以采用一种叠层结构,其中衬底上设置有多个晶体管,以覆盖这些晶体管的方式设置有绝缘层。具有晶体管的层101也可以在相邻的发光元件130间具有凹部。也就是说,具有晶体管的层101也可以在与发光元件130重叠的区域中具有凸部。例如,也可以在位于具有晶体管的层101的最表面的绝缘层中设置上述凹部及上述凸部。后面将在实施方式2中说明具有晶体管的层101的结构例子。
发光元件130例如具有发射白色光的功能。在本说明书等中,有时将具有发射白色光的功能的发光元件称为白色发光元件。包括白色发光元件的显示装置通过与着色层(也称为滤色片)组合可以进行全彩显示。
发光元件130在一对电极间包括发光单元。在本说明书等中,有时将一对电极中的一方记作像素电极且将另一方记作公共电极。
在发光元件所包括的一对电极中,一方的电极被用作阳极且另一方的电极被用作阴极。除非有特别叙述,以下以像素电极被用作阳极且公共电极被用作阴极的情况为例进行说明。
发光元件130包括具有晶体管的层101上的像素电极111、像素电极111上的发光单元112_1、发光单元112_1上的中间层113、中间层113上的发光单元112_2、发光单元112_2上的公共层114以及公共层114上的公共电极115。在此,公共层114例如可以包括包含电子注入性高的物质的层(电子注入层)。注意,在像素电极111被用作阴极且公共电极115被用作阳极的情况下,公共层114例如可以包括空穴注入层。
在各发光元件130中以岛状形成像素电极111、发光单元112及中间层113。也就是说,在各发光元件130中分离地设置像素电极111、发光单元112及中间层113。由于像素电极111等的形成,具有晶体管的层101可以在与像素电极111重叠的区域中具有凸部。另外,可以将发光单元112_1、中间层113及发光单元112_2统称为层103a。
在本说明书等中为了区别不同的发光单元112,附加“_1”或“_2”等符号。有时也对其他要素进行相同记载。
作为像素电极111和公共电极115中的提取光一侧的电极使用使可见光透过的导电膜。此外,作为不提取光一侧的电极优选使用反射可见光的导电膜。
作为形成发光元件130的一对电极(像素电极111和公共电极115)的材料,可以适当地使用金属、合金、导电化合物及它们的混合物等。具体而言,可以举出铟锡氧化物(也称为In-Sn氧化物、ITO)、In-Si-Sn氧化物(也称为ITSO)、铟锌氧化物(In-Zn氧化物)、In-W-Zn氧化物、铝、镍及镧的合金(Al-Ni-La)等含铝合金(铝合金)以及银、钯和铜的合金(也记作Ag-Pd-Cu、APC)。除了上述以外,还可以举出铝(Al)、钛(Ti)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、镓(Ga)、锌(Zn)、铟(In)、锡(Sn)、钼(Mo)、钽(Ta)、钨(W)、钯(Pd)、金(Au)、铂(Pt)、银(Ag)、钇(Y)、钕(Nd)等金属以及适当地组合并包含它们的合金。另外,可以使用以上没有列举的属于元素周期表中第1族或第2族的元素(例如,锂(Li)、铯(Cs)、钙(Ca)、锶(Sr))、铕(Eu)、镱(Yb)等稀土金属、适当地组合并包含它们的合金以及石墨烯等。
发光元件130优选采用微腔谐振器(微腔)结构。因此,发光元件130所包括的一对电极中的一方优选包括对可见光具有透过性及反射性的电极(半透过-半反射电极),另一方优选包括对可见光具有反射性的电极(反射电极)。在发光元件130具有微腔结构时,可以使从发光单元112得到的发光在两个电极间谐振,从而可以增强从发光元件130射出的光。
另外,半透过-半反射电极可以具有反射电极与对可见光具有透过性的电极(也称为透明电极)的叠层结构。
透明电极的光透过率设为40%以上。例如,优选将可见光(波长为400nm以上且小于750nm的光)的透过率为40%以上的电极用于发光元件130。半透过-半反射电极的可见光反射率设为10%以上且95%以下,优选为30%以上且80%以下。反射电极的可见光反射率设为40%以上且100%以下,优选为70%以上且100%以下。另外,上述电极的电阻率优选为1×10-2Ωcm以下。
图3B是示出图1中的点划线Y1-Y2间的结构例子的截面图,也是示出连接部140的结构例子的截面图。连接部140包括具有晶体管的层101上的连接电极111C、连接电极111C上的公共电极115、公共电极115上的保护层131、保护层131上的保护层132、保护层132上的树脂层119以及树脂层119上的衬底120。连接电极111C与公共电极115电连接。
图3C是示出层103a的详细结构例子的截面图。发光单元112_1例如包括层181、层181上的层182、层182上的发光层183_1以及发光层183_1上的层184。发光单元112_2例如包括中间层113上的层182、层182上的发光层183_2以及发光层183_2上的层184。
层181例如包括包含空穴注入性高的物质的层(空穴注入层)等。层182例如包括包含空穴传输性高的物质的层(空穴传输层)等。层184例如包括包含电子传输性高的物质的层(电子传输层)等。在此,在像素电极111被用作阴极且公共电极115被用作阳极的情况下,层181包括电子注入层等。另外,层182包括电子传输层等。此外,层184包括空穴传输层等。注意,发光单元112既可以包括包含空穴阻挡性高的物质的层(空穴阻挡层),也可以包括包含电子阻挡性高的物质的层(电子阻挡层)。
注意,层182及层184等例如既可以在发光单元112_1与发光单元112_2之间采用相同的结构(材料、厚度等),也可以采用彼此之间不同的结构。
注意,图3C中分别示出层181及层182,但不局限于此。例如,在层181具有空穴注入层和空穴传输层的双方的功能时或者层181具有电子注入层和电子传输层的双方的功能时,也可以省略层182。
通过在发光层183_2上设置层184,可以抑制在显示装置100的制造工序中发光层183在最表面露出,从而可以减少发光层183所受的损伤。由此,可以提高发光元件130的可靠性。
中间层113具有如下功能:在像素电极111与公共电极115之间被施加电压时,对发光单元112_1和发光单元112_2中的一方注入电子,对另一方注入空穴。也可以将中间层113称为电荷产生层。
例如,可以使发光层183_1发射的光的颜色与发光层183_2发射的光的颜色成为补色关系。由此,发光元件130作为整体可以发射白色光。例如,发光层183_1和发光层183_2中的一方可以发射红色光及绿色光,发光层183_1和发光层183_2中的另一方可以发射蓝色光。或者,发光层183_1和发光层183_2中的一方可以发射黄色光或橙色光,发光层183_1和发光层183_2中的另一方可以发射蓝色光。在此,在一个发光层183发射两个以上的颜色的光的情况下,发光层183可以采用两层以上的叠层结构。例如,在一个发光层183发射红色光及绿色光时,发光层183可以采用发射红色光的层与发射绿色光的层的叠层结构。
在本说明书中,将如发光元件130那样多个发光单元112隔着中间层113层叠设置的结构称为串联结构。另一方面,将在一对电极间包括一个发光单元112的结构称为单结构。注意,例如也可以将串联结构称为叠层结构。通过作为发光元件采用串联结构,可以得到能够以高亮度发光的发光元件。此外,与单结构相比,采用串联结构时可以降低为了获得相同亮度所需要的电流,因此可以降低显示装置的功耗并可以提高发光元件的可靠性。
另外,有时将如发光元件130那样在各发光元件中分离地设置发光层的结构称为SBS(SideBySide)结构。在SBS结构中,可以分别进行各发光元件的材料及结构的最优化,因此材料及结构的选择自由度增大,而发光元件的亮度的提高以及可靠性的提高变得容易。
可以说发光元件130为串联结构且为SBS结构。由此,具有串联结构及SBS结构的双方的优点。注意,如图3A所示,显示装置100具有串联形成两级发光单元112的结构,因此也可以将其称为二级串联结构。
在此,发光元件130为白色发光元件。也就是说,不根据子像素所呈现的颜色改变发光元件130发射的颜色。因此,不需要按各发光元件130使发光层183发射的颜色不同。由此,例如可以一起形成所有发光元件130所包括的发光层183。由此,与根据子像素所呈现的颜色改变发光层183发射的颜色的情况相比,可以以低成本制造显示装置100或者可以提高成品率。由此,可以降低显示装置100的价格。
以下说明发光元件130的各层的具体例子。
空穴注入层是将空穴从阳极注入到空穴传输层的包含空穴注入性高的材料的层。作为空穴注入性高的材料,可以举出芳香胺化合物、包含空穴传输性材料及受体性材料(电子受体性材料)的复合材料等。
空穴传输层是将从阳极通过空穴注入层注入的空穴传输到发光层的层。空穴传输层是包含空穴传输性材料的层。作为空穴传输性材料,优选采用空穴迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的物质。注意,只要空穴传输性比电子传输性高,就可以使用上述以外的物质。作为空穴传输性材料,优选使用富π电子型杂芳族化合物(例如咔唑衍生物、噻吩衍生物、呋喃衍生物等)或者芳香胺(包含芳香胺骨架的化合物)等空穴传输性高的材料。
电子传输层是将从阴极通过电子注入层注入的电子传输到发光层的层。电子传输层是包含电子传输性材料的层。作为电子传输性材料,优选采用电子迁移率为1×10-6cm2/Vs以上的物质。注意,只要电子传输性比空穴传输性高,就可以使用上述以外的物质。作为电子传输性材料,可以使用包含喹啉骨架的金属配合物、包含苯并喹啉骨架的金属配合物、包含噁唑骨架的金属配合物、包含噻唑骨架的金属配合物、噁二唑衍生物、三唑衍生物、咪唑衍生物、噁唑衍生物、噻唑衍生物、菲咯啉衍生物、包含喹啉配体的喹啉衍生物、苯并喹啉衍生物、喹喔啉衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、联吡啶衍生物、嘧啶衍生物以及含氮杂芳族化合物等缺π电子型杂芳族化合物等的电子传输性高的材料。
电子注入层是将电子从阴极注入到电子传输层的包含电子注入性高的材料的层。作为电子注入性高的材料,可以使用碱金属、碱土金属或者它们的化合物。作为电子注入性高的材料,也可以使用包含电子传输性材料及供体性材料(电子给体性材料)的复合材料。
作为电子注入层,例如可以使用锂、铯、镱、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钙(CaFX,X为任意数)、8-(羟基喔啉)锂(简称:Liq)、2-(2-吡啶基)苯酚锂(简称:LiPP)、2-(2-吡啶基)-3-羟基吡啶(pyridinolato)锂(简称:LiPPy)、4-苯基-2-(2-吡啶基)苯酚锂(简称:LiPPP)、锂氧化物(LiOx)或碳酸铯等碱金属、碱土金属或它们的化合物。另外,电子注入层也可以具有两层以上的叠层结构。作为该叠层结构,例如可以采用作为第一层使用氟化锂且作为第二层设置镱的结构。
或者,作为上述电子注入层也可以使用电子传输性材料。例如,可以将具有非共用电子对并具有缺电子杂芳环的化合物用于电子传输性材料。具体而言,可以使用具有吡啶环、二嗪环(嘧啶环、吡嗪环、哒嗪环)以及三嗪环中的至少一个的化合物。
此外,具有非共用电子对的有机化合物的最低未占据分子轨道(LUMO:LowestUnoccupied Molecular Orbital)优选为-3.6eV以上且-2.3eV以下。一般来说,可以使用CV(循环伏安法)、光电子能谱法、光吸收能谱法、逆光电子能谱法等估计有机化合物的最高占据分子轨道(HOMO:Highest Occupied Molecular Orbital)能级及LUMO能级。
例如,作为具有非共用电子对的有机化合物,可以使用4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(简称:BPhen)、2,9-双(萘-2-基)-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉(简称:NBPhen)、二喹喔啉并[2,3-a:2’,3’-c]吩嗪(简称:HATNA)、2,4,6-三[3’-(吡啶-3-基)联苯基-3-基]-1,3,5-三嗪(简称:TmPPPyTz)等。此外,与BPhen相比,NBPhen具有高玻璃化转变温度(Tg),从而具有高耐热性。
发光层是包含发光物质的层。发光层可以包括一种或多种发光物质。作为发光物质,适当地使用发射蓝色、紫色、蓝紫色、绿色、黄绿色、黄色、橙色、红色等发光颜色的物质。另外,作为发光物质也可以使用发射近红外线的物质。
作为发光物质,可以举出荧光材料、磷光材料、TADF材料、量子点材料等。
作为荧光材料,例如可以举出芘衍生物、蒽衍生物、三亚苯衍生物、芴衍生物、咔唑衍生物、二苯并噻吩衍生物、二苯并呋喃衍生物、二苯并喹喔啉衍生物、喹喔啉衍生物、吡啶衍生物、嘧啶衍生物、菲衍生物、萘衍生物等。
作为磷光材料,例如可以举出具有4H-三唑骨架、1H-三唑骨架、咪唑骨架、嘧啶骨架、吡嗪骨架或吡啶骨架的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、以具有吸电子基团的苯基吡啶衍生物为配体的有机金属配合物(尤其是铱配合物)、铂配合物、稀土金属配合物等。
发光层除了发光物质(客体材料)以外还可以包含一种或多种有机化合物(主体材料、辅助材料等)。作为一种或多种有机化合物,可以使用空穴传输性材料和电子传输性材料中的一方或双方。此外,作为一种或多种有机化合物,也可以使用双极性材料或TADF材料。
例如,发光层优选包含磷光材料、容易形成激基复合物的空穴传输性材料及电子传输性材料的组合。通过采用这样的结构,可以高效地得到利用从激基复合物到发光物质(磷光材料)的能量转移的ExTET(Exciplex-Triplet Energy Transfer:激基复合物-三重态能量转移)的发光。另外,通过以形成发射与发光物质的最低能量一侧的吸收带的波长重叠的光的激基复合物的方式选择组合,可以使能量转移变得顺利,从而高效地得到发光。通过采用上述结构,可以同时实现发光元件的高效率、低电压驱动以及长寿命。
作为中间层,例如可以适当地使用锂等能够用于电子注入层的材料。另外,作为中间层,例如可以适当地使用能够用于空穴注入层的材料。另外,作为中间层,可以使用包含空穴传输性材料和受体性材料(电子接收性材料)的层。另外,作为中间层,可以使用包含电子传输性材料和供体性材料的层。通过形成包括这样的层的中间层,可以抑制层叠发光单元的情况下的驱动电压的上升。
像素电极111的侧面的至少一部分被侧壁121覆盖。由此可以抑制公共层114与像素电极111的侧面接触。另外,发光单元112的侧面的至少一部分及中间层113的侧面的至少一部分也可以被侧壁121覆盖。由此可以抑制公共层114与发光单元112的侧面及中间层113的侧面中的任意侧面接触。如上所述,可以抑制发光元件130的短路。
图3A及图3B示出侧壁121为侧壁121a与侧壁121b的两层结构的例子。侧壁121b在X方向上的厚度及在Y方向上的厚度可以大于侧壁121a在X方向上的厚度及在Y方向上的厚度。另外,侧壁121b的端部的形状可以为圆形。通过使侧壁121b的端部形状为圆形,公共层114、公共电极115及保护层131的覆盖性得到提高,所以是优选的。
侧壁121a覆盖像素电极111的侧面的至少一部分。侧壁121a也可以覆盖发光单元112的侧面的至少一部分和中间层113的侧面的至少一部分。侧壁121b覆盖侧壁121a的侧面的至少一部分及侧壁121a的顶面的至少一部分。
侧壁121a及侧壁121b例如可以使用氧化绝缘膜、氮化绝缘膜、氧氮化绝缘膜及氮氧化绝缘膜等无机绝缘膜。作为氧化绝缘膜,可以举出氧化硅膜、氧化铝膜、氧化镓膜、氧化锗膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镧膜、氧化钕膜、氧化铪膜及氧化钽膜等。作为氮化绝缘膜,可以举出氮化硅膜及氮化铝膜等。作为氧氮化绝缘膜,可以举出氧氮化硅膜、氧氮化铝膜等。作为氮氧化绝缘膜,可以举出氮氧化硅膜、氮氧化铝膜等。
侧壁121a及侧壁121b例如可以利用溅射法、蒸镀法、化学气相沉积(CVD:ChemicalVaporDeposition)法、原子层沉积(ALD:Atomic LayerDeposition)法等各种沉积方法形成。尤其是,由于ALD法对被形成层带来的沉积损伤小,所以直接形成在发光单元112及中间层113上的侧壁121a优选利用ALD法形成。此时,在侧壁121b利用溅射法形成时,可以提高生产率,所以是优选的。
例如,作为侧壁121a可以使用利用ALD法形成的氧化铝膜,作为侧壁121b可以使用利用溅射法形成的氮化硅膜。
此外,侧壁121a和侧壁121b中的一方或双方优选具有对水和氧中的至少一个具有阻挡性的绝缘膜的功能。或者,侧壁121a和侧壁121b中的一方或双方优选具有抑制水和氧中的至少一个的扩散的功能。或者,侧壁121a和侧壁121b中的一方或双方优选具有俘获或固定水和氧中的至少一个(也称为吸杂)的功能。
注意,在本说明书等中,阻挡绝缘膜是指具有阻挡性的绝缘膜。另外,在本说明书等中,阻挡性是指抑制所对应的物质的扩散的功能(也可以说透过性低)。或者,阻挡性是指俘获或固定所对应的物质(也称为吸杂)的功能。
侧壁121a和侧壁121b中的一方或双方通过具有上述阻挡绝缘膜的功能或吸杂功能,可以抑制有可能从外部扩散到各发光元件的杂质(典型的是,水或氧)的进入。通过采用该结构,可以提供一种可靠性高的显示装置。
有时在发光元件130间(侧壁121间)的区域及具有晶体管的层101的凹部形成空隙134。图3A示出具有晶体管的层101与公共层114之间形成有空隙134的例子。注意,根据相邻的发光元件130间的距离、公共层114的厚度、公共电极115的厚度及保护层131的厚度等,有时不形成空隙134。在这种情况下,相邻的发光元件130间由公共层114、公共电极115和保护层131中的至少一个填充。另外,也可以在有可能成为空隙的区域填充绝缘物。
空隙134例如包含选自空气、氮、氧、二氧化碳和第18族元素(典型为氦、氖、氩、氙、氪等)中的一个或多个。另外,空隙例如有时包含在沉积公共层114等时使用的气体。例如,当利用真空蒸镀法沉积公共层114时,空隙有时处于减压气氛下。注意,在空隙134包含气体时,可以利用气相层析法等进行气体的识别等。
另外,在空隙134的折射率低于侧壁121的折射率时,从发光单元112发射的光被侧壁121与空隙134的界面反射。由此,可以抑制从发光单元112发射的光入射到相邻的像素(或子像素)。由此,由于可以抑制不同颜色的光混合,所以可以提高显示装置的显示品质。
另外,也可以在有可能成为空隙134的部分填充绝缘物。作为该绝缘物的材料,可以使用有机绝缘材料和无机绝缘材料中的一方或双方。绝缘物可以使用固体状物质、凝胶状物质和液体状物质中的至少一个。
作为有机绝缘材料,可以举出丙烯酸树脂、环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、聚硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂以及酚醛树脂等。另外,也可以使用能够用于树脂层119的各种树脂。
作为无机绝缘材料,可以举出氧化绝缘材料、氮化绝缘材料、氧氮化绝缘材料及氮氧化绝缘材料等。另外,也可以使用能够用于上述保护层131及保护层132的绝缘材料。
如上所述,在形成侧壁121后形成的层的形状根据材料、沉积方法及厚度等是各种各样的,而没有特别限制。本发明的一个方式的显示装置采用通过具有侧壁121而发光元件130的短路得到抑制的结构。由此,可以扩大在形成侧壁121后形成的层的材料、沉积方法及厚度的选择范围。
显示装置100优选在发光元件130上包括保护层131及保护层132。通过设置保护层131及保护层132,可以提高发光元件130的可靠性。另外,显示装置100也可以不包括保护层131或保护层132。
对保护层131及保护层132的导电性没有限制。作为保护层131及保护层132,可以使用绝缘膜、半导体膜和导电膜中的至少一种。
当保护层131及保护层132包括无机膜时,可以抑制公共电极115的氧化、抑制杂质(水分、氧等)进入发光元件130中。由此可以抑制显示元件130的劣化,从而可以提高显示装置的可靠性。
作为保护层131及保护层132例如可以使用氧化绝缘膜、氮化绝缘膜、氧氮化绝缘膜及氮氧化绝缘膜等无机绝缘膜。作为氧化绝缘膜,可以举出氧化硅膜、氧化铝膜、氧化镓膜、氧化锗膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镧膜、氧化钕膜、氧化铪膜及氧化钽膜等。作为氮化绝缘膜,可以举出氮化硅膜及氮化铝膜等。作为氧氮化绝缘膜,可以举出氧氮化硅膜、氧氮化铝膜等。作为氮氧化绝缘膜,可以举出氮氧化硅膜、氮氧化铝膜等。
注意,在本说明书等中,“氧氮化物”是指在其组成中氧含量多于氮含量的材料,“氮氧化物”是指在其组成中氮含量多于氧含量的材料。
保护层131及保护层132优选包括氮化绝缘膜或氮氧化绝缘膜,更优选包括氮化绝缘膜。
另外,也可以将包含In-Sn氧化物(也称为ITO)、In-Zn氧化物、Ga-Zn氧化物、Al-Zn氧化物或铟镓锌氧化物(也称为In-Ga-Zn氧化物、IGZO)等的无机膜用于保护层131及保护层132。该无机膜优选具有高电阻,具体而言,该无机膜优选具有比公共电极115高的电阻。该无机膜还可以包含氮。
在经过保护层131及保护层132提取发光元件130的发光的情况下,保护层131及保护层132的可见光透过性优选高。例如,ITO、IGZO以及氧化铝都是可见光透过性高的无机材料,所以是优选的。
作为保护层131及保护层132,例如可以使用氧化铝膜和氧化铝膜上的氮化硅膜的叠层结构或者氧化铝膜和氧化铝膜上的IGZO膜的叠层结构等。通过使用该叠层结构,可以抑制杂质(水、氧等)进入发光单元112。
并且,保护层131及保护层132也可以包括有机膜。例如,保护层132也可以包括有机膜和无机膜的双方。
保护层131及保护层132也可以使用不同沉积方法。具体而言,也可以利用ALD法形成保护层131且利用溅射法形成保护层132。
保护层132上设置有着色层133。着色层133具有与发光元件130重叠的区域。具体而言,具有与发光层183重叠的区域。图3A示出各发光元件130设置有不同的着色层133(着色层133a、着色层133b、或着色层133c)的例子。着色层133a、着色层133b及着色层133c具有透过彼此不同颜色的光的功能。例如,着色层133a具有透过红色光的功能,着色层133b具有透过绿色光的功能,着色层133c具有透过蓝色光的功能。由此,显示装置100可以进行全彩显示。注意,着色层133a、着色层133b及着色层133c也可以具有透过青色、品红色和黄色的光中的任意个的功能。
这里,相邻的着色层133优选具有重叠的区域。具体而言,在不与发光单元112重叠的区域中,优选具有相邻的着色层133重叠的区域。通过使透过不同颜色的光的着色层133重叠,可以在着色层133重叠的区域中将着色层133用作遮光层。因此,可以抑制发光元件130所发射的光泄漏到相邻的子像素。例如,可以抑制与着色层133a重叠的发光元件130所发射的光入射到着色层133b。因此,可以提高显示在显示装置上的图像的对比度,由此可以实现显示品质高的显示装置。
注意,也可以不具有相邻的着色层133重叠的区域。此时,优选在不与发光单元112重叠的区域设置遮光层。例如遮光层可以设置在衬底120的树脂层119一侧的面。此外,也可以将着色层133设置在衬底120的树脂层119一侧的面。
像素电极111的顶面端部不由绝缘层覆盖。因此,可以使相邻的发光元件130的距离极小。因此,可以实现高清晰或高分辨率的显示装置。
显示装置100可以缩小发光元件130间的距离。具体而言,可以使发光元件130间的距离为1μm以下,优选为500nm以下,更优选为200nm以下、100nm以下、90nm以下、70nm以下、50nm以下、30nm以下、20nm以下、15nm以下或10nm以下。换言之,例如具有发光元件130所包括的发光单元112的侧面与相邻的发光元件130所包括的发光单元112的侧面的距离为1μm以下的区域,优选具有0.5μm(500nm)以下的区域,更优选具有100nm以下的区域。
在本说明书等中,相邻的构成要素也可以不彼此接触。例如,虽然相邻的发光元件130所包括的发光单元112不彼此接触,但可以说两个发光单元112是相邻的。
可以在衬底120的外侧配置各种光学构件。作为光学构件,可以使用偏振片、相位差板、光扩散层(扩散薄膜等)、防反射层及聚光薄膜(condensing film)等。此外,在衬底120的外侧也可以配置抑制尘埃的附着的抗静电膜、不容易被弄脏的具有拒水性的膜、抑制使用时的损伤的硬涂膜、冲击吸收层等。
衬底120可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石、树脂、金属、合金、半导体等。取出来自发光元件的光一侧的衬底使用使该光透过的材料。通过将具有柔性的材料用于衬底120,可以提高显示装置的柔性。作为衬底120,也可以使用偏振片。
作为衬底120,可以使用如下材料:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚醚砜(PES)树脂、聚酰胺树脂(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚硅氧烷树脂、环烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、ABS树脂以及纤维素纳米纤维等。此外,也可以作为衬底120使用其厚度为具有柔性程度的玻璃。
在将圆偏振片重叠于显示装置的情况下,优选将光学各向同性高的衬底用作显示装置所包括的衬底。光学各向同性高的衬底的双折射较低(也可以说双折射量较少)。
光学各向同性高的衬底的相位差值(retardation value)的绝对值优选为30nm以下,更优选为20nm以下,进一步优选为10nm以下。
作为光学各向同性高的薄膜,可以举出三乙酸纤维素(也被称为TAC、Cellulosetriacetate)薄膜、环烯烃聚合物(COP)薄膜、环烯烃共聚物(COC)薄膜及丙烯酸薄膜等。
当作为衬底使用薄膜时,有可能因薄膜的吸水而发生显示面板出现皱纹等形状变化。因此,作为衬底优选使用吸水率低的薄膜。例如,优选使用吸水率为1%以下的薄膜,更优选使用吸水率为0.1%以下的薄膜,进一步优选为使用吸水率为0.01%以下的薄膜。
作为树脂层119,可以使用紫外线固化粘合剂等光固化粘合剂、反应固化粘合剂、热固化粘合剂、厌氧粘合剂等各种固化粘合剂。作为这些粘合剂,可以举出环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、酰亚胺树脂、PVC(聚氯乙烯)树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)树脂、EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)树脂等。尤其是,优选使用环氧树脂等透湿性低的材料。此外,也可以使用两液混合型树脂。此外,也可以使用粘合薄片等。
作为可用于晶体管的栅极、源极及漏极和构成显示装置的各种布线及电极等导电层的材料,可以举出铝、钛、铬、镍、铜、钇、锆、钼、银、钽或钨等金属或者以上述金属为主要成分的合金等。可以使用包含这些材料的膜的单层或叠层。
此外,作为具有透光性的导电材料,可以使用氧化铟、铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锌、包含镓的氧化锌等导电氧化物或石墨烯。或者,可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯及钛等金属材料或包含该金属材料的合金材料。或者,还可以使用该金属材料的氮化物(例如,氮化钛)等。此外,当使用金属材料或合金材料(或者它们的氮化物)时,优选将其形成得薄到具有透光性。此外,可以使用上述材料的叠层膜作为导电层。例如,通过使用银和镁的合金与铟锡氧化物的叠层膜等,可以提高导电性,所以是优选的。上述材料也可以用于构成显示装置的各种布线及电极等导电层及发光元件所包括的导电层(被用作像素电极或公共电极的导电层)。
作为可用于各绝缘层的绝缘材料,例如可以举出丙烯酸树脂或环氧树脂等树脂、无机绝缘材料如氧化硅、氧氮化硅、氮氧化硅、氮化硅或氧化铝等。
图3A示出层叠两个发光单元112的例子,但本发明的一个方式不局限于此。图4A是示出层叠三个发光单元112时的图1中的点划线X1-X2间的结构例子的截面图,图4B是示出图1中的点划线Y1-Y2间的结构例子的截面图。
在图4A所示的例子中,发光元件130包括具有晶体管的层101上的像素电极111、像素电极111上的发光单元112_1、发光单元112_1上的中间层113_1、中间层113_1上的发光单元112_2、发光单元112_2上的中间层113_2、中间层113_2上的发光单元112_3、发光单元112_3上的公共层114以及公共层114上的公共电极115。图4A所示的例子采用层叠有三个发光单元112的结构,因此可以说是三级串联结构。在此,可以将发光单元112_1至发光单元112_3、中间层113_1及中间层113_2统称为层103b。
图4C是示出层103b的详细结构例子的截面图。发光单元112_3例如包括中间层113_2上的层182、层182上的发光层183_3以及发光层183_3上的层184。
发光层183_1至发光层183_3例如分别发射红色光、绿色光和蓝色光中的任一个。例如,发光层183_1可以发射红色光,发光层183_2可以发射绿色光,发光层183_3可以发射蓝色光。另外,发光层183_1可以发射蓝色光,发光层183_2可以发射黄色光、黄绿色光或绿色光,发光层183_3可以发射蓝色光。再者,发光层183_1可以发射蓝色光,发光层183_2可以发射红色光与黄色、黄绿色或绿色光,发光层183_3可以发射蓝色光。
注意,发光元件130也可以采用层叠四个以上的发光单元112的结构。也就是说,发光元件130也可以采用四级以上的串联结构。
如此,通过增加发光单元112的叠层数,相同电流量下从发光元件130可得到的亮度可以根据叠层数而得到提高。另外,通过增加发光单元112的叠层数,可以降低为了得到相同亮度所需要的电流,因此可以根据叠层数降低发光元件130的功耗。
图5A是示出图1中的点划线X1-X2间的结构例子的截面图,图5B是示出图1中的点划线Y1-Y2间的结构例子的截面图。图5A及图5B是图3A及图3B所示的结构的变形例子,不同之处在于侧壁121为单层结构。在图5A及图5B所示的结构中,侧壁121例如可以包含与侧壁121a同样的材料,可以以与侧壁121a同样的方法形成。例如,作为图5A及图5B所示的侧壁121,可以使用利用ALD法形成的氧化铝膜。
通过显示装置100采用图5A及图5B所示的结构,可以简化侧壁121的制造工序,从而可以减少显示装置100的制造工序数。由此,可以以低成本制造显示装置100或提高成品率。由此,可以降低显示装置100的价格。
图6A是示出图1中的点划线X1-X2间的结构例子的截面图,图6B是示出图1中的点划线Y1-Y2间的结构例子的截面图。图6A及图6B是图3A及图3B所示的结构的变形例子,与图3A及图3B所示的显示装置100的不同之处在于发光元件130包括层114a代替公共层114。
与公共层114同样,层114a例如可以包括电子注入层。注意,在像素电极111被用作阴极且公共电极115被用作阳极的情况下,层114a例如可以包括空穴注入层。
与像素电极111、发光单元112及中间层113同样,层114a以岛状形成在各发光元件130中。也就是说,在各发光元件130中分离地设置层114a。
图7A是示出图1中的点划线X1-X2间的结构例子的截面图,图7B是示出图1中的点划线Y1-Y2间的结构例子的截面图。图7A及图7B是图3A及图3B所示的结构的变形例子,并示出在相邻的发光元件130间没有形成空隙134而填充公共层114的例子。注意,在相邻的发光元件130间除了公共层114以外也可以填充公共电极115。并且,也可以填充保护层131。在相邻的发光元件130间的距离较大时,有时如图7A所示不会形成空隙134。
显示装置100具有侧壁121,因此即使如图7A所示那样在相邻的发光元件130间填充公共层114等,也可以抑制公共层114与像素电极111、发光单元112和中间层113中的任一个的侧面接触。由此,即使在相邻的发光元件130间填充公共层114等,也可以抑制发光元件130的短路。
图1示出像素110由子像素110a、子像素110b及子像素110c这三个子像素构成的例子,但本发明的一个方式不局限于此。图8是示出显示装置100的结构例子的俯视图。
图8所示的像素110由子像素110a、子像素110b、子像素110c及子像素110d这四个子像素构成。子像素110a、子像素110b、子像素110c及子像素110d可以为颜色互不相同的子像素。例如,子像素110a、子像素110b及子像素110c可以分别为红色、绿色及蓝色子像素,子像素110d可以为白色子像素。
图8示出一个像素110内以两行三列配置各子像素的例子。像素110在上行(第一行)包括三个子像素(子像素110a、子像素110b及子像素110c),在下行(第二行)包括一个子像素(子像素110d)。换言之,像素110在左列(第一列)包括子像素110a,在中央列(第二列)包括子像素110b,在右列(第三列)包括子像素110c,沿着这三个列包括子像素110d。
图9A是示出图8中的点划线X3-X4间的结构例子的截面图。图9B是示出图8中的点划线Y3-Y4间的结构例子的截面图,也是示出连接部140的结构例子的截面图。
在发光元件130具有发射白色光的功能的情况下,没有设置着色层133的子像素可以为白色子像素。
图10A至图10F是示出包括子像素110a、子像素110b、子像素110c及子像素110d的像素110的结构例子的俯视图,也是图8所示的像素110的变形例子。
图10A至图10C所示的像素110采用条纹排列。另外,图10D至图10F所示的像素110采用矩阵排列。
图10A示出各子像素具有长方形的顶面形状的例子,图10B示出各子像素具有将两个半圆与长方形连在一起的顶面形状的例子,图10C示出各子像素具有椭圆形的顶面形状的例子。另外,图10D示出各子像素具有正方形的顶面形状的例子,图10E示出各子像素具有角部呈圆形的近似正方形的顶面形状的例子,图10F示出各子像素具有圆形的顶面形状的例子。
[显示装置的制造方法的一个例子]
接着,说明显示装置100的制造方法的一个例子。具体而言,说明图1、图3A及图3B等所示的显示装置100的制造方法的一个例子。
图11A至图11E、图12A至图12E、图13A及图13B是示出显示装置100的制造方法的一个例子的截面图,并列地示出图1中的点划线X1-X2间的截面图及Y1-Y2间的截面图。
构成显示装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜及导电膜等)可以使用溅射法、CVD法、真空蒸镀法、脉冲激光沉积(PLD:Pulsed Laser Deposition)法、ALD法等形成。作为CVD法有等离子体增强化学气相沉积(PECVD:Plasma EnhancedCVD)法及热CVD法等。此外,作为热CVD法之一,有有机金属CVD(MOCVD:Metal Organic CVD)法。
此外,构成显示装置的薄膜(绝缘膜、半导体膜、导电膜等)可以利用旋涂法、浸渍法、喷涂法、喷墨法、分配器法、丝网印刷法、胶版印刷法、刮刀(doctor knife)法、狭缝式涂布法、辊涂法、帘式涂布法、刮刀式涂布法等方法形成。
尤其是,当制造发光元件时,可以利用蒸镀法等真空工艺以及旋涂法、喷墨法等溶液工艺。作为蒸镀法,可以举出溅射法、离子镀法、离子束蒸镀法、分子束蒸镀法、真空蒸镀法等物理蒸镀法(PVD法)以及化学气相沉积法(CVD法)等。尤其是,可以利用蒸镀法(真空蒸镀法)、涂敷法(浸涂法、染料涂布法、棒式涂布法、旋涂法、喷涂法)、印刷法(喷墨法、丝网印刷(孔版印刷)法、胶版印刷(平版印刷)法、柔版印刷(凸版印刷)法、照相凹版印刷法或微接触印刷法等)等方法形成包括在发光单元中的功能层(空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层等)。
此外,当对构成显示装置的薄膜进行加工时,可以利用光刻法等。或者,还可以利用纳米压印法、喷砂法、剥离法等对薄膜进行加工。此外,可以通过利用金属掩模等遮蔽掩模的沉积方法直接形成岛状薄膜。
光刻法典型地有如下两种方法。一个是在要进行加工的薄膜上形成抗蚀剂掩模,通过蚀刻等对该薄膜进行加工,并去除抗蚀剂掩模的方法。另一个是在沉积感光性薄膜之后,进行曝光及显影来将该薄膜加工为所希望的形状的方法。
在光刻法中,作为用于曝光的光,例如可以使用i线(波长365nm)、g线(波长436nm)、h线(波长405nm)或将这些光混合了的光。另外,还可以使用紫外光、KrF激光或ArF激光等。此外,也可以利用液浸曝光技术进行曝光。此外,作为用于曝光的光,也可以使用极紫外光(EUV:ExtremeUltra-violet)或X射线。此外,也可以使用电子束代替用于曝光的光。当使用极紫外光、X射线或电子束时,可以进行极其精细的加工,所以是优选的。另外,在通过电子束等光束的扫描进行曝光时,不需要光掩模。
在薄膜的加工中,可以利用干蚀刻法、湿蚀刻法及喷砂法等。
在制造显示装置100时,首先形成具有晶体管的层101。如前文所述,具有晶体管的层101的最表面可以为绝缘层。接着,在具有晶体管的层101上沉积将在后面成为像素电极111及连接电极111C的导电膜111A。
接着,在导电膜111A上形成将成为发光单元112_1的层112_1A。具体而言,依次沉积将在后面成为层181的膜、将在后面成为层182的膜、将在后面成为发光层183_1的发光膜及将在后面成为层184的膜。然后,在层112_1A上沉积将在后面成为中间层113的中间膜113A。
接着,在中间膜113A上形成将成为发光单元112_2的层112_2A。具体而言,依次沉积将在后面成为层182的膜、将在后面成为发光层183_2的发光膜及将在后面成为层184的膜。
层112_1A所包括的膜、中间膜113A及层112_2A所包括的膜例如可以通过蒸镀法、溅射法或喷墨法等形成。此外,不局限于此,可以适当地使用上述沉积方法。
优选不在连接部140设置层112_1A、中间膜113A及层112_2A。例如,在通过蒸镀法(或溅射法)沉积层112_1A所包括的膜、中间膜113A及层112_2A所包括的膜时,优选使用遮蔽掩模而避免上述膜沉积在连接部140。
接着,在层112_2A上沉积牺牲膜141。另外,在连接部140也设置牺牲膜141。
牺牲膜141可以使用对层112_2A所包括的膜、中间膜113A及层112_1A所包括的膜的蚀刻处理具有高耐性的膜,即蚀刻选择比大的膜。另外,牺牲膜141可以使用相对于后面说明的保护膜143等保护膜的蚀刻选择比大的膜。并且,牺牲膜141可以使用可通过给层112_2A所包括的膜、中间膜113A及层112_1A所包括的膜带来的损伤少的湿蚀刻法去除的膜。
作为牺牲膜141,例如可以使用金属膜、合金膜、金属氧化物膜、半导体膜、无机绝缘膜等无机膜。牺牲膜141可以利用溅射法、蒸镀法、CVD法、ALD法等各种沉积方法形成。
作为牺牲膜141,例如可以使用金、银、铂、镁、镍、钨、铬、钼、铁、钴、铜、钯、钛、铝、钇、锆及钽等金属材料或者包含该金属材料的合金材料。尤其优选使用铝或银等低熔点材料。
另外,作为牺牲膜141可以使用铟镓锌氧化物(也记作In-Ga-Zn氧化物、IGZO)等金属氧化物。并且,可以使用氧化铟、铟锌氧化物(In-Zn氧化物)、铟锡氧化物(In-Sn氧化物)、铟钛氧化物(In-Ti氧化物)、铟锡锌氧化物(In-Sn-Zn氧化物)、铟钛锌氧化物(In-Ti-Zn氧化物)、铟镓锡锌氧化物(In-Ga-Sn-Zn氧化物)等。或者,也可以使用包含硅的铟锡氧化物等。
注意,也可以适用于使用元素M(M为选自铝、硅、硼、钇、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨和镁中的一种或多种)代替上述镓的情况。尤其是,M优选为选自镓、铝和钇中的一种或多种。
另外,作为牺牲膜141可以使用氧化铝、氧化铪、氧化硅等无机绝缘材料。
另外,作为牺牲膜141优选使用能够溶解于在化学上稳定的溶剂的材料。尤其是,可以将溶解于水或醇的材料适当地用于牺牲膜141。当沉积牺牲膜141时,优选的是,在溶解于水或醇等溶剂的状态下以湿式的沉积方法涂布牺牲膜141,然后进行使溶剂蒸发的加热处理。此时,优选在减压气氛下进行加热处理,由此可以在低温且短时间下去除溶剂,而可以降低给层112_2A、中间膜113A及层112_1A带来的热损伤。
作为可用于形成牺牲膜141的湿式的沉积方法,可以举出旋涂法、浸渍法、喷涂法、喷墨法、分配器法、丝网印刷法、胶版印刷法、刮刀法、狭缝式涂布法、辊涂法、帘式涂布法、刮刀式涂布法等。
作为牺牲膜141,可以使用聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚甘油、普鲁兰、水溶性纤维素或者醇可溶性聚酰胺树脂等有机材料。
接着,在牺牲膜141上形成保护膜143(图11A)。
保护膜143是在后面对牺牲膜141进行蚀刻时用作掩模的膜。另外,在后面对保护膜143进行蚀刻时,牺牲膜141露出。因此,作为牺牲膜141和保护膜143,选择它们之间的蚀刻选择比大的膜的组合。因此,可以根据牺牲膜141的蚀刻条件及保护膜143的蚀刻条件选择可用于保护膜143的膜。
例如,在作为保护膜143的蚀刻利用使用含有氟的气体(也称为氟类气体)的干蚀刻时,可以将硅、氮化硅、氧化硅、钨、钛、钼、钽、氮化钽、含有钼及铌的合金或者含有钼及钨的合金等用于保护膜143。在此,作为相对于上述使用氟类气体的干蚀刻的蚀刻选择比较大(换言之,可以使蚀刻速率变慢)的膜,有IGZO或ITO等金属氧化物膜等,可以将上述膜用于保护膜143。
注意,不局限于此,保护膜143可以根据牺牲膜141的蚀刻条件以及保护膜143的蚀刻条件从各种材料中选择。例如,也可以从可用于上述牺牲膜141的膜中选择。
另外,作为保护膜143,例如可以使用氮化物膜。具体而言,也可以使用氮化硅、氮化铝、氮化铪、氮化钛、氮化钽、氮化钨、氮化镓或氮化锗等氮化物。
或者,作为保护膜143可以使用氧化物膜。典型的是,可以使用氧化硅、氧氮化硅、氧化铝、氧氮化铝、氧化铪或氧氮化铪等氧化物膜或氧氮化物膜。
接着,在保护膜143上形成抗蚀剂掩模145(图11B)。
抗蚀剂掩模145可以使用正型抗蚀剂材料或负型抗蚀剂材料等的含有感光性树脂的抗蚀剂材料。
在此,在不形成保护膜143而在牺牲膜141上形成抗蚀剂掩模145的情况下,当在牺牲膜141中有针孔等缺陷时,有可能因抗蚀剂材料的溶剂而层112_2A所包括的将在后面成为层184的膜等溶解。通过使用保护膜143,可以防止这样的不良发生。
注意,当作为牺牲膜141使用不容易产生针孔等缺陷的膜时,也可以不使用保护膜143而在牺牲膜141上直接形成抗蚀剂掩模145。
接着,通过蚀刻去除保护膜143的不被抗蚀剂掩模145覆盖的一部分,形成保护层149。与此同時,也在连接部140上形成保护层149。
在对保护膜143进行蚀刻时,优选采用选择比高的蚀刻条件以防止牺牲膜141通过该蚀刻被去除。保护膜143的蚀刻可以利用湿蚀刻或干蚀刻进行,通过利用干蚀刻,可以抑制保护膜143的图案缩小。
接着,去除抗蚀剂掩模145(图11C)。
抗蚀剂掩模145的去除可以利用湿蚀刻或干蚀刻进行。尤其是,优选通过使用氧气体作为蚀刻气体的干蚀刻(也称为等离子体灰化)去除抗蚀剂掩模145。
此时,在层112_2A上设置有牺牲膜141的状态下去除抗蚀剂掩模145,因此给层112_2A、中间膜113A及层112_1A带来的影响得到抑制。尤其适合于进行等离子体灰化等使用氧气体的蚀刻的情况,这是因为在层112_1A及层112_2A与氧接触时电特性有可能受到负面影响。
接着,使用保护层149作为掩模通过蚀刻去除牺牲膜141的不被保护层149覆盖的一部分来形成牺牲层147(图11D)。与此同时,也在连接部140上形成牺牲层147。
牺牲膜141的蚀刻可以利用湿蚀刻或干蚀刻进行,在利用干蚀刻法时可以抑制图案的缩小,所以是优选的。
接着,使用牺牲层147作为掩模通过蚀刻去除不被牺牲层147覆盖的层112_2A的一部分、中间膜113A的一部分、层112_1A的一部分及导电膜111A的一部分,形成发光单元112_2、中间层113、发光单元112_1、像素电极111及连接电极111C(图11E)。注意,也可以在对层112_2A、中间膜113A、层112_1A及导电膜111A进行蚀刻的同时或在进行蚀刻前通过蚀刻去除保护层149。
作为层112_2A、中间膜113A、层112_1A及导电膜111A的蚀刻,优选利用使用不包含氧作为主要成分的蚀刻气体的干蚀刻。由此,可以抑制层112_2A、中间膜113A、层112_1A及导电膜111A的变质而可以实现可靠性高的显示装置。作为不包含氧作为主要成分的蚀刻气体,例如可以举出CF4、C4F8、SF6、CHF3、Cl2、H2O、BCl3、H2或He等贵气体。此外,可以将上述气体及不包含氧的稀释气体的混合气体用于蚀刻气体。
在对导电膜111A的进行蚀刻时,有时具有晶体管的层101的一部分(具体而言,位于最表面的绝缘层)被进行蚀刻而形成凹部。以后以在具有晶体管的层101中设置凹部的情况为例进行说明,但是也可以不设置凹部。
接着,以覆盖像素电极111、连接电极111C、发光单元112_1、中间层113、发光单元112_2、牺牲层147及保护层149的方式沉积将在后面成为侧壁121a的绝缘膜121A。接着,在绝缘膜121A上沉积将在后面成为侧壁121b的绝缘膜121B(图12A)。
绝缘膜121A优选利用给发光单元112带来的损伤少的方法沉积。另外,以低于发光单元112的耐热温度的温度形成绝缘膜121A及绝缘膜121B。例如,作为绝缘膜121A,可以利用ALD法形成氧化铝膜。通过使用ALD法可以沉积覆盖性高的膜,所以是优选的。另外,作为绝缘膜121B,例如可以利用PECVD法或溅射法形成氧氮化硅膜或氮化硅膜。
接着,对绝缘膜121B及绝缘膜121A进行蚀刻,由此形成侧壁121b及侧壁121a(图12B)。以覆盖像素电极111的侧面的至少一部分及连接电极111C的侧面的至少一部分的方式形成侧壁121a。由此,可以抑制将在后面形成的公共层114或公共电极115与像素电极111或连接电极111C接触而使发光元件短路。并且,优选的是,以覆盖发光单元112_1的侧面的至少一部分、中间层113的侧面的至少一部分及发光单元112_2的侧面的至少一部分的方式形成侧壁121a。由此,可以抑制将在后面形成的公共层114或公共电极115与发光单元112_1、中间层113及发光单元112_2接触,而可以抑制发光元件短路。另外,可以抑制在后面的工序中发光单元112_1、中间层113及发光单元112_2所受到的损伤。
尤其是,当在具有晶体管的层101的一部分(具体而言,位于最表面的绝缘层)设置凹部时,可以由侧壁121a覆盖像素电极111的侧面整体及连接电极111C的侧面整体,所以是优选的。
在此,以覆盖侧壁121a的侧面的至少一部分的方式形成侧壁121b。
绝缘膜121A及绝缘膜121B优选通过干蚀刻法进行蚀刻。绝缘膜121A及绝缘膜121B的蚀刻优选通过各向异性蚀刻进行。在此,可以使用在蚀刻牺牲膜141时可使用的蚀刻气体对绝缘膜121A及绝缘膜121B进行蚀刻。另外,在绝缘膜121A及绝缘膜121B的蚀刻中,发光单元112_2不露出,因此与牺牲膜141的蚀刻相比蚀刻方法的选择范围更大。具体而言,在对绝缘膜121A及绝缘膜121B进行蚀刻时,作为蚀刻气体也可以使用包含氧的气体。
接着,去除牺牲层147及保护层149(图12C)。由此,发光单元112_2及连接电极111C露出。
接着,在侧壁121上及发光单元112_2上形成公共层114(图12D)。由此,有时空隙134形成在侧壁121b间的区域及具有晶体管的层101的凹部。在此,在连接电极111C上没有设置公共层114,连接电极111C保持露出。如前文所述,公共层114被用作电子注入层和空穴注入层中的一方。
公共层114可以通过蒸镀法(包括真空蒸镀法)、转印法、印刷法、喷墨法、塗布法等方法形成。
以覆盖发光单元112_2的顶面的至少一部分以及侧壁121的顶面及侧面的至少一部分的方式设置公共层114。在此,在公共层114的导电性高的情况下,在像素电极111与公共层114接触时,发光元件有可能短路。然而,在本发明的一个方式的显示装置中,由于侧壁121覆盖像素电极111的侧面、发光单元112_1的侧面、中间层113的侧面及发光单元112_2的侧面,所以可以抑制导电性高的公共层114与它们接触,由此可以抑制发光元件短路。由此,可以提高发光元件的可靠性。
接着,在公共层114上及连接电极111C上形成公共电极115(图12E)。由此形成发光元件130。公共电极115例如可以利用溅射法或真空蒸镀法形成。
接着,在公共电极115上形成保护层131,在保护层131上形成保护层132(图13A)。作为保护层131及保护层132的沉积方法,可以举出真空蒸镀法、溅射法、CVD法及ALD法等。保护层131和保护层132也可以是利用彼此不同的沉积方法形成的膜。另外,保护层131及保护层132既可以采用单层结构也可以采用叠层结构。
接着,在保护层132上以具有与发光单元112_1及发光单元112_2重叠的区域的方式形成着色层133a、着色层133b及着色层133c(图13B)。着色层133a、着色层133b及着色层133c可以利用喷墨法或光刻法等分别形成在所希望的位置。具体而言,可以在各发光元件130中形成不同的着色层133(着色层133a、着色层133b或着色层133c)。
然后,在着色层133上使用树脂层119贴合衬底120,由此可以制造图3A及图3B所示的显示装置100。
如上所述,在本实施方式的显示装置的制造方法中,包括发光层的岛状发光单元不是使用金属掩模的图案形成的,而是将发光单元形成在整个面上然后通过进行蚀刻而形成的。由此,可以以均匀的厚度形成岛状发光单元。另外,可以实现高清晰的显示装置或高开口率的显示装置。
本发明的一个方式的显示装置包括串联结构的发光元件。并且,发光元件所包括的像素电极、发光层、载流子传输层及中间层各自的侧面都被侧壁覆盖。在该显示装置的制造工序中,在发光层和载流子传输层层叠的状态下对发光元件所包括的发光单元进行蚀刻。因此,该显示装置具有发光层的损伤得到减少的结构。另外,由于侧壁,像素电极与载流子注入层或公共电极的接触得到抑制,发光元件短路得到抑制。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。此外,在本说明书中,在一个实施方式中示出多个结构例子的情况下,可以适当地组合该结构例子。
(实施方式2)
在本实施方式中,参照图14至图19说明本发明的一个方式的显示装置。
本实施方式的显示装置可以为高分辨率的显示装置或大型显示装置。因此,例如可以将本实施方式的显示装置用作如下装置的显示部:具有较大的屏幕的电子设备诸如电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌及弹珠机等大型游戏机等;数码相机;数字视频摄像机;数码相框;移动电话机;便携式游戏机;便携式信息终端;以及声音再现装置。
本实施方式的显示装置可以为高清晰的显示装置。因此,例如可以将本实施方式的显示装置用于手表型及手镯型等信息终端设备(可穿戴设备)以及头戴显示器等VR用设备及眼镜型AR用设备等可戴在头上的可穿戴设备的显示部。
[显示模块]
图14A示出显示模块280的立体图。显示模块280包括显示装置100及FPC290。
显示模块280包括衬底291及衬底292。显示模块280包括显示部281。显示部281是显示模块280中的图像显示区域,并可以看到来自设置在下述像素部284中的各像素的光。
图14B是衬底291一侧的结构的立体示意图。衬底291上层叠有电路部282、电路部282上的像素电路部283及该像素电路部283上的像素部284。此外,衬底291的不被像素部284重叠的部分上设置有用来连接到FPC290的端子部285。端子部285与电路部282通过由多个布线构成的布线部286电连接。
像素部284包括周期性地排列的多个像素110。图14B的右侧示出一个像素110的放大图。像素110包括子像素110a、子像素110b及子像素110c。另外,像素110可以包括子像素110d。如图14B所示,子像素可以以条形排列配置。另外,也可以采用Delta排列或Pentile排列等各种子像素的配列方法。
像素电路部283包括周期性地排列的多个像素电路283a。
一个像素电路283a控制一个像素110所包括的三个发光元件的发光。一个像素电路283a可以设置有三个控制一个发光元件的发光的电路。例如,像素电路283a可以采用对于一个发光元件至少具有一个选择晶体管、一个电流控制用晶体管(驱动晶体管)和电容器的结构。此时,选择晶体管的栅极被输入栅极信号,源极和漏极中的一方被输入视频信号。由此,实现有源矩阵型显示装置。
对用于晶体管的半导体材料的结晶性也没有特别的限制,可以使用非晶半导体、具有结晶性的半导体(微晶半导体、多晶半导体、单晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用具有结晶性的半导体时可以抑制晶体管的特性劣化,所以是优选的。
晶体管的半导体层优选使用金属氧化物(也称为氧化物半导体)。就是说,本实施方式的显示装置优选使用在沟道形成区中包含金属氧化物的晶体管(以下,OS晶体管)。或者,晶体管的半导体层优选包含硅。作为硅,可以举出非晶硅、结晶硅(低温多晶硅、单晶硅等)等。
例如,半导体层优选包含铟、M(M为选自镓、铝、硅、硼、钇、锡、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨或镁中的一种或多种)和锌。尤其是,M优选为选自铝、镓、钇或锡中的一种或多种。
尤其是,作为半导体层,优选使用包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的氧化物(也称为IGZO)。
在半导体层使用In-M-Zn氧化物时,该In-M-Zn氧化物中的In的原子个数比优选为M的原子个数比以上。作为这种In-M-Zn氧化物的金属元素的原子个数比,可以举出In:M:Zn=1:1:1或其附近的组成、In:M:Zn=1:1:1.2或其附近的组成、In:M:Zn=2:1:3或其附近的组成、In:M:Zn=3:1:2或其附近的组成、In:M:Zn=4:2:3或其附近的组成、In:M:Zn=4:2:4.1或其附近的组成、In:M:Zn=5:1:3或其附近的组成、In:M:Zn=5:1:6或其附近的组成、In:M:Zn=5:1:7或其附近的组成、In:M:Zn=5:1:8或其附近的组成、In:M:Zn=6:1:6或其附近的组成、In:M:Zn=5:2:5或其附近的组成等。此外,附近的组成包括所希望的原子个数比的±30%的范围。
例如,当记载为原子个数比为In:Ga:Zn=4:2:3或其附近的组成时包括如下情况:In的原子个数比为4时,Ga的原子个数比为1以上且3以下,Zn的原子个数比为2以上且4以下。此外,当记载为原子个数比为In:Ga:Zn=5:1:6或其附近的组成时包括如下情况:In的原子个数比为5时,Ga的原子个数比大于0.1且为2以下,Zn的原子个数比为5以上且7以下。此外,当记载为原子个数比为In:Ga:Zn=1:1:1或其附近的组成时包括如下情况:In的原子个数比为1时,Ga的原子个数比大于0.1且为2以下,Zn的原子个数比大于0.1且为2以下。
电路部282所包括的晶体管和像素电路部283所包括的晶体管也可以具有相同或不同结构。电路部282所包括的多个晶体管既可以都具有相同的结构,又可以具有两种以上的结构。同样地,像素电路部283所包括的多个晶体管的结构既可以都具有相同的结构,又可以具有两种以上的结构。
电路部282包括用于驱动像素电路部283的各像素电路283a的电路。例如,优选包括栅极线驱动电路和源极线驱动电路中的一方或双方。此外,还可以具有运算电路、存储电路和电源电路等中的至少一个。
FPC290用作从外部向电路部282供给视频信号或电源电位等的布线。此外,也可以在FPC290上安装IC(集成电路)。
显示模块280可以采用像素部284的下侧层叠有像素电路部283和电路部282中的一方或双方的结构,所以可以使显示部281具有极高的开口率(有效显示面积比)。例如,显示部281的开口率可以为40%以上且低于100%,优选为50%以上且95%以下,更优选为60%以上且95%以下。此外,能够极高密度地配置像素110,由此可以使显示部281具有极高的清晰度。例如,显示部281优选以20000ppi以下或30000ppi以下且2000ppi以上、更优选为3000ppi以上、进一步优选为5000ppi以上、更进一步优选为6000ppi以上的清晰度配置像素110。
这种高清晰的显示模块280适合用于头戴式显示器等VR用设备或眼镜型AR用设备。例如,因为显示模块280具有极高清晰度的显示部281,所以在透过透镜观看显示模块280的显示部的结构中,即使用透镜放大显示部也使用者不能看到像素,由此可以实现具有高度沉浸感的显示。此外,显示模块280还可以应用于具有相对较小型的显示部的电子设备。例如,适合用于手表型设备等可穿戴式电子设备的显示部。
[显示装置100A]
图15是示出显示装置100A的结构例子的截面图。图15所示的显示装置100A在衬底451与衬底120之间包括晶体管201、晶体管205、发光元件130、着色层133a、着色层133b及着色层133c等。
发光元件130可以采用实施方式1所示的发光元件。
晶体管201及晶体管205都形成在衬底451上。这些晶体管可以使用同一材料及同一工序形成。
在衬底451上依次设置有绝缘层211、绝缘层213、绝缘层215及绝缘层214。绝缘层211的一部分用作各晶体管的栅极绝缘层。绝缘层213的一部分用作各晶体管的栅极绝缘层。绝缘层215以覆盖晶体管的方式设置。绝缘层214以覆盖晶体管的方式设置,并被用作平坦化层。此外,对栅极绝缘层的个数及覆盖晶体管的绝缘层的个数没有特别的限制,既可以为一个,又可以为两个以上。
优选的是,将水及氢等杂质不容易扩散的材料用于覆盖晶体管的绝缘层中的至少一个。由此,可以将绝缘层用作阻挡层。通过采用这种结构,可以有效地抑制杂质从外部扩散到晶体管中,从而可以提高显示装置的可靠性。
作为绝缘层211、绝缘层213及绝缘层215优选使用无机绝缘膜。作为无机绝缘膜,例如可以使用氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜或氮化铝膜等。此外,也可以使用氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜及氧化钕膜等。此外,也可以层叠上述绝缘膜中的两个以上。
这里,有机绝缘膜的阻挡性在很多情况下低于无机绝缘膜。因此,有机绝缘膜优选在显示装置100A的端部附近包括开口。由此,可以抑制从显示装置100A的端部通过有机绝缘膜的杂质侵入。此外,也可以以其端部位于显示装置100A的端部的内侧的方式形成有机绝缘膜,以使有机绝缘膜不暴露于显示装置100A的端部。
用作平坦化层的绝缘层214优选使用有机绝缘膜。作为能够用于有机绝缘膜的材料,例如可以使用丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、聚酰胺树脂、聚酰亚胺酰胺树脂、硅氧烷树脂、苯并环丁烯类树脂、酚醛树脂及上述树脂的前体等。
在图15所示的区域228中,绝缘层214中形成有开口。由此,即使在使用有机绝缘膜作为绝缘层214的情况下,也可以抑制杂质从外部通过绝缘层214侵入发光元件130。由此,可以提高显示装置100A的可靠性。
晶体管201及晶体管205包括:用作栅极的导电层221;用作栅极绝缘层的绝缘层211;用作源极及漏极的导电层222a及导电层222b;半导体层231;用作栅极绝缘层的绝缘层213;以及用作栅极的导电层223。在此,通过对同一导电膜进行加工而得到的多个层由相同的阴影线表示。绝缘层211位于导电层221与半导体层231之间。绝缘层213位于导电层223与半导体层231之间。
对本实施方式的显示装置所包括的晶体管结构没有特别的限制。例如,可以采用平面型晶体管、交错型晶体管或反交错型晶体管等。此外,晶体管都可以具有顶栅结构或底栅结构。或者,也可以在形成沟道的半导体层上下设置有栅极。
作为晶体管201及晶体管205,采用两个栅极夹持形成沟道的半导体层的结构。此外,也可以连接两个栅极,并通过对该两个栅极供应同一信号,来驱动晶体管。或者,通过对两个栅极中的一个施加用来控制阈值电压的电位,对另一个施加用来进行驱动的电位,可以控制晶体管的阈值电压。
对用于晶体管的半导体材料的结晶性也没有特别的限制,可以使用非晶半导体、单晶半导体或者单晶半导体以外的具有结晶性的半导体(微晶半导体、多晶半导体或其一部分具有结晶区域的半导体)。当使用单晶半导体或具有结晶性的半导体时可以抑制晶体管的特性劣化,所以是优选的。
晶体管的半导体层优选使用金属氧化物。就是说,本实施方式的显示装置优选使用在沟道形成区域中包含金属氧化物的晶体管。此外,晶体管的半导体层也可以包含硅。作为硅,可以举出非晶硅、结晶硅(低温多晶硅、单晶硅等)等。
例如,半导体层优选包含铟、M(M为选自镓、铝、硅、硼、钇、锡、铜、钒、铍、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨或镁中的一种或多种)和锌。尤其是,M优选为选自铝、镓、钇或锡中的一种或多种。
尤其是,作为半导体层,优选使用包含铟(In)、镓(Ga)及锌(Zn)的氧化物(也称为IGZO)。
在半导体层使用In-M-Zn氧化物时,该In-M-Zn氧化物中的In的原子个数比优选为M的原子个数比以上。作为这种In-M-Zn氧化物的金属元素的原子个数比,可以举出In:M:Zn=1:1:1或其附近的组成、In:M:Zn=1:1:1.2或其附近的组成、In:M:Zn=2:1:3或其附近的组成、In:M:Zn=3:1:2或其附近的组成、In:M:Zn=4:2:3或其附近的组成、In:M:Zn=4:2:4.1或其附近的组成、In:M:Zn=5:1:3或其附近的组成、In:M:Zn=5:1:6或其附近的组成、In:M:Zn=5:1:7或其附近的组成、In:M:Zn=5:1:8或其附近的组成、In:M:Zn=6:1:6或其附近的组成、In:M:Zn=5:2:5或其附近的组成等。此外,附近的组成包括所希望的原子个数比的±30%的范围。
例如,当记载为原子个数比为In:Ga:Zn=4:2:3或其附近的组成时包括如下情况:In的原子个数比为4时,Ga的原子个数比为1以上且3以下,Zn的原子个数比为2以上且4以下。此外,当记载为原子个数比为In:Ga:Zn=5:1:6或其附近的组成时包括如下情况:In的原子个数比为5时,Ga的原子个数比大于0.1且为2以下,Zn的原子个数比为5以上且7以下。此外,当记载为原子个数比为In:Ga:Zn=1:1:1或其附近的组成时包括如下情况:In的原子个数比为1时,Ga的原子个数比大于0.1且为2以下,Zn的原子个数比大于0.1且为2以下。
在衬底451的不与衬底120重叠的区域中设置有连接部204。在连接部204中,布线465通过导电层466及连接层242与FPC472电连接。导电层466可以通过与像素电极同一工序形成。在连接部204的顶面上露出导电层466。由此,通过连接层242可以使连接部204与FPC472电连接。
可以在衬底120的外侧配置各种光学构件。作为光学构件,可以使用偏振片、相位差板、光扩散层(扩散薄膜等)、防反射层及聚光薄膜(condensing film)等。此外,在衬底120的外侧也可以配置抑制尘埃的附着的抗静电膜、不容易被弄脏的具有拒水性的膜、抑制使用时的损伤的硬涂膜、冲击吸收层等。
通过设置覆盖发光元件的保护层131,可以抑制水等杂质侵入发光元件,由此可以提高发光元件的可靠性。
在显示装置100A的端部附近的区域228中,优选绝缘层215与保护层131通过绝缘层214的开口彼此接触。尤其是,特别优选绝缘层215所包括的无机绝缘膜与保护层131所包括的无机绝缘膜彼此接触。由此,可以抑制杂质从外部通过有机绝缘膜侵入发光元件130。由此,可以提高显示装置100A的可靠性。
衬底451及衬底120可以使用玻璃、石英、陶瓷、蓝宝石、树脂、金属、合金、半导体等。取出来自发光元件的光一侧的衬底使用使该光透过的材料。通过将具有柔性的材料用于衬底451及衬底120,可以提高显示装置的柔性。作为衬底451及衬底120,也可以使用偏振片。
作为衬底451及衬底120,可以使用如下材料:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚酯树脂、聚丙烯腈树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、聚醚砜(PES)树脂、聚酰胺树脂(尼龙、芳族聚酰胺等)、聚硅氧烷树脂、环烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、聚偏二氯乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚四氟乙烯(PTFE)树脂、ABS树脂以及纤维素纳米纤维等。此外,也可以作为衬底451和衬底120中的一方或双方使用其厚度为具有柔性程度的玻璃。
作为粘合层,可以使用紫外线固化粘合剂等光固化粘合剂、反应固化粘合剂、热固化粘合剂或厌氧粘合剂等各种固化粘合剂。作为这些粘合剂,可以举出环氧树脂、丙烯酸树脂、硅酮树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、酰亚胺树脂、PVC(聚氯乙烯)树脂、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)树脂及EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)树脂等。尤其是,优选使用环氧树脂等透湿性低的材料。此外,也可以使用两液混合型树脂。此外,也可以使用粘合薄片等。
作为连接层242,可以使用各向异性导电膜(ACF:Anisotropic ConductiveFilm)、各向异性导电膏(ACP:Anisotropic ConductivePaste)等。
在显示装置100A中,发光元件130与衬底120之间设置有着色层133a、着色层133b及着色层133c。如前文所述,晶体管形成在衬底451上。由此,显示装置100A可以是顶部发射结构的显示装置。由此,显示装置100A中的衬底451可以是不具有透光性的衬底。
[显示装置100B]
图16是示出显示装置100B的结构例子的截面图。显示装置100B是显示装置100A的变形例子,显示装置100B与显示装置100A的不同之处在于着色层133a、着色层133b及着色层133c设置在发光元件130与衬底451之间。也就是说,显示装置100B可以是底部发射结构的显示装置。由此,显示装置100B中的衬底120可以是不具有透光性的衬底。
[显示装置100C]
图17所示的显示装置100C包括衬底301、发光元件130、电容器240及晶体管310。
衬底301相当于图14A及图14B中的衬底291。从衬底301到绝缘层255的叠层结构相当于实施方式1中的具有晶体管的层101。
晶体管310是在衬底301中具有沟道形成区域的晶体管。作为衬底301,例如可以使用如单晶硅衬底等半导体衬底。晶体管310包括衬底301的一部分、导电层311、低电阻区域312、绝缘层313及绝缘层314。导电层311被用作栅电极。绝缘层313位于衬底301与导电层311之间,并被用作栅极绝缘层。低电阻区域312是衬底301中掺杂有杂质的区域,并被用作源极或漏极。绝缘层314覆盖导电层311的侧面。
此外,在相邻的两个晶体管310之间,以嵌入衬底301的方式设置有元件分离层315。
此外,以覆盖晶体管310的方式设置有绝缘层261,并绝缘层261上设置有电容器240。
电容器240包括导电层241、导电层245及位于它们之间的绝缘层243。导电层241用作电容器240中的一个电极,导电层245用作电容器240中的另一个电极,并且绝缘层243用作电容器240的介电质。
导电层241设置在绝缘层261上,并嵌入于绝缘层254中。导电层241通过嵌入于绝缘层261中的插头271与晶体管310的源极和漏极中的一个电连接。绝缘层243以覆盖导电层241的方式设置。导电层245设置在隔着绝缘层243与导电层241重叠的区域中。
以覆盖电容器240的方式设置有绝缘层255,绝缘层255上设置有发光元件130等。此外,发光元件130上设置有保护层131。保护层131上设置有保护层132,在保护层132上使用树脂层119贴合衬底120。发光元件至衬底120的构成要素的详细内容可以参照实施方式1。衬底120相当于图14A中的衬底292。
发光元件的像素电极通过嵌入绝缘层255及绝缘层243中的插头256、嵌入绝缘层254中的导电层241及嵌入绝缘层261中的插头271电连接于晶体管310的源极和漏极中的一个。
[显示装置100D]
图18所示的显示装置100D与显示装置100C的不同之处主要在于晶体管的结构。注意,有时省略与显示装置100C同样的部分的说明。
晶体管320是在形成沟道的半导体层中使用金属氧化物的晶体管(OS晶体管)。
晶体管320包括半导体层321、绝缘层323、导电层324、一对导电层325、绝缘层326及导电层327。
衬底331相当于图14A及图14B中的衬底291。从衬底331到绝缘层255的叠层结构相当于实施方式1中的具有晶体管的层101。作为衬底331可以使用绝缘衬底或半导体衬底。
在衬底331上设置有绝缘层332。绝缘层332用作阻挡层,该阻挡层防止水或氢等杂质从衬底331扩散到晶体管320且防止氧从半导体层321向绝缘层332一侧脱离。作为绝缘层332,例如可以使用与氧化硅膜相比氢或氧不容易扩散的膜诸如氧化铝膜、氧化铪膜或氮化硅膜等。
在绝缘层332上设置有导电层327,并以覆盖导电层327的方式设置有绝缘层326。导电层327用作晶体管320的第一栅电极,绝缘层326的一部分用作第一栅极绝缘层。绝缘层326中的至少接触半导体层321的部分优选使用氧化硅膜等氧化物绝缘膜。绝缘层326的顶面优选被平坦化。
半导体层321设置在绝缘层326上。半导体层321优选含有具有半导体特性的金属氧化物膜。
一对导电层325接触于半导体层321上并用作源电极及漏电极。
另外,以覆盖一对导电层325的顶面及侧面以及半导体层321的侧面等的方式设置有绝缘层328,绝缘层328上设置有绝缘层264。绝缘层328被用作阻挡层,该阻挡层防止水或氢等杂质从绝缘层264等扩散到半导体层321以及氧从半导体层321脱离。作为绝缘层328,可以使用与上述绝缘层332同样的绝缘膜。
绝缘层328及绝缘层264中设置有到达半导体层321的开口。该开口内部嵌入有接触于绝缘层264、绝缘层328及导电层325的侧面以及半导体层321的顶面的绝缘层323、以及导电层324。导电层324被用作第二栅电极,绝缘层323被用作第二栅极绝缘层。
导电层324的顶面、绝缘层323的顶面及绝缘层264的顶面被进行平坦化处理以它们的高度都大致一致,并以覆盖它们的方式设置有绝缘层329及绝缘层265。
绝缘层264及绝缘层265被用作层间绝缘层。绝缘层329被用作阻挡层,该阻挡层防止水或氢等杂质从绝缘层265等扩散到晶体管320。绝缘层329可以使用与上述绝缘层328及绝缘层332同样的绝缘膜。
与一对导电层325中的一方电连接的插头274嵌入绝缘层265、绝缘层329、绝缘层264及绝缘层328。在此,插头274优选具有覆盖绝缘层265、绝缘层329、绝缘层264及绝缘层328各自的开口的侧面及导电层325的顶面的一部分的导电层274a以及与导电层274a的顶面接触的导电层274b。此时,作为导电层274a,优选使用不容易扩散氢及氧的导电材料。
除此之外,具有晶体管的层101也可以包括各种无机绝缘膜。作为无机绝缘膜,例如可以使用氮化硅膜、氧氮化硅膜、氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化铝膜或氮化铝膜等。此外,也可以使用氧化铪膜、氧化钇膜、氧化锆膜、氧化镓膜、氧化钽膜、氧化镁膜、氧化镧膜、氧化铈膜及氧化钕膜等。此外,也可以层叠上述绝缘膜中的两个以上。
显示装置100D中的从绝缘层254到衬底120的结构是与显示装置100C同样的。
[显示装置100E]
在图19所示的显示装置100E中,层叠有沟道形成于衬底301的晶体管310及形成沟道的半导体层含有金属氧化物的晶体管320。注意,有时省略与显示装置100C及显示装置100D同样的部分的说明。
以覆盖晶体管310的方式设置有绝缘层261,并且绝缘层261上设置有导电层251。此外,以覆盖导电层251的方式设置有绝缘层262,并且绝缘层262上设置有导电层252。导电层251及导电层252都被用作布线。此外,以覆盖导电层252的方式设置有绝缘层263及绝缘层332,并且绝缘层332上设置有晶体管320。此外,以覆盖晶体管320的方式设置有绝缘层265,并在绝缘层265上设置有电容器240。电容器240与晶体管320通过插头274电连接。
晶体管320可以用作构成像素电路的晶体管。此外,晶体管310可以用作构成像素电路的晶体管或构成用来驱动该像素电路的驱动电路(栅极线驱动电路、源极线驱动电路)的晶体管。此外,晶体管310及晶体管320可以用作构成运算电路或存储电路等各种电路的晶体管。
借助于这种结构,在发光元件正下不但可以形成像素电路还可以形成驱动电路等,因此与在显示区域的周围设置驱动电路的情况相比,可以使显示装置小型化。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
(实施方式3)
在本实施方式中,说明可用于上述实施方式中说明的OS晶体管的金属氧化物。
金属氧化物优选至少包含铟或锌。尤其优选包含铟及锌。此外,除此之外,优选还包含铝、镓、钇或锡等。此外,也可以包含选自硼、硅、钛、铁、镍、锗、锆、钼、镧、铈、钕、铪、钽、钨、镁及钴等中的一种或多种。
此外,金属氧化物可以通过溅射法、MOCVD法等CVD法或ALD:法等形成。
<结晶结构的分类>
作为氧化物半导体的结晶结构,可以举出非晶(包括completely amorphous)、CAAC(c-axis-aligned crystalline)、nc(nanocrystalline)、CAC(cloud-alignedcomposite)、单晶(single crystal)及多晶(polycrystal)等。
可以使用X射线衍射(XRD:X-Ray Diffraction)谱对膜或衬底的结晶结构进行评价。例如,可以使用GIXD(Grazing-Incidence XRD)测定测得的XRD谱进行评价。此外,将GIXD法也称为薄膜法或Seemann-Bohlin法。
例如,石英玻璃衬底的XRD谱的峰形状大致为左右对称。另一方面,具有结晶结构的IGZO膜的XRD谱的峰形状不是左右对称。XRD谱的峰形状是左右不对称说明膜中或衬底中存在结晶。换言之,除非XRD谱的峰形状左右对称,否则不能说膜或衬底处于非晶状态。
此外,可以使用通过纳米束电子衍射法(NBED:Nano Beam ElectronDiffraction)观察的衍射图案(也称为纳米束电子衍射图案)对膜或衬底的结晶结构进行评价。例如,在石英玻璃衬底的衍射图案中观察到光晕图案,可以确认石英玻璃处于非晶状态。此外,以室温沉积的IGZO膜的衍射图案中观察到斑点状的图案而没有观察到光晕。因此可以推测,以室温沉积的IGZO膜处于既不是晶态也不是非晶态的中间态,不能得出该IGZO膜是非晶态的结论。
<<氧化物半导体的结构>>
此外,在注目于氧化物半导体的结构的情况下,有时氧化物半导体的分类与上述分类不同。例如,氧化物半导体可以分类为单晶氧化物半导体和除此之外的非单晶氧化物半导体。作为非单晶氧化物半导体,例如可以举出上述CAAC-OS及nc-OS。此外,在非单晶氧化物半导体中包含多晶氧化物半导体、a-like OS(amorphous-like oxidesemiconductor)及非晶氧化物半导体等。
在此,对上述CAAC-OS、nc-OS及a-like OS的详细内容进行说明。
[CAAC-OS]
CAAC-OS是包括多个结晶区域的氧化物半导体,该多个结晶区域的c轴取向于特定的方向。此外,特定的方向是指CAAC-OS膜的厚度方向、CAAC-OS膜的被形成面的法线方向、或者CAAC-OS膜的表面的法线方向。此外,结晶区域是具有原子排列的周期性的区域。注意,在将原子排列看作晶格排列时结晶区域也是晶格排列一致的区域。再者,CAAC-OS具有在a-b面方向上多个结晶区域连接的区域,有时该区域具有畸变。此外,畸变是指在多个结晶区域连接的区域中,晶格排列一致的区域和其他晶格排列一致的区域之间的晶格排列的方向变化的部分。换言之,CAAC-OS是指c轴取向并在a-b面方向上没有明显的取向的氧化物半导体。
此外,上述多个结晶区域的每一个由一个或多个微小结晶(最大径小于10nm的结晶)构成。在结晶区域由一个微小结晶构成的情况下,该结晶区域的最大径小于10nm。此外,结晶区域由多个微小结晶构成的情况下,有时该结晶区域的尺寸为几十nm左右。
此外,在In-M-Zn氧化物(元素M为选自铝、镓、钇、锡及钛等中的一种或多种)中,CAAC-OS有具有层叠有含有铟(In)及氧的层(以下,In层)、含有元素M、锌(Zn)及氧的层(以下,(M,Zn)层)的层状结晶结构(也称为层状结构)的趋势。此外,铟和元素M可以彼此置换。因此,有时(M,Zn)层包含铟。此外,有时In层包含元素M。注意,有时In层包含Zn。该层状结构例如在高分辨率TEM(Transmission Electron Microscope)图像中被观察作为晶格像。
例如,当对CAAC-OS膜使用XRD装置进行结构分析时,在使用θ/2θ扫描的Out-of-plane XRD测量中,在2θ=31°或其附近检测出表示c轴取向的峰。注意,表示c轴取向的峰的位置(2θ值)有时根据构成CAAC-OS的金属元素的种类、组成等变动。
此外,例如,在CAAC-OS膜的电子衍射图案中观察到多个亮点(斑点)。此外,在以透过样品的入射电子束的斑点(也称为直接斑点)为对称中心时,某一个斑点和其他斑点被观察在点对称的位置。
在从上述特定的方向观察结晶区域的情况下,虽然该结晶区域中的晶格排列基本上是六方晶格,但是单位晶格并不局限于正六角形,有是非正六角形的情况。此外,在上述畸变中,有时具有五角形、七角形等晶格排列。此外,在CAAC-OS的畸变附近观察不到明确的晶界(grain boundary)。也就是说,晶格排列的畸变抑制晶界的形成。这可能是由于CAAC-OS因为a-b面方向上的氧原子的排列的低密度或者因金属原子被取代而使原子间的键合距离产生变化等而能够包容畸变。
此外,确认到明确的晶界的结晶结构被称为所谓的多晶(polycrystal)。晶界成为复合中心而载流子被俘获,因而有可能导致晶体管的通态电流的降低、场效应迁移率的降低等。因此,确认不到明确的晶界的CAAC-OS是对晶体管的半导体层提供具有优异的结晶结构的结晶性氧化物之一。注意,为了构成CAAC-OS,优选为包含Zn的结构。例如,与In氧化物相比,In-Zn氧化物及In-Ga-Zn氧化物能够进一步抑制晶界的发生,所以是优选的。
CAAC-OS是结晶性高且确认不到明确的晶界的氧化物半导体。因此,可以说在CAAC-OS中,不容易发生起因于晶界的电子迁移率的降低。此外,氧化物半导体的结晶性有时因杂质的混入以及缺陷的生成等而降低,因此可以说CAAC-OS是杂质及缺陷(氧空位等)少的氧化物半导体。因此,包含CAAC-OS的氧化物半导体的物理性质稳定。因此,包含CAAC-OS的氧化物半导体具有高耐热性及高可靠性。此外,CAAC-OS对制造工序中的高温度(所谓热积存:thermalbudget)也很稳定。由此,通过在OS晶体管中使用CAAC-OS,可以扩大制造工序的自由度。
[nc-OS]
在nc-OS中,微小的区域(例如1nm以上且10nm以下的区域,特别是1nm以上且3nm以下的区域)中的原子排列具有周期性。换言之,nc-OS具有微小的结晶。此外,例如,该微小的结晶的尺寸为1nm以上且10nm以下,尤其为1nm以上且3nm以下,将该微小的结晶称为纳米晶。此外,nc-OS在不同的纳米晶之间观察不到结晶取向的规律性。因此,在膜整体中观察不到取向性。所以,有时nc-OS在某些分析方法中与a-like OS或非晶氧化物半导体没有差别。例如,在对nc-OS膜使用XRD装置进行结构分析时,在使用θ/2θ扫描的Out-of-plane XRD测量中,检测不出表示结晶性的峰。此外,在对nc-OS膜进行使用其束径比纳米晶大(例如,50nm以上)的电子束的电子衍射(也称为选区电子衍射)时,观察到类似光晕图案的衍射图案。另一方面,在对nc-OS膜进行使用其束径近于或小于纳米晶的尺寸(例如1nm以上且30nm以下)的电子束的电子衍射(也称为纳米束电子衍射)的情况下,有时得到在以直接斑点为中心的环状区域内观察到多个斑点的电子衍射图案。
[a-like OS]
a-like OS是具有介于nc-OS与非晶氧化物半导体之间的结构的氧化物半导体。a-likeOS包含空洞或低密度区域。也就是说,a-likeOS的结晶性比nc-OS及CAAC-OS的结晶性低。此外,a-like OS的膜中的氢浓度比nc-OS及CAAC-OS的膜中的氢浓度高。
<<氧化物半导体的构成>>
接着,说明上述CAC-OS的详细内容。此外,CAC-OS与材料构成有关。
[CAC-OS]
CAC-OS例如是指包含在金属氧化物中的元素不均匀地分布的构成,其中包含不均匀地分布的元素的材料的尺寸为0.5nm以上且10nm以下,优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。注意,在下面也将在金属氧化物中一个或多个金属元素不均匀地分布且包含该金属元素的区域混合的状态称为马赛克状或补丁(patch)状,该区域的尺寸为0.5nm以上且10nm以下,优选为1nm以上且3nm以下或近似的尺寸。
再者,CAC-OS是指其材料分开为第一区域与第二区域而成为马赛克状且该第一区域分布于膜中的结构(下面也称为云状)。就是说,CAC-OS是指具有该第一区域和该第二区域混合的结构的复合金属氧化物。
在此,将相对于构成In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS的金属元素的In、Ga及Zn的原子数比的每一个记为[In]、[Ga]及[Zn]。例如,在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中,第一区域是其[In]大于CAC-OS膜的组成中的[In]的区域。此外,第二区域是其[Ga]大于CAC-OS膜的组成中的[Ga]的区域。此外,例如,第一区域是其[In]大于第二区域中的[In]且其[Ga]小于第二区域中的[Ga]的区域。此外,第二区域是其[Ga]大于第一区域中的[Ga]且其[In]小于第一区域中的[In]的区域。
具体而言,上述第一区域是以铟氧化物或铟锌氧化物等为主要成分的区域。此外,上述第二区域是以镓氧化物或镓锌氧化物等为主要成分的区域。换言之,可以将上述第一区域称为以In为主要成分的区域。此外,可以将上述第二区域称为以Ga为主要成分的区域。
注意,有时观察不到上述第一区域和上述第二区域的明确的边界。
此外,In-Ga-Zn氧化物中的CAC-OS是指如下构成:在包含In、Ga、Zn及O的材料构成中,部分主要成分为Ga的区域与部分主要成分为In的区域无规律地以马赛克状存在。因此,可推测,CAC-OS具有金属元素不均匀地分布的结构。
CAC-OS例如可以通过在对衬底不进行加热的条件下利用溅射法来形成。在利用溅射法形成CAC-OS的情况下,作为沉积气体,可以使用选自惰性气体(典型的是氩)、氧气体和氮气体中的任一种或多种。此外,沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比越低越好,例如,优选使沉积时的沉积气体的总流量中的氧气体的流量比为0%以上且低于30%,更优选为0%以上且10%以下。
例如,在In-Ga-Zn氧化物的CAC-OS中,根据通过能量分散型X射线分析法(EDX:Energy Dispersive X-ray spectroscopy)取得的EDX面分析(EDX-mapping)图像,可确认到具有以In为主要成分的区域(第一区域)及以Ga为主要成分的区域(第二区域)不均匀地分布而混合的结构。
在此,第一区域是具有比第二区域高的导电性的区域。就是说,当载流子流过第一区域时,呈现作为金属氧化物的导电性。因此,当第一区域以云状分布在金属氧化物中时,可以实现高场效应迁移率(μ)。
另一方面,第二区域是具有比第一区域高的绝缘性的区域。就是说,当第二区域分布在金属氧化物中时,可以抑制泄漏电流。
在将CAC-OS用于晶体管的情况下,通过起因于第一区域的导电性和起因于第二区域的绝缘性的互补作用,可以使CAC-OS具有开关功能(控制开启/关闭的功能)。换言之,在CAC-OS的材料的一部分中具有导电性的功能且在另一部分中具有绝缘性的功能,在材料的整体中具有半导体的功能。通过使导电性的功能和绝缘性的功能分离,可以最大限度地提高各功能。因此,通过将CAC-OS用于晶体管,可以实现大通态电流(Ion)、高场效应迁移率(μ)及良好的开关工作。
此外,使用CAC-OS的晶体管具有高可靠性。因此,CAC-OS最适合于显示装置等各种半导体装置。
氧化物半导体具有各种结构及各种特性。本发明的一个方式的氧化物半导体也可以包括非晶氧化物半导体、多晶氧化物半导体、a-like OS、CAC-OS、nc-OS、CAAC-OS中的两种以上。
<具有氧化物半导体的晶体管>
接着,说明将上述氧化物半导体用于晶体管的情况。
通过将上述氧化物半导体用于晶体管,可以实现场效应迁移率高的晶体管。此外,可以实现可靠性高的晶体管。
优选将载流子浓度低的氧化物半导体用于晶体管。例如,氧化物半导体中的载流子浓度为1×1017cm-3以下,优选为1×1015cm-3以下,更优选为1×1013cm-3以下,进一步优选为1×1011cm-3以下,更进一步优选低于1×1010cm-3,且为1×10-9cm-3以上。在以降低氧化物半导体膜的载流子浓度为目的的情况下,可以降低氧化物半导体膜中的杂质浓度以降低缺陷态密度。在本说明书等中,将杂质浓度低且缺陷态密度低的状态称为高纯度本征或实质上高纯度本征。此外,有时将载流子浓度低的氧化物半导体称为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体。
因为高纯度本征或实质上高纯度本征的氧化物半导体膜具有较低的缺陷态密度,所以有可能具有较低的陷阱态密度。
此外,被氧化物半导体的陷阱态俘获的电荷到消失需要较长的时间,有时像固定电荷那样动作。因此,有时在陷阱态密度高的氧化物半导体中形成沟道形成区域的晶体管的电特性不稳定。
因此,为了使晶体管的电特性稳定,降低氧化物半导体中的杂质浓度是有效的。为了降低氧化物半导体中的杂质浓度,优选还降低附近膜中的杂质浓度。作为杂质有氢、氮、碱金属、碱土金属、铁、镍、硅等。
<杂质>
在此,说明氧化物半导体中的各杂质的影响。
在氧化物半导体包含第14族元素之一的硅或碳时,在氧化物半导体中形成缺陷态。因此,将氧化物半导体中或与氧化物半导体的界面附近的硅或碳的浓度(通过二次离子质谱(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)测得的浓度)设定为2×1018atoms/cm3以下,优选为2×1017atoms/cm3以下。
此外,当氧化物半导体包含碱金属或碱土金属时,有时形成缺陷态而形成载流子。因此,使用包含碱金属或碱土金属的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。因此,使通过SIMS测得的氧化物半导体中的碱金属或碱土金属的浓度为1×1018atoms/cm3以下,优选为2×1016atoms/cm3以下。
当氧化物半导体包含氮时,容易产生作为载流子的电子,使载流子浓度增高,而n型化。其结果是,将包含氮的氧化物半导体用于半导体的晶体管容易具有常开启特性。或者,在氧化物半导体包含氮时,有时形成陷阱态。其结果,有时晶体管的电特性不稳定。因此,将利用SIMS测得的氧化物半导体中的氮浓度设定为低于5×1019atoms/cm3,优选为5×1018atoms/cm3以下,更优选为1×1018atoms/cm3以下,进一步优选为5×1017atoms/cm3以下。
包含在氧化物半导体中的氢与键合于金属原子的氧起反应生成水,因此有时形成氧空位。当氢进入该氧空位时,有时产生作为载流子的电子。此外,有时由于氢的一部分与键合于金属原子的氧键合,产生作为载流子的电子。因此,使用包含氢的氧化物半导体的晶体管容易具有常开启特性。由此,优选尽可能地减少氧化物半导体中的氢。具体而言,在氧化物半导体中,将利用SIMS测得的氢浓度设定为低于1×1020atoms/cm3,优选低于1×1019atoms/cm3,更优选低于5×1018atoms/cm3,进一步优选低于1×1018atoms/cm3。
通过将杂质被充分降低的氧化物半导体用于晶体管的沟道形成区域,可以使晶体管具有稳定的电特性。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
(实施方式4)
在本实施方式中,使用图20至图24对本发明的一个方式的电子设备进行说明。
本实施方式的电子设备在显示部中包括本发明的一个方式的显示装置。本发明的一个方式的显示装置容易实现高清晰化及高分辨率化。因此,可以用于各种电子设备的显示部。
作为电子设备,例如除了电视装置、台式或笔记本型个人计算机、用于计算机等的显示器、数字标牌、弹珠机等大型游戏机等具有较大的屏幕的电子设备以外,还可以举出数码相机、数码摄像机、数码相框、移动电话机、便携式游戏机、便携式信息终端、声音再现装置等。
特别是,因为本发明的一个方式的显示装置可以提高清晰度,所以可以适当地用于包括较小的显示部的电子设备。作为这种电子设备可以举出手表型及手镯型信息终端设备(可穿戴设备)、可戴在头上的可穿戴设备等诸如头戴显示器等VR用设备、眼镜型AR用设备及MR用设备等。
本发明的一个方式的显示装置优选具有极高的分辨率诸如HD(像素数为1280×720)、FHD(像素数为1920×1080)、WQHD(像素数为2560×1440)、WQXGA(像素数为2560×1600)、4K(像素数为3840×2160)、8K(像素数为7680×4320)等。尤其是,优选设定为4K、8K或其以上的分辨率。另外,本发明的一个方式的显示装置中的像素密度(清晰度)优选为100ppi以上,优选为300ppi以上,更优选为500ppi以上,进一步优选为1000ppi以上,更进一步优选为2000ppi以上,更进一步优选为3000ppi以上,还进一步优选为5000ppi以上,进一步优选为7000ppi以上。通过使用上述的具有高分辨率和高清晰度中的一方或双方的显示装置,在便携式或家用等的个人用途的电子设备中可以进一步提高真实感及纵深感等。此外,对本发明的一个方式的显示装置的屏幕比例(纵横比)没有特别的限制。例如,显示装置可以适应1:1(正方形)、4:3、16:9、16:10等各种屏幕比例。
本实施方式的电子设备也可以包括传感器(该传感器具有测量如下因素的功能:力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)。
本实施方式的电子设备可以具有各种功能。例如,可以具有如下功能:将各种信息(静态图像、动态图像、文字图像等)显示在显示部上的功能;触摸面板的功能;显示日历、日期或时间等的功能;执行各种软件(程序)的功能;进行无线通信的功能;读出储存在存储介质中的程序或数据的功能;等。
使用图20A及图20B、图21A及图21B说明可戴在头上的可穿戴设备的一个例子。这些可穿戴设备具有显示AR内容的功能和显示VR内容的功能中的一方或双方。此外,这些可穿戴设备也可以具有除了AR、VR以外还显示SR或MR的内容的功能。当电子设备具有显示AR、VR、SR、MR等的内容的功能时,可以提高使用者的沉浸感。
图20A所示的电子设备700A以及图20B所示的电子设备700B都包括一对显示面板751、一对框体721、通信部(未图示)、一对安装部723、控制部(未图示)、成像部(未图示)、一对光学构件753、边框757以及一对鼻垫758。
显示面板751可以应用本发明的一个方式的显示装置。因此,可以实现能够进行清晰度极高的显示的电子设备。
电子设备700A及电子设备700B都可以将由显示面板751显示的图像投影于光学构件753中的显示区域756。因为光学构件753具有透光性,所以使用者可以与通过光学构件753看到的透过图像重叠地看到显示于显示区域756的图像。因此,电子设备700A及电子设备700B都是能够进行AR显示的电子设备。
电子设备700A及电子设备700B上作为成像部也可以设置有能够拍摄前方的照相机。另外,通过在电子设备700A及电子设备700B设置陀螺仪传感器等的加速度传感器,可以检测使用者的头部朝向并将对应该方向的图像显示在显示区域756上。
通信部具有无线通信装置,通过该无线通信装置可以供应影像信号等。另外,代替无线通信装置或者除了无线通信装置以外还可以包括能够连接供应影像信号及电源电位的电缆的连接器。
另外,电子设备700A以及电子设备700B设置有电池,可以以无线方式和有线方式中的一方或双方进行充电。
框体721也可以设置有触摸传感器模块。触摸传感器模块具有检测框体721的外侧的面是否被触摸的功能。通过触摸传感器模块,可以检测使用者的点按操作或滑动操作等而执行各种处理。例如,通过点按操作可以执行动态图像的暂时停止或再生等的处理,通过滑动操作可以执行快进、快退等的处理等。另外,通过在两个框体721的每一个设置触摸传感器模块,可以扩大操作范围。
作为触摸传感器模块,可以使用各种触摸传感器。例如,可以采用静电电容方式、电阻膜方式、红外线方式、电磁感应方式、表面声波式、光学方式等各种方式。尤其是,优选将静电电容方式或光学方式的传感器应用于触摸传感器模块。
在使用光学方式的触摸传感器时,作为受光器件(也称为受光元件)可以使用光电转换器件(也称为光电转换元件)。在光电转换器件的活性层中可以使用无机半导体和有机半导体中的一方或双方。
图21A所示的电子设备800A以及图21B所示的电子设备800B都包括一对显示部820、框体821、通信部822、一对安装部823、控制部824、一对成像部825以及一对透镜832。
显示部820可以应用本发明的一个方式的显示装置。因此,可以实现能够进行清晰度极高的显示的电子设备。由此,使用者可以感受高沉浸感。
显示部820设置在框体821内部的通过透镜832能看到的位置上。另外,通过在一对显示部820间上显示不同图像,可以进行利用视差的三维显示。
可以将电子设备800A以及电子设备800B都称为面向VR的电子设备。装上电子设备800A或电子设备800B的使用者通过透镜832能看到显示在显示部820上的图像。
电子设备800A及电子设备800B优选具有一种机构,其中能够调整透镜832及显示部820的左右位置,以根据使用者的眼睛的位置使透镜832及显示部820位于最合适的位置上。此外,优选具有一种机构,其中通过改变透镜832及显示部820之间的距离来调整焦点。
使用者可以使用安装部823将电子设备800A或电子设备800B装在头上。在图21A等中,例示出安装部823具有如眼镜的镜脚(也称为铰链、脚丝等)那样的形状,但是不局限于此。只要使用者能够装上,安装部823就例如可以具有头盔型或带型的形状。
成像部825具有取得外部的信息的功能。可以将成像部825所取得的数据输出到显示部820。在成像部825中可以使用图像传感器。另外,也可以设置多个摄像头以能够对应望远、广角等多种视角。
注意,在此示出包括成像部825的例子,设置能够测量出与对象物的距离的测距传感器(以下,也称为检测部)即可。换言之,成像部825是检测部的一个方式。作为检测部例如可以使用图像传感器或激光雷达(LIDAR:Light Detection and Ranging)等距离图像传感器。通过使用由摄像头取得的图像以及由距离图像传感器取得的图像,可以取得更多的信息,可以实现精度更高的姿态操作。
电子设备800A也可以包括被用作骨传导耳机的振动机构。例如,作为显示部820、框体821和安装部823中的任一个或多个可以采用包括该振动机构的结构。由此,不需要另行设置头戴式耳机、耳机或扬声器等音响设备,而只装上电子设备800A就可以享受影像和声音。
电子设备800A以及电子设备800B也可以都包括输入端子。可以将供应来自影像输出设备等的影像信号以及用于对设置在电子设备内的电池进行充电的电力等的电缆连接到输入端子。
本发明的一个方式的电子设备也可以具有与耳机750进行无线通信的功能。耳机750包括通信部(未图示),并具有无线通信功能。耳机750通过无线通信功能可以从电子设备接收信息(例如声音数据)。例如,图20A所示的电子设备700A具有通过无线通信功能将信息发送到耳机750的功能。另外,例如图21A所示的电子设备800A具有通过无线通信功能将信息发送到耳机750的功能。
另外,电子设备也可以包括耳机部。图20B所示的电子设备700B包括耳机部727。例如,可以采用以有线方式连接耳机部727和控制部的结构。连接耳机部727和控制部的布线的一部分也可以配置在框体721或安装部723的内部。
同样,图21B所示的电子设备800B包括耳机部827。例如,可以采用以有线方式连接耳机部827和控制部824的结构。连接耳机部827和控制部824的布线的一部分也可以配置在框体821或安装部823的内部。另外,耳机部827和安装部823也可以包括磁铁。由此,可以用磁力将耳机部827固定到安装部823,收纳变得容易,所以是优选的。
电子设备也可以包括能够与耳机或头戴式耳机等连接的声音输出端子。另外,电子设备也可以包括声音输入端子和声音输入机构中的一方或双方。作为声音输入机构,例如可以使用麦克风等收音装置。通过将声音输入机构设置到电子设备,可以使电子设备具有所谓的耳麦的功能。
如此,作为本发明的一个方式的电子设备,眼镜型(电子设备700A以及电子设备700B等)和护目镜型(电子设备800A以及电子设备800B等)的双方都是优选的。
另外,本发明的一个方式的电子设备可以以有线或无线方式将信息发送到耳机。
图22A所示的电子设备6500是可以被用作智能手机的便携式信息终端设备。
电子设备6500包括框体6501、显示部6502、电源按钮6503、按钮6504、扬声器6505、麦克风6506、照相机6507及光源6508等。显示部6502具有触摸面板功能。
显示部6502可以使用本发明的一个方式的显示装置。
图22B是包括框体6501的麦克风6506一侧的端部的截面示意图。
框体6501的显示面一侧设置有具有透光性的保护构件6510,被框体6501及保护构件6510包围的空间内设置有显示面板6511、光学构件6512、触摸传感器面板6513、印刷电路板6517、电池6518等。
显示面板6511、光学构件6512及触摸传感器面板6513使用粘合层(未图示)固定到保护构件6510。
在显示部6502的外侧的区域中,显示面板6511的一部分叠回,且该叠回部分连接有FPC6515。FPC6515安装有IC6516。FPC6515与设置于印刷电路板6517的端子连接。
显示面板6511可以使用本发明的一个方式的柔性显示器。由此,可以实现极轻量的电子设备。此外,由于显示面板6511极薄,所以可以在抑制电子设备的厚度的情况下安装大容量的电池6518。此外,通过折叠显示面板6511的一部分以在像素部的背面设置与FPC6515的连接部,可以实现窄边框的电子设备。
图23A示出电视装置的一个例子。在电视装置7100中,框体7101中组装有显示部7000。在此示出利用支架7103支撑框体7101的结构。
可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
可以通过利用框体7101所具备的操作开关以及另外提供的遥控操作机7111进行图23A所示的电视装置7100的操作。另外,也可以在显示部7000中具备触摸传感器,也可以通过用指头等触摸显示部7000进行电视装置7100的操作。另外,也可以在遥控操作机7111中具备显示从该遥控操作机7111输出的数据的显示部。通过利用遥控操作机7111所具备的操作键或触摸面板,可以进行频道及音量的操作,并可以对显示在显示部7000上的影像进行操作。
另外,电视装置7100具备接收机及调制解调器等。可以通过利用接收机接收一般的电视广播。再者,通过调制解调器连接到有线或无线方式的通信网络,从而进行单向(从发送者到接收者)或双向(发送者和接收者之间或接收者之间等)的信息通信。
图23B示出笔记型个人计算机的一个例子。笔记型个人计算机7200包括框体7211、键盘7212、指向装置7213、外部连接端口7214等。在框体7211中组装有显示部7000。
可以对显示部7000适用本发明的一个方式的显示装置。
图23C和图23D示出数字标牌的一个例子。
图23C所示的数字标牌7300包括框体7301、显示部7000及扬声器7303等。此外,还可以包括LED灯、操作键(包括电源开关或操作开关)、连接端子、各种传感器、麦克风等。
图23D示出设置于圆柱状柱子7401上的数字标牌7400。数字标牌7400包括沿着柱子7401的曲面设置的显示部7000。
在图23C和图23D中,可以将本发明的一个方式的显示装置用于显示部7000。
显示部7000越大,一次能够提供的信息量越多。显示部7000越大,越容易吸引人的注意,例如可以提高广告宣传效果。
通过将触摸面板用于显示部7000,不仅可以在显示部7000上显示静态图像或动态图像,使用者还能够直觉性地进行操作,所以是优选的。另外,在用于提供线路信息或交通信息等信息的用途时,可以通过直觉性的操作提高易用性。
如图23C和图23D所示,数字标牌7300或数字标牌7400优选可以通过无线通信与使用者所携带的智能手机等信息终端设备7311或信息终端设备7411联动。例如,显示在显示部7000上的广告信息可以显示在信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕上。此外,通过操作信息终端设备7311或信息终端设备7411,可以切换显示部7000的显示。
此外,可以在数字标牌7300或数字标牌7400上以信息终端设备7311或信息终端设备7411的屏幕为操作单元(控制器)执行游戏。由此,不特定多个使用者可以同时参加游戏,享受游戏的乐趣。
图24A至图24F所示的电子设备包括框体9000、显示部9001、扬声器9003、操作键9005(包括电源开关或操作开关)、连接端子9006、传感器9007(该传感器具有测量如下因素的功能:力、位移、位置、速度、加速度、角速度、转速、距离、光、液、磁、温度、化学物质、声音、时间、硬度、电场、电流、电压、电力、辐射线、流量、湿度、倾斜度、振动、气味或红外线)、麦克风9008等。
图24A至图24F所示的电子设备具有各种功能。例如,可以具有如下功能:将各种信息(静态图像、动态图像及文字图像等)显示在显示部上的功能;触摸面板的功能;显示日历、日期或时间等的功能;通过利用各种软件(程序)控制处理的功能;进行无线通信的功能;读出储存在存储介质中的程序或数据并进行处理的功能;等。注意,电子设备的功能不局限于上述功能,而可以具有各种功能。电子设备可以包括多个显示部。另外,也可以在电子设备中设置照相机等而使其具有如下功能:拍摄静态图像或动态图像,且将所拍摄的图像储存在存储介质(外部存储介质或内置于照相机的存储介质)中的功能;将所拍摄的图像显示在显示部上的功能;等。
下面,详细地说明图24A至图24F所示的电子设备。
图24A是示出便携式信息终端9101的立体图。可以将便携式信息终端9101例如用作智能手机。注意,在便携式信息终端9101中,也可以设置扬声器9003、连接端子9006、传感器9007等。另外,作为便携式信息终端9101,可以将文字或图像信息显示在其多个面上。在图24A中示出显示三个图标9050的例子。另外,可以将以虚线的矩形示出的信息9051显示在显示部9001的其他面上。作为信息9051的一个例子,可以举出提示收到电子邮件、SNS或电话等的信息;电子邮件或SNS等的标题;电子邮件或SNS等的发送者姓名;日期;时间;电池余量;以及电波强度等。或者,可以在显示有信息9051的位置上显示图标9050等。
图24B是示出便携式信息终端9102的立体图。便携式信息终端9102具有将信息显示在显示部9001的三个以上的面上的功能。在此,示出信息9052、信息9053、信息9054分别显示于不同的面上的例子。例如,在将便携式信息终端9102放在上衣口袋里的状态下,使用者能够确认显示在从便携式信息终端9102的上方看到的位置上的信息9053。例如,使用者可以确认到该显示而无需从口袋里拿出便携式信息终端9102,由此能够判断是否接电话。
图24C是示出手表型便携式信息终端9200的立体图。可以将便携式信息终端9200例如用作智能手表(注册商标)。另外,显示部9001的显示面弯曲,可沿着其弯曲的显示面进行显示。此外,便携式信息终端9200例如通过与可进行无线通信的耳麦相互通信可以进行免提通话。此外,通过利用连接端子9006,便携式信息终端9200可以与其他信息终端进行数据传输或进行充电。充电也可以通过无线供电进行。
图24D至图24F是示出可以折叠的便携式信息终端9201的立体图。另外,图24D是将便携式信息终端9201展开的状态的立体图、图24F是折叠的状态的立体图、图24E是从图24D的状态和图24F的状态中的一个转换成另一个时中途的状态的立体图。便携式信息终端9201在折叠状态下可携带性好,而在展开状态下因为具有无缝拼接较大的显示区域所以显示的浏览性强。便携式信息终端9201所包括的显示部9001被由铰链9055连结的三个框体9000支撑。显示部9001例如可以在曲率半径0.1mm以上且150mm以下的范围弯曲。
本实施方式可以与其他实施方式适当地组合。
[符号说明]
100:显示装置、100A:显示装置、100B:显示装置、100C:显示装置、100D:显示装置、100E:显示装置、101:层、103a:层、103b:层、110:像素、110a:子像素、110b:子像素、110c:子像素、110d:子像素、111:像素电极、111A:导电膜、111C:连接电极、112:发光单元、112_1:发光单元、112_1A:层、112_2:发光单元、112_2A:层、112_3:发光单元、113:中间层、113_1:中间层、113_2:中间层、113A:中间膜、114:公共层、114a:层、115:公共电极、119:树脂层、120:衬底、121:侧壁、121a:侧壁、121A:绝缘膜、121b:侧壁、121B:绝缘膜、125a:像素、125b:像素、130:发光元件、131:保护层、132:保护层、133:着色层、133a:着色层、133b:着色层、133c:着色层、134:空隙、140:连接部、141:牺牲膜、143:保护膜、145:抗蚀剂掩模、147:牺牲层、149:保护层、181:层、182:层、183:发光层、183_1:发光层、183_2:发光层、183_3:发光层、184:层、201:晶体管、204:连接部、205:晶体管、211:绝缘层、213:绝缘层、214:绝缘层、215:绝缘层、221:导电层、222a:导电层、222b:导电层、223:导电层、228:区域、231:半导体层、240:电容器、241:导电层、242:连接层、243:绝缘层、245:导电层、251:导电层、252:导电层、254:绝缘层、255:绝缘层、256:插头、261:绝缘层、262:绝缘层、263:绝缘层、264:绝缘层、265:绝缘层、271:插头、274:插头、274a:导电层、274b:导电层、280:显示模块、281:显示部、282:电路部、283:像素电路部、283a:像素电路、284:像素部、285:端子部、286:布线部、290:FPC、291:衬底、292:衬底、301:衬底、310:晶体管、311:导电层、312:低电阻区域、313:绝缘层、314:绝缘层、315:元件分离层、320:晶体管、321:半导体层、323:绝缘层、324:导电层、325:导电层、326:绝缘层、327:导电层、328:绝缘层、329:绝缘层、331:衬底、332:绝缘层、451:衬底、465:布线、466:导电层、472:FPC、700A:电子设备、700B:电子设备、721:框体、723:安装部、727:耳机部、750:耳机、751:显示面板、753:光学构件、756:显示区域、757:框架、758:鼻垫、800A:电子设备、800B:电子设备、820:显示部、821:框体、822:通信部、823:安装部、824:控制部、825:成像部、827:耳机部、832:透镜、6500:电子设备、6501:框体、6502:显示部、6503:电源按钮、6504:按钮、6505:扬声器、6506:麦克风、6507:照相机、6508:光源、6510:保护构件、6511:显示面板、6512:光学构件、6513:触摸传感器面板、6515:FPC、6516:IC、6517:印刷电路板、6518:电池、7000:显示部、7100:电视装置、7101:框体、7103:支架、7111:遥控操作机、7200:笔记本型个人计算机、7211:框体、7212:键盘、7213:指向装置、7214:外部连接端口、7300:数字标牌、7301:框体、7303:扬声器、7311:信息终端设备、7400:数字标牌、7401:柱子、7411:信息终端设备、9000:框体、9001:显示部、9003:扬声器、9005:操作键、9006:连接端子、9007:传感器、9008:麦克风、9050:图标、9051:信息、9052:信息、9053:信息、9054:信息、9055:铰链、9101:便携式信息终端、9102:便携式信息终端、9200:便携式信息终端、9201:便携式信息终端
Claims (16)
1.一种显示装置,包括:
第一发光元件;
第二发光元件;
第一侧壁;以及
第二侧壁,
其中,所述第一发光元件包括第一像素电极、所述第一像素电极上的第一发光层、所述第一发光层上的第一中间层、所述第一中间层上的第二发光层以及所述第二发光层上的公共电极,
所述第二发光元件包括第二像素电极、所述第二像素电极上的第三发光层、所述第三发光层上的第二中间层、所述第二中间层上的第四发光层以及所述第四发光层上的所述公共电极,
所述第一发光元件与所述第二发光元件相邻,
所述第一侧壁覆盖所述第一像素电极的侧面的至少一部分,
并且,所述第二侧壁覆盖所述第二像素电极的侧面的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的显示装置,
其中在所述第一侧壁与所述第二侧壁之间具有空隙。
3.一种显示装置,包括:
第一发光元件;
第二发光元件;
第一侧壁;
第二侧壁;
第三侧壁;以及
第四侧壁,
其中,所述第一发光元件包括第一像素电极、所述第一像素电极上的第一发光层、所述第一发光层上的第一中间层、所述第一中间层上的第二发光层以及所述第二发光层上的公共电极,
所述第二发光元件包括第二像素电极、所述第二像素电极上的第三发光层、所述第三发光层上的第二中间层、所述第二中间层上的第四发光层以及所述第四发光层上的所述公共电极,
所述第一发光元件与所述第二发光元件相邻,
所述第一侧壁覆盖所述第一像素电极的侧面的至少一部分、所述第一及第二发光层的侧面的至少一部分及所述第一中间层的侧面的至少一部分,
所述第二侧壁覆盖所述第一侧壁的侧面的至少一部分,
所述第三侧壁覆盖所述第二像素电极的侧面的至少一部分、所述第三及第四发光层的侧面的至少一部分及所述第二中间层的侧面的至少一部分,
并且,所述第四侧壁覆盖所述第三侧壁的侧面的至少一部分。
4.根据权利要求3所述的显示装置,
其中在所述第二侧壁与所述第四侧壁之间具有空隙。
5.根据权利要求3或4所述的显示装置,
其中所述第二侧壁覆盖所述第一侧壁的顶面的至少一部分,
并且所述第四侧壁覆盖所述第三侧壁的顶面的至少一部分。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的显示装置,
其中在所述公共电极上包括保护层,
以具有与所述第一发光层及所述第二发光层重叠的区域的方式在所述保护层上包括第一着色层,
以具有与所述第三发光层及所述第四发光层重叠的区域的方式在所述保护层上包括第二着色层,
所述第一着色层及所述第二着色层具有使不同颜色的光透过的功能,
所述第一发光层及所述第三发光层具有发射同一个颜色的光的功能,
并且所述第二发光层及所述第四发光层具有发射同一个颜色的光的功能。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的显示装置,
其中在所述第二及第四发光层与所述公共电极之间包括公共层,
并且所述公共层在所述第一及第二发光元件中被用作电子注入层和空穴注入层中的一方。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示装置,
其中所述第一像素电极及所述第二像素电极设置在绝缘层上,
所述绝缘层在与所述第一像素电极重叠的区域具有第一凸部,
并且所述绝缘层在与所述第二像素电极重叠的区域具有第二凸部。
9.一种显示模块,包括:
权利要求1至8中任一项所述的显示装置;以及
连接器和集成电路中的至少一方。
10.一种电子设备,包括:
权利要求9所述的显示模块;以及
框体、电池、照相机、扬声器和麦克风中的至少一个。
11.一种显示装置的制造方法,包括如下步骤:
形成绝缘层;
在所述绝缘层上依次沉积导电膜、第一发光膜、中间膜、第二发光膜及牺牲膜;
通过对所述牺牲膜、所述第二发光膜、所述中间膜、所述第一发光膜及所述导电膜进行蚀刻,形成所述绝缘层上的第一像素电极及第二像素电极、所述第一像素电极上的第一发光层及所述第二像素电极上的第二发光层、所述第一发光层上的第一中间层及所述第二发光层上的第二中间层、所述第一中间层上的第三发光层及所述第二中间层上的第四发光层以及所述第三发光层上的第一牺牲层及所述第四发光层上的第二牺牲层;
沉积覆盖所述第一及第二像素电极的侧面的至少一部分、所述第一至第四发光层的侧面的至少一部分、所述第一及第二中间层的侧面的至少一部分以及所述第一及第二牺牲层的侧面及顶面的至少一部分的绝缘膜;
通过对所述绝缘膜进行蚀刻,形成覆盖所述第一像素电极的侧面的至少一部分的第一侧壁及覆盖所述第二像素电极的侧面的至少一部分的第二侧壁;
去除所述第一牺牲层及所述第二牺牲层;以及
在所述第三发光层上及所述第四发光层上形成公共电极。
12.一种显示装置的制造方法,包括如下步骤:
形成绝缘层;
在所述绝缘层上依次沉积导电膜、第一发光膜、中间膜、第二发光膜及牺牲膜;
通过对所述牺牲膜、所述第二发光膜、所述中间膜、所述第一发光膜及所述导电膜进行蚀刻,形成所述绝缘层上的第一像素电极及第二像素电极、所述第一像素电极上的第一发光层及所述第二像素电极上的第二发光层、所述第一发光层上的第一中间层及所述第二发光层上的第二中间层、所述第一中间层上的第三发光层及所述第二中间层上的第四发光层以及所述第三发光层上的第一牺牲层及所述第四发光层上的第二牺牲层;
沉积覆盖所述第一及第二像素电极的侧面的至少一部分、所述第一至第四发光层的侧面的至少一部分、所述第一及第二中间层的侧面的至少一部分以及所述第一及第二牺牲层的侧面及顶面的至少一部分的第一绝缘膜;
在所述第一绝缘膜上沉积第二绝缘膜;
通过对所述第一绝缘膜及所述第二绝缘膜进行蚀刻,形成覆盖所述第一像素电极的侧面的至少一部分的第一侧壁、覆盖所述第二像素电极的侧面的至少一部分的第二侧壁、覆盖所述第一侧壁的侧面的至少一部分的第三侧壁及覆盖所述第二侧壁的侧面的至少一部分的第四侧壁;
去除所述第一牺牲层及所述第二牺牲层;以及
在所述第三发光层上及所述第四发光层上形成公共电极。
13.根据权利要求11或12所述的显示装置的制造方法,
其中将所述第一牺牲层及所述第二牺牲层用作掩模来蚀刻所述导电膜。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的显示装置的制造方法,
其中在所述公共电极上形成保护层,
在所述保护层上形成具有与所述第一及第三发光层重叠的区域的第一着色层及具有与所述第二及第四发光层重叠的区域的第二着色层,
并且所述第一着色层及所述第二着色层具有使不同颜色的光透过的功能。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的显示装置的制造方法,
其中去除所述第一牺牲层及所述第二牺牲层后在所述第三发光层上及所述第四发光层上形成被用作电子注入层和空穴注入层中的一方的公共层,
并且在所述公共层上形成所述公共电极。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的显示装置的制造方法,
其中在所述导电膜的蚀刻工序中在所述绝缘层中形成凹部。
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