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KR100515110B1 - 전기 광학 장치 및 전자 기기 - Google Patents

전기 광학 장치 및 전자 기기 Download PDF

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Publication number
KR100515110B1
KR100515110B1 KR10-2003-0067264A KR20030067264A KR100515110B1 KR 100515110 B1 KR100515110 B1 KR 100515110B1 KR 20030067264 A KR20030067264 A KR 20030067264A KR 100515110 B1 KR100515110 B1 KR 100515110B1
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KR
South Korea
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layer
electrode
gas barrier
barrier layer
electro
Prior art date
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KR10-2003-0067264A
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Inventor
하야시겐지
구리바야시미츠루
Original Assignee
세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Publication date
Application filed by 세이코 엡슨 가부시키가이샤 filed Critical 세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 특히 발광층이 다수 있는 전기 광학 장치에서도, 발광층이나 전극으로의 산소나 수분의 침입를 용이하게 또한 확실히 방지하고, 이것에 의해서 발광 소자의 장수명화를 가능하게 한 전기 광학 장치와, 이것을 구비한 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 전기 광학 장치(1)는, 기체(200)(base body) 상에 제1 전극(23)과, 제1 전극(23)의 상방에 설치된, 적어도 일층의 기능층(60)을 포함하는 소자층을 포함하는, 복수의 소자 영역과, 소자층의 상방에 형성된 제2 전극(50)과, 복수의 소자 영역 중, 기체(200)의 외주부에 가장 근접하는 소자 영역에 포함되는 소자층의 외주측의 측부를 덮는, 기체(200)상에 설치된 포위 부재(201)와, 제2 전극(50)을 덮는 가스 배리어층(30)을 포함하며, 포위 부재(201)의 외주측의 측부는 제2 전극(50)에 의해 덮혀지고, 가스 배리어층(30)이 기체(200)와 접하고 있다.

Description

전기 광학 장치 및 전자 기기{ELECTRO-OPTICAL DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS}
본 발명은 전기 광학 장치와 이 전기 광학 장치를 구비한 전자 기기에 관한 것이다.
종래, 유기 엘렉트로루미네선스(이하, 유기 EL이라 약칭함) 표시 장치 등의 전기 광학 장치에서는, 기판상에 양극, 정공 주입층, EL 물질 등의 전기 광학 물질로 되는 발광층, 및 음극 등이 적층된 구조의 것이 알려져 있다. 이러한 유기 EL 표시 장치를 구성하는 유기 EL소자에서는 발광층을 형성하는 전기 광학 물질의 산소나 수분 등에 의한 열화나, 음극의 산소나 수분 등에 의한 도전성 저하 등에 의해, 발광 소자로서 수명이 짧아지는 과제가 있었다.
이러한 과제를 해결하는 기술로서, 종래에는, 예를 들어 발광층이나 음극을 덮어 보호막을 형성하는 유기 EL 소자의 제법이 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1
특개평8-111286호 공보(도 1)
그러나, 상기의 유기 EL 소자의 제법에서는 발광층이 다수 있는 경우에 대한 개시가 없고, 따라서 이 기술을, 다수의 유기 EL 소자로 되는 표시부를 구비한 전기 광학 장치에 적용함이 곤란하다. 따라서, 전기 광학 장치에서의 발광 소자(유기 EL 소자)의 장수명화가 곤란함이 현실이다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 행하여진 것으로, 그 목적은, 특히 발광층이 다수 있는 전기 광학 장치에서도, 발광층이나 전극으로의 산소나 수분의 침입를 용이하게 또한 확실히 방지하여 발광 소자의 장수명화를 가능하게 하는 전기 광학 장치와, 이것을 구비한 전자 기기를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 전기 광학 장치는, 기체 상에 제1 전극과, 상기 제1 전극의 상방에 설치된, 적어도 일층의 기능층을 포함하는 소자층을 포함하는, 복수의 소자 영역과, 상기 소자층의 상방에 형성된 제2 전극과, 상기 복수의 소자 영역 중, 상기 기체의 외주부에 가장 근접하는 소자 영역에 포함되는 소자층의 상기 외주측의 측부를 덮는, 상기 기체 상에 설치된 포위 부재와, 상기 제2 전극을 덮는 가스 배리어층을 포함하며, 상기 포위 부재의 상기 외주측의 측부는 상기 제2 전극에 의해 덮혀지고, 상기 가스 배리어층이 상기 기체와 접하고 있는 것을 특징으로 한다.
이 전기 광학 장치에 의하면, 소자 영역에 포함되는 소자층의 외주측의 측부를 덮은 상태로 포위 부재가 설치되고, 이 포위 부재의 외주측의 측부가 제2 전극으로 덮혀지고, 또한 이 제2 전극이 가스 배리어층으로 덮여져 있으므로, 특히 소자 영역에 포함되는 소자층의 외주측의 측부가 포위 부재, 제2 전극, 가스 배리어층에 의해서 3중으로 밀봉됨으로써, 산소나 수분의 침입가 확실히 방지되고, 이것에 의해 산소나 수분에 의한 소자층이나 전극의 열화 등이 억제되어, 소자의 장수명화가 가능하게 된다.
또한, 제2 전극이나 가스 배리어층을 소자층(예를 들어 발광 소자층)마다 형성할 필요가 없기 때문에, 미세한 패턴 형성이 불필요하게 되고, 따라서 단순한 성막법으로 형성할 수 있어, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 전기 광학 장치에서는 상기 소자층은 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극으로부터 공급되는 캐리어가 상기 소자층을 통과함으로써 기능을 발현하는 것으로 하여도 좋다.
캐리어가 소자층을 통과하는 경우, 적어도 일부에 전자와 정공의 존재 확률이 다른 부분이 생성되어, 그 부분의 전하 밸런스가 붕괴되는 경우가 있다. 이러한 부분은 대체로 반응성이 높고, 예를 들어, 산소나 물 등과 반응하여 구조 결함으로 되어 버린다. 구조 결함은 캐리어의 포착 사이트로 되어, 소자층의 기능 저하의 원인으로 된다. 이 때문에, 산소나 물 등의 열화 인자로부터 소자층을 충분히 보호할 필요가 있지만, 상기 포위 부재나 가스 배리어층 등에 의해, 산소나 물로부터 소자층을 보호할 수 있게 된다.
또한, 캐리어의 주입 효율은 전극의 상태에 큰 영향을 받으므로, 적절한 주입 효율을 유지하기 위해서는 전극의 열화 인자로 되는 산소나 물 등으로부터 충분히 보호할 필요가 있지만, 상술한 바와 같이 상기 포위 부재나 가스 배리어층 등에 의해, 산소나 물로부터 전극을 보호함도 가능하게 된다.
또한, 상기 전기 광학 장치에서는 상기 가스 배리어층은 무기 화합물 혹은 규소 화합물인 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 예를 들어 제2 전극이 ITO(인듐주석 산화물) 등의 무기 산화물이나 금속, 합금 등으로 되는 경우에, 가스 배리어층이 무기 화합물 혹은 규소 화합물이므로 제2 전극과의 밀착성이 좋아져서, 따라서 가스 배리어층이 결함이 없는 치밀한 층으로 되어 산소나 수분에 대한 배리어성이 보다 양호하게 된다.
또한, 상기 전기 광학 장치에서는, 상기 제2 전극 중 적어도 가스 배리어층과 접하는 면측이 무기 산화물로 되는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 제2 전극의 가스 배리어층과 접하는 면측이 무기 산화물로 되어 있으므로, 무기 화합물 혹은 규소 화합물로 되는 가스 배리어층과의 밀착성이 좋아져서, 따라서 가스 배리어층이 결함이 없는 치밀한 층으로 되어 산소나 수분에 대한 배리어성이 보다 양호하게 된다.
또한, 상기 전기 광학 장치에서는, 상기 포위 부재의 외측부를 형성하는 면의, 기체 표면과의 사이에서 이루는 각도가 110도 이상인 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 포위 부재의 외측부를 덮는 제2 전극 및 가스 배리어층의 커버리지성이 양호해져서, 이 외측부상에서의 제2 전극과 가스 배리어층의 연속성이 확보된다.
또한, 상기 전기 광학 장치에서는 액티브 매트릭스형인 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 제2 전극을 발광 소자마다 형성할 필요가 없기 때문에, 미세한 패턴 형성이 불필요해지고, 따라서 단순한 성막법으로 제2 전극을 형성할 수 있어, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 전기 광학 장치에서는 상기 가스 배리어층이 제2 전극측의 산소 농도가 외측의 산소 농도보다 낮게 구성되어 있는 것이 바람직하다.
이렇게 구성되어 있으면, 가스 배리어층의 산소가 제2 전극을 통과하여 발광층에 도달하여, 발광층을 열화시킴이 방지되고, 이것에 의해 발광층의 장수명화가 도모된다.
또한, 상기 전기 광학 장치에서는 상기 가스 배리어층 상에 이것을 덮어 보호층이 설치되어 되는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 보호층에 의해서 발광층이나 전극이 보호됨으로써, 산소나 수분에 의한 발광층이나 전극의 열화 등이 억제되고, 따라서 발광 소자의 장수명화가 가능하게 된다.
또한, 이 전기 광학 장치에서는 상기 보호층은 그 표면측에 표면 보호층을 갖는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 예를 들어 표면 보호층으로서 내압성이나 내마모성, 광반사 방지성, 가스 배리어성, 자외선 차단성 등의 기능을 갖는 층이 구비됨으로써, 발광층이나 전극, 또 가스 배리어층도 이 표면 보호층에 의해서 보호되어, 따라서 광소자의 장수명화가 도모된다.
또한, 이 전기 광학 장치에서는 상기 보호층이 상기 가스 배리어층 측에, 그 가스 배리어층에 밀착하고, 또한 기계적 충격에 대해서 완충 기능을 갖는 완충층을 갖는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 완충층이 기계적 충격에 대해서 완충 기능을 발휘함으로써, 가스 배리어층이나 이 내측의 발광 소자로의 기계적 충격을 완화하여, 이 기계적 충격에 의한 기능 열화를 방지할 수 있다.
또한, 이러한 완충층은 실란 커플링제 또는 알콕시실란을 함유함이 바람직하다.
이렇게 하면, 가스 배리어층과의 밀착성이 보다 양호하게 되어, 따라서 기계적 충격에 대한 완충 기능이 높아진다.
본 발명의 전자 기기는 상기의 전기 광학 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.
이 전자 기기에 의하면, 산소나 수분에 의한 발광층이나 전극의 열화 등이 억제됨으로써 발광 소자가 장수명화된 전기 광학 장치를 구비하고 있으므로, 전자 기기 자체의 제품 수명도 양호하게 된다.
발명의 실시 형태
본 발명의 전기 광학 장치의 일실시 형태로서, 전기 광학 물질의 일례인 전계 발광형 물질, 그 중에서 유기 엘렉트로루미네선스(EL) 재료를 사용한 EL 표시 장치에 대해서 설명한다.
우선, 본 실시 형태의 EL 표시 장치의 배선 구조를, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1에 나타내는 EL 표시 장치(전기 광학 장치)(1)는 스위칭 소자로서 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor, 이하에서는 TFT라고 약칭함)를 사용한 액티브 매트릭스형의 EL 표시 장치이다.
이 EL 표시 장치(1)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 복수의 주사선(101…)과, 각 주사선(101)에 대해서 직각으로 교차하는 방향으로 뻗는 복수의 신호선(102…)과, 각 신호선(102)에 병렬로 뻗는 복수의 전원선(103…)이 각각 배선된 구성을 갖는 동시에, 주사선(101…)과 신호선(102…)의 각 교점 부근에, 화소 영역(X…)이 설치되어 있다.
신호선(102)에는 쉬프트 레지스터, 레벨 쉬프터, 비디오 라인 및 아날로그 스윗치를 구비하는 데이터선 구동 회로(100)가 접속되어 있다. 또한, 주사선(101)에는 쉬프트 레지스터 및 레벨 쉬프터를 구비하는 주사선 구동 회로(80)가 접속되어 있다.
또한 화소 영역(X) 각각에는 주사선(101)을 통하여 주사 신호가 게이트 전극에 공급되는 스위칭용 TFT(112)와, 이 스위칭용 TFT(112)를 통하여 신호선(102)으로부터 공급되는 화소 신호를 유지하는 유지 용량(113)과, 그 유지 용량(113)에 의해서 유지된 화소 신호가 게이트 전극에 공급되는 구동용 TFT(123)와, 이 구동용 TFT(123)를 통하여 전원선(103)에 전기적으로 접속했을 때에 그 전원선(103)으로부터 구동 전류가 흘러드는 화소 전극(전극)(23)과, 이 화소 전극(23)과 음극(전극)(50) 사이에 삽입된 기능층(110)이 설치되어 있다. 화소 전극(23)과 음극(50)과 기능층(110)에 의해, 발광 소자(유기 EL 소자)가 구성되어 있다.
이 EL 표시 장치(1)에 의하면, 주사선(101)이 구동되어 스위칭용 TFT(112)가 온 상태로 되면, 그 때의 신호선(102)의 전위가 유지 용량(113)에 유지되고, 그 유지 용량(113)의 상태에 따라, 구동용 TFT(123)의 온·오프 상태가 정해진다. 또한, 구동용 TFT(123)의 채널을 통하여, 전원선(103)으로부터 화소 전극(23)으로 전류가 흐르고, 또한 기능층(110)을 통하여 음극(50)으로 전류가 흐른다. 기능층(110)은 이것을 흐르는 전류량에 따라 발광한다.
다음에, 본 실시 형태의 EL 표시 장치(1)의 구체적인 구성을 도 2~도 5를 참조하여 설명한다.
본 실시 형태의 EL 표시 장치(1)는, 도 2에 나타내는 바와 같이 전기 절연성을 구비한 기판(20)과, 스위칭용 TFT(도시하지 않음)에 접속된 화소 전극이 기판(20) 상에 매트릭스상으로 배치되어 되는 화소 전극 영역(도시하지 않음)과, 화소 전극 영역의 주위에 배치되는 동시에 각 화소 전극에 접속되는 전원선(도시하지 않음)과, 적어도 화소 전극 영역상에 위치하는 평면도가 거의 직사각형의 화소부(3)(도 2중 일점 쇄선 테두리 내)를 구비하여 구성된 액티브 매트릭스형의 것이다. 또한, 본 발명에서는 기판(20)과 후술하는 바와 같이 이것 위에 형성되는 스위칭용 TFT나 각종 회로, 및 층간 절연막 등을 포함하여, 기체라고 부르고 있다. (도 3, 4중에서는 부호 200으로 나타내고 있다.)
화소부(3)는 중앙 부분의 실제 표시 영역(4)(도 2중 2점 쇄선 테두리내)과, 실제 표시 영역(4)의 주위에 배치된 더미 영역(5)(일점 쇄선 및 2점 쇄선 사이의 영역)으로 구획되어 있다.
실제 표시 영역(4)에는 각각 화소 전극을 갖는 표시 영역(R, G, B)이 A-B 방향 및 C-D 방향으로 각각 이간하여 매트릭스상으로 배치되어 있다.
또한, 실제 표시 영역(4)의 도 2중 양측에는 주사선 구동 회로(80, 80)가 배치되어 있다. 이들 주사선 구동 회로(80, 80)는 더미 영역(5)의 하측에 배치된 것이다.
또한 실제 표시 영역(4)의 도 2중 상측에는 검사 회로(90)가 배치되어 있다. 이 검사 회로(90)는 EL 표시 장치(1)의 작동 상황을 검사하기 위한 회로로서, 예를 들어 검사 결과를 외부에 출력하는 검사 정보 출력 수단(도시하지 않음)을 구비하고, 제조 도중이나 출하시의 표시 장치의 품질, 결함의 검사를 행할 수 있도록 구성된 것이다. 또한, 이 검사 회로(90)도, 더미 영역(5)의 하측에 배치된다.
주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)는 그 구동 전체압이 소정의 전원부로부터 구동 전압 도통부(310) (도 3 참조) 및 구동 전압 도통부(340) (도 4 참조)를 통하여, 인가되도록 구성되어 있다. 또한, 이들 주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)로의 구동 제어 신호 및 구동 전압은 이 EL 표시 장치(1)의 작동 제어를 행하는 소정의 메인 드라이버 등으로부터 구동 제어 신호 도통부(320)(도 3 참조) 및 구동 전압 도통부(350)(도 4 참조)를 통하여, 송신 및 인가되도록 되어 있다. 또한, 이 경우의 구동 제어 신호란, 주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)가 신호를 출력 할때의 제어에 관련한 메인 드라이버 등으로부터의 지령 신호이다.
또한, 이 EL 표시 장치(1)는 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이 기체(200)상에 제1 전극(화소 전극(23))과 본 발명에서의 기능층으로서의 발광층(60)과 제2 전극(음극(50))을 구비한 발광 소자(유기 EL 소자)를 다수 형성하고, 또 이들을 덮어서 가스 배리어층(30)을 더 형성한 것이다.
또한, 본 예에서는 기능층을 발광층(60)으로 하고, 이 기능층을 포함하는 소자층을 포함한 영역을 소자 영역(도시하지 않음)으로 하고 있지만, 본 발명에서의 기능층은, 대표적으로는 발광층(엘렉트로루미네선스 층)이지만, 정공 주입층, 정공 수송층, 전자 주입층, 전자 수송층 등의 캐리어 주입층 또는 캐리어 수송층으로 하여도 좋다. 또, 정공 저지층(홀 블로킹층), 전자 저지층(일렉트론 저지층)이라도 좋다.
기체(200)를 구성하는 기판(20)으로는 소위 톱 에미션형의 EL 표시 장치의 경우, 이 기판(20)의 대향측인 가스 배리어층(30)측으로부터 발광광을 취출하는 구성이므로, 투명 기판 및 불투명 기판 모두 사용할 수 있다. 불투명 기판의 예로는 알루미나 등의 세라믹스, 스테인레스 스틸 등의 금속 시트에 표면 산화 등의 절연 처리를 실시한 것, 열경화성 수지나 열가소성 수지, 및 그 필름(플라스틱 필름) 등을 들 수 있다.
또한, 소위 백 에미션형의 EL 표시 장치의 경우에는 기판(20)측으로부터 발광광을 취출하는 구성이므로, 기판(20)으로는 투명 혹은 반투명의 것이 채용된다. 예를 들어, 유리, 석영, 수지(플라스틱, 플라스틱 필름) 등을 들 수 있고, 특히 유리 기판이 적합하게 사용된다. 또한, 본 실시 형태에서는 가스 배리어층(30)측으로부터 발광광을 취출하는 톱 에미션형이고, 따라서 기판(20)으로는 상기한 불투명의 것, 예를 들어 불투명의 플라스틱 필름 등이 사용된다.
또한, 기판(20)상에는 화소 전극(23)을 구동하기 위한 구동용 TFT(123) 등을 포함하는 회로부(11)가 형성되어 있고, 그 위에 발광 소자(유기 EL 소자)가 다수 설치되어 있다. 발광 소자는 도 5에 나타내는 바와 같이, 양극으로서 기능하는 화소 전극(제1 전극)(23)과, 이 화소 전극(23)으로부터의 정공을 주입/수송하는 정공 수송층(70)과, 전기 광학 물질의 한개인 유기 EL 물질을 구비하는 발광층(60)과, 음극(제2 전극)(50)이 순서대로 형성됨으로써 구성된 것이다.
이러한 구성에 의하여, 발광 소자는 그 발광층(60)에서, 정공 수송층(70)으로부터 주입된 정공과 음극(50)으로부터의 전자가 결합함으로써, 발광광을 발생시키도록 되어 있다.
화소 전극(23)은 본 실시 형태에서는 톱 에미션형이기 때문에 투명할 필요가 없고, 따라서 적당한 도전재료에 의해서 형성되어 있다.
정공 수송층(70)의 형성 재료로는, 예를 들어 폴리티오펜 유도체, 폴리피롤 유도체 등, 또는 그들의 도핑체 등이 사용된다. 구체적으로는 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌술폰산(PEDOT/PSS) [상품명; 바이트론-p (Bytron-p): 바이엘사제]의 분산액, 즉, 분산매로서의 폴리스티렌술폰산에 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜을 분산시키고, 이것을 물에 더 분산시킨 분산액 등이 사용된다.
발광층(60)을 형성하기 위한 재료로는 형광 혹은 인광을 발광할 수 있는 공지의 발광 재료를 사용할 수 있다. 구체적으로는 (폴리)플루오렌 유도체(PF), (폴리)파라페닐렌비닐렌 유도체(PPV), 폴리페닐렌 유도체(PP), 폴리파라페닐렌 유도체(PPP), 폴리비닐카바졸(PVK), 폴리티오펜 유도체, 폴리메틸페닐실란(PMPS) 등의 폴리실란계 등이 적합하게 사용된다.
또한, 이들 고분자 재료에, 페릴렌계 색소, 쿠마린계 색소, 로다민계 색소 등의 고분자계 재료나, 루브렌, 페릴렌, 9,10-디페닐안트라센, 테트라페닐부타디엔, 나일레드, 쿠마린 6, 퀴나크리돈 등의 저분자 재료를 도프하여 사용할 수도 있다.
또한, 상기의 고분자 재료 대신에, 종래 공지의 저분자 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 필요에 따라서, 이러한 발광층(60) 위에 전자 주입층을 형성하여도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서 정공 수송층(70)과 발광층(60)은, 도 3~도 5에 나타내는 바와 같이 기체(200)상에서 격자상으로 형성된 친액성 제어층(25)과 유기 뱅크층(221)에 의해서 둘러싸여 배치되고, 이것에 의해 둘러싸인 정공 수송층(70) 및 발광층(60)은 단일의 발광 소자(유기 EL 소자)를 구성하는 소자층으로 되어 있다.
또한, 격자상으로 형성된 친액성 제어층(25) 및 유기 뱅크층(221)에 있고, 특히 최외주를 형성하는 부분, 즉 발광층(60)의 최외주 위치의 외측부를 덮은 상태로 이것을 둘러싸는 부분이 본 발명에서의 포위 부재(201)로 되어 있다.
여기서, 포위 부재(201)에 대해서는 특히 그 상부를 형성하는 유기 뱅크층(221)에서의, 외측부를 형성하는 면(201a)의 기체(200) 표면에 대한 각도(θ)가 110도 이상으로 되어 있다. 이러한 각도로 한 것은 후술하는 바와 같이, 이 위에 형성하는 음극(50), 또한 가스 배리어층(30)의 스텝 커버리지성을 양호하게 하여, 외측부상에서의 음극이나 가스 배리어층(30)의 연속성을 확보하기 위함이다.
음극(50)은, 도 3~도 5에 나타내는 바와 같이, 실제 표시 영역(4) 및 더미 영역(5)의 총면적보다 넓은 면적을 구비하여, 각각을 덮도록 형성된 것으로, 상기 발광층(60)과 유기 뱅크층(221) 및 포위 부재(201)의 상면, 또한 포위 부재(201)의 외측부를 형성하는 면(201a)을 덮은 상태로 기체(200) 상에 형성된 것이다. 또한, 이 음극(50)은 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 포위 부재(201)의 면(201a)의 외측에서 기체(200)의 외주부에 형성된 음극 전원 배선(202)에 접속되어 있다. 이 음극 전원 배선(202)에는 플렉시블 기판(203)이 접속되어 있고, 이것에 의해서 음극(50)은 음극 전원 배선(202)을 통하여 플렉시블 기판(203) 상의 도시하지 않은 구동 IC (구동 회로)에 접속되게 되어 있다.
음극(50)을 형성하기 위한 재료로는 본 실시 형태는 톱 에미션형이기 때문에 광투과성일 필요가 있어, 따라서 투명 도전 재료가 사용된다. 투명 도전 재료로는 ITO가 적합하다고 여겨지지만, 이외에도, 예를 들어 산화인듐·산화아연계 아모퍼스 투명 도전막(Indium Zinc Oxide: IZO/아이·제트·오)(등록상표)) (이데미쓰코산 사제) 등을 사용할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 ITO를 사용하는 것으로 한다.
이러한 음극(50) 위에는 이 음극(50)의 기체(200) 상에서 노출하는 부위를 덮은 상태로 가스 배리어층(30)이 설치되어 있다. 이 가스 배리어층(30)은 그 내측에 산소나 수분이 침입하는 것을 방지하기 위한 것으로, 이것에 의해 음극(50)이나 발광층(60)으로의 산소나 수분의 침입를 방지하여, 산소나 수분에 의한 음극(50)이나 발광층(60)의 열화 등을 억제하도록 한 것이다.
이 가스 배리어층(30)은 예를 들어 무기 화합물로 되는 것으로, 바람직하게는 규소 화합물, 즉 규소질화물이나 규소산질화물, 규소산화물 등에 의해 형성되어 있다. 단, 규소 화합물 이외에도, 예를 들어 알루미나나 산화탄탈, 산화티탄, 또 다른 세라믹스 등으로 되어 있어도 좋다. 이와 같이 가스 배리어층(30)이 무기 화합물로 형성되어 있으면, 특히 음극(50)이 ITO로 되어 있음으로써, 가스 배리어층(30)과 이 음극(50)과의 밀착성이 좋아져서, 따라서 가스 배리어층(30)이 결함이 없는 치밀한 층으로 되어 산소나 수분에 대한 배리어성이 보다 양호하게 된다.
또한, 이 가스 배리어층(30)으로는, 예를 들어 상기의 규소 화합물 내의 다른 층을 적층한 구조로 하여도 좋고, 구체적으로는 음극(50)측으로부터 규소질화물, 규소산질화물의 순서로 형성하고, 혹은 음극(50)측으로부터 규소산질화물, 규소산화물의 순서로 형성하여 가스 배리어층(30)을 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 조합 이외에도, 조성비가 다른 규소산질화물을 2층 이상 적층한 경우에, 음극(50)측의 층의 산소 농도가 이것보다 외측의 층의 산소 농도보다 낮게 되도록 구성하는 것이 바람직하다.
이렇게 하면, 음극(50)측이 그 반대측보다 산소 농도가 낮아지므로, 가스 배리어층(30)중의 산소가 음극(50)을 통과하여 그 내측의 발광층(60)에 도달하여, 발광층(60)을 열화시키는 것을 방지할 수 있어, 이것에 의해 발광층(60)의 장수명화를 도모할 수 있다.
또한, 가스 배리어층(30)으로는 적층 구조로 하지 않고, 그 조성을 불균일하게 하여 특히 그 산소 농도가 연속적으로, 혹은 비연속적으로 변화하는 구성으로 하여도 좋고, 그 경우에도, 음극(50)측의 산소 농도가 외측의 산소 농도보다 낮게 되도록 구성하는 것이 상술한 이유에 의해 바람직하다.
또한, 이러한 가스 배리어층(30)의 두께로는 10nm이상, 500nm이하인 것이 바람직하다. 10nm미만이면, 막의 결함이나 막두께의 편차에 의해서 부분적으로 관통공이 형성되어, 가스 배리어성이 손상될 우려가 있고, 500nm를 초과하면, 응력에 의한 크랙이 생길 우려가 있기 때문이다.
또한, 본 실시 형태에서는 톱 에미션형으로 하고 있으므로, 가스 배리어층(30)은 투광성을 가질 필요가 있고, 따라서 그 재질이나 막두께를 적당하게 조정함으로써, 본 실시 형태에서는 가시광 영역에서의 광선 투과율을 예를 들어80％ 이상으로 하고 있다.
상기의 발광 소자의 하방에는 도 5에 나타낸 바와 같이 회로부(11)가 설치되어 있다. 이 회로부(11)는 기판(20) 상에 형성되어 기체(200)를 구성하는 것이다. 즉, 기판(20)의 표면에는 SiO2를 주체로 하는 하지 보호층(281)이 하지로서 형성되고, 그 위에는 실리콘층(241)이 형성되어 있다. 이 실리콘층(241)의 표면에는 SiO2 및/또는 SiN를 주체로 하는 게이트 절연층(282)이 형성되어 있다.
또한, 상기 실리콘층(241) 중, 게이트 절연층(282)을 끼워서 게이트 전극(242)과 겹치는 영역이 채널 영역(241a)으로 되어 있다. 또한, 이 게이트 전극(242)은 도시하지 않은 주사선(101)의 일부이다. 한편, 실리콘층(241)을 덮고, 게이트 전극(242)을 형성한 게이트 절연층(282)의 표면에는 SiO2를 주체로 하는 제1 층간 절연층(283)이 형성되어 있다.
또한, 실리콘층(241) 중, 채널 영역(241a)의 소스측에는 저농도 소스 영역(241b) 및 고농도 소스 영역(241S)이 설치되는 한편, 채널 영역(241a)의 드레인측에는 저농도 드레인 영역(241c) 및 고농도 드레인 영역(241D)이 설치되어, 소위 LDD (Light Doped Drain) 구조로 되어 있다. 이들 중 고농도 소스 영역(241S)은 게이트 절연층(282)과 제1 층간 절연층(283)에 걸쳐서 개공하는 컨택트홀(243a)을 통하여, 소스 전극(243)으로 접속되어 있다. 이 소스 전극(243)은 상술한 전원선(103)(도 1 참조, 도 5에서는 소스 전극(243)의 위치에 지면 수직 방향으로 연재함)의 일부로서 구성되어 있다. 한편, 고농도 드레인 영역(241D)은 게이트 절연층(282)과 제1 층간 절연층(283)에 걸쳐서 개공하는 컨택트홀(244a)을 통하여, 소스 전극(243)과 동일층으로 되는 드레인 전극(244)에 접속되어 있다.
소스 전극(243) 및 드레인 전극(244)가 형성된 제1 층간 절연층(283)의 상층은 예를 들어 아크릴계의 수지 성분을 주체로 하는 제2 층간 절연층(284)에 의해서 덮여져 있다. 이 제2 층간 절연층(284)은 아크릴계의 절연막 이외의 재료, 예를 들어, SiN, SiO2 등을 사용할 수도 있다. 또한, ITO로 되는 화소 전극(23)이 이 제2 층간 절연층(284)의 표면상에 형성되는 동시에, 그 제2 층간 절연층(284)에 설치된 컨택트홀(23a)을 통하여 드레인 전극(244)에 접속되어 있다. 즉, 화소 전극(23)은 드레인 전극(244)을 통하여, 실리콘층(241)의 고농도 드레인 영역(241D)에 접속되어 있다.
또한, 주사선 구동 회로(80) 및 검사 회로(90)에 포함되는 TFT(구동 회로용 TFT), 즉, 예를 들어 이들 구동 회로 내, 쉬프트 레지스터에 포함되는 인버터를 구성하는 N채널형 또는 P채널형의 TFT는, 화소 전극(23)과 접속되어 있지 않는 점을 제외하고 상기 구동용 TFT(123)와 같은 구조로 되어 있다.
화소 전극(23)이 형성된 제2 층간 절연층(284)의 표면에는 화소 전극(23)과, 상기한 친액성 제어층(25) 및 유기 뱅크층(221)이 설치되어 있다. 친액성 제어층(25)은 예를 들어 SiO2 등의 친액성 재료를 주체로 하는 것이고, 유기 뱅크층(221)은 아크릴이나 폴리이미드 등으로 되는 것이다. 그리고, 화소 전극(23) 위에는 친액성 제어층(25)에 설치된 개구부(25a), 및 유기 뱅크(221)로 둘러싸여서 되는 개구부(221a)의 내부에, 정공 수송층(70)과 발광층(60)이 이 순서로 적층되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서의 친액성 제어층(25)의 "친액성"이란, 적어도 유기 뱅크층(221)을 구성하는 아크릴, 폴리이미드 등의 재료와 비교하여 친액성이 높은 것을 의미한다.
이상에서 설명한 기판(20) 상의 제2 층간 절연층(284)까지의 층이 회로부(11)를 구성하는 것으로 되어 있다.
여기서, 본 실시 형태의 EL 표시 장치(1)는 컬러 표시를 행하기 위하여, 각 발광층(60)이 그 발광 파장 대역이 광의 삼원색에 각각 대응하여 형성되어 있다. 예를 들어, 발광층(60)으로서, 발광 파장 대역이 적색에 대응한 적색용 발광층(60R), 녹색에 대응한 녹색용 발광층(60G), 청색에 대응한 청색용 유기 EL층(60B)을 각각 대응하는 표시 영역(R, G, B)에 설치하고, 이들 표시 영역(R, G, B)을 가지고 컬러 표시를 행하는 1화소가 구성되어 있다. 또한, 각색 표시 영역의 경계에는 금속 크롬을 스퍼터링 등에 의해 성막한 도시 생략의 BM(블랙 매트릭스)가 예를 들어 유기 뱅크층(221)과 친액성 제어층(25) 사이에 형성되어 있다.
다음에, 본 실시 형태에 의한 EL 표시 장치(1)의 제조 방법의 일례를, 도 6~도 10을 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는 전기 광학 장치로서의 EL 표시 장치(1)가 톱 에미션형인 경우에 대해서 설명한다. 또한, 도 6~도 10에 나타내는 각 단면도는 도 2중의 A-B 선의 단면도에 대응한 도면이다.
우선, 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 기판(20)의 표면에, 하지 보호층(281)을 형성한다. 다음에, 하지 보호층(281) 상에, ICVD 법, 플라즈마 CVD 법 등을 사용하여 아모퍼스 실리콘층(501)을 형성한 후, 레이저 어닐법 또는 급속 가열법에 의해 결정 입자를 성장시켜 폴리실리콘층으로 한다.
그 다음에, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 폴리실리콘층을 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여, 섬 형상의 실리콘층(241, 251 및 261)을 형성한다. 이들 중 실리콘층(241)은 표시 영역내에 형성되어, 화소 전극(23)에 접속되는 구동용 TFT(123)를 구성하는 것이고, 실리콘층(251,261)은 주사선 구동 회로(80)에 포함되는 P채널형 및 N채널형의 TFT (구동 회로용 TFT)를 각각 구성하는 것이다.
다음에, 플라즈마 CVD 법, 열산화법 등에 의해, 실리콘층(241,251 및 261), 하지 보호층(281)의 전체면에 두께가 약 30nm~200nm의 실리콘 산화막에 의해서, 게이트 절연층(282)을 형성한다. 여기서, 열산화법을 이용하여 게이트 절연층(282)을 형성할 때에는 실리콘층(241, 251 및 261)의 결정화도 행하여, 이들 실리콘층을 폴리실리콘층으로 할 수 있다.
또한, 실리콘층(241, 251 및 261)에 채널 도프를 행하는 경우에는 예를 들어, 이 타이밍에서 약 1×1012/cm2의 도우즈양으로 보론 이온을 주입한다. 그 결과, 실리콘층(241, 251 및 261)은 불순물 농도(활성화 어닐후의 불순물로 산출)가 약 1×1017/cm3의 저농도 P형의 실리콘층으로 된다.
다음에, P채널형 TFT, N채널형 TFT의 채널층의 일부에 이온 주입 선택 마스크를 형성하고, 이 상태에서 인이온을 약 1×1015/cm2의 도우즈양으로 이온 주입한다. 그 결과, 패터닝용 마스크에 대해서 셀프 어라인적으로 고농도 불순물이 도입되어, 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 실리콘층(241 및 261) 중에 고농도 소스 영역(241S 및 261S) 및 고농도 드레인 영역(241D 및 261D)이 형성된다.
다음에, 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 게이트 절연층(282)의 표면 전체에, 도프드 실리콘이나 실리사이드막, 혹은 알루미늄막이나 크롬막, 탄탈막이라는 금속막으로 되는 게이트 전극 형성용 도전층(502)을 형성한다. 이 도전층(502)의 두께는 대략 500nm정도이다. 그 후, 패터닝법에 의해, 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이, P채널형의 구동 회로용 TFT를 형성하는 게이트 전극(252), 화소용 TFT를 형성하는 게이트 전극(242), N채널형의 구동 회로용 TFT를 형성하는 게이트 전극(262)을 형성한다. 또한, 구동 제어 신호 도통부(320) (350), 음극 전원 배선(202)의 제1 층(121)도 동시에 형성한다. 또한, 이 경우, 구동 제어 신호 도통부(320(350))는 더미 영역(5)에 배설하는 것으로 되어 있다.
계속해서, 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이, 게이트 전극(242, 252 및 262)을 마스크로서 사용하여, 실리콘층(241, 251 및 261)에 대해서 인이온을 약 4×1013/cm2의 도우즈양으로 이온 주입한다. 그 결과, 게이트 전극(242, 252 및 262)에 대해서 셀프 어라인적으로 저농도 불순물이 도입되어, 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이, 실리콘층(241 및 261)중에 저농도 소스 영역(241b 및 261b), 및 저농도 드레인 영역(241c 및 261c)이 형성된다. 또한, 실리콘층(251)중에 저농도 불순물 영역(251S 및 251D)이 형성된다.
다음에, 도 7의 (e)에 나타내는 바와 같이, P채널형의 구동 회로용 TFT(252) 이외의 부분을 덮는 이온 주입 선택 마스크(503)를 형성한다. 이 이온 주입 선택 마스크(503)를 사용하여, 실리콘층(251)에 대해서 보론 이온을 약 1. 5×1015/cm2의 도우즈양으로 이온 주입한다. 결과적으로, P채널형 구동 회로용 TFT를 구성하는 게이트 전극(252)도 마스크로서 기능하기 때문에, 실리콘층(252) 중에 셀프 어라인적으로 고농도 불순물이 도프된다. 따라서, 저농도 불순물 영역(251S 및 251D)은 카운터 도프되어, P형 채널형의 구동 회로용 TFT의 소스 영역 및 드레인 영역으로 된다.
그 다음에, 도 7의 (f)에 나타내는 바와 같이, 기판(20)의 전체면에 걸쳐서 제1 층간 절연층(283)을 형성하는 동시에, 포토리소그래피법을 사용하여 그 제1 층간 절연층(283)을 패터닝 함으로써, 각 TFT의 소스 전극 및 드레인 전극에 대응하는 위치에 컨택트홀(C)을 형성한다.
다음에, 도 7의 (g)에 나타내는 바와 같이, 제1 층간 절연층(283)을 덮도록, 알루미늄, 크롬, 탄탈 등의 금속으로 되는 도전층(504)을 형성한다. 이 도전층(504)의 두께는 대체로 200nm 내지 800nm정도이다. 이 후, 도전층(504)내, 각 TFT의 소스 전극 및 드레인 전극이 형성되는 영역(240a), 구동 전압 도통부(310(340))가 형성되는 영역(310a), 음극 전원 배선(202)의 제2 층이 형성되는 영역(122a)을 덮도록 패터닝용 마스크(505)를 형성하는 동시에, 그 도전층(504)을 패터닝하여, 도 8의 (h)에 나타내는 소스 전극(243, 253, 263), 드레인 전극(244, 254, 264)을 형성한다.
그 다음에, 도 8의 (i)에 나타내는 바와 같이, 이들이 형성된 제1 층간 절연층(283)을 덮는 제2 층간 절연층(284)을, 예를 들어 아크릴계 수지 등의 고분자 재료에 의해서 형성한다. 이 제2 층간 절연층(284)은 약 1~2㎛정도의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, SiN, SiO2에 의해 제2 층간 절연막을 형성하는 것도 가능하고, SiN의 막두께로는 200nm, SiO2의 막두께로는 800nm로 형성하는 것이 바람직하다.
그 다음에, 도 8의 (j)에 나타내는 바와 같이, 제2 층간 절연층(284) 내, 구동용 TFT의 드레인 전극(244)에 대응하는 부분을 에칭에 의해 제거하여 컨택트홀(23a)을 형성한다.
그 후, 기판(20)의 전체면을 덮도록 화소 전극(23)으로 되는 도전막을 형성한다. 또한, 이 투명 도전막을 패터닝함으로써, 도 9의 (k)에 나타내는 바와 같이, 제2 층간 절연층(284)의 컨택트홀(23a)을 통하여 드레인 전극(244)과 도통하는 화소 전극(23)을 형성하는 동시에, 더미 영역의 더미 패턴(26)도 형성한다. 또한, 도 3, 4에서는 이들 화소 전극(23), 더미 패턴(26)을 총칭하여 화소 전극(23)으로 하고 있다.
더미 패턴(26)은 제2 층간 절연층(284)을 통하여 하층의 메탈 배선에 접속하지 않는 구성으로 되어 있다. 즉, 더미 패턴(26)은 섬 형상으로 배치되어, 실제 표시 영역에 형성되어 있는 화소 전극(23)의 형상과 거의 동일한 형상을 갖고 있다. 물론, 표시 영역에 형성되어 있는 화소 전극(23)의 형상과 다른 구조라도 좋다. 또한, 이 경우, 더미 패턴(26)은 적어도 상기 구동 전압 도통부(310(340))의 상방에 위치하는 것도 포함하는 것으로 한다.
그 다음에, 도 9의 (l)에 나타내는 바와 같이, 화소 전극(23), 더미 패턴(26) 상, 및 제2 층간 절연막 상에 절연층인 친액성 제어층(25)을 형성한다. 또한, 화소 전극(23)에서는 일부가 개구하는 태양으로 친액성 제어층(25)을 형성하여, 개구부(25a) (도 3도 참조)에서 화소 전극(23)으로부터의 정공이 이동 가능하게 되어 있다. 역으로, 개구부(25a)를 설치하지 않은 더미 패턴(26)에서는 절연층(친액성 제어층)(25)이 정공 이동 차폐층으로 되어 정공 이동이 생기지 않은 것으로 되어 있다. 계속해서, 친액성 제어층(25)에서, 다른 2개의 화소 전극(23) 사이에 위치하여 형성된 오목 형상부에 BM(도시하지 않음)을 형성한다. 구체적으로는 친액성 제어층(25)의 상기 오목 형상부에 대해서, 금속 크롬을 사용하여 스퍼터링법으로 성막한다.
그 다음에, 도 9의 (m)에 나타내는 바와 같이, 친액성 제어층(25)의 소정 위치, 상세하게는 상기 BM를 덮도록 유기 뱅크층(221)을 형성한다. 구체적인 유기 뱅크층의 형성 방법의 예로는 아크릴 수지, 폴리이미드 수지 등의 레지스트를 용매에 용해한 것을, 스핀 코트법, 딥 코트법 등의 각종 도포법에 의해 도포하고 유기질층을 형성한다. 또한, 유기질층의 구성 재료는 후술하는 잉크의 용매에 용해하지 않고, 또한 에칭 등에 의해 패터닝하기 쉬운 것이면 어떠한 것이라도 좋다.
계속해서, 유기질층을 포토리소그래피 기술, 에칭 기술을 사용하여 패터닝하여, 유기질층에 뱅크 개구부(221a)를 형성함으로써, 개구부(221a)에 벽면을 가진 유기 뱅크층(221)을 형성한다. 여기서, 이 유기 뱅크층(221)에서는, 특히 그 최외주를 형성하는 부분, 즉 상술한 본 발명에서의 포위 부재(201)의 외측부를 형성하는 면(201a)에 대해서, 그 기체(200) 표면에 대한 각도(θ)를 110도 이상이 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 각도로 형성함으로써, 이 위에 형성하는 음극(50), 또 가스 배리어층(30)의 스텝 커버리지성을 양호하게 할 수 있다. 또한, 이 경우, 유기 뱅크층(221)은 적어도 상기 구동 제어 신호 도통부(320)의 상방에 위치하는 것을 포함하는 것으로 한다.
그 다음에, 유기 뱅크층(221)의 표면에, 친액성을 나타내는 영역과, 발액성을 나타내는 영역을 형성한다. 본 실시 형태에서는 플라즈마 처리에 의해서 각 영역을 형성하는 것으로 한다. 구체적으로는 그 플라즈마 처리를, 예비 가열 공정과, 유기 뱅크층(221)의 상면 및 개구부(221a)의 벽면 및 화소 전극(23)의 전극면(23c), 친액성 제어층(25)의 상면을 각각 친액성으로 하는 친잉크화 공정과, 유기 뱅크층의 상면 및 개구부의 벽면을 발액성으로 하는 발잉크화 공정과, 냉각 공정으로 구성한다.
즉, 기재(뱅크 등을 포함하는 기판(20))를 소정 온도, 예를 들어 70~80℃ 정도로 가열하고, 그 다음에 친잉크화 공정으로서 대기 분위기 중에서 산소를 반응 가스로 하는 플라즈마 처리(O2 플라즈마 처리)를 행한다. 그 다음에, 발잉크화 공정으로서 대기 분위기 중에서 4불화메탄을 반응 가스로 하는 플라즈마 처리(CF4 플라즈마 처리)를 행하고, 그 후, 플라즈마 처리를 위해서 가열된 기재를 실온까지 냉각함으로써, 친액성 및 발액성이 소정 개소에 부여되게 된다.
또한, 이 CF4 플라즈마 처리에서는 화소 전극(23)의 전극면(23c) 및 친액성 제어층(25)에 대해서도 다소의 영향을 받지만, 화소 전극(23)의 재료인 ITO 및 친액성 제어층(25)의 구성 재료인 SiO2, TiO2 등 은 불소에 대한 친화성이 부족하기 때문에, 친잉크화 공정에서 부여된 수산기가 불소기로 치환되는 일이 없어, 친액성이 유지된다.
그 다음에, 정공 수송층 형성 공정에 의해서 정공 수송층(70)의 형성을 행한다. 이 정공 수송층 형성 공정에서는 예를 들어 잉크젯법 등의 액적 토출법이나 스핀 코트법 등에 의해, 정공 수송층 재료를 전극면(23c) 상에 도포하고, 그 후, 건조 처리 및 열처리를 행하여, 전극(23) 상에 정공 수송층(70)을 형성한다. 정공 수송층 재료를 예를 들어 잉크젯법으로 선택적으로 도포하는 경우에는, 우선, 잉크젯 헤드(도시 생략)에 정공 수송층 재료를 충전하고, 잉크젯 헤드의 토출 노즐을 친액성 제어층(25)에 형성된 상기 개구부(25a) 내에 위치하는 전극면(23c)에 대향시키고, 잉크젯 헤드와 기재(기판(20))를 상대 이동시키면서, 토출 노즐로부터 1방울당의 액양이 제어된 액적을 전극면(23c)에 토출한다.
다음에, 토출후의 액적을 건조 처리하여, 정공 수송층 재료에 포함되는 분산매나 용매를 증발시킴으로써, 정공 수송층(70)을 형성한다.
여기서, 토출 노즐로부터 토출된 액적은 친액성 처리가 된 전극면(23c)상으로 퍼져서, 친액성 제어층(25)의 개구부(25a) 내에 채워진다. 한편, 발잉크 처리된 유기 뱅크층(221)의 상면에서는 액적이 튀어 부착하지 않는다. 따라서, 액적이 소정의 토출 위치로부터 벗어나 유기 뱅크층(221)의 상면에 토출되어도, 그 표면이 액적으로 젖는 일이 없고, 튄 액적이 친액성 제어층(25)과 개구부(25a)내로 굴러 들어간다.
또한, 이 정공 수송층 형성 공정 이후는 정공 수송층(70) 및 발광층(60)의 산화를 방지하기 위하여, 질소 분위기, 아르곤 분위기 등의 불활성 가스 분위기에서 행하는 것이 바람직하다.
그 다음에, 발광층 형성 공정에 의해서 발광층(60)의 형성을 행한다. 이 발광층 형성 공정에서는, 예를 들어 상기의 잉크젯법에 의해, 발광층 형성 재료를 정공 수송층(70) 상에 토출하고, 그 후, 건조 처리 및 열처리를 행함으로써, 유기 뱅크층(221)에 형성된 개구부(221a)내에 발광층(60)을 형성한다. 이 발광층 형성 공정에서는 정공 수송층(70)의 재용해를 방지하기 위해, 발광층 형성 재료에 사용하는 용매로서, 정공 수송층(70)에 대해서 불용인 무극성 용매를 사용한다.
또한, 이 발광층 형성 공정에서는 상기의 잉크젯법에 의해서 예를 들어 청색(B)의 발광층 형성 재료를 청색의 표시 영역에 선택적으로 도포하고, 건조 처리한 후, 동일하게 녹색(G), 적색(R)에 대해서도 각각 그 표시 영역에 선택적으로 도포하고, 건조 처리한다.
또한, 필요에 따라서, 상술한 바와 같이 이러한 발광층(60) 위에 전자 주입층을 형성하여도 좋다.
그 다음에, 도 10의 (n)에 나타내는 바와 같이, 음극층 형성 공정에 의해서 음극(50)의 형성을 행한다. 이 음극층 형성 공정에서는 예를 들어 증착법 등의 물리적 기상 증착법에 의해 ITO를 성막하여, 음극(50)으로 한다. 이때, 이 음극(50)에 대해서는, 상기 발광층(60)과 유기 뱅크층(221) 및 포위 부재(201)의 상면을 덮는 것은 물론, 포위 부재(201)의 외측부를 형성하는 면(201a)에 대해서도 이것을 덮은 상태로 되도록 형성한다.
그 후, 도 10의 (o)에 나타내는 바와 같이 음극(50)을 덮고, 즉 기체(200) 상에서 노출하는 음극(50)의 모든 부위를 덮은 상태로 가스 배리어층(30)을 형성하여, 본 발명의 EL 표시 장치(전기 광학 장치)를 얻는다. 여기서, 이 가스 배리어층(30)의 형성 방법으로는 먼저 스퍼터링법이나 이온 플레이팅법 등의 물리적 기상 증착법으로 성막을 행하고, 그 다음에, 플라즈마 CVD 법 등의 화학적 기상 증착법으로 성막을 행하는 것이 바람직하다. 스퍼터링법이나 이온 플레이팅법 등의 물리적 기상 증착법은 일반적으로 이질(異質)의 기판 표면에 대해서도 비교적 밀착성이 좋은 막을 얻을 수 있지만, 얻어지는 막에 관해서는 그래뉼 상태로 결함이 발생하기 쉽고, 또 응력이 큰 피막으로 되기 쉬운 결점이 있다. 한편, 화학적 기상 증착법에서는 응력이 적고 스텝 커버레지성이 우수하고 결함이 적고 치밀하여 양호한 막질의 것이 얻어지지만, 일반적으로 이질의 기판 표면에 대한 밀착성이나 조막성을 얻기 어려운 결점이 있다. 그래서, 초기의 성막에서는 물리적 기상 증착법을 채용하여 예를 들어 필요한 막두께의 반 혹은 그 이상을 형성하고, 후기의 성막에서 화학적 기상 증착법을 사용함으로써, 먼저 형성한 막의 결함을 보충하도록 하면, 전체로서 가스 배리어성(산소나 수분에 대한 배리어성)이 우수한 가스 배리어층(30)을 비교적 단시간에 형성할 수 있다.
여기서, 이 가스 배리어층(30)의 형성에 대해서는 상술한 바와 같이 동일한 재료에 의해서 단층으로 형성하여도 좋고, 또 다른 재료로 복수의 층으로 적층하여 형성하여도 좋고, 또, 단층으로 형성하지만, 그 조성을 막두께 방향으로 연속적 혹은 비연속적으로 변화시켜서 형성하여도 좋다.
다른 재료로 복수의 층으로 적층하여 형성하는 경우, 예를 들어, 상술한 바와 같이 물리적 기상 증착법으로 형성하는 내측의 층(음극(50)측의 층)을 규소질화물 혹은 규소산질화물 등으로 하고, 화학적 기상 증착법으로 형성하는 외측의 층을 규소산질화물 혹은 규소산화물 등으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 물리적 기상 증착법으로 내측의 층을 형성할 때, 성막 장치내에 공급하는 산소양을 최초는 적게 하고, 이하, 연속적 혹은 비연속적으로 늘림으로써, 형성하는 가스 배리어층(30) 중의 산소 농도를 음극(50)측(내측)에서 낮게 하고, 외측에서는 이것보다 높아지도록 형성하여도 좋다.
또한, 가스 배리어층(30)의 형성에 대해서는 단일의 성막법으로 행하여도 좋은 것은 물론이고, 그 경우에도, 상술한 바와 같이 산소 농도를 음극(50)측(내측)에서 낮아지도록 형성하는 것이 바람직하다.
이러한 EL 표시 장치(1)에서는 발광층(60)의 최외주 위치의 외측부를 덮은 상태에서 포위 부재(201)가 형성되며, 이 포위 부재(201)의 외측부를 덮은 상태로 음극(50)이 형성되고, 또한 이 음극(50)의 기체(200)상에서 노출하는 부위를 덮은 상태에서 가스 배리어층(30)이 형성되어 있으므로, 특히 발광층(60)의 외측부 측이 포위 부재(201), 음극(50), 가스 배리어층(30)에 의해서 3중으로 밀봉됨으로써, 산소나 수분의 침입이 확실히 방지된다. 따라서, 산소나 수분에 의한 발광층(60)이나 음극(50)의 열화 등을 억제할 수 있어, 발광 소자를 장수명화할 수 있다.
또한, 가스 배리어층(30)의 기체(200)에 접하는 부분을 모두 규소 화합물로 함으로써, 기체(200)를 구성하는 기판(20)이 수지 등의 수분 투과성이라도, 이 기판(20) 상에 형성되는 층간 절연막 등과 함께 가스 배리어층(30)에 의해 발광 소자 부분의 외측 모두를 밀봉할 수 있어, 따라서 발광 소자를 보다 장수명화할 수 있다.
또한, 액티브 매트릭스형이므로 음극(50)이나 가스 배리어층(30)을 발광 소자마다 형성할 필요가 없어, 따라서 이들 음극(50)이나 가스 배리어층(30)에 관해서 미세한 패턴 형성이 불필요해진다. 따라서, 이들을 단순한 성막법으로 형성할 수 있으므로, 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 EL 표시 장치(1)에서는 톱 에미션형을 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 백 에미션형에도, 또한, 양측에 발광광을 출사하는 타입이라도 적용 가능하다. 특히 백 에미션형으로 한 경우, 음극(50)에는 투명 전극을 사용할 필요는 없지만, 그 경우에도, 이 음극(50)의 적어도 가스 배리어층(30)과 접하는 면측을 무기 산화물에 의해 형성함이 바람직하다.
이렇게 하면, 음극(50)의 가스 배리어층(30)과 접하는 면측이 무기 산화물로 되어 있으므로, 무기 화합물 혹은 규소 화합물 등으로 되는 가스 배리어층(30)과의 밀착성이 좋아져서, 따라서 가스 배리어층(30)이 결함이 없는 치밀한 층으로 되어 산소나 수분에 대한 배리어성이 보다 양호하게 된다.
또한, 백 에미션형, 혹은 양측에 발광광을 출사하는 타입으로 한 경우, 기체(200)에 형성하는 스위칭용 TFT(112)나 구동용 TFT(123)에 대해서는, 발광 소자의 바로 밑은 아니고, 친액성 제어층(25) 및 유기 뱅크층(221)의 바로 밑에 형성하도록 하여, 개구율을 높이는 것이 바람직하다.
또한, 상기 EL 표시 장치(1)에서는 본 발명에서의 제1 전극을 양극으로서 기능시키고, 제2 전극을 음극으로서 기능 시켰지만, 이들을 역으로 하여 제1 전극을 음극, 제2 전극을 양극으로서 각각 기능시키도록 구성해도 좋다. 단, 그 경우에는 발광층(60)과 정공 수송층(70)의 형성 위치를 바꿀 필요가 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는 본 발명의 전기 광학 장치에 EL 표시 장치(1)을 적용한 예를 나타냈지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 기본적으로 제2 전극이 기체의 외측에 설치되는 것이면, 어떠한 형태의 전기 광학 장치에도 적용 가능하다.
또한, 상기 EL 표시 장치(1)에서는 가스 배리어층(30)을 최외층으로 하고 있지만, 종래 일반적으로 되어 있는 밀봉 기판이나 밀봉캔에 의해서 가스 배리어층(30)의 외측을 더 밀봉하여도 좋다.
도 11은 가스 배리어층(30)의 외측을 밀봉하는 예로서, 가스 배리어층(30)의 위를 덮어 보호층(204)을 설치한 경우의 실시 형태를 나타내고 있다. 이 보호층(204)은, 본 실시 형태에서는 가스 배리어층(30)측에 설치된 완충층(205)과, 그 위에 설치된 표면 보호층(206)으로 되어 있다.
완충층(205)은 상기 가스 배리어층(30)에 밀착하고, 또한 외부로부터의 기계적 충격에 대해서 완충 기능을 갖는 것이고, 예를 들어 우레탄계, 아크릴계, 에폭시계, 폴리올레핀계 등의 수지이고, 후술하는 표면 보호층(206)보다 유연하고 유리 전이점이 낮은 재료로 되는 접착제에 의해서 형성된 것이다. 또한, 이러한 접착제에는 실란 커플링제 또는 알콕시실란을 첨가하여 두는 것이 바람직하고, 이렇게 하면, 형성되는 완충층(205)과 가스 배리어층(30)의 밀착성이 보다 양호하게 되어, 따라서 기계적 충격에 대한 완충 기능이 높아진다. 또한, 특히 가스 배리어층(30)이 규소 화합물로 형성되어 있는 경우 등에는 실란 커플링제나 알콕시실란에 의해서 이 가스 배리어층(30)과의 밀착성을 향상시킬 수 있어, 따라서 가스 배리어층(30)의 가스 배리어성을 높일 수 있다.
표면 보호층(206)은 완충층(205) 상에 설치됨으로써, 보호층(204)의 표면측을 구성하는 것이고, 내압성이나 내마모성, 외부 광반사 방지성, 가스 배리어성, 자외선 차단성 등의 기능의 적어도 한 개를 갖는 층이다.
구체적으로는 고분자층(플라스틱 필름)이나 DLC(다이아몬드 라이크 카본)층, 유리 등에 의해 형성된다.
또한, 이 예의 EL 표시 장치에서는, 톱 에미션형으로 하는 경우에 상기 표면 보호층(206), 완충층(205)을 모두 투광성으로 할 필요가 있지만, 백 에미션형으로 하는 경우에는 그럴 필요는 없다.
이와 같이 가스 배리어층(30) 상에 보호층(204)을 설치하면, 표면 보호층(206)이 내압성이나 내마모성, 광반사 방지성, 가스 배리어성, 자외선 차단성 등의 기능을 가짐으로써, 발광층(60)이나 음극(50), 또 가스 배리어층도 이 표면 보호층(206)에 의해서 보호될 수 있어, 발광 소자의 장수명화를 도모할 수 있다.
또한, 완충층(205)이 기계적 충격에 대해서 완충 기능을 발휘하므로, 외부로부터 기계적 충격이 가해진 경우에, 가스 배리어층(30)이나 이 내측의 발광 소자로의 기계적 충격을 완화하여, 이 기계적 충격에 의한 발광 소자의 기능 열화를 방지할 수 있다.
다음에, 본 발명의 전자 기기를 설명한다. 본 발명의 전자 기기는 상기의 EL 표시 장치(전기 광학 장치)를 표시부로서 갖는 것이고, 구체적으로는 도 12에 나타내는 것을 들 수 있다.
도 12의 (a)는 휴대 전화의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 12의 (a)에서, 부호 1000는 휴대 전화 본체를 나타내며, 부호 1001은 상기의 EL 표시 장치를 사용한 표시부를 나타내고 있다.
도 12의 (b)는 손목시계형 전자 기기의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 12의 (b)에서, 부호 1100은 시계 본체를 나타내며, 부호 1101은 상기의 EL 표시 장치를 사용한 표시부를 나타내고 있다.
도 12의 (c)는 워드프로세서, 컴퓨터 등의 휴대형 정보 처리 장치의 일례를 나타낸 사시도이다. 도 12의 (c)에서, 부호 1200은 정보 처리 장치, 부호 1202은 키보드 등의 입력부, 부호 1206는 상기의 EL 표시 장치를 사용한 표시부, 부호 1204은 정보 처리 장치 본체를 나타내고 있다.
도 12의 (a)~(c)에 나타내는 각각의 전자 기기는 상기 EL 표시 장치(전기 광학 장치)를 가진 표시부를 구비하고 있으므로, 표시부를 구성하는 EL 표시 장치의 발광 소자의 장수명화가 도모되게 된다.
"실험예 1"
본 발명에서의 가스 배리어층의 가스 배리어성을 확인하기 위해, 이하의 실험을 행했다.
·시료 제작
기판으로서 PET (폴리에틸렌 테레프탈레이트; 도오레 제 "T60" 두께 1 88㎛)를 사용하고, 이 위에 전극 재료, 가스 배리어층 형성 재료를 이하과 같이 하여 성막하여, 시료를 제작했다.
·무기 산화물 전극(ITO)의 제작(성막 조건)
성막 장치로서 마그네트론 DC스퍼터를 사용하고, 타겟 원료로서 InSnO를 사용했다. 진공도를 0.4Pa, 도입 가스를 Ar, O2로 하여 성막을 행하여, 두께 100nm의 ITO 막을 제작했다.
·금속 전극(Al)의 제작(성막 조건)
성막 장치로서 저항 가열 증착 장치를 사용하고, 원료로서 고순도의 Al를 사용했다. 진공도를 1.0×10-5Pa로 하여 성막을 행하여, 두께 25nm의 Al막을 제작했다.
·가스 배리어층으로서의 규소 화합물(SiOx, SiNx, SiOxNy)의 제작(성막 조건)
성막 장치로서 ECR(전자 사이클론 공명)를 사용하고, 타겟 원료로서 Si를 사용했다. 진공도를 0.2Pa, 도입 가스를 Ar, O2, N2로 하여 성막을 행하여, 두께 10~150nm의 규소 화합물막을 제작했다. 또한, 도입 가스에 대해서는 사용이나 그 유량을 시료마다 적당하게 조정했다.
·측정
얻어진 시료에 대해, "JIS-Z0208"에 준거하여 수증기 투과율의 측정을 행했다. 측정 결과(측정치)를 이하에 나타낸다(수증기 투과율의 단위는[g/m2·24시간]이다). 또한, 측정 조건은 60℃, 90％RH로 했다. 또한, 기판만의 수증기 투과율이나 기판에 전극 재료만을 성막한 것에 대해서도, 참고로서 그 수증기 투과율을 측정하고, 결과를 이하에 나타낸다. 또한 규소 화합물막 단독에서의 수증기 투과율을 이하의 식에 의하여 계산(환산) 하여, 얻어진 값을 참고로서 상기 측정 결과에 병기하였다.
규소 화합물막 단독의 환산 방법
(1/A)=(1/B)+(1/C)
단, A; (PET 또는 PRT + ITO막 ) + 규소 화합물막의 측정치
B; (PET 또는 PRT+ITO막)의 측정치
C; 규소 화합물막 단독의 계산(환산)치
시료의 구성 수증기 투과율
측정치 규소 화합물막 단독
PET/ITO/SiOx (막두께 70nm) : 0.04 0.04
PET/ITO/SiNx (막두께 40nm) : 0.21 0.23
PET/ITO/SiOxNy (막두께 40nm) : 0.12 0.12
PET/SiOx (막두께 70nm) : 1.76 2.18
PET/SiNx (막두께 40nm) : 0.45 0.47
PET/SiOxNy (막두께 40nm) : 0.29 0.30
PET/Al/SiOx : 0.41 0.81
PET : 9.19 -
PET/Al (막두께 25nm) : 0.81 -
PET/ITO(막두께 100nm) : 3.13 -
또한, 규소 화합물막의 굴절율을, 자동 에리프소 미터 "NARY-1 0 2"(파이브라보 주식회사 제)에 의해서 측정 파장 영역을 632nm로 하여 측정한 결과, SiOx는 1.43, SiNx는 1.99, SiOxNy는 1.65이었다. (단, SiOxNy에 대해서는 그 조성을 변경함으로써, 굴절율도 임의로 변경 가능함)
"실험예 2"
규소 화합물막(SiOx)의 막두께를 변경하고, 그 수증기 투과율을 "실시예 1"과 동일하게 측정하여, 규소 화합물막(SiOx)의 막두께 의존성을 조사했다. 얻어진 결과를 이하에 나타낸다. 또한, 규소 화합물막(SiOx)을 기판(PET) 상에 직접 형성하지 않고, ITO 막을 통하여 형성한 앞의 예(SiOx의 막두께가 70nm)도 병기한다. 또한, 얻어진 결과를 그래프로서 도 13에도 나타낸다.
시료의 구성 수증기 투과율
측정치 규소 화합물막 단독
PET/ITO/SiOx (막두께 70nm) : 0.04 0.04
PET/SiOx (막두께 10nm) ; 9.14 1582.46
PET/SiOx (막두께 30nm) ; 8. 55 121.63
PET/SiOx (막두께 50nm) ; 3.68 6.14
PET/SiOx (막두께 70nm) ; 1.76 2.18
PET/SiOx (막두께 100nm) ; 0.47 0.49
PET/SiOx (막두께 150nm) ; 0.45 0.47
얻어진 결과로부터, 규소 화합물막(SiOx)을 기판 상에 단독으로 형성하는 경우에 비해, 도 13에 나타낸 바와 같이 ITO 막을 통하여 형성한 경우의 것이, 같은 막두께라도 수증기 투과율이 현격히 낮음을 알았다. 이것으로부터 , 규소 화합물막(SiOx)은 기판(PET) 상에 직접 형성하는 것보다, ITO막 상에 형성하는 것이 막질이 치밀하게 되어, 가스 배리어성이 향상됨을 알았다.
본 발명에 의하면, 발광층이 다수 있는 전기 광학 장치에서도, 발광층이나 전극으로의 산소나 수분의 침입를 용이하게 또한 확실하게 방지하여 발광 소자의 장수명화가 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 EL 표시 장치의 배선 구조를 나타내는 모식도.
도 2는 본 발명의 EL 표시 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도.
도 3은 도 2의 A-B 선을 따른 단면도.
도 4는 도 2의 C-D 선을 따른 단면도.
도 5는 도 3의 주요부 확대 단면도.
도 6은 EL 표시 장치의 제조 방법을 공정순으로 설명하는 단면도.
도 7은 도 6에 이어지는 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 8은 도 7에 이어지는 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 9는 도 8에 이어지는 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 10은 도 9에 이어지는 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 11은 본 발명의 다른 EL 표시 장치의 주요부 확대 단면도.
도 12의 (a)~(c)는 본 발명의 전자 기기를 나타내는 사시도.
도 13은 규소 화합물막의 막두께 의존성을 나타내는 그래프.
부호의 설명
1 EL 표시 장치(전기 광학 장치), 23 화소 전극(제1 전극),
30 가스 배리어층, 50 음극(제2 전극), 60 발광층(기능층),
200 기체, 201 포위 부재, 204 보호층, 205 완충층,
206 표면 보호층

Claims (13)

  1. 기판 상에 제1 전극과,
    상기 제1 전극의 상방에 설치된, 적어도 일층의 기능층을 포함하는 소자층을 포함하는, 복수의 소자 영역과,
    상기 소자층의 상방에 형성된 제2 전극과,
    상기 복수의 소자 영역 중, 상기 기체의 외주부에 가장 근접하는 소자 영역에 포함되는 소자층의 상기 외주측의 측부를 덮는, 상기 기체 상에 설치된 포위 부재와,
    상기 제2 전극을 덮는 가스 배리어층을 포함하며,
    상기 포위 부재의 상기 외주측의 측부는 상기 제2 전극에 의해 덮혀지며,
    상기 가스 배리어층이 상기 기체와 접하고 있는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소자층은 상기 제1 전극 또는 상기 제2 전극으로부터 공급되는 캐리어가 상기 소자층을 통과함으로써 기능을 발현하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스 배리어층은 무기 화합물인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스 배리어층은 규소 화합물인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 전극의 적어도 가스 배리어층과 접하는 면측이 무기 산화물로 되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 포위 부재의 외측부를 형성하는 면의, 기체 표면과의 사이에서 이루는 각도가 110도 이상인 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전기 광학 장치가 액티브 매트릭스형인 전기 광학 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스 배리어층은 제2 전극측의 산소 농도가 외측의 산소 농도보다 낮은 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스 배리어층 위에 이것을 덮어 보호층이 설치되는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 보호층은 그 표면측에 표면 보호층을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 가스 배리어층 측에, 그 가스 배리어층에 밀착하고, 또한 기계적 충격에 대해서 완충 기능을 갖는 완충층을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 완충층은 실란 커플링제 또는 알콕시실란을 함유하는 것을 특징으로 하는 전기 광학 장치.
  13. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항 기재의 전기 광학 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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