JP2007158304A - 発光装置、表示装置及びこれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板上に、
第1の電極と、
発光層と、
第2の電極と、
絶縁層と、
電界効果型トランジスタと、
をこの順で設ける。
【選択図】 図7
Description
従来、このような透明なアモルファス酸化物膜で、電子キャリア濃度が1018/cm3未満の膜を得ることはできていなかった。
該発光層を駆動する電界効果型トランジスタと、
を含む発光装置であって、
基板上に、
第1の電極と、
発光層と、
第2の電極と、
絶縁層と、
電界効果型トランジスタと、
がこの順で設けられていることを特徴とするものである。
該発光層を駆動する電界効果型トランジスタと、
を含む発光装置の形成方法であって、
基板上に第1の電極を形成する工程と、
発光層を形成する工程と、
第2の電極を形成する工程と、
絶縁層を形成する工程と、
電界効果型トランジスタを形成する工程とをこの順で行うことを特徴とするものである。
第1の電極と、
発光層と、
第2の電極と、
該発光層を駆動するための電界効果型トランジスタを有する層とを、
該基板側からこの順に備え、
且つ該第2の電極と該電界効果型トランジスタとの間には、絶縁領域が設けられていることを特徴とするものである。
該発光層を駆動する電界効果型トランジスタと、
を含む表示装置の形成方法であって、
基板上に第1の電極を形成する工程と、
発光層を形成する工程と、
第2の電極を形成する工程と、
絶縁層を形成する工程と、
電界効果型トランジスタを形成する工程とをこの順で行うことを特徴とするものである。
まず、本発明者らが作製することに成功した電子キャリア濃度が1018/cm3未満の透明アモルファス酸化物膜について詳述する。
結晶状態における組成がInGaO3(ZnO)m(mは6未満の自然数)で表される透明アモルファス酸化物薄膜は、mの値が6未満の場合は800℃以上の高温までアモルファス状態が安定に保たれる。しかし、mの値が大きくなるにつれInGaO3に対するZnOの比が増大し、ZnO組成に近づくにつれ結晶化しやすくなる。
In−Ga−Znのアモルファス酸化物を得るには、InGaO3(ZnO)m(mは6未満の自然数)を有する多結晶焼結体をターゲットとして、雰囲気ガスとして、アルゴンガスと酸素ガスを用いたスパッタ蒸着法で作成した。
一般的に発光素子にはガラス基板が用いられているが、本発明に用いる基板としては、基本的には平坦性があれば構わない。本発明で用いているTFTは低温で形成可能であるので、一般的にはアクティブマトリックスでは使用が困難であるプラスチック基板が使用可能である。これにより軽量で壊れにくい発光素子が得られるが、ある程度ならば曲げる事も可能になる。
本発明においては、電界効果型トランジスタの活性層に関しては詳しく上記した様にIn−Ga−Zn−O系の半導体を用いることが好ましい。この組成にMgなどを置換もしくは添加することが可能であるが、所望の特性すなわち電子キャリア濃度が1018/cm3未満であり、電子移動度が1cm2/(V・秒)超であれば構わない。
発光層が有機発光に代表される電流注入型のものの場合には、その構成により好ましい電極がある。例えば、下部透明電極に接続される発光層が陽極の場合には仕事関数の大きな透明電極であることが好ましい。例としては電子キャリア濃度が1018/cm3以上のITOや導電性ZnO、In−Zn−O、などが挙げられる。また、電子キャリア濃度が1018/cm3以上のIn−Ga−Zn−O系も利用可能である。この場合にはTFTの場合とは異なりキャリア濃度は多いほど、例えば1019/cm3以上が好ましい。
発光層としてはIn−Ga−Zn−O系のTFTで駆動できるものであれば限定されるものではないが、特に有機発光が好都合である。
ホール輸送層/発光層+電子輸送層(電子輸送機能を有する発光層の意味)
ホール輸送層/発光層/電子輸送層
ホール注入層/ホール輸送層/発光層/電子輸送層
ホール注入層/ホール輸送層/発光層/電子輸送層/電子注入層
などの複数層の構成となっている。この他電子障壁層や付着改善層なども挿入する場合がある。代表して、ホール輸送層302/発光層303/電子輸送層304を図3に記載したが、何ら限定するものではない。
上部電極は両面発光タイプ及びトップエミッションタイプかボトムエミッションタイプか、及び陰極や陽極かで好ましい材料が異なってくる。
以下に、有機発光を用いた場合の発光素子の作製例を説明する。
ガラス基板上にITOをスパッタリング法により350nm形成して下部電極とする。
次に抵抗蒸発法により4,4’−ビス[N,N−ジアミノ]−4”−フェニルートリフェニルアミンをホール注入層として55nm形成する。更にその上にホール輸送層である4,4’−ビス[N−(1−ナフチル)−N−フェニルアミノ]ビフェニル膜を20nm形成する。さらに発光層として4,4’−ビス(2,2−ジフェニルビニル膜を45nm、電子輸送層としてトリス(8−キノリノール)アルミニウム膜を25nm成膜し、全体で有機発光層とする。
最後に2元蒸着法によりAlとAgの合金を50nm、Alを50nm成膜して上部電極とする。この際にドレイン電極と下部電極をコンタクトホールを介して接合する。
ガラス基板上に前記有機層を有し、ソース、ドレイン電極が予めフォトリソグラフィー法とドライプロセス法により基体(基板)をパターニングする。そしてパターニングされた基体上に、スパッタ法により、InGaO3(ZnO)4組成を有する多結晶焼結体をターゲットとして、In−Ga−Zn−O系アモルファス酸化物半導体薄膜を形成する。この際圧力は0.6Pa、所望のArガス、酸素ガス雰囲気下、室温で40nm堆積させる。更にゲート絶縁膜としてSiNx膜を、ゲート電極としてAlとAgをスパッタ法によりそれぞれ150nm、150nm成膜する。上記一連のプロセスにおいてフォトリソグラフィー法とドライプロセス法より各々の層を所望のサイズに形成しておく。
雰囲気ガスとしてアルゴンガス、酸素ガス、を含んだ高周波スパッタ法により成膜する場合について説明する。
図5に示すトップゲート型MISFET素子を作製した。
図6に、室温下で測定したMISFET素子の電流−電圧特性を示す。
前記実施例1において、本発明の一つである透明電極を有する透光性基板上に直接発光部である有機層を形成しないで、透光性基板上に駆動トランジスタ部を先に形成し、その後、平坦化膜を用いず、発光部である有機層を形成し、発光素子を形成した。ON状態にしても、有機層は発光せず。少なくとも所望の動作は確認できなかった。これは、駆動トランジスタ形成時の凹凸約200nmにより、発光部に電気的リーク箇所があり、発光しなかったものと思われる。
前記実施例3において、本発明の一つである透光性基板上に直接無機発光部を形成しないで、透光性基板上に駆動トランジスタ部を先に形成し、その後、無機発光部を550℃の高温プロセスを用いながら形成し、発光素子を形成した。ON状態にしても、無機層は発光せず。少なくとも所望の動作は確認できなかった。これは、駆動トランジスタ形成後に、550℃という高温プロセスにより駆動トランジスタが破壊されてしまったものと思われる。
301 第1の電極
302 ホール輸送層
303 発光層
304 電子輸送層
305 有機層
306 絶縁層
307 半導体層
308 ゲート電極
309 駆動トランジスタ
310 保持容量
311 素子分離膜
312 第2の電極
41 トランジスタ1
42 トランジスタ2
43 コンデンサ(保持容量)
44 有機層(有機EL層)
45 走査電極線
46 信号電極線
47 共通電極線
701 基板
702 第1の電極
703 発光層
704 第2の電極
705 絶縁層又は絶縁領域
706 電界効果型トランジスタを含む層
801 基板
802 第1の電極
803 白色または青色発光層
804 第2の電極
805 絶縁層又は絶縁領域
806 ゲート電極
807 半導体層
808 ドレイン電極
809 ソース電極
810 駆動トランジスタ
811 カラーフィルタまたは色変換層
812 赤(R)領域
813 青(B)領域
814 緑(G)領域
815 白(W)領域
901 透光性基板
902 第1の電極
903 白色または青色発光層
904 第2の電極
905 絶縁層又は絶縁領域
906 ゲート電極
907 半導体層
908 ドレイン電極
909 ソース電極
910 駆動トランジスタ
911 カラーフィルタまたは色変換層
912 赤(R)領域
913 青(B)領域
914 緑(G)領域
915 白(W)領域
900 透光性基板
1001 封止層
1002 第1の電極
1003 白色または青色発光層
1004 第2の電極
1005 絶縁層又は絶縁領域
1006 ゲート電極
1007 半導体層
1008 ドレイン電極
1009 ソース電極
1010 駆動トランジスタ
1011 カラーフィルタまたは色変換層
1012 赤(R)領域
1013 青(B)領域
1014 緑(G)領域
1015 白(W)領域
Claims (16)
- 発光層と、
該発光層を駆動する電界効果型トランジスタと、
を含む発光装置であって、
基板上に、
第1の電極と、
発光層と、
第2の電極と、
絶縁層と、
電界効果型トランジスタと、
がこの順で設けられていることを特徴とする発光装置。 - 前記電界効果型トランジスタの活性層がInとGaとZnを含み、且つ電子キャリア濃度が1018/cm3未満であり、且つ少なくとも一部が非晶質の酸化物であることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 前記電界効果型トランジスタの活性層が有機材料であることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 前記第1の電極と、第2の電極の少なくとも一方が透明導電性酸化物であることを特徴とする請求項1から3記載の発光素子。
- 前記発光層が有機発光層であることを特徴とする請求項1から3記載の発光装置。
- 前記発光層が無機発光層であることを特徴とする請求項1から3記載の発光装置。
- 発光層と、
該発光層を駆動する電界効果型トランジスタと、
を含む発光装置の形成方法であって、
基板上に第1の電極を形成する工程と、
発光層を形成する工程と、
第2の電極を形成する工程と、
絶縁層を形成する工程と、
電界効果型トランジスタを形成する工程とをこの順で行うことを特徴とする発光装置の形成方法。 - 前記電界効果型トランジスタの形成温度が前記発光層の形成工程中の最高到達温度よりも100℃以上高くならないように形成することを特徴とする請求項7記載の発光装置の形成方法。
- 基板上に、
第1の電極と、
発光層と、
第2の電極と、
該発光層を駆動するための電界効果型トランジスタを有する層とを、
該基板側からこの順に備え、
且つ該第2の電極と該電界効果型トランジスタとの間には、絶縁領域が設けられていることを特徴とする表示装置。 - カラーフィルタもしくは色変換層をさらに設けていることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
- 前記電界効果型トランジスタのソース電極あるいはドレイン電極と、前記第2の電極とは、前記絶縁領域を介して電気的に接続されている請求項9から10に記載の表示装置。
- 前記電界効果型トランジスタの活性層は非晶質酸化物からなる請求項9から11に記載の表示装置。
- 前記発光層を駆動するための電界効果型トランジスタを有する層は、該トランジスタの活性層に電流を流すための保持容量を備えていることを特徴とする請求項9から12に記載の表示装置。
- 前記発光層が白色発光することを特徴とする請求項10から13に記載の表示装置。
- 発光層と、
該発光層を駆動する電界効果型トランジスタと、
を含む表示装置の形成方法であって、
基板上に第1の電極を形成する工程と、
発光層を形成する工程と、
第2の電極を形成する工程と、
絶縁層を形成する工程と、
電界効果型トランジスタを形成する工程とをこの順で行うことを特徴とする表示装置の形成方法。 - 前記電界効果型トランジスタの形成温度が前記発光層の形成工程中の最高到達温度よりも100℃以上高くならないように形成することを特徴とする請求項15記載の表示装置の形成方法。
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