JP4732080B2 - 発光素子 - Google Patents
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また、本発明は、電子キャリア濃度が1018/cm3未満の酸化物を用いた透明TFTを有し、電極の端部が順テーパーとなるよう配置された透明電極若しくは透明配線電極を有した発光素子を提供することも目的とする。(ここでいう電極の端部が順テーパーとは、電極の上端部から下地に向けて下ろした垂線よりも電極の下端部が長い向きにテーパーとなっていることをいう。)
なお、上記においては、透明酸化物膜をTFTのチャネル層を使用する場合に主眼をおいて説明したが、本発明はこのようにチャネル層に使用する場合に限定されるものではない。
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。
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。
活性層に関しては詳しく上記したようにIn−Ga−Zn−O系の半導体を用いる。
下部電極の下地となる平坦化膜にはゲート絶縁層の素材をそのまま用いることが可能である。
第一透明電極層、第二透明電極層、第三透明電極層、下部透明電極層、必要に応じて上部電極及び発光面側に位置する走査線(走査電極)、信号線は、InとGaとZnの内少なくとも1原子以上を含むように酸素流量等の堆積条件を調整した。電子キャリア濃度が1018/cm3以上となるようにもした。さらに、少なくとも一部が非晶質の酸化物にした。
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EL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。
上部電極は両面発光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。
発光面に位置しない走査電極線や信号電極線等の電極線としては、AlやCr、Wなどの金属やAl合金、WSi等のシリサイドなどが利用可能である。
以下にドレイン電極と下部電極を配線を介して接続し、有機ELを用いた場合の発光素子の作製例を説明する。
パルスレーザー蒸着法により、InGaO3(ZnO)4組成を有する多結晶焼結体をターゲットとして、ガラス基板上にIn−Ga−Zn−O系アモルファス酸化物半導体薄膜を酸素分圧は6Pa、室温で60nm堆積させる。
その後に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が、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。
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。
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。
KrFエキシマレーザーを用いたパルスレーザー蒸着法により、InGaO3(ZnO)4組成を有する多結晶焼結体をターゲットにして、ガラス基板(コーニング社製1737)上にIn−Ga−Zn−O系アモルファス酸化物半導体薄膜を堆積させた。
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と同様な方法で、複数の画素を有する発光素子を、本発明の一つである電極端部のテーパー形状をあえて形成しない方法で作成した。
701 半導体層(活性層)
702 第一透明電極
703 絶縁層
704 第二透明電極
705 駆動トランジスタ
706 保持容量
707 走査線
708 平坦化膜
709 下部透明電極
710 素子分離膜
711 有機層(有機EL層)
712 ホール輸送層
713 発光層
714 電子輸送層
715 上部電極
716 第三透明電極
717 カバーガラス
718 スイッチングトランジスタ
719 半導体層
720 第4透明電極
721 第5透明電極
722 第6透明電極
723 保護層
81 トランジスタ1
82 トランジスタ2
83 コンデンサー(保持容量)
84 有機層(有機EL層)
85 走査電極線
86 信号電極線
87 共通電極線
901 駆動トランジスタ
902 スイッチングトランジスタ
903 保持容量
904 共通電極線
905 走査線
906 信号線
Claims (11)
- ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、を有する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタで駆動する第1の電極と第2の電極とで挟まれた発光層と、保持容量と、スイッチングトランジスタと、を含む発光素子において、
前記薄膜トランジスタの活性層がInとGaとZnを含む非晶質の酸化物からなり、
前記非晶質酸化物は、電子キャリア濃度が10 18 /cm 3 未満であり、かつ電子数の増加とともに、電子移動度が大きくなる特性を有しており、
前記薄膜トランジスタは、ゲート電圧無印加時のドレイン・ソース端子間の電流が10マイクロアンペア未満であり、
前記ドレイン電極に前記発光層の一部が電気的に接続され、
少なくとも前記ソース、ドレイン及びゲート電極と、前記第1の電極と、前記第1の電極と前記ドレイン電極とを接続する電極と、前記保持容量と、前記スイッチングトランジスタのソース、ドレイン及びゲート電極と、が透明であることを特徴とする発光素子。 - 前記第2の電極も透明であることを特徴とする請求項1記載の発光素子。
- 信号線と前記ソース電極とを接続するソース接続線も透明であることを特徴とする請求項1又は2記載の発光素子。
- 走査線と前記ゲート電極とを接続するゲート接続線も透明であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の発光素子。
- 前記ソース、ドレイン及びゲート電極と、前記第2の電極及び前記第1の電極が、少なくともInとGaとZnの元素の内一つを含み、かつ電子キャリア濃度が1018/cm3以上であり、か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記載の発光素子。
- 前記保持容量と、前記スイッチングトランジスタのソース、ドレイン及びゲート電極が、少なくともInとGaとZnの元素の内一つを含み、かつ電子キャリア濃度が1018/cm3以上であり、か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4記載の発光素子。
- 前記ソース、ドレイン及びゲート電極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6のいずれか1項記載の発光素子。
- 前記第1の電極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7のいずれか1項記載の発光素子。
- 前記第2の電極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8のいずれか1項記載の発光素子。
- 前記保持容量の電極が透明導電性酸化物であることを特徴とする請求項6記載の発光素子。
- 前記発光層が有機EL素子であることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項記載の発光素子。
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