JP4741286B2 - 半導体装置及びその作製方法 - Google Patents

Description

本発明は、一対の電極間に発光層を有する発光素子、及びその発光素子を含む発光装置およびその作製方法に関する。

近年、ディスプレイ等に利用されている発光素子の多くは、一対の電極間に発光層が挟まれた構造を有する。このような発光素子では、一方の電極から注入された電子と他方の電極から注入された正孔とが再結合することによって形成された励起子が、基底状態に戻るときに発光する。

発光層の形成方法として、インクジェット法や塗布法がある。これらは、発光層を形成する為の材料を溶かした溶液を、インクジェット装置またはスピンコート装置等を用いて塗布した後、乾燥させて形成するものである。

このように、インクジェット法や塗布法を用いる場合、被処理物のぬれ性が低いと上手く塗布できず、素子の不良の一因となる。

その為、例えば、特許文献１では、濡れ性可変層が形成され、所定の親水性パターンを有する印刷板を用いて形成することで、良好な有機ＥＬ層を形成するエレクトロルミネッセント素子の製造方法について開示している。

しかし、特許文献１のような方法では、濡れ性可変層を形成するための材料の調整等の手間が掛かる。

特開２００３−５９６５５号公報

本発明は、湿式法を用いた作製がし易い発光素子について提供することを課題とする。

本発明の一は、第１の電極の上に、有機層と、発光層と、第２の電極とが順に形成された発光素子である。ここで、有機層は、湿式法によって形成された層である。また、有機層と接する第１の電極は、酸化チタンを含み、可視光を透過できる電極である。

本発明の一は、第１の電極の上に、有機層と、発光層と、第２の電極とが順に形成された発光素子である。ここで、有機層は、湿式法によって形成された層である。また、有機層と接する第１の電極は、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物から成る。

本発明の一は、トランジスタと、発光素子とを含む発光装置である。発光素子は、 第１の電極の上に、有機層と、発光層と、第２の電極とが順に形成されたものであり、配線を介してトランジスタと発光素子とは電気的に接続している。ここで、配線は、アルミニウムと、炭素と、チタンとを含む。また、有機層は、湿式法によって形成された層である。そして、有機層と接する第１の電極は、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物から成る。

本発明によって、湿式法を用いて形成した層の不具合に起因した素子不良の少ない発光素子を得ることができる。また、配線と発光素子の電極とがオーミック接触し易く、さらに湿式法を用いて形成した層の不具合に起因した発光素子の不良の少ない発光装置を得ることができる。

以下、本発明の一態様について説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の発光装置の一態様について図１を用いて説明する。

基板１００上にトランジスタ１０１等を作製する。ここで、基板１００について特に限定はなく、ガラス基板、石英基板等の他、プラスチック基板等の可撓性を有する基板などを用いることができる。また、図１に記載のトランジスタ１０１は半導体層１２１の上にゲート絶縁層１２２とゲート電極１２３とが順に形成されたトップゲート型のものであるが、トランジスタの構造について特に限定はなくトップゲート型の他、ボトムゲート型であってもよい。なお、トランジスタの他、容量素子等の素子を作製してもよい。また、トランジスタ１０１を構成する半導体層は、結晶成分を含む層、非結晶成分を含む層の他
、セミアモルファスの層等でもよい。

なお、セミアモルファスな半導体とは、次のようなものである。非晶質と結晶構造（単結晶、多結晶を含む）の中間的な構造を有し、自由エネルギー的に安定な第３の状態を有する半導体であって、短距離秩序を持ち格子歪みを有する結晶質な領域を含んでいるものである。また少なくとも膜中の一部の領域には、０．５〜２０ｎｍの結晶粒を含んでいる。ラマンスペクトルが５２０ｃｍ^-1よりも低波数側にシフトしている。Ｘ線回折ではＳｉ結晶格子に由来するとされる（１１１）、（２２０）の回折ピークが観測される。未結合手（ダングリングボンド）を終端させる為に水素またはハロゲンを少なくとも１原子％またはそれ以上含ませている。所謂微結晶半導体（マイクロクリスタル半導体）とも言われている。珪化物気体をグロー放電分解（プラズマＣＶＤ）して形成する。珪化物気体としては、ＳｉＨ₄、その他にもＳｉ₂Ｈ₆、ＳｉＨ₂Ｃｌ₂、ＳｉＨＣｌ₃、ＳｉＣｌ₄、ＳｉＦ₄などを用いることが可。この珪化物気体をＨ₂、又は、Ｈ₂とＨｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎｅから選ばれた一種または複数種の希ガス元素で希釈しても良い。希釈率は２〜１０００倍の範囲。圧力は概略０．１Ｐａ〜１３３Ｐａの範囲、電源周波数は１ＭＨｚ〜１２０ＭＨｚ、好ましくは１３ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ。基板加熱温度は３００℃以下でよく、好ましくは１００〜２５０℃。膜中の不純物元素として、酸素、窒素、炭素などの大気成分の不純物は１×１０²⁰／ｃｍ³以下とすることが望ましく、特に、酸素濃度は５×１０¹⁹／ｃｍ³以下、好ましくは１×１０¹⁹／ｃｍ³以下とする。なお、セミアモルファスなものを有する半導体を用いたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）の移動度はおよそ１〜１０ｃｍ²／Ｖｓｅｃとなる。

次にトランジスタ１０１を覆う層間絶縁層１０２を形成した後、層間絶縁層１０２を貫通してトランジスタ１０１の高濃度不純物領域１２１ａ、１２１ｂ（ドレイン若しくはソースとして機能する）に至るコンタクトホールを形成する。ここで、層間絶縁層１０２について特に限定はなく、酸化珪素、窒化珪素等の無機物から成る層であってもよいし、またはシリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成され、アルキル基等の有機基を含むシロキサン物質、アクリル、ポリイミド等の有機物から成る層であってもよい。また、無機物から成る層と有機物から成る層の両方を含む層であってもよい。

次に、層間絶縁層１０２に設けられたコンタクトホールを通ってトランジスタ１０１と接続する配線１０３を層間絶縁層１０２上に形成する。ここで、配線１０３について特に限定はないが、アルミニウムや銅等の低抵抗な物質を材料として形成されたものであることが好ましい。また、特に、炭素とチタン（Ｔｉ）のいずれか一または両方を含むアルミニウムであることが好ましい。このように標準電極電位が大きい材料を用いて配線１０３を形成することで、配線１０３と、後の工程で形成する電極１０５とのオーミック接触が取り易くなる。ここで、チタン（Ｔｉ）はアルミニウムの中に０．１〜５ｗｔ％の割合で含まれていることが好ましい。また、炭素はアルミニウムの中に１〜５ｗｔ％の割合で含まれていることが好ましい。

次に、配線１０３に至るコンタクトホールを有する層間絶縁層１０４を形成する。層間絶縁層１０４について特に限定はなく、酸化珪素、窒化珪素等の無機物から成る層であってもよいし、またはシロキサンからなる層、または、アクリル、ポリイミド等の有機物から成る層であってもよい。また、無機物から成る層と有機物から成る層の両方を含む層であってもよい。

次に、層間絶縁層１０４に設けられたコンタクトホールを通って配線１０３と接続する電極１０５を、層間絶縁層１０４上に形成する。ここで、電極１０５について特に限定はないが、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）の他、酸化チタンを含む酸化インジウム等を用いて形成することが好ましい。また、酸化チタンの含有量は１〜２０ｗｔ％であることが好ましく、２〜１０ｗｔ％であることがより好ましい。また、酸化チタンに加えて、さらに酸化珪素を含む、インジウム錫酸化物若しくは酸化インジウムであることが好ましい。ここで、酸化珪素の含有量は３〜６ｗｔ％であることが好ましく、５ｗｔ％であることがより好ましい。また、酸化インジウムにおいては、さらに２〜２０％の酸化亜鉛を含んでいてもよい。このように、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物若しくは酸化チタンを含む酸化インジウム用いて形成した電極１０５にＵＶ照射することで、電極１０５の表面の親水性が高まる。

次に電極１０５の一部が露出するように開口部が設けられた隔壁層１１０を形成する。隔壁層１１０について特に限定はないが、エッジ部において、曲率半径が連続的に変化する形状であることが好ましい。また隔壁層１１０は、アクリルやレジスト等の有機物の他、シロキサン、酸化珪素等の無機物を用いて形成することができる。なお隔壁層１１０は、無機膜と有機膜のいずれか一で形成されたものでもよいし、または両方を用いて形成されたものでもよい。

次に電極１０５上にＵＶ照射し、電極１０５の表面の親水性を高めた後、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液）等の正孔輸送性を有する高分子材料を含む溶液をスピンコート法によって電極１０５上に塗布する。ここで、電極１０５の上は、親水性であるため、溶液が撥することなく電極面全体に、良好に塗布できる。塗布後、乾燥させて、有機層１０６を形成する。なお、高分子材料について特に限定はなく、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液と異なる材料を用いて形成することができるが、正孔輸送性を有する材料であることが好ましく、より好ましくは、１０^-6ｃｍ²／Ｖｓ以上の正孔移動度を有する材料である。また、高分子の他、低分子材料を含む溶液を用いて有機層１０６を形成してもよい。このように、有機層１０６を設けることで、発光が電極１０５に起因して消光することを防ぐことが出来る。なお、有機層１０６の形成法について特に限定はなく、スピンコート法の他、液体が供給されるタイミングおよび位置等を制御することによってパターン形成可能なインクジェット法などの描画手段を用いた湿式法によっても形成してもよい。

次に、有機層１０６の上に、発光層１０７を形成する。発光層１０７について特に限定はなく、発光物質を含むものであればよい。また、発光層１０７は、低分子若しくは高分子のいずれの材料から成るものであってもよい。低分子の材料としては、例えば、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）等のアントラセン誘導体、または４，４’−ビス（Ｎ−カルバゾリル）ビフェニル（略称：ＣＢＰ）等のカルバゾール誘導体の他、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ピリジナト］亜鉛（略称：Ｚｎｐｐ₂）、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：ＺｎＢＯＸ）等の金属錯体等を用いることができる。また、低分子の材料と共に発光層１０７に含まれる発光物質についても特に限定はなく、例えば、赤色系の発光を得たいときには、４−ジシアノメチレン−２−イソプロピル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＩ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔｅｒｔ−ブチル−６−［２−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴＢ）やペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス［２−（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジン−９−イル）エテニル］ベンゼン等、６００ｎｍから６８０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また緑色系の発光を得たいときは、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６やクマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）等、５００ｎｍから５５０ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また、青色系の発光を得たいときは、２−ｔｅｒｔ−ブチル−９，１０−ジ（２−ナフチル）アントラセン（略称：ｔ−ＢｕＤＮＡ）９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−ガリウム（ＢＧａｑ）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（ＢＡｌｑ）等、４２０ｎｍから５００ｎｍに発光スペクトルのピークを有する発光を呈する物質を用いることができる。また、高分子の材料としては、例えば、ポリパラフェニルビニレン誘導体の他、ポリアルキルチオフェン誘導体、ポリジアルキルフルオレン誘導体とポリパラフェニレン誘導体等を用いることができる。

次に、発光層１０７の上に、電極１０８を形成する。電極１０８について特に限定はなく、アルミニウムや銀、金等の他、インジウム錫酸化物等を用いることができる。また、先に記載したチタン酸化物を含むインジウム錫酸化物若しくは酸化インジウム等を用いてもよい。

また、発光層１０７と電極１０８との間には必要に応じて電子輸送層、電子注入層等を設けてもよい。電子輸送層を設けることで、電極１０８に起因して発光が消光することを防ぐことができる。また、電子注入層を設けることで、電極１０８から発光層１０７への電子の注入を容易になる。ここで、電子輸送層を形成する材料について特に限定はなく、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ₃）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ₃）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ₂）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等を用いてもよい。この他、ビス［２−（２
−ヒドロキシフェニル）−ベンゾオキサゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＯＸ）₂、ビス［２−（２−ヒドロキシフェニル）−ベンゾチアゾラト］亜鉛（略称：Ｚｎ（ＢＴＺ）₂）などのオキサゾール系、チアゾール系配位子を有する金属錯体等を用いてもよい。また、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（略称：ＰＢＤ）や、１，３−ビス［５−（ｐ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル］ベンゼン（略称：ＯＸＤ−７）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ＴＡＺ）、３−（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−（４−エチルフェニル）−５−（４−ビフェニリル）−１，２，４−トリアゾール（略称：ｐ−ＥｔＴＡＺ）、バソフェナントロリン（略称：ＢＰｈｅｎ）、バソキュプロイン（略称：ＢＣＰ）等を用いてもよい。また、電子注入層についても特に限定はなく、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物を用いて形成されたものを用いることができる。この他、Ａｌｑ₃または４，４−ビス（５−メチルベンズオキサゾル−２−イル）スチルベン（ＢｚＯｓ）等のように電子輸送性の高い物質と、マグネシウムまたはリチウ
ム等のようにアルカリ金属又はアルカリ土類金属とを混合したものも、用いることができる。

以上のようにして、電極１０５と電極１０８との間に発光層１０７を有する発光素子１０９を含む発光装置を作製することができる。なお、電極１０５と電極１０８は、いずれか一若しくは両方が可視光を透過できる材料で形成されていることが好ましい。例えば電極１０５のみが可視光を透過できる材料で形成されているときは、発光層１０７における発光は、図１の白抜きの矢印で表されるように、電極１０５を通って出射する。また、電極１０８のみが可視光を透過できる材料で形成されているときは、発光層１０７における発光は、図２（Ａ）の白抜きの矢印で表されるように、電極１０８を通って出射する。また、電極１０５、１０８がいずれも可視光を透過できる材料で形成されているときは、発光層１０７における発光は、図２（Ｂ）の白抜きの矢印で表されるように、電極１０５、１０８のそれぞれを通って出射する。

以上に説明した本発明の発光装置は、電極１０５と電極１０８との間に流れた電流によって励起された発光物質が基底状態に戻る時に発光するものである。そして、以上に説明した本発明の発光装置は、高分子材料から成る層を良好に形成できるものである。また、配線１０３と、発光素子１０９の電極１０５との間のオーミック接触が取り易く、トランジスタ１０１からの電流供給を良好に行えるものである。

なお、本形態では、発光装置について説明したが、電極１０５迄形成された半導体装置（ＴＦＴアレイ基板）の上に液晶材料を塗布または滴下した後、対向電極が形成された基板と貼り合わせて液晶装置を作製してもよい。この場合も、電極１０５が親水性が高まっている為、液晶材料を良好に塗布または滴下できる。つまり、電極１０５迄形成された半導体装置は、発光装置や液晶装置を作製する為に用いられる半導体装置として有効である。

（実施の形態２）

本形態では、ボトムゲート型のトランジスタ２０１を含む本発明の発光装置について図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。

図３（Ａ）において、基板２００上には、ゲート電極２２１が形成されており、さらにゲート電極２２１を覆うゲート絶縁層２２２が形成されている。ゲート電極２２１とゲート絶縁層２２２とが重畳した部分の上にはさらに半導体層２２３が形成されている。そして、半導体層２２３のうち、チャネル形成領域を除いた領域上にはＮ型半導体層２２４が形成されている。

このように、ゲート電極２２１とゲート絶縁層２２２と半導体層２２３とＮ型半導体層２２４とから成るボトムゲート型トランジスタ２０１と、配線２０２とは、Ｎ型半導体層２２４と配線２０２が接触することによって電気的に接続している。

なお、実施の形態１に記載の半導体層１２１と同様に、半導体層２２４について特に限定はなく、結晶成分を含む層、非結晶性成分を含む層の他、セミアモルファスの層等でもよい。また、Ｎ型半導体層２２４は、燐やヒ素等のＮ型の不純物が含まれている層である。

また、配線２０２について特に限定はないが、アルミニウムや銅等の低抵抗な物質を材料として形成されたものであることが好ましい。また、特に、炭素とチタン（Ｔｉ）のいずれか一または両方を含むアルミニウムであることが好ましい。このように標準電極電位が大きい材料を用いて配線２０２を形成することで、配線２０２と、後の工程で形成する電極２０４とのオーミック接触が取り易くなる。ここで、チタン（Ｔｉ）は配線２０２の中にアルミニウムに対し０．１〜５ｗｔ％の割合で含まれていることが好ましい。また、炭素は配線２０２の中にアルミニウムに対し１〜５ｗｔ％の割合で含まれていることが好ましい。

配線２０２は、配線２０２に至るコンタクトホールを設けた層間絶縁層２０３によって覆われている。そして、コンタクトホールを介して電極２０４は配線２０２と電気的に接続している。

ここで、電極２０４について特に限定はないが、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）の他、酸化チタンを含む酸化インジウム等を用いて形成されていることが好ましい。また、酸化チタンの含有量は１〜２０ｗｔ％であることが好ましく、２〜１０ｗｔ％であることがより好ましい。また、酸化チタンに加えて、さらに酸化珪素を含む、インジウム錫酸化物若しくは酸化インジウムであることが好ましい。ここで、酸化珪素の含有量は３〜６ｗｔ％であることが好ましく、５ｗｔ％であることがより好ましい。また、酸化インジウムにおいては、さらに２〜２０％の割合で酸化亜鉛を含んでいてもよい。この
ように、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物若しくは酸化インジウム用いて形成した電極２０４にＵＶ照射することで、電極２０４の表面の親水性を高めることができる。

電極２０４の上には、有機層２０５を有する。有機層２０５について特に限定はないが、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液）等の高分子材料を用いて形成された層であることが好ましい。これによって、電極２０４表面に凹凸を有する場合でも、その凹凸が緩和され、電極間ショート等に起因した素子不良が生じにくくなる。なお有機層２０５の形成方法について特に限定はなく、スピンコート法の他、液体が供給されるタイミングおよび位置等を制御することによってパターン形成可能なインクジェット法などの描画手段等を用いた湿式法によって
塗布した後、乾燥させ、形成することが出来る。ここで、有機層２０５は、本形態の電極２０４のような、表面の親水性が高まった電極上に形成することが好ましい。これによって、湿式法を用いてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ水溶液等が電極２０４で撥することなく、良好に塗布することができる。

そして有機層２０５の上には発光層２０６を有する。発光層２０６は、実施の形態１に記載の発光層１０７と同様である。また、発光層２０６の上には、電極２０７を有する。電極２０７は実施の形態１に記載の電極１０８と同様である。

以上に説明したような、電極２０４と電極２０７との間に発光層２０６を有する発光素子２０８を含む発光装置において、電極２０４と電極２０７は、いずれか一若しくは両方が可視光を透過できる材料で形成されていることが好ましい。

また、以上に説明した本発明の発光装置は、電極２０４と電極２０７との間に流れた電流によって励起された発光物質が基底状態に戻る時に発光するものである。そして、以上に説明した本発明の発光装置は、高分子材料から成る層を良好に形成できるものである。また、配線２０２と、発光素子２０８の電極２０４との間のオーミック接触が取り易く、トランジスタ２０１からの電流供給を良好に行えるものである。

なお、トランジスタは、図３（Ａ）のようなチャネルエッチ型のトランジスタ２０１の他、図３（Ｂ）に示すようなチャネル保護型のトランジスタ３０１であってもよい。図３（Ｂ）においてトランジスタ３０１は、基板３００上に設けられており、ゲート電極３２１とゲート絶縁層３２２と半導体層３２３とが重畳部において、半導体層３２３と接するように設けられた保護層３２５を有する。このようなトランジスタにおいて、半導体層３２３のうち、保護層３２５と重畳した部分には、チャネル領域が形成される。また、半導体層３２３のうち、保護層３２５と積層している領域と異なる領域上には、Ｎ型半導体層
３２４が形成されている。

そして、Ｎ型半導体層３２４は配線３０２と積層し、電気的に接続している。また、配線３０２は、コンタクトホールが設けられた層間絶縁層３０３によって覆われている。そして、コンタクトホールを通って電極３０４は配線３０２に至り、接続している。電極３０４上には有機層３０５、発光層３０６、電極３０７が順に積層されており、電極３０４と電極３０７との間に発光層３０６を有する発光素子３０９を形成している。

なお、配線３０２、電極３０４、有機層３０５、発光層３０６、電極３０７は、それぞれ先に述べた、配線２０２、電極２０４、有機層２０５、発光層２０６、電極２０７と同様である。

（実施の形態３）
本形態では、実施の形態１で説明したような発光装置であって、表示機能を有する発光装置の回路構成および駆動方法について図３〜６を用いて説明する。

図４は本発明を適用した発光装置を上面からみた模式図である。図４において、基板６５００上には、画素部６５１１と、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とが設けられている。ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６５１４とは、それぞれ、配線群を介して、外部入力端子であるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６５０３と接続している。そして、ソース信号線駆動回路６５１２と、書込用ゲート信号線駆動回路６５１３と、消去用ゲート信号線駆動回路６
５１４とは、それぞれ、ＦＰＣ６５０３からビデオ信号、クロック信号、スタート信号、リセット信号等を受け取る。またＦＰＣ６５０３にはプリント配線基盤（ＰＷＢ）６５０４が取り付けられている。なお、駆動回路部は、上記のように必ずしも画素部６５１１と同一基板上に設けられている必要はなく、例えば、配線パターンが形成されたＦＰＣ上にＩＣチップを実装した駆動回路（ＴＣＰ）等を利用し、基板外部に設けられていてもよい。

画素部６５１１には、列方向に延びた複数のソース信号線が行方向に並んで配列している。また、電流供給線が行方向に並んで配列している。また、画素部６５１１には、行方向に延びた複数のゲート信号線が列方向に並んで配列している。また画素部６５１１には、発光素子を含む一組の回路が複数配列している。

図５は、一画素を動作するための回路を表した図である。図５に示す回路には、第１のトランジスタ９０１と第２のトランジスタ９０２と発光素子９０３とが含まれている。

第１のトランジスタ９０１と、第２のトランジスタ９０２とは、それぞれ、ゲート電極と、ドレイン領域と、ソース領域とを含む三端子の素子であり、ドレイン領域とソース領域の間にチャネル領域を有する。ここで、ソース領域とドレイン領域とは、トランジスタの構造や動作条件等によって変わるため、いずれがソース領域またはドレイン領域であるかを限定することが困難である。そこで、本形態においては、ソースまたはドレインとして機能する領域を、それぞれトランジスタの第１電極、トランジスタの第２電極と表記する。

ゲート信号線９１１と、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とはスイッチ９１８によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ゲート信号線９１１と、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とはスイッチ９１９によって電気的に接続または非接続の状態になるように設けられている。また、ソース信号線９１２は、スイッチ９２０によってソース信号線駆動回路９１５または電源９１６のいずれかに電気的に接続するように設けられている。そして、第１のトランジスタ９０１のゲートはゲート信号線９１１に電気的に接続している。また、第１のトランジスタの第１電極はソース信号線９
１２に電気的に接続し、第２電極は第２のトランジスタ９０２のゲート電極と電気的に接続している。第２のトランジスタ９０２の第１電極は電流供給線９１７と電気的に接続し、第２電極は発光素子９０３に含まれる一の電極と電気的に接続している。なお、スイッチ９１８は、書込用ゲート信号線駆動回路９１３に含まれていてもよい。またスイッチ９１９についても消去用ゲート信号線駆動回路９１４の中に含まれていてもよい。また、スイッチ９２０についてもソース信号線駆動回路９１５の中に含まれていてもよい。

また画素部におけるトランジスタや発光素子等の配置について特に限定はないが、例えば図６の上面図に表すように配置することができる。図６において、第１のトランジスタ１００１の第１電極はソース信号線１００４に接続し、第２の電極は第２のトランジスタ１００２のゲート電極に接続している。また第２トランジスタの第１電極は電流供給線１００５に接続し、第２電極は発光素子の電極１００６に接続している。ゲート信号線１００３の一部は第１のトランジスタ１００１のゲート電極として機能する。

次に、駆動方法について説明する。図７は時間経過に伴ったフレームの動作について説明する図である。図７において、横方向は時間経過を表し、縦方向はゲート信号線の走査段数を表している。

本発明の発光装置を用いて画像表示を行うとき、表示期間においては、画面の書き換え動作と表示動作とが繰り返し行われる。この書き換え回数について特に限定はないが、画像をみる人がちらつき（フリッカ）を感じないように少なくとも１秒間に６０回程度とすることが好ましい。ここで、一画面（１フレーム）の書き換え動作と表示動作を行う期間を１フレーム期間という。

１フレームは、図７に示すように、書き込み期間５０１ａ、５０２ａ、５０３ａ、５０４ａと保持期間５０１ｂ、５０２ｂ、５０３ｂ、５０４ｂとを含む４つのサブフレーム５０１、５０２、５０３、５０４に時分割されている。発光するための信号を与えられた発光素子は、保持期間において発光状態となっている。各々のサブフレームにおける保持期間の長さの比は、第１のサブフレーム５０１：第２のサブフレーム５０２：第３のサブフレーム５０３：第４のサブフレーム５０４＝２³：２²：２¹：２⁰＝８：４：２：１となっている。これによって４ビット階調を表現することができる。但し、ビット数及び階調数はここに記すものに限定されず、例えば８つのサブフレームを設け８ビット調を行えるようにしてもよい。

１フレームにおける動作について説明する。まず、サブフレーム５０１において、１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。従って、行によって書き込み期間の開始時間が異なる。書き込み期間５０１ａが終了した行から順に保持期間５０１ｂへと移る。当該保持期間において、発光するための信号を与えられている発光素子は発光状態となっている。また、保持期間５０１ｂが終了した行から順に次のサブフレーム５０２へ移り、サブフレーム５０１の場合と同様に１行目から最終行まで順に書き込み動作が行われる。サブフレーム５０４の保持期間５０４ｂ迄以上のような動作を繰り返し、サブフレーム５０４における動作を終了する。サブフレーム５０４における動作を終了したら次のフレームへ移る。このように、各サブフレームにおいて発光した時間の積算時間が、１フレームにおける各々の発光素子の発光時間となる。この発光時間を発光素子ごとに変えて一画素内で様々に組み合わせることによって、明度および色度の異なる様々な表示色を形成することができる。

サブフレーム５０４のように、最終行目までの書込が終了する前に、既に書込を終え、保持期間に移行した行における保持期間を強制的に終了させたいときは、保持期間５０４ｂの後に消去期間５０４ｃを設け、強制的に非発光の状態となるように制御することが好ましい。そして、強制的に非発光状態にした行については、一定期間、非発光の状態を保つ（この期間を非発光期間５０４ｄとする。）。そして、最終行目の書込期間が終了したら直ちに、一行目から順に次の（またはフレーム）の書込期間に移行する。これによって、サブフレーム５０４の書き込み期間と、その次のサブフレームの書き込み期間とが重畳
することを防ぐことができる。

なお、本形態では、サブフレーム５０１乃至５０４は保持期間の長いものから順に並んでいるが、必ずしも本実施例のような並びにする必要はなく、例えば保持期間の短いものから順に並べられていてもよいし、または保持期間の長いものと短いものとがランダムに並んでいてもよい。また、サブフレームは、さらに複数のフレームに分割されていてもよい。つまり、同じ映像信号を与えている期間、ゲート信号線の走査を複数回行ってもよい。

ここで、書込期間および消去期間における、図５で示す回路の動作について説明する。

まず書込期間における動作について説明する。書込期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１８を介して書込用ゲート信号線駆動回路９１３と電気的に接続し、消去用ゲート信号線駆動回路９１４とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介してソース信号線駆動回路と電気的に接続している。ここで、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に映像信号が入力される。なお、各列のソース信号線９１２から入力される映像信号は互いに独立したものである。ソース信号線９１２から入力された映像信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、発光素子９０３の発光または非発光が決まる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３が発光する。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることに
よって発光素子９０３が発光する。

次に消去期間における動作について説明する。消去期間において、ｎ行目（ｎは自然数）のゲート信号線９１１は、スイッチ９１９を介して消去用ゲート信号線駆動回路９１４と電気的に接続し、書込用ゲート信号線駆動回路９１３とは非接続である。また、ソース信号線９１２はスイッチ９２０を介して電源９１６と電気的に接続している。ここで、ｎ行目のゲート信号線９１１に接続した第１のトランジスタ９０１のゲートに信号が入力され、第１のトランジスタ９０１はオンとなる。そして、この時、１列目から最終列目迄のソース信号線に同時に消去信号が入力される。ソース信号線９１２から入力された消去信号は、各々のソース信号線に接続した第１のトランジスタ９０１を介して第２のトランジスタ９０２のゲート電極に入力される。この時第２のトランジスタ９０２に入力された信号によって、電流供給線９１７から発光素子９０３への電流の供給が阻止される。そして、発光素子９０３は強制的に非発光となる。例えば、第２のトランジスタ９０２がＰチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＨｉｇｈ Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。一方、第２のトランジスタ９０２がＮチャネル型である場合は、第２のトランジスタ９０２のゲート電極にＬｏｗ
Ｌｅｖｅｌの信号が入力されることによって発光素子９０３は非発光となる。

なお、消去期間では、ｎ行目（ｎは自然数）については、以上に説明したような動作によって消去する為の信号を入力する。しかし、前述のように、ｎ行目が消去期間であると共に、他の行（ｍ行目（ｍは自然数）とする。）については書込期間となる場合がある。このような場合、同じ列のソース信号線を利用してｎ行目には消去の為の信号を、ｍ行目には書込の為の信号を入力する必要があるため、以下に説明するような動作させることが好ましい。

先に説明した消去期間における動作によって、ｎ行目の発光素子９０３が非発光となった後、直ちに、ゲート信号線９１１と消去用ゲート信号線駆動回路９１４とを非接続の状態とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線９１２とソース信号線駆動回路９１５と接続させる。そして、ソース信号線とソース信号線駆動回路９１５とを接続させる共に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３とを接続させる。そして、書込用ゲート信号線駆動回路９１３からｍ行目の信号線に選択的に信号が入力され、第１のトランジスタがオンすると共に、ソース信号線駆動回路９１５からは、１列目から最終列目迄のソース信号線に書込の為の信号が入力される。この信号によって、ｍ行目の発光素子は、発光または非発光となる。

以上のようにしてｍ行目について書込期間を終えたら、直ちに、ｎ＋１行目の消去期間に移行する。その為に、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、スイッチ９２０を切り替えてソース信号線を電源９１６と接続する。また、ゲート信号線９１１と書込用ゲート信号線駆動回路９１３を非接続とすると共に、ゲート信号線９１１については、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と接続状態にする。そして、消去用ゲート信号線駆動回路９１４からｎ＋１行目のゲート信号線に選択的に信号を入力して第１のトランジスタに信号をオンする共に、電源９１６から消去信号が入力される。このようにして、ｎ＋１行目の消去期間を終えたら、直ちに、ｍ＋１行目の書込期間に移行する。以下、同様に、消去期間と書込期間とを繰り返し、最終行目の消去期間まで動作させればよい。

なお、本形態では、ｎ行目の消去期間とｎ＋１行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設ける態様について説明したが、これに限らず、ｎ−１行目の消去期間とｎ行目の消去期間との間にｍ行目の書込期間を設けてもよい。

また、本形態では、サブフレーム５０４のように非発光期間５０４ｄを設けるときおいて、消去用ゲート信号線駆動回路９１４と或る一のゲート信号線とを非接続状態にすると共に、書込用ゲート信号線駆動回路９１３と他のゲート信号線とを接続状態にする動作を繰り返している。このような動作は、特に非発光期間を設けないフレームにおいて行っても構わない。

（実施の形態４）
本発明の発光装置を実装することによって、良好な表示を行うことができる電子機器、または長期間に渡って良好に照明することができる電化製品を得ることができる。

本発明を適用した発光装置を実装した電子機器の一実施例を図８に示す。

図８（Ａ）は、本発明を適用して作製したノート型のパーソナルコンピュータであり、本体５５２１、筐体５５２２、表示部５５２３、キーボード５５２４などによって構成さ
れている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでパーソナルコンピュータを完成できる。

図８（Ｂ）は、本発明を適用して作製した携帯電話であり、本体５５５２には表示部５５５１と、音声出力部５５５４、音声入力部５５５５、操作スイッチ５５５６、５５５７、アンテナ５５５３等によって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことで携帯電話を完成できる。

図８（Ｃ）は、本発明を適用して作製したテレビ受像機であり、表示部５５３１、筐体５５３２、スピーカー５５３３などによって構成されている。本発明の発光素子を有する発光装置を表示部として組み込むことでテレビ受像機を完成できる。

以上のように本発明の発光装置は、各種電子機器の表示部として用いるのに非常に適している。

なお、本形態では、ノート型のパーソナルコンピュータ等について述べているが、この他にカーナビゲイション装置、或いは照明機器等に本発明の発光素子を有する発光装置を実装しても構わない。

本発明の発光素子、発光装置について説明する図。 本発明の発光素子、発光装置について説明する図。 本発明の発光素子、発光装置について説明する図。 本発明の発光装置について説明する図。 本発明の発光装置に含まれる回路について説明する図。 本発明の発光装置の上面図。 本発明を適用した発光装置のフレーム動作について説明する図。 本発明を適用した電子機器の図。

Claims (6)

1. トランジスタと、
   前記トランジスタに電気的に接続された配線と、
   前記配線に電気的に接続された第１の電極と、
   前記第１の電極上に設けられた液晶材料と、
   前記液晶材料上に設けられた第２の電極と、を有し、
   前記第１の電極の材料は酸化チタンを含有するインジウム錫酸化物であり、前記配線の材料はチタン及び炭素の双方を含有するアルミニウムであり、且つ、前記第１の電極と前記配線とは接触していることを特徴とする半導体装置。
2. トランジスタと、
   前記トランジスタに電気的に接続された配線と、
   前記配線に電気的に接続された第１の電極と、
   前記第１の電極上に設けられ、湿式法により形成された有機層と、
   前記有機層上に設けられた発光層と、
   前記発光層上に設けられた第２の電極と、を有し、
   前記第１の電極の材料は酸化チタンを含有するインジウム錫酸化物であり、前記配線の材料はチタン及び炭素の双方を含有するアルミニウムであり、且つ、前記第１の電極と前記配線とは接触していることを特徴とする半導体装置。
3. 請求項２において、
   前記第１の電極上には、前記第１の電極の一部が露出するように開口部が設けられた隔壁層が設けられており、
   前記有機層は前記隔壁層及び前記第１の電極を覆うように設けられており、
   前記発光層及び前記第２の電極は、前記隔壁層及び前記第１の電極と重なる位置に設けられており、
   前記隔壁層のエッジ部は曲率半径が連続的に変化する形状であることを特徴とする半導体装置。
4. トランジスタを形成し、
   前記トランジスタに電気的に接続される配線を形成し、
   前記配線に電気的に接続される第１の電極を形成し、
   前記第１の電極にＵＶ照射し、
   前記第１の電極上に液晶材料を塗布又は滴下し、
   前記液晶材料上に対向するように第２の電極を設け、
   前記第１の電極の材料は酸化チタンを含有するインジウム錫酸化物であり、前記配線の材料はチタン及び炭素の双方を含有するアルミニウムであり、且つ、前記第１の電極と前記配線とは接触していることを特徴とする半導体装置の作製方法。
5. トランジスタを形成し、
   前記トランジスタに電気的に接続される配線を形成し、
   前記配線に電気的に接続される第１の電極を形成し、
   前記第１の電極にＵＶ照射し、
   前記第１の電極上に湿式法により有機層を塗布し、
   前記有機層上に発光層を形成し、
   前記発光層上に第２の電極を形成し、
   前記第１の電極の材料は酸化チタンを含有するインジウム錫酸化物であり、前記配線の材料はチタン及び炭素の双方を含有するアルミニウムであり、且つ、前記第１の電極と前記配線とは接触していることを特徴とする半導体装置の作製方法。
6. 請求項５において、
   前記第１の電極を形成した後であって前記ＵＶ照射を行う前に、前記第１の電極上に、前記第１の電極の一部が露出するように開口部が設けられた隔壁層を形成し、
   前記有機層は、前記隔壁層及び前記第１の電極を覆うように形成され、
   前記発光層及び前記第２の電極は、前記隔壁層及び前記第１の電極と重なる位置に形成され、
   前記隔壁層のエッジ部は曲率半径が連続的に変化する形状であることを特徴とする半導体装置の作製方法。

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