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Description
前記基板上に第1方向に互いに平行に延在している複数の走査配線と、
前記基板面に平行であって前記第1方向に対して垂直な第2方向に互いに平行に延在している複数のデータ配線と、
前記走査配線と前記データ配線との各交点に対応して設けた少なくとも1つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続した画素電極と、
前記画素電極の上に設けた少なくとも1層の発光層と、
前記発光層の上に設けた共通電極と
を備え、
前記発光層は、第1半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構造の粒界に前記第1半導体物質とは異なる第2半導体物質が偏析しており、かつ前記第1半導体物質と前記第2半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導体構造を有することを特徴とする。
前記基板上に第1方向に互いに平行に延在している複数の走査配線と、
前記基板面に平行であって前記第1方向に対して垂直な第2方向に互いに平行に延在している複数のデータ配線と、
前記走査配線と前記データ配線との各交点に対応して設けた少なくとも1つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続した画素電極と、
前記基板に対して前記画素電極と同一面上に設けた共通電極と、
前記画素電極及び前記共通電極の上に設けた少なくとも1層の発光層と
を備え、
前記発光層は、第1半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構造の粒界に前記第1半導体物質とは異なる第2半導体物質が偏析しており、かつ前記第1半導体物質と前記第2半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導体構造を有することを特徴とする。
前記基板上に設けた共通電極と、
前記共通電極上に設けた絶縁層と、
前記絶縁層上に第1方向に互いに平行に延在している複数の走査配線と、
前記基板面に平行であって前記第1方向に直交する第2方向に平行に延在している複数のデータ配線と、
前記走査配線と前記データ配線との各交点に対応して設けた少なくとも1つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続した画素電極と、前記画素電極の上に設けた少なくとも1層の発光層と
を備え、
前記発光層は、第1半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構造の粒界に前記第1半導体物質とは異なる第2半導体物質が偏析しており、かつ前記第1半導体物質と前記第2半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導体構造を有することを特徴とする。
前記基板上に第1方向に互いに平行に延在している複数の走査配線と、
前記基板面に平行であって前記第1方向に対して垂直な第2方向に互いに平行に延在している複数のデータ配線と、
前記走査配線と前記データ配線との各交点に対応して設けた少なくとも1つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続した画素電極と、
前記画素電極の上に設けた少なくとも1層の発光層と、
前記発光層の上に設けた共通電極と
を備え、
前記発光層は、p型半導体の媒体の中にn型半導体粒子を分散させるか、又はn型半導体粒子の集合体の粒子間にp型半導体を偏析させて構成していることを特徴とする。
前記基板上に第1方向に互いに平行に延在している複数の走査配線と、
前記基板面に平行であって前記第1方向に対して垂直な第2方向に互いに平行に延在している複数のデータ配線と、
前記走査配線と前記データ配線との各交点に対応して設けた少なくとも1つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続した画素電極と、
前記基板に対して前記画素電極と同一面上に設けた共通電極と、
前記画素電極及び前記共通電極の上に設けた少なくとも1層の発光層と
を備え、
前記発光層は、p型半導体の媒体の中にn型半導体粒子を分散させるか、又はn型半導体粒子の集合体の粒子間にp型半導体を偏析させて構成していることを特徴とする。
前記基板上に設けた共通電極と、
前記共通電極上に設けた絶縁層と、
前記絶縁層上に第1方向に互いに平行に延在している複数の走査配線と、
前記基板面に平行であって前記第1方向に直交する第2方向に平行に延在している複数のデータ配線と、
前記走査配線と前記データ配線との各交点に対応して設けた少なくとも1つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続した画素電極と、前記画素電極の上に設けた少なくとも1層の発光層と
を備え、
前記発光層は、p型半導体の媒体の中にn型半導体粒子を分散させるか、又はn型半導体粒子の集合体の粒子間にp型半導体を偏析させて構成していることを特徴とする。
<表示装置の概略構成>
本発明の実施の形態1に係る表示装置100について、図1(a)及び(b)を用いて説明する。図1(a)は、実施の形態1に係る表示装置100の概略的な構成を示すブロック図である。表示装置100は、図1(a)に示すように、複数の画素が2次元配列している表示部101と、前記画素を選択的に駆動する駆動手段102と、駆動手段102の電力を供給する駆動用電源103とから構成される。なお、本実施の形態1においては、電源103として直流電源を用いている。また、駆動部102は、データ電極Xi1を駆動するデータ電極駆動回路121と、走査電極Yjを駆動する走査電極駆動回路122とを備える。
図2は、本実施の形態の表示装置100の画素における配線の平面構成を概略的に示した斜視図である。このアクティブマトリクス型表示装置100は、発光面に平行な第1方向に平行に延在している複数の走査配線11と、発光面に平行であって、第1方向と直交する第2方向に平行に延在している複数のデータ配線12とを備える。この走査配線11とデータ配線12との各交点に対応してスイッチング素子である薄膜トランジスタ30(以下、「TFT」という。)を備えている。また、隣接する2つの走査配線11と隣接する2つのデータ配線12とに囲まれた領域が1画素であり、これらが複数個、2次元的に配列されている。1画素に対応しては、少なくとも1つの画素電極14を備え、TFT30に接続されている。さらにEL素子では、LCDと異なり電流の供給が必須となるため、電力供給線13がデータ配線12に略平行に延在している。なお、上記配線及び電極、TFT30を支えるものとして基板10を備え、アレイ基板40を構成している。
また、図3は、図2のA−A線に沿った発光面に垂直な方向から見た概略断面図である。図4は、図3の一つの画素について、一つのEL素子110と考えた場合の模式的な概略図である。この表示装置では、基板10と該基板10の上に配置された上記配線及び電極からなるアレイ基板40の上に、発光層20が略平面状に形成されており、この発光層20が表示装置100の発光部分を構成している。また発光層20の上部には、共通電極15が形成される。走査配線11とデータ配線12により選択された画素において、一つの模式的なEL素子110が構成される。この模式的なEL素子110では、基板10の上に、画素電極14、発光層20、共通電極15が順に積層されて構成されている。一つの画素において構成されるEL素子110では、TFT30を介して、画素電極14に外部電圧、例えば、直流電源103によって電圧が印加されると、画素電極14と共通電極15との間に電位差が生じる。電位差が発光開始電圧以上になると、発光層20内を電流が流れ発光に至る。発光は、アレイ基板40とは反対側の面から外部へ取出される。
基板10は、その上に形成する各層を支持できるもので、且つ、電気絶縁性の高い材料を用いる。このような材料としては、例えば、コーニング1737等のガラス、石英、セラミック、表面に絶縁層を有する金属基板、シリコンウェハ等を用いることができる。通常のガラスに含まれるアルカリイオン等が発光層20へ影響しないように、無アルカリガラスや、ガラス表面にイオンバリア層としてアルミナ等をコートしたソーダライムガラスであってもよい。また、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート系、ポリクロロトリフルオロエチレン系とナイロン6の組み合わせやフッ素樹脂系材料、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリアミドなどの樹脂フィルム等を用いることもできる。樹脂フィルムは耐久性、柔軟性、透明性、電気絶縁性、防湿性の優れた材料を用いる。なお、これらは例示であって、基板10の材料は特にこれらに限定されるものではない。
画素電極14、共通電極15には、公知の低抵抗の導電材料であればいずれでも適用できる。例えば、Pt、Au、Pd、Ag、Ni、Cu、Al、Ru、Rh、Ir、Cr、Mo、W、Ta、Nb、Ti等の金属材料、これらの積層構造が好ましい。ITOやInZnO、ZnO、SnO2等を主体とする金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、PEDOT〔ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)〕/PSS(ポリスチレンスルホン酸)等の導電性高分子、あるいは導電性カーボン等、金属以外の材料であっても、金属材料と積層する等併用することによって低抵抗化することにより用い得る。なお、画素電極14と共通電極15とでは異なる材料を使用してもよい。例えば、画素電極14を陽極として、共通電極15を陰極として構成する場合、画素電極14には、正孔注入性のよい仕事関数の大きな材料が選択され、共通電極15には、電子注入性のよい仕事関数の小さな材料が選択され得る。
次に、発光層20について説明する。図5は、発光層20を拡大視した概略構成図である。発光層20は、第1半導体物質21よりなる多結晶体構造であって、この多結晶体の粒界22に第2半導体物質23が偏析した構造を有する。第1半導体物質21としては、多数キャリアが電子であり、n型伝導を示す半導体材料が用いられる。一方、第2半導体物質23は、多数キャリアが正孔であり、p型伝導を示す半導体材料が用いられ、第1半導体物質21と第2半導体物質23は電気的に接合している。電極より注入された正孔と電子は、発光層中に高密度に散在している前述の偏析部において再結合し、発光が得られる。なお、ドナーやアクセプター準位をさらに経由して再結合したり、他のイオン種が近傍にあることでエネルギー移動による発光も同様に可能である。
(1)ガラス基板10を準備する。
(2)基板10上に、走査配線11と走査配線11に接続されたゲート電極31を形成する。例えばAlを使用し、フォトリソグラフィ法によって、所定の間隔を隔てて、略平行にパターン形成する。膜厚は200nmとする。
(3)走査配線11上に、TFT30のゲート絶縁膜32として、例えば窒化シリコン等の絶縁体層を形成する。
(4)前記絶縁体層32上に、TFT30のスイッチング機能を担う、例えばアモルファスシリコン層を積層し、さらにN+アモルファスシリコン層を積層して、パターン形成する。
(5)続いて、ソース33とドレイン34、さらにドレイン34に接続された画素電極14を、例えばTaを用いて、パターン形成する。膜厚は100nmとする。
(6)続いて、データ配線12及び電流供給線13を、例えばAlを使用し、パターン形成する。データ配線12及び電流供給線13は、所定の間隔を隔てて略平行に、且つ、走査配線11に対して略直交するように形成する。膜厚は200nmとする。
(7)続いて、保護層35として、例えば窒化シリコン等の絶縁体層を、画素電極14を露出させるようにパターン形成する。このようにして、アレイ基板40を形成できる。
(8)基板10上に、発光層20を以下のようにして形成する。まず、複数の蒸発源にZnSとCu2Sの粉体をそれぞれ投入し、真空中(10−6Torr台)にて、各材料にエレクトロンビームを照射し、ZnSとCu2Sを上記アレイ基板40の上に共蒸着した後、アニール処理することにより、ZnSの多結晶構造とCuXSの偏析部を有する発光層20を得ることができる。この膜をX線回折やSEMによって調べることによって、微小なZnS結晶粒の多結晶構造とCuXSの偏析部とが観察される。詳細は明らかではないが、ZnSとCuxSとの相分離が生じ、前記偏析構造が形成されるものと考えられる。
(10)続いて、共通電極15を、例えばITOを使用し、パターン形成する。膜厚は200nmとする。
(11)続いて、共通電極15上に、保護層(図では省略)として、例えば、窒化シリコン等の透明絶縁体層を形成する。
以上の工程によって、本実施例の表示装置100を得ることができる。この表示装置100では、5〜10V程度の低電圧で高い発光輝度を得ることができた。
本実施の形態1に係る表示装置は、高い発光効率を持つ発光層を用いることにより、従来に比べ低電圧駆動で高輝度な発光が可能である。
<表示装置の概略構成>
図8は、本実施の形態2の表示装置の各画素における配線の平面構成を概略的に示した図である。また、図9は、図8のB−B線での発光面に垂直な方向から見た断面構成を概略的に示した図である。このアクティブマトリクス型表示装置10は、発光面に平行な第1方向に平行に延在している複数の走査配線11と、発光面に平行であって、第1方向と直交する第2方向に平行に延在している複数のデータ配線12とを備える。この走査配線11とデータ配線12との各交点に対応してスイッチング素子である薄膜トランジスタ30(以下、「TFT」という。)を備えている。また、隣接する2つの走査配線11と隣接する2つのデータ配線12とに囲まれた領域が1画素であり、これらが複数個、2次元的に配列されている。1画素に対応しては、少なくとも1つの画素電極14を備え、TFT30に接続されている。さらに、1つの画素電極14に対して対をなす少なくとも1つの共通電極15を備え、共通電極15は、データ配線12に略平行に延在している。これらの配線及び電極、TFT30を支えるものとして基板10を備え、アレイ基板40を構成している。またさらに、アレイ基板40上には、発光層20が略平面状に形成され、表示装置100の発光部分を構成している。走査配線11とデータ配線12により選択された画素において、TFT30を介して、画素電極14に外部電圧が印加されると、画素電極14と共通電極15との間に電位差が生じる。電位差が発光開始電圧以上になると、発光層20内を電流が流れ発光に至る。発光層20からの発光は、アレイ基板40とは反対側の面から外部へ取出される。
(1)ガラス基板10を準備する。
(2)ガラス基板10上に、走査配線11と、走査配線11に接続されたゲート電極31を形成する。例えばAlを使用し、フォトリソグラフィ法によって、所定の間隔を隔てて、略平行にパターン形成する。膜厚は200nmとする。
(3)走査配線11上に、TFT30のゲート絶縁膜32として、例えば窒化シリコン等の絶縁体層を形成する。
(4)前記絶縁体層上に、TFT30のスイッチング機能を担う、例えばアモルファスシリコン層を積層し、さらにN+アモルファスシリコン層を積層して、パターン形成する。
(5)また、ソース33とドレイン34、さらにドレイン34に接続された画素電極14を、例えばTaを用いて、パターン形成する。膜厚は100nmとする。
(6)さらに、保護層35として、例えば窒化シリコン等の絶縁体層を、画素電極14を露出させるようにパターン形成する。
(7)次いで、データ配線12と共通電極15とを、例えばAlを使用し、パターン形成する。データ配線12は、所定の間隔を隔てて略平行に、且つ、走査配線11に対して略直交するように形成する。また、共通電極15は、隣接するデータ配線12と画素電極15との間に、且つデータ配線12に対して略平行に形成する。膜厚は200nmとする。このようにして、アレイ基板40を形成する。
(8)次に、アレイ基板40上に発光層20を形成する。複数の蒸発源にZnSとCu2Sの粉体をそれぞれ投入し、真空中(10−6Torr台)にて、各材料にエレクトロンビームを照射して、ZnSとCu2Sを共蒸着した後、アニール処理することにより、ZnSの多結晶構造とCuXSの偏析部を有する発光層20を得ることができる。
(9)さらに、発光層20上に、保護層(図では省略)として、例えば窒化シリコン等の透明絶縁体層を形成する。
以上の工程によって、本実施例の表示装置を得ることができる。この表示装置によれば、共通電極を透明電極として発光層の上部に形成した上下電極構成のアクティブマトリクス型表示装置に比べて、面内の輝度の均一性が向上する。
本発明者による直流駆動型無機EL素子では、発光層が半導体領域の抵抗率を有しており、マトリクス構造の表示装置に適用した場合、透明電極の抵抗による電圧降下が大きいことが予想され、実用面での課題があった。今回、この直流駆動型無機EL素子の発光層が、むしろ低抵抗であることから、本発明者は、発光層20の面方向への通電による発光が可能であることを見出し、本実施の形態の表示装置の構成を実現することができた。本実施の形態に係る表示装置では、低抵抗の発光層20の面方向への通電によって発光を得ることができる。これにより、ITO等の透明電極が不要となり、金属電極のみで表示装置を構成できる。金属電極は十分に低抵抗であるため、高輝度発光が可能で、且つ、電極抵抗による電圧降下も抑えられて、面内の輝度や色度の均一性が改善される。
<表示装置の概略構成>
図14は、本実施の形態3の表示装置の各画素における配線の平面構成を概略的に示した図である。また、図15は、図14のC−C線での発光面に垂直な方向から見た断面図である。このアクティブマトリクス型表示装置は、発光面に平行な第1方向に平行に延在している複数の走査配線11と、発光面に平行であって、第1方向と直交する第2方向に平行に延在している複数のデータ配線12とを備える。この走査配線11とデータ配線12との各交点に対応してスイッチング素子である薄膜トランジスタ30(以下、「TFT」という。)を備えている。また、隣接する2つの走査配線11と隣接する2つのデータ配線12とに囲まれた領域が1画素であり、これらが複数個、2次元的に配列されている。1画素に対応しては、少なくとも1つの画素電極14を備え、TFT30に接続されている。さらに、画素電極14に対して対をなす略全面ベタ状の共通電極15を備える。共通電極15は、前記配線、電極、TFT30とは絶縁層18を介して、電気的に分離され設けられている。絶縁層18は、1画素につき少なくとも1ヶ所の開口部があり、下層の共通電極15が露出している。またさらに、これらの配線及び電極、TFT30を支えるものとして基板10を備え、アレイ基板40を構成している。またさらに、アレイ基板40上には、発光層20が略平面状に形成され、表示装置の発光部分を構成している。走査配線11とデータ配線12により選択された画素において、TFT30を介して、画素電極14に外部電圧が印加されると、画素電極14と共通電極15との間に電位差が生じる。電位差が発光開始電圧以上になると、発光層20内を電流が流れ発光に至る。発光層20からの発光は、アレイ基板40とは反対側の面から外部へ取出される。
(1)ガラス基板10を準備する。
(2)続いて、ガラス基板10上に、例えば、Taを用いてベタ状の共通電極15を形成する。膜厚は200nmとする。
(3)続いて、共通電極15上に、例えば窒化シリコン等の絶縁層18を形成する。さらに、フォトリソグラフィ法によって、画素に応じた開口部をパターン形成し、共通電極15の露出部を形成する。
(4)続いて、絶縁層18上に、走査配線11と、走査配線11に接続されたゲート電極31を形成する。走査配線11は、例えばAlを使用し、フォトリソグラフィ法によって、所定の間隔を隔てて、略平行にパターン形成する。膜厚は200nmとする。
(5)続いて、走査配線11上に、TFT30のゲート絶縁膜32として、例えば窒化シリコン等の絶縁層を形成する。さらに、前述の開口部に合わせて、ゲート絶縁膜23についてもパターン形成し、共通電極15の露出部を形成する。
(6)続いて、前記ゲート絶縁膜32上に、TFTのスイッチング機能を担う、例えばアモルファスシリコン層を積層し、さらにN+アモルファスシリコン層を積層して、パターン形成する。
(7)続いて、ソース33とドレイン34、さらにドレイン34に接続された画素電極14を、例えばTaを用いて、パターン形成する。膜厚は100nmとする。
(8)続いて、保護層35として、例えば窒化シリコン等の絶縁体層を、画素電極14を露出させるようにパターン形成する。同時に、前述の開口部に合わせて、共通電極15の露出部を形成する。
(9)続いて、データ配線12を、例えばAlを使用し、パターン形成する。データ配線12は、所定の間隔を隔てて略平行に、且つ走査配線11に対して略直交するように形成する。膜厚は200nmとする。このようにして、アレイ基板40を形成する。
(10)続いて、アレイ基板40上に発光層20を形成する。複数の蒸発源にZnSとCu2Sの粉体をそれぞれ投入し、真空中(10−6Torr台)にて、各材料にエレクトロンビームを照射して、ZnSとCu2Sを共蒸着した後、アニール処理することにより、ZnSの多結晶構造とCuXSの偏析部を有する発光層20を得ることができる。
(11)続いて、発光層20上に、保護層(図では省略)として、例えば窒化シリコン等の透明絶縁体層を形成する。
以上の工程によって、本実施例の表示装置を得ることができる。この表示装置によれば、共通電極を透明電極として発光層の上部に形成した上下電極構成のアクティブマトリクス型表示装置に比べて、面内の輝度の均一性が向上する。
本実施の形態3に係る表示装置は、低抵抗の発光層を用いており面方向への通電による発光が可能である。これにより、ITO等の透明電極が不要となり、金属電極のみで表示装置が構成できる。金属電極は十分に低抵抗であるため、高輝度発光が可能で、且つ、電極抵抗による電圧降下も抑えられて、面内の輝度や色度の均一性が改善される。さらに共通電極が略全面ベタ状に形成されているため、発光時に生じるジュール熱等の放熱性にも優れており、面内の温度分布によって生じる画素間の温度特性による輝度ムラ、色ムラ等も抑えられる。
<表示装置の概略構成>
本発明の実施の形態4に係る表示装置100について、図17(a)及び(b)を用いて説明する。図17(a)は、実施の形態4に係る表示装置100の概略的な構成を示すブロック図である。表示装置100は、図17(a)に示すように、複数の画素が2次元配列している表示部101と、前記画素を選択的に駆動する駆動手段102と、駆動手段102の電力を供給する駆動用電源103とから構成される。なお、本実施の形態4においては、電源103として直流電源を用いている。また、駆動部102は、データ電極Xi1を駆動するデータ電極駆動回路121と、走査電極Yjを駆動する走査電極駆動回路122とを備える。
図18は、本実施の形態の表示装置100の画素における配線の平面構成を概略的に示した斜視図である。このアクティブマトリクス型表示装置100は、発光面に平行な第1方向に平行に延在している複数の走査配線11と、発光面に平行であって、第1方向と直交する第2方向に平行に延在している複数のデータ配線12とを備える。この走査配線11とデータ配線12との各交点に対応してスイッチング素子である薄膜トランジスタ30(以下、「TFT」という。)を備えている。また、隣接する2つの走査配線11と隣接する2つのデータ配線12とに囲まれた領域が1画素であり、これらが複数個、2次元的に配列されている。1画素に対応しては、少なくとも1つの画素電極14を備え、TFT30に接続されている。さらにEL素子では、LCDと異なり電流の供給が必須となるため、電力供給線13がデータ配線12に略平行に延在している。なお、上記配線及び電極、TFT30を支えるものとして基板10を備え、アレイ基板40を構成している。
また、図19は、図18のA−A線に沿った発光面に垂直な方向から見た概略断面図である。図20は、図19の一つの画素について、一つのEL素子110と考えた場合の模式的な概略図である。この表示装置では、基板10と該基板10の上に配置された上記配線及び電極からなるアレイ基板40の上に、発光層20が略平面状に形成されており、この発光層20が表示装置100の発光部分を構成している。また発光層20の上部には、共通電極15が形成される。走査配線11とデータ配線12により選択された画素において、一つの模式的なEL素子110が構成される。この模式的なEL素子110では、基板10の上に、画素電極14、発光層20、共通電極15が順に積層されて構成されている。一つの画素において構成されるEL素子110では、TFT30を介して、画素電極14に外部電圧、例えば、直流電源103によって電圧が印加されると、画素電極14と共通電極15との間に電位差が生じる。電位差が発光開始電圧以上になると、発光層20内を電流が流れ発光に至る。発光は、アレイ基板40とは反対側の面から外部へ取出される。
この発光層20は、画素電極14と共通電極15との間に挟持され、次の2つのうち、いずれかの構造を有する。
(i)n型半導体粒子の集合体であって、該粒子間にp型半導体23が偏析した構造(例えば、図20に示す構造)。なお、上記n型半導体粒子21の集合体は、それ自体で層を構成している。
(ii)p型半導体23の媒体中にn型半導体粒子21が分散した構造(例えば、図21に示す構造)。
更に、発光層20を構成する各n型半導体粒子21が、p型半導体23を介して画素電極14及び共通電極15と電気的に接合されていることが好ましい。
n型半導体粒子21の材料は、多数キャリアが電子でありn型伝導を示すn型半導体材料である。材料としては、第12族−第16族間化合物半導体であってもよい。また、第13族−第15族間化合物半導体であってもよい。具体的には、光学バンドギャップが可視光の大きさを有する材料であって、例えば、ZnS,ZnSe、GaN、InGaN、AlN、GaAlN、GaP、CdSe、CdTe、SrS、CaSを母体とし、母体のまま使用するか、あるいは添加剤として、Cu、Ag、Au、Ir、Al、Ga、In、Mn、Cl、Br、I、Li、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Ybからなる群より選択される1又は複数種の原子もしくはイオンを添加剤として含んでいてもよい。これらの元素の種類によっても、発光層20からの発光色が決定される。
(1)ガラス基板10を準備する。
(2)基板10上に、走査配線11と走査配線11に接続されたゲート電極31を形成する。例えばAlを使用し、フォトリソグラフィ法によって、所定の間隔を隔てて、略平行にパターン形成する。膜厚は200nmとする。
(3)走査配線11上に、TFT30のゲート絶縁膜32として、例えば窒化シリコン等の絶縁体層を形成する。
(4)前記絶縁体層32上に、TFT30のスイッチング機能を担う、例えばアモルファスシリコン層を積層し、さらにN+アモルファスシリコン層を積層して、パターン形成する。
(5)次に、ソース33とドレイン34、さらにドレイン34に接続された画素電極14を、例えばTaを用いて、パターン形成する。膜厚は100nmとする。
(6)さらに、データ配線12及び電流供給線13を、例えばAlを使用し、パターン形成する。データ配線12及び電流供給線13は、所定の間隔を隔てて略平行に、且つ、走査配線11に対して略直交するように形成する。膜厚は200nmとする。
(7)続いて、保護層35として、例えば窒化シリコン等の絶縁体層を、画素電極14を露出させるようにパターン形成する。このようにして、アレイ基板40を形成できる。
(8)基板10上に、発光層20を以下のようにして形成する。まず、複数の蒸発源にZnSとCu2Sの粉体をそれぞれ投入し、真空中(10−6Torr台)にて、各材料にエレクトロンビームを照射し、基板10上に発光層20として成膜する。このとき、基板温度は200℃とし、ZnSとCu2Sを共蒸着する。
(9)発光層20の成膜後、硫黄雰囲気中、700℃で約1時間焼成する。この膜をX線回折やSEMによって調べることによって、微小なZnS結晶粒の多結晶構造とCuXSの偏析部とが観察される。詳細は明らかではないが、ZnSとCuxSとの相分離が生じ、前記偏析構造が形成されたものと考えられる。
(10)また、共通電極15を、例えばITOを使用し、パターン形成する。膜厚は200nmとする。
(11)さらに、共通電極15上に、保護層(図では省略)として、例えば、窒化シリコン等の透明絶縁体層を形成する。
以上の工程によって、本実施例の表示装置100を得ることができる。この表示装置では、5〜10V程度の低電圧で高い発光輝度を得ることができた。
本実施の形態4に係る表示装置は、高い発光効率を持つ発光層を用いることにより、従来に比べ低電圧駆動で高輝度な発光が可能である。
<表示装置の概略構成>
図24は、本実施の形態5の表示装置の各画素における配線の平面構成を概略的に示した図である。また、図25は、図24のB−B線での発光面に垂直な方向から見た断面構成を概略的に示した図である。このアクティブマトリクス型表示装置10は、発光面に平行な第1方向に平行に延在している複数の走査配線11と、発光面に平行であって、第1方向と直交する第2方向に平行に延在している複数のデータ配線12とを備える。この走査配線11とデータ配線12との各交点に対応してスイッチング素子である薄膜トランジスタ30(以下、「TFT」という。)を備えている。また、隣接する2つの走査配線11と隣接する2つのデータ配線12とに囲まれた領域が1画素であり、これらが複数個、2次元的に配列されている。1画素に対応しては、少なくとも1つの画素電極14を備え、TFT30に接続されている。さらに、1つの画素電極14に対して対をなす少なくとも1つの共通電極15を備え、共通電極15は、データ配線12に略平行に延在している。これらの配線及び電極、TFT30を支えるものとして基板10を備え、アレイ基板40を構成している。またさらに、アレイ基板40上には、発光層20が略平面状に形成され、表示装置100の発光部分を構成している。走査配線11とデータ配線12により選択された画素において、TFT30を介して、画素電極14に外部電圧が印加されると、画素電極14と共通電極15との間に電位差が生じる。電位差が発光開始電圧以上になると、発光層20内を電流が流れ発光に至る。発光層20からの発光は、アレイ基板40とは反対側の面から外部へ取出される。
(1)ガラス基板10を準備する。
(2)ガラス基板10上に、走査配線11と、走査配線11に接続されたゲート電極31を形成する。例えばAlを使用し、フォトリソグラフィ法によって、所定の間隔を隔てて、略平行にパターン形成する。膜厚は200nmとする。
(3)走査配線11上に、TFT30のゲート絶縁膜32として、例えば窒化シリコン等の絶縁体層を形成する。
(4)前記絶縁体層上に、TFT30のスイッチング機能を担う、例えばアモルファスシリコン層を積層し、さらにN+アモルファスシリコン層を積層して、パターン形成する。
(5)また、ソース33とドレイン34、さらにドレイン34に接続された画素電極14を、例えばTaを用いて、パターン形成する。膜厚は100nmとする。
(6)さらに、保護層35として、例えば窒化シリコン等の絶縁体層を、画素電極14を露出させるようにパターン形成する。
(7)次いで、データ配線12と共通電極15とを、例えばAlを使用し、パターン形成する。データ配線12は、所定の間隔を隔てて略平行に、且つ、走査配線11に対して略直交するように形成する。また、共通電極15は、隣接するデータ配線12と画素電極15との間に、且つデータ配線12に対して略平行に形成する。膜厚は200nmとする。このようにして、アレイ基板40を形成する。
(8)次に、アレイ基板40上に発光層20を形成する。まず、複数の蒸発源にZnSとCu2Sの粉体をそれぞれ投入し、真空中(10−6Torr台)にて、各材料にエレクトロンビームを照射し、基板10上に発光層20として成膜する。このとき、基板温度は200℃とし、ZnSとCu2Sを共蒸着する。
(9)発光層20の成膜後、硫黄雰囲気中、700℃で約1時間焼成する。この膜をX線回折やSEMによって調べることによって、微小なZnS結晶粒の多結晶構造とCuXSの偏析部とが観察される。
(10)さらに、発光層20上に、保護層(図では省略)として、例えば窒化シリコン等の透明絶縁体層を形成する。
以上の工程によって、本実施例の表示装置を得ることができる。この表示装置によれば、共通電極を透明電極として発光層の上部に形成した上下電極構成のアクティブマトリクス型表示装置に比べて、面内の輝度の均一性が向上する。
本発明者による直流駆動型無機EL素子では、発光層が半導体領域の抵抗率を有している。この直流駆動型無機EL素子をマトリクス構造の表示装置に適用するため、膜厚方向から発光を取り出すために透明電極を用いる場合があるが、本発明者は、この場合に透明電極の抵抗による電圧降下が大きいという実用面での課題があることに気付いたものである。今回、この直流駆動型無機EL素子の発光層が、低抵抗であることから、本発明者は、発光層20の面方向への通電による発光が可能であることを見出し、本実施の形態の表示装置の構成を実現することができた。本実施の形態に係る表示装置では、低抵抗の発光層20の面方向への通電によって発光を得ることができる。これにより、ITO等の透明電極が不要となり、金属電極のみで表示装置を構成できる。金属電極は十分に低抵抗であるため、高輝度発光が可能で、且つ、電極抵抗による電圧降下も抑えられるため、面内の輝度や色度の均一性が改善される。
<表示装置の概略構成>
図30は、本実施の形態6の表示装置の各画素における配線の平面構成を概略的に示した図である。また、図31は、図30のC−C線での発光面に垂直な方向から見た断面図である。このアクティブマトリクス型表示装置は、発光面に平行な第1方向に平行に延在している複数の走査配線11と、発光面に平行であって、第1方向と直交する第2方向に平行に延在している複数のデータ配線12とを備える。この走査配線11とデータ配線12との各交点に対応してスイッチング素子である薄膜トランジスタ30(以下、「TFT」という。)を備えている。また、隣接する2つの走査配線11と隣接する2つのデータ配線12とに囲まれた領域が1画素であり、これらが複数個、2次元的に配列されている。1画素に対応しては、少なくとも1つの画素電極14を備え、TFT30に接続されている。さらに、画素電極14に対して対をなす略全面ベタ状の共通電極15を備える。共通電極15は、前記配線、電極、TFT30とは絶縁層18を介して、電気的に分離され設けられている。絶縁層18は、1画素につき少なくとも1ヶ所の開口部があり、下層の共通電極15が露出している。またさらに、これらの配線及び電極、TFT30を支えるものとして基板10を備え、アレイ基板40を構成している。またさらに、アレイ基板40上には、発光層20が略平面状に形成され、表示装置の発光部分を構成している。走査配線11とデータ配線12により選択された画素において、TFT30を介して、画素電極14に外部電圧が印加されると、画素電極14と共通電極15との間に電位差が生じる。電位差が発光開始電圧以上になると、発光層20内を電流が流れ発光に至る。発光層20からの発光は、アレイ基板40とは反対側の面から外部へ取出される。
(1)ガラス基板10を準備する。
(2)次に、ガラス基板10上に、例えば、Taを用いてベタ状の共通電極15を形成する。膜厚は200nmとする。
(3)共通電極15上に、例えば窒化シリコン等の絶縁層18を形成する。さらに、フォトリソグラフィ法によって、画素に応じた開口部をパターン形成し、共通電極15の露出部を形成する。
(4)また、絶縁層18上に、走査配線11と、走査配線11に接続されたゲート電極31を形成する。走査配線11は、例えばAlを使用し、フォトリソグラフィ法によって、所定の間隔を隔てて、略平行にパターン形成する。膜厚は200nmとする。
(5)さらに、走査配線11上に、TFT30のゲート絶縁膜32として、例えば窒化シリコン等の絶縁層を形成する。さらに、前述の開口部に合わせて、ゲート絶縁膜23についてもパターン形成し、共通電極15の露出部を形成する。
(6)次いで、前記ゲート絶縁膜32上に、TFT30のスイッチング機能を担う、例えばアモルファスシリコン層を積層し、さらにN+アモルファスシリコン層を積層して、パターン形成する。
(7)その後、ソース33とドレイン34、さらにドレイン34に接続された画素電極14を、例えばTaを用いて、パターン形成する。膜厚は100nmとする。
(8)次いで、保護層35として、例えば窒化シリコン等の絶縁体層を、画素電極14を露出させるようにパターン形成する。同時に、前述の開口部に合わせて、共通電極15の露出部を形成する。
(9)また、データ配線12を、例えばAlを使用し、パターン形成する。データ配線12は、所定の間隔を隔てて略平行に、且つ走査配線11に対して略直交するように形成する。膜厚は200nmとする。このようにして、アレイ基板40を形成する。
(10)さらに、アレイ基板40上に発光層20を形成する。まず、複数の蒸発源にZnSとCu2Sの粉体をそれぞれ投入し、真空中(10−6Torr台)にて、各材料にエレクトロンビームを照射し、基板10上に発光層20として成膜する。このとき、基板温度は200℃とし、ZnSとCu2Sを共蒸着する。
(11)発光層20の成膜後、硫黄雰囲気中、700℃で約1時間焼成する。この膜をX線回折やSEMによって調べることによって、微小なZnS結晶粒の多結晶構造とCuXSの偏析部とが観察される。
(12)その後、発光層20上に、保護層(図では省略)として、例えば窒化シリコン等の透明絶縁体層を形成する。
以上の工程によって、本実施例の表示装置を得ることができる。この表示装置によれば、共通電極を透明電極として発光層の上部に形成した上下電極構成のアクティブマトリクス型表示装置に比べて、面内の輝度の均一性が向上する。
本実施の形態6に係る表示装置は、低抵抗の発光層を用いており、発光層の面方向への通電による発光が可能である。これにより、ITO等の透明電極が不要となり、金属電極のみで表示装置を構成できる。金属電極は十分に低抵抗であるため、高輝度発光が可能であり、且つ、電極抵抗による電圧降下も抑えられて、面内の輝度や色度の均一性が改善される。さらに共通電極が略全面ベタ状に形成されているため、発光時に生じるジュール熱等の放熱性にも優れており、面内の温度分布によって生じる画素間の温度特性による輝度ムラ、色ムラ等も抑えられる。
Claims (6)
- 基板と、
前記基板上に第1方向に互いに平行に延在している複数の走査配線と、
前記基板面に平行であって前記第1方向に対して垂直な第2方向に互いに平行に延在している複数のデータ配線と、
前記走査配線と前記データ配線との各交点に対応して設けた少なくとも1つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続した画素電極と、
前記画素電極の上に設けた少なくとも1層の発光層と、
前記発光層の上に設けた共通電極と
を備え、
前記発光層は、第1半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構造の粒界に前記第1半導体物質とは異なる第2半導体物質が偏析しており、
かつ前記第1半導体物質と前記第2半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導体構造を有することを特徴とする表示装置。 - 基板と、
前記基板上に第1方向に互いに平行に延在している複数の走査配線と、
前記基板面に平行であって前記第1方向に対して垂直な第2方向に互いに平行に延在している複数のデータ配線と、
前記走査配線と前記データ配線との各交点に対応して設けた少なくとも1つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続した画素電極と、
前記基板に対して前記画素電極と同一面上に設けた共通電極と、
前記画素電極及び前記共通電極の上に設けた少なくとも1層の発光層と
を備え、
前記発光層は、第1半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構造の粒界に前記第1半導体物質とは異なる第2半導体物質が偏析しており、
かつ前記第1半導体物質と前記第2半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導体構造を有することを特徴とする表示装置。 - 基板と、
前記基板上に設けた共通電極と、
前記共通電極上に設けた絶縁層と、
前記絶縁層上に第1方向に互いに平行に延在している複数の走査配線と、
前記基板面に平行であって前記第1方向に直交する第2方向に平行に延在している複数のデータ配線と、
前記走査配線と前記データ配線との各交点に対応して設けた少なくとも1つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続した画素電極と、前記画素電極の上に設けた少なくとも1層の発光層と
を備え、
前記発光層は、第1半導体物質よりなる多結晶体構造であって、前記多結晶体構造の粒界に前記第1半導体物質とは異なる第2半導体物質が偏析しており、
かつ前記第1半導体物質と前記第2半導体物質とは、互いに異なる伝導型の半導体構造を有することを特徴とする表示装置。 - 基板と、
前記基板上に第1方向に互いに平行に延在している複数の走査配線と、
前記基板面に平行であって前記第1方向に対して垂直な第2方向に互いに平行に延在している複数のデータ配線と、
前記走査配線と前記データ配線との各交点に対応して設けた少なくとも1つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続した画素電極と、
前記画素電極の上に設けた少なくとも1層の発光層と、
前記発光層の上に設けた共通電極と
を備え、
前記発光層は、p型半導体の媒体の中にn型半導体粒子を分散させるか、又はn型半導体粒子の集合体の粒子間にp型半導体を偏析させて構成していることを特徴とする表示装置。 - 基板と、
前記基板上に第1方向に互いに平行に延在している複数の走査配線と、
前記基板面に平行であって前記第1方向に対して垂直な第2方向に互いに平行に延在している複数のデータ配線と、
前記走査配線と前記データ配線との各交点に対応して設けた少なくとも1つのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に接続した画素電極と、
前記基板に対して前記画素電極と同一面上に設けた共通電極と、
前記画素電極及び前記共通電極の上に設けた少なくとも1層の発光層と
を備え、
前記発光層は、p型半導体の媒体の中にn型半導体粒子を分散させるか、又はn型半導体粒子の集合体の粒子間にp型半導体を偏析させて構成していることを特徴とする表示装置。 - 基板と、
前記基板上に設けた共通電極と、
前記共通電極上に設けた絶縁層と、
前記絶縁層上に第1方向に互いに平行に延在している複数の走査配線と、
前記基板面に平行であって前記第1方向に直交する第2方向に平行に延在している複数のデータ配線と、
前記走査配線と前記データ配線との各交点に対応して設けた少なくとも1つのスイッチング素子と、前記スイッチング素子に接続した画素電極と、
前記画素電極の上に設けた少なくとも1層の発光層と
を備え、
前記発光層は、p型半導体の媒体の中にn型半導体粒子を分散させるか、又はn型半導体粒子の集合体の粒子間にp型半導体を偏析させて構成していることを特徴とする表示装置。
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