JP6661825B1 - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
示素子を用いたアクティブマトリクス型表示装置に関する。ダイオード特性を有する表示
素子とは、例えば、有機EL(エレクトロルミネッセンス)ダイオードや発光ダイオード
等が含まれるが、これらに限られず、電圧―電流特性において、ダイオード特性あるいは
ダイオード特性に近い特性を示し、それに伴って、発光量、透過率、反射率、色調、彩度
等の変化が生じ、光学特性が変化するものをいう。以下では、単に表示素子ともいう。
機EL素子を基板上にマトリクス状に形成し、それぞれをトランジスタで制御して、映像
を表示するアクティブマトリクス型有機EL表示装置が知られている。
範囲で大面積に形成する必要から、半導体層にアモルファスシリコンやポリシリコン、酸
化物半導体等が用いられる(例えば、特許文献1乃至特許文献3参照)。
EL表示装置では、有機EL素子に流れる電流値により発光の程度を制御し、階調を得て
いる。アクティブマトリクス型有機EL表示装置では、有機EL素子に流れる電流値をト
ランジスタで制御するが、電流値はトランジスタのしきい値にも依存するため、トランジ
スタのしきい値がばらつくと、有機EL素子に流れる電流値もばらつき、表示も不均一と
なる。
用いて、しきい値補正する技術が知られている(特許文献2および特許文献3参照)。特
許文献2および特許文献3には、Nチャネル型トランジスタのみ、Pチャネル型トランジ
スタのみ、あるいはNチャネル型トランジスタとPチャネル型トランジスタの組み合わせ
で、しきい値補正回路を構成する例が示されている。
れないものがある。逆に、Nチャネル型トランジスタが得られないものもある。また、表
示素子の作製方法や構造上の問題から、トランジスタが表示素子の正極に接続することが
求められることがある。逆にトランジスタが表示素子の負極に接続することが求められる
ことがある。
正極に接続することが求められる場合には、特許文献2に記載されている方法は採用でき
ない。このような場合には、例えば、特許文献3の図39に記載されているような回路を
用いることが必要であった。
る最小単位で、通常は複数種の原色のドットから1つの画素が構成される)に必要な回路
である。第1ゲート信号線201、第2ゲート信号線202、第3ゲート信号線203、
第4ゲート信号線204、第5ゲート信号線205、データ線206、第1配線207、
第2配線208、第3配線209(これは素子上に形成される)という9つの配線に加え
て、発光素子210、キャパシタ211、第1トランジスタ212、第2トランジスタ2
13、第3トランジスタ214、第4トランジスタ215、第5トランジスタ216、第
6トランジスタ217、第7トランジスタ218という7つのトランジスタを用いるドッ
トである。
本発明の一態様は、より簡略化した回路構成を提案することを課題の一とする。また、本
発明の一態様は、上記の回路の駆動方法を提案することを課題の一とする。
態様が、これらの課題の全てを解決する必要はない。なお、これら以外の課題は、明細書
、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図面、請求項
などの記載から、これら以外の課題を抽出することが可能である。
ついて説明する。本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソー
スとを含む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子
、ドレイン領域またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域またはソース電
極)の間にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流
を流すことができるものである。
、いずれがソースまたはドレインであるかを限定することが困難である。そこで、ソース
として機能する部分、及びドレインとして機能する部分を、ソース又はドレインと呼ばず
、ソースとドレインとの一方を、第1電極と表記し、ソースとドレインとの他方を第2電
極と表記する場合がある。
呼び、他方の電極を第2電極と呼ぶ場合がある。その際、キャパシタやダイオードにおい
て、正極、負極の区別があるときであっても、第1電極がいずれであるかを指すものでは
ない。ただし、回路の性質上、正極と負極を指定する必要があるときは、別途、記載する
ことがある。
層、区域を他のものと区別して記述するために用いられる。よって、第1、第2、第3な
どの語句は、要素、部材、領域、層、区域などの数を限定するものではない。さらに、例
えば、「第1の」を「第2の」又は「第3の」などと置き換えることが可能である。
とYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、X
とYとが直接接続されている場合とを含むものとする。ここで、X、Yは、対象物(例え
ば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜、層、など)であるとする。したがっ
て、所定の接続関係、例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または
文章に示された接続関係以外のものも含むものとする。
とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダイ
オードなど)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能である。
的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続さ
れている場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別
の回路を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接接続されている場合(
つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合)とを含む
ものとする。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、単に、接続
されている、とのみ明示的に記載されている場合と同じであるとする。
ど)などが有するすべての端子について、その接続先を特定しなくても、当業者であれば
、発明の一態様を構成することは可能な場合がある。特に、端子の接続先が複数のケース
考えられる場合には、その端子の接続先を特定の箇所に限定する必要はない。したがって
、能動素子、受動素子などが有する一部の端子についてのみ、その接続先を特定すること
によって、発明の一態様を構成することが可能な場合がある。
者であれば、発明を特定することが可能な場合がある。または、ある回路について、少な
くとも機能を特定すれば、当業者であれば、発明を特定することが可能な場合がある。
態様として開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。また
は、ある回路について、接続先を特定しなくても、機能を特定すれば、発明の一態様とし
て開示されているものであり、発明の一態様を構成することが可能である。
あることが望ましい。ただし、これに限定されず、複数であることも可能である。同様に
、明示的に複数として記載されているものについては、複数であることが望ましい。ただ
し、これに限定されず、単数であることも可能である。
。ここで、画素がマトリクスに配置(配列)されているとは、縦方向もしくは横方向にお
いて、画素が直線上に並んで配置されている場合、又はギザギザな線上に配置されている
場合を含むものとする。よって、例えば三色の色要素(例えばRGB)でフルカラー表示
をおこなうとすると、ストライプ配置されている場合、三つの色要素のドットがデルタ配
置されている場合、ベイヤー配置されている場合、モザイク配列されている場合も含むも
のとする。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。これ
により、低消費電力化、又は表示素子の長寿命化を図ることができる。
と第2トランジスタと第3トランジスタと第4トランジスタと第5トランジスタと第6ト
ランジスタとキャパシタと表示素子とを有し、第1トランジスタのゲートは第1ゲート信
号線に接続し、第1トランジスタの第1電極はデータ線に接続し、第1トランジスタの第
2電極は、第4トランジスタの第2電極および第5トランジスタの第1電極に接続し、第
2トランジスタのゲートは第1ゲート信号線に接続し、第2トランジスタの第1電極は、
第3トランジスタの第2電極と第4トランジスタの第1電極に接続し、第2トランジスタ
の第2電極は第4トランジスタのゲートとキャパシタの第1電極に接続し、第3トランジ
スタのゲートは第2ゲート信号線に接続し、第4トランジスタの第2電極は第5トランジ
スタの第1電極に接続し、第5トランジスタのゲートは第2ゲート信号線に接続し、第5
トランジスタの第2電極は表示素子の第1電極と、キャパシタの第2電極と、第6トラン
ジスタの第1電極に接続し、第6トランジスタのゲートは第1ゲート信号線に接続する回
路を有するアクティブマトリクス型表示装置である。
キャパシタや表示素子も、それぞれ1つに限定されず、いずれかが2つ以上あってもよい
し、双方が2つ以上あってもよい。なお、構造的にキャパシタや表示素子が直列あるいは
並列に形成されているものは1つのキャパシタ、1つの表示素子とみなすこととする。
ジスタ乃至第6トランジスタがNチャネル型であれば、表示素子の第1電極は正極であり
、第2電極は負極である。また、第1トランジスタ乃至第6トランジスタがPチャネル型
であれば、表示素子の第1電極は負極であり、第2電極は正極である。
タの第1電極の電位は、第6トランジスタの第2電極の電位、および表示素子の第2電極
の電位より高く、第1トランジスタ乃至第6トランジスタがPチャネル型であれば、第3
トランジスタの第1電極の電位は、第6トランジスタの第2電極の電位、および表示素子
の第2電極の電位より低い。
スタの第2電極の電位は表示素子の負極の電位より低いか等しくてもよく、また、第6ト
ランジスタの第2電極の電位は表示素子の負極の電位より高くてもよいが、第6トランジ
スタの第2電極と表示素子の負極の電位差が表示素子のしきい値よりも小さいことが好ま
しい。
、第4トランジスタのしきい値の絶対値の5倍以上であることが好ましい。
、第1ゲート信号線に入力されるパルスと重なる期間を有することを特徴とするアクティ
ブマトリクス型表示装置の駆動方法である。
、第2ゲート信号線と第1ゲート信号線にゲートが接続する複数のトランジスタ(トラン
ジスタA)と、前記第2ゲート信号線にゲートが接続する複数のトランジスタ(トランジ
スタB)と、トランジスタAの一の第1電極とトランジスタBの一の第2電極にその第1
電極が接続し、トランジスタAの一の第2電極とキャパシタの第1電極にそのゲートが接
続し、トランジスタBの他の第1電極と、トランジスタAの他の第2電極にその第2電極
が接続するトランジスタ(トランジスタC)を有する回路を有するアクティブマトリクス
型表示装置である。
Bの他の第2電極は表示素子の第1電極に接続してもよい。また、トランジスタA乃至ト
ランジスタCが全てNチャネル型であてもよい。さらに、トランジスタCの第1電極の電
位は、表示素子の第2電極の電位より高くてもよい。
れもオンである第1期間と、トランジスタAがオンでトランジスタBがオフである第2期
間と、トランジスタAとトランジスタBがいずれもオフである第3期間と、トランジスタ
AがオフでトランジスタBがオンである第4期間を有することを特徴とするアクティブマ
トリクス型表示装置の駆動方法である。
間が、第4期間の後に第1期間が続くことが好ましい。また、第1期間と第3の期間が等
しくなるように設定されてもよい。
を削減できる。例えば、図2の例と比較すると、ゲート信号線は3本削減されて2本とな
る。ゲート信号線には、パルスを入力する必要があるため、そのための駆動回路も必要で
あるが、ゲート信号線が少なくなると、そのための駆動回路も不要となり、その分、消費
電力を低減できる。また、配線が少なくなると、集積度を高める上でも好適である。
続する配線)の数は、図2では5本であるが、本発明では2本とすることができる。電位
変動は消費電力の増大につながるので、電位変動の必要な配線を減らすことで消費電力を
低減できる。
ばらつきを補正することができる。また、使用に伴って表示特性に経時劣化が生じる表示
素子(例えば、有機EL素子や発光ダイオード)においては、その劣化を補償することも
できる。
る態様で実施することが可能であり、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、本発明は、
以下の実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。
れない。例えば、製造技術による形状のばらつき、誤差による形状のばらつき、ノイズに
よる信号、電圧、若しくは電流のばらつき、又は、タイミングのずれによる信号、電圧、
若しくは電流のばらつきなどを含むことが可能である。
が多い。ただし、発明の一態様は、専門用語によって、限定して解釈されるものではない
。
む)は、通常の当業者が理解する一般的な意味と同等の意味として用いることが可能であ
る。辞書等により定義されている文言は、関連技術の背景と矛盾がないような意味に解釈
されることが好ましい。
態で述べる別の内容(一部の内容でもよい)、及び/又は、一つ若しくは複数の別の実施
の形態で述べる内容(一部の内容でもよい)に対して、適用、組み合わせ、又は置き換え
などをおこなうことができる。
ることがあるが、特に、その中でも区別する必要があるときには、符号に「_1」、「_
2」等を付記して表示することがある。例えば、同じ材料で複数の第1層配線303が形
成されている場合、図面では、それらの個々に、「303_1」、「303_2」等の符
号を付す。そして、明細書中で第1層配線を総称するときには、「第1層配線303」と
表記するが、その中の1つを他と区別する場合には、「第1層配線303_1」というよ
うに表記することがある。
図1(A)に本実施の形態の表示装置の回路の例を図示する。図1(A)に示される回路
は、表示装置の1つのドットとして用いられる。第1ゲート信号線101と第2ゲート信
号線102とデータ線103と第1配線104と第2配線105と第3配線106という
6本の配線を有する。第1配線104と第2配線105と第3配線106の電位はそれぞ
れ一定となるように保たれるとよい。このうち、第2配線105と第3配線106を同じ
電位となるように設計・設定されてもよい。
110と第3トランジスタ111と第4トランジスタ112と第5トランジスタ113と
第6トランジスタ114とを有する。
109の第1電極はデータ線103に接続し、第1トランジスタ109の第2電極は、第
4トランジスタ112の第2電極および第5トランジスタ113の第1電極に接続する。
ジスタ110の第1電極は、第3トランジスタ111の第2電極と第4トランジスタ11
2の第1電極に接続し、第2トランジスタ110の第2電極は第4トランジスタ112の
ゲートとキャパシタ108の第1電極に接続する。
112の第2電極は第5トランジスタ113の第1電極に接続し、第5トランジスタ11
3のゲートは第2ゲート信号線102に接続し、第5トランジスタ113の第2電極は表
示素子107の第1電極と、キャパシタ108の第2電極と、第6トランジスタ114の
第1電極に接続し、第6トランジスタ114のゲートは第1ゲート信号線101に接続す
る。
タ114の第2電極は第2配線105に接続し、表示素子107の第2電極は第3配線1
06に接続する。第1配線104、第2配線105、第3配線106は一定の電位に保た
つように設定されればよい。
ランジスタ113の第1電極の交点を第1ノードN1、第5トランジスタ113の第2電
極と第6トランジスタ114の第1電極と表示素子107の第1電極の交点を第2ノード
N2、第2トランジスタ110の第2電極と第4トランジスタ112のゲートとキャパシ
タ108の第1電極の交点を第3ノードN3と呼ぶ。
電極は正極であり、第2電極は負極である。また、第1配線104の電位は、第2配線1
05や第3配線106の電位より高いことが求められる。電位差は回路の耐圧等を考慮し
て設定されるが、電位差が大きいほど、後述する理由からトランジスタのしきい値のばら
つきや表示素子の劣化を補償することができる。
タ112のしきい値を+1Vとすると、第1配線104と第3配線106の間の電位差は
5V以上、好ましくは10V以上とするとよい。以下では、第1配線104の電位をV1
、第2配線105の電位をV2、第3配線106の電位をV3とする。例えば、電位V1
を+10V、電位V2を0V、電位V3を0Vとできる。
、第1ゲート信号線101、第2ゲート信号線102に図3に示すようなパルス信号を入
力すればよい。ここで、VHは上記トランジスタがオンとなる電位、VLはオフとなる電
位とする。
線102の電位が共にVHである期間aと、第1ゲート信号線101の電位がVHで第2
ゲート信号線102の電位がVLである期間bと、第1ゲート信号線101の電位と第2
ゲート信号線102の電位が共にVLである期間cと、第1ゲート信号線101の電位が
VLで第2ゲート信号線102の電位がVHである期間dという4つの期間からなる。
電位がVLである期間τ2とは、異なってもよいが、同じとなるように設計すると、回路
も簡略化できるため好ましい。すなわち、1つのパルスを整形した後、そのパルスをその
まま第1ゲート信号線101に出力することができる。一方、同じパルスを反転させたも
のを遅延回路を通して出力することで、第2ゲート信号線102に出力できる。
には期間aの、図4(B)には期間bの、図4(C)には期間cの、図4(D)には期間
dのトランジスタの状態を示す。オン状態であるトランジスタにはトランジスタの記号に
丸を重ね、また、オフ状態であるトランジスタには×を重ねて表記する。
ジスタ(第1トランジスタ109、第2トランジスタ110、第3トランジスタ111、
第5トランジスタ113、第6トランジスタ114)がオンとなる。また、第4トランジ
スタ112は、ゲートの電位と第1電極の電位がV1とほぼ等しく、また、第2電極(第
1ノードN1)の電位は、データ線103の電位VDataとほぼ等しいが、後者は前者
よりも十分に小さいのでオンとなる。このとき、キャパシタの第1電極(第3ノードN3
)の電位はV1とほぼ等しく、キャパシタの第2電極(第2ノードN2)の電位はV2と
ほぼ等しい。
差が生じ、同じくオン状態の第5トランジスタ113の第1電極と第2電極間に電位差が
生じるため、第4トランジスタ112と第5トランジスタ113は電力を消費する。その
ため、期間aは可能な限り短時間であることが好ましく、100n秒乃至500n秒とす
るとよい。
ンジスタ111、第5トランジスタ113がオフとなる。第3ノードN3の電位は、期間
bの初期では期間aの電位と同じである。一方、第1トランジスタ109、第2トランジ
スタ110、第6トランジスタ114はオンである。そのため、第1ノードN1の電位は
、データの電位VDataである。また第2ノードN2の電位はV2となる。
第3ノードN3から第4トランジスタ112の第1電極を通って、第1ノードN1へ電荷
が流れる。それに伴って、第3ノードN3の電位は低下する。この電荷の流れに伴う第3
ノードN3の電位の低下は、第3ノードN3の電位が(VData+Vth)になるまで
続く。すなわち、キャパシタ108の第1電極と第2電極間の電位差は(VData+V
th―V2)である。
ンジスタ109、第2トランジスタ110、第6トランジスタ114もオフとなる。ここ
で、第1ノードN1、第2ノードN2、第3ノードN3の電位は期間bのときとほとんど
変わらない。
ンジスタ111、第5トランジスタ113がオンとなる。期間dの初期では、第2ノード
N2の電位はV2であるので、第5トランジスタ113がオンになったことにより、第4
トランジスタ112の第2電極の電位もV2となる。また、第3トランジスタ111がオ
ンとなったことにより、第4トランジスタ112の第1電極の電位はV1となる。
第1電極が第2電極よりも電位が高い。そのため、第4トランジスタ112のゲートと第
2電極間の電位差(VData+Vth―V2)は、第1電極と第2電極との間の電位差
(V1―V2)よりも小さく、第1電極と第2電極との間を流れる電流Iは、飽和領域の
ドレイン電流の式に従う。
の自乗に比例する。この場合、第4トランジスタ112の第2電極がソースに相当する。
)
かし、第2ノードN2の電位の上昇分は、キャパシタ108を介した容量結合によって、
第3ノードN3の電位の上昇となるため、第3ノードN3の電位と第2ノードN2の電位
の差は変わらない。すなわち、第2ノードN2の電位に関わらず、電流Iは一定である。
ードN2の電位が一定の値に達すると、表示素子107が流す電流と、電流Iが均衡する
。すなわち第2ノードN2の電位は一定となる。表示素子107は、それを流れる電流値
によって表示状態(発光量、透過率、反射率、色調、彩度等)が変化するが、その状態は
式1から明らかなように、データVDataの電位等によって決定される。このようにし
て、トランジスタのしきい値のばらつきを補正することができる。
一定であることが必須である。第3ノードN3の電位が変動すると、それに応じて電流I
も変動する。例えば、第2トランジスタ110のオフ特性が不十分であると、1フレーム
の期間の間に、第3ノードN3の電位が上昇する。
画素やドットの不良としても現れるが、表示装置全般にわたっても認められるものである
。過度な場合にはちらつき等の表示不良となる。そのため、特に、第2トランジスタ11
0のオフ特性が十分であること(すなわち、オフ電流が十分に低いこと)が好ましい。
本実施の形態では、本発明の表示装置の一態様について、図5乃至図7を用いて説明する
。本実施の形態では、発光素子として有機ELを用いた表示装置について説明する。特に
、アクティブマトリクス回路上に発光層を形成し、アクティブマトリクス回路上方に光を
照射して表示をおこなうトップエミッション型表示装置について説明する。
ール、半導体層等のレイアウトを示す。なお、各種絶縁膜等は記載されていない。各図の
点線で示される長方形が1つのドットを表す。
第1コンタクトホール306の位置を示す。このうち、第1層配線303_1は図1(A
)の第2配線105に相当する配線である。また、第1層配線303_2は図1(A)の
第1ゲート信号線101の一部となる。また、第1層配線303_4は図1(A)の第2
ゲート信号線102の一部となる。また、第1層配線303_3の一部は、図1(A)の
キャパシタ108の第1電極の一部となる。その他の第1層配線303は、図1(A)の
第1トランジスタ109乃至第6トランジスタ114のゲートとなる。
_4、半導体層305_5、半導体層305_6は、それぞれ、図1(A)の第1トラン
ジスタ109、第2トランジスタ110、第3トランジスタ111、第4トランジスタ1
12、第5トランジスタ113、第6トランジスタ114の半導体層となる。
0の位置を示す。このうち、第2層配線307_1は図1(A)のデータ線103となる
。また、第2層配線307_6の一部は図1(A)のキャパシタ108の第2電極の一部
となる。その他の第2層配線307は、図1(A)の第1トランジスタ109乃至第6ト
ランジスタ114の第1電極あるいは第2電極となる。
14の位置を示す。このうち、第3層配線311_1は図1(A)の第1ゲート信号線1
01の一部となり、第3層配線311_4は第2ゲート信号線102の一部となり、第3
層配線311_5は第1配線104の一部となる。
することにより表示装置に用いる回路が作製できる。以下、図6および図7を用いて、表
示装置の作製方法の説明をおこなう。なお、図6および図7は、作製工程の断面図である
が、図5(A)乃至図5(C)の一点鎖線A−Bの断面に相当する。
成した後、第1のフォトリソグラフィ工程をおこない、レジストマスクを形成し、エッチ
ングにより不要な部分を除去して第1層配線303を形成する。図6(A)のように、第
1層配線303の端部にテーパー形状が形成されるようにエッチングすると、積層する膜
の被覆性が向上するため好ましい。
熱処理に耐えうる程度の耐熱性を有していることが必要となる。第1基板301にはガラ
ス基板を用いることができるが、これに限られず、透明、不透明、絶縁性、導電性の各種
材料を用いることができる。特に本実施の形態では、表示に用いられる光は第1基板の上
方に照射されるため基板が透明である必要はない。例えば、放熱性を高めるためであれば
金属材料を用いてもよい。
が730℃以上のものを用いるとよい。また、ガラス基板には、例えば、アルミノシリケ
ートガラス、アルミノホウケイ酸ガラス、バリウムホウケイ酸ガラスなどのガラス材料が
用いられる。なお、ホウ酸と比較して酸化バリウム(BaO)を多く含ませることで、よ
り実用的な耐熱ガラスが得られる。このため、B2O3よりBaOを多く含むガラス基板
を用いることが好ましい。
縁体でなる基板を用いてもよい。他にも、結晶化ガラスなどを用いることができる。
た、第1基板301が導電性である場合には、回路の絶縁性を保持する機能もある。下地
絶縁層302は窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、又は酸化窒化珪素膜から選ば
れた一又は複数の膜による積層構造により形成することができる。
金属材料又はこれらを主成分とする合金材料を用いて、単層で又は積層して形成すること
ができる。例えば、Tiの上に仕事関数の高い窒化インジウムや酸化モリブデンを積層し
た構造とすることができる。
ラズマCVD法又はスパッタリング法等を用いて、酸化珪素層、窒化珪素層、酸化窒化珪
素層、窒化酸化珪素層、又は酸化アルミニウム層を単層で又は積層して形成することがで
きる。例えば、成膜ガスとして、SiH4、N2Oを用いてプラズマCVD法により酸化
窒化珪素膜を形成すればよい。
成する。半導体層305の材料は、シリコン半導体や酸化物半導体を用いて形成すること
ができる。シリコン半導体としては、単結晶シリコンや多結晶シリコンなどがあり、酸化
物半導体としては、In−Ga−Zn系酸化物などを、適宜用いることができる。
て有する酸化物という意味であり、InとGaとZnの比率は問わない。また、InとG
aとZn以外の金属元素が入っていてもよい。
て、オフ電流の低い半導体層とすることで、トランジスタのリーク電流を削減し、特に図
1(A)の第3ノードN3の電位を一定に保つことは表示品位を上げる上で好ましい。
In)あるいは亜鉛(Zn)を含むものを用いればよい。特にInとZnを含むことが好
ましい。また、該酸化物半導体を用いたトランジスタの電気特性のばらつきを減らすため
のスタビライザーとして、それらに加えてガリウム(Ga)を有することが好ましい。ま
た、スタビライザーとしてスズ(Sn)を有することが好ましい。また、スタビライザー
としてハフニウム(Hf)を有することが好ましい。また、スタビライザーとしてアルミ
ニウム(Al)を有することが好ましい。
Ce)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユウロピウム
(Eu)、ガドリニウム(Gd)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホル
ミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)、イッテルビウム(Yb)、ル
テチウム(Lu)のいずれか一種あるいは複数種を有してもよい。
属の酸化物であるIn−Zn系酸化物、Sn−Ga−Zn系酸化物、Al−Ga−Zn系
酸化物、Sn−Al−Zn系酸化物、Sn−Zn系酸化物、Al−Zn系酸化物、Zn−
Mg系酸化物、Sn−Mg系酸化物、In−Mg系酸化物、In−Ga系酸化物、三元系
金属の酸化物であるIn−Al−Zn系酸化物、In−Sn−Zn系酸化物、In−Hf
−Zn系酸化物、In−La−Zn系酸化物、In−Ce−Zn系酸化物、In−Pr−
Zn系酸化物、In−Nd−Zn系酸化物、In−Sm−Zn系酸化物、In−Sm−Z
n系酸化物、In−Eu−Zn系酸化物、In−Gd−Zn系酸化物、In−Tb−Zn
系酸化物、In−Dy−Zn系酸化物、In−Ho−Zn系酸化物、In−Er−Zn系
酸化物、In−Tm−Zn系酸化物、In−Yb−Zn系酸化物、In−Lu−Zn系酸
化物、四元系金属の酸化物であるIn−Sn−Ga−Zn系酸化物、In−Hf−Ga−
Zn系酸化物、In−Al−Ga−Zn系酸化物、In−Sn−Al−Zn系酸化物、I
n−Sn−Hf−Zn系酸化物、In−Hf−Al−Zn系酸化物を用いることができる
。
a:Zn=2:2:1(=2/5:2/5:1/5)の原子比のIn−Ga−Zn系酸化
物やその組成の近傍の酸化物を用いることができる。あるいは、In:Sn:Zn=1:
1:1(=1/3:1/3:1/3)、In:Sn:Zn=2:1:3(=1/3:1/
6:1/2)あるいはIn:Sn:Zn=2:1:5(=1/4:1/8:5/8)の原
子比のIn−Sn−Zn系酸化物やその組成の近傍の酸化物を用いるとよい。
応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とする半導体特性を得るために、キ
ャリア濃度や不純物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間結合距離、密度
等を適切なものとすることが好ましい。
ら、In−Ga−Zn系酸化物でも、バルク内欠陥密度を高めることにより移動度を上げ
ることができる。
c=1)である酸化物が、原子数比がIn:Ga:Zn=A:B:C(A+B+C=1)
の酸化物のrだけ近傍であるとは、a、b、cが、
(a―A)2+(b―B)2+(c―C)2≦r2
を満たすことを言う。rとしては、例えば、0.05とすればよい。他の酸化物でも同様
である。
でもよい。また、アモルファス中に結晶性を有する部分を含む構造でも、非アモルファス
でもよい。
これを用いてトランジスタを作製した際の界面散乱を低減でき、比較的容易に、比較的高
い移動度を得ることができる。
の平坦性を高めればアモルファス状態の酸化物半導体以上の移動度を得ることができる。
表面の平坦性を高めるためには、平坦な表面上に酸化物半導体を形成することが好ましく
、具体的には、平均面粗さ(Ra)が1nm以下、好ましくは0.3nm以下、より好ま
しくは0.1nm以下の表面上に形成するとよい。
により第1層配線に達する第1コンタクトホール306を形成する。第1コンタクトホー
ル306の形成方法は、ドライエッチング、ウェットエッチングなど適宜選択すればよい
。ここまでの断面を図6(A)に示す。
グラフィ工程により第2層配線307を形成する。第2層配線307に用いる導電膜とし
ては、例えば、Al、Cr、Cu、Ta、Ti、Mo、Wから選ばれた元素を含む金属膜
、または上述した元素を成分とする金属窒化物膜(窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒
化タングステン膜)等を用いることができる。
高融点金属膜またはそれらの金属窒化物膜(窒化チタン膜、窒化モリブデン膜、窒化タン
グステン膜)を積層させた構成としてもよい。
しては酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、In−Sn系酸化物(ITO等)、In−
Zn系酸化物、またはこれらの金属酸化物材料に酸化シリコンを含ませたものを用いるこ
とができる。
間絶縁物309を形成する。第1層間絶縁物308としては、酸化シリコン膜、酸化窒化
シリコン膜などの無機絶縁膜を用いることができる。第2層間絶縁物309としては、ト
ランジスタ起因の表面凹凸を低減するために平坦化機能を有する絶縁膜を選択するのが好
適である。例えば、SOG(スピンオンガラス)等の無機材料、ポリイミド、アクリル、
ベンゾシクロブテン、等の有機材料を用いることができる。これらの材料で形成される絶
縁膜を複数積層させることで、第2層間絶縁物309を形成してもよい。
物309に第2層配線307に達する第2コンタクトホール310を形成する。第2コン
タクトホール310の形成方法は、ドライエッチング、ウェットエッチングなど適宜選択
すればよい。ここまでの様子を図6(B)に示す。
配線311を形成する。第3層配線311に用いる導電膜としては、第2層配線307に
用いる材料から選択できるが、特に抵抗率の低いものが好ましく、Cuあるいはその合金
を用いるとよい。
する。第3層間絶縁物312、第4層間絶縁物313は第1層間絶縁物308、第2層間
絶縁物309に用いることのできる材料で形成できる。
物313に第3層配線311に達する第3コンタクトホール314を形成する。第3コン
タクトホール314の形成方法は、ドライエッチング、ウェットエッチングなど適宜選択
すればよい。ここまでの様子を図6(C)に示す。
、反射電極層315を形成する。反射電極層315は、図1(A)の表示素子107の第
1電極に相当する。反射電極層315としては、光の取り出し効率を向上させるため、後
に形成される発光層317が発する光を効率よく反射する材料が好ましい。
属酸化物による導電膜、またはチタン等を薄く形成し、他方に反射率の高い金属膜(アル
ミニウム、アルミニウムを含む合金、または銀など)を用いることができる。このような
構成とすることで、発光層317と反射率の高い金属膜(アルミニウム、アルミニウムを
含む合金、または銀など)との間に形成される絶縁膜の生成を抑制することができるので
好適である。
、又は無機絶縁材料を用いて形成する。特に感光性の樹脂材料を用い、反射電極層315
上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連続した曲率を持って形成される傾斜面となる
ように形成することが好ましい。
18を形成する。発光層317は、単層の層で構成されていても、複数の層が積層される
ように構成されていてもどちらでもよいが、本実施の形態では、発光層317が発する光
は白色であり、赤、緑、青のそれぞれの波長領域にピークを有する光が好ましい。
空蒸着法を用いて形成されることが好ましい。また、その特性上、発光層317やその上
に形成される膜をフォトリソグラフィ工程によりパターン形成することが困難であるので
、発光層317と透過電極層318は第1基板上に一様に形成される。なお、透過電極層
318は図1(A)の表示素子107の第2電極に相当する。
る。ここまでの様子を図7(A)に示す。
第2基板319の作製方法を以下に示す。第2基板319は、透明であることが必要であ
るが、その他の条件は第1基板301に比較すると緩く、耐熱性の劣る材料も使用できる
。
光膜320を形成する。遮光膜320により、各画素間での混色や光漏れを防止すること
ができる。なお、遮光膜320は設けなくてもよい。遮光膜320としては、チタン、ク
ロムなどの反射率の低い金属膜、または、黒色顔料や黒色染料が含浸された有機樹脂膜な
どを用いることができる。
ラーフィルタ321は、特定の波長帯域の光を透過する有色層である。例えば、赤色の波
長帯域の光を透過する赤色(R)のカラーフィルタ、緑色の波長帯域の光を透過する緑色
(G)のカラーフィルタ、青色の波長帯域の光を透過する青色(B)のカラーフィルタな
どを用いることができる。各カラーフィルタは、公知の材料を用いて、印刷法、インクジ
ェット法、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング方法などでそれぞれ所望の位置に
形成する。
GBに加えてY(黄色)の4色を用いた構成、または、5色以上の構成としてもよい。
る。オーバーコート膜322は、アクリル、ポリイミド等の有機樹脂膜により形成するこ
とができる。オーバーコート膜322により、カラーフィルタ321に含有された不純物
成分等を発光層317側への拡散を防止することができる。また、オーバーコート膜32
2は、有機樹脂膜と無機絶縁膜との積層構造としてもよい。無機絶縁膜としては、窒化シ
リコン、酸化シリコンなどを用いることができる。なお、オーバーコート膜322は、形
成しなくてもよい。
が設けられた第2基板319が形成される。そして、第1基板301と、第2基板319
とをアライメントして張り合わせをおこない表示装置とする。
大きい透光性の接着剤などを用いておこなうことができる。第1基板301と第2基板3
19の間には密閉された空間323が形成される。空間323は、特に限定はなく、透光
性を有し、外気が侵入しなければよい。
ましい。屈折率が小さい場合、発光層317から射出された斜め方向の光が、空間323
によりさらに屈折し、場合によっては隣接の画素から光が射出してしまう。従って、空間
323としては、例えば、第1基板301と第2基板319とが、接着可能な屈折率が大
きい透光性の接着剤を用いることができる。
に乾燥剤等を分散させておいてもよい。ここまでの様子を図7(B)に示す。
ゆる上面射出構造(トップエミッション構造)の表示装置である。さらに、発光層317
より発せられた白色光がカラーフィルタ321によって色分離される構造である。
ョン構造(以下、白色+CF+TE構造と省略する)の表示装置と、塗り分け方式により
形成した発光素子のトップエミッション構造(以下、塗り分け+TE構造)の表示装置に
ついて比較をおこなう。なお、塗りわけ方式とは、各画素にRGBの材料を蒸着法などに
より塗り分ける方式である。
ー化をおこなう。そのため、カラーフィルタが必要になる。一方、塗り分け+TE構造の
場合、各画素を蒸着等により塗り分けてカラー化をおこなうため、カラーフィルタは不要
である。しかし、白色+CF+TE構造では、カラーフィルタが必要であるが、塗り分け
+TE構造では、塗り分けをおこなうためにメタルマスク等が必要となる。また、メタル
マスクを用いずにインクジェット等を利用して塗り分けをおこなうことも可能であるが、
まだ技術的な課題が多い。
、材料使用効率が悪く、コストが高いといった課題もある。また、メタルマスクと発光素
子とが接触し、発光素子の破壊、または接触によるキズ、パーティクル等が発生するため
歩留まりが低下してしまう。
り、画素間に塗り分けに必要な領域を設ける必要がある。そのため、1画素のサイズを大
きくすることが出来ない。これによって、開口率が大幅に低減してしまう。一方、白色+
CF+TE構造の場合、画素間に塗り分けに必要な領域を設ける必要がないため、1画素
のサイズを大きくすることができ、これに伴い開口率を向上させることができる。
分け+TE構造の場合、塗り分けのためにメタルマスクが必要となり、大型対応のメタル
マスクの技術、及び生産設備が確立しておらず困難である。また、仮に大型対応のメタル
マスクの技術、及び生産設備が確立したとしても、蒸着材料がメタルマスクにも蒸着され
るといった材料使用効率の課題は解決しない。一方、白色+CT+TE構造の場合、メタ
ルマスクが不要となるため、従来までの生産設備を用いて製造が可能であり好適である。
発光素子を複数段の積層構造とする場合、表示装置を製造する装置をインラインまたは、
マルチチャンバーとして複数の蒸着源を一度に、または連続して基板に形成することが好
ましい。塗りわけ+TE構造の場合、各画素の色を塗り分ける必要があるため、所望の位
置に形成するためにメタルマスクを交換して形成する必要がある。メタルマスクを交換す
るために、製造装置をインラインまたは、マルチチャンバーとすることが困難である。一
方、白色+CF+TE構造の場合、メタルマスクを用いる必要がないため、インライン化
、またはマルチチャンバー化の製造装置の構成とするのが容易である。
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した表示装置を用いて作製される電子機器の具
体例について、図8を用いて説明する。
ョン受信機ともいう)、コンピュータ用などのモニタ、デジタルカメラ、デジタルビデオ
カメラ、デジタルフォトフレーム、携帯電話機、携帯型ゲーム機、携帯情報端末、音響再
生装置、遊技機(パチンコ機、スロットマシン等)、ゲーム筐体が挙げられる。これらの
電子機器の具体例を図8に示す。
01に表示部403が組み込まれている。本発明の一態様を用いて作製される表示装置は
、表示部403に用いることが可能であり、表示部403により映像を表示することが可
能である。なお、4本の脚部402により筐体401を支持した構成を示している。また
、電力供給のための電源コード405を筐体401に有している。
れた表示ボタン404を指などで触れることで、画面操作や、情報を入力することができ
る。また、筐体401に設けられたヒンジによって、表示部403の画面を床に対して垂
直に立てることもでき、テレビジョン装置としても利用できる。狭い部屋においては、大
きな画面のテレビジョン装置は設置すると自由な空間が狭くなってしまうが、テーブルに
表示部が内蔵されていれば、部屋の空間を有効に利用することができる。
おける色のにじみ、色ずれなどが生じにくいため、当該表示装置を表示部403に用いる
ことで、従来に比べて表示品質の高い表示部403とすることができる。また、遮光性を
有するスペーサによって一対の基板が保持されているため、衝撃や歪みなどの外力に極め
て強いため、図8(A)に示すテーブルとして好適に用いることができる。
411に表示部412が組み込まれている。本発明の一態様を用いて作製される表示装置
は、表示部412に用いることが可能であり、表示部412により映像を表示することが
可能である。なお、ここではスタンド413により筐体411を支持した構成を示してい
る。
操作機414によりおこなうことができる。リモコン操作機414が備える操作キー41
6により、チャンネルや音量の操作をおこなうことができ、表示部412に表示される映
像を操作することができる。また、リモコン操作機414に、当該リモコン操作機414
から出力する情報を表示する表示部415を設ける構成としてもよい。
ジョン装置410は、受信機により一般のテレビ放送の受信をおこなうことができ、さら
にモデムを介して有線または無線による通信ネットワークに接続することにより、一方向
(送信者から受信者)または双方向(送信者と受信者間、あるいは受信者間同士など)の
情報通信をおこなうことも可能である。
おける色のにじみ、色ずれなどが生じにくいため、当該表示装置をテレビジョン装置の表
示部412に用いることで、従来に比べて表示品質の高いテレビジョン装置とすることが
できる。
23、キーボード424、外部接続ポート425、ポインティングデバイス426等を含
む。コンピュータは、本発明の一態様を用いて作製される表示装置をその表示部423に
用いることにより作製される。
表示における色のにじみ、色ずれなどが生じにくいため、当該表示装置をコンピュータの
表示部423に用いることで、従来に比べて表示品質の高い表示部とすることが可能とな
る。
込まれた表示部432の他、電源ボタン433、外部接続ポート434、スピーカ435
、マイク436、操作ボタン437などを備えている。携帯電話機430は、本発明の一
態様を用いて作製される表示装置を表示部432に用いることにより作製される。
力する、電話を掛ける、またはメールを作成するなどの操作をおこなうことができる。
示モードであり、第2は、文字等の情報の入力を主とする入力モードである。第3は表示
モードと入力モードの2つのモードが混合したものである。
とする入力モードとし、画面に表示させた文字の入力操作をおこなえばよい。この場合、
表示部432の画面のほとんどにキーボードまたは番号ボタンを表示させることが好まし
い。
する検出装置を設けることで、携帯電話機430の向き(縦向きか横向きか)を判断して
、表示部432の画面表示を自動的に切り替えるようにすることができる。
437の操作によりおこなわれる。また、表示部432に表示される画像の種類によって
切り替えるようにすることもできる。例えば、表示部に表示する画像信号が動画のデータ
であれば表示モード、テキストデータであれば入力モードに切り替える。
432のタッチ操作による入力が一定期間ない場合には、画面のモードを入力モードから
表示モードに切り替えるように制御してもよい。
432に掌や指を触れ、掌紋、指紋等を撮像することで、本人認証をおこなうことができ
る。また、表示部に近赤外光を発光するバックライトまたは近赤外光を発光するセンシン
グ用光源を用いれば、指静脈、掌静脈などを撮像することもできる。
おける色のにじみ、色ずれなどが生じにくいため、当該表示装置を携帯電話機の表示部4
32に用いることで、従来に比べて表示品質の高い携帯電話機とすることが可能となる。
また、遮光性を有するスペーサによって一対の基板が保持されているため、衝撃や歪みな
どの外力に極めて強いため、図8(D)に示す携帯電話機として好適に用いることができ
る。
宜組み合わせて用いることができる。
102 第2ゲート信号線
103 データ線
104 第1配線
105 第2配線
106 第3配線
107 表示素子
108 キャパシタ
109 第1トランジスタ
110 第2トランジスタ
111 第3トランジスタ
112 第4トランジスタ
113 第5トランジスタ
114 第6トランジスタ
201 第1ゲート信号線
202 第2ゲート信号線
203 第3ゲート信号線
204 第4ゲート信号線
205 第5ゲート信号線
206 データ線
207 第1配線
208 第2配線
209 第3配線
210 発光素子
211 キャパシタ
212 第1トランジスタ
213 第2トランジスタ
214 第3トランジスタ
215 第4トランジスタ
216 第5トランジスタ
217 第6トランジスタ
218 第7トランジスタ
301 第1基板
302 下地絶縁層
303 第1層配線
304 ゲート絶縁物
305 半導体層
306 第1コンタクトホール
307 第2層配線
308 第1層間絶縁物
309 第2層間絶縁物
310 第2コンタクトホール
311 第3層配線
312 第3層間絶縁物
313 第4層間絶縁物
314 第3コンタクトホール
315 反射電極層
316 隔壁
317 発光層
318 透過電極層
319 第2基板
320 遮光膜
321 カラーフィルタ
322 オーバーコート膜
323 空間
400 テーブル
401 筐体
402 脚部
403 表示部
404 表示ボタン
405 電源コード
410 テレビジョン装置
411 筐体
412 表示部
413 スタンド
414 リモコン操作機
415 表示部
416 操作キー
420 パーソナルコンピュータ
421 筐体
422 筐体
423 表示部
424 キーボード
425 外部接続ポート
426 ポインティングデバイス
430 携帯電話機
431 筐体
432 表示部
433 電源ボタン
434 外部接続ポート
435 スピーカ
436 マイク
437 操作ボタン
N1 第1ノード
N2 第2ノード
N3 第3ノード
Claims (4)
- 第1のトランジスタ乃至第6のトランジスタと、容量素子と、発光素子と、を有し、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第1の配線に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第3のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第2の配線に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記発光素子の画素電極に電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第3の配線に電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記発光素子の画素電極に電気的に接続され、
前記容量素子の第1の電極は、前記第3のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記容量素子の第2の電極は、前記発光素子の画素電極に電気的に接続される発光装置であって、
前記第3のトランジスタのゲートとしての機能を有する第1の導電層の上方に、前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第2の導電層が設けられ、
前記第2の導電層の上方に、前記第2の導電層と第1のコンタクトホールを介して電気的に接続される第3の導電層が設けられ、
前記第3の導電層の上方に、前記第3の導電層と第2のコンタクトホールを介して電気的に接続される前記画素電極が設けられ、
前記第1の導電層は、前記第2の導電層と重なる領域を有し、
前記第1の導電層は、前記第3の導電層と重なる領域を有する発光装置。 - 第1のトランジスタ乃至第6のトランジスタと、容量素子と、発光素子と、を有し、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第1の配線に電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第3のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記第3のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第2の配線に電気的に接続され、
前記第4のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの一方に電気的に接続され、
前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記発光素子の画素電極に電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、第3の配線に電気的に接続され、
前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記発光素子の画素電極に電気的に接続され、
前記容量素子の第1の電極は、前記第3のトランジスタのゲートに電気的に接続され、
前記容量素子の第2の電極は、前記発光素子の画素電極に電気的に接続される発光装置であって、
前記第3のトランジスタのゲートとしての機能を有する第1の導電層の上方に、前記第6のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する第2の導電層が設けられ、
前記第2の導電層の上方に、前記第2の導電層と第1のコンタクトホールを介して電気的に接続される第3の導電層が設けられ、
前記第3の導電層の上方に、前記第3の導電層と第2のコンタクトホールを介して電気的に接続される前記画素電極が設けられ、
前記第1の導電層は、前記第2の導電層と重なる領域を有し、
前記第1の導電層は、前記第3の導電層と重なる領域を有し、
前記第2のトランジスタのゲートとしての機能を有する第4の導電層は、前記第6のトランジスタのゲートとしての機能を有し、
前記第4の導電層は、前記第1の導電層と同層に設けられる発光装置。 - 請求項1または請求項2において、
前記第2の導電層は、前記第5のトランジスタのソースまたはドレインの他方としての機能を有する発光装置。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一において、
前記第2の配線は、データを伝達する機能を有する発光装置。
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