JPH08241048A - 有機エレクトロルミネセンス層を有するエレクトロルミネセンスデバイス - Google Patents
有機エレクトロルミネセンス層を有するエレクトロルミネセンスデバイスInfo
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Abstract
を用いる4端子薄膜トランジスタエレクトロルミネセン
スデバイスを提供する。 【解決手段】 そのデバイスは2つの薄膜トランジスタ
とコンデンサとその上に有機エレクトロルミネセンス層
が配置されるテーパを有する端を有する開口を有するオ
ーバーレイパシベーション層とからなる。有機エレクト
ロルミネセンス材料をオーバーレイするのは陰極層であ
り、これは好ましくは低い仕事関数の材料から作られる
連続層である。
Description
2「TFT−EL Display Panel Us
ing Organic Electrolumine
scent Media」及びTang等によるアメリ
カ国特許出願08/355940「A Method
of Fabricating a TFT−EL P
ixel」は両方とも同時に出願され、その記述をここ
に引用する。
ドレッシング要素としての薄膜トランジスタ(TFT)
と放射媒体として有機エレクトロルミネセンス薄膜とを
用いたエレクトロルミネセンスデバイス(例えば画素)
に関する。
急速な発展は高品質大領域、フルカラー、高解像度表示
器を可能にした。これらの表示器はラップトップコンピ
ュータやポケットTVのような電子製品での新たな応用
を可能にした。これらのFPD技術の中で液晶表示器
(LCD)は市場での表示器の選択として出現した。そ
れはまた他のFPD技術が比較される技術標準を設定し
た。LCDパネルの例は以下を含む:(1)ワークステ
イション用の14”,16−カラーLCDパネル(IB
Mと東芝、1989年)(K.Ichikawa,S.
Suzuki,H.Matino,T.Aoki,T.
Higuchi,Y.Oano等によるSID Dig
est,226(1989)を参照)、(2)6”フル
カラーLCD−TV(フィリップス、1987年)
(M.J.Powell,J.A.Chapman,
A.G.Knapp,I.D.French,J.R.
Hughes,A.D.Pearson,M.Alli
nson,M.J.Edwards,R.A.For
d,M.C.Hemmings,O.F.Hill,
D.H.Nicholls,N.K.Wright等に
よるProceeding,Internationa
l Display Conference,63,1
987を参照)、(3)4”フルカラーLCD−TV
(モデルLQ424A01)(model LQ424
A01用のSharp Corporation Te
chnical Literatureを参照)、
(4)1メガ画素カラーTFT−LCD(ゼネラルエレ
クトリック)(D.E.Castleberry,G.
E.PossinによるSID Digest,232
(1988)を参照)。特許及び出版物を含む全ての参
考文献は以下で完全に再現されるようにここに引用す
る。
動アドレッシング方式で薄膜トランジスタ(TFT)の
使用であり、これは直接アドレッシング(S.Moro
zumiによるAdvances in Electr
onics and Electron Physic
s,P.W.Hawkes編集,Vol.77,Aca
demic Press 1990を参照)の制限を緩
和する。LCD技術の成功は大領域TFT(主にアモル
ファスシリコンTFT)の製造の急速な進歩によること
が大部分である。TFTスイッチング特性と電子光学L
CD表示要素との間のほとんど理想的な適合はまたキー
としての役割を果たす。
バックライトが必要なことである。これはTFT−LC
Dの透過係数が、特にカラーパネルで小さいためであ
る。典型的には透過係数は約2ー3パーセントである
(S.MorozumiによるAdvances in
Electronics and Electron
Physics,P.W.Hawkes編集,Vol.
77,AcademicPress 1990を参
照)。バックライト付きのTFT−LCDパネルに対す
る電力消費はかなりのものであり、バッテリー作動を必
要とする携帯型表示器の応用に対して逆行するように影
響する。
ルの小型化を損なう。例えばパネルの深さはバックライ
トユニットを収納するために増加されなければならな
い。典型的な管状の冷陰極ランプを用いると、付加的な
深さは約3/4から1インチである。バックライトはま
たFPDに余計な重さを加える。上記の制限に対する理
想的な解決はバックライトの必要を除去する低電力放射
表示器である。特に魅力的な候補は薄膜トランジスタエ
レクトロルミネセンス(TFT−EL)表示器である。
TFT−EL表示器ではそれぞれの画素は光を放射する
ようアドレスされ、補助のバックライトは必要でない。
TFT−EL方式はFischerにより1971年に
提案された(A.G.FischerによるIEEE
Trans.Electron Devices,80
2(971)を参照)。Fischerの方式の粉末化
されたZnSはEL媒体として用いられている。
T−ELパネル(6”)はZnSをEL要素として、C
dSeをTFT材料として用いるBrody等により作
られたと報告された(T.P.Brody,F.C.L
uo,A.P.Szepesi,D.H.Davies
等によるIEEE Trans.ElectronDe
vices,22,739(1975)を参照)。Zn
S−ELが百ボルト以上の高駆動電圧を必要とするので
スイッチングCdSe TFT要素はそのような高電圧
振動を扱うよう設計されねばならない。それで高電圧T
FTの信頼性は疑わしくなった。究極的にはZnSに基
づくTFT−ELはTFT−LCDとの競争に成功しな
かった。TFT−EL技術を記載するアメリカ国特許は
以下の通りである:第3807037号、第38851
96号、第3913090号、第4006383号、第
4042854号、第4523189号、第46021
92号。
た。これらの材料はそれ自体をTFT−ELデバイス内
の表示媒体に対する候補として示唆する(C.W.Ta
ng,S.A.VanSlykeによるAppl.Ph
ys.Lett.,51,913(1987)及びC.
W.Tang,S.A.VanSlyke,C.H.C
henによるJ.Appl.Phys.,65,361
0(1989)を参照)。有機EL媒体は2つの重要な
利点を有する:それらはより高い効率を有する;それら
は低い電圧要求を有する。後者の特性は他の薄膜放射デ
バイスと異なる。ELが有機材料であるTFT−ELデ
バイスの開示は以下のようである:アメリカ国特許第
5,073,446号,第5,047,687号,第
5,059,861号;第5,294,870号,第
5,151,629号,第5,276,380号,第
5,061,569号,第4,720,432号,第
4,539,507号,第5,150,006号,第
4,950,950号,第4,356,429号。
L材料の特定の特性は以下のように要約される: 1) 低電圧駆動。典型的には有機ELセルは光出力レ
ベルとセルインピーダンスに依存して4から10ボルト
の範囲の電圧を要する。約20fLの輝度を作るために
要求される電圧は約5ボルトである。この低電圧は高電
圧TFTに対する要求が除去される故にTFT−ELパ
ネルに対して非常に魅力的である。更にまた有機ELセ
ルはDC又はACにより駆動されうる。結果として駆動
回路はより複雑でなく、より高価でない。 2) 高効率。有機ELセルの蛍光効率はワット当たり
4ルーメンの高さである。20fLの輝度を作るために
ELセルを駆動する電流密度は約1mA/cm2であ
る。100%デューティの励起を仮定すると400cm
2 のフルページパネルを駆動するために必要な電力は約
2.0ワットにすぎない。電力要求はフラットパネル表
示器の携帯性基準に確かに合致する。 3) 低温度での製造。有機ELデバイスは概略室温で
製造されうる。これは高温(>300度C)プロセスを
要求する無機放射デバイスに比べて顕著な利点である。
無機ELデバイスを作るのに要求される高温プロセスは
TFTとは両立しない。
2組の直交する電極(行と列)間にサンドイッチされた
有機表示媒体を有することである。この2端子方式では
EL素子は表示器とスイッチング機能の両方を提供す
る。有機EL素子のダイオードのような非線形電流ー電
圧特性は原理的にはアドレッシングのこのモードで高い
度合いの多重化を許容する。しかしながら有機ELに関
する2端子方式の有用性を制限する大きな要因が幾つか
ある: 1) メモリの欠如。有機ELの立ち上がり、立ち下が
り時間は非常に速く、マイクロ秒のオーダーであり、そ
れは真性(intrinsic)メモリを有さない。斯
くして直接アドレッシング方法を用いて、選択された列
のEL素子はパネル内のスキャン列の数に比例する瞬間
の輝度を生ずるよう駆動されなければならない。パネル
の大きさに依存してこの瞬間の輝度は達成するのが困難
である。例えば1/60秒のフレームレートで動作する
1000スキャン列のパネルを考えてみる。列当たりの
許容されうる休止時間は17μsである。例えば20F
lの時間平均された輝度を得るためには列休止時間中の
瞬間輝度は千倍高くなければならず、すなわち2000
0Flであり、これは約1A/cm2 の高電流密度と約
15ー20ボルトの電圧で有機ELセルを動作すること
によってのみ得られる極端な輝度である。このような極
端な駆動条件の下でのセル動作の長期間の信頼性は疑わ
しい。 2) 均一性。EL素子により要求される電流は行と列
のバスを介して供給される。瞬時の高電流故にこれらの
バスに沿ったIR電位の降下はEL駆動電圧と比較して
顕著ではない。ELの輝度ー電圧特性は非線形である故
に、バスに沿った電位の変化は不均一な光出力を生ず
る。
0,5の動作/実効領域比の1000行と1000列を
有するパネルを考える。列電極が10オーム/平方シー
ト(Ω/□)の抵抗のインジウム錫酸化物(ITO)で
あると仮定すると全体のITOバスラインの抵抗は少な
くとも10000オームである。800μA(2A/c
m2 )の瞬間画素電流に対するこのバスラインに沿った
IR降下は8ボルト以上である。一定の電流源が駆動方
式内に設けられることなしにITOバスに沿ったそのよ
うな大きな電位降下はパネル内で許容できない不均一な
光放射を引き起こす。どのような場合でもバス内の抵抗
電力損失は無駄である。類似の解析は休止時間中に画素
の行全体へ運ばれた全電流、即ち1000列のパネルに
対して0.8Aを搬送する付加的な負荷を有する行電極
バスに対してなされうる。シート抵抗が約0.028オ
ーム/平方の1μm厚さのアルミニウムバスの棒を仮定
すると得られたIR降下は約11ボルトであり、これは
また許容され得ない。 3) 電極パターン化。陽極ーインジウム錫酸化物の直
交電極の一つの組は従来技術のフォトリソグラフィの方
法でパターン化されうる。しかしながら電極の他の組の
パターン化は特に有機ELに対して大きな困難が現れ
る。陽極は4eVより小さい仕事関数を有する金属で作
られねばならず、好ましくは銀又はアルミニウムのよう
な他の金属と合金されたマグネシウムである(Tang
等によるアメリカ国特許第4885432号を参照)。
有機層の上面に堆積されたマグネシウムに基づいた合金
の陽極はフォトレジストを含むどのような従来技術の手
段によっても容易にはパターン化され得ない。ELセル
上に有機溶剤からフォトレジストを適用するプロセスは
マグネシウムに基づく合金層の下の溶解する有機層に有
害に影響する。これは基板から有機層の層間剥離を引き
起こす。
さである。フォトレジストがELセルの有機層を攪乱す
ることなくうまく適用され、展開されたとしても、酸性
溶液中のマグネシウムに基づく合金の陽極をエッチング
するプロセスは陽極を酸化し、黒い点を作りやすい。
L媒体として用いられる能動マトリックス4端子TFT
−ELデバイスを提供する。
配置された2つのTFTと記憶コンデンサと光放射有機
ELパッドとからなる。ELパッドは第二のTFTのド
レインに電気的に接続される。第一のTFTは第二のT
FTのゲート電極に電気的に接続され、これは次にコン
デンサに電気的に接続され、それにより励起信号に続い
て第二のTFTが信号間でELパッドに対して一定に近
い電流を供給することを可能にする。本発明のTFT−
ELデバイスは典型的にはフラットパネル表示器内で形
成される画素であり、好ましくはEL陽極が画素全てを
横切る連続した層である。
に示すような他段階プロセスで形成される:第一の薄膜
トランジスタ(TFT1)は基板の上面上に配置され
る。TFT1はソース電極とドレイン電極とゲート誘電
体とゲート電極とからなり;ゲート電極はゲートバスの
部分からなる。TFT1のソース電極は電気的にソース
バスと接続される。
た基板の上面上に配置され、TFT2はまたソース電極
とドレイン電極とゲート誘電体とゲート電極とからな
る。TFT2のゲート電極は第一の薄膜トランジスタの
ドレイン電極と電気的に接続される。記憶コンデンサは
また基板の上面上に配置される。動作中にこのコンデン
サはTFT1を介して励起信号ソースから充電され、休
止時間中にTFT2のゲート電極に一定に近い電位を供
給するために放電する。
に接続される。基板を通して光が放射される典型的な応
用では表示器はインジウム錫酸化物のような透明な材料
である。誘電パシベーション層は少なくともTFT1の
ソース上に、好ましくはデバイスの表面全体上に堆積さ
れる。誘電パシベーション層は表示アノード上に開口を
設けるためにエッチングされる。
層の上面上に直接配置される。続いてカソード層は有機
エレクトロルミネセンス層の上面上に直接堆積される。
好ましい実施例では本発明のTFT−ELデバイスは低
温(即ち600度C以下)結晶化及びアニーリング段
階、水素パシベーション、及び従来技術のパターン技術
と結合されて低圧及びプラズマ増強化学蒸着を用いる方
法により作られる。
階プロセスにより同時に形成される:多結晶シリコンア
イランド内にパターン化されたシリコンを堆積し;二酸
化シリコンゲート電極を化学蒸着し;イオンインプラン
トの後でソース、ドレイン、ゲート電極はエッチ薄膜ト
ランジスタ上に形成されるよう自己整列されたゲート電
極を形成するためにパターン化される他の多結晶シリコ
ン層を堆積する。
る薄膜トランジスタを有する画素の構成はデバイス性
能、安定性、再現性、他のTFT上でのプロセス効率の
向上をもたらす。比較するとCdSe及びアモルファス
シリコンからなるTFTは低易動度と閾値ドリフトの影
響を被る。
FT−ELデバイスの概略図を示す。各画素の素子は2
つのTFTと記憶コンデンサとEL素子とを含む。4端
子方式の主な特徴はEL励起信号からのアドレッシング
信号を分離する能力である。EL素子は論理TFT(T
1)を介して選択され、EL素子に対する励起電力は電
力TFT(T2)により制御される。記憶コンデンサは
それがいったん選択されたアドレスされたEL素子に励
起電力を留めることを可能にする。斯くして回路はEL
素子がアドレッシングに対して割り当てられた時間を無
視して100%に近いデュティサイクルで動作すること
を許容する。
の構造は図2、3に示される。このデバイスの基板は絶
縁及び好ましくは水晶又は低温度ガラスのような透明材
料である。本明細書で用いられる透明という用語は表示
デバイスで実際的な使用に対して充分な光を透過する部
品を意味する。例えば所望の周波数範囲で50%以上の
光を透過する部品は透明と考えられる。低温度ガラスと
いう用語は約600度C以上の温度で融解又は歪むガラ
スをいう。
TFT1はソースバス(列電極)をデータラインとして
及びゲートバス(行電極)をデータラインとして有する
論理トランジスタである。TFT2はEL素子と直列の
EL電力トランジスタである。記憶コンデンサはTFT
1と直列である。EL素子の陽極はTFT2のドレイン
に接続される。
断面図に示される。図3から8に示される断面図は図2
の線A−A’に沿ったものである。図9に示される断面
図は図2の線B−B’に沿ったものである。第一のプロ
セス段階でポリシリコン層は透明で絶縁性の基板にわた
り堆積され、ポリシリコン層はフォトリソグラフィによ
りアイランドにパターン化される(図4を参照)。基板
は水晶のような結晶材料であるが、好ましくは低温度ガ
ラスのようなより高価でない材料である。ガラス基板が
用いられるときにはTFT−ELの製造全体がガラスの
溶融又は歪みを回避し、能動領域内にドーパントの外側
拡散(out−diffusion)を回避するために
低プロセス温度で実施される。斯くしてガラス基板に対
して全ての製造段階は1000゜C以下、好ましくは6
00゜C以下でなされなければならない。
イランド上及び絶縁基板の表面にわたり堆積される。絶
縁材料は好ましくはプラズマ増強CVD(PECVD)
又は低圧CVD(LPCVD)のような化学蒸着(CV
D)により堆積される二酸化シリコンである。好ましく
はゲート酸化物絶縁層は約1000オングストロームの
厚さである。
層上に堆積され、イオンインプラント後にソースとドレ
イン領域はポリシリコン領域内に形成されるようにポリ
シリコンアイランド上にフォトリソグラフィすることに
よりパターン化される。ゲート電極材料は好ましくはア
モルファスシリコンから形成されたポリシリコンであ
る。イオンインプラントは好ましくは砒素であるN型ド
ーパントで導電化される。ポリシリコンゲート電極はま
たコンデンサーの底部電極として供される(図9を参
照)。 本発明の好ましい実施例では薄膜トランジスタ
は二重(double)ゲート構造を用いていない。斯
くして製造はより複雑でなく、より高価でない。 ゲー
トバス46は絶縁層上で適用され、パターン化される。
ゲートバスは好ましくは珪素化タングステン(WS
i2 )のような金属珪素化物である。
ある絶縁層はデバイスの表面全体にわたり適用される。
接触孔54、56は第二の絶縁層内で切削され(図5を
参照)、電極材料は薄膜トランジスタと接点を形成する
よう適用される(図6、7を参照)。TFT2のソース
領域に付けられた電極材料62はコンデンサの上面電極
をまた形成する(図9を参照)。ソースバス及び接地バ
スはまた第二の絶縁層上に形成される(図2を参照)。
透明電極材料72はTFT2のドレイン領域と接触し、
好ましくはITOであり、これは有機エレクトロルミネ
センス材料に対して陽極として設けられる。
ある絶縁材料のパシベーション層74はデバイスの表面
上に堆積される。パシベーション層はテーパ化された端
76を離れたITOからエッチングされ、これは続いて
適用される有機エレクトロルミネセンス層の接着を改善
するよう供される。テーパ付端は信頼しうるデバイスを
製造するために必要である。何故ならば本発明は典型的
には150から200nmの厚さの比較的薄い有機EL
層を用いているからである。パシベーション層は典型的
には約0.5から約1ミクロン厚である。斯くしてパシ
ベーション層の端が陽極層に関して垂直又は鋭角を形成
する場合には欠陥が有機EL層内の不連続により発生し
やすい。欠陥を防止するためにパシベーション層はテー
パ付端を有さねばならない。好ましくはパシベーション
層は陽極層に関して10度から30度の角度でテーパを
付けられる。
ベーション層上及びEL陽極層上に堆積される。本発明
の有機ELでの材料は、その開示は参考として引用され
る(ScozzafavaのEPA 349,265
(1990);Tangのアメリカ特許第4,356,
429号;VanSlyke等のアメリカ特許第4,5
39,507号;VanSlyke等のアメリカ特許第
4,720,432;Tang等のアメリカ特許第4,
769,292号;Tang等のアメリカ特許第4,8
85,211号;Perry等のアメリカ特許第4,9
50,950;Littman等のアメリカ特許第5,
059,861号;VanSlykeのアメリカ特許第
5,047,687号;Scozzafava等のアメ
リカ特許第5,073,446号;VanSlyke等
のアメリカ特許第5,059,862号;VanSly
ke等のアメリカ特許第5,061,617号;Van
Slykeのアメリカ特許第5,151,629号;T
ang等のアメリカ特許第5,294,869号;Ta
ng等のアメリカ特許第5,294,870号)のよう
な従来技術の有機ELデバイスの形をも取りうる。EL
層は陽極と接触する有機ホール注入及び移動帯と、有機
ホール注入及び移動帯と接合を形成する電子注入及び移
動帯とからなる。ホール注入及び移動帯は単一の材料又
は複数の材料から形成されえ、陽極及び、ホール注入層
と電子注入及び移動帯の間に介装される連続的なホール
移動層と接触するホール注入層からなる。同様に電子注
入及び移動帯は単一材料又は複数の材料から形成され
え、陽極及び、電子注入層とホール注入及び移動帯の間
に介装される連続的な電子移動層と接触する電子注入層
からなる。ホールと電子の再結合とルミネセンスは電子
注入及び移動帯とホール注入及び移動帯の接合に隣接す
る電子注入及び移動帯内で発生する。有機EL層を形成
する化合物は典型的には蒸着により堆積されるが、他の
従来技術によりまた堆積されうる。
有機材料は以下のような一般的な式を有する:
ような置換基を含む不飽和六員環を共に満たす。好まし
いアルキル部分は約1から6の炭素原子を含む一方でフ
ェニルは好ましいアリル部分を構成する。
第三アミンである。芳香族第三アミンの好ましいサブク
ラスは以下の式を有するテトラアリルジアミンを含む:
から4の整数であり、Ar、R7 ,R8 ,R9 はそれぞ
れ選択されたアリル群である。好ましい実施例ではルミ
ネセンス、電子注入及び移動帯は金属オキシノイド(o
xinoid)化合物を含む。金属オキシノイド化合物
の好ましい例は以下の一般的な式を有する:
す。他の好ましい実施例では金属オキシノイド化合物は
以下の式を有する:
であり、L1−L5は集中的に12又はより少ない炭素
原子を含み、それぞれ別々に1から12の炭素原子の水
素又は炭水化物群を表し、L1,L2は共に、又はL
2,L3は共に連合されたベンゾ環を形成しうる。他の
好ましい実施例では金属オキシノイド化合物は以下の式
を有する:
可能性を表す。上記例は単にエレクトロルミネセンス層
内で用いられるある好ましい有機材料を表すのみであ
る。それらは本発明の視野を制限することを意図するも
のではなく、これは一般に有機エレクトロルミネセンス
層を指示するものである。上記例からわかるように有機
EL材料は有機リガンドを有する配位化合物を含む。本
発明のTFT−ELデバイスはZnSのような純粋な無
機材料を含まない。
イスの表面上に堆積される。EL陽極はどのような導電
性の材料でも良いが、好ましくは4eV以下の仕事関数
を有する材料で作られる(Tang等のアメリカ国特許
第4885211号を参照)。低い仕事関数材料は陽極
に好ましい。何故ならばそれらは電子移動層内に容易に
電子を放出するからである。最も低い仕事関数の金属は
アルカリ金属であるが、しかしながらそれらの空気中で
の不安定性はそれらの使用をある条件下で実際的でなく
している。陽極材料は典型的には化学蒸着により堆積さ
れるが、他の適切堆積技術も適用可能である。EL陽極
に対して特に好ましい材料は10:1(原子比で)マグ
ネシウム:銀合金であることが見いだされた。好ましく
は陽極は表示パネルの全表面にわたる連続層として適用
される。他の実施例ではEL陽極は有機電子注入及び移
動帯に隣接した低い仕事関数の金属のより低い層からな
り、低い仕事関数の金属をオーバーレイし、低い仕事関
数の金属を酸素及び湿度から保護する保護層とからな
る。選択的にパシベーション層はEL陽極層上に適用さ
れる。 典型的には陽極材料は透明であり、陰極材料は
不透明であり、それにより光は陽極材料を通して透過す
る。しかしながら代替実施例では光は陽極よりもむしろ
陰極を等して放射される。この場合には陰極は光透過性
であり、陽極は不透明である。光透過と技術的伝導性の
実際的なバランスは典型的には5−25nmの範囲の厚
さである。
好ましい方法を以下に説明する。第一段階では2000
±20オングストローム厚さのアモルファスシリコン膜
は1023mTorrのプロセス圧力で反応性ガスとし
てシランと共にLPCVDシステムないで550度Cで
堆積される。この次にアモルファスシリコン膜を多結晶
膜に結晶化するために真空中で550度Cで72時間低
温アニールする。それからポリシリコンアイランドはプ
ラズマ反応器内でSF6 とフレオン12の混合物と共に
エッチングにより形成される。ポリシリコンアイランド
上で能動層は1000±20オングストロームPECV
D SiO2 ゲート誘電層を堆積される。ゲート誘電層
は350度Cで18分間450KHzの周波数で200
Wの電力レベルで0.8Torrの圧力でプラズマ反応
器内で5/4のN2 O/SiH4比で堆積される。
ECVDゲート絶縁層上に堆積され、第一の段階に対す
る上記と同じ条件を用いて多結晶シリコンに変換され
る。フォトレジストは適用され、第二のポリシリコン層
は続くイオンインプラント段階に対する自己整列構造を
形成するようエッチングされる。第二のポリシリコン層
は好ましくは約3000オングストローム厚さである。
ゲート領域を同時にドープするために2X1015/cm
2 の線量で120KeVで砒素でドーピングすることに
より実施される。ドーパントの活性化は窒素雰囲気中で
600゜Cで2時間実施される。次の段階では5000
オングストローム厚さの二酸化シリコン層が従来技術の
低温法で堆積される。アルミニウム接点は物理的蒸着に
より形成され、400度Cで13分間形成ガス(10%
H2 ,90%N2 )内で燒結される。
ションは電子サイクロトロン共鳴反応器(ECR)内で
実施される。ECR水素プラズマ露出はマイクロ波レベ
ル900W、周波数3.5GHzで1.2x10-4To
rrの圧力でおこなわれた。水素パシベーションは30
0度Cの基板温度で15分間なされる。この過程は低閾
値電圧と高効率キャリア移動度と優秀なオン/オフ比を
有する薄膜トランジスタでを生ずる。
Lパネルに対する駆動要求を考える: 行の数 = 1000 列の数 = 1000 画素寸法 = 200μmx200μm EL充填係数 = 50% フレーム時間 = 17ms 行休止時間 = 17μs 平均輝度 = 20fL EL画素電流 = 0.8μA デュティサイクル = 100% EL電力源 = 10v rms これらの駆動要求はTFT及び記憶コンデンサに対する
以下の特性により適合される: TFT1 ゲート電圧 = 10V ソース電圧 = 10V オン電流 = 2μA オフ電流 = 10-11 A TFT2 ゲート電圧 = 10V ソース電圧 = 10V オン電流 = 2xEL画素電流 = 1.6μA オフ電流 = 1nA 記憶コンデンサ 大きさ = 1pf TFT1に対するオン電流要求はTFT2をオンするた
めに適切な電圧(10V)に対して行休止時間(17μ
s)中に記憶コンデンサを充電するのに充分大きいこと
である。TFT1に対するオフ電流要求はフレーム期間
(17ms)中のコンデンサ(及びTFT2ゲート)上
の電圧降下が2%以下であるために充分小さいことであ
る。
の2倍であり、1.6μAである。この2倍の係数は動
作と共に有機EL素子の徐々の劣化に対する補正のため
の適切な駆動電流を許容するためである。TFT2のオ
フ電流はパネルのコントラストに影響する。1nAのオ
フ電流は点灯されたEL素子と点灯されないそれとの間
の500倍以上のオン/オフコントラスト比を提供す
る。パネルの実際のコントラスト比はより低く環境照明
要因に依存する。
EL素子単独による電力要求は約4ワットである。 電力 = 400cm2 x10vx0.001A/cm
2 = 4ワット この電力消費はTFTによる電力消費を越える。TFT
2はEL素子と直列である故にTFT2を横切るどのよ
うなソース−ドレイン電圧降下もTFT2内の実質的な
電力損失を生ずる。5ボルトのソース−ドレイン電圧を
仮定すると、TFT2での全電力損失は2ワットであ
る。TFT1に対する電力消費は1000x1000パ
ネルに対して1ワットより大きくないように推定され
る。行(ゲート)駆動に対して必要な電力は数十ミリワ
ットのオーダーであって無視可能であり、列(ソース)
駆動に対する電力は0.5ワットのオーダーである
(S.MorozumiのAdvances in E
lectronics and Electron P
hysics、P.W.Hawkes編集、Vol.7
7,Academic Press,1990を参
照)。斯くしてフルページTFT−ELパネルに対する
全電力消費は約7ワットである。現実的には平均電力消
費はもっとより小さい。何故ならばELスクリーンは平
均的には100%使用されないからである。
CDに対する電力要求に関して2つの重要な利点を有す
る。第一にTFT−EL電力要求は白黒又は同様なルミ
ネセンス効率を有するカラー材料で供される多色である
かに比較的独立である。対照的にTFT−LCDカラー
パネルは白黒に比べてはるかに高い電力を要求する。何
故ならば透過係数はカラーフィルター配列によるカラー
化されたパネル内で大幅に減少するからである。第二に
LCDバックライトはスクリーン利用係数に無関係に一
定でなければならないことである。これに対してTFT
−EL電力消費はこの利用係数に高度に依存する。
Lスクリーンの100%以下は典型的な応用ではどのよ
うな所定の時間でも放射するからである。本発明は好ま
しい実施例を特に参照して詳細に説明されているが種々
の変更及び改良は本発明の精神及び範囲内で有効であ
る。
際のパネル構成と駆動配置の幾つかの重要な利点は以下
の通りである: 1) 有機ELパッドと陽極の両方は連続した層である
故に画素解像度はTFTの特性大きさと関連した表示I
TOパッドによりのみ決定され、ELセルの有機化合物
又は陽極と独立である。 2) 陽極は連続であり、全ての画素に共通である。そ
れは画素の解像力に対してパターン化を必要としない。
故に2端子方式での陽極をパターン化する困難は除去さ
れた。 3) スキャン行の数はアドレス及び励起信号が分離さ
れるのでフレーム周期内の短い行休止時間によりもはや
制限されない。各スキャン行は100%デューティ係数
の近くで動作される。高解像度はスキャン行の多数が均
一な強度を維持する間に表示パネル内で用いられ得る。 4) 有機EL素子の信頼性は増強される。何故ならば
それは100%デュティ係数で低電流密度(1mA/c
m2 )及び電圧(5V)で動作するからである。 5) EL素子を駆動するために必要とされる共通陽極
と低電流密度を用いる故にバスに沿ったIR電位低下は
顕著ではない。故にパネルの均一性はパネルの大きさに
より顕著に影響されない。
の概略図を示す。
である。
造を形成するプロセスを示す線A−A’に沿った断面図
である。
するパシベーション酸化層の堆積と接触切断を開口する
プロセス段階を示す線A−A’に沿った断面図である。
った断面図である。
ングされたパシベーション層との堆積を示す線A−A’
に沿った断面図である。
示す線A−A’に沿った断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】a) 上面及び底面を有する基板と; b) 該基板の上面上に配置され、ソース電極とドレイ
ン電極とゲート誘電体とゲート電極とからなり、該ゲー
ト電極はゲートバスの一部分からなる第一の薄膜トラン
ジスタと; c) 該基板の上面上に配置され、ソース電極とドレイ
ン電極とゲート誘電体とゲート電極とからなり、該ゲー
ト電極は該第一の薄膜トランジスタのドレイン電極に電
気的に接続される第二の薄膜トランジスタと; d) 該基板の上面上に配置され、上部及び底部電極か
らなるコンデンサと; e) 該第二の薄膜トランジスタのドレイン電極に電気
的に接続される表示陽極層と; f) 該第一及び第二の薄膜トランジスタと該コンデン
サとをオーバーレイし、該陽極層上に開口を有し、底端
が該陽極層上に上端より更に延在するように該開口でテ
ーパを付けられた端を更に有する誘電パシベーション層
と; g) 該陽極層の上面上に直接配置され、該パシベーシ
ョン層により該第一及び第二の薄膜トランジスタと該コ
ンデンサから絶縁される有機エレクトロルミネセンス層
と; h) 該有機エレクトロルミネセンス層の上面上に直接
配置される陰極層と;からなるエレクトロルミネセンス
デバイス。 - 【請求項2】 該第一の薄膜トランジスタのソース電極
に電気的に接続されたソースバスと、該コンデンサに電
気的に接続され、該ソースバスに平行に位置する接地バ
スとを更に含む請求項1記載のエレクトロルミネセンス
デバイス。 - 【請求項3】 該陰極は4eV以下の仕事関数を有する
金属からなる請求項2記載のエレクトロルミネセンスデ
バイス。
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