JPH09114398A

JPH09114398A - 有機ｅｌディスプレイ

Info

Publication number: JPH09114398A
Application number: JP7275929A
Authority: JP
Inventors: Chishio Hosokawa; 地潮細川
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 1995-10-24
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1997-05-02

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動素子の劣化を阻止し、かつ、テレビジョ
ン映像表示を可能にするとともに、高画素輝度が得ら
れ、かつ、駆動集積回路の組み込みを容易にして、高品
質のテレビジョン映像表示装置などの薄型化、携帯の利
便性の向上を図る。【解決手段】ＳＣＡＮ電極線１，ＤＡＴＡ電極線２及
びＣＯＭＭＯＮ電極線３が、単結晶Ｓｉ上に絶縁皮膜を
介し、平行して配置され、単結晶ＳｉのＭＯＳ素子Ｔｒ
１が、ゲート（Ｇ）がＳＣＡＮ電極線１と接続され、ド
レイン（Ｄ）とＤＡＴＡ電極線２が接続され、ソース
（Ｓ）がコンデンサＣを通じてＣＯＭＭＯＮ電極線３と
接続して、それぞれ形成されている。単結晶ＳｉのＭＯ
Ｓ素子Ｔｒ２のゲートがコンデンサＣに接続され、か
つ、ソースがＣＯＭＭＯＮ電極線３と接続され、ドレイ
ンが画素電極５の一方に接続されている。画素電極５の
他方がＣＯＭＭＯＮ電極線３に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動素子のスイッ
チング動作で画素ＥＬ素子が発光し、又は発光を停止し
てテレビジョン映像などの情報を画面表示する有機ＥＬ
ディスプレイ有機ＥＬ(Electro Luminescence)表示素子
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の有機ＥＬディスプレイで
は主に単純マトリックス駆動が行われている。しかし、
この単純マトリックス駆動方式では、配置できるライン
数が１００〜２００程度であり、高精細な表示画像を得
ることがむずかしいため、その改善が種々行われてい
た。

【０００３】これらの改善技術としては、特開平５−３
４６５９２号、特開平６−３２５８６９号、特開平７−
１１１３４１号、及び、ＥＰ−０５７２７７９号に開示
された技術が知られている。

【０００４】特開平５−３４６５９２号のものは、平面
型表示装置の駆動素子用基板にあって、アクティブマト
リックスの駆動素子として単結晶シリコン（Ｃ−Ｓｉ）
によるＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いて
いる。また、特開平６−３２５８６９号のものは、有機
電界発光素子をアクティブマトリックスで駆動し、液晶
ディスプレイに用いるＴＦＴ(Thin Film Transister)を
アクティブ素子として用いている。さらに、特開平７−
１１１３４１号のものも、特開平６−３２５８６９号の
ものと類似し、ＴＦＴを用いている。さらに、ＥＰ−０
５７２７７９号ののものは、有機ＥＬディスプレイにあ
って半導体の結晶内部にアクティブ素子を形成してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例の特開平５−３４６５９２号のものは有機ＥＬ
を用いたものではなく、また、１個のみのＭＯＳＦＥＴ
が画素ごとに設けられているため、有機ＥＬ素子を用い
たとしても、テレビジョン映像信号の１フレーム期間中
有機ＥＬ素子をオン状態にしておくことができない。さ
らに、特開平６−３２５８６９号及び特開平７−１１１
３４１号のものは、ＴＦＴの半導体材料にアモルファス
Ｓｉを用いているが、このアモルファスＳｉは通電によ
って劣化し易く、ＴＦＴ素子の寿命が短くなってしま
う。

【０００６】また、ＥＰ−０５７２７７９号のものは、
アクティブ素子としてバイポーラトランジスタを用いて
おり、構造が複雑化する。さらに、一画素を形成するＥ
Ｌ素子の１個に対してトランジスタが１個であるため、
アクティブマトリックスを用いても画素ＥＬ素子の点灯
が、その要求時間を持続できない。またさらに、画素Ｅ
Ｌ素子の画素電極がＣａであるため酸化し易く、製造プ
ロセスでの劣化が生じ易い。

【０００７】このように、従来の技術は、劣化が生じ易
く、また、テレビジョン映像表示が困難であり、画素輝
度を高くできないため、高品質のテレビジョン映像表示
装置などの、より薄型化、配置及び携帯の利便性の向上
の要求に対応できないという欠点がある。

【０００８】本発明は、このような従来の技術における
課題を解決するものであり、駆動素子の劣化が阻止さ
れ、かつ、テレビジョン映像表示が可能になるととも
に、画素内での駆動素子の専有面積が低減して高画素輝
度が得られ、かつ、駆動集積回路の組み込みが容易にな
って、高品質のテレビジョン映像表示装置などの、より
薄型化、携帯の利便性等の要求に対応できるようにした
有機ＥＬディスプレイの提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明は、単結晶シリコンウェーハを用いなくとも、
ＭＯＳ電界効果トランジスタのドレイン−ソース間（活
性層）が単結晶ならば、実現できるようにしてある。

【００１０】請求項１記載の発明は、複数の信号電極
線、走査電極線及び共通電極線の間に画素ＥＬ素子が配
置され、信号電極線と走査電極線との交差近傍に設けら
れる電気スイッチが走査信号パルス及び信号パルスでス
イッチング動作し、画素ＥＬ素子が発光又は発光停止し
て画像表示を行うアクティブマトリックスの有機ＥＬデ
ィスプレイであって、前記電気スイッチは、単結晶シリ
コンで活性層が形成された二つのＭＯＳ電界効果トラン
ジスタ駆動素子からなり、前記画素ＥＬ素子の画素電極
を前記電気スイッチによりスイッチングする構成として
ある。

【００１１】請求項２記載の有機ＥＬディスプレイは、
電気スイッチの第１ＭＯＳ電界効果トランジスタ駆動素
子のゲートと走査電極線とが接続され、かつ、ドレイン
と信号電極線とが接続されるとともに、ソースがコンデ
ンサの一端と接続され、かつ、第２ＭＯＳ電界効果トラ
ンジスタ駆動素子のゲートがコンデンサの一端と接続さ
れ、さらに、ソースが共通電極線と接続され、かつ、ド
レインが画素ＥＬ素子の一方の画素電極に接続される構
成としてある。

【００１２】請求項３記載の有機ＥＬディスプレイは、
単結晶シリコンの内部に電気スイッチを構成する素子の
一部が形成され、この素子と信号電極線又は走査電極線
を絶縁する層が単結晶シリコン表面に形成され、かつ、
信号電極線又は走査電極線が絶縁層上に密着して形成し
た構成としてある。

【００１３】請求項４記載の有機ＥＬディスプレイは、
電気スイッチと接続される画素ＥＬ素子の画素電極を、
非アルカリ金属、非アルカリ土類金属である低仕事関数
の化合物又は金属とした構成としてある。

【００１４】請求項５記載の有機ＥＬディスプレイは、
電気スイッチに接続される画素ＥＬ素子の画素電極がＰ
型シリコン、Ｎ型シリコン、ＩＴＯ，ＩｎＺｎＯのいず
れかとした構成としてある。

【００１５】請求項６記載の有機ＥＬディスプレイは、
信号電極線、走査電極線及び電気スイッチ及び共通電極
が絶縁膜中に埋め込まれ、画素ＥＬ素子の画素電極に対
向する電極と、絶縁膜中に埋め込まれた信号電極線、走
査電極線及び電気スイッチ及び共通電極とを絶縁するた
めに、前記絶縁膜の絶縁破壊強度が２〜１０ＭＶ／ｃｍ
とした構成としてある。

【００１６】請求項７記載の有機ＥＬディスプレイは、
選択酸化膜が設けられていない箇所にＭＯＳ電界効果ト
ランジスタが設けられており、さらに前記選択酸化膜上
の一部に透明な画素電極を形成するとともに、この透明
な画素電極の下部層を取り除いた構成としてある。

【００１７】このような有機ＥＬディスプレイによれ
ば、アクティブマトリックスで構成されているので、テ
レビジョン映像信号などの１フレーム期間の画像を表示
できるようになり、テレビジョン映像表示装置などに適
用可能になる。また、電気スイッチの二つのＭＯＳ電界
効果トランジスタ駆動素子の活性層が単結晶シリコンで
形成されているので、例えば、アモルファスシリコンを
用いた場合に比較して、ＭＯＳ電界効果トランジスタ駆
動素子の劣化を有効に阻止することができ、かつ、ＭＯ
Ｓ電界効果トランジスタ駆動素子の形状が小さくなっ
て、画素電極の専有する割合を画素に対して大きくする
ことができる。すなわち、開口率が大きくなって、高輝
度が得られるようになる。

【００１８】さらに、単結晶シリコン基板を用いている
ので、熱伝導率が良く、有機ＥＬ素子の熱疲労による劣
化が阻止される。また、単結晶シリコン上に形成する絶
縁膜の作製時に基板温度を、例えば、２００℃以上の高
温とすることができるので、絶縁膜が高耐圧（２〜１０
ＭＶ／ｃｍ）を得られ、絶縁不良による素子の機能停止
や劣化が阻止される。またさらに、単結晶シリコンのウ
ェーハを用いているので、電気スイッチを駆動する、図
示しないシフトレジスタやラッチ回路を含む駆動集積回
路（ＩＣ）の組み込みが容易になる。この場合、駆動駆
動集積回路を外付けする必要がなくなり、外部の取り出
し線が、アモルファスシリコンを用いた場合に比較し
て、例えば、１０本以下に低減され、小型化が促進され
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の有機ＥＬディスプ
レイの実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図
１は本発明の有機ＥＬディスプレイの実施形態における
平面構造を示す平面図である。図２は図１中のＡ−Ａ線
における断面構成を示す断面図であり、図３は、図１及
び図２に示す電気スイッチの電気的構成を示す回路図で
ある。

【００２０】図１、図２及び図３の有機ＥＬディスプレ
イには、図示しない駆動集積回路（ＩＣ）からテレビジ
ョン映像信号などを画面表示するための走査（ＳＣＡ
Ｎ）信号が入力されるＳＣＡＮ電極線１が、単結晶Ｓｉ
（Ｃ−Ｓｉ）上に絶縁皮膜を介して平行に配置されてい
る。また、データ（ＤＡＴＡ）信号が供給されるＤＡＴ
Ａ電極線２が単結晶Ｓｉ上に絶縁皮膜を介して平行して
配置されている。さらに、共通（ＣＯＭＭＯＮ）電極線
３が単結晶Ｓｉ上に絶縁皮膜を介して平行して配置され
ている。この二次元配列の画素（有機ＥＬ素子）数がＮ
×Ｍの場合、ＳＣＡＮ電極線１及びＣＯＭＭＯＮ電極線
３はＮ本、ＤＡＴＡ電極線２はＭ本が設けられる。

【００２１】このＳＣＡＮ電極線１、ＤＡＴＡ電極線２
及びＣＯＭＭＯＮ電極線３で囲まれた部分が一つの画素
（有機ＥＬ素子）である。この画素には、有機ＥＬ素子
をオン・オフ（スイッチング駆動）するための電気スイ
ッチが設けられている。この電気スイッチは、活性層が
単結晶ＳｉのＭＯＳ電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）駆
動素子Ｔｒ１，Ｔｒ２（以下、単にＭＯＳ素子Ｔｒ１，
Ｔｒ２と記載する）からなり、さらにコンデンサＣを有
している。そして、これらは絶縁層１０内に形成されて
いる。

【００２２】この電気スイッチのＭＯＳ素子Ｔｒ１は、
そのゲート（Ｇ）がＳＣＡＮ電極線１と接続され、ドレ
イン（Ｄ）がＤＡＴＡ電極線２と接続されている。ま
た、ＭＯＳ素子Ｔｒ１のソース（Ｓ）がコンデンサＣを
通じてＣＯＭＭＯＮ電極線３と接続されている。さら
に、ＭＯＳ素子Ｔｒ２のゲートがＭＯＳ素子Ｔｒ１のソ
ースと接続され、かつ、ソースがＣＯＭＭＯＮ電極線３
と接続されている。

【００２３】ＭＯＳ素子Ｔｒ２のドレインは画素電極５
の一方に接続され、また、この画素電極５の他方がＣＯ
ＭＭＯＮ電極線３に接続されている。ＭＯＳ素子Ｔｒ
１，Ｔｒ２は、画素ごとに設けられている。すなわち、
二次元配列の画素数がＮ×Ｍの場合、この合計数が設け
られている。なお、これらの接続は、必要に応じて配線
を介して行われる。

【００２４】次に、以上のように構成される電気スイッ
チの動作について説明する。電気スイッチは、ＭＯＳ素
子Ｔｒ１のゲートにＳＣＡＮ電極線１から駆動パルスの
ＳＣＡＮ信号が入力された際に、オン（導通）し、ＤＡ
ＴＡ電極線２からのＤＡＴＡ信号がドレイン、ソースを
通じてコンデンサＣに充電される。ＳＣＡＮ信号が未入
力の場合、ＭＯＳ素子Ｔｒ１はオフ（非導通）となり、
コンデンサＣの電荷は充電のままである。

【００２５】したがって、このコンデンサＣが充電中
は、この電位がＭＯＳ素子Ｔｒ２のゲートに印加されて
オン状態となり、ＣＯＭＭＯＮ電極線３と画素電極５と
が導通状態となる。この結果、画素電極５に形成されて
いる有機ＥＬ素子が継続して発光する。その後、ＳＣＡ
Ｎ電極線１の駆動パルス（ＳＣＡＮ信号）が入力されな
くなると、ＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２がＭＯＳ素子Ｔｒ
１のリーク電流によりオフとなり、有機ＥＬ素子の発光
が停止する。しかし、この停止するまでの時間は１フレ
ームに要する時間に比べ長いので問題は生じない。な
お、駆動パルス（ＳＣＡＮ信号）が入力され、かつ、Ｄ
ＡＴＡ信号が入力されない場合、コンデンサＣの充電電
荷が放電してＭＯＳ素子Ｔｒ２がオフとなり、その発光
を停止する。

【００２６】ここでＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２は、ゲー
トに正電位が規定値以上印加されている場合に、ドレイ
ンからソースにドレイン電圧ＶD ＞０の条件で電流が流
れる。これは、ＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２がＮマイナス
（−）チャネル型の場合であり、したがって、ドレイン
電圧ＶD ＜０、ゲート電圧ＶG ＜０のときに、ＭＯＳ素
子Ｔｒ１，Ｔｒ２になるようにＰ−チャネル型を用いて
もよく、ＳＣＡＮ電極線１，ＤＡＴＡ電極線２及びＣＯ
ＭＭＯＮ電極線３に加える信号の電位によって適宜、そ
の選択を行えばよい。

【００２７】また、図２に示すように単結晶ＳｉはＰ型
とし、これにＰチャネル型ＭＯＳを設けた例を示してい
るが、単結晶ＳｉがＮ型の場合でも、この単結晶Ｓｉ上
にＰ型エピタキシャルＳｉ層を設け、Ｎプラス（＋）チ
ャネル型のドレイン、ソースを設ければ、ＮチャネルＭ
ＯＳ素子が形成できる。これとは逆に、単結晶ＳｉがＮ
型である場合にも、Ｐチャネル型、Ｎチャネル型の両方
のＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２形成できことは自明であ
る。

【００２８】また、ＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２は、ドレ
イン−ソース間が単結晶であれば本発明のＭＯＳ素子と
して用いることができるので、ＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ
２を形成するウェーハ１４が多結晶Ｓｉだとしても、Ｍ
ＯＳ素子部分が単結晶Ｓｉを用いていればよい。すなわ
ち、ＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のドレイン−ソース間
（活性層）が、単結晶であればよい。

【００２９】なお、ＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２は、John
Wiley＆ＳＯＮＳ社出版、Ｓ．ＭＳｚｅ著「Physics of
Semiconductor device 」Ｐ４３１〜５０７に記載され
るように、その各種の変形が可能である。また、この素
子の製作方法は周知であり、例えば、東京大学出版、庄
克房著「半導体技術」、又は、東京大学出版、菅野卓雄
著、「集積回路技術」などに記載がある製作方法を用い
ればよい。

【００３０】一つの重要な変形例としては、ＭＯＳ素子
Ｔｒ１，Ｔｒ２を公知技術である選択酸化膜（ＬＯＣＯ
Ｓ）の間に埋め込む形で形成することができる。また、
ゲート電極をポリシリコンで形成することも可能であ
る。このとき、ＬＯＣＯＳ部分はＳｉＯ₂であるので、
ＬＯＣＯＳの下部のＳｉウェーハ又はＳｉ結晶をエッチ
ングすることでＬＯＣＯＳを光透過性の窓として用いる
ことができる。このように形成されたＬＯＣＯＳによる
窓部分に有機ＥＬ素子を形成すれば、有機ＥＬの画素電
極を透明とすることでＳｉウェハー側より素子の発光を
取り出すことができる。

【００３１】このように、画素（有機ＥＬ素子）ごとに
設けられた電気スイッチに、例えば、テレビジョン映像
のＳＣＡＮ信号及びＤＡＴＡ信号が図示しない駆動集積
回路（ＩＣ）から入力されて発光する。この場合、画素
（有機ＥＬ素子）は、アクティブマトリックスで構成さ
れているので、テレビジョン映像信号などの１フレーム
期間の画像が表示できるようになり、テレビジョン映像
表示装置などに適用可能になる。

【００３２】以下、このように構成される各部を、その
特性改善内容と併せて説明する。まず、電気スイッチに
ついて説明する。１画素に流れる電流は１μＡ以上とな
る。この電流はＭＯＳ素子Ｔｒ２を流れる。このＭＯＳ
素子Ｔｒ２をアモルファスＳｉで作製した場合は、流れ
る電流でアモルファスＳｉが劣化するが、ここでは単結
晶Ｓｉを用いており、大電流が流れても劣化しない。

【００３３】また、アモルファスＳｉにおける電荷移動
度は１ｃｍ²／Ｖ・Ｓ以下、多結晶(Poly)Ｓｉにおける
電荷移動度は５０ｃｍ²／Ｖ・Ｓ以下であるので、ＭＯ
Ｓ素子Ｔｒ２をアモルファスＳｉで作製した場合、その
面積が大きくなる。このようなアモルファスＳｉを用い
た例は、前記の特開平６−３２５８６９号に開示されて
いるが、この従来例のＭＯＳ素子は、その形状が大きく
なるので開口率はわずか５６％である。

【００３４】この実施形態では単結晶ＳｉでＭＯＳ素子
Ｔｒ１及びＴｒ２を作製しており、その電荷移動度が数
百ｃｍ²／Ｖ・Ｓ程度と大きいので、ＭＯＳ素子Ｔｒ１
及びＴｒ２の面積を小さくすることができる。換言すれ
ば、画素電極の専有する割合が画素に対して大きくで
き、開口率が大きくなって、高輝度が得られるようにな
る。さらに、単結晶Ｓｉ基板を用いているので熱伝導率
が良く、有機ＥＬ素子の熱疲労による劣化が阻止され
る。

【００３５】また、単結晶Ｓｉ上に作製された絶縁膜は
ＳｉＯ₂ ，Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ポリイミドなどの各種の材料を
用いることができるが、その作製時に基板温度を２００
℃以上に高くできるので、高耐圧（２〜１０ＭＶ／ｃ
ｍ）のものが得られ、絶縁不良による素子の機能停止や
劣化を阻止できる。したがって、単結晶Ｓｉに対してア
モルファスＳｉを用いた場合でも、その温度を２００℃
以上にできないが故に発生する、耐圧不良の膜が形成さ
れ易いという問題を解決することができる。

【００３６】さらに、ＳＣＡＮ電極線１，ＤＡＴＡ電極
線２及びＣＯＭＭＯＮ電極線３に接続されて、電気スイ
ッチ（ＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２）を駆動する図示しな
い駆動ＩＣを同一の単結晶Ｓｉのウェーハ上に組み込む
ことができ、駆動ＩＣを外付けする必要がなくなるの
で、外部の取り出し線を、例えば、１０本以下にするこ
とができる。なお、この単結晶Ｓｉを用いた場合に対し
て、アモルファスＳｉを用いた場合、駆動ＩＣを組み込
むことができないため、二次元配列の画素数がＮ×Ｍの
場合、Ｍ＋２Ｎ本の外部の取り出し線が必要となり、そ
の実装に困難を伴うことになる。この実施形態では、こ
の問題が解決される。

【００３７】次に、ＳＣＡＮ電極線１，ＤＡＴＡ電極線
２及びＣＯＭＭＯＮ電極線３、及び、電気スイッチ内の
配線並びに他の部分との接続について説明する。これら
の接続は、低い抵抗値の金属薄膜を用いる。好ましい材
料としてはＡｌ，Ｃｒ，Ｔａなどを挙げることができ
る。ゲートの電極、及び、ドレイン、ソースとの配線の
接続には多結晶Ｓｉを用いるのが好ましい。これらの金
属薄膜はスパッタリング、蒸着で形成する。これらの配
線、電極及び、接続のパターニングには、周知のフォト
エッチングの製法を用いる。

【００３８】次に、絶縁膜（絶縁層）１０について説明
する。Ｓｉウェーハ、電極、配線、接続の相互を絶縁す
る場合、図２に示すように絶縁層１０を形成する。この
絶縁層１０としてはＳｉＯ₂ ，Ｓｉ₃ Ｎ₄ 、ポリイミド
が好ましい。また、Ｓｉウェーハに密着して用いるとき
は、単結晶Ｓｉを熱酸化して形成したＳｉＯ₂ が高耐圧
（５〜１０ＭＶ／ｃｍ）を得られるので、この熱酸化に
よるＳｉＯ₂ を用いる。

【００３９】この金属配線、電極上に形成する絶縁層１
０は、ＣＶＤ法によるＳｉＯ₂ ，ＣＶＤ法によるＳｉ₃
Ｎ₄ 、スピンコートにより形成されたポリイミド材が最
適である。ＣＶＤ法としては、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶ
Ｄを用いることもできる。これらの絶縁膜１０を開口し
て下部の半導体又は金属と接続する場合、この開口のパ
ターンニングには、周知のフォトエッチングの製法を用
いる。

【００４０】なお、ＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２はＳＣＡ
Ｎ電極線１，ＤＡＴＡ電極線２，ＣＯＭＭＯＮ電極線３
及びコンデンサＣ上に有機ＥＬ素子の画素電極に対向す
る電極（対向電極）が設けられる場合、図３に示すよう
にＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２，ＳＣＡＮ電極線１，ＤＡ
ＴＡ電極線２，ＣＯＭＭＯＮ電極線３及びコンデンサＣ
と、対向電極との間を絶縁する。この場合、絶縁破壊強
度２ＭＶ／ｃｍ以上の絶縁層１０を形成することが好ま
しい。これは有機ＥＬの対向電極に印加される電圧が通
常５〜２０Ｖ（絶対値）であり、この使用域での絶縁不
良による素子の破壊や不動作を防止するためである。

【００４１】画素電極は有機ＥＬ素子の一方の電極に配
置する。画素電極を正極とすれば、これに用いる材質
は、仕事関数４．５ｅＶ以上の化合物、又は金属であ
り、例えば、ＩＴＯ，ＳｎＯ₂：Ｓｂ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｚ
ｎＯ：Ａｌ，Ｎｉなどが好ましい。また、画素電極を陰
極とする場合は、低仕事関数（仕事関数４．１ｅＶ）の
化合物、又は、金属が好ましく、例えば、Ａｌ：Ｌｉ、
Ｍｇ：Ａｇなどをフォトエッチングすると表面に酸化物
が形成されるので、その使用は困難となる。耐食性を考
慮する場合は、非アルカリ土類、非アルカリ金属から選
択して用いるのが好ましく、例えば、ＬａＢ₆ などでの
ホウ化金属、ＴｉＮなどの窒化金属を用いるとよい。

【００４２】次に、有機ＥＬ素子部分について説明す
る。有機ＥＬ素子の層構成は、有機ＥＬ素子として機能
するものであれば、特に限定されないが、この層構成の
具体例として、画素電極上の積層順が下記の（１）〜
（４）のようになっているものを挙げることができる。（１）陽極（画素電極）／発光層／陰極（対向電極）（２）陽極（画素電極）／発光層／電子注入層／陰極
（対向電極）（３）陽極（画素電極）／正孔注入層／発光層／陰極
（対向電極）（４）陽極（画素電極）／正孔注入層／発光層／電子注
入層／陰極（対向電極）なお、この（１）〜（４）にあって、画素電極を陽極と
しているが、陰極としてもよい。ここで、発光層は、通
常１種又は複数種の有機発光材料によって形成される
が、有機発光材料と正孔注入材料及び／又は電子注入と
の混合物で形成する。

【００４３】発光層の材料（有機発光材料）は、有機Ｅ
Ｌ素子用の発光層、すなわち、電界印加時に陽極又は正
孔注入層から正孔を注入することができるとともに、陰
極又は電子注入層から電子を注入できる注入機能や、注
入された電荷（電子と正孔の少なくとも一方）を電界の
力で移動させる輸送機能、電子と正孔の再結合の場を提
供して、これを発光につなげる発光機能等を有する層を
形成することができるものであればよい。

【００４４】具体的には、ベンゾチアゾール系、ベンゾ
イミダゾール系、ベンゾオキサゾール系等の系の蛍光増
白剤や、金属キレート化オキシノイド化合物、スチリル
ベンゼン系化合物、ジスチリルピラジン誘導体、ポリフ
ェニル系化合物、１２−フタロペリノン、１，４−ジフ
ェニル−１，３−ブタジエン、１，１，４，４−テトラ
フェニル−１，３−ブタジエン、ナフタルイミド誘導
体、ペリレン誘導体、オキサジアゾール誘導体、アルダ
ジン誘導体、ピラジリン誘導体、シクロペンタジエン誘
導体、ピロロピロール誘導体、スチリルアミン誘導体、
クマリン系化合物、芳香族ジメチリディン化合物、８−
キノリノール誘導体等の金属錯体等を挙げることができ
る。また、ポリフェニレンビニレン類などの全共役系ポ
リマーなども挙げられる。なお、発光層の厚さは特に限
定されないが、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選択
する。

【００４５】正孔注入層の材料（正孔注入材料）は、正
孔の注入性と電子の障壁性のいずれかを有していればよ
い。その具体例としては、トリアゾール誘導体、オキサ
ジアゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリール
アルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導
体、フェニレンジアミン誘導体、アリールアミン誘導
体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、
スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒ
ドラゾン誘導体、スチルベン誘導体、シラザン誘導体、
ポリシラ系化合物、アニリン系共重合体、チオフェンオ
リゴマー等の導電性高分子オリゴマー、ポルフィリン化
合物、芳香族第三級アミン化合物、スチリルアミン化合
物、芳香族ジメチリディン系化合物等を挙げることがで
きる。

【００４６】正孔注入層の厚さも、特に限定されない
が、通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選択する。正孔
注入層は、前記の材料の１種又は２種以上からなる一層
の構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数
層からなる複数層構造であってもよい。

【００４７】電子注入層は、陰極から注入された電子を
発光層に伝達する機能を有していればよく、その材料
（電子注入材料）の具体例としては、ニトロ置換フルオ
レノン誘導体、アントラキノジメタン誘導体、ジフェニ
ルキノン誘導体、チオピランジオキシド誘導体、ナフタ
レンペリレン等の複素環テトラカルボン酸無水物、カル
ボジイミド、フレオレニリデンメタン誘導体、アントラ
キノジメタン誘導体、アントロン誘導体、オキサジアゾ
ール誘導体、８−キノリノール誘導体の金属錯体、メタ
ルフリーフタロシアニンやメタルフタロシアニンあるい
は、これらの末端がアルキル基やスルホン基等で置換さ
れているもの、ジスチリルピラジン誘導体等を挙げるこ
とができる。

【００４８】電子注入層の厚さも特に限定されないが、
通常は５ｎｍ〜５μｍの範囲で適宜選択する。電子注入
層は前記の前記の材料の１種又は２種以上からなる一層
の構造であってもよいし、同一組成又は異種組成の複数
層からなる複数層構造でもよい。

【００４９】また、有機ＥＬ素子を構成する各層（陽極
及び陰極を含む）の形成方法についても、特に限定され
ない。陽極、陰極、発光層、正孔注入層、電子注入層の
形成方法としては、例えば、真空蒸着法、スピンコート
法、キャスト法、スパッタリング法、ＬＢ法等を適用で
きが、発光層についてはスパッタリング法以外の方法
（真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、ＬＢ法
等）を適用することが望ましい。

【００５０】発光層は、特に分子堆積膜であることが望
ましい。ここで分子堆積膜とは、気相状態の材料化合物
から沈着して形成された薄膜や、溶液状態又は液相状態
の材料化合物から固化して形成された膜である。通常、
この分子堆積膜は、ＬＢ法によって形成された薄膜（分
子累積膜）とは凝集構造、高次構造の相違や、それに起
因する機能的な相違によって区分することができる。ス
ピンコート法等によって発光層を形成する場合、樹脂な
どの結着剤と材料化合物を溶剤で溶かしてコーディング
溶液を調製する。

【００５１】

【実施例】次に、製造工程の一実施例について説明す
る。図４及び図５はこの製造プロセスを説明するための
工程図である。図４（１）に示す第１工程によって、６
インチウェーハを洗浄後に乾燥した。次に熱酸化を行い
ＳｉＯ₂ 膜を形成した。

【００５２】図４（２）に示す第２工程では、コンデン
サＣ部分のＳｉＯ₂ 膜を開口した。開口はフォトレジス
トを用いてＳｉＯ₂ 膜をパターンニングした。次に熱拡
散炉でホウ素（ボロン）を開口部に拡散し、Ｐ+チャネ
ル層を形成した。

【００５３】図４（３）に示す第３工程によって、熱酸
化を再度行い、ウェーハ全面を酸化膜で覆った。次に、
ソース及びドレインを形成する部分のＳｉＯ₂ 膜に開口
した。この開口はフォトレジストを用いＳｉＯ₂ 膜をパ
ターンニングした。

【００５４】図４（４）に示す第４工程では、リンを開
口部に熱拡散して、ドレイン、ソースを形成した後に、
熱酸化して、ＳｉＯ₂ 膜を形成した。

【００５５】図５（１）に示す第５工程によって、Ｓｉ
Ｏ₂ 膜をパターンニングし、ゲート開口部を設け、ゲー
ト用酸化膜を熱酸化して形成した。

【００５６】図５（２）に示す第６工程では、ソース、
ドレイン部分、及び、ＭＯＳ素子Ｔｒ１のソースと接続
するコンデンサＣの部分を開口し、この次にＡｌを全面
に蒸着した。

【００５７】図５（３）に示す第７工程では、Ａｌをパ
ターンニングして、ＤＡＴＡ電極線２，ＣＯＭＭＯＮ電
極線３との接続部を形成し、さらに、ＤＡＴＡ電極線２
とＭＯＳ素子Ｔｒ１のドレインと接続する。また、ＭＯ
Ｓ素子Ｔｒ１のソースとＭＯＳ素子Ｔｒ２のゲートの接
続を行い、ＭＯＳ素子Ｔｒ２のソースとコンデンサＣと
を接続し、ＭＯＳ素子Ｔｒ２のソースとＣＯＭＭＯＮ電
極線３とを接続し、また、ＭＯＳ素子Ｔｒ１のソースと
コンデンサＣの接続を行った。

【００５８】図５（４）に示す第８工程では、ＣＶＤ法
によってＳｉＯ₂ 膜を全面に形成した。ＭＯＳ素子Ｔｒ
１のゲート部分、ＭＯＳ素子Ｔｒ２の部分を開口した。
ＬａＢ₆ を全面に蒸着し、次に、パターンニングして、
ＳＣＡＮ電極線１及び画素電極を形成した。次に全面に
ポリイミドコーティング膜を形成し、画素電極５部分の
みを露出させた。

【００５９】なお、ＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２のゲート
幅、ゲート長は、それぞれ５μｍであった。画素面積は
１３０μｍ×１５０μｍであり、開口率は７５％まで達
成できた。これは前記したように単結晶Ｓｉを用いるこ
とによってＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２の大きさを、従来
技術と比較して小さくできたことによるものである。

【００６０】次に、有機ＥＬ素子の形成について説明す
る。図４及び図５に示す工程で作製したアクティブ素子
（ＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２）上の全面にＡｌｑ（８ヒ
ドロキシキノリンのＡｌ錯体）を２０ｎｍの厚さで蒸着
し電子輸送層をとした。Ａｌｑとキナクサドンを１０
０：２の重量比で蒸着し、４０ｎｍ発光層とした。ここ
でキナクサドンは、蛍光分子であり、発光層に微量ドー
プすることにより、発光効率が向上することが知られて
いる。

【００６１】次に、下記化学式（１）に示されるＮＰＤ
を２０ｎｍ蒸着し、正孔輸送層とした。さらに、下記化
学式（２）に示されるＭＴＤＡＴＡを１００ｎｍ蒸着
し、第２正孔注入層とした。次に、ＣｕＰＣ（銅フタロ
シアニン）を２０ｎｍ蒸着し、第１正孔注入層とした。
最後に原子比Ｉｎ／（Ｉｎ＋２ｎ）が０．６７である酸
化インジュウムと酸化亜鉛の混合物をスパッタリングタ
ーゲットとし、ＤＣマグネトロンスパッタリングにて、
ＩｎＺｎＯ（ＩｎとＺｎの酸化物）を基板温度６０℃に
して２００ｎｍを形成し、透明導電性の陽極とした。

【００６２】

【化１】

【００６３】

【化２】

【００６４】次に、有機ＥＬディスプレイの表示につい
て説明する。各ＳＣＡＮ電極線１ごとに点灯試験を行っ
た。ＳＣＡＮ信号、ＤＡＴＡ信号を加えたところでは、
ＥＬ素子が、少なくとも１／６０秒間点灯していること
が確認できた。したがって、フレーム周波数６０Ｈｚで
は、ＭＯＳ素子Ｔｒ１，Ｔｒ２で形成した電気スイッチ
はオンしており、また、乾燥Ｎ₂ 下で、この試験を３０
００時間（ｈｒ）連続して行ったが、輝度の劣化は７０
％に留まった。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の有機ＥＬディスプレイでは、アクティブマトリックス
で構成されているので、テレビジョン映像信号などの１
フレーム期間の画像が表示できるようになり、テレビジ
ョン映像表示装置などに適用可能になる。

【００６６】また、電気スイッチの二つのＭＯＳ電界効
果トランジスタ駆動素子が単結晶シリコンで形成されて
いるので、ＭＯＳ電界効果トランジスタ駆動素子の劣化
が阻止できるようになる。また、ＭＯＳ電界効果トラン
ジスタ駆動素子の形状が小さく、画素電極の割合が大き
くなる。すなわち、開口率が大きくなって、高輝度を得
ることができるようになる。

【００６７】さらに、単結晶シリコン基板を用いている
ので、熱伝導率が良く、熱疲労による劣化が阻止できる
ようになる。また、単結晶シリコン上に形成された絶縁
膜の作製時に基板温度を高くできるので、高耐圧が得ら
れ、絶縁不良による素子の機能停止や劣化を防止できる
ようになる。加えて、電気スイッチを駆動する駆動集積
回路を、同一の単結晶シリコンウェーハ上に組み込むこ
とができるので、外部取り出し線の数を低減できるよう
になる。

【００６８】これらの結果から、高品質のテレビジョン
映像表示装置などの、より薄型化、携帯の利便性などの
要求に対応することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の有機ＥＬディスプレイの実施形
態における平面構造を示す平面図である。

【図２】図２は、図１中のＡ−Ａ線における断面構成を
示す断面図である。

【図３】図３は、図１及び図２に示す電気スイッチの電
気的構成を示す回路図である。

【図４】図４（１）〜（４）はこの製造プロセスの第１
〜４工程を説明するための図である。

【図５】図５（１）〜（４）はこの製造プロセスの第５
〜８工程を説明するための図である。

【符号の説明】

１ＳＣＡＮ電極線２ＤＡＴＡ電極線３ＣＯＭＭＯＮ電極線５画素電極１０絶縁層ＣコンデンサＴｒ１，Ｔｒ２ＭＯＳ素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の信号電極線、走査電極線及び共通
電極線の間に画素ＥＬ素子が配置され、前記信号電極線
と前記走査電極線との交差近傍に設けられる電気スイッ
チが走査信号パルス及び信号パルスでスイッチング動作
し、前記画素ＥＬ素子が発光又は発光停止して画像表示
を行うアクティブマトリックスの有機ＥＬディスプレイ
であって、前記電気スイッチは、単結晶シリコンで活性層が形成さ
れた二つのＭＯＳ電界効果トランジスタ駆動素子からな
り、前記画素ＥＬ素子の画素電極を前記電気スイッチに
よりスイッチングすることを特徴とする有機ＥＬディス
プレイ。
【請求項２】前記請求項１記載の有機ＥＬディスプレ
イにおいて、電気スイッチの第１ＭＯＳ電界効果トランジスタ駆動素
子のゲートと走査電極線とが接続され、かつ、ドレイン
と信号電極線とが接続されるとともに、ソースがコンデ
ンサの一端と接続され、かつ、前記第２ＭＯＳ電界効果
トランジスタ駆動素子のゲートがコンデンサの一端と接
続され、さらに、ソースが共通電極線と接続され、か
つ、ドレインが画素ＥＬ素子の一方の画素電極に接続さ
れることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
【請求項３】前記請求項１記載の有機ＥＬディスプレ
イにおいて、単結晶シリコンの内部に電気スイッチを構成する素子の
一部が形成され、この素子と信号電極線又は走査電極線
を絶縁する層が単結晶シリコン表面に形成され、かつ、
信号電極線又は走査電極線が絶縁層上に密着して形成さ
れることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
【請求項４】前記請求項１記載の有機ＥＬディスプレ
イにおいて、電気スイッチと接続される画素ＥＬ素子の画素電極が非
アルカリ金属、非アルカリ土類金属である低仕事関数の
化合物又は金属であることを特徴とする有機ＥＬディス
プレイ。
【請求項５】前記請求項１記載の有機ＥＬディスプレ
イにおいて、電気スイッチに接続される画素ＥＬ素子の画素電極がＰ
型シリコン、Ｎ型シリコン、ＩＴＯ，ＩｎＺｎＯのいず
れかであることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
【請求項６】前記請求項１記載の有機ＥＬディスプレ
イにおいて、信号電極線、走査電極線及び電気スイッチ及び共通電極
が絶縁膜中に埋め込まれ、画素ＥＬ素子の画素電極に対
向する電極と、絶縁膜中に埋め込まれた信号電極線、走
査電極線及び電気スイッチ及び共通電極とを絶縁するた
めに、前記絶縁膜の絶縁破壊強度が２〜１０ＭＶ／ｃｍ
であることを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
【請求項７】前記請求項１記載の有機ＥＬディスプレ
イにおいて、選択酸化膜が設けられていない箇所にＭＯＳ電界効果ト
ランジスタが設けられており、さらに前記選択酸化膜上
の一部に透明な画素電極を形成するとともに、この透明
な画素電極の下部層を取り除いたことを特徴とする有機
ＥＬディスプレイ。