(57)【要約】【課題】ディスプレイの表示品質を向上させることが可能な薄膜トランジスターを実現すること。【解決手段】基板と、有機材料又はポリマー材料によって構成されたソース領域及びドレイン領域を含む薄膜トランジスターにおいて、各々の領域は、複数の横方向に延在する区画によって１つの端部で結合される複数の縦方向に延在する区画として形成され、前記ソース領域の縦方向に延在する区画はドレイン領域の縦方向に延在する区画と互いに組み合わされて間隔を置き、それによりソース領域とドレイン領域との間に蛇行形状の間隔を生じ、チャンネル領域を含む薄膜トランジスターは前記間隔の幅に等しいチャンネル長さ、及び前記蛇行形状の間隔の長さに延在するチャンネル幅を有する。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、有機又はポリマー材料ソース及びドレイン領域を含む薄膜トランジスターにおいて、各々は、複数の横方向に延在する区画によって１つの端部で結合される複数の縦方向に延在する区画として形成されること、及び前記ソース領域の縦方向に延在する区画はドレイン領域の縦方向に延在する区画と互いに組み合わされて間隔を置き、それによりソース領域とドレイン領域との間に蛇行形状の間隔を生じ、チャンネル領域を含む薄膜トランジスターは前記間隔の幅に等しいチャンネル長さ、及び前記蛇行形状の間隔の長さに延在するチャンネル幅を有することを特徴とする薄膜トランジスター。
【請求項２】
前記薄膜トランジスターが、２ないし３０ミクロンの範囲のチャンネル長さ及び１０００ミクロン超のチャンネル幅を有することを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスター。
【請求項３】
前記有機又はポリマー材料が可視光に実質的に透明であることを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜トランジスター。
【請求項４】
導電性有機材料のソースゲート及びドレイン電極を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜トランジスター。
【請求項５】
前記導電性有機材料が可視光線に実質的に透明であることを特徴とする請求項４記載の薄膜トランジスター。
【請求項６】
インクジェット印刷、密着焼付印刷、スクリーン印刷又はフォトパターンニングを使う、請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜トランジスターの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスターおよび薄膜トランジスターの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）のような種々の表示装置が広く使用されている。最近、別のタイプのＬＥＤディスプレイが、アドレス可能なエレクトロルミネセントディスプレイの形で提案された。エレクトロルミネセント表示装置は、例えば、ガラス、プラスチック又はシリコン基板のような固体基板によって支持される陽極と陰極との間にサンドイッチ状に挟まれた有機ポリマー又は低分子のような有機材料の混合物を含み、有機材料はこのディスプレイの発光素子を提供する。
【０００３】
有機材料ＬＥＤ類は、液晶表示装置よりも遥かに敏感な応答特性を有する。有機ＬＥＤディスプレイは、液晶ディスプレイと比較して改良されたコントラストで前記のディスプレイを提供する負荷電流に応じて極めて敏感な“スイッチオン”及び“スイッチオフ”特性を有する。改良されたコントラストに加えて、有機材料は、作製について大きなメリットを発現することも考えられる。
【０００４】
有機ＬＥＤディスプレイが発光画素として有機ポリマー材料を取り込む場合には、液晶又は従来の発光ダイオードディスプレイを製造するのに採用出来ない作製技術を使って有機ポリマー材料を基板上に堆積させることが可能である。提案されている１つの方法は、インクジェット印刷を使って、基板上に有機ポリマー材料を堆積することであり、この印刷方法では、ポリマー材料は、前駆的堆積サイトで基板上にマトリックス配置物として提供されるポリマー材料の個別の液滴として堆積される。インクジェット印刷を使用することはカラーディスプレイには特に有効である、と言うのは、ディスプレイの各画素で赤、緑及び青のＬＥＤ類を含む種々の有機ポリマー材料は、どのエッチング工程も必要とすることなく所望の予め定義されたパターンで堆積することが出来るからである。低分子タイプの有機ＬＥＤディスプレイの場合、一般的には、シャドーマスクの蒸発が適用されてカラー画素を形成する。
【０００５】
更に、表示装置の有効な材料は有機ポリマー材料なので、連続状で、可とう性があり巻取り可能なシート形状のプラスチック材料を含めて、このポリマー材料はあらゆる好適な基板材料に堆積させることが可能である。従って、有機ポリマー材料の特性は、表示装置の表示領域を構成するアクティブマトリックスの画素の極めて多数の行及び列を含む大面積のモノクロ又はカラー表示装置の作製に適している。
【０００６】
有機エレクトロルミネセントディスプレイは、アクティブ又はパッシブマトリックスアドレス方式のどちらを使っても駆動することが可能である。ディスプレイの任意の画素で発光する表示素子は、本質的に有機発光ダイオードによって提供される。これらは電流駆動装置であり、従ってアクティブマトリックスアドレス方式を使ってディスプレイにアドレスして表示画像を発生する時の表示画像の画素当たり２個のトランジスターが取付けられ、データ信号を画素のＬＥＤの電流駆動として作動する第２トランジスターに送信出来るように第１トランジスターをスイッチとして作動することにより画素の輝度が決まる。
【０００７】
アクティブマトリックスアドレス方式は図１に略図で示されている。図１に示している表示素子２は、表示素子の陽極電極を構成する帯状電極６のアレイを支持する基板４を含む。有機発光材料の層８は、陽極電極６の上に全体に取付けられ、一方、表示素子の陰極素子を構成する帯状電極１０の第２アレイは、発光層８の上に全体に取付けられている。陽極及び陰極帯状電極６、１０の各アレイは、互いに実質的に直交して配列されていることが図１から判る。電圧がどの２個の帯状電極の間に負荷されても、電流はこれらの２個の電極が重複している領域に配列されている発光層８のその部分を通る。発光層の材料は発光ダイオードとして挙動し、従って電圧が負荷される２個の電極の重複領域の発光層のその部分が発光する。このことは図２を参照して更に明らかにすることが出来る。
【０００８】
図２から、表示装置の各画素は、陽極と陰極の各帯状電極の間に連結された有機ＬＥＤで構成されていることが判る。例えば、帯状陽極電極は、図２のＺ値で示されている高インピーダンス回路によって大地電位から緩和される。図２の電圧Ｖ１ないしＶ４によって示されているデータ信号はアレイの陰極電極に負荷される。同時に、帯状陽極電極は、選択的に大地電位に直接連結される。従って、図２に示されている例では、電圧Ｖ１が最も左の帯状陰極電極に負荷されると、有機ＬＥＤＬ１が発光する。同様に、電圧Ｖ２ないしＶ４が陰極電極１０に負荷されると、ＬＥＤＬ２ないしＬ４は、それぞれ発光する。
【０００９】
前記タイプのアドレス方式は、パッシブマトリックス方式と呼ばれるが、これは表示領域内でＬＥＤ類を駆動して発光するアクティブ素子が配置されていないからである。表示装置のフレーム領域又は境界領域から、陰極電極にしろ陽極電極にしろ、一連の帯状電極の１つに供給される電圧パルス形のデータ信号から完全に発光は生じる。しかしながら、薄い帯状電極は、電気抵抗を持つので、この電気抵抗は帯状電極の長さが増すにつれて大きくなる。従って、表示装置の表示領域の寸法が大きくなると帯状電極の長さが大きくなり、帯状電極の電気抵抗も増す。
【００１０】
表示はディスプレイの側端部から駆動される、従って、電圧パルスが任意の特定の電極に負荷されると、そのＬＥＤの下にある画素に実際に負荷される電圧は、表示装置の端部から電圧パルスが電極の電気抵抗によって負荷される表示装置の端部まで任意の画素の距離と共に減少する。電極に沿う電圧降下は、ＬＥＤ駆動電圧と比較するとかなり大きくなることがある。従って、電極が比較的長いと駆動端部に対して電極の末端部に配置されている画素に負荷される電圧は、駆動端部の近くに配置されている画素に負荷される電圧よりも大幅に小さいことが理解されよう。従って、ディスプレイの輝度は、駆動端部からの距離が増すにつれて減少し、ＬＥＤデバイスの輝度−電圧特性は非線形なのでこのことにより、表示される画像は不均一な輝度を生じる。
【００１１】
更に、ＬＥＤディスプレイからの発光の強さは、個々のＬＥＤデバイスの最大照度の強さ及び表示装置の真の表示領域の画素の線の数の関数である。これは、ディスプレイのＬＥＤ類がフレーム周期のパルス操作によってアドレスされるからである。任意のＬＥＤがアドレス可能である周期は、デューティーレシオとして周知であり、ｔｆ／Ｎに等しく、式中、ｔｆはフレーム周期であり、Ｎはディスプレイの線の数である。従って、ディスプレイの線の数が増えると、任意の画素がアドレスされる期間は短くなると言う結果になる。ＬＥＤがアドレスされる時にＬＥＤから発生するルミナンスの最大強度が起こり、これはフレーム周期全体で平均化される。従って、フリッカーのないディスプレイを提供するには、表示領域の寸法を大きくし、そしてディスプレイの線数も増やして解像度を維持すると、ＬＥＤデバイスからの発光の最大強度は補償され、表示装置にとって必要な出力強度を維持するに違いない、と言うのは、これはフレーム周期の過程で期間を短くするためにＬＥＤデバイスにアドレスすることだけが可能だからである。このことは、極く高速の立ち上がり及び遅延時間のために有機ＬＥＤデバイスにとって特に問題となることがあり、これは、このＬＥＤデバイスが固有のメモリー特性を発現しないことを意味する。
【００１２】
ＬＥＤデバイスのピーク強度は、ＬＥＤデバイスにアドレスするのに使用されるパルスの電圧を上げることにより増やすことが出来る。従って、表示サイズ、従って走査行の数が増えると高電流密度でＬＥＤデバイスを駆動するには比較的大きい電圧パルスが必要であり、それによってディスプレイから充分な出力強度が得られることは理解出来る。発光装置の長期信頼性が損なわれることがあるので、このことは大きな欠点であり、ディスプレイが内部電池電源から供給される装置に組込まれると、ラップトップコンピューターのような、更に大きく、更に重く、そして更に値段の高い電池を使用しなければならない。しかしながら、そのような比較的高い電圧パルスを使用すると、ＬＥＤ類の操作に関して別の問題が発生する。
【００１３】
ＬＥＤデバイスでは、光を発生する、電子−正孔対の再結合の可能性は電圧の上昇と共に減少することがあることは周知である。これは、ＬＥＤデバイスの操作の最適範囲が、“再結合ゾーン”として広く知られている領域であるからだ。
【００１４】
典型的なＬＥＤの操作特性が図３に示されていて、この図は、輝度及び装置効率が、この装置に負荷される電流及び電圧に対していかに変動するかを示している。しきい値電流に達すると、デバイスを通る電流が増すにつれてデバイスの輝度も増加することが図３から判る。しかしながら、効率については、一旦、デバイスが発光し始めるとデバイス効率は急速にピークになることが判る。図３に示しているように、デバイスに負荷される電圧が更に増すと効率は比較的低い効率レベルに急速に低下する。有機ポリマー材料ＬＥＤ類の場合、ピーク効率は一般的に約２．２Ｖないし約５Ｖの範囲で起こり、一方、負荷される電圧が約１０Ｖないし２０Ｖの範囲のときデバイスの効率は、前記のＬＥＤ類を使用するのに不充分で実用的にならないような低いレベルにまで戻ってしまう。ディスプレイを組込む機器では、内部電池電源で動作するのでデバイスの効率はＬＥＤディスプレイの多くの実際的用途では重要な項目である。
【００１５】
ＬＥＤの陽極と陰極との間に負荷される電圧が増すにつれて、再結合ゾーンは一方の装置電極の方へ移動するので、デバイス効率のこのような急激な低下が起こる。再結合ゾーンの状態は、負荷される電圧によって決まるので、パッシブマトリックスアドレスディスプレイでは、ＬＥＤデバイスを駆動するのに比較的高い電圧パルスが必要なので、充分な表示光出力強度を発現することは益々難しくなり、このことは、更にＬＥＤデバイスは、最適な再結合ゾーンでは、従って、許容出来るレベルの効率ではもはや操作出来ないことを意味する。
【００１６】
従って、要約すると、表示される画像で充分な解像度を発現するためには、表示装置は２００以上の線数を含むのが一般的である。従って、ＬＥＤ類は、ＬＥＤ類に負荷される電圧を上げることにより補償される比較的低いデューティレシオを有する。しかしながら、このようなことが起こると、図５に示しているように、ＬＥＤ類の動作効率は低下し、更にＬＥＤ類の輝度は減少する。これらの２個の操作上の難題は互いに相関関係にあり、複雑であり、その上、これらの難題はディスプレイの線数が増えると不釣合いが増す。
【００１７】
従って、アクティブマトリックスアドレス方式は、ＬＥＤディスプレイに使用されることがおおい。有機ポリマーＬＥＤ表示装置の場合のアクティブマトリックスアドレス方式の例が図４に示されていて、この図は、４個の画素の表示装置を図示している。アクティブマトリックスアドレス方式は、図４のＸ１とＸ２、Ｙ１とＹ２として示されている行及び列のアドレス線のアレイを含む。これらのアドレス線は薄い導電性帯体の形状をしていて、帯体に沿って画素の選択信号及びデータ信号が表示装置の画素に供給されることが出来る。表示装置の各画素は、図４でＴ１及びＴ２として示されている２個のトランジスターが取付けられている。供給電圧ＶＳＳが各画素のトランジスターに供給出来る別の線も取付けられている。
【００１８】
任意の特定の画素に電圧を印加してその画素に配置されるＬＥＤを発光させたい場合は、選択電圧パルスは、或る行アドレス線、例えば図４の行アドレス線Ｘ２に沿って供給される。この電圧パルスは、電圧パルスの期間、トランジスターＴ１をＯＮに切換えさせるトランジスターＴ１のゲート電極Ｇによって受け入れられる。左上側の画素を発光させたいと仮定すると、ＯＮであるトランジスターＴ１のソースにデータ信号が負荷される。データ１として示されているデータ信号は、トランジスターＴ２のゲート電極に結合されているキャパシターにトランジスターＴ１によって送られる。従って、データ信号はキャパシターの中に電圧として記憶される。
【００１９】
トランジスターＴ１はスイッチとして作動し、一方、トランジスターＴ２は、有機ＬＥＤ用の電流駆動として作動するのであり、これはトランジスターＴ２を経て電源ＶＳＳに結合されている。電流駆動として作動する場合、トランジスターＴ２のドレインの電流はキャパシターに保存されている電圧の大きさの関数であり、データ信号、データ１に比例する。従って、有機ＬＥＤに流れてＬＥＤの照度の強さを決める電流は、信号データ１を変更することにより制御することが出来る。
【００２０】
ディスプレイの作動中はＬＥＤ類が常に発光するようにデータ信号は配列され、従って、低い作動電圧を使用することが出来る。従って、ディスプレイの各画素の駆動トランジスターを使用すると、ＬＥＤ類を低い作動電圧で操作することが出来るので、効率は大幅に上昇する。図５は、アクティブマトリックスアドレス方式及びパッシブマトリックスアドレス方式によって操作される時のＬＥＤディスプレイの典型的作動効率を示している。ＬＥＤ類の作動効率は極めて重要であり、アクティブマトリックス方式がなぜＬＥＤディスプレイに使用されることが多いのかの主な理由になっている。駆動トランジスターは、ディスプレイの各画素に配置されるので、このトランジスターは比較的大きい面積で作製されなければならず、従って、薄膜トランジスター（ＴＦＴ類）はアクティブマトリックスアドレス方式の中で駆動トランジスターとして使用される。従って、アクティブマトリックスディスプレイはＴＦＴディスプレイと呼ばれることがおおい。
なお、ディスプレイの電極に使用される薄膜トランジスターに関する技術が、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１５５３４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ＴＦＴ類の最もありふれた２つのタイプは、半導体材料がポリシリコン又はアモルファスシリコンのどちらかを含むタイプである。極く最近、半導体層として有機分子又はポリマーを使っても作製されている。これらのキャリヤの移動度が比較的大きいので、ポリシリコンＴＦＴ類は有機発光ダイオードディスプレイのアクティブマトリックスの中の駆動トランジスターとして使用されるのが普通である。有機アクティブマトリックスディスプレイを用いると、ディスプレイの各ＬＥＤ画素には、２個の駆動トランジスターを取付ける必要があるので、必然的に使用しなければならない作製技術が複雑なためにトランジスターの作製コストも比較的高くなる。特に、ポリシリコン駆動トランジスターを使用する場合、ポリシリコン半導体層を生成するには高温工程を使用しなければならない。このようなコストの上昇、特に表示領域が大きくなる場合、は有機ポリマー材料によってもたらされるコストメリットが打ち消される。トランジスター性能の不均一性も問題である。再び書くが、多数のトランジスター駆動が大面積ディスプレイの全面に作製されなければならないので、このことは、大面積ディスプレイでは特に問題視され、益々大きな加工問題、及び十分な機能のトランジスターデバイスの収率の低下をきたす。このような理由で、“過分の”駆動トランジスターが供給されることがおおくなり、更にディスプレイのコストが嵩む。
【００２２】
前述のように、今日まで、ポリシリコンは比較的高い移動度を有するので、ＴＦＴ作製用の好ましい材料である。一般的に、ポリシリコンＴＦＴ類は、１００ないし５００ｃｍ2／Ｖｓの移動度を示し、一方、アモルファスシリコンＴＦＴ類は、０．１ないし１ｃｍ2／Ｖｓの一般的な移動度を示し、そして有機ＴＦＴ類は、０．００１ないし０．１ｃｍ2／Ｖｓの移動度を示す。有機ＬＥＤ類は電流駆動型装置であり、これも図４に示している駆動回路におけるように、トランジスターＴ２によって供給されるドレイン電流を最大にすることは重要である。
【００２３】
ＴＦＴのドレイン電流Ｉｄは次のように表すことが出来る：
Ｉｄ∝μＷＣ／Ｌ
式中、μは半導体の移動度である。
Ｗはトランジスターチャンネル領域の幅である。
Ｌはトランジスターチャンネル領域の長さである。
Ｃはゲートのキャパシタンスである。
【００２４】
従って、ドレイン電流Ｉｄは半導体の移動度に比例する。更に、ドレイン電流は、チャンネル幅にも比例するがチャンネルの長さには反比例する。従って、ポリシリコンＴＦＴ類が駆動回路に使用される場合、比較的大きい移動度によって表示の各画素内のトランジスター構造体の形状は最小限に抑えることが出来るが、このことは、ポリシリコン及びアモルファスシリコン型ＴＦＴ類の両デバイスは不透明なので、両ＴＦＴ類にとって重要な検討事項である。前記のＴＦＴ類は高温プロセスを使って作製されるので、ＴＦＴ類は発光素子の形成に先立ってディスプレイの遮蔽物（基板）の背面上に形成されるのが普通であり、従って、ＴＦＴ類の形状は、ＬＥＤ類によって放出される光をディスプレイの観察者の方に透過しない。観察者に発光を透過させることが出来るディスプレイの割合は開口率として知られ、移動電話で使用されるディスプレイのような比較的小さいサイズのディスプレイでは、僅か約５０％の開口率は達成可能である。即ち、利用出来る表示領域の約半分だけが観察者に情報を表示することが出来、その結果、表示領域の残り半分は駆動回路の不透明なＴＦＴ類、及び駆動回路に配置される画素にアクセスするのに使用される導線によって占められる。大面積ディスプレイの場合でさえ、約７０ないし８０％超の開口率を得るのは難しいので、ディスプレイのサイズに関係なく、ディスプレイの観察前面の方に配列される不透明ポリシリコン又はアモルファスシリコンＴＦＴ類の使用から生じる照度効率の低下は重要である。
【００２５】
有機ＴＦＴ類は、可視スペクトルの光源に対して透明性を発現するバンドギャップを有する有機分子又はポリマーから作製することが出来ることが知られている。しかしながら、そのようなトランジスターは比較的移動度が低く、従って、今日まで、図４に示しているアクティブマトリックス駆動回路用にそのような有機ＴＦＴ類を使用することが出来なかった。有機ＴＦＴは、スイッチングトランジスターＴ１として使用される場合の表示は実証されているが、今日まで、電流駆動トランジスターＴ２用に有機ＴＦＴを使用することは出来なかった、と言うのは、デバイスの移動度が低いことは、低移動度を補償するのに十分なチャンネル幅を形成するためにデバイス形状は大きくしなければならないので、トランジスターＴ１及びＴ２はディスプレイの各画素に対して利用出来る範囲内に収容されることが出来ないことを意味するからである。従って、１００％近いアスペクト比を実現出来るアクティブマトリックス駆動回路に実質的に透明なＴＦＴ類を使用するメリットは、アクティブマトリックスディスプレイの周知の配列を使用してはこれまでは出来なかった。
【００２６】
駆動トランジスターへの駆動線の間に存在する寄生キャパシタンスから別の問題が生じる。液晶ディスプレイでは、アクティブ液晶材料は陽極及び陰極の各駆動線の間に配置される。液晶層は、厚さが、普通、２ないし１０ミクロンの範囲であり、従って駆動線と普通の対向電極との間に起こる寄生キャパシタンスは比較的小さい。しかしながら、有機ＬＥＤディスプレイの場合、有機分子又はポリマー層は極めて薄く、一般的に、厚さは数ナノメートルである。従って、寄生キャパシタンスはＬＣＤディスプレイと比較して比較的大きく、この寄生キャパシタンスは、ディスプレイが作動可能な速度を制約するが、このことは、表示領域が増えるにつれて特に問題となる。このことは、表示された画像の品質を維持するためにディスプレイのサイズが大きくなるにつれて、より高速でディスプレイにアドレスすることが必要になるからであるが、このことは電極のキャパシタンスによって矛盾が生じる。更に、表示サイズが大きくなるにつれて、長さ、従って駆動線の電気抵抗も増加し、このことにより、この場合もディスプレイが作動出来る速度が制限される。
【００２７】
従って、大面積ディスプレイの場合、アクティブ又はパッシブ駆動方式のどちらを使用するのかと言う難題が生じ、表示発光素子として有機又はポリマーＬＥＤ類を使用する時はこの難題は更に問題化すると思われる。例えば、公共の場所で画像を表示するのに使用されるディスプレイのような極めて大きい大面積のディスプレイの場合、多数のディスプレイを組み合わせて極めて大きい面積のディスプレイを提供することが知られている。しかしながら、そのような極めて大きい面積のディスプレイの要素を構成する各ディスプレイは、別々の表示装置である。多数の表示装置を使用すると、単独の表示装置から構成される等価のサイズのディスプレイと比較して駆動線の長さは短くて済むけれども、それにも拘らず、大面積ディスプレイの各表示装置は、ディスプレイの発光素子をアドレスするための比較的長いアドレ線を含む。以上のように、これらの表示装置は、前述の問題を抱え込んだままになる。従って、前記の問題が解消される改良タイプの表示装置を提供する大きいなニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明の第１の態様によると、基板上に配列された複数の表示セグメントを含む表示装置が提供され、各表示セグメントは、表示素子のアレイにより定義される画素の表示領域、及び前記表示領域内に配列される表示素子を駆動する駆動回路を有する。
【００２９】
好ましい配列では、表示素子は有機ポリマー発光ダイオードを含む。
【００３０】
表示素子は、パッシブアレイの陰極電極とパッシブアレイの陽極電極の間に配列されることが可能であり、駆動回路は、陽極電極のアレイに信号を供給するための第１駆動回路、及び陰極電極のアレイに信号を供給するための更なる駆動回路を含む。
【００３１】
それとは別に、各表示素子は、薄膜スイッチングトランジスター及び薄膜電流駆動トランジスターを含む各駆動回路を含み、これによりアクティブマトリックス表示セグメントを提供する。
【００３２】
スイッチングトランジスター及び電流駆動トランジスターは、有機又はポリマートランジスターを含むのが好ましい。
【００３３】
有機分子又はポリマーは、トランジスターが実質的に可視光線に対して透明であるように選ばれることが可能である。
【００３４】
電流駆動トランジスターがソース及びドレイン領域を含み、各領域は複数の横方向に延在する区画によって１つの端部で結合される複数の縦方向に延在する区画として形成されること、及び前記ソース領域の縦方向に延在する区画はドレイン領域の縦方向に延在する区画と互いに組み合わされて間隔を置き、それにより蛇行形状の互いに組み合わされた縦方向に延在する区画の間に間隔が生じることにより薄膜トランジスターには、間隔の幅に等しいチャンネル長さ及び蛇行形状の間隔の長さに延在するするチャンネル幅を有するチャンネル領域が取付けられるのが好ましい。
【００３５】
各表示セグメントは、制御信号を駆動配列に供給するためのゲート線及びデータ線を含むことが可能であり、これらのゲート線及びデータ線は導電性有機又はポリマー材料を含む。
【００３６】
ゲート線及び駆動線は、各々、第１層が導電性有機又はポリマー材料を含み、そして更なる層は無機導電性材料を含む２層構造を含むことが可能である。
【００３７】
更なる実施態様では、各表示セグメントは、陰極電極及び陽極電極を含み、これらの電極のうちの１種類は、表示セグメントの全ての画素に共通であるが、これらの電極のうちの他の１種類は、表示セグメントの各画素に対して各々電極範囲を提供するような電極パターンを有していて、この場合、駆動回路は陽極電極及び陰極電極に結合されて基板とは反対面の表示素子上に配列される。
【００３８】
本発明の第２態様では、基板上に複数の表示セグメントを提供することを含む表示装置の作製方法が提供され、各セグメントは表示素子のアレイによって定義される画素の表示領域を有し、前記表示領域内の表示素子を駆動するための駆動回路を配列している。
【００３９】
アクティブ表示素子は、インクジェット印刷ヘッドによって堆積されるのが好ましい有機又はポリマー材料で作製されることが可能である。
【００４０】
本発明の第３の態様によると、基板、有機又はポリマー材料ソース及びドレイン領域を含む薄膜トランジスターが提供され、各々は、複数の横方向に延在する区画によって１つの端部で結合される複数の縦方向に延在する区画として形成されること、及び前記ソース領域の縦方向に延在する区画はドレイン領域の縦方向に延在する区画と互いに組み合わされて間隔を置き、それによりソース領域とドレイン領域との間に蛇行形状の間隔を生じ、チャンネル領域を含む薄膜トランジスターは前記間隔の幅に等しいチャンネル長さ、及び前記蛇行形状の間隔の長さに延在するするチャンネル幅を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
付図を参照して、単に更なる例の積りで本発明の実施態様を以下で説明する。
【００４２】
液晶ディスプレイの場合、液晶材料は、流体材料であり、基板とディスプレイの前面又はディスプレイパネルとの間に収納されなければならない。従って、アドレス線及び駆動トランジスター（アクティブマトリックスが使用される場合）は、図６に示しているように、液晶材料それ自体の中で基板と前面との間に配置される。このような構造体を用いると、液晶画素は実際にディスプレイの端部から駆動されなければならないが、もしそうでなければ、ディスプレイの前面又は背面を通る孔を空けることによりアドレス線にアクセスすることが必要であるが、これは実用的な提案ではない。
【００４３】
液晶ディスプレイを用いると、表示領域の寸法が増すにつれてアドレス線の長さも増えるので、アクティブマトリックスアドレス方式かパッシブマトリックスアドレス方式のどちらかが使用されるかには関係なく、ディスプレイは前述のアドレス問題を抱えると言う結果になる。
【００４４】
有機又はポリマーＬＥＤでは、アクティブ有機材料はポリマー分子材料又は有機の低分子タイプの材料を含むことが可能である。ポリマー材料の場合、この材料は液体形状で堆積されるが、一旦、基板上に堆積されて乾燥すると固形となり比較的可とう性のある材料となる。低分子タイプの材料が蒸発により堆積されるが、同様にこの場合も、一旦、堆積されると固形となり比較的可とう性のある材料となる。従って、ポリマーも低分子タイプの材料の場合も、たとえ、発光デバイスに対して物理的及び環境上の保護をもたらすように最終表示装置の中に前記のプレートが取付けられても、アクティブ有機材料はそのようなプレートの取付けによって基板上に保持される必要はない。従って、本発明によってディスプレイの画像形成素子を提供する画素は、ディスプレイの背面からを含めて、ディスプレイの縁部からだけでなく、ディスプレイ内の任意の位置からアドレスすることが出来ることが明らかになった。更に、画像形成素子は任意の特定の位置からアドレスすることが出来るので、表示装置の画像形成領域は多数の表示セグメントに細分することが出来、各セグメントの独自のアドレス方式が取付けられていて、アドレス方式に周知の配列と比較すると大きなメリットが生じることも明らかとなった。
【００４５】
表示サイズに関係なく、アクティブマトリックスアドレス方式又はパッシブマトリックスアドレス方式のどちらが使用されても、表示性能には著しい改良を認めることが出来る。パッシブマトリックスアドレス方式が使用される場合、表示素子への駆動線の長さは従来の表示装置と比較して大幅に減らすことが出来、駆動線はセグメント内部だけで済み、ディスプレイの全長又は全幅に延在する必要はない。このことは、大面積ディスプレイは多数の小さい表示セグメントで構成することが出来て、各セグメントは比較的短いアドレス線を駆動して、各セグメント内だけに延在すれば済むので、大面積ディスプレイ装置には特に有利になる。このことにより、駆動線に対する抵抗は減り、従って、表示強度は改良される、と言うのは、あらゆるサイズのディスプレイに対して、低い駆動電圧を使用すると、大面積ディスプレイでさえ、ＬＥＤ装置を最適の再結合ゾーンで操作することが出来るからである。更に、比較的短いアドレス線から成る協同式陽極電極アレイと陰極電極アレイの間には減少した寄生キャパシタンスが存在するので、ディスプレイのアドレス速度も速くすることが出来る。前記の説明から理解されるように、表示セグメント内に配列された駆動回路を使ってディスプレイを多数の小さいセグメントに分割すると、ディスプレイには、改良されたコントラストと解像度の表示画像を得ることが出来る。
【００４６】
更に、ディスプレイが側縁部から駆動される従来のパッシブマトリックスアドレス方式を使うと、線は１フレームの期間、順次アドレスされるので、ディスプレイの１本だけの線が任意の時間に発光する。比較すると、全ての画素は常時、発光するように配列されているので、アクティブマトリックスアドレス方式が有用である。しかしながら、駆動回路が表示領域の表示セグメントの中に配列される本発明の駆動方式を使うと、２個以上のパッシブマトリックスセグメントを任意の時点でアドレスすることが出来る。従って、セグメントを配列してアクティブマトリックスアドレス方式に更に類似の方法で発光することが出来ることによりディスプレイからの輝度を高めることが出来る。
【００４７】
更に、極めて大面積のディスプレイは、多数の表示セグメントを共通の単一の基板上に組み合わせて得ることが出来、有機又はポリマー材料は比較的可とう性なので、巻き付け可能なプラスチック材料のウェブを種々の加工ステーションに通して供給するとディスプレイを作製が出来る連続式バッチプロセスを使って作製出来る。従って、有機ポリマーディスプレイのコストメリットは、多数の表示セグメント、それぞれ独自のアドレス方式及び関連する駆動回路群を使用することにより比較的容易に達成することが出来る。
【００４８】
本発明をアクティブマトリックス型ディスプレイと共に使用しても大きなメリットが生まれる。アクティブマトリックス型ディスプレイの場合は、適切な走査周波数でディスプレイの中で画素の各線を走査することが未だに必要である。ディスプレイの寸法が大きくなると走査対象の線の数も増えるので表示画像の品質を維持するためには走査周波数も増す必要がある。ディスプレイを多数のセグメントに細分することにより走査対象の画素の線の数は効果的に減少し、従って走査周波数も減らすことが出来る。図４に示しているアクティブマトリックスアドレス方式はゲート線Ｘ１とＸ２、及びデータ線データ１とデータ２を含む。ディスプレイを表示セグメントに細分することによりゲート線もデータ線も長さが効果的に減少する。ゲート線もデータ線も長さが短くなることは有用である、と言うのは、これらの線は表示画素の走査を行なうことが出来る速度を制限するキャパシタンス及び抵抗を示すからである。ゲート線とデータ線の長さが短くなると、炭素を含む導電性ポリマー又は導電性ペーストのような代替材料からも作製出来る。これらの代替材料は更なるメリットをもたらす、と言うのは、高価なフォトリソグラフィー又はマスキング工程を必要とすることなく、インクジェット印刷プリンターを使用するような印刷技術を使って作製することが出来るからである。細分化されたディスプレイを適用することによる走査周波数の減少は、有機又はポリマーＴＦＴ類をスイッチングトランジスターＴ１として使用する時は特に重要である、と言うのは、これらのトランジスターの移動度が小さいことによりキャパシタンスを荷電するのに必要な時間が長くなりやすいからである。
【００４９】
ディスプレイを多数の表示セグメントに分割すると、本発明の明細書では“直接型画素駆動（ＤｉｒｅｃｔＰｉｘｅｌＤｒｉｖｅ）”方式と呼ばれる代替タイプのアドレス方式を使用することも可能である。直接型画素駆動を使うと、各々のいずれの表示セグメントの画素も、各セグメントの表示領域内に配列された駆動回路ＩＣによって直接駆動されることが出来る。直接型画素駆動は、図７に示しているように陽極電極と陰極電極の重複アレイを含む従来のパッシブマトリックス方式と、図４に示しているように各画素に物理的に配置されるスイッチング及び駆動トランジスターを含む従来のアクティブマトリックス方式との間にある代替の駆動方式と見なすことが可能である。
【００５０】
図７を見ると、パッシブマトリックス表示装置の表示セグメント２は、陽極電極６のアレイを支持する基板４を含む。エレクトロルミネセント有機又はポリマー材料の層８は、陽極電極６の上に取付けられている。陰極電極１０のアレイは層８の上に取付けられている。エレクトロルミネセントポリマー材料は、好ましくはフルオレン基を含む共役ポリマーを含むことが可能である。例えば、陽極素子６ａと陰極素子１０ａとの間のように陽極素子と陰極素子の間に電圧が負荷されると、図７の陰影付きの領域１２として示されている、素子６ａと素子１０ａが重なっている層８のその部分に配置されるポリマー材料を通って電流が流れる。これにより陰影付き領域１２は可視光を出すのでディスプレイ用の発光表示素子が得られる。従って、陰影付きの領域１２は素子６ａと素子１０ａの重なり部分と組み合わさって表示セグメントの画素類の１個を構成する。
【００５１】
表示セグメント２は、また、導電性軌道１６を経て陽極電極６のアレイに駆動信号を供給する第１駆動回路１４、及び導電性軌道２０を経て駆動信号を陰極電極１０のアレイに供給する更なる駆動回路１８も含む。図７に示しているセグメント２の画素は組み合わさってセグメントの表示領域２２を提供し、これは図７では太字の点線の長方形で輪郭が描かれている。駆動回路１４及び１８は、表示セグメントの表示領域内に配列されていることが図７から判る。従って、セグメント２のパッシブマトリックスアドレスシステムを形成する陽極及び陰極の各電極６、１０のアレイの物理的長さは、電極がセグメント自体の内部から駆動回路によってアドレスされるので、最少を保持することが出来る。
【００５２】
従って、電極の電気抵抗ばかりでなく、陽極電極と陰極電極との間に発生することがあるあらゆる寄生キャパシタンスも、電極６及び１０の等価物は表示装置の全長と全幅に延在する必要があった従来のアドレス型表示装置の陽極電極及び陰極電極に比較して大幅に減少すると言う結果になる。前述のように、これによって低電圧駆動信号を使用出来、そして有機発光ダイオードを構成する表示素子を最適再結合領域内で作動することが出来るので、既知の表示装置より遥かに高い効率の表示を得ることが出来る。
【００５３】
図８は、既知の先行技術のパッシブマトリックス表示装置２４が一般的にいかに構成されるかを概略的に示している。説明をし易くするために図７と８での同じ参照番号を使用して両表示装置の同様な特徴を説明する。図８に示している表示装置２４は、複数の、即ち多数の表示セグメントとして配置されていない。従って、表示領域２２は表示装置の表示領域の全長と全幅に延在する陽極及び陰極の両電極６、１０を有する単一のディスプレイにより構成されている。以上のように、表示装置２４の陽極と陰極の両電極は、図７に示している表示セグメント２の陽極と陰極の両電極よりも大幅に長いので、前述のような問題が起こる。更に、次の理由から明らかになるように、アクティブ表示領域内部の配置によって、有効な封入は表示装置の作製の際の一体的段階として後の工程で行なうことが出来るので、図７の表示セグメントの駆動回路１４及び１８は、表示領域内の取付けの前に封入をする必要はない。従って、本質的に、図７の駆動回路は微細な物理的サイズの集積回路装置を封入しなくて済む。
【００５４】
対照的に、図８の表示装置の駆動回路１４及び１８は、表示領域の外側に配置され、ディスプレイの各端部から各陽極及び陰極電極アレイに配線されているので、必然的にこれらの駆動回路は完全に封入された集積回路として提供される。従って、図８の駆動回路１４及び１８は、図７で示されている表示セグメントの等価回路より物理的サイズが極めて大きく、しかもかなり高価である、と言うのは、陽極及び陰極の両アレイへの外部配線を可能にするためには前記装置では封入及びピンの配置が必要だからである。従って、多数の表示セグメント２を相互接続することにより、駆動回路１４及び１８は、表示領域の内部であって側面には含まれないので、全表示領域は所定のサイズの表示装置ハウジングの割には大きくなることがあるのみならず、図７に示されている駆動回路は、薄い封入層を準備することにより後で封入される裸の未封入装置として供給されることが可能であるので、低コストの薄い、即ち嵩張らない表示装置を得ることも可能であると考えられる。
【００５５】
図９は、多数の相互接続済みの表示セグメント２を有する表示装置２ｂを示している。図７及び８の場合のように、同じ参照番号を使って表示装置の同様な特徴を表している。図９は、表示装置の背面を示していて、この実施態様でも各表示セグメント２の駆動回路１４及び１８は、陽極素子６のアレイと、より明確にするために、図９には示されていない基板４との間に配列されていることに留意しなければならない。
【００５６】
表示装置２６では、表示セグメント２の陽極電極６の各駆動回路１４は連絡配線２８によって相互接続され、一方、陰極電極駆動回路１８は連絡配線３０によって相互接続されている。従って、この連絡配線は、表示セグメント２を組み合わせて一体表示装置２６にするのに役立つ。図９から判るように、陽極と陰極の両電極６、９は、大面積ディスプレイが提供されても比較的短い電極帯体として保持され、比較的高い抵抗及び寄生キャパシターを有する比較的長い陽極電極及び陰極電極を必要とすることなく、前記のことは実現される。本質的に、このことは、パッシブアドレスマトリックスを有効に細分して表示セグメントを提供すること、及び各セグメントの表示領域内に駆動回路１４及び１８を配置することにより可能となる。更に、駆動回路１４、１８は、各セグメント内に取付けられるので、表示装置の表示領域は、更に、より多くの表示素子を含み相互接続することにより極めて大きなサイズにまで増大させることが出来る。しかし、もう一度書くが、このことは、比較的短い陽極及び陰極の両電極６、１０の長さを延ばす必要はなくて達成される。
【００５７】
図９の表示装置では、発光性有機ポリマー材料（図９では見られない）は、陽極と陰極の両電極６、１０のアレイの間に配置されていると考えるべきである。従って、ディスプレイの背面にある駆動回路１８を、このディスプレイの前面にある陰極電極１０に接続する導電性軌道２０は、必ず、有機又はポリマー層８を通らなければならない。図９から、表示装置の発光を減らさないように、導電性軌道は、陽極電極６の間の間隙３２の中の層８を通るように配列されていることが判る。また、有機ポリマー層８は、比較的柔らかい材料なので、装置作製過程で前記層８の一方から他方への前記導電性軌道を提供することは比較的容易である。それとは別に、導電性軌道は駆動回路１８に取付けることが可能であり、比較的柔らかくて、薄い有機ポリマー層を突き刺す一連のピンによって取付けられことが可能である。同じことは、図７に示されている表示セグメントにも当てはまり、この図では、表示装置の前面に取付けられる陽極駆動回路１４は、有機ポリマー層の下に配置されている陽極電極に接続されなければならない。
【００５８】
図１０は、駆動回路１４、１８が基板４に取付けられた井戸３４の中に配置されている、本発明の別の実施態様を示している。駆動回路は未封入集積回路として取付けられることが出来るので、井戸は比較的小さい寸法であり、基板の湿式又は乾式エッチング、レーザードリル、スタンピング、又はモールドのような任意の従来のプロセスにより作ることが出来る。駆動回路は、図９に示している類似の適切に位置決めされた相互連絡路により相互連結されることが出来る。
【００５９】
図１１は、駆動回路１４、１８が前面に取付けられていて、図７に示している表示セグメント２の中を見通した一区画を示している。前述のように、駆動回路は、各表示セグメント内で陽極と陰極の各電極のそれ独自のパッシブアレイが取付けられているので、未封入集積回路デバイスは、駆動回路１４、１８用に使用されることが出来、薄い封入層によって後で封入される。そのような層３６は図１０に示されている。封入層３６は、先行技術のディスプレイの駆動回路用に一般的に使用される独立型集積回路用に使用される封入パッケージと比較して極めて薄くすることが出来、従って、極薄ディスプレイは本発明を使用することにより実現出来ると考えられる。
【００６０】
通常、発光がガラスのような透明基板を通って生じるように、有機ポリマーＬＥＤディスプレイは、透明な陽極及び不透明な陰極を使って作製される。本発明に従って駆動回路配置を組込む表示装置は、陽極及び陰極の透明性又は不透明性に関しては任意の配置で作製することが可能である。例えば、図１０に示している配置では、駆動回路１４及び１８は基板の中の井戸の中に配列され、陽極は不透明にされてもよく、一方、陰極は透明にされてもよく、この場合、発光は封入層３６を通って起こる。この場合、透明陰極は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を含んだカルシウム（Ｃａ）又はフッ化リチウム（ＬｉＦ）の薄層を含むことが可能であって、一方、不透明陽極は金（Ａｕ）又は白金（Ｐｔ）を含むことが可能である。それとは別に、図１１に示している配置では、駆動回路１４及び１８は陰極と重複した関係で配列されていて、陽極は透明とされてもよく、一方、陰極は不透明とされてもよく、この場合も発光は基板を通して起こり、この基板は透明材料で配列されることも出来る。この場合、透明陽極は、例えば、酸化インジウムスズ又は酸化亜鉛（ＺｎＯ２）を含むことが可能であり、一方、不透明陰極は、２層のカルシウム／アルミニウム（Ｃａ／Ａｌ）又はフッ化リチウム／アルミニウム（ＬｉＦ／Ａｌ）を含むことが可能である。
【００６１】
それとは別に、透明電極アレイは、ＰＥＤＯＴ又はポリアニレンのような有機ポリマー、又はＩＴＯの導電路と導電性ポリマーの重複導電路のような２層構造体から作製することが可能である。後者の場合、重複有機ポリマーを使用するとＩＴＯの平坦化を促進することが出来る。
【００６２】
層８を任意の好適なプロセスで堆積することが出来るが、有機ポリマー材料の場合、インクジェット印刷ヘッドからポリマー溶液を噴出することにより、この材料を堆積させることが便利である。それとは別に、有機ポリマーはスピンコーティングにより堆積することが可能である。発光層が低分子材料を含む場合、この層は蒸発により堆積させることが可能である。
【００６３】
パッシブマトリックス型ディスプレイを参照して図７ないし１１で本発明を説明してきたが、前述のようにディスプレイを多数の表示セグメントに細分するとアクティブマトリックス型ディスプレイを使う時もメリットが得られる。
【００６４】
アクティブマトリックス型ディスプレイが抱える主な問題の１つは、図４に示しているアクティブマトリックスアドレス方式の電流駆動トランジスターＴ２から充分な駆動電流を供給する必要があること、及び今日まで、このことは、アモルファスシリコン又は有機若しくはポリマー材料と比較して高い移動度の点から利用材料の選択をポリシリコンに限ってきたことは前述した。これも前述したように、ポリシリコン材料は不透明なので、各画素に取付けられるＴＦＴ類はディスプレイの開口率を下げる。しかしながら、キャパシタンスの電圧をプログラム化する走査周波数は本発明によって減らすことが出来るので、アクティブマトリックスディスプレイのスイッチングトランジスターにも電流駆動トランジスターにも透明有機ポリマーＴＦＴ類を使用することが可能である。
【００６５】
本発明の細分化されたディスプレイも、各表示セグメントの中の比較的小数のゲート線によってスイッチングトランジスターのターンオン／オフ率を低くすることが出来る。有機又はポリマーＴＦＴ類のターンオン／オフ率は、一般的に、ポリシリコンＴＦＴ類（１０７−１０８）のものより概ね低い（１０３−１０６）。キャパシターの電荷は、非選択期間（スイッチングトランジスターのオフ状態）に消失することがあり、低いターンオン／オフ率のＴＦＴ類を使用すると、この消失は比較的頻繁に発生する。これによって、ゲート線の数、又はゲート線の信号のデューティレシオが制約される。そのようなＴＦＴ類を用いてさえもゲート線の数はセグメンテーションにより減らすことが出来るので、本発明の細分化されたディスプレイを使うと高解像度の表示を得ることが出来る。
【００６６】
図１２は、本発明による表示画素の中のアクティブマトリックスアドレス方式の例の略図である。このアドレス方式は、図４で示しているアドレス方式と類似の、薄膜スイッチングトランジスター１０２及び薄膜電流駆動トランジスター１０４を含む駆動回路を含む。スイッチングＴＦＴ１０２は、ゲート線１０８に供給される電圧によって可能となる場合にデータ線１０６上にデータ信号を流すだけの機能をする。スイッチングＴＦＴ１０２は、パスゲートとして機能するだけなので多くのドレイン電流を供給する筈はない。従って、このＴＦＴ１０２は、画素領域の極く小さい比率を占めるような比較的小さいサイズで作ることが出来る。更に、このＴＦＴ１０２は、多くのドレイン電流を供給する必要はないので、支持基板に例えばインクジェット印刷によって印刷可能な有機又はポリマー材料で作製することが出来る。
【００６７】
電流駆動トランジスター１０４も有機又はポリマー材料で作製されるのが好ましく、ゲート線及び駆動線はディスプレイの分割部から出て表示セグメントのアレイに入るまでの比較的短い長さなので、これは作製可能である。各画素にある電流駆動トランジスターは、電源ＶＳＳから画素ＬＥＤに供給されるドレイン電流を最大にする必要があり、図１２に示しているように、この電源は櫛様電極１１０によってＴＦＴ１０４のソース端末に結合されている。電流駆動ＴＦＴは、有機又はポリマー材料で作製されるので、このＴＦＴは比較的小さい移動度を示す、従って補償するためにはチャンネル領域の幅は可能な限り大きくしなければならない、そしてＬＥＤから適切なレベルで発光を生じさせるのに充分なドレイン電流を供給するためには可能な限り短くしなければならない。従って、電流駆動ＴＦＴ１０４のソース及びドレイン領域は図１３に示しているように作製される。
【００６８】
ソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄは、図１３に示しているように櫛様に互いに組み合わせた領域として作製される。ソース領域とドレイン領域Ｓ、Ｄは、導電性ポリマーで作製されるので、ソース領域Ｓとドレイン領域Ｄとの間は、現在知られている技術を使って２ないし３０ミクロンほどの短い比較的小さい間隙を簡単に且つ確実に形成するように、この互いに組み合わされた領域はインクジェット印刷方法を使って印刷することが出来る。本質的に、この間隙は図１３でＬとして示しているＴＦＴのチャンネル長さを表している。
【００６９】
チャンネル幅は、ソース領域Ｓの互いに組み合わされた指とドレイン領域Ｄの互いに組み合わされた指との間の間隙の長さによって形成される。これは、図１３ではＷとして示されていて、ソース領域Ｓとドレイン領域Ｄの各々の指との間の間隙の全長に延在している。図１３に示しているような駆動トランジスターを作製することにより、このトランジスターは極めて長いチャンネル幅Ｗを持つことが出来、本質的にこの幅は表示素子のサイズによって制約されるが、優れた画像解像度を実現し続けながら１０００ミクロン超で使用されることが可能である。
【００７０】
ＴＦＴのドレイン電流は、チャンネル幅Ｗに比例し、チャンネル長さＬに反比例する。従って、図１３に示している構造によって表されるように、チャンネル幅Ｗが極めて大きくされ、そしてチャンネル長さＬが極めて短くされる場合、そのような比較的大きい電流駆動トランジスターが各画素の中に容認されるならば、比較的低い移動度の有機／ポリマートランジスターは、電源ＶＳＳから画素ＬＥＤを駆動するほど充分高いドレイン電流を供給することが出来る。
【００７１】
図１４は、有機ポリマー材料の場合の波長に対する吸収のプロットを示していて、この材料は４１０ナノメートル超の波長を有する放射線、即ち可視光、に対して本質的に透明であることが判る。従って、図１２及び１３に示しているスイッチング及び電流駆動ＴＦＴ類用の有機材料が適切に選ばれるならば、アクティブマトリックスアドレス方式のトランジスターは、可視光線に対して実質的に透明にすることが出来、従って、ディスプレイの開口率を下げることなく、ディスプレイの画素の中で利用出来る最大の広さを占めることが出来る。３電子ボルト超のバンドギャップを有する有機材料を使用すると、可視光スペクトルの中でこのような透明性を得ることが出来る。
【００７２】
前記の配置では、大面積のゲート電極１０４は、プログラム化された電位を保持するキャパシターの一部として作動する。ゲート電極１０４とソース１１０又は有機ＬＥＤの電極との間の前記のような大面積で短い距離によってキャパシターのキャパシタンスは大きくなり易い。スイッチングトランジスターが有機／ポリマーのトランジスターの時、キャパシタンスを或る電圧まで荷電するには相当の時間がかかり、走査周波数の制約に繋がる。有機分子又はポリマーがスイッチングトランジスター１０２のチャンネル材料として使用される場合、本発明のセグメント型ディスプレイで達成可能な走査周波数を下げることも、また、重要な態様である。
【００７３】
従って、表示セグメントのアレイとしてディスプレイの供給をすると、単一型表示装置の形状と等価な寸法のディスプレイのゲート線及びデータ線の長さと比較して、短縮された長さのゲート線及びデータ線を有するアクティブマトリックスアドレス方式を供給することが出来、このように短縮された長さのゲート線及びデータ線によってディスプレイの走査周波数を減らすことが出来、更には、電流駆動ＬＥＤ類に対する充分な駆動電流は有機／ポリマー型ＴＦＴ類によって供給されることが可能である。有機ポリマーＴＦＴ類を使用することが出来るので、この有機材料は可視光に対して透明であるように選ぶことが可能であり、従ってＴＦＴ類は、開口率を低下させることなく、ディスプレイの画素の全表面積を実質的に占めることが可能である。更に、有機／ポリマーはＴＦＴ類のチャンネル材料として使用されることが可能なので、フォトリソグラフィー又はマスキング技術を必要とすることなく、インクジェット印刷、密着焼付印刷、スクリーン印刷又はフォトパターンニングのような比較的簡単な常温（ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）プロセスを使って印刷することが出来る。
【００７４】
図１５は、本発明のこのような態様によるディスプレイの画素の略断面図を示しており、ガラス又はプラスチックのような支持基板上に形成されたアクティブマトリックスアドレス方式のスイッチング及び電流駆動ＴＦＴ類、ＴＦＴ類上に形成された発光体領域及び表示画素の発光体領域全面に形成された共通陰極が含まれる。スイッチング及び駆動トランジスターは透明にすることが出来るので、これらは画素の全表面積を実質的に占め、発光体領域は、透明なトランジスター及び透明基板を通して発光することが出来る。ゲート、ソース及びドレインの各電極、並びにアクティブマトリックス駆動回路へのデータ線も透明な導電性ポリマーを含むことが出来るので、アクティブマトリックスアドレス方式を使用する時でさえ、このディスプレイは完全に常温印刷プロセスを使って作製することが出来、実質的に１００％の開口率を得ることが出来る。従って、比較的低コストであるが高い効率のディスプレイを提供することが出来る。
【００７５】
ディスプレイは、また、アクティブマトリックスＴＦＴ類と連通するパターン化陰極を供給することにより作製することが出来、このパターン化陰極は図１６に示しているように、共通陽極の上にある共通発光層上に配列されている。再び書くが、各画素の全面積を実質的に占めるようにアクティブマトリックスＴＦＴ類は、前述の印刷又はパターン化プロセスのいずれによっても作製することが出来る。有機／ポリマーＴＦＴ類は、有機／ポリマー発光層を劣化しない常温プロセスを使って作製することが出来るので、有機／ポリマーＴＦＴ類が発光画素を駆動するのに使用される時にのみこのような配置が可能である。ポリシリコン又はアモルファスシリコンＴＦＴ類が作製されるとき、高温プロセスのみならず、リソグラフィーにおけるプラズマ堆積とエッチング、イオン打込み、ＵＶ露光のような高エネルギープロセスも必要である。これらのプロセスは、有機／ポリマー発光層を破壊又は劣化させるので、前記ＴＦＴ類は、有機／ポリマー発光層の作製に先立って基板上に作製される必要がある。本発明によると、有機／ポリマーＴＦＴ類は、発光画素を駆動するトランジスターとして使用することが出来、そしてこのことはアクティブマトリックスディスプレイの従来の製造プロセスを完全に変えることが出来る：有機／ポリマー発光デバイスが形成された後でＴＦＴ類は作製されることが出来る。
【００７６】
図１６に示している構造体では、スイッチング及び駆動トランジスターは、絶縁性ポリマーが可能である絶縁体層によってパターン化された陰極から分離される。以上のように、有機発光層及び絶縁層は両方とも比較的柔かく、従って埋込型の共通陽極に導電性経路を通すことは比較的容易である。
【００７７】
図１６に示されている構造体では、ＴＦＴ類は共通陽極及びパターン化陰極を有する発光デバイス上に作製される。しかしながら、ＴＦＴ類は、また、パターン化陽極及び共通陰極を有する発光デバイスにも作製されることが出来る。この場合、共通陰極の中の孔は、頂部の位置に置かれたＴＦＴ類から共通陽極への導電性経路を得るのに必要である。
【００７８】
頂部−ＴＦＴ類−構造体の別の重要な長所は、ＴＦＴ類の電極、半導体及び絶縁体の材料は透明である必要はないことである。例えば、電極として、金属又は金属コロイドを使用することが出来、そして半導体として、例えば、ポリチオフェン、ポリ（アルキルチオフェン）、ペンタセン、フルオレンとビチオフェンとのコポリマー、ポリチエニレンビニレン、チオフェン系オリゴマー、又はフタロシアニンのような可視領域で必ずしも完全に透明とは限らない比較的高い移動度の材料を使用することが出来る。Ｐｃ２Ｌｕ、Ｐｃ２Ｔｍ、Ｃ６０／Ｃ７０、ＴＣＮＱ、ＰＴＣＤＩ−Ｐｈ、ＴＣＮＮＱ、ＮＴＣＤＩ、ＮＴＣＤＡ、ＰＴＣＤＡ、Ｆ１６ＣｕＰｃ、ＮＴＣＤＩ−Ｃ８Ｆ、ＤＨＦ−６Ｔ、ペンタセン、又はＰＴＣＤＩ−Ｃ８のような高度の電子移動度を有する半導体と一緒にｎ型有機ＴＦＴ類を使用することも出来る。
【００７９】
有機又はポリマー材料を適切に選ぶことによりアクティブマトリックスアドレス方式トランジスターを実質的に透明にすることが出来ることは前記説明から明らかである。例えば、トランジスターのソース及びドレイン電極用にＩＴＯ若しくはＰＥＤＯＴを使用すること、又はゲート電極用にＰＥＤＯＴ若しくはポリアニレンを使用することによるような透明である電極材料を選ぶことも可能である。
【００８０】
ＰＥＤＯＴのような導電性ポリマーは、ＩＴＯのような無機導電体と組み合わせて使用してもソース／ドレイン電極を形成し、これによってアクティブマトリックス方式で更なるメリットが得られる。ＩＴＯは、実質的に透明であるが比較的高い導電性を示すので、このＩＴＯは、パッシブマトリックスアドレス方式用の陽極を作製するのに使用されることがおおい。しかしながら、堆積するとき、ＩＴＯは別の層、特に絶縁層をＩＴＯ堆積層の上に堆積する困難さが増す平坦化の劣化が比較的起こることが知られている。ｐ型有機半導体のなかには、５．０ｅＶより高いイオン化電位を示すものもある。ＩＴＯが前記有機又はポリマー型トランジスター用の電極として使用されると、ＩＴＯと有機ポリマーのエネルギー準位の差によって正孔注入が難しくなるが、これはＩＴＯ電極と有機半導体との界面における接触抵抗が増すことである。
【００８１】
ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）又はポリアニレンのような導電性ポリマーは、ＩＴＯのイオン化電位と５．０ｅＶ超のイオン化電位を有する有機半導体材料のイオン化電位との間にあるイオン化電位を有する。従って、無機導電性体の第１層及び導電性有機ポリマーを含む第２層を含む２層構造の形であるソース／ドレイン電極が使用され、有機半導体が導電性有機ポリマー層と接して配列されて図１７に示しているような構造が得られると、半導体層への正孔注入は比較的容易になる。例えば、無機導電体層１２０が、−４．０ｅＶないし−４．５ｅＶのＦｅｒｍｉ準位を有するＩＴＯであり、有機導電体層１２２が、約−４．６ｅｖｒｒ−４．８ｅＶのＦｅｒｍｉ準位を有するＰＥＤＯＴであり、そして有機ｐ型半導体層１２４が、約−５．０ｅＶの最高被占分子軌道のエネルギー準位を有すると仮定しよう。ＩＴＯ層１２０とＰＥＤＯＴ層１２２とのエネルギーギャップは比較的小さいので、ＩＴＯ層からＰＥＤＯＴ層への正孔の注入は、ＩＴＯから有機ｐ型半導体への直接の正孔注入と比較すると起こり易い。同様に、有機半導体層１２２とｐ型有機半導体層１２４とのエネルギーバンドの差も比較的小さいので、有機導電体層から有機半導体層への正孔注入も比較的起こり易い。ＩＴＯの導電性は大抵の導電性ポリマーよりも大きく、ポリマーの単一層電極の導電性と比較して２層電極構造体の導電性は高くなる。従って、定義された電圧の電源からの有機ポリマートランジスターの作動効率は、前記の無機／有機２層電極構造体を使用することにより改良することが出来る。そのような２層電極は、エッチングマスクとしてパターン化されたポリマーを使用することにより無機層をエッチングすることにより作製されることが出来る。例えば、パターン化ＰＥＤＯＴ電極は、インクジェット印刷、密着焼付印刷、又はスクリーン印刷によりＩＴＯ連続層上に堆積させることが可能であり、これに続いて酸性エッチング液を使用してＩＴＯはエッチングされる。ＰＥＤＯＴ電極で被覆されなかった領域だけがエッチング液によってエッチングされ、無機／有機２層電極構造体が得られる。
【００８２】
作動効率のこのような改良は、アクティブマトリックスアドレス方式の電流駆動トランジスターとして有機ポリマートランジスターを使用する場合には重要な検討事項である、と言うのは前記の半導体デバイスの固有の移動度は比較的低いからである。
【００８３】
従って、ディスプレイを表示セグメントのアレイに細分すると、アクティブマトリックス型アドレス方式、長さが短くなったゲート線及びデータ線を含むディスプレイが形成され、更には、アクティブマトリックス方式のスイッチング及び電流駆動トランジスターの両方に有機ポリマー型トランジスターを使用することが出来る。フォトリソグラフィー又はマスキング工程を使用することなく、インクジェット印刷によるような常温プロセスを使って有機ポリマートランジスターが作製されることが可能であり、これによって有機エレクトロルミネセントディスプレイの有機発光ダイオードを凌ぐアクティブマトリックストランジスターを作製することが出来る。アクティブマトリックストランジスター用の有機ポリマー材料は、可視光線に実質的に透明であるように選ばれことが出来、それによって改良された開口率が得られる。従って、よく実証済みの印刷技術を使うことにより比較的効率よく、そして比較的高品質のディスプレイを比較的低コストで作製することが可能である。ＴＦＴ類を作製するためのこのような常温、低エネルギープロセスによって、有機／ポリマー発光ダイオードの調製プロセスの後にＴＦＴ類を作製することが出来る。
【００８４】
ディスプレイを多数の表示セグメントに細分して表示領域内の駆動回路から表示画素を駆動しても直接型画素駆動アドレス方式を使用出来る。このような方式の例は図１８及び１９に示していて、これらの図では同じ参照番号を使って構造体の同じ要素を表している。
【００８５】
図１８は、透明基板２０２上に配列された個別の陽極２００のアレイを使った直視型画素アドレス方式を示している。電極領域が表示セグメントの各画素に割り当てられるように、この陽極パターンは配列されている。有機発光層２０４は個別陽極のアレイ上に割り当てられ、共通陰極２０６は発光層２０４上に割り当てられる。駆動ＩＣ２０８はディスプレイの画素を駆動するのに取付けられていて、この駆動は電極２１０によって共通陰極にも個別陽極にも結合されている。
【００８６】
ディスプレイが基板を通して観察出来るように、個別陽極２００のアレイはＩＴＯ又はＰＥＤＯＴのような透明材料で作製される。共通陰極２０６は有機ポリマー発光層全面に配列され、スピンコーティングしたのち、電極２１０を発光層から個別陽極へ通すことが出来るアパーチャの後続のエッチングによって堆積されることが可能である導電性ポリマーで作製されるのが好ましい。
【００８７】
図１９に示している構造体は、共通陽極２１２及び個別陰極のアレイが表示セグメントに使用される以外は本質的に図１８に示している構造と似ている。
【００８８】
図１８及び１９に示している構造では、表示装置を形成するには多数の表示セグメントを並列に配列することが出来、各表示セグメントは比較的小さくすることが出来るので、各セグメントは、図１８及び１９に示されていて、この構造の背面に配列されている駆動ＩＣ類のような各駆動回路により駆動されることが出来、そして広く使用されているアクティブ又はパッシブマトリックスアドレス方式にはよくあることだが、画素の個々の行又は列を走査する必要がなくディスプレイを駆動することが出来る。
【００８９】
本発明の表示装置は、例えば、移動電話、ラップ型パーソナルコンピュータ、ＤＶＤプレイヤー、カメラ、屋外計器のような移動ディスプレイ；デスクトップコンピュータ、ＣＣＶＴ又はフォトアルバムのような可搬式ディスプレイ；自動車又は飛行機計器盤のような計器盤；又は制御室機器ディスプレイのような工業用ディスプレイのような多くのタイプの機器に組込むことが可能である。
【００９０】
前記の有機エレクトロルミネセント表示装置を使った種々の電子装置を以下で説明する。
【００９１】
＜１：移動式コンピュータ＞
前記実施態様の１つによる表示装置が移動式パーソナルコンピュータに適用されている例を以下で説明する。
【００９２】
図２０は、このパーソナルコンピュータの配置を示す等角図である。この図ではパーソナルコンピュータ１１００には、キーボード１１０２及び表示ユニット１１０６を含む本体１１０４が取付けられている。表示ユニット１１０６では、前述のように本発明に従って作製された表示パネルの使用が実施されている。
【００９３】
＜２：携帯電話＞
次に、表示装置が携帯電話の表示部分に適用されている例を説明する。図２１は、携帯電話の配置を示す等角図である。この図では、携帯電話１２００には、複数の操作キー１２０２、耳当て１２０４、マウスピース１２０６及び表示パネル１００が取付けられている。この表示パネル１００は、前述のように本発明に従って作製された表示パネルの使用が実施されている。
【００９４】
＜３：ディジタルスチルカメラ＞
次に、ファインダーとしてＯＥＬ表示装置を使用しているディジタルスチルカメラを説明する。図２２は、ディジタルスチルカメラカメラの配置及び外部装置への接続を手短に示す等角図である。
【００９５】
典型的カメラは、感光性被膜を有する増感フィルムを使用して感光性被膜の中で化学変化を起させることにより物体の光学画像を記録する、一方、ディジタルスチルカメラ１３００は、例えば、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）を使う光電変換によって物体の光学画像から描画信号を発生する。ディジタルスチルカメラ１３００には、ケース１３０２の背面にＯＥＬ素子１００が装備されていて、ＣＣＤからの撮像信号に基づいて表示を行なう。従って、表示パネル１００は物体を表示するためのファインダーとして機能する。光学レンズ及びＣＣＤを含む受光ユニットは、ケース１３０２の前面（図面の背面）に装備されている。
【００９６】
カメラマンが、ＯＥＬ素子パネル１００に表示される物体画像を決めたのち、シャッターを押すと、ＣＣＤからの撮像信号が送信されて回路基板１３０８内のメモリーに記憶される。ディジタルスチルカメラ１３００では、ビデオ信号出力端末１３１２、及びデータ通信用の入力／出力端末１３１４がケース１３０２の側面に取付けられている。図面に示しているように、テレビジョンモニター１４３０及びパーソナルコンピュータ１４４０は、ビデオ信号端末１３１２及び入力／出力端末１３１４に、それぞれ必要ならば、接続される。回路板１３０８のメモリーに記憶された画像信号は、所定の操作によりテレビジョンモニター１４３０及びパーソナルコンピュータ１４４０に出力される。
【００９７】
図２０に示しているパーソナルコンピュータ、図２１に示している携帯電話及び図２２に示しているディジタルスチルカメラ以外の電子装置の例には、ＯＥＬ素子テレビジョン受像機、ビューファインダー型及びモニターリング型ビデオテープレコーダー、カーナビゲーションシステム、ポケットベル、電子手帳、電卓、ワードプロセッサー、ワークステーション、ＴＶ電話、販売時点管理システム（ＰＯＳ）端末、及びタッチパネル付きの装置が挙げられる。勿論、前記のＯＥＬデバイスは、これらの電子装置の表示部分に適用することが出来る。
【００９８】
更に、本発明の表示装置は、極薄、可とう性、そして軽量のスクリーン型大面積ＴＶに好適である。そのような大面積ＴＶを壁に貼り付けること、又は壁に掛けることは可能である。可とう性ＴＶは、使わない時は丸く巻くことが出来る。
【００９９】
本発明により、極めて多数の表示セグメントを１つの共通基板に相互連結して、表示装置の陽極電極及び陰極電極へ送信される駆動信号の電圧を上げる必要はなく又はディスプレイの画素が走査される速度を上げる必要はなく、大面積の表示装置を形成することが出来る。従って、基板４はガラス、プラスチック又はシリコンのような硬質基板でよいが、本発明は、巻取り可能なプラスチック基板上に表示装置を作製するのに極めて適していることにより、高効率で、極く大面積の、高速、高解像度のディスプレイの効率の良い作製に役立つ。
【０１００】
前記の説明は単に例の積りで行なってきたのであり、本発明の範囲を逸脱することなく修正出来ることを当業者は考えるだろう。例えば、本発明は、有機ポリマーＬＥＤディスプレイに関して説明してきたが、反射式液晶ディスプレイにも使用出来る。更に、パッシブマトリックス型ディスプレイの場合には、陽極及び陰極用の駆動回路は別の駆動回路として説明されている。しかしながら、これらの駆動回路は、単一の駆動回路に纏めることが可能であり、この場合、陽極も陰極も単一回路によって駆動されることが可能である。本発明は、発光素子として使用するための有機ポリマーを参照して説明してきた。しかしながら、低分子材料も同じ効果に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】ＬＥＤディスプレイ用のパッシブマトリックスアドレス方式の略図である。
【図２】図１に示しているディスプレイのＬＥＤ類がいかにしてアドレスされることが可能であるかを示す略図である。
【図３】典型的ＬＥＤデバイスの輝度及び効率の変化を示すプロットである。
【図４】ＬＥＤディスプレイのアクティブマトリックスアドレス方式の略図である。
【図５】パッシブマトリックスアドレス方式と比較してアクティブマトリックスアドレス方式によって達成出来る効率の向上を示すプロットである。
【図６】液晶表示装置の略断面図である。
【図７】本発明による表示装置の表示セグメントの略図である。
【図８】先行技術の表示装置の略図である。
【図９】本発明に従って表示装置の背面に駆動回路が取付けられている表示装置の図である。
【図１０】基板の表面に配置されている井戸内部に駆動回路が配置されている表示セグメントの部分断面図である。
【図１１】表示セグメントの前面に駆動回路が配置されている表示セグメントの部分断面図である。
【図１２】本発明によるアクティブマトリックスアドレス方式の略図である。
【図１３】図１２に示されているアドレス方式の駆動トランジスターに対してソース、ゲート及びドレインがどのように配置されことが可能であるかを示す略図である。
【図１４】紫外及び可視光に対する有機ポリマーの吸収特性を示すプロットである。
【図１５】表示画素の略断面図である。
【図１６】アクティブマトリックス表示装置の略断面図である。
【図１７】有機ポリマートランジスターの略断面図である。
【図１８】直接型画素駆動アドレス方式の略断面図である。
【図１９】直接型画素駆動アドレス方式の別の実施態様の略断面図である。
【図２０】本発明による表示装置を組み込んだ移動式パーソナルコンピュータの略図である。
【図２１】本発明による表示装置を組み込んだ携帯電話の略図である。
【図２２】本発明による表示装置を組み込んだデジタルカメラの略図である。
【符号の説明】
【０１０２】
２，２Ｂ表示装置、４基板、６，１０帯状電極、８発光層、６ａ，１０ａ素子、１４，１８駆動回路、１６，２０導電性軌道
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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