有機EL技術入門[6]

薄膜トランジスタ

薄膜トランジスターの「薄膜」の由来は積層される物質が通常のシリコン・ウェーハーと異なりガラス、およびプラスチックなどの素材が使われることからである。

一つの画素について、TFTを２個、または３個程度を配置する。
TFTは発光面側に配置される。TFT と隣接してキャパシタも配置される。
TFTがある場所は、光が通らない。
発光面は面積すべてが発光するのではなく、TFT以外の部分のみが発光するのだ。
このため、発光に寄与する面積は30％程度になってしまう。

発光する面積を増大するためには、TFTを基板側にすればいい。
このような構造をトップエミッション方式という。
トップエミッション方式では、光はTFTとは逆方向に放射する。
光がさえぎられないので明るい。

発光効率の向上は、消費電力の低減に結びつく。

光を取り出す側の陰極の電極が透明である必要がある。
この場合はITOを使用すればいいのだが、なかなか難しい、ITOはもともと陽極に適していた。
透明陽極の材料はITO(Indium-Tin-Oxide)で液晶でも使用される。
つまりホールの注入は得意だが、電子は苦手なのだ。

この材料を陰極用に使用するためには、ITOの界面にマグネシウムやリチウムの薄い膜を付けて、電子の注入の能率を上げている。

ITOはスパッタ法によって成幕する。
スパッタとは、プラズマをITOに叩き付け、粒子を飛び出させる。
この粒子はそのままの勢いで、基板上に付着するのだ。
基板がガラスのように固ければいいが、有機膜はやわらかい。
有機膜の表面は、スパッタにより、損傷を受ける。
細菌では、損傷を軽減するための技術が開発されつつある。

有機ELの発光物質は炭素を骨格にした有機材料であるため、結合の弱さに起因する寿命の短さが課題であった。
近年の材料開発の進展によって、超寿命化が達成されつつある。
素材が柔軟であるので、紙やフィルムのように丸めたり、曲げたりできるディスプレイにも応用できる。

個々のTFTがばらつくため、画素にむらが生じるという問題もある。
発光期間変調方式(Emission Period Modulation)では、1フレーム(1/60秒)の中で高輝度発光時は、長時間、低輝度発光時は短時間のみＴＦＴを動作させ、輝度を制御する。
これによって画素のむらを回避する。

寿命や焼き付きなど、材料に起因する問題もある。
材料の開発によって改善されつつある。

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2006/02/11