JP2003295793A

JP2003295793A - 発光装置及び電子機器

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Publication number: JP2003295793A
Application number: JP2003008719A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Osame; 光明納; Aya Anzai; 彩安西; Jun Koyama; 潤小山; Makoto Udagawa; 誠宇田川; Masahiko Hayakawa; 昌彦早川; Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2002-01-18
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2003-10-15
Anticipated expiration: 2023-01-16
Also published as: JP3706107B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＴＦＴの特性ばらつきが画質に影響しにく
く、かつ高開口率を実現する発光装置を提供する。【解決手段】本発明の発光装置は、画素部に大きなＣ
ｓ部を設けず、駆動用ＴＦＴのチャネル長とチャネル幅
を大きくし、そのチャネル容量をＣｓとして用いる。さ
らに、チャネル長はチャネル幅よりも大幅に大きくして
飽和領域における電流特性を改善し、駆動用ＴＦＴのＶ
_GSを高くすることによって所望のドレイン電流を得る。
これにより、しきい値電圧のばらつきが駆動用ＴＦＴの
ドレイン電流の値に影響しにくくすることが出来る。ま
た、画素のレイアウトの際、隔壁の下に配線を配置し、
配線の下に駆動用ＴＦＴを配置することで、駆動用ＴＦ
Ｔのサイズが大きくなっても開口率の低下を回避出来
る。また、３トランジスタ型の場合スイッチング用ＴＦ
Ｔ２つを直線状に配置することでさらに高開口率化が期
待出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトロルミネ
ッセンス(Electro Luminescence：ＥＬ)素子および、薄
膜トランジスタ(以下ＴＦＴと表記)を基板上に作り込ん
で形成された電子表示装置の駆動方法に関する。特に半
導体素子(半導体薄膜を用いた素子)を用いた発光装置に
関する。また発光装置を表示部に用いた電子機器に関す
る。

【０００２】なお、本明細書中では、ＥＬ素子とは、一
重項励起子からの発光(蛍光)を利用するものと、三重項
励起子からの発光(燐光)を利用するものの両方を示すも
のとする。

【０００３】

【従来の技術】近年、自発光型素子として、ＥＬ素子を
有した発光装置の開発が活発化している。発光装置は、
液晶表示装置と異なり自発光型である。ＥＬ素子は一対
の電極(陽極と陰極)間にＥＬ層が挟まれた構造となって
いる。発光装置の型式としては、パッシブマトリクス型
とアクティブマトリクス型とがあるが、高解像度化に伴
う画素数の増加や動画表示のため、高速な動作が要求さ
れるものに関しては、アクティブマトリクス型が向いて
いる。

【０００４】アクティブマトリクス型有機ＥＬパネルの
各画素には電圧を保持するために、保持容量(Ｃｓ)部が
設けられている。実際の画素構成例を図１２(Ａ)に示
す。また、図１２(Ｂ)は等価回路を示している。特許文
献１で開示されているように、Ｃｓ部が大きく、その分
有機ＥＬの発光面積が小さくなってしまう。Ｃｓ部の他
にも画素を構成するＴＦＴ・配線・コンタクト・隔壁な
どの形状や数、配置の仕方が発光面積を小さくしてしま
う要因となっている。発光面積が小さくなることによっ
て、電流密度が高くなり、有機ＥＬの信頼性が著しく低
下する。

【０００５】また、無理に開口率を稼ごうとして、開口
部を複雑な形状にしてしまうと、有機ＥＬ発光部のシュ
リンクを助長してしまうこともある。ここで、ＥＬ発光
部のシュリンクとは、ＥＬ層が物理的に収縮する状態で
はなく、ＥＬ素子の有効面積(ＥＬ素子が発光している
部分の面積)が、端部より徐々に縮小していく状態をい
う。つまり、開口部の形状が複雑になると、開口部の面
積に対して、端部の長さがより長くなり、したがってシ
ュリンクを助長することになってしまう。

【０００６】

【特許文献１】特開平８−２３４６８３号

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図２０に、アクティブ
マトリクス型ＥＬ表示装置の画素部の構成の例を示す。
点線枠２３００で囲まれた部分が画素部であり、その中
に複数の画素を有する。点線枠２３１０で囲まれた部分
が１画素である。

【０００８】ゲート信号線駆動回路から選択信号が入力
されるゲート信号線(Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇｙ)は、各
画素が有するスイッチング用ＴＦＴ２３０１のゲート電
極に接続されている。また、各画素が有するスイッチン
グ用ＴＦＴ２３０１のソース領域とドレイン領域は、一
方がソース信号線駆動回路から信号が入力されるソース
信号線(Ｓ１〜Ｓｘ)に、他方が駆動用ＴＦＴ２３０２の
ゲート電極に接続されている。各画素の有する駆動用Ｔ
ＦＴ２３０２のソース領域とドレイン領域の一方は電流
供給線(Ｖ１、Ｖ２、・・・、Ｖｘ)に、他方は、各画素
が有するＥＬ素子２３０４の一方の電極に接続されてい
る。また、表示期間中に、駆動用ＴＦＴ２３０２のゲー
ト・ソース間電圧を保持するための容量手段２３０３を
各画素に設けていても良い。

【０００９】ＥＬ素子２３０４は、陽極と、陰極と、陽
極と陰極の間に設けられたＥＬ層とを有する。ＥＬ素子
２３０４の陽極が駆動用ＴＦＴ２３０２のソース領域ま
たはドレイン領域と接続している場合、ＥＬ素子２３０
４の陽極が画素電極、陰極が対向電極となる。逆に、Ｅ
Ｌ素子２３０４の陰極が駆動用ＴＦＴ２３０２のソース
領域またはドレイン領域と接続している場合、ＥＬ素子
２３０４の陰極が画素電極、陽極が対向電極となる。

【００１０】なお、本明細書において、対向電極の電位
を対向電位という。なお、対向電極に対向電位を与える
電源を対向電源と呼ぶ。画素電極の電位と対向電極の電
位の電位差がＥＬ駆動電圧であり、このＥＬ駆動電圧
が、画素電極と対向電極とに挟まれたＥＬ層に印加され
る。

【００１１】このような発光装置の階調表示方法とし
て、アナログ階調方式と、デジタル階調方式が挙げられ
る。デジタル階調方式としては面積階調や時間階調方式
がある。

【００１２】アナログ階調方式とデジタル階調方式のそ
れぞれの場合において、Ｃｓを設ける場合の値について
説明する。

【００１３】アナログ階調方式の場合は一般的に、１フ
レーム期間に１回、各画素にアナログ映像信号が書き込
まれる。各画素へのアナログ映像信号入力はアナログ電
圧、あるいはアナログ電流によって行われる。アナログ
電圧の場合は、書き込まれたアナログ電圧がそのまま各
画素の保持容量に蓄えられ、１フレーム期間(フレーム
周波数６０Hzの場合１フレーム期間の長さは１６．６６
ms)そのアナログ電圧を保持しなくてはならない。アナ
ログ電流の場合は書き込まれた電流が各画素内で一旦ア
ナログ電圧に変換される。そのアナログ電圧を１フレー
ム期間保持しなくてはならない。

【００１４】また、デジタル階調方式の場合は、前述の
ように、デジタル映像信号を１フレーム期間に複数(ｎ)
回書き込む必要がある。４ビット階調ならｎ＝４回以
上、６ビット階調ならｎ＝６回以上となる。したがっ
て、１フレーム期間をｎ個に分割した内、最も長いサブ
フレームの間保持できなくてはならない。

【００１５】続いて、駆動用ＴＦＴとＥＬ素子の関係に
ついて説明する。

【００１６】図１５(Ａ)に示すように、各画素の電流供
給線・対向電源間には駆動用ＴＦＴ１５０５とＥＬ素子
１５０６が直列に接続されている。ＥＬ素子１５０６に
流れる電流は、図１５(Ｂ)の駆動用ＴＦＴのＶｄ−Ｉｄ
曲線とＥＬ素子のＶ−Ｉ曲線の交点が動作点となり、そ
のときの駆動用ＴＦＴ１５０５のソース・ドレイン間電
圧とＥＬ素子１５０５の両電極間の電圧に従って、電流
が流れる。

【００１７】駆動用ＴＦＴ１５０５のゲート・ソース間
電圧(|Ｖ_GS|)が、ソース・ドレイン間電圧(|Ｖ_DS|)より
もしきい値電圧分以上大きいと、駆動用ＴＦＴ１５０５
は線形領域で動作(定電圧駆動)し、それよりも小さい
と、駆動用ＴＦＴ１５０５は飽和領域で動作(定電流駆
動)する。

【００１８】駆動用ＴＦＴ１５０５を線形領域で動作さ
せる場合、すなわち動作点における駆動用ＴＦＴ１５０
５の動作が線形領域に含まれる場合は、駆動用ＴＦＴ１
５０５の|Ｖ_DS|がＥＬ素子１５０６の両電極間の電圧(|
Ｖ_EL|)に比べて遥かに小さく、駆動用ＴＦＴ１５０５の
特性ばらつきが、ＥＬ素子１５０６を流れる電流に殆ど
影響しない。しかし、温度変化や経時変化によってＥＬ
素子１５０６の抵抗が変化してしまうと、電流もその影
響を受け変化してしまう。例えば、図１６(Ａ)に示すよ
うに、ＥＬ素子１５０６が劣化し、その電圧−電流特性
が１６０１から１６０２へと変化すると、動作点もま
た、１６０３から１６０４へと変化する。このとき、駆
動用ＴＦＴ１５０５が線形領域で動作していると、動作
点の移動に伴い、ΔＩ_Dだけ、ＥＬ素子１５０６を流れ
る電流値が減少することになる。したがって輝度が低下
する。

【００１９】これに対し、駆動用ＴＦＴ１５０５を飽和
領域で動作させた場合では、図１６(Ｂ)に示すように、
ＥＬ素子の劣化によってＥＬ素子１５０６の電圧−電流
特性が１６１１から１６１２へと変化しても、駆動用Ｔ
ＦＴ１５０５のドレイン電流(Ｉ_DS)が一定のため、動作
点が１６１３から１６１４に変化しても、ＥＬ素子１５
０６には一定の電流が流れる。そのため、輝度の変動が
駆動用ＴＦＴ１５０５を線形領域で動作させたときと比
べて少ない。

【００２０】駆動用ＴＦＴのチャネル長・チャネル幅の
設定や、駆動用ＴＦＴやＥＬ素子の特性・駆動電圧によ
っては動作点を全て飽和領域に持ってくることも出来
る。

【００２１】しかし、駆動用ＴＦＴ１５０５を飽和領域
で動作させた場合では、ＥＬ素子１５０６に流れる電流
値を決めているのはＴＦＴのＶ_GS−Ｉ_DS特性のみに依存
するため、駆動用ＴＦＴ１５０５の特性が各画素でばら
つくと、そのままＥＬ素子１５０６の発光輝度のばらつ
きに反映される。また、保持期間中のＶ_GSの変化も流れ
る電流に大きく影響する。飽和領域におけるＩ_DSは、式
(１)で表される。

【００２２】

【数１】

【００２３】スイッチング用ＴＦＴ１５０４のオフリー
ク電流により、駆動用ＴＦＴ１５０５のゲート電極の電
荷はソース信号線１５０１にリークし、それにともなっ
て駆動用ＴＦＴの|Ｖ_GS|が変化するため、Ｉ_DSも変化し
てしまう。よって、スイッチング用ＴＦＴ１５０４から
の電荷のリークによる、駆動用ＴＦＴのＶ_GS損失を補う
ための容量が必要となる。これを保持容量と呼んでい
る。保持容量の大きさは、駆動用ＴＦＴのＶ_GS−Ｉ_DS特
性と、ＥＬ素子１５０６の輝度が１階調分変化するのに
伴う電流値の変化量ΔＩ_ELの関係で決まる。式(１)から
もわかるように、Ｉ_DSはＶ_GSの２乗に比例するため、|
Ｖ_GS|の変化に対してＩ_DSは大変敏感である。ΔＩ_ELか
ら、駆動用ＴＦＴ１５０５に許容されるＶ_GSの変化量Δ
Ｖ_GSを求める。必要な保持容量の大きさはスイッチング
用ＴＦＴのオフリーク電流値Ｉ_off、および保持時間か
ら、式(２)(３)を用いて決定する。ここでΔｔは微小時
間、ΔＶ_GSは、駆動用ＴＦＴ１５０５のゲート・ソース
間電圧の増分である。

【００２４】

【数２】

【００２５】

【数３】

【００２６】１フレーム期間に複数回の書き込み動作を
行うデジタル階調方式に比べて、アナログ階調方式は１
フレームに１回しか書き込まれないので、保持時間が長
くなり、より大きな保持容量が必要となる。

【００２７】また、前述の理由から各画素の駆動用ＴＦ
Ｔのチャネル長は長く保つ必要があり、駆動用ＴＦＴサ
イズが大きくなることにより開口率が下がってしまう。

【００２８】本発明は、前述の課題を鑑みてなされたも
のであり、駆動用ＴＦＴのばらつきが映像の画質に影響
しにくく、かつ高開口率を実現する発光装置を提供する
ことを課題とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】課題を解決するために、
本発明では以下のような手段を講じた。

【００３０】本発明の発光装置においては、画素部に、
大きなＣｓ部を設けず、駆動用ＴＦＴのチャネル長・チ
ャネル幅を大きくし、駆動用ＴＦＴのゲート電極と、チ
ャネル形成領域との間の容量(チャネル容量)をＣｓとし
て利用する。

【００３１】図１８のように、ＴＦＴ電極はゲート絶縁
膜１８０３を挟んで、ゲート電極１８０４、ソース電極
１８０７、ドレイン電極１８０８で構成されている。そ
のため各端子間、ゲート電極１８０４・ソース電極１８
０７・ソース領域１８０２ａ間にはゲート・ソース間容
量１８１１、１８１２が、ゲート電極１８０４・ドレイ
ン電極１８０８・ドレイン領域１８０２ｂ間にはゲート
・ドレイン間容量１８１３、１８１４が本質的に存在す
る。

【００３２】ＴＦＴをＯＮさせるのに必要なゲート・ソ
ース間電圧が、ＴＦＴのゲート電極１８０４とソース領
域１８０２ａ間に印加されれば、チャネル形成領域１８
０９内にチャネル１８１０が形成されドレイン電流が流
れる。この時ゲート電極１８０４とチャネル間にチャネ
ル容量１８１５が発生する。

【００３３】ゲート電極１８０４、ソース電極１８０
７、ドレイン電極１８０８の電圧条件によってチャネル
領域は変化するため、チャネル容量も変化する。

【００３４】電圧条件によるチャネル領域の変化を、図
１７を用い説明する。ここにはＰチャネル型ＴＦＴを例
として用いた。

【００３５】図１７の(Ｂ)のように、ＴＦＴがＯＦＦ状
態の場合、チャネル形成領域１７０４にチャネルは形成
されないため、チャネル容量は無視出来る。

【００３６】次に、図１７(Ｃ)のように、ＴＦＴを線形
領域で動作する場合、ソース・ドレイン間全面にチャネ
ル１７０６が形成され、正孔はソースからドレインに向
けて直線的に減少するように分布する。チャネル形成領
域の半導体全表面に正孔が存在するため、充分なチャネ
ル容量が確保出来る。

【００３７】次に、図１７(Ｄ)のように、ＴＦＴを飽和
領域で動作する場合、チャネル１７０６は形成される
が、ドレイン側の半導体表面には正孔の分布がない状態
になる。しかし、ソース側の半導体表面には正孔が存在
するため、ゲート・ソース間に充分な容量が確保出来
る。

【００３８】また、画素のレイアウトを行う際に、隔壁
の下に配線を配置し、配線の下に駆動用ＴＦＴを配置す
ることで、駆動用ＴＦＴのサイズが大きくなっても開口
率を稼ぐことが出来る。また、３トランジスタ型の場合
スイッチング用ＴＦＴと消去用ＴＦＴを直線状に配置す
ることで開口率を稼ぎ、シンプルな開口部にすることが
出来る。ここで直線状とは必ずしも厳密に一直線でなく
ともよい。開口率を上げることによりＥＬ素子を同じ輝
度にしても電流密度が下がり、劣化速度が遅くなる。ま
た、シンプルな開口部にすることでＥＬ素子のシュリン
クの影響を受けにくくなる。

【００３９】本発明の構成を以下に記す。

【００４０】本発明の発光装置は、駆動用トランジスタ
と接続する発光素子と、スイッチング用ＴＦＴと、消去
用ＴＦＴとを有する画素を、複数個備えた発光装置であ
って、前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧
を保持するための容量部は、前記駆動用トランジスタの
ゲート電極と半導体層とそれらの間に設けられた絶縁膜
によって設けられたことを特徴としている。

【００４１】本発明の発光装置は、駆動用トランジスタ
と接続する発光素子と、スイッチング用ＴＦＴと、消去
用ＴＦＴとを有する画素を、複数個備えた発光装置であ
って、前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧
を保持するための容量部は、前記駆動用トランジスタの
ゲート電極とソース領域を形成する半導体層、あるいは
前記駆動用トランジスタのゲート電極とドレイン領域を
形成する半導体層と、前記ゲート電極と前記半導体層と
の間に設けられた絶縁膜によって設けられたことを特徴
としている。

【００４２】本発明の発光装置は、発光素子を備えた複
数の画素を有し、前記複数の画素はそれぞれ、ソース信
号線と、第１および第２のゲート信号線と、電流供給線
と、スイッチング用トランジスタと、消去用トランジス
タと、駆動用トランジスタとを有する発光装置であっ
て、前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を
保持するための容量は、前記駆動用トランジスタのゲー
ト電極とチャネル形成領域との間の容量によって設けら
れたことを特徴としている。

【００４３】本発明の発光装置は、発光素子を備えた複
数の画素を有し、前記複数の画素はそれぞれ、ソース信
号線と、第１および第２のゲート信号線と、電流供給線
と、スイッチング用トランジスタと、消去用トランジス
タと、駆動用トランジスタとを有する発光装置であっ
て、前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を
保持するための容量は、前記駆動用トランジスタのゲー
ト電極とソース領域との間、あるいは前記駆動用トラン
ジスタのゲート電極とドレイン領域との間の容量とによ
って設けられたことを特徴としている。

【００４４】本発明の発光装置は、駆動用トランジスタ
と接続する発光素子と、スイッチング用ＴＦＴと、消去
用ＴＦＴを有する画素を、複数個備えた発光装置であっ
て、前記ソース信号線と、前記電流供給線と、前記駆動
用トランジスタとはいずれも、前記複数の画素の隣接す
る発光エリアを隔てる位置に形成された絶縁膜と重なり
合う位置に配置されていることを特徴としている。

【００４５】本発明の発光装置は、発光素子を備えた複
数の画素を有し、前記複数の画素はそれぞれ、ソース信
号線と、第１および第２のゲート信号線と、電流供給線
と、スイッチング用トランジスタと、駆動用トランジス
タとを有する発光装置であって、前記ソース信号線と、
前記電流供給線と、前記駆動用トランジスタとはいずれ
も、前記複数の画素の隣接する発光エリアを隔てる位置
に形成された絶縁膜と重なり合う位置に配置されている
ことを特徴としている。

【００４６】本発明の発光装置において、前記スイッチ
ング用トランジスタと前記消去用トランジスタとは、前
記スイッチング用トランジスタのソース領域におけるあ
る一点とドレイン領域におけるある一点および、前記消
去用トランジスタのソース領域におけるある一点とドレ
イン領域におけるある一点が、いずれも１つの直線上に
含まれる位置に配置されていることを特徴としている。

【００４７】本発明の発光装置において、前記駆動用ト
ランジスタは、前記ソース信号線の一部あるいは、前記
電流供給線の一部と重なり合う位置に配置されているこ
とを特徴としている。

【００４８】本発明の発光装置において、前記駆動用ト
ランジスタのチャネル領域を形成する半導体層は、Ｕ字
状、Ｓ字状、渦巻状、あるいはミアンダ状に形成されて
いることを特徴としている。

【００４９】本発明の発光装置において、前記駆動用ト
ランジスタのチャネル長がＬ、チャネル幅がＷであると
き、Ｌ×Ｗ＞２００μｍ²であることを特徴としてい
る。

【００５０】本発明の発光装置において、前記駆動用ト
ランジスタのゲート・ソース間電圧がＶ_GS、ソース・ド
レイン間電圧がＶ_DS、しきい値電圧がＶ_thであるとき、
|Ｖ_DS|＜|Ｖ_GS|−|Ｖ_th|となるように駆動されることを
特徴としている。

【００５１】本発明の発光装置において、前記駆動用ト
ランジスタのゲート・ソース間電圧がＶ_GS、ソース・ド
レイン間電圧がＶ_DS、しきい値電圧がＶ_thであるとき、
|Ｖ_DS|≧|Ｖ_GS|−|Ｖ_th|となるように駆動されることを
特徴としている。

【００５２】本発明の発光装置において、前記駆動用ト
ランジスタのゲート・ソース間電圧が、４Ｖ以上１４Ｖ
以下となるように駆動されることを特徴としている。

【００５３】本発明の発光装置において、前記駆動用ト
ランジスタのチャネル長がＬ、チャネル幅がＷであると
き、Ｌ＞５Ｗであることを特徴としている。

【００５４】本発明の発光装置において、前記駆動用の
トランジスタのチャネル長がＬ、チャネル幅がＷである
とき、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光色を呈するそれぞれの画素が有
する前記駆動用トランジスタにおけるＬ／Ｗはそれぞれ
異なることを特徴としている。

【００５５】

【発明の実施の形態】

【００５６】［実施形態１］まず図１を用いて説明す
る。ここでの発光装置は、フルカラー表示をするものと
し、それぞれ、赤色を発光する画素(Ｒ)の駆動用ＴＦＴ
のソース領域とドレイン領域のうちの一方は赤色用の電
流供給線に接続されていて、緑色を発光する画素(Ｇ)の
駆動用ＴＦＴのソース領域とドレイン領域のうちの一方
は緑色用の電流供給線に接続されていて、青色を発光す
る画素(Ｂ)の駆動用ＴＦＴのソース領域とドレイン領域
のうちの一方は青色用の電流供給線に接続されている。
ＲＧＢそれぞれのＥＬ素子はストライプ状に塗り分けら
れる。

【００５７】図１では隔壁は発光エリア５００７以外の
領域を覆っていて、隔壁５０２０のうち、前記ストライ
プと平行な方向に設けられた隔壁が塗り分けマージンと
なる。この時、塗り分けマージン用の隔壁がある場所は
発光エリアに用いることができないので、隔壁の下にソ
ース信号線５００１と電流供給線５００３を配置する。
次に、ソース信号線５００１と電流供給線５００３の下
に駆動用ＴＦＴ５００５を配置する。この時隣り合う画
素が有するソース信号線や電流供給線の下であっても良
い。

【００５８】このような配置としたとき、駆動用ＴＦＴ
のゲート電極は、電流供給線の一部と重なり合うように
配置される。電流供給線は、常に一定電位に固定されて
いるため、駆動用ＴＦＴのゲート電極と、電流供給線と
の間の容量を、Ｃｓの一部として利用することも出来
る。

【００５９】駆動用ＴＦＴ５００５は保持容量を兼ね、
更に特性バラツキも抑えるために、チャネル長×チャネ
ル幅が大きくなっている。しかし、駆動用ＴＦＴ５００
５を塗り分けマージン用隔壁の下に配置することでチャ
ネル長×チャネル幅が大きくなっても開口率が低くなる
ことを避けることが出来る。

【００６０】［実施形態２］次に、画素を構成するＴＦ
Ｔが３トランジスタ型の場合は、駆動用ＴＦＴを除く、
スイッチング用ＴＦＴと消去用ＴＦＴの２つを直線状に
配置することで開口率を稼ぎ、更にシンプルな開口部に
することが出来る。開口部をシンプルに、より長方形に
近い形にすることでシュリンクの影響を少なくすること
が出来る。

【００６１】［実施形態３］また、駆動用ＴＦＴのチャ
ネル長とチャネル幅を決める際は、なるべくチャネル長
×チャネル幅を大きくとることを目標とし、駆動用ＴＦ
Ｔを飽和領域で動作させる場合はチャネル幅に比べチャ
ネル長を長くし、Ｖ_GSがしきい値電圧の影響を受けにく
い値にする必要がある。チャネル長を大きくすることで
駆動用ＴＦＴの飽和領域特性もよりフラットになる。こ
の時、Ｖ_GSを大きくしすぎると消費電力が大きくなる事
や、駆動用ＴＦＴの耐圧が問題となるため、|Ｖ_GS|を４
Ｖ以上１４Ｖ以下の間になるようにチャネル長・チャネ
ル幅を調整すると良い。

【００６２】実施形態１〜３によって、駆動用ＴＦＴの
サイズを大きくし、かつチャネル幅Ｗに対してチャネル
長Ｌを大きくすることによって、飽和領域における電流
特性の均一さに優れたＴＦＴを、それぞれの画素の駆動
用ＴＦＴとして用いることが出来、かつ駆動用ＴＦＴの
ばらつきがＥＬ素子の発光輝度に影響しにくくすること
が出来る。

【００６３】さらに、保持容量を、駆動用ＴＦＴのチャ
ネル容量によってまかない、かつ発光エリア外の隔壁と
重なり合う位置に配置することによって、高開口率化が
期待出来る。

【００６４】［実施形態４］ＥＬ素子においては、一般
的にはＲ、Ｇ、Ｂそれぞれで発光効率が異なり、したが
って均一な輝度を得るのに必要な電流値も異なる。因っ
て駆動用ＴＦＴの電流能力が全て同一である場合、電流
値に差をつけるにはＶｇｓに差をつける必要がある。故
にＲ、Ｇ、ＢそれぞれのＥＬ素子の発光効率の差が大き
い場合にはＶｇｓの差が大きくなり電圧設定が困難にな
る場合がある。

【００６５】この場合は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれで、駆動
用ＴＦＴのチャネル長／チャネル幅を変え、電流能力を
調整すれば良い。またこの際、駆動用ＴＦＴチャネル
長、チャネル幅を駆動用ＴＦＴが塗り分けマージン用隔
壁の領域を出ない範囲で調整することでＲＧＢで開口率
が同一となる。また、ＲＧＢそれぞれの、チャネル長×
チャネル幅が大きくなるよう調整することで、チャネル
容量が十分に確保できる。

【００６６】

【実施例】以下に、本発明の実施例について記載する。

【００６７】［実施例１］図１３に、実測したＰチャネ
ル型ＴＦＴのゲート・ソース間容量、ゲート・ドレイン
容量の値を示す。Ｖ_GSは−６Ｖとし、Ｖ_DSを１６Ｖ〜−
１６Ｖまで変化させている。Ｖ_DSがおよそ−５Ｖから、
それよりも低くなる領域で、飽和領域となっている。図
１３(Ａ)と(Ｂ)との和が駆動用ＴＦＴの容量となる。

【００６８】図１７(Ｃ)で説明したように、駆動用ＴＦ
Ｔを線形領域で駆動させた場合、半導体全表面にチャネ
ルが形成されるため、充分な容量が確保出来る。

【００６９】駆動用ＴＦＴを飽和領域で駆動させた場合
は、図１７(Ｃ)で説明したようにドレイン領域側にはチ
ャネルが形成されず、図１３(ｂ)で見るようにゲート・
ドレイン間容量は０に近い値となる。しかし、ソース領
域側にはチャネルが形成されるため、図１３(ａ)で見え
るようにゲート・ソース間容量で充分まかなうことが出
来る。したがって、駆動用ＴＦＴを飽和領域で駆動させ
たい場合は、駆動用ＴＦＴにＰチャネル型を使うと充分
なチャネル容量が確保出来る。

【００７０】上記説明から、各画素内で大きなＣｓ部を
設けず、駆動用ＴＦＴのチャネル容量を利用することで
開口率を稼ぐことが出来る。また、チャネル長×チャネ
ル幅が大きくなることで、駆動用ＴＦＴを構成する半導
体の結晶性のバラツキが平均化されること等によって、
素子自体のＩｏｎバラツキも低減される。

【００７１】また、駆動用ＴＦＴを飽和領域で駆動させ
る場合でも各画素での駆動用ＴＦＴのＶｇｓ−Ｉｄｓ特
性のバラツキが問題となる。その場合、ＥＬ素子に流す
電流はそのままでチャネル幅よりもチャネル長を充分大
きくすることで、飽和領域の飽和特性も改善される。反
面チャネル長を大きくしたことによって、ＥＬに供給さ
れる電流値が減少するので、Ｖ_GSを高くすることで、所
望の電流をＥＬ素子に供給するようにする。従ってＶ_GS
がしきい値を充分上回る値となることで、Ｖ_GSがしきい
値バラツキの影響を受けにくくなり、Ｉ_DSバラツキをよ
り低減することが出来る。チャネル長を長くすることで
飽和特性が良いと飽和領域内ではＩ_DSがほぼ一定になっ
ているため、ＥＬ素子の劣化などにより抵抗が変化して
も同じ電流量がＥＬ素子に供給される。

【００７２】図１４には、チャネル長×チャネル幅を大
きくし、チャネル幅に対してチャネル長を充分大きくし
たＴＦＴの実測したＩｄｓのバラツキを示す。

【００７３】|Ｖ_GS|を５Ｖ、|Ｖ_DS|を８Ｖと固定し、チ
ャネル長・チャネル幅の異なる素子について、それぞれ
複数の素子を用いてＩ_DSを測定した。図１４で分かるよ
うに、Ｉ_DSのバラツキは、チャネル形成領域の面積(チ
ャネル長×チャネル幅)を大きくすることによって抑え
ることが出来る。また、図１４の|Ｖ_GS|５Ｖと８Ｖを比
較すると、Ｖ_GSがＶ_thを大きく上回ると、よりＩ_DSのバ
ラツキを抑えられることが分かる。

【００７４】［実施例２］ここでは図１を用い、２トラ
ンジスタ型の画素の構成・レイアウトについて説明す
る。

【００７５】図１の画素はソース信号線５００１、ゲー
ト信号線５００２、電流供給線５００３、スイッチング
用ＴＦＴ５００４、駆動用ＴＦＴ５００５、画素電極５
００６、発光エリア５００７以外を覆う隔壁で構成され
ていて、スイッチング用ＴＦＴ５００４のゲート電極は
ゲート信号線５００２と接続され、ソース側はソース信
号線５００１と接続され、ドレイン側は駆動用ＴＦＴ５
００５のゲート電極と接続されている。また、駆動用Ｔ
ＦＴ５００５のソース側は電流供給線５００３と接続さ
れ、ドレイン側は画素電極５００６と接続されている。

【００７６】発光エリア５００７以外を覆う隔壁のう
ち、隣接する左右の画素の間に設けられた隔壁は、ＲＧ
Ｂを塗り分ける際に必要とされる塗り分けマージンとな
る。隣り合って隣接する左右の画素間に設けられる隔壁
の幅は、３０μm前後とするのが望ましい。

【００７７】この時、塗り分けマージン用の隔壁は発光
エリアとしては用いることができないため、幅３０μm
の下にソース信号線５００１と電流供給線５００３を配
置する。次に、ソース信号線５００１と電流供給線５０
０３の下に駆動用ＴＦＴ５００５を配置する。この時隣
り合う画素が有するソース信号線や電流供給線の下であ
っても良い。

【００７８】また、保持容量は駆動用ＴＦＴ５００５
の、半導体層５０１４とゲート電極５０１６の間にある
ゲート絶縁膜５０１５で作られるチャネル容量で兼ねる
ことが出来る。

【００７９】この時保持時間の短いデジタル階調で、保
持時間が１ｍｓ、駆動用ＴＦＴのＩｏｆｆ＝１ｐＡと
し、ＥＬ素子の発光輝度が１階調変化する時の駆動用Ｔ
ＦＴのＶｇｓの変化量ΔＶｇｓは０．０２Ｖ程度とす
る。式(３)より、その時必要な保持容量は５０ｆＦとな
る。ゲート絶縁膜５０１５の厚さを１２０ｎｍとし、比
誘電率を４とすると、チャネル長×チャネル幅＝２００
μｍ²で約６０ｆＦのチャネル容量となる。したがっ
て、充分な容量を作るため、駆動用ＴＦＴ５００５のチ
ャネル長×チャネル幅は２００μｍ²以上であることが
望ましい。

【００８０】また、駆動用ＴＦＴ５００５のチャネル長
×チャネル幅が大きい程、素子自体のバラツキも低減さ
れるので、なるべく大きくなることを目標とすると良
い。

【００８１】駆動用ＴＦＴ５００５を飽和領域で駆動さ
せる場合は、チャネル幅に比べチャネル長を大きくし、
Ｖｇｓがしきい値の影響を受けにくい値にすると良い。
この時、チャネル長／チャネル幅が５以上であることが
望ましい。チャネル長を大きくすることで駆動用ＴＦＴ
の飽和領域特性もよりフラットになる。しかし、Ｖ_GSを
大きくしすぎると消費電力が大きくなる事や、駆動用Ｔ
ＦＴの耐圧が問題となるため、|Ｖ_GS|を４Ｖ以上１４Ｖ
以下の間になるようにチャネル長とチャネル幅を調整す
ると良い。

【００８２】駆動用ＴＦＴ５００５のチャネル長を長く
するため、半導体層５０１４のように縦方向にまっすぐ
させると良い。開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５００
５のチャネル長を長くでき、チャネル幅もある程度大き
くすることが出来る。

【００８３】開口率が高いと、ＥＬ素子に対する電流密
度が低くなり長寿命化に繋がり、開口部もシンプルな形
になっているため、シュリンクの影響も受けにくくな
る。

【００８４】スイッチング用ＴＦＴ５００４は図ではダ
ブルゲートになっているが、シングルゲートでも良い
し、３本以上のマルチゲートでも良い。

【００８５】図２(Ａ)は図１(Ａ)における半導体層に代
えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例であ
る。図２(Ａ)中、α‐α’間の断面を示したものが図２
(Ｂ)である。駆動用ＴＦＴ５１０５のように半導体層を
縦方向に蛇行させても良い。半導体層をこのような形状
とすることで、開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５１０
５のチャネル長をより長くすることが出来る。

【００８６】図３(Ａ)は図１(Ａ)における半導体層に代
えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例であ
る。図３(Ａ)中、α‐α’間の断面を示したものが図３
(Ｂ)である。駆動用ＴＦＴ５２０５のように半導体層を
Ｕ字型にしても良い。半導体層をこのような形状とする
ことで、開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５２０５のチ
ャネル長をより長くし、チャネル幅もある程度大きくす
ることが出来る。

【００８７】図４(Ａ)は図１(Ａ)における半導体層に代
えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例であ
る。図４(Ａ)中、α‐α’間の断面を示したものが図４
(Ｂ)である。駆動用ＴＦＴ５３０５のように半導体層を
ミアンダ形状としても良い。ここで、ミアンダとは、
「meander：曲がりくねって流れる」という意味を有
し、ミアンダ形状とは、半導体層の形状が曲がりくねっ
ている様子を指す。半導体層をこのような形状とするこ
とで、開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５３０５のチャ
ネル長をより長くし、チャネル幅もある程度大きくする
ことが出来る。

【００８８】［実施例３］ここでは図５を用い、３トラ
ンジスタ型の画素の構成・レイアウトについて説明す
る。

【００８９】ＳＥＳ駆動をする場合の消去用トランジス
タ５５０６を追加し、ゲート電極に消去用の信号を入力
する第２のゲート信号線５５０３が接続され、ソース電
極と電流供給線５５０４が接続され、ドレイン電極とス
イッチング用ＴＦＴ５５０５のドレイン電極・駆動用Ｔ
ＦＴ５５０７のゲート電極が接続されている。

【００９０】３トランジスタ型の場合、スイッチング用
ＴＦＴ５５０５と消去用ＴＦＴ５５０６の２つのＴＦＴ
を、第１のゲート信号線５５０２と第２のゲート信号線
５５０３の間に、横に並べ直線状に配置する。スイッチ
ング用ＴＦＴ５５０５のドレイン領域と消去用ＴＦＴ５
５０６のドレイン領域を重ねても良い。この時、スイッ
チング用ＴＦＴ５５０５のソース領域のある一点とドレ
イン領域のある一点と消去用ＴＦＴ５５０６のソース領
域のある一点とドレイン領域のある一点が１つの直線上
に並ぶように配置する。

【００９１】上記のように配置することで開口率を上
げ、開口部もシンプルな形状にすることが出来る。

【００９２】図６(Ａ)は図５(Ａ)における半導体層に代
えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例であ
る。図６(Ａ)中、α‐α’間の断面を示したものが図６
(Ｂ)である。駆動用ＴＦＴ５６０７のように半導体層を
縦方向に蛇行させても良い。半導体層をこのような形状
とすることで、開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５６０
７のチャネル長をより長くすることが出来る。

【００９３】図７(Ａ)は図５(Ａ)における半導体層に代
えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例であ
る。図７(Ａ)中、α‐α’間の断面を示したものが図７
(Ｂ)である。駆動用ＴＦＴ５７０７のように半導体層を
Ｕ字型にしても良い。半導体層をこのような形状とする
ことで、開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５７０７のチ
ャネル長をより長くし、チャネル幅もある程度大きくす
ることが出来る。

【００９４】図８(Ａ)は図５(Ａ)における半導体層に代
えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例であ
る。図８(Ａ)中、α‐α’間の断面を示したものが図８
(Ｂ)である。駆動用ＴＦＴ５８０７のように半導体層を
ミアンダ形状にしても良い。半導体層をこのような形状
とすることで、開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５８０
７のチャネル長をより長くし、チャネル幅もある程度大
きくすることが出来る。

【００９５】図１０（Ａ）は図５（Ａ）における半導体
層に代えて、パターニング形状の異なる半導体層とした
例である。図１０（Ａ）中、α‐α’間の断面を示した
ものが図１０（Ｂ）である。駆動ＴＦＴの半導体層の大
きさを５９０７のようにし、保持容量が駆動ＴＦＴのゲ
ート容量だけでは充分でない場合は保持容量部５９１０
を形成しても良い。保持容量５９１０を隔壁５９２０の
下に形成することで、開口率を落とさず、充分な保持容
量を得ることができる。

【００９６】さらに、実施例２および本実施例にて示し
た構成の画素においては、駆動用ＴＦＴを飽和領域で動
作させることによって、駆動用ＴＦＴのソース・ドレイ
ン間電圧に関係なく、駆動用ＴＦＴのゲート・ソース間
電圧のみによって、ＥＬ素子に供給する電流値を制御す
ることが出来る。この場合、駆動用ＴＦＴは定電流源と
して機能することが出来るため、発光装置の画素部周辺
に一体形成、もしくは外付けで供給される駆動回路に電
流源回路を追加する必要がないため、装置の省スペース
化にも貢献出来る。

【００９７】［実施例４］図９(Ａ)に示すように、携帯
電話等の電子機器の表示部として発光装置が使用される
場合は、モジュール９０１という形で内蔵される。ここ
で、モジュール９０１とは、発光装置と、発光装置を駆
動するための信号処理用ＬＳＩ、メモリ等を実装した基
板とを接続した形態を指す。

【００９８】モジュール９０１をブロック図として、図
９(Ｂ)に示す。モジュール９０１は、電源部９１１、信
号制御部９１２、ＦＰＣ９１３、発光装置９１４を有す
る。電源部９１１は、外部バッテリーより供給される電
源より、ソース信号線駆動回路、ゲート信号線駆動回
路、発光素子等に、それぞれ所望の複数の電圧値の電源
を生成し、供給する。信号制御部９１２には、映像信
号、同期信号が入力され、発光装置９０１にて処理が出
来るように、各種信号の変換を行う他、ソース信号線駆
動回路、ゲート信号線駆動回路を駆動するためのクロッ
ク信号等を生成する。

【００９９】本実施例にて示したモジュール９０１は、
発光装置９１４と、電源部９１１および信号制御部９１
２とは独立して作成されているが、これらを基板上に一
体形成して作製しても良い。

【０１００】続いて、図１１に、図９にて示したモジュ
ール９０１に含まれる発光装置９１４の詳細な構成につ
いて示す。

【０１０１】発光装置は、基板１００１上に画素部１０
０３、ソース信号線駆動回路１００４、ゲート信号線駆
動回路１００５、１００６、ＦＰＣ１００７等によって
構成される。対向基板１００２は、ガラス等の透明材料
でも良いし、金属材料でも良い。基板１００１と対向基
板１００２との間は、充填材等によって密閉され、さら
にＥＬ素子の水分による劣化等を防止するための乾燥剤
等が封入される場合もある。

【０１０２】図１１(Ｂ)に、上面図を示す。基板中央部
には、画素部１００３が配置され、その周辺部には、ソ
ース信号線駆動回路１００４、ゲート信号線駆動回路１
００５、１００６が配置されている。ソース信号線駆動
回路１００４の周辺には、電流供給線１０１１、対向電
極コンタクト１０１３等が配置されている。ＥＬ素子の
対向電極は、画素部全面に形成されており、前記対向電
極コンタクト１０１３によってＦＰＣ１００７を通じ、
対向電位が与えられる。ソース信号線駆動回路１００
４、ゲート信号線駆動回路１００５、１００６を駆動す
るための信号、および電源の供給は、ＦＰＣ１００７を
通じて、外部より行われる。

【０１０３】また、基板１００１と対向基板１００２と
を貼り合わせるためのシール材１０１４は、図１１(Ｂ)
に示すように、ソース信号線駆動回路１００４、ゲート
信号線駆動回路１００５、１００６の一部に重なるよう
に形成されていても良い。このようにすると、発光装置
の狭額縁化が期待出来る。

【０１０４】［実施例５］本実施例では、本発明を用い
て発光装置を作製した例について、図１９を用いて説明
する。

【０１０５】図１９は、ＴＦＴが形成された素子基板を
シーリング材によって封止することによって形成された
発光装置の上面図であり、図１９(Ｂ)は、図１９(Ａ)の
Ａ−Ａ’における断面図、図１９(Ｃ)は図１９(Ａ)のＢ
−Ｂ’における断面図である。

【０１０６】基板４００１上に設けられた画素部４００
２と、ソース信号線駆動回路４００３と、第１及び第２
のゲート信号線駆動回路４００４ａ、４００４ｂとを囲
むようにして、シール材４００９が設けられている。ま
た画素部４００２と、ソース信号線駆動回路４００３
と、第１及び第２のゲート信号線駆動回路４００４ａ、
４００４ｂとの上にシーリング材４００８が設けられて
いる。よって画素部４００２と、ソース信号線駆動回路
４００３と、第１及び第２のゲート信号線駆動回路４０
０４ａ、４００４ｂとは、基板４００１とシール材４０
０９とシーリング材４００８とによって、充填材４２１
０で密封されている。シール材４００９は、ソース信号
線駆動回路４００３と、第１及び第２のゲート信号線駆
動回路４００４ａ、４００４ｂとの一部と重なり合うよ
うに設けられていても良い。

【０１０７】また基板４００１上に設けられた画素部４
００２と、ソース信号線駆動回路４００３と、第１及び
第２のゲート信号線駆動回路４００４ａ、４００４ｂと
は、複数のＴＦＴを有している。図１９(Ｂ)では代表的
に、下地膜４０１０上に形成された、ソース信号線駆動
回路４００３に含まれるＴＦＴ(但し、ここではＮチャ
ネル型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴを図示する)４２０
１及び画素部４００２に含まれるＴＦＴ４２０２を図示
した。

【０１０８】ＴＦＴ４２０１及び４２０２上には層間絶
縁膜(平坦化膜)４３０１が形成され、その上にＴＦＴ４
２０２のドレインと電気的に接続する画素電極(陽極)４
２０３が形成される。画素電極４２０３としては仕事関
数の大きい透明導電膜が用いられる。透明導電膜として
は、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジ
ウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは
酸化インジウムを用いることが出来る。また、前記透明
導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。

【０１０９】そして、画素電極４２０３の上には絶縁膜
４３０２が形成され、絶縁膜４３０２は画素電極４２０
３の上に開口部が形成されている。この開口部におい
て、画素電極４２０３の上には有機発光層４２０４が形
成される。有機発光層４２０４は公知の有機発光材料ま
たは無機発光材料を用いることが出来る。また、有機発
光材料には低分子系(モノマー系)材料と高分子系(ポリ
マー系)材料があるがどちらを用いても良い。

【０１１０】有機発光層４２０４の形成方法は公知の蒸
着技術もしくは塗布法技術を用いれば良い。また、有機
発光層の構造は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子
輸送層または電子注入層を自由に組み合わせて積層構造
または単層構造とすれば良い。

【０１１１】有機発光層４２０４の上には遮光性を有す
る導電膜(代表的にはアルミニウム、銅もしくは銀を主
成分とする導電膜またはそれらと他の導電膜との積層
膜)からなる陰極４２０５が形成される。また、陰極４
２０５と有機発光層４２０４の界面に存在する水分や酸
素は極力排除しておくことが望ましい。従って、有機発
光層４２０４を窒素または希ガス雰囲気で形成し、酸素
や水分に触れさせないまま陰極４２０５を形成するとい
った工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバー
方式(クラスターツール方式)の成膜装置を用いることで
上述のような成膜を可能とする。そして陰極４２０５は
所定の電圧が与えられている。

【０１１２】以上のようにして、画素電極(陽極)４２０
３、有機発光層４２０４及び陰極４２０５からなる発光
素子４３０３が形成される。そして発光素子４３０３を
覆うように、絶縁膜４３０２上に保護膜４３０３が形成
されている。保護膜４３０３は、発光素子４３０３に酸
素や水分等が入り込むのを防ぐのに効果的である。

【０１１３】４００５ａは電源線に接続された引き回し
配線であり、ＴＦＴ４２０２の第１の電極に接続されて
いる。引き回し配線４００５ａはシール材４００９と基
板４００１との間を通り、異方導電性フィルム４３００
を介してＦＰＣ４００６が有するＦＰＣ用配線４３０１
に電気的に接続される。

【０１１４】シーリング材４００８としては、ガラス
材、金属材(代表的にはステンレス材)、セラミックス
材、プラスチック材(プラスチックフィルムも含む)を用
いることが出来る。プラスチック材としては、ＦＲＰ(F
iberglass‐Reinforced‐Plastics)板、ＰＶＦ(ポリビ
ニルフルオライド)フィルム、マイラーフィルム、ポリ
エステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いる
ことが出来る。また、アルミニウムホイルをＰＶＦフィ
ルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いる
ことも出来る。

【０１１５】但し、発光素子からの光の放射方向がカバ
ー材側に向かう場合にはカバー材は透明でなければなら
ない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリ
エステルフィルムまたはアクリルフィルムのような透明
物質を用いる。

【０１１６】また、充填材４１０３としては窒素やアル
ゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または
熱硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ(ポリビニルク
ロライド)、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シ
リコン樹脂、ＰＶＢ(ポリビニルブチラル)またはＥＶＡ
(エチレンビニルアセテート)を用いることが出来る。本
実施例では充填材として窒素を用いた。

【０１１７】また充填材４１０３を吸湿性物質(好まし
くは酸化バリウム)もしくは酸素を吸着しうる物質にさ
らしておくために、シーリング材４００８の基板４００
１側の面に凹部４００７を設けて吸湿性物質または酸素
を吸着しうる物質４２０７を配置する。そして、吸湿性
物質または酸素を吸着しうる物質４２０７が飛び散らな
いように、凹部カバー材４２０８によって吸湿性物質ま
たは酸素を吸着しうる物質４２０７は凹部４００７に保
持されている。なお凹部カバー材４２０８は目の細かい
メッシュ状になっており、空気や水分は通し、吸湿性物
質または酸素を吸着しうる物質４２０７は通さない構成
になっている。吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質
４２０７を設けることで、発光素子４３０３の劣化を抑
制出来る。

【０１１８】図１９(Ｃ)に示すように、画素電極４２０
３が形成されると同時に、引き回し配線４００５ａ上に
接するように導電性膜４２０３ａが形成される。

【０１１９】また、異方導電性フィルム４３００は導電
性フィラー４３００ａを有している。基板４００１とＦ
ＰＣ４００６とを熱圧着することで、基板４００１上の
導電性膜４２０３ａとＦＰＣ４００６上のＦＰＣ用配線
４３０１とが、導電性フィラー４３００ａによって電気
的に接続される。

【０１２０】［実施例６］本実施例においては、実施例
２、３にて示した構成の発光装置の作製工程について、
図２２を用いて説明する。なお、説明に際しては画素部
のみについて説明するが、駆動回路部においては、作製
工程はこの限りではなく、ここでは説明を省略する。

【０１２１】まず、図２２(Ａ)に示すように、バリウム
ホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラス等
のガラスからなる基板上に、酸化珪素膜、窒化珪素膜、
もしくは酸化窒化珪素膜でなる下地膜(図示せず)を形成
する。その後、非晶質構造を有する半導体膜をレーザ結
晶化法や公知の熱結晶化法を用いて結晶化した結晶質半
導体膜を所望の形状にパターニングし、島状半導体層２
２０１、２２０２を得る(図２２(Ａ))。

【０１２２】続いて、島状半導体層２２０１、２２０２
を覆うゲート絶縁膜(図示せず)を形成する。その後、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ等から選ばれた元素、
または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物
材料を用いて、ゲート電極を形成するための導電膜を形
成する。その後、所望の形状にパターニングし、ゲート
電極２２０３、２２０４(２２０３はゲート信号線を兼
ねる)を得る(図２２(Ｂ))。

【０１２３】続いて、基板表面の平坦化を兼ねる絶縁膜
(図示せず)を形成し、その上に画素電極２２０５を形成
する。画素電極２２０５については、表示面が図の表側
にあたる場合には反射電極とし、表示面が図の裏側にあ
たる場合には、光透過性のある透明電極とする。前者の
反射電極の材料としては、ＭｇＡｇ等があり、後者の透
明導電膜としては、ＩＴＯ等が代表的である。画素電極
２２０５もまた、前記材料でなる膜を形成した後、パタ
ーニングにより所望の形状を得る。

【０１２４】その後、半導体層２２０１、２２０２、ゲ
ート電極２２０４に達するコンタクトホール２２０６を
開口し、配線２２０７〜２２０９(うち、２２０７はソ
ース信号線、２２０８は電流供給線となる)を形成す
る。ここで、配線２２０９と、画素電極２２０６とは、
互いに重なり合うようにして接点を取っている(図２２
(Ｃ))。

【０１２５】続いて、隣接する画素の間に隔壁(図示せ
ず)を形成し、発光エリア２２１０となる部分をエッチ
ングにより開口する(図２２(Ｄ))。その後、開口部分に
ＥＬ層を形成して完成する。

【０１２６】［実施例７］発光素子を用いた発光装置は
自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ、明るい
場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、様々な
電子機器の表示部に用いることが出来る。

【０１２７】本発明の発光装置を用いた電子機器とし
て、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディス
プレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーション
システム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオ
コンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム
機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電
話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備
えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc
(ＤＶＤ)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうる
ディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。特に、
斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視
野角の広さが重要視されるため、発光装置を用いること
が望ましい。それら電子機器の具体例を図２１に示す。

【０１２８】図２１(Ａ)はＥＬディスプレイであり、筐
体３００１、支持台３００２、表示部３００３、スピー
カー部３００４、ビデオ入力端子３００５等を含む。本
発明の発光装置は表示部３００３に用いることが出来
る。発光装置は自発光型であるためバックライトが必要
なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることが
出来る。なお、発光素子表示装置は、パソコン用、ＴＶ
放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装
置が含まれる。

【０１２９】図２１(Ｂ)はデジタルスチルカメラであ
り、本体３１０１、表示部３１０２、受像部３１０３、
操作キー３１０４、外部接続ポート３１０５、シャッタ
ー３１０６等を含む。本発明の発光装置は表示部３１０
２に用いることが出来る。

【０１３０】図２１(Ｃ)はノート型パーソナルコンピュ
ータであり、本体３２０１、筐体３２０２、表示部３２
０３、キーボード３２０４、外部接続ポート３２０５、
ポインティングマウス３２０６等を含む。本発明の発光
装置は表示部３２０３に用いることが出来る。

【０１３１】図２１(Ｄ)はモバイルコンピュータであ
り、本体３３０１、表示部３３０２、スイッチ３３０
３、操作キー３３０４、赤外線ポート３３０５等を含
む。本発明の発光装置は表示部３３０２に用いることが
出来る。

【０１３２】図２１(Ｅ)は記録媒体を備えた携帯型の画
像再生装置(具体的にはＤＶＤ再生装置)であり、本体３
４０１、筐体３４０２、表示部Ａ３４０３、表示部Ｂ３
４０４、記録媒体(ＤＶＤ等)読込部３４０５、操作キー
３４０６、スピーカー部３４０７等を含む。表示部Ａ３
４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ３４０４
は主として文字情報を表示するが、本発明の発光装置は
これら表示部Ａ、Ｂ３４０３、３４０４に用いることが
出来る。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭
用ゲーム機器なども含まれる。

【０１３３】図２１(Ｆ)はゴーグル型ディスプレイ(ヘ
ッドマウントディスプレイ)であり、本体３５０１、表
示部３５０２、アーム部３５０３を含む。本発明の発光
装置は表示部３５０２に用いることが出来る。

【０１３４】図２１(Ｇ)はビデオカメラであり、本体３
６０１、表示部３６０２、筐体３６０３、外部接続ポー
ト３６０４、リモコン受信部３６０５、受像部３６０
６、バッテリー３６０７、音声入力部３６０８、操作キ
ー３６０９等を含む。本発明の発光装置は表示部３６０
２に用いることが出来る。

【０１３５】図２１(Ｈ)は携帯電話であり、本体３７０
１、筐体３７０２、表示部３７０３、音声入力部３７０
４、音声出力部３７０５、操作キー３７０６、外部接続
ポート３７０７、アンテナ３７０８等を含む。本発明の
発光装置は表示部３７０３に用いることが出来る。な
お、表示部３７０３は黒色の背景に白色の文字を表示す
ることで携帯電話の消費電流を抑えることが出来る。

【０１３６】なお、将来的に有機発光材料の発光輝度が
高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡
大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクター
に用いることも可能となる。

【０１３７】また、上記電子機器はインターネットやＣ
ＡＴＶ(ケーブルテレビ)などの電子通信回線を通じて配
信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報
を表示する機会が増してきている。有機発光材料の応答
速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好まし
い。

【０１３８】また、発光装置は発光している部分が電力
を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報
を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特
に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする
表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景
として文字情報を発光部分で形成するように駆動するこ
とが望ましい。

【０１３９】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能であ
る。また、本実施例の電子機器は実施例１〜６に示した
いずれの構成の発光装置を用いても良い。

【０１４０】

【発明の効果】本発明のとおり、駆動用ＴＦＴのサイズ
を大きくし、かつチャネル幅Ｗに対してチャネル長Ｌを
大きくすることによって、飽和領域における電流特性の
均一さに優れたＴＦＴを、それぞれの画素の駆動用ＴＦ
Ｔとして用いることが出来、かつ駆動用ＴＦＴのばらつ
きがＥＬ素子の発光輝度に影響しにくくすることが出来
る。また、保持容量を、駆動用ＴＦＴのチャネル容量に
よってまかない、かつ発光エリア外の隔壁と重なり合う
位置に配置することによって、高開口率化が期待出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いて作製される画素部のレイア
ウト例を示す図。

【図２】本発明を用いて作製される画素部のレイア
ウト例を示す図。

【図３】本発明を用いて作製される画素部のレイア
ウト例を示す図。

【図４】本発明を用いて作製される画素部のレイア
ウト例を示す図。

【図５】本発明を用いて作製される画素部のレイア
ウト例を示す図。

【図６】本発明を用いて作製される画素部のレイア
ウト例を示す図。

【図７】本発明を用いて作製される画素部のレイア
ウト例を示す図。

【図８】本発明を用いて作製される画素部のレイア
ウト例を示す図。

【図９】発光装置と周辺回路とがモジュール化され
て電子機器に用いられている例を示す図。

【図１０】本発明を用いて作製される画素部のレイ
アウト例を示す図。

【図１１】発光装置の概略を示す図。

【図１２】従来方法によってレイアウトされた２ト
ランジスタ型画素の例を示す図。

【図１３】実測したＴＦＴのチャネル容量を示す
図。

【図１４】実測したＴＦＴのＩ_DSバラツキを示す
図。

【図１５】ＥＬ素子の動作点を説明する図。

【図１６】駆動用ＴＦＴの動作範囲が線形領域であ
る場合と飽和領域である場合とにおける、ＥＬ素子の劣
化と輝度への影響を説明する図。

【図１７】ＴＦＴの動作時における、チャネル周辺
での電荷の振る舞いについて説明する図。

【図１８】ＴＦＴの各部における容量の要素につい
て説明する図。

【図１９】発光装置の上面図および断面図。

【図２０】２トランジスタ型画素のマトリクスを示
す図。

【図２１】本発明が適用可能な電子機器の例を示す
図。

【図２２】画素部の作製工程を簡略に説明する図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１２Ｄ 33/22 ６１８Ｃ６１２Ｚ (72)発明者宇田川誠神奈川県厚木市長谷398番地株式会社半導体エネルギー研究所内 (72)発明者早川昌彦神奈川県厚木市長谷398番地株式会社半導体エネルギー研究所内 (72)発明者山崎舜平神奈川県厚木市長谷398番地株式会社半導体エネルギー研究所内Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB17 BA06 BB04 BB05 BB07 DB03 FA02 GA04 5C094 AA03 AA07 AA08 AA10 AA15 AA25 AA55 BA03 BA12 BA27 CA19 CA24 CA25 DA09 DA13 DB01 DB02 DB04 EA04 EA05 EA07 FA01 FA02 FB01 FB12 FB14 FB15 FB20 JA03 5F110 AA04 AA07 BB02 BB04 CC02 DD02 DD13 DD14 DD15 EE02 EE03 EE04 EE06 EE28 GG02 GG13 GG23 GG28 GG29 NN73 PP01 PP03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動用トランジスタと接続する発光素子を
有する画素を、複数個備えた発光装置であって、前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持
するための容量部は、前記駆動用トランジスタのゲート
電極と半導体層と、それらの間に設けられた絶縁膜によ
って設けられたことを特徴とする発光装置。
【請求項２】駆動用トランジスタと接続する発光素子を
有する画素を、複数個備えた発光装置であって、前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持
するための容量部は、前記駆動用トランジスタのゲート
電極とソース領域を形成する半導体層、あるいは前記駆
動用トランジスタのゲート電極とドレイン領域を形成す
る半導体層と、前記ゲート電極と前記半導体層との間に
設けられた絶縁膜によって設けられたことを特徴とする
発光装置。
【請求項３】駆動用トランジスタと接続する発光素子
と、スイッチング用ＴＦＴと、消去用ＴＦＴとを有する
画素を、複数個備えた発光装置であって、前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持
するための容量部は、前記駆動用トランジスタのゲート
電極と半導体層と、それらの間に設けられた絶縁膜によ
って設けられたことを特徴とする発光装置。
【請求項４】駆動用トランジスタと接続する発光素子
と、スイッチング用ＴＦＴと、消去用ＴＦＴを有する画
素を、複数個備えた発光装置であって、前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持
するための容量部は、前記駆動用トランジスタのゲート
電極とソース領域を形成する半導体層、あるいは前記駆
動用トランジスタのゲート電極とドレイン領域を形成す
る半導体層と、前記ゲート電極と前記半導体層との間に
設けられた絶縁膜によって設けられたことを特徴とする
発光装置。
【請求項５】駆動用トランジスタと接続する発光素子を
有する画素を、複数個備えた発光装置であって、前記ソース信号線と、前記電流供給線と、前記駆動用ト
ランジスタとはいずれも、前記複数の画素の隣接する発
光エリアを隔てる位置に形成された絶縁膜と重なり合う
位置に配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項６】駆動用トランジスタと接続する発光素子
と、スイッチング用ＴＦＴと、消去用ＴＦＴを有する画
素を、複数個備えた発光装置であって、前記ソース信号線と、前記電流供給線と、前記駆動用ト
ランジスタとはいずれも、前記複数の画素の隣接する発
光エリアを隔てる位置に形成された絶縁膜と重なり合う
位置に配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項７】請求項３、請求項４、請求項６のいずれか
１項において、前記スイッチング用トランジスタと前記消去用トランジ
スタとは、前記スイッチング用トランジスタのソース領域における
ある一点とドレイン領域におけるある一点および、前記
消去用トランジスタのソース領域におけるある一点とド
レイン領域におけるある一点が、いずれも１つの直線上
に含まれる位置に配置されていることを特徴とする発光
装置。
【請求項８】請求項５もしくは請求項６において、前記駆動用トランジスタは、前記ソース信号線の一部あ
るいは、前記電流供給線の一部と重なり合う位置に配置
されていることを特徴とする発光装置。
【請求項９】請求項１乃至請求項８のいずれか１項にお
いて、前記駆動用トランジスタのチャネル領域を形成する半導
体層は、Ｕ字状、Ｓ字状、渦巻状、あるいはミアンダ状
に形成されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１０】請求項１乃至請求項９のいずれか１項に
おいて、前記駆動用トランジスタのチャネル長がＬ、チャネル幅
がＷであるとき、Ｌ×Ｗ＞２００μｍ²であることを特徴とする発光装
置。
【請求項１１】請求項１乃至請求項１０のいずれか１項
において、前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧が
Ｖ_GS、ソース・ドレイン間電圧がＶ_DS、しきい値電圧が
Ｖ_thであるとき、 |Ｖ_DS|＜|Ｖ_GS|−|Ｖ_th|となるように駆動されることを
特徴とする発光装置。
【請求項１２】請求項１乃至請求項１０のいずれか１項
において、前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧が
Ｖ_GS、ソース・ドレイン間電圧がＶ_DS、しきい値電圧が
Ｖ_thであるとき、 |Ｖ_DS|≧|Ｖ_GS|−|Ｖ_th|、かつ｜Ｖ_GS｜が、４Ｖ以上１
４Ｖ以下となるように駆動されることを特徴とする発光
装置。
【請求項１３】請求項１０乃至請求項１２のいずれか１
項において、前記駆動用トランジスタのチャネル長がＬ、チャネル幅
がＷであるとき、Ｌ＞５Ｗであることを特徴とする発光装置。
【請求項１４】請求項１乃至請求項１３のいずれか１項
において、前記駆動用トランジスタのチャネル長がＬ、チャネル幅
がＷであるとき、Ｒ、Ｇ、Ｂの発光色を有するそれぞれの画素が有する前
記駆動用トランジスタにおけるＬ／Ｗは互いに異なるこ
とを特徴とする発光装置。
【請求項１５】請求項１乃至請求項１４のいずれか１項
に記載の発光装置を用いたことを特徴とする電子機器。