JP2004004524A - Electrooptical device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子（半導体薄膜を用いた素子）を基板上に作り込んで形成されたＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置に代表される電気光学装置及びその電気光学装置を表示ディスプレイ（表示部ともいう）として有する電子装置（電子デバイス）に関する。特にそれらの作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、基板上にＴＦＴを形成する技術が大幅に進歩し、アクティブマトリクス型表示装置への応用開発が進められている。特に、ポリシリコン膜を用いたＴＦＴは、従来のアモルファスシリコン膜を用いたＴＦＴよりも電界効果移動度（モビリティともいう）が高いので、高速動作が可能である。そのため、従来、基板外の駆動回路で行っていた画素の制御を、画素と同一の基板上に形成した駆動回路で行うことが可能となっている。
【０００３】
このようなアクティブマトリクス型表示装置は、同一基板上に様々な回路や素子を作り込むことで製造コストの低減、表示装置の小型化、歩留まりの上昇、スループットの低減など、様々な利点が得られるとして注目されている。
【０００４】
アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、各画素のそれぞれにＴＦＴでなるスイッチング素子を設け、そのスイッチング素子によって電流制御を行う駆動素子を動作させてＥＬ層（発光層）を発光させる。例えば米国特許番号５，６８４，３６５号（日本国公開公報：特開平８−２３４６８３号参照）、日本国公開公報：特開平１０−１８９２５２号に記載されたＥＬ表示装置がある。
【０００５】
これらＥＬ表示装置をカラー表示させるにあたって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色を発光するＥＬ層を画素毎に配置する試みがなされている。しかしながら、ＥＬ層として一般的に用いられる材料は殆ど有機材料であり、そのパターニングは非常に困難であった。これはＥＬ材料自体が水分に非常に弱く、現像液にも容易に溶解してしまうほど取り扱いが難しいからである。
【０００６】
このような問題を解決する技術として、ＥＬ層をインクジェット方式により形成する技術が提案されている。例えば、特開平１０−０１２３７７号公報には、インクジェット方式によりＥＬ層を形成したアクティブマトリクス型ＥＬ表示体が開示されている。また、同様な技術が、「Ｍｕｌｔｉｃｏｌｏｒ Ｐｉｘｅｌ Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｂｙ Ｉｎｋ−ｊｅｔ Ｐｒｉｎｔｉｎｇ；Ｔ．Ｓｈｉｍａｄａ ｅｔ．ａｌ．，ｐ３７６−３７９，ＳＩＤ
９９ ＤＩＧＥＳＴ」にも開示されている。
【０００７】
しかしながら、インクジェット方式は常圧で行われるため、ＥＬ層が外気の汚染物質を取り込みやすいという点で不利である。即ち、アルカリ金属等の可動イオンを含みやすい状態で形成されるため、そこからのアルカリ金属の拡散がＴＦＴに致命的な打撃を与えかねないという問題をはらんでいる。なお、本明細書中ではアルカリ金属とアルカリ土類金属を含めて「アルカリ金属」と呼ぶ。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、動作性能及び信頼性の高い電気光学装置の作製方法、特にＥＬ表示装置の作製方法を提供することを課題とする。そして、電気光学装置の画質を向上させることにより、それを表示用ディスプレイ（表示部）として有する電子装置（電子デバイス）の品質を向上させることを課題とする。
【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、本発明ではインクジェット方式で形成されたＥＬ素子からのアルカリ金属の拡散を、ＥＬ素子とＴＦＴとの間に設けた絶縁膜（パッシベーション膜）によって防止する。具体的には、ＴＦＴを覆う平坦化膜上にアルカリ金属の透過を妨げうる絶縁膜を設ける。即ち、その絶縁膜中においてＥＬ表示装置の動作温度（典型的には０〜１００℃）におけるアルカリ金属の拡散速度が十分に小さいものを用いれば良い。
【００１０】
さらに好ましくは、水分及びアルカリ金属を透過せず、且つ、熱伝導率の高い（放熱効果の高い）絶縁膜を選定し、この絶縁膜をＥＬ素子に接して設けるか、さらに好ましくはそのような絶縁膜でもってＥＬ素子を囲んだ状態とする。即ち、ＥＬ素子になるべく近い位置に、水分及びアルカリ金属に対するブロッキング効果があり、且つ、放熱効果をも有する絶縁膜を設け、該絶縁膜によってＥＬ素子の劣化を抑制するのである。
【００１１】
また、そのような絶縁膜を単層で用いることができない場合は、水分及びアルカリ金属に対するブロッキング効果を有する絶縁膜と、放熱効果を有する絶縁膜とを積層して用いることもできる。さらには、水分に対するブロッキング効果を有する絶縁膜と、アルカリ金属に対するブロッキング効果を有する絶縁膜と、放熱効果を有する絶縁膜とを積層して用いることもできる。
【００１２】
いずれにしても、インクジェット方式を用いてＥＬ層を形成する場合には、ＥＬ素子を駆動するＴＦＴが完全にアルカリ金属から守られるような対策が必要であり、さらにＥＬ層自体の劣化（ＥＬ素子の劣化と言っても良い）を抑制するためには、水分及び熱の両者に対する対策を同時に講じておかねばならない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１、図２を用いて説明する。図１に示したのは本発明であるＥＬ表示装置の画素の断面図であり、図２（Ａ）はその上面図、図２（Ｂ）はその回路構成である。実際にはこのような画素がマトリクス状に複数配列されて画素部（画像表示部）が形成される。
【００１４】
なお、図１の断面図は図２（Ａ）に示した上面図においてＡ−Ａ’で切断した切断面を示している。ここでは図１及び図２で共通の符号を用いているので、適宜両図面を参照すると良い。また、図２の上面図では二つの画素を図示しているが、どちらも同じ構造である。
【００１５】
図１において、１１は基板、１２は下地となる絶縁膜（以下、下地膜という）である。基板１１としてはガラス基板、ガラスセラミックス基板、石英基板、シリコン基板、セラミックス基板、金属基板若しくはプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）を用いることができる。
【００１６】
また、下地膜１２は特に可動イオンを含む基板や導電性を有する基板を用いる場合に有効であるが、石英基板には設けなくても構わない。下地膜１２としては、珪素（シリコン）を含む絶縁膜を用いれば良い。なお、本明細書において「珪素を含む絶縁膜」とは、具体的には酸化珪素膜、窒化珪素膜若しくは窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙで示される）など珪素、酸素若しくは窒素を所定の割合で含む絶縁膜を指す。
【００１７】
また、下地膜１２に放熱効果を持たせることによりＴＦＴの発熱を発散させることはＴＦＴの劣化又はＥＬ素子の劣化を防ぐためにも有効である。放熱効果を持たせるには公知のあらゆる材料を用いることができる。
【００１８】
ここでは画素内に二つのＴＦＴを形成している。２０１はスイッチング用素子として機能するＴＦＴ（以下、スイッチング用ＴＦＴという）、２０２はＥＬ素子へ流す電流量を制御する電流制御用素子として機能するＴＦＴ（以下、電流制御用ＴＦＴという）であり、どちらもｎチャネル型ＴＦＴで形成されている。
【００１９】
ｎチャネル型ＴＦＴの電界効果移動度はｐチャネル型ＴＦＴの電界効果移動度よりも大きいため、動作速度が早く大電流を流しやすい。また、同じ電流量を流すにもＴＦＴサイズはｎチャネル型ＴＦＴの方が小さくできる。そのため、ｎチャネル型ＴＦＴを電流制御用ＴＦＴとして用いた方が表示部の有効面積が広くなるので好ましい。
【００２０】
ｐチャネル型ＴＦＴはホットキャリア注入が殆ど問題にならず、オフ電流値が低いといった利点があって、スイッチング用ＴＦＴとして用いる例や電流制御用ＴＦＴとして用いる例が既に報告されている。しかしながら本発明では、ＬＤＤ領域の位置を異ならせた構造とすることでｎチャネル型ＴＦＴにおいてもホットキャリア注入の問題とオフ電流値の問題を解決し、全ての画素内のＴＦＴ全てをｎチャネル型ＴＦＴとしている点にも特徴がある。
【００２１】
ただし、本発明において、スイッチング用ＴＦＴと電流制御用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴに限定する必要はなく、両方又はどちらか片方にｐチャネル型ＴＦＴを用いることも可能である。
【００２２】
スイッチング用ＴＦＴ２０１は、ソース領域１３、ドレイン領域１４、ＬＤＤ領域１５ａ〜１５ｄ、高濃度不純物領域１６及びチャネル形成領域１７ａ、１７ｂを含む活性層、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極１９ａ、１９ｂ、第１層間絶縁膜２０、ソース配線２１並びにドレイン配線２２を有して形成される。
【００２３】
また、図２に示すように、ゲート電極１９ａ、１９ｂは別の材料（ゲート電極１９ａ、１９ｂよりも低抵抗な材料）で形成されたゲート配線２１１によって電気的に接続されたダブルゲート構造となっている。勿論、ダブルゲート構造だけでなく、トリプルゲート構造などいわゆるマルチゲート構造（直列に接続された二つ以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造）であっても良い。マルチゲート構造はオフ電流値を低減する上で極めて有効であり、本発明では画素のスイッチング用ＴＦＴ２０１をマルチゲート構造とすることによりオフ電流値の低いスイッチング素子を実現している。
【００２４】
また、活性層は結晶構造を含む半導体膜で形成される。即ち、単結晶半導体膜でも良いし、多結晶半導体膜や微結晶半導体膜でも良い。また、ゲート絶縁膜１８は珪素を含む絶縁膜で形成すれば良い。また、ゲート電極、ソース配線若しくはドレイン配線としてはあらゆる導電膜を用いることができる。
【００２５】
さらに、スイッチング用ＴＦＴ２０１においては、ＬＤＤ領域１５ａ〜１５ｄは、ゲート絶縁膜１８を挟んでゲート電極１９ａ、１９ｂと重ならないように設ける。このような構造はオフ電流値を低減する上で非常に効果的である。
【００２６】
なお、チャネル形成領域とＬＤＤ領域との間にオフセット領域（チャネル形成領域と同一組成の半導体層でなり、ゲート電圧が印加されない領域）を設けることはオフ電流値を下げる上でさらに好ましい。また、二つ以上のゲート電極を有するマルチゲート構造の場合、チャネル形成領域の間に設けられた高濃度不純物領域がオフ電流値の低減に効果的である。
【００２７】
以上のように、マルチゲート構造のＴＦＴを画素のスイッチング用ＴＦＴ２０１として用いることにより、十分にオフ電流値の低いスイッチング素子を実現することができる。そのため、特開平１０−１８９２５２号公報の図２のようなコンデンサーを設けなくても十分な時間（選択されてから次に選択されるまでの間）電流制御用ＴＦＴのゲート電圧を維持しうる。
【００２８】
即ち、従来、有効発光面積を狭める要因となっていたコンデンサーを排除することが可能となり、有効発光面積を広くすることが可能となる。このことはＥＬ表示装置の画質を明るくできることを意味する。
【００２９】
次に、電流制御用ＴＦＴ２０２は、ソース領域３１、ドレイン領域３２、ＬＤＤ領域３３及びチャネル形成領域３４を含む活性層、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極３５、第１層間絶縁膜２０、ソース配線３６並びにドレイン配線３７を有して形成される。なお、ゲート電極３５はシングルゲート構造となっているが、マルチゲート構造であっても良い。
【００３０】
図２に示すように、スイッチング用ＴＦＴのドレインは電流制御用ＴＦＴのゲートに電気的に接続されている。具体的には電流制御用ＴＦＴ２０２のゲート電極３５はスイッチング用ＴＦＴ２０１のドレイン領域１４とドレイン配線（接続配線とも言える）２２を介して電気的に接続されている。また、ソース配線３６は電流供給線２１２に接続される。
【００３１】
この電流制御用ＴＦＴ２０２の特徴は、チャネル幅がスイッチング用ＴＦＴ２０１のチャネル幅よりも大きい点である。即ち、図８に示すように、スイッチング用ＴＦＴのチャネル長をＬ１、チャネル幅をＷ１とし、電流制御用ＴＦＴのチャネル長をＬ２、チャネル幅をＷ２とした場合、Ｗ２／Ｌ２≧５×Ｗ１／Ｌ１（好ましくはＷ２／Ｌ２≧１０×Ｗ１／Ｌ１）という関係式が成り立つようにする。このため、スイッチング用ＴＦＴよりも多くの電流を容易に流すことが可能である。
【００３２】
なお、マルチゲート構造であるスイッチング用ＴＦＴのチャネル長Ｌ１は、形成された二つ以上のチャネル形成領域のそれぞれのチャネル長の総和とする。図８の場合、ダブルゲート構造であるので、二つのチャネル形成領域のそれぞれのチャネル長Ｌ１ａ及びＬ１ｂを加えたものがスイッチング用ＴＦＴのチャネル長Ｌ１となる。
【００３３】
本発明において、チャネル長Ｌ１、Ｌ２及びチャネル幅Ｗ１、Ｗ２は特定の数値範囲に限定されるものではないが、Ｗ１は０．１〜５μｍ（代表的には１〜３μｍ）、Ｗ２は０．５〜３０μｍ（代表的には２〜１０μｍ）とするのが好ましい。この時、Ｌ１は０．２〜１８μｍ（代表的には２〜１５μｍ）、Ｌ２は０．１〜５０μｍ（代表的には１〜２０μｍ）とするのが好ましい。
【００３４】
なお、電流制御用ＴＦＴでは電流が過剰に流れることを防止するためチャネル長Ｌの長さを長めに設定することが望ましい。好ましくはＷ２／Ｌ２≧３（好ましくはＷ２／Ｌ２≧５）とするとよい。望ましくはは一画素あたり０．５〜２μＡ（好ましくは１〜１．５μＡ）となるようにする。
【００３５】
これらの数値範囲とすることによりＶＧＡクラスの画素数（６４０×４８０）を有するＥＬ表示装置からハイビジョンクラスの画素数（１９２０×１０８０又は１２８０×１０２４）を有するＥＬ表示装置まで、あらゆる規格を網羅することができる。
【００３６】
また、スイッチング用ＴＦＴ２０１に形成されるＬＤＤ領域の長さ（幅）は０．５〜３．５μｍ、代表的には２．０〜２．５μｍとすれば良い。
【００３７】
また、図１に示したＥＬ表示装置は、電流制御用ＴＦＴ２０２において、ドレイン領域３２とチャネル形成領域３４との間にＬＤＤ領域３３が設けられ、且つ、ＬＤＤ領域３３がゲート絶縁膜１８を挟んでゲート電極３５に重なっている領域と重なっていない領域とを有する点にも特徴がある。
【００３８】
電流制御用ＴＦＴ２０２は、ＥＬ素子２０３を発光させるための電流を供給すると同時に、その供給量を制御して階調表示を可能とする。そのため、電流を流しても劣化しないようにホットキャリア注入による劣化対策を講じておく必要がある。また、黒色を表示する際は、電流制御用ＴＦＴ２０２をオフ状態にしておくが、その際、オフ電流値が高いときれいな黒色表示ができなくなり、コントラストの低下等を招く。従って、オフ電流値も抑える必要がある。
【００３９】
ホットキャリア注入による劣化に関しては、ゲート電極に対してＬＤＤ領域が重なった構造が非常に効果的であることが知られている。しかしながら、ＬＤＤ領域全体をゲート電極に重ねてしまうとオフ電流値が増加してしまうため、本出願人はゲート電極に重ならないＬＤＤ領域を直列に設けるという新規な構造によって、ホットキャリア対策とオフ電流値対策とを同時に解決している。
【００４０】
この時、ゲート電極に重なったＬＤＤ領域の長さは０．１〜３μｍ（好ましくは０．３〜１．５μｍ）にすれば良い。長すぎては寄生容量を大きくしてしまい、短すぎてはホットキャリアを防止する効果が弱くなってしまう。また、ゲート電極に重ならないＬＤＤ領域の長さは１．０〜３．５μｍ（好ましくは１．５〜２．０μｍ）にすれば良い。長すぎると十分な電流を流せなくなり、短すぎるとオフ電流値を低減する効果が弱くなる。
【００４１】
また、上記構造においてゲート電極とＬＤＤ領域とが重なった領域では寄生容量が形成されてしまうため、ソース領域３１とチャネル形成領域３４との間には設けない方が好ましい。電流制御用ＴＦＴはキャリア（ここでは電子）の流れる方向が常に同一であるので、ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域を設けておけば十分である。
【００４２】
また、流しうる電流量を多くするという観点から見れば、電流制御用ＴＦＴ２０２の活性層（特にチャネル形成領域）の膜厚を厚くする（好ましくは５０〜１００ｎｍ、さらに好ましくは６０〜８０ｎｍ）ことも有効である。逆に、スイッチング用ＴＦＴ２０１の場合はオフ電流値を小さくするという観点から見れば、活性層（特にチャネル形成領域）の膜厚を薄くする（好ましくは２０〜５０ｎｍ、さらに好ましくは２５〜４０ｎｍ）ことも有効である。
【００４３】
次に、４１は第１パッシベーション膜であり、膜厚は１０ｎｍ〜１μｍ（好ましくは２００〜５００ｎｍ）とすれば良い。材料としては、珪素を含む絶縁膜（特に窒化酸化珪素膜又は窒化珪素膜が好ましい）を用いることができる。このパッシベーション膜４１は形成されたＴＦＴをアルカリ金属や水分から保護する役割をもつ。最終的にＴＦＴの上方に設けられるＥＬ層にはナトリウム等のアルカリ金属が含まれている。即ち、第１パッシベーション膜４１はこれらのアルカリ金属（可動イオン）をＴＦＴ側に侵入させない保護層としても働く。
【００４４】
また、第１パッシベーション膜４１に放熱効果を持たせることでＥＬ層の熱劣化を防ぐことも有効である。但し、図１の構造のＥＬ表示装置は基板１１側に光が放射されるため、第１パッシベーション膜４１は透光性を有することが必要である。また、ＥＬ層として有機材料を用いる場合、酸素との結合により劣化するので、酸素を放出しやすい絶縁膜は用いないことが望ましい。
【００４５】
アルカリ金属の透過を妨げ、さらに放熱効果をもつ透光性材料としては、Ｂ（ホウ素）、Ｃ（炭素）、Ｎ（窒素）から選ばれた少なくとも一つの元素と、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（珪素）、Ｐ（リン）から選ばれた少なくとも一つの元素とを含む絶縁膜が挙げられる。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌｘＮｙ）に代表されるアルミニウムの窒化物、炭化珪素（ＳｉｘＣｙ）に代表される珪素の炭化物、窒化珪素（ＳｉｘＮｙ）に代表される珪素の窒化物、窒化ホウ素（ＢｘＮｙ）に代表されるホウ素の窒化物、リン化ホウ素（ＢｘＰｙ）に代表されるホウ素のリン化物を用いることが可能である。また、酸化アルミニウム（ＡｌｘＯｙ）に代表されるアルミニウムの酸化物は透光性に優れ、熱伝導率が２０Ｗｍ−１Ｋ−１であり、好ましい材料の一つと言える。これらの材料には上記効果だけでなく、水分の侵入を防ぐ効果もある。なお、上記透光性材料において、ｘ、ｙは任意の整数である。
【００４６】
なお、上記化合物に他の元素を組み合わせることもできる。例えば、酸化アルミニウムに窒素を添加して、ＡｌＮｘＯｙで示される窒化酸化アルミニウムを用いることも可能である。この材料にも放熱効果だけでなく、水分やアルカリ金属等の侵入を防ぐ効果がある。なお、上記窒化酸化アルミニウムにおいて、ｘ、ｙは任意の整数である。
【００４７】
また、特開昭６２−９０２６０号公報に記載された材料を用いることができる。即ち、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｍを含む絶縁膜（但し、Ｍは希土類元素の少なくとも一種、好ましくはＣｅ（セリウム），Ｙｂ（イッテルビウム），Ｓｍ（サマリウム），Ｅｒ（エルビウム），Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｎｄ（ネオジウム）から選ばれた少なくとも一つの元素）を用いることもできる。これらの材料にも放熱効果だけでなく、水分やアルカリ金属等の侵入を防ぐ効果がある。
【００４８】
また、少なくともダイヤモンド薄膜又はアモルファスカーボン膜（特にダイヤモンドに特性の近いものはダイヤモンドライクカーボン膜と呼ばれる。）を含む炭素膜を用いることもできる。これらは非常に熱伝導率が高く、放熱層として極めて有効である。但し、膜厚が厚くなると褐色を帯びて透過率が低下するため、なるべく薄い膜厚（好ましくは５〜１００ｎｍ）で用いることが好ましい。
【００４９】
なお、第１パッシベーション膜４１の目的はあくまでアルカリ金属や水分からＴＦＴを保護することにあるので、その効果を損なうものであってはならない。従って、上記放熱効果をもつ材料からなる薄膜を単体で用いることもできるが、これらの薄膜と、アルカリ金属や水分の透過を妨げうる絶縁膜（代表的には窒化珪素膜（ＳｉｘＮｙ）や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮｙ））とを積層することは有効である。なお、上記窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜において、ｘ、ｙは任意の整数である。
【００５０】
また、ＥＬ表示装置には大きく分けて四つのカラー化表示方式があり、ＲＧＢに対応した三種類のＥＬ素子を形成する方式、白色発光のＥＬ素子とカラーフィルターを組み合わせた方式、青色又は青緑発光のＥＬ素子と蛍光体（蛍光性の色変換層：ＣＣＭ）とを組み合わせた方式、陰極（対向電極）に透明電極を使用してＲＧＢに対応したＥＬ素子を重ねる方式、がある。
【００５１】
図１の構造はＲＧＢに対応した三種類のＥＬ素子を形成する方式を用いた場合の例である。なお、図１には一つの画素しか図示していないが、同一構造の画素が赤、緑又は青のそれぞれの色に対応して形成され、これによりカラー表示を行うことができる。これら各色のＥＬ層は公知の材料を採用すれば良い。
【００５２】
但し、本発明は発光方式に関わらず実施することが可能であり、上記四つの全ての方式を本発明に用いることができる。
【００５３】
また、第１パッシベーション膜４１を形成したら、各ＴＦＴを覆うような形で第２層間絶縁膜（平坦化膜と言っても良い）４４を形成し、ＴＦＴによってできる段差の平坦化を行う。第２層間絶縁膜４４としては、樹脂膜が好ましく、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を用いると良い。勿論、十分な平坦化が可能であれば、無機膜を用いても良い。
【００５４】
第２層間絶縁膜４４によってＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成されるＥＬ層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、ＥＬ層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【００５５】
また、４５は第２パッシベーション膜であり、ＥＬ素子から拡散するアルカリ金属をブロッキングする重要な役割を担う。膜厚は５ｎｍ〜１μｍ（典型的には２０〜３００ｎｍ）とすれば良い。この第２パッシベーション膜４５は、アルカリ金属の透過を妨げうる絶縁膜を用いる。材料としては、第１パッシベーション膜４１として用いた材料を用いることができる。
【００５６】
また、この第２パッシベーション膜４５はＥＬ素子で発生した熱を逃がしてＥＬ素子に熱が蓄積しないように機能する放熱層としても機能する。また、第２層間絶縁膜４４が樹脂膜である場合は熱に弱いため、ＥＬ素子で発生した熱が第２層間絶縁膜４４に悪影響を与えないようにする。
【００５７】
前述のようにＥＬ表示装置を作製するにあたってＴＦＴを樹脂膜で平坦化することは有効であるが、ＥＬ素子で発生した熱による樹脂膜の劣化を考慮した構造は従来なかった。本発明では第２パッシベーション膜４５を設けることによってその点を解決している点も特徴の一つと言える。
【００５８】
また、第２パッシベーション膜４５は上記熱による劣化を防ぐと同時に、ＥＬ層中のアルカリ金属がＴＦＴ側へと拡散しないようにするための保護層としても機能し、さらにはＥＬ層側へＴＦＴ側から水分や酸素が侵入しないようにする保護層としても機能する。
【００５９】
このようにＴＦＴ側とＥＬ素子側とを放熱効果が高く、且つ、水分やアルカリ金属の透過を妨げうる絶縁膜で分離するという点は本発明の重要な特徴の一つであり、従来のＥＬ表示装置にはない構成であると言える。
【００６０】
また、４６は透明導電膜でなる画素電極（ＥＬ素子の陽極）であり、第２パッシベーション膜４５、第２層間絶縁膜４４及び第１パッシベーション膜４１にコンタクトホール（開孔）を開けた後、形成された開孔部において電流制御用ＴＦＴ２０２のドレイン配線３７に接続されるように形成される。
【００６１】
画素電極４６が形成されたら、第２パッシベーション膜４５の上に樹脂膜でなるバンク（ｂａｎｋ）１０１ａ、１０１ｂを形成する。本実施の形態では感光性のポリイミド膜をスピンコーティング法により形成し、パターニングによってバンク１０１ａ、１０１ｂを形成する。このバンク１０１ａ、１０１ｂはインクジェット方式でＥＬ層を形成する際の型であり、このバンクの配置によってＥＬ素子の形成される場所が画定する。
【００６２】
そして、バンク１０１ａ、１０１ｂを形成したら、次にＥＬ層（有機材料が好ましい）４７が形成される。ＥＬ層４７は単層又は積層構造で用いられるが、積層構造で用いられる場合が多い。発光層、電子輸送層、電子注入層、正孔注入層又は正孔輸送層などを組み合わせて様々な積層構造が提案されているが、本発明ではいずれの構造であっても良い。また、ＥＬ層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。
【００６３】
本発明では既に公知のあらゆるＥＬ材料を用いることができる。公知の材料としては、有機材料が広く知られており、駆動電圧を考慮すると有機材料を用いるのが好ましい。有機ＥＬ材料としては、例えば、以下の米国特許又は公開公報に開示された材料を用いることができる。
【００６４】
米国特許第４，３５６，４２９号、 米国特許第４，５３９，５０７号、 米国特許第４，７２０，４３２号、 米国特許第４，７６９，２９２号、 米国特許第４，８８５，２１１号、 米国特許第４，９５０，９５０号、 米国特許第５，０５９，８６１号、 米国特許第５，０４７，６８７号、 米国特許第５，０７３，４４６号、 米国特許第５，０５９，８６２号、 米国特許第５，０６１，６１７号、 米国特許第５，１５１，６２９号、 米国特許第５，２９４，８６９号、 米国特許第５，２９４，８７０号、特開平１０−１８９２５２号公報、特開平８−２４１０４８号公報、特開平８−７８１５９号公報。
【００６５】
具体的には、正孔注入層としての有機材料は次のような一般式で表されるものを用いることができる。
【００６６】
【化１】
ここでＱはＮ又はＣ−Ｒ（炭素鎖）であり、Ｍは金属、金属酸化物又は金属ハロゲン化物であり、Ｒは水素、アルキル、アラルキル、アリル又はアルカリルであり、Ｔ１、Ｔ２は水素、アルキル又はハロゲンのような置換基を含む不飽和六員環である。
【００６８】
また、正孔輸送層としての有機材料は芳香族第三アミンを用いることができ、好ましくは次のような一般式で表されるテトラアリルジアミンを含む。
【００６９】
【化２】
ここでＡｒｅはアリレン群であり、ｎは１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。
【００７１】
また、ＥＬ層、電子輸送層又は電子注入層としての有機材料は金属オキシノイド化合物を用いることができる。金属オキシノイド化合物としては以下のような一般式で表されるものを用いれば良い。
【００７２】
【化３】
ここでＲ２−Ｒ７は置き換え可能であり、次のような金属オキシノイド化合物を用いることもできる。
【００７４】
【化４】
ここでＲ２−Ｒ７は上述の定義によるものであり、Ｌ１−Ｌ５は１から１２の炭素元素を含む炭水化物群であり、Ｌ１、Ｌ２又はＬ２、Ｌ３は共にベンゾ環を形成することができる。また、次のような金属オキシノイド化合物でも良い。
【００７６】
【化５】
ここでＲ２−Ｒ６は置き換え可能である。このように有機ＥＬ材料としては有機リガンドを有する配位化合物を含む。但し、以上の例は本発明のＥＬ材料として用いることのできる有機ＥＬ材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。
【００７８】
また、本発明ではＥＬ層の形成方法としてインクジェット方式を用いるため、好ましいＥＬ材料としてはポリマー系材料が多い。代表的なポリマー系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリフルオレン系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系などの高分子材料が挙げられる。カラー化するには、例えば、赤色発光材料にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色発光材料にはポリフェニレンビニレン、青色発光材料にはポリフェニレンビニレン及びポリアルキルフェニレンが好ましい。
【００７９】
なお、ＰＰＶ系有機ＥＬ材料としては様々な型のものがあるが、例えば以下のような分子式が発表されている。
（「Ｈ． Ｓｈｅｎｋ，Ｈ．Ｂｅｃｋｅｒ，Ｏ．Ｇｅｌｓｅｎ，Ｅ．Ｋｌｕｇｅ，Ｗ．Ｋｒｅｕｄｅｒ，ａｎｄ Ｈ．Ｓｐｒｅｉｔｚｅｒ，“Ｐｏｌｙｍｅｒｓ ｆｏｒ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅｓ”，Ｅｕｒｏ Ｄｉｓｐｌａｙ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，１９９９，ｐ．３３−３７」）
【００８０】
【化６】
【化７】
また、特開平１０−９２５７６号公報に記載された分子式のポリフェニルビニルを用いることもできる。分子式は以下のようになる。
【００８３】
【化８】
【化９】
また、ＰＶＫ系有機ＥＬ材料としては以下のような分子式がある。
【００８６】
【化１０】
ポリマー系有機ＥＬ材料はポリマーの状態で溶媒に溶かして塗布することもできるし、モノマーの状態で溶媒に溶かして塗布した後に重合することもできる。モノマーの状態で塗布した場合、まずポリマー前駆体が形成され、真空中で加熱することにより重合してポリマーになる。
【００８８】
具体的な発光層としては、赤色に発光する発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン若しくはポリアルキルフェニレンを用いれば良い。膜厚は３０〜１５０ｎｍ（好ましくは４０〜１００ｎｍ）とすれば良い。
【００８９】
また、代表的な溶媒としてはトルエン、キシレン、シメン、クロロフォルム、ジクロロメタン、γブチルラクトン、ブチルセルソルブ又はＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）が挙げられる。また、塗布液の粘度を上げるための添加剤を加えることも有効である。
【００９０】
但し、以上の例は本発明のＥＬ材料として用いることのできる有機ＥＬ材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。インクジェット法に使用できる有機ＥＬ材料については、特開平１０−０１２３７７号公報に記載されている材料を全て引用することができる。
【００９１】
なお、インクジェット方式はバブルジェット（登録商標）方式（サーマルインクジェット方式ともいう）とピエゾ方式とに大別されるが、本発明を実施するにはピエゾ方式が望ましい。両者の違いについて図１９を用いて説明する。
【００９２】
図１９（Ａ）はピエゾ方式の例であり、１９０１はピエゾ素子（圧電素子）、１９０２は金属パイプ、１９０３はインク材料とＥＬ材料の混合液（以下、ＥＬ形成溶液という）である。電圧がかかるとピエゾ素子が変形し、金属パイプ１９０２も変形する。その結果、内部のＥＬ形成溶液１９０３は液滴１９０４として発射される。このようにピエゾ素子にかかる電圧を制御することでＥＬ形成溶液の塗布を行う。この場合、ＥＬ形成溶液１９０３は物理的な外圧によって押し出されるため、組成等になんら影響はない。
【００９３】
図１９（Ｂ）はバブルジェット（登録商標）方式の例であり、１９０５は発熱体、１９０６は金属パイプ、１９０７はＥＬ形成溶液である。通電されると発熱体１９０５が発熱し、ＥＬ形成溶液１９０７中に気泡１９０８が発生する。その結果、気泡によってＥＬ形成溶液１９０７は押し出され、液滴１９０９として発射される。このように発熱体への電流を制御することでＥＬ形成溶液の塗布を行う。この場合、ＥＬ形成溶液１９０７は発熱体によって熱せられるため、ＥＬ材料の組成によっては悪影響を与える可能性がある。
【００９４】
また、実際にデバイス上にインクジェット方式を用いてＥＬ材料を塗布形成すると図２０に示すような形でＥＬ層が形成される。図２０において、９１は画素部、９２、９３は駆動回路であり、画素部９１には複数の画素電極９４が形成されている。図示されないが、各画素電極はそれぞれ電流制御用ＴＦＴに接続されている。また、実際には画素電極９４を個々に分離するバンク（図１参照）が設けられているが、ここでは図示しない。
【００９５】
そして、インクジェット方式により赤色発光のＥＬ層９５、緑色発光のＥＬ層９６、青色発光のＥＬ層９７を形成する。このとき、まず赤色発光のＥＬ層９５を全て形成した後で、順次緑色発光のＥＬ層９６、青色発光のＥＬ層９７を形成すれば良い。また、ＥＬ形成溶液に含まれる溶媒を除去するためにベーク（焼成）処理が必要である。このベーク処理は全てのＥＬ層を形成した後で行っても良いし、各色のＥＬ層が形成し終えた時点で個別に行っても良い。
【００９６】
また、ＥＬ層を形成する際、図２０に示すように、赤色発光のＥＬ層９５が形成される画素（赤色に対応する画素）、緑色発光のＥＬ層９６が形成される画素（緑色に対応する画素）及び青色発光のＥＬ層９７が形成される画素（青色に対応する画素）が、常に各色が互いに接するような状態となるようにする。
【００９７】
このような配置はいわゆるデルタ配置と呼ばれるものであり、良好なカラー表示を行う上で有効である。インクジェット方式の利点は、各色のＥＬ層を個々に打ち分けることができる点にあるため、デルタ配置の画素部を有するＥＬ表示装置に用いることが最も好ましい実施形態と言える。
【００９８】
また、ＥＬ層４７を形成する際、処理雰囲気は極力水分の少ない乾燥雰囲気とし、不活性ガス中で行うことが望ましい。ＥＬ層は水分や酸素の存在によって容易に劣化してしまうため、形成する際は極力このような要因を排除しておく必要がある。例えば、ドライ窒素雰囲気、ドライアルゴン雰囲気等が好ましい。
【００９９】
以上のようにしてＥＬ層４７をインクジェット方式により形成したら、次に陰極４８、保護電極４９が形成される。また、本明細書中では、画素電極（陽極）、ＥＬ層及び陰極で形成される発光素子をＥＬ素子と呼ぶ。
【０１００】
陰極４８としては、仕事関数の小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）、カリウム（Ｋ）、ベリリウム（Ｂｅ）若しくはカルシウム（Ｃａ）を含む材料を用いる。好ましくはＭｇＡｇ（ＭｇとＡｌをＭｇ：Ａｇ＝１０：１で混合した材料）でなる電極を用いれば良い。他にもＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、また、ＬｉＦＡｌ電極が挙げられる。また、保護電極４９は陰極４８を外部の水分等から保護膜するために設けられる電極であり、アルミニウム（Ａｌ）若しくは銀（Ａｇ）を含む材料が用いられる。この保護電極４９には放熱効果もある。
【０１０１】
なお、ＥＬ層４７及び陰極４８は大気解放せずに乾燥された不活性雰囲気中にて連続的に形成することが望ましい。これはＥＬ層として有機材料を用いる場合、水分に非常に弱いため、大気解放した時の吸湿を避けるためである。さらに、ＥＬ層４７及び陰極４８だけでなく、その上の保護電極４９まで連続形成するとさらに良い。
【０１０２】
また、５０は第３パッシベーション膜であり、膜厚は１０ｎｍ〜１μｍ（好ましくは２００〜５００ｎｍ）とすれば良い。第３パッシベーション膜５０を設ける目的は、ＥＬ層４７を水分から保護する目的が主であるが、第２パッシベーション膜４５と同様に放熱効果をもたせても良い。従って、形成材料としては第１パッシベーション膜４１と同様のものを用いることができる。但し、ＥＬ層４７として有機材料を用いる場合、酸素との結合により劣化する可能性があるので、酸素を放出しやすい絶縁膜は用いないことが望ましい。
【０１０３】
また、上述のようにＥＬ層は熱に弱いので、なるべく低温（好ましくは室温から１２０℃までの温度範囲）で成膜するのが望ましい。従って、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティング法又は溶液塗布法（スピンコーティング法）が望ましい成膜方法と言える。
【０１０４】
このように、第２パッシベーション膜４５を設けるだけでも十分にＥＬ素子の劣化を抑制することはできるが、さらに好ましくはＥＬ素子を第２パッシベーション膜４５及び第３パッシベーション膜５０というようにＥＬ素子を挟んで形成された二層の絶縁膜によって囲み、ＥＬ層への水分、酸素の侵入を防ぎ、ＥＬ層からのアルカリ金属の拡散を防ぎ、ＥＬ層への熱の蓄積を防ぐ。その結果、ＥＬ層の劣化がさらに抑制されて信頼性の高いＥＬ表示装置が得られる。
【０１０５】
また、本発明のＥＬ表示装置は図１のような構造の画素からなる画素部を有し、画素内において機能に応じて構造の異なるＴＦＴが配置されている。これによりオフ電流値の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴとが同じ画素内に形成でき、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な（動作性能の高い）ＥＬ表示装置が得られる。
【０１０６】
なお、図１の画素構造においてスイッチング用ＴＦＴとしてマルチゲート構造のＴＦＴを用いているが、ＬＤＤ領域の配置等の構成に関しては図１の構成に限定する必要はない。
【０１０７】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととする。
【０１０８】
〔実施例１〕
本発明の実施例について図３〜図５を用いて説明する。ここでは、画素部とその周辺に設けられる駆動回路部のＴＦＴを同時に作製する方法について説明する。但し、説明を簡単にするために、駆動回路に関しては基本回路であるＣＭＯＳ回路を図示することとする。
【０１０９】
まず、図３（Ａ）に示すように、ガラス基板３００上に下地膜３０１を３００ｎｍの厚さに形成する。本実施例では下地膜３０１として窒化酸化珪素膜を積層して用いる。この時、ガラス基板３００に接する方の窒素濃度を１０〜２５ｗｔ％としておくと良い。
【０１１０】
また、下地膜３０１の一部として、図１に示した第１パッシベーション膜４１と同様の材料からなる絶縁膜を設けることは有効である。電流制御用ＴＦＴは大電流を流すことになるので発熱しやすく、なるべく近いところに放熱効果のある絶縁膜を設けておくことは有効である。
【０１１１】
次に下地膜３０１の上に５０ｎｍの厚さの非晶質珪素膜（図示せず））を公知の成膜法で形成する。なお、非晶質珪素膜に限定する必要はなく、非晶質構造を含む半導体膜（微結晶半導体膜を含む）であれば良い。さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜でも良い。また、膜厚は２０〜１００ｎｍの厚さであれば良い。
【０１１２】
そして、公知の技術により非晶質珪素膜を結晶化し、結晶質珪素膜（多結晶シリコン膜若しくはポリシリコン膜ともいう）３０２を形成する。公知の結晶化方法としては、電熱炉を使用した熱結晶化方法、レーザー光を用いたレーザーアニール結晶化法、赤外光を用いたランプアニール結晶化法がある。本実施例では、ＸｅＣｌガスを用いたエキシマレーザー光を用いて結晶化する。
【０１１３】
なお、本実施例では線状に加工したパルス発振型のエキシマレーザー光を用いるが、矩形であっても良いし、連続発振型のアルゴンレーザー光や連続発振型のエキシマレーザー光を用いることもできる。
【０１１４】
本実施例では結晶質珪素膜をＴＦＴの活性層として用いるが、非晶質珪素膜を用いることも可能である。しかし、電流制御用ＴＦＴは大電流を流す必要性があるため、電流を流しやすい結晶質珪素膜を用いた方が有利である。
【０１１５】
なお、オフ電流を低減する必要のあるスイッチング用ＴＦＴの活性層を非晶質珪素膜で形成し、電流制御用ＴＦＴの活性層を結晶質珪素膜で形成することは有効である。非晶質珪素膜はキャリア移動度が低いため電流を流しにくくオフ電流が流れにくい。即ち、電流を流しにくい非晶質珪素膜と電流を流しやすい結晶質珪素膜の両者の利点を生かすことができる。
【０１１６】
次に、図３（Ｂ）に示すように、結晶質珪素膜３０２上に酸化珪素膜でなる保護膜３０３を１３０ｎｍの厚さに形成する。この厚さは１００〜２００ｎｍ（好ましくは１３０〜１７０ｎｍ）の範囲で選べば良い。また、珪素を含む絶縁膜であれば他の膜でも良い。この保護膜３０３は不純物を添加する際に結晶質珪素膜が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙な濃度制御を可能にするために設ける。
【０１１７】
そして、その上にレジストマスク３０４ａ、３０４ｂを形成し、保護膜３０３を介してｎ型を付与する不純物元素（以下、ｎ型不純物元素という）を添加する。なお、ｎ型不純物元素としては、代表的には１５族に属する元素、典型的にはリン又は砒素を用いることができる。なお、本実施例ではフォスフィン（ＰＨ３）を質量分離しないでプラズマ励起したプラズマドーピング法を用い、リンを１×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度で添加する。勿論、質量分離を行うイオンインプランテーション法を用いても良い。
【０１１８】
この工程により形成されるｎ型不純物領域３０５、３０６には、ｎ型不純物元素が２×１０１６〜５×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（代表的には５×１０１７〜５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）の濃度で含まれるようにドーズ量を調節する。
【０１１９】
次に、図３（Ｃ）に示すように、保護膜３０３を除去し、添加した１５族に属する元素の活性化を行う。活性化手段は公知の技術を用いれば良いが、本実施例ではエキシマレーザー光の照射により活性化する。勿論、パルス発振型でも連続発振型でも良いし、エキシマレーザー光に限定する必要はない。但し、添加された不純物元素の活性化が目的であるので、結晶質珪素膜が溶融しない程度のエネルギーで照射することが好ましい。なお、保護膜３０３をつけたままレーザー光を照射しても良い。
【０１２０】
なお、このレーザー光による不純物元素の活性化に際して、熱処理による活性化を併用しても構わない。熱処理による活性化を行う場合は、基板の耐熱性を考慮して４５０〜５５０℃程度の熱処理を行えば良い。
【０１２１】
この工程によりｎ型不純物領域３０５、３０６の端部、即ち、ｎ型不純物領域３０５、３０６の周囲に存在するｎ型不純物元素を添加していない領域との境界部（接合部）が明確になる。このことは、後にＴＦＴが完成した時点において、ＬＤＤ領域とチャネル形成領域とが非常に良好な接合部を形成しうることを意味する。
【０１２２】
次に、図３（Ｄ）に示すように、結晶質珪素膜の不要な部分を除去して、島状の半導体膜（以下、活性層という）３０７〜３１０を形成する。
【０１２３】
次に、図３（Ｅ）に示すように、活性層３０７〜３１０を覆ってゲート絶縁膜３１１を形成する。ゲート絶縁膜３１１としては、１０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎｍの厚さの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。これは単層構造でも積層構造でも良い。本実施例では１１０ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。
【０１２４】
次に、２００〜４００ｎｍ厚の導電膜を形成し、パターニングしてゲート電極３１２〜３１６を形成する。なお、本実施例ではゲート電極と、ゲート電極に電気的に接続された引き回しのための配線（以下、ゲート配線という）とを別の材料で形成する。具体的にはゲート電極よりも低抵抗な材料をゲート配線として用いる。これは、ゲート電極としては微細加工が可能な材料を用い、ゲート配線には微細加工はできなくとも配線抵抗が小さい材料を用いるためである。勿論、ゲート電極とゲート配線とを同一材料で形成してしまっても構わない。
【０１２５】
また、ゲート電極は単層の導電膜で形成しても良いが、必要に応じて二層、三層といった積層膜とすることが好ましい。ゲート電極の材料としては公知のあらゆる導電膜を用いることができる。ただし、上述のように微細加工が可能、具体的には２μｍ以下の線幅にパターニング可能な材料が好ましい。
【０１２６】
代表的には、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）もしくはクロム（Ｃｒ）から選ばれた元素でなる膜、または前記元素の窒化物膜（代表的には窒化タンタル膜、窒化タングステン膜、窒化チタン膜）、または前記元素を組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−Ｔａ合金）、または前記元素のシリサイド膜（代表的にはタングステンシリサイド膜、チタンシリサイド膜）または導電性を持たせたシリコン膜を用いることができる。勿論、単層で用いても積層して用いても良い。
【０１２７】
本実施例では、５０ｎｍ厚の窒化タンタル（ＴａＮ）膜と、３５０ｎｍ厚のＴａ膜とでなる積層膜を用いる。これはスパッタ法で形成すれば良い。また、スパッタガスとしてＸｅ、Ｎｅ等の不活性ガスを添加すると応力による膜はがれを防止することができる。
【０１２８】
またこの時、ゲート電極３１３、３１６はそれぞれｎ型不純物領域３０５、３０６の一部とゲート絶縁膜３１１を介して重なるように形成する。この重なった部分が後にゲート電極と重なったＬＤＤ領域となる。
【０１２９】
次に、図４（Ａ）に示すように、ゲート電極３１２〜３１６をマスクとして自己整合的にｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加する。こうして形成される不純物領域３１７〜３２３にはｎ型不純物領域３０５、３０６の１／２〜１／１０（代表的には１／３〜１／４）の濃度でリンが添加されるように調節する。具体的には、１×１０１６〜５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（典型的には３×１０１７〜３×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）の濃度が好ましい。
【０１３０】
次に、図４（Ｂ）に示すように、ゲート電極等を覆う形でレジストマスク３２４ａ〜３２４ｄを形成し、ｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加して高濃度にリンを含む不純物領域３２５〜３３１を形成する。ここでもフォスフィン（ＰＨ３）を用いたイオンドープ法で行い、この領域のリンの濃度は１×１０２０〜１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（代表的には２×１０２０〜５×１０２０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）となるように調節する。
【０１３１】
この工程によってｎチャネル型ＴＦＴのソース領域若しくはドレイン領域が形成されるが、スイッチング用ＴＦＴでは、図４（Ａ）の工程で形成したｎ型不純物領域３２０〜３２２の一部を残す。この残された領域が、図１におけるスイッチング用ＴＦＴのＬＤＤ領域１５ａ〜１５ｄに対応する。
【０１３２】
次に、図４（Ｃ）に示すように、レジストマスク３２４ａ〜３２４ｄを除去し、新たにレジストマスク３３２を形成する。そして、ｐ型不純物元素（本実施例ではボロン）を添加し、高濃度にボロンを含む不純物領域３３３、３３４を形成する。ここではジボラン（Ｂ２Ｈ６）を用いたイオンドープ法により３×１０２０〜３×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３（代表的には５×１０２０〜１×１０２１ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）濃度となるようにボロンを添加する。
【０１３３】
なお、不純物領域３３３、３３４には既に１×１０１６〜５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３の濃度でリンが添加されているが、ここで添加されるボロンはその少なくとも３倍以上の濃度で添加される。そのため、予め形成されていたｎ型の不純物領域は完全にＰ型に反転し、Ｐ型の不純物領域として機能する。
【０１３４】
次に、レジストマスク３３２を除去した後、それぞれの濃度で添加されたｎ型またはｐ型不純物元素を活性化する。活性化手段としては、ファーネスアニール法、レーザーアニール法、またはランプアニール法で行うことができる。本実施例では電熱炉において窒素雰囲気中、５５０℃、４時間の熱処理を行う。
【０１３５】
このとき雰囲気中の酸素を極力排除することが重要である。なぜならば酸素が少しでも存在していると露呈したゲート電極の表面が酸化され、抵抗の増加を招くと共に後にオーミックコンタクトを取りにくくなるからである。従って、上記活性化工程における処理雰囲気中の酸素濃度は１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
【０１３６】
次に、活性化工程が終了したら３００ｎｍ厚のゲート配線３３５を形成する。ゲート配線３３５の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）を主成分（組成として５０〜１００％を占める。）とする金属膜を用いれば良い。配置としては図２のゲート配線２１１のように、スイッチング用ＴＦＴのゲート電極３１４、３１５（図２のゲート電極１９ａ、１９ｂに相当する）を電気的に接続するように形成する。（図４（Ｄ））
【０１３７】
このような構造とすることでゲート配線の配線抵抗を非常に小さくすることができるため、面積の大きい画像表示領域（画素部）を形成することができる。即ち、画面の大きさが対角１０インチ以上（さらには３０インチ以上）のＥＬ表示装置を実現する上で、本実施例の画素構造は極めて有効である。
【０１３８】
次に、図５（Ａ）に示すように、第１層間絶縁膜３３６を形成する。第１層間絶縁膜３３６としては、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、その中で組み合わせた積層膜を用いれば良い。また、膜厚は４００ｎｍ〜１．５μｍとすれば良い。本実施例では、２００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜の上に８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を積層した構造とする。
【０１３９】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い水素化処理を行う。この工程は熱的に励起された水素により半導体膜の不対結合手を水素終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
【０１４０】
なお、水素化処理は第１層間絶縁膜３３６を形成する間に入れても良い。即ち、２００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を形成した後で上記のように水素化処理を行い、その後で残り８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成しても構わない。
【０１４１】
次に、第１層間絶縁膜３３６に対してコンタクトホールを形成し、ソース配線３３７〜３４０と、ドレイン配線３４１〜３４３を形成する。なお、本実施例ではこの電極を、チタン膜を１００ｎｍ、チタンを含むアルミニウム膜を３００ｎｍ、チタン膜１５０ｎｍをスパッタ法で連続形成した３層構造の積層膜とする。勿論他の導電膜でも良く、銀、パラジウム及び銅を含む合金膜を用いても良い。
【０１４２】
次に、５０〜５００ｎｍ（代表的には２００〜３００ｎｍ）の厚さで第１パッシベーション膜３４４を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜３４４として３００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。これは窒化珪素膜で代用しても良い。勿論、図１の第１パッシベーション膜４１と同様の材料を用いることが可能である。
【０１４３】
なお、窒化酸化珪素膜の形成に先立ってＨ２、ＮＨ３等水素を含むガスを用いてプラズマ処理を行うことは有効である。この前処理により励起された水素が第１層間絶縁膜３３６に供給され、熱処理を行うことで、第１パッシベーション膜３４４の膜質が改善される。それと同時に、第１層間絶縁膜３３６に添加された水素が下層側に拡散するため、効果的に活性層を水素化することができる。
【０１４４】
次に、有機樹脂からなる第２層間絶縁膜３４７を形成する。有機樹脂としてはポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を使用することができる。特に、第２層間絶縁膜３４７は平坦化の意味合いが強いので、平坦性に優れたアクリルが好ましい。本実施例ではＴＦＴによって形成される段差を十分に平坦化しうる膜厚でアクリル膜を形成する。好ましくは１〜５μｍ（さらに好ましくは２〜４μｍ）とすれば良い。
【０１４５】
次に、第２層間絶縁膜３４７上に１００ｎｍ厚の第２パッシベーション膜３４８を形成する。本実施例ではＳｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ及びＬａを含む絶縁膜を用いるため、その上に設けられるＥＬ層からのアルカリ金属の拡散を防止することができる。また、同時にＥＬ層に水分を侵入させず、且つ、ＥＬ層で発生した熱を分散させて、熱によるＥＬ層の劣化や平坦化膜（第２層間絶縁膜）の劣化を抑制することができる。
【０１４６】
そして、第２パッシベーション膜３４８、第２層間絶縁膜３４７及び第１パッシベーション膜３４４にドレイン配線３４３に達するコンタクトホールを形成し、画素電極３４９を形成する。本実施例では酸化インジウムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯ）膜を１１０ｎｍの厚さに形成し、パターニングを行って画素電極とする。この画素電極３４９がＥＬ素子の陽極となる。なお、他の材料として、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物膜や酸化ガリウムを含む酸化亜鉛膜を用いることも可能である。
【０１４７】
なお、本実施例では画素電極３４９がドレイン配線３４３を介して電流制御用ＴＦＴのドレイン領域３３１へと電気的に接続された構造となっている。この構造には次のような利点がある。
【０１４８】
画素電極３４９はＥＬ層（発光層）や電荷輸送層などの有機材料に直接接することになるため、ＥＬ層等に含まれた可動イオンが画素電極中を拡散する可能性がある。即ち、本実施例の構造は画素電極３４９を直接活性層の一部であるドレイン領域３３１へ接続せず、ドレイン配線３４３を中継することによって活性層中への可動イオンの侵入を防ぐことができる。
【０１４９】
次に、図５（Ｃ）に示すように、ＥＬ層３５０をインクジェット方式により形成し、さらに大気解放しないで陰極（ＭｇＡｇ電極）３５１、保護電極３５２を形成する。このときＥＬ層３５０及び陰極３５１を形成するに先立って画素電極３４９に対して熱処理を施し、水分を完全に除去しておくことが望ましい。なお、本実施例ではＥＬ素子の陰極としてＭｇＡｇ電極を用いるが、公知の他の材料であっても良い。
【０１５０】
なお、ＥＬ層３５０としては
【発明の実施の形態】の欄で説明した材料を用いることができる。本実施例では図２１に示すように、正孔注入層（Ｈｏｌｅ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）、正孔輸送層（Ｈｏｌｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）、発光層（Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）及び電子輸送層（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）でなる４層構造をＥＬ層とするが、電子輸送層を設けない場合もあるし、電子注入層を設ける場合もある。また、正孔注入層を省略する場合もある。このように組み合わせは既に様々な例が報告されており、そのいずれの構成を用いても構わない。
【０１５１】
正孔注入層又は正孔輸送層としてはアミン系のＴＰＤ（トリフェニルアミン誘導体）を用いればよく、他にもヒドラゾン系（代表的にはＤＥＨ）、スチルベン系（代表的にはＳＴＢ）、スターバスト系（代表的にはｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等を用いることができる。特にガラス転移温度が高く結晶化しにくいスターバスト系材料が好ましい。また、ポリアニリン（ＰＡｎｉ）、ポリチオフェン（ＰＥＤＯＴ）もしくは銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を用いても良い。
【０１５２】
また、本実施例で用いる発光層としては、赤色に発光する発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン若しくはポリアルキルフェニレンを用いれば良い。膜厚は３０〜１５０ｎｍ（好ましくは４０〜１００ｎｍ）とすれば良い。また、本実施例では溶媒としてトルエンを用いる。
【０１５３】
また、保護電極３５２でもＥＬ層３５０を水分や酸素から保護することは可能であるが、さらに好ましくは第３パッシベーション膜３５３を設けると良い。本実施例では第３パッシベーション膜３５３として３００ｎｍ厚の窒化珪素膜を設ける。この第３パッシベーション膜も保護電極３５２の後に大気解放しないで連続的に形成しても構わない。勿論、第３パッシベーション膜３５３としては、図１の第３パッシベーション膜５０と同一の材料を用いることができる。
【０１５４】
また、保護電極３５２はＭｇＡｇ電極３５１の劣化を防ぐために設けられ、アルミニウムを主成分とする金属膜が代表的である。勿論、他の材料でも良い。また、ＥＬ層３５０、ＭｇＡｇ電極３５１は非常に水分に弱いので、保護電極３５２までを大気解放しないで連続的に形成し、外気からＥＬ層を保護することが望ましい。
【０１５５】
なお、ＥＬ層３５０の膜厚は１０〜４００ｎｍ（典型的には６０〜１６０ｎｍ）、ＭｇＡｇ電極３５１の厚さは１８０〜３００ｎｍ（典型的には２００〜２５０ｎｍ）とすれば良い。また、ＥＬ層３５０を積層構造とする場合、各層の膜厚は１０〜１００ｎｍの範囲とすれば良い。
【０１５６】
こうして図５（Ｃ）に示すような構造のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が完成する。ところで、本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、画素部だけでなく駆動回路部にも最適な構造のＴＦＴを配置することにより、非常に高い信頼性を示し、動作特性も向上しうる。
【０１５７】
まず、極力動作速度を落とさないようにホットキャリア注入を低減させる構造を有するＴＦＴを、駆動回路を形成するＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ２０５として用いる。なお、ここでいう駆動回路としては、シフトレジスタ、バッファ、レベルシフタ、サンプリング回路（トランスファゲート）などが含まれる。デジタル駆動を行う場合には、Ｄ／Ａコンバータなどの信号変換回路も含まれうる。
【０１５８】
本実施例の場合、図５（Ｃ）に示すように、ｎチャネル型２０５の活性層は、ソース領域３５５、ドレイン領域３５６、ＬＤＤ領域３５７及びチャネル形成領域３５８を含み、ＬＤＤ領域３５７はゲート絶縁膜３１１を挟んでゲート電極３１３と重なっている。
【０１５９】
ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域を形成しているのは、動作速度を落とさないための配慮である。また、このｎチャネル型ＴＦＴ２０５はオフ電流値をあまり気にする必要はなく、それよりも動作速度を重視した方が良い。従って、ＬＤＤ領域３５７は完全にゲート電極に重ねてしまい、極力抵抗成分を少なくすることが望ましい。即ち、いわゆるオフセットはなくした方がよい。
【０１６０】
また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ２０６は、ホットキャリア注入による劣化が殆ど気にならないので、特にＬＤＤ領域を設けなくても良い。勿論、ｎチャネル型ＴＦＴ２０５と同様にＬＤＤ領域を設け、ホットキャリア対策を講じることも可能である。
【０１６１】
なお、駆動回路の中でもサンプリング回路は他の回路と比べて少し特殊であり、チャネル形成領域を双方向に大電流が流れる。即ち、ソース領域とドレイン領域の役割が入れ替わるのである。さらに、オフ電流値を極力低く抑える必要があり、そういった意味でスイッチング用ＴＦＴと電流制御用ＴＦＴの中間程度の機能を有するＴＦＴを配置することが望ましい。
【０１６２】
従って、サンプリング回路を形成するｎチャネル型ＴＦＴは、図９に示すような構造のＴＦＴを配置することが望ましい。図９に示すように、ＬＤＤ領域９０１ａ、９０１ｂの一部がゲート絶縁膜９０２を挟んでゲート電極９０３と重なる。この効果は電流制御用ＴＦＴ２０２の説明で述べた通りであり、サンプリング回路の場合はチャネル形成領域９０４を挟む形でＬＤＤ領域９０１ａ、９０１ｂを設ける点が異なる。
【０１６３】
また、図１に示したような構造の画素を形成して画素部を形成している。画素内に形成されるスイッチング用ＴＦＴ及び電流制御用ＴＦＴの構造については、図１で既に説明したのでここでの説明は省略する。
【０１６４】
なお、実際には図５（Ｃ）まで完成したら、さらに外気に曝されないように気密性の高い保護フィルム（ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）やセラミックス製シーリングカンなどのハウジング材でパッケージング（封入）することが好ましい。その際、ハウジング材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部に吸湿剤（例えば酸化バリウム）や酸化防止剤を配置したりすることでＥＬ層の信頼性（寿命）が向上する。
【０１６５】
また、パッケージング等の処理により気密性を高めたら、基板上に形成された素子又は回路から引き回された端子と外部信号端子とを接続するためのコネクター（フレキシブルプリントサーキット：ＦＰＣ）を取り付けて製品として完成する。このような出荷できる状態にまでしたＥＬ表示装置を本明細書中ではＥＬモジュールという。
【０１６６】
ここで本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構成を図６の斜視図を用いて説明する。本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、ガラス基板６０１上に形成された、画素部６０２と、ゲート側駆動回路６０３と、ソース側駆動回路６０４で構成される。画素部のスイッチング用ＴＦＴ６０５はｎチャネル型ＴＦＴであり、ゲート側駆動回路６０３に接続されたゲート配線６０６、ソース側駆動回路６０４に接続されたソース配線６０７の交点に配置されている。また、スイッチング用ＴＦＴ６０５のドレインは電流制御用ＴＦＴ６０８のゲートに接続されている。
【０１６７】
さらに、電流制御用ＴＦＴ６０８のソースは電流供給線６０９に接続され、電流制御用ＴＦＴ６０８のドレインにはＥＬ素子６１０が電気的に接続されている。このとき、電流制御用ＴＦＴ６０８がｎチャネル型ＴＦＴであればそのドレインにはＥＬ素子６１０の陰極が接続されることが好ましい。また、電流制御用ＴＦＴ６０８がｐチャネル型ＴＦＴであればそのドレインにはＥＬ素子６１０の陽極が接続されることが好ましい。
【０１６８】
そして、外部入力端子となるＦＰＣ６１１には駆動回路まで信号を伝達するための入力配線（接続配線）６１２、６１３、及び電流供給線６０９に接続された入力配線６１４が設けられている。
【０１６９】
また、図６に示したＥＬ表示装置の回路構成の一例を図７に示す。本実施例のＥＬ表示装置は、ソース側駆動回路７０１、ゲート側駆動回路（Ａ）７０７、ゲート側駆動回路（Ｂ）７１１、画素部７０６を有している。なお、本明細書中において、駆動回路とはソース側処理回路およびゲート側駆動回路を含めた総称である。
【０１７０】
ソース側駆動回路７０１は、シフトレジスタ７０２、レベルシフタ７０３、バッファ７０４、サンプリング回路（トランスファゲート）７０５を備えている。また、ゲート側駆動回路（Ａ）７０７は、シフトレジスタ７０８、レベルシフタ７０９、バッファ７１０を備えている。ゲート側駆動回路（Ｂ）７１１も同様な構成である。
【０１７１】
ここでシフトレジスタ７０２、７０８は駆動電圧が５〜１６Ｖ（代表的には１０Ｖ）であり、回路を形成するＣＭＯＳ回路に使われるｎチャネル型ＴＦＴは図５（Ｃ）の２０５で示される構造が適している。
【０１７２】
また、レベルシフタ７０３、７０９、バッファ７０４、７１０は、駆動電圧は１４〜１６Ｖと高くなるが、シフトレジスタと同様に、図５（Ｃ）のｎチャネル型ＴＦＴ２０５を含むＣＭＯＳ回路が適している。なお、ゲート配線をダブルゲート構造、トリプルゲート構造といったマルチゲート構造とすることは、各回路の信頼性を向上させる上で有効である。
【０１７３】
また、サンプリング回路７０５は駆動電圧が１４〜１６Ｖであるが、ソース領域とドレイン領域が反転する上、オフ電流値を低減する必要があるので、図９のｎチャネル型ＴＦＴ２０８を含むＣＭＯＳ回路が適している。
【０１７４】
また、画素部７０６は駆動電圧が１４〜１６Ｖであり、図１に示した構造の画素を配置する。
【０１７５】
なお、上記構成は、図３〜５に示した作製工程に従ってＴＦＴを作製することによって容易に実現することができる。また、本実施例では画素部と駆動回路の構成のみ示しているが、本実施例の作製工程に従えば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ回路、オペアンプ回路、γ補正回路など駆動回路以外の論理回路を同一基板上に形成することが可能であり、さらにはメモリ部やマイクロプロセッサ等を形成しうると考えている。
【０１７６】
さらに、ハウジング材をも含めた本実施例のＥＬモジュールについて図１７（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。なお、必要に応じて図６、図７で用いた符号を引用することにする。
【０１７７】
基板（ＴＦＴの下の下地膜を含む）１７００上には画素部１７０１、ソース側駆動回路１７０２、ゲート側駆動回路１７０３が形成されている。それぞれの駆動回路からの各種配線は、入力配線６１２〜６１４を経てＦＰＣ６１１に至り外部機器へと接続される。
【０１７８】
このとき少なくとも画素部、好ましくは駆動回路及び画素部を囲むようにしてハウジング材１７０４を設ける。なお、ハウジング材１７０４はＥＬ素子の外寸よりも内寸が大きい凹部を有する形状又はシート形状であり、接着剤１７０５によって、基板１７００と共同して密閉空間を形成するようにして基板１７００に固着される。このとき、ＥＬ素子は完全に前記密閉空間に封入された状態となり、外気から完全に遮断される。なお、ハウジング材１７０４は複数設けても構わない。
【０１７９】
また、ハウジング材１７０４の材質はガラス、ポリマー等の絶縁性物質が好ましい。例えば、非晶質ガラス（硼硅酸塩ガラス、石英等）、結晶化ガラス、セラミックスガラス、有機系樹脂（アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂等）、シリコーン系樹脂が挙げられる。また、セラミックスを用いても良い。また、接着剤１７０５が絶縁性物質であるならステンレス合金等の金属材料を用いることも可能である。
【０１８０】
また、接着剤１７０５の材質は、エポキシ系樹脂、アクリレート系樹脂等の接着剤を用いることが可能である。さらに、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を接着剤として用いることもできる。但し、可能な限り酸素、水分を透過しない材質であることが必要である。
【０１８１】
さらに、ハウジング材と基板１７００との間の空隙１７０６は不活性ガス（アルゴン、ヘリウム、窒素等）を充填しておくことが望ましい。また、ガスに限らず不活性液体（パーフルオロアルカンに代表されるの液状フッ素化炭素等）を用いることも可能である。不活性液体に関しては特開平８−７８１５９号で用いられているような材料で良い。また、樹脂を充填しても良い。
【０１８２】
また、空隙１７０６に乾燥剤を設けておくことも有効である。乾燥剤としては特開平９−１４８０６６号公報に記載されているような材料を用いることができる。典型的には酸化バリウムを用いれば良い。また、乾燥剤だけでなく酸化防止剤を設けることも有効である。
【０１８３】
また、図１７（Ｂ）に示すように、画素部には個々に孤立したＥＬ素子を有する複数の画素が設けられ、それらは全て保護電極１７０７を共通電極として有している。本実施例では、ＥＬ層、陰極（ＭｇＡｇ電極）及び保護電極を大気解０放しないで連続形成することが好ましいとしたが、ＥＬ層と陰極とを同じマスク材を用いて形成し、保護電極だけ別のマスク材で形成すれば図１７（Ｂ）の構造を実現することができる。
【０１８４】
このとき、ＥＬ層と陰極は画素部のみ設ければよく、駆動回路の上に設ける必要はない。勿論、駆動回路上に設けられていても問題とはならないが、ＥＬ層にアルカリ金属が含まれていることを考慮すると設けない方が好ましい。
【０１８５】
なお、保護電極１７０７は１７０８で示される領域において、入力配線１７０９に接続される。入力配線１７０９は保護電極１７０７に所定の電圧を与えるための配線であり、導電性ペースト材料（異方導電性膜）１７１０を介してＦＰＣ６１１に接続される。
【０１８６】
ここで領域１７０８におけるコンタクト構造を実現するための作製工程について図１８を用いて説明する。
【０１８７】
まず、本実施例の工程に従って図５（Ａ）の状態を得る。このとき、基板端部（図１７（Ｂ）において１７０８で示される領域）において第１層間絶縁膜３３６及びゲート絶縁膜３１１を除去し、その上に入力配線１７０９を形成する。勿論、図５（Ａ）のソース配線及びドレイン配線と同時に形成される。（図１８（Ａ））
【０１８８】
次に、図５（Ｂ）において第２パッシベーション膜３４８、第２層間絶縁膜３４７及び第１パッシベーション膜３４４をエッチングする際に、１８０１で示される領域を除去し、且つ開孔部１８０２を形成する。（図１８（Ｂ））
【０１８９】
この状態で画素部ではＥＬ素子の形成工程（画素電極、ＥＬ層及び陰極の形成工程）が行われる。この際、図１８に示される領域ではマスク材を用いてＥＬ素子が形成されないようにする。そして、陰極３５１を形成した後、別のマスク材を用いて保護電極３５２を形成する。これにより保護電極３５２と入力配線１７０９とが電気的に接続される。さらに、第３パッシベーション膜３５３を設けて図１８（Ｃ）の状態を得る。
【０１９０】
以上の工程により図１７（Ｂ）の１７０８で示される領域のコンタクト構造が実現される。そして、入力配線１７０９はハウジング材１７０４と基板１７００との間の隙間（但し接着剤１７０５で充填されている。即ち、接着剤１７０５は入力配線の段差を十分に平坦化しうる厚さが必要である。）を通ってＦＰＣ６１１に接続される。なお、ここでは入力配線１７０９について説明したが、他の出力配線６１２〜６１４も同様にしてハウジング材１７０４の下を通ってＦＰＣ６１１に接続される。
【０１９１】
〔実施例２〕
本実施例では、画素の構成を図２（Ｂ）に示した構成と異なるものとした例を図１０に示す。
【０１９２】
本実施例では、図２（Ｂ）に示した二つの画素を、電流供給線について対称となるように配置する。即ち、図１０に示すように、電流供給線２１３を隣接する二つの画素間で共通化することで、必要とする配線の本数を低減することができる。なお、画素内に配置されるＴＦＴ構造等はそのままで良い。
【０１９３】
このような構成とすれば、より高精細な画素部を作製することが可能となり、画像の品質が向上する。
【０１９４】
なお、本実施例の構成は実施例１の作製工程に従って容易に実現可能であり、ＴＦＴ構造等に関しては実施例１や図１の説明を参照すれば良い。
【０１９５】
〔実施例３〕
本実施例では、図１と異なる構造の画素部を形成する場合について図１１を用いて説明する。なお、第２層間絶縁膜４４を形成する工程までは実施例１に従えば良い。また、第２層間絶縁膜４４で覆われたスイッチング用ＴＦＴ２０１、電流制御用ＴＦＴ２０２は図１と同じ構造であるので、ここでの説明は省略する。
【０１９６】
本実施例の場合、第２パッシベーション膜４５、第２層間絶縁膜４４及び第１パッシベーション膜４１に対してコンタクトホールを形成したら、画素電極５１、バンク１０３ａ、１０３ｂを形成した後、陰極５２及びＥＬ層５３を形成する。本実施例では陰極５２を真空蒸着法で形成した後、大気解放しないで乾燥された不活性雰囲気を維持したままインクジェット方式によりＥＬ層５３を形成する。この際、バンク１０３ａ、１０３ｂにより選択的に赤色発光のＥＬ層、緑色発光のＥＬ層、青色発光のＥＬ層が別々の画素に形成される。なお、図１１には一つの画素しか図示していないが、同一構造の画素が赤、緑又は青のそれぞれの色に対応して形成され、これによりカラー表示を行うことができる。これら各色のＥＬ層は公知の材料を採用すれば良い。
【０１９７】
本実施例では画素電極５１として、１５０ｎｍ厚のアルミニウム合金膜（１ｗｔ％のチタンを含有したアルミニウム膜）を設ける。なお、画素電極の材料としては金属材料であれば如何なる材料でも良いが、反射率の高い材料であることが好ましい。また、陰極５２として２３０ｎｍ厚のＭｇＡｇ電極を用い、ＥＬ層５３の膜厚は９０ｎｍ（下から電子輸送層２０ｎｍ、発光層４０ｎｍ、正孔輸送層３０ｎｍ）とする。
【０１９８】
次に、透明導電膜（本実施例ではＩＴＯ膜）からなる陽極５４を１１０ｎｍの厚さに形成する。こうしてＥＬ素子２０９が形成され、実施例１に示した材料でもって第３パッシベーション膜５５を形成すれば図１１に示すような構造の画素が完成する。
【０１９９】
本実施例の構造とした場合、各画素で生成された赤色、緑色又は青色の光はＴＦＴが形成された基板とは反対側に放射される。そのため、画素内のほぼ全域、即ちＴＦＴが形成された領域をも有効な発光領域として用いることができる。その結果、画素の有効発光面積が大幅に向上し、画像の明るさやコントラスト比（明暗の比）が向上する。
【０２００】
なお、本実施例の構成は、実施例１、２のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【０２０１】
〔実施例４〕
本実施例では、実施例１の図２とは異なる構造の画素を形成する場合について図１２（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。
【０２０２】
図１２（Ａ）において、１２０１はスイッチング用ＴＦＴであり、活性層５６、ゲート電極５７ａ、ゲート配線５７ｂ、ソース配線５８及びドレイン配線５９を構成として含む。また、１２０２は電流制御用ＴＦＴであり、活性層６０、ゲート電極６１、ソース配線６２及びドレイン配線６３を構成として含む。そして、電流制御用ＴＦＴ１２０２のソース配線６２は電流供給線６４に接続され、ドレイン配線６３はＥＬ素子６５に接続される。この画素の回路構成を表したのが図１２（Ｂ）である。
【０２０３】
図１２（Ａ）と図２（Ａ）との相違点は、スイッチング用ＴＦＴの構造である。本実施例では線幅が０．１〜５μｍと細いゲート電極５７ａを形成し、その部分を横切るようにして活性層５６を形成する。そして各画素のゲート電極５７ａを電気的に接続するようにゲート配線５７ｂが形成される。これにより面積をさほど専有することなくトリプルゲート構造を実現している。
【０２０４】
他の部分は図２（Ａ）と同様であるが、本実施例のような構造とするとスイッチング用ＴＦＴの専有する面積が小さくなるため有効発光面積が広くなる、即ち画像の明るさが向上する。また、オフ電流値を低減するための冗長性を高めたゲート構造を実現しうるため、さらなる画質の向上を図ることができる。
【０２０５】
なお、本実施例の構成は実施例２のように電流供給線６４を隣接する画素間で共通化しても良いし、実施例３のような構造としても良い。また、作製工程に関しては実施例１に従えば良い。
【０２０６】
〔実施例５〕
実施例１〜４ではトップゲート型ＴＦＴの場合について説明したが、本発明はボトムゲート型ＴＦＴを用いて実施しても構わない。本実施例では逆スタガ型ＴＦＴで本発明を実施した場合について図１３に示す。なお、ＴＦＴ構造以外は図１の構造と同様であるので必要に応じて図１と同じ符号を用いる。
【０２０７】
図１３において、基板１１、下地膜１２には実施例１と同様の材料を用いることができる。そして、下地膜１２上にはスイッチング用ＴＦＴ１３０１及び電流制御用ＴＦＴ１３０２が形成される。
【０２０８】
スイッチング用ＴＦＴ１３０１の構成は、ゲート電極７０ａ、７０ｂ、ゲート配線７１、ゲート絶縁膜７２、ソース領域７３、ドレイン領域７４、ＬＤＤ領域７５ａ〜７５ｄ、高濃度不純物領域７６、チャネル形成領域７７ａ、７７ｂ、チャネル保護膜７８ａ、７８ｂ、第１層間絶縁膜７９、ソース配線８０及びドレイン配線８１を含む。
【０２０９】
また、電流制御用ＴＦＴ１３０２の構成は、ゲート電極８２、ゲート絶縁膜７２、ソース領域８３、ドレイン領域８４、ＬＤＤ領域８５、チャネル形成領域８６、チャネル保護膜８７、第１層間絶縁膜７９、ソース配線８８及びドレイン配線８９を含む。この時、ゲート電極８２はスイッチング用ＴＦＴ１３０１のドレイン配線８４と電気的に接続される。
【０２１０】
なお、上記スイッチング用ＴＦＴ１３０１及び電流制御用ＴＦＴ１３０２は公知の逆スタガ型ＴＦＴの作製方法によって形成すれば良い。また、上記ＴＦＴを形成する各部位（配線、絶縁膜、活性層等）の材料は実施例１のトップゲート型ＴＦＴにおいて対応する各部位と同様の材料を用いることができる。但し、トップゲート型ＴＦＴの構成にはないチャネル保護膜７８ａ、７８ｂ、８７に関しては、珪素を含む絶縁膜で形成すれば良い。また、ソース領域、ドレイン領域又はＬＤＤ領域等の不純物領域の形成については、フォトリソグラフィ技術を用いて個別に不純物濃度を変えて形成すれば良い。
【０２１１】
ＴＦＴが完成したら、第１パッシベーション膜４１、第２層間絶縁膜（平坦化膜）４４、第２パッシベーション膜４５、画素電極（陽極）４６、バンク１０１ａ、１０１ｂ、ＥＬ層４７、ＭｇＡｇ電極（陰極）４８、アルミニウム電極（保護電極）４９、第３パッシベーション膜５０を順次形成してＥＬ素子１３０３を有する画素が完成する。これらの作製工程及び材料に関しては実施例１を参考にすれば良い。
【０２１２】
なお、本実施例の構成は、実施例２〜４のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【０２１３】
〔実施例６〕
実施例１の図５（Ｃ）又は図１の構造において、活性層と基板との間に設けられる下地膜として、第２パッシベーション膜４５と同様に放熱効果の高い材料を用いることは有効である。特に電流制御用ＴＦＴは多くの電流を流すことになるため発熱しやすく、自己発熱による劣化が問題となりうる。そのような場合に、本実施例のように下地膜が放熱効果を有することでＴＦＴの熱劣化を防ぐことができる。
【０２１４】
もちろん、基板から拡散する可動イオン等から防ぐ効果も重要であるので、第１パッシベーション膜４１と同様にＳｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｍを含む化合物と珪素を含む絶縁膜との積層構造を用いることも好ましい。
【０２１５】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜５のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【０２１６】
〔実施例７〕
実施例３に示した画素構造とした場合、ＥＬ層から発する光は基板とは反対側に放射されるため、基板と画素電極との間に存在する絶縁膜等の透過率を気にする必要がない。即ち、多少透過率の低い材料であっても用いることができる。
【０２１７】
従って、下地膜１２、第１パッシベーション膜４１又は第２パッシベーション膜４５としてダイヤモンド薄膜、ダイヤモンドライクカーボン膜又はアモルファスカーボン膜と呼ばれる炭素膜を用いる上で有利である。即ち、透過率の低下を気にする必要がないため、膜厚を１００〜５００ｎｍというように厚く設定することができ、放熱効果をより高めることが可能である。
【０２１８】
なお、第３パッシベーション膜５０に上記炭素膜を用いる場合に関しては、やはり透過率の低下は避けるべきであるので、膜厚は５〜１００ｎｍ程度にしておくことが好ましい。
【０２１９】
なお、本実施例においても下地膜１２、第１パッシベーション膜４１、第２パッシベーション膜４５又は第３パッシベーション膜５０のいずれに炭素膜を用いる場合においても、他の絶縁膜と積層して用いることは有効である。
【０２２０】
なお、本実施例は実施例３に示した画素構造とする場合において有効であり、その他の構成に関しては、実施例１〜６のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【０２２１】
〔実施例８〕
本発明ではＥＬ表示装置の画素においてスイッチング用ＴＦＴをマルチゲート構造とすることによりスイッチング用ＴＦＴのオフ電流値を低減し、保持容量の必要性を排除している。これは保持容量の専有する面積を発光領域として有効に活用するための工夫である。
【０２２２】
しかしながら、保持容量を完全になくせないまでも専有面積を小さくするだけで有効発光面積を広げるという効果は得られる。即ち、スイッチング用ＴＦＴをマルチゲート構造にすることによりオフ電流値を低減し、保持容量の専有面積を縮小化するだけでも十分である。
【０２２３】
従って、図１４に示すような画素構造とすることも可能である。なお、図１４では必要に応じて図１と同じ符号を引用している。
【０２２４】
図１４と図１との相違点は、スイッチング用ＴＦＴに接続された保持容量１４０１が存在する点である。保持容量１４０１はスイッチング用ＴＦＴ２０１のドレイン領域１４から延長された半導体領域（下部電極）１４０２とゲート絶縁膜１８と容量電極（上部電極）１４０３とで形成される。この容量電極１４０３はＴＦＴのゲート電極１９ａ、１９ｂ、３５と同時に形成される。
【０２２５】
この上面図を図１５（Ａ）に示す。図１５（Ａ）の上面図をＡ−Ａ’で切った断面図が図１４に相当する。図１５（Ａ）示すように、容量電極１４０３は電気的に接続された接続配線１４０４を介して電流制御用ＴＦＴのソース領域３１と電気的に接続される。なお、接続配線１４０４はソース配線２１、３６及びドレイン配線２２、３７と同時に形成される。また、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）に示す上面図の回路構成を表している。
【０２２６】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜７のいずれの構成とも自由に組み合わせることができる。即ち、画素内に保持容量が設けられるだけであって、ＴＦＴ構造やＥＬ層の材料等に限定を加えるものではない。
【０２２７】
〔実施例９〕
実施例１では、結晶質珪素膜３０２の形成手段としてレーザー結晶化を用いているが、本実施例では異なる結晶化手段を用いる場合について説明する。
【０２２８】
本実施例では、非晶質珪素膜を形成した後、特開平７−１３０６５２号公報に記載された技術を用いて結晶化を行う。同公報に記載された技術は、結晶化を促進（助長）する触媒として、ニッケル等の元素を用い、結晶性の高い結晶質珪素膜を得る技術である。
【０２２９】
また、結晶化工程が終了した後で、結晶化に用いた触媒を除去する工程を行っても良い。その場合、特開平１０−２７０３６３号若しくは特開平８−３３０６０２号に記載された技術により触媒をゲッタリングすれば良い。
【０２３０】
また、本出願人による特願平１１−０７６９６７の出願明細書に記載された技術を用いてＴＦＴを形成しても良い。
【０２３１】
以上のように、実施例１に示した作製工程は一実施例であって、図１又は実施例１の図５（Ｃ）の構造が実現できるのであれば、他の作製工程を用いても問題はない。
【０２３２】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜８のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【０２３３】
〔実施例１０〕
本発明のＥＬ表示装置を駆動するにあたって、画像信号としてアナログ信号を用いたアナログ駆動を行うこともできるし、デジタル信号を用いたデジタル駆動を行うこともできる。
【０２３４】
アナログ駆動を行う場合、スイッチング用ＴＦＴのソース配線にはアナログ信号が送られ、その階調情報を含んだアナログ信号が電流制御用ＴＦＴのゲート電圧となる。そして、電流制御用ＴＦＴでＥＬ素子に流れる電流を制御し、ＥＬ素子の発光強度を制御して階調表示を行う。この場合、電流制御用ＴＦＴは飽和領域で動作させることが望ましい。即ち、｜Ｖｄｓ｜＞｜Ｖｇｓ−Ｖｔｈ｜の条件内で動作させることが望ましい。なお、ここでＶｄｓはソース領域とドレイン領域との間の電圧、Ｖｇｓはソース領域とゲート電極との間の電圧、ＶｔｈはＴＦＴのしきい値電圧である。
【０２３５】
一方、デジタル駆動を行う場合、アナログ的な階調表示とは異なり、時分割駆動（時間階調駆動）もしくは面積階調駆動と呼ばれる階調表示を行う。即ち、発光時間の長さや発光面積比率を調節することで、視覚的に色階調が変化しているように見せる。この場合、電流制御用ＴＦＴは線形領域で動作させることが望ましい。即ち、｜Ｖｄｓ｜＜｜Ｖｇｓ−Ｖｔｈ｜の条件内で動作させることが望ましい。
【０２３６】
ＥＬ素子は液晶素子に比べて非常に応答速度が速いため、高速で駆動することが可能である。そのため、１フレームを複数のサブフレームに分割して階調表示を行う時分割駆動に適した素子であると言える。また、１フレーム期間が短いため電流制御用ＴＦＴのゲート電圧を保持しておく時間も短くて済み、保持容量を小さくする、もしくは省略する上で有利と言える。
【０２３７】
このように、本発明は素子構造に関する技術であるので、駆動方法は如何なるものであっても構わない。
【０２３８】
〔実施例１１〕
本実施例では、本発明に係るＥＬ表示装置の画素構造の例を図２３（Ａ）、（Ｂ）に示す。なお、本実施例において、４７０１はスイッチング用ＴＦＴ４７０２のソース配線、４７０３はスイッチング用ＴＦＴ４７０２のゲート配線、４７０４は電流制御用ＴＦＴ、４７０５は電流供給線、４７０６は電源制御用ＴＦＴ、４７０７は電源制御用ゲート配線、４７０８はＥＬ素子とする。電源制御用ＴＦＴ４７０６の動作については特願平１１−３４１２７２号を参照すると良い。
【０２３９】
また、本実施例では電源制御用ＴＦＴ４７０６を電流制御用ＴＦＴ４７０４とＥＬ素子４７０８との間に設けているが、電源制御用ＴＦＴ４７０６とＥＬ素子４７０８との間に電流制御用ＴＦＴ４７０４が設けられた構造としても良い。また、電源制御用ＴＦＴ４７０６は電流制御用ＴＦＴ４７０４と同一構造とするか、同一の活性層で直列させて形成するのが好ましい。
【０２４０】
また、図２３（Ａ）は、二つの画素間で電流供給線４７０５を共通とした場合の例である。即ち、二つの画素が電流供給線４７０５を中心に線対称となるように形成されている点に特徴がある。この場合、電流供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０２４１】
また、図２３（Ｂ）は、ゲート配線４７０３と平行に電流供給線４７１０を設け、ソース配線４７０１と平行に電源制御用ゲート配線４７１１を設けた場合の例である。なお、図２３（Ｂ）では電流供給線４７１０とゲート配線４７０３とが重ならないように設けた構造となっているが、両者が異なる層に形成される配線であれば、絶縁膜を挟んで重なるように設けることもできる。この場合、電流供給線４７１０とゲート配線４７０３とで専有面積を共有させることができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０２４２】
〔実施例１２〕
本実施例では、本発明に係るＥＬ表示装置の画素構造の例を図２４（Ａ）、（Ｂ）に示す。なお、本実施例において、４８０１はスイッチング用ＴＦＴ４８０２のソース配線、４８０３はスイッチング用ＴＦＴ４８０２のゲート配線、４８０４は電流制御用ＴＦＴ、４８０５は電流供給線、４８０６は消去用ＴＦＴ、４８０７は消去用ゲート配線、４８０８はＥＬ素子とする。消去用ＴＦＴ４８０６の動作については特願平１１−３３８７８６号を参照すると良い。
【０２４３】
消去用ＴＦＴ４８０６のドレインは電流制御用ＴＦＴ４８０４のゲートに接続され、電流制御用ＴＦＴ４８０４のゲート電圧を強制的に変化させることができるようになっている。なお、消去用ＴＦＴ４８０６はｎチャネル型ＴＦＴとしてもｐチャネル型ＴＦＴとしても良いが、オフ電流を小さくできるようにスイッチング用ＴＦＴ４８０２と同一構造とすることが好ましい。
【０２４４】
また、図２４（Ａ）は、二つの画素間で電流供給線４８０５を共通とした場合の例である。即ち、二つの画素が電流供給線４８０５を中心に線対称となるように形成されている点に特徴がある。この場合、電流供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０２４５】
また、図２４（Ｂ）は、ゲート配線４８０３と平行に電流供給線４８１０を設け、ソース配線４８０１と平行に消去用ゲート配線４８１１を設けた場合の例である。なお、図２４（Ｂ）では電流供給線４８１０とゲート配線４８０３とが重ならないように設けた構造となっているが、両者が異なる層に形成される配線であれば、絶縁膜を挟んで重なるように設けることもできる。この場合、電流供給線４８１０とゲート配線４８０３とで専有面積を共有させることができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【０２４６】
〔実施例１３〕
本発明のＥＬ表示装置は画素内にいくつのＴＦＴを設けた構造としても良い。実施例１１、１２ではＴＦＴを三つ設けた例を示しているが、四つ乃至六つのＴＦＴを設けても構わない。本発明はＥＬ表示装置の画素構造に限定されずに実施することが可能である。
【０２４７】
〔実施例１４〕
本実施例では、図１の電流制御用ＴＦＴ２０２としてｐチャネル型ＴＦＴを用いた場合の例について説明する。なお、その他の部分は図１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【０２４８】
本実施例の画素の断面構造を図２５に示す。本実施例で用いるｐチャネル型ＴＦＴの作製方法は実施例１を参考にすれば良い。ｐチャネル型ＴＦＴの活性層はソース領域２８０１、ドレイン領域２８０２およびチャネル形成領域２８０３を含み、ソース領域２８０１はソース配線３６に、ドレイン領域２８０２はドレイン配線３７に接続されている。
【０２４９】
このように、電流制御用ＴＦＴにＥＬ素子の陽極が接続される場合は、電流制御用ＴＦＴとしてｐチャネル型ＴＦＴを用いることが好ましい。
【０２５０】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜１３のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２５１】
〔実施例１５〕
本発明において、三重項励起子からの燐光を発光に利用できるＥＬ材料を用いることで、外部発光量子効率を飛躍的に向上させることができる。これにより、ＥＬ素子の低消費電力化、長寿命化、および軽量化が可能になる。
ここで、三重項励起子を利用し、外部発光量子効率を向上させた報告を示す。（Ｔ．Ｔｓｕｔｓｕｉ， Ｃ．Ａｄａｃｈｉ， Ｓ．Ｓａｉｔｏ， Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｚｅｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ， ｅｄ．Ｋ．Ｈｏｎｄａ， （Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉ．Ｐｕｂ．， Ｔｏｋｙｏ，１９９１） ｐ．４３７．）
上記論文に報告されたＥＬ材料（クマリン色素）の分子式を以下に示す。
【０２５２】
【化１１】
（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ， Ｄ．Ｆ．Ｏ’Ｂｒｉｅｎ， Ｙ．Ｙｏｕ， Ａ．Ｓｈｏｕｓｔｉｋｏｖ， Ｓ．Ｓｉｂｌｅｙ， Ｍ．Ｅ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ， Ｓ．Ｒ．Ｆｏｒｒｅｓｔ， Ｎａｔｕｒｅ ３９５ （１９９８） ｐ．１５１．）
上記論文に報告されたＥＬ材料（Ｐｔ錯体）の分子式を以下に示す。
【０２５４】
【化１２】
（Ｍ．Ａ．Ｂａｌｄｏ， Ｓ．Ｌａｍａｎｓｋｙ， Ｐ．Ｅ．Ｂｕｒｒｒｏｗｓ， Ｍ．Ｅ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ， Ｓ．Ｒ．Ｆｏｒｒｅｓｔ， Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，７５ （１９９９） ｐ．４．）
（Ｔ．Ｔｓｕｔｓｕｉ， Ｍ．−Ｊ．Ｙａｎｇ， Ｍ．Ｙａｈｉｒｏ， Ｋ．Ｎａｋａｍｕｒａ， Ｔ．Ｗａｔａｎａｂｅ， Ｔ．ｔｓｕｊｉ， Ｙ．Ｆｕｋｕｄａ， Ｔ．Ｗａｋｉｍｏｔｏ， Ｓ．Ｍａｙａｇｕｃｈｉ， Ｊｐｎ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．， ３８ （１２Ｂ） （１９９９） Ｌ１５０２．）
上記論文に報告されたＥＬ材料（Ｉｒ錯体）の分子式を以下に示す。
【０２５６】
【化１３】
以上のように三重項励起子からの燐光発光を利用できれば原理的には一重項励起子からの蛍光発光を用いる場合より３〜４倍の高い外部発光量子効率の実現が可能となる。なお、本実施例の構成は、実施例１〜実施例１３のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが可能である。
【０２５８】
〔実施例１６〕
実施例１ではＥＬ層として有機ＥＬ材料を用いることが好ましいとしたが、本発明は無機ＥＬ材料を用いても実施できる。但し、現在の無機ＥＬ材料は非常に駆動電圧が高いため、アナログ駆動を行う場合には、そのような駆動電圧に耐えうる耐圧特性を有するＴＦＴを用いなければならない。
【０２５９】
または、将来的にさらに駆動電圧の低い無機ＥＬ材料が開発されれば、本発明に適用することは可能である。
【０２６０】
また、本実施例の構成は、実施例１〜１４のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能である。
【０２６１】
〔実施例１７〕
本発明を実施して形成されたアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置（ＥＬモジュール）は、自発光型であるため液晶表示装置に比べて明るい場所での視認性に優れている。そのため直視型のＥＬディスプレイ（ＥＬモジュールを組み込んだ表示ディスプレイを指す）として用途は広い。
【０２６２】
なお、ＥＬディスプレイが液晶ディスプレイよりも有利な点の一つとして視野角の広さが挙げられる。従って、ＴＶ放送等を大画面で鑑賞するには対角３０インチ以上（典型的には４０インチ以上）の表示ディスプレイ（表示モニタ）として本発明のＥＬディスプレイを用いるとよい。
【０２６３】
また、ＥＬディスプレイ（パソコンモニタ、ＴＶ放送受信用モニタ、広告表示モニタ等）として用いるだけでなく、様々な電子装置の表示ディスプレイとして用いることができる。
【０２６４】
その様な電子装置としては、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）、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはコンパクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（ＬＤ）又はデジタルビデオディスク（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。それら電子装置の例を図１６に示す。
【０２６５】
図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体２００１、筐体２００２、表示部２００３、キーボード２００４を含む。本発明は表示部２００３に用いることができる。
【０２６６】
図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６を含む。本発明を表示部２１０２に用いることができる。
【０２６７】
図１６（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイであり、本体２２０１、表示部２２０２、アーム部２２０３を含む。本発明は表示部２２０２に用いることができる。
【０２６８】
図１６（Ｄ）は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体２３０１、カメラ部２３０２、受像部２３０３、操作スイッチ２３０４、表示部２３０５を含む。本発明は表示部２３０５に用いることができる。
【０２６９】
図１６（Ｅ）は記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２４０２、操作スイッチ２４０３、表示部（ａ）２４０４、表示部（ｂ）２４０５を含む。表示部（ａ）は主として画像情報を表示し、表示部（ｂ）は主として文字情報を表示するが、本発明はこれら表示部（ａ）、（ｂ）に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置としては、ＣＤ再生装置、ゲーム機器などに本発明を用いることができる。
【０２７０】
図１６（Ｆ）はＥＬディスプレイであり、筐体２５０１、支持台２５０２、表示部２５０３を含む。本発明は表示部２５０３に用いることができる。本発明のＥＬディスプレイは特に大画面化した場合において有利であり、対角１０インチ以上（特に対角３０インチ以上）のディスプレイには有利である。
【０２７１】
また、将来的にＥＬ材料の発光輝度が高くなれば、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。
【０２７２】
また、上記電子装置はインターネットやＣＡＴＶ（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。ＥＬ材料の応答速度は非常に高いため、そのような動画表示を行うに適している。
【０２７３】
また、ＥＬ表示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、特に携帯電話やカーオーディオのような文字情報を主とする表示部にＥＬ表示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。
【０２７４】
ここで図２２（Ａ）は携帯電話であり、本体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力部２６０３、表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ２６０６を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２６０４に用いることができる。なお、表示部２６０４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力を抑えることができる。
【０２７５】
また、図２２（Ｂ）は車載用オーディオ（カーオーディオ）であり、本体２７０１、表示部２７０２、操作スイッチ２７０３、２７０４を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２７０２に用いることができる。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、据え置き型オーディオに用いても良い。なお、表示部２７０２は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる。
【０２７６】
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装置に適用することが可能である。また、本実施例の電子装置は実施例１〜１６のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【０２７７】
【発明の効果】
本発明を用いることで、ＥＬ素子が水分や熱によって劣化することを抑制することができる。また、ＥＬ層からアルカリ金属が拡散してＴＦＴ特性に悪影響を与えることを防ぐことができる。その結果、ＥＬ表示装置の動作性能や信頼性を大幅に向上させることができる。
【０２７８】
また、そのようなＥＬ表示装置を表示ディスプレイとして有することで、画像品質が良く、耐久性のある（信頼性の高い）応用製品（電子装置）を生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図２】ＥＬ表示装置の画素部の上面構造及び構成を示す図。
【図３】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図４】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図５】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図６】ＥＬモジュールの外観を示す図。
【図７】ＥＬ表示装置の回路ブロック構成を示す図。
【図８】ＥＬ表示装置の画素部を拡大した図。
【図９】ＥＬ表示装置のサンプリング回路の素子構造を示す図。
【図１０】ＥＬ表示装置の画素部の構成を示す図。
【図１１】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図１２】ＥＬ表示装置の画素部の上面構造及び構成を示す図。
【図１３】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図１４】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図１５】ＥＬ表示装置の画素部の上面構造及び構成を示す図。
【図１６】電子装置の具体例を示す図。
【図１７】ＥＬモジュールの外観を示す図。
【図１８】コンタクト構造の作製工程を示す図。
【図１９】インクジェット方式を説明するための図。
【図２０】インクジェット方式によるＥＬ層形成を示す図。
【図２１】ＥＬ層の積層構造を示す図。
【図２２】電子装置の具体例を示す図。
【図２３】ＥＬ表示装置の画素部の回路構成を示す図。
【図２４】ＥＬ表示装置の画素部の回路構成を示す図。
【図２５】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electro-optical device typified by an EL (electroluminescence) display device formed by forming a semiconductor element (an element using a semiconductor thin film) on a substrate, and to use the electro-optical device as a display (also referred to as a display unit). The present invention relates to an electronic device (electronic device). In particular, it relates to a method for producing them.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the technology for forming a TFT on a substrate has been greatly advanced, and application development to an active matrix display device has been promoted. In particular, a TFT using a polysilicon film has a higher field effect mobility (also referred to as mobility) than a TFT using a conventional amorphous silicon film, and thus can operate at high speed. Therefore, the control of the pixel, which has been conventionally performed by the drive circuit outside the substrate, can be performed by the drive circuit formed on the same substrate as the pixel.
[0003]
Such an active matrix display device has various advantages such as reduction in manufacturing cost, miniaturization of the display device, increase in yield, and reduction in throughput by forming various circuits and elements on the same substrate. It is attracting attention.
[0004]
In an active matrix EL display device, a switching element composed of a TFT is provided for each pixel, and a driving element for controlling current is operated by the switching element to emit light from an EL layer (light emitting layer). For example, there are EL display devices described in U.S. Pat. No. 5,684,365 (JP-A-8-234683) and JP-A-10-189252.
[0005]
In order to display these EL display devices in color, attempts have been made to arrange EL layers emitting three primary colors of red (R), green (G) and blue (B) for each pixel. However, most of the materials generally used for the EL layer are organic materials, and its patterning is very difficult. This is because the EL material itself is very weak to moisture and is difficult to handle so that it is easily dissolved in a developing solution.
[0006]
As a technique for solving such a problem, a technique for forming an EL layer by an inkjet method has been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-012377 discloses an active matrix EL display in which an EL layer is formed by an inkjet method. A similar technique is described in "Multicolor Pixel Patterning of Light-Emitting Polymers by Ink-jet Printing; T. Shimada et. Al., P376-379, SID.
99 DIGEST ”.
[0007]
However, since the inkjet method is performed at normal pressure, it is disadvantageous in that the EL layer easily takes in pollutants from the outside air. In other words, since it is formed so as to easily contain mobile ions such as an alkali metal, there is a problem that the diffusion of the alkali metal therefrom may cause a fatal impact on the TFT. In this specification, the term “alkali metal” includes an alkali metal and an alkaline earth metal.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a method for manufacturing an electro-optical device with high operation performance and high reliability, particularly a method for manufacturing an EL display device. It is another object of the present invention to improve the image quality of an electro-optical device, thereby improving the quality of an electronic device (electronic device) having the display as a display (display unit).
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, diffusion of an alkali metal from an EL element formed by an inkjet method is prevented by an insulating film (passivation film) provided between the EL element and the TFT. Specifically, an insulating film that can prevent the transmission of alkali metal is provided over the flattening film that covers the TFT. That is, a material having a sufficiently low diffusion rate of alkali metal at the operating temperature (typically 0 to 100 ° C.) of the EL display device in the insulating film may be used.
[0010]
More preferably, an insulating film which does not transmit moisture and alkali metal and has high thermal conductivity (high heat dissipation effect) is selected, and this insulating film is provided in contact with the EL element, or more preferably, such an insulating film is provided. The EL element is surrounded by an insulating film. That is, an insulating film having a blocking effect on moisture and alkali metal and also having a heat radiation effect is provided at a position as close as possible to the EL element, and the deterioration of the EL element is suppressed by the insulating film.
[0011]
In the case where such an insulating film cannot be used as a single layer, an insulating film having a blocking effect on moisture and an alkali metal and an insulating film having a heat dissipation effect can be stacked. Further, an insulating film having a blocking effect on moisture, an insulating film having a blocking effect on alkali metal, and an insulating film having a heat radiation effect can be stacked.
[0012]
In any case, when the EL layer is formed by using the ink jet method, it is necessary to take measures to completely protect the TFT driving the EL element from an alkali metal, and to further deteriorate the EL layer itself (the EL element itself). In order to suppress the deterioration, it is necessary to take measures against both moisture and heat at the same time.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a pixel of an EL display device according to the present invention. FIG. 2A is a top view thereof, and FIG. 2B is a circuit configuration thereof. Actually, a plurality of such pixels are arranged in a matrix to form a pixel portion (image display portion).
[0014]
Note that the cross-sectional view of FIG. 1 illustrates a cross-section taken along AA ′ in the top view illustrated in FIG. Here, since the same reference numerals are used in FIGS. 1 and 2, it is better to refer to both drawings as appropriate. Although two pixels are shown in the top view of FIG. 2, both have the same structure.
[0015]
In FIG. 1,
[0016]
The
[0017]
Dispersing the heat generated by the TFT by giving the base film 12 a heat radiation effect is also effective in preventing the deterioration of the TFT or the EL element. All known materials can be used to provide a heat radiation effect.
[0018]
Here, two TFTs are formed in a pixel.
[0019]
Since the field-effect mobility of the n-channel TFT is larger than the field-effect mobility of the p-channel TFT, the operation speed is high and a large current can easily flow. Further, even when the same amount of current is applied, the TFT size can be made smaller in the n-channel TFT. Therefore, it is preferable to use the n-channel type TFT as the current control TFT because the effective area of the display portion is increased.
[0020]
The p-channel TFT has the advantage that hot carrier injection hardly causes a problem and the off-state current value is low, and examples of using it as a switching TFT and using it as a current control TFT have already been reported. However, in the present invention, the problem of hot carrier injection and the problem of the off-current value are solved even in the n-channel TFT by adopting a structure in which the position of the LDD region is changed, and all the TFTs in all the pixels are n-channel TFTs Another feature is that the TFT is used.
[0021]
However, in the present invention, it is not necessary to limit the switching TFT and the current control TFT to n-channel TFTs, and it is also possible to use p-channel TFTs for both or one of them.
[0022]
The switching
[0023]
Further, as shown in FIG. 2, the
[0024]
The active layer is formed of a semiconductor film having a crystal structure. That is, a single crystal semiconductor film, a polycrystalline semiconductor film, or a microcrystalline semiconductor film may be used. Further, the
[0025]
Further, in the switching
[0026]
Note that providing an offset region (a region formed of a semiconductor layer having the same composition as the channel formation region and to which a gate voltage is not applied) between the channel formation region and the LDD region is more preferable from the viewpoint of reducing the off-state current value. In the case of a multi-gate structure having two or more gate electrodes, a high-concentration impurity region provided between channel formation regions is effective in reducing off-state current.
[0027]
As described above, by using a TFT having a multi-gate structure as the
[0028]
That is, it is possible to eliminate the capacitor which has conventionally caused the effective light emitting area to be narrowed, and it is possible to increase the effective light emitting area. This means that the image quality of the EL display device can be made bright.
[0029]
Next, the current controlling
[0030]
As shown in FIG. 2, the drain of the switching TFT is electrically connected to the gate of the current control TFT. Specifically, the
[0031]
The feature of the
[0032]
Note that the channel length L1 of the switching TFT having a multi-gate structure is the sum of the respective channel lengths of two or more formed channel formation regions. In the case of FIG. 8, the channel length L1 of the switching TFT is obtained by adding the respective channel lengths L1a and L1b of the two channel formation regions because of the double gate structure.
[0033]
In the present invention, the channel lengths L1 and L2 and the channel widths W1 and W2 are not limited to specific numerical ranges, but W1 is 0.1 to 5 μm (typically 1 to 3 μm), and W2 is 0. It is preferably 5 to 30 μm (typically 2 to 10 μm). At this time, it is preferable that L1 is 0.2 to 18 μm (typically 2 to 15 μm) and L2 is 0.1 to 50 μm (typically 1 to 20 μm).
[0034]
In the current control TFT, it is desirable to set the length of the channel length L to be longer in order to prevent an excessive current from flowing. Preferably, W2 / L2 ≧ 3 (preferably W2 / L2 ≧ 5). Desirably, it is 0.5 to 2 μA (preferably 1 to 1.5 μA) per pixel.
[0035]
By setting these numerical ranges, all standards are covered, from the EL display device having the number of pixels of the VGA class (640 × 480) to the EL display device having the number of pixels of the HDTV class (1920 × 1080 or 1280 × 1024). be able to.
[0036]
Further, the length (width) of the LDD region formed in the switching
[0037]
In the EL display device shown in FIG. 1, in the current
[0038]
The
[0039]
It is known that a structure in which an LDD region overlaps a gate electrode is very effective for deterioration due to hot carrier injection. However, if the entire LDD region is overlapped with the gate electrode, the off-current value increases. Therefore, the present applicant has adopted a novel structure in which an LDD region that does not overlap with the gate electrode is provided in series, and measures against hot carriers and off-current are provided. Value measures are being solved at the same time.
[0040]
At this time, the length of the LDD region overlapping the gate electrode may be 0.1 to 3 μm (preferably 0.3 to 1.5 μm). If it is too long, the parasitic capacitance will be large, and if it is too short, the effect of preventing hot carriers will be weakened. The length of the LDD region that does not overlap with the gate electrode may be set to 1.0 to 3.5 μm (preferably 1.5 to 2.0 μm). If it is too long, a sufficient current cannot be passed, and if it is too short, the effect of reducing the off-current value becomes weak.
[0041]
In the above structure, a parasitic capacitance is formed in a region where the gate electrode and the LDD region overlap with each other. Therefore, it is preferable not to provide the capacitor between the
[0042]
Further, from the viewpoint of increasing the amount of current that can flow, the thickness of the active layer (particularly, the channel formation region) of the
[0043]
Next,
[0044]
It is also effective to make the
[0045]
As a light-transmitting material that prevents the transmission of alkali metals and further has a heat radiation effect, at least one element selected from B (boron), C (carbon), and N (nitrogen), Al (aluminum), Si ( And an insulating film containing at least one element selected from silicon (Si) and phosphorus (P). For example, aluminum nitride typified by aluminum nitride (AlxNy), silicon carbide typified by silicon carbide (SixCy), silicon nitride typified by silicon nitride (SixNy), and boron nitride (BxNy) It is possible to use a boron nitride represented by boron nitride and boron phosphide represented by boron phosphide (BxPy). Further, an oxide of aluminum represented by aluminum oxide (AlxOy) has excellent translucency and a thermal conductivity of 20 Wm -1 K -1 It can be said that this is one of the preferable materials. These materials have not only the above effects, but also an effect of preventing intrusion of moisture. In the translucent material, x and y are arbitrary integers.
[0046]
Note that other elements can be combined with the above compound. For example, by adding nitrogen to aluminum oxide, aluminum nitride oxide represented by AlNxOy can be used. This material has not only a heat radiation effect but also an effect of preventing intrusion of moisture, alkali metal and the like. Note that in the above aluminum nitride oxide, x and y are arbitrary integers.
[0047]
Further, the materials described in JP-A-62-90260 can be used. That is, an insulating film containing Si, Al, N, O, and M (where M is at least one of rare earth elements, preferably Ce (cerium), Yb (ytterbium), Sm (samarium), Er (erbium), Y ( At least one element selected from yttrium), La (lanthanum), Gd (gadolinium), Dy (dysprosium), and Nd (neodymium) can also be used. These materials have not only a heat dissipation effect but also an effect of preventing intrusion of moisture, alkali metal and the like.
[0048]
Further, a carbon film including at least a diamond thin film or an amorphous carbon film (particularly, a film having characteristics close to diamond is called a diamond-like carbon film) can be used. These have extremely high thermal conductivity and are extremely effective as a heat dissipation layer. However, as the film thickness increases, the film becomes brownish and the transmittance decreases. Therefore, it is preferable to use the film as thin as possible (preferably 5 to 100 nm).
[0049]
It should be noted that the purpose of the
[0050]
EL display devices are roughly classified into four color display methods, a method of forming three types of EL elements corresponding to RGB, a method of combining a white light emitting EL element and a color filter, and a method of blue or blue-green. There are a system in which a light emitting EL device and a phosphor (fluorescent color conversion layer: CCM) are combined, and a system in which a transparent electrode is used for a cathode (a counter electrode) and EL devices corresponding to RGB are stacked.
[0051]
The structure shown in FIG. 1 is an example in which a method of forming three types of EL elements corresponding to RGB is used. Although only one pixel is shown in FIG. 1, pixels having the same structure are formed corresponding to the respective colors of red, green and blue, whereby color display can be performed. Known materials may be used for the EL layers of these colors.
[0052]
However, the present invention can be carried out irrespective of the light emitting method, and all the four methods can be used in the present invention.
[0053]
After the
[0054]
It is very important that the step due to the TFT is flattened by the second
[0055]
[0056]
Further, the
[0057]
As described above, in manufacturing an EL display device, it is effective to flatten the TFT with a resin film. However, there has not been a conventional structure in which the deterioration of the resin film due to heat generated in the EL element is considered. One of the features of the present invention is that the point is solved by providing the
[0058]
In addition, the
[0059]
One of the important features of the present invention is that the TFT side and the EL element side are separated by an insulating film which has a high heat radiation effect and can prevent the permeation of moisture and alkali metal. It can be said that the configuration is not included in the display device.
[0060]
[0061]
After the
[0062]
After the
[0063]
In the present invention, any known EL materials can be used. As a well-known material, an organic material is widely known, and it is preferable to use an organic material in consideration of a driving voltage. As the organic EL material, for example, the materials disclosed in the following U.S. patents or publications can be used.
[0064]
U.S. Pat. No. 4,356,429; U.S. Pat. No. 4,539,507; U.S. Pat. No. 4,720,432; U.S. Pat. No. 4,769,292; U.S. Pat. U.S. Pat. No. 4,950,950, U.S. Pat. No. 5,059,861, U.S. Pat. No. 5,047,687, U.S. Pat. No. 5,073,446, U.S. Pat. No. 5,059,862, U.S. Patent No. 5,061,617, U.S. Patent No. 5,151,629, U.S. Patent No. 5,294,869, U.S. Patent No. 5,294,870, JP-A-10-189252, JP-A-10-189252 JP-A-8-241048 and JP-A-8-78159.
[0065]
Specifically, an organic material represented by the following general formula can be used as the organic material for the hole injection layer.
[0066]
[Chemical 1]
Where Q is N or C—R (carbon chain), M is a metal, metal oxide or metal halide, R is hydrogen, alkyl, aralkyl, allyl or alkaryl, T1, T2 are hydrogen, It is an unsaturated 6-membered ring containing a substituent such as alkyl or halogen.
[0068]
The organic material for the hole transport layer can be an aromatic tertiary amine, and preferably contains tetraallyldiamine represented by the following general formula.
[0069]
[Chemical formula 2]
Where Are is an arylene group, n is an integer from 1 to 4, and Ar, R 7 , R 8 , R 9 Is a selected allyl group.
[0071]
Further, a metal oxinoid compound can be used as an organic material for the EL layer, the electron transport layer, or the electron injection layer. As the metal oxinoid compound, a compound represented by the following general formula may be used.
[0072]
Embedded image
Where R 2 -R 7 Can be replaced, and the following metal oxinoid compounds can also be used.
[0074]
[Formula 4]
Where R 2 -R 7 Is as defined above, and L 1 -L 5 Is a group of carbohydrates containing 1 to 12 carbon elements, 1 , L 2 Or L 2 , L 3 Can together form a benzo ring. Further, the following metal oxinoid compounds may be used.
[0076]
Embedded image
Where R 2 -R 6 Can be replaced. Thus, the organic EL material includes a coordination compound having an organic ligand. However, the above example is an example of the organic EL material that can be used as the EL material of the present invention, and there is no need to limit the invention to this.
[0078]
Further, in the present invention, since an ink-jet method is used as a method for forming an EL layer, a polymer-based material is preferable as a preferable EL material. Typical polymer materials include polymer materials such as polyparaphenylene vinylene (PPV), polyfluorene, and polyvinyl carbazole (PVK). For colorization, for example, cyanopolyphenylene vinylene is preferable for a red light emitting material, polyphenylene vinylene is preferable for a green light emitting material, and polyphenylene vinylene and polyalkylphenylene are preferable for a blue light emitting material.
[0079]
There are various types of PPV-based organic EL materials, and for example, the following molecular formulas have been announced.
("H. Shenk, H. Becker, O. Gelsen, E. Kluge, W. Kreuder, and H. Spritzer," Polymers for Light Emitting Diodes ", Euro Display, Proceedings-37, 19-33).
[0080]
[Chemical 6]
[Chemical 7]
Further, polyphenylvinyl having a molecular formula described in JP-A-10-92576 can also be used. The molecular formula is as follows.
[0083]
[Chemical 8]
[Chemical 9]
Further, the PVK-based organic EL material has the following molecular formula.
[0086]
Embedded image
The polymer organic EL material can be applied by dissolving in a solvent in a polymer state, or can be dissolved in a solvent in a monomer state and applied, followed by polymerization. When applied in the form of a monomer, a polymer precursor is first formed and polymerized by heating in a vacuum to form a polymer.
[0088]
As a specific light emitting layer, cyanopolyphenylene vinylene may be used for a light emitting layer emitting red light, polyphenylene vinylene may be used for a light emitting layer emitting green light, and polyphenylene vinylene or polyalkylphenylene may be used for a light emitting layer emitting blue light. The thickness may be 30 to 150 nm (preferably 40 to 100 nm).
[0089]
Typical solvents include toluene, xylene, cymene, chloroform, dichloromethane, γ-butyl lactone, butyl cellosolve or NMP (N-methyl-2-pyrrolidone). It is also effective to add an additive for increasing the viscosity of the coating solution.
[0090]
However, the above example is an example of the organic EL material that can be used as the EL material of the present invention, and there is no need to limit the invention to this. With respect to the organic EL materials that can be used for the ink jet method, all materials described in JP-A-10-012377 can be cited.
[0091]
The ink jet method is roughly classified into a bubble jet (registered trademark) method (also referred to as a thermal ink jet method) and a piezo method, and a piezo method is preferable for implementing the present invention. The difference between the two will be described with reference to FIG.
[0092]
FIG. 19A shows an example of a piezo method, in which 1901 is a piezo element (piezoelectric element), 1902 is a metal pipe, and 1903 is a mixed liquid of an ink material and an EL material (hereinafter, referred to as an EL forming solution). When a voltage is applied, the piezo element is deformed, and the
[0093]
FIG. 19B shows an example of a bubble jet (registered trademark) system, in which 1905 is a heating element, 1906 is a metal pipe, and 1907 is an EL forming solution. When energized, the
[0094]
In addition, when an EL material is actually applied and formed on a device by using an ink jet method, an EL layer is formed in a form as shown in FIG. 20, reference numeral 91 denotes a pixel portion, 92 and 93 denote drive circuits, and a plurality of pixel electrodes 94 are formed in the pixel portion 91. Although not shown, each pixel electrode is connected to a current control TFT. Further, a bank (see FIG. 1) for individually separating the pixel electrodes 94 is actually provided, but is not shown here.
[0095]
Then, a red light emitting EL layer 95, a green light emitting EL layer 96, and a blue light emitting EL layer 97 are formed by an inkjet method. At this time, after forming all the red light emitting EL layers 95, a green light emitting EL layer 96 and a blue light emitting EL layer 97 may be sequentially formed. Further, a baking (firing) treatment is required to remove the solvent contained in the EL forming solution. This baking process may be performed after all the EL layers are formed, or may be performed individually after the formation of the EL layers of each color.
[0096]
In forming the EL layer, as shown in FIG. 20, a pixel where a red light emitting EL layer 95 is formed (a pixel corresponding to red) and a pixel where a green light emitting EL layer 96 is formed (a pixel corresponding to green). (A pixel corresponding to blue) and a pixel (a pixel corresponding to blue) on which the EL layer 97 for emitting blue light is formed, so that the colors are always in contact with each other.
[0097]
Such an arrangement is what is called a delta arrangement, and is effective in performing good color display. Since the advantage of the ink jet system is that the EL layers of each color can be separately formed, it can be said that the most preferable embodiment is used for an EL display device having a pixel portion in a delta arrangement.
[0098]
In addition, when forming the
[0099]
After the
[0100]
As the
[0101]
Note that it is preferable that the
[0102]
[0103]
Further, since the EL layer is weak to heat as described above, it is desirable to form the film at a temperature as low as possible (preferably in a temperature range from room temperature to 120 ° C.). Therefore, it can be said that a plasma CVD method, a sputtering method, a vacuum evaporation method, an ion plating method, or a solution coating method (spin coating method) is a preferable film forming method.
[0104]
As described above, the deterioration of the EL element can be sufficiently suppressed only by providing the
[0105]
In addition, the EL display device of the present invention has a pixel portion composed of pixels having a structure as shown in FIG. 1, and TFTs having different structures according to functions are arranged in the pixels. As a result, a switching TFT having a sufficiently low off-state current value and a current control TFT which is resistant to hot carrier injection can be formed in the same pixel, and have high reliability and good image display. An EL display device with high performance can be obtained.
[0106]
Although a multi-gate TFT is used as the switching TFT in the pixel structure of FIG. 1, the configuration such as the arrangement of the LDD regions does not need to be limited to the configuration of FIG.
[0107]
The present invention having the above-described configuration will be described in more detail with the following examples.
[0108]
[Example 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, a method for simultaneously manufacturing TFTs of a pixel portion and a driver circuit portion provided therearound is described. However, for the sake of simplicity, a CMOS circuit, which is a basic circuit, is illustrated for the drive circuit.
[0109]
First, as shown in FIG. 3A, a
[0110]
It is effective to provide an insulating film made of the same material as the
[0111]
Next, an amorphous silicon film (not shown) having a thickness of 50 nm is formed on the
[0112]
Then, the amorphous silicon film is crystallized by a known technique to form a crystalline silicon film (also referred to as a polycrystalline silicon film or a polysilicon film) 302. Known crystallization methods include a thermal crystallization method using an electric heating furnace, a laser annealing crystallization method using laser light, and a lamp annealing crystallization method using infrared light. In this embodiment, crystallization is performed using excimer laser light using XeCl gas.
[0113]
Note that in this embodiment, a pulse oscillation type excimer laser beam processed into a linear shape is used, but a rectangular shape may be used, or a continuous oscillation type argon laser beam or a continuous oscillation type excimer laser beam may be used. .
[0114]
In this embodiment, a crystalline silicon film is used as an active layer of a TFT, but an amorphous silicon film may be used. However, since a large current needs to flow through the current controlling TFT, it is more advantageous to use a crystalline silicon film through which a current can easily flow.
[0115]
Note that it is effective to form the active layer of the switching TFT, which needs to reduce the off-state current, with an amorphous silicon film, and to form the active layer of the current control TFT with a crystalline silicon film. Since the amorphous silicon film has low carrier mobility, it is difficult for a current to flow and an off current does not easily flow. That is, the advantages of both the amorphous silicon film through which the current is difficult to flow and the crystalline silicon film through which the current easily flows can be utilized.
[0116]
Next, as shown in FIG. 3B, a
[0117]
Then, resist
[0118]
In the n-
[0119]
Next, as shown in FIG. 3C, the
[0120]
When activating the impurity element by the laser light, activation by heat treatment may be used in combination. When activation by heat treatment is performed, heat treatment at about 450 to 550 ° C. may be performed in consideration of the heat resistance of the substrate.
[0121]
By this step, the end portions of the n-
[0122]
Next, as shown in FIG. 3D, unnecessary portions of the crystalline silicon film are removed, and island-shaped semiconductor films (hereinafter, referred to as active layers) 307 to 310 are formed.
[0123]
Next, as shown in FIG. 3E, a
[0124]
Next, a conductive film having a thickness of 200 to 400 nm is formed and patterned to form
[0125]
Further, the gate electrode may be formed of a single-layer conductive film, but is preferably a stacked film of two or three layers as necessary. As a material for the gate electrode, any known conductive film can be used. However, a material that can be finely processed as described above, specifically, a material that can be patterned into a line width of 2 μm or less is preferable.
[0126]
Typically, a film made of an element selected from tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W) or chromium (Cr), or a nitride film of the element (typically, A tantalum nitride film, a tungsten nitride film, a titanium nitride film), an alloy film combining the above elements (typically, a Mo-W alloy, a Mo-Ta alloy), or a silicide film of the above element (typically, tungsten silicide) Film, a titanium silicide film) or a silicon film having conductivity. Needless to say, they may be used as a single layer or stacked.
[0127]
In this embodiment, a stacked film including a tantalum nitride (TaN) film having a thickness of 50 nm and a Ta film having a thickness of 350 nm is used. This may be formed by a sputtering method. When an inert gas such as Xe or Ne is added as a sputtering gas, the film can be prevented from peeling due to stress.
[0128]
At this time, the
[0129]
Next, as shown in FIG. 4A, an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added in a self-aligned manner using the
[0130]
Next, as shown in FIG. 4B, resist masks 324a to 324d are formed so as to cover the gate electrode and the like, and an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added to contain phosphorus at a high concentration. The
[0131]
In this step, a source region or a drain region of the n-channel TFT is formed. In the switching TFT, part of the n-
[0132]
Next, as shown in FIG. 4C, the resist masks 324a to 324d are removed, and a new resist
[0133]
The
[0134]
Next, after removing the resist
[0135]
At this time, it is important to eliminate oxygen in the atmosphere as much as possible. This is because the presence of even a small amount of oxygen oxidizes the exposed surface of the gate electrode, which causes an increase in resistance and makes it difficult to obtain an ohmic contact later. Therefore, it is desirable that the oxygen concentration in the processing atmosphere in the activation step be 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less.
[0136]
Next, when the activation step is completed, a
[0137]
With such a structure, the wiring resistance of the gate wiring can be extremely reduced, so that an image display region (pixel portion) having a large area can be formed. That is, the pixel structure of the present embodiment is extremely effective in realizing an EL display device having a screen size of 10 inches or more (more preferably 30 inches or more) diagonally.
[0138]
Next, as shown in FIG. 5A, a first
[0139]
Further, heat treatment is performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen to perform hydrogenation treatment. This step is a step of terminating dangling bonds in the semiconductor film with thermally excited hydrogen. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.
[0140]
Note that the hydrogenation treatment may be performed during the formation of the first
[0141]
Next, contact holes are formed in the first
[0142]
Next, a
[0143]
Note that, prior to the formation of the silicon nitride oxide film, H 2 , NH 3 It is effective to perform plasma treatment using a gas containing hydrogen and the like. Hydrogen excited by this pretreatment is supplied to the first
[0144]
Next, a second
[0145]
Next, a
[0146]
Then, a contact hole reaching the
[0147]
In this embodiment, the
[0148]
Since the
[0149]
Next, as shown in FIG. 5C, an
[0150]
Note that as the
The materials described in the section of the present invention can be used. In this embodiment, as shown in FIG. 21, four layers including a hole injecting layer (Hole injecting layer), a hole transporting layer (Hole transporting layer), a light emitting layer (Emitting layer), and an electron transporting layer (Electron transporting layer). Although the structure is an EL layer, an electron transport layer may not be provided, or an electron injection layer may be provided. In some cases, the hole injection layer is omitted. As described above, various examples of the combination have already been reported, and any of the configurations may be used.
[0151]
As the hole injection layer or the hole transport layer, an amine-based TPD (triphenylamine derivative) may be used. In addition, a hydrazone-based (typically, DEH), a stilbene-based (typically, STB), or a star A bust system (typically, m-MTDATA) or the like can be used. In particular, a star bust type material having a high glass transition temperature and being difficult to crystallize is preferable. Further, polyaniline (PAni), polythiophene (PEDOT), or copper phthalocyanine (CuPc) may be used.
[0152]
Further, as the light emitting layer used in this embodiment, cyanopolyphenylene vinylene is used for the light emitting layer emitting red light, polyphenylene vinylene is used for the light emitting layer emitting green light, and polyphenylene vinylene or polyalkylphenylene is used for the light emitting layer emitting blue light. You can use it. The thickness may be 30 to 150 nm (preferably 40 to 100 nm). In this embodiment, toluene is used as the solvent.
[0153]
Although the
[0154]
The
[0155]
Note that the
[0156]
Thus, an active matrix EL display device having a structure as shown in FIG. 5C is completed. By the way, the active matrix EL display device of this embodiment exhibits extremely high reliability and can improve the operating characteristics by arranging the TFT having the optimum structure not only in the pixel portion but also in the drive circuit portion.
[0157]
First, a TFT having a structure in which hot carrier injection is reduced so as not to lower the operation speed as much as possible is used as an n-channel TFT 205 of a CMOS circuit forming a driver circuit. Note that the driving circuit here includes a shift register, a buffer, a level shifter, a sampling circuit (transfer gate), and the like. When digital driving is performed, a signal conversion circuit such as a D / A converter may be included.
[0158]
In the case of this embodiment, as shown in FIG. 5C, the active layer of the n-channel type 205 includes a
[0159]
The reason that the LDD region is formed only on the drain region side is to avoid lowering the operation speed. In addition, the n-channel TFT 205 does not need to care much about the off-current value, and it is better to emphasize the operation speed. Therefore, it is desirable that the
[0160]
Further, since the p-channel TFT 206 of the CMOS circuit hardly cares about deterioration due to hot carrier injection, it is not necessary to particularly provide an LDD region. Needless to say, it is also possible to provide an LDD region similarly to the n-channel type TFT 205 and take measures against hot carriers.
[0161]
Note that among the driving circuits, the sampling circuit is a little special as compared with other circuits, and a large current flows in both directions in the channel formation region. That is, the roles of the source region and the drain region are switched. In addition, it is necessary to keep the off-current value as low as possible. In such a sense, it is desirable to arrange a TFT having a function intermediate between the switching TFT and the current control TFT.
[0162]
Therefore, it is desirable to arrange a TFT having a structure as shown in FIG. 9 as the n-channel TFT forming the sampling circuit. As shown in FIG. 9, part of the
[0163]
Further, a pixel having a structure as shown in FIG. 1 is formed to form a pixel portion. Since the structures of the switching TFT and the current control TFT formed in the pixel have already been described with reference to FIG. 1, the description is omitted here.
[0164]
In fact, when completed up to FIG. 5 (C), packaging with a housing material such as a highly airtight protective film (laminate film, ultraviolet curable resin film, etc.) or a ceramic sealing can to prevent further exposure to the outside air ( Encapsulation). At this time, the reliability (lifetime) of the EL layer is improved by setting the inside of the housing material to an inert atmosphere or arranging a moisture absorbent (for example, barium oxide) or an antioxidant therein.
[0165]
When the airtightness is improved by processing such as packaging, a connector (flexible printed circuit: FPC) for connecting a terminal routed from an element or a circuit formed on the substrate to an external signal terminal is attached. Completed as a product. Such an EL display device that can be shipped is referred to as an EL module in this specification.
[0166]
Here, the configuration of the active matrix type EL display device of this embodiment will be described with reference to the perspective view of FIG. The active matrix EL display device of this embodiment includes a
[0167]
Further, the source of the
[0168]
The
[0169]
FIG. 7 illustrates an example of a circuit configuration of the EL display device illustrated in FIG. The EL display device of this embodiment includes a source side driver circuit 701, a gate side driver circuit (A) 707, a gate side driver circuit (B) 711, and a pixel portion 706. In this specification, a drive circuit is a generic term including a source-side processing circuit and a gate-side drive circuit.
[0170]
The source side driving circuit 701 includes a shift register 702, a level shifter 703, a buffer 704, and a sampling circuit (transfer gate) 705. The gate side driver circuit (A) 707 includes a
[0171]
Here, the shift registers 702 and 708 have a driving voltage of 5 to 16 V (typically 10 V), and an n-channel TFT used for a CMOS circuit forming the circuit has a structure indicated by 205 in FIG. 5C. Are suitable.
[0172]
The drive voltage of the
[0173]
The driving voltage of the sampling circuit 705 is 14 to 16 V. However, since the source region and the drain region are inverted and the off-state current value needs to be reduced, a CMOS circuit including the n-channel TFT 208 in FIG. ing.
[0174]
The pixel portion 706 has a driving voltage of 14 to 16 V, and arranges pixels having the structure shown in FIG.
[0175]
Note that the above configuration can be easily realized by manufacturing a TFT according to the manufacturing steps shown in FIGS. In this embodiment, only the configuration of the pixel portion and the drive circuit is shown. However, according to the manufacturing process of this embodiment, other components such as a signal division circuit, a D / A converter circuit, an operational amplifier circuit, and a γ correction circuit It is considered that a logic circuit other than a circuit can be formed over the same substrate, and a memory portion, a microprocessor, and the like can be formed.
[0176]
Further, an EL module of this embodiment including a housing material will be described with reference to FIGS. Note that the reference numerals used in FIGS. 6 and 7 will be referred to as needed.
[0177]
A
[0178]
At this time, the
[0179]
Further, the material of the
[0180]
In addition, as a material of the adhesive 1705, an adhesive such as an epoxy resin or an acrylate resin can be used. Further, a thermosetting resin or a photocurable resin can be used as the adhesive. However, it is necessary that the material does not transmit oxygen and moisture as much as possible.
[0181]
Further, it is desirable that a
[0182]
It is also effective to provide a desiccant in the
[0183]
Further, as shown in FIG. 17B, a plurality of pixels each having an individually isolated EL element are provided in a pixel portion, and all of them have a
[0184]
At this time, the EL layer and the cathode need only be provided in the pixel portion, and need not be provided on the driving circuit. Of course, there is no problem even if the EL layer is provided on the driving circuit, but it is preferable not to provide the EL layer in consideration of the fact that the EL layer contains an alkali metal.
[0185]
Note that the
[0186]
Here, a manufacturing process for realizing a contact structure in the
[0187]
First, the state of FIG. 5A is obtained according to the steps of this embodiment. At this time, the first
[0188]
Next, when etching the
[0189]
In this state, in the pixel portion, a step of forming an EL element (a step of forming a pixel electrode, an EL layer, and a cathode) is performed. At this time, in a region shown in FIG. 18, a mask material is used to prevent an EL element from being formed. Then, after forming the
[0190]
Through the above steps, the contact structure in the region indicated by 1708 in FIG. 17B is realized. The
[0191]
[Example 2]
In this embodiment, FIG. 10 illustrates an example in which the configuration of the pixel is different from the configuration illustrated in FIG.
[0192]
In this embodiment, the two pixels shown in FIG. 2B are arranged symmetrically with respect to the current supply line. That is, as shown in FIG. 10, by sharing the current supply line 213 between two adjacent pixels, the required number of wirings can be reduced. Note that the TFT structure and the like arranged in the pixel may be unchanged.
[0193]
With such a configuration, a higher definition pixel portion can be manufactured, and image quality is improved.
[0194]
Note that the configuration of this embodiment can be easily realized according to the manufacturing process of
[0195]
Example 3
In this embodiment, a case of forming a pixel portion having a structure different from that in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. The first embodiment may be followed up to the step of forming the second
[0196]
In the case of this embodiment, after the contact holes are formed in the
[0197]
In this embodiment, a 150 nm-thick aluminum alloy film (an aluminum film containing 1 wt% titanium) is provided as the
[0198]
Next, an
[0199]
In the case of the structure of this embodiment, the red, green or blue light generated in each pixel is emitted to the side opposite to the substrate on which the TFT is formed. Therefore, almost the entire area within the pixel, that is, the area where the TFT is formed can be used as an effective light emitting area. As a result, the effective light emitting area of the pixel is greatly improved, and the brightness and contrast ratio (brightness / darkness ratio) of the image are improved.
[0200]
Note that the configuration of the present embodiment can be freely combined with any of the configurations of the first and second embodiments.
[0201]
Example 4
In this embodiment, a case where a pixel having a structure different from that of FIG. 2 of
[0202]
In FIG. 12A,
[0203]
The difference between FIG. 12A and FIG. 2A is the structure of the switching TFT. In this embodiment, a
[0204]
The other parts are the same as those in FIG. 2A, but when the structure of this embodiment is used, the area occupied by the switching TFT is reduced, so that the effective light emitting area is widened, that is, the brightness of the image is improved. . Further, a gate structure with increased redundancy for reducing an off-current value can be realized, so that image quality can be further improved.
[0205]
In this embodiment, the
[0206]
Example 5
In the first to fourth embodiments, the case of the top gate type TFT has been described. However, the present invention may be implemented using a bottom gate type TFT. In this embodiment, FIG. 13 shows a case where the present invention is implemented with an inverted stagger type TFT. Since the structure other than the TFT structure is the same as that of FIG. 1, the same reference numerals as in FIG. 1 are used as needed.
[0207]
In FIG. 13, the same material as that of the first embodiment can be used for the
[0208]
The structure of the switching TFT 1301 includes
[0209]
The configuration of the current controlling TFT 1302 includes a
[0210]
Note that the switching TFT 1301 and the current control TFT 1302 may be formed by a known method of manufacturing an inverted staggered TFT. Further, the same material as each corresponding part in the top gate type TFT of the first embodiment can be used as a material of each part (a wiring, an insulating film, an active layer, and the like) forming the TFT. However, the channel
[0211]
When the TFT is completed, a
[0212]
The configuration of the present embodiment can be freely combined with any of the configurations of Embodiments 2 to 4.
[0213]
Example 6
In the structure of FIG. 5C or FIG. 1 of the first embodiment, it is effective to use a material having a high heat radiation effect as the
[0214]
Needless to say, the effect of preventing mobile ions and the like diffused from the substrate is also important. Therefore, like the
[0215]
The configuration of the present embodiment can be freely combined with any of the configurations of
[0216]
Example 7
In the case of the pixel structure shown in Embodiment 3, light emitted from the EL layer is radiated to the side opposite to the substrate, so it is necessary to care about the transmittance of an insulating film or the like existing between the substrate and the pixel electrode. There is no. That is, a material having a somewhat low transmittance can be used.
[0217]
Therefore, it is advantageous to use a carbon film called a diamond thin film, a diamond-like carbon film, or an amorphous carbon film as the
[0218]
In the case where the above-mentioned carbon film is used for the
[0219]
Note that, even in the case of using the carbon film as the
[0220]
Note that this embodiment is effective in the case of the pixel structure shown in the third embodiment, and other configurations can be freely combined with any of the configurations of the first to sixth embodiments.
[0221]
Example 8
In the present invention, the off-state current value of the switching TFT is reduced by forming the switching TFT in a multi-gate structure in the pixel of the EL display device, and the necessity of a storage capacitor is eliminated. This is a device for effectively utilizing the area occupied by the storage capacitor as a light emitting region.
[0222]
However, even if the storage capacitor cannot be completely eliminated, the effect of increasing the effective light emitting area can be obtained only by reducing the occupied area. That is, it is sufficient to reduce the off-current value by making the switching TFT have a multi-gate structure and to reduce the occupied area of the storage capacitor.
[0223]
Therefore, a pixel structure as shown in FIG. 14 is also possible. In FIG. 14, the same reference numerals as those in FIG. 1 are cited as necessary.
[0224]
The difference between FIG. 14 and FIG. 1 is that a
[0225]
This top view is shown in FIG. FIG. 14 is a cross-sectional view of the top view of FIG. 15A taken along a line AA ′. As shown in FIG. 15A, the
[0226]
The configuration of the present embodiment can be freely combined with any of the configurations of
[0227]
Example 9
In the first embodiment, laser crystallization is used as a means for forming the
[0228]
In this embodiment, after an amorphous silicon film is formed, crystallization is performed by using the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-130652. The technique described in the publication is a technique for obtaining a crystalline silicon film having high crystallinity by using an element such as nickel as a catalyst for promoting (promoting) crystallization.
[0229]
After the crystallization step is completed, a step of removing the catalyst used for crystallization may be performed. In that case, the catalyst may be gettered by the technique described in JP-A-10-270363 or JP-A-8-330602.
[0230]
Further, the TFT may be formed by using the technology described in the specification of Japanese Patent Application No. 11-076966 by the present applicant.
[0231]
As described above, the manufacturing process described in
[0232]
The configuration of this embodiment can be freely combined with any of the configurations of
[0233]
Example 10
In driving the EL display device of the present invention, analog driving using an analog signal as an image signal can be performed, or digital driving using a digital signal can be performed.
[0234]
In the case of performing the analog driving, an analog signal is sent to the source wiring of the switching TFT, and the analog signal including the gradation information becomes the gate voltage of the current controlling TFT. Then, a current flowing through the EL element is controlled by the current control TFT, and the emission intensity of the EL element is controlled to perform gradation display. In this case, it is desirable that the current control TFT be operated in a saturation region. That is, it is desirable to operate within the condition | Vds |> | Vgs-Vth |. Here, Vds is a voltage between the source region and the drain region, Vgs is a voltage between the source region and the gate electrode, and Vth is a threshold voltage of the TFT.
[0235]
On the other hand, when digital driving is performed, gray-scale display called time-division driving (time gray-scale driving) or area gray-scale driving is performed unlike analog gray-scale display. That is, by adjusting the length of the light-emitting time and the ratio of the light-emitting area, the color gradation is visually changed. In this case, it is desirable that the current control TFT be operated in a linear region. That is, it is desirable to operate within the condition of | Vds | <| Vgs-Vth |.
[0236]
Since an EL element has a much higher response speed than a liquid crystal element, it can be driven at high speed. Therefore, it can be said that the element is suitable for time division driving in which one frame is divided into a plurality of subframes and gradation display is performed. Further, since one frame period is short, the time for holding the gate voltage of the current control TFT is also short, which is advantageous in reducing or omitting the storage capacitance.
[0237]
As described above, since the present invention is a technology relating to the element structure, any driving method may be used.
[0238]
Example 11
In this embodiment, examples of the pixel structure of an EL display device according to the present invention are shown in FIGS. In this embodiment, 4701 is the source wiring of the switching
[0239]
In this embodiment, the power
[0240]
FIG. 23A shows an example in which the
[0241]
FIG. 23B illustrates an example in which a
[0242]
Example 12
In this embodiment, an example of a pixel structure of an EL display device according to the present invention is shown in FIGS. In this embodiment,
[0243]
The drain of the erasing
[0244]
FIG. 24A shows an example in which the current supply line 4805 is shared between two pixels. That is, the feature is that two pixels are formed so as to be line-symmetric about the current supply line 4805. In this case, the number of current supply lines can be reduced, so that the pixel portion can have higher definition.
[0245]
FIG. 24B illustrates an example in which a
[0246]
[Example 13]
The EL display device of the present invention may have a structure in which any number of TFTs are provided in a pixel. Embodiments 11 and 12 show an example in which three TFTs are provided, but four to six TFTs may be provided. The present invention can be implemented without being limited to the pixel structure of the EL display device.
[0247]
[Example 14]
In this embodiment, an example in which a p-channel TFT is used as the
[0248]
FIG. 25 shows a cross-sectional structure of the pixel of this embodiment.
[0249]
As described above, when the anode of the EL element is connected to the current control TFT, it is preferable to use a p-channel TFT as the current control TFT.
[0250]
The configuration of the present embodiment can be implemented by freely combining with any of the configurations of
[0251]
[Example 15]
In the present invention, by using an EL material capable of utilizing phosphorescence from triplet excitons for light emission, external light emission quantum efficiency can be significantly improved. Thus, low power consumption, long life, and light weight of the EL element can be achieved.
Here, a report is shown in which the triplet exciton is used to improve the external emission quantum efficiency. (T. Tsutsui, C. Adachi, S. Saito, Photochemical Processes in Organized Molecular Systems, ed. K. Honda, (Elsevier Sci. Pub., 1971. Tokyo.).
The molecular formula of the EL material (coumarin dye) reported in the above paper is shown below.
[0252]
Embedded image
(MA Baldo, DF O'Brien, Y. You, A. Shoustikov, S. Sibley, ME Thompson, SR Forrest, Nature 395 (1998) p. 151.)
The molecular formula of the EL material (Pt complex) reported in the above paper is shown below.
[0254]
Embedded image
(MA Baldo, S. Lamansky, PE Burrows, ME Thompson, SR Forrest, Appl. Phys. Lett., 75 (1999) p. 4.)
(T. Tsutsui, M.-J. Yang, M. Yahiro, K. Nakamura, T. Watanabe, T. tsuji, Y. Fukuda, T. Wakimoto, S. Mayaguchi, J.P.A.P. ) (1999) L1502.)
The molecular formula of the EL material (Ir complex) reported in the above paper is shown below.
[0256]
Embedded image
As described above, if the phosphorescence emission from the triplet exciton can be used, it is possible in principle to realize an external light emission quantum efficiency three to four times higher than the case where the fluorescence emission from the singlet exciton is used. The configuration of the present embodiment can be implemented by freely combining with any of the configurations of
[0258]
[Example 16]
In the first embodiment, it is preferable to use an organic EL material for the EL layer. However, the present invention can be implemented by using an inorganic EL material. However, since a current inorganic EL material has a very high driving voltage, a TFT having a withstand voltage characteristic that can withstand such a driving voltage must be used in performing analog driving.
[0259]
Alternatively, if an inorganic EL material having a lower driving voltage is further developed in the future, it can be applied to the present invention.
[0260]
Further, the configuration of this embodiment can be freely combined with any of the configurations of
[0261]
[Example 17]
An active matrix EL display device (EL module) formed by implementing the present invention is of a self-luminous type, and thus has better visibility in a bright place than a liquid crystal display device. Therefore, it is widely used as a direct-view EL display (refers to a display incorporating an EL module).
[0262]
One of the advantages of the EL display over the liquid crystal display is a wide viewing angle. Therefore, to watch TV broadcasts or the like on a large screen, the EL display of the present invention may be used as a display (display monitor) having a diagonal of 30 inches or more (typically, 40 inches or more).
[0263]
Further, it can be used not only as an EL display (a personal computer monitor, a TV broadcast receiving monitor, an advertisement display monitor, etc.) but also as a display for various electronic devices.
[0264]
Such electronic devices include video cameras, digital cameras, goggle-type displays (head-mounted displays), car navigation systems, personal computers, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, electronic books, etc.), and images with recording media. A reproduction device (specifically, a device provided with a display capable of reproducing a recording medium such as a compact disk (CD), a laser disk (LD), or a digital video disk (DVD) and displaying an image thereof) is provided. FIG. 16 shows examples of these electronic devices.
[0265]
FIG. 16A illustrates a personal computer, which includes a main body 2001, a housing 2002, a display portion 2003, and a
[0266]
FIG. 16B illustrates a video camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an
[0267]
FIG. 16C illustrates a goggle-type display, which includes a
[0268]
FIG. 16D illustrates a portable computer, which includes a main body 2301, a camera portion 2302, an
[0269]
FIG. 16E illustrates an image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) including a recording medium, a main body 2401, a recording medium (CD, LD, DVD, or the like) 2402, an
[0270]
FIG. 16F illustrates an EL display, which includes a
[0271]
Further, if the emission luminance of the EL material increases in the future, it can be used for a front-type or rear-type projector.
[0272]
In addition, the electronic devices often display information distributed through electronic communication lines such as the Internet and CATV (cable television), and in particular, opportunities to display moving image information are increasing. Since the response speed of the EL material is very high, it is suitable for displaying such a moving image.
[0273]
Further, in the EL display device, since the light emitting portion consumes power, it is desirable to display information so that the light emitting portion is reduced as much as possible. Therefore, when an EL display device is used for a portable information terminal, particularly a display portion mainly for text information such as a mobile phone or car audio, the display is driven so that text information is formed by a light-emitting portion with a non-light-emitting portion as a background. It is desirable to do.
[0274]
Here, FIG. 22A illustrates a mobile phone, which includes a
[0275]
FIG. 22B shows an in-vehicle audio (car audio), which includes a
[0276]
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and can be applied to electronic devices in all fields. Further, the electronic device of the present embodiment can be realized by using a configuration composed of any combination of the
[0277]
【The invention's effect】
By using the present invention, deterioration of an EL element due to moisture or heat can be suppressed. Further, it is possible to prevent the alkali metal from diffusing from the EL layer and adversely affecting the TFT characteristics. As a result, the operation performance and reliability of the EL display device can be significantly improved.
[0278]
In addition, by including such an EL display device as a display, it is possible to produce a durable (highly reliable) applied product (electronic device) with good image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 illustrates a cross-sectional structure of a pixel portion of an EL display device.
FIG. 2 is a diagram showing a top structure and a structure of a pixel portion of an EL display device.
FIG. 3 illustrates a manufacturing process of an active matrix EL display device.
FIG. 4 illustrates a manufacturing process of an active matrix EL display device.
FIG. 5 illustrates a manufacturing process of an active matrix EL display device.
FIG. 6 is a diagram illustrating an appearance of an EL module.
FIG. 7 is a diagram showing a circuit block configuration of an EL display device.
FIG. 8 is an enlarged view of a pixel portion of an EL display device.
FIG. 9 illustrates an element structure of a sampling circuit of an EL display device.
FIG. 10 illustrates a structure of a pixel portion of an EL display device.
FIG. 11 illustrates a cross-sectional structure of a pixel portion of an EL display device.
FIG. 12 illustrates a top structure and a structure of a pixel portion of an EL display device.
FIG. 13 illustrates a cross-sectional structure of a pixel portion of an EL display device.
FIG. 14 illustrates a cross-sectional structure of a pixel portion of an EL display device.
FIG. 15 is a diagram showing a top structure and a structure of a pixel portion of an EL display device.
FIG. 16 illustrates a specific example of an electronic device.
FIG. 17 illustrates an appearance of an EL module.
FIG. 18 is a diagram showing a manufacturing process of a contact structure.
FIG. 19 is a diagram illustrating an ink jet system.
FIG. 20 is a diagram showing EL layer formation by an ink-jet method.
FIG. 21 illustrates a stacked structure of an EL layer.
FIG. 22 illustrates a specific example of an electronic device.
FIG. 23 illustrates a circuit configuration of a pixel portion of an EL display device.
FIG 24 illustrates a circuit configuration of a pixel portion of an EL display device.
FIG. 25 illustrates a cross-sectional structure of a pixel portion of an EL display device.
Claims (8)
前記複数の薄膜トランジスタを覆う多層の絶縁膜と、
前記多層の絶縁膜のうち少なくとも一部の層に設けられた開孔部を介して、前記複数の薄膜トランジスタの各々に接続された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極上に形成されたＥＬ層と、
を有する電気光学装置であって、
前記多層の絶縁膜は、アルカリ金属の透過を妨げうる絶縁膜を含むことを特徴とする電気光学装置。A plurality of thin film transistors formed on the substrate,
A multilayer insulating film covering the plurality of thin film transistors,
A plurality of pixel electrodes connected to each of the plurality of thin film transistors via an opening provided in at least a part of the multilayer insulating film;
An EL layer formed on the plurality of pixel electrodes;
An electro-optical device having
The electro-optical device according to claim 1, wherein the multi-layer insulating film includes an insulating film that can impede transmission of an alkali metal.
前記複数の薄膜トランジスタを覆う多層の絶縁膜と、
前記多層の絶縁膜のうち少なくとも一部の層に設けられた開孔部を介して、前記複数の薄膜トランジスタの各々に接続された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極上に形成されたＥＬ層と、
を有する電気光学装置であって、
前記多層の絶縁膜は、平坦化膜を含むことを特徴とする電気光学装置。A plurality of thin film transistors formed on the substrate,
A multilayer insulating film covering the plurality of thin film transistors,
A plurality of pixel electrodes connected to each of the plurality of thin film transistors via an opening provided in at least a part of the multilayer insulating film;
An EL layer formed on the plurality of pixel electrodes;
An electro-optical device having
The electro-optical device according to claim 1, wherein the multilayer insulating film includes a planarizing film.
前記複数の薄膜トランジスタを覆う多層の絶縁膜と、
前記多層の絶縁膜のうち少なくとも一部の層に設けられた開孔部を介して、前記複数の薄膜トランジスタの各々に接続された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極上に形成されたＥＬ層と、
を有する電気光学装置であって、
前記ＥＬ層は、インクジェット方式により選択的に形成され、
前記多層の絶縁膜は、アルカリ金属の透過を妨げうる絶縁膜を含むことを特徴とする電気光学装置。A plurality of thin film transistors formed on the substrate,
A multilayer insulating film covering the plurality of thin film transistors,
A plurality of pixel electrodes connected to each of the plurality of thin film transistors via an opening provided in at least a part of the multilayer insulating film;
An EL layer formed on the plurality of pixel electrodes;
An electro-optical device having
The EL layer is selectively formed by an inkjet method,
The electro-optical device according to claim 1, wherein the multi-layer insulating film includes an insulating film that can impede transmission of an alkali metal.
前記複数の薄膜トランジスタを覆う多層の絶縁膜と、
前記多層の絶縁膜のうち少なくとも一部の層に設けられた開孔部を介して、前記複数の薄膜トランジスタの各々に接続された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極上に形成されたＥＬ層と、
を有する電気光学装置であって、
前記ＥＬ層は、インクジェット方式により選択的に形成され、
前記多層の絶縁膜は、平坦化膜を含むことを特徴とする電気光学装置。A plurality of thin film transistors formed on the substrate,
A multilayer insulating film covering the plurality of thin film transistors,
A plurality of pixel electrodes connected to each of the plurality of thin film transistors via an opening provided in at least a part of the multilayer insulating film;
An EL layer formed on the plurality of pixel electrodes;
An electro-optical device having
The EL layer is selectively formed by an inkjet method,
The electro-optical device according to claim 1, wherein the multilayer insulating film includes a planarizing film.
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