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Description
(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
。
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。
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。
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。この時、典型的な画素構造は、例えば米国特許番号5,68
4,365号(特開平8−234683号)のFIG.1に開示されている。
電流制御用素子(T2)のゲート電極に接続されているが、それと並列にコンデンサ(C
s)にも接続されている。このコンデンサ(Cs)に蓄積された電荷で電流制御用素子(
T2)のゲート電圧を維持するのである。
ければスイッチング素子(T1)を通じて電荷が漏れてしまい(この時流れる電流をオフ
電流という)、電流制御用素子(T2)のゲート電極にかかる電圧を維持できなくなる。
これはスイッチング素子(T1)をトランジスタで形成する上で避けられない問題である
。しかしながら、このコンデンサ(Cs)は画素内に設けられるため、画素の有効発光面
積(有効画像表示面積)を狭める要因になっていた。
即ち、TFTに求められる性能がスイッチング素子と電流制御用素子とではまるで異なっ
てくる。このような場合、同一構造のTFTだけでは全ての回路又は素子が求める性能を
確保することは困難であった。
学装置、特にEL表示装置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、それを表示ディスプレイ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。
機能を鑑みて、最適な構造のTFTを割り当てている。即ち、同一画素内に異なる構造の
TFTが存在することになる。
グ用素子など)は、動作速度よりもオフ電流値を低減させることに重点を置いたTFT構
造とし、電流を流すことを最重要課題とする素子(電流制御用素子など)は、オフ電流値
を低減させることよりも、電流を流すこと及びそれと同時に顕著な問題となるホットキャ
リア注入による劣化を抑制することに重点を置いたTFT構造とする。
示装置の動作性能の向上と信頼性の向上とを可能とする。なお、本発明の思想は、画素部
に限ったものではなく、画素部と画素部を駆動する駆動回路部とを含めてTFT構造の最
適化を図る点にも特徴がある。
を配置した画素を形成することが可能となり、アクティブマトリクス型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。
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。
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。
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。
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。
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
)を含む絶縁膜を設ければ良い。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。
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。
きいため、動作速度が早く電流を流しやすい。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。
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。
FT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。
a〜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。
a、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点である。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)であればよい。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用TFTを実現している。
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。
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。
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。
01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
に特徴がある。そのため、従来例で述べたようなコンデンサ(Cs)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)電流制御用素子のゲート電圧を維持し
うる。
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。
3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。
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3
5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。
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。
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。
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0.2〜1
8μm(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。
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1〜1.5
μA)となるようにする。
EL表示装置からハイビジョンクラスの画素数(1920×1080又は1280×10
24)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。
.5μm、代表的には2.0〜2.5μmとすれば良い。
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。
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。
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。
〜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。
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。
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。
00〜500nm)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を汚染物質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
て働く。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。
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、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。
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化合物が挙げられる。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(BxN
y)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。
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。
Si、Al、N、O、Mを含む化合物(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。
、ダイヤモンドライクカーボンと呼ばれる。)等の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。
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
や水分を遮断する性質を有する薄膜(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。
も同色の組み合わせで、赤(R)、緑(G)若しくは青(B)の色素を含む。カラーフィ
ルター42は色純度を向上させるために設け、蛍光体43は色変換を行うために設けられ
る。
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。
る。ここではEL素子203として青色発光の発光層を用いて紫外光を含む青色領域の波
長をもつ光を形成し、その光によって蛍光体43を励起して赤、緑若しくは青の光を発生
させる。そしてカラーフィルター42で色純度を上げて出力する。
を本発明に用いることができる。
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。
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。
ことは有効である。膜厚は5nm〜1μm(典型的には20〜300nm)が好ましい。
このような放熱層は、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。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。
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。
従って放熱層を設けることによってその点を解決することは非常に有効であると言える。
ョン膜41と同様の材料)を用いれば、上記熱によるEL素子又は樹脂膜の劣化が防がれ
ると同時に、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
としても機能する。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。
の炭素膜が好ましく、水分等の侵入を防ぐためには炭素膜と窒化珪素膜(又は窒化酸化珪
素膜)との積層構造を用いることがさらに好ましい。
断しうる絶縁膜で分離するという構造は有効である。
4及び第1パッシベーション膜41にコンタクトホールを開けた後、電流制御用TFT2
02のドレイン配線37に接続されるように形成される。
48が形成される。EL層46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。
勿論、EL層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。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。
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。
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5,151,6
29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。
ことができる。
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。
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。
はそれぞれ選択されたアリル群である。
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。
ともできる。
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。
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。
リマー系材料が好ましい。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)系やポリフルオレン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。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10−012
377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。
、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、Li
Al電極、また、LiFAl電極が挙げられる。また、保護電極48は陰極47を外部の
湿気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48には放熱効果もある。
EL層や陰極がどのような積層構造であってもマルチチャンバー(クラスターツールとも
いう)方式の成膜装置にて全て連続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46及び陰極47だけでなく、その上の保護電極48まで連続形成するとさ
らに良い。
線蒸着法は分子オーダーレベルの超薄膜を形成する上で有効である。)、スパッタ法、プ
ラズマCVD法、スピンコーティング法、スクリーン印刷法又はイオンプレーティング法
が好ましいが、インクジェット方式で形成することも可能である。インクジェット方式に
はキャビテーションを用いるバブルジェット(登録商標)方式(特開平5−116297
号等)とピエ
ゾ素子を用いるピエゾ方式(特開平8−290647号等)とがあるが、有機EL材料が
熱に弱いことを鑑みればピエゾ方式が好ましい。
00〜500nm)とすれば良い。第2パッシベーション膜49を設ける目的は、EL層
46を水分から保護する目的が主であるが、第1パッシベーション膜41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46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。
℃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。
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、良好な画像表示が可能なEL表示装置が形成できる。
ト構造のTFTを用いる点であり、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。
こととする。
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
。
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。
材料からなる放熱層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層を設けておくことは有効である。
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
。
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。
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。
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。
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。
3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。
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、代表的には周期表の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。
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。
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。
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450〜5
50℃程度の熱処理を行えば良い。
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。
膜(以下、活性層という)307〜310を形成する。
形成する。ゲート絶縁膜311としては、10〜200nm、好ましくは50〜150n
m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。
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。
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。
(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
。
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X
e、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。
部とゲート絶縁膜311を挟んで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。
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31
7〜323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、1×1016〜5×10
18atoms/cm3(典型的には3×1017〜3×1018atoms/cm3)の濃度が好ましい。
24d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。
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320〜3
22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。
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(B
2H6)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。
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。
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。
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。
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5
0〜100%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))
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。
36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、200n
m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。
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。
nm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8
00nm厚の酸化珪素膜を形成しても構わない。
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。
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。
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。
これらの材料は公知のものを用いれば良い。また、これらは別々にパターニングして形成
しても良いし、連続的に形成して一括でパターニングして形成しても良い。また形成方法
としては、スクリーン印刷法、インクジェット法、マスク蒸着法(マスク材を用いて選択
的に形成する方法)等を用いれば良い。
光体346は用いる材料によって最適な膜厚が異なる。即ち、薄すぎると色変換効率が悪
くなり、厚すぎると段差が大きくなる上に光の透過光量が落ちてしまう。従って、両特性
の兼ね合いで最適な膜厚を決定しなければならない。
しているが、RGBに対応するEL層を個別に作製する方式を採用する場合は、カラーフ
ィルターや蛍光体を省略することもできる。
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。本実施例ではカラーフィルター345及び蛍光体346の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。
達するコンタクトホールを形成し、画素電極348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348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。
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。
るため、EL層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348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。
極351を大気解放しないで連続形成する。このときEL層349及び陰極350を形成
するに先立って画素電極348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、EL層349としては公知の材料を用いることができる。
を用いることができる。本実施例では図19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。
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S
TB)、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。
が、特にEu(DBM)3(Phen)で示されるEu錯体(J.Kido et
.al,Appl.Phys.,vol.35,pp.L394-396,1996に詳しい。)は620nmの波長に鋭い発光を
もち単色性が高い。
%のキナクリドン又はクマリンを添加した材料を用いることができる。化学式は以下のよ
うになる。
DSAを添加したジスチルアリーレンアミン誘導体を用いることができる。特に、性能の
高い材料であるジスチリルビフェニル(DPVBi)を用いることが好ましい。化学式は
以下のようになる。
れも保護電極351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2パ
ッシベーション膜352としては、図1の第2パッシベーション膜49と同一の材料を用
いることができる。
とするが、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。また、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。
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349
、MgAg電極350は非常に水分に弱いので、保護電極351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。
Ag電極350の厚さは180〜300nm(典型的には200〜250nm)とすれば
良い。
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。
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ともいう)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。
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。
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313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。
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TFT
205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。
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。
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TF
T202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。
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。
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、内部に吸湿性材料(例えば酸化バリウム
)を配置することでEL層の信頼性(寿命)が向上する。
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。
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のゲートに電気的に接続されている。
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。
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。
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。
04、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。
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。
6V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。
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TF
T208を含むCMOS回路が適している。
する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
。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。
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(代表的には異方導電性膜)1710を介してFPC611に接続さ
れる。
て説明する。
(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))
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))
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349を形成した後、別のマスク材を用いて保護電極350を
形成する。これにより保護電極350と入力配線1709とが電気的に接続される。さら
に、第2パッシベーション膜352を設けて図18(C)の状態を得る。
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、他の入力配線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。
示す。
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。
質が向上する。
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。
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、説明は省略する。
クトホールを形成したら、画素電極51、陰極52及びEL層53を形成する。本実施例
では陰極52とEL層53を大気解放しない真空蒸着法で連続的に形成するが、その際に
マスク材を用いて選択的に赤色発光のEL層、緑色発光のEL層、青色発光のEL層を別
々の画素に形成する。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。
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。
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2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。
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。
可能である。
A)、(B)を用いて説明する。
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6
2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。
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。
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。
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。
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。
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TFT13
02が形成される。
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。
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81と電気的に接続される
。
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。
極(陽極)45、EL層46、MgAg電極(陰極)47、アルミニウム電極(保護電極
)48、第2パッシベーション膜49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。
可能である。
膜として、第1パッシベーション膜41や第2パッシベーション膜49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。
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。
可能である。
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。
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。
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
。
ーション膜49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。
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
。
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する
ことを特徴としている。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。
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に
本発明の目的は達成される。
に応じて図1と同じ符号を引用している。
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。
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。
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。
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。
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。
。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。
てTFTを形成しても良い。
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。
可能である。
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。
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。
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−V
th|の条件内で動作させることが望ましい。
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。
っても構わない。
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、47
03はスイッチング用TFT4702のゲート配線、4704は電流制御用TFT、47
05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、4
708はEL素子とする。電源制御用TFT4706の動作については特願平11−34
1272号を参照すると良い。
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TFT47
06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。
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。
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21(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。
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、48
03はスイッチング用TFT4802のゲート配線、4804は電流制御用TFT、48
05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。
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。
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。
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2
2(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。
1、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。
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。
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91、
ドレイン領域92およびチャネル形成領域93を含み、ソース領域91はソース配線36
に、ドレイン領域92はドレイン配線37に接続されている。
Tとしてpチャネル型TFTを用いることが好ましい。
することが可能である。
、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
。
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。
ys.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) L15
02.)
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。
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。
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TF
Tを用いなければならない。
ることは可能である。
が可能である。
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。
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。
)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。
(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。
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。
03、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。
ム部2203を含む。本発明は表示部2202に用いることができる。
02、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。
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。
03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。
ェクターに用いることも可能となる。
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のに適
している。
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。
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。
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。
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。
Claims (7)
- 基板上に発光素子を有する画素部と、駆動回路と、凹部形状を有するハウジング材と、接着剤と、配線と、を有し、
前記ハウジング材は、少なくとも前記接着剤を介して前記基板と接着されており、
前記画素部は、
トランジスタと、
前記トランジスタ上の第1の層間絶縁膜と、
前記第1の層間絶縁膜上の前記トランジスタに電気的に接続されたソース配線及びドレイン配線と、
前記ソース配線及び前記ドレイン配線上の第2の層間絶縁膜と、
前記第2の層間絶縁膜上の、前記ソース配線又は前記ドレイン配線に電気的に接続された第1の電極、前記第1の電極上の発光層、及び前記発光層上の第2の電極を有する前記発光素子と、を有し、
前記配線は、前記第1の層間絶縁膜上に一部延在して設けられており、
前記配線は、第1乃至第3の領域を有し、
前記第1の領域は、前記ハウジング材の内側に設けられ、かつ、前記第2の層間絶縁膜に設けられた開口部を介して前記第1の層間絶縁膜上で前記第2の電極と電気的に接続されており、
前記第2の領域は、前記接着剤及び前記ハウジング材と重なり、かつ、前記接着剤と前記基板の間に設けられており、
前記第3の領域は、前記ハウジング材の外側に設けられており、
前記配線は、前記ソース配線及び前記ドレイン配線と同時に形成された導電膜からなり、
前記画素部と、前記駆動回路の少なくとも一部とが前記接着剤で囲まれた領域内に設けられていることを特徴とする表示装置。 - 基板上に発光素子を有する画素部と、駆動回路と、凹部形状を有するハウジング材と、接着剤と、配線と、を有し、
前記ハウジング材は、少なくとも前記接着剤を介して前記基板と接着されており、
前記画素部は、
トランジスタと、
前記トランジスタ上の第1の層間絶縁膜と、
前記第1の層間絶縁膜上の前記トランジスタに電気的に接続されたソース配線及びドレイン配線と、
前記ソース配線及び前記ドレイン配線上のパッシベーション膜と、
前記パッシベーション膜上の第2の層間絶縁膜と、
前記第2の層間絶縁膜上の、前記ソース配線又は前記ドレイン配線に電気的に接続された第1の電極、前記第1の電極上の発光層、及び前記発光層上の第2の電極を有する前記発光素子と、を有し、
前記配線は、前記第1の層間絶縁膜上に一部延在して設けられ、
前記配線は、第1乃至第3の領域を有し、
前記第1の領域は、前記ハウジング材の内側に設けられ、かつ、前記第2の層間絶縁膜及び前記パッシベーション膜に設けられた開口部を介して前記第1の層間絶縁膜上で前記第2の電極と電気的に接続されており、
前記第2の領域は、前記接着剤及び前記ハウジング材と重なり、かつ、前記接着剤と前記基板の間に設けられており、
前記第3の領域は、前記ハウジング材の外側に設けられており、
前記配線は、前記ソース配線及び前記ドレイン配線と同時に形成された導電膜からなり、
前記画素部と、前記駆動回路の少なくとも一部とが前記接着剤で囲まれた領域内に設けられていることを特徴とする表示装置。 - 請求項2において、前記パッシベーション膜は、窒化珪素膜又は窒化酸化珪素膜であることを特徴とする表示装置。
- 請求項1または2において、前記第1の層間絶縁膜は珪素を含む絶縁膜であることを特徴とする表示装置。
- 請求項1乃至4のいずれか一において、前記第2の層間絶縁膜は樹脂膜であることを特徴とする表示装置。
- 請求項1乃至5のいずれか一において、前記ハウジング材はガラスであることを特徴とする表示装置。
- 請求項1乃至6のいずれか一において、前記凹部に乾燥剤が設けられていることを特徴とする表示装置。
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