JP4801260B2 - Electric appliance - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周囲の情報に応じて輝度調節が可能である表示システム及び電気器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、有機ＥＬ材料のＥＬ(Electro Luminescence)現象（蛍光及び燐光を含む）を利用した自発光型の素子としてＥＬ素子を用いた表示装置（以下、ＥＬ表示装置という）の開発が進んでいる。なお、ここでいうＥＬ素子は、ＯＬＥＤ(Organic Light emitting Device)ともよばれている。ＥＬ表示装置は自発光型であるため、液晶表示装置のようなバックライトが不要であり、さらに視野角が広いため、屋外で使用する携帯型機器の表示部として有望視されている。
【０００３】
ＥＬ表示装置にはパッシブ型（単純マトリクス型）とアクティブ型（アクティブマトリクス型）の二種類があり、どちらも盛んに開発が行われている。特に現在はアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が注目されている。また、ＥＬ素子の発光層となる有機材料は低分子系（モノマー系）有機ＥＬ材料と高分子系（ポリマー系）有機ＥＬ材料とに分けられ、両者ともに盛んに研究されている。
【０００４】
ＥＬ素子は、ＥＬ（Electro Luminescence：電場を加えることで発生するルミネッセンス）が得られる有機ＥＬ材料を含む層（以下、ＥＬ層と記す）と、陽極と、陰極とを有する。有機ＥＬ材料におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とがある。本発明のＥＬ表示装置には、どちらの有機ＥＬ材料を有するＥＬ素子を用いることも可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これまでのＥＬ表示装置や半導体ダイオードといった発光装置において、発光装置に含まれる発光素子の発光輝度を発光装置の周囲の情報に応じて調節する機能を設けているものはない。
【０００６】
そこで、本発明では、発光装置としてＥＬ表示装置を例に取り、ＥＬ表示装置の周囲の環境情報や、ＥＬ表示装置を使用する人の生体情報に対応させてＥＬ表示装置の輝度調節を可能にするものを表示システムとし、表示システム及び表示システムを用いた電気器具を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決することを目的とする。なお、ＥＬ表示装置において、陰極、ＥＬ層、及び陽極からなるＥＬ素子の発光輝度は、ＥＬ素子を流れる電流量による調節が可能であるが、ＥＬ素子を流れる電流量は、ＥＬ素子の電位を変えることで制御が可能である。そこで、本発明では、以下に示す表示システムを用いる。
【０００８】
まず、ＥＬ表示装置の周囲の情報が、フォトダイオード、ＣｄＳ光導電性素子といった受光素子及びＣＣＤ（charge coupled device）、ＣＭＯＳセンサーを含むセンサーにより情報信号として検知される。次にセンサーが、この情報信号を電気信号としてＣＰＵ（Central Processing Unit）に入力すると、この電気信号は、ＣＰＵによってＥＬ素子の発光輝度を調節するためにかける電位を制御する信号に変換される。なお、本明細書中では、ＣＰＵにより変換され出力される信号を補正信号と呼ぶ。また、この補正信号が電圧可変器に入力されることによりＥＬ素子のＴＦＴに接続されていない側の電極の電位が制御される。なお、本明細書中では、ここで制御される電位を補正電位と呼ぶ。
【０００９】
上記表示システムを用いることでＥＬ素子を流れる電流量を制御して、周囲の情報に応じた輝度調節を行うＥＬ表示ディスプレイ、すなわち電気器具が提供できる。なお、本明細書中において周囲の情報とは、ＥＬ表示装置における周囲の環境情報や、ＥＬ表示装置を使用する人の生体情報のことをいう。さらに周囲の環境情報とは、明るさ（可視光や赤外光の光量）や温度や湿度といった情報をさし、使用する人の生体情報とは、使用者の目の充血度、脈拍、血圧、体温または瞳孔の開き度合いといった情報のことをいう。
【００１０】
本発明は、デジタル駆動方式の場合には、ＥＬ素子に接続された電圧可変器で周囲の情報に応じた補正電位を印加してＥＬ素子にかかる電位差を制御して所望の輝度を得ることができる。一方、アナログ駆動方式の場合には、ＥＬ素子に接続された前記電圧可変器で周囲の情報に応じた補正電位を印加してＥＬ素子にかかる電位差を制御し、制御された電位差に対して最適なコントラストが得られるようにアナログ信号の電位を制御すれば所望の輝度を得ることができる。これらの方法を行うことで、デジタル方式およびアナログ方式のいずれにおいても実施が可能である。なお、前記センサーは、前記ＥＬ表示装置と一体形成されていてもよい。
【００１１】
ＥＬ素子に流れる電流量を制御する電流制御用ＴＦＴは、ＥＬ素子を発光させるために、電流制御用ＴＦＴの駆動を制御するスイッチング用ＴＦＴよりも比較的多くの電流を流す。なおＴＦＴの駆動を制御するとは、ＴＦＴが有するゲート電極に印加される電圧を制御することで、そのＴＦＴをオン状態またはオフ状態にすることを意味する。本発明において周囲の情報に対応させて発光輝度を低く表示したい場合には、電流制御用ＴＦＴには、少ない電流を流すこととなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明における情報対応型ＥＬ表示装置の概略構成図を示す。なお、本実施の形態においては、デジタル駆動の時分割階調方式を用いた場合を説明する。図１において、２００１はスイッチング素子として機能するＴＦＴ（以下、スイッチング用ＴＦＴ、２００２はＥＬ素子２００３に供給する電流を制御するための素子（電流制御素子）として機能するＴＦＴ（以下、電流制御用ＴＦＴまたはＥＬ駆動ＴＦＴという）、２００４はコンデンサ（保持容量または、補助容量という）である。スイッチング用ＴＦＴ２００１はゲート線２００５及びソース線（データ線）２００６に接続されている。また、電流制御用ＴＦＴ２００２のドレインはＥＬ素子２００３に、ソースは電源供給線２００７に接続されている。
【００１３】
ゲート線２００５が選択されるとスイッチング用ＴＦＴ２００１のゲートが開き、ソース線２００６のデータ信号がコンデンサ２００４に蓄積され、電流制御用ＴＦＴ２００２のゲートが開く。そして、スイッチング用ＴＦＴ２００１のゲートが閉じた後、コンデンサ２００４に蓄積された電荷によって電流制御用ＴＦＴ２００２のゲートは開いたままとなり、その間、ＥＬ素子２００３が発光する。このＥＬ素子２００３の発光量は流れる電流量により変化する。
【００１４】
また、この時流れる電流量は、電源供給線に印加される電位（本明細書中ではこれをＥＬ駆動電位という）と電圧可変器２０１０に入力される補正信号により制御される電位（本明細書中では、これを補正電位という）との電位差に制御される。なお、本実施例においてＥＬ駆動電位は、一定の電位に保たれている。
また、電圧可変器２０１０は、ＥＬ駆動電源２００９からの電圧を正もしくは負の値に変えることができ、これにより補正電位を制御することが可能である。
【００１５】
本発明のデジタル駆動の階調表示において、ソース線２００６から入力されるデータ信号によって電流制御用ＴＦＴ２００２のゲートが開または閉になる。
なお、本明細書中において、ＥＬ素子のＴＦＴに接続されている一方の電極を画素電極とよび、他方の電極を対向電極と呼ぶ。スイッチ２０１５が入ると電圧可変器２０１０に制御される補正電位が対向電極に印加される。画素電極に印加されるＥＬ駆動電位は、一定であるので、補正電位を制御することにより補正電位に基づく電流がＥＬ素子を流れ、ＥＬ素子２００３を所望の輝度に発光させることができる。
【００１６】
電圧可変器２０１０によって印加される補正電位は、以下のように決定される。
まず、センサー２０１１が周囲の情報をアナログ信号として検出し、得られたアナログ信号をＡ／Ｄ変換器２０１２によりデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、ＣＰＵ２０１３において変換される。ＣＰＵ２０１３は、入力された信号に対して、あらかじめ設定しておいた比較データに基づきＥＬ素子の発光輝度を補正するための補正信号に変換する。ＣＰＵ２０１３に変換された補正信号は、Ｄ／Ａ変換器２０１４に入力され再びアナログの補正信号に変換される。この補正信号が電圧可変器に入力されることにより、電圧可変器２０１０が所定の補正電位を印加する。
【００１７】
以上のように、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置にセンサー２０１１を取り付け、センサー２０１１が検知した周囲の情報信号をもとに電圧可変器２０１０で補正電位を変化させ、ＥＬ素子の発光輝度の調節ができる点が本発明の最大の特徴である。この表示システムを用いたＥＬ表示ディスプレイは、周囲の情報に応じてＥＬ表示装置の発光輝度を調節することができる。
【００１８】
次に本発明に用いたアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の概略ブロック図を図２に示す。図２（Ａ）のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、基板上に形成されたＴＦＴによって画素部１０１、画素部の周辺に配置されたデータ信号側駆動回路１０２及びゲート信号側駆動回路１０３を有している。さらに、画素部に入力されるデジタルデータ信号を形成する時分割階調データ信号発生回路１１３を有している。
【００１９】
画素部１０１には、マトリクス状に複数の画素１０４が配列される。画素１０４の拡大図を図２（Ｂ）に示す。画素中には、スイッチング用ＴＦＴ１０５および電流制御用ＴＦＴ１０８が配置されている。スイッチング用ＴＦＴ１０５のソース領域は、デジタルデータ信号を入力するデータ配線（ソース配線）１０７に接続されている。
【００２０】
また、１０８は電流制御用ＴＦＴであり、そのゲート電極はスイッチング用ＴＦＴ１０５のドレイン領域に接続される。そして、電流制御用ＴＦＴ１０８のソース領域は電源供給線１１０に接続され、ドレイン領域はＥＬ素子１０９に接続される。また、ＥＬ素子１０９は、電流制御用ＴＦＴ１０８に接続された陽極（画素電極）とＥＬ層を挟んで陽極に対向して設けられた陰極（対向電極）とでなり、陰極は、電圧可変器１１１に接続されている。
【００２１】
なお、スイッチング用ＴＦＴ１０５は、ｎチャネル型ＴＦＴでもｐチャネル型ＴＦＴでもよい。また、本実施の形態において、電流制御用ＴＦＴ１０８が、ｎチャネル型ＴＦＴである場合には、電流制御用ＴＦＴ１０８のドレイン部はＥＬ素子１０９の陰極に接続され、電流制御用ＴＦＴ１０８が、ｐチャネル型ＴＦＴである場合には、電流制御用ＴＦＴ１０８のドレイン部はＥＬ素子１０９の陽極に接続される構造が好ましい。しかし、電流制御用ＴＦＴ１０８が、ｎチャネル型ＴＦＴである場合、電流制御用ＴＦＴ１０８のソース部がＥＬ素子１０９の陽極に接続され、電流制御用ＴＦＴ１０８が、ｐチャネル型ＴＦＴである場合、電流制御用ＴＦＴ１０８のソース部がＥＬ素子１０９の陰極に接続される構造でもよい。
【００２２】
さらに、電流制御用ＴＦＴ１０８のドレイン領域と、ＥＬ素子１０９が有する陽極（画素電極）との間に抵抗体（図示せず）を設けても良い。抵抗体を設けることによって、電流制御用ＴＦＴからＥＬ素子へ供給される電流量を制御し、電流制御用ＴＦＴの特性のバラツキによる影響を防ぐことが可能になる。抵抗体は電流制御用ＴＦＴ１０８のオン抵抗よりも十分に大きい抵抗値を示す素子であれば良いため構造等に限定はない。
【００２３】
コンデンサ１１２は、スイッチング用ＴＦＴ１０５が非選択状態（オフ状態）にある時、電流制御用ＴＦＴ１０８のゲート電圧を保持するために設けられている。また、コンデンサ１１２はスイッチング用ＴＦＴ１０５のドレイン領域と電源供給線１１０とに接続されている。
【００２４】
次に、データ信号側駆動回路１０２は基本的にシフトレジスタ１０２a、ラッチ１（１０２b）、ラッチ２（１０２c）を有している。また、シフトレジスタ１０２aにはクロックパルス（ＣＫ）及びスタートパルス（ＳＰ）が入力され、ラッチ１（１０２b）にはデジタルデータ信号（Digital Data Signals）が入力され、ラッチ２（１０２c）にはラッチ信号（Latch Signals）が入力される。なお、図２（Ａ）においてデータ信号側駆動回路１０２は１つだけ設けられているが、本発明においてデータ信号側駆動回路は２つあってもよい。
【００２５】
また、ゲート信号側駆動回路１０３は、シフトレジスタ、バッファ等（いずれも図示せず）を有している。なお、図２（Ａ）においてゲート信号側駆動回路１０３は２つ設けられているが、本発明においてゲート信号側駆動回路は１つであってもよい。
【００２６】
時分割階調データ信号発生回路１１３（ＳＰＣ；Serial-to-Parallel Conversion Circuit）では、アナログ信号又はデジタル信号でなるビデオ信号（画像情報を含む信号）を、時分割階調を行うためのデジタルデータ信号に変換すると共に、時分割階調表示を行うために必要なタイミングパルス等を発生させ、画素部に入力する。
【００２７】
なお、時分割階調データ信号発生回路１１３には、１フレーム期間をｎビット（ｎは２以上の整数）の階調に対応した複数のサブフレーム期間に分割する手段と、それら複数のサブフレーム期間においてアドレス期間及びサステイン期間を選択する手段と、そのサステイン期間をＴｓ１：Ｔｓ２：Ｔｓ３：…：Ｔｓ(n-１)：Ｔｓ(n)＝２0：２-1：２-2：…：２-(n-2)：２-(n-1)となるように設定する手段とが含まれる。
【００２８】
この時分割階調データ信号発生回路１１３は、本発明のＥＬ表示装置の外部に設けられても良いし、一体形成しても良い。ＥＬ表示装置の外部に設けられる場合、そこで形成されたデジタルデータ信号が本発明のＥＬ表示装置に入力される構成となる。その場合、そこで形成されたデジタルデータ信号が本発明のＥＬ表示装置に入力される構成となる。この場合、本発明のＥＬ表示装置をディスプレイとして有する電気器具は、本発明のＥＬ表示装置と時分割階調データ信号発生回路を別の部品として含むことになる。
【００２９】
また、時分割階調データ信号発生回路１１３をＩＣチップなどの形で本発明のＥＬ表示装置に実装しても良い。その場合、そのＩＣチップで形成されたデジタルデータ信号が本発明のＥＬ表示装置に入力される構成となる。この場合、本発明のＥＬ表示装置をディスプレイとして有する電気器具は、時分割階調データ信号発生回路を含むＩＣチップを実装した本発明のＥＬ表示装置を部品として含むことになる。
【００３０】
また最終的には、時分割階調データ信号発生回路１１３を画素部１０１、データ信号側駆動回路１０２及びゲート信号側駆動回路１０３と同一の基板上にＴＦＴでもって形成しうる。この場合、ＥＬ表示装置に画像情報を含むビデオ信号を入力すれば全て基板上で処理することができる。勿論、この場合の時分割階調データ信号発生回路は本発明で用いるポリシリコン膜を活性層とするＴＦＴで形成することが望ましい。また、この場合、本発明のＥＬ表示装置をディスプレイとして有する電気器具は、時分割階調データ信号発生回路がＥＬ表示装置自体に内蔵されており、電気器具の小型化を図ることが可能である。
【００３１】
次に時分割階調表示について、図２及び図３を用いて説明する。ここではｎビットデジタル駆動方式により２n階調のフルカラー表示を行う場合について説明する。
【００３２】
まず、図３に示すように１フレーム期間をｎ個のサブフレーム期間（ＳＦ１〜ＳＦｎ）に分割する。なお、画素部の全ての画素が１つの画像を表示する期間を１フレーム期間と呼ぶ。通常のＥＬディスプレイでは発振周波数は６０Ｈｚ以上、即ち１秒間に６０以上のフレーム期間が設けられており、１秒間に６０以上の画像が表示されている。１秒間に表示される画像の数が６０より少なくなると、視覚的にフリッカ等の画像のちらつきが目立ち始める。また、１フレーム期間をさらに複数に分割した期間をサブフレーム期間と呼ぶ。階調数が多くなるにつれて１フレーム期間の分割数も増え、駆動回路を高い周波数で駆動しなければならない。
【００３３】
１つのサブフレーム期間はアドレス期間（Ｔａ）とサステイン期間（Ｔｓ）とに分けられる。アドレス期間とは、１サブフレーム期間中、全画素にデータを入力するのに要する時間であり、サステイン期間（点灯期間とも呼ぶ）とは、ＥＬ素子を発光させる期間を示している。
【００３４】
ｎ個のサブフレーム期間（ＳＦ１〜ＳＦｎ）がそれぞれ有するアドレス期間（Ｔａ１〜Ｔａｎ）の長さは全て一定である。ＳＦ１〜ＳＦｎがそれぞれ有するサステイン期間（Ｔｓ）をそれぞれＴｓ１〜Ｔｓｎとする。
【００３５】
サステイン期間の長さは、Ｔｓ１：Ｔｓ２：Ｔｓ３：…：Ｔｓ（ｎ−１）：Ｔｓｎ＝２0：２-1：２-2：…：２-(n-2)：２-(n-1)となるように設定する。但し、ＳＦ１〜ＳＦｎを出現させる順序はどのようにしても良い。このサステイン期間の組み合わせで２n階調のうち所望の階調表示を行うことができる。
【００３６】
補正電位とＥＬ駆動電位との電位差でＥＬ素子に流れる電流量が決まり、ＥＬ素子の発光輝度が制御される。つまり、ＥＬ素子の発光輝度を調節するためには、補正電位を調節すればよい。
【００３７】
ここで、本実施形態について詳細に説明する。
まず、電源供給線１１０は、一定のＥＬ駆動電位に保たれており、ゲート配線１０６にゲート信号を入力して、ゲート配線１０６に接続されているスイッチング用ＴＦＴ１０５全てをＯＮ状態にする。
【００３８】
スイッチング用ＴＦＴ１０５をＯＮ状態にした後、またはＯＮ状態にするのと同時にスイッチング用ＴＦＴ１０５のソース領域に「０」または「１」の情報を有するデジタルデータ信号を入力していく。
【００３９】
デジタルデータ信号がスイッチング用ＴＦＴ１０５のソース領域に入力されると、電流制御用ＴＦＴ１０８のゲート電極に接続されたコンデンサ１１２にデジタルデータ信号が入力され保持される。全ての画素にデジタルデータ信号が入力されるまでの期間がアドレス期間である。
【００４０】
アドレス期間が終了したら、スイッチング用ＴＦＴがオフ状態になり、コンデンサ１１２において保持されたデジタルデータ信号が、電流制御用ＴＦＴ１０８のゲート電極に入力される。
【００４１】
なお、ＥＬ素子の陽極に印加される電位は陰極に印加される電位よりも高いことがより望ましい。本実施の形態では陽極を画素電極として電源供給線に接続しており、陰極を電圧可変器に接続している。そのためＥＬ駆動電位は補正電位よりも高いことが望ましい。
逆に、陰極を画素電極として電源供給線に接続し、陽極を電圧可変器に接続した場合、ＥＬ駆動電位は補正電位よりも低いことが望ましい。
【００４２】
本発明では、補正電位は、センサーが検知した周囲の情報信号をもとに電圧可変器を通して制御されている。例えばＥＬ表示装置の周囲の明るさに関する環境情報がフォトダイオードに検知され、検知された信号がＣＰＵによってＥＬ素子の発光輝度を調節するための補正信号に変換されたとき、この信号が電圧可変器に入力されるとそれに応じた補正電位が印加され、補正電位が変わる。これによりＥＬ駆動電位と補正電位の電位差が変わり、ＥＬ素子の発光輝度を変えることができる。
本実施の形態において、デジタルデータ信号が「０」の情報を有していた場合、電流制御用ＴＦＴ１０８はオフ状態となり、電源供給線１１０に印加されているＥＬ駆動電位はＥＬ素子１０９が有する陽極（画素電極）に印加されない。
【００４３】
逆に、「１」の情報を有していた場合、電流制御用ＴＦＴ１０８はオン状態となり、電源供給線１１０に印加されているＥＬ駆動電位は、ＥＬ素子１０９が有する陽極（画素電極）に印加される。
【００４４】
その結果、「０」の情報を有するデジタルデータ信号が印加された画素が有するＥＬ素子１０９は発光しない。そして「１」の情報を有するデジタルデータ信号が印加された画素が有するＥＬ素子１０９は発光する。発光が終了するまでの期間がサステイン期間である。
【００４５】
ＥＬ素子を発光させる（画素を点灯させる）期間はＴｓ１〜Ｔｓｎまでのいずれかの期間である。ここではＴｓｎの期間、所定の画素を点灯させたとする。
【００４６】
次に、再びアドレス期間に入り、全画素にデータ信号を入力したらサステイン期間に入る。このときはＴｓ１〜Ｔｓ（ｎ−１）のいずれかの期間がサステイン期間となる。ここではＴｓ（ｎ−１）の期間、所定の画素を点灯させたとする。
【００４７】
以下、残りのｎ−２個のサブフレームについて同様の動作を繰り返し、順次Ｔｓ（ｎ−２）、Ｔｓ（ｎ−３）…Ｔｓ１とサステイン期間を設定し、それぞれのサブフレームで所定の画素を点灯させたとする。
【００４８】
ｎ個のサブフレーム期間が出現したら１フレーム期間を終えたことになる。このとき、画素が点灯していたサステイン期間、言い換えると「１」の情報を有するデジタルデータ信号が画素に印加された後、画素が点灯する期間の長さを積算することによって、その画素の階調がきまる。例えば、ｎ＝８のとき、全部のサステイン期間で画素が発光した場合の輝度を１００％とすると、Ｔｓ１とＴｓ２において画素が発光した場合には７５％の輝度が表現でき、Ｔｓ３とＴｓ５とＴｓ８を選択した場合には１６％の輝度が表現できる。
【００４９】
なお、本発明において図１に示すスイッチ２０１５は、アドレス期間には、オフ状態になり、サステイン期間には、オン状態になる。
【００５０】
次に、本発明のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置について、断面構造の概略を図４に示す。
【００５１】
図４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としては透光性基板、代表的にはガラス基板、石英基板、ガラスセラミックス基板、又は結晶化ガラス基板を用いることができる。但し、作製プロセス中の最高処理温度に耐えるものでなくてはならない。
【００５２】
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：ｘ、ｙは任意の整数、で示される）など珪素に対して酸素若しくは窒素を所定の割合で含ませた絶縁膜を指す。
【００５３】
２０１はスイッチング用ＴＦＴであり、ｎチャネル型ＴＦＴで形成されているが、スイッチング用ＴＦＴは、ｐチャネル型としてもよい。また、２０２は電流制御用ＴＦＴであり、図４は、電流制御用ＴＦＴ２０２がｐチャネル型ＴＦＴで形成された場合を示している。この場合は、電流制御用ＴＦＴのドレインは、ＥＬ素子の陽極に接続されている。
【００５４】
ただし、本発明において、スイッチング用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴに電流制御用ＴＦＴをｐチャネル型ＴＦＴに限定する必要はなく、この逆、又は両方にｐチャネル型ＴＦＴまたは、ｎチャネル型ＴＦＴを用いることも可能である。
【００５５】
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、ソース線２１並びにドレイン線２２を有して形成される。なお、ゲート絶縁膜１８又は第１層間絶縁膜２０は基板上の全ＴＦＴに共通であっても良いし、回路又は素子に応じて異ならせても良い。
【００５６】
また、図４に示すスイッチング用ＴＦＴ２０１はゲート電極１９a、１９bが電気的に接続されており、いわゆる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。
【００５７】
マルチゲート構造はオフ電流を低減する上で極めて有効であり、スイッチング用ＴＦＴのオフ電流を十分に低くすれば、それだけ図２（Ｂ）に示すコンデンサ１１２に必要な容量を小さくすることができる。即ち、コンデンサ１１２の専有面積を小さくすることができるので、マルチゲート構造とすることはＥＬ素子１０９の有効発光面積を広げる上でも有効である。
【００５８】
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を低減する上で非常に効果的である。また、ＬＤＤ領域１５a〜１５dの長さ（幅）は０．５〜３．５μｍ、代表的には２．０〜２．５μｍとすれば良い。
【００５９】
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分離領域１６（ソース領域又はドレイン領域と同一の濃度で同一の不純物元素が添加された領域）がオフ電流の低減に効果的である。
【００６０】
次に、電流制御用ＴＦＴ２０２は、ソース領域２６、ドレイン領域２７、チャネル形成領域２９、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極３０、第１層間絶縁膜２０、ソース線３１並びにドレイン線３２を有して形成される。なお、ゲート電極３０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。
【００６１】
図２（Ｂ）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のゲートに接続されている。具体的には図４の電流制御用ＴＦＴ２０２のゲート電極３０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３１は図２（Ｂ）の電源供給線１１０に接続される。
【００６２】
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。
【００６３】
以上は画素内に設けられたＴＦＴの構造について説明したが、このとき同時に駆動回路も形成される。図４には駆動回路を形成する基本単位となるＣＭＯＳ回路が図示されている。
【００６４】
図４においては極力動作速度を落とさないようにしつつホットキャリア注入を低減させる構造を有するＴＦＴをＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ２０４として用いる。なお、ここでいう駆動回路としては、図２に示したデータ信号駆動回路１０２、ゲート信号駆動回路１０３を指す。勿論、他の論理回路（レベルシフタ、Ａ／Ｄコンバータ、信号分割回路等）を形成することも可能である。
【００６５】
ｎチャネル型ＴＦＴ２０４の活性層は、ソース領域３５、ドレイン領域３６、ＬＤＤ領域３７及びチャネル形成領域３８を含み、ＬＤＤ領域３７はゲート絶縁膜１８を挟んでゲート電極３９と重なっている。本明細書中では、このＬＤＤ領域３７をＬｏｖ領域ともいう。
【００６６】
ｎチャネル型ＴＦＴ２０４のドレイン領域側のみにＬＤＤ領域３７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ＴＦＴ２０４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３７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。
【００６７】
また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ２０５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。従って活性層はソース領域４０、ドレイン領域４１及びチャネル形成領域４２を含み、その上にはゲート絶縁膜１８とゲート電極４３が設けられる。勿論、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４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。
【００６８】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４及びｐチャネル型ＴＦＴ２０５はそれぞれ第１層間絶縁膜２０に覆われ、ソース配線４４、４５が形成される。また、ドレイン配線４６によって両者は電気的に接続される。
【００６９】
次に、４７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４７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４７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。
【００７０】
また、４８は第２層間絶縁膜であり、ＴＦＴによってできる段差の平坦化を行う平坦化膜としての機能を有する。第２層間絶縁膜４８としては、有機樹脂膜が好ましく、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。これらの有機樹脂膜は良好な平坦面を形成しやすく、比誘電率が低いという利点を有する。ＥＬ層は凹凸に非常に敏感であるため、ＴＦＴによる段差は第２層間絶縁膜で殆ど吸収してしまうことが望ましい。また、ゲート配線やデータ配線とＥＬ素子の陰極との間に形成される寄生容量を低減する上で、比誘電率の低い材料を厚く設けておくことが望ましい。従って、膜厚は０．５〜５μm（好ましくは１．５〜２．５μm）が好ましい。
【００７１】
また、４９は透明導電膜でなる画素電極（ＥＬ素子の陽極）であり、第２層間絶縁膜４８及び第１パッシベーション膜４７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３２に接続されるように形成される。なお、図４のように画素電極４９とドレイン領域２７とが直接接続されないようにしておくと、ＥＬ層のアルカリ金属が画素電極を経由して活性層へ侵入することを防ぐことができる。
【００７２】
画素電極４９の上には酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜または有機樹脂膜でなる第３層間絶縁膜５０が０．３〜１μmの厚さに設けられる。この第３層間絶縁膜５０は画素電極４９の上にエッチングにより開口部が設けられ、その開口部の縁はテーパー形状となるようにエッチングする。テーパーの角度は１０〜６０°（好ましくは３０〜５０°）とすると良い。
【００７３】
第３層間絶縁膜５０の上にはＥＬ層５１が設けられる。ＥＬ層５１は単層又は積層構造で用いられるが、積層構造で用いた方が発光効率は良い。一般的には画素電極上に正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層の順に形成されるが、正孔輸送層／発光層／電子輸送層、または正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層のような構造でも良い。本発明では公知のいずれの構造を用いても良いし、ＥＬ層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。
【００７４】
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。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１０−１８９５２５号公報、 特開平８−２４１０４８号公報、特開平８−７８１５９号公報。
【００７５】
なお、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、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）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。
【００７６】
図４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４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。
【００７７】
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。しかし、蛍光体はＥＬに比べて応答速度が遅く残光が問題となりうるので、蛍光体を用いない方式が望ましい。また、発光輝度を落とす要因となるカラーフィルターもなるべく使わない方が望ましいと言える。
【００７８】
ＥＬ層５１の上にはＥＬ素子の陰極５２が設けられる。陰極５２としては、仕事関数の小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）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Ａｇ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。
【００７９】
陰極５２はＥＬ層５１を形成した後、大気解放しないで連続的に形成することが望ましい。陰極５２とＥＬ層５１との界面状態はＥＬ素子の発光効率に大きく影響するからである。なお、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。
【００８０】
ＥＬ層５１と陰極５２とでなる積層体は、各画素で個別に形成する必要があるが、ＥＬ層５１は水分に極めて弱いため、通常のフォトリソグラフィ技術を用いることができない。従って、メタルマスク等の物理的なマスク材を用い、真空蒸着法、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法等の気相法で選択的に形成することが好ましい。
【００８１】
なお、インクジェット法、スクリーン印刷法およびスピンコート法等を用いてＥＬ層を選択的に形成した後、蒸着法、スパッタ法及びプラズマＣＶＤ法等の気相法で陰極を形成することも可能である。
【００８２】
また、５３は保護電極であり、陰極５２を外部の水分等から保護すると同時に、各画素の陰極５２を接続するための電極である。保護電極５３としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）若しくは銀（Ａｇ）を含む低抵抗な材料を用いることが好ましい。この保護電極５３にはＥＬ層の発熱を緩和する放熱効果も期待できる。また、上記ＥＬ層５１、陰極５２を形成した後、大気解放しないで連続的に保護電極５３まで形成することも有効である。
【００８３】
また、５４は第２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２パッシベーション膜５４を設ける目的は、ＥＬ層５１を水分から保護する目的が主であるが、放熱効果をもたせることも有効である。但し、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。
【００８４】
本発明の主旨は、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置において、環境の変化をセンサーで検知し、この情報に基づきＥＬ素子を流れる電流量を制御し、ＥＬ素子の発光輝度を制御するというものである。従って、図４のＥＬ表示装置の構造に限定されるものではなく、図４の構造は本発明を実施する上での好ましい形態の一つに過ぎない。
【００８５】
【実施例】
〔実施例１〕
本実施例は、周囲の環境情報として、周囲の明るさ環境情報をフォトダイオード、ＣｄＳ光導電素子（硫化カドミウム光導電素子）、ＣＣＤ及びＣＭＯＳセンサーといった受光素子で検知し、検知した環境情報信号をもとにＥＬ素子の発光輝度を調節する表示システムを有するＥＬ表示ディスプレイに関するものであり、図５にその概略構成図を示す。５０１はノート型パーソナルコンピュータの表示部にＥＬ表示装置を搭載した明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイである。５０２はＥＬ表示装置である。５０３はフォトダイオードであり、周囲の明るさ環境情報信号を検知する。フォトダイオードは、検知した環境情報信号をアナログの電気信号としてＡ／Ｄ変換回路に入力する。Ａ／Ｄ変換回路でデジタルの環境情報信号に変換された環境情報信号は、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵでは、入力された環境情報信号が希望の明るさを得るための補正信号に変換され、Ｄ／Ａ変換回路に補正信号が入力される。Ｄ／Ａ変換回路でアナログの補正信号に変換された補正信号が、電圧可変器に入力されると、これに応じた補正電位が印加される。
【００８６】
本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイは、フォトダイオードだけでなくＣｄＳ光導電素子といった受光素子のほかに、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサー、さらには、使用者の生体情報を得て生体情報信号に変換するためのセンサーや、音声や音楽などを出力するためのスピーカやヘッドホン、画像信号を供給するビデオデッキやコンピュータを有してもよい。
【００８７】
図６は、本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイの外観図である。明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイ７０１、表示部７０２、フォトダイオード７０３、電圧可変器７０４及びキーボード７０５等を含む。本実施例においてＥＬ表示装置は、表示部７０２に用いている。
【００８８】
なお、周囲の明るさをモニターするフォトダイオード７０３は、図６に示される配置および数に限られることはない。
【００８９】
次に、本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイの動作および機能について説明する。図５を再び参照する。本実施例の明るさ対応型表示ディスプレイは、通常の使用時には、画像信号を外部装置よりＥＬ表示装置に供給する。外部装置の例としては、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末やビデオデッキが挙げられる。使用者は、ＥＬ表示装置に映し出された画像を観察する。
【００９０】
本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイ５０１には、周囲の明るさを周囲の環境情報信号として検知し、この環境情報信号を電気信号に変換するフォトダイオード５０３が設けられている。フォトダイオード５０３により検出された電気信号は、Ａ／Ｄ変換器５０４でデジタルの環境情報信号に変換された後、ＣＰＵ５０５に入力される。ＣＰＵ５０５は、入力された環境情報信号を、あらかじめ設定しておいた比較データに基づきＥＬ素子の発光輝度を補正する補正信号に変換する。ＣＰＵ５０５に変換された補正信号は、Ｄ／Ａ変換器５０６に入力されアナログの補正信号に変換される。このアナログの補正信号が電圧可変器５０７に入力されると、電圧可変器５０７は、所定の補正電位を印加する。
これにより、ＥＬ駆動電位と補正電位の間の電位差が制御され、ＥＬ素子の発光輝度を周囲の明るさに応じて上げたり下げたりすることができる。具体的には、周囲が明るいときには、ＥＬ素子の発光輝度を上げ、周囲が暗いときには、ＥＬ素子の発光輝度を下げることをさす。
【００９１】
図７には、本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイの動作フローチャートを示す。本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイにおいては、通常、外部装置（例えば、パーソナルコンピュータやビデオデッキ）からの画像信号をＥＬ表示装置に供給する。さらに、本実施例においては、フォトダイオードが周囲の明るさ環境情報信号を検知し、電気信号としてＡ／Ｄ変換器に入力した後、変換されたデジタルの電気信号がＣＰＵに入力される。さらに、ＣＰＵで周囲の明るさを反映させた補正信号に変換したのち、Ｄ／Ａ変換器でアナログの補正信号に変換し、これを電圧可変器に入力するとＥＬ素子に所望の補正電位が印加される。これにより、ＥＬ表示装置の発光輝度が制御される。
【００９２】
以上の動作が繰り返される。
【００９３】
なお、上述したように本実施例を行うことで、周囲の明るさ環境情報に応じたＥＬ表示装置の画像の発光輝度調節が可能になり、ＥＬ素子の必要以上の発光や多くの電流が流れることによるＥＬ素子の劣化を押さえることが可能である。
【００９４】
次に、本実施例におけるＥＬ表示装置の画素部の断面図を図８に、図９（Ａ）にはその上面図、図９（Ｂ）にはその回路構成を示す。実際には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。なお、図９（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面図が図８に相当する。従って図８及び図９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９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。
【００９５】
図８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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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ＴＦＴであり、ｎチャネル型ＴＦＴで形成され、２０２は電流制御用ＴＦＴであり、ｐチャネル型ＴＦＴで形成されている。
【００９９】
ただし、本発明において、スイッチング用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴ、電流制御用ＴＦＴをｐチャネル型ＴＦＴに限定する必要はなく、スイッチング用ＴＦＴをｐチャネル型ＴＦＴ、電流制御用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴとしたり、両方ともｎチャネル型又ｐチャネル型ＴＦＴを用いることも可能である。
【０１００】
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。
【０１０１】
また、図９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素子２０１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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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素子２０１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。
【０１０６】
次に、電流制御用ＴＦＴ２０２は、ソース領域２７、ドレイン領域２６及びチャネル形成領域２９を含む活性層、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極３０、第１層間絶縁膜２０、ソース配線３１並びにドレイン配線３２を有して形成される。なお、ゲート電極３０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。
【０１０７】
図８に示すように、スイッチング用ＴＦＴ２０１のドレインは電流制御用ＴＦＴ２０２のゲートに接続されている。具体的には電流制御用ＴＦＴ２０２のゲート電極３０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３１は電源供給線に接続される。
【０１０８】
電流制御用ＴＦＴ２０２はＥＬ素子２０３に注入される電流量を制御するための素子であるが、ＥＬ素子の劣化を考慮するとあまり多くの電流を流すことは好ましくない。そのため、電流制御用ＴＦＴ２０２に過剰な電流が流れないように、チャネル長（Ｌ）は長めに設計することが好ましい。望ましくは一画素あたり０．５〜２μＡ（好ましくは１〜１．５μＡ）となるようにする。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
次に、４７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。
【０１１２】
第１パッシベーション膜４７の上には、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）４８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４８としては、有機樹脂膜が好ましく、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。
【０１１３】
第２層間絶縁膜４８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。
【０１１４】
また、４９は透明導電膜でなる画素電極（ＥＬ素子の陽極に相当する）であり、第２層間絶縁膜４８及び第１パッシベーション膜４７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３２に接続されるように形成される。
【０１１５】
本実施例では、画素電極として酸化インジウムと酸化スズの化合物からなる導電膜を用いる。また、これに少量のガリウムを添加しても良い。
【０１１６】
画素電極４９の上には、ＥＬ層５１が形成される。本実施例では、ポリマー系有機物質をスピンコート法にて形成する。ポリマー系有機物質としては公知のあらゆる材料を用いることが可能である。また、本実施例ではＥＬ層５１として発光層を単層で用いるが正孔輸送層や電子輸送層と組み合わせた積層構造の方が発光効率は高いものが得られる。但し、ポリマー系有機物質を積層する場合は蒸着法で形成する低分子有機物質と組み合わせることが望ましい。スピンコート法では有機溶媒にＥＬ層となる有機物質を混合して塗布するので、下地に有機物質があると再び溶解してしまう恐れがある。
【０１１７】
本実施例で用いることのできる代表的なポリマー系有機物質としては、ポリパラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系、ポリフルオレン系などの高分子材料が挙げられる。これらのポリマー系有機物質で電子輸送層、発光層、正孔輸送層または正孔注入層を形成するには、ポリマー前駆体の状態で塗布し、それを真空中で加熱（焼成）することによりポリマー系有機物質に転化すれば良い。
【０１１８】
具体的には、発光層としては、赤色発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色発光層にはポリフェニレンビニレン、青色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とすれば良い。膜厚は３０〜１５０ｎｍ（好ましくは４０〜１００ｎｍ）とすれば良い。また、正孔輸送層としては、ポリマー前駆体であるポリテトラヒドロチオフェニルフェニレンを用い、加熱によりポリフェニレンビニレンとする。膜厚は３０〜１００ｎｍ（好ましくは４０〜８０ｎｍ）とすれば良い。
【０１１９】
また、ポリマー系有機物質を用いて白色発光を行うことも可能である。そのためには、特開平８−９６９５９号公報、特開平７−２２０８７１号公報、特開平９−６３７７０号公報等に記載された技術を引用すれば良い。ポリマー系有機物質は、ホスト材料を溶解させた溶液中に蛍光色素を添加することで容易に色調整が可能であるため、白色発光を行う場合には特に有効である。
【０１２０】
また、ここではポリマー系有機物質を用いてＥＬ素子を形成する例を示しているが、低分子系有機物質を用いても構わない。さらには、ＥＬ層として無機物質を用いても良い。
【０１２１】
以上の例は本発明のＥＬ層として用いることのできる有機物質の一例であって、本発明を限定するものではない。
【０１２２】
また、ＥＬ層５１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。そのためには、塗布用処理室や焼成用処理室を、不活性ガスを充填したクリーンブースに設置し、その雰囲気中で処理することが望ましい。
【０１２３】
以上のようにしてＥＬ層５１を形成したら、次に遮光性導電膜からなる陰極５２、保護電極（図示せず）及び第２パッシベーション膜５４が形成される。本実施例では陰極５２として、ＭｇＡｇでなる導電膜を用いる。また、第２パッシベーション膜５４としては、１０ｎｍ〜１μm（好ましくは２００〜５００ｎｍ）の厚さの窒化珪素膜を用いる。
【０１２４】
なお、上述のようにＥＬ層は熱に弱いので、陰極５２及び第２パッシベーション膜５４はなるべく低温（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、真空蒸着法又は溶液塗布法（スピンコート法）が望ましい成膜方法と言える。
【０１２５】
ここまで完成したものをアクティブマトリクス基板とよび、アクティブマトリクス基板に対向して、対向基板６４が設けられる。本実施形態では対向基板６４としてガラス基板を用いる。
【０１２６】
また、アクティブマトリクス基板と対向基板６４はシール剤（図示せず）によって接着され、密閉空間６３が形成される。本実施例では、密閉空間４９をアルゴンガスで充填している。勿論、この密閉空間６３内に酸化バリウム等の乾燥剤を配置することも可能である。
【０１２７】
〔実施例２〕
本発明に用いる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図１０〜図１２を用いて説明する。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。
【０１２８】
まず、図１０（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１００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜と２００ｎｍの窒化酸化珪素膜とを積層して用いる。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。もちろん下地膜を設けずに石英基板上に直接素子を形成しても良い。
【０１２９】
また、下地膜３０１の一部として、図４に示した第１パッシベーション膜４７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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。また、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も可能である。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。
【０１３４】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、結晶質珪素膜３０２上に酸化珪素膜からなる保護膜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。
【０１３５】
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、本実施例ではホスフィン（ＰＨ3）を質量分離しないでプラズマ励起したプラズマ（イオン）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。
【０１３６】
この工程により形成されるｎ型不純物領域３０５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。
【０１３７】
次に、図１０（Ｃ）に示すように、保護膜３０３およびレジスト３０４ａ、３０４ｂ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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
この工程によりｎ型不純物領域３０５の端部、即ち、ｎ型不純物領域３０５、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。
【０１４０】
次に、図１０（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）３０６〜３０９を形成する。
【０１４１】
次に、図１０（Ｅ）に示すように、活性層３０６〜３０９を覆ってゲート絶縁膜３１０を形成する。ゲート絶縁膜３１０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。
【０１４２】
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３１１〜３１５を形成する。このゲート電極３１１〜３１５の端部をテーパー状にすることもできる。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も構わない。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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）、クロム（Ｃｒ）、シリコン（Ｓｉ）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）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。
【０１４５】
本実施例では、５０ｎｍ厚の窒化タンタル（ＴａＮ）膜と、３５０ｎｍ厚のタンタル（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。
【０１４６】
またこの時、ゲート電極３１２はｎ型不純物領域３０５の一部とゲート絶縁膜３１０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。なお、ゲート電極３１３，３１４は、断面では、二つに見えるが実際には電気的に接続されている。
【０１４７】
次に、図１１（Ａ）に示すように、ゲート電極３１１〜３１５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３１６〜３２３にはｎ型不純物領域３０５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。
【０１４８】
次に、図１１（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３２５〜３２９を形成する。ここでもホスフィン（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２×１０20〜５×１０21atoms/cm3）となるように調節する。
【０１４９】
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１１（Ａ）の工程で形成したｎ型不純物領域３１９〜３２１の一部を残す。この残された領域が、図４におけるスイッチング用ＴＦＴ２０１のＬＤＤ領域１５a〜１５dに対応する。
【０１５０】
次に、図１１（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３３３〜３３６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ノ）濃度となるようにボロンを添加する。
【０１５１】
なお、不純物領域３３３〜３３６には既に１×１０20〜１×１０21atoms/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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
次に、活性化工程が終了したら図１１（Ｄ）に示すように３００ｎｍ厚のゲート配線３３７を形成する。ゲート配線３３７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。）とする金属を用いれば良い。配置としては図９のようにゲート配線２１１とスイッチング用ＴＦＴのゲート電極１９a、１９b（図１０（Ｅ）の３１３、３１４）が電気的に接続するように形成する。
【０１５５】
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。
【０１５６】
次に、図１２（Ａ）に示すように、第１層間絶縁膜３３８を形成する。第１層間絶縁膜３３８としては、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、２種類以上の珪素を含む絶縁膜を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。
【０１５７】
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、水素化処理をする。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（プラズマ化して生成された水素を用いる）を行っても良い。
【０１５８】
なお、水素化処理は第１層間絶縁膜３３８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よい。
【０１５９】
次に、第１層間絶縁膜３３８及びゲート絶縁膜３１０に対してコンタクトホールを形成し、ソース配線３３９〜３４２と、ドレイン配線３４３〜３４５を形成する。なお、本実施例ではこの電極を、Ｔｉ膜を１００ｎｍ、Ｔｉを含むアルミニウム膜を３００ｎｍ、Ｔｉ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、他の導電膜でも良い。
【０１６０】
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３４６を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜３４６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４の第１パッシベーション膜４７と同様の材料を用いることが可能である。
【０１６１】
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３３８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３４６の膜質が改善される。それと同時に、第１層間絶縁膜３３８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。
【０１６２】
次に、図１２（Ｂ）に示すよう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。
【０１６３】
次に、第２層間絶縁膜３４７及び第１パッシベーション膜３４６に対してコンタクトホールを形成し、ドレイン配線３４５と電気的に接続される画素電極３４８を形成する。本実施例では酸化インジウム・スズ（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。また、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を混合した透明導電膜を用いても良い。この画素電極がＥＬ素子の陽極となる。なお、３４９は隣接する画素電極の端部である。
【０１６４】
次に、ＥＬ層３５０及び陰極（ＭｇＡｇ電極）３５１を、真空蒸着法を用いて大気解放しないで連続形成する。なお、ＥＬ層３５０の膜厚は８０〜２００ｎｍ（典型的には１００〜１２０ｎｍ）、陰極３５１の厚さは１８０〜３００ｎｍ（典型的には２００〜２５０ｎｍ）とすれば良い。
【０１６５】
この工程では、赤色に対応する画素、緑色に対応する画素及び青色に対応する画素に対して順次ＥＬ層及び陰極を形成する。但し、ＥＬ層は溶液に対する耐性に乏しいためフォトリソグラフィ技術を用いずに各色個別に形成しなくてはならない。そこでメタルマスクを用いて所望の画素以外を隠し、必要箇所だけ選択的にＥＬ層及び陰極を形成するのが好ましい。
【０１６６】
即ち、まず赤色に対応する画素以外を全て隠すマスクをセットし、そのマスクを用いて赤色発光のＥＬ層及び陰極を選択的に形成する。次いで、緑色に対応する画素以外を全て隠すマスクをセットし、そのマスクを用いて緑色発光のＥＬ層及び陰極を選択的に形成する。次いで、同様に青色に対応する画素以外を全て隠すマスクをセットし、そのマスクを用いて青色発光のＥＬ層及び陰極を選択的に形成する。なお、ここでは全て異なるマスクを用いるように記載しているが、同じマスクを使いまわしても構わない。また、全画素にＥＬ層及び陰極を形成するまで真空を破らずに処理することが好ましい。
【０１６７】
ＥＬ層３５０としては公知の材料を用いることができる。公知の材料としては、駆動電圧を考慮すると有機材料を用いるのが好ましい。なお、本実施例ではＥＬ層３５０を上記発光層のみの単層構造とするが、必要に応じて電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層、電子阻止層もしくは正孔素子層を設けても良い。また、本実施例ではＥＬ素子の陰極３５１としてＭｇＡｇ電極を用いた例を示すが、公知の他の材料であっても良い。
【０１６８】
また、保護電極３５２としてはアルミニウムを主成分とする導電膜を用いれば良い。保護電極３５２はＥＬ層及び陰極を形成した時とは異なるマスクを用いて真空蒸着法で形成すれば良い。また、ＥＬ層及び陰極を形成した後で大気解放しないで連続的に形成することが好ましい。
【０１６９】
最後に、窒化珪素膜でなる第２パッシベーション膜３５３を３００ｎｍの厚さに形成する。実際には保護電極３５２がＥＬ層を水分等から保護する役割を果たすが、さらに第２パッシベーション膜３５３を形成しておくことで、ＥＬ素子の信頼性をさらに高めることができる。
【０１７０】
こうして図１２（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。なお、実際には、図１２（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）を向上させることができる。
【０１７１】
こうして図１２（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。
【０１７２】
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（サンプル及びホールド回路）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。
【０１７３】
本実施例の場合、図１２（Ｃ）に示すように、ｎチャネル型ＴＦＴ２０５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３１２と重なっている。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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１３に示すような構造のＴＦＴを配置することが望ましい。図１３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を挟む形で設ける点が異なる。
【０１７８】
なお、実際には図１２（Ｃ）まで完成したら、アクティブマトリクス基板と対向基板をシール剤で接着する。その際、アクティブマトリクス基板と対向基板に挟まれた密閉空間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）を配置すると内部に含まれるＥＬ層の信頼性（寿命）を向上させることができる。
る。
【０１７９】
〔実施例３〕
次に、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１４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。
【０１８０】
さらに、電流制御用ＴＦＴ６０８のソース側は電源供給線６０９に接続される。また、電流制御用ＴＦＴ６０８のゲート領域と電源供給線６０９の間には、両者に接続されたコンデンサ６１５が設けられている。本実施例のような構造では、電源供給線６０９にはＥＬ駆動電位が与えられている。また、電流制御用ＴＦＴ６０８のドレインにはＥＬ素子６１０が接続されている。また、このＥＬ素子６１０の電流制御用ＴＦＴに接続されていない側には、電圧可変器（図示せず）により、外部の環境情報に対応した補正電位が印加される。
【０１８１】
そして、外部入出力端子となるＦＰＣ６１１には駆動回路まで信号を伝達するための入出力配線（接続配線）６１２、６１３、及び電源供給線６０９に接続された入出力配線６１４が設けられている。
【０１８２】
さらに、ハウジング材をも含めた本実施例のＥＬ表示装置について図１５（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。なお、必要に応じて図１４で用いた符号を引用することにする。
【０１８３】
基板１５００上には画素部１５０１、データ信号側駆動回路１５０２、ゲート信号側駆動回路１５０３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、入出力配線６１２〜６１４を経てＦＰＣ６１１に至り外部機器へと接続される。
【０１８４】
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１５０４を設ける。なお、ハウジング材１５０４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１５０５によって、基板１５００と共同して密閉空間を形成するようにして基板１５００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１５０４は複数設けても構わない。
【０１８５】
また、ハウジング材１５０４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１５０５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。
【０１８６】
また、接着剤１５０５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。
【０１８７】
さらに、ハウジング材と基板１５００との間の空隙１５０６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８−７８５１９号で用いられているような材料で良い。
【０１８８】
また、空隙１５０６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。
【０１８９】
また、図１５（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１５０７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１５（Ｂ）の構造を実現することができる。
【０１９０】
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。
【０１９１】
なお、保護電極１５０７は１５０８で示される領域において、画素電極と同一材料でなる接続配線１５０８を介して入出力配線１５０９に接続される。入出力配線１５０９は保護電極１５０７に所定の電圧（本実施例では接地電位、具体的には０Ｖ）を与えるための電源供給線であり、異方導電性フィルム１５１０を介してＦＰＣ６１１に電気的に接続される。
【０１９２】
以上に説明したような図１５に示す状態は、ＦＰＣ６１１を外部機器の端子に接続することで画素部に画像を表示することができる。本明細書中では、ＦＰＣを取り付けることで画像表示が可能な状態となる物品、すなわちアクティブマトリクス基板と対向基板とを張り合わせた物品（ＦＰＣが取り付けられている状態を含む）をＥＬ表示装置と定義している。
【０１９３】
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できる。
【０１９４】
〔実施例４〕
本実施例は、使用者の生体情報をＣＣＤで検知し、その使用者の生体情報に応じてＥＬ素子の発光輝度を調節するという表示システムを有するＥＬ表示ディスプレイに関するものであり、図１６にその概略構成図を示す。１６０１はゴーグル型のＥＬ表示ディスプレイである。１６０２−Ｌおよび１６０２−ＲはＥＬ表示装置Ｌ及びＥＬ表示装置Ｒである。なお本明細書では、符号の後に（−Ｒ）および（−Ｌ）といった符号を付けていることがあるが、これらの符号はそれぞれ右眼用、左眼用の構成要素であることを意味する。１６０３−Ｌおよび１６０３−ＲはＣＣＤ−ＬおよびＣＣＤ−Ｒであり、それぞれ使用者の左眼、右眼の像を撮影し生体情報信号Ｌおよび生体情報信号Ｒを検知する。検知された生体情報信号Ｌ及び生体情報信号Ｒは、ＣＣＤ−ＬおよびＣＣＤ−Ｒによりそれぞれ電気信号Ｌ及び電気信号ＲとしてＡ／Ｄ変換器１６０４に入力される。電気信号Ｌ及び電気信号Ｒは、Ａ／Ｄ変換器１６０４でデジタルの電気信号Ｌ及びデジタルの電気信号Ｒに変換された後、ＣＰＵ１６０５に入力される。ＣＰＵは、入力されたデジタルの電気信号Ｌ及びデジタルの電気信号Ｒを使用者の目の充血度に応じた補正信号Ｌ及び補正信号Ｒに変換する。補正信号Ｌ及び補正信号Ｒは、Ｄ／Ａ変換器に入力されデジタルの補正信号Ｌ及び補正信号Ｒ変換される。デジタルの補正信号Ｌ及び補正信号Ｒが電圧可変器１６０７に入力されると、電圧可変器１６０７は、デジタルの補正信号Ｌ及びデジタルの補正信号Ｒに応じた補正電位Ｌ及び補正電位ＲをそれぞれのＥＬ素子に印加する。なお、１６０８−Ｌおよび１６０８−Ｒは、それぞれ使用者の左眼、右眼である。
【０１９５】
本実施例のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイは、本実施例で用いたＣＣＤだけでなく、ＣＭＯＳセンサーを含む使用者の生体情報信号を得て電気信号に変換するためのセンサーや、音声や音楽などを出力するためのスピーカやヘッドホン、画像信号を供給するビデオデッキやコンピュータを有してもよい。
【０１９６】
図１７は、本実施形態のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイの外観図である。
【０１９７】
ゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイ１７０１は、ＥＬ表示装置Ｌ（１７０２−Ｌ）、ＥＬ表示装置Ｒ（１７０２−Ｒ）、ＣＣＤ−Ｌ（１７０３−Ｌ）、ＣＣＤ−Ｒ（１７０３−Ｒ）、電圧可変器−Ｌ（１７０４−Ｌ）、電圧可変器−Ｒ（１７０４−Ｒ）を有している。なお、図１７には、図示されていないがゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイは上記構成に加えてＡ／Ｄ変換器、ＣＰＵ及びＤ／Ａ変換器を有している。
【０１９８】
なお、使用者の眼を検知するＣＣＤ−Ｌ（１７０３−Ｌ）およびＣＣＤ−Ｒ（１７０３−Ｒ）は、図１７に示される配置に限られることはない。なお、実施例１に示したような周囲の環境情報を検知するセンサーを新たに設けることも可能である。
【０１９９】
ここで、本実施例のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイの動作および機能について説明する。図１６を再び参照する。本実施例のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイにおいて、通常の使用時には、外部装置より画像信号Ｌおよび画像信号ＲがＥＬ表示装置１６０２−Ｌおよび１６０２−Ｒに供給される。外部装置の例としては、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末やビデオデッキが挙げられる。使用者は、ＥＬ表示装置１６０２−Ｌおよび１６０２−Ｒに映し出された画像を観察する。
【０２００】
本実施例のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイ１６０１には、使用者の生体情報として使用者の眼の像を検知し、これを電気信号として検出するＣＣＤ−Ｌ１６０３−ＬおよびＣＣＤ−Ｒ１６０３−Ｒが含まれる。ここで検出される眼の像に対する電気信号とは、使用者の眼のうちの黒眼部分を除いた白眼部分のみを選択し、白眼部分において認識される色の電気信号のことである。
ＣＣＤ−Ｌ１６０３−Ｌ及びＣＣＤ−Ｒ１６０３−Ｒにより検知されるそれぞれの電気信号は、Ａ／Ｄ変換器１６０４に入力され、アナログの電気信号からデジタルの電気信号に変換される。このデジタルの電気信号は、ＣＰＵ１６０５に入力され、補正信号に変換される。
【０２０１】
ＣＰＵ１６０５は、入力されたデジタルの電気信号において、白眼部分で認識される白色の情報信号に赤色の情報信号が徐々に含まれてくることで使用者の目の充血度を検知し、使用者が目の疲労を感じているかどうかを判断する。さらにＣＰＵ１６０５には、使用者の目の疲労度に対してＥＬ素子の発光輝度を調節する比較データが予め設定されているため、使用者の目の疲労度に対応した発光輝度を制御するための補正信号に変換される。ここで補正信号は、Ｄ／Ａ変換器１６０６でアナログの補正信号に変換され電圧可変器１６０７に入力される。
このアナログの補正信号が、電圧可変器に１６０７に入力されると電圧可変器１６０７がＥＬ素子に所定の補正電位を印加して、ＥＬ素子の発光輝度が制御される。
【０２０２】
次に図１８に、本実施形態のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイの動作フローチャートを示す。本実施形態のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイは、外部装置から画像信号がＥＬ表示装置に供給される。このとき使用者の生体情報信号がＣＣＤにより検知され、ＣＣＤにより検出された電気信号がＡ／Ｄ変換器に入力される。Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換された電気信号は、さらに、ＣＰＵにおいて使用者の生体情報を反映させた補正信号に変換される。補正信号は、Ｄ／Ａ変換器にてアナログの補正信号に変換され電圧可変器に入力される。これによりＥＬ素子に補正電位が印加され、ＥＬ素子の輝度調節が行われる。
【０２０３】
以上の動作が繰り返される。
【０２０４】
なお、使用者の生体情報としては、目の充血度だけでなく使用者の頭、目、耳、鼻、口といった様々な部位から、使用者の生体情報を得ることができる。
【０２０５】
上述したように、使用者の眼の充血度異常が認識された場合には、その異常に応じてＥＬ表示装置の発光輝度を弱めることができる。こうすることによって、使用者の身体の異常に対応して目に優しい表示をすることができる。
【０２０６】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜３のいずれの構成とも自由に組み合わせることができる。
【０２０７】
〔実施例５〕
次に、実施例１の図８において説明した画素部におけるコンタクト構造に改良を加える際の作成方法について図１９を用いて説明する。なお、図１９における番号は、図８における番号に対応している。本実施例１の工程に従って、図１９（Ａ）に示すようにＥＬ素子を構成する画素電極（陽極）４３が設けられている状態を得る。
【０２０８】
次に画素電極上のコンタクト部１９００をアクリルで埋め、図１９（Ｂ）に示すようにコンタクトホール保護部１９０１を設ける。
ここでは、アクリルをスピンコート法により成膜し、レジストマスクを用いて露光した後、エッチングを行うことにより図１９（Ｂ）に示すようなコンタクトホール保護部１９０１を形成させる。
【０２０９】
なお、コンタクトホール保護部１９０１は、断面から見て画素電極よりも盛り上がっている部分（図１９（Ｂ）のＤａに示す部分）の厚さが０．３〜１μｍとなるのが好ましい。コンタクトホール保護部１９０１が形成されると、図１９（Ｃ）に示すようにＥＬ層４５が形成され、さらに陰極４６が形成される。ＥＬ層４５及び陰極４６の作成方法は、実施例１の方法を用いればよい。
【０２１０】
また、コンタクトホール保護部１９０１には、有機樹脂が好ましく、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった材料を用いると良い。また、これらの有機樹脂を用いる際には、粘度を１０-3Ｐａ・ｓ〜１０-1Ｐａ・ｓとするとよい。
【０２１１】
以上のようにして図１９（Ｃ）に示す様な構造とすることで、コンタクトホールの段差部分で、ＥＬ層４５が切断された際に生じる画素電極４３と陰極４６間での短絡の問題を解決することができる。
【０２１２】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜４のいずれの構成とも自由に組み合わせることができる。
【０２１３】
〔実施例６〕
本発明を実施して形成されたＥＬ表示装置は、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、しかも視野角が広い。従って、様々な電気器具の表示部として用いることができる。例えば、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ＥＬディスプレイ（ＥＬ表示装置を筐体に組み込んだディスプレイ）の表示部として本発明のＥＬ表示装置を用いるとよい。
【０２１４】
なお、ＥＬディスプレイには、パソコン用ディスプレイ、ＴＶ放送受信用ディスプレイ、広告表示用ディスプレイ等の全ての情報表示用ディスプレイが含まれる。また、その他にも様々な電気器具の表示部として本発明のＥＬ表示装置を用いることができる。
【０２１５】
その様な電気器具としては、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システム、カーオーディオ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的には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。特に、斜め方向から見ることの多い携帯情報端末は視野角の広さが重要視されるため、ＥＬ表示装置を用いることが望ましい。それら電気器具の具体例を図２０に示す。
【０２１６】
図２０（Ａ）はＥＬディスプレイであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３等を含む。本発明は表示部２００３に用いることができる。ＥＬディスプレイは自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。
【０２１７】
図２０（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等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２１０２に用いることができる。
【０２１８】
図２０（Ｃ）は頭部取り付け型のＥＬディスプレイの一部（右片側）であり、本体２２０１、信号ケーブル２２０２、頭部固定バンド２２０３、表示部２２０４、光学系２２０５、ＥＬ表示装置２２０６等を含む。本発明はＥＬ表示装置２２０６に用いることができる。
【０２１９】
図２０（Ｄ）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２３０１、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２３０２、操作スイッチ２３０３、表示部（ａ）２３０４、表示部（ｂ）２３０５等を含む。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、本発明のＥＬ表示装置はこれら表示部（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には、ＣＤ再生装置、ゲーム機器なども含まれうる。
【０２２０】
図２０（Ｅ）は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体２４０１、カメラ部２４０２、受像部２４０３、操作スイッチ２４０４、表示部２４０５等を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２４０５に用いることができる。
【０２２１】
なお、将来的にＥＬ材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【０２２２】
また、上記電気器具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、ＥＬ表示装置は動画表示に好ましいが、画素間の輪郭がぼやけてしまっては動画全体もぼけてしまう。従って、画素間の輪郭を明瞭にするという本発明のＥＬ表示装置を電気器具の表示部として用いることは極めて有効である。
【０２２３】
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。
【０２２４】
ここで図２１（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。
【０２２５】
また、図２１（Ｂ）は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、据え置き型のオーディオに用いても良い。なお、表示部２７０４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。これはオーディオにおいて特に有効である。
【０２２６】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電気器具に用いることが可能である。また、本実施例の電気器具は実施例１〜５の構成を自由に組み合わせることで得ることができる。
【発明の効果】
本発明の情報対応型ＥＬ表示システムによると、ＣＣＤなどのセンサーによって得られた周囲の環境情報や使用者の生体情報に基づいてＥＬ表示装置の発光輝度を調節することが可能である。こうすることによって、ＥＬ素子の必要以上の発光輝度を押さえたり、多くの電流が流れることによるＥＬ素子の劣化を押さえたり、使用者の目の異常に対応して発光輝度を押さえた目に優しい表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】情報対応型ＥＬ表示システムの構成を示す図。
【図２】ＥＬ表示装置の構成を示す図。
【図３】時分割階調方式の動作を示す図。
【図４】ＥＬ表示装置の断面構造を示す図。
【図５】環境情報対応型ＥＬ表示システムの構成図。
【図６】環境情報対応型ＥＬ表示システムの外観図。
【図７】環境情報対応型ＥＬ表示システムの動作フロー。
【図８】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図９】ＥＬ表示装置のパネル全体の上面図。
【図１０】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１１】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１２】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１３】ＥＬ表示装置のサンプリング回路の構造を示す図。
【図１４】ＥＬ表示装置の外観を示す図。
【図１５】ＥＬ表示装置の外観を示す図。
【図１６】生体情報対応型ＥＬ表示システムの構成図。
【図１７】生体情報対応型ＥＬ表示システムの外観図。
【図１８】生体情報対応型ＥＬ表示システムの動作フロー。
【図１９】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図２０】電気器具の具体例を示す図。
【図２１】電気器具の具体例を示す図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display system and an electric appliance capable of adjusting brightness according to surrounding information.
[0002]
[Prior art]
In recent years, development of a display device (hereinafter referred to as an EL display device) using an EL element as a self-luminous element utilizing an EL (Electro Luminescence) phenomenon (including fluorescence and phosphorescence) of an organic EL material has been advanced. Note that the EL element here is also called an OLED (Organic Light Emitting Device). Since the EL display device is a self-luminous type, it does not require a backlight like a liquid crystal display device, and further has a wide viewing angle, and thus is promising as a display unit of a portable device used outdoors.
[0003]
There are two types of EL display devices, a passive type (simple matrix type) and an active type (active matrix type), both of which are actively developed. In particular, active matrix EL display devices are currently attracting attention. In addition, organic materials that serve as a light-emitting layer of an EL element are classified into low molecular (monomer) organic EL materials and high molecular (polymer) organic EL materials, and both are actively studied.
[0004]
The EL element has a layer containing an organic EL material (hereinafter referred to as an EL layer) from which EL (Electro Luminescence: luminescence generated by applying an electric field) is obtained, an anode, and a cathode. Luminescence in the organic EL material includes light emission (fluorescence) when returning from the singlet excited state to the ground state and light emission (phosphorescence) when returning from the triplet excited state to the ground state. In the EL display device of the present invention, an EL element having either organic EL material can be used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
No conventional light emitting device such as an EL display device or a semiconductor diode has a function of adjusting the light emission luminance of a light emitting element included in the light emitting device according to information around the light emitting device.
[0006]
Therefore, in the present invention, an EL display device is taken as an example of a light emitting device, and the brightness of the EL display device can be adjusted according to environmental information around the EL display device and biological information of a person using the EL display device. A display system is provided, and a display system and an electric appliance using the display system are provided.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention aims to solve the above-mentioned problems. Note that in an EL display device, the light emission luminance of an EL element including a cathode, an EL layer, and an anode can be adjusted by the amount of current flowing through the EL element, but the amount of current flowing through the EL element depends on the potential of the EL element. Control is possible by changing. Therefore, in the present invention, the following display system is used.
[0008]
First, information around the EL display device is detected as an information signal by a light receiving element such as a photodiode and a CdS photoconductive element, and a sensor including a CCD (charge coupled device) and a CMOS sensor. Next, when the sensor inputs this information signal as an electric signal to a CPU (Central Processing Unit), the electric signal is converted by the CPU into a signal that controls a potential applied to adjust the light emission luminance of the EL element. In the present specification, a signal converted and output by the CPU is called a correction signal. Further, by inputting this correction signal to the voltage variable device, the potential of the electrode on the side not connected to the TFT of the EL element is controlled. Note that in this specification, the potential controlled here is referred to as a correction potential.
[0009]
By using the above display system, it is possible to provide an EL display, that is, an electric appliance, which controls the amount of current flowing through the EL element and adjusts luminance according to surrounding information. In this specification, ambient information refers to ambient environment information in an EL display device and biological information of a person using the EL display device. Furthermore, the surrounding environment information refers to information such as brightness (the amount of visible light and infrared light), temperature and humidity, and the living body information of the user includes the degree of redness, pulse and blood pressure of the user's eyes. This refers to information such as body temperature or the degree of pupil opening.
[0010]
In the case of a digital drive system, the present invention can obtain a desired luminance by applying a correction potential according to surrounding information by a voltage variable device connected to an EL element and controlling a potential difference applied to the EL element. it can. On the other hand, in the case of an analog drive system, the voltage variable connected to the EL element applies a correction potential according to the surrounding information to control the potential difference applied to the EL element, and is optimal for the controlled potential difference. A desired luminance can be obtained by controlling the potential of the analog signal so that a good contrast can be obtained. By performing these methods, it is possible to carry out either a digital method or an analog method. The sensor may be formed integrally with the EL display device.
[0011]
The current control TFT that controls the amount of current flowing through the EL element passes a relatively larger amount of current than the switching TFT that controls the driving of the current control TFT in order to cause the EL element to emit light. Note that controlling the driving of the TFT means that the TFT is turned on or off by controlling the voltage applied to the gate electrode of the TFT. In the present invention, when it is desired to display the light emission luminance at a low level corresponding to the surrounding information, a small current is passed through the current control TFT.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of an information-compatible EL display device according to the present invention. Note that in this embodiment, a case where a digitally driven time-division gray scale method is used will be described. In FIG. 1, reference numeral 2001 denotes a TFT that functions as a switching element (hereinafter referred to as a switching TFT, and 2002 refers to a TFT that functions as an element (current control element) for controlling the current supplied to the EL element 2003 (hereinafter referred to as a current control TFT). Or a capacitor (referred to as a holding capacitor or an auxiliary capacitor) 2004. The switching TFT 2001 is connected to a gate line 2005 and a source line (data line) 2006. Further, the current control TFT 2002 The drain is connected to the EL element 2003 and the source is connected to the power supply line 2007.
[0013]
When the gate line 2005 is selected, the gate of the switching TFT 2001 is opened, the data signal of the source line 2006 is accumulated in the capacitor 2004, and the gate of the current control TFT 2002 is opened. Then, after the gate of the switching TFT 2001 is closed, the gate of the current control TFT 2002 is kept open by the electric charge accumulated in the capacitor 2004, and the EL element 2003 emits light during that time. The amount of light emitted from the EL element 2003 varies depending on the amount of current flowing.
[0014]
The amount of current flowing at this time is a potential (this specification) controlled by a potential applied to the power supply line (this is referred to as an EL drive potential in this specification) and a correction signal input to the voltage variable device 2010. In this, this is controlled to be a potential difference from the correction potential). In this embodiment, the EL drive potential is kept constant.
In addition, the voltage variable device 2010 can change the voltage from the EL drive power supply 2009 to a positive or negative value, thereby controlling the correction potential.
[0015]
In the digitally driven gradation display of the present invention, the gate of the current control TFT 2002 is opened or closed by a data signal input from the source line 2006.
Note that in this specification, one electrode connected to the TFT of the EL element is referred to as a pixel electrode, and the other electrode is referred to as a counter electrode. When the switch 2015 is turned on, a correction potential controlled by the voltage variable device 2010 is applied to the counter electrode. Since the EL drive potential applied to the pixel electrode is constant, by controlling the correction potential, a current based on the correction potential flows through the EL element, and the EL element 2003 can emit light with a desired luminance.
[0016]
The correction potential applied by the voltage variable device 2010 is determined as follows.
First, the sensor 2011 detects surrounding information as an analog signal, and the A / D converter 2012 converts the obtained analog signal into a digital signal. This digital signal is converted by the CPU 2013. The CPU 2013 converts the input signal into a correction signal for correcting the light emission luminance of the EL element based on comparison data set in advance. The correction signal converted to the CPU 2013 is input to the D / A converter 2014 and converted again into an analog correction signal. When this correction signal is input to the voltage variable device, the voltage variable device 2010 applies a predetermined correction potential.
[0017]
As described above, the sensor 2011 is attached to the active matrix EL display device, and the correction potential is changed by the voltage variable device 2010 based on the surrounding information signal detected by the sensor 2011, so that the light emission luminance of the EL element can be adjusted. The point is the greatest feature of the present invention. An EL display using this display system can adjust the light emission luminance of the EL display device according to surrounding information.
[0018]
Next, FIG. 2 shows a schematic block diagram of the active matrix EL display device used in the present invention. The active matrix EL display device in FIG. 2A includes a pixel portion 101 by a TFT formed over a substrate, a data signal side driver circuit 102 and a gate signal side driver circuit 103 arranged around the pixel portion. ing. Further, a time division gradation data signal generation circuit 113 for forming a digital data signal input to the pixel portion is provided.
[0019]
In the pixel portion 101, a plurality of pixels 104 are arranged in a matrix. An enlarged view of the pixel 104 is shown in FIG. A switching TFT 105 and a current control TFT 108 are arranged in the pixel. The source region of the switching TFT 105 is connected to a data wiring (source wiring) 107 for inputting a digital data signal.
[0020]
Reference numeral 108 denotes a current control TFT whose gate electrode is connected to the drain region of the switching TFT 105. The source region of the current control TFT 108 is connected to the power supply line 110, and the drain region is connected to the EL element 109. The EL element 109 includes an anode (pixel electrode) connected to the current control TFT 108 and a cathode (counter electrode) provided to face the anode across the EL layer. The cathode is a voltage variable device 111. It is connected to the.
[0021]
Note that the switching TFT 105 may be an n-channel TFT or a p-channel TFT. In this embodiment, when the current control TFT 108 is an n-channel TFT, the drain portion of the current control TFT 108 is connected to the cathode of the EL element 109, and the current control TFT 108 is a p-channel type. In the case of a TFT, a structure in which the drain portion of the current control TFT 108 is connected to the anode of the EL element 109 is preferable. However, when the current control TFT 108 is an n-channel TFT, the source part of the current control TFT 108 is connected to the anode of the EL element 109, and when the current control TFT 108 is a p-channel TFT, The source part of the TFT 108 may be connected to the cathode of the EL element 109.
[0022]
Further, a resistor (not shown) may be provided between the drain region of the current control TFT 108 and the anode (pixel electrode) of the EL element 109. By providing the resistor, it is possible to control the amount of current supplied from the current control TFT to the EL element, and to prevent the influence of variations in the characteristics of the current control TFT. Since the resistor may be an element having a resistance value sufficiently larger than the on-resistance of the current control TFT 108, the structure and the like are not limited.
[0023]
The capacitor 112 is provided to hold the gate voltage of the current control TFT 108 when the switching TFT 105 is in a non-selected state (off state). The capacitor 112 is connected to the drain region of the switching TFT 105 and the power supply line 110.
[0024]
Next, the data signal side driving circuit 102 basically includes a shift register 102a, a latch 1 (102b), and a latch 2 (102c). Further, a clock pulse (CK) and a start pulse (SP) are input to the shift register 102a, a digital data signal (Digital Data Signals) is input to the latch 1 (102b), and a latch signal is input to the latch 2 (102c). (Latch Signals) is input. In FIG. 2A, only one data signal side driver circuit 102 is provided. However, in the present invention, two data signal side driver circuits may be provided.
[0025]
The gate signal side driving circuit 103 includes a shift register, a buffer, and the like (none of them are shown). In FIG. 2A, two gate signal side driver circuits 103 are provided. However, in the present invention, one gate signal side driver circuit may be provided.
[0026]
In the time-division gradation data signal generation circuit 113 (SPC: Serial-to-Parallel Conversion Circuit), digital data for performing time-division gradation on a video signal (signal including image information) composed of an analog signal or a digital signal. In addition to conversion to a signal, a timing pulse or the like necessary for performing time-division gradation display is generated and input to the pixel portion.
[0027]
The time-division gradation data signal generation circuit 113 includes means for dividing one frame period into a plurality of subframe periods corresponding to n-bit (n is an integer of 2 or more) gradations, and the plurality of subframes. The means for selecting the address period and the sustain period in the period, and the sustain period are set to Ts1: Ts2: Ts3:...: Ts (n-1): Ts (n) = 2 0 : 2 -1 : 2 -2 : ...: 2 -(n-2) : 2 -(n-1) And means for setting so that
[0028]
This time-division gradation data signal generation circuit 113 may be provided outside the EL display device of the present invention, or may be integrally formed. When provided outside the EL display device, a digital data signal formed there is input to the EL display device of the present invention. In that case, the digital data signal formed there is input to the EL display device of the present invention. In this case, an electric appliance having the EL display device of the present invention as a display includes the EL display device of the present invention and a time-division gradation data signal generation circuit as separate components.
[0029]
Further, the time division gradation data signal generation circuit 113 may be mounted on the EL display device of the present invention in the form of an IC chip or the like. In that case, a digital data signal formed by the IC chip is input to the EL display device of the present invention. In this case, an electric appliance having the EL display device of the present invention as a display includes the EL display device of the present invention on which an IC chip including a time division gradation data signal generation circuit is mounted as a component.
[0030]
Finally, the time division gradation data signal generation circuit 113 can be formed with TFTs on the same substrate as the pixel portion 101, the data signal side drive circuit 102, and the gate signal side drive circuit 103. In this case, if a video signal including image information is input to the EL display device, all can be processed on the substrate. Of course, the time-division gradation data signal generation circuit in this case is preferably formed of a TFT having a polysilicon film used in the present invention as an active layer. In this case, in the electric appliance having the EL display device of the present invention as a display, the time-division gradation data signal generation circuit is built in the EL display device itself, and the electric appliance can be miniaturized. .
[0031]
Next, time-division gradation display will be described with reference to FIGS. Here, it is 2 by the n-bit digital drive system. n A case where full-color display of gradation is performed will be described.
[0032]
First, as shown in FIG. 3, one frame period is divided into n subframe periods (SF1 to SFn). Note that a period in which all the pixels in the pixel portion display one image is referred to as one frame period. In an ordinary EL display, the oscillation frequency is 60 Hz or more, that is, 60 or more frame periods are provided per second, and 60 or more images are displayed per second. When the number of images displayed per second is less than 60, flickering of images such as flicker starts to be noticeable. A period obtained by dividing one frame period into a plurality of frames is called a subframe period. As the number of gradations increases, the number of divisions in one frame period also increases, and the drive circuit must be driven at a high frequency.
[0033]
One subframe period is divided into an address period (Ta) and a sustain period (Ts). An address period is a time required to input data to all pixels in one subframe period, and a sustain period (also referred to as a lighting period) indicates a period during which an EL element emits light.
[0034]
The lengths of the address periods (Ta1 to Tan) included in the n subframe periods (SF1 to SFn) are all constant. The sustain periods (Ts) included in SF1 to SFn are Ts1 to Tsn, respectively.
[0035]
The length of the sustain period is Ts1: Ts2: Ts3:...: Ts (n-1): Tsn = 2 0 : 2 -1 : 2 -2 : ...: 2 -(n-2) : 2 -(n-1) Set to be. However, the order in which SF1 to SFn appear is not limited. 2 in combination with this sustain period n Of the gradations, a desired gradation display can be performed.
[0036]
The amount of current flowing through the EL element is determined by the potential difference between the correction potential and the EL drive potential, and the light emission luminance of the EL element is controlled. That is, in order to adjust the light emission luminance of the EL element, the correction potential may be adjusted.
[0037]
Here, this embodiment will be described in detail.
First, the power supply line 110 is maintained at a constant EL drive potential, and a gate signal is input to the gate wiring 106 to turn on all the switching TFTs 105 connected to the gate wiring 106.
[0038]
After the switching TFT 105 is turned on or simultaneously with the turning on, a digital data signal having information of “0” or “1” is input to the source region of the switching TFT 105.
[0039]
When the digital data signal is input to the source region of the switching TFT 105, the digital data signal is input and held in the capacitor 112 connected to the gate electrode of the current control TFT. The period until the digital data signal is input to all the pixels is the address period.
[0040]
When the address period ends, the switching TFT is turned off, and the digital data signal held in the capacitor 112 is input to the gate electrode of the current control TFT 108.
[0041]
Note that the potential applied to the anode of the EL element is more preferably higher than the potential applied to the cathode. In this embodiment, the anode is connected to the power supply line as a pixel electrode, and the cathode is connected to the voltage variable device. Therefore, it is desirable that the EL drive potential is higher than the correction potential.
Conversely, when the cathode is connected to the power supply line as the pixel electrode and the anode is connected to the voltage variable device, the EL drive potential is preferably lower than the correction potential.
[0042]
In the present invention, the correction potential is controlled through a voltage variable device based on surrounding information signals detected by the sensor. For example, when environmental information regarding the brightness around the EL display device is detected by a photodiode, and the detected signal is converted into a correction signal for adjusting the light emission luminance of the EL element by the CPU, this signal is converted into a voltage variable device. Is input, a correction potential corresponding thereto is applied and the correction potential changes. Thereby, the potential difference between the EL drive potential and the correction potential is changed, and the light emission luminance of the EL element can be changed.
In this embodiment mode, when the digital data signal has information of “0”, the current control TFT 108 is turned off, and the EL driving potential applied to the power supply line 110 is the anode of the EL element 109. Not applied to (pixel electrode).
[0043]
On the other hand, when the information “1” is included, the current control TFT 108 is turned on, and the EL drive potential applied to the power supply line 110 is applied to the anode (pixel electrode) of the EL element 109. Is done.
[0044]
As a result, the EL element 109 included in the pixel to which the digital data signal having the information “0” is applied does not emit light. The EL element 109 included in the pixel to which the digital data signal having the information “1” is applied emits light. The period until the light emission ends is the sustain period.
[0045]
The period during which the EL element emits light (lights the pixel) is any period from Ts1 to Tsn. Here, it is assumed that a predetermined pixel is lit for a period of Tsn.
[0046]
Next, the address period starts again, and when a data signal is input to all pixels, the sustain period starts. At this time, any period from Ts1 to Ts (n-1) is a sustain period. Here, it is assumed that a predetermined pixel is lit for a period of Ts (n−1).
[0047]
Thereafter, the same operation is repeated for the remaining n−2 subframes, and Ts (n−2), Ts (n−3)... Ts1 and the sustain period are sequentially set, and a predetermined pixel is set in each subframe. Assume that it is lit.
[0048]
When n subframe periods appear, one frame period is finished. At this time, after the sustain period during which the pixel is lit, in other words, after the digital data signal having the information “1” is applied to the pixel, the length of the period during which the pixel is lit is integrated. The tone is determined. For example, when n = 8, assuming that the luminance is 100% when the pixels emit light in the entire sustain period, when the pixels emit light at Ts1 and Ts2, 75% luminance can be expressed, and Ts3, Ts5, and Ts8. When is selected, a luminance of 16% can be expressed.
[0049]
Note that in the present invention, the switch 2015 shown in FIG. 1 is turned off in the address period and turned on in the sustain period.
[0050]
Next, FIG. 4 shows an outline of a sectional structure of the active matrix EL display device of the present invention.
[0051]
In FIG. 4, 11 is a substrate, and 12 is an insulating film to be a base (hereinafter referred to as a base film). As the substrate 11, a light-transmitting substrate, typically a glass substrate, a quartz substrate, a glass ceramic substrate, or a crystallized glass substrate can be used. However, it must withstand the maximum processing temperature during the fabrication process.
[0052]
The base film 12 is particularly effective when a substrate containing mobile ions or a conductive substrate is used, but it need not be provided on the quartz substrate. As the base film 12, an insulating film containing silicon may be used. Note that in this specification, an “insulating film containing silicon” specifically refers to silicon such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film (SiOxNy: x and y are each represented by an arbitrary integer). On the other hand, it refers to an insulating film containing oxygen or nitrogen at a predetermined ratio.
[0053]
Reference numeral 201 denotes a switching TFT, which is an n-channel TFT, but the switching TFT may be a p-channel type. Reference numeral 202 denotes a current control TFT, and FIG. 4 shows a case where the current control TFT 202 is formed of a p-channel TFT. In this case, the drain of the current control TFT is connected to the anode of the EL element.
[0054]
However, in the present invention, it is not necessary to limit the switching TFT to an n-channel TFT and the current control TFT to a p-channel TFT, and vice versa, a p-channel TFT or an n-channel TFT is used for both. Is also possible.
[0055]
The switching TFT 201 includes a source region 13, a drain region 14, LDD regions 15a to 15d, an active layer including a high concentration impurity region 16 and channel forming regions 17a and 17b, a gate insulating film 18, gate electrodes 19a and 19b, and a first interlayer. An insulating film 20, a source line 21, and a drain line 22 are formed. Note that the gate insulating film 18 or the first interlayer insulating film 20 may be common to all TFTs on the substrate, or may be different depending on a circuit or an element.
[0056]
Further, the switching TFT 201 shown in FIG. 4 has a so-called double gate structure in which the gate electrodes 19a and 19b are electrically connected. Needless to say, not only a double gate structure but also a so-called multi-gate structure (a structure including an active layer having two or more channel formation regions connected in series) such as a triple gate structure may be used.
[0057]
The multi-gate structure is extremely effective in reducing off-state current. If the off-state current of the switching TFT is made sufficiently low, the capacitance required for the capacitor 112 shown in FIG. 2B can be reduced accordingly. That is, since the area occupied by the capacitor 112 can be reduced, the multi-gate structure is also effective in increasing the effective light emitting area of the EL element 109.
[0058]
Further, in the switching TFT 201, the LDD regions 15a to 15d are provided so as not to overlap the gate electrodes 19a and 19b with the gate insulating film 18 interposed therebetween. Such a structure is very effective in reducing off current. The length (width) of the LDD regions 15a to 15d may be 0.5 to 3.5 μm, typically 2.0 to 2.5 μm.
[0059]
Note that it is more preferable to provide an offset region (a region including a semiconductor layer having the same composition as the channel formation region and to which no gate voltage is applied) between the channel formation region and the LDD region in order to reduce off-state current. In the case of a multi-gate structure having two or more gate electrodes, an isolation region 16 (a region to which the same impurity element is added at the same concentration as the source region or the drain region) provided between the channel formation regions is provided. It is effective for reducing the off current.
[0060]
Next, the current control TFT 202 includes the source region 26, the drain region 27, the channel formation region 29, the gate insulating film 18, the gate electrode 30, the first interlayer insulating film 20, the source line 31, and the drain line 32. Is done. The gate electrode 30 has a single gate structure, but may have a multi-gate structure.
[0061]
As shown in FIG. 2B, the drain of the switching TFT is connected to the gate of the current control TFT. Specifically, the gate electrode 30 of the current control TFT 202 of FIG. 4 is electrically connected to the drain region 14 of the switching TFT 201 via the drain wiring (also referred to as connection wiring) 22. Further, the source wiring 31 is connected to the power supply line 110 in FIG.
[0062]
Further, from the viewpoint of increasing the amount of current that can be passed, the thickness of the active layer (especially the channel formation region) of the current control TFT 202 may be increased (preferably 50 to 100 nm, more preferably 60 to 80 nm). It is valid. On the contrary, in the case of the switching TFT 201, from the viewpoint of reducing the off-state current, the thickness of the active layer (especially the channel formation region) may be reduced (preferably 20 to 50 nm, more preferably 25 to 40 nm). It is valid.
[0063]
Although the above has described the structure of the TFT provided in the pixel, a driving circuit is also formed at this time. FIG. 4 shows a CMOS circuit as a basic unit for forming a driving circuit.
[0064]
In FIG. 4, a TFT having a structure for reducing hot carrier injection while reducing the operating speed as much as possible is used as the n-channel TFT 204 of the CMOS circuit. Note that the driving circuit here refers to the data signal driving circuit 102 and the gate signal driving circuit 103 shown in FIG. Of course, other logic circuits (level shifter, A / D converter, signal dividing circuit, etc.) can be formed.
[0065]
The active layer of the n-channel TFT 204 includes a source region 35, a drain region 36, an LDD region 37, and a channel formation region 38, and the LDD region 37 overlaps the gate electrode 39 with the gate insulating film 18 interposed therebetween. In this specification, the LDD region 37 is also referred to as a Lov region.
[0066]
The reason why the LDD region 37 is formed only on the drain region side of the n-channel TFT 204 is to prevent the operation speed from being lowered. In addition, the n-channel TFT 204 does not need to care about the off-current value, and it is better to focus on the operation speed than that. Therefore, it is desirable that the LDD region 37 is completely overlapped with the gate electrode and the resistance component is reduced as much as possible. That is, it is better to eliminate the so-called offset.
[0067]
In addition, since the p-channel TFT 205 of the CMOS circuit is hardly concerned with deterioration due to hot carrier injection, it is not particularly necessary to provide an LDD region. Therefore, the active layer includes a source region 40, a drain region 41, and a channel formation region 42, on which the gate insulating film 18 and the gate electrode 43 are provided. Of course, it is also possible to provide an LDD region in the same manner as the n-channel TFT 204 and take measures against hot carriers.
[0068]
Further, the n-channel TFT 204 and the p-channel TFT 205 are covered with the first interlayer insulating film 20, respectively, and source wirings 44 and 45 are formed. Further, the two are electrically connected by the drain wiring 46.
[0069]
Next, 47 is a first passivation film, and the film thickness may be 10 nm to 1 μm (preferably 200 to 500 nm). As a material, an insulating film containing silicon (in particular, a silicon nitride oxide film or a silicon nitride film is preferable) can be used. The passivation film 47 has a role of protecting the formed TFT from alkali metal and moisture. The EL layer finally provided above the TFT contains an alkali metal such as sodium. That is, the first passivation film 47 also functions as a protective layer that prevents these alkali metals (movable ions) from entering the TFT side.
[0070]
Reference numeral 48 denotes a second interlayer insulating film having a function as a flattening film for flattening a step formed by the TFT. The second interlayer insulating film 48 is preferably an organic resin film, and polyimide, polyamide, acrylic, BCB (benzocyclobutene) or the like may be used. These organic resin films have an advantage that they can easily form a good flat surface and have a low relative dielectric constant. Since the EL layer is very sensitive to unevenness, it is desirable that the step due to the TFT is almost absorbed by the second interlayer insulating film. Further, in order to reduce the parasitic capacitance formed between the gate wiring or the data wiring and the cathode of the EL element, it is desirable to provide a thick material having a low relative dielectric constant. Therefore, the film thickness is preferably 0.5 to 5 μm (preferably 1.5 to 2.5 μm).
[0071]
Reference numeral 49 denotes a pixel electrode (EL element anode) made of a transparent conductive film, which is formed after a contact hole (opening) is formed in the second interlayer insulating film 48 and the first passivation film 47. Are formed so as to be connected to the drain wiring 32 of the current control TFT 202. If the pixel electrode 49 and the drain region 27 are not directly connected as shown in FIG. 4, it is possible to prevent the alkali metal of the EL layer from entering the active layer via the pixel electrode.
[0072]
A third interlayer insulating film 50 made of a silicon oxide film, a silicon nitride oxide film, or an organic resin film is provided on the pixel electrode 49 to a thickness of 0.3 to 1 μm. The third interlayer insulating film 50 is etched so that an opening is formed on the pixel electrode 49 by etching, and the edge of the opening is tapered. The taper angle may be 10 to 60 ° (preferably 30 to 50 °).
[0073]
An EL layer 51 is provided on the third interlayer insulating film 50. The EL layer 51 is used in a single layer or a laminated structure, but the light emission efficiency is better when it is used in a laminated structure. In general, the hole injection layer / hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer are formed on the pixel electrode in this order, but the hole transport layer / light emitting layer / electron transport layer, or hole injection layer / positive layer are formed. A structure such as a hole transport layer / a light emitting layer / an electron transport layer / an electron injection layer may be used. In the present invention, any known structure may be used, and the EL layer may be doped with a fluorescent dye or the like.
[0074]
As the organic EL material, for example, materials disclosed in the following US patents or publications can be used. U.S. Patent No. 4,356,429, U.S. Patent No. 4,539,507, U.S. Patent No. 4,720,432, U.S. Patent No. 4,769,292, U.S. Patent No. 4,885,211, U.S. Patent No. 4,950,950, U.S. Patent No. 5,059,861, U.S. Patent No. 5,047,687, U.S. Patent No. 5,073,446, U.S. Patent No. 5,059,862, US Pat. No. 5,061,617, US Pat. No. 5,151,629, US Pat. No. 5,294,869, US Pat. No. 5,294,870, JP-A-10-189525, JP-A-10-189525 JP-A-8-241048, JP-A-8-78159.
[0075]
The EL display device can be roughly divided into four color display methods, a method of forming three types of EL elements corresponding to R (red), G (green), and B (blue), a white light emitting EL element, and A system that combines color filters, a system that combines blue or blue-green light emitting EL elements and phosphors (fluorescent color conversion layer: CCM), and uses a transparent electrode for the cathode (counter electrode), and supports RGB. There is a method of stacking EL elements.
[0076]
The structure of FIG. 4 is an example in the case of using a method of forming three types of EL elements corresponding to RGB. Although only one pixel is shown in FIG. 4, pixels having the same structure are formed corresponding to the respective colors of red, green, and blue, so that color display can be performed.
[0077]
The present invention can be implemented regardless of the light emission method, and all the above four methods can be used in the present invention. However, since phosphors have a slower response speed than EL and afterglow can be a problem, a method that does not use phosphors is desirable. In addition, it can be said that it is desirable not to use a color filter which causes a decrease in the emission luminance as much as possible.
[0078]
On the EL layer 51, a cathode 52 of an EL element is provided. As the cathode 52, a material containing magnesium (Mg), lithium (Li), or calcium (Ca) having a small work function is used. An electrode made of MgAg (a material in which Mg and Ag are mixed at Mg: Ag = 10: 1) is preferably used. Other examples include MgAgAl electrodes, LiAl electrodes, and LiFAl electrodes.
[0079]
The cathode 52 is desirably formed continuously after the EL layer 51 is formed without being released to the atmosphere. This is because the interface state between the cathode 52 and the EL layer 51 greatly affects the luminous efficiency of the EL element. Note that in this specification, a light-emitting element formed using a pixel electrode (anode), an EL layer, and a cathode is referred to as an EL element.
[0080]
A laminate including the EL layer 51 and the cathode 52 needs to be formed individually for each pixel. However, since the EL layer 51 is extremely sensitive to moisture, a normal photolithography technique cannot be used. Accordingly, it is preferable to use a physical mask material such as a metal mask and selectively form the film by a vapor phase method such as a vacuum deposition method, a sputtering method, or a plasma CVD method.
[0081]
Note that after the EL layer is selectively formed using an inkjet method, a screen printing method, a spin coating method, or the like, the cathode can be formed by a vapor phase method such as an evaporation method, a sputtering method, or a plasma CVD method. .
[0082]
Reference numeral 53 denotes a protective electrode, which protects the cathode 52 from external moisture and the like, and at the same time connects the cathode 52 of each pixel. As the protective electrode 53, it is preferable to use a low-resistance material containing aluminum (Al), copper (Cu), or silver (Ag). The protective electrode 53 can also be expected to have a heat dissipation effect that alleviates the heat generation of the EL layer. It is also effective to form the protective layer 53 continuously after the EL layer 51 and the cathode 52 are formed without being released to the atmosphere.
[0083]
Reference numeral 54 denotes a second passivation film, and the film thickness may be 10 nm to 1 μm (preferably 200 to 500 nm). The purpose of providing the second passivation film 54 is mainly to protect the EL layer 51 from moisture, but it is also effective to have a heat dissipation effect. However, since the EL layer is vulnerable to heat as described above, it is desirable to form the film at as low a temperature as possible (preferably in a temperature range from room temperature to 120 ° C.). Therefore, the plasma CVD method, the sputtering method, the vacuum deposition method, the ion plating method, or the solution coating method (spin coating method) can be said to be a preferable film forming method.
[0084]
The gist of the present invention is that in an active matrix EL display device, a change in the environment is detected by a sensor, the amount of current flowing through the EL element is controlled based on this information, and the light emission luminance of the EL element is controlled. Therefore, it is not limited to the structure of the EL display device of FIG. 4, and the structure of FIG. 4 is only one preferred form for carrying out the present invention.
[0085]
【Example】
[Example 1]
In this embodiment, as ambient environment information, ambient brightness environment information is detected by a light receiving element such as a photodiode, a CdS photoconductive element (cadmium sulfide photoconductive element), a CCD and a CMOS sensor, and the detected environment information signal is detected. The present invention relates to an EL display having a display system for adjusting the light emission luminance of the EL element, and FIG. 5 shows a schematic configuration diagram thereof. Reference numeral 501 denotes a brightness-compatible EL display in which an EL display device is mounted on the display unit of a notebook personal computer. Reference numeral 502 denotes an EL display device. Reference numeral 503 denotes a photodiode which detects an ambient brightness environment information signal. The photodiode inputs the detected environmental information signal to the A / D conversion circuit as an analog electric signal. The environmental information signal converted into a digital environmental information signal by the A / D conversion circuit is input to the CPU. In the CPU, the input environmental information signal is converted into a correction signal for obtaining a desired brightness, and the correction signal is input to the D / A conversion circuit. When the correction signal converted into the analog correction signal by the D / A conversion circuit is input to the voltage variable device, a correction potential corresponding to the correction signal is applied.
[0086]
The brightness-adaptive EL display of this embodiment obtains not only a photodiode but also a light receiving element such as a CdS photoconductive element, a CCD or CMOS sensor, and further obtains a user's biological information and converts it into a biological information signal. A speaker for outputting sound, a speaker or headphones for outputting voice or music, a video deck for supplying an image signal, or a computer may be provided.
[0087]
FIG. 6 is an external view of a brightness-compatible EL display according to the present embodiment. It includes a brightness-compatible EL display 701, a display unit 702, a photodiode 703, a voltage variable device 704, a keyboard 705, and the like. In this embodiment, the EL display device is used for the display portion 702.
[0088]
Note that the photodiodes 703 for monitoring ambient brightness are not limited to the arrangement and number shown in FIG.
[0089]
Next, the operation and function of the brightness-compatible EL display according to this embodiment will be described. Reference is again made to FIG. The brightness-compatible display according to the present embodiment supplies an image signal from an external device to an EL display device during normal use. Examples of the external device include a personal computer, a portable information terminal, and a video deck. The user observes the image displayed on the EL display device.
[0090]
The brightness-compatible EL display 501 of this embodiment is provided with a photodiode 503 that detects ambient brightness as an ambient environment information signal and converts the environment information signal into an electrical signal. The electrical signal detected by the photodiode 503 is converted into a digital environmental information signal by the A / D converter 504 and then input to the CPU 505. The CPU 505 converts the input environment information signal into a correction signal for correcting the light emission luminance of the EL element based on the comparison data set in advance. The correction signal converted to the CPU 505 is input to the D / A converter 506 and converted into an analog correction signal. When the analog correction signal is input to the voltage variable device 507, the voltage variable device 507 applies a predetermined correction potential.
Thereby, the potential difference between the EL drive potential and the correction potential is controlled, and the light emission luminance of the EL element can be increased or decreased according to the ambient brightness. Specifically, when the surroundings are bright, the emission luminance of the EL element is increased, and when the surroundings are dark, the emission luminance of the EL element is decreased.
[0091]
FIG. 7 shows an operation flowchart of the brightness-adaptive EL display according to this embodiment. In the brightness-corresponding EL display of the present embodiment, an image signal from an external device (for example, a personal computer or a video deck) is usually supplied to the EL display device. Furthermore, in this embodiment, after the photodiode detects the ambient brightness environment information signal and inputs it as an electrical signal to the A / D converter, the converted digital electrical signal is input to the CPU. Furthermore, after converting to a correction signal reflecting ambient brightness by the CPU, it is converted to an analog correction signal by the D / A converter, and when this is input to the voltage variable device, a desired correction potential is applied to the EL element. Is done. Thereby, the light emission luminance of the EL display device is controlled.
[0092]
The above operation is repeated.
[0093]
In addition, by performing the present embodiment as described above, it becomes possible to adjust the light emission luminance of the image of the EL display device according to the ambient brightness environment information, and the EL element emits light more than necessary and a large amount of current flows. Therefore, it is possible to suppress deterioration of the EL element.
[0094]
Next, FIG. 8 is a cross-sectional view of a pixel portion of an EL display device in this embodiment, FIG. 9A is a top view thereof, and FIG. 9B is a circuit configuration thereof. Actually, a plurality of pixels are arranged in a matrix to form a pixel portion (image display portion). Note that a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 9A corresponds to FIG. Accordingly, since common reference numerals are used in FIGS. 8 and 9, both drawings should be referred to as appropriate. Moreover, although two pixels are illustrated in the top view of FIG. 9, both have the same structure.
[0095]
In FIG. 8, 11 is a substrate, and 12 is an insulating film (hereinafter referred to as a base film) serving as a base. As the substrate 11, a glass substrate, a glass ceramic substrate, a quartz substrate, a silicon substrate, a ceramic substrate, a metal substrate, or a plastic substrate (including a plastic film) can be used.
[0096]
The base film 12 is particularly effective when a substrate containing mobile ions or a conductive substrate is used, but it need not be provided on the quartz substrate. As the base film 12, an insulating film containing silicon may be used. Note that in this specification, the “insulating film containing silicon” specifically includes silicon, oxygen, or nitrogen such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon nitride oxide film (indicated by SiOxNy) at a predetermined ratio. An insulating film.
[0097]
In addition, it is effective to dissipate the heat generated by the TFT by providing the base film 12 with a heat dissipation effect in order to prevent the deterioration of the TFT or the EL element. Any known material can be used to provide a heat dissipation effect.
[0098]
Here, two TFTs are formed in the pixel. Reference numeral 201 denotes a switching TFT, which is an n-channel TFT, and 202 is a current control TFT, which is a p-channel TFT.
[0099]
However, in the present invention, it is not necessary to limit the switching TFT to an n-channel TFT and the current control TFT to a p-channel TFT. The switching TFT is a p-channel TFT and the current control TFT is an n-channel TFT. Alternatively, both n-channel and p-channel TFTs can be used.
[0100]
The switching TFT 201 includes a source region 13, a drain region 14, LDD regions 15a to 15d, an active layer including a high concentration impurity region 16 and channel forming regions 17a and 17b, a gate insulating film 18, gate electrodes 19a and 19b, and a first interlayer. An insulating film 20, a source wiring 21, and a drain wiring 22 are formed.
[0101]
As shown in FIG. 9, the gate electrodes 19a and 19b have a double gate structure in which the gate electrodes 19a and 19b are electrically connected by a gate wiring 211 formed of a different material (a material having a lower resistance than the gate electrodes 19a and 19b). ing. Needless to say, not only a double gate structure but also a so-called multi-gate structure (a structure including an active layer having two or more channel formation regions connected in series) such as a triple gate structure may be used. The multi-gate structure is extremely effective in reducing the off-current value. In the present invention, the switching element 201 of the pixel has a multi-gate structure to realize a switching element with a low off-current value.
[0102]
The active layer is formed of a semiconductor film including a crystal structure. That is, a single crystal semiconductor film, a polycrystalline semiconductor film, or a microcrystalline semiconductor film may be used. The gate insulating film 18 may be formed of an insulating film containing silicon. Any conductive film can be used for the gate electrode, the source wiring, or the drain wiring.
[0103]
Further, in the switching TFT 201, the LDD regions 15a to 15d are provided so as not to overlap the gate electrodes 19a and 19b with the gate insulating film 18 interposed therebetween. Such a structure is very effective in reducing the off-current value.
[0104]
Note that it is more preferable to provide an offset region (a region made of a semiconductor layer having the same composition as the channel formation region to which no gate voltage is applied) between the channel formation region and the LDD region in order to reduce 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 the off-current value.
[0105]
As described above, a switching element having a sufficiently low off-state current value can be realized by using a TFT having a multi-gate structure as the switching element 201 of the pixel. For this reason, the gate voltage of the current control TFT can be maintained for a sufficient time (between the selection and the next selection) without providing a capacitor as shown in FIG. 2 of JP-A-10-189252.
[0106]
Next, the current control TFT 202 includes an active layer including the source region 27, the drain region 26, and the channel formation region 29, the gate insulating film 18, the gate electrode 30, the first interlayer insulating film 20, the source wiring 31, and the drain wiring 32. Formed. The gate electrode 30 has a single gate structure, but may have a multi-gate structure.
[0107]
As shown in FIG. 8, the drain of the switching TFT 201 is connected to the gate of the current control TFT 202. Specifically, the gate electrode 30 of the current control TFT 202 is electrically connected to the drain region 14 of the switching TFT 201 via the drain wiring (also referred to as connection wiring) 22. The source wiring 31 is connected to a power supply line.
[0108]
The current control TFT 202 is an element for controlling the amount of current injected into the EL element 203, but it is not preferable to flow a large amount of current in consideration of deterioration of the EL element. Therefore, it is preferable to design the channel length (L) to be long so that an excessive current does not flow through the current control TFT 202. Desirably, it is set to 0.5 to 2 μA (preferably 1 to 1.5 μA) per pixel.
[0109]
The length (width) of the LDD region formed in the switching TFT 201 may be 0.5 to 3.5 μm, typically 2.0 to 2.5 μm.
[0110]
Further, from the viewpoint of increasing the amount of current that can be passed, the thickness of the active layer (especially the channel formation region) of the current control TFT 202 may be increased (preferably 50 to 100 nm, more preferably 60 to 80 nm). It is valid. Conversely, in the case of the switching TFT 201, from the viewpoint of reducing the off-current value, the thickness of the active layer (especially the channel formation region) should be reduced (preferably 20 to 50 nm, more preferably 25 to 40 nm). Is also effective.
[0111]
Next, 47 is a first passivation film, and the film thickness may be 10 nm to 1 μm (preferably 200 to 500 nm). As a material, an insulating film containing silicon (in particular, a silicon nitride oxide film or a silicon nitride film is preferable) can be used.
[0112]
On the first passivation film 47, a second interlayer insulating film (also referred to as a planarization film) 48 is formed so as to cover each TFT, and the level difference formed by the TFT is planarized. The second interlayer insulating film 48 is preferably an organic resin film, and polyimide, polyamide, acrylic, BCB (benzocyclobutene) or the like may be used. Of course, an inorganic film may be used if sufficient planarization is possible.
[0113]
It is very important to flatten the step due to the TFT by the second interlayer insulating film 48. Since an EL layer to be formed later is very thin, a light emission defect may occur due to the presence of a step. Therefore, it is desirable to planarize the pixel electrode before forming the pixel electrode so that the EL layer can be formed as flat as possible.
[0114]
Reference numeral 49 denotes a pixel electrode (corresponding to an anode of an EL element) made of a transparent conductive film, which is formed after opening a contact hole (opening) in the second interlayer insulating film 48 and the first passivation film 47. The opening is formed so as to be connected to the drain wiring 32 of the current control TFT 202.
[0115]
In this embodiment, a conductive film made of a compound of indium oxide and tin oxide is used as the pixel electrode. Further, a small amount of gallium may be added thereto.
[0116]
An EL layer 51 is formed on the pixel electrode 49. In this embodiment, the polymer organic material is formed by spin coating. Any known material can be used as the polymer organic material. In this embodiment, the light emitting layer is used as a single layer as the EL layer 51. However, a layered structure combined with a hole transport layer or an electron transport layer has higher light emission efficiency. However, when laminating polymer organic substances, it is desirable to combine them with low molecular organic substances formed by vapor deposition. In the spin coating method, an organic material that becomes an EL layer is mixed and applied in an organic solvent, and therefore, if there is an organic material on the base, it may be dissolved again.
[0117]
Typical polymer organic substances that can be used in this embodiment include polymer materials such as polyparaphenylene vinylene (PPV), polyvinyl carbazole (PVK), and polyfluorene. In order to form an electron transport layer, a light emitting layer, a hole transport layer, or a hole injection layer with these polymer organic materials, it is applied in the state of a polymer precursor and heated (baked) in a vacuum. It may be converted into a polymer organic material.
[0118]
Specifically, the light emitting layer may be cyanopolyphenylene vinylene for the red light emitting layer, polyphenylene vinylene for the green light emitting layer, and polyphenylene vinylene or polyalkylphenylene for the blue light emitting layer. The film thickness may be 30 to 150 nm (preferably 40 to 100 nm). As the hole transport layer, polytetrahydrothiophenylphenylene which is a polymer precursor is used, and polyphenylene vinylene is obtained by heating. The film thickness may be 30 to 100 nm (preferably 40 to 80 nm).
[0119]
It is also possible to emit white light using a polymer organic material. For that purpose, the techniques described in JP-A-8-96959, JP-A-7-220871, JP-A-9-63770, etc. may be cited. The polymer-based organic substance is particularly effective when emitting white light because the color can be easily adjusted by adding a fluorescent dye to a solution in which the host material is dissolved.
[0120]
Although an example in which an EL element is formed using a polymer organic material is shown here, a low molecular organic material may be used. Further, an inorganic substance may be used for the EL layer.
[0121]
The above examples are examples of organic substances that can be used as the EL layer of the present invention, and do not limit the present invention.
[0122]
Further, when forming the EL layer 51, it is desirable that the treatment atmosphere is a dry atmosphere with as little moisture as possible and is performed in an inert gas. Since the EL layer easily deteriorates due to the presence of moisture and oxygen, it is necessary to eliminate such factors as much as possible when forming the EL layer. For example, a dry nitrogen atmosphere or a dry argon atmosphere is preferable. For this purpose, it is desirable to install the coating processing chamber and the baking processing chamber in a clean booth filled with an inert gas and perform the processing in the atmosphere.
[0123]
After the EL layer 51 is formed as described above, a cathode 52 made of a light-shielding conductive film, a protective electrode (not shown), and a second passivation film 54 are formed next. In this embodiment, a conductive film made of MgAg is used as the cathode 52. As the second passivation film 54, a silicon nitride film having a thickness of 10 nm to 1 μm (preferably 200 to 500 nm) is used.
[0124]
As described above, since the EL layer is vulnerable to heat, it is desirable to form the cathode 52 and the second passivation film 54 at as low a temperature as possible (preferably in a temperature range from room temperature to 120 ° C.). Therefore, it can be said that a plasma CVD method, a vacuum deposition method, or a solution coating method (spin coating method) is a desirable film forming method.
[0125]
The completed substrate is called an active matrix substrate, and a counter substrate 64 is provided so as to face the active matrix substrate. In this embodiment, a glass substrate is used as the counter substrate 64.
[0126]
Further, the active matrix substrate and the counter substrate 64 are bonded with a sealant (not shown) to form a sealed space 63. In this embodiment, the sealed space 49 is filled with argon gas. Of course, it is also possible to arrange a desiccant such as barium oxide in the sealed space 63.
[0127]
[Example 2]
A method for simultaneously manufacturing a pixel portion used in the present invention and a TFT of a driver circuit portion provided around the pixel portion will be described with reference to FIGS. However, in order to simplify the description, a CMOS circuit, which is a basic circuit, is illustrated with respect to the drive circuit.
[0128]
First, as shown in FIG. 10A, a base film 301 is formed to a thickness of 300 nm over a glass substrate 300. In this embodiment, a 100 nm thick silicon nitride oxide film and a 200 nm silicon nitride oxide film are stacked as the base film 301. At this time, the nitrogen concentration in contact with the glass substrate 300 is preferably set to 10 to 25 wt%. Of course, the element may be formed directly on the quartz substrate without providing a base film.
[0129]
In addition, it is effective to provide an insulating film made of the same material as the first passivation film 47 shown in FIG. 4 as a part of the base film 301. Since the current control TFT flows a large current, it easily generates heat, and it is effective to provide an insulating film having a heat dissipation effect as close as possible.
[0130]
Next, an amorphous silicon film (not shown) having a thickness of 50 nm is formed on the base film 301 by a known film formation method. Note that the semiconductor film is not limited to an amorphous silicon film, and any semiconductor film including an amorphous structure (including a microcrystalline semiconductor film) may be used. Further, a compound semiconductor film including an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be used. The film thickness may be 20 to 100 nm.
[0131]
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 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.
[0132]
In this embodiment, a pulse oscillation type excimer laser beam processed into a linear shape is used. However, a rectangular shape, a continuous oscillation type argon laser beam, or a continuous oscillation type excimer laser beam may be used. .
[0133]
In this embodiment, a crystalline silicon film is used as an active layer of a TFT, but an amorphous silicon film can also be used. It is also possible to form the active layer of the switching TFT that needs to reduce the off-current with an amorphous silicon film and 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 an electric current to flow and an off current is difficult to flow. That is, the advantages of both an amorphous silicon film that hardly allows current to flow and a crystalline silicon film that easily allows current to flow can be utilized.
[0134]
Next, as shown in FIG. 10B, a protective film 303 made of a silicon oxide film is formed on the crystalline silicon film 302 to a thickness of 130 nm. This thickness may be selected in the range of 100 to 200 nm (preferably 130 to 170 nm). Any other film may be used as long as it is an insulating film containing silicon. This protective film 303 is provided in order to prevent the crystalline silicon film from being directly exposed to plasma when an impurity is added and to enable fine concentration control.
[0135]
Then, resist masks 304 a and 304 b are formed thereon, and an impurity element imparting n-type (hereinafter referred to as an n-type impurity element) is added through the protective film 303. Note that as the n-type impurity element, an element typically belonging to Group 15, typically phosphorus or arsenic can be used. In this example, phosphine (PH Three ) Using a plasma (ion) doping method in which plasma is excited without mass separation, and phosphorus is 1 × 10 18 atoms / cm Three Add at a concentration of Of course, an ion implantation method for performing mass separation may be used.
[0136]
In the n-type impurity region 305 formed by this process, an n-type impurity element contains 2 × 10 6. 16 ~ 5x10 19 atoms / cm Three (Typically 5 × 10 17 ~ 5x10 18 atoms / cm Three ) Adjust the dose so that it is included at the concentration of
[0137]
Next, as shown in FIG. 10C, the protective film 303 and the resists 304a and 304b are removed, and the added elements belonging to Group 15 are activated. As the activation means, a known technique may be used. In this embodiment, activation is performed by irradiation with excimer laser light. Of course, the pulse oscillation type or the continuous oscillation type may be used, and it is not necessary to limit to the excimer laser beam. However, since the purpose is to activate the added impurity element, it is preferable to irradiate with energy that does not melt the crystalline silicon film. Note that laser light may be irradiated with the protective film 303 attached.
[0138]
Note that activation by heat treatment may be used in combination with the activation of the impurity element by the laser beam. 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.
[0139]
By this step, an end portion of the n-type impurity region 305, that is, a boundary portion (junction portion) between the n-type impurity region 305 and a region not added with the n-type impurity element is clarified. This means that when the TFT is later completed, the LDD region and the channel formation region can form a very good junction.
[0140]
Next, as shown in FIG. 10D, unnecessary portions of the crystalline silicon film are removed to form island-shaped semiconductor films (hereinafter referred to as active layers) 306 to 309.
[0141]
Next, as illustrated in FIG. 10E, a gate insulating film 310 is formed so as to cover the active layers 306 to 309. As the gate insulating film 310, an insulating film containing silicon with a thickness of 10 to 200 nm, preferably 50 to 150 nm may be used. This may be a single layer structure or a laminated structure. In this embodiment, a silicon nitride oxide film having a thickness of 110 nm is used.
[0142]
Next, a conductive film having a thickness of 200 to 400 nm is formed and patterned to form gate electrodes 311 to 315. The ends of the gate electrodes 311 to 315 can be tapered. Note that in this embodiment, the gate electrode and a wiring (hereinafter referred to as a gate wiring) electrically connected to the gate electrode are formed using different materials. Specifically, a material having a resistance lower than that of the gate electrode is used for the gate wiring. This is because a material that can be finely processed is used for the gate electrode, and a material that has a low wiring resistance is used for the gate wiring even though it cannot be finely processed. Of course, the gate electrode and the gate wiring may be formed of the same material.
[0143]
The gate electrode may be formed of a single-layer conductive film, but it is preferable to form a stacked film of two layers or three layers as necessary. Any known conductive film can be used as the material of the gate electrode. However, a material that can be finely processed as described above, specifically, that can be patterned to a line width of 2 μm or less is preferable.
[0144]
Typically, a film made of an element selected from tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), chromium (Cr), and silicon (Si), or a nitride film of the element (Typically a tantalum nitride film, a tungsten nitride film, a titanium nitride film), an alloy film (typically, a Mo—W alloy, a Mo—Ta alloy), or a silicide film of the above elements (typical) Specifically, a tungsten silicide film or a titanium silicide film) can be used. Of course, it may be used as a single layer or may be laminated.
[0145]
In this embodiment, a laminated film including a tantalum nitride (TaN) film having a thickness of 50 nm and a tantalum (Ta) film having a thickness of 350 nm is used. This may be formed by sputtering. Further, when an inert gas such as Xe or Ne is added as a sputtering gas, peeling of the film due to stress can be prevented.
[0146]
At this time, the gate electrode 312 is formed so as to overlap a part of the n-type impurity region 305 with the gate insulating film 310 interposed therebetween. This overlapped portion later becomes an LDD region overlapping with the gate electrode. Note that although the gate electrodes 313 and 314 appear to be two in the cross section, they are actually electrically connected.
[0147]
Next, as shown in FIG. 11A, an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added in a self-aligning manner using the gate electrodes 311 to 315 as a mask. The impurity regions 316 to 323 thus formed are adjusted so that phosphorus is added at a concentration of 1/2 to 1/10 (typically 1/3 to 1/4) of the n-type impurity region 305. Specifically, 1 × 10 16 ~ 5x10 18 atoms / cm Three (Typically 3x10 17 ~ 3x10 18 atoms / cm Three ) Is preferred.
[0148]
Next, as shown in FIG. 11B, resist masks 324a to 324d are formed so as to cover the gate electrodes and the like, and an n-type impurity element (phosphorus in this embodiment) is added to contain phosphorus at a high concentration. Impurity regions 325 to 329 are formed. Again, phosphine (PH Three The concentration of phosphorus in this region is 1 × 10 20 ~ 1x10 twenty one atoms / cm Three (Typically 2 × 10 20 ~ 5x10 twenty one atoms / cm Three ).
[0149]
Although the source region or drain region of the n-channel TFT is formed by this process, the switching TFT leaves a part of the n-type impurity regions 319 to 321 formed in the process of FIG. This remaining region corresponds to the LDD regions 15a to 15d of the switching TFT 201 in FIG.
[0150]
Next, as shown in FIG. 11C, the resist masks 324a to 324d are removed, and a new resist mask 332 is formed. Then, a p-type impurity element (boron in this embodiment) is added to form impurity regions 333 to 336 containing boron at a high concentration. Here, diborane (B 2 H 6 3 × 10 by ion doping method using 20 ~ 3x10 twenty one atoms / cm Three (Typically 5 × 10 20 ~ 1x10 twenty one atoms / cm Three B) Add boron to achieve a concentration.
[0151]
The impurity regions 333 to 336 are already 1 × 10 20 ~ 1x10 twenty one atoms / cm Three However, the boron added here is added at a concentration at least three times that of phosphorus. Therefore, the n-type impurity region formed in advance is completely inverted to the p-type and functions as a p-type impurity region.
[0152]
Next, after removing the resist mask 332, the n-type or p-type impurity element added at each concentration is activated. As the activation means, furnace annealing, laser annealing, or lamp annealing can be used. In this embodiment, heat treatment is performed in an electric furnace in a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 4 hours.
[0153]
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 increases resistance and makes it difficult to make ohmic contact later. Therefore, the oxygen concentration in the treatment atmosphere in the activation step is 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less.
[0154]
Next, when the activation process is completed, a gate wiring 337 having a thickness of 300 nm is formed as shown in FIG. As a material for the gate wiring 337, a metal containing aluminum (Al) or copper (Cu) as a main component (occupying 50 to 100% as a composition) may be used. As shown in FIG. 9, the gate wiring 211 and the switching TFT gate electrodes 19a and 19b (313 and 314 in FIG. 10E) are electrically connected as shown in FIG.
[0155]
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 this embodiment is extremely effective in realizing an EL display device having a screen size of 10 inches or more (or 30 inches or more) diagonally.
[0156]
Next, as shown in FIG. 12A, a first interlayer insulating film 338 is formed. As the first interlayer insulating film 338, an insulating film containing silicon may be used as a single layer, or a stacked film in which two or more kinds of insulating films containing silicon are combined may be used. The film thickness may be 400 nm to 1.5 μm. In this embodiment, a structure is formed in which a silicon oxide film having a thickness of 800 nm is stacked on a silicon nitride oxide film having a thickness of 200 nm.
[0157]
Further, a hydrogenation treatment is performed by performing a heat treatment at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen. This step is a step in which the dangling bonds of the semiconductor film are terminated with hydrogen by thermally excited hydrogen. As another means for hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen generated by plasmatization) may be performed.
[0158]
Note that the hydrogenation treatment may be performed while the first interlayer insulating film 338 is formed. That is, a hydrogenation treatment may be performed as described above after a 200 nm thick silicon nitride oxide film is formed, and then the remaining 800 nm thick silicon oxide film may be formed.
[0159]
Next, contact holes are formed in the first interlayer insulating film 338 and the gate insulating film 310, and source wirings 339 to 342 and drain wirings 343 to 345 are formed. In this embodiment, this electrode is a laminated film having a three-layer structure in which a Ti film is 100 nm, an aluminum film containing Ti is 300 nm, and a Ti film 150 nm is continuously formed by sputtering. Of course, other conductive films may be used.
[0160]
Next, a first passivation film 346 is formed with a thickness of 50 to 500 nm (typically 200 to 300 nm). In this embodiment, a silicon nitride oxide film having a thickness of 300 nm is used as the first passivation film 346. This may be replaced by a silicon nitride film. Of course, the same material as that of the first passivation film 47 of FIG. 4 can be used.
[0161]
Prior to the formation of the silicon nitride oxide film, H 2 , NH Three It is effective to perform plasma treatment using a gas containing isohydrogen. Hydrogen excited by this pretreatment is supplied to the first interlayer insulating film 338 and heat treatment is performed, whereby the film quality of the first passivation film 346 is improved. At the same time, hydrogen added to the first interlayer insulating film 338 diffuses to the lower layer side, so that the active layer can be effectively hydrogenated.
[0162]
Next, as shown in FIG. 12B, a second interlayer insulating film 347 made of an organic resin is formed. As the organic resin, polyimide, polyamide, acrylic, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. In particular, since the second interlayer insulating film 347 has a strong meaning of flattening, acrylic having excellent flatness is preferable. In this embodiment, the acrylic film is formed with a film thickness that can sufficiently flatten the step formed by the TFT. The thickness is preferably 1 to 5 μm (more preferably 2 to 4 μm).
[0163]
Next, contact holes are formed in the second interlayer insulating film 347 and the first passivation film 346, and a pixel electrode 348 that is electrically connected to the drain wiring 345 is formed. In this embodiment, an indium tin oxide (ITO) film having a thickness of 110 nm is formed and patterned to form a pixel electrode. Alternatively, a transparent conductive film in which 2 to 20% zinc oxide (ZnO) is mixed with indium oxide may be used. This pixel electrode becomes the anode of the EL element. Reference numeral 349 denotes an end portion of an adjacent pixel electrode.
[0164]
Next, the EL layer 350 and the cathode (MgAg electrode) 351 are continuously formed using a vacuum deposition method without being released to the atmosphere. Note that the EL layer 350 may have a thickness of 80 to 200 nm (typically 100 to 120 nm), and the cathode 351 may have a thickness of 180 to 300 nm (typically 200 to 250 nm).
[0165]
In this step, an EL layer and a cathode are sequentially formed for a pixel corresponding to red, a pixel corresponding to green, and a pixel corresponding to blue. However, since the EL layer has poor resistance to the solution, it has to be formed individually for each color without using a photolithography technique. Therefore, it is preferable to hide other than the desired pixels using a metal mask, and selectively form the EL layer and the cathode only at necessary portions.
[0166]
That is, first, a mask that hides all pixels other than those corresponding to red is set, and an EL layer and a cathode emitting red light are selectively formed using the mask. Next, a mask for hiding all but the pixels corresponding to green is set, and the EL layer and the cathode emitting green light are selectively formed using the mask. Next, similarly, a mask for hiding all but the pixels corresponding to blue is set, and an EL layer and a cathode emitting blue light are selectively formed using the mask. Note that although all the different masks are described here, the same mask may be used. Further, it is preferable to perform processing without breaking the vacuum until the EL layer and the cathode are formed on all the pixels.
[0167]
A known material can be used for the EL layer 350. As the known material, it is preferable to use an organic material in consideration of the driving voltage. In this embodiment, the EL layer 350 has a single-layer structure composed of only the light emitting layer. However, an electron injection layer, an electron transport layer, a hole transport layer, a hole injection layer, an electron blocking layer, or a hole is used as necessary. An element layer may be provided. In this embodiment, an example in which an MgAg electrode is used as the cathode 351 of the EL element is shown, but other known materials may be used.
[0168]
As the protective electrode 352, a conductive film containing aluminum as its main component may be used. The protective electrode 352 may be formed by a vacuum evaporation method using a mask different from that used when the EL layer and the cathode are formed. In addition, it is preferable that the EL layer and the cathode are formed continuously without being released to the atmosphere after forming the EL layer and the cathode.
[0169]
Finally, a second passivation film 353 made of a silicon nitride film is formed to a thickness of 300 nm. Actually, the protective electrode 352 plays a role of protecting the EL layer from moisture and the like, but the reliability of the EL element can be further improved by forming the second passivation film 353.
[0170]
Thus, an active matrix EL display device having a structure as shown in FIG. 12C is completed. Actually, when completed up to FIG. 12 (C), packaging with a housing material such as a highly airtight protective film (laminate film, UV curable resin film, etc.) or ceramic sealing can so as not to be exposed to the outside air. (Encapsulation) is preferable. In that case, the reliability (life) of the EL layer can be improved by making the inside of the housing material an inert atmosphere or disposing a hygroscopic material (for example, barium oxide) inside.
[0171]
Thus, an active matrix EL display device having a structure as shown in FIG. 12C is completed. By the way, the active matrix EL display device of this embodiment can provide extremely high reliability and improve the operating characteristics by arranging TFTs having an optimal structure not only in the pixel portion but also in the drive circuit portion.
[0172]
First, a TFT having a structure that reduces hot carrier injection so as not to reduce the operating speed as much as possible is used as an n-channel TFT 205 of a CMOS circuit that forms a driving circuit. Note that the drive circuit here includes a shift register, a buffer, a level shifter, a sampling circuit (sample and hold circuit), and the like. In the case of performing digital driving, a signal conversion circuit such as a D / A converter may be included.
[0173]
In this embodiment, as shown in FIG. 12C, the active layer of the n-channel TFT 205 includes a source region 355, a drain region 356, an LDD region 357, and a channel formation region 358, and the LDD region 357 has gate insulation. The gate electrode 312 overlaps with the film 311 interposed therebetween.
[0174]
The reason why the LDD region is formed only on the drain region side is to prevent the operation speed from being lowered. In addition, the n-channel TFT 205 does not need to care about the off-current value, and it is better to focus on the operation speed than that. Therefore, it is desirable that the LDD region 357 is completely overlapped with the gate electrode and the resistance component is reduced as much as possible. That is, it is better to eliminate the so-called offset.
[0175]
In addition, since the p-channel TFT 206 of the CMOS circuit is hardly concerned about deterioration due to hot carrier injection, it is not particularly necessary to provide an LDD region. Needless to say, it is possible to provide an LDD region as in the case of the n-channel TFT 205 and take measures against hot carriers.
[0176]
Note that the sampling circuit in the driver circuit is a little special compared to 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 interchanged. Furthermore, it is necessary to keep the off-current value as low as possible, and in that sense, it is desirable to dispose a TFT having an intermediate function between the switching TFT and the current control TFT.
[0177]
Therefore, it is desirable to dispose a TFT having a structure as shown in FIG. 13 as the n-channel TFT forming the sampling circuit. As shown in FIG. 13, part of the LDD regions 901a and 901b overlap with the gate electrode 903 with the gate insulating film 902 interposed therebetween. This effect is as described in the description of the current control TFT 202, and is different in that the sampling circuit is provided so as to sandwich the channel formation region 904.
[0178]
In practice, when the process up to FIG. 12C is completed, the active matrix substrate and the counter substrate are bonded with a sealant. At that time, if the inside of the sealed space sandwiched between the active matrix substrate and the counter substrate is made an inert atmosphere, or if a hygroscopic material (for example, barium oxide) is disposed inside, the reliability (life) of the EL layer contained therein is increased. Can be improved.
The
[0179]
Example 3
Next, the configuration of the active matrix 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 pixel portion 602, a gate side driver circuit 603, and a source side driver circuit 604 formed on a glass substrate 601. The switching TFT 605 in the pixel portion is an n-channel TFT, and is arranged at the intersection of the gate wiring 606 connected to the gate side driving circuit 603 and the source wiring 607 connected to the source side driving circuit 604. The drain of the switching TFT 605 is connected to the gate of the current control TFT 608.
[0180]
Further, the source side of the current control TFT 608 is connected to the power supply line 609. In addition, a capacitor 615 connected between the gate region of the current control TFT 608 and the power supply line 609 is provided. In the structure as in this embodiment, an EL drive potential is applied to the power supply line 609. An EL element 610 is connected to the drain of the current control TFT 608. Further, a correction potential corresponding to external environmental information is applied to a side of the EL element 610 not connected to the current control TFT by a voltage variable device (not shown).
[0181]
The FPC 611 serving as an external input / output terminal is provided with input / output wirings (connection wirings) 612 and 613 for transmitting signals to the drive circuit, and input / output wiring 614 connected to the power supply line 609.
[0182]
Further, the EL display device of this embodiment including the housing material will be described with reference to FIGS. The reference numerals used in FIG. 14 will be cited as necessary.
[0183]
On the substrate 1500, a pixel portion 1501, a data signal side driver circuit 1502, and a gate signal side driver circuit 1503 are formed. Various wirings from the respective driving circuits reach the FPC 611 through input / output wirings 612 to 614 and are connected to an external device.
[0184]
At this time, a housing material 1504 is provided so as to surround at least the pixel portion, preferably the driver circuit and the pixel portion. Note that the housing material 1504 has a recess or sheet shape whose inner dimension is larger than the outer dimension of the EL element, and is fixed to the substrate 1500 by an adhesive 1505 so as to form a sealed space in cooperation with the substrate 1500. Is done. At this time, the EL element is completely enclosed in the sealed space and is completely shielded from the outside air. Note that a plurality of housing members 1504 may be provided.
[0185]
The material of the housing material 1504 is preferably an insulating material such as glass or polymer. For example, amorphous glass (borosilicate glass, quartz, etc.), crystallized glass, ceramic glass, organic resin (acrylic resin, styrene resin, polycarbonate resin, epoxy resin, etc.), silicon resin, etc. Can be mentioned. Ceramics may also be used. If the adhesive 1505 is an insulating material, a metal material such as a stainless alloy can be used.
[0186]
The material of the adhesive 1505 can be an adhesive such as an epoxy resin or an acrylate resin. Furthermore, a thermosetting resin or a photocurable resin can also be used as an adhesive. However, it is necessary that the material does not transmit oxygen and moisture as much as possible.
[0187]
Further, it is desirable that the gap 1506 between the housing material and the substrate 1500 is filled with an inert gas (argon, helium, nitrogen, etc.). Moreover, it is also possible to use not only gas but inert liquid (liquid fluorinated carbon represented by perfluoroalkane etc.). As for the inert liquid, a material as used in JP-A-8-78519 may be used.
[0188]
It is also effective to provide a desiccant in the gap 1506. As the desiccant, materials described in JP-A-9-148066 can be used. Typically, barium oxide may be used.
[0189]
As shown in FIG. 15B, a plurality of pixels each having an isolated EL element are provided in the pixel portion, and all of them have a protective electrode 1507 as a common electrode. In this embodiment, the EL layer, the cathode (MgAg electrode) and the protective electrode are preferably formed continuously without being released to the atmosphere. However, the EL layer and the cathode are formed using the same mask material, and only the protective electrode is separated. If the mask material is used, the structure shown in FIG. 15B can be realized.
[0190]
At this time, the EL layer and the cathode need only be provided in the pixel portion, and need not be provided over the driver circuit. Of course, there is no problem even if it is provided on the driver circuit, but it is preferable not to provide it in consideration of the fact that the EL layer contains an alkali metal.
[0191]
Note that the protective electrode 1507 is connected to the input / output wiring 1509 through a connection wiring 1508 made of the same material as the pixel electrode in a region indicated by 1508. The input / output wiring 1509 is a power supply line for applying a predetermined voltage (in this embodiment, a ground potential, specifically 0 V) to the protective electrode 1507, and is electrically connected to the FPC 611 through the anisotropic conductive film 1510. Connected.
[0192]
In the state shown in FIG. 15 as described above, an image can be displayed on the pixel portion by connecting the FPC 611 to a terminal of an external device. In this specification, an article that can display an image by attaching an FPC, that is, an article in which an active matrix substrate and a counter substrate are bonded together (including a state in which an FPC is attached) is defined as an EL display device. is doing.
[0193]
In addition, the structure of a present Example can be freely combined with any structure of Example 1,2.
[0194]
Example 4
The present embodiment relates to an EL display having a display system that detects biometric information of a user with a CCD and adjusts the light emission luminance of an EL element according to the biometric information of the user. FIG. A schematic block diagram is shown. Reference numeral 1601 denotes a goggle type EL display. Reference numerals 1602-L and 1602-R denote an EL display device L and an EL display device R, respectively. In the present specification, symbols such as (-R) and (-L) may be added after the symbols, but these symbols mean components for the right eye and the left eye, respectively. . Reference numerals 1603-L and 1603-R denote a CCD-L and a CCD-R, respectively, which take images of the left eye and right eye of the user and detect the biological information signal L and the biological information signal R. The detected biological information signal L and biological information signal R are input to the A / D converter 1604 as the electric signal L and the electric signal R by the CCD-L and the CCD-R, respectively. The electric signal L and the electric signal R are converted into a digital electric signal L and a digital electric signal R by the A / D converter 1604 and then input to the CPU 1605. The CPU converts the input digital electric signal L and digital electric signal R into a correction signal L and a correction signal R corresponding to the degree of hyperemia of the user's eyes. The correction signal L and the correction signal R are input to a D / A converter and converted into a digital correction signal L and a correction signal R. When the digital correction signal L and the correction signal R are input to the voltage variable device 1607, the voltage variable device 1607 supplies the correction potential L and the correction potential R corresponding to the digital correction signal L and the digital correction signal R, respectively. Applied to the EL element. In addition, 1608-L and 1608-R are a user's left eye and right eye, respectively.
[0195]
The goggle type EL display of this embodiment is not only a CCD used in this embodiment, but also a sensor for obtaining a biological information signal of a user including a CMOS sensor and converting it into an electrical signal, voice and music, etc. You may have the speaker and headphones for outputting, the video deck which supplies an image signal, and a computer.
[0196]
FIG. 17 is an external view of the goggle type EL display according to the present embodiment.
[0197]
The goggle type EL display 1701 includes an EL display device L (1702-L), an EL display device R (1702-R), a CCD-L (1703-L), a CCD-R (1703-R), a voltage variable device- L (1704-L) and voltage variable device-R (1704-R). Although not shown in FIG. 17, the goggle type EL display has an A / D converter, a CPU, and a D / A converter in addition to the above configuration.
[0198]
In addition, CCD-L (1703-L) and CCD-R (1703-R) which detect a user's eyes are not restricted to the arrangement | positioning shown by FIG. It is also possible to newly provide a sensor for detecting surrounding environmental information as shown in the first embodiment.
[0199]
Here, the operation and function of the goggle type EL display of the present embodiment will be described. Reference is again made to FIG. In the goggle type EL display of the present embodiment, the image signal L and the image signal R are supplied from the external device to the EL display devices 1602-L and 1602-R during normal use. Examples of the external device include a personal computer, a portable information terminal, and a video deck. The user observes the images displayed on the EL display devices 1602-L and 1602-R.
[0200]
The goggle type EL display 1601 of this embodiment includes a CCD-L1603-L and a CCD-R1603-R that detect an image of the user's eye as the user's biological information and detect it as an electrical signal. . The detected electrical signal for the image of the eye is an electrical signal of a color that is recognized by the white-eye portion by selecting only the white-eye portion of the user's eyes excluding the black-eye portion.
Respective electrical signals detected by the CCD-L 1603-L and the CCD-R 1603-R are input to the A / D converter 1604, and converted from analog electrical signals to digital electrical signals. This digital electric signal is input to the CPU 1605 and converted into a correction signal.
[0201]
The CPU 1605 detects the redness of the user's eyes by gradually including the red information signal in the white information signal recognized by the white-eye portion in the input digital electrical signal. Determine if you feel eye fatigue. Further, since comparison data for adjusting the light emission luminance of the EL element with respect to the fatigue level of the user's eyes is set in advance in the CPU 1605, it is possible to control the light emission luminance corresponding to the fatigue level of the user's eyes. It is converted into a correction signal. Here, the correction signal is converted into an analog correction signal by the D / A converter 1606 and input to the voltage variable unit 1607.
When the analog correction signal is input to the voltage variable device 1607, the voltage variable device 1607 applies a predetermined correction potential to the EL element, and the light emission luminance of the EL element is controlled.
[0202]
Next, FIG. 18 shows an operation flowchart of the goggle type EL display of the present embodiment. In the goggle type EL display of this embodiment, an image signal is supplied from an external device to the EL display device. At this time, the user's biological information signal is detected by the CCD, and the electrical signal detected by the CCD is input to the A / D converter. The electric signal converted into a digital signal by the A / D converter is further converted into a correction signal reflecting the biological information of the user in the CPU. The correction signal is converted into an analog correction signal by the D / A converter and input to the voltage variable device. As a result, a correction potential is applied to the EL element, and the luminance of the EL element is adjusted.
[0203]
The above operation is repeated.
[0204]
In addition, as a user's biometric information, a user's biometric information can be obtained from various parts, such as a user's head, eyes, ears, nose, and mouth, as well as the degree of redness of the eyes.
[0205]
As described above, when an abnormality in the degree of hyperemia in the user's eyes is recognized, the light emission luminance of the EL display device can be reduced according to the abnormality. By doing so, it is possible to provide an eye-friendly display corresponding to the abnormality of the user's body.
[0206]
In addition, the structure of a present Example can be freely combined with any structure of Examples 1-3.
[0207]
Example 5
Next, a creation method for improving the contact structure in the pixel portion described in FIG. 8 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Note that the numbers in FIG. 19 correspond to the numbers in FIG. According to the process of the first embodiment, a state is provided in which the pixel electrode (anode) 43 constituting the EL element is provided as shown in FIG.
[0208]
Next, the contact portion 1900 on the pixel electrode is filled with acrylic, and a contact hole protection portion 1901 is provided as shown in FIG.
Here, an acrylic film is formed by spin coating, exposed using a resist mask, and then etched to form a contact hole protection portion 1901 as shown in FIG. 19B.
[0209]
Note that in the contact hole protection portion 1901, it is preferable that the thickness of a portion (a portion indicated by Da in FIG. 19B) that is higher than the pixel electrode when viewed from a cross section be 0.3 to 1 μm. When the contact hole protection portion 1901 is formed, the EL layer 45 is formed as shown in FIG. 19C, and the cathode 46 is further formed. As a method of forming the EL layer 45 and the cathode 46, the method of Example 1 may be used.
[0210]
The contact hole protection portion 1901 is preferably an organic resin, and a material such as polyimide, polyamide, acrylic, or BCB (benzocyclobutene) may be used. When these organic resins are used, the viscosity is 10 -3 Pa · s to 10 -1 It may be Pa · s.
[0211]
With the structure as shown in FIG. 19C as described above, there is a problem of short circuit between the pixel electrode 43 and the cathode 46 that occurs when the EL layer 45 is cut at the step portion of the contact hole. Can be solved.
[0212]
In addition, the structure of a present Example can be freely combined with any structure of Examples 1-4.
[0213]
Example 6
An EL display device formed by implementing the present invention is a self-luminous type, and thus has excellent visibility in a bright place as compared with a liquid crystal display device, and has a wide viewing angle. Therefore, it can be used as a display unit of various electric appliances. For example, in order to view TV broadcasts on a large screen, the EL of the present invention can be used as a display unit of an EL display (a display in which an EL display device is incorporated in a housing) having a diagonal size of 30 inches or more (typically 40 inches or more). A display device may be used.
[0214]
The EL display includes all information display displays such as a personal computer display, a TV broadcast receiving display, and an advertisement display. In addition, the EL display device of the present invention can be used as a display portion of various electric appliances.
[0215]
Such electrical appliances include video cameras, digital cameras, goggles-type displays (head-mounted displays), car navigation systems, car audio systems, game machines, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, portable game consoles, or electronic books) Etc.), an image reproducing apparatus provided with a recording medium (specifically, a display capable of reproducing a recording medium such as a compact disc (CD), a laser disc (LD) or a digital video disc (DVD) and displaying the image) And the like). In particular, since a portable information terminal that is often viewed from an oblique direction emphasizes the wide viewing angle, it is desirable to use an EL display device. Specific examples of these electric appliances are shown in FIG.
[0216]
FIG. 20A illustrates an EL display, which includes a housing 2001, a support base 2002, a display portion 2003, and the like. The present invention can be used for the display portion 2003. Since the EL display is a self-luminous type, a backlight is not necessary, and a display portion thinner than a liquid crystal display can be obtained.
[0217]
FIG. 20B illustrates a video camera, which includes a main body 2101, a display portion 2102, an audio input portion 2103, operation switches 2104, a battery 2105, an image receiving portion 2106, and the like. The EL display device of the present invention can be used for the display portion 2102.
[0218]
FIG. 20C illustrates a part (right side) of a head-mounted EL display, which includes a main body 2201, a signal cable 2202, a head fixing band 2203, a display portion 2204, an optical system 2205, an EL display device 2206, and the like. Including. The present invention can be used for the EL display device 2206.
[0219]
FIG. 20D shows an image reproducing apparatus (specifically, a DVD reproducing apparatus) provided with a recording medium, which includes a main body 2301, a recording medium (CD, LD, DVD, etc.) 2302, an operation switch 2303, and a display unit (a). 2304, a display unit (b) 2305, and the like. The display unit (a) mainly displays image information, and the display unit (b) mainly displays character information. The EL display device of the present invention can be used for these display units (a) and (b). Note that the image reproducing device provided with the recording medium may include a CD reproducing device, a game machine, and the like.
[0220]
FIG. 20E illustrates a portable (mobile) computer, which includes a main body 2401, a camera portion 2402, an image receiving portion 2403, operation switches 2404, a display portion 2405, and the like. The EL display device of the present invention can be used for the display portion 2405.
[0221]
If the light emission luminance of the EL material is increased in the future, the light including the output image information can be enlarged and projected by a lens or the like and used for a front type or rear type projector.
[0222]
In addition, the electric appliances often display information distributed through electronic communication lines such as the Internet or 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, the EL display device is preferable for moving image display. However, if the contour between pixels is blurred, the entire moving image is blurred. Therefore, it is extremely effective to use the EL display device of the present invention for clarifying the contour between pixels as a display unit of an electric appliance.
[0223]
In addition, since the EL display device consumes power in the light emitting portion, it is desirable to display information so that the light emitting portion is minimized. Therefore, when an EL display device is used for a display unit mainly including character information such as a portable information terminal, particularly a mobile phone or a car audio, it is driven so that the character information is formed by the light emitting part with the non-light emitting part as the background. It is desirable to do.
[0224]
Here, FIG. 21A shows a mobile phone, which includes a main body 2601, an audio output portion 2602, an audio input portion 2603, a display portion 2604, operation switches 2605, and an antenna 2606. The EL display device of the present invention can be used for the display portion 2604. Note that the display portion 2604 can suppress power consumption of the mobile phone by displaying white characters on a black background.
[0225]
FIG. 21B shows a car audio, which includes a main body 2701, a display portion 2702, and operation switches 2703 and 2704. The EL display device of the present invention can be used for the display portion 2702. In this embodiment, in-vehicle audio is shown, but it may be used for stationary audio. Note that the display portion 2704 can suppress power consumption by displaying white characters on a black background. This is particularly useful for audio.
[0226]
As described above, the application range of the present invention is extremely wide and can be used for electric appliances in various fields. Moreover, the electric appliance of a present Example can be obtained by combining the structure of Examples 1-5 freely.
【The invention's effect】
According to the information-corresponding EL display system of the present invention, it is possible to adjust the light emission luminance of the EL display device based on the surrounding environment information obtained by a sensor such as a CCD or the biological information of the user. By doing this, it suppresses the emission brightness more than necessary for the EL element, suppresses the deterioration of the EL element due to a large amount of current flowing, and is gentle on the eyes that suppresses the emission brightness in response to abnormalities in the user's eyes. Display is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an information-compatible EL display system.
FIG. 2 illustrates a structure of an EL display device.
FIG. 3 is a diagram showing an operation of a time division gray scale method.
FIG. 4 illustrates a cross-sectional structure of an EL display device.
FIG. 5 is a configuration diagram of an environmental information-compatible EL display system.
FIG. 6 is an external view of an environment information-compatible EL display system.
FIG. 7 is an operation flow of the environment information-compatible EL display system.
FIG. 8 illustrates a cross-sectional structure of a pixel portion of an EL display device.
FIG. 9 is a top view of the entire panel of the EL display device.
FIGS. 10A and 10B illustrate a manufacturing process of an EL display device. FIGS.
FIGS. 11A to 11C illustrate a manufacturing process of an EL display device. FIGS.
12A to 12C illustrate a manufacturing process of an EL display device.
13 shows a structure of a sampling circuit of an EL display device. FIG.
FIG 14 illustrates an appearance of an EL display device.
FIG. 15 illustrates an appearance of an EL display device.
FIG. 16 is a configuration diagram of an EL display system corresponding to biological information.
FIG. 17 is an external view of a biological information-compatible EL display system.
FIG. 18 is an operation flow of the biological information-compatible EL display system.
FIG 19 illustrates a cross-sectional structure of a pixel portion of an EL display device.
FIG. 20 is a diagram showing a specific example of an electric appliance.
FIG. 21 is a diagram showing a specific example of an electric appliance.

Claims (5)

対向電極と、複数の電極のそれぞれに挟まれた複数のＥＬ素子を有する発光装置と、環境情報を検知するセンサーと、Ａ／Ｄ変換回路と、ＣＰＵと、Ｄ／Ａ変換回路と、電圧可変器とを有する電気器具であって、
前記環境情報信号を前記センサーにより電気信号に変え、
前記電気信号を前記Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変え、
前記デジタル信号を前記ＣＰＵにより前記ＥＬ素子の発光輝度を補正するデジタル補正信号に変え、
前記デジタル補正信号を前記Ｄ／Ａ変換回路によりアナログ補正信号に変え、
前記アナログ補正信号を前記電圧可変器により補正電位に変え、
前記複数の電極に、一定のＥＬ駆動電位を印加し、
前記補正電位を前記対向電極に印加し、
前記対向電極が陽極の場合、前記ＥＬ駆動電位は前記補正電位よりも低く、
前記対向電極が陰極の場合、前記ＥＬ駆動電位は前記補正電位よりも高く、
前記対向電極は、
複数の第２の電極と、
前記複数の第２の電極を接続するための保護電極と、を有することを特徴とする電気器具。A counter electrode, a light emitting device having a plurality of EL elements sandwiched between each of the plurality of electrodes, a sensor for detecting environmental information, an A / D conversion circuit, a CPU, a D / A conversion circuit, and a variable voltage An appliance having a container,
Changing the environment information signal into an electric signal by the sensor,
The electrical signal is converted into a digital signal by the A / D conversion circuit,
The digital signal is changed to a digital correction signal for correcting the light emission luminance of the EL element by the CPU,
The digital correction signal is changed to an analog correction signal by the D / A conversion circuit,
The analog correction signal is changed to a correction potential by the voltage variable device,
Applying a constant EL driving potential to the plurality of electrodes;
Applying the correction potential to the counter electrode;
When the counter electrode is an anode, the EL drive potential is lower than the correction potential,
When the counter electrode is a cathode, the EL drive potential is higher than the correction potential,
The counter electrode is
A plurality of second electrodes;
An electrical appliance comprising: a protective electrode for connecting the plurality of second electrodes . 請求項１において、
前記発光装置は、デジタル駆動の時分割階調方式が用いられていることを特徴とする電気器具。 In claim 1,
The light-emitting device uses a digitally driven time-division gray scale method. 請求項１または請求項２において、
前記対向電極は陰極かつ透明電極であることを特徴とする電気器具。 In claim 1 or claim 2,
The counter electrode is a cathode and a transparent electrode. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記発光装置と、前記センサーと、前記ＣＰＵと、前記電圧可変器が、同一基板上に形成されることを特徴とする電気器具。In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
The electric appliance, wherein the light emitting device, the sensor, the CPU, and the voltage variable device are formed on the same substrate. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記センサーはフォトダイオード、ＣｄＳ光導電素子（硫化カドミウム光導電素子）、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーであることを特徴とする電気器具。In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
The appliance is a photodiode, CdS photoconductive element (cadmium sulfide photoconductive element), CCD or CMOS sensor.
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JP2003133068A (en) * 2001-10-25 2003-05-09 Nec Corp Method for manufacturing luminescent display device and device for manufacturing luminescent display device by applying it
JP4498669B2 (en) 2001-10-30 2010-07-07 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device, display device, and electronic device including the same
JP2008233933A (en) * 2001-10-30 2008-10-02 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
JP2003255901A (en) 2001-12-28 2003-09-10 Sanyo Electric Co Ltd Organic el display luminance control method and luminance control circuit
JP2003330419A (en) 2002-05-15 2003-11-19 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Display device
US7772756B2 (en) 2003-08-01 2010-08-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device including a dual emission panel
JP4316960B2 (en) 2003-08-22 2009-08-19 株式会社半導体エネルギー研究所 apparatus
US8421715B2 (en) 2004-05-21 2013-04-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device, driving method thereof and electronic appliance
US7482629B2 (en) 2004-05-21 2009-01-27 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
US7245297B2 (en) 2004-05-22 2007-07-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
JP2006106672A (en) * 2004-05-25 2006-04-20 Victor Co Of Japan Ltd Display apparatus
JP5087820B2 (en) * 2004-05-25 2012-12-05 株式会社Ｊｖｃケンウッド Display device
JP2008146093A (en) * 2008-01-16 2008-06-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd El display panel and display device using the same, and method of driving the same
CN105990398B (en) 2015-02-16 2019-01-11 上海和辉光电有限公司 Organic light emitting diode display and its manufacturing method

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3389653B2 (en) * 1993-10-22 2003-03-24 三菱化学株式会社 Organic electroluminescent panel
US6462722B1 (en) * 1997-02-17 2002-10-08 Seiko Epson Corporation Current-driven light-emitting display apparatus and method of producing the same
DE69825402T2 (en) * 1997-03-12 2005-08-04 Seiko Epson Corp. PIXEL CIRCUIT, DISPLAY DEVICE AND ELECTRONIC APPARATUS WITH POWER-CONTROLLED LIGHT-EMITTING DEVICE
JPH10319910A (en) * 1997-05-15 1998-12-04 Tdk Corp Driving device for organic display device
JP3646848B2 (en) * 1998-04-28 2005-05-11 日本精機株式会社 Display device
JP2001092412A (en) * 1999-09-17 2001-04-06 Pioneer Electronic Corp Active matrix type display device

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