JP5181164B2 - 有機電界発光表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、それぞれが有機電界発光部を有する多数の発光セルが基板上に配設された有機電界発光表示装置に関する。
様々な表示装置に利用可能な有機電界発光（有機ＥＬ）表示装置については、一般的に半導体製造プロセスと同様のプロセスを用いて、半導体等の基板上にそれぞれが有機電界発光部を有する多数の発光セルを形成することにより作られる。それぞれの発光セルは表示される画像等を構成する画素の１つを表示するために利用される。
有機ＥＬは、注入型エレクトロルミネッセンスと言う、電子−正孔対の再結合で発光する現象を利用しており、発光原理がＬＥＤ（light-emitting diode）に近いことからＯＬＥＤ（Organic light-emitting diode)とも呼ばれている。
また、二次元配置された多数の発光セルのそれぞれの点灯／消灯を確実に制御するために、セル毎に独立したＴＦＴ（Thin Film Transistor）などのアクティブ駆動素子を設けたアクティブマトリックス駆動方式が一般的に用いられる。
有機ＥＬ表示装置の場合には、例えば特許文献１の図８に示されているような構成の回路がセル毎に形成される。すなわち、有機ＥＬ素子（７０）の通電を制御するためにこの素子と直列に接続された駆動用トランジスタ（８０）を設け、この駆動用トランジスタの入力には信号を保持するためのキャパシタと、信号をスイッチングするための選択用トランジスタ（１０）とが接続される。
つまり、当該セルで表示すべき信号が現れるタイミングで選択用トランジスタを一時的にオンにして必要な信号をキャパシタに保持する。これにより、当該セルの駆動用トランジスタが、入力された信号に応じた電流を有機ＥＬ素子に流すので、この有機ＥＬ素子の発光光量が電流により制御される。
ところで、多数の発光セルを並べて構成された有機ＥＬ表示装置においては、各セルの開口率を高めることが重要である。すなわち、各セルの面積が小さくなる傾向にあるので、セルの面積に対して発光する領域の面積の割合をなるべく大きくしないと、十分な光量が得られず鮮明な表示ができない。実際には、各セルを駆動する回路のトランジスタ等が大きくなると、このトランジスタ等によって光が遮られるためセルの開口率が下がり発光光量が小さくなる。
そこで、例えば特許文献１に開示された従来技術においては、駆動用トランジスタの短チャネル化を可能にするために、駆動用トランジスタのキャリア移動度を選択用トランジスタのキャリア移動度に比べて小さくしている。具体的には、トランジスタの活性層（チャネルを形成する領域）としてシリコン系半導体を用い、その結晶粒径差によりキャリア移動度の変化を得ている。
なお、特許文献２には、非晶質酸化物半導体をトランジスタの活性層に用いて構成した発光装置が開示されている。
特開２００５−３００７８６号公報 特開２００６−１８６３１９号公報
しかしながら、特許文献１のようにポリシリコンを用いてトランジスタ（ＴＦＴ）を構成すると、移動度が１００〜２００程度と大きいため、駆動用トランジスタのチャネル長（Ｌ）を大きくして電流量を制限しなければならない。このチャネル長が大きくなると、セル内の面積に占めるトランジスタの領域の割合が大きくなるため開口率が低下してしまう。従って、高精細の表示装置を実現するための有機ＥＬ表示装置を実現しようとする場合には、各セルにトランジスタを配置できない場合もある。
一方、カラー表示を行うためには、例えばＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色を発光する少なくとも３種類の有機ＥＬ素子を設ける必要がある。ところが、現状ではＲ、Ｇ、Ｂ各色の有機ＥＬ素子の発光効率がそれぞれ異なっているため、適切なホワイトバランスを確保するためには、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の有機ＥＬ素子に流すピーク電流を色毎に変更する必要がある。ピーク電流を色毎に変える方法としては、例えば駆動トランジスタのチャネル長Ｌを調整したり、電源電圧を調整したりすることが考えられる。しかし、駆動トランジスタのチャネル長Ｌを大きくすると開口率が低下するという問題があるし、色毎に電源電圧を調整するためには回路構成を複雑化せざるを得ない。
本発明は、各発光セルの開口率の低下を防止すると共に、カラー表示を行う場合に適切なホワイトバランスを確保することが容易な有機電界発光表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明の有機電界発光表示装置は、それぞれが有機電界発光部を有する多数の発光セルが基板上に配設された有機電界発光表示装置であって、前記多数の発光セルに含まれる多数の前記有機電界発光部が、赤色を発光するＲ色有機電界発光部と、緑色を発光するＧ色有機電界発光部と、青色を発光するＢ色有機電界発光部とを含み、前記発光セルが、前記発光セルに含まれる前記有機電界発光部を駆動する駆動用トランジスタを有し、前記駆動用トランジスタの活性層が非晶質酸化物半導体により形成されており、前記駆動用トランジスタのうち、前記Ｒ色有機電界発光部を駆動するＲ色駆動用トランジスタの移動度を表すＲ色移動度と、前記Ｇ色有機電界発光部を駆動するＧ色駆動用トランジスタの移動度を表すＧ色移動度と、前記Ｂ色有機電界発光部を駆動するＢ色駆動用トランジスタの移動度を表すＢ色移動度との関係が、（Ｒ色移動度）＞（Ｇ色移動度）＞（Ｂ色移動度）となっており、かつ、前記Ｒ色駆動用トランジスタの活性層の電子キャリア濃度を表すＲ色電子キャリア濃度と、前記Ｇ色駆動用トランジスタの活性層の電子キャリア濃度を表すＧ色電子キャリア濃度と、前記Ｂ色駆動用トランジスタの活性層の電子キャリア濃度を表すＢ色電子キャリア濃度との関係が、（Ｒ色電子キャリア濃度）＞（Ｇ色電子キャリア濃度）＞（Ｂ色電子キャリア濃度）となっている。
本発明の有機電界発光表示装置は、前記多数の発光セルに含まれる多数の前記有機電界発光部が、赤色を発光するＲ色有機電界発光部と、緑色を発光するＧ色有機電界発光部と、青色を発光するＢ色有機電界発光部とを含み、前記駆動トランジスタのうち、前記Ｒ色有機電界発光部を駆動するＲ色駆動用トランジスタのゲート絶縁膜厚を表すＲ色ゲート絶縁膜厚と、前記Ｇ色有機電界発光部を駆動するＧ色駆動用トランジスタのゲート絶縁膜厚を表すＧ色ゲート絶縁膜厚と、前記Ｂ色有機電界発光部を駆動するＢ色駆動用トランジスタのゲート絶縁膜厚を表すＢ色ゲート絶縁膜厚との関係が、Ｒ色ゲート絶縁膜厚）＜（Ｇ色ゲート絶縁膜厚）＜（Ｂ色ゲート絶縁膜厚）となっている。
本発明の有機電界発光表示装置は、前記多数の発光セルに含まれる多数の前記有機電界発光部が、赤色を発光するＲ色有機電界発光部と、緑色を発光するＧ色有機電界発光部と、青色を発光するＢ色有機電界発光部とを含み、前記駆動トランジスタのうち、前記Ｒ色有機電界発光部を駆動するＲ色駆動用トランジスタのゲート絶縁膜の誘電率を表すＲ色絶縁膜誘電率と、前記Ｇ色有機電界発光部を駆動するＧ色駆動用トランジスタのゲート絶縁膜の誘電率を表すＧ色絶縁膜誘電率と、前記Ｂ色有機電界発光部を駆動するＢ色駆動用トランジスタのゲート絶縁膜の誘電率を表すＢ色絶縁膜誘電率との関係が、Ｒ色絶縁膜誘電率）＞（Ｇ色絶縁膜誘電率）＞（Ｂ色絶縁膜誘電率）となっている。
本発明の有機電界発光表示装置の製造方法は、それぞれが有機電界発光部を有する多数の発光セルが基板上に配設された有機電界発光表示装置の製造方法であって、前記多数の発光セルに含まれる多数の前記有機電界発光部が、それぞれ発光色が異なる少なくとも３種類の有機電界発光部を含み、前記発光セルが、前記発光セルに含まれる前記有機電界発光部を駆動する駆動用トランジスタを有し、前記駆動用トランジスタの活性層を前記基板上に形成する第１の工程と、前記少なくとも３種類の有機電界発光部のうち少なくとも２種類の有機電界発光部の各々を駆動する前記駆動用トランジスタの活性層に紫外線又はプラズマを照射する第２の工程とを含み、前記第２の工程において、前記活性層への紫外線又はプラズマの照射量を、前記活性層を含む前記駆動用トランジスタが駆動する前記有機電界発光部の種類に応じて異ならせる。
本発明によれば、各発光セルの開口率の低下を防止すると共に、カラー表示を行う場合に適切なホワイトバランスを確保することが容易な有機電界発光表示装置及びその製造方法が実現する。
本発明の有機電界発光表示装置及びその製造方法に関する具体的な実施の形態について、図１〜図９を参照しながら以下に説明する。
図１は実施の形態の有機電界発光表示装置に含まれる多数の発光セルの１つに関する３種類の回路構成を示す電気回路図である。図２は実施の形態の有機電界発光表示装置に含まれる多数の発光セルの１つに関する基本的な回路構成を示す電気回路図である。図３は図２に示す回路に印加される信号の例を示すタイムチャートである。図４は図２に示す回路に含まれているトランジスタの電流−電圧特性を表すグラフである。図５は有機電界発光表示装置の各発光セルを実際に駆動する場合の諸条件の具体例を表す模式図である。図６は移動度特性の異なる２つのトランジスタを１つの基板上に作るための製造工程の具体例（１）を表す縦断面図である。図７は移動度特性の異なる２つのトランジスタを１つの基板上に作るための製造工程の具体例（２）を表す縦断面図である。図８は移動度特性が異なる３種類のトランジスタを１つの基板上に作るための製造工程の処理手順の例（１）を示すフローチャートである。図９は移動度特性が異なる３種類のトランジスタを１つの基板上に作るための製造工程の処理手順の例（２）を示すフローチャートである。
本実施の形態では、一般的な面表示装置の表示パネルと同様に、同じ構造を有する多数の発光セルを横方向及び縦方向に一定の間隔で二次元に並べて配置した有機電界発光表示装置に本発明を適用する場合を想定している。また、カラー表示を可能にするために、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色の各色の波長領域の光を発光する３種類の発光セルを所定の規則に従って配列する場合を想定している。また、二次元配置された多数の発光セルのそれぞれの点灯／消灯及び発光量を確実に制御するために、セル毎に独立したアクティブ駆動素子を設けたアクティブマトリックス駆動方式を採用する場合を想定している。以下では、Ｒ色を発光する種類の発光セルをＲ色の発光セルともいい、Ｇ色を発光する種類の発光セルをＧ色の発光セルともいい、Ｂ色を発光する種類の発光セルをＢ色の発光セルともいう。
本実施形態の有機電界発光表示装置を構成する多数の発光セルのそれぞれは、図２に示すような回路構成となっている。半導体製造プロセスと同様の製造工程を用いて１つの基板上に図２に示す構成の発光セルを多数並べて配置することにより１つの有機電界発光表示装置が構成される。この有機電界発光表示装置により画像を表示する場合には、画像を構成する各画素が通常はそれぞれ１つの発光セルの発光により表示される。また、カラー画像を表示する場合には、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の各色を発光する３つの発光セルが１画素の表示のために用いられる。
図２を参照すると、この発光セルは、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）１０、駆動用トランジスタ２０、キャパシタ３０、及びスイッチング用トランジスタ４０を備えている。有機ＥＬ素子１０は発光ダイオードと同様に陽極と陰極とを有しており、有機ＥＬ素子１０の陽極は電源ライン（直流電圧Ｖｄｄが印加される）５１と接続され、有機ＥＬ素子１０の陰極は駆動用トランジスタ２０を介してアースライン５２と接続されている。つまり、有機ＥＬ素子１０に流す電流Ｉｄｓが駆動用トランジスタ２０によって制御される。
駆動用トランジスタ２０の入力電圧（Ｖｇｓ：ゲート−ソース電圧）を保持するために、駆動用トランジスタ２０のゲート電極とアースライン５２との間にキャパシタ３０が接続されている。
各発光セルの有機ＥＬ素子１０に流す電流Ｉｄｓを決定するために用いるプログラム電圧Ｖｐは信号ライン５３に印加され、このプログラム電圧Ｖｐは信号ライン５３から各発光セルのスイッチング用トランジスタ４０を介して駆動用トランジスタ２０のゲート電極及びキャパシタ３０に印加される。つまり、プログラム電圧Ｖｐを選択的に各発光セルに印加するためにスイッチング用トランジスタ４０がオンオフ制御される。スイッチング用トランジスタ４０は、選択制御ライン５４に印加される選択信号Ｖｇ−ｍによってオンオフ制御される。
例えば、１番目の発光セル、２番目の発光セル、３番目の発光セル、・・・、ｎ番目の発光セルが順番に並んで配置されている場合には、図３に示す信号Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３、・・・、Ｖｇｎのようにそれぞれ少しずつずれたタイミングで一時的に高レベルになる信号が各セルに図２に示す選択信号Ｖｇ−ｍとして印加され、この選択信号Ｖｇ−ｍが高レベルになっている時に、スイッチング用トランジスタ４０がオンになってプログラム電圧Ｖｐが駆動用トランジスタ２０のゲート電極に供給される。この時にキャパシタ３０が充放電するため、プログラム電圧Ｖｐはキャパシタ３０に保持され、スイッチング用トランジスタ４０がオフになった後も駆動用トランジスタ２０のゲート電圧（Ｖｇｓ）は一定に維持される。
図２に示す駆動用トランジスタ２０における出力電流Ｉｄｓと電圧Ｖｄｓ（ドレイン−ソース電圧）との関係を表す特性は図４のようになっている。図４に示すように、駆動用トランジスタ２０のゲート電圧Ｖｇｓが小さいと電流Ｉｄｓは小さくなり、ゲート電圧Ｖｇｓが大きいと電流Ｉｄｓも大きくなる。電流Ｉｄｓが小さいと有機ＥＬ素子１０の発光量が小さくなり、電流Ｉｄｓが大きいと有機ＥＬ素子１０の発光量も大きくなる。
本実施の形態では、駆動用トランジスタ２０を飽和領域で使用する場合を想定している。飽和領域で使用する場合、電流Ｉｄｓは次式で表される。
Ｉｄｓ＝（1／2）・μ・Cox・（Ｗ／Ｌ）・（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）2
Ｖｐ＝Ｖｇｓ−Ｖｔｈ
Cox＝ε0・εr／ｄ
μ：移動度
Ｗ：トランジスタのチャネル幅
Ｌ：トランジスタのチャネル長さ（ドレイン−ソース間の距離）
Ｖｔｈ：トランジスタのしきい値電圧
Ｖｐ：プログラム電圧
εr：ゲート絶縁膜材料の誘電率
ｄ：ゲート絶縁膜厚
従って、電流Ｉｄｓの調整に利用可能なパラメータとしては、Ｗ／Ｌ、μ、ｄ、εr、Ｖｐがある。
次に、実際に各発光セルを構成する場合の各種数値の具体例について説明する。ここでは、有機ＥＬ素子１０の特性及び駆動用トランジスタ２０の特性として次に示す条件を想定している。
プログラム電圧（Ｖｐ） ：４Ｖ／２Ｖ
発光面積（Ｓ） ：１００×１００（μｍ2）
ピーク輝度（Ｂｐ） ：３００ｃｄ／ｍ2（白）
発光効率（Ｅ） ：Ｒ（５）／Ｇ（２５）／Ｂ（１０ｃｄ／Ａ）
ピーク電流（Ｉｐ） ：Ｉｐ＝Ｂｐ／Ｅ・Ｓ
ゲート絶縁膜厚（ｄ） ：１００ｎｍ
ゲート絶縁膜比誘電率（εｒ） ：３．９（ＳｉＯ２）
移動度（μ） ：１ｃｍ２／Ｖｓ（活性層がアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）の場合）
：１０ｃｍ２／Ｖｓ（活性層がＩＧＺＯの場合）
：１００ｃｍ２／Ｖｓ（活性層がポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）の場合）
ＥＬ素子性能（発光面積：０．１×０．１ｍｍ２，白：３００ｃｄ／ｍ２）
Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の画素を適切に表示するために必要な１セルの有機ＥＬ素子１０の駆動条件が図５（ａ）に示されている。すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色を発光する有機ＥＬ素子１０は互いに発光効率等が異なるので、適正なホワイトバランスを維持してカラー表示を行うためには、Ｒ色の有機ＥＬ素子１０に流すピーク電流と、Ｇ色の有機ＥＬ素子１０に流すピーク電流と、Ｂ色の有機ＥＬ素子１０に流すピーク電流とが互いに異なるように制御しなければならない。
例えば、電源電圧（Ｖｄｄ）を変更すれば各有機ＥＬ素子１０に流すピーク電流を変えることができるが、電源電圧の制御を行うためには回路構成を複雑化せざるを得ない。そこで、本実施の形態では、有機ＥＬ素子１０の電流を制御する駆動用トランジスタ２０の特性（出力電流量Ｉｄｓ）の違いによってＲ、Ｇ、Ｂ各色の有機ＥＬ素子１０に流すピーク電流に違いが現れるように制御する場合を想定している。
上述のように、駆動用トランジスタ２０のチャネルサイズのパラメータ（Ｗ／Ｌ）を変更することにより、電流Ｉｄｓの調整が可能である。そこで、具体例として、駆動用トランジスタ２０のチャネル幅（Ｗ）が５（μｍ）の条件で、必要とされるチャネル長（Ｌ）の大きさが、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色を発光する有機ＥＬ素子１０を駆動するための駆動用トランジスタ２０の条件として図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示されている。また、図５（ｂ）に示す例ではプログラム電圧（Ｖｐ）が４Ｖの場合、図５（ｃ）に示す例ではプログラム電圧（Ｖｐ）が２Ｖの場合を想定している。
例えば、図５（ｂ）に示すように、プログラム電圧（Ｖｐ）が４Ｖの場合、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）を用いて駆動用トランジスタ２０を構成する場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セルに配置すべき駆動用トランジスタ２０のチャネル長（Ｌ）は、それぞれ８００、２０００、４５００（μｍ）になる。しかし、このようにチャネル長が大きいトランジスタをセル内に配置すると、開口率が低下するのは避けられないし、Ｒ、Ｇ、Ｂの色毎に開口率に大きな違いが生じることになる。更に、このようにチャネルサイズが大きいトランジスタはセル内に配置できない可能性もある。
なお、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すようにプログラム電圧（Ｖｐ）を小さくすればチャネルサイズ（Ｌ）を小さくできるが、発生するノイズが増えて表示品質に悪影響を及ぼすので、プログラム電圧（Ｖｐ）をあまり下げることはできない。
そこで、駆動用トランジスタ２０における移動度（μ）が駆動対象の有機ＥＬ素子１０の発光色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の違いに応じて変わるように各色の駆動用トランジスタ２０の特性を作り分ける。このようにすれば、チャネルサイズ（Ｌ）に違いを持たせなくても移動度（μ）の違いによって各駆動用トランジスタ２０の出力電流（各駆動用トランジスタ２０を同一条件で駆動したときの出力電流量）を制限することができる。これにより、適正なホワイトバランスでカラー表示できるようにＲ、Ｇ、Ｂ各色を発光する有機ＥＬ素子１０のピーク電流を制御できる。その結果、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セルで駆動用トランジスタのチャネルサイズを最適化することができる。例えば、駆動用トランジスタ２０における移動度μを小さくすれば、図５（ｂ）に示すようにチャネルサイズ（Ｌ）を小さくできるので発光セルの開口率を上げることができる。
具体例として、ポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）を活性層として駆動用トランジスタ２０を構成する場合には、ポリシリコン層の膜厚の違いにより移動度（μ）を変えることができる。すなわち、ポリシリコン層の膜厚を薄くすれば移動度（μ）が大きくなり、膜厚を厚くすれば移動度（μ）は小さくなる。
また、非晶質酸化物半導体（ＩＧＺＯ）を活性層として駆動用トランジスタ２０を構成する場合には、その活性層に紫外線（ＵＶ）やアルゴン（Ａｒ）プラズマを照射することにより、電子キャリア濃度や移動度（μ）が異なる駆動用トランジスタ２０を形成することができる。紫外線（ＵＶ）やアルゴン（Ａｒ）プラズマの照射量を多くするほど、移動度も大きくなるため、紫外線又はプラズマの照射量によって移動度（μ）を制御することができる。紫外線やプラズマを照射する工程の具体例については後で説明する。
一方、チャネルサイズ（Ｗ／Ｌ）や移動度（μ）が同じ場合であっても、前述のように駆動用トランジスタ２０のゲート絶縁膜厚（ｄ）を調整することにより、各駆動用トランジスタ２０の出力電流量を制限し、適正なホワイトバランスでカラー表示できるようにＲ、Ｇ、Ｂ各色を発光する有機ＥＬ素子１０のピーク電流を制御することができる。つまり、ゲート絶縁膜厚（ｄ）を薄くすればピーク電流が大きくなり、ゲート絶縁膜厚（ｄ）を厚くすればピーク電流が小さくなる。従って、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セルについてゲート絶縁膜厚（ｄ）が互いに異なるように、各駆動用トランジスタ２０を形成しても良い。
また、チャネルサイズ（Ｗ／Ｌ）や移動度（μ）やゲート絶縁膜厚（ｄ）が同じ場合であっても、前述のように駆動用トランジスタ２０のゲート絶縁膜を構成する材料として互いに誘電率（ε）が異なる材料を用いることにより、各駆動用トランジスタ２０の出力電流量を制限し、適正なホワイトバランスでカラー表示できるようにＲ、Ｇ、Ｂ各色を発光する有機ＥＬ素子１０のピーク電流を制御できる。つまり、ゲート絶縁膜として誘電率（ε）が大きい材料を用いて各駆動用トランジスタ２０を構成すれば、ピーク電流が大きくなり、ゲート絶縁膜として誘電率（ε）が小さい材料を用いて各駆動用トランジスタ２０を構成すれば、ピーク電流が小さくなる。
上記のような工夫を適用して各発光セルを構成する場合の３種類の構成例が図１に示されている。なお、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、それぞれ１つの発光セルの構成だけを示してあるが、実際にはＲ、Ｇ、Ｂ各色の発光セルが互いに隣接する位置に配置される。Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セルの構成については、それに含まれる駆動用トランジスタ２０の特性が互いに異なる以外は同じである。
図１（ａ）に示す構成例では、図２の場合と同様に１つの発光セルの中に、有機ＥＬ素子１０と、駆動用トランジスタ２０Ａと、キャパシタ３０と、スイッチング用トランジスタ４０Ａとを作り込んである。但し、駆動用トランジスタ２０Ａの移動度μについては、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セル毎に互いに異なる特性になるように作り上げてある。
すなわち、図１（ａ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セルに設ける駆動用トランジスタ２０Ａの移動度（μＲ，μＧ，μＢ）が、それぞれ「４」、「２」、「１」になるように形成してある。つまり、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セルに含まれる駆動用トランジスタ２０Ｂの移動度の関係が（μＲ＞μＧ＞μＢ）になるように構成してある。
また、図１（ａ）に示す各駆動用トランジスタ２０Ａについてはチャネル幅Ｗが５（μｍ）、チャネル長Ｌが２０（μｍ）であり、スイッチング用トランジスタ４０Ａについてはチャネル幅Ｗが５（μｍ）、チャネル長Ｌが５（μｍ）である。つまり、駆動用トランジスタ２０Ａのチャネルサイズ（Ｗ／Ｌ）に関するパラメータについては、Ｒ、Ｇ、Ｂいずれの色の発光セルについても同じであるので、Ｒ色の発光セルの開口率と、Ｇ色の発光セルの開口率と、Ｂ色の発光セルの開口率の間には違いが生じない。
このように、互いに移動度（μＲ，μＧ，μＢ）が異なる駆動用トランジスタ２０Ａを１つの基板上に作り上げる方法については、前述のように、駆動用トランジスタ２０Ａを構成するポリシリコン層の膜厚を調整することで実現できる。また、ＩＧＺＯ層を活性層とする場合には、膜厚を調整する代わりにＩＧＺＯ層に紫外線又はＡｒプラズマを照射することにより、照射量の違いにより移動度（μＲ，μＧ，μＢ）を作り分けることもできる。
一方、図１（ｂ）に示す構成例では、図２の場合と同様に１つの発光セルの中に、有機ＥＬ素子１０と、駆動用トランジスタ２０Ｂと、キャパシタ３０と、スイッチング用トランジスタ４０Ａとを作り込んである。但し、駆動用トランジスタ２０Ｂのゲート絶縁膜の膜厚（ｄ）については、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セル毎に互いに異なる厚みになるように作り上げてある。
すなわち、図１（ｂ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セルに設ける駆動用トランジスタ２０Ｂのゲート絶縁膜の膜厚（ｄＲ，ｄＧ，ｄＢ）が、それぞれ「３」、「４」、「５」になるように形成してある。つまり、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セルに含まれる駆動用トランジスタ２０Ｂのゲート絶縁膜の膜厚の関係が（ｄＲ＜ｄＧ＜ｄＢ）になるように構成してある。
また、図１（ｂ）に示す各駆動用トランジスタ２０Ｂについてはチャネル幅Ｗが５（μｍ）、チャネル長Ｌが２０（μｍ）であり、スイッチング用トランジスタ４０Ａについてはチャネル幅Ｗが５（μｍ）、チャネル長Ｌが５（μｍ）である。つまり、駆動用トランジスタ２０Ｂのチャネルサイズ（Ｗ／Ｌ）に関するパラメータについては、Ｒ、Ｇ、Ｂいずれの色の発光セルについても同じであるので、Ｒ色の発光セルの開口率と、Ｇ色の発光セルの開口率と、Ｂ色の発光セルの開口率の間には違いが生じない。
なお、実際には、ゲート絶縁膜厚ｄはあまり大きく変更することができず、ゲート絶縁膜厚ｄの調整だけでは開口率を充分に向上させられない。このため、現実的なデバイスを構成する場合には、図１（ａ）と同様に互いに移動度μが異なる駆動用トランジスタ２０Ａを作り、更に、（Ｒ色の発光セルの駆動用トランジスタ２０Ａのゲート絶縁膜厚ｄ）＜（Ｇ色の発光セルの駆動用トランジスタ２０Ａのゲート絶縁膜厚ｄ）＜（Ｂ色の発光セルの駆動用トランジスタ２０Ａのゲート絶縁膜厚ｄ）とする。これにより、移動度μだけを調整する場合と比べて、駆動用トランジスタ４０Ａのチャネル長Ｌを更に小さくすることができ、更なる開口率の向上を図ることができる。
一方、図１（ｃ）に示す構成例では、図２の場合と同様に１つの発光セルの中に、有機ＥＬ素子１０と、駆動用トランジスタ２０Ｃと、キャパシタ３０と、スイッチング用トランジスタ４０Ａとを作り込んである。但し、駆動用トランジスタ２０Ｃのゲート絶縁膜については、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セル毎に互いに誘電率εが異なる材料を用いて形成してある。
すなわち、図１（ｃ）に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セルに設ける駆動用トランジスタ２０Ｃのゲート絶縁膜の誘電率（ε３Ｒ，ε２Ｇ，ε１Ｂ）が、それぞれ「１５」、「１０」、「５」になるように形成してある。具体的には、Ｒ色の発光セル内の駆動用トランジスタ２０Ｃのゲート絶縁膜の材料として「ＳｉＮ」を採用し、Ｇ色の発光セル内の駆動用トランジスタ２０Ｃのゲート絶縁膜の材料として「ＳｉＯＮ」を採用し、Ｂ色の発光セル内の駆動用トランジスタ２０Ｃのゲート絶縁膜の材料として「ＳｉＯ２」を採用してある。その結果、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セル内の駆動用トランジスタ２０Ｃのゲート絶縁膜の誘電率の関係が（ε３Ｒ＞ε２Ｇ＞ε１Ｂ）になる。
なお、実際には、ゲート絶縁膜に使用できる材料は限られているため、ゲート絶縁膜誘電率εを大きく変更することは難しく、ゲート絶縁膜誘電率εの調整だけでは開口率を充分に向上させられない。このため、現実的なデバイスを構成する場合には、図１（ａ）と同様に互いに移動度μが異なる駆動用トランジスタ２０Ａを作り、更に、（Ｒ色の発光セルの駆動用トランジスタ２０Ａのゲート絶縁膜の誘電率ε）＞（Ｇ色の発光セルの駆動用トランジスタ２０Ａのゲート絶縁膜の誘電率ε）＞（Ｂ色の発光セルの駆動用トランジスタ２０Ａのゲート絶縁膜の誘電率ε）とする。これにより、移動度μだけを調整する場合と比べて、駆動用トランジスタ２０Ａのチャネル長Ｌを更に小さくすることができ、更なる開口率の向上を図ることができる。
また、図１（ａ）に示すような移動度μの調整と、図１（ｂ）に示すようなゲート絶縁膜厚（ｄ）の調整と、図１（ｃ）に示すようなゲート絶縁膜誘電率（ε）の調整とを組み合わせて必要な特性の駆動用トランジスタ２０をＲ、Ｇ、Ｂ各色の発光セル毎に形成することも考えられる。
次に、前述の駆動用トランジスタ２０として互いに電子キャリア濃度が異なる複数の素子を共通の基板上に作るために利用可能な製造工程の具体例について説明する。
（製造工程の具体例１）
図６に示すように、基板６０上に絶縁膜を形成後、その上に、トランジスタを構成するゲート電極６１、６２を電極材料の成膜及びパターニングにより形成する。更に、これらの上にゲート絶縁膜６３、６４を、絶縁材料の成膜及びパターニングにより形成する。次に、これらの上に２つの活性層６５、６６を形成する。活性層６５、６６の形成に関しては次のように処理する。
ＩｎＧａＺｎＯ４の組成を有する多結晶焼結体をターゲットとして、高周波マグネトロンスパッタ真空蒸着法により処理する。この例では次の条件を用いた。
アルゴン（Ａｒ）流量：１２ｓｃｃｍ
酸素（Ｏ２）流量 ：１．４ｓｃｃｍ
高周波パワー ：２００Ｗ
圧力 ：０．４Ｐａ
この処理の結果、活性層６５は次のような特性になった（活性層６６も同様）。
電気伝導度 ：５．７×１０−３Ｓｃｍ−１
電子キャリア濃度：１×１０１６ｃｍ−３
ホール移動度 ：３．０ｃｍ２／Ｖ・Ｓ
次に、図６に示すように活性層６６と対向する箇所に開口部６７ａを有する紫外線マスク６７を配置して活性層６５の表面を覆い、紫外線（ＵＶ）光源６８を用いて紫外線光（１１．６ｍＷ）を活性層６６にのみ１分間照射した。
この処理の結果、活性層６６は次のような特性になった。
電気伝導度 ：４．０×１０１Ｓｃｍ−１
電子キャリア濃度：３×１０１９ｃｍ−３
ホール移動度 ：８．３ｃｍ２／Ｖ・Ｓ
このようにして形成された活性層６５を用いて構成されるトランジスタと、活性層６６を用いて構成されるトランジスタとの間には電子キャリア濃度の差が生じ、移動度μの差も生じる。なお、紫外線の照射量を増やしたところ、電子キャリア濃度もその照射量に応じて増加することが分かったため、紫外線の照射量を調整することで、電子キャリア濃度の調整が可能となる。
（製造工程の具体例２）
図７に示すように、基板７０上に絶縁膜を形成後、その上に、トランジスタを構成するゲート電極７１、７２を電極材料の成膜及びパターニングにより形成する。更に、これらの上にゲート絶縁膜７３、７４を、絶縁材料の成膜及びパターニングにより形成する。次に、これらの上に２つの活性層７５、７６を形成する。活性層７５、７６の形成に関しては次のように処理する。
ＩｎＧａＺｎＯ４の組成を有する多結晶焼結体をターゲットとして、高周波マグネトロンスパッタ真空蒸着法により処理する。この例では次の条件を用いた。
アルゴン（Ａｒ）流量：１２ｓｃｃｍ
酸素（Ｏ２）流量 ：１．４ｓｃｃｍ
高周波パワー ：２００Ｗ
圧力 ：０．４Ｐａ
この処理の結果、活性層７５は次のような特性になった（活性層７６も同様）。
電気伝導度 ：５．７×１０−３Ｓｃｍ−１
電子キャリア濃度：１×１０１６ｃｍ−３
ホール移動度 ：３．０ｃｍ２／Ｖ・Ｓ
次に、図７に示すように活性層７６と対向する箇所に開口部７７ａを有するマスク７７を配置して活性層７５の表面を覆い、Ａｒプラズマ装置７８を用いてアルゴンプラズマを（１５０Ｗ，０．１Ｔｏｒｒ）の条件で活性層７６にのみ３０秒間照射した。
この処理の結果、活性層７６は次のような特性になった。
電気伝導度 ：１．０×１０２Ｓｃｍ−１
電子キャリア濃度：８×１０１９ｃｍ−３
ホール移動度 ：１９．２ｃｍ２／Ｖ・Ｓ
このようにして形成された活性層７５を用いて構成されるトランジスタと、活性層７６を用いて構成されるトランジスタとの間には電子キャリア濃度の差が生じ、移動度μの差も生じる。なお、プラズマの照射時間を延ばした（照射量を増やした）ところ、電子キャリア濃度もその照射時間に応じて増加することが分かったため、プラズマの照射量を調整することで、電子キャリア濃度を調整することが可能となる。
Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セルを用いて有機電界発光表示装置を構成する場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光セル毎に移動度μの特性が異なる駆動用トランジスタ２０を形成する必要がある。その場合にも、前述のように、活性層に紫外線又はＡｒプラズマを照射することにより、電子キャリア濃度や移動度が異なる３種類の駆動用トランジスタ２０Ａを共通の基板上に作ることができる。
また、図７に示すようなＡｒプラズマの照射工程については、多数の発光セルについて一括して処理することができるので、セル間の特性のばらつきが小さくなり、表示むらが低減される。ポリシリコンではこのような一括処理が難しいが、活性層として、ＩＧＺＯ系やＩＺＯ系の非晶質酸化物半導体を用いることで、このような一括処理が可能となる。
なお、図６及び図７に示した例では、ＩｎＧａＺｎＯ４（ＩＧＺＯ系）の組成を有する物質を用いて非晶質酸化物ＴＦＴを構成する場合を想定しているが、ＩＺＯ系の組成を有する物質を利用して非晶質酸化物ＴＦＴを構成しても良い。
移動度の特性が異なる３種類のトランジスタを１つの基板上に作るための製造工程の処理手順の例が図８及び図９に示されている。
まず、図８に示す処理手順について説明する。
ステップＳ１１では、図６に示す例と同様に、複数の独立した活性層を１つの基板上に形成する。但し、図６に示す例では２つの活性層（６５，６６）を形成しているが、図８に示す処理手順では３種類の特性の駆動用トランジスタ２０Ａを形成する場合を想定しているので、ステップＳ１１では「Ｒ色活性層」、「Ｇ色活性層」、「Ｂ色活性層」の３つを基板上に形成する。
ステップＳ１２では、３つの活性層のうち「Ｒ色活性層」及び「Ｂ色活性層」だけをマスクで覆う。
ステップＳ１３では、表面に露出している「Ｇ色活性層」に対して、図６又は図７の例と同様に、紫外線又はプラズマを照射する。この処理における照射量をＸ１とする。
ステップＳ１４では、ステップＳ１２のマスクを取り除いた後、３つの活性層のうち「Ｇ色活性層」及び「Ｂ色活性層」だけをマスクで覆う。
ステップＳ１５では、表面に露出している「Ｒ色活性層」に対して、図６又は図７の例と同様に、紫外線又はプラズマを照射する。この処理における照射量をＸ２とする。但し、「Ｘ１＜Ｘ２」の関係を満たすようにする。
以上の処理によって、３つの活性層のうち、「Ｂ色活性層」には紫外線やプラズマが照射されず、「Ｒ色活性層」及び「Ｇ色活性層」には紫外線又はプラズマが照射され、かつ「Ｇ色活性層」に対する照射量は「Ｒ色活性層」に対する照射量よりも小さくなるので、（「Ｒ色活性層の移動度」＞「Ｇ色活性層の移動度」＞「Ｂ色活性層の移動度」）の関係を満たすことになり、（「Ｒ色活性層の電子キャリア濃度」＞「Ｇ色活性層の電子キャリア濃度」＞「Ｂ色活性層の電子キャリア濃度」）の関係も満たすことになる。
そこで、ステップＳ１６においては、「Ｒ色活性層」を用いてＲ色の発光セル用の駆動用トランジスタ２０Ａを形成し、「Ｇ色活性層」を用いてＧ色の発光セル用の駆動用トランジスタ２０Ａを形成し、「Ｂ色活性層」を用いてＢ色の発光セル用の駆動用トランジスタ２０Ａを形成する。これにより、例えば図１（ａ）に示した構成のＲ、Ｇ、Ｂ各色の発光セル内の駆動用トランジスタ２０Ａに必要とされる特性を作り分けることができる。
次に、図９に示す処理手順について説明する。
ステップＳ２１では、図６に示す例と同様に、複数の独立した活性層を１つの基板上に形成する。但し、図６に示す例では２つの活性層（６５，６６）を形成しているが、図９に示す処理手順では３種類の特性の駆動用トランジスタ２０Ａを形成する場合を想定しているので、ステップＳ２１では「Ｒ色活性層」、「Ｇ色活性層」、「Ｂ色活性層」の３つを基板上に形成する。
ステップＳ２２では、３つの活性層のうち「Ｒ色活性層」及び「Ｇ色活性層」だけをマスクで覆う。
ステップＳ２３では、表面に露出している「Ｂ色活性層」に対して、図６又は図７の例と同様に、紫外線又はプラズマを照射する。この処理における照射量をＸ１とする。
ステップＳ２４では、ステップＳ１２のマスクを取り除いた後、３つの活性層のうち「Ｒ色活性層」及び「Ｂ色活性層」だけをマスクで覆う。
ステップＳ２５では、表面に露出している「Ｇ色活性層」に対して、図６又は図７の例と同様に、紫外線又はプラズマを照射する。この処理における照射量をＸ２とする。但し、「Ｘ１＜Ｘ２」の関係を満たすようにする。
ステップＳ２６では、ステップＳ２４のマスクを取り除いた後、３つの活性層のうち「Ｇ色活性層」及び「Ｂ色活性層」だけをマスクで覆う。
ステップＳ２７では、表面に露出している「Ｒ色活性層」に対して、図６又は図７の例と同様に、紫外線又はプラズマを照射する。この処理における照射量をＸ３とする。但し、「Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３」の関係を満たすようにする。
以上の処理によって、３つの活性層のそれぞれに紫外線又はプラズマが照射されることになるが、照射量が「Ｘ１＜Ｘ２＜Ｘ３」の関係を満たすので、（「Ｒ色活性層の移動度」＞「Ｇ色活性層の移動度」＞「Ｂ色活性層の移動度」）の関係を満たすことになり、（「Ｒ色活性層の電子キャリア濃度」＞「Ｇ色活性層の電子キャリア濃度」＞「Ｂ色活性層の電子キャリア濃度」）の関係も満たすことになる。
そこで、ステップＳ２８においては、「Ｒ色活性層」を用いてＲ色の発光セル用の駆動用トランジスタ２０Ａを形成し、「Ｇ色活性層」を用いてＧ色の発光セル用の駆動用トランジスタ２０Ａを形成し、「Ｂ色活性層」を用いてＢ色の発光セル用の駆動用トランジスタ２０Ａを形成する。これにより、例えば図１（ａ）に示した構成のＲ、Ｇ、Ｂ各色の発光セル内の駆動用トランジスタ２０Ａに必要とされる特性を作り分けることができる。
非晶質酸化物半導体を用いて駆動用トランジスタ２０を構成する場合には、図８又は図９に示すような工程により各色の発光セル内の駆動用トランジスタ２０Ａの特性を作り分けることができるので、製造が容易になりコストの低減が可能になる。しかも、紫外線又はプラズマを照射する工程を２回又は３回繰り返すだけでよく、多数の発光セルを一括して処理できるので、セル間の特性のばらつきが小さくなり表示むらが低減される。
また、移動度の違いによりＲ、Ｇ、Ｂ各色の発光セル内の駆動用トランジスタ２０Ａの特性を作り分ける場合には、各トランジスタのチャネルサイズ（Ｌ）を大きくする必要がないので、開口率が低下するのを防止することができ、色毎に開口率の違いが生じることもない。その結果、少ない消費電力で明るい表示を実現できる。
また、移動度（μ）や、ゲート絶縁膜厚（ｄ）や、ゲート絶縁膜の誘電率（ε）の違いにより駆動用トランジスタ２０Ａの電流を制限することにより、プログラム電圧（Ｖｐ）を低くする必要がなくなり、ノイズを抑制し高品質な表示を行うことが可能になる。
以上のように、本実施形態の有機電界発光表示装置によれば、ＲＧＢ各色の発光セル内に配置される各駆動用トランジスタ２０を同一条件で駆動したときの出力電流量が、（Ｒ色の発光セル内に配置される駆動用トランジスタ２０の出力電流量）＜（Ｇ色の発光セル内に配置される駆動用トランジスタ２０の出力電流量）＜（Ｂ色の発光セル内に配置される駆動用トランジスタ２０の出力電流量）となっているため、適切なホワイトバランスを確保することができる。しかも、有機ＥＬ素子１０の発光色毎に電源電圧を調整する必要はない。
また、本実施形態の有機電界発光表示装置によれば、駆動用トランジスタ２０の移動度の違いにより適切な出力電流量を実現しているので、駆動用トランジスタ２０のチャネル長を大きくする必要がなく、開口率の低下を防止することができる。また、この移動度の違いを、活性層の電子キャリア濃度の違いにより得ることができるため、製造プロセスが容易になり、しかも一括処理により発光セル間の特性のばらつきを低減することができる。特に、非晶質酸化物半導体を用いて駆動用トランジスタ２０の活性層を形成する場合、非晶質酸化物半導体は移動度が１０程度と比較的小さいので、ポリシリコンを用いる場合と比べて出力電流量の制限も容易になる。
なお、以上の説明では、有機電界発光表示装置が、ＲＧＢの３色の発光セルを有するものとしているが、４色以上の発光セルを有する構成であっても、各色の発光セル内の駆動用トランジスタの出力電流量を上述した方法で調整することで、各発光セルの開口率を低下させることができる。
実施の形態の有機電界発光表示装置に含まれる多数の発光セルの１つに関する３種類の回路構成を示す電気回路図である。 実施の形態の有機電界発光表示装置に含まれる多数の発光セルの１つに関する基本的な回路構成を示す電気回路図である。 図２に示す回路に印加される信号の例を示すタイムチャートである。 図２に示す回路に含まれているトランジスタの電流−電圧特性を表すグラフである。 有機電界発光表示装置の各発光セルを実際に駆動する場合の諸条件の具体例を表す模式図である。 移動度特性の異なる２つのトランジスタを１つの基板上に作るための製造工程の具体例（１）を表す縦断面図である。 移動度特性の異なる２つのトランジスタを１つの基板上に作るための製造工程の具体例（２）を表す縦断面図である。 移動度特性が異なる３種類のトランジスタを１つの基板上に作るための製造工程の処理手順の例（１）を示すフローチャートである。 移動度特性が異なる３種類のトランジスタを１つの基板上に作るための製造工程の処理手順の例（２）を示すフローチャートである。
符号の説明
１０ 有機ＥＬ素子
２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ 駆動用トランジスタ
３０ キャパシタ
４０，４０Ａ スイッチング用トランジスタ
５１ 電源ライン
５２ アースライン
５３ 信号ライン
５４ 選択制御ライン
６０，７０ 基板
６１，６２，７１，７２ ゲート電極
６３，６４，７３，７４ 絶縁膜
６５，６６ 活性層
６７ 紫外線マスク
６７ａ 開口部
６８ 紫外線光源
７５，７６ 活性層
７７ マスク
７７ａ 開口部
７８ Ａｒプラズマ装置

Claims (3)

  1. それぞれが有機電界発光部を有する多数の発光セルが基板上に配設された有機電界発光表示装置であって、
    前記多数の発光セルに含まれる多数の前記有機電界発光部が、赤色を発光するＲ色有機電界発光部と、緑色を発光するＧ色有機電界発光部と、青色を発光するＢ色有機電界発光部とを含み、
    前記発光セルが、前記発光セルに含まれる前記有機電界発光部を駆動する駆動用トランジスタを有し、
    前記駆動用トランジスタの活性層が非晶質酸化物半導体により形成されており、
    前記駆動用トランジスタのうち、前記Ｒ色有機電界発光部を駆動するＲ色駆動用トランジスタの移動度を表すＲ色移動度と、前記Ｇ色有機電界発光部を駆動するＧ色駆動用トランジスタの移動度を表すＧ色移動度と、前記Ｂ色有機電界発光部を駆動するＢ色駆動用トランジスタの移動度を表すＢ色移動度との関係が、
    （Ｒ色移動度）＞（Ｇ色移動度）＞（Ｂ色移動度）
    となっており、かつ、
    前記Ｒ色駆動用トランジスタの活性層の電子キャリア濃度を表すＲ色電子キャリア濃度と、前記Ｇ色駆動用トランジスタの活性層の電子キャリア濃度を表すＧ色電子キャリア濃度と、前記Ｂ色駆動用トランジスタの活性層の電子キャリア濃度を表すＢ色電子キャリア濃度との関係が、
    （Ｒ色電子キャリア濃度）＞（Ｇ色電子キャリア濃度）＞（Ｂ色電子キャリア濃度）
    となっている有機電界発光表示装置。
  2. 請求項１記載の有機電界発光表示装置であって、
    前記Ｒ色有機電界発光部を駆動するＲ色駆動用トランジスタのゲート絶縁膜厚を表すＲ色ゲート絶縁膜厚と、前記Ｇ色有機電界発光部を駆動するＧ色駆動用トランジスタのゲート絶縁膜厚を表すＧ色ゲート絶縁膜厚と、前記Ｂ色有機電界発光部を駆動するＢ色駆動用トランジスタのゲート絶縁膜厚を表すＢ色ゲート絶縁膜厚との関係が、
    （Ｒ色ゲート絶縁膜厚）＜（Ｇ色ゲート絶縁膜厚）＜（Ｂ色ゲート絶縁膜厚）
    となっている有機電界発光表示装置。
  3. 請求項１又は２記載の有機電界発光表示装置であって、
    前記Ｒ色有機電界発光部を駆動するＲ色駆動用トランジスタのゲート絶縁膜の誘電率を表すＲ色絶縁膜誘電率と、前記Ｇ色有機電界発光部を駆動するＧ色駆動用トランジスタのゲート絶縁膜の誘電率を表すＧ色絶縁膜誘電率と、前記Ｂ色有機電界発光部を駆動するＢ色駆動用トランジスタのゲート絶縁膜の誘電率を表すＢ色絶縁膜誘電率との関係が、
    （Ｒ色絶縁膜誘電率）＞（Ｇ色絶縁膜誘電率）＞（Ｂ色絶縁膜誘電率）
    となっている有機電界発光表示装置。
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