JP2001052873A

JP2001052873A - 電気光学装置及びその作製方法並びに電子装置

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Publication number: JP2001052873A
Application number: JP2000166777A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Jun Koyama; 潤小山; Ichiu Yamamoto; 一宇山本; Toshimitsu Konuma; 利光小沼
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2001-02-23
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: JP4730994B2

Abstract

(57)【要約】【課題】動作性能および信頼性の高いＥＬ表示装置を
提供する。【解決手段】画素電極（陽極）４６、ＥＬ層４７及び
陰極４８でなるＥＬ素子２０３の下には第３パッシベー
ション膜４５が設けられ、ＥＬ素子２０３で発生した熱
を逃がす構造となっている。また、この第３パッシベー
ション膜４５はＥＬ素子２０３中のアルカリ金属がＴＦ
Ｔ側へ拡散するのを防ぎ、さらにＴＦＴ側から水分や酸
素がＥＬ素子２０３中へ侵入するのを防ぐ。さらに好ま
しくは、第４パッシベーション膜５０にも放熱効果を持
たせてＥＬ素子２０３を放熱層で囲んだ状態とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子（半導体
薄膜を用いた素子）を基板上に作り込んで形成されたＥ
Ｌ（エレクトロルミネッセンス）表示装置に代表される
電気光学装置及びその電気光学装置を表示ディスプレイ
（表示部ともいう）として有する電子装置（電子デバイ
ス）に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、基板上にＴＦＴを形成する技術が
大幅に進歩し、アクティブマトリクス型表示装置への応
用開発が進められている。特に、ポリシリコン膜を用い
たＴＦＴは、従来のアモルファスシリコン膜を用いたＴ
ＦＴよりも電界効果移動度（モビリティともいう）が高
いので、高速動作が可能である。そのため、従来、基板
外の駆動回路で行っていた画素の制御を、画素と同一の
基板上に形成した駆動回路で行うことが可能となってい
る。

【０００３】このようなアクティブマトリクス型表示装
置は、同一基板上に様々な回路や素子を作り込むことで
製造コストの低減、表示装置の小型化、歩留まりの上
昇、スループットの低減など、様々な利点が得られると
して注目されている。

【０００４】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、
各画素のそれぞれにＴＦＴでなるスイッチング素子を設
け、そのスイッチング素子によって電流制御を行う駆動
素子を動作させてＥＬ層（発光層）を発光させる。例え
ば米国特許番号５，６８４，３６５号（日本国公開公
報：特開平８−２３４６８３号参照）、日本国公開公
報：特開平１０−１８９２５２号に記載されたＥＬ表示
装置がある。

【０００５】これらＥＬ表示装置において、水分による
ＥＬ材料の劣化が問題となっている。特に有機系ＥＬ材
料は水分だけでなく酸素によっても劣化する。従って、
特開平８−７８１５９号公報に記載されているように、
ＥＬ素子を密閉状態にして水分等から遮断するのが一般
的であった。

【０００６】しかしながら、ＥＬ層が抱える問題は水分
だけではない。ＥＬ層はそれ自身にナトリウム（Ｎａ）
等のアルカリ金属を含んでおり、そのアルカリ金属がＴ
ＦＴへと拡散するとＴＦＴの動作に重大な障害を起こし
うる。また、ＥＬ層は熱に弱いため、蓄熱による劣化も
問題となる。なお、本明細書中ではアルカリ金属とアル
カリ土類金属を含めて「アルカリ金属」と呼ぶ。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
を鑑みてなされたものであり、動作性能及び信頼性の高
い電気光学装置、特にＥＬ表示装置を提供することを課
題とする。そして、電気光学装置の画質を向上させるこ
とにより、それを表示用ディスプレイとして有する電子
装置（電子デバイス）の品質を向上させることを課題と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明ではＥＬ素子の水による劣化、熱による劣
化、及びアルカリ金属の放出を防止する。具体的には、
これらを同時に満たしうる絶縁膜をＥＬ素子に接して設
けるか、さらに好ましくはそのような絶縁膜でもってＥ
Ｌ素子を囲んだ状態とする。

【０００９】即ち、ＥＬ素子になるべく近い位置に、水
分及びアルカリ金属に対するブロッキング効果があり、
且つ、放熱効果をも有する絶縁膜を設け、該絶縁膜によ
ってＥＬ素子の劣化を抑制するのである。

【００１０】また、そのような絶縁膜を単層で用いるこ
とができない場合は、水分及びアルカリ金属に対するブ
ロッキング効果を有する絶縁膜と、放熱効果を有する絶
縁膜とを積層して用いることもできる。さらには、水分
に対するブロッキング効果を有する絶縁膜と、アルカリ
金属に対するブロッキング効果を有する絶縁膜と、放熱
効果を有する絶縁膜とを積層して用いることもできる。

【００１１】いずれにしても、ＥＬ層の劣化（ＥＬ素子
の劣化と言っても良い）を抑制するためには、水分及び
熱の両者に対する対策を同時に講じておかねばならず、
且つ、ＥＬ素子を駆動するＴＦＴ自体にも、熱、水分及
びアルカリ金属に対する対策を講じておく必要がある。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
１、図２を用いて説明する。図１に示したのは本発明で
あるＥＬ表示装置の画素の断面図であり、図２（Ａ）は
その上面図、図２（Ｂ）はその回路構成である。実際に
はこのような画素がマトリクス状に複数配列されて画素
部（画像表示部）が形成される。

【００１３】なお、図１の断面図は図２（Ａ）に示した
上面図においてＡ−Ａ’で切断した切断面を示してい
る。ここでは図１及び図２で共通の符号を用いているの
で、適宜両図面を参照すると良い。また、図２の上面図
では二つの画素を図示しているが、どちらも同じ構造で
ある。

【００１４】図１において、１１は基板、１２は下地と
なる絶縁膜（以下、下地膜という）である。基板１１と
してはガラス基板、ガラスセラミックス基板、石英基
板、シリコン基板、セラミックス基板、金属基板若しく
はプラスチック基板（プラスチックフィルムも含む）を
用いることができる。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】ここでは画素内に二つのＴＦＴを形成して
いる。２０１はスイッチング用素子として機能するＴＦ
Ｔ（以下、スイッチング用ＴＦＴという）、２０２はＥ
Ｌ素子へ流す電流量を制御する電流制御用素子として機
能するＴＦＴ（以下、電流制御用ＴＦＴという）であ
り、どちらもｎチャネル型ＴＦＴで形成されている。

【００１８】ｎチャネル型ＴＦＴの電界効果移動度はｐ
チャネル型ＴＦＴの電界効果移動度よりも大きいため、
動作速度が早く大電流を流しやすい。また、同じ電流量
を流すにもＴＦＴサイズはｎチャネル型ＴＦＴの方が小
さくできる。そのため、ｎチャネル型ＴＦＴを電流制御
用ＴＦＴとして用いた方が表示部の有効面積が広くなる
ので好ましい。

【００１９】ｐチャネル型ＴＦＴはホットキャリア注入
が殆ど問題にならず、オフ電流値が低いといった利点が
あって、スイッチング用ＴＦＴとして用いる例や電流制
御用ＴＦＴとして用いる例が既に報告されている。しか
しながら本発明では、ＬＤＤ領域の位置を異ならせた構
造とすることでｎチャネル型ＴＦＴにおいてもホットキ
ャリア注入の問題とオフ電流値の問題を解決し、全ての
画素内のＴＦＴ全てをｎチャネル型ＴＦＴとしている点
にも特徴がある。

【００２０】ただし、本発明において、スイッチング用
ＴＦＴと電流制御用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴに限定
する必要はなく、両方又はどちらか片方にｐチャネル型
ＴＦＴを用いることも可能である。

【００２１】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、１
７bを含む活性層、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極１９
a、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。

【００２２】また、図２に示すように、ゲート電極１９
a、１９bは別の材料（ゲート電極１９a、１９bよりも低
抵抗な材料）で形成されたゲート配線２１１によって電
気的に接続されたダブルゲート構造となっている。勿
論、ダブルゲート構造だけでなく、トリプルゲート構造
などいわゆるマルチゲート構造（直列に接続された二つ
以上のチャネル形成領域を有する活性層を含む構造）で
あっても良い。マルチゲート構造はオフ電流値を低減す
る上で極めて有効であり、本発明では画素のスイッチン
グ用ＴＦＴ２０１をマルチゲート構造とすることにより
オフ電流値の低いスイッチング用ＴＦＴを実現してい
る。

【００２３】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。

【００２４】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１７a、１７b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。

【００２５】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。

【００２６】以上のように、マルチゲート構造のＴＦＴ
を画素のスイッチング用ＴＦＴ２０１として用いること
により、十分にオフ電流値の低いスイッチング素子を実
現することができる。そのため、特開平１０−１８９２
５２号公報の図２のようなコンデンサーを設けなくても
十分な時間（選択されてから次に選択されるまでの間）
電流制御用ＴＦＴのゲート電圧を維持しうる。

【００２７】即ち、従来、有効発光面積を狭める要因と
なっていたコンデンサーを排除することが可能となり、
有効発光面積を広くすることが可能となる。このことは
ＥＬ表示装置の画質を明るくできることを意味する。

【００２８】次に、電流制御用ＴＦＴ２０２は、ソース
領域３１、ドレイン領域３２、ＬＤＤ領域３３及びチャ
ネル形成領域３４を含む活性層、ゲート絶縁膜１８、ゲ
ート電極３５、第１層間絶縁膜２０、ソース配線３６並
びにドレイン配線３７を有して形成される。なお、ゲー
ト電極３５はシングルゲート構造となっているが、マル
チゲート構造であっても良い。

【００２９】図２に示すように、スイッチング用ＴＦＴ
２０１のドレインは電流制御用ＴＦＴ２０２のゲートに
電気的に接続されている。具体的には電流制御用ＴＦＴ
２０２のゲート電極３５はスイッチング用ＴＦＴ２０１
のドレイン領域１４とドレイン配線（接続配線とも言え
る）２２を介して電気的に接続されている。また、ソー
ス配線３６は電流供給線２１２に接続される。

【００３０】この電流制御用ＴＦＴ２０２の特徴は、チ
ャネル幅がスイッチング用ＴＦＴ２０１のチャネル幅よ
りも大きい点である。即ち、図８に示すように、スイッ
チング用ＴＦＴのチャネル長をＬ１、チャネル幅をＷ１
とし、電流制御用ＴＦＴのチャネル長をＬ２、チャネル
幅をＷ２とした場合、Ｗ２／Ｌ２≧５×Ｗ１／Ｌ１（好
ましくはＷ２／Ｌ２≧１０×Ｗ１／Ｌ１）という関係式
が成り立つようにする。このため、スイッチング用ＴＦ
Ｔよりも多くの電流を容易に流すことが可能である。

【００３１】なお、マルチゲート構造であるスイッチン
グ用ＴＦＴのチャネル長Ｌ１は、形成された二つ以上の
チャネル形成領域のそれぞれのチャネル長の総和とす
る。図８の場合、ダブルゲート構造であるので、二つの
チャネル形成領域のそれぞれのチャネル長Ｌ１a及びＬ
１bを加えたものがスイッチング用ＴＦＴのチャネル長
Ｌ１となる。

【００３２】本発明において、チャネル長Ｌ１、Ｌ２及
びチャネル幅Ｗ１、Ｗ２は特定の数値範囲に限定される
ものではないが、Ｗ１は０．１〜５μm（代表的には１
〜３μm）、Ｗ２は０．５〜３０μm（代表的には２〜１
０μm）とするのが好ましい。この時、Ｌ１は０．２〜
１８μm（代表的には２〜１５μm）、Ｌ２は０．１〜５
０μm（代表的には１〜２０μm）とするのが好ましい。

【００３３】なお、電流制御用ＴＦＴでは電流が過剰に
流れることを防止するためチャネル長Ｌの長さを長めに
設定することが望ましい。好ましくはＷ２／Ｌ２≧３
（好ましくはＷ２／Ｌ２≧５）とするとよい。望ましく
はは一画素あたり０．５〜２μＡ（好ましくは１〜１．
５μＡ）となるようにする。

【００３４】これらの数値範囲とすることによりＶＧＡ
クラスの画素数（６４０×４８０）を有するＥＬ表示装
置からハイビジョンクラスの画素数（１９２０×１０８
０又は１２８０×１０２４）を有するＥＬ表示装置ま
で、あらゆる規格を網羅することができる。

【００３５】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。

【００３６】また、図１に示したＥＬ表示装置は、電流
制御用ＴＦＴ２０２において、ドレイン領域３２とチャ
ネル形成領域３４との間にＬＤＤ領域３３が設けられ、
且つ、ＬＤＤ領域３３がゲート絶縁膜１８を挟んでゲー
ト電極３５に重なっている領域と重なっていない領域と
を有する点にも特徴がある。

【００３７】電流制御用ＴＦＴ２０２は、ＥＬ素子２０
３を発光させるための電流を供給すると同時に、その供
給量を制御して階調表示を可能とする。そのため、電流
を流しても劣化しないようにホットキャリア注入による
劣化対策を講じておく必要がある。また、黒色を表示す
る際は、電流制御用ＴＦＴ２０２をオフ状態にしておく
が、その際、オフ電流値が高いときれいな黒色表示がで
きなくなり、コントラストの低下等を招く。従って、オ
フ電流値も抑える必要がある。

【００３８】ホットキャリア注入による劣化に関して
は、ゲート電極に対してＬＤＤ領域が重なった構造が非
常に効果的であることが知られている。しかしながら、
ＬＤＤ領域全体をゲート電極に重ねてしまうとオフ電流
値が増加してしまうため、本出願人はゲート電極に重な
らないＬＤＤ領域を直列に設けるという新規な構造によ
って、ホットキャリア対策とオフ電流値対策とを同時に
解決している。

【００３９】この時、ゲート電極に重なったＬＤＤ領域
の長さは０．１〜３μm（好ましくは０．３〜１．５μ
m）にすれば良い。長すぎては寄生容量を大きくしてし
まい、短すぎてはホットキャリアを防止する効果が弱く
なってしまう。また、ゲート電極に重ならないＬＤＤ領
域の長さは１．０〜３．５μｍ（好ましくは１．５〜
２．０μｍ）にすれば良い。長すぎると十分な電流を流
せなくなり、短すぎるとオフ電流値を低減する効果が弱
くなる。

【００４０】また、上記構造においてゲート電極とＬＤ
Ｄ領域とが重なった領域では寄生容量が形成されてしま
うため、ソース領域３１とチャネル形成領域３４との間
には設けない方が好ましい。電流制御用ＴＦＴはキャリ
ア（ここでは電子）の流れる方向が常に同一であるの
で、ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域を設けておけば十
分である。

【００４１】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２５〜４０ｎ
ｍ）ことも有効である。

【００４２】次に、４１は第１パッシベーション膜であ
り、膜厚は１０ｎｍ〜１μm（好ましくは２００〜５０
０ｎｍ）とすれば良い。材料としては、珪素を含む絶縁
膜（特に窒化酸化珪素膜又は窒化珪素膜が好ましい）を
用いることができる。このパッシベーション膜４１は形
成されたＴＦＴをアルカリ金属や水分から保護する役割
をもつ。最終的にＴＦＴの上方に設けられるＥＬ層には
ナトリウム等のアルカリ金属が含まれている。即ち、第
１パッシベーション膜４１はこれらのアルカリ金属（可
動イオン）をＴＦＴ側に侵入させない保護層としても働
く。

【００４３】また、第１パッシベーション膜４１に放熱
効果を持たせることでＥＬ層の熱劣化を防ぐことも有効
である。但し、図１の構造のＥＬ表示装置は基板１１側
に光が放射されるため、第１パッシベーション膜４１は
透光性を有することが必要である。また、ＥＬ層として
有機材料を用いる場合、酸素との結合により劣化するの
で、酸素を放出しやすい絶縁膜は用いないことが望まし
い。

【００４４】放熱効果をもつ（熱伝導率の高い）透光性
材料としては、Ｂ（ホウ素）、Ｃ（炭素）、Ｎ（窒素）
から選ばれた少なくとも一つの元素と、Ａｌ（アルミニ
ウム）、Ｓｉ（珪素）、Ｐ（リン）から選ばれた少なく
とも一つの元素とを含む絶縁膜が挙げられる。例えば、
窒化アルミニウム（ＡｌｘＮｙ）に代表されるアルミニ
ウムの窒化物、炭化珪素（ＳｉｘＣｙ）に代表される珪
素の炭化物、窒化珪素（ＳｉｘＮｙ）に代表される珪素
の窒化物、窒化ホウ素（ＢｘＮｙ）に代表されるホウ素
の窒化物、リン化ホウ素（ＢｘＰｙ）に代表されるホウ
素のリン化物を用いることが可能である。また、酸化ア
ルミニウム（ＡｌｘＯｙ）に代表されるアルミニウムの
酸化物は透光性に優れ、熱伝導率が２０Ｗｍ^-1Ｋ^-1であ
り、好ましい材料の一つと言える。これらの材料には放
熱効果だけでなく、水分やアルカリ金属等の侵入を防ぐ
効果もある。なお、上記透光性材料において、ｘ、ｙは
任意の整数である。

【００４５】なお、上記化合物に他の元素を組み合わせ
ることもできる。例えば、酸化アルミニウムに窒素を添
加して、ＡｌＮｘＯｙで示される窒化酸化アルミニウム
を用いることも可能である。この材料にも放熱効果だけ
でなく、水分やアルカリ金属等の侵入を防ぐ効果があ
る。なお、上記窒化酸化アルミニウムにおいて、ｘ、ｙ
は任意の整数である。

【００４６】また、特開昭６２−９０２６０号公報に記
載された材料を用いることができる。即ち、Ｓｉ、Ａ
ｌ、Ｎ、Ｏ、Ｍを含む絶縁膜（但し、Ｍは希土類元素の
少なくとも一種、好ましくはＣｅ（セリウム），Ｙｂ
（イッテルビウム），Ｓｍ（サマリウム），Ｅｒ（エル
ビウム），Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｇ
ｄ（ガドリニウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｎｄ
（ネオジウム）から選ばれた少なくとも一つの元素）を
用いることもできる。これらの材料にも放熱効果だけで
なく、水分やアルカリ金属等の侵入を防ぐ効果がある。

【００４７】また、少なくともダイヤモンド薄膜又はア
モルファスカーボン膜（特にダイヤモンドに特性の近い
ものはダイヤモンドライクカーボンと呼ばれる。）を含
む炭素膜を用いることもできる。これらは非常に熱伝導
率が高く、放熱層として極めて有効である。但し、膜厚
が厚くなると褐色を帯びて透過率が低下するため、なる
べく薄い膜厚（好ましくは５〜１００ｎｍ）で用いるこ
とが好ましい。

【００４８】なお、第１パッシベーション膜４１の目的
はあくまでアルカリ金属や水分からＴＦＴを保護するこ
とにあるので、その効果を損なうものであってはならな
い。従って、上記放熱効果をもつ材料からなる薄膜を単
体で用いることもできるが、これらの薄膜と、アルカリ
金属や水分を遮断する性質を有する薄膜（代表的には窒
化珪素膜（ＳｉｘＮｙ）や窒化酸化珪素膜（ＳｉＯｘＮ
ｙ））とを積層することは有効である。なお、上記窒化
珪素膜又は窒化酸化珪素膜において、ｘ、ｙは任意の整
数である。

【００４９】また、４２はカラーフィルター、４３は蛍
光体（蛍光色素層ともいう）である。どちらも同色の組
み合わせで、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）若しくは青（Ｂ）の色
素を含む。カラーフィルター４２は色純度を向上させる
ために設け、蛍光体４３は色変換を行うために設けられ
る。

【００５０】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、ＲＧＢに対応した三種類の
ＥＬ素子を形成する方式、白色発光のＥＬ素子とカラー
フィルターを組み合わせた方式、青色又は青緑発光のＥ
Ｌ素子と蛍光体（蛍光性の色変換層：ＣＣＭ）とを組み
合わせた方式、陰極（対向電極）に透明電極を使用して
ＲＧＢに対応したＥＬ素子を重ねる方式、がある。

【００５１】図１の構造は青色発光のＥＬ素子と蛍光体
とを組み合わせた方式を用いた場合の例である。ここで
はＥＬ素子２０３として青色発光の発光層を用いて紫外
光を含む青色領域の波長をもつ光を形成し、その光によ
って蛍光体４３を励起して赤、緑若しくは青の光を発生
させる。そしてカラーフィルター４２で色純度を上げて
出力する。

【００５２】但し、本発明は発光方式に関わらず実施す
ることが可能であり、上記四つの全ての方式を本発明に
用いることができる。

【００５３】また、カラーフィルター４２、蛍光体４３
を形成した後で、第２層間絶縁膜４４で平坦化を行う。
第２層間絶縁膜４４としては、樹脂膜が好ましく、ポリ
イミド、ポリアミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロ
ブテン）等を用いると良い。勿論、十分な平坦化が可能
であれば、無機膜を用いても良い。

【００５４】第２層間絶縁膜４４によってＴＦＴによる
段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成さ
れるＥＬ層は非常に薄いため、段差が存在することによ
って発光不良を起こす場合がある。従って、ＥＬ層をで
きるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する
前に平坦化しておくことが望ましい。

【００５５】また、４５は第２パッシベーション膜（放
熱層としての意味合いが強い）であり、膜厚は５ｎｍ〜
１μm（典型的には２０〜３００ｎｍ）が好ましい。こ
の第２パッシベーション膜４５は、ＥＬ素子に接して設
けられ、ＥＬ素子で発生した熱を逃がしてＥＬ素子に熱
が蓄積しないように機能する。また、第２層間絶縁膜４
４が樹脂膜である場合は熱に弱いため、ＥＬ素子で発生
した熱が第２層間絶縁膜４４に悪影響を与えないように
する。

【００５６】前述のようにＥＬ表示装置を作製するにあ
たってＴＦＴを樹脂膜で平坦化することは有効である
が、ＥＬ素子で発生した熱による樹脂膜の劣化を考慮し
た構造は従来なかった。本発明では第２パッシベーショ
ン膜４５を設けることによってその点を解決している点
も特徴の一つと言える。

【００５７】また、第２パッシベーション膜４５は上記
熱による劣化を防ぐと同時に、ＥＬ層中のアルカリ金属
がＴＦＴ側へと拡散しないようにするための保護層とし
ても機能し、さらにはＥＬ層側へＴＦＴ側から水分や酸
素が侵入しないようにする保護層としても機能する。

【００５８】この第２パッシベーション膜４５の材料と
しては、第１パッシベーション膜４１に用いることので
きる材料と同一の材料を用いることができる。特に放熱
効果の高い材料としてダイヤモンド膜もしくはダイヤモ
ンドライクカーボン膜等の炭素膜が好ましく、水分等の
侵入を防ぐためには炭素膜と窒化珪素膜（又は窒化酸化
珪素膜）との積層構造を用いることがさらに好ましい。

【００５９】このようにＴＦＴ側とＥＬ素子側とを放熱
効果が高く、且つ、水分やアルカリ金属を遮断しうる絶
縁膜で分離するという点は本発明の重要な特徴の一つで
あり、従来のＥＬ表示装置にはない構成であると言え
る。

【００６０】また、４６は透明導電膜でなる画素電極
（ＥＬ素子の陽極）であり、第２パッシベーション膜４
５、第２層間絶縁膜４４及び第１パッシベーション膜４
１にコンタクトホールを開けた後、電流制御用ＴＦＴ２
０２のドレイン配線３７に接続されるように形成され
る。

【００６１】画素電極４６の上には、順次ＥＬ層（有機
材料が好ましい）４７、陰極４８、保護電極４９が形成
される。ＥＬ層４７は単層又は積層構造で用いられる
が、積層構造で用いられる場合が多い。発光層、電子輸
送層、電子注入層、正孔注入層又は正孔輸送層などを組
み合わせて様々な積層構造が提案されているが、本発明
ではいずれの構造であっても良い。勿論、ＥＬ層に対し
て蛍光性色素等をドーピングしても良い。また、本明細
書中では、画素電極（陽極）、ＥＬ層及び陰極で形成さ
れる発光素子をＥＬ素子と呼ぶ。

【００６２】本発明では既に公知のあらゆるＥＬ材料を
用いることができる。公知の材料としては、有機材料が
広く知られており、駆動電圧を考慮すると有機材料を用
いるのが好ましい。有機ＥＬ材料としては、例えば、以
下の米国特許又は公開公報に開示された材料を用いるこ
とができる。

【００６３】米国特許第４，３５６，４２９号、米国
特許第４，５３９，５０７号、米国特許第４，７２
０，４３２号、米国特許第４，７６９，２９２号、
米国特許第４，８８５，２１１号、米国特許第４，９
５０，９５０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５，２９４，８６
９号、米国特許第５，２９４，８７０号、特開平１０
−１８９２５２号公報、特開平８−２４１０４８号公
報、特開平８−７８１５９号公報。

【００６４】具体的には、正孔注入層としての有機材料
は次のような一般式で表されるものを用いることができ
る。

【００６５】

【化１】

【００６６】ここでＱはＮ又はＣ−Ｒ（炭素鎖）であ
り、Ｍは金属、金属酸化物又は金属ハロゲン化物であ
り、Ｒは水素、アルキル、アラルキル、アリル又はアル
カリルであり、Ｔ１、Ｔ２は水素、アルキル又はハロゲ
ンのような置換基を含む不飽和六員環である。

【００６７】また、正孔輸送層としての有機材料は芳香
族第三アミンを用いることができ、好ましくは次のよう
な一般式で表されるテトラアリルジアミンを含む。

【００６８】

【化２】

【００６９】ここでＡｒｅはアリレン群であり、ｎは１
から４の整数であり、Ａｒ、Ｒ₇、Ｒ₈、Ｒ₉はそれぞれ
選択されたアリル群である。

【００７０】また、ＥＬ層、電子輸送層又は電子注入層
としての有機材料は金属オキシノイド化合物を用いるこ
とができる。金属オキシノイド化合物としては以下のよ
うな一般式で表されるものを用いれば良い。

【００７１】

【化３】

【００７２】ここでＲ₂−Ｒ₇は置き換え可能であり、次
のような金属オキシノイド化合物を用いることもでき
る。

【００７３】

【化４】

【００７４】ここでＲ₂−Ｒ₇は上述の定義によるもので
あり、Ｌ₁−Ｌ₅は１から１２の炭素元素を含む炭水化物
群であり、Ｌ₁、Ｌ₂又はＬ₂、Ｌ₃は共にベンゾ環を形成
することができる。また、次のような金属オキシノイド
化合物でも良い。

【００７５】

【化５】

【００７６】ここでＲ₂−Ｒ₆は置き換え可能である。こ
のように有機ＥＬ材料としては有機リガンドを有する配
位化合物を含む。但し、以上の例は本発明のＥＬ材料と
して用いることのできる有機ＥＬ材料の一例であって、
これに限定する必要はまったくない。

【００７７】また、ＥＬ層の形成方法としてインクジェ
ット方式を用いる場合、ＥＬ材料としてはポリマー系材
料が好ましい。代表的なポリマー系材料としては、ポリ
パラフェニレンビニレン（ＰＰＶ）系やポリフルオレン
系などの高分子材料が挙げられる。カラー化するには、
例えば、赤色発光材料にはシアノポリフェニレンビニレ
ン、緑色発光材料にはポリフェニレンビニレン、青色発
光材料にはポリフェニレンビニレン及びポリアルキルフ
ェニレンが好ましい。インクジェット法に使用できる有
機ＥＬ材料については、特開平１０−０１２３７７号公
報に記載されている材料を全て引用することができる。

【００７８】また、陰極４８としては、仕事関数の小さ
いマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウム
（Ｃｓ）、バリウム（Ｂａ）、カリウム（Ｋ）、ベリリ
ウム（Ｂｅ）若しくはカルシウム（Ｃａ）を含む材料を
用いる。好ましくはＭｇＡｇ（ＭｇとＡｌをＭｇ：Ａｇ
＝１０：１で混合した材料）でなる電極を用いれば良
い。他にもＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、また、Ｌ
ｉＦＡｌ電極が挙げられる。また、保護電極４９は陰極
４８を外部の水分等から保護膜するために設けられる電
極であり、アルミニウム（Ａｌ）若しくは銀（Ａｇ）を
含む材料が用いられる。この保護電極４９には放熱効果
もある。

【００７９】なお、ＥＬ層４７及び陰極４８は大気解放
せずに連続形成することが望ましい。即ち、ＥＬ層や陰
極がどのような積層構造であってもマルチチャンバー
（クラスターツールともいう）方式の成膜装置にて全て
連続形成することが望ましい。これはＥＬ層として有機
材料を用いる場合、水分に非常に弱いため、大気解放し
た時の吸湿を避けるためである。さらに、ＥＬ層４７及
び陰極４８だけでなく、その上の保護電極４９まで連続
形成するとさらに良い。

【００８０】成膜方法としては、ＥＬ層が熱に対して非
常に弱いため、真空蒸着法（特に、有機分子線蒸着法は
分子オーダーレベルの超薄膜を形成する上で有効であ
る。）、スパッタ法、プラズマＣＶＤ法、スピンコーテ
ィング法、スクリーン印刷又はイオンプレーティング法
が好ましいが、インクジェット方式で形成することも可
能である。インクジェット方式にはキャビテーションを
用いるバブルジェット方式（特開平５−１１６２９７号
等）とピエゾ素子を用いるピエゾ方式（特開平８−２９
０６４７号等）とがあるが、有機ＥＬ材料が熱に弱いこ
とを鑑みればピエゾ方式が好ましい。

【００８１】また、５０は第３パッシベーション膜であ
り、膜厚は１０ｎｍ〜１μm（好ましくは２００〜５０
０ｎｍ）とすれば良い。第３パッシベーション膜５０を
設ける目的は、ＥＬ層４７を水分から保護する目的が主
であるが、第２パッシベーション膜４５と同様に放熱効
果をもたせても良い。従って、形成材料としては第１パ
ッシベーション膜４１と同様のものを用いることができ
る。但し、ＥＬ層４７として有機材料を用いる場合、酸
素との結合により劣化する可能性があるので、酸素を放
出しやすい絶縁膜は用いないことが望ましい。

【００８２】また、上述のようにＥＬ層は熱に弱いの
で、なるべく低温（好ましくは室温から１２０℃までの
温度範囲）で成膜するのが望ましい。従って、プラズマ
ＣＶＤ法、スパッタ法、真空蒸着法、イオンプレーティ
ング法又は溶液塗布法（スピンコーティング法）が望ま
しい成膜方法と言える。

【００８３】このように、第２パッシベーション膜４５
を設けるだけでも十分にＥＬ素子の劣化を抑制すること
はできるが、さらに好ましくはＥＬ素子を第２パッシベ
ーション膜４５及び第３パッシベーション膜５０という
ようにＥＬ素子を挟んで形成された二層の絶縁膜によっ
て囲み、ＥＬ層への水分、酸素の侵入を防ぎ、ＥＬ層か
らのアルカリ金属の拡散を防ぎ、ＥＬ層への熱の蓄積を
防ぐ。その結果、ＥＬ層の劣化がさらに抑制されて信頼
性の高いＥＬ表示装置が得られる。

【００８４】また、本発明のＥＬ表示装置は図１のよう
な構造の画素からなる画素部を有し、画素内において機
能に応じて構造の異なるＴＦＴが配置されている。これ
によりオフ電流値の十分に低いスイッチング用ＴＦＴ
と、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴとが同
じ画素内に形成でき、高い信頼性を有し、且つ、良好な
画像表示が可能な（動作性能の高い）ＥＬ表示装置が得
られる。

【００８５】なお、図１の画素構造においてスイッチン
グ用ＴＦＴとしてマルチゲート構造のＴＦＴを用いてい
るが、ＬＤＤ領域の配置等の構成に関しては図１の構成
に限定する必要はない。

【００８６】以上の構成でなる本発明について、以下に
示す実施例でもってさらに詳細な説明を行うこととす
る。

【００８７】〔実施例１〕本発明の実施例について図３
〜図５を用いて説明する。ここでは、画素部とその周辺
に設けられる駆動回路部のＴＦＴを同時に作製する方法
について説明する。但し、説明を簡単にするために、駆
動回路に関しては基本回路であるＣＭＯＳ回路を図示す
ることとする。

【００８８】まず、図３（Ａ）に示すように、ガラス基
板３００上に下地膜３０１を３００ｎｍの厚さに形成す
る。本実施例では下地膜３０１として窒化酸化珪素膜を
積層して用いる。この時、ガラス基板３００に接する方
の窒素濃度を１０〜２５ｗｔ％としておくと良い。

【００８９】また、下地膜３０１の一部として、図１に
示した第１パッシベーション膜４１と同様の材料からな
る絶縁膜を設けることは有効である。電流制御用ＴＦＴ
は大電流を流すことになるので発熱しやすく、なるべく
近いところに放熱効果のある絶縁膜を設けておくことは
有効である。

【００９０】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２
０〜１００ｎｍの厚さであれば良い。

【００９１】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、Ｘ
ｅＣｌガスを用いたエキシマレーザー光を用いて結晶化
する。

【００９２】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。

【００９３】本実施例では結晶質珪素膜をＴＦＴの活性
層として用いるが、非晶質珪素膜を用いることも可能で
ある。しかし、電流制御用ＴＦＴは大電流を流す必要性
があるため、電流を流しやすい結晶質珪素膜を用いた方
が有利である。

【００９４】なお、オフ電流を低減する必要のあるスイ
ッチング用ＴＦＴの活性層を非晶質珪素膜で形成し、電
流制御用ＴＦＴの活性層を結晶質珪素膜で形成すること
は有効である。非晶質珪素膜はキャリア移動度が低いた
め電流を流しにくくオフ電流が流れにくい。即ち、電流
を流しにくい非晶質珪素膜と電流を流しやすい結晶質珪
素膜の両者の利点を生かすことができる。

【００９５】次に、図３（Ｂ）に示すように、結晶質珪
素膜３０２上に酸化珪素膜でなる保護膜３０３を１３０
ｎｍ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。

【００９６】そして、その上にレジストマスク３０４
a、３０４bを形成し、保護膜３０３を介してｎ型を付与
する不純物元素（以下、ｎ型不純物元素という）を添加
する。なお、ｎ型不純物元素としては、代表的には１５
族に属する元素、典型的にはリン又は砒素を用いること
ができる。なお、本実施例ではフォスフィン（ＰＨ₃）
を質量分離しないでプラズマ励起したプラズマドーピン
グ法を用い、リンを１×１０¹⁸atoms/cm³の濃度で添加
する。勿論、質量分離を行うイオンインプランテーショ
ン法を用いても良い。

【００９７】この工程により形成されるｎ型不純物領域
３０５、３０６には、ｎ型不純物元素が２×１０¹⁶〜５
×１０¹⁹atoms/cm³（代表的には５×１０¹⁷〜５×１０
¹⁸atoms/cm³）の濃度で含まれるようにドーズ量を調節
する。

【００９８】次に、図３（Ｃ）に示すように、保護膜３
０３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。

【００９９】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。

【０１００】この工程によりｎ型不純物領域３０５、３
０６の端部、即ち、ｎ型不純物領域３０５、３０６の周
囲に存在するｎ型不純物元素を添加していない領域との
境界部（接合部）が明確になる。このことは、後にＴＦ
Ｔ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。

【０１０１】次に、図３（Ｄ）に示すように、結晶質珪
素膜の不要な部分を除去して、島状の半導体膜（以下、
活性層という）３０７〜３１０を形成する。

【０１０２】次に、図３（Ｅ）に示すように、活性層３
０７〜３１０を覆ってゲート絶縁膜３１１を形成する。
ゲート絶縁膜３１１としては、１０〜２００ｎｍ、好ま
しくは５０〜１５０ｎｍの厚さの珪素を含む絶縁膜を用
いれば良い。これは単層構造でも積層構造でも良い。本
実施例では１１０ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。

【０１０３】次に、２００〜４００ｎｍ厚の導電膜を形
成し、パターニングしてゲート電極３１２〜３１６を形
成する。なお、本実施例ではゲート電極と、ゲート電極
に電気的に接続された引き回しのための配線（以下、ゲ
ート配線という）とを別の材料で形成する。具体的には
ゲート電極よりも低抵抗な材料をゲート配線として用い
る。これは、ゲート電極としては微細加工が可能な材料
を用い、ゲート配線には微細加工はできなくとも配線抵
抗が小さい材料を用いるためである。勿論、ゲート電極
とゲート配線とを同一材料で形成してしまっても構わな
い。

【０１０４】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。

【０１０５】代表的には、タンタル（Ｔａ）、チタン
（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）も
しくはクロム（Ｃｒ）から選ばれた元素でなる膜、また
は前記元素の窒化物膜（代表的には窒化タンタル膜、窒
化タングステン膜、窒化チタン膜）、または前記元素を
組み合わせた合金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−
Ｔａ合金）、または前記元素のシリサイド膜（代表的に
はタングステンシリサイド膜、チタンシリサイド膜）ま
たは導電性を持たせたシリコン膜を用いることができ
る。勿論、単層で用いても積層して用いても良い。

【０１０６】本実施例では、５０ｎｍ厚の窒化タンタル
（ＴａＮ）膜と、３５０ｎｍ厚のＴａ膜とでなる積層膜
を用いる。これはスパッタ法で形成すれば良い。また、
スパッタガスとしてＸｅ、Ｎｅ等の不活性ガスを添加す
ると応力による膜はがれを防止することができる。

【０１０７】またこの時、ゲート電極３１３、３１６は
それぞれｎ型不純物領域３０５、３０６の一部とゲート
絶縁膜３１１を介して重なるように形成する。この重な
った部分が後にゲート電極と重なったＬＤＤ領域とな
る。

【０１０８】次に、図４（Ａ）に示すように、ゲート電
極３１２〜３１６をマスクとして自己整合的にｎ型不純
物元素（本実施例ではリン）を添加する。こうして形成
される不純物領域３１７〜３２３にはｎ型不純物領域３
０５、３０６の１／２〜１／１０（代表的には１／３〜
１／４）の濃度でリンが添加されるように調節する。具
体的には、１×１０¹⁶〜５×１０¹⁸atoms/cm³（典型的
には３×１０¹⁷〜３×１０¹⁸atoms/cm³）の濃度が好ま
しい。

【０１０９】次に、図４（Ｂ）に示すように、ゲート電
極等を覆う形でレジストマスク３２４a〜３２４dを形成
し、ｎ型不純物元素（本実施例ではリン）を添加して高
濃度にリンを含む不純物領域３２５〜３３１を形成す
る。ここでもフォスフィン（ＰＨ₃）を用いたイオンド
ープ法で行い、この領域のリンの濃度は１×１０²⁰〜１
×１０²¹atoms/cm³（代表的には２×１０²⁰〜５×１０
²⁰atoms/cm³）となるように調節する。

【０１１０】この工程によってｎチャネル型ＴＦＴのソ
ース領域若しくはドレイン領域が形成されるが、スイッ
チング用ＴＦＴでは、図４（Ａ）の工程で形成したｎ型
不純物領域３２０〜３２２の一部を残す。この残された
領域が、図１におけるスイッチング用ＴＦＴのＬＤＤ領
域１５a〜１５dに対応する。

【０１１１】次に、図４（Ｃ）に示すように、レジスト
マスク３２４a〜３２４dを除去し、新たにレジストマス
ク３３２を形成する。そして、ｐ型不純物元素（本実施
例ではボロン）を添加し、高濃度にボロンを含む不純物
領域３３３、３３４を形成する。ここではジボラン（Ｂ
₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法により３×１０²⁰〜３×
１０²¹atoms/cm³（代表的には５×１０²⁰〜１×１０²¹a
toms/cm³）濃度となるようにボロンを添加する。

【０１１２】なお、不純物領域３３３、３３４には既に
１×１０¹⁶〜５×１０¹⁸atoms/cm³の濃度でリンが添加
されているが、ここで添加されるボロンはその少なくと
も３倍以上の濃度で添加される。そのため、予め形成さ
れていたｎ型の不純物領域は完全にＰ型に反転し、Ｐ型
の不純物領域として機能する。

【０１１３】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。

【０１１４】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０．１ｐ
ｐｍ以下とすることが望ましい。

【０１１５】次に、活性化工程が終了したら３００ｎｍ
厚のゲート配線３３５を形成する。ゲート配線３３５の
材料としては、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ）を
主成分（組成として５０〜１００％を占める。）とする
金属膜を用いれば良い。配置としては図２のゲート配線
２１１のように、スイッチング用ＴＦＴのゲート電極３
１４、３１５（図２のゲート電極１９a、１９bに相当す
る）を電気的に接続するように形成する。（図４
（Ｄ））

【０１１６】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。

【０１１７】次に、図５（Ａ）に示すように、第１層間
絶縁膜３３６を形成する。第１層間絶縁膜３３６として
は、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、その中で組み
合わせた積層膜を用いれば良い。また、膜厚は４００ｎ
ｍ〜１．５μmとすれば良い。本実施例では、２００ｎ
ｍ厚の窒化酸化珪素膜の上に８００ｎｍ厚の酸化珪素膜
を積層した構造とする。

【０１１８】さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気
中で、３００〜４５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い
水素化処理を行う。この工程は熱的に励起された水素に
より半導体膜の不対結合手を水素終端する工程である。
水素化の他の手段として、プラズマ水素化（プラズマに
より励起された水素を用いる）を行っても良い。

【０１１９】なお、水素化処理は第１層間絶縁膜３３６
を形成する間に入れても良い。即ち、２００ｎｍ厚の窒
化酸化珪素膜を形成した後で上記のように水素化処理を
行い、その後で残り８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成し
ても構わない。

【０１２０】次に、第１層間絶縁膜３３６に対してコン
タクトホールを形成し、ソース配線３３７〜３４０と、
ドレイン配線３４１〜３４３を形成する。なお、本実施
例ではこの電極を、チタン膜を１００ｎｍ、チタンを含
むアルミニウム膜を３００ｎｍ、チタン膜１５０ｎｍを
スパッタ法で連続形成した３層構造の積層膜とする。勿
論他の導電膜でも良く、銀、パラジウム及び銅を含む合
金膜を用いても良い。

【０１２１】次に、５０〜５００ｎｍ（代表的には２０
０〜３００ｎｍ）の厚さで第１パッシベーション膜３４
４を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜３
４４として３００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。こ
れは窒化珪素膜で代用しても良い。勿論、図１の第１パ
ッシベーション膜４１と同様の材料を用いることが可能
である。

【０１２２】なお、窒化酸化珪素膜の形成に先立ってＨ
₂、ＮＨ₃等水素を含むガスを用いてプラズマ処理を行う
ことは有効である。この前処理により励起された水素が
第１層間絶縁膜３３６に供給され、熱処理を行うこと
で、第１パッシベーション膜３４４の膜質が改善され
る。それと同時に、第１層間絶縁膜３３６に添加された
水素が下層側に拡散するため、効果的に活性層を水素化
することができる。

【０１２３】次に、図５（Ｂ）に示すように、カラーフ
ィルター３４５と蛍光体３４６を形成する。これらの材
料は公知のものを用いれば良い。また、これらは別々に
パターニングして形成しても良いし、連続的に形成して
一括でパターニングして形成しても良い。また形成方法
としては、スクリーン印刷法、インクジェット法、マス
ク蒸着法（マスク材を用いて選択的に形成する方法）等
を用いれば良い。

【０１２４】それぞれの膜厚は０．５〜５μm（典型的
には１〜２μm）の範囲で選択する。特に、蛍光体３４
６は用いる材料によって最適な膜厚が異なる。即ち、薄
すぎると色変換効率が悪くなり、厚すぎると段差が大き
くなる上に光の透過光量が落ちてしまう。従って、両特
性の兼ね合いで最適な膜厚を決定しなければならない。

【０１２５】なお、本実施例ではＥＬ層から発生した光
を色変換するカラー化方式を例にとって説明している
が、ＲＧＢに対応するＥＬ層を個別に作製する方式を採
用する場合は、カラーフィルターや蛍光体を省略するこ
ともできる。

【０１２６】次に、樹脂からなる第２層間絶縁膜３４７
を形成する。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。本実施例ではカラーフィルター３４５及び蛍光体３
４６の段差を十分に平坦化しうる膜厚でアクリル膜を形
成する。好ましくは１〜５μm（さらに好ましくは２〜
４μm）とすれば良い。

【０１２７】次に、第２層間絶縁膜３４７上に１００ｎ
ｍ厚の第２パッシベーション膜３４８を形成する。本実
施例ではＳｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ及びＬａを含む絶縁膜を用
いる。そして、第２パッシベーション膜３４８、第２層
間絶縁膜３４７及び第１パッシベーション膜３４４にド
レイン配線３４３に達するコンタクトホールを形成し、
画素電極３４９を形成する。本実施例では酸化インジウ
ムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯ）膜を１１０ｎｍの厚
さに形成し、パターニングを行って画素電極とする。こ
の画素電極３４９がＥＬ素子の陽極となる。なお、他の
材料として、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物膜や
酸化ガリウムを含む酸化亜鉛膜を用いることも可能であ
る。

【０１２８】なお、本実施例では画素電極３４９がドレ
イン配線３４３を介して電流制御用ＴＦＴのドレイン領
域３３１へと電気的に接続された構造となっている。こ
の構造には次のような利点がある。

【０１２９】画素電極３４９はＥＬ層（発光層）や電荷
輸送層などの有機材料に直接接することになるため、Ｅ
Ｌ層等に含まれた可動イオンが画素電極中を拡散する可
能性がある。即ち、本実施例の構造は画素電極３４９を
直接活性層の一部であるドレイン領域３３１へ接続せ
ず、ドレイン配線３４３を中継することによって活性層
中への可動イオンの侵入を防ぐことができる。

【０１３０】次に、図５（Ｃ）に示すように、ＥＬ層３
５０、陰極（ＭｇＡｇ電極）３５１、保護電極３５２を
大気解放しないで連続形成する。このときＥＬ層３５０
及び陰極３５１を形成するに先立って画素電極３４９に
対して熱処理を施し、水分を完全に除去しておくことが
望ましい。なお、ＥＬ層３５０としては公知の材料を用
いることができる。

【０１３１】なお、ＥＬ層３５０としては

【発明の実施の形態】の欄で説明した材料を用いること
ができる。本実施例では図１９に示すように、正孔注入
層（Hole injecting layer）、正孔輸送層（Hole trans
porting layer）、発光層（Emitting layer）及び電子
輸送層（Electron transporting layer）でなる４層構
造をＥＬ層とするが、電子輸送層を設けない場合もある
し、電子注入層を設ける場合もある。また、正孔注入層
を省略する場合もある。このように組み合わせは既に様
々な例が報告されており、そのいずれの構成を用いても
構わない。

【０１３２】正孔注入層又は正孔輸送層としてはアミン
系のＴＰＤ（トリフェニルアミン誘導体）を用いればよ
く、他にもヒドラゾン系（代表的にはＤＥＨ）、スチル
ベン系（代表的にはＳＴＢ）、スターバスト系（代表的
にはｍ−ＭＴＤＡＴＡ）等を用いることができる。特に
ガラス転移温度が高く結晶化しにくいスターバスト系材
料が好ましい。また、ポリアニリン（ＰＡｎｉ）、ポリ
チオフェン（ＰＥＤＯＴ）もしくは銅フタロシアニン
（ＣｕＰｃ）を用いても良い。

【０１３３】発光層としては赤色発光層としてはＢＰＰ
Ｃ、ペリレン、ＤＣＭが用いることができるが、特にＥ
ｕ（ＤＢＭ）₃（Ｐｈｅｎ）で示されるＥｕ錯体（J.Kid
o et.al,Appl.Phys.,vol.35,pp.L394-396,1996に詳し
い。）は６２０ｎｍの波長に鋭い発光をもち単色性が高
い。

【０１３４】また、緑色発光層として代表的にはＡｌｑ
₃（8-hydroxyquinoline alminium）に数モル％のキナク
リドン又はクマリンを添加した材料を用いることができ
る。化学式は以下のようになる。

【０１３５】

【化６】

【０１３６】また、青色発光層として代表的にはＤＳＡ
（ジスチルアリーレン誘導体）にアミノ置換ＤＳＡを添
加したジスチルアリーレンアミン誘導体を用いることが
できる。特に、性能の高い材料であるジスチリルビフェ
ニル（ＤＰＶＢｉ）を用いることが好ましい。化学式は
以下のようになる。

【０１３７】

【化７】

【０１３８】また、保護電極３５２でもＥＬ層３５０を
水分や酸素から保護することは可能であるが、さらに好
ましくは第３パッシベーション膜３５３を設けると良
い。本実施例では第３パッシベーション膜３５３として
３００ｎｍ厚の窒化珪素膜を設ける。この第３パッシベ
ーション膜も保護電極３５２の後に大気解放しないで連
続的に形成しても構わない。勿論、第３パッシベーショ
ン膜３５３としては、図１の第３パッシベーション膜５
０と同一の材料を用いることができる。

【０１３９】本実施例では正孔注入層、正孔輸送層、発
光層及び電子注入層でなる４層構造をＥＬ層とするが、
組み合わせは既に様々な例が報告されており、そのいず
れの構成を用いても構わない。また、本実施例ではＥＬ
素子の陰極としてＭｇＡｇ電極を用いるが、公知の他の
材料であっても良い。

【０１４０】また、保護電極３５２はＭｇＡｇ電極３５
１の劣化を防ぐために設けられ、アルミニウムを主成分
とする金属膜が代表的である。勿論、他の材料でも良
い。また、ＥＬ層３５０、ＭｇＡｇ電極３５１は非常に
水分に弱いので、保護電極３５２までを大気解放しない
で連続的に形成し、外気からＥＬ層を保護することが望
ましい。

【０１４１】なお、ＥＬ層３５０の膜厚は１０〜４００
ｎｍ（典型的には６０〜１６０ｎｍ）、ＭｇＡｇ電極３
５１の厚さは１８０〜３００ｎｍ（典型的には２００〜
２５０ｎｍ）とすれば良い。

【０１４２】こうして図５（Ｃ）に示すような構造のア
クティブマトリクス型ＥＬ表示装置が完成する。ところ
で、本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置
は、画素部だけでなく駆動回路部にも最適な構造のＴＦ
Ｔ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。

【０１４３】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ＴＦＴ
２０５として用いる。なお、ここでいう駆動回路として
は、シフトレジスタ、バッファ、レベルシフタ、サンプ
リング回路（トランスファゲート）などが含まれる。デ
ジタル駆動を行う場合には、Ｄ／Ａコンバータなどの信
号変換回路も含まれうる。

【０１４４】本実施例の場合、図５（Ｃ）に示すよう
に、ｎチャネル型２０５の活性層は、ソース領域３５
５、ドレイン領域３５６、ＬＤＤ領域３５７及びチャネ
ル形成領域３５８を含み、ＬＤＤ領域３５７はゲート絶
縁膜３１１を挟んでゲート電極３１３と重なっている。

【０１４５】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。

【０１４６】また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ
２０６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。

【０１４７】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。

【０１４８】従って、サンプリング回路を形成するｎチ
ャネル型ＴＦＴは、図９に示すような構造のＴＦＴを配
置することが望ましい。図９に示すように、ＬＤＤ領域
９０１a、９０１bの一部がゲート絶縁膜９０２を挟んで
ゲート電極９０３と重なる。この効果は電流制御用ＴＦ
Ｔ２０２の説明で述べた通りであり、サンプリング回路
の場合はチャネル形成領域９０４を挟む形でＬＤＤ領域
９０１a、９０１bを設ける点が異なる。

【０１４９】また、図１に示したような構造の画素を形
成して画素部を形成している。画素内に形成されるスイ
ッチング用ＴＦＴ及び電流制御用ＴＦＴの構造について
は、図１で既に説明したのでここでの説明は省略する。

【０１５０】なお、実際には図５（Ｃ）まで完成した
ら、さらに外気に曝されないように気密性の高い保護フ
ィルム（ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム
等）やセラミックス製シーリングカンなどのハウジング
材でパッケージング（封入）することが好ましい。その
際、ハウジング材の内部を不活性雰囲気にしたり、内部
に吸湿性材料（例えば酸化バリウム）を配置することで
ＥＬ層の信頼性（寿命）が向上する。

【０１５１】また、パッケージング等の処理により気密
性を高めたら、基板上に形成された素子又は回路から引
き回された端子と外部信号端子とを接続するためのコネ
クター（フレキシブルプリントサーキット：ＦＰＣ）を
取り付けて製品として完成する。このような出荷できる
状態にまでしたＥＬ表示装置を本明細書中ではＥＬモジ
ュールという。

【０１５２】ここで本実施例のアクティブマトリクス型
ＥＬ表示装置の構成を図６の斜視図を用いて説明する。
本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、ガ
ラス基板６０１上に形成された、画素部６０２と、ゲー
ト側駆動回路６０３と、ソース側駆動回路６０４で構成
される。画素部のスイッチング用ＴＦＴ６０５はｎチャ
ネル型ＴＦＴであり、ゲート側駆動回路６０３に接続さ
れたゲート配線６０６、ソース側駆動回路６０４に接続
されたソース配線６０７の交点に配置されている。ま
た、スイッチング用ＴＦＴ６０５のドレインは電流制御
用ＴＦＴ６０８のゲートに電気的に接続されている。

【０１５３】さらに、電流制御用ＴＦＴ６０８のソース
は電流供給線６０９に接続され、電流制御用ＴＦＴ６０
８のドレインにはＥＬ素子６１０が電気的に接続されて
いる。このとき、電流制御用ＴＦＴ６０８がｎチャネル
型ＴＦＴであればそのドレインにはＥＬ素子６１０の陽
極が接続されることが好ましい。また、電流制御用ＴＦ
Ｔ６０８がｐチャネル型ＴＦＴであればそのドレインに
はＥＬ素子６１０の陰極が接続されることが好ましい。

【０１５４】そして、外部入力端子となるＦＰＣ６１１
には駆動回路まで信号を伝達するための入力配線（接続
配線）６１２、６１３、及び電流供給線６０９に接続さ
れた入力配線６１４が設けられている。

【０１５５】また、図６に示したＥＬ表示装置の回路構
成の一例を図７に示す。本実施例のＥＬ表示装置は、ソ
ース側駆動回路７０１、ゲート側駆動回路（Ａ）７０
７、ゲート側駆動回路（Ｂ）７１１、画素部７０６を有
している。なお、本明細書中において、駆動回路とはソ
ース側駆動回路およびゲート側駆動回路を含めた総称で
ある。

【０１５６】ソース側駆動回路７０１は、シフトレジス
タ７０２、レベルシフタ７０３、バッファ７０４、サン
プリング回路（サンプル及びホールド回路）７０５を備
えている。また、ゲート側駆動回路（Ａ）７０７は、シ
フトレジスタ７０８、レベルシフタ７０９、バッファ７
１０を備えている。ゲート側駆動回路（Ｂ）７１１も同
様な構成である。

【０１５７】ここでシフトレジスタ７０２、７０８は駆
動電圧が５〜１６Ｖ（代表的には１０Ｖ）であり、回路
を形成するＣＭＯＳ回路に使われるｎチャネル型ＴＦＴ
は図５（Ｃ）の２０５で示される構造が適している。

【０１５８】また、レベルシフタ７０３、７０９、バッ
ファ７０４、７１０は、駆動電圧は１４〜１６Ｖと高く
なるが、シフトレジスタと同様に、図５（Ｃ）のｎチャ
ネル型ＴＦＴ２０５を含むＣＭＯＳ回路が適している。
なお、ゲート配線をダブルゲート構造、トリプルゲート
構造といったマルチゲート構造とすることは、各回路の
信頼性を向上させる上で有効である。

【０１５９】また、サンプリング回路７０５は駆動電圧
が１４〜１６Ｖであるが、ソース領域とドレイン領域が
反転する上、オフ電流値を低減する必要があるので、図
９のｎチャネル型ＴＦＴ２０８を含むＣＭＯＳ回路が適
している。

【０１６０】また、画素部７０６は駆動電圧が１４〜１
６Ｖであり、図１に示した構造の画素を配置する。

【０１６１】なお、上記構成は、図３〜５に示した作製
工程に従ってＴＦＴを作製することによって容易に実現
することができる。また、本実施例では画素部と駆動回
路の構成のみ示しているが、本実施例の作製工程に従え
ば、その他にも信号分割回路、Ｄ／Ａコンバータ回路、
オペアンプ回路、γ補正回路など駆動回路以外の論理回
路を同一基板上に形成することが可能であり、さらには
メモリ部やマイクロプロセッサ等を形成しうると考えて
いる。

【０１６２】さらに、ハウジング材をも含めた本実施例
のＥＬモジュールについて図１７（Ａ）、（Ｂ）を用い
て説明する。なお、必要に応じて図６、図７で用いた符
号を引用することにする。

【０１６３】基板（ＴＦＴの下の下地膜を含む）１７０
０上には画素部１７０１、ソース側駆動回路１７０２、
ゲート側駆動回路１７０３が形成されている。それぞれ
の駆動回路からの各種配線は、入力配線６１２〜６１４
を経てＦＰＣ６１１に至り外部機器へと接続される。

【０１６４】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１７０
４を設ける。なお、ハウジング材１７０４はＥＬ素子の
外寸よりも内寸が大きい凹部を有する形状又はシート形
状であり、接着剤１７０５によって、基板１７００と共
同して密閉空間を形成するようにして基板１７００に固
着される。このとき、ＥＬ素子は完全に前記密閉空間に
封入された状態となり、外気から完全に遮断される。な
お、ハウジング材１７０４は複数設けても構わない。

【０１６５】また、ハウジング材１７０４の材質はガラ
ス、ポリマー等の絶縁性物質が好ましい。例えば、非晶
質ガラス（硼硅酸塩ガラス、石英等）、結晶化ガラス、
セラミックスガラス、有機系樹脂（アクリル系樹脂、ス
チレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹
脂等）、シリコーン系樹脂が挙げられる。また、セラミ
ックスを用いても良い。また、接着剤１７０５が絶縁性
物質であるならステンレス合金等の金属材料を用いるこ
とも可能である。

【０１６６】また、接着剤１７０５の材質は、エポキシ
系樹脂、アクリレート系樹脂等の接着剤を用いることが
可能である。さらに、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を接
着剤として用いることもできる。但し、可能な限り酸
素、水分を透過しない材質であることが必要である。

【０１６７】さらに、ハウジング材と基板１７００との
間の空隙１７０６は不活性ガス（アルゴン、ヘリウム、
窒素等）を充填しておくことが望ましい。また、ガスに
限らず不活性液体（パーフルオロアルカンに代表される
の液状フッ素化炭素等）を用いることも可能である。不
活性液体に関しては特開平８−７８１５９号で用いられ
ているような材料で良い。また、樹脂を充填しても良
い。

【０１６８】また、空隙１７０６に乾燥剤を設けておく
ことも有効である。乾燥剤としては特開平９−１４８０
６６号公報に記載されているような材料を用いることが
できる。典型的には酸化バリウムを用いれば良い。ま
た、乾燥剤だけでなく酸化防止剤を設けることも有効で
ある。

【０１６９】また、図１７（Ｂ）に示すように、画素部
には個々に孤立したＥＬ素子を有する複数の画素が設け
られ、それらは全て保護電極１７０７を共通電極として
有している。本実施例では、ＥＬ層、陰極（ＭｇＡｇ電
極）及び保護電極を大気解放しないで連続形成すること
が好ましいとしたが、ＥＬ層と陰極とを同じマスク材を
用いて形成し、保護電極だけ別のマスク材で形成すれば
図１７（Ｂ）の構造を実現することができる。

【０１７０】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。

【０１７１】なお、保護電極１７０７は１７０８で示さ
れる領域において、入力配線１７０９に接続される。入
力配線１７０９は保護電極１７０７に所定の電圧を与え
るための配線であり、導電性ペースト材料（代表的には
異方導電性膜）１７１０を介してＦＰＣ６１１に接続さ
れる。

【０１７２】ここで領域１７０８におけるコンタクト構
造を実現するための作製工程を図１８を用いて説明す
る。

【０１７３】まず、本実施例の工程に従って図５（Ａ）
の状態を得る。このとき、基板端部（図１７（Ｂ）にお
いて１７０８で示される領域）において第１層間絶縁膜
３３６及びゲート絶縁膜３１１を除去し、その上に入力
配線１７０９を形成する。勿論、図５（Ａ）のソース配
線及びドレイン配線と同時に形成される。（図１８
（Ａ））

【０１７４】次に、図５（Ｂ）において第２パッシベー
ション膜３４８、第２層間絶縁膜３４７及び第１パッシ
ベーション膜３４４をエッチングする際に、１８０１で
示される領域を除去し、且つ開孔部１８０２を形成す
る。（図１８（Ｂ））

【０１７５】この状態で画素部ではＥＬ素子の形成工程
（画素電極、ＥＬ層及び陰極の形成工程）が行われる。
この際、図１８に示される領域ではマスク材を用いてＥ
Ｌ素子が形成されないようにする。そして、陰極３５１
を形成した後、別のマスク材を用いて保護電極３５２を
形成する。これにより保護電極３５２と入力配線１７０
９とが電気的に接続される。さらに、第３パッシベーシ
ョン膜３５３を設けて図１８（Ｃ）の状態を得る。

【０１７６】以上の工程により図１７（Ｂ）の１７０８
で示される領域のコンタクト構造が実現される。そし
て、入力配線１７０９はハウジング材１７０４と基板１
７００との間の隙間（但し接着剤１７０５で充填されて
いる。即ち、接着剤１７０５は入力配線の段差を十分に
平坦化しうる厚さが必要である。）を通ってＦＰＣ６１
１に接続される。なお、ここでは入力配線１７０９につ
いて説明したが、他の入力配線６１２〜６１４も同様に
してハウジング材１７０４の下を通ってＦＰＣ６１１に
接続される。

【０１７７】〔実施例２〕本実施例では、画素の構成を
図２（Ｂ）に示した構成と異なるものとした例を図１０
に示す。

【０１７８】本実施例では、図２（Ｂ）に示した二つの
画素を、電流供給線について対称となるように配置す
る。即ち、図１０に示すように、電流供給線２１３を隣
接する二つの画素間で共通化することで、必要とする配
線の本数を低減することができる。なお、画素内に配置
されるＴＦＴ構造等はそのままで良い。

【０１７９】このような構成とすれば、より高精細な画
素部を作製することが可能となり、画像の品質が向上す
る。

【０１８０】なお、本実施例の構成は実施例１の作製工
程に従って容易に実現可能であり、ＴＦＴ構造等に関し
ては実施例１や図１の説明を参照すれば良い。

【０１８１】〔実施例３〕本実施例では、図１と異なる
構造の画素部を形成する場合について図１１を用いて説
明する。なお、第２層間絶縁膜４４を形成する工程まで
は実施例１に従えば良い。また、第２層間絶縁膜４４で
覆われたスイッチング用ＴＦＴ２０１、電流制御用ＴＦ
Ｔ２０２は図１と同じ構造であるので、ここでの説明は
省略する。

【０１８２】本実施例の場合、第２パッシベーション膜
４５、第２層間絶縁膜４４及び第１パッシベーション膜
４１に対してコンタクトホールを形成したら、画素電極
５１、陰極５２及びＥＬ層５３を形成する。本実施例で
は陰極５２とＥＬ層５３を大気解放しない真空蒸着法で
連続的に形成するが、その際にマスク材を用いて選択的
に赤色発光のＥＬ層、緑色発光のＥＬ層、青色発光のＥ
Ｌ層を別々の画素に形成する。なお、図１１には一つの
画素しか図示していないが、同一構造の画素が赤、緑又
は青のそれぞれの色に対応して形成され、これによりカ
ラー表示を行うことができる。これら各色のＥＬ層は公
知の材料を採用すれば良い。

【０１８３】本実施例では画素電極５１として、１５０
ｎｍ厚のアルミニウム合金膜（１wt%のチタンを含有し
たアルミニウム膜）を設ける。なお、画素電極の材料と
しては金属材料であれば如何なる材料でも良いが、反射
率の高い材料であることが好ましい。また、陰極５２と
して２３０ｎｍ厚のＭｇＡｇ電極を用い、ＥＬ層５３の
膜厚は１２０ｎｍとする。

【０１８４】次に、透明導電膜（本実施例ではＩＴＯ
膜）からなる陽極５４を１１０ｎｍの厚さに形成する。
こうしてＥＬ素子２０９が形成され、実施例１に示した
材料でもって第３パッシベーション膜５５を形成すれば
図１１に示すような構造の画素が完成する。

【０１８５】本実施例の構造とした場合、各画素で生成
された赤色、緑色又は青色の光はＴＦＴが形成された基
板とは反対側に放射される。そのため、画素内のほぼ全
域、即ちＴＦＴが形成された領域をも有効な発光領域と
して用いることができる。その結果、画素の有効発光面
積が大幅に向上し、画像の明るさやコントラスト比（明
暗の比）が向上する。

【０１８６】なお、本実施例の構成は、実施例１、２の
いずれの構成とも自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０１８７】〔実施例４〕本実施例では、実施例１の図
２とは異なる構造の画素を形成する場合について図１２
（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。

【０１８８】図１２（Ａ）において、１２０１はスイッ
チング用ＴＦＴであり、活性層５６、ゲート電極５７
a、ゲート配線５７b、ソース配線５８及びドレイン配線
５９を構成として含む。また、１２０２は電流制御用Ｔ
ＦＴであり、活性層６０、ゲート電極６１、ソース配線
（電流供給線）６２及びドレイン配線６３を構成として
含む。また、電流制御用ＴＦＴ１２０２のソース配線６
２は電流供給線６４に接続され、ドレイン配線６３はＥ
Ｌ素子６５に接続される。この画素の回路構成を表した
のが図１２（Ｂ）である。

【０１８９】図１２（Ａ）と図２（Ａ）との相違点は、
スイッチング用ＴＦＴの構造である。本実施例では線幅
が０．１〜５μmと細いゲート電極５７aを形成し、その
部分を横切るようにして活性層５６を形成する。そして
各画素のゲート電極５７aを電気的に接続するようにゲ
ート配線５７bが形成される。これにより面積をさほど
専有することなくトリプルゲート構造を実現している。

【０１９０】他の部分は図２（Ａ）と同様であるが、本
実施例のような構造とするとスイッチング用ＴＦＴの専
有する面積が小さくなるため有効発光面積が広くなる、
即ち画像の明るさが向上する。また、オフ電流値を低減
するための冗長性を高めたゲート構造を実現しうるた
め、さらなる画質の向上を図ることができる。

【０１９１】なお、本実施例の構成は実施例２のように
電流供給線６４を隣接する画素間で共通化しても良い
し、実施例３のような構造としても良い。また、作製工
程に関しては実施例１に従えば良い。

【０１９２】〔実施例５〕実施例１〜４ではトップゲー
ト型ＴＦＴの場合について説明したが、本発明はボトム
ゲート型ＴＦＴを用いて実施しても構わない。本実施例
では逆スタガ型ＴＦＴで本発明を実施した場合について
図１３に示す。なお、ＴＦＴ構造以外は図１の構造と同
様であるので必要に応じて図１と同じ符号を用いる。

【０１９３】図１３において、基板１１、下地膜１２に
は実施例１と同様の材料を用いることができる。そし
て、下地膜１２上にはスイッチング用ＴＦＴ１３０１及
び電流制御用ＴＦＴ１３０２が形成される。

【０１９４】スイッチング用ＴＦＴ１３０１の構成は、
ゲート電極７０a、７０b、ゲート配線７１、ゲート絶縁
膜７２、ソース領域７３、ドレイン領域７４、ＬＤＤ領
域７５a〜７５d、高濃度不純物領域７６、チャネル形成
領域７７a、７７b、チャネル保護膜７８a、７８b、第１
層間絶縁膜７９、ソース配線８０及びドレイン配線８１
を含む。

【０１９５】また、電流制御用ＴＦＴ１３０２の構成
は、ゲート電極８２、ゲート絶縁膜７２、ソース領域８
３、ドレイン領域８４、ＬＤＤ領域８５、チャネル形成
領域８６、チャネル保護膜８７、第１層間絶縁膜７９、
ソース配線８８及びドレイン配線８９を含む。この時、
ゲート電極８２はスイッチング用ＴＦＴ１３０１のドレ
イン配線８４と電気的に接続される。

【０１９６】なお、上記スイッチング用ＴＦＴ１３０１
及び電流制御用ＴＦＴ１３０２は公知の逆スタガ型ＴＦ
Ｔの作製方法によって形成すれば良い。また、上記ＴＦ
Ｔを形成する各部位（配線、絶縁膜、活性層等）の材料
は実施例１のトップゲート型ＴＦＴにおいて対応する各
部位と同様の材料を用いることができる。但し、トップ
ゲート型ＴＦＴの構成にはないチャネル保護膜７８a、
７８b、８７に関しては、珪素を含む絶縁膜で形成すれ
ば良い。また、ソース領域、ドレイン領域又はＬＤＤ領
域等の不純物領域の形成については、フォトリソグラフ
ィ技術を用いて個別に不純物濃度を変えて形成すれば良
い。

【０１９７】ＴＦＴが完成したら、第１パッシベーショ
ン膜４１、カラーフィルター４２、蛍光体４３、第２層
間絶縁膜（平坦化膜）４４、第２パッシベーション膜４
５、画素電極（陽極）４６、ＥＬ層４７、ＭｇＡｇ電極
（陰極）４８、アルミニウム電極（保護電極）４９、第
３パッシベーション膜５０を順次形成してＥＬ素子１３
０３を有する画素が完成する。これらの作製工程及び材
料に関しては実施例１を参考にすれば良い。

【０１９８】なお、本実施例の構成は、実施例２〜４の
いずれの構成とも自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０１９９】〔実施例６〕実施例１の図５（Ｃ）又は図
１の構造において、活性層と基板との間に設けられる下
地膜として、第２パッシベーション膜４５と同様に放熱
効果の高い材料を用いることは有効である。特に電流制
御用ＴＦＴは多くの電流を流すことになるため発熱しや
すく、自己発熱による劣化が問題となりうる。そのよう
な場合に、本実施例のように下地膜が放熱効果を有する
ことでＴＦＴの熱劣化を防ぐことができる。

【０２００】もちろん、基板から拡散する可動イオン等
から防ぐ効果も重要であるので、第１パッシベーション
膜４１と同様にＳｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｍを含む化合物と
珪素を含む絶縁膜との積層構造を用いることも好まし
い。

【０２０１】なお、本実施例の構成は、実施例１〜５の
いずれの構成とも自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０２０２】〔実施例７〕実施例３に示した画素構造と
した場合、ＥＬ層から発する光は基板とは反対側に放射
されるため、基板と画素電極との間に存在する絶縁膜等
の透過率を気にする必要がない。即ち、多少透過率の低
い材料であっても用いることができる。

【０２０３】従って、下地膜１２、第１パッシベーショ
ン膜４１又は第２パッシベーション膜４５としてダイヤ
モンド薄膜、ダイヤモンドライクカーボン膜又はアモル
ファスカーボン膜と呼ばれる炭素膜を用いる上で有利で
ある。即ち、透過率の低下を気にする必要がないため、
膜厚を１００〜５００ｎｍというように厚く設定するこ
とができ、放熱効果をより高めることが可能である。

【０２０４】なお、第３パッシベーション膜５０に上記
炭素膜を用いる場合に関しては、やはり透過率の低下は
避けるべきであるので、膜厚は５〜１００ｎｍ程度にし
ておくことが好ましい。

【０２０５】なお、本実施例においても下地膜１２、第
１パッシベーション膜４１、第２パッシベーション膜４
５又は第３パッシベーション膜５０のいずれに炭素膜を
用いる場合においても、他の絶縁膜と積層して用いるこ
とは有効である。

【０２０６】なお、本実施例は実施例３に示した画素構
造とする場合において有効であり、その他の構成に関し
ては、実施例１〜６のいずれの構成とも自由に組み合わ
せることが可能である。

【０２０７】〔実施例８〕本発明ではＥＬ表示装置の画
素においてスイッチング用ＴＦＴをマルチゲート構造と
することによりスイッチング用ＴＦＴのオフ電流値を低
減し、保持容量の必要性を排除している。これは保持容
量の専有する面積を発光領域として有効に活用するため
の工夫である。

【０２０８】しかしながら、保持容量を完全になくせな
いまでも専有面積を小さくするだけで有効発光面積を広
げるという効果は得られる。即ち、スイッチング用ＴＦ
Ｔをマルチゲート構造にすることによりオフ電流値を低
減し、保持容量の専有面積を縮小化するだけでも十分で
ある。

【０２０９】従って、図１４に示すような画素構造とす
ることも可能である。なお、図１４では必要に応じて図
１と同じ符号を引用している。

【０２１０】図１４と図１との相違点は、スイッチング
用ＴＦＴに接続された保持容量１４０１が存在する点で
ある。保持容量１４０１はスイッチング用ＴＦＴ２０１
のドレイン領域１４から延長された半導体領域（下部電
極）１４０２とゲート絶縁膜１８と容量電極（上部電
極）１４０３とで形成される。この容量電極１４０３は
ＴＦＴのゲート電極１９a、１９b、３５と同時に形成さ
れる。

【０２１１】この上面図を図１５（Ａ）に示す。図１５
（Ａ）の上面図をＡ−Ａ’で切った断面図が図１４に相
当する。図１５（Ａ）示すように、容量電極１４０３は
電気的に接続された接続配線１４０４を介して電流制御
用ＴＦＴのソース領域３１と電気的に接続される。な
お、接続配線１４０４はソース配線２１、３６及びドレ
イン配線２２、３７と同時に形成される。また、図１５
（Ｂ）は図１５（Ａ）に示す上面図の回路構成を表して
いる。

【０２１２】なお、本実施例の構成は、実施例１〜７の
いずれの構成とも自由に組み合わせることができる。即
ち、画素内に保持容量が設けられるだけであって、ＴＦ
Ｔ構造やＥＬ層の材料等に限定を加えるものではない。

【０２１３】〔実施例９〕実施例１では、結晶質珪素膜
３０２の形成手段としてレーザー結晶化を用いている
が、本実施例では異なる結晶化手段を用いる場合につい
て説明する。

【０２１４】本実施例では、非晶質珪素膜を形成した
後、特開平７−１３０６５２号公報に記載された技術を
用いて結晶化を行う。同公報に記載された技術は、結晶
化を促進（助長）する触媒として、ニッケル等の元素を
用い、結晶性の高い結晶質珪素膜を得る技術である。

【０２１５】また、結晶化工程が終了した後で、結晶化
に用いた触媒を除去する工程を行っても良い。その場
合、特開平１０−２７０３６３号若しくは特開平８−３
３０６０２号に記載された技術により触媒をゲッタリン
グすれば良い。

【０２１６】また、本出願人による特願平１１−０７６
９６７の出願明細書に記載された技術を用いてＴＦＴを
形成しても良い。

【０２１７】以上のように、実施例１に示した作製工程
は一実施例であって、図１又は実施例１の図５（Ｃ）の
構造が実現できるのであれば、他の作製工程を用いても
問題はない。

【０２１８】なお、本実施例の構成は、実施例１〜８の
いずれの構成とも自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０２１９】〔実施例１０〕本発明のＥＬ表示装置を駆
動するにあたって、画像信号としてアナログ信号を用い
たアナログ駆動を行うこともできるし、デジタル信号を
用いたデジタル駆動を行うこともできる。

【０２２０】アナログ駆動を行う場合、スイッチング用
ＴＦＴのソース配線にはアナログ信号が送られ、その階
調情報を含んだアナログ信号が電流制御用ＴＦＴのゲー
ト電圧となる。そして、電流制御用ＴＦＴでＥＬ素子に
流れる電流を制御し、ＥＬ素子の発光強度を制御して階
調表示を行う。この場合、電流制御用ＴＦＴは飽和領域
で動作させることが望ましい。即ち、｜Ｖds｜＞｜Ｖgs
−Ｖth｜の条件内で動作させることが望ましい。なお、
ここでＶdsはソース領域とドレイン領域との間の電圧、
Ｖgsはソース領域とゲート電極との間の電圧、ＶthはＴ
ＦＴのしきい値電圧である。

【０２２１】一方、デジタル駆動を行う場合、アナログ
的な階調表示とは異なり、時分割駆動（時間階調駆動）
もしくは面積階調駆動と呼ばれる階調表示を行う。即
ち、発光時間の長さや発光面積比率を調節することで、
視覚的に色階調が変化しているように見せる。この場
合、電流制御用ＴＦＴは線形領域で動作させることが望
ましい。即ち、｜Ｖds｜＜｜Ｖgs−Ｖth｜の条件内で動
作させることが望ましい。

【０２２２】ＥＬ素子は液晶素子に比べて非常に応答速
度が速いため、高速で駆動することが可能である。その
ため、１フレームを複数のサブフレームに分割して階調
表示を行う時分割駆動に適した素子であると言える。ま
た、１フレーム期間が短いため電流制御用ＴＦＴのゲー
ト電圧を保持しておく時間も短くて済み、保持容量を小
さくする、もしくは省略する上で有利と言える。

【０２２３】このように、本発明は素子構造に関する技
術であるので、駆動方法は如何なるものであっても構わ
ない。

【０２２４】〔実施例１１〕本実施例では、本発明のＥ
Ｌ表示装置の画素構造の例を図２１（Ａ）、（Ｂ）に示
す。なお、本実施例において、４７０１はスイッチング
用ＴＦＴ４７０２のソース配線、４７０３はスイッチン
グ用ＴＦＴ４７０２のゲート配線、４７０４は電流制御
用ＴＦＴ、４７０５は電流供給線、４７０６は電源制御
用ＴＦＴ、４７０７は電源制御用ゲート配線、４７０８
はＥＬ素子とする。電源制御用ＴＦＴ４７０６の動作に
ついては特願平１１−３４１２７２号を参照すると良
い。

【０２２５】また、本実施例では電源制御用ＴＦＴ４７
０６を電流制御用ＴＦＴ４７０４とＥＬ素子４７０８と
の間に設けているが、電源制御用ＴＦＴ４７０６とＥＬ
素子４７０８との間に電流制御用ＴＦＴ４７０４が設け
られた構造としても良い。また、電源制御用ＴＦＴ４７
０６は電流制御用ＴＦＴ４７０４と同一構造とするか、
同一の活性層で直列させて形成するのが好ましい。

【０２２６】また、図２１（Ａ）は、二つの画素間で電
流供給線４７０５を共通とした場合の例である。即ち、
二つの画素が電流供給線４７０５を中心に線対称となる
ように形成されている点に特徴がある。この場合、電流
供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさら
に高精細化することができる。

【０２２７】また、図２１（Ｂ）は、ゲート配線４７０
３と平行に電流供給線４７１０を設け、ソース配線４７
０１と平行に電源制御用ゲート配線４７１１を設けた場
合の例である。なお、図２１（Ｂ）では電流供給線４７
１０とゲート配線４７０３とが重ならないように設けた
構造となっているが、両者が異なる層に形成される配線
であれば、絶縁膜を挟んで重なるように設けることもで
きる。この場合、電流供給線４７１０とゲート配線４７
０３とで専有面積を共有させることができるため、画素
部をさらに高精細化することができる。

【０２２８】〔実施例１２〕本実施例では、本発明のＥ
Ｌ表示装置の画素構造の例を図２２（Ａ）、（Ｂ）に示
す。なお、本実施例において、４８０１はスイッチング
用ＴＦＴ４８０２のソース配線、４８０３はスイッチン
グ用ＴＦＴ４８０２のゲート配線、４８０４は電流制御
用ＴＦＴ、４８０５は電流供給線、４８０６は消去用Ｔ
ＦＴ、４８０７は消去用ゲート配線、４８０８はＥＬ素
子とする。消去用ＴＦＴ４８０６の動作については特願
平１１−３３８７８６号を参照すると良い。

【０２２９】消去用ＴＦＴ４８０６のドレインは電流制
御用ＴＦＴ４８０４のゲートに接続され、電流制御用Ｔ
ＦＴ４８０４のゲート電圧を強制的に変化させることが
できるようになっている。なお、消去用ＴＦＴ４８０６
はｎチャネル型ＴＦＴとしてもｐチャネル型ＴＦＴとし
ても良いが、オフ電流を小さくできるようにスイッチン
グ用ＴＦＴ４８０２と同一構造とすることが好ましい。

【０２３０】また、図２２（Ａ）は、二つの画素間で電
流供給線４８０５を共通とした場合の例である。即ち、
二つの画素が電流供給線４８０５を中心に線対称となる
ように形成されている点に特徴がある。この場合、電流
供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさら
に高精細化することができる。

【０２３１】また、図２２（Ｂ）は、ゲート配線４８０
３と平行に電流供給線４８１０を設け、ソース配線４８
０１と平行に消去用ゲート配線４８１１を設けた場合の
例である。なお、図２２（Ｂ）では電流供給線４８１０
とゲート配線４８０３とが重ならないように設けた構造
となっているが、両者が異なる層に形成される配線であ
れば、絶縁膜を挟んで重なるように設けることもでき
る。この場合、電流供給線４８１０とゲート配線４８０
３とで専有面積を共有させることができるため、画素部
をさらに高精細化することができる。

【０２３２】〔実施例１３〕本発明のＥＬ表示装置は画
素内にいくつのＴＦＴを設けた構造としても良い。実施
例１１、１２ではＴＦＴを三つ設けた例を示している
が、四つ乃至六つのＴＦＴを設けても構わない。本発明
はＥＬ表示装置の画素構造に限定されずに実施すること
が可能である。

【０２３３】〔実施例１４〕本実施例では、図１の電流
制御用ＴＦＴ２０２としてｐチャネル型ＴＦＴを用いた
場合の例について説明する。なお、その他の部分は図１
と同様であるので詳細な説明は省略する。

【０２３４】本実施例の画素の断面構造を図２３に示
す。本実施例で用いるｐチャネル型ＴＦＴの作製方法は
実施例１を参考にすれば良い。ｐチャネル型ＴＦＴの活
性層はソース領域９１、ドレイン領域９２およびチャネ
ル形成領域９３を含み、ソース領域９１はソース配線３
６に、ドレイン領域９２はドレイン配線３７に接続され
ている。

【０２３５】このように、電流制御用ＴＦＴにＥＬ素子
の陽極が接続される場合は、電流制御用ＴＦＴとしてｐ
チャネル型ＴＦＴを用いることが好ましい。

【０２３６】なお、本実施例の構成は、実施例１〜１３
のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施することが
可能である。

【０２３７】〔実施例１５〕本発明において、三重項励
起子からの燐光を発光に利用できるＥＬ材料を用いるこ
とで、外部発光量子効率を飛躍的に向上させることがで
きる。これにより、ＥＬ素子の低消費電力化、長寿命
化、および軽量化が可能になる。ここで、三重項励起子
を利用し、外部発光量子効率を向上させた報告を示す。 (T.Tsutsui, C.Adachi, S.Saito, Photochemical Proce
sses in Organized Molecular Systems, ed.K.Honda,
(Elsevier Sci.Pub., Tokyo,1991) p.437.) 上記論文に報告されたＥＬ材料（クマリン色素）の分子
式を以下に示す。

【０２３８】

【化８】

【０２３９】(M.A.Baldo, D.F.O'Brien, Y.You, A.Shou
stikov, S.Sibley, M.E.Thompson, S.R.Forrest, Natur
e 395 (1998) p.151.) 上記論文に報告されたＥＬ材料（Ｐｔ錯体）の分子式を
以下に示す。

【０２４０】

【化９】

【０２４１】(M.A.Baldo, S.Lamansky, P.E.Burrrows,
M.E.Thompson, S.R.Forrest, Appl.Phys.Lett.,75 (199
9) p.4.) (T.Tsutsui, M.-J.Yang, M.Yahiro, K.Nakamura, T.Wat
anabe, T.tsuji, Y.Fukuda, T.Wakimoto, S.Mayaguchi,
Jpn.Appl.Phys., 38 (12B) (1999) L1502.) 上記論文に報告されたＥＬ材料（Ｉｒ錯体）の分子式を
以下に示す。

【０２４２】

【化１０】

【０２４３】以上のように三重項励起子からの燐光発光
を利用できれば原理的には一重項励起子からの蛍光発光
を用いる場合より３〜４倍の高い外部発光量子効率の実
現が可能となる。なお、本実施例の構成は、実施例１〜
実施例１４のいずれの構成とも自由に組み合わせて実施
することが可能である。

【０２４４】〔実施例１６〕実施例１ではＥＬ層として
有機ＥＬ材料を用いることが好ましいとしたが、本発明
は無機ＥＬ材料を用いても実施できる。但し、現在の無
機ＥＬ材料は非常に駆動電圧が高いため、アナログ駆動
を行う場合には、そのような駆動電圧に耐えうる耐圧特
性を有するＴＦＴを用いなければならない。

【０２４５】または、将来的にさらに駆動電圧の低い無
機ＥＬ材料が開発されれば、本発明に適用することは可
能である。

【０２４６】また、本実施例の構成は、実施例１〜１４
のいずれの構成とも自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０２４７】〔実施例１７〕本発明を実施して形成され
たアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置（ＥＬモジュー
ル）は、自発光型であるため液晶表示装置に比べて明る
い場所での視認性に優れている。そのため直視型のＥＬ
ディスプレイ（ＥＬモジュールを組み込んだ表示ディス
プレイを指す）として用途は広い。

【０２４８】なお、ＥＬディスプレイが液晶ディスプレ
イよりも有利な点の一つとして視野角の広さが挙げられ
る。従って、ＴＶ放送等を大画面で鑑賞するには対角３
０インチ以上（典型的には４０インチ以上）の表示ディ
スプレイ（表示モニタ）として本発明のＥＬディスプレ
イを用いるとよい。

【０２４９】また、ＥＬディスプレイ（パソコンモニ
タ、ＴＶ放送受信用モニタ、広告表示モニタ等）として
用いるだけでなく、様々な電子装置の表示ディスプレイ
として用いることができる。

【０２５０】その様な電子装置としては、ビデオカメ
ラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッド
マウントディスプレイ）、カーナビゲーション、パーソ
ナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュー
タ、携帯電話または電子書籍等）、記録媒体を備えた画
像再生装置（具体的にはコンパクトディスク（ＣＤ）、
レーザーディスク（登録商標）（ＬＤ）又はデジタルビ
デオディスク（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画
像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げ
られる。それら電子装置の例を図１６に示す。

【０２５１】図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体２００１、筐体２００２、表示部２００３、
キーボード２００４を含む。本発明は表示部２００３に
用いることができる。

【０２５２】図１６（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１０３、操作
スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０
６を含む。本発明を表示部２１０２に用いることができ
る。

【０２５３】図１６（Ｃ）はゴーグル型ディスプレイで
あり、本体２２０１、表示部２２０２、アーム部２２０
３を含む。本発明は表示部２２０２に用いることができ
る。

【０２５４】図１６（Ｄ）は携帯型（モバイル）コンピ
ュータであり、本体２３０１、カメラ部２３０２、受像
部２３０３、操作スイッチ２３０４、表示部２３０５を
含む。本発明は表示部２４０５に用いることができる。

【０２５５】図１６（Ｅ）は記録媒体を備えた画像再生
装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０
１、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２４０２、
操作スイッチ２４０３、表示部（ａ）２４０４、表示部
（ｂ）２４０５を含む。表示部（ａ）は主として画像情
報を表示し、表示部（ｂ）は主として文字情報を表示す
るが、本発明はこれら表示部（ａ）、（ｂ）に用いるこ
とができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置とし
ては、ＣＤ再生装置、ゲーム機器などに本発明を用いる
ことができる。

【０２５６】図１６（Ｆ）はＥＬディスプレイであり、
筐体２５０１、支持台２５０２、表示装置２５０３を含
む。本発明は表示部２５０３に用いることができる。本
発明のＥＬディスプレイは特に大画面化した場合におい
て有利であり、対角１０インチ以上（特に対角３０イン
チ以上）のディスプレイには有利である。

【０２５７】また、将来的にＥＬ材料の発光輝度が高く
なれば、フロント型若しくはリア型のプロジェクターに
用いることも可能となる。

【０２５８】また、上記電子装置はインターネットやＣ
ＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて
配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情
報を表示する機会が増してきている。ＥＬ材料の応答速
度は非常に高いため、そのような動画表示を行うに適し
ている。

【０２５９】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。

【０２６０】ここで図２０（Ａ）は携帯電話であり、本
体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力部２６０
３、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２６０
４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。

【０２６１】また、図２０（Ｂ）は車載用オーディオ
（カーオーディオ）であり、本体２７０１、表示部２７
０２、操作スイッチ２７０３、２７０４を含む。本発明
のＥＬ表示装置は表示部２７０２に用いることができ
る。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、据
え置き型オーディオに用いても良い。なお、表示部２７
０４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。

【０２６２】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子装置に適用することが可能であ
る。また、本実施例の電子装置は実施例１〜１６のどの
ような組み合わせからなる構成を用いても実現すること
ができる。

【０２６３】

【発明の効果】本発明を用いることで、ＥＬ素子が水分
や熱によって劣化することを抑制することができる。ま
た、ＥＬ層からアルカリ金属が拡散してＴＦＴ特性に悪
影響を与えることを防ぐことができる。その結果、ＥＬ
表示装置の動作性能や信頼性を大幅に向上させることが
できる。

【０２６４】また、そのようなＥＬ表示装置を表示ディ
スプレイとして有することで、画像品質が良く、耐久性
のある（信頼性の高い）応用製品（電子装置）を生産す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す
図。

【図２】ＥＬ表示装置の画素部の上面構造及び構成
を示す図。

【図３】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作
製工程を示す図。

【図４】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作
製工程を示す図。

【図５】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の作
製工程を示す図。

【図６】ＥＬモジュールの外観を示す図。

【図７】ＥＬ表示装置の回路ブロック構成を示す
図。

【図８】ＥＬ表示装置の画素部を拡大した図。

【図９】ＥＬ表示装置のサンプリング回路の素子構
造を示す図。

【図１０】ＥＬ表示装置の画素部の構成を示す図。

【図１１】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す
図。

【図１２】ＥＬ表示装置の画素部の上面構造及び構成
を示す図。

【図１３】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す
図。

【図１４】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す
図。

【図１５】ＥＬ表示装置の画素部の上面構造及び構成
を示す図。

【図１６】電子装置の具体例を示す図。

【図１７】ＥＬモジュールの外観を示す図。

【図１８】コンタクト構造の作製工程を示す図。

【図１９】ＥＬ層の積層構造を示す図。

【図２０】電子装置の具体例を示す図。

【図２１】ＥＬ表示装置の画素部の回路構成を示す
図。

【図２２】ＥＬ表示装置の画素部の回路構成を示す
図。

【図２３】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す
図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 33/26 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１９Ａ６２６Ｃ (72)発明者小沼利光神奈川県厚木市長谷398番地株式会社半導体エネルギー研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＥＬ素子が、Ｂ（ホウ素）、Ｃ（炭素）、
Ｎ（窒素）から選ばれた少なくとも一つの元素と、Ａｌ
（アルミニウム）、Ｓｉ（珪素）、Ｐ（リン）から選ば
れた少なくとも一つの元素とを含む絶縁膜に接している
ことを特徴とする電気光学装置。
【請求項２】ＥＬ素子が、アルミニウムの窒化物、珪素
の炭化物、珪素の窒化物、ホウ素の窒化物、ホウ素のリ
ン化物、又はアルミニウムの酸化物のいずれかでなる絶
縁膜に接していることを特徴とする電気光学装置。
【請求項３】ＥＬ素子が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｍを含
む絶縁膜（但し、Ｍは希土類元素の少なくとも一種、好
ましくはＣｅ（セリウム），Ｙｂ（イッテルビウム），
Ｓｍ（サマリウム），Ｅｒ（エルビウム），Ｙ（イット
リウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｇｄ（ガドリニウム）、
Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｎｄ（ネオジウム）から選ば
れた少なくとも一つの元素）に接していることを特徴と
する電気光学装置。
【請求項４】ＥＬ素子が炭素膜に接していることを特徴
とする電気光学装置。
【請求項５】請求項４において、前記炭素膜はダイヤモ
ンド膜もしくはダイヤモンドライクカーボン膜であるこ
とを特徴とする電気光学装置。
【請求項６】ＥＬ素子が、Ｂ（ホウ素）、Ｃ（炭素）、
Ｎ（窒素）から選ばれた少なくとも一つの元素と、Ａｌ
（アルミニウム）、Ｓｉ（珪素）、Ｐ（リン）から選ば
れた少なくとも一つの元素とを含む絶縁膜に囲まれてい
ることを特徴とする電気光学装置。
【請求項７】ＥＬ素子が、アルミニウムの窒化物、珪素
の炭化物、珪素の窒化物、ホウ素の窒化物、ホウ素のリ
ン化物、又はアルミニウムの酸化物のいずれかでなる絶
縁膜に囲まれていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項８】ＥＬ素子が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｍを含
む絶縁膜（但し、Ｍは希土類元素の少なくとも一種、好
ましくはＣｅ（セリウム），Ｙｂ（イッテルビウム），
Ｓｍ（サマリウム），Ｅｒ（エルビウム），Ｙ（イット
リウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｇｄ（ガドリニウム）、
Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｎｄ（ネオジウム）から選ば
れた少なくとも一つの元素）に囲まれていることを特徴
とする電気光学装置。
【請求項９】ＥＬ素子が炭素膜に囲まれていることを特
徴とする電気光学装置。
【請求項１０】請求項９において、前記炭素膜はダイヤ
モンド膜もしくはダイヤモンドライクカーボン膜である
ことを特徴とする電気光学装置。
【請求項１１】請求項１乃至請求項１０のいずれか一に
おいて、前記ＥＬ素子は第１のＴＦＴに電気的に接続さ
れたゲートを有する第２のＴＦＴに電気的に接続されて
いることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１２】請求項１１において、前記第１のＴＦＴ
はスイッチング用素子であり、前記第２のＴＦＴは電流
制御用素子であることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１３】請求項１１において、前記第１のＴＦＴ
及び前記第２のＴＦＴは基板上に設けられた絶縁膜の上
に設けられ、該絶縁膜は、Ｂ（ホウ素）、Ｃ（炭素）、
Ｎ（窒素）から選ばれた少なくとも一つの元素と、Ａｌ
（アルミニウム）、Ｓｉ（珪素）、Ｐ（リン）から選ば
れた少なくとも一つの元素とを含む絶縁膜、又はＳｉ、
Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｍを含む絶縁膜（但し、Ｍは希土類元素
の少なくとも一種、好ましくはＣｅ（セリウム），Ｙｂ
（イッテルビウム），Ｓｍ（サマリウム），Ｅｒ（エル
ビウム），Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｇ
ｄ（ガドリニウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｎｄ
（ネオジウム）から選ばれた少なくとも一つの元素）の
いずれかであることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１４】請求項１乃至請求項１０のいずれか一に
おいて、前記絶縁膜は、酸化珪素膜、窒化珪素膜又は窒
化酸化珪素膜と積層して設けられることを特徴とする電
気光学装置。
【請求項１５】請求項１乃至請求項１１のいずれか一に
おいて、前記ＥＬ素子は樹脂膜の上方に形成され、該樹
脂膜と前記ＥＬ素子との間には、前記絶縁膜が設けられ
ていることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１６】請求項１乃至請求項１５に記載された電
気光学装置を有することを特徴とする電子装置。
【請求項１７】基板上に複数のＴＦＴを形成する工程
と、前記複数のＴＦＴを覆う絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の上にパッシベーション膜を形成する工程
と、前記パッシベーション膜の上にＥＬ素子を形成する工程
と、を有することを特徴とする電気光学装置の作製方法。
【請求項１８】請求項１７において、前記絶縁膜は樹脂
膜であることを特徴とする電気光学装置の作製方法。
【請求項１９】請求項１７又は請求項１８において、前
記パッシベーション膜は、Ｂ（ホウ素）、Ｃ（炭素）、
Ｎ（窒素）から選ばれた少なくとも一つの元素と、Ａｌ
（アルミニウム）、Ｓｉ（珪素）、Ｐ（リン）から選ば
れた少なくとも一つの元素とを含む絶縁膜、又はＳｉ、
Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｍを含む絶縁膜（但し、Ｍは希土類元素
の少なくとも一種、好ましくはＣｅ（セリウム），Ｙｂ
（イッテルビウム），Ｓｍ（サマリウム），Ｅｒ（エル
ビウム），Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｇ
ｄ（ガドリニウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｎｄ
（ネオジウム）から選ばれた少なくとも一つの元素）の
いずれかであることを特徴とする電気光学装置の作製方
法。
【請求項２０】基板上に複数のＴＦＴを形成する工程
と、前記複数のＴＦＴを覆う絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜の上に第１のパッシベーション膜を形成する
工程と、前記第１のパッシベーション膜の上にＥＬ素子を形成す
る工程と、前記ＥＬ素子を覆う第２のパッシベーション膜を形成す
る工程と、を有し、前記第１のパッシベーション膜及び第２のパッシベーシ
ョン膜によって前記ＥＬ素子を囲むことを特徴とする電
気光学装置の作製方法。
【請求項２１】請求項２０において、前記絶縁膜は樹脂
膜であることを特徴とする電気光学装置の作製方法。
【請求項２２】請求項２０又は請求項２１において、前
記第１のパッシベーション膜及び前記第２のパッシベー
ション膜は、Ｂ（ホウ素）、Ｃ（炭素）、Ｎ（窒素）か
ら選ばれた少なくとも一つの元素と、Ａｌ（アルミニウ
ム）、Ｓｉ（珪素）、Ｐ（リン）から選ばれた少なくと
も一つの元素とを含む絶縁膜であることを特徴とする電
気光学装置の作製方法。
【請求項２３】請求項２０又は請求項２１において、前
記第１のパッシベーション膜及び前記第２のパッシベー
ション膜は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎ、Ｏ、Ｍを含む絶縁膜（但
し、Ｍは希土類元素の少なくとも一種、好ましくはＣｅ
（セリウム），Ｙｂ（イッテルビウム），Ｓｍ（サマリ
ウム），Ｅｒ（エルビウム），Ｙ（イットリウム）、Ｌ
ａ（ランタン）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｄｙ（ジスプ
ロシウム）、Ｎｄ（ネオジウム）から選ばれた少なくと
も一つの元素）であることを特徴とする電気光学装置の
作製方法。
【請求項２４】請求項１７又は請求項２０において、前
記基板と前記複数のＴＦＴとの間に、Ｂ（ホウ素）、Ｃ
（炭素）、Ｎ（窒素）から選ばれた少なくとも一つの元
素と、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（珪素）、Ｐ（リ
ン）から選ばれた少なくとも一つの元素とを含む絶縁膜
を形成する工程を含むことを特徴とする電気光学装置の
作製方法。
【請求項２５】請求項１７又は請求項２０において、前
記基板と前記複数のＴＦＴとの間に、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎ、
Ｏ、Ｍを含む絶縁膜（但し、Ｍは希土類元素の少なくと
も一種、好ましくはＣｅ（セリウム），Ｙｂ（イッテル
ビウム），Ｓｍ（サマリウム），Ｅｒ（エルビウム），
Ｙ（イットリウム）、Ｌａ（ランタン）、Ｇｄ（ガドリ
ニウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｎｄ（ネオジウ
ム）から選ばれた少なくとも一つの元素）を形成する工
程を含むことを特徴とする電気光学装置の作製方法。