JP2001111053A

JP2001111053A - 薄膜トランジスタ及び表示装置

Info

Publication number: JP2001111053A
Application number: JP28344099A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yamada; 努山田; Keiichi Sano; 景一佐野
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】短チャネル効果が発生しないＴＦＴ、及びそ
のＴＦＴを備えたＥＬ表示装置を提供することができ
る。【解決手段】ｐ−Ｓｉ膜からなる能動層１３のチャネ
ル１３ｃのチャネル長Ｌを、短チャネル効果、即ち閾値
電圧の変動を小さくするように、７ミクロン以下にし、
それを有機ＥＬ表示装置のＥＬ素子に電流を供給する駆
動用ＴＦＴ４０を形成する。そうすることにより、閾値
電圧が変動せず、それによってＥＬ素子６０の発光輝度
のばらつきを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と称す
る。）、及びそのＴＦＴによって駆動される自発光素子
を備えた表示装置、特にエレクトロルミネッセンス（El
ectro Luminescence：以下、「ＥＬ」と称する。）素子
を備えたＥＬ表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＥＬ素子表示装置が、ＣＲＴやＬ
ＣＤに代わる表示装置として注目されている。

【０００３】また、そのＥＬ素子及びＶＦＤ素子を駆動
させるスイッチング素子としてＴＦＴを備えた表示装置
も研究開発されている。

【０００４】ここで、従来のＴＦＴを備えたＥＬ表示装
置について説明する。

【０００５】図７に、従来のＥＬ表示装置の表示画素近
傍の平面図を示し、図８（ａ）に図７中のＡ−Ａ線に沿
った断面図を示し、図８（ｂ）に図７中のＢ−Ｂ線に沿
った断面図を示す。

【０００６】図７に示すように、行方向（同図左右方
向）に複数本延在したゲート信号線５１と、列方向（同
図上下方向）に複数本延在したドレイン信号線５２とが
互いに交差しており、それら両信号線によって囲まれる
領域には表示領域１１０であり、その各表示領域１１０
には、ＥＬ表示素子６０、スイッチング用ＴＦＴ３０及
びＥＬ素子駆動用ＴＦＴ４０が配置されている。いずれ
のＴＦＴともに、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して能
動層の下層に形成されているいわゆるボトムゲート構造
である。

【０００７】スイッチング用ＴＦＴ３０は、ゲート信号
線５１に接続されておりゲート信号が供給されるゲート
電極１１と、ドレイン信号線５２に接続されておりドレ
イン信号が供給されるドレイン電極１６と、ＥＬ素子駆
動用ＴＦＴ４０のゲート電極４１に接続されているソー
ス電極１３ｓとからなる。

【０００８】まず、スイッチング用のＴＦＴである第１
のＴＦＴ３０について説明する。

【０００９】図８（ａ）に示すように、石英ガラス、無
アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、クロム
（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属からな
るゲート電極１１を兼ねたゲート信号線５１、その上に
ゲート絶縁膜１２、半導体膜（ｐ−Ｓｉ膜）からなる能
動層１３が順に積層されている。またＡｌから成るドレ
イン信号線５２を備えており、有機ＥＬ素子の駆動電源
でありＡｌから成る駆動電源線５３が配置されている。

【００１０】そして、ゲート電極１１、ゲート絶縁膜１
２上の全面には、ＳｉＯ₂膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ₂膜の
順に積層された層間絶縁膜１５が形成されており、ドレ
イン１３ｄに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等
の金属を充填したドレイン電極１６が設けられ、更に全
面に有機樹脂から成り表面を平坦にする平坦化絶縁膜１
７が形成されている。

【００１１】また、ゲート信号線５１と並行に保持容量
電極線５４が配置されている。この保持容量電極線５４
は、ゲート絶縁膜１２を介してＴＦＴ３０のソース１３
ｓと接続された容量電極５５との間で電荷を蓄積して容
量を成している。この保持容量は、ＥＬ素子駆動用ＴＦ
Ｔ４０のゲート電極４１に印加される電圧を保持するた
めに設けられている。

【００１２】次に、有機ＥＬ素子の駆動用のＴＦＴであ
る第２のＴＦＴ４０について説明する。

【００１３】ＥＬ素子駆動用ＴＦＴ４０は、スイッチン
グ用ＴＦＴ３０のソース電極１３ｓに接続されているゲ
ート電極４１と、ＥＬ素子６０の陽極６１に接続された
ソース電極４３ｓと、ＥＬ素子６０に供給される駆動電
源線５３に接続されたドレイン電極４３ｄとから成る。

【００１４】図８（ｂ）に示すように、石英ガラス、無
アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、Ｃｒ、
Ｍｏなどの高融点金属からなるゲート電極４１、ゲート
絶縁膜１２、及び半導体膜（ｐ−Ｓｉ膜）からなる能動
層４３が順に形成されており、その能動層４３には、チ
ャネル４３ｃと、このチャネル４３ｃの両側にソース４
３ｓ及びドレイン４３ｄが設けられている。そして、ゲ
ート絶縁膜１２及び能動層４３上の全面に、ＳｉＯ
₂膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ₂膜の順に積層された層間絶縁
膜１５を形成し、ドレイン４３ｄに対応して設けたコン
タクトホールにＡｌ等の金属を充填して駆動電源に接続
された駆動電源線５３が配置されている。更に全面に例
えば有機樹脂から成り表面を平坦にする平坦化絶縁膜１
７を備えている。そして、その平坦化絶縁膜１７のソー
ス４３ｓに対応した位置にコンタクトホールを形成し、
このコンタクトホールを介してソース４３ｓとコンタク
トしたＩＴＯ（Indium Thin Oxide）から成る透明電
極、即ち有機ＥＬ素子の陽極６１を平坦化絶縁膜１７上
に設けている。

【００１５】また、ＥＬ素子６０は、ソース電極４３ｓ
に接続された陽極６１と、共通電極である陰極６７、及
びこの陽極６１と陰極６７との間に挟まれた発光素子層
６６から成る。

【００１６】ゲート信号線５１からのゲート信号がゲー
ト電極１１に印加されると、スイッチング用ＴＦＴ３０
がオンになる。そのため、ドレイン信号線５２からドレ
イン信号がＥＬ素子駆動用ＴＦＴ４０のゲート電極４１
に供給され、ゲート電極４１の電位がドレイン信号線５
２の電位と同電位になる。そしてゲート電極４１に供給
された電流値に相当する電流が駆動電源に接続された駆
動電源線５３からＥＬ素子６０に供給される。それによ
ってＥＬ素子６０は発光する。

【００１７】なお、ＥＬ素子６０は、一般的な構造であ
り、ＩＴＯ（Indium Thin Oxide）等の透明電極から成
る陽極６１、ＭＴＤＡＴＡ（4,4'-bis(3-methylphenylp
henylamino)biphenyl）から成る第１ホール輸送層６
２、ＴＰＤ（4,4',4"-tris(3-methylphenylphenylamin
o)triphenylanine）からなる第２ホール輸送層６３、キ
ナクリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂｑ2（1
0-ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウム錯体）から成
る発光層６４及びＢｅｂｑ2から成る電子輸送層６５か
らなる発光素子層６６、マグネシウム（Ｍｇ）と銀（Ａ
ｇ）との合金、あるいはフッ化リチウム（ＬｉＦ）合金
から成る陰極６７がこの順番で積層形成された構造であ
る。

【００１８】またＥＬ素子は、陽極から注入されたホー
ルと、陰極から注入された電子とが発光層の内部で再結
合し、発光層を形成する有機分子を励起して励起子が生
じる。この励起子が放射失活する過程で発光層から光が
放たれ、この光が透明な陽極から透明絶縁基板を介して
外部へ放出されて発光する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】ここで、従来のＴＦＴ
の特性について説明する。

【００２０】図３にＴＦＴの特性図を示す。同図におい
て、横軸はゲートに印加される電圧を示し、縦軸はその
ゲート電圧に応じてドレインに流れる電流値の相対値を
示している。なお、同図に示す曲線のうち、点線の曲線
ｃ及びｄが従来のＴＦＴの特性を示している。

【００２１】曲線ｃはチャネル長Ｌが５μｍでドレイン
に印加した電圧Ｖｄ＝０．１Ｖの場合を示し、曲線ｄは
チャネル長Ｌが同じく５μｍでＶｄ＝１５Ｖの場合を示
す。

【００２２】同図に示すように、ドレインに印加する電
圧Ｖｄが高い、即ち同図の場合Ｖｄ＝１５Ｖであると、
曲線がゲート電圧の負の方向に移動する。ドレインに印
加する電圧Ｖｄが低い場合にはリーク電流は流れない。

【００２３】このようにチャネル長Ｌ（図７の場合、Ｌ
１＋Ｌ２）が比較的短いと、ドレインに印加する電圧が
高くなると、ＴＦＴの短チャネル効果によって閾値が変
動してしまい、ＴＦＴの電流のばらつきを大きくすると
いう欠点があった。

【００２４】また、このようなＴＦＴをＥＬ表示素子に
電流を供給するための駆動用ＴＦＴ４０として用いる
と、電流ばらつきがそのまま輝度ばらつきとなるため、
輝度むらが大きくなってしまうという欠点があった。

【００２５】そこで本発明は、上記の従来の欠点に鑑み
て為されたものであり、短チャネル効果が発生しないＴ
ＦＴ、及びそのＴＦＴを備えたＥＬ表示装置を提供する
ことを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明のＥＬ表示装置
は、多結晶半導体膜から成る能動層を備えた薄膜トラン
ジスタにおいて、該能動層のチャネル長が短チャネル効
果を生じない長さである薄膜トランジスタである。

【００２７】また、上述の薄膜トランジスタは、前記チ
ャネル長が７μｍ以上である薄膜トランジスタである。

【００２８】更に、自発光素子と、該自発光素子に電流
を供給する駆動用薄膜トランジスタとを備えた表示装置
であって、前記駆動用薄膜トランジスタの能動層のチャ
ネル長は、短チャネル効果が発生しない長さである表示
装置である。

【００２９】また、上述の表示装置は、前記自発光素子
に電流を供給するタイミングを制御するスイッチング用
薄膜トランジスタを備えた表示装置である。

【００３０】また、前記駆動用薄膜トランジスタは、ｐ
チャネルトランジスタである表示装置である。

【００３１】更に、前記駆動用薄膜トランジスタのチャ
ネル長が７μｍ以上である表示装置である。

【００３２】また、前記自発光素子は、エレクトロルミ
ネッセンス素子である表示装置である。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明のＥＬ表示装置について以
下に説明する。

【００３４】図１は本発明の実施の形態の有機ＥＬ表示
装置の１表示領域近傍を示す平面図を示し、図２は図１
中のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿った製造工程断面図を示
す。なお、図２にはその左半分に図１中のＡ−Ａ線に沿
った工程断面図を示し、その右半分には図１中のＢ−Ｂ
線に沿った製造工程断面図を示す。

【００３５】本発明のＥＬ表示装置に備えた各ＴＦＴ３
０，４０は、ゲート電極をゲート絶縁膜を介して能動層
の上層に設けたいわゆるトップゲート構造のＴＦＴであ
り、能動層としてａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射して多結
晶化したｐ−Ｓｉ膜を用いている。なお、ＥＬ素子の構
造は従来と同様である。

【００３６】本実施の形態において、従来のものと異な
る点は、駆動用ＴＦＴ４０のチャネル長Ｌが長くなって
いる点と、各ＴＦＴ３０，４０が、ゲート電極１１，４
１がゲート絶縁膜を介して上方にあるいわゆるトップゲ
ート構造である点である。

【００３７】以下に、本発明のＥＬ表示装置について、
図１及び図２の製造工程断面図に従って説明する。

【００３８】工程１（図２（ａ））：絶縁性基板１０上
に、ＣＶＤ法を用いて非晶質シリコン膜（以下、「ａ−
Ｓｉ膜」と称する。）１３，４３を成膜する。そして、
そのａ−Ｓｉ膜１３，４３に線状のレーザ光１００、例
えば波長３０８ｎｍのＸｅＣｌエキシマレーザ光を、そ
の走査方向が基板１０の長辺方向と一致するように一端
から他端に向かって走査しながら照射して、溶融再結晶
化することにより多結晶化して、ａ−Ｓｉ膜をｐ−Ｓｉ
膜にする。

【００３９】工程２（図２（ｂ））：ｐ−Ｓｉ膜１３，
４３を各ＴＦＴ３０，４０を形成する位置にホトリソ技
術を用いて島状に残存させて能動層１３，４３を形成す
る。そのとき同時にスイッチング用ＴＦＴ３０の能動層
１３に連なって、保持容量の他方の電極５５を形成す
る。そして、その島化されたｐ−Ｓｉ膜を含む全面に、
ＣＶＤ法によってＳｉＯ₂膜から成るゲート絶縁膜１２
を形成する。

【００４０】工程３（図２（ｃ））：そのゲート絶縁膜
１２上に、Ｃｒ，Ｍｏ等の高融点金属をスパッタ法にて
成膜し、それをホトリソ技術を用いてスイッチング用Ｔ
ＦＴ３０に接続されるゲート信号線５１、ゲート電極１
１、及び保持容量電極線５４を形成する。この保持容量
電極線５４は各表示領域１１０に形成された保持容量の
一方の各電極を接続している。また、同時に、ＥＬ素子
駆動用ＴＦＴ４０のゲート電極４１を形成する。更に、
同時にソース領域１３ｓとゲート電極４１とが接続され
るようにする。

【００４１】そして、能動層のうち、ゲート電極１１，
４１の両側に位置する箇所にゲート絶縁膜１２を介して
イオン注入法にて不純物を導入して、ソース領域１３
ｓ，４３ｓ及びドレイン領域１３ｄ，４３ｄを形成す
る。スイッチング用ＴＦＴ３０のソース領域１３ｓ及び
ドレイン領域１３ｄにはＰイオンを導入してｎ型チャネ
ルＴＦＴとし、ＥＬ素子駆動用ＴＦＴ４０のソース領域
４３ｓ及びドレイン領域４３ｄにはＢイオンを導入して
ｐ型チャネルＴＦＴとする。また、スイッチング用ＴＦ
Ｔ３０にはゲート電極１１の直下のチャネル領域１３ｃ
と、ソース領域１３ｓ及びドレイン領域１３ｄとの間
に、ソース領域４３ｓ及びドレイン領域４３ｄの不純物
濃度よりも低い領域、即ちＬＤＤ（Lightly Doped Drai
n）領域１３Ｌを形成しても良い。

【００４２】工程４（図２（ｄ））：ゲート信号線５
１、ゲート電極１１，４１及び保持容量電極線５４の上
方に、ＳｉＯ₂膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ₂膜を連続してＣ
ＶＤ法にて成膜し３層から成る層間絶縁膜１５を形成す
る。

【００４３】そして、この層間絶縁膜１５及びその下層
のゲート絶縁膜１２に、スイッチング用ＴＦＴ３０及び
ＥＬ素子駆動用ＴＦＴ４０のそれぞれのドレイン領域１
３ｄ４３ｄに対応した位置にそれぞれコンタクトホール
Ｃ１及びＣ２を形成する。

【００４４】その後、各コンタクトホールＣ１、Ｃ２及
び層間絶縁膜１５上にＡｌ等の導電材料を成膜し、ホト
リソ技術によりドレイン信号線５２、ドレイン電極１６
及び駆動電源線５３を形成する。

【００４５】工程５（図２（ｅ））：ドレイン信号線５
２、ドレイン電極１６、駆動電源線５３及び層間絶縁膜
１５上に、アクリル系の感光性樹脂、ＳＯＧ膜などの平
坦性を有する平坦化絶縁膜１７を形成する。この平坦化
絶縁膜１７、層間絶縁膜１５及びゲート絶縁膜１２を貫
通して、ＥＬ素子駆動用ＴＦＴ４０のソース領域４３ｓ
に対応した位置にコンタクトホールＣ３を形成する。そ
して、そのコンタクトホールＣ３を含んでその上方にＥ
Ｌ素子６０の陽極６１をＩＴＯ膜にて形成する。その陽
極６１の上方には、第１ホール輸送層６２、第２ホール
輸送層６３、発光層、電子輸送層６４から成る発光素子
層６６が積層されており、更にその全面は陰極にて覆わ
れている。

【００４６】こうして作製された各ＴＦＴ３０，４０及
びＥＬ素子６０が、マトリクス状に配置された各表示画
素１１０に備えられてＥＬ表示装置は構成されている。
なお、各表示画素には、その他にＥＬ素子及び保持容量
も設けられている。

【００４７】ここで、前述の図３及び図４に従って、本
発明のＴＦＴの特性について説明する。

【００４８】図３にＴＦＴの特性図を示し、図４にチャ
ネル長とそれによって生じるゲート電圧の変位との関係
を示す特性図を示す。

【００４９】図３において、横軸はＴＦＴのゲートに印
加される電圧を示し、縦軸はそのゲート電圧に応じてド
レインに流れる電流値の相対値を示している。なお、同
図に示す曲線のうち、実線の曲線ａ及びｂが本発明のＴ
ＦＴの特性を示している。曲線ｃ及びｄは前述の通り、
従来のＴＦＴの特性を示している。

【００５０】曲線ａはチャネル長Ｌが１０μｍでドレイ
ンに印加した電圧Ｖｄ＝０．１Ｖの場合を示し、曲線ｂ
はチャネル長Ｌが１０μｍでＶｄ＝１５Ｖの場合を示
す。

【００５１】同図に示すように、本発明のＴＦＴによれ
ば、チャネル長Ｌが長い（本実施の形態においてはＬ＝
１０μｍである）ので、ドレインに印加する電圧Ｖｄが
高い（同図の場合Ｖｄ＝１０Ｖである）場合でも、従来
のＴＦＴ特性を示す曲線ｄのように閾値電圧が変動（Δ
Ｖ）してしまうことがなくなる。

【００５２】これは、ＴＦＴのチャネル長Ｌが短くなる
と閾値電圧の変動（シフト）が発生するいわゆる短チャ
ネル効果によるものである。

【００５３】図４に、チャネル長Ｌと、そのチャネル長
による閾値電圧の変化量（図３中のΔＶ）との関係を示
す。横軸はＴＦＴのチャネル長Ｌを示し、縦軸は図３中
に示したように、ドレイン電圧Ｖｄを高くした場合の閾
値の変化量を示す。

【００５４】同図に示すように、チャネル長Ｌが７μｍ
よりも短い場合には変化量（ΔＶ）が大きくなってい
る。ところが、チャネル長Ｌが７μｍ以上になると、そ
の変化量は発生しない。

【００５５】チャネル長Ｌがチャネル形成時にオーバー
エッチングされてサイズが小さくなったりしてそのサイ
ズがばらつくが、それに加えて短チャネル効果によるば
らつきが発生すると、更にＴＦＴの特性がばらついて電
流値がばらついてしまい、それによってＥＬ素子の輝度
のばらつきが増大してしまうことになってしまうが、本
願によればそれを低減することができる。

【００５６】このように、チャネル長Ｌが７μｍ以上で
あると閾値電圧がシフトしないのでＥＬ素子駆動用ＴＦ
Ｔ４０において、ＥＬ素子に供給される電流がばらつか
ないで安定するので輝度のばらつきが発生しない表示が
得られる。

【００５７】ここで、本発明の各ＴＦＴ３０，４０がト
ップゲート構造を有するＴＦＴであること、及びそのＴ
ＦＴの能動層であるｐ−Ｓｉ膜をａ−Ｓｉ膜にレーザ光
を照射して形成することの効果について説明する。

【００５８】まず、トップゲート構造を有するＴＦＴで
あることの効果について説明する。

【００５９】トップゲート構造を採ることにより能動層
の上層のゲート電極１１，４１によってＥＬ素子６０か
ら発光された光を遮光することができる。即ち、ゲート
電極１１，４１によって、ＥＬ素子６０からの発光光が
能動層のチャネル１３ｃ，４３ｃに直接入射する、ある
いは発光光が陰極に反射して間接的に入射することを抑
制できる。そのため、各ＴＦＴ３０，４０のリーク電流
が発生することを防止できることになり、また、それに
よってスイッチング用ＴＦＴ３０においてはＥＬ素子駆
動用ＴＦＴ４０のゲート電極４１に供給する電位が変化
することなく一定に保つことができ、ＥＬ素子駆動用Ｔ
ＦＴ４０においてはＥＬ素子に所定の電流を安定して供
給して発光させることができ、表示にムラが発生するこ
とがない。

【００６０】また、ゲート電極がチャネルの上方、即ち
陰極側に形成されているので、陰極に印加される電圧に
より生じる電界によって発生する電荷がチャネルのゲー
ト絶縁膜との境界に蓄積されることによるいわゆるバッ
クチャネルが発生しないため、ＴＦＴの閾値が変動する
ことがないので、リーク電流が発生することが防止でき
る。それによって、スイッチング用ＴＦＴ３０において
はＥＬ素子駆動用ＴＦＴ４０のゲート電極４１に供給す
る電位が変化することなく一定に保つことができ、ＥＬ
素子駆動用ＴＦＴ４０においてはＥＬ素子に所定の電流
を安定して供給して発光させることができ、表示にムラ
が発生することがない。

【００６１】更に、バックチャネルが発生しないことに
より、スイッチング用ＴＦＴ３０の上方にまでＥＬ素子
を延在させることが可能であるので、面積の大きい領域
を得ることができるとともに、各色の発光効率に応じて
発光面積を異ならせる場合にもその面積選択の自由度が
増すことになる。

【００６２】次に、トップゲート構造のＴＦＴの能動層
であるｐ−Ｓｉ膜をａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射して形
成することの効果について説明する。

【００６３】図５に、ａ−Ｓｉの多結晶化に用いるレー
ザのアニールエネルギーと、そのエネルギーによるｐ−
Ｓｉ膜の粒径との関係を示す。

【００６４】同図において、横軸はａ−Ｓｉ膜をアニー
ルするレーザエネルギーを示し、縦軸はその各レーザエ
ネルギーによるｐ−Ｓｉ膜の粒径を示している。各曲線
は、レーザ光照射して多結晶化する際に、それぞれ能動
層をガラス基板上に設けた場合と、ゲート電極上に設け
た場合とを示している。

【００６５】同図に示すように、両曲線ともレーザエネ
ルギーを大きくするとともに、粒径もそれに応じてなだ
らかに大きくなるが、あるエネルギー値Ｅgp，Ｅcpを越
えると、急激に粒径が小さくなることを示している。ｐ
−Ｓｉ膜の粒径のピークを得るレーザエネルギーは、ゲ
ート電極上のｐ−Ｓｉ膜に供給するレーザエネルギーＥ
cpよりもガラス基板上のｐ−Ｓｉ膜に供給するレーザエ
ネルギーＥgpの方が小さい。

【００６６】また、ある所定の粒径を得る場合のレーザ
ーエネルギーは、ガラス基板上がＥg1でゲート電極上が
Ｅc1であり、ガラス基板上に形成するｐ−Ｓｉ膜に供給
するレーザエネルギーの方が小さくてよい。

【００６７】これらは、ゲート電極の材料として熱伝導
率の高いＣｒを用いており、そのため熱エネルギーがゲ
ート電極と一体のゲート信号線に沿って熱エネルギーが
拡散されるからである。

【００６８】ここで、照射するレーザー光のエネルギー
分布について、図６に基づいて説明する。

【００６９】同図に示すように、レーザー光のエネルギ
ー分布は、設定したエネルギーに対してばらつきがあ
る。そのばらつきは例えば±５％程度である。

【００７０】このばらつきがあるため、あるレーザエネ
ルギーに設定してａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射したとし
ても、その設定したエネルギーに対応した粒径が均一に
得られるものではない。

【００７１】そのため、図５のゲート電極上の曲線にお
いて、粒径が急激に減少する範囲、即ち粒径がピークに
なるレーザエネルギー値Ｅcpを越えた範囲で、例えばそ
のエネルギーをＥcpに設定した場合には、その設定値に
対するばらつき部分でもａ−Ｓｉ膜が結晶されるが、そ
の粒径は極めて小さいものとなる。

【００７２】ところが、同じくゲート電極上の曲線にお
いて、粒径がなだらかに減少する範囲、即ち粒径がピー
クになるレーザエネルギー値Ｅcpを越えない範囲である
と、レーザーエネルギーによる急激な粒径変化が生じな
いのでレーザエネルギーＥcpを超えた範囲に比べて粒径
のばらつきは小さい。

【００７３】同様のことが、ガラス基板上における場合
にも言える。

【００７４】粒径が大きいほどＴＦＴ特性、例えば移動
度はより良くなるため、粒径がピークとなるエネルギー
を越えない範囲で、より大きな粒径が得られるエネルギ
ーで照射することが好ましい。

【００７５】ところが、ガラス基板上の場合には、ゲー
ト電極上の場合に比べて、同じ粒径例えば最小粒径が粒
径Ｇ0以上の粒径を得ようとすると、照射するレーザエ
ネルギーは小さくてすむ。そのため、ガラス基板上にａ
−Ｓｉ膜を形成しそれにレーザ光を照射して多結晶化す
る場合、即ちトップゲート構造ＴＦＴのレーザエネルギ
ーＥTの方が、ゲート電極上にａ−Ｓｉ膜を形成しそれ
にレーザを照射して多結晶化する場合、即ち従来の構造
であるボトムゲート構造ＴＦＴのレーザエネルギーＥB
よりも広いエネルギーでよい。即ち、トップゲート構造
を有するＴＦＴの方がボトムゲート構造を有するＴＦＴ
よりも、照射するエネルギーの範囲が広くなり、照射す
る範囲の自由度が増す。

【００７６】以上のように、本発明のＥＬ表示装置に備
えたＴＦＴが、ａ−Ｓｉ膜にレーザ光照射してｐ−Ｓｉ
膜とした能動層を備え、トップゲート構造を有すること
により、表示が安定したＥＬ表示装置を得ることができ
る。

【００７７】なお、本実施の形態においては、能動層と
して多結晶シリコン膜を用いたが、完全に能動層全体が
結晶化されていない微結晶シリコン膜を用いても良い。

【００７８】なお、絶縁性基板とは、ガラスや合成樹脂
などから成る絶縁性基板、又は導電性を有する基板ある
いは半導体基板等の表面にＳｉＯ₂膜やＳｉＮなどの絶
縁膜を形成して基板表面が絶縁性を有している基板をい
うものとする。

【００７９】なお、本実施の形態においては、ＥＬ素子
駆動用ＴＦＴ４０の場合について説明したが、スイッチ
ング用ＴＦＴ３０に適用しても良い。そうすることによ
り、駆動用ＴＦＴ４０のゲートに電圧が常時スイッチン
グ用ＴＦＴから印加されることがなくなり、ＥＬ素子が
常時発光する輝点が発生することを防止できる。

【００８０】

【発明の効果】本発明の表示装置によれば、短チャネル
効果が発生しないＴＦＴ、及びそのＴＦＴを備えたＥＬ
表示装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＥＬ表示装置の１表示画素領域近傍の
平面図である。

【図２】本発明のＥＬ表示装置の製造工程断面図であ
る。

【図３】本発明のＴＦＴの特性図である。

【図４】本発明のＴＦＴのチャネル長と電圧変化を示し
た特性図である。

【図５】レーザ光エネルギと粒径の関係を示す特性図で
ある。

【図６】レーザエネルギとその強度分布を示す特性図で
ある。

【図７】従来のＥＬ表示装置の１表示画素領域近傍の平
面図である。

【図８】従来のＥＬ表示装置の部分を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１０Ｂ青色の表示画素１１０Ｒ赤色の表示画素１１０Ｇ緑色の表示画素３０第１のＴＦＴ４０第２のＴＦＴ５１ゲート信号線５２ドレイン信号線５３駆動電源線５４保持容量電極線１００ＥＬ表示装置Ｌ１，Ｌ２チャネル長Ｗチャネル幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K007 AB02 AB05 AB17 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EA00 EB00 5C094 AA03 AA13 AA25 AA53 AA55 BA03 BA27 CA19 DB01 DB04 EA04 EA05 EB02 FA01 FB02 FB12 FB14 FB15 JA08 5F110 AA08 AA18 CC02 DD01 DD02 DD13 DD14 EE04 EE28 EE44 FF02 FF29 GG02 GG13 GG14 GG28 GG44 HJ13 HL03 HM15 HM18 NN03 NN22 NN23 NN24 NN27 NN72 PP03 PP04 QQ09 QQ11 QQ19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多結晶半導体膜から成る能動層を備えた
薄膜トランジスタにおいて、該能動層のチャネル長が短
チャネル効果を生じない長さであることを特徴とする薄
膜トランジスタ。
【請求項２】前記チャネル長が７μｍ以上であること
を特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】自発光素子と、該自発光素子に電流を供
給する駆動用薄膜トランジスタとを備えた表示装置であ
って、前記駆動用薄膜トランジスタの能動層のチャネル
長は、短チャネル効果が発生しない長さであることを特
徴とする表示装置。
【請求項４】前記自発光素子に電流を供給するタイミ
ングを制御するスイッチング用薄膜トランジスタを備え
たことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】前記駆動用薄膜トランジスタはｐチャネ
ルトランジスタであることを特徴とする請求項３又は４
に記載の表示装置。
【請求項６】前記駆動用薄膜トランジスタのチャネル
長が７μｍ以上であることを特徴とする請求項３乃至５
のうちいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】前記自発光素子は、エレクトロルミネッ
センス素子である事を特徴とする請求項３乃至６のうち
いずれか１項に記載の表示装置。