JP2012177928A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置において、画素を構成するＴＦＴの特性のバラつきや、表示装置を使用する環境温度の変化に対して、輝度表示のバラつきを抑えることを課題とする。
【解決手段】時間階調方式を用いる。且つＥＬ駆動用ＴＦＴを、オン状態において飽和領域で動作させることにより、ＥＬ駆動用ＴＦＴのドレイン電流を一定に保つことができる。これにより、ＥＬ素子に一定の電流を流すことができ、正確な階調表示の高画質なアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明はＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を基板上に作り込んで形成された電子表示装置の駆動方法に関する。特に半導体素子（半導体薄膜を用いた素子）を用いたＥＬ表示装置の駆動方法に関する。またＥＬ表示装置を表示部に用いた電子機器に関する。

なお、本明細書中では、ＥＬ素子とは、一重項励起子からの発光（蛍光）を利用するものと、三重項励起子からの発光（燐光）を利用するものの両方を示すものとする。

近年、自発光型素子としてＥＬ素子を有したＥＬ表示装置の開発が活発化している。ＥＬ表示装置は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic EL Display）
又は有機ライトエミッティングダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）とも呼ばれている。

ＥＬ表示装置は、液晶表示装置と異なり自発光型である。ＥＬ素子は一対の電極（陽極と陰極）間にＥＬ層が挟まれた構造となっているが、ＥＬ層は通常、積層構造となっている。代表的には、コダック・イーストマン・カンパニーのTangらが提案した「正孔輸送層／発光層／電子輸送層」という積層構造が挙げられる。この構造は非常に発光効率が高く、現在、研究開発が進められているＥＬ表示装置はほとんどこの構造を採用している。

また他にも、陽極上に正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層の順に積層する構造、または正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層の順に積層する構造でも良い。発光層に対して蛍光性色素等をドーピングしても良い。

本明細書において陰極と陽極の間に設けられる全ての層を総称してＥＬ層と呼ぶ。よって上述した正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等は、全てＥＬ層に含まれる。

そして、上記構造でなるＥＬ層に一対の電極（両電極）間に所定の電圧をかけ、それにより発光層においてキャリアの再結合が起こって発光する。なお本明細書においてＥＬ素子が発光することを、ＥＬ素子が駆動すると呼ぶ。

ＥＬ表示装置の駆動方法として、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が挙げられる。

図３に、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の画素部の構成の例を示す。ゲート信号線駆動回路から選択信号を入力するゲート信号線（Ｇ１〜Ｇｙ）は、各画素が有するスイッチング用ＴＦＴ３０１のゲート電極に接続されている。また、各画素が有するスイッチング用ＴＦＴ３０１のソース領域とドレイン領域は、一方がソース信号線駆動回路から信号を入力するソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に、他方がＥＬ駆動用ＴＦＴ３０２のゲート電極及び各画素が有するコンデンサ３０３の一方の電極に接続されている。コンデンサ３０３のもう一方の電極は、電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）に接続されている。各画素の有するＥＬ駆動用ＴＦＴ３０２のソース領域とドレイン領域の一方は、電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）に、他方は、各画素が有するＥＬ素子３０４の一方の電極に接続されている。

ＥＬ素子３０４は、陽極と、陰極と、陽極と陰極の間に設けられたＥＬ層とを有する。ＥＬ素子３０４の陽極がＥＬ駆動用ＴＦＴ３０２のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、ＥＬ素子３０４の陽極が画素電極、陰極が対向電極となる。逆に、ＥＬ素子３０４の陰極がＥＬ駆動用ＴＦＴ３０２のソース領域またはドレイン領域と接続している場合、ＥＬ素子３０４の陰極が画素電極、陽極が対向電極となる。

なお、本明細書において、対向電極の電位を対向電位という。なお、対向電極に対向電位を与える電源を対向電源と呼ぶ。画素電極の電位と対向電極の電位の電位差がＥＬ駆動電圧であり、このＥＬ駆動電圧がＥＬ層に印加される。

上記ＥＬ表示装置の階調表示方法として、アナログ階調方式と、時間階調方式が挙げられる。

まず、ＥＬ表示装置のアナログ階調方式について説明する。図３で示した表示装置をアナログ階調方式で駆動した場合のタイミングチャートを図４に示す。１つのゲート信号線が選択されてから、その次のゲート信号線が選択されるまでの期間を１ライン期間（Ｌ）と呼ぶ。また、１つの画像が選択されてから、次の画像が選択されるまでの期間が、１フレーム期間に相当する。図３のＥＬ表示装置の場合、ゲート信号線はｙ本あるので、１フレーム期間中にｙ個のライン期間（Ｌ１〜Ｌｙ）が設けられている。

解像度が高くなるにつれ、１フレーム期間中のライン期間の数も増え、駆動回路を高い周波数で駆動しなければならなくなる。

電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）は、一定の電位（電源電位）に保たれている。また、対向電位も一定に保たれている。対向電位は、ＥＬ素子が発光する程度に電源電位との間に電位差を有している。

第１のライン期間（Ｌ１）においてゲート信号線Ｇ１にはゲート信号線駆動回路からの選択信号が入力される。そして、ソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に順にアナログのビデオ信号が入力される。

ゲート信号線Ｇ１に接続された全てのスイッチング用ＴＦＴ３０１はオンの状態になるので、ソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に入力されたアナログのビデオ信号は、スイッチング用ＴＦＴ３０１を介してＥＬ駆動用ＴＦＴ３０２のゲート電極に入力される。

スイッチング用ＴＦＴ３０１がオンとなって画素内に入力されたアナログのビデオ信号の電位により、ＥＬ駆動用ＴＦＴ３０２のゲート電圧が変化する。このときＥＬ駆動用ＴＦＴ３０２のＩｄ−Ｖｇ特性に従ってゲート電圧に対してドレイン電流が１対１で決まる。即ち、ＥＬ駆動用ＴＦＴ３０２のゲート電極に入力されるアナログのビデオ信号の電位に対応して、ドレイン領域の電位（オンのＥＬ駆動電位）が定まり、所定のドレイン電流がＥＬ素子に流れ、その電流量に対応した発光量で前記ＥＬ素子が発光する。

上述した動作を繰り返し、ソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）へのアナログのビデオ信号の入力が終了すると、第１のライン期間（Ｌ１）が終了する。なお、ソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）へのアナログのビデオ信号の入力が終了するまでの期間と水平帰線期間とを合わせて１つのライン期間としても良い。そして次に第２のライン期間（Ｌ２）となりゲート信号線Ｇ２に選択信号が入力される。そして第１のライン期間（Ｌ１）と同様にソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に順にアナログのビデオ信号が入力される。

そして全てのゲート信号線（Ｇ１〜Ｇｙ）に選択信号が入力されると、全てのライン期間（Ｌ１〜Ｌｙ）が終了する。全てのライン期間（Ｌ１〜Ｌｙ）が終了すると、１フレーム期間が終了する。１フレーム期間中において全ての画素が表示を行い、１つの画像が形成される。なお全てのライン期間（Ｌ１〜Ｌｙ）と垂直帰線期間とを合わせて１フレーム期間としても良い。

以上のように、アナログのビデオ信号によってＥＬ素子の発光量が制御され、その発光量の制御によって階調表示がなされる。このように、アナログ階調方式では、ソース信号線に入力されるアナログのビデオ信号の電位の変化で階調表示が行われる。

次に、時間階調方式について説明する。

時間階調方式では、画素にデジタル信号を入力して、ＥＬ素子の発光状態もしくは非発光状態を選択し、１フレーム期間あたりにＥＬ素子が発光した期間の累計によって階調を表現する。

ここでは２ⁿ（ｎは、自然数）階調を表現する場合ついて説明する。図３で示した表示装置を、この時間階調方式で駆動した場合のタイミングチャートを図５に示す。まず、１フレーム期間をｎ個のサブフレーム期間（ＳＦ₁〜ＳＦ_n）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（Ｆ）と呼ぶ。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。

１つのサブフレーム期間は書き込み期間（Ｔａ）と表示期間（Ｔｓ）とに分けられる。書き込み期間とは、１サブフレーム期間中、全画素にデジタル信号を入力する期間であり、表示期間（点灯期間とも呼ぶ）とは、入力されたデジタル信号によってＥＬ素子が発光または非発光状態となり、表示を行う期間を示している。

また、図５に示したＥＬ駆動電圧は発光状態を選択されたＥＬ素子のＥＬ駆動電圧を表す。すなわち、発光状態を選択されたＥＬ素子のＥＬ駆動電圧（図５）
は、書き込み期間中は０Ｖとなり、表示期間中はＥＬ素子が発光する程度の大きさを有する。

対向電位は外部スイッチ（図示せず）により制御され、対向電位は、書き込み期間において電源電位とほぼ同じ高さに保たれ、表示期間において電源電位との間にＥＬ素子が発光する程度の電位差を有する。

まず、それぞれのサブフレーム期間が有する書き込み期間と表示期間について、図３と図５を用いて詳しく説明し、その後、時間階調表示について説明する。

まずゲート信号線Ｇ１にゲート信号が入力され、ゲート信号線Ｇ１に接続されている全てのスイッチング用ＴＦＴ３０１がオンの状態になる。そしてソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に順にデジタル信号が入力される。対向電位は電源供給線（Ｖ１〜Ｖｘ）の電位（電源電位）と同じ高さに保たれている。デジタル信号は「０」または「１」の情報を有している。「０」と「１」のデジタル信号はそれぞれＨｉまたはＬｏのいずれかの電圧を有する信号を意味する。

そしてソース信号線（Ｓ１〜Ｓｘ）に入力されたデジタル信号は、オンの状態のスイッチング用ＴＦＴ３０１を介してＥＬ駆動用ＴＦＴ３０２のゲート電極に入力される。またコンデンサ３０３にもデジタル信号が入力され保持される。

そして順にゲート信号線Ｇ２〜Ｇｙにゲート信号を入力することで上述した動作を繰り返し、全ての画素にデジタル信号が入力され、各画素において入力されたデジタル信号が保持される。全ての画素にデジタル信号が入力されるまでの期間を書き込み期間と呼ぶ。

全ての画素にデジタル信号が入力されると、全てのスイッチング用ＴＦＴ３０１はオフの状態となる。そして対向電極に接続されている外部スイッチ（図示せず）によって、対向電位は、電源電位との間にＥＬ素子３０４が発光する程度の電位差を有するように変化する。

デジタル信号が「０」の情報を有していた場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ３０２はオフの状態となりＥＬ素子３０４は発光しない。逆に、「１」の情報を有していた場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ３０２はオンの状態となる。その結果ＥＬ素子３０４の画素電極はほぼ電源電位に等しく保たれ、ＥＬ素子３０４は発光する。このようにデジタル信号が有する情報によって、ＥＬ素子の発光状態または非発光状態が選択され、全ての画素が一斉に表示を行う。全ての画素が表示を行うことによって、画像が形成される。画素が表示を行う期間を表示期間と呼ぶ。

ｎ個のサブフレーム期間（ＳＦ₁〜ＳＦ_n）がそれぞれ有する書き込み期間（Ｔａ₁〜Ｔａ_n）の長さは全て同じである。ＳＦ₁〜ＳＦ_nがそれぞれ有する表示期間（Ｔｓ）をそれぞれＴｓ₁〜Ｔｓ_nとする。

表示期間の長さは、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。この表示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。

表示期間はＴｓ₁〜Ｔｓ_nまでのいずれかの期間である。ここではＴｓ₁の期間、所定の画素を点灯させたとする。

次に、再び書き込み期間に入り、全画素にデータ信号を入力したら表示期間に入る。このときはＴｓ₂〜Ｔｓ_nのいずれかの期間が表示期間となる。ここではＴｓ₂の期間、所定の画素を点灯させたとする。

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Ｔｓ₃、Ｔｓ₄…Ｔｓ_nと表示期間を設定し、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。

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表示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、全部の表示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。

なお、ｎビットのデジタル信号を入力して階調を表現する時間階調方式の駆動方法において、１フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割する際の、分割数や個々のサブフレーム期間の長さ等は、上記に限定されない。

従来例に示したアナログ階調方式を用いる場合の問題点を次に挙げる。

アナログ階調方式では、ＴＦＴの特性のバラツキが、階調表示に大きく影響するという問題点がある。例えばスイッチング用ＴＦＴのＩｄ−Ｖｇ特性が、同じ階調を表現する２つの画素で異なる場合（どちらかの画素の特性が、もう一方に対して全体的にプラス又はマイナス側へシフトした場合）を想定する。

その場合、各スイッチング用ＴＦＴのドレイン電流は異なる値となり、各画素のＥＬ駆動用ＴＦＴには異なる値のゲート電圧が印加されることになる。即ち、各ＥＬ素子に対して異なる量の電流が流れ、結果として異なる発光量となり、同じ階調を表現することができなくなる。

また、仮に各画素のＥＬ駆動用ＴＦＴに等しいゲート電圧が印加されたとしても、ＥＬ駆動用ＴＦＴのＩｄ−Ｖｇ特性にバラツキがあれば、同じドレイン電流を出力することはできない。そのため、Ｉｄ−Ｖｇ特性が僅かでも異なれば、等しいゲート電圧が印加されても、出力される電流量は大きく異なるといった事態が生じうる。すると僅かなＩｄ−Ｖｇ特性のバラツキによって、同じ電圧の信号を入力してもＥＬ素子の発光量が隣接画素で大きく異なってしまう。

実際には、スイッチング用ＴＦＴとＥＬ駆動用ＴＦＴとの、両者のバラツキの相乗効果となるので、さらに大きく階調表示がバラつくことになる。このように、アナログ階調表示はＴＦＴの特性バラツキに対して極めて敏感である。そのため、このＥＬ表示装置が、階調表示を行う場合、その表示にムラが多いことが問題となる。

次に、時間階調方式を用いる場合の問題点を挙げる。

時間階調方式では、ＥＬ素子の輝度は、ＥＬ素子に電流が流れ発光していた時間によって表現される。そのため、上記のアナログ階調方式において問題となった、ＴＦＴの特性バラツキによる表示ムラは、大幅に抑えられる。しかし、別の問題がある。

ＥＬ素子に流れる電流は、ＥＬ素子の両電極間に印加される電圧（ＥＬ駆動電圧）によって制御されている。このＥＬ駆動電圧は、電源電位と対向電位の電位差から、ＥＬ駆動用ＴＦＴのドレイン・ソース間の電圧を差し引いた電圧である。ＥＬ駆動用ＴＦＴの特性のバラツキによるドレイン・ソース間電圧のバラツキの影響を避け、このＥＬ駆動電圧を一定に保つため、ＥＬ駆動用ＴＦＴのドレイン・ソース間の電圧は、ＥＬ駆動電圧に比べて遙かに小さく設定される。このとき、ＥＬ駆動用ＴＦＴは線形領域で動作している。

ＴＦＴ動作において、線型領域とは、ＴＦＴのドレイン・ソース間の電圧Ｖ_DSが、ＴＦＴのゲート電圧Ｖ_GSより小さな場合の動作領域に相当する。

ここで、ＥＬ素子の両電極間を流れる電流は、温度によって影響を受ける。図１７は、ＥＬ素子の温度特性を示すグラフである。このグラフにより、ある温度下において、ＥＬ素子の両電極間に印加された電圧に対して、ＥＬ素子の両電極間を流れる電流量を知ることができる。温度Ｔ₁は、温度Ｔ₂よりも高く、温度Ｔ₂は温度Ｔ₃よりも高い。画素部のＥＬ素子の両電極間に印加される電圧が同じであっても、ＥＬ素子が有する温度特性によって、ＥＬ層の温度が高くなれば高くなるほど、ＥＬ素子の両電極間を流れる電流は大きくなることがわかる。

また、ＥＬ素子の輝度は、ＥＬ素子の両電極間を流れる電流量に比例する。

この様に、ＥＬ表示装置を使用する環境温度の変化により、たとえ一定の電圧をＥＬ素子の両電極間に加え続けていたとしても、ＥＬ素子の両電極間を流れる電流が変動し、輝度が変化してしまい、正確な階調表示ができなくなることが問題である。

アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置において、従来のようなアナログ階調方式及び時間階調方式を用いる場合、上述した理由により正確な階調表示ができない。そこで本発明は、正確な階調表示の可能にし、高画質表示が可能なＥＬ表示装置の駆動方法を提供することを課題とする。

本発明は、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置を時間階調方式によって駆動する。このとき、ＥＬ駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させ、ドレイン電流を、温度変化に対して一定に保つことを特徴とする。

これにより、ＥＬ素子の両電極間に流れる電流を、ＴＦＴの特性のバラツキや、環境温度の変化に対して一定に保つことができ、正確な階調表示が可能で、高画質表示が可能なＥＬ表示装置の駆動方法を提供することができる。

以下に本発明の構成を示す。

本発明によって、 ＥＬ素子と、トランジスタとをそれぞれ有する画素を備え、 １フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割し、前記複数のサブフレーム期間それぞれにおいて、前記トランジスタのゲート電極に、第１のゲート電圧または第２のゲート電圧が印加され、 前記第１のゲート電圧が、前記トランジスタのゲート電極に印加されると、前記トランジスタのドレイン電流が、前記ＥＬ素子の両電極間に流れ、前記ＥＬ素子は発光状態となり、 前記第２のゲート電圧が、前記トランジスタのゲート電極に印加されると、前記トランジスタが非導通状態となって、前記ＥＬ素子は非発光状態となる表示装置の駆動方法であって、 前記第１のゲート電圧の絶対値は、前記トランジスタのドレイン・ソース間の電圧の絶対値以下であることを特徴とする表示装置の駆動方法が提供される。

本発明によって、 ＥＬ素子と、トランジスタと、抵抗とをそれぞれ有する画素を備え、 １フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割し、前記複数のサブフレーム期間それぞれにおいて、前記トランジスタのゲート電極に、第１のゲート電圧または第２のゲート電圧が印加され、 前記第１のゲート電圧が、前記トランジスタのゲート電極に印加されると、前記トランジスタのドレイン電流が、前記抵抗及び前記ＥＬ素子の両電極間に流れ、前記ＥＬ素子は発光状態となり、 前記第２のゲート電圧が、前記トランジスタのゲート電極に印加されると、前記トランジスタが非導通状態となって、前記ＥＬ素子は非発光状態となる表示装置の駆動方法であって、 前記第１のゲート電圧の絶対値は、前記トランジスタのドレイン・ソース間の電圧の絶対値以下であることを特徴とする表示装置の駆動方法が提供される。

前記トランジスタの、ゲート幅のゲート長に対する比が１より小さければ小さいほど、前記トランジスタのゲート電極に印加される前記第１のゲート電圧の絶対値が、前記トランジスタのドレイン・ソース間電圧の絶対値を超えない範囲で大きいことを特徴とする表示装置の駆動方法であってもよい。

前記ＥＬ素子は、単色発光するＥＬ層を用い、色変換層と組み合わせて、カラー表示を可能にすることを特徴とする表示装置の駆動方法であってもよい。

前記ＥＬ素子は、白色発光するＥＬ層を用い、カラーフィルタと組み合わせて、カラー表示を可能にすることを特徴とする表示装置の駆動方法であってもよい。

前記ＥＬ素子のＥＬ層は、低分子系有機物質またはポリマー系有機物質であることを特徴とする表示装置の駆動方法であってもよい。

前記低分子系有機物質は、Ａｌｑ₃（トリス−８−キノリライト−アルミニウム）またはＴＰＤ（トリフェニルアミン誘導体）からなることを特徴とする表示装置の駆動方法であってもよい。

前記ポリマー系有機物質は、ＰＰＶ（ポリフェニレンビニレン）、ＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）またはポリカーボネートからなることを特徴とする表示装置の駆動方法であってもよい。

前記ＥＬ素子のＥＬ層は、無機物質であることを特徴とする表示装置の駆動方法であってもよい。

前記表示装置の駆動方法を用いることを特徴とするビデオカメラ、画像再生装置、ヘッドマウントディスプレイ、携帯電話または携帯情報端末であってもよい。

アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置において、従来の階調表示方式では、画素部のＴＦＴの特性のバラツキや、使用する際の環境温度の変化によりＥＬ素子を流れる電流量がバラつくため、輝度表示にバラツキが生じるという問題があった。

しかし、本発明は、上記構成によって、画素部ＥＬ素子に流れる電流を温度変化に対して一定に保ち、表示のバラツキを抑えることができる。これにより、高画質表示が可能なＥＬ表示装置の駆動方法を提供することができる。

本発明の表示装置の駆動方法を示す図。 本発明の駆動方法を用いる表示装置の画素部の構成を示す図。 ＥＬ表示装置の画素部の構成を示す図。 従来のＥＬ表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートを示す図。 ＥＬ表示装置の駆動方法を示すタイミングチャートを示す図。 ＥＬ表示装置のソース信号線駆動回路の回路図。 ＥＬ表示装置のラッチの上面図。 ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。 ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。 ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。 ＥＬ表示装置の上面図及び断面図。 ＥＬ表示装置の上面図及び断面図。 ＥＬ表示装置の画素部の断面図。 ＥＬ表示装置の画素部の断面図。 ＥＬ表示装置の上面図及び断面図。 ＥＬ表示装置の断面図。 ＥＬ素子の温度特性を示す図。 本発明の駆動方法を用いるＥＬ表示装置を備えた電子機器の図。

本発明の実施の形態について図1を用いて説明する。

図１（Ａ）は、本発明のＥＬ表示装置の画素の構成を示したものである。スイッチング用ＴＦＴ９０３のゲート電極は、ゲート信号線９０６に接続されている。スイッチング用ＴＦＴ９０３のソース領域とドレイン領域とは、一方はソース信号線９０５に接続され、もう一方はＥＬ駆動用ＴＦＴ９００のゲート電極及びコンデンサ９０４に接続されている。ＥＬ駆動用ＴＦＴ９００のソース領域とドレイン領域とは、一方は電源供給線９０２に接続されており、もう一方はＥＬ素子９０１の陽極もしくは陰極に接続されている。

スイッチング用ＴＦＴ９０３よりＥＬ駆動用ＴＦＴ９００のゲート・ソース間に印加される電圧（ゲート電圧）をＶ_GSとする。また、ＥＬ駆動用ＴＦＴ９００のドレイン・ソース間に与えられる電圧（ドレイン・ソース間電圧）をＶ_DSとし、このときドレイン・ソース間を流れる電流（ドレイン電流）をＩ_Dとする。このドレイン電流Ｉ_Dが、ＥＬ素子９０１に入力される。また、ＥＬ素子９０１の両電極間に印加される電圧（ＥＬ駆動電圧）をＶ_ELとすると、電源供給線９０２から画素部（ＥＬ素子の対向電極）に印加される電圧Ｖ_INは、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSとＥＬ駆動電圧Ｖ_ELの和で与えられる。

ここで、図１（Ｂ）に、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSとドレイン電流Ｉ_Dの関係をグラフに示す。ゲート電圧Ｖ_GSは一定である。このグラフにおいて、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSに対してドレイン電流Ｉ_Dが１対１で対応する領域を線型領域といい、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSがゲート電圧Ｖ_GSに比べて小さな場合に相当する。また、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSに対して、ドレイン電流Ｉ_Dがほぼ一定の領域を飽和領域という。これは、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSがゲート電圧Ｖ_GS以上の場合に相当する。

従来の時間階調方式によるＥＬ表示装置の駆動方法では、ＥＬ素子の両電極間に印加される電圧が一定になるよう制御していた。このとき、ＥＬ駆動用ＴＦＴのドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSがＴＦＴの特性のバラツキによりバラつくと、ＥＬ駆動電圧Ｖ_ELに影響を与えてしまう。そこで、このバラツキの影響をできるだけ抑えるために、ＥＬ駆動用ＴＦＴのドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSを、ＥＬ駆動電圧Ｖ_ELに対して小さく設定し、画素に入力される電圧Ｖ_INの大部分がＥＬ素子の両電極間に印加されるようにしていた。そのため、ＥＬ駆動用ＴＦＴは、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSがゲート電圧Ｖ_GSに比べて小さな場合に相当する、線型領域で動作させていた。

本発明のＥＬ表示装置では、ＥＬ駆動用ＴＦＴ９００の、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSをゲート電圧Ｖ_GS以上に設定し、ＥＬ駆動用ＴＦＴ９００をドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSに関わらず一定のドレイン電流Ｉ_Dを流す、飽和領域で動作させる。これにより、ＥＬ素子には、温度変化によらず常に一定の電流が供給されることになる。

ＥＬ素子、ＥＬ駆動用ＴＦＴに入力される電圧の値の例を以下に示す。

例えば、ＥＬ駆動用ＴＦＴのしきい値電圧を、２Ｖ程度とする。ここで、ＥＬ素子の発光状態を選択された画素において、ＥＬ駆動用ＴＦＴのゲート電圧Ｖ_GSを５Ｖとした場合、表示期間における、ＥＬ素子の対向電極と電源供給線との間の電圧（対向電位と電源電位との差）を、１５Ｖ程度とする。このとき、ＥＬ素子の両電極間の電圧Ｖ_ELは、５〜１０Ｖ程度の値をとり、ＥＬ駆動用ＴＦＴのドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSは、５Ｖ以上となる。このとき、ＥＬ駆動用ＴＦＴのドレイン・ソース間の電圧Ｖ_DSは、ゲート電圧Ｖ_GS以上になって、ＥＬ駆動用ＴＦＴは、飽和領域で動作する。

これにより、ＥＬ素子には、温度変化によらず常に一定の電流が流れることになり、一定の輝度で発光する。

以下に、本発明の実施例について説明する。

発明の実施の形態で述べた、ＥＬ駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させＥＬ素子の両電極間に流れる電流Ｉ_Dを一定に保つ手法において、本実施例では、ＥＬ駆動用ＴＦＴの特性のバラツキの影響を抑える方法について述べる。説明には、図１（Ａ）において用いた符号と同一の符号及び新しく追加した符号を用いる。

ＥＬ駆動用ＴＦＴ９００を飽和領域で動作させる場合、以下に示す式１が成立する。

（式１）
Ｉ_D＝α(Ｗ/Ｌ)(Ｖ_GS-Ｖ_th)²

式１において、Ｉ_Dはドレイン電流、Ｖ_GSはゲート電圧、Ｖ_thはしきい値電圧、Ｗはゲート幅、Ｌはゲート長、αは定数である。ここで、しきい値電圧Ｖ_thは、バラツキを持つため、ドレイン電流Ｉ_Dがバラツキを持ってしまう。

そこで、このバラツキを抑えるため、飽和領域で動作する範囲において、ゲート幅Ｗのゲート長Ｌに対する比Ｗ／Ｌを小さくし、且つゲート電圧Ｖ_GSを大きくする。これにより、ＥＬ駆動用ＴＦＴ９００のしきい値電圧Ｖ_thのバラツキによる、ドレイン電流Ｉ_Dのバラツキを抑えることができる。

例えば、しきい値電圧Ｖ_thが、２±０.１Ｖの値をとり、５％のバラツキを持つとする。Ｗ／Ｌを８としたとき、ゲート電圧Ｖ_GSを３Ｖとする。このとき、ドレイン電流Ｉ_Dの値を計算すると、約２０％のバラツキを持つことになる。ここで、ドレイン電流Ｉ_Dの平均値はＩ₀であるとする。一方、Ｗ／Ｌを０．５にすると、ドレイン電流Ｉ_Dの平均値Ｉ₀をＷ／Ｌが８の場合と同じにするために、ゲート電圧Ｖ_GSは約６Ｖにする必要がある。ゲート電圧Ｖ_GSが６Ｖのとき、ドレイン電流Ｉ_Dの値を計算すると、約５％のバラツキに抑えられる。

この様に、Ｗ／Ｌを１未満に、望ましくは０．５以下にするとよい。

発明の実施の形態で述べた、ＥＬ駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させＥＬ素子の両電極間に流れる電流Ｉ_Dを一定に保つ手法において、本実施例では、実施例１とは異なった方法で、ＥＬ駆動用ＴＦＴの特性のバラツキの影響を抑える方法について述べる。

図２に、本実施例の表示装置の画素部の構成を示す。基本的な構造は、図１（Ａ）と同様であるので、変更部分に異なる符号を付して説明する。

スイッチング用ＴＦＴ９０３のゲート電極は、ゲート信号線９０６に接続されている。スイッチング用ＴＦＴ９０３のソース領域とドレイン領域とは、一方はソース信号線９０５に接続され、もう一方はＥＬ駆動用ＴＦＴ９００のゲート電極及びコンデンサ９０４の一方の電極に接続されている。コンデンサ９０４のもう一方の電極は、電源供給線９０２に接続されている。ＥＬ駆動用ＴＦＴ９００のソース領域とドレイン領域とは、一方は抵抗９０７を介して電源供給線９０２に接続されており、もう一方はＥＬ素子９０１の陽極もしくは陰極に接続されている。

本実施例の画素の構成の場合、実施例１で示した式１と、次に示す式２が同時に成立する。

（式２）
Ｖ＝Ｖ_GS＋ＲＩ_D

ここで、ＶはＥＬ駆動用ＴＦＴ９００のゲート電極と電源供給線９０２の間に与えられる電位差である。また、Ｒは抵抗９０７の抵抗値である。

式１と式２により、抵抗９０７を図２に示すように配した場合の、ゲート電圧Ｖ_GSとドレイン電流Ｉ_Dが求められる。このとき、しきい値電圧Ｖ_thのバラツキに対する、ドレイン電流Ｉ_Dのバラつきを計算する。

例えば、式１及び式２において、αを、２×１０^-6Ｆ／Ｖ・ｓとし、Ｗ/Ｌを１とする。ここで、Ｖ_thは２±０.１Ｖの値をとり、５％のバラツキを持つとする。

はじめに、Ｒが、０の場合（抵抗９０７が無い場合）を考える。Ｖを４Ｖとする。ゲート電圧Ｖ_GSは、Ｖと一致し４Ｖとなる。このときのドレイン電流のバラツキは、約１０％である。このとき、ドレイン電流の平均値は、約８×１０^-6Ａである。

次に、Ｒが、１×１０⁶Ωの場合を考える。ドレイン電流の平均値を、約８×１０^-6Ａに保つため、Ｖを１２Ｖとする。このとき、しきい値電圧Ｖ_thのバラつきに対するドレイン電流Ｉ_Dのバラツキは、約１％に抑えられる。

今度は、Ｒが、２×１０⁶Ωの場合を考える。ドレイン電流の平均値を、約８×１０^-6Ａに保つため、Ｖは２０Ｖとする。このとき、しきい値電圧Ｖ_thのバラつきに対するドレイン電流Ｉ_Dのバラツキは、約０.６％に抑えられる。

この様に、抵抗を９０７を配し、その抵抗値を大きくとることにより、しきい値電圧Ｖ_thのバラつきに対するドレイン電流Ｉ_Dのバラツキを抑えることができる。

本実施例は、実施例１と自由に組み合わせて実施することが可能である。

本実施例では、本発明の駆動方法を用いる表示装置の画素部とその周辺に設けられる駆動回路部（ソース信号線側駆動回路、ゲート信号線側駆動回路）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、駆動回路部に関しては基本単位であるＣＭＯＳ回路を図示することとする。

まず、図８（Ａ）に示すように、コーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスから成る基板５００１上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る下地膜５００２を形成する。
例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜５００２ａを１０〜２００[nm]（好ましくは５０〜１００[nm]）形成し、同様にＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化水素化シリコン膜５００２ｂを５０〜２００[nm]（好ましくは１００〜１５０[nm]）の厚さに積層形成する。本実施例では下地膜５００２を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成しても良い。

島状半導体層５００３〜５００６は、非晶質構造を有する半導体膜をレーザー結晶化法や公知の熱結晶化法を用いて作製した結晶質半導体膜で形成する。この島状半導体層５００３〜５００６の厚さは２５〜８０[nm]（好ましくは３０〜６０[nm]）の厚さで形成する。結晶質半導体膜の材料に限定はないが、好ましくはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金などで形成すると良い。

レーザー結晶化法で結晶質半導体膜を作製するには、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザーやＹＡＧレーザー、ＹＶＯ₄レーザーを用いる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数３０[Hz]とし、レーザーエネルギー密度を１００〜４００[mJ/cm²](代表的には２００〜３００[mJ/cm²])とする。また、ＹＡＧレーザーを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜１０[kHz]とし、レーザーエネルギー密度を３００〜６００[mJ/cm²](代表的には３５０〜５００[mJ/cm²])とすると良い。そして幅１００〜１０００[μm]、例えば４００[μm]で線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率（オーバーラップ率）を８０〜９８[％]として行う。

次いで、島状半導体層５００３〜５００６を覆うゲート絶縁膜５００７を形成する。ゲート絶縁膜５００７はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを４０〜１５０[nm]としてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、１２０[nm]の厚さで酸化窒化シリコン膜で形成する。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。例えば、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl Orthosilicate）とＯ₂とを混合し、反応圧力４０[Pa]、基板温度３００〜４００[℃]とし、高周波（１３．５６[MHz]）、電力密度０．５〜０．８[W/cm²]で放電させて形成することが出来る。このようにして作製される酸化シリコン膜は、その後４００〜５００[℃]の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることが出来る。

そして、ゲート絶縁膜５００７上にゲート電極を形成するための第１の導電膜５００８と第２の導電膜５００９とを形成する。本実施例では、第１の導電膜５００８をＴａで５０〜１００[nm]の厚さに形成し、第２の導電膜５００９をＷで１００〜３００[nm]の厚さに形成する。

Ｔａ膜はスパッタ法で、ＴａのターゲットをＡｒでスパッタすることにより形成する。この場合、Ａｒに適量のＸｅやＫｒを加えると、Ｔａ膜の内部応力を緩和して膜の剥離を防止することが出来る。また、α相のＴａ膜の抵抗率は２０[μΩcm]程度でありゲート電極に使用することが出来るが、β相のＴａ膜の抵抗率は１８０[μΩcm]程度でありゲート電極とするには不向きである。α相のＴａ膜を形成するために、Ｔａのα相に近い結晶構造をもつ窒化タンタルを１０〜５０[nm]程度の厚さでＴａの下地に形成しておくとα相のＴａ膜を容易に得ることが出来る。

Ｗ膜を形成する場合には、Ｗをターゲットとしたスパッタ法で形成する。その他に６フッ化タングステン（ＷＦ₆）を用いる熱ＣＶＤ法で形成することも出来る。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、Ｗ膜の抵抗率は２０[μΩcm]以下にすることが望ましい。Ｗ膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることが出来るが、Ｗ中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。このことより、スパッタ法による場合、純度９９．９９９９[％]のＷターゲットを用い、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してＷ膜を形成することにより、抵抗率９〜２０[μΩcm]を実現することが出来る。

なお、本実施例では、第１の導電膜５００８をＴａ、第２の導電膜５００９をＷとしたが、特に限定されず、いずれもＴａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕなどから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶シリコン膜に代表される半導体膜を用いてもよい。本実施例以外の他の組み合わせの一例で望ましいものとしては、第１の導電膜５００８を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜５００９をＷとする組み合わせ、第１の導電膜５００８を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜５００９をＡｌとする組み合わせ、第１の導電膜５００８を窒化タンタル（ＴａＮ）で形成し、第２の導電膜５００９をＣｕとする組み合わせが挙げられる。

次に、レジストによるマスク５０１０を形成し、電極及び配線を形成するための第１のエッチング処理を行う。本実施例ではＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を用い、エッチング用ガスにＣＦ₄とＣｌ₂を混合し、１[Pa]の圧力でコイル型の電極に５００[W]のＲＦ（１３．５６[MHz]）電力を投入してプラズマを生成して行う。基板側（試料ステージ）にも１００[W]のＲＦ（１３．５６[MHz]）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。ＣＦ₄とＣｌ₂を混合した場合にはＷ膜及びＴａ膜とも同程度にエッチングされる。

上記エッチング条件では、レジストによるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第１の導電層及び第２の導電層の端部がテーパー形状となる。テーパー部の角度は１５〜４５°となる。
ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、１０〜２０[％]程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。Ｗ膜に対する酸化窒化シリコン膜の選択比は２〜４（代表的には３）であるので、オーバーエッチング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は２０〜５０[nm]程度エッチングされることになる。こうして、第１のエッチング処理により第１の導電層と第２の導電層から成る第１の形状の導電層５０１１〜５０１６（第１の導電層５０１１ａ〜５０１６ａと第２の導電層５０１１ｂ〜５０１６ｂ）を形成する。このとき、ゲート絶縁膜５００７においては、第１の形状の導電層５０１１〜５０１６で覆われない領域は２０〜５０[nm]程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
（図８（Ｂ））

そして、第１のドーピング処理を行いｎ型を付与する不純物元素を添加する。
ドーピングの方法はイオンドープ法もしくはイオン注入法で行えば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を１×１０¹³〜５×１０¹⁴[atoms/cm²]とし、加速電圧を６０〜１００[keV]として行う。ｎ型を付与する不純物元素として１５族に属する元素、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用いるが、ここではリン（Ｐ）を用いる。この場合、導電層５０１１〜５０１５がｎ型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に第１の不純物領域５０１７〜５０２５が形成される。第１の不純物領域５０１７〜５０２５には１×１０²⁰〜１×１０²¹[atoms/cm³]の濃度範囲でｎ型を付与する不純物元素を添加する。（図８（Ｂ））

次に、図８（Ｃ）に示すように、レジストマスクは除去しないまま、第２のエッチング処理を行う。エッチングガスにＣＦ₄とＣｌ₂とＯ₂とを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時、第２のエッチング処理により第２の形状の導電層５０２６〜５０３１（第１の導電層５０２６ａ〜５０３１ａと第２の導電層５０２６ｂ〜５０３１ｂ）を形成する。このとき、ゲート絶縁膜５００７においては、第２の形状の導電層５０２６〜５０３１で覆われない領域はさらに２０〜５０[nm]程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。

Ｗ膜やＴａ膜のＣＦ₄とＣｌ₂の混合ガスによるエッチング反応は、生成されるラジカルまたはイオン種と反応生成物の蒸気圧から推測することが出来る。ＷとＴａのフッ化物と塩化物の蒸気圧を比較すると、Ｗのフッ化物であるＷＦ₆が極端に高く、その他のＷＣｌ₅、ＴａＦ₅、ＴａＣｌ₅は同程度である。従って、ＣＦ₄とＣｌ₂の混合ガスではＷ膜及びＴａ膜共にエッチングされる。しかし、この混合ガスに適量のＯ₂を添加するとＣＦ₄とＯ₂が反応してＣＯとＦになり、ＦラジカルまたはＦイオンが多量に発生する。その結果、フッ化物の蒸気圧が高いＷ膜のエッチング速度が増大する。一方、ＴａはＦが増大しても相対的にエッチング速度の増加は少ない。また、ＴａはＷに比較して酸化されやすいので、Ｏ₂を添加することでＴａの表面が酸化される。Ｔａの酸化物はフッ素や塩素と反応しないためさらにＴａ膜のエッチング速度は低下する。従って、Ｗ膜とＴａ膜とのエッチング速度に差を作ることが可能となりＷ膜のエッチング速度をＴａ膜よりも大きくすることが可能となる。

そして、図９（Ａ）に示すように第２のドーピング処理を行う。この場合、第１のドーピング処理よりもドーズ量を下げて高い加速電圧の条件としてｎ型を付与する不純物元素をドーピングする。例えば、加速電圧を７０〜１２０[keV]とし、１×１０¹³[atoms/cm²]のドーズ量で行い、図８（Ｂ）で島状半導体層に形成された第１の不純物領域の内側に新たな不純物領域を形成する。ドーピングは、第２の形状の導電層５０２６〜５０３０を不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層５０２６ａ〜５０３０ａの下側の領域にも不純物元素が添加されるようにドーピングする。こうして、第３の不純物領域５０３２〜５０３６が形成される。この第３の不純物領域５０３２〜５０３６に添加されたリン（Ｐ）
の濃度は、第１の導電層５０２６ａ〜５０３０ａのテーパー部の膜厚に従って緩やかな濃度勾配を有している。なお、第１の導電層５０２６ａ〜５０３０ａのテーパー部と重なる半導体層において、第１の導電層５０２６ａ〜５０３０ａのテーパー部の端部から内側に向かって若干、不純物濃度が低くなっているものの、ほぼ同程度の濃度である。

図９（Ｂ）に示すように第３のエッチング処理を行う。エッチングガスにＣＨＦ₆を用い、反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）を用いて行う。第３のエッチング処理により、第１の導電層５０２６ａ〜５０３１ａのテーパー部を部分的にエッチングして、第１の導電層が半導体層と重なる領域が縮小される。第３のエッチング処理によって、第３の形状の導電層５０３７〜５０４２（第１の導電層５０３７ａ〜５０４２ａと第２の導電層５０３７ｂ〜５０４２ｂ）を形成する。このとき、ゲート絶縁膜５００７においては、第３の形状の導電層５０３７〜５０４２で覆われない領域はさらに２０〜５０[nm]程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。

第３のエッチング処理によって、第３の不純物領域５０３２〜５０３６においては、第１の導電層５０３７ａ〜５０４１ａと重なる第３の不純物領域５０３２ａ〜５０３６ａと、第１の不純物領域と第３の不純物領域との間の第２の不純物領域５０３２ｂ〜５０３６ｂとが形成される。

そして、図９（Ｃ）に示すように、ｐチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層５００４、５００６に第1の導電型とは逆の導電型の第４の不純物領域５０４３〜５０５４を形成する。第３の形状の導電層５０３８ｂ、５０４１ｂを不純物元素に対するマスクとして用い、自己整合的に不純物領域を形成する。このとき、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する島状半導体層５００３、５００５および配線部５０４２はレジストマスク５２００で全面を被覆しておく。不純物領域５０４３〜５０５４にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法で形成し、そのいずれの領域においても不純物濃度が２×１０²⁰〜２×１０²¹[atoms/cm³]となるようにする。

以上までの工程でそれぞれの島状半導体層に不純物領域が形成される。島状半導体層と重なる第３の形状の導電層５０３７〜５０４１がゲート電極として機能する。また、５０４２は島状のソース信号線として機能する。

レジストマスク５２００を除去した後、導電型の制御を目的として、それぞれの島状半導体層に添加された不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用することが出来る。
熱アニール法では酸素濃度が１[ppm]以下、好ましくは０．１[ppm]以下の窒素雰囲気中で４００〜７００[℃]、代表的には５００〜６００[℃]で行うものであり、本実施例では５００[℃]で４時間の熱処理を行う。ただし、第３の形状の導電層５０３７〜５０４２に用いた配線材料が熱に弱い場合には、配線等を保護するため層間絶縁膜（シリコンを主成分とする）を形成した後で活性化を行うことが好ましい。

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、島状半導体層を水素化する工程を行う。この工程は熱的に励起された水素により半導体層のダングリングボンドを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。

次いで、図１０（Ａ）に示すように、第１の層間絶縁膜５０５５を酸化窒化シリコン膜から１００〜２００[nm]の厚さで形成する。その上に有機絶縁物材料から成る第２の層間絶縁膜５０５６を形成した後、第１の層間絶縁膜５０５５、第２の層間絶縁膜５０５６、およびゲート絶縁膜５００７に対してコンタクトホールを形成し、各配線（接続配線、信号線を含む）５０５７〜５０６２、５０６４をパターニング形成した後、接続配線５０６２に接する画素電極５０６３をパターニング形成する。

第２の層間絶縁膜５０５６としては、有機樹脂を材料とする膜を用い、その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出来る。特に、第２の層間絶縁膜５０５６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１〜５[μm]（さらに好ましくは２〜４[μm]）とすれば良い。

コンタクトホールの形成は、ドライエッチングまたはウエットエッチングを用い、ｎ型の不純物領域５０１７、５０１８、５０２１、５０２３及びｐ型の不純物領域５０４３〜５０５４に達するコンタクトホール、配線５０４２に達するコンタクトホール、電源供給線に達するコンタクトホール（図示せず）、およびゲート電極に達するコンタクトホール（図示せず）をそれぞれ形成する。

また、配線（接続配線、信号線を含む）５０５７〜５０６２、５０６４として、Ｔｉ膜を１００[nm]、Ｔｉを含むアルミニウム膜を３００[nm]、Ｔｉ膜１５０[nm]をスパッタ法で連続形成した３層構造の積層膜を所望の形状にパターニングしたものを用いる。勿論、他の導電膜を用いても良い。

また、本実施例では、画素電極５０６３としてＩＴＯ膜を１１０[nm]の厚さに形成し、パターニングを行った。画素電極５０６３を接続配線５０６２と接して重なるように配置することでコンタクトを取っている。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５０６３がＥＬ素子の陽極となる。（図１０（Ａ））

次に、図１０（Ｂ）に示すように、珪素を含む絶縁膜（本実施例では酸化珪素膜）を５００[nm]の厚さに形成し、画素電極５０６３に対応する位置に開口部を形成して、バンクとして機能する第３の層間絶縁膜５０６５を形成する。開口部を形成する際、ウエットエッチング法を用いることで容易にテーパー形状の側壁とすることが出来る。開口部の側壁が十分になだらかでないと段差に起因するＥＬ層の劣化が顕著な問題となってしまうため、注意が必要である。

次に、ＥＬ層５０６６および陰極（ＭｇＡｇ電極）５０６７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５０６６の膜厚は８０〜２００[nm]（典型的には１００〜１２０[nm]）、陰極５０６７の厚さは１８０〜３００[nm]（典型的には２００〜２５０[nm]）とすれば良い。

この工程では、赤色に対応する画素、緑色に対応する画素および青色に対応する画素に対して順次、ＥＬ層および陰極を形成する。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層および陰極を形成するのが好ましい。

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。

ここではＲＧＢに対応した３種類のＥＬ素子を形成する方式を用いたが、白色発光のＥＬ素子とカラーフィルタを組み合わせた方式、青色または青緑発光の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）に透明電極を利用してＲＧＢに対応したＥＬ素子を重ねる方式などを用いても良い。

なお、ＥＬ層５０６６としては公知の材料を用いることが出来る。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。例えば正孔注入層、正孔輸送層、発光層および電子注入層でなる４層構造をＥＬ層とすれば良い。

次に、同じゲート信号線にゲート電極が接続されたスイッチング用ＴＦＴを有する画素（同じラインの画素）上に、メタルマスクを用いて陰極５０６７を形成する。なお本実施例では陰極５０６７としてＭｇＡｇを用いたが、本発明はこれに限定されない。陰極５０６７として他の公知の材料を用いても良い。

最後に、窒化珪素膜でなるパッシベーション膜５０６８を３００[nm]の厚さに形成する。パッシベーション膜５０６８を形成しておくことで、ＥＬ層５０６６を水分等から保護することができ、ＥＬ素子の信頼性をさらに高めることが出来る。

こうして図１０（Ｂ）に示すような構造のＥＬ表示装置が完成する。なお、本実施例におけるＥＬ表示装置の作製工程においては、回路の構成および工程の関係上、ゲート電極を形成している材料であるＴａ、Ｗによってソース信号線を形成し、ドレイン・ソース電極を形成している配線材料であるＡｌによってゲート信号線を形成しているが、異なる材料を用いても良い。

ところで、本実施例の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。また結晶化工程においてＮｉ等の金属触媒を添加し、結晶性を高めることも可能である。それによって、ソース信号線駆動回路の駆動周波数を１０[MHz]以上にすることが可能である。

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、駆動回路部を形成するＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ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、線順次駆動におけるラッチ、点順次駆動におけるトランスミッションゲートなどが含まれる。

本実施例の場合、ｎチャネル型ＴＦＴの活性層は、ソース領域、ドレイン領域、ゲート絶縁膜を間に挟んでゲート電極と重なるオーバーラップＬＤＤ領域（Ｌ_OV領域）、ゲート絶縁膜を間に挟んでゲート電極と重ならないオフセットＬＤＤ領域（Ｌ_OFF領域）およびチャネル形成領域を含む。

また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ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ＴＦＴ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。

その他、駆動回路において、チャネル形成領域を双方向に電流が流れるようなＣＭＯＳ回路、即ち、ソース領域とドレイン領域の役割が入れ替わるようなＣＭＯＳ回路が用いられる場合、ＣＭＯＳ回路を形成するｎチャネル型ＴＦＴは、チャネル形成領域の両サイドにチャネル形成領域を挟む形でＬＤＤ領域を形成することが好ましい。このような例としては、点順次駆動に用いられるトランスミッションゲートなどが挙げられる。また駆動回路において、オフ電流を極力低く抑える必要のあるＣＭＯＳ回路が用いられる場合、ＣＭＯＳ回路を形成するｎチャネル型ＴＦＴは、Ｌ_OV領域を有していることが好ましい。このような例としては、やはり、点順次駆動に用いられるトランスミッションゲートなどが挙げられる。

なお、実際には図１０（Ｂ）の状態まで完成したら、さらに外気に曝されないように、気密性が高く、脱ガスの少ない保護フィルム（ラミネートフィルム、紫外線硬化樹脂フィルム等）や透光性のシーリ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、シーリ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）を配置したりするとＥＬ素子の信頼性が向上する。

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（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。このような出荷出来る状態にまでした状態を本明細書中では表示装置という。

また、本実施例で示す工程に従えば、表示装置の作製に必要なフォトマスクの数を抑えることが出来る。その結果、工程を短縮し、製造コストの低減及び歩留まりの向上に寄与することが出来る。

図１１（Ａ）は本発明の駆動方法を用いるＥＬ表示装置の上面図である。図１１（Ａ）において、４０１０は基板、４０１１は画素部、４０１２はソース信号線駆動回路、４０１３はゲート信号側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線４０１４、４０１６を経てＦＰＣ４０１７に至り、外部機器へと接続される。

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カバー材６０００、シーリング材（ハウジング材ともいう）７０００、密封材（第２のシーリング材）７００１が設けられている。

また、図１１（Ｂ）は本実施例のＥＬ表示装置の断面構造であり、基板４０１０、下地膜４０２１の上に駆動回路用ＴＦＴ（但し、ここではｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴを組み合わせたＣＭＯＳ回路を図示している。）４０２２及び画素部用ＴＦＴ４０２３（但し、ここではＥＬ駆動用ＴＦＴだけ図示している。）が形成されている。これらのＴＦＴは公知の構造（トップゲート構造またはボトムゲート構造など）を用いれば良い。

駆動回路用ＴＦＴ４０２２、画素部用ＴＦＴ４０２３が完成したら、樹脂材料でなる層間絶縁膜（平坦化膜）４０２６の上に画素部用ＴＦＴ４０２３のドレインと電気的に接続する透明導電膜でなる画素電極４０２７を形成する。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物（ＩＴＯと呼ばれる）または酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。そして、画素電極４０２７を形成したら、絶縁膜４０２８を形成し、画素電極４０２７上に開口部を形成する。

次に、ＥＬ層４０２９を形成する。ＥＬ層４０２９は公知のＥＬ材料（正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層及び電子注入層）を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。どのような構造とするかは公知の技術を用いれば良い。また、ＥＬ材料には低分子系材料と高分子系（ポリマー系）材料がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を用いる場合には、スピンコート法、印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用いることが可能である。

本実施例では、シャドーマスクを用いて蒸着法によりＥＬ層を形成する。シャドーマスクを用いて画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層（赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層）を形成することで、カラー表示が可能となる。その他にも、色変換層（ＣＣＭ）とカラーフィルターを組み合わせた方式、白色発光層とカラーフィルターを組み合わせた方式があるがいずれの方法を用いても良い。
勿論、単色発光のＥＬ表示装置とすることもできる。

ＥＬ層４０２９を形成したら、その上に陰極４０３０を形成する。陰極４０３０とＥＬ層４０２９の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中でＥＬ層４０２９と陰極４０３０を連続成膜するか、ＥＬ層４０２９を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで陰極４０３０を形成するといった工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバー方式（クラスターツール方式）の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。

なお、本実施例では陰極４０３０として、ＬｉＦ（フッ化リチウム）膜とＡｌ（アルミニウム）膜の積層構造を用いる。具体的にはＥＬ層４０２９上に蒸着法で１ｎｍ厚のＬｉＦ（フッ化リチウム）膜を形成し、その上に３００ｎｍ厚のアルミニウム膜を形成する。勿論、公知の陰極材料であるＭｇＡｇ電極を用いても良い。そして陰極４０３０は４０３１で示される領域において配線４０１６に接続される。配線４０１６は陰極４０３０に所定の電圧を与えるための電源供給線であり、導電性ペースト材料４０３２を介してＦＰＣ４０１７に接続される。

４０３１に示された領域において陰極４０３０と配線４０１６とを電気的に接続するために、層間絶縁膜４０２６及び絶縁膜４０２８にコンタクトホールを形成する必要がある。これらは層間絶縁膜４０２６のエッチング時（画素電極用コンタクトホールの形成時）や絶縁膜４０２８のエッチング時（ＥＬ層形成前の開口部の形成時）に形成しておけば良い。また、絶縁膜４０２８をエッチングする際に、層間絶縁膜４０２６まで一括でエッチングしても良い。この場合、層間絶縁膜４０２６と絶縁膜４０２８が同じ樹脂材料であれば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることができる。

このようにして形成されたＥＬ素子の表面を覆って、パッシベーション膜６００３、充填材６００４、カバー材６０００が形成される。

さらに、ＥＬ素子部を囲むようにして、カバー材６０００と基板４０１０の間にシーリング材７０００が設けられ、さらにシーリング材７０００の外側には密封材（第２のシーリング材）７００１が形成される。

このとき、この充填材６００４は、カバー材６０００を接着するための接着剤としても機能する。充填材６００４としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）
、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。この充填材６００４の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好ましい。

また、充填材６００４の中にスペーサーを含有させてもよい。このとき、スペーサーをＢａＯなどからなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもたせてもよい。

スペーサーを設けた場合、パッシベーション膜６００３はスペーサー圧を緩和することができる。また、パッシベーション膜６００３とは別に、スペーサー圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。

また、カバー材６０００としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）
板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材６００４としてＰＶＢやＥＶＡを用いる場合、数十μｍのアルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。

但し、ＥＬ素子からの発光方向（光の放射方向）によっては、カバー材６０００が透光性を有する必要がある。

また、配線４０１６はシーリング材７０００および密封材７００１と基板４０１０との隙間を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。なお、ここでは配線４０１６について説明したが、他の配線４０１４も同様にしてシーリング材７０００および密封材７００１の下を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。

なお図１１では、充填材６００４を設けてからカバー材６０００を接着し、充填材６００４の側面（露呈面）を覆うようにシーリング材７０００を取り付けているが、カバー材６０００及びシーリング材７０００を取り付けてから、充填材６００４を設けても良い。この場合、基板４０１０、カバー材６０００及びシーリング材７０００で形成されている空隙に通じる充填材の注入口を設ける。そして前記空隙を真空状態（１０^-2Ｔｏｒｒ以下）にし、充填材の入っている水槽に注入口を浸してから、空隙の外の気圧を空隙の中の気圧よりも高くして、充填材を空隙の中に充填する。

次に、図１１（Ａ）、（Ｂ）とは異なる形態のＥＬ表示装置を作製した例について、図１２（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図１１（Ａ）、（Ｂ）と同じ番号のものは同じ部分を指しているので説明は省略する。

図１２（Ａ）は本実施例のＥＬ表示装置の上面図であり、図１２（Ａ）をＡ-Ａ'で切断した断面図を図１２（Ｂ）に示す。

図１１に従って、ＥＬ素子の表面を覆ってパッシベーション膜６００３までを形成する。

さらに、ＥＬ素子を覆うようにして充填材６００４を設ける。この充填材６００４は、カバー材６０００を接着するための接着剤としても機能する。充填材６００４としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。この充填材６００４の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好ましい。

また、充填材６００４の中にスペーサーを含有させてもよい。このとき、スペーサーをＢａＯなどからなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもたせてもよい。

スペーサーを設けた場合、パッシベーション膜６００３はスペーサー圧を緩和することができる。また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。

また、カバー材６０００としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、ＦＲＰ（Ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ−Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）
板、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材６００４としてＰＶＢやＥＶＡを用いる場合、数十μｍのアルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。

但し、ＥＬ素子からの発光方向（光の放射方向）によっては、カバー材６０００が透光性を有する必要がある。

次に、充填材６００４を用いてカバー材６０００を接着した後、充填材６００４の側面（露呈面）を覆うようにフレーム材６００１を取り付ける。フレーム材６００１はシーリング材（接着剤として機能する）６００２によって接着される。このとき、シーリング材６００２としては、光硬化性樹脂を用いるのが好ましいが、ＥＬ層の耐熱性が許せば熱硬化性樹脂を用いても良い。なお、シーリング材６００２はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、シーリング材６００２の内部に乾燥剤を添加してあっても良い。

また、配線４０１６はシーリング材６００２と基板４０１０との隙間を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。なお、ここでは配線４０１６について説明したが、他の配線４０１４も同様にしてシーリング材６００２の下を通ってＦＰＣ４０１７に電気的に接続される。

なお図１２では、充填材６００４を設けてからカバー材６０００を接着し、充填材６００４の側面（露呈面）を覆うようにフレーム材６００１を取り付けているが、カバー材６０００及びフレーム材６００１を取り付けてから、充填材６００４を設けても良い。この場合、基板４０１０、カバー材６０００及びフレーム材６００１で形成されている空隙に通じる充填材の注入口を設ける。そして前記空隙を真空状態（１０^-2Ｔｏｒｒ以下）にし、充填材の入っている水槽に注入口を浸してから、空隙の外の気圧を空隙の中の気圧よりも高くして、充填材を空隙の中に充填する。

ＥＬ表示装置における画素部のさらに詳細な断面構造を図１３に示す。図１３において、基板４５０１上に設けられたスイッチング用ＴＦＴ４５０２は公知の方法を用いて形成されたｎチャネル型ＴＦＴを用いる。本実施例では、２つのゲート電極３９ａ及び３９ｂを有するダブルゲート構造としている。ダブルゲート構造とすることで実質的に二つのＴＦＴが直列された構造となり、オフ電流値を低減することができるという利点がある。なお、本実施例ではダブルゲート構造としているが、シングルゲート構造でも構わないし、トリプルゲート構造やそれ以上のゲート本数を持つマルチゲート構造でも構わない。また、公知の方法を用いて形成されたｐチャネル型ＴＦＴを用いても構わない。

また、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４５０３は公知の方法を用いて形成されたｎチャネル型ＴＦＴを用いる。ＥＬ駆動用ＴＦＴのゲート電極３７は配線３６によって、スイッチング用ＴＦＴ４５０２のドレイン配線３５に電気的に接続されている。

ＥＬ駆動用ＴＦＴはＥＬ素子を流れる電流量を制御するための素子であるため、多くの電流が流れ、熱による劣化やホットキャリアによる劣化の危険性が高い素子でもある。そのため、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４５０３のドレイン側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極に重なるようにＬＤＤ領域を設ける本発明の構造は極めて有効である。

また、本実施例ではＥＬ駆動用ＴＦＴ４５０３を、１つのゲート電極３７を有するシングルゲート構造で図示しているが、複数のＴＦＴを直列につなげたマルチゲート構造としても良い。さらに、複数のＴＦＴを並列につなげて実質的にチャネル形成領域を複数に分割し、熱の放射を高い効率で行えるようにした構造としても良い。このような構造は熱による劣化対策として有効である。

また、本実施例では、トップゲート型のＴＦＴを用いているが、ボトムゲート型のＴＦＴを用いても構わない。

また、ソース配線４０は電源供給線（図示せず）に接続され、常に一定の電圧が加えられている。

スイッチング用ＴＦＴ４５０２、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４５０３の上には第１パッシベーション膜４１が設けられ、その上に樹脂絶縁膜でなる平坦化膜４２が形成される。平坦化膜４２を用いて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。

また、４３は反射性の高い導電膜でなる画素電極（この場合ＥＬ素子の陰極）
であり、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４５０３のドレイン配線３３に電気的に接続される。
画素電極４３としてはアルミニウム合金膜、銅合金膜または銀合金膜など低抵抗な導電膜またはそれらの積層膜を用いることが好ましい。勿論、他の導電膜との積層構造としても良い。

また、絶縁膜（好ましくは樹脂）で形成されたバンク４４ａ、４４ｂにより形成された溝（画素に相当する）の中に発光層４５が形成される。なお、ここでは一画素しか図示していないが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を作り分けても良い。発光層とする有機ＥＬ材料としてはπ共役ポリマー系材料を用いる。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、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系、ポリフルオレン系などが挙げられる。

なお、ＰＰＶ系有機ＥＬ材料としては様々な型のものがあるが、例えば「H. Shenk,H.Becker,O.Gelsen,E.Kluge,W.Kreuder,and H.Spreitzer,“Polymers for Light Emitting Diodes”,Euro Display,Proceedings,1999,p.33-37」や特開平１０−９２５７６号公報に記載されたような材料を用いれば良い。

具体的な発光層としては、赤色に発光する発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光する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を用いれば良い。膜厚は３０〜１５０ｎｍ（好ましくは４０〜１００ｎｍ）とすれば良い。

但し、以上の例は発光層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。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせてＥＬ層（発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層）を形成すれば良い。

例えば、本実施例ではポリマー系材料を発光層として用いる例を示したが、低分子系有機ＥＬ材料を用いても良い。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機ＥＬ材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。

本実施例では発光層４５の上にＰＥＤＯＴ（ポリチオフェン）またはＰＡｎｉ（ポリアニリン）でなる正孔注入層４６を設けた積層構造のＥＬ層としている。
そして、正孔注入層４６の上には透明導電膜でなる陽極４７が設けられる。本実施例の場合、発光層４５で生成された光は上面側に向かって（ＴＦＴの形成された基板４５０１とは反対の方向に向かって）放射されるため、陽極は透光性でなければならない。透明導電膜としては酸化インジウムと酸化スズとの化合物や酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができるが、耐熱性の低い発光層や正孔注入層を形成した後で形成するため、可能な限り低温で成膜できるものが好ましい。

陽極４７まで形成された時点でＥＬ素子４５０５が完成する。なお、ここでいうＥＬ素子４５０５は、画素電極（陰極）４３、発光層４５、正孔注入層４６及び陽極４７で形成される。画素電極４３は画素の面積にほぼ一致させているため、画素全体がＥＬ素子として機能する。従って、発光の利用効率が非常に高く、明るい画像表示が可能となる。

また本実施例では、陽極４７の上にさらに第２パッシベーション膜４８を設けている。第２パッシベーション膜４８としては窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜が好ましい。この目的は、外部とＥＬ素子とを遮断することであり、有機ＥＬ材料の酸化による劣化を防ぐ意味と、有機ＥＬ材料からの脱ガスを抑える意味との両方を併せ持つ。これによりＥＬ表示装置の信頼性が高められる。

以上のように本発明の駆動方法を用いるＥＬ表示装置は、図１３のような構造の画素からなる画素部を有し、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ＥＬ駆動用ＴＦＴとを有する。従って、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能なＥＬ表示装置が得られる。

本実施例では、実施例６に示した画素部において、ＥＬ素子４５０５の構造を反転させた構造について説明する。説明には図１４を用いる。なお、図１３の構造と異なる点はＥＬ素子の部分とＥＬ駆動用ＴＦＴだけであるので、その他の説明は省略することとする。

図１４において、ＥＬ駆動用ＴＦＴ４５０３は公知の方法を用いて形成されたｐチャネル型ＴＦＴを用いる。

本実施例では、画素電極（陽極）５０として透明導電膜を用いる。具体的には酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物でなる導電膜を用いる。勿論、酸化インジウムと酸化スズとの化合物でなる導電膜を用いても良い。

そして、絶縁膜でなるバンク５１ａ、５１ｂが形成された後、溶液塗布によりポリビニルカルバゾールでなる発光層５２が形成される。その上にはカリウムアセチルアセトネート（ａｃａｃＫと表記される）でなる電子注入層５３、アルミニウム合金でなる陰極５４が形成される。この場合、陰極５４がパッシベーション膜としても機能する。こうしてＥＬ素子４７０１が形成される。

本実施例の場合、発光層５２で発生した光は、矢印で示されるようにＴＦＴが形成された基板４５０１の方に向かって放射される。

本実施例では、ソース信号線駆動回路の構成について説明する。

図６に、ソース信号線駆動回路の回路図を示す。シフトレジスタ８８０１、ラッチ（Ａ）（８８０２）、ラッチ（Ｂ）（８８０３）、が図に示すように配置されている。本実施例では、１組のラッチ（Ａ）（８８０２）と１組のラッチ（Ｂ）（８８０３）が、４本のソース信号線Ｓ＿ａ〜Ｓ＿ｄに対応している。また本実施例では信号が有する電圧の振幅の幅を変えるレベルシフタを設けなかったが、設計者が適宜設けるようにしても良い。

クロック信号ＣＬＫ、ＣＬＫの極性が反転したクロック信号ＣＬＫＢ、スタートパルス信号ＳＰ、駆動方向切り替え信号ＳＬ／Ｒはそれぞれ図に示した配線からシフトレジスタ８８０１に入力される。また外部から入力されるデジタル信号ＶＤは4分割され、図に示した配線からラッチ（Ａ）（８８０２）に入力される。ラッチ信号Ｓ＿ＬＡＴ、Ｓ＿ＬＡＴの極性が反転した信号Ｓ＿ＬＡＴｂはそれぞれ図に示した配線からラッチ（Ｂ）（８８０３）に入力される。

シフトレジスタ８８０１からの信号が入力されると、4分割されたデジタル信号ＶＤより、ラッチ（Ａ）（８８０２）は4つの信号を同時に得る。ラッチ信号Ｓ＿ＬＡＴ及びＳ＿ＬＡＴｂにより、デジタル信号ＶＤをラッチ（Ｂ）（８８０３）が保持し、ソース信号線Ｓ＿ａ〜Ｓ＿ｄに出力する。

本実施例では、４分割されたビデオ信号を用い、４本のソース信号線に対応する信号を同時にサンプリングする手法について述べたが、一般に、ｎ分割されたデジタル信号を用い、ｎ本のソース信号線に対応する信号を同時にサンプリングしても良い。

ラッチ（Ａ）（８８０２）の詳しい構成について、ソース信号線Ｓ＿ａに対応するラッチ（Ａ）（８８０２）の一部８８０４を例にとって説明する。ラッチ（Ａ）（８８０２）の一部８８０４は２つのクロックドインバータと２つのインバータを有している。

ラッチ（Ａ）（８８０２）の一部８８０４の上面図を図７に示す。８３１ａ、８３１ｂはそれぞれ、ラッチ（Ａ）（８８０２）の一部８８０４が有するインバータの１つを形成するＴＦＴの活性層であり、８３６は該インバータの１つを形成するＴＦＴの共通のゲート電極である。また８３２ａ、８３２ｂはそれぞれ、ラッチ（Ａ）（８８０２）の一部８８０４が有するもう１つのインバータを形成するＴＦＴの活性層であり、８３７ａ、８３７ｂは活性層８３２ａ、８３２ｂ上にそれぞれ設けられたゲート電極である。なおゲート電極８３７ａ、８３７ｂは電気的に接続されている。

８３３ａ、８３３ｂはそれぞれ、ラッチ（Ａ）（８８０２）の一部８８０４が有するクロックドインバータの１つを形成するＴＦＴの活性層である。活性層８３３ａ上にはゲート電極８３８ａ、８３８ｂが設けられており、ダブルゲート構造となっている。また活性層８３３ｂ上にはゲート電極８３８ｂ、８３９が設けられており、ダブルゲート構造となっている。

８３４ａ、８３４ｂはそれぞれ、ラッチ（Ａ）（８８０２）の一部８８０４が有するもう１つのクロックドインバータを形成するＴＦＴの活性層である。活性層８３４ａ上にはゲート電極８３９、８４０が設けられており、ダブルゲート構造となっている。また活性層８３４ｂ上にはゲート電極８４０、８４１が設けられており、ダブルゲート構造となっている。

本実施例では、本発明の駆動方法を用いるＥＬ表示装置を作製した例について図１５（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図１５（Ａ）は、ＥＬ素子の形成されたアクティブマトリクス基板において、ＥＬ素子の封入まで行った状態を示す上面図である。点線で示された６８０１はソース信号線駆動回路、６８０２はゲート信号線駆動回路、６８０３は画素部である。また、６８０４はカバー材、６８０５は第１シール材、６８０６は第２シール材であり、第１シール材６８０５で囲まれた内側のカバー材とアクティブマトリクス基板との間には充填材６８０７（図１５（Ｂ）参照）が設けられる。

なお、６８０８はソース信号線駆動回路６８０１、ゲート信号線駆動回路６８０２及び画素部６８０３に入力される信号を伝達するための接続配線であり、外部機器との接続端子となるＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）６８０９からビデオ信号やクロック信号を受け取る。

ここで、図１５（Ａ）をＡ−Ａ’で切断した断面に相当する断面図を図１５（Ｂ）に示す。なお、図１５（Ａ）、（Ｂ）では同一の部位に同一の符号を用いている。

図１５（Ｂ）に示すように、基板６８００上には画素部６８０３、ソース側駆動回路６８０１が形成されており、画素部６８０３はＥＬ素子に流れる電流を制御するためのＴＦＴ６８５１（以下、ＥＬ駆動用ＴＦＴという）及びそのドレイン領域に電気的に接続された画素電極６８５２等を含む複数の画素により形成される。本実施例ではＥＬ駆動用ＴＦＴ６８５１をｐチャネル型ＴＦＴとする。また、ソース信号線駆動回路６８０１はｎチャネル型ＴＦＴ６８５３とｐチャネル型ＴＦＴ６８５４とを相補的に組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。

各画素は画素電極の下にカラーフィルタ（Ｒ）６８５５、カラーフィルタ（Ｇ）６８５６及びカラーフィルタ（Ｂ）（図示せず）を有している。ここでカラーフィルタ（Ｒ）とは赤色光を抽出するカラーフィルタであり、カラーフィルタ（Ｇ）は緑色光を抽出するカラーフィルタ、カラーフィルタ（Ｂ）は青色光を抽出するカラーフィルタである。なお、カラーフィルタ（Ｒ）６８５５は赤色発光の画素に、カラーフィルタ（Ｇ）６８５６は緑色発光の画素に、カラーフィルタ（Ｂ）は青色発光の画素に設けられる。

これらのカラーフィルタを設けた場合の効果としては、まず発光色の色純度が向上する点が挙げられる。例えば赤色発光の画素からはＥＬ素子から赤色光が放射される（本実施例では画素電極側に向かって放射される）が、この赤色光を、赤色光を抽出するカラーフィルタに通すことにより赤色の純度を向上させることができる。このことは、他の緑色光、青色光の場合においても同様である。

また、従来のカラーフィルタを用いない構造ではＥＬ表示装置の外部から侵入した可視光がＥＬ素子の発光層を励起させてしまい、所望の発色が得られない問題が起こりうる。しかしながら、本実施例のようにカラーフィルタを設けることでＥＬ素子には特定の波長の光しか入らないようになる。即ち、外部からの光によりＥＬ素子が励起されてしまうような不具合を防ぐことが可能である。

なお、カラーフィルタを設ける構造は従来提案されているが、ＥＬ素子は白色発光のものを用いていた。この場合、赤色光を抽出するには他の波長の光をカットしていたため、輝度の低下を招いていた。しかしながら、本実施例では、例えばＥＬ素子から発した赤色光を、赤色光を抽出するカラーフィルタに通すため、輝度の低下を招くようなことがない。

次に、画素電極６８５２は透明導電膜で形成され、ＥＬ素子の陽極として機能する。また、画素電極６８５２の両端には絶縁膜６８５７が形成され、さらに赤色に発光する発光層６８５８、緑色に発光する発光層６８５９が形成される。なお、図示しないが隣接する画素には青色に発光する発光層が設けられ、赤、緑及び青に対応した画素によりカラー表示が行われる。勿論、青色の発光層が設けられた画素は青色を抽出するカラーフィルタが設けられている。

なお、ＥＬ材料として有機材料だけでなく無機材料を用いることができる。また、発光層だけでなく電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層、正孔注入層を組み合わせた積層構造としても良い。

また、各発光層の上にはＥＬ素子の陰極６８６０が遮光性を有する導電膜でもって形成される。この陰極６８６０は全ての画素に共通であり、接続配線６８０８を経由してＦＰＣ６８０９に電気的に接続されている。

次に、第１シール材６８０５をディスペンサー等で形成し、スペーサ（図示せず）を撒布してカバー材６８０４を貼り合わせる。そして、アクティブマトリクス基板６８００、カバー材６８０４及び第１シール材６８０５で囲まれた領域内に充填材６８０７を真空注入法により充填する。

また、本実施例では充填材６８０７に予め吸湿性物質６８６１として酸化バリウムを添加しておく。なお、本実施例では吸湿性物質を充填材に添加して用いるが、塊状に分散させて充填材中に封入することもできる。また、図示されていないがスペーサの材料として吸湿性物質を用いることも可能である。

次に、充填材６８０７を紫外線照射または加熱により硬化させた後、第１シール材６８０５に形成された開口部（図示せず）を塞ぐ。第１シール材６８０５の開口部を塞いだら、導電性材料６８６２を用いて接続配線６８０８及びＦＰＣ６８０９を電気的に接続させる。さらに、第１シール材６８０５の露呈部及びＦＰＣ６８０９の一部を覆うように第２シール材６８０６を設ける。第２シール材６８０６は第１シール材６８０５と同様の材料を用いれば良い。

以上のような方式を用いてＥＬ素子を充填材６８０７に封入することにより、ＥＬ素子を外部から完全に遮断することができ、外部から水分や酸素等の有機材料の酸化を促す物質が侵入することを防ぐことができる。従って、信頼性の高いＥＬ表示装置を作製することができる。

本実施例では、実施例９に示したＥＬ表示装置において、ＥＬ素子から発する光の放射方向とカラーフィルタの配置を異ならせた場合の例について示す。説明には図１６を用いるが、基本的な構造は図１５（Ｂ）と同様であるので変更部分に新しい符号を付して説明する。

画素部６９０１はＥＬ素子に流れる電流を制御するためのＴＦＴ６９０２（以下、ＥＬ駆動用ＴＦＴという）及びそのドレイン領域に電気的に接続された画素電極６９０３等を含む複数の画素により形成される

本実施例では画素部６９０１にはＥＬ駆動用ＴＦＴ６９０２としてｎチャネル型ＴＦＴが用いられている。また、ＥＬ駆動用ＴＦＴ６９０２のドレインには画素電極６９０３が電気的に接続され、この画素電極６９０３は遮光性を有する導電膜で形成されている。本実施例では画素電極６９０３がＥＬ素子の陰極となる。

また、赤色に発光する発光層６８５８、緑色に発光する発光層６８５９の上には各画素に共通な透明導電膜６９０４が形成される。この透明導電膜６９０４はＥＬ素子の陽極となる。

さらに、本実施例ではカラーフィルタ（Ｒ）６９０５、カラーフィルタ（Ｇ）
６９０６及びカラーフィルタ（Ｂ）（図示せず）がカバー材６８０４に形成されている点に特徴がある。本実施例のＥＬ素子の構造とした場合、発光層から発した光の放射方向がカバー材側に向かうため、図１６の構造とすればその光の経路にカラーフィルタを設置することができる。

本実施例のようにカラーフィルタ（Ｒ）６９０５、カラーフィルタ（Ｇ）６９０６及びカラーフィルタ（Ｂ）（図示せず）をカバー材６８０４に設けると、アクティブマトリクス基板の工程を少なくすることができ、歩留まり及びスループットの向上を図ることができるという利点がある。

本発明の駆動方法を用いるＥＬ表示装置において、ＥＬ素子が有するＥＬ層に用いられる材料は、有機ＥＬ材料に限定されず、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、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。

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。

本発明の駆動方法を用いるＥＬ表示装置において、ＥＬ層として用いる有機物質は低分子系有機物質であってもポリマー系（高分子系）有機物質であっても良い。低分子系有機物質はＡｌｑ₃（トリス−８−キノリライト−アルミニウム）
、ＴＰＤ（トリフェニルアミン誘導体）等を中心とした材料が知られている。ポリマー系有機物質として、π共役ポリマー系の物質が挙げられる。代表的には、ＰＰＶ（ポリフェニレンビニレン）、ＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）、ポリカーボネート等が挙げられる。

ポリマー系（高分子系）有機物質は、スピンコーティング法（溶液塗布法ともいう）、ディッピング法、ディスペンス法、印刷法またはインクジェット法など簡易な薄膜形成方法で形成でき、低分子系有機物質に比べて耐熱性が高い。

またＥＬ表示装置が有するＥＬ素子において、そのＥＬ素子が有するＥＬ層が、電子輸送層と正孔輸送層とを有している場合、電子輸送層と正孔輸送層とを無機の材料、例えば非晶質のＳｉまたは非晶質のＳｉ_1-xＣ_x等の非晶質半導体で構成しても良い。

非晶質半導体には多量のトラップ準位が存在し、かつ非晶質半導体が他の層と接する界面において多量の界面準位を形成する。そのため、ＥＬ素子は低い電圧で発光させることができるとともに、高輝度化を図ることもできる。

また有機ＥＬ層にドーパント（不純物）を添加し、有機ＥＬ層の発光の色を変化させても良い。ドーパントとして、ＤＣＭ１、ナイルレッド、ルブレン、クマリン６、ＴＰＢ、キナクリドン等が挙げられる。

本実施例では、本発明の駆動方法を用いるＥＬ表示装置を表示媒体として組み込んだ電子機器について説明する。

その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ヘッドマウントディスプレイ（ゴーグル型ディスプレイ）、ゲーム機、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）などが挙げられる。それらの一例を図１８に示す。

図１８（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等を含む。本発明の駆動方法を用いるＥＬ表示装置はパーソナルコンピュータの表示部２００３に用いることができる。

図１８（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。本発明の駆動方法を用いるＥＬ表示装置はビデオカメラの表示部２１０２に用いることができる。

図１８（Ｃ）は頭部取り付け型（ヘッドマウントディスプレイ）の表示装置の一部（右片側）であり、本体２３０１、信号ケーブル２３０２、頭部固定バンド２３０３、表示モニタ２３０４、光学系２３０５、表示部２３０６等を含む。本発明の駆動方法を用いるＥＬ表示装置は頭部取り付け型の表示装置の表示部２３０６に用いることができる。

図１８（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２４０１、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２４０２、操作スイッチ２４０３、表示部（ａ）２４０４、表示部（ｂ）２４０５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、本発明の駆動方法を用いるＥＬ表示装置は記録媒体を備えた画像再生装置の表示部（ａ）２４０４、（ｂ）２４０５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。

図１８（Ｅ）は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体２５０１、カメラ部２５０２、受像部２５０３、操作スイッチ２５０４、表示部２５０５等を含む。本発明の駆動方法を用いるＥＬ表示装置は携帯型（モバイル）コンピュータの表示部２５０５に用いることができる。

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機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜１２のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。

Claims (1)

1. ＥＬ素子と、トランジスタとをそれぞれ有する画素を備え、
   １フレーム期間を複数のサブフレーム期間に分割し、前記複数のサブフレーム期間それぞれにおいて、前記トランジスタのゲート電極に、第１のゲート電圧または第２のゲート電圧が印加され、
   前記第１のゲート電圧が、前記トランジスタのゲート電極に印加されると、前記トランジスタのドレイン電流が、前記ＥＬ素子の両電極間に流れ、前記ＥＬ素子は発光状態となり、
   前記第２のゲート電圧が、前記トランジスタのゲート電極に印加されると、前記トランジスタが非導通状態となって、前記ＥＬ素子は非発光状態となる表示装置の駆動方法であって、
   前記第１のゲート電圧の絶対値は、前記トランジスタのドレイン・ソース間の電圧の絶対値以下であることを特徴とする表示装置の駆動方法。

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