JP2013200569A - El表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくともEL素子と、EL素子に電気的に接続する第1のトランジスタと、ソース配線に電気的に接続する第2のトランジスタと、保持容量と、を有する画素を複数有し、前記第1のトランジスタはスイッチング素子としての機能を有し、前記第2のトランジスタは、電流供給線から前記EL素子へ流す電流量を制御する機能を有するEL表示装置。
【選択図】図2
Description
子装置およびその電子装置を表示部として用いた電気器具に関する。特に、本発明は電子
装置としてEL(エレクトロルミネッセンス)表示装置に実施することが有効な技術であ
る。
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TFT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(絶縁体)上に形成した駆動回路で行うことが可能となっている
。
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。
部が形成される。従って、回路又は素子をTFTで形成するにあたって、それぞれの回路
又は素子が必要とするTFTの性能も異なってくる。例えば、タイミング信号を形成する
シフトレジスタなどには動作速度の早いTFTが求められ、電荷蓄積のためのスイッチン
グ素子にはオフ電流値(TFTがオフ動作にある時に流れるドレイン電流値)の十分に低
いTFTが求められる。
ることが困難となり、アクティブマトリクス型表示装置の性能を向上させる上で大きな弊
害となる。
子装置において、TFTで形成される回路又は素子が求める性能に応じて適切な構造のT
FTを用い、動作性能及び信頼性の高い電子装置を提供することを課題とする。
とにより、それを表示部(表示用ディスプレイ)として用いた電子機器(電気器具)の品
質を向上させることを課題とする。
る機能を鑑みて、最適な構造のTFTを割り当てることを主旨としている。即ち、同一画
素内に異なる構造のTFTが存在することになる。
グ用素子など)は、動作速度よりもオフ電流値を低減させることに重点を置いたTFT構
造が望ましい。また、大電流を流すことを最重要課題とする素子(電流制御用素子など)
は、オフ電流値を低減させることよりも、大電流を流すこと及びそれと同時に顕著な問題
となるホットキャリア注入による劣化を抑制することに重点を置いたTFT構造が望まし
い。
表示装置の動作性能の向上と信頼性の向上とを可能とする。なお、本発明の思想は、画素
部に限ったものではなく、画素部およびその画素部を駆動する駆動回路部を含めてTFT
構造の最適化を図る点にも特徴がある。
FTを配置することが可能となり、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。
T構造とを同一の絶縁体上において、使い分けることができる。それによりEL表示装置
の画素に配置するスイッチング用TFTはオフ電流値を十分に低くさせることができ、電
流制御用TFTはホットキャリア注入による劣化を防ぐと共にオフ電流値を十分に低くさ
せることができる。
く、耐久性のある(信頼性の高い)応用製品(電気器具)を生産することが可能となる。
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。
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。
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。
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
)を含む絶縁膜を設ければ良い。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。
するTFT(以下、スイッチング用TFTという)、202はEL素子へ流す電流量を制
御する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。
a〜15d、高濃度不純物領域16及びチャネル形成領域17a、17bを含む活性層、ゲー
ト絶縁膜18、ゲート電極19a、ゲート電極19b、第1層間絶縁膜20、ソース配線2
1並びにドレイン配線22を有して形成される。なお、図2に示すようにゲート電極19
a、19bは同一のゲート配線211を幹としたダブルゲート構造となっている。
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。
が接続されている(図2参照)。保持容量203は、ドレイン領域14と電気的に接続さ
れた容量形成用半導体領域23とゲート絶縁膜18(保持容量203を形成する領域では
容量形成用の誘電体として機能する)と容量形成用電極24とで形成される。なお、接続
配線25は、容量形成用電極24に固定電位(ここでは接地電位)を与えるための配線で
あり、ソース配線21やドレイン配線22と同時に形成され、電流供給線212に接続さ
れている。
絶縁膜18を挟んでゲート電極19a、ゲート電極19bに重ならないように設ける。この
ような構造は一般的にLDD構造と呼ばれている。
に対応する電荷を保持容量203へと蓄積する。そして非選択時は常にその電荷を保持し
なければならないので、オフ電流値による電荷漏れは極力防がなければならない。そうい
った意味で、スイッチング用TFT201はオフ電流値を低減することを最重要課題とし
て設計しなければならない。
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。なお、本実施例のようにマルチゲート構造とすることが望ましいが、シングルゲー
ト構造とすることもできる。
3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。
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は接続配線25と一体化しており、同様にして電流供給線212に接続され
る。
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である。
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、大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を招く。従って、オフ電流値も
抑える必要がある。
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、本発明者らはゲート電極に重な
らないLDD領域を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。
〜1.5μm)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。
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。
。なお、ここで示した例では、スイッチング用TFT201、電流制御用TFT202共
にnチャネル型TFTで形成されている。nチャネル型TFTはTFTサイズがpチャネ
ル型TFTよりも小さくできるので、EL素子の有効発光面積を大きくする上で非常に有
利である。
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。しかしながら本願発明では、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。
。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42は色変換を行うために設けられる。
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、青色発光のEL素子と蛍光体(蛍光性の色変換層:CCM)とを組み合わせた
方式、陰極(対向電極)に透明電極を使用してRGBに対応したEL素子を重ねる方式、
がある。
る。ここではEL素子204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。
式を本願発明に用いることができる。
化を行う。第2層間絶縁膜44としては、有機樹脂膜が好ましく、ポリイミド、アクリル
樹脂もしくはBCB(ベンゾシクロブテン)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。
パッシベーション膜41にコンタクトホールを開けた後、電流制御用TFT202のドレ
イン配線37に接続されるように形成される。
48が形成される。EL層46は単層又は積層構造で用いることができるが、積層構造で
用いる場合が多い。EL層としては、発光層以外に電子輸送層や正孔輸送層を組み合わせ
て様々な積層構造が提案されているが、本発明はいずれの構造であっても良い。
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電極を用いれば良
い。また、保護電極48は陰極47を外部の湿気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。
EL層や陰極がどのような積層構造であっても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46及び陰極47だけでなく、その上の保護電極48ま
で連続形成するとさらに良い。
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、良好な画像表示が可能なEL表示装置が形成できる。
形成したアクティブマトリクス型EL表示装置の駆動回路部についても同様のことが言え
る。即ち、駆動回路部と画素部すべてにおいて、回路若しくは素子が求める機能に応じて
異なる構造のTFTを配置する点は本発明の主旨の一つである。
にも本発明は実施しうる。その他の信号処理回路としては、信号分割回路、D/Aコンバ
ータ、γ補正回路、昇圧回路もしくは差動増幅回路が挙げられる。
こととする。
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
。
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。
形成する。なお、非晶質珪素膜に限定する必要はなく、非晶質構造を含む半導体膜(微結
晶半導体膜を含む)であれば良い。さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構
造を含む化合物半導体膜でも良い。また、膜厚は20〜100nmの厚さであれば良い。
若しくはポリシリコン膜ともいう)302を形成する。公知の結晶化方法としては、電熱
炉を使用した熱結晶化方法、レーザー光を用いたレーザーアニール結晶化法、赤外光を用
いたランプアニール結晶化法がある。本実施例では、XeClガスを用いたエキシマレー
ザー光を用いて結晶化する。
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。
3を130nmの厚さに形成する。この厚さは100〜200nm(好ましくは130〜
170nm)の範囲で選べば良い。また、珪素を含む絶縁膜であれば他の膜でも良い。こ
の保護膜303は不純物を添加する際に結晶質珪素膜が直接プラズマに曝されないように
するためと、微妙な濃度制御を可能にするために設ける。
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1×1018at
oms/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。
1016〜5×1019atoms/cm3(代表的には5×1017〜5×1018atoms/cm3)の濃度で
含まれるようにドーズ量を調節する。なお、n型不純物領域306は図1に示した容量形
成用半導体領域23に相当する。
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。
ランプアニールによる活性化を併用しても構わない。ファーネスアニールによる活性化を
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。また
、ファーネスアニールまたはランプアニールのみで活性化を行っても良い。
307の周囲に存在するn型不純物元素を添加していない領域との境界部(接合部)が明
確になる。このことは、後にTFTが完成した時点において、LDD領域とチャネル形成
領域とが非常に良好な接合部を形成しうることを意味する。
膜(以下、活性層という)308〜311を形成する。
形成する。ゲート絶縁膜312としては、10〜200nm、好ましくは50〜150n
m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。
317と容量形成用電極318を形成する。なお、本明細書ではゲート電極とゲート配線
とを区別して説明する場合があるが、電極として機能する部分をゲート電極と呼んでいる
だけであり、ゲート配線にゲート電極は含まれていると考えて良い。このことは容量形成
用電極も同様であり、電極として機能していない部分は容量形成用配線と呼べば良い。
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。
(W)、クロム(Cr)もしくは導電性を有するシリコン(Si)を含む薄膜、またはそ
れらを窒化した薄膜(代表的には窒化タンタル膜、窒化タングステン膜もしくは窒化チタ
ン膜)、または上記元素を組み合わせた合金膜(代表的にはMo−W合金もしくはMo−
Ta合金)、または上記元素を含むシリサイド膜(代表的にはタングステンシリサイド膜
もしくはチタンシリサイド膜)を用いることができる。勿論、これらを単層で用いても積
層して用いても良い。
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X
e、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。
部とゲート絶縁膜312を挟んで重なるように形成する。この重なった部分が後にゲート
電極に重なったLDD領域となる。なお、ゲート電極315、316は断面では二つに見
えるが、実際は連続的に繋がった一つのパターンから形成されている。
8が形成される。この時、ゲート絶縁膜312として設けられた絶縁膜は、ここで保持容
量の誘電体として用いられ、n型不純物領域(容量形成用半導体領域)306、ゲート絶
縁膜312及び容量形成用電極318からなる保持容量が形成される。
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319〜325にはn型不純物領域305〜307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。
26c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327〜334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
2×1020〜5×1021atoms/cm3)となるように調節する。
が、スイッチング用TFTは、図4(A)の工程で形成したn型不純物領域322〜32
4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。
ジストマスク325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336、337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
×1020〜1×1021atoms/cm3ノ)濃度となるようにボロンを添加する。
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。
338を形成する。第1層間絶縁膜338としては、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか
、珪素を含む絶縁膜を組み合わせた積層膜を用いれば良い。また、膜厚は400nm〜1
.5μmとすれば良い。本実施例では、200nm厚の窒化酸化珪素膜の上に800nm
厚の酸化珪素膜を積層した構造とする。
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。
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。
nm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8
00nm厚の酸化珪素膜を形成しても構わない。
成し、ソース配線339〜342、ドレイン配線343〜345および接続配線346を
形成する。なお、本実施例ではこれらの配線を、Ti膜を100nm、Tiを含むアルミ
ニウム膜を300nm、Ti膜150nmをスパッタ法で連続形成した3層構造の積層膜
とする。勿論、他の導電膜を用いても良い。
膜347を形成する。本実施例ではパッシベーション膜347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。
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33
8に供給され、熱処理を行うことで、パッシベーション膜347の膜質が改善される。そ
れと同時に、第1層間絶縁膜338に添加された水素が下層側に拡散するため、効果的に
活性層を水素化することができる。
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。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349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。
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。
ド、ポリアミド、アクリル樹脂もしくはBCB(ベンゾシクロブテン)
を使用することができる。特に、第2層間絶縁膜は平坦化の意味合いが強いので、平坦性
に優れたアクリル樹脂が好ましい。本実施例ではカラーフィルター348及び蛍光体34
9の段差を平坦化しうる膜厚でアクリル樹脂を形成する。
るコンタクトホールを形成し、画素電極351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からなる導電膜(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。この画素電極がEL素子の陽極となる。
極354を大気解放しないで連続形成する。但し、EL層352としては公知の材料を用
いることができる。公知の材料としては、有機材料が知られており、駆動電圧を考慮する
と有機材料を用いるのが好ましい。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。また、本実施例ではEL素子の陰極としてMg
Ag電極を用いるが、公知の他の材料であっても良い。
ム膜(アルミニウムを含む導電膜)が好適である。勿論、他の材料でも良い。また、EL
層352、MgAg電極353は水分に弱いので、保護電極354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。
MgAg電極の厚さは180〜300nm(典型的には200〜250nm)とすれば良
い。
る。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等)でパッケージすることが好ましい。その際
、保護フィルム内を不活性雰囲気にすることでEL層の信頼性が向上する。
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。
このような状態のEL表示装置を本明細書中ではELモジュールという。
に最適な構造の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。
MOS回路のnチャネル型TFT205として用いる。なお、ここでいう駆動回路として
は、シフトレジスタ、バッファ、レベルシフタ、サンプリング回路(サンプル及びホール
ド回路)などが含まれる。デジタル駆動を行う場合には、D/Aコンバータもしくはラッ
チも含まれうる。
域355、ドレイン領域356、LDD領域357及びチャネル形成領域358を含み、
LDD領域357はゲート絶縁膜312を挟んでゲート電極314に重なっている。
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。
殆ど気にならないので、特にLDD領域を設けなくても良い。従って、活性層はソース領
域359、ドレイン領域360およびチャネル形成領域361を含む。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。
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。
TFTを配置することが望ましい。図8に示すように、LDD領域71a、71bの一部が
ゲート絶縁膜72を挟んでゲート電極73に重なる。この効果は電流制御用TFT202
の説明で述べた通りであり、サンプリング回路の場合はチャネル形成領域74を挟む形で
設ける点が異なる。
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。
した場合について説明する。
但し、図6(A)に示した電流制御用TFT202、保持容量203及びEL素子204
は実施例1と全く同じ構造であるので説明は省略する。また、スイッチング用TFTにつ
いても必要箇所のみに新たな符号をつけ、他の部分は図1の説明をそのまま用いることと
する。
207とは、LDD領域の形成位置が異なる。図1のLDD領域15a〜15dはゲート電
極19a、19bに重ならないように形成されているが、本実施例では一部がゲート電極に
重なるように形成する。
0dの一部は、ゲート絶縁膜を挟んでゲート電極51a、51bに重なっている。換言すれ
ば、LDD領域50a〜50dはゲート絶縁膜を挟んでゲート電極51a、51bに重なる領
域を有する。
防ぐことができる。但し、ゲート電極とLDD領域との間に寄生容量を形成してしまうの
で、図1の構造に比べて若干動作速度が落ちる場合がある。しかしながら、その点を踏ま
えて設計すれば信頼性の高いスイッチング用TFTを形成することが可能である。
(B)に示したスイッチング用TFT201、保持容量203及びEL素子204は実施
例1と全く同じ構造であるので説明は省略する。また、電流制御用TFTについても必要
箇所のみに新たな符号をつけ、他の部分は図1の説明をそのまま用いることとする。
は、LDD領域の形成位置が異なる。図1のLDD領域33はゲート電極35に一部が重
なるように形成されているが、本実施例では完全にゲート電極に重なるように形成する。
絶縁膜を介して完全にゲート電極53に重なる。換言すれば、LDD領域52はゲート電
極53に重ならない領域を有していない。
分にオフ電流値が低くなければEL素子が発光してしまい、コントラストの低下を招く。
図1の構造はそのときのオフ電流値を下げるために、ゲート電極に重ならないLDD領域
を設けている。
度やオン電流値をある程度落とすことになってしまう。従って、本実施例のように設けな
い構造としてしまえば、そういった抵抗成分を排除できるので、より大きな電流を流しや
すくなる。但し、前述のように、ビデオ(画像)信号の最低電圧が電流制御用TFTのゲ
ート電圧に印加されたとき、十分にオフ電流値が低いTFTを用いることが前提である。
み合わせて用いることも可能である。また、作製工程は実施例1を参考にすれば良い。
す。
212について対称となるように配置する。即ち、図7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。なお、
画素内に配置されるTFT構造等はそのままで良い。
質が向上する。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構造に関しては実施例2と組み合わせても良い。
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TFT202及び保
持容量203は図1と同じ構造であるので、説明は省略する。
極60、陰極61及びEL層62を形成する。これらは、それぞれの材料を大気解放しな
いで連続形成し、一括でエッチングしてパターン形成を行えば良い。
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。
nmとする。なお、EL層62の形成に関しては、実施例1で説明した材料を用いれば良
い。
さに形成し、パターニングによって開口部を有する保護膜63を形成する。そして、その
上に透明導電膜(本実施例ではITO膜)からなる陽極64を110nmの厚さに形成す
る。透明導電膜としては、他にも酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化スズ、酸化
インジウムもしくは酸化亜鉛を用いることができる。また、それらにガリウムを添加した
ものを用いても良い。
うな画素部が完成する。
板とは反対側に出射される。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が向上する。
可能である。
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。
た技術を用いて結晶化を行う。同公報には、結晶化を促進(助長)する触媒元素としてニ
ッケルを用い、結晶性の高い結晶質珪素膜を得る技術が開示されている。
良い。その場合、特開平10−270363号若しくは特開平8−330602号に記載
された技術により触媒元素をゲッタリングすれば良い。
TFTを形成しても良い。特願平11−076967号の明細書では、図1とは異なる保
持容量が説明されているが、TFTを形成する部分までを参照すれば良い。
て適切な構造のTFTを配置することを主旨としており、その作製方法に限定されるもの
ではない。即ち、実施例1に示した作製工程は一実施例であって、図1若しくは実施例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ではない。
場合についても、そのような構造を作製するにあたって本実施例に示したような作製工程
を組み合わせることは可能である。
2をエッチングする工程を加えても良い。即ち、図4(A)に示すようにn型不純物元素
を添加した後、ゲート電極313〜317および容量形成用電極318をマスクとして自
己整合的にゲート絶縁膜312をエッチングする。このエッチングは活性層が露呈するま
で行う。
ガスとしてCHF3ガスを用いたドライエッチングを行う。勿論、他のエッチング条件は
これに限定されるものではない。
行う。この工程ではゲート絶縁膜を通さずに直接リンを活性層へ添加することになるため
、非常に短時間で処理を行うことができる。また、添加時の加速電圧も低くて済むので、
活性層へのダメージも低減しうる。
成は実施例1〜5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。
示装置について説明する。
参照)と同様である。本実施例では画素電極1001、陰極1002、EL層1003お
よび陽極1004を形成し、陰極1002、EL層1003および陽極1004でEL素
子1000を形成する。このとき、画素電極1001は公知の如何なる導電膜を用いても
良い。また、本実施例では陰極1002としてMgAg膜を用い、陽極1004として酸
化亜鉛に酸化ガリウムを添加した透明導電膜を用いる。なお、EL層1003は公知の材
料を組み合わせて形成すれば良い。
T202とが接続された部分)に形成された凹部(窪み)が絶縁物1005で埋め込まれ
、さらに画素電極1001の端部が絶縁物1006で覆われている点に特徴がある。
る。第2層間絶縁膜350に形成されたコンタクトホールが深い(段差が高い)とEL層
の被覆不良が生じて陰極1002と陽極1004が短絡する恐れがある。そのため、本実
施例では凹部を絶縁物1005で埋め込むことによりEL層の被覆不良を防ぐことを特徴
としている。
ため、絶縁物1005と同様の理由により絶縁物1006を形成する。
これにより画素電極1001の端部において陰極1002と陽極1004の短絡を確実に
防ぐことができる。また、画素電極1001の端部は電界集中を起こしてEL層1003
の劣化が進行しやすいため、絶縁物1006を設けることでEL層1003に電界集中し
ないようにする目的もある。
場合の例である。EL素子にかかる電圧が10V以下、好ましくは5V以下となった場合
、ホットキャリアによる劣化は殆ど問題とならないため、このような構造とすることが可
能である。即ち、図10(B)の構造では、電流制御用TFTの活性層がソース領域10
10、ドレイン領域1011およびチャネル形成領域1012からなる。
ことが可能である。
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。
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。
れる階調表示を行う。即ち、発光時間の長さを調節することで、視覚的に色階調が変化し
ているように見せる。
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。
っても構わない。
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TF
Tを用いなければならない。
ることは可能である。
可能である。
置の上面図であり、図11(B)はその断面図である。
回路、4004はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線4005を経てF
PC(フレキシブルプリントサーキット)4006に至り、外部機器へと接続される。
を囲むようにして第1シール材4101、カバー材4102、充填材4103及び第2シ
ール材4104が設けられている。
1の上にソース側駆動回路4003に含まれる駆動TFT(但し、ここではnチャネル型
TFTとpチャネル型TFTを図示している。)4201及び画素部4002に含まれる
電流制御用TFT4202が形成されている。
ャネル型TFT206と同じ構造のTFTが用いられ、電流制御用TFT4202には図
1のnチャネル型TFT202と同じ構造のTFTが用いられる。また、画素部4002
には電流制御用TFT4202のゲートに接続された保持容量(図示せず)が設けられる
。
化膜)4301が形成され、その上に画素TFT4202のドレインと電気的に接続する
画素電極(陰極)4302が形成される。画素電極4302としては仕事関数の小さい導
電膜が用いられる。金属膜としては、周期表の1族または2族に属する元素を含む導電膜
(代表的にはアルミニウム、銅もしくは銀に、アルカリ金属元素もしくはアルカリ土類金
属元素を含ませた導電膜)を用いることができる。
電極4302の上に開口部が形成されている。この開口部において、画素電極4302の
上にはEL(エレクトロルミネッセンス)層4304が形成される。EL層4304は公
知の有機EL材料または無機EL材料を用いることができる。また、有機EL材料には低
分子系(モノマー系)材料と高分子系(ポリマー系)材料があるがどちらを用いても良い
。
、EL層の構造は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層を自由
に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。
しては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、
酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛もしくはそれらにガリウムを添加した化合物を含む
導電膜を用いることができる。
ことが望ましい。従って、真空中で両者を連続成膜するか、EL層4304を窒素または
希ガス雰囲気で形成し、酸素や水分に触れさせないまま陽極4305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。
れる。配線4005は陽極4305に所定の電圧を与えるための配線であり、異方導電性
フィルム4307を介してFPC4006に電気的に接続される。
なるEL素子が形成される。このEL素子は、第1シール材4101及び第1シール材4
101によって基板4001に貼り合わされたカバー材4102で囲まれ、充填材410
3により封入されている。
含む)を用いることができる。プラスチック材としては、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樹脂フィルムを用いる
ことができる。
PVC(ポリビニルクロライド)、アクリル、ポリイミド、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4103の内部に吸湿性物質(好ましくは酸化バリウム)を設
けておくとEL素子の劣化を抑制できる。
バリウムで形成すればスペーサ自体に吸湿性をもたせることが可能である。また、スペー
サを設けた場合、スペーサからの圧力を緩和するバッファ層として陽極4305上に樹脂
膜を設けることも有効である。
接続される。配線4005は画素部4002、ソース側駆動回路4003及びゲート側駆
動回路4004に送られる信号をFPC4006に伝え、FPC4006により外部機器
と電気的に接続される。
うに第2シール材4104を設け、EL素子を徹底的に外気から遮断する構造となってい
る。こうして図11(B)の断面構造を有するEL表示装置となる。なお、本実施例のE
L表示装置は実施例1〜9のいずれの構成を組み合わせて作製しても構わない。
に示す。なお、本実施例において、4601はスイッチング用TFT4602のソース配
線、4603はスイッチング用TFT4602のゲート配線、4604は電流制御用TF
T、4605はコンデンサ、4606、4608は電流供給線、4607はEL素子とす
る。
ち、二つの画素が電流供給線4606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。
の例である。なお、図12(B)では電流供給線4608とゲート配線4603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
縁膜を介して重なるように設けることもできる。この場合、電流供給線4608とゲート
配線4603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。
4603と平行に設け、さらに、二つの画素を電流供給線4608を中心に線対称となる
ように形成する点に特徴がある。また、電流供給線4608をゲート配線4603のいず
れか一方と重なるように設けることも有効である。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。
可能である。
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TF
T、4705はコンデンサ(省略することも可能)、4706は電流供給線、、4707
は電源制御用TFT、4708は電源制御用ゲート配線、4709はEL素子とする。電
源制御用TFT4707の動作については特願平11−341272号を参照すると良い
。
4708との間に設けているが、電源制御用TFT4707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
07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。
る。即ち、二つの画素が電流供給線4706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。
ス配線4701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13(B)では電流供給線4710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、絶縁膜を介して重なる
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4703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。
可能である。
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TF
T、4805はコンデンサ(省略することも可能)、4806は電流供給線、、4807
は消去用TFT、4808は消去用ゲート配線、4809はEL素子とする。消去用TF
T4807の動作については特願平11−338786号を参照すると良い。
流制御用TFT4804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TFT4807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。
る。即ち、二つの画素が電流供給線4806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。
ス配線4801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1
4(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、絶縁膜を介して重なるよう
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4803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。
可能である。
実施例13、14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。
可能である。
できる。例えば、TV放送等を鑑賞するには対角20〜60インチの本発明のEL表示装
置を筐体に組み込んだディスプレイを用いるとよい。なお、EL表示装置を筐体に組み込
んだディスプレイには、パソコン用ディスプレイ、TV放送受信用ディスプレイ、広告表
示用ディスプレイ等の全ての情報表示用ディスプレイが含まれる。
型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音楽再生装
置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム
機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍
)、画像再生装置(記録媒体に記録された画像を再生し、その画像を表示する表示部を備
えた装置)が挙げられる。それら電気器具の具体例を図15、図16に示す。
支持台2002、表示部2003を含む。本発明のEL表示装置は表示部2003に用い
ることができる。このようなディスプレイは自発光型であるためバックライトが必要なく
、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。
03、操作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部2106を含む。本発明のE
L表示装置は表示部2102に用いることができる。
01、信号ケーブル2202、頭部固定バンド2203、表示部2204、光学系220
5、発光装置2206を含む。本発明はEL表示装置2206に用いることができる。
であり、本体2301、記録媒体(DVD等)2302、操作スイッチ2303、表示部
(a)2304、表示部(b)2305を含む。表示部(a)は主として画像情報を表示
し、表示部(b)は主として文字情報を表示するが、本発明のEL表示装置はこれら表示
部(a)、(b)に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭
用ゲーム機器なども含まれる。
02、受像部2403、操作スイッチ2404、表示部2405を含む。本発明のEL表
示装置は表示部2405に用いることができる。
2503、キーボード2504を含む。本発明のEL表示装置は表示部2503に用いる
ことができる。
ファイバー等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも
可能となる。
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、特に携帯電話や音楽再生
装置のような文字情報を主とする表示部に発光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。
部2603、表示部2604、操作スイッチ2605、アンテナ2606を含む。本発明
のEL表示装置は表示部2604に用いることができる。なお、表示部2604は黒色の
背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
、表示部2702、操作スイッチ2703、2704を含む。本発明のEL表示装置は表
示部2702に用いることができる。また、本実施例では車載用のカーオーディオを示す
が、携帯型や家庭用の音楽再生装置に用いても良い。
なお、表示部2704は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力を抑えられる
。これは携帯型の音楽再生装置において特に有効である。
可能である。また、本実施例の電気器具は実施例1〜14に示したいずれの構成のEL表
示装置を用いても良い。
Claims (1)
- EL素子と、
前記EL素子に電気的に接続する第1のトランジスタと、
ソース配線に電気的に接続する第2のトランジスタと、
容量素子と、を有する画素を複数有し、
前記第1のトランジスタは、第1の配線から前記EL素子へ流す電流量を制御する機能を有することを特徴とするEL表示装置。
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