JP2014033219A

JP2014033219A - 表示装置および表示装置の作製方法

Info

Publication number: JP2014033219A
Application number: JP2013198604A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎; Yasuyuki Arai; 康行荒井
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2014-02-20
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP5600791B2

Abstract

【課題】ＴＦＴの特性ばらつきに起因する、画素間における発光素子の輝度のばらつきを
低減し、信頼性が高く、画質の優れた表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】発光素子に接続するＴＦＴを複数個、少なくとも２つ設け、それぞれのＴＦ
Ｔの活性層を形成する半導体領域の結晶性を異ならせるものである。
当該半導体領域は、非晶質半導体膜をレーザーアニールにより結晶化させたものが適用さ
れるが、結晶性を異ならせるために、連続発振レーザービームの走査方向を変えて、結晶
成長の方向を互いに異ならせる方法を適用する。或いは、連続発振レーザービームの走査
方向は同じとしても、個々の半導体領域間でＴＦＴのチャネル長方向を変えて、結晶の成
長方向と電流の流れる方向を異ならせる方法を適用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光又は燐光が得られる発光素子を備えた表示装置に関する。特に本発明は
、各画素に絶縁ゲート型トランジスタ又は薄膜トランジスタなどの能動素子と、それに接
続する発光素子が設けられた表示装置に関する。

アクティブマトリクス型の表示装置は、複数の画素をマトリクス状に配列させ、画素毎
に設けられた能動素子により、ビデオ信号に基づいた当該画素の光強度を制御することに
より映像を表示している。能動素子の代表例は薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと記す）で
あり、各画素に書き込まれた電圧により光強度を制御する手段として、電圧に応答する液
晶を用いる構成は今日広く用いられている。
また、その他の構成として、各画素に発光素子を設け、当該発光素子に流れる電流により
光強度を制御することで映像を表示する方法も知られている。

近年、最も注目されている発光素子は、発光体として有機化合物を適用するものであり
、エレクトロルミネセンスを利用していることから有機エレクトロルミネセンス素子とも
呼ばれている。発光性の有機化合物材料は各種知られているが、その発光機構は一重項励
起状態を介して発光する蛍光と、三重項励起状態を介して発光する燐光とがあることも知
られている。

図１２は、表示装置の画素の構成を示す一例であり、このような画素の構成は特開平８
−２３４６８３号公報などで開示されている。図１２に示した画素は、ＴＦＴ５０、５１
と、保持容量５２と、発光素子５３とをから成っている。ＴＦＴ５０は、ゲートが走査線
５５に接続されており、ソース側が信号線５４に、ドレイン側がＴＦＴ５１のゲートに接
続されている。ＴＦＴ５１は、ソースが電源線５６に接続されており、ドレインが発光素
子５３の一方の端子に接続されている。発光素子５３の他方の端子は電源５７に接続され
ている。保持容量部３２はＴＦＴ５１のゲートとソース間の電圧を保持するように設けら
れている。

画素の動作は、走査線５５の電圧によりＴＦＴ５０がオンになると、信号線５４に入力
されたビデオ信号がＴＦＴ５１のゲートに印加される。ビデオ信号が入力されると、入力
されたビデオ信号の電圧に従って、ＴＦＴ５１のゲート電圧（ゲートとソース間の電圧差
）が定まる。そして、該ゲート電圧によって流れるＴＦＴ５１のドレイン電流は、発光素
子５３に供給され、発光素子５３は供給された電流値に応じて発光する。発光素子におけ
る発光は、次のビデオ信号が入力されるまで維持されるので、この動作を全画素に渡って
特定期間毎に行うことによって静止画や動画を表示することができる。また、発光素子の
発光体に、赤、緑、青の各色を発光する材料を適用し、それらを用いた画素を配列させる
ことにより、カラー表示を行うこともできる。

発光素子は長期間に渡って安定的に動作させるためには電流駆動が望ましいと考えられ
る。しかし、そのためにはＴＦＴに高い電流駆動能力が要求される。それを満足させるに
は、ＴＦＴ活性領域を多結晶シリコン膜で形成することが望ましいと考えられている。絶
縁表面上への多結晶シリコンの形成法として、プラズマＣＶＤ法などで堆積した非晶質シ
リコンを、レーザービームの照射により結晶化する方法がある。これはレーザーアニール
と呼ばれている。その特徴は、歪み点が７００℃以下の耐熱性の低いガラス基板上であっ
ても、基板をさほど加熱することなくシリコンのみを選択的に加熱して結晶化できる点に
ある。レーザーとしては、エキシマレーザーなどの固体レーザーや、ＹＡＧレーザー、Ｙ
ＶＯ₄レーザーなどの固体レーザーなどが用いられている。

しかし、レーザーアニールにより形成される多結晶シリコン膜は、結晶粒のサイズや配
向にばらつきがあること以外にも、十分結晶化が成されず結晶性が十分でない領域が存在
する。また、チャネル形成領域のサイズが縮小、或いは結晶粒が大型化して、一つのチャ
ネルの中に存在する粒界の数が減少すると、むしろＴＦＴの特性ばらつきが大きくなるこ
とが問題となっている。図１２に示した画素において、ＴＦＴ５１の閾値やオン電流等の
特性が画素毎にばらつくと、ビデオ信号の電圧が同じであってもＴＦＴ５１のドレイン電
流の大きさが画素間で異なり、発光素子５３の輝度にばらつきが生じることになる。

具体的には、６４階調の表示を行う場合において、飽和領域におけるＴＦＴのオン電流
値のばらつきは１．５％以下にする必要がある。また、保持容量部の電荷を保持するため
に、オフ電流値は１pA以下とする必要がある。

ばらつきを低減する方策として、特開２０００−２２１９０３号公報には、エレクトロ
ルミネセンス素子に接続するＴＦＴを並列接続する構成が開示されている。同公報によれ
ば、エレクトロルミネセンス素子に接続するＴＦＴを複数個、並列に接続することで、Ｔ
ＦＴの特性にばらつきがあっても、発光輝度のばらつきは生じず均一な表示を得ることが
できるとされている。

しかしながら、ＴＦＴの特性ばらつきの第１の要因がレーザーアニールにあると、たと
えＴＦＴを並列に配置したとしても、レーザービームの幅よりも小さいサイズで形成され
る活性層の隣接間の結晶性のばらつきを抑制することがでても、画素領域全面に渡って線
状のパルス発振レーザービームを走査したことによる周期的に発生するような輝度のばら
つきを低減することはできない。これもＴＦＴの特性ばらつきに起因するものであるが、
この周期的な特性ばらつきは１０％以上であり、これを隣接間のＴＦＴを並列に接続して
補うことはできない。

本発明は上述したことに鑑み、ＴＦＴの特性ばらつきに起因する、画素間における発光
素子の輝度のばらつきを低減し、信頼性が高く、画質の優れた表示装置を提供することを
目的とする。

上記問題点を解決するための本発明の構成は、発光素子に接続するＴＦＴを複数個、少
なくとも２つ設け、それぞれのＴＦＴの活性層を形成する半導体領域の結晶性を異ならせ
るものである。当該半導体領域は、非晶質半導体膜をレーザーアニールにより結晶化させ
たものが適用されるが、結晶性を異ならせるために、連続発振レーザービームの走査方向
を変えて、結晶成長の方向を互いに異ならせる方法を適用する。或いは、連続発振レーザ
ービームの走査方向は同じとしても、個々の半導体領域間でＴＦＴのチャネル長方向を変
えて、結晶の成長方向と電流の流れる方向を異ならせる方法を適用する。

非晶質半導体膜を連続発振レーザービームを用いて結晶化させると、ビームの走査方向
に結晶が成長する。その場合結晶の粒界はほぼビームの走査方向に沿って形成されるので
、粒界トラップの影響が排除され、比較的高い電界効果移動度を得ることができる。しか
し、キャリアのドリフトを阻害する粒界が少なくなる結果、その存在比率の僅かな変動に
よりＴＦＴの特性が大きくことなり、結果的にばらつきが大きくなってしまう。その影響
を低減するために、チャネル長方向に対する結晶の成長方向又はキャリアのドリフト方向
に対する結晶粒界の存在比率を変えた半導体領域を活性層とする複数のＴＦＴを並列に発
光素子に接続する構成とする。

ＴＦＴのソース及びドレイン端子からみた接続構成は、当該半導体領域に形成されるソ
ース及びドレインの一方はいずれも発光素子と接続し、他方は配線によって同一電位が印
加されるように連結されたものとなる。また、複数のＴＦＴにおいて、ゲート電極は共通
として、或いは同一の電位が印加されるものである。

また、ゲート電極は、第１及び第２のＴＦＴにおける半導体領域の上方及び下方にチャ
ネル形成領域と重なる電極が、絶縁層を介して設けられている構成としても良い。この場
合、上下両方のゲート電極に同電位を印加しても良いしい、一方を固定電位としても良い
。それにより、半導体領域に接する絶縁層中の固定電荷の影響が排除され、しきい値電圧
のばらつきを低減することができる。

本発明により提供される表示装置の構成は、発光素子と接続する第１のＴＦＴと第２の
ＴＦＴとが設けられた画素を有する表示装置であって、第１及び第２のＴＦＴを構成する
それぞれの半導体領域に形成されるチャネル形成領域は、そのチャネル長方向が異なるよ
うに配置され、当該半導体領域に形成されるソース及びドレインの一方はいずれも発光素
子と接続し、他方は配線によって同一電位が印加されるように連結され、ゲート電極を共
通として同一の電位が印加されるものである。

また、他の構成として、発光素子と接続する第１のＴＦＴと第２のＴＦＴとが設けられ
た画素を有する表示装置において、第１及び第２のＴＦＴを構成するそれぞれの半導体領
域は、共にチャネル長方向に結晶が成長されており、当該半導体領域に形成されるソース
及びドレインの一方はいずれも発光素子と接続し、他方は配線によって同一電位が印加さ
れるように連結され、ゲート電極を共通として同一の電位が印加されるものである。

また、他の構成として、発光素子と接続する第１のＴＦＴと第２のＴＦＴとが設けられ
た画素を有する表示装置において、第１及び第２のＴＦＴを構成するそれぞれの半導体領
域の一方はチャネル長方向に結晶が成長されており、他方はチャネル長方向と交差する方
向に結晶が成長されており、当該半導体領域に形成されるソース及びドレインの一方はい
ずれも発光素子と接続し、他方は配線によって同一電位が印加されるように連結され、ゲ
ート電極を共通として同一の電位が印加されるものである。

また、他の構成として、発光素子と接続する第１のＴＦＴと第２のＴＦＴとが設けられ
た画素を有する表示装置において、第１及び第２のＴＦＴを構成するそれぞれの半導体領
域の一方はチャネル長方向と平行に結晶粒界が延在しており、他方はチャネル長方向と交
差する方向に結晶粒界が延在しており、当該半導体領域に形成されるソース及びドレイン
の一方はいずれも発光素子と接続し、他方は配線によって同一電位が印加されるように連
結され、ゲート電極を共通として、同一の電位が印加されるものである。

また、他の構成として、発光素子と接続する第１のＴＦＴと第２のＴＦＴとが設けられ
た画素を有する表示装置において、第１及び第２のＴＦＴを構成するそれぞれの半導体領
域の一方はチャネル長方向と平行に結晶粒界が延在しており、他方はチャネル長方向と交
差する方向に結晶粒界が延在しており、当該半導体領域に形成されるソース及びドレイン
の一方はいずれも発光素子と接続し、他方は配線によって同一電位が印加されるように連
結され、ゲート電極を共通として同一の電位が印加されるものである。

以上、本発明によれば、ＴＦＴと発光素子を用いて構成される表示装置において、レー
ザーアニールによる結晶性のばらつきに起因する輝度のばらつきを低減して、高画質の表
示装置を提供することができる。また、定電流駆動とすることにより発光素子の信頼性を
高くすることができる。

本発明の表示装置における画素の構成を示す上面図である。本発明の画素回路を示す回路図である。本発明の表示装置の画素部の作製工程を説明する上面図である。本発明の表示装置の画素部の作製工程を説明する上面図である。本発明の表示装置の画素部の作製工程を説明する上面図である。本発明の表示装置の画素部の作製工程を説明する上面図である。本発明の表示装置の画素部の構成を説明する縦断面図である。レーザーアニール装置の構成を説明する図である。レーザーアニール装置の構成を説明する図である。レーザーアニール装置の構成を説明する図である。レーザーアニール装置の構成を説明する図である。従来の画素回路の例を示す回路図である。

以下、本発明の実施の態様について図面を参照して説明する。図１は本発明による表示
装置の画素の構成を示す上面図である。図１に示す画素は、スイッチング用ＴＦＴ１０１
、電流駆動用ＴＦＴ１０２ａ、１０２ｂ、保持容量部１０３が備えられている。また、図
２はこのような画素の構成を示す等価回路図であり、図１で示す構成の他に発光素子１２
１が電流駆動用ＴＦＴに接続された回路が示されている。

スイッチング用ＴＦＴ１０１は、ソース及びドレイン領域やＬＤＤ領域などが形成され
た半導体領域１１０、ゲート電極１１２などで構成され、ソース領域はビデオ信号が入力
するデータ線１１６と接続している。ドレイン領域は配線１１７により電流駆動用ＴＦＴ
１０２ａ、１０２ｂのゲート電極１１３と接続されている。ゲート電極１１２は走査線１
１５に接続されている。

電流駆動用ＴＦＴ１０２ａ、１０２ｂはゲート電極１１３や、ソース及びドレイン領域
やＬＤＤ領域などが形成された半導体領域１１１を共通として構成されているが、そのチ
ャネル長方向は互いに異なっている。電流駆動用ＴＦＴ１０２ａ、１０２ｂのソース領域
は共通部位として形成され、電源線１１８に接続している。また、それぞれのドレイン領
域は配線１１９により接続されている。

接続電極１１９は、発光素子の陽極又は陰極となる一方の電極１２０と接続されている
。図１では示されていないが、発光素子はこの電極１２０上に発光体を含む有機化合物層
や、対向する電極を積層して構成される。

また、容量部１０３は半導体領域１１１とゲート電極１１３と同じ層で形成される容量
電極１１４との間に絶縁層を介在させて構成されている。

図１において注目されるべき構成は電流駆動用ＴＦＴ１２０ａと１２０ｂとのチャネル
長方向が異なって形成されている点にあり、このような構成とすることにより、電流駆動
用ＴＦＴの特性ばらつきを低減している。これは、並列接続される２つのＴＦＴの半導体
領域において、キャリアがドリフトされる方向と、結晶の成長方向を異ならせることによ
って、隣接間のＴＦＴにおける電気的特性に違いを持たせている。

図７は図１におけるＡ−Ａ'線に対応する縦断面図を示している。基板１００はガラス
や石英、又は半導体基板などが適用され、第１絶縁層１６０により絶縁表面が形成されて
いる。半導体領域１１０、１１１にはソース又はドレイン領域を形成する高濃度不純物領
域１７１、１７５、１７８、１７９、ＬＤＤ領域を形成する低濃度不純物領域１７２、１
７６、１８０、非ドープ領域１７３、１７４、１７７などが形成されている。第２絶縁層
１６１はゲート絶縁膜として機能するものであり、第３絶縁層１６２、第４絶縁層１６３
、第５絶縁層１６４はパッシベーションや層間膜として機能するものである。第６絶縁層
１６５は発光素子を形成するために平坦化膜として形成されものである。

発光素子１２１は第１電極１２０、有機化合物層１６８、第２電極１７０で構成される
。第１電極１２０と第２電極１７０は印加する順方向電圧の極性により陰極と陽極に区別
できるが、第１電極１２０を陰極とする場合には、仕事関数の低いアルカリ金属又はアル
カリ土類金属を含む層１６６を設け、第２電極１７０側には仕事関数の高い金、白金、窒
化チタンなどを含む層１６９を形成する。これらの層は、光透過性を持たせるために１〜
２０nm程度の厚さで形成される。このような構成とすることで、発光素子からの光の放射
は図中に示す矢印の方向になされる。

以下、その作製工程について図３〜図６を用いて説明する。図３では、絶縁表面上に形
成された非晶質半導体膜１５０をレーザーアニールにより結晶化する工程を示している。
レーザーアニールによるビーム形状は、楕円形、矩形、長円形など任意なものとすること
ができるが、好ましくは長手方向と短手方向のアスペクト比が１０以上の楕円形又は線形
とし、その短手方向にビームを走査する。結晶化において連続発振レーザービームを走査
すると、固液界面が連続的に移動して、走査方向とほぼ平行な方向に結晶粒界が延在する
多結晶半導体膜を形成することができる。非晶質半導体膜の全面を結晶化する必要はなく
、半導体領域を形成する場所のみを結晶化させれば良い。ここで、図３中に示す矢印はレ
ーザービームの走査方向を示し、点線はその中で半導体領域１１０、１１１が形成される
部位を表している。

キャリアがドリフトされるとき、この結晶粒界と平行な方向に流れるか、交差する方向
に流れるかで、キャリア移動度は１０〜３０％程度異なり、レーザービームを一方向にの
み走査することで電気的に異方性を持った結晶を形成することができる。

このような結晶化処理を可能とするレーザーアニール装置の一例は、図８及び図９に示
す構成である。このレーザーアニール装置は、基板の任意の位置を指定してレーザービー
ム照射して結晶化することを可能とするものであり、複数の方向から複数のレーザービー
ムを照射することにより、さらにスループットを向上させることができる。さらに、レー
ザービームを照射面において重ね合わせ、レーザーアニールに必要なエネルギー密度と、
光の干渉を除去することが可能な構成となっていることが特徴である。

図８はレーザーアニール装置の構成を示す上面図であり、図９は図８に対応する断面図
である。図８と図９においては説明の便宜上、共通の符号を用いて示している。

第１光学系４０１は、レーザー発振装置３０１ａ、レンズ群３０２ａ、第１ガルバノミ
ラー３０３ａ、第２ガルバノミラー３０４ａ、ｆθレンズ３０５ａから成っている。ここ
で、第１ガルバノミラー３０３ａ、第２ガルバノミラー３０４ａが偏向手段として設けら
れたものである。

第２光学系４０２、第３光学系４０３も同様の構成であり、レーザービームは第１ガル
バノミラーと第２ガルバノミラーの回転角のより偏向方向が制御され、載置台３０６上の
被処理物３０７に照射される。ビーム径はレンズ群３０２及び必要があればスリット等を
設けることで任意の形状とすることができるが、概略数十μm〜数百μmの円形、楕円形、
又は矩形とすれば良い。載置台３０６は固定とするが、レーザービームの走査と同期させ
ることも可能であるので、ＸＹθ方向に移動可能としても良い。

そして、第１乃至第３の光学系により被処理物に照射されるレーザービームを重ね合わ
せることにより、レーザーアニールに必要なエネルギー密度と、光の干渉を除去すること
が可能となる。異なるレーザー発振装置から放射されるレーザービームはそれぞれ位相が
異なっているので、これらを重ね合わせることにより干渉を低減することができる。

尚、ここでは第１乃至第３光学系から放射される３本のレーザービームを重ね合わせる
構成を示しているが、同様の効果はこの数に限定されず、複数本のレーザービームを重ね
合わせることで目的は達せられる。また、同様な効果が得られるものであれば、レーザー
アニール装置の構成は図８及び図９で示す構成に限定されるものはない。

また、レーザーアニール装置の他の構成としては、図１０で示す構成の装置も適用可能
である。図１０は、レーザー発振装置８０１、高変換ミラー８０２〜８０４、楕円ビーム
形成用光学系８０５、載置台８０８から成っているレーザーアニール装置の構成を正面図
と側面図により示すものである。楕円ビーム形成用光学系８０５の一例はシリンドリカル
レンズ８０６と凸レンズ８０７との組み合わせであり、シリンドリカルレンズ８０６でビ
ーム形状を楕円にして、凸レンズ８０７を設け集光している。こうして、レーザービーム
を楕円にすることで照射面積を広くして処理速度を向上させることができる。また、レー
ザービームの照射面直上又は近傍には、気体噴出手段８２０を設け、レーザービームが照
射されている領域の雰囲気を制御している。気体の種類は酸化性気体、還元性気体、不活
性気体など様々な気体を適用することが可能である。

また、この装置では、載置台８０８を移動手段８２１により二軸方向に動かすことによ
り基板８０９のレーザーアニールを可能としている。一方の方向への移動は基板の一辺の
長さよりも長い距離を１〜２００cm/secの等速度で連続的に移動させることが可能であり
、他方へは楕円ビームの長手方向と同程度の移動を不連続にステップ移動させることが可
能となっている。レーザー発振装置８０１の発振と、載置台８０８は、マイクロプロセッ
サを搭載した制御手段８１０により同期して作動するようになっている。また、レーザー
ビームの入射角を特定角度とすることにより、基板８０９で反射したレーザービーム（戻
り光）が再び光学系に入射しない構成としている。

一方、図１１は載置台８１４を固定としてレーザービームを走査する形態の一例であり
、レーザー発振装置８０１、高変換ミラー８０２、８０３、楕円ビーム形成用光学系８１
１、ＸＹスキャン可能な一対のガルバノミラー８１２、ｆθレンズ８１３から成っている
レーザーアニール装置の構成を正面図と側面図により示すものである。楕円ビーム形成用
光学系８０５の一例は凹レンズ及び凸レンズの組み合わせである。こうして、レーザービ
ームを楕円にすることで照射面積を広くして処理速度を向上させることができる。ガルバ
ノミラー回転角のより偏向方向が制御され、載置台８１４上の基板８０９の任意の位置に
レーザービームを照射することができる。レーザー発振装置８０１の発振と、一対のガル
バノミラー８１２は、マイクロプロセッサを搭載した制御手段８１０により同期して作動
するようになっている。また、アイソレータ８１５は照射面で反射したレーザービーム（
戻り光）がレーザー発振装置に再度入射して光学系を痛めないように配慮されている。気
体噴出手段８２０を設け、レーザービームが照射されている領域の雰囲気を制御している
。気体の種類は酸化性気体、還元性気体、不活性気体など様々な気体を適用することが可
能である。

図４は半導体領域１１０、１１１が形成された状態を示している。島状に分割されたと
しても結晶性は保存され、図３との対比で結晶粒は半導体領域１１０の長手方向に延在し
ていることになる。

次に図５で示すように、ゲート絶縁膜を形成した後、ゲート電極１１２、１１３及び容
量電極１１４を形成する。ゲート電極１１２は同一の層で形成される走査線１１５と接続
されている。ゲート電極は半導体領域と交差するように形成されるが、図示するように、
それによってチャネル長方向が規定される。チャネル長はＭＯＳトランジスタなどにおい
て、ソースとドレイン間の距離をいうものであり、ここでは同様の定義に従って、チャネ
ル長が規定される方向をチャネル長方向という。

半導体領域１１０においては、チャネル長方向と結晶成長方向が概略一致するＴＦＴが
形成される。一方、半導体領域１１１ではチャネル長方向と結晶成長方向が概略一致する
ＴＦＴと、一致しないＴＦＴの２つが形成されることになる。
これは、半導体領域とゲート電極の位置関係で適宜形成することが可能であり、図５で示
す構成はその一例を示している。また、ここでは、半導体領域の配置によってキャリアの
ドリフト方向と結晶の成長方向を異ならせる態様を示したが、レーザーアニールにおける
ビームのスキャン方向を変えることによって同様な効果を得ることができる。

図６は、その上層に絶縁層を形成し、所定の位置にコンタクトホールを形成した後、デ
ータ線１１６、電源線１１８各種配線１１７、１１９が形成された状態を示している。こ
れにより、スイッチング用ＴＦＴ１０１、電流駆動用ＴＦＴ１０２ａ、１０２ｂ、保持容
量部１０３が形成される。

以上のようにして構成される画素において、発光素子に流れる電流Ｉ_Dを一定に保つに
は、電流制御用ＴＦＴにおいてドレイン電圧Ｖ_DSをゲート電圧Ｖ_GS以上に設定し、電流駆
動用ＴＦＴのドレイン電圧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、発光素子には一定の電流が供給されることになる。

例えば、電流制御用ＴＦＴのしきい値電圧を２Ｖ程度とする。ここで、電流制御用ＴＦ
Ｔのゲート電圧Ｖ_GSを５Ｖとして、表示期間における発光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、発光素子の両
電極間の電圧Ｖ_ELは５〜１０Ｖ程度の値をとり、電流制御用ＴＦＴのドレイン電圧Ｖ_DSは
５Ｖ以上となる。従って、ドレイン電圧Ｖ_DSはゲート電圧Ｖ_GS以上になって、電流制御用
ＴＦＴは飽和領域で動作することになる。電流駆動用ＴＦＴ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＝μＣ₀Ｗ／Ｌ（Ｖ_GS−Ｖ_TH）²／２

なお、Ｖ_GSはゲート電圧、μを移動度、Ｃ₀を単位面積あたりのゲート容量、Ｗ／Ｌを
チャネル形成領域のチャネル幅Ｗとチャネル長Ｌの比、Ｖ_THを閾値、ドレイン電流をＩ_D
とする。ここでμ、Ｃ₀、Ｗ／Ｌ、Ｖ_THは全て個々のＴＦＴによって決まる固定の値であ
る。式１から電流駆動用ＴＦＴ１０２ａと１０２ｂはＷとＬが同じであってもμが異なる
。従って、ドレイン電流Ｉ_Dはそれぞれ異なり、このようなＴＦＴを並列に接続すること
により、結晶性のばらつきに起因するＩ_Dのばらつきを平準化することができる。

また、このばらつきを抑えるためには、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を大きくすることは有効
である。これにより、電流駆動用ＴＦＴのしきい値電圧Ｖ_thのばらつきによるドレイン電
流Ｉ_Dのばらつきを抑えることができ、接続される発光素子の輝度のばらつきを低減する
ことができる。

発光素子の形態には特に限定される事項はないが、有機化合物層には具体的に、発光層
、正孔注入層、電子注入層、正孔輸送層、電子輸送層などが含まれる。
発光素子の構成は、陽極／発光層／陰極が順に積層された構造を有しており、この構造に
加えて、陽極／正孔注入層／発光層／陰極や、陽極／正孔注入層／発光層／電子輸送層／
陰極等の順に積層した構造を有していても良い。有機化合物層は、低分子系有機化合物と
高分子系有機化合物のどちらでも適用可能である。低分子系有機化合物の一例は、正孔注
入層として銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）芳香族アミン系材料であるα−ＮＰＤ（4,4'-
ビス-[N-(ナフチル)-N-フェニル-アミノ]ビフェニル）やＭＴＤＡＴＡ（4,4',4"-トリス(
N-3-メチルフェニル-N-フェニル-アミノ)トリフェニルアミン）、発光層としてトリス−
８−キノリノラトアルミニウム錯体（Ａｌｑ₃）などが知られている。高分子有機発光材
料では、ポリアニリンやポリチオフェン誘導体（ＰＥＤＯＴ）などが知られている。

以上説明した本発明の実施の形態において、ＴＦＴはトップゲート型の構造で説明した
が、逆スタガ型や順スタガ型の構造を有するＴＦＴをもっても同様に適用することができ
る。また、電流制御ＴＦＴを２個並列に接続する場合について説明したが、本発明はそれ
に限定されるものではなく、３つ以上のＴＦＴを並列に接続した場合や、直並列に接続し
た場合についても同様に適用できるものである。

更に、上述の実施の形態においては、有機化合物層を発光体とする発光素子を備えた表
示装置について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、発光体が無機化合
物で形成される発光素子を備えた表示装置、発光ダイオードでなる発光素子を備えた表示
装置、電子源素子を備えた表示装置にも適用が可能であり、同様の効果が得られる。

Claims

第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、発光素子と、容量素子と、を有する画素を有する表示装置の作製方法であって、
基板上に非晶質半導体膜を形成し、
前記非晶質半導体膜にレーザ光を照射し、前記非晶質半導体膜を第１の方向に沿って結晶粒を成長させて結晶質半導体膜にし、
前記結晶質半導体膜を、第１乃至第３の領域を有する島状の結晶質半導体層に加工し、
前記第１の領域を第１のチャネル形成領域とする前記第１のトランジスタと、前記第２の領域を第２のチャネル形成領域とする前記第２のトランジスタと、前記第３の領域を一方の電極とする前記容量素子と、を形成し、
前記第１のトランジスタは、前記発光素子と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタは、前記発光素子と電気的に接続され、
前記第１のチャネル形成領域のチャネル長方向は前記第１の方向であり、
前記第２のチャネル形成領域のチャネル長方向は前記第１の方向と交差する方向であることを特徴とする表示装置の作製方法。
請求項１において、
前記レーザ光は、連続発振レーザであることを特徴とする表示装置の作製方法。
第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、発光素子と、容量素子と、を有する画素を有する表示装置であって、
基板上に島状の結晶質半導体層を有し、
前記島状の結晶質半導体層は、第１の領域と第２の領域と第３の領域とを有し、
前記第１のトランジスタは、前記第１の領域に第１のチャネル形成領域を有し、
前記第２のトランジスタは、前記第２の領域に第２のチャネル形成領域を有し、
前記容量素子は、前記第３の領域に前記容量素子の一方の電極を有し、
前記第１のトランジスタは、前記発光素子と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタは、前記発光素子と電気的に接続され、
前記島状の結晶質半導体層は、第１の方向に結晶粒が延在し、
前記第１のチャネル形成領域のチャネル長方向は前記第１の方向であり、
前記第２のチャネル形成領域のチャネル長方向は前記第１の方向と交差する方向であることを特徴とする表示装置。