JP4278244B2 - Ｅｌ表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子及び薄膜トランジスタを備えたエレクトロルミネッセンス表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence：以下、「ＥＬ」と称する。）素子を用いたＥＬ表示装置が、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されており、例えば、そのＥＬ素子を駆動させるスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と称する。）を備えたＥＬ表示装置の研究開発も進められている。
【０００３】
図８に有機ＥＬ表示装置の表示画素を示し、図１０に図８のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、図１１に図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。尚、図９は、等価回路図である。
【０００４】
図に示すように、ゲートラインＧＬとドレインラインＤＬとに囲まれた領域に表示画素が形成されている。両信号線の交点付近にはスイッチング素子である第１のＴＦＴ１が備えられており、そのＴＦＴ１のソースは、保持容量電極２と容量を構成する容量電極３を兼ねるとともに、有機ＥＬ素子を駆動する第２のＴＦＴ４のゲート１５に接続されている。第２のＴＦＴ４のソースは有機ＥＬ素子の陽極６に接続され、他方のドレインは有機ＥＬ素子を駆動する駆動ラインＶＬに接続されている。
【０００５】
また、前記保持容量電極２はクロム等から成っており、上層のゲート絶縁膜７を介して第１のＴＦＴ１のソースと一体の容量電極３と重畳し、前記ゲート絶縁膜７を誘電体層として電荷を蓄積している。この保持容量８は、第２のＴＦＴ４のゲート５に印加される電圧を保持している。
【０００６】
続いて、スイッチング用の第１のＴＦＴ１について図８と１０を参照しながら説明する。
【０００７】
まず石英ガラス、無アルカリガラス等からなる透明な絶縁性基板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第１のゲート電極１１が設けられている。この第１のゲート電極１１は、図８のようにゲートラインＧＬと一体で例えば左右に複数本並行に延在されている。また図１０の第１のゲート電極１１の右隣には、第１のゲート電極１１と同一工程で作られた保持容量電極２が形成されている。この保持容量電極２は、図８の様に容量を構成するため、第１のＴＦＴ１と第２のＴＦＴ４の間で、拡大された部分を有し、これらは左右に延在された保持容量ラインＣＬと一体で構成されている。
【０００８】
続いて、ゲート絶縁膜７を介して多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉと称する。）膜からなる第１の能動層１２が形成されている。この能動層１２は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造が採用されている。即ち、ゲートの両側に低濃度領域が設けられ、更に外側には、高濃度のソース領域及びドレイン領域が設けられている。前記能動層１２の上には、ストッパ絶縁膜１３が設けられている。このストッパ絶縁膜１３は、能動層１２へのイオン注入阻止膜であり、ここではＳｉ酸化膜から成る。
【０００９】
そして、ゲート絶縁膜７、能動層１２及びストッパ絶縁膜１３上には、例えば、順にＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜が積層された層間絶縁膜１４が設けられ、ドレインに設けたコンタクトホールＣ１を介してドレイン電極と成るドレインラインＤＬが電気的に接続されている。更に全面には、表面の凹凸を平坦にするため、例えば有機樹脂から成る平坦化膜ＰＬＮが形成されている。ＥＬ表示装置は、電流駆動なので、ＥＬ層が均一な膜厚でなければならない。膜厚が薄い部分で電流集中が発生するからである。従って少なくともこの形成領域は、かなりの平坦性が要求されるため、前記平坦化膜ＰＬＮが採用される。
【００１０】
次に、有機ＥＬ素子を駆動する第２のＴＦＴ４について図８と図１１を参照して説明する。
【００１１】
前述した絶縁性基板１０上には、前記第１のゲート１１と同一材料の第２のゲート電極１５が設けられており、ゲート絶縁膜７を介して第２の能動層１６が設けられている。前述と同様に能動層の上にはストッパ絶縁膜１７が設けられている。
【００１２】
前記能動層１６には、ゲート電極１５上方に真性又は実質的に真性であるチャネルと、このチャネルの両側に、ｐ型不純物のソース領域及びドレイン領域が設けられｐ型チャネルＴＦＴを構成している。
【００１３】
そして全面には、前述した層間絶縁膜１４が形成されている。そしてコンタクトホールＣ２を介して駆動ラインＶＬが電気的に接続されている。更に全面には、前述した平坦化膜ＰＬＮが形成され、コンタクトホールＣ３によりソースが露出されている。そしてこのコンタクトホールを介してＩＴＯ（Indium Thin Oxide）から成る透明電極（有機ＥＬ素子の陽極）６が形成されている。
【００１４】
有機ＥＬ素子２０は、前記陽極６、ＭＴＤＡＴＡ（4,4-bis(3-methylphenylphenylamino)biphenyl）から成る第１ホール輸送層２１、及びＴＰＤ（4,4,4-tris(3-methylphenylph enylamino)triphenylanine）からなる第２ホール輸送層２２、キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂｑ2（10-ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウム錯体）から成る発光層２３及びＢｅｂｑ2から成る電子輸送層２４からなる発光素子層ＥＭ、マグネシウム・インジウム合金から成る陰極２５がこの順番で積層形成された構造であり、有機ＥＬ素子の実質全面に設けられている。
【００１５】
有機ＥＬ素子の発光原理および動作は、陽極６から注入されたホールと、陰極２５から注入された電子とが発光層ＥＭの内部で再結合し、発光層ＥＭを形成する有機分子を励起して励起子を発生させる。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。
【００１６】
このように、第１のＴＦＴ１のソースＳから供給された電荷が保持容量８に蓄積され、第２のＴＦＴ４のゲート１５に印加され、その電圧に応じて有機ＥＬ素子を電流駆動し、発光する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した第１のＴＦＴ１または第２のＴＦＴ４は、プロセス上の問題から、電流が流れ続けてしまう不良が発生してしまう問題があった。そのため、本来ＥＬ素子には、電流が流れない時でも、電流が流れてしまい正確な表示ができない問題があった。完成品において、黒表示の一部が白表示となる輝点は、厳しくチェックされ、不良扱いとなっていた。そのため、ＥＬ表示装置の歩留まりが低下することになり、ＥＬ表示装置のコストを上昇させてしまう問題があった。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされ、第１に、薄膜トランジスタの電流流路をＥＬ素子から分離することで解決するものである。
【００１９】
第２に、薄膜トランジスタの電流流路とＥＬ素子を構成する陽極とを接続することで解決するものである。
【００２０】
第３に、ＥＬ素子を構成する陽極と陰極を接続することで解決するものである。
【００２１】
第４に、保持容量を構成する保持容量電極とＥＬ素子を構成する陽極とを接続し、前記保持容量電極と前記陽極との電位差は、前記ＥＬ素子の光学的しきい値よりも低く設定されていることで解決するものである。
【００２２】
第５に、前記電流流路は、前記薄膜トランジスタのソース領域でなることで解決するものである。
【００２３】
第６に、前記電流流路と前記ＥＬ素子との分離、前記薄膜トランジスタの電流流路と前記ＥＬ素子を構成する陽極との接続、前記ＥＬ素子を構成する陽極と陰極の接続または前記保持容量を構成する保持容量電極と前記ＥＬ素子を構成する陽極との接続は、レーザーにより形成されていることで解決するものである。
【００２４】
第７に、陽極とソース領域との間には、陽極とソース領域を接続する電極が形成され、前記電極とＥＬ素子を構成する陰極とが接続されることで解決するものである。
【００２５】
第８に、保持容量の下層の電極は、薄膜トランジスタのゲートと同層に形成され、ＥＬ素子を構成する陽極との重畳部を有し、前記重畳部と前記陽極が接続されることで解決するものである。
【００２６】
第９に、接続は、レーザーにより成されることで解決するものである。
【００２７】
第１０に、保持容量ラインを構成する保持容量の電極とＥＬ素子を構成する陽極との電位差は、前記ＥＬ素子の光学的しきい値よりも低く設定されていることで解決するものである。
【００２８】
本発明は、発明が解決しようとする課題の欄にも述べたように、輝点を防止するものであり、例えば、一例として、ＥＬ素子に電流を供給する薄膜トランジスタのソース領域をレーザにより溶断し、ＥＬ素子と薄膜トランジスタを分離すれば、たとえ薄膜トランジスタが不良で電流を流しても、その電流はＥＬ素子には流れない。そのため輝点の発生は無くなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明は、数ある表示画素の中で輝点を発生する表示画素を黒表示にするものであり、輝点を発生する表示画素を外的に加工するものである。
【００３０】
まず全体の構成が判るように、図４から図６を参照して、表示画素について説明する。尚、図６には、前記外的に加工した所が示されているが、正常動作をするＥＬ素子として説明していく。
【００３１】
図４は、ＥＬ表示装置の特に表示画素を平面的に示したもので、点線で囲まれ点でハッチングした領域は、ゲート材料で形成された領域、実線で囲まれハッチングされていない部分は、Ｐ−Ｓｉ層、実線で囲まれ斜め点でハッチングした部分は、透明電極材料で成る部分である。更に実線で囲まれ斜め線でハッチングされた部分が、Ａｌを主材料とする金属材料で形成された部分である。
【００３２】
図５は、図４のＡ−Ａ線断面図であり、図６は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。
なお、本実施の形態においては、第１、第２のＴＦＴ１、４ともに、ボトムゲート型のＴＦＴを採用しており、能動層としてｐ−Ｓｉ膜を用いている。またゲート電極１１、１５は、シングルゲート構造であが、ダブルゲート構造でも良い。
【００３３】
また図４に於いて、ゲートラインＧＬ、ドレインラインＤＬおよび駆動ラインＶＬで囲まれて成るものを表示画素と呼ぶ。
【００３４】
では、図４〜図６を参照し、有機ＥＬ表示装置を具体的に説明していく。
【００３５】
まず、少なくとも表面が絶縁性を有する透明基板１０がある。本実施の形態では、ＥＬ素子を水分から保護するため、メタルキャップ（カン）がＥＬ材料を封止するように上面に設置されている。このメタルキャップＣＡＰが設置されているため発光光は、前記透明基板１０から取り出すため、基板１０は、透明である必要があるが、発光光を上方から取り出す場合は、透明である必要はない。ここでは、ガラスや合成樹脂などから成る透明基板１０を採用している。
【００３６】
この透明基板１０の上には、図４の表示画素の上側辺に沿って、左右にゲートラインＧＬが設けられている。また保持容量８の下層電極として作用する保持容量電極２が設けられると共に、この保持容量電極２をお互いにつなぐため、保持容量ラインＣＬが左右に延在されている。これら両ラインＧＬ、ＣＬは、同層でなるため、点でハッチングしてある。また材料としては、上層にＰ−Ｓｉを採用する理由からＣｒやＴａ等の高融点金属が採用される。ここでは、約１０００〜２０００ÅのＣｒがスパッタリングにて形成されている。またパターニングの際は、ステップカバレージが考慮され、側辺はテーパー形状に加工されている。
【００３７】
続いて、全面にはゲート絶縁膜７と半導体層が積層されて形成されている。ここでは、前記ゲート絶縁膜７、第１の能動層１２、第２の能動層１６および保持容量８の上層電極である容量電極３の材料であるａ−Ｓｉも含めてプラズマＣＶＤで形成されている。具体的には、下層より約５００ÅのＳｉ窒化膜、約１３００ÅのＳｉ酸化膜および約５００Åのａ−Ｓｉが連続プラズマＣＶＤで形成される。
【００３８】
このａ−Ｓｉは、約４００度の窒素雰囲気中で脱水素アニールが行われ、その後、エキシマレーザによりＰ−Ｓｉ化される。また符号１３、１７は、Ｓｉ酸化膜から成るストッパ絶縁膜であり、能動層１２、１６のイオン注入時のマスクとなる。第１のＴＦＴ１は、第１のストッパ絶縁膜１３をマスクにしてＰ（リン）イオンが注入され、Ｎチャンネル型のソース、ドレインが形成され、第２のＴＦＴ４は、第２のストッパ絶縁膜１７をマスクにしてＢ（ボロン）イオンが注入されてＰチャンネル型のソース、ドレインが形成されている。
【００３９】
また図４のように、ホトリソグラフィ技術によりＰ−Ｓｉ層がパターニングされている。つまり第１のＴＦＴ１のＰ−Ｓｉ層は、ゲートラインＧＬとドレインラインＤＬの左上交差部の下方で、ドレインラインＤＬと重畳し、ゲート電極１１の上層を延在した後、保持容量電極２と重畳する容量電極３として延在されている。またこの容量電極３は、第２のＴＦＴ４のゲート電極１５と電気的に接続するために用いられる接続配線３０の右端下層に延在される。一方、第２のＴＦＴ４のＰ−Ｓｉ層は、右側の駆動ラインＶＬの下層から第２のゲート電極１５の上層を延在し、透明電極から成る陽極６の下層に延在されている。
【００４０】
そして全面には、層間絶縁膜１４が形成されている。この層間絶縁膜１４は、下から約１０００ÅのＳｉ酸化膜、約３０００ÅのＳｉ窒化膜、１０００ÅのＳｉ酸化膜の三層構造が連続ＣＶＤで形成されている。この層間絶縁膜は、少なくとも一層有れば良い。膜厚もこれに限らない。
【００４１】
次に、層間絶縁膜１４の上層には、図４の斜め線でハッチングしたドレインラインＤＬ、駆動ラインＶＬおよび接続配線３０が形成される。当然コンタクトが形成され、ドレインラインＤＬと第１のＴＦＴ１の半導体層１２とのコンタクト孔Ｃ１、駆動ラインＶＬと第２のＴＦＴ４の半導体層１６とのコンタクト孔Ｃ２、接続配線３０と容量電極３とのコンタクト孔Ｃ４は、それぞれの半導体層が露出されている。また接続配線３０と第２のゲート電極１５のコンタクト孔Ｃ５は、前述のコンタクト孔とは異なり、ゲート絶縁膜が余分に積層されているため、更にエッチングされＣｒが露出されている。このライン材料は、下層に１０００ÅのＭｏ、上層に７０００ÅのＡｌ、更にその上にＭｏが積層された構造であり、Ｍｏは、バリア層である。尚コンタクト孔Ｃ３は、後述する。
【００４２】
更に約１〜３μｍの平坦化膜ＰＬＮ１が全面に形成されている。この平坦化膜ＰＬＮ１は、後述する平坦化膜ＰＬＮ２の採用と一緒に表面を平坦にする。その理由は、従来例でも述べた有機ＥＬ用の膜にある。この膜は、第１のホール輸送層２１、第２ホール輸送層２２、発光層２３及び電子輸送層２４から成る。またホール輸送層は、一層から構成されても良い。従って、有機層が非常に薄い膜の積層体である。またＥＬ素子は、電流駆動であるため、これらの膜厚が極めて均一に形成されないと、膜厚の薄い部分を介して電流が大量に流れ、その部分にひときわ輝く輝点が発生すると同時に、このポイントは、有機膜の劣化を発生し、最悪の場合破壊に至る。従って、この破壊を防止するには、陽極６を含む全面ができるだけ平坦である必要がある。
【００４３】
前記平坦化膜は、アクリル系の液状樹脂が塗布され、平坦にされてから硬化されている。またアクリル系の樹脂は、水蒸気がトラップされやすい材料であるため、ＳＯＧ膜を採用しても良い。
【００４４】
ここでは、陽極６と第２のＴＦＴ４のソースが接続されるため、平坦化膜ＰＬＮ１および層間絶縁膜１４が開口され、第２の能動層１６が露出されたコンタクト孔Ｃ３が形成されている。
【００４５】
更に陽極６が形成された上には、更に第２の平坦化膜ＰＬＮ２が形成される。ここも第１の平坦化膜ＰＬＮ１と同様に、ＳＯＧ膜が採用されるが、前述したアクリル系の樹脂を採用しても良い。そして陽極６に対応する第２の平坦化膜ＰＬＮ２が取り除かれ、その上にはＥＬ素子を構成する有機層が形成されている。
まず陽極６の上には、
ＭＴＤＡＴＡ（4,4-bis(3-methylphenylphenylamino)biphenyl）から成る第１ホール輸送層２１、
及びＴＰＤ（4,4,4-tris(3-meth ylphenylphenylamino)triphenylanine）からなる第２ホール輸送層２２、
キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂｑ2（10-ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウム錯体）から成る発光層２３及びＢｅｂｑ2から成る電子輸送層２４からなる発光素子層ＥＭ、
マグネシウム・銀（Ａｇ）合金、ＡｌとＬｉの合金またはＡｌ／ＬｉＦ等から成る陰極２５が積層形成された構造である。有機層の膜厚は、前述してあるのでそれを参照。また、陰極２５はＡｌ／ＬｉＦの合金を採用し、その膜厚は１０００〜２０００Åである。
【００４６】
更に、表示領域のＥＬ層、または全てのＥＬ層をカバーするメタルキャップが形成されている。ＥＬ層は、水を吸湿すると劣化し、水の浸入に対して保護が必要となるからである。
【００４７】
有機ＥＬ素子の発光原理および動作は、陽極６から注入されたホールと、陰極２５から注入された電子とが発光層ＥＭの内部で再結合し、発光層ＥＭを形成する有機分子を励起して励起子を発生させる。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。
【００４８】
本発明のポイントは、表示画素がマトリックス状に数多くある中に於いて、輝点となる表示画素を光らせなくすることである。
【００４９】
つまり図１に示すように、薄膜トランジスタの電流流路をＥＬ素子から分離することであり、詳しくは、第２のＴＦＴ４の電流流路を外的に絶縁分離することである。
【００５０】
また図２に示すように、薄膜トランジスタの電流流路とＥＬ素子を構成する陽極とを接続することであり、またＥＬ素子を構成する陽極と陰極を接続することである。
【００５１】
更には、図３に示すように、保持容量を構成する容量電極とＥＬ素子を構成する陽極とを接続し、前記容量電極と前記陽極との電位差を、前記ＥＬ素子の光学的しきい値よりも低く設定することである。
【００５２】
これらは、外からレーザ光を照射し、このエネルギーにより分断したり、逆に接続したりするものである。
【００５３】
では、図１の構成を図４と図６を参照して説明してゆく。尚、図６には、図面の都合上、図２の解決構造も一緒に示してある。
【００５４】
図４で示す太丸で示した領域は、レーザを照射する領域（スポット）を示す部分であり、図１の分離構造は、ＬＭ１のスポットにレーザが照射される。
【００５５】
このスポットＬＭ１は、図６の第２のＴＦＴ４のソース領域に示されている。つまり透明基板１０の裏面から、Ｐ−Ｓｉでなるソース領域にレーザ照射をし、このエネルギーにより電流流路を分離（分断）している。これにより、第２のＴＦＴ４からＥＬ素子２０へ供給される電流は断たれ、輝点を無くすことができる。またレーザ照射のスポットは、ドレイン領域でも良い。
【００５６】
続いて、図２のように、ＥＬ素子２０の陽極６と陰極２５を接続した構成について、図６のＬＭ２を参照して説明する。
【００５７】
ここでは、ＳＥで示す電極が形成されると良い。この電極ＳＥは、層間絶縁膜１４をエッチングして、ソース領域が露出されるコンタクトＣ３に形成される電極であり、ソース領域と陽極６を接続するためのものである。材料は、駆動ラインＶＬやドレインラインＤＬと同一材料で成る。そしてソース領域よりもサイズが大きく形成され、このはみ出した部分に基板裏面からレーザが照射され、電極ＳＥと陰極１５が短絡されている。また基板裏面からコンタクトＣ３に直接レーザ照射をしても電極ＳＥと陰極１５の短絡は可能である。これによりＥＬ素子２０の陽極６と陰極１５は、同電位となり、光は発生しなくなる。
【００５８】
更に図３のように、保持容量ラインＣＬと一体で保持容量を構成する電極（ここでは保持容量電極２）とＥＬ素子２０のを構成する陽極６とを接続した構成について、図７のＬＭ３と図４を参照して説明する。
【００５９】
ここでは、図４のように、保持容量８を構成する保持容量電極２の一部を陽極６の下層に延在し、この延在された保持容量電極２と陽極６で重畳部を構成しておく。そして図７のように、この重畳部を透明基板１０の裏からレーザ照射し、保持容量電極２と陽極６を短絡させる。
【００６０】
ここで重要な点は、保持容量ラインＣＬと前記陰極２５との電位差である。例えばこのＥＬ素子の光学的しきい値は、４．５Ｖであり、保持容量ラインＣＬの電圧を１２ボルト、陰極Ｖｃｄを−５ボルトに設定すると、電位差は、１７ボルト発生し、ＥＬ素子２０は、発光してしまう。従って、電位差は、ＥＬ素子２０が発光を開始する電位差（光学的しきい値と呼ぶ）よりも小さくなければならない。例えば保持容量ラインＣＬを０ボルト、陰極２５を−４ボルトに設定すれば、発光は開始しない。またＥＬ素子は、色々なタイプがあり、前述した４．５ボルトに光学的しきい値は限定されない。
【００６１】
以上、ボトムゲート型構造で説明してきたが、本発明は、トップゲート型構造でも採用でき、第２の実施の形態として以下に簡単に説明する。
【００６２】
トップゲート型構造の平面パターンは、ボトムゲート型構造と実質同じであるので図４を代用する。また図４のＡ−Ａ線に対応する断面図を図１２に、Ｂ−Ｂ線に対応する断面図を図１３に示した。これよりトップゲート型の図面は、符号の下二桁を前実施の形態と同じ数字にしている。
【００６３】
簡単に説明すれば、全面には絶縁層ＩＬが形成される。この絶縁層ＩＬは、下層に５００ÅのＳｉ窒化膜、上層に１０００ÅのＳｉ酸化膜が積層されたものである。尚、Ｓｉ窒化膜は、ガラスから溶出する不純物のストッパとして働く。
【００６４】
続いて、第１のＴＦＴ１０１の能動層１１２、この能動層１１２が延在されて成る保持容量８の下層電極、第２のＴＦＴ１０４の第２の能動層１１６の形成部分に半導体層（Ｐ−Ｓｉまたはａ−Ｓｉ）が形成されている。
【００６５】
更には、全面にゲート絶縁膜１０７が積層され、この上にゲート電極１１１、ゲート電極１１１と一体のゲートラインＧＬが形成されると同時に、保持容量１０８の上層電極が前記ゲート電極と同一材料で同層に形成されている。この保持容量１０８の上層電極は、図４の保持容量電極２に相当し、保持容量ラインＣＬも含めて一体で左右に延在して形成される。ここでゲート電極材料は、前述した高融点金属材料の他にＡｌを主成分とした材料を用いても良い。Ａｌが使用できる理由として、層間絶縁膜１１４がプラズマＣＶＤ等で低温成膜できるからである。
【００６６】
また能動層である半導体層は、前記ゲート電極材料で形成されたパターンをマスクとして不純物が注入される。もちろんＰチャンネルとＮチャンネルのＴＦＴがあるため、一方はレジストにてマスクされる（これはボトムゲート型構造でも同様である。）。そして不純物が注入された後に半導体層がパターニングされる。また保持容量電極１０２の下層の半導体層は、不純物が注入されない。しかしここに前記第１のゲート電極１１１に加わる電圧、あるいはそれ以上の電圧を加え、半導体層にチャンネルを発生させることで電極として活用している。
【００６７】
更に層間絶縁膜１１４が形成された後、ドレインラインＤＬ、駆動ラインＶＬが形成され、その上に第１の平坦化膜ＰＬＮ１が形成された後に陽極１０６として透明電極が形成される。この陽極１０６と第２のＴＦＴ１０４とのコンタクトＣ３は、駆動ラインＶＬと同層にソース電極ＳＥが形成される。またダイレクトにコンタクトしても良い。また陽極１０６が形成された後、第１の平坦化膜ＰＬＮ１と陽極１０６の凹凸をなだらかにするため、第２の平坦化膜ＰＬＮ２が形成され、この陽極１０６に対応する第２の平坦化膜ＰＬＮ２が取り除かれている。
【００６８】
またＥＬ素子２０は、前実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００６９】
図１３には、前実施の形態で説明したスポットＬＭ１、ＬＭ２が示されている。両者とも、レーザ照射で実現され、ＬＭ１では、ソース領域（またはドレイン領域）が分断され、ＬＭ２では、電極ＳＥが陰極と短絡している。この電極ＳＥは、前実施の形態と同様にソース領域よりも大きく形成され、はみ出した部分にレーザ照射しても良いし、コンタクトＣ３の部分をレーザ照射してもよい。またスポットＬＭ３の図面は、省略したが、保持容量ラインＣＬの一部を陽極６の下層に配置して保持容量ラインＣＬと陽極を重畳させ、この重畳部をレーザ照射して、保持容量ラインＣＬと陽極６を接続させても良い。
【００７０】
以上、ボトムゲート型ＴＦＴとトップゲート型ＴＦＴの２タイプを説明してきたが、両者ともに第２の平坦化膜ＰＬＮ２は、省略しても良い。また半導体膜としてｐ−Ｓｉ膜を用いたが、微結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜等の半導体膜を用いても良い。更に有機ＥＬ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、発光層が無機材料から成る無機ＥＬ表示装置にも適用が可能であり、同様の効果が得られる。
【００７１】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、薄膜トランジスタの電流流路をＥＬ素子から分離したり、薄膜トランジスタの電流流路とＥＬ素子を構成する陽極とを接続したり、ＥＬ素子を構成する陽極と陰極を接続したり、更には保持容量を構成する保持容量電極とＥＬ素子を構成する陽極とを接続し、前記保持容量電極と前記陽極との電位差を、前記ＥＬ素子の光学的しきい値よりも低く設定したりすることで、ＥＬ素子の発光を止めることができる。
【００７２】
従って、数あるＥＬ素子の中で、輝点を発生するＥＬ素子のみを上述した構造にすることで、輝点の発生を無くすことができる。よって従来不良として廃棄していたＥＬ表示装置を救済することができ、歩留まりの向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＥＬ表示装置を説明する回路図である。
【図２】本発明のＥＬ表示装置を説明する回路図である。
【図３】本発明のＥＬ表示装置を説明する回路図である。
【図４】本発明のＥＬ表示装置を説明するための図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線の断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線の断面図である。
【図７】図４のＣ−Ｃ線の断面図である。
【図８】従来のＥＬ表示装置の図である。
【図９】図８の等価回路図である。
【図１０】図８のＡ−Ａ線の断面図である。
【図１１】図８のＢ−Ｂ線の断面図である。
【図１２】図４のＡ−Ａ線に相当するトップゲート型ＴＦＴを採用したＥＬ表示装置の断面図である。
【図１３】図４のＢ−Ｂ線に相当するトップゲート型ＴＦＴを採用したＥＬ表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 第１のＴＦＴ
２ 保持容量電極
３ 容量電極
４ 第２のＴＦＴ
６ 陽極
８ 保持容量
１４ 層間絶縁膜
２０ ＥＬ素子
ＧＬ ゲートライン
ＤＬ ドレインライン
ＣＬ 保持容量ライン
ＶＬ 駆動ラインＶＬ
ＰＬＮ１、ＰＬＮ２ 平坦化膜
ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３ レーザ照射スポット
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子及び薄膜トランジスタを備えたエレクトロルミネッセンス表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence：以下、「ＥＬ」と称する。）素子を用いたＥＬ表示装置が、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されており、例えば、そのＥＬ素子を駆動させるスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と称する。）を備えたＥＬ表示装置の研究開発も進められている。
【０００３】
図８に有機ＥＬ表示装置の表示画素を示し、図１０に図８のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、図１１に図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。尚、図９は、等価回路図である。
【０００４】
図に示すように、ゲートラインＧＬとドレインラインＤＬとに囲まれた領域に表示画素が形成されている。両信号線の交点付近にはスイッチング素子である第１のＴＦＴ１が備えられており、そのＴＦＴ１のソースは、保持容量電極２と容量を構成する容量電極３を兼ねるとともに、有機ＥＬ素子を駆動する第２のＴＦＴ４のゲート１５に接続されている。第２のＴＦＴ４のソースは有機ＥＬ素子の陽極６に接続され、他方のドレインは有機ＥＬ素子を駆動する駆動ラインＶＬに接続されている。
【０００５】
また、前記保持容量電極２はクロム等から成っており、上層のゲート絶縁膜７を介して第１のＴＦＴ１のソースと一体の容量電極３と重畳し、前記ゲート絶縁膜７を誘電体層として電荷を蓄積している。この保持容量８は、第２のＴＦＴ４のゲート５に印加される電圧を保持している。
【０００６】
続いて、スイッチング用の第１のＴＦＴ１について図８と１０を参照しながら説明する。
【０００７】
まず石英ガラス、無アルカリガラス等からなる透明な絶縁性基板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第１のゲート電極１１が設けられている。この第１のゲート電極１１は、図８のようにゲートラインＧＬと一体で例えば左右に複数本並行に延在されている。また図１０の第１のゲート電極１１の右隣には、第１のゲート電極１１と同一工程で作られた保持容量電極２が形成されている。この保持容量電極２は、図８の様に容量を構成するため、第１のＴＦＴ１と第２のＴＦＴ４の間で、拡大された部分を有し、これらは左右に延在された保持容量ラインＣＬと一体で構成されている。
【０００８】
続いて、ゲート絶縁膜７を介して多結晶シリコン（ｐ−Ｓｉと称する。）膜からなる第１の能動層１２が形成されている。この能動層１２は、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造が採用されている。即ち、ゲートの両側に低濃度領域が設けられ、更に外側には、高濃度のソース領域及びドレイン領域が設けられている。前記能動層１２の上には、ストッパ絶縁膜１３が設けられている。このストッパ絶縁膜１３は、能動層１２へのイオン注入阻止膜であり、ここではＳｉ酸化膜から成る。
【０００９】
そして、ゲート絶縁膜７、能動層１２及びストッパ絶縁膜１３上には、例えば、順にＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜が積層された層間絶縁膜１４が設けられ、ドレインに設けたコンタクトホールＣ１を介してドレイン電極と成るドレインラインＤＬが電気的に接続されている。更に全面には、表面の凹凸を平坦にするため、例えば有機樹脂から成る平坦化膜ＰＬＮが形成されている。ＥＬ表示装置は、電流駆動なので、ＥＬ層が均一な膜厚でなければならない。膜厚が薄い部分で電流集中が発生するからである。従って少なくともこの形成領域は、かなりの平坦性が要求されるため、前記平坦化膜ＰＬＮが採用される。
【００１０】
次に、有機ＥＬ素子を駆動する第２のＴＦＴ４について図８と図１１を参照して説明する。
【００１１】
前述した絶縁性基板１０上には、前記第１のゲート１１と同一材料の第２のゲート電極１５が設けられており、ゲート絶縁膜７を介して第２の能動層１６が設けられている。前述と同様に能動層の上にはストッパ絶縁膜１７が設けられている。
【００１２】
前記能動層１６には、ゲート電極１５上方に真性又は実質的に真性であるチャネルと、このチャネルの両側に、ｐ型不純物のソース領域及びドレイン領域が設けられｐ型チャネルＴＦＴを構成している。
【００１３】
そして全面には、前述した層間絶縁膜１４が形成されている。そしてコンタクトホールＣ２を介して駆動ラインＶＬが電気的に接続されている。更に全面には、前述した平坦化膜ＰＬＮが形成され、コンタクトホールＣ３によりソースが露出されている。そしてこのコンタクトホールを介してＩＴＯ（Indium Thin Oxide）から成る透明電極（有機ＥＬ素子の陽極）６が形成されている。
【００１４】
有機ＥＬ素子２０は、前記陽極６、ＭＴＤＡＴＡ（4,4-bis(3-methylphenylphenylamino)biphenyl）から成る第１ホール輸送層２１、及びＴＰＤ（4,4,4-tris(3-methylphenylph enylamino)triphenylanine）からなる第２ホール輸送層２２、キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂｑ2（10-ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウム錯体）から成る発光層２３及びＢｅｂｑ2から成る電子輸送層２４からなる発光素子層ＥＭ、マグネシウム・インジウム合金から成る陰極２５がこの順番で積層形成された構造であり、有機ＥＬ素子の実質全面に設けられている。
【００１５】
有機ＥＬ素子の発光原理および動作は、陽極６から注入されたホールと、陰極２５から注入された電子とが発光層ＥＭの内部で再結合し、発光層ＥＭを形成する有機分子を励起して励起子を発生させる。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。
【００１６】
このように、第１のＴＦＴ１のソースＳから供給された電荷が保持容量８に蓄積され、第２のＴＦＴ４のゲート１５に印加され、その電圧に応じて有機ＥＬ素子を電流駆動し、発光する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した第１のＴＦＴ１または第２のＴＦＴ４は、プロセス上の問題から、電流が流れ続けてしまう不良が発生してしまう問題があった。そのため、本来ＥＬ素子には、電流が流れない時でも、電流が流れてしまい正確な表示ができない問題があった。完成品において、黒表示の一部が白表示となる輝点は、厳しくチェックされ、不良扱いとなっていた。そのため、ＥＬ表示装置の歩留まりが低下することになり、ＥＬ表示装置のコストを上昇させてしまう問題があった。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされ、第１に、薄膜トランジスタの電流流路をＥＬ素子から分離することで解決するものである。
【００１９】
第２に、薄膜トランジスタの電流流路とＥＬ素子を構成する陽極とを接続することで解決するものである。
【００２０】
第３に、ＥＬ素子を構成する陽極と陰極を接続することで解決するものである。
【００２１】
第４に、保持容量を構成する保持容量電極とＥＬ素子を構成する陽極とを接続し、前記保持容量電極と前記陽極との電位差は、前記ＥＬ素子の光学的しきい値よりも低く設定されていることで解決するものである。
【００２２】
第５に、前記電流流路は、前記薄膜トランジスタのソース領域でなることで解決するものである。
【００２３】
第６に、前記電流流路と前記ＥＬ素子との分離、前記薄膜トランジスタの電流流路と前記ＥＬ素子を構成する陽極との接続、前記ＥＬ素子を構成する陽極と陰極の接続または前記保持容量を構成する保持容量電極と前記ＥＬ素子を構成する陽極との接続は、レーザーにより形成されていることで解決するものである。
【００２４】
第７に、陽極とソース領域との間には、陽極とソース領域を接続する電極が形成され、前記電極とＥＬ素子を構成する陰極とが接続されることで解決するものである。
【００２５】
第８に、保持容量の下層の電極は、薄膜トランジスタのゲートと同層に形成され、ＥＬ素子を構成する陽極との重畳部を有し、前記重畳部と前記陽極が接続されることで解決するものである。
【００２６】
第９に、接続は、レーザーにより成されることで解決するものである。
【００２７】
第１０に、保持容量ラインを構成する保持容量の電極とＥＬ素子を構成する陽極との電位差は、前記ＥＬ素子の光学的しきい値よりも低く設定されていることで解決するものである。
【００２８】
本発明は、発明が解決しようとする課題の欄にも述べたように、輝点を防止するものであり、例えば、一例として、ＥＬ素子に電流を供給する薄膜トランジスタのソース領域をレーザにより溶断し、ＥＬ素子と薄膜トランジスタを分離すれば、たとえ薄膜トランジスタが不良で電流を流しても、その電流はＥＬ素子には流れない。そのため輝点の発生は無くなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明は、数ある表示画素の中で輝点を発生する表示画素を黒表示にするものであり、輝点を発生する表示画素を外的に加工するものである。
【００３０】
まず全体の構成が判るように、図４から図６を参照して、表示画素について説明する。尚、図６には、前記外的に加工した所が示されているが、正常動作をするＥＬ素子として説明していく。
【００３１】
図４は、ＥＬ表示装置の特に表示画素を平面的に示したもので、点線で囲まれ点でハッチングした領域は、ゲート材料で形成された領域、実線で囲まれハッチングされていない部分は、Ｐ−Ｓｉ層、実線で囲まれ斜め点でハッチングした部分は、透明電極材料で成る部分である。更に実線で囲まれ斜め線でハッチングされた部分が、Ａｌを主材料とする金属材料で形成された部分である。
【００３２】
図５は、図４のＡ−Ａ線断面図であり、図６は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。
なお、本実施の形態においては、第１、第２のＴＦＴ１、４ともに、ボトムゲート型のＴＦＴを採用しており、能動層としてｐ−Ｓｉ膜を用いている。またゲート電極１１、１５は、シングルゲート構造であが、ダブルゲート構造でも良い。
【００３３】
また図４に於いて、ゲートラインＧＬ、ドレインラインＤＬおよび駆動ラインＶＬで囲まれて成るものを表示画素と呼ぶ。
【００３４】
では、図４〜図６を参照し、有機ＥＬ表示装置を具体的に説明していく。
【００３５】
まず、少なくとも表面が絶縁性を有する透明基板１０がある。本実施の形態では、ＥＬ素子を水分から保護するため、メタルキャップ（カン）がＥＬ材料を封止するように上面に設置されている。このメタルキャップＣＡＰが設置されているため発光光は、前記透明基板１０から取り出すため、基板１０は、透明である必要があるが、発光光を上方から取り出す場合は、透明である必要はない。ここでは、ガラスや合成樹脂などから成る透明基板１０を採用している。
【００３６】
この透明基板１０の上には、図４の表示画素の上側辺に沿って、左右にゲートラインＧＬが設けられている。また保持容量８の下層電極として作用する保持容量電極２が設けられると共に、この保持容量電極２をお互いにつなぐため、保持容量ラインＣＬが左右に延在されている。これら両ラインＧＬ、ＣＬは、同層でなるため、点でハッチングしてある。また材料としては、上層にＰ−Ｓｉを採用する理由からＣｒやＴａ等の高融点金属が採用される。ここでは、約１０００〜２０００ÅのＣｒがスパッタリングにて形成されている。またパターニングの際は、ステップカバレージが考慮され、側辺はテーパー形状に加工されている。
【００３７】
続いて、全面にはゲート絶縁膜７と半導体層が積層されて形成されている。ここでは、前記ゲート絶縁膜７、第１の能動層１２、第２の能動層１６および保持容量８の上層電極である容量電極３の材料であるａ−Ｓｉも含めてプラズマＣＶＤで形成されている。具体的には、下層より約５００ÅのＳｉ窒化膜、約１３００ÅのＳｉ酸化膜および約５００Åのａ−Ｓｉが連続プラズマＣＶＤで形成される。
【００３８】
このａ−Ｓｉは、約４００度の窒素雰囲気中で脱水素アニールが行われ、その後、エキシマレーザによりＰ−Ｓｉ化される。また符号１３、１７は、Ｓｉ酸化膜から成るストッパ絶縁膜であり、能動層１２、１６のイオン注入時のマスクとなる。第１のＴＦＴ１は、第１のストッパ絶縁膜１３をマスクにしてＰ（リン）イオンが注入され、Ｎチャンネル型のソース、ドレインが形成され、第２のＴＦＴ４は、第２のストッパ絶縁膜１７をマスクにしてＢ（ボロン）イオンが注入されてＰチャンネル型のソース、ドレインが形成されている。
【００３９】
また図４のように、ホトリソグラフィ技術によりＰ−Ｓｉ層がパターニングされている。つまり第１のＴＦＴ１のＰ−Ｓｉ層は、ゲートラインＧＬとドレインラインＤＬの左上交差部の下方で、ドレインラインＤＬと重畳し、ゲート電極１１の上層を延在した後、保持容量電極２と重畳する容量電極３として延在されている。またこの容量電極３は、第２のＴＦＴ４のゲート電極１５と電気的に接続するために用いられる接続配線３０の右端下層に延在される。一方、第２のＴＦＴ４のＰ−Ｓｉ層は、右側の駆動ラインＶＬの下層から第２のゲート電極１５の上層を延在し、透明電極から成る陽極６の下層に延在されている。
【００４０】
そして全面には、層間絶縁膜１４が形成されている。この層間絶縁膜１４は、下から約１０００ÅのＳｉ酸化膜、約３０００ÅのＳｉ窒化膜、１０００ÅのＳｉ酸化膜の三層構造が連続ＣＶＤで形成されている。この層間絶縁膜は、少なくとも一層有れば良い。膜厚もこれに限らない。
【００４１】
次に、層間絶縁膜１４の上層には、図４の斜め線でハッチングしたドレインラインＤＬ、駆動ラインＶＬおよび接続配線３０が形成される。当然コンタクトが形成され、ドレインラインＤＬと第１のＴＦＴ１の半導体層１２とのコンタクト孔Ｃ１、駆動ラインＶＬと第２のＴＦＴ４の半導体層１６とのコンタクト孔Ｃ２、接続配線３０と容量電極３とのコンタクト孔Ｃ４は、それぞれの半導体層が露出されている。また接続配線３０と第２のゲート電極１５のコンタクト孔Ｃ５は、前述のコンタクト孔とは異なり、ゲート絶縁膜が余分に積層されているため、更にエッチングされＣｒが露出されている。このライン材料は、下層に１０００ÅのＭｏ、上層に７０００ÅのＡｌ、更にその上にＭｏが積層された構造であり、Ｍｏは、バリア層である。尚コンタクト孔Ｃ３は、後述する。
【００４２】
更に約１〜３μｍの平坦化膜ＰＬＮ１が全面に形成されている。この平坦化膜ＰＬＮ１は、後述する平坦化膜ＰＬＮ２の採用と一緒に表面を平坦にする。その理由は、従来例でも述べた有機ＥＬ用の膜にある。この膜は、第１のホール輸送層２１、第２ホール輸送層２２、発光層２３及び電子輸送層２４から成る。またホール輸送層は、一層から構成されても良い。従って、有機層が非常に薄い膜の積層体である。またＥＬ素子は、電流駆動であるため、これらの膜厚が極めて均一に形成されないと、膜厚の薄い部分を介して電流が大量に流れ、その部分にひときわ輝く輝点が発生すると同時に、このポイントは、有機膜の劣化を発生し、最悪の場合破壊に至る。従って、この破壊を防止するには、陽極６を含む全面ができるだけ平坦である必要がある。
【００４３】
前記平坦化膜は、アクリル系の液状樹脂が塗布され、平坦にされてから硬化されている。またアクリル系の樹脂は、水蒸気がトラップされやすい材料であるため、ＳＯＧ膜を採用しても良い。
【００４４】
ここでは、陽極６と第２のＴＦＴ４のソースが接続されるため、平坦化膜ＰＬＮ１および層間絶縁膜１４が開口され、第２の能動層１６が露出されたコンタクト孔Ｃ３が形成されている。
【００４５】
更に陽極６が形成された上には、更に第２の平坦化膜ＰＬＮ２が形成される。ここも第１の平坦化膜ＰＬＮ１と同様に、ＳＯＧ膜が採用されるが、前述したアクリル系の樹脂を採用しても良い。そして陽極６に対応する第２の平坦化膜ＰＬＮ２が取り除かれ、その上にはＥＬ素子を構成する有機層が形成されている。
まず陽極６の上には、
ＭＴＤＡＴＡ（4,4-bis(3-methylphenylphenylamino)biphenyl）から成る第１ホール輸送層２１、
及びＴＰＤ（4,4,4-tris(3-meth ylphenylphenylamino)triphenylanine）からなる第２ホール輸送層２２、
キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂｑ2（10-ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウム錯体）から成る発光層２３及びＢｅｂｑ2から成る電子輸送層２４からなる発光素子層ＥＭ、
マグネシウム・銀（Ａｇ）合金、ＡｌとＬｉの合金またはＡｌ／ＬｉＦ等から成る陰極２５が積層形成された構造である。有機層の膜厚は、前述してあるのでそれを参照。また、陰極２５はＡｌ／ＬｉＦの合金を採用し、その膜厚は１０００〜２０００Åである。
【００４６】
更に、表示領域のＥＬ層、または全てのＥＬ層をカバーするメタルキャップが形成されている。ＥＬ層は、水を吸湿すると劣化し、水の浸入に対して保護が必要となるからである。
【００４７】
有機ＥＬ素子の発光原理および動作は、陽極６から注入されたホールと、陰極２５から注入された電子とが発光層ＥＭの内部で再結合し、発光層ＥＭを形成する有機分子を励起して励起子を発生させる。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。
【００４８】
本発明のポイントは、表示画素がマトリックス状に数多くある中に於いて、輝点となる表示画素を光らせなくすることである。
【００４９】
つまり図１に示すように、薄膜トランジスタの電流流路をＥＬ素子から分離することであり、詳しくは、第２のＴＦＴ４の電流流路を外的に絶縁分離することである。
【００５０】
また図２に示すように、薄膜トランジスタの電流流路とＥＬ素子を構成する陽極とを接続することであり、またＥＬ素子を構成する陽極と陰極を接続することである。
【００５１】
更には、図３に示すように、保持容量を構成する容量電極とＥＬ素子を構成する陽極とを接続し、前記容量電極と前記陽極との電位差を、前記ＥＬ素子の光学的しきい値よりも低く設定することである。
【００５２】
これらは、外からレーザ光を照射し、このエネルギーにより分断したり、逆に接続したりするものである。
【００５３】
では、図１の構成を図４と図６を参照して説明してゆく。尚、図６には、図面の都合上、図２の解決構造も一緒に示してある。
【００５４】
図４で示す太丸で示した領域は、レーザを照射する領域（スポット）を示す部分であり、図１の分離構造は、ＬＭ１のスポットにレーザが照射される。
【００５５】
このスポットＬＭ１は、図６の第２のＴＦＴ４のソース領域に示されている。つまり透明基板１０の裏面から、Ｐ−Ｓｉでなるソース領域にレーザ照射をし、このエネルギーにより電流流路を分離（分断）している。これにより、第２のＴＦＴ４からＥＬ素子２０へ供給される電流は断たれ、輝点を無くすことができる。またレーザ照射のスポットは、ドレイン領域でも良い。
【００５６】
続いて、図２のように、ＥＬ素子２０の陽極６と陰極２５を接続した構成について、図６のＬＭ２を参照して説明する。
【００５７】
ここでは、ＳＥで示す電極が形成されると良い。この電極ＳＥは、層間絶縁膜１４をエッチングして、ソース領域が露出されるコンタクトＣ３に形成される電極であり、ソース領域と陽極６を接続するためのものである。材料は、駆動ラインＶＬやドレインラインＤＬと同一材料で成る。そしてソース領域よりもサイズが大きく形成され、このはみ出した部分に基板裏面からレーザが照射され、電極ＳＥと陰極１５が短絡されている。また基板裏面からコンタクトＣ３に直接レーザ照射をしても電極ＳＥと陰極１５の短絡は可能である。これによりＥＬ素子２０の陽極６と陰極１５は、同電位となり、光は発生しなくなる。
【００５８】
更に図３のように、保持容量ラインＣＬと一体で保持容量を構成する電極（ここでは保持容量電極２）とＥＬ素子２０のを構成する陽極６とを接続した構成について、図７のＬＭ３と図４を参照して説明する。
【００５９】
ここでは、図４のように、保持容量８を構成する保持容量電極２の一部を陽極６の下層に延在し、この延在された保持容量電極２と陽極６で重畳部を構成しておく。そして図７のように、この重畳部を透明基板１０の裏からレーザ照射し、保持容量電極２と陽極６を短絡させる。
【００６０】
ここで重要な点は、保持容量ラインＣＬと前記陰極２５との電位差である。例えばこのＥＬ素子の光学的しきい値は、４．５Ｖであり、保持容量ラインＣＬの電圧を１２ボルト、陰極Ｖｃｄを−５ボルトに設定すると、電位差は、１７ボルト発生し、ＥＬ素子２０は、発光してしまう。従って、電位差は、ＥＬ素子２０が発光を開始する電位差（光学的しきい値と呼ぶ）よりも小さくなければならない。例えば保持容量ラインＣＬを０ボルト、陰極２５を−４ボルトに設定すれば、発光は開始しない。またＥＬ素子は、色々なタイプがあり、前述した４．５ボルトに光学的しきい値は限定されない。
【００６１】
以上、ボトムゲート型構造で説明してきたが、本発明は、トップゲート型構造でも採用でき、第２の実施の形態として以下に簡単に説明する。
【００６２】
トップゲート型構造の平面パターンは、ボトムゲート型構造と実質同じであるので図４を代用する。また図４のＡ−Ａ線に対応する断面図を図１２に、Ｂ−Ｂ線に対応する断面図を図１３に示した。これよりトップゲート型の図面は、符号の下二桁を前実施の形態と同じ数字にしている。
【００６３】
簡単に説明すれば、全面には絶縁層ＩＬが形成される。この絶縁層ＩＬは、下層に５００ÅのＳｉ窒化膜、上層に１０００ÅのＳｉ酸化膜が積層されたものである。尚、Ｓｉ窒化膜は、ガラスから溶出する不純物のストッパとして働く。
【００６４】
続いて、第１のＴＦＴ１０１の能動層１１２、この能動層１１２が延在されて成る保持容量８の下層電極、第２のＴＦＴ１０４の第２の能動層１１６の形成部分に半導体層（Ｐ−Ｓｉまたはａ−Ｓｉ）が形成されている。
【００６５】
更には、全面にゲート絶縁膜１０７が積層され、この上にゲート電極１１１、ゲート電極１１１と一体のゲートラインＧＬが形成されると同時に、保持容量１０８の上層電極が前記ゲート電極と同一材料で同層に形成されている。この保持容量１０８の上層電極は、図４の保持容量電極２に相当し、保持容量ラインＣＬも含めて一体で左右に延在して形成される。ここでゲート電極材料は、前述した高融点金属材料の他にＡｌを主成分とした材料を用いても良い。Ａｌが使用できる理由として、層間絶縁膜１１４がプラズマＣＶＤ等で低温成膜できるからである。
【００６６】
また能動層である半導体層は、前記ゲート電極材料で形成されたパターンをマスクとして不純物が注入される。もちろんＰチャンネルとＮチャンネルのＴＦＴがあるため、一方はレジストにてマスクされる（これはボトムゲート型構造でも同様である。）。そして不純物が注入された後に半導体層がパターニングされる。また保持容量電極１０２の下層の半導体層は、不純物が注入されない。しかしここに前記第１のゲート電極１１１に加わる電圧、あるいはそれ以上の電圧を加え、半導体層にチャンネルを発生させることで電極として活用している。
【００６７】
更に層間絶縁膜１１４が形成された後、ドレインラインＤＬ、駆動ラインＶＬが形成され、その上に第１の平坦化膜ＰＬＮ１が形成された後に陽極１０６として透明電極が形成される。この陽極１０６と第２のＴＦＴ１０４とのコンタクトＣ３は、駆動ラインＶＬと同層にソース電極ＳＥが形成される。またダイレクトにコンタクトしても良い。また陽極１０６が形成された後、第１の平坦化膜ＰＬＮ１と陽極１０６の凹凸をなだらかにするため、第２の平坦化膜ＰＬＮ２が形成され、この陽極１０６に対応する第２の平坦化膜ＰＬＮ２が取り除かれている。
【００６８】
またＥＬ素子２０は、前実施の形態と同様なので説明は省略する。
【００６９】
図１３には、前実施の形態で説明したスポットＬＭ１、ＬＭ２が示されている。両者とも、レーザ照射で実現され、ＬＭ１では、ソース領域（またはドレイン領域）が分断され、ＬＭ２では、電極ＳＥが陰極と短絡している。この電極ＳＥは、前実施の形態と同様にソース領域よりも大きく形成され、はみ出した部分にレーザ照射しても良いし、コンタクトＣ３の部分をレーザ照射してもよい。またスポットＬＭ３の図面は、省略したが、保持容量ラインＣＬの一部を陽極６の下層に配置して保持容量ラインＣＬと陽極を重畳させ、この重畳部をレーザ照射して、保持容量ラインＣＬと陽極６を接続させても良い。
【００７０】
以上、ボトムゲート型ＴＦＴとトップゲート型ＴＦＴの２タイプを説明してきたが、両者ともに第２の平坦化膜ＰＬＮ２は、省略しても良い。また半導体膜としてｐ−Ｓｉ膜を用いたが、微結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜等の半導体膜を用いても良い。更に有機ＥＬ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、発光層が無機材料から成る無機ＥＬ表示装置にも適用が可能であり、同様の効果が得られる。
【００７１】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、薄膜トランジスタの電流流路をＥＬ素子から分離したり、薄膜トランジスタの電流流路とＥＬ素子を構成する陽極とを接続したり、ＥＬ素子を構成する陽極と陰極を接続したり、更には保持容量を構成する保持容量電極とＥＬ素子を構成する陽極とを接続し、前記保持容量電極と前記陽極との電位差を、前記ＥＬ素子の光学的しきい値よりも低く設定したりすることで、ＥＬ素子の発光を止めることができる。
【００７２】
従って、数あるＥＬ素子の中で、輝点を発生するＥＬ素子のみを上述した構造にすることで、輝点の発生を無くすことができる。よって従来不良として廃棄していたＥＬ表示装置を救済することができ、歩留まりの向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＥＬ表示装置を説明する回路図である。
【図２】本発明のＥＬ表示装置を説明する回路図である。
【図３】本発明のＥＬ表示装置を説明する回路図である。
【図４】本発明のＥＬ表示装置を説明するための図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線の断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線の断面図である。
【図７】図４のＣ−Ｃ線の断面図である。
【図８】従来のＥＬ表示装置の図である。
【図９】図８の等価回路図である。
【図１０】図８のＡ−Ａ線の断面図である。
【図１１】図８のＢ−Ｂ線の断面図である。
【図１２】図４のＡ−Ａ線に相当するトップゲート型ＴＦＴを採用したＥＬ表示装置の断面図である。
【図１３】図４のＢ−Ｂ線に相当するトップゲート型ＴＦＴを採用したＥＬ表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 第１のＴＦＴ
２ 保持容量電極
３ 容量電極
４ 第２のＴＦＴ
６ 陽極
８ 保持容量
１４ 層間絶縁膜
２０ ＥＬ素子
ＧＬ ゲートライン
ＤＬ ドレインライン
ＣＬ 保持容量ライン
ＶＬ 駆動ラインＶＬ
ＰＬＮ１、ＰＬＮ２ 平坦化膜
ＬＭ１、ＬＭ２、ＬＭ３ レーザ照射スポット
Claims (4)
- 絶縁性を有する基板上に形成されたＥＬ素子と、前記ＥＬ素子に電流を供給する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタのゲートに電圧を与える保持容量とを有するＥＬ表示装置に於いて、前記保持容量を構成する保持容量電極と前記ＥＬ素子を構成する陽極とを接続し、前記保持容量電極と前記陰極との電位差は、前記ＥＬ素子の光学的しきい値よりも低く設定されていることを特徴とするＥＬ表示装置。
- 前記保持容量を構成する保持容量電極と前記ＥＬ素子を構成する陽極との接続は、レーザーにより形成されている請求項１に記載のＥＬ表示装置。
- 絶縁性を有する基板上に形成され、半導体層から成るソース領域およびドレイン領域を有する薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタの上層に形成され、前記陽極が前記ソース領域と接続されたＥＬ素子と、前記薄膜トランジスタのゲートに電圧を与える保持容量とを有するＥＬ表示装置に於いて、
前記保持容量の下層の電極は、前記薄膜トランジスタのゲートと同層に形成され、前記ＥＬ素子を構成する陽極との重畳部を有し、前記重畳部と前記陽極が接続されることを特徴としたＥＬ表示装置。 - 前記接続は、レーザーにより成されることを特徴とする請求項３に記載のＥＬ表示装置。
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