JP2001159878A

JP2001159878A - Ｅｌ表示装置及び電子装置

Info

Publication number: JP2001159878A
Application number: JP2000284543A
Authority: JP
Inventors: Jun Koyama; 潤小山
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2001-06-12
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: JP4906017B2

Abstract

(57)【要約】【課題】赤色、青色、緑色の発光輝度のバランスが良
い、色鮮やかな画像を表示することができるＥＬ表示装
置を提供する。【解決手段】複数のＥＬ素子をそれぞれ含む複数の画
素を有するＥＬ表示装置であって、前記ＥＬ表示装置は
前記複数のＥＬ素子の発光する時間を制御することで階
調表示を行い、前記複数のＥＬ素子に印加される電圧
は、前記複数のＥＬ素子をそれぞれ含む複数の画素が表
示する色によって異なることを特徴とするＥＬ表示装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は半導体素子（半導
体薄膜を用いた素子）を基板上に作り込んで形成された
ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置及びそのＥ
Ｌ表示装置を表示ディスプレイとして有する電子装置
（電子デバイス）に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、基板上にＴＦＴを形成する技術が
大幅に進歩し、アクティブマトリクス型表示装置への応
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Ｔ
ＦＴ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
基板上に形成した駆動回路で行うことが可能となってい
る。

【０００３】このようなアクティブマトリクス型表示装
置は、同一基板上に様々な回路や素子を作り込むことで
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。

【０００４】そしてさらに、自発光型素子としてＥＬ素
子を有したアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の研究
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 Em
itting Diode）とも呼ばれている。

【０００５】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、イーストマン・コダック・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Ｅ
Ｌ表示装置は殆どこの構造を採用している。

【０００６】また他にも、画素電極上に正孔注入層／正
孔輸送層／発光層／電子輸送層、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。ＥＬ層に対して蛍光性色素等をドー
ピングしても良い。

【０００７】そして、上記構造でなるＥＬ層に一対の電
極から所定の電圧をかけ、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。

【０００８】なお、本明細書中では、陽極、ＥＬ層及び
陰極で形成される発光素子をＥＬ素子と呼ぶ。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】

【００１０】ＥＬ表示装置には大きく分けて四つのカラ
ー化表示方式があり、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）に対応
した三種類の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、青色又は
青緑発光のＥＬ素子と蛍光体（蛍光性の色変換層：ＣＣ
Ｍ）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。

【００１１】しかし一般に有機ＥＬ材料は、赤色の発光
輝度が、青色、緑色の発光輝度に比べて低いものが多
い。そのような発光特性を有する有機ＥＬ材料をＥＬ表
示装置に用いた場合、表示する画像の赤色の輝度が低く
なってしまう。

【００１２】また赤色の発光輝度が青色、緑色の発光輝
度に比べて低いため、赤色よりもやや波長の短い橙色の
光を赤色の光として用いる方法が従来行われてきた。し
かしこの場合もＥＬ表示装置が表示する画像の赤色その
ものの輝度は低く、赤色の画像を表示しようとしたとき
に、橙色として表示されてしまう。

【００１３】上述したことに鑑み、赤色、青色、緑色の
発光輝度が異なる有機ＥＬ材料を用いたＥＬ表示装置に
おいて、所望する赤色、青色、緑色の発光輝度のバラン
スの良い画像を表示するＥＬ表示装置を提供することを
課題とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本出願人は、ＥＬ表示装
置を時分割階調表示し、発光輝度の低い色の表示を行う
ＥＬ素子に印加される電圧を、発光輝度の比較的高い色
の表示を行うＥＬ素子に印加される電圧より大きくなる
ようにした。

【００１５】ＥＬ素子への電流の制御を行うＥＬ駆動用
ＴＦＴは、ＥＬ素子を発光させるために、ＥＬ駆動用Ｔ
ＦＴの駆動を制御するスイッチング用ＴＦＴよりも比較
的多くの電流を流す。なおＴＦＴの駆動を制御すると
は、ＴＦＴが有するゲート電極にかかる電圧を制御する
ことで、そのＴＦＴをオン状態またはオフ状態にするこ
とを意味する。特に本願発明は上記構成において、発光
輝度の低い色を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴには、
他の色を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴよりも多くの
電流を流すこととなる。そのため発光輝度の低い色を表
示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴは、他の色を表示する画
素のＥＬ駆動用ＴＦＴよりもホットキャリア注入によっ
て早く劣化してしまうという問題が浮上してくる。

【００１６】そこで本発明人は、ホットキャリア注入に
よるＥＬ駆動用ＴＦＴの劣化対策として、上記構成に加
え、発光輝度の低い色を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦ
ＴのＬＤＤ領域の長さを、発光輝度の高い色を表示する
画素のＥＬ駆動用ＴＦＴのＬＤＤ領域の長さより長くし
た。

【００１７】なお本明細書においてＬＤＤ領域の長さと
は、ソース領域とドレイン領域を結ぶ方向におけるＬＤ
Ｄ領域の長さを意味する。

【００１８】また同時に、発光輝度の低い色を表示する
画素のＥＬ駆動用ＴＦＴのチャネル幅（Ｗ）を、発光輝
度の比較的高い色を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴの
チャネル幅（Ｗ）より大きくした。

【００１９】なお本明細書においてチャネル幅（Ｗ）と
は、ソース領域とドレイン領域を結ぶ方向に対して垂直
方向におけるチャネル領域の長さを意味する。

【００２０】本願発明は上記構成により、印加される電
圧が高くなることによってＥＬ駆動用ＴＦＴが制御する
電流の量が増えても、ＥＬ駆動用ＴＦＴの劣化を抑える
ことができる。そしてなおかつ、ＥＬ素子に印加される
電圧の値によって、そのＥＬ素子の発光輝度を調節する
ことが可能になり、赤色、青色、緑色の発光輝度のバラ
ンスが良い、色鮮やかな画像を表示することが可能にな
る。なお本願構成を時分割階調表示以外にも用いること
は可能である。

【００２１】以下に本願発明の構成を示す。

【００２２】本発明によって、複数のＥＬ素子をそれぞ
れ含む複数の画素を有するＥＬ表示装置であって、前記
ＥＬ表示装置は前記複数のＥＬ素子の発光する時間を制
御することで階調表示を行い、前記複数のＥＬ素子に印
加される電圧は、前記複数のＥＬ素子をそれぞれ含む複
数の画素が表示する色によって異なることを特徴とする
ＥＬ表示装置が提供される。

【００２３】本発明によって、複数のＥＬ素子と、前記
複数のＥＬ素子の発光をそれぞれ制御する複数のＥＬ駆
動用ＴＦＴと、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴの駆動をそ
れぞれ制御する複数のスイッチング用ＴＦＴと、をそれ
ぞれ含む複数の画素を有するＥＬ表示装置であって、前
記ＥＬ表示装置は前記複数のＥＬ素子の発光する時間を
制御することで階調表示を行い、前記複数のＥＬ素子に
印加される電圧は、前記複数のＥＬ素子をそれぞれ含む
複数の画素が表示する色によって異なり、前記複数のＥ
Ｌ駆動用ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴからなり、前記複
数のＥＬ駆動用ＴＦＴが有するＬＤＤ領域のチャネル長
方向の長さは、前記複数のＥＬ素子に印加される電圧が
大きいほど長いことを特徴とするＥＬ表示装置が提供さ
れる。

【００２４】本発明によって、複数のＥＬ素子と、前記
複数のＥＬ素子の発光をそれぞれ制御する複数のＥＬ駆
動用ＴＦＴと、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴの駆動をそ
れぞれ制御する複数のスイッチング用ＴＦＴと、をそれ
ぞれ含む複数の画素を有するＥＬ表示装置であって、前
記ＥＬ表示装置は前記複数のＥＬ素子の発光する時間を
制御することで階調表示を行い、前記複数のＥＬ素子に
印加される電圧は、前記複数のＥＬ素子をそれぞれ含む
複数の画素が表示する色によって異なり、前記複数のＥ
Ｌ駆動用ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴからなり、前記複
数のＥＬ駆動用ＴＦＴが有するチャネル領域の幅は、前
記複数のＥＬ素子に印加される電圧が大きいほど大きい
ことを特徴とするＥＬ表示装置が提供される。

【００２５】本発明によって、複数のＥＬ素子と、前記
複数のＥＬ素子の発光をそれぞれ制御する複数のＥＬ駆
動用ＴＦＴと、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴの駆動をそ
れぞれ制御する複数のスイッチング用ＴＦＴと、をそれ
ぞれ含む複数の画素を有するＥＬ表示装置であって、前
記ＥＬ表示装置は前記複数のＥＬ素子の発光する時間を
制御することで階調表示を行い、前記複数のＥＬ素子に
印加される電圧は、前記複数のＥＬ素子をそれぞれ含む
複数の画素が表示する色によって異なり、前記複数のＥ
Ｌ駆動用ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴからなり、前記複
数のＥＬ駆動用ＴＦＴが有するＬＤＤ領域のチャネル長
方向の長さは、前記複数のＥＬ素子に印加される電圧が
大きいほど長く、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴが有する
チャネル領域の幅は、前記複数のＥＬ素子に印加される
電圧が大きいほど大きいことを特徴とするＥＬ表示装置
が提供される。

【００２６】本発明によって、複数のＥＬ素子と、前記
複数のＥＬ素子の発光をそれぞれ制御する複数のＥＬ駆
動用ＴＦＴと、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴの駆動をそ
れぞれ制御する複数のスイッチング用ＴＦＴと、をそれ
ぞれ含む複数の画素を有するＥＬ表示装置であって、前
記ＥＬ表示装置は前記複数のＥＬ素子の発光する時間を
制御することで階調表示を行い、前記複数のＥＬ素子に
印加される電圧は、前記複数のＥＬ素子をそれぞれ含む
複数の画素が表示する色によって異なり、前記複数のＥ
Ｌ駆動用ＴＦＴが有するチャネル領域の幅は、前記複数
のＥＬ素子に印加される電圧が大きいほど大きいことを
特徴とするＥＬ表示装置が提供される。

【００２７】本発明は、前記複数のＥＬ素子が発光する
時間が、スイッチング用ＴＦＴに入力されるデジタル信
号によって制御されていることを特徴としていても良
い。

【００２８】本発明は、前記ＥＬ表示装置を用いた電子
装置であっても良い。

【００２９】

【発明の実施の形態】

【００３０】図１に本願発明のＥＬ表示装置の回路構成
を示す。図１（Ａ）のＥＬ表示装置は、基板上に形成さ
れたＴＦＴによって画素部１０１、画素部の周辺に配置
されたデータ信号側駆動回路１０２及びゲート信号側駆
動回路１０３を有している。なお、本実施の形態でＥＬ
表示装置はデータ信号側駆動回路とゲート信号側駆動回
路とを１つづつ有しているが、本願発明においてデータ
信号側駆動回路は２つあってもよい。またゲート信号側
駆動回路も２つあってもよい。

【００３１】データ信号側駆動回路１０２は基本的にシ
フトレジスタ１０２a、ラッチ（Ａ）１０２b、ラッチ
（Ｂ）１０２cを含む。また、シフトレジスタ１０２aに
はクロックパルス（ＣＫ）及びスタートパルス（ＳＰ）
が入力され、ラッチ（Ａ）１０２bにはデジタルデータ
信号（Digital Data Signals）が入力され、ラッチ
（Ｂ）１０２cにはラッチ信号（Latch Signals）が入力
される。

【００３２】画素部に入力されるデジタルデータ信号
は、時分割階調データ信号発生回路１１４にて形成され
る。この回路ではアナログ信号又はデジタル信号でなる
ビデオ信号（画像情報を含む信号）を、時分割階調を行
うためのデジタルデータ信号に変換すると共に、時分割
階調表示を行うために必要なタイミングパルス等を発生
させる回路である。

【００３３】典型的には、時分割階調データ信号発生回
路１１４には、１フレーム期間をｎビット（ｎは２以上
の整数）の階調に対応した複数のサブフレーム期間に分
割する手段と、それら複数のサブフレーム期間において
アドレス期間及びサステイン期間を選択する手段と、そ
のサステイン期間を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手段とが含まれる。

【００３４】この時分割階調データ信号発生回路１１４
は、本願発明のＥＬ表示装置の外部に設けられても良
い。その場合、そこで形成されたデジタルデータ信号が
本願発明のＥＬ表示装置に入力される構成となる。この
場合、本願発明のＥＬ表示装置をディスプレイとして有
する電子装置は、本願発明のＥＬ表示装置と時分割階調
データ信号発生回路を別の部品として含むことになる。

【００３５】また、時分割階調データ信号発生回路１１
４をＩＣチップなどの形で本願発明のＥＬ表示装置に実
装しても良い。その場合、そのＩＣチップで形成された
デジタルデータ信号が本願発明のＥＬ表示装置に入力さ
れる構成となる。この場合、本願発明のＥＬ表示装置を
ディスプレイとして有する電子装置は、時分割階調デー
タ信号発生回路を含むＩＣチップを実装した本願発明の
ＥＬ表示装置を部品として含むことになる。

【００３６】また最終的には、時分割階調データ信号発
生回路１１４を画素部１０１、データ信号側駆動回路１
０２及びゲート信号側駆動回路１０３と同一の基板上に
ＴＦＴでもって形成しうる。この場合、ＥＬ表示装置に
画像情報を含むビデオ信号を入力すれば全て基板上で処
理することができる。勿論、この場合の時分割階調デー
タ信号発生回路は本願発明で用いるポリシリコン膜を活
性層とするＴＦＴで形成することが望ましい。また、こ
の場合、本願発明のＥＬ表示装置をディスプレイとして
有する電子装置は、時分割階調データ信号発生回路がＥ
Ｌ表示装置自体に内蔵されており、電子装置の小型化を
図ることが可能である。

【００３７】画素部１０１にはマトリクス状に複数の画
素１０４が配列される。画素１０４の拡大図を図１
（Ｂ）に示す。図１（Ｂ）において、１０５はスイッチ
ング用ＴＦＴである。スイッチング用ＴＦＴ１０５のゲ
ート電極は、ゲート信号を入力するゲート配線１０６に
接続されている。スイッチング用ＴＦＴ１０５のソース
領域とドレイン領域は、一方はデジタルデータ信号を入
力するデータ配線（ソース配線ともいう）１０７に接続
されており、もう一方はＥＬ駆動用ＴＦＴ１０８のゲー
ト電極に接続されている。

【００３８】デジタルデータ信号は「０」または「１」
の情報を有しており、「０」と「１」のデジタルデータ
信号のうち、一方はＨｉ、もう一方はＬｏの電位を有し
ている。

【００３９】また、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０８のソース領
域は電源供給線１１１に接続され、ドレイン領域はＥＬ
素子１１０に接続される。

【００４０】ＥＬ素子１１０はＥＬ駆動用ＴＦＴ１０８
のドレイン領域に接続された画素電極と、ＥＬ層を挟ん
で画素電極に対向して設けられた対向電極とでなり、対
向電極は一定の電位（コモン電位）に保たれているコモ
ン電源１１２に接続されている。

【００４１】なおＥＬ素子１１０の陽極を画素電極とし
て用い、陰極を対向電極として用いる場合、ＥＬ駆動用
ＴＦＴ１０８はｐチャネル型ＴＦＴであることが好まし
い。

【００４２】なおＥＬ素子１１０の陰極を画素電極とし
て用い、陽極を対向電極として用いる場合、ＥＬ駆動用
ＴＦＴ１０８はｎチャネル型ＴＦＴであることが好まし
い。

【００４３】電源供給線１１１にかかる電位をＥＬ駆動
電位と呼ぶ。ＥＬ素子が発光している時のＥＬ駆動電位
をオンのＥＬ駆動電位と呼ぶ。またＥＬ素子が発光して
ない時のＥＬ駆動電位をオフのＥＬ駆動電位と呼ぶ。

【００４４】そしてさらに、ＥＬ駆動電位とコモン電位
との差をＥＬ駆動電圧と呼ぶ。ＥＬ素子が発光している
時のＥＬ駆動電圧をオンのＥＬ駆動電圧と呼ぶ。またＥ
Ｌ素子が発光してない時のＥＬ駆動電圧をオフのＥＬ駆
動電圧と呼ぶ。

【００４５】電源供給線１１１にかかるオンのＥＬ駆動
電圧は、対応する画素の表示する色（赤色、緑色、青
色）によって、その値を変える。例えば用いる有機ＥＬ
材料の赤色の発光輝度が、青色と緑色の発光輝度よりも
低い場合、赤色を表示する画素に接続されている電源供
給線にかかるオンのＥＬ駆動電圧を、青色と緑色を表示
する画素に接続されている電源供給線にかかるオンのＥ
Ｌ駆動電圧よりも大きく設定する。

【００４６】なお、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０８のドレイン
領域と、ＥＬ素子１１０が有する画素電極との間に抵抗
体を設けても良い。抵抗体を設けることによって、ＥＬ
駆動用ＴＦＴからＥＬ素子へ供給される電流量を制御
し、ＥＬ駆動用ＴＦＴの特性のバラツキの影響を防ぐこ
とが可能になる。抵抗体はＥＬ駆動用ＴＦＴ１０８のオ
ン抵抗よりも十分に大きい抵抗値を示す素子であれば良
いため、構造等に限定はない。なお、オン抵抗とは、Ｔ
ＦＴがオン状態の時に、ＴＦＴのドレイン電圧をその時
に流れているドレイン電流で割った値である。抵抗体の
抵抗値としては１ｋΩ〜５０ＭΩ（好ましくは１０ｋΩ
〜１０ＭΩ、さらに好ましくは５０ｋΩ〜１ＭΩ）の範
囲から選択すれば良い。抵抗体として抵抗値の高い半導
体層を用いると形成が容易であり好ましい。

【００４７】また、スイッチング用ＴＦＴ１０５が非選
択状態（オフ状態）にある時、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１０８
のゲート電圧を保持するためにコンデンサ１１３が設け
られる。このコンデンサ１１３はスイッチング用ＴＦＴ
１０５のドレイン領域と電源供給線１１１とに接続され
ている。

【００４８】次に時分割階調表示について、図１及び図
２を用いて説明する。ここではｎビットデジタル駆動方
式により２ⁿ階調の表示を行う場合について説明する。

【００４９】まず、１フレーム期間をｎ個のサブフレー
ム期間（ＳＦ１〜ＳＦｎ）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
間と呼ぶ。通常のＥＬディスプレイでは発振周波数は６
０Ｈｚ以上、即ち１秒間に６０以上のフレーム期間が設
けられており、１秒間に６０以上の画像が表示されてい
る。１秒間に表示される画像の数が６０より少なくなる
と、視覚的にフリッカ等の画像のちらつきが目立ち始め
る。なお、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。（図２）

【００５０】１つのサブフレーム期間はアドレス期間
（Ｔａ）とサステイン期間（Ｔｓ）とに分けられる。ア
ドレス期間とは、１サブフレーム期間中、全画素にデー
タを入力するのに要する時間であり、サステイン期間
（点灯期間とも呼ぶ）とは、ＥＬ素子を発光させる期間
を示している。

【００５１】ｎ個のサブフレーム期間（ＳＦ１〜ＳＦ
ｎ）がそれぞれ有するアドレス期間（Ｔａ１〜Ｔａｎ）
の長さは全て一定である。ＳＦ１〜ＳＦｎがそれぞれ有
するサステイン期間（Ｔｓ）をそれぞれＴｓ１〜Ｔｓｎ
とする。

【００５２】サステイン期間の長さは、Ｔｓ１：Ｔｓ
２：Ｔｓ３：…：Ｔｓ（ｎ−１)：Ｔｓｎ＝２⁰：２^-1：
２^-2：…：２^-(n-2)：２^-(n-1)となるように設定する。
但し、ＳＦ１〜ＳＦｎを出現させる順序はどのようにし
ても良い。このサステイン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。

【００５３】まず、電源供給線１１１がオフのＥＬ駆動
電位に保たれている状態にしておき、ゲート配線１０６
にゲート信号を印加し、ゲート配線１０６に接続されて
いるスイッチング用ＴＦＴ１０５全てをＯＮ状態にす
る。なおオフのＥＬ駆動電位は、ＥＬ素子が発光しない
程度にコモン電位と同じぐらいの電位である。

【００５４】そしてスイッチング用ＴＦＴ１０５をＯＮ
状態にした後、またはＯＮ状態にするのと同時にスイッ
チング用ＴＦＴ１０５のソース領域に「０」または
「１」の情報を有するデジタルデータ信号を入力してい
く。

【００５５】デジタルデータ信号がスイッチング用ＴＦ
Ｔ１０５を介してＥＬ駆動用ＴＦＴ１０８のゲート電極
に接続されたコンデンサ１１３に入力され保持される。
全ての画素にデジタルデータ信号が入力されるまでの期
間がアドレス期間である。

【００５６】アドレス期間が終了したら、電源供給線１
１１がオンのＥＬ駆動電位に保たれ、またスイッチング
用ＴＦＴがオフ状態になり、コンデンサ１１３において
保持されたデジタルデータ信号が、ＥＬ駆動用ＴＦＴ１
０８のゲート電極に入力される。

【００５７】なお、オンのＥＬ駆動電位の高さは、コモ
ン電位との間にＥＬ素子が発光する程度の電位差を有す
る高さである。陽極にかかる電位は陰極にかかる電位よ
りも高いことがより望ましい。つまり陽極を画素電極と
して用いる場合、オンのＥＬ駆動電位はコモン電位より
も高いことが望ましい。逆に陰極を画素電極として用い
る場合、オンのＥＬ駆動電位はコモン電位よりも低いこ
とが望ましい。

【００５８】本実施の形態において、デジタルデータ信
号が「０」の情報を有していた場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴ
１０８はオフ状態となり、電源供給線１１１に印加され
ているオンのＥＬ駆動電圧はＥＬ素子１１０が有する陽
極（画素電極）に印加されない。

【００５９】逆に、「１」の情報を有していた場合、Ｅ
Ｌ駆動用ＴＦＴ１０８はオン状態となり、電源供給線１
１１に印加されているオンのＥＬ駆動電圧は、ＥＬ素子
１１０が有する陽極（画素電極）に印加される。

【００６０】その結果、「０」の情報を有するデジタル
データ信号が印加された画素が有するＥＬ素子１１０は
発光しない。そして「１」の情報を有するデジタルデー
タ信号が印加された画素が有するＥＬ素子１１０は発光
する。発光が終了するまでの期間がサステイン期間であ
る。

【００６１】ＥＬ素子１１０を発光させる（画素を点灯
させる）期間はＴｓ１〜Ｔｓｎまでのいずれかの期間で
ある。ここではＴｓｎの期間、所定の画素を点灯させた
とする。

【００６２】次に、再びアドレス期間に入り、全画素に
データ信号を入力したらサステイン期間に入る。このと
きはＴｓ１〜Ｔｓ（ｎ−１）のいずれかの期間がサステ
イン期間となる。ここではＴｓ（ｎ−１）の期間、所定
の画素を点灯させたとする。

【００６３】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Ｔｓ（ｎ−２）、Ｔｓ
（ｎ−３）…Ｔｓ１とサステイン期間を設定し、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。

【００６４】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
していたサステイン期間、言い換えると「１」の情報を
有するデジタルデータ信号が画素に印加されたアドレス
期間の直後のサステイン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、全部のサステイン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Ｔｓ
５とＴｓ８を選択した場合には１６％の輝度が表現でき
る。

【００６５】そしてさらに本願発明では、電源供給線１
１１にかかるオンのＥＬ駆動電圧の値を、対応する画素
の表示する色（赤、緑、青）によって変えている。例え
ば用いる有機ＥＬ材料の赤色の発光輝度が、青色と緑色
の発光輝度よりも低い場合、赤色を表示する画素に接続
されている電源供給線にかかるオンのＥＬ駆動電圧を、
青色と緑色を表示する画素に接続されている電源供給線
にかかるオンのＥＬ駆動電圧よりも大きくなるように設
定する。

【００６６】なお、オンのＥＬ駆動電位の値を変えると
同時に、デジタルデータ信号及びゲート信号の有する電
位の値を適宜変えることも重要である。

【００６７】次に本願発明における、ＥＬ駆動用ＴＦＴ
の構成について説明する。本願発明において、ＥＬ駆動
用ＴＦＴはｐチャネル型ＴＦＴまたはｎチャネル型ＴＦ
Ｔで構成される。ｐチャネル型ＴＦＴで構成されるＥＬ
駆動用ＴＦＴはＬＤＤ領域を有さず、ｎチャネル型ＴＦ
Ｔで構成されるＥＬ駆動用ＴＦＴはＬＤＤ領域を有す。

【００６８】ＥＬ駆動用ＴＦＴはスイッチング用ＴＦＴ
よりも、制御する電流の量が大きい。特に発光輝度の低
い色を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴは、他の色を表
示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴより制御する電流の量が
大きい。

【００６９】ＥＬ駆動用ＴＦＴがｐチャネル型ＴＦＴの
場合、発光輝度の低い色を表示する画素のＥＬ駆動用Ｔ
ＦＴのチャネル幅（Ｗ）を、発光輝度の比較的高い色を
表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴのチャネル幅（Ｗ）よ
り大きくする。上記構成によって、発光輝度の低い色を
表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴが、他の色を表示する
画素のＥＬ駆動用ＴＦＴより制御する電流の量が大きく
ても、発光輝度の低い色を表示する画素のＥＬ駆動用Ｔ
ＦＴがホットキャリア注入によって早く劣化してしまう
のを防ぐことができる。

【００７０】ＥＬ駆動用ＴＦＴがｎチャネル型ＴＦＴの
場合も、発光輝度の低い色を表示する画素のＥＬ駆動用
ＴＦＴのチャネル幅（Ｗ）を、発光輝度の比較的高い色
を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴのチャネル幅（Ｗ）
より大きくすることで、発光輝度の低い色を表示する画
素のＥＬ駆動用ＴＦＴがホットキャリア注入によって早
く劣化してしまうのを防ぐことが可能である。

【００７１】ＥＬ駆動用ＴＦＴがｎチャネル型ＴＦＴの
場合、上記構成を有さなくとも、発光輝度の低い色を表
示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴのＬＤＤ領域の長さを、
発光輝度の比較的高い色を表示する画素のＥＬ駆動用Ｔ
ＦＴのＬＤＤ領域の長さより長くすることで、発光輝度
の低い色を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴがホットキ
ャリア注入により劣化するのを防ぐことができる。ＥＬ
駆動用ＴＦＴがｎチャネル型ＴＦＴの場合、上記したよ
うな、画素によってＥＬ駆動用ＴＦＴのチャネル幅
（Ｗ）を異ならせる構成と、画素によってＥＬ駆動用Ｔ
ＦＴのＬＤＤ領域の長さを異ならせる構成とを両方有し
ていても良い。

【００７２】本願発明は上記構成により、ＥＬ素子に印
加されるオンのＥＬ駆動電位の値によって、目的とする
画素の有するＥＬ素子の発光輝度を調節することが可能
になり、赤色、青色、緑色の発光輝度のバランスが良
い、色鮮やかな画像を表示することができる。そしてな
おかつ、オンのＥＬ駆動電圧が大きくなることによって
ＥＬ駆動用ＴＦＴが制御する電流の量が増えても、ＥＬ
駆動用ＴＦＴの劣化を抑えることができる。

【００７３】なおかつ本願発明は時分割階調表示によっ
て鮮明な多階調表示を行うことが可能になる。そしてな
おかつ、印加される電圧が高くなることによってＥＬ駆
動用ＴＦＴが制御する電流の量が増えても、ＥＬ駆動用
ＴＦＴの劣化を抑えることができる。

【００７４】

【実施例】（実施例１）

【００７５】本実施例では８ビットデジタル駆動方式に
より２５６階調（１６７７万色）のフルカラー表示を行
う場合の時分割階調表示について説明する。本実施例に
おいて、は赤色の発光輝度が青色と緑色の発光輝度より
も低い有機ＥＬ材料を用いたＥＬ表示装置の駆動につい
て説明する。

【００７６】まず、１フレーム期間を８個のサブフレー
ム期間（ＳＦ１〜ＳＦ８）に分割する。本実施例のＥＬ
表示装置では、発振周波数は６０Ｈｚとし、１秒間に６
０のフレーム期間が設けられており、１秒間に６０の画
像が表示される。（図３）

【００７７】１つのサブフレーム期間はアドレス期間
（Ｔａ）とサステイン期間（Ｔｓ）とに分けられる。Ｓ
Ｆ１〜ＳＦ８がそれぞれ有するアドレス期間（Ｔａ１〜
Ｔａ８）の長さは全て一定である。ＳＦ１〜ＳＦ８がそ
れぞれ有するサステイン期間（Ｔｓ）をそれぞれＴｓ１
〜Ｔｓ８とする。

【００７８】サステイン期間の長さは、Ｔｓ１：Ｔｓ
２：Ｔｓ３：Ｔｓ４：Ｔｓ５：Ｔｓ６：Ｔｓ７：Ｔｓ８
＝１：１／２：１／４：１／８：１／１６：１／３２：
１／６４：１／１２８となるように設定する。但し、Ｓ
Ｆ１〜ＳＦ８を出現させる順序はどのようにしても良
い。このサステイン期間の組み合わせで２５６階調のう
ち所望の階調表示を行うことができる。

【００７９】まず、電源供給線がオフのＥＬ駆動電位に
保たれている状態にしておき、ゲート配線にゲート信号
を印加し、ゲート配線に接続されているスイッチング用
ＴＦＴ全てをＯＮ状態にする。本実施例ではオフのＥＬ
駆動電位を０Ｖとする。なお、本実施例では、ＥＬ素子
の陽極を画素電極として電源供給線に接続しており、陰
極を対向電極としてコモン電源に接続している。

【００８０】そしてスイッチング用ＴＦＴをＯＮ状態に
した後、またはＯＮ状態にするのと同時にスイッチング
用ＴＦＴのソース領域に「０」または「１」の情報を有
するデジタルデータ信号を入力していく。

【００８１】デジタルデータ信号がスイッチング用ＴＦ
Ｔを介して、ＥＬ駆動用ＴＦＴのゲート電極に接続され
たコンデンサに入力され保持される。全ての画素にデジ
タルデータ信号が入力されるまでの期間がアドレス期間
である。

【００８２】アドレス期間が終了したら、電源供給線が
オンのＥＬ駆動電位に保たれ、またスイッチング用ＴＦ
Ｔがオフ状態になり、コンデンサにおいて保持されたデ
ジタルデータ信号が、ＥＬ駆動用ＴＦＴのゲート電極に
入力される。本実施例では、サステイン期間において、
赤色の表示用の画素に接続された電源供給線は１０Ｖの
オンのＥＬ駆動電位に保たれる。また緑色と青色の表示
用の画素に接続された電源供給線は５ＶのオンのＥＬ駆
動電位に保たれる。

【００８３】本実施例において、デジタルデータ信号が
「０」の情報を有していた場合、ＥＬ駆動用ＴＦＴはオ
フ状態となり、電源供給線に印加されているオンのＥＬ
駆動電圧はＥＬ素子が有する陽極（画素電極）に印加さ
れない。

【００８４】逆に、「１」の情報を有していた場合、Ｅ
Ｌ駆動用ＴＦＴはオン状態となり、電源供給線に印加さ
れているオンのＥＬ駆動電圧は、ＥＬ素子が有する陽極
（画素電極）に印加される。

【００８５】その結果、「０」の情報を有するデジタル
データ信号が印加された画素が有するＥＬ素子は発光し
ない。そして「１」の情報を有するデジタルデータ信号
が印加された画素が有するＥＬ素子は発光する。発光が
終了するまでの期間がサステイン期間である。

【００８６】ＥＬを発光させる（画素を点灯させる）期
間はＴｓ１〜Ｔｓ８までのいずれかの期間である。ここ
ではＴｓ８の期間、所定の画素を点灯させたとする。

【００８７】次に、再びアドレス期間に入り、全画素に
データ信号を入力したらサステイン期間に入る。このと
きはＴｓ１〜Ｔｓ７のいずれかの期間がサステイン期間
となる。ここではＴｓ７の期間、所定の画素を点灯させ
たとする。

【００８８】以下、残りの６つのサブフレームについて
同様の動作を繰り返し、順次Ｔｓ６、Ｔｓ５…Ｔｓ１と
サステイン期間を設定し、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。

【００８９】８つ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
したサステイン期間、言い換えると「１」の情報を有す
るデジタルデータ信号が画素に印加されたアドレス期間
の直後のサステイン期間の長さを積算することによっ
て、その画素の階調が決まる。例えば、全部のサステイ
ン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７
５％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。

【００９０】なお、ＥＬ駆動電位の値を変えると同時
に、デジタルデータ信号及びゲート信号の有する電位の
値を適宜変えることも重要である。

【００９１】上記構成によって、本願発明はＥＬ素子に
印加するＥＬ駆動電圧の値によって、目的とする画素の
有するＥＬ素子の発光輝度を調節することが可能にな
り、なおかつ、時分割階調表示によって鮮明な多階調表
示を行うことが可能になった。具体的には赤色の発光輝
度が青色と緑色の発光輝度よりも低い有機ＥＬ材料を用
いたＥＬ素子の、赤色、青色、緑色の発光輝度のバラン
スが良くなり、色鮮やかな画像を表示することが可能に
なる。またなおかつ、デジタル信号により時分割階調表
示を行い、ＥＬ駆動用ＴＦＴの特性バラツキによる階調
不良のない、色再現性の良い高精細な画像を得ることが
できる。

【００９２】（実施例２）

【００９３】次に、本願発明のＥＬ表示装置について、
その断面構造の概略を図４を用いて説明する。なお本実
施例ではＥＬ素子の陰極がＥＬ駆動用ＴＦＴのドレイン
領域に接続されている例について説明する。

【００９４】図４において、１１は基板、１２は下地と
なる絶縁膜（以下、下地膜という）である。基板１１と
しては透光性基板、代表的にはガラス基板、石英基板、
ガラスセラミックス基板、又は結晶化ガラス基板を用い
ることができる。但し、作製プロセス中の最高処理温度
に耐えるものでなくてはならない。

【００９５】また、下地膜１２は特に可動イオンを含む
基板や導電性を有する基板を用いる場合に有効である
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）を含む絶縁膜を用いれば良
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：ｘ、ｙは任意の整数、で示さ
れる）など珪素に対して酸素若しくは窒素を所定の割合
で含ませた絶縁膜を指す。

【００９６】２０１はスイッチング用ＴＦＴ、２０２は
ＥＬ駆動用ＴＦＴであり、共にｎチャネル型ＴＦＴで形
成されている。本願発明において、スイッチング用ＴＦ
ＴとＥＬ駆動用ＴＦＴは、ｎチャネル型ＴＦＴでもｐチ
ャネル型ＴＦＴでも、どちらでも構わない。

【００９７】ただしｎチャネル型ＴＦＴの電界効果移動
度はｐチャネル型ＴＦＴの電界効果移動度よりも大きい
ため、動作速度が早く大電流を流しやすい。また、同じ
電流量を流すにもＴＦＴサイズはｎチャネル型ＴＦＴの
方が小さくできる。そのため、ｎチャネル型ＴＦＴをＥ
Ｌ駆動用ＴＦＴとして用いた方が画像表示部の有効発光
面積が広くなるのでより好ましい。

【００９８】スイッチング用ＴＦＴ２０１は、ソース領
域１３、ドレイン領域１４、ＬＤＤ領域１５a〜１５d、
分離領域１６及びチャネル形成領域１７a、１７bを含む
活性層と、ゲート絶縁膜１８と、ゲート電極１９a、１
９bと、第１層間絶縁膜２０と、ソース配線２１と、ド
レイン配線２２とを有している。なお、ゲート絶縁膜１
８又は第１層間絶縁膜２０は基板上の全ＴＦＴに共通で
あっても良いし、回路又は素子に応じて異ならせても良
い。

【００９９】また、図４に示すスイッチング用ＴＦＴ２
０１はゲート電極１９a、１９bが電気的に接続されてお
り、いわゆるダブルゲート構造となっている。勿論、ダ
ブルゲート構造だけでなく、トリプルゲート構造などい
わゆるマルチゲート構造（直列に接続された二つ以上の
チャネル形成領域を有する活性層を含む構造）であって
も良い。

【０１００】マルチゲート構造はオフ電流を低減する上
で極めて有効であり、スイッチング用ＴＦＴのオフ電流
を十分に低くすれば、それだけＥＬ駆動用ＴＦＴ２０２
のゲート電極に接続されたコンデンサが必要とする最低
限の容量を抑えることができる。即ち、コンデンサの面
積を小さくすることができるので、マルチゲート構造と
することはＥＬ素子の有効発光面積を広げる上でも有効
である。

【０１０１】さらに、スイッチング用ＴＦＴ２０１にお
いては、ＬＤＤ領域１５a〜１５dは、ゲート絶縁膜１８
を介してゲート電極１７a、１７bと重ならないように設
ける。このような構造はオフ電流を低減する上で非常に
効果的である。また、ＬＤＤ領域１５a〜１５dの長さ
（幅）は０．５〜３．５μｍ、代表的には２．０〜２．
５μｍとすれば良い。

【０１０２】なお、チャネル形成領域とＬＤＤ領域との
間にオフセット領域（チャネル形成領域と同一組成の半
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分離領域１６
（ソース領域又はドレイン領域と同一の濃度で同一の不
純物元素が添加された領域）がオフ電流の低減に効果的
である。

【０１０３】次に、ＥＬ駆動用ＴＦＴ２０２は、ソース
領域２６、ドレイン領域２７、ＬＤＤ領域２８及びチャ
ネル形成領域２９を含む活性層と、ゲート絶縁膜１８
と、ゲート電極３０と、第１層間絶縁膜２０と、ソース
配線３１並びにドレイン配線３２を有して形成される。
本実施例においてＥＬ駆動用ＴＦＴ２０２はｎチャネル
型ＴＦＴである。

【０１０４】また、スイッチング用ＴＦＴ２０１のドレ
イン領域１４はＥＬ駆動用ＴＦＴ２０２のゲート電極３
０に接続されている。図示してはいないが、具体的には
ＥＬ駆動用ＴＦＴ２０２のゲート電極３０はスイッチン
グ用ＴＦＴ２０１のドレイン領域１４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。なお、ゲート電極３０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。ま
た、ＥＬ駆動用ＴＦＴ２０２のソース配線３１は電源供
給線（図示せず）に接続される。

【０１０５】ＥＬ駆動用ＴＦＴ２０２はＥＬ素子に注入
される電流量を制御するための素子であり、比較的多く
の電流が流れる。そのため、チャネル幅（Ｗ）はスイッ
チング用ＴＦＴのチャネル幅よりも大きく設計すること
が好ましい。また、ＥＬ駆動用ＴＦＴ２０２に過剰な電
流が流れないように、チャネル長（Ｌ）は長めに設計す
ることが好ましい。望ましくは一画素あたり０．５〜２
μＡ（好ましくは１〜１．５μＡ）となるようにする。

【０１０６】特に本願発明においては、発光輝度の低い
色を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴには、他の色を表
示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴよりも、制御する電流が
大きい。そのため発光輝度の低い色を表示する画素のＥ
Ｌ駆動用ＴＦＴは、他の色を表示する画素のＥＬ駆動用
ＴＦＴよりもホットキャリア注入によって早く劣化して
しまう。

【０１０７】そのため本願発明では、発光輝度の低い色
を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴのＬＤＤ領域の長さ
を、発光輝度の比較的高い色を表示する画素のＥＬ駆動
用ＴＦＴのＬＤＤ領域の長さより長くした。これによっ
て、ＥＬ駆動用ＴＦＴが制御する電流の量が増えること
によって、ＥＬ駆動用ＴＦＴが劣化するのを抑えること
が可能になった。

【０１０８】またさらに、ＥＬ駆動用ＴＦＴ２０２の活
性層（特にチャネル形成領域）の膜厚を厚くする（好ま
しくは５０〜１００ｎｍ、さらに好ましくは６０〜８０
ｎｍ）ことによって、ＴＦＴの劣化を抑えてもよい。逆
に、スイッチング用ＴＦＴ２０１の場合はオフ電流を小
さくするという観点から見れば、活性層（特にチャネル
形成領域）の膜厚を薄くする（好ましくは２０〜５０ｎ
ｍ、さらに好ましくは２５〜４０ｎｍ）ことも有効であ
る。

【０１０９】以上は画素内に設けられたＴＦＴの構造に
ついて説明したが、このとき同時に駆動回路も形成され
る。図４には駆動回路を形成する基本単位となるＣＭＯ
Ｓ回路が図示されている。

【０１１０】図４においては極力動作速度を落とさない
ようにしつつホットキャリア注入を低減させる構造を有
するＴＦＴをＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ２０４
として用いる。なお、ここでいう駆動回路としては、デ
ータ信号側駆動回路、ゲート信号側駆動回路を指す。勿
論、他の論理回路（レベルシフタ、Ａ／Ｄコンバータ、
信号分割回路等）を形成することも可能である。

【０１１１】ＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ２０４
の活性層は、ソース領域３５、ドレイン領域３６、ＬＤ
Ｄ領域３７及びチャネル形成領域３８を含み、ＬＤＤ領
域３７はゲート絶縁膜１８を介してゲート電極３９と重
なっている。

【０１１２】ドレイン領域３６側のみにＬＤＤ領域３７
を形成しているのは、動作速度を落とさないための配慮
である。また、このｎチャネル型ＴＦＴ２０４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３７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。

【０１１３】また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ
２０５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。従っ
て活性層はソース領域４０、ドレイン領域４１及びチャ
ネル形成領域４２を含み、その上にはゲート絶縁膜１８
とゲート電極４３が設けられる。勿論、ｎチャネル型Ｔ
ＦＴ２０４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。

【０１１４】また、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４及びｐチ
ャネル型ＴＦＴ２０５はそれぞれソース領域上に第１層
間絶縁膜２０を間に介して、ソース配線４４、４５を有
している。また、ドレイン配線４６によってｎチャネル
型ＴＦＴ２０４とｐチャネル型ＴＦＴ２０５とのドレイ
ン領域は互いに電気的に接続される。

【０１１５】次に、４７は第１パッシベーション膜であ
り、膜厚は１０ｎｍ〜１μm（好ましくは２００〜５０
０ｎｍ）とすれば良い。材料としては、珪素を含む絶縁
膜（特に窒化酸化珪素膜又は窒化珪素膜が好ましい）を
用いることができる。このパッシベーション膜４７は形
成されたＴＦＴをアルカリ金属や水分から保護する役割
金属を有する。最終的にＴＦＴ（特にＥＬ駆動用ＴＦ
Ｔ）の上方に設けられるＥＬ層にはナトリウム等のアル
カリ金属が含まれている。即ち、第１パッシベーション
膜４７はこれらのアルカリ金属（可動イオン）をＴＦＴ
側に侵入させない保護層としても働く。

【０１１６】また、４８は第２層間絶縁膜であり、ＴＦ
Ｔによってできる段差の平坦化を行う平坦化膜としての
機能を有する。第２層間絶縁膜４８としては、有機樹脂
膜が好ましく、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、Ｂ
ＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を用いると良い。これら
の有機樹脂膜は良好な平坦面を形成しやすく、比誘電率
が低いという利点を有する。ＥＬ層は凹凸に非常に敏感
であるため、ＴＦＴによる段差は第２層間絶縁膜で殆ど
吸収してしまうことが望ましい。また、ゲート配線やデ
ータ配線とＥＬ素子の陰極との間に形成される寄生容量
を低減する上で、比誘電率の低い材料を厚く設けておく
ことが望ましい。従って、膜厚は０．５〜５μm（好ま
しくは１．５〜２．５μm）が好ましい。

【０１１７】また、４９は保護電極であり、各画素の画
素電極５１を接続するための電極である。保護電極４９
としては、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）若しくは
銀（Ａｇ）を含む低抵抗な材料を用いることが好まし
い。この保護電極４９にはＥＬ層の発熱を緩和する放熱
効果も期待できる。保護電極４９は、ＥＬ駆動用ＴＦＴ
２０２のドレイン配線３２に接続されるように形成され
る。

【０１１８】保護電極４９の上には酸化珪素膜、窒化酸
化珪素膜または有機樹脂膜でなる第３層間絶縁膜５０が
０．３〜１μmの厚さに設けられる。この第３層間絶縁
膜５０は保護電極４９の上にエッチングにより開口部が
設けられ、その開口部の縁はテーパー形状となるように
エッチングする。テーパーの角度は１０〜６０°（好ま
しくは３０〜５０°）とすると良い。

【０１１９】第３層間絶縁膜５０の上には画素電極（Ｅ
Ｌ素子の陰極）５１が設けられる。陰極５１としては、
仕事関数の小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌ
ｉ）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（ＭｇとＡｇをＭｇ：Ａｇ＝１０：
１で混合した材料）でなる電極を用いれば良い。他にも
ＭｇＡｇＡｌ電極、ＬｉＡｌ電極、また、ＬｉＦＡｌ電
極が挙げられる。

【０１２０】画素電極５１の上にはＥＬ層５２が設けら
れる。ＥＬ層５２は単層又は積層構造で用いられるが、
積層構造で用いた方が発光効率は良い。一般的には画素
電極上に正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層
の順に形成されるが、正孔輸送層／発光層／電子輸送
層、または正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送
層／電子注入層のような構造でも良い。本願発明では公
知のいずれの構造を用いても良いし、ＥＬ層に対して蛍
光性色素等をドーピングしても良い。

【０１２１】なお、ＥＬ表示装置には大きく分けて四つ
のカラー化表示方式があり、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）
に対応した三種類の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
色又は青緑発光の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）
に透明電極を使用してＲＧＢに対応したＥＬ素子を重ね
る方式、がある。

【０１２２】図４の構造はＲＧＢに対応した三種類のＥ
Ｌ素子を形成する方式を用いた場合の例である。なお、
図４には一つの画素しか図示していないが、同一構造の
画素が赤、緑又は青のそれぞれの色に対応して形成さ
れ、これによりカラー表示を行うことができる。

【０１２３】本願発明は発光方式に関わらず実施するこ
とが可能であり、上記四つの全ての方式を本願発明に用
いることができる。しかし、蛍光体はＥＬに比べて応答
速度が遅く残光が問題となりうるので、蛍光体を用いな
い方式が望ましい。

【０１２４】次に透明導電膜でなる対向電極（ＥＬ素子
の陽極）５３をＥＬ層上に形成する。本実施例では、透
明導電膜としてＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉ
ｄｅ）を用いた。

【０１２５】ＥＬ層５２と対向電極５３でなる積層体
は、各画素で個別に形成する必要があるが、ＥＬ層５２
は水分に極めて弱いため、通常のフォトリソグラフィ技
術を用いることができない。従って、メタルマスク等の
物理的なマスク材を用い、真空蒸着法、スパッタ法、プ
ラズマＣＶＤ法等の気相法で選択的に形成することが好
ましい。

【０１２６】なお、ＥＬ層を選択的に形成する方法とし
て、インクジェット法、スクリーン印刷法又はスピンコ
ート法等を用いることも可能である。

【０１２７】また、５４は第２パッシベーション膜であ
り、膜厚は１０ｎｍ〜１μm（好ましくは２００〜５０
０ｎｍ）とすれば良い。第２パッシベーション膜５４を
設けるのは、ＥＬ層５２を水分から保護する目的が主で
あるが、放熱効果をもたせることも有効である。但し、
上述のようにＥＬ層は熱に弱いので、なるべく低温（好
ましくは室温から１２０℃までの温度範囲）で成膜する
のが望ましい。従って、プラズマＣＶＤ法、スパッタ
法、真空蒸着法、イオンプレーティング法又は溶液塗布
法（スピンコーティング法）が望ましい成膜方法と言え
る。

【０１２８】本願発明は、図４のＥＬ表示装置の構造に
限定されるものではなく、図４の構造は本願発明を実施
する上での好ましい形態の一つに過ぎない。

【０１２９】上記構成によって、本願発明はＥＬ素子に
印加するオンのＥＬ駆動電圧の値によって、目的とする
画素の有するＥＬ素子の発光輝度を調節することが可能
になり、なおかつ、時分割階調表示によって鮮明な多階
調表示を行うことが可能になった。具体的にはＥＬ素子
に印加するオンのＥＬ駆動電圧の値によって、そのＥＬ
の発光輝度を調節することで、赤色、青色、緑色の発光
輝度のバランスが良い、色鮮やかな画像を表示すること
が可能になる。またなおかつ、デジタル信号により時分
割階調表示を行い、ＥＬ駆動用ＴＦＴの特性バラツキに
よる階調不良のない、色再現性の良い高精細な画像を得
ることができる。

【０１３０】また、本実施例の構成は、実施例１の構成
と自由に組み合わせることが可能である。

【０１３１】（実施例３）本実施例では、画素部とその
周辺に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単位であるＣＭＯＳ回路を
図示することとする。

【０１３２】まず、図５（Ａ）に示すように、下地膜
（図示せず）を表面に設けた基板５０１を用意する。本
実施例では結晶化ガラス上に下地膜として１００ｎｍ厚
の窒化酸化珪素膜を２００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜とを
積層して用いる。この時、結晶化ガラス基板に接する方
の窒素濃度を１０〜２５ｗｔ％としておくと良い。勿
論、下地膜を設けずに石英基板上に直接素子を形成して
も良い。

【０１３３】次に基板５０１の上に４５ｎｍの厚さのア
モルファスシリコン膜５０２を公知の成膜法で形成す
る。なお、アモルファスシリコン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。

【０１３４】ここから図５（Ｃ）までの工程は本出願人
による特許番号第３０３２８０１号を完全に引用するこ
とができる。同特許ではＮｉ等の元素を触媒として用い
た半導体膜の結晶化方法に関する技術を開示している。

【０１３５】まず、開口部５０３a、５０３bを有する保
護膜５０４を形成する。本実施例では１５０ｎｍ厚の酸
化珪素膜を用いる。そして、保護膜５０４の上にスピン
コート法によりニッケル（Ｎｉ）を含有する層（Ｎｉ含
有層）５０５を形成する。このＮｉ含有層の形成に関し
ては、前記公報を参考にすれば良い。

【０１３６】次に、図５（Ｂ）に示すように、不活性雰
囲気中で５７０℃１４時間の加熱処理を加え、アモルフ
ァスシリコン膜５０２を結晶化する。この際、Ｎｉが接
した領域（以下、Ｎｉ添加領域という）５０６a、５０
６bを起点として、基板と概略平行に結晶化が進行し、
棒状結晶が集まって並んだ結晶構造でなるポリシリコン
膜５０７が形成される。

【０１３７】次に、図５（Ｃ）に示すように、保護膜５
０４をそのままマスクとして１５族に属する元素（好ま
しくはリン）をＮｉ添加領域５０６a、５０６bに添加す
る。こうして高濃度にリンが添加された領域（以下、リ
ン添加領域という）５０８a、５０８bが形成される。

【０１３８】次に、図５（Ｃ）に示すように、不活性雰
囲気中で６００℃１２時間の加熱処理を加える。この熱
処理によりポリシリコン膜５０７中に存在するＮｉは移
動し、最終的には殆ど全て矢印が示すようにリン添加領
域５０８a、５０８bに捕獲されてしまう。これはリンに
よる金属元素（本実施例ではＮｉ）のゲッタリング効果
による現象であると考えられる。

【０１３９】この工程によりポリシリコン膜５０９中に
残るＮｉの濃度はＳＩＭＳ（質量二次イオン分析）によ
る測定値で少なくとも２×１０¹⁷atoms/cm³にまで低減
される。Ｎｉは半導体にとってライフタイムキラーであ
るが、この程度まで低減されるとＴＦＴ特性には何ら悪
影響を与えることはない。また、この濃度は殆ど現状の
ＳＩＭＳ分析の測定限界であるので、実際にはさらに低
い濃度（２×１０¹⁷atoms/cm³以下）であると考えられ
る。

【０１４０】こうして触媒を用いて結晶化され、且つ、
その触媒がＴＦＴの動作に支障を与えないレベルにまで
低減されたポリシリコン膜５０９が得られる。その後、
このポリシリコン膜５０９のみを用いた活性層５１０〜
５１３をパターニング工程により形成する。この時、後
のパターニングにおいてマスク合わせを行うためのマー
カーを、上記ポリシリコン膜を用いて形成すると良い。
（図５（Ｄ））

【０１４１】次に、図５（Ｅ）に示すように、５０ｎｍ
厚の窒化酸化シリコン膜をプラズマＣＶＤ法により形成
し、その上で酸化雰囲気中で９５０℃１時間の加熱処理
を加え、熱酸化工程を行う。なお、酸化雰囲気は酸素雰
囲気でも良いし、ハロゲン元素を添加した酸素雰囲気で
も良い。

【０１４２】この熱酸化工程では活性層と上記窒化酸化
シリコン膜との界面で酸化が進行し、約１５ｎｍ厚のポ
リシリコン膜が酸化されて約３０ｎｍ厚の酸化シリコン
膜が形成される。即ち、３０ｎｍ厚の酸化シリコン膜と
５０ｎｍ厚の窒化酸化シリコン膜が積層されてなる８０
ｎｍ厚のゲート絶縁膜５１４が形成される。また、活性
層５１０〜５１３の膜厚はこの熱酸化工程によって３０
ｎｍとなる。

【０１４３】次に、図６（Ａ）に示すように、レジスト
マスク５１５を形成し、ゲート絶縁膜５１４を介してｐ
型を付与する不純物元素（以下、ｐ型不純物元素とい
う）を添加する。ｐ型不純物元素としては、代表的には
１３族に属する元素、典型的にはボロンまたはガリウム
を用いることができる。この工程（チャネルドープ工程
という）はＴＦＴのしきい値電圧を制御するための工程
である。

【０１４４】なお、本実施例ではジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を
質量分離しないでプラズマ励起したイオンドープ法でボ
ロンを添加する。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。この工程により１×１
０¹⁵〜１×１０¹⁸atoms/cm³（代表的には５×１０¹⁶〜
５×１０¹⁷atoms/cm³）の濃度でボロンを含む不純物領
域５１６〜５１８が形成される。

【０１４５】次に、図６（Ｂ）に示すように、レジスト
マスク５１９a、５１９bを形成し、ゲート絶縁膜５１４
を介してｎ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１×１０¹⁸atom
s/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。

【０１４６】この工程により形成されるｎ型不純物領域
５２０、５２１には、ｎ型不純物元素が２×１０¹⁶〜５
×１０¹⁹atoms/cm³（代表的には５×１０¹⁷〜５×１０
¹⁸atoms/cm³）の濃度で含まれるようにドーズ量を調節
する。

【０１４７】次に、図６（Ｃ）に示すように、添加され
たｎ型不純物元素及びｐ型不純物元素の活性化工程を行
う。活性化手段を限定する必要はないが、ゲート絶縁膜
５１４が設けられているので電熱炉を用いたファーネス
アニール処理が好ましい。また、図６（Ａ）の工程でチ
ャネル形成領域となる部分の活性層／ゲート絶縁膜界面
にダメージを与えてしまっている可能性があるため、な
るべく高い温度で加熱処理を行うことが望ましい。

【０１４８】本実施例の場合には耐熱性の高い結晶化ガ
ラスを用いているので、活性化工程を８００℃１時間の
ファーネスアニール処理により行う。なお、処理雰囲気
を酸化性雰囲気にして熱酸化を行っても良いし、不活性
雰囲気で加熱処理を行っても良い。

【０１４９】この工程によりｎ型不純物領域５２０、５
２１の端部、即ち、ｎ型不純物領域５２０、５２１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（図
６（Ａ）の工程で形成されたｐ型不純物領域）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。

【０１５０】次に、２００〜４００ｎｍ厚の導電膜を形
成し、パターニングしてゲート電極５２２〜５２５を形
成する。このゲート電極５２２〜５２５の線幅によって
各ＴＦＴのチャネル長の長さが決定する。

【０１５１】なお、ゲート電極は単層の導電膜で形成し
ても良いが、必要に応じて二層、三層といった積層膜と
することが好ましい。ゲート電極の材料としては公知の
導電膜を用いることができる。具体的には、タンタル
（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タン
グステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、シリコン（Ｓｉ）か
ら選ばれた元素でなる膜、または前記元素の窒化物でな
る膜（代表的には窒化タンタル膜、窒化タングステン
膜、窒化チタン膜）、または前記元素を組み合わせた合
金膜（代表的にはＭｏ−Ｗ合金、Ｍｏ−Ｔａ合金）、ま
たは前記元素のシリサイド膜（代表的にはタングステン
シリサイド膜、チタンシリサイド膜）を用いることがで
きる。勿論、単層で用いても積層して用いても良い。

【０１５２】本実施例では、５０ｎｍ厚の窒化タングス
テン（ＷＮ）膜と、３５０ｎｍ厚のタングステン（Ｗ）
膜とで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キセノン（Ｘ
ｅ）、ネオン（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。

【０１５３】またこの時、ゲート電極５２３、５２５は
それぞれｎ型不純物領域５２０、５２１の一部とゲート
絶縁膜５１４を介して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と重なったＬＤＤ領域とな
る。なお、ゲート電極５２４a、５２４bは断面では二つ
に見えるが、実際は電気的に接続されている。

【０１５４】次に、図７（Ａ）に示すように、ゲート電
極５２２〜５２５及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５２７〜５３３にはｎ型不純物領域
５２０、５２１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。

【０１５５】次に、図７（Ｂ）に示すように、ゲート電
極等を覆う形でレジストマスク５３４a〜５３４d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５３５〜５４１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２×１０²⁰〜５×１０
²¹atoms/cm³）となるように調節する。

【０１５６】この工程によってｎチャネル型ＴＦＴのソ
ース領域若しくはドレイン領域が形成されるが、スイッ
チング用ＴＦＴは、図７（Ａ）の工程で形成したｎ型不
純物領域５３０〜５３２の一部を残す。この残された領
域が、図４におけるスイッチング用ＴＦＴのＬＤＤ領域
１５a〜１５dに対応する。

【０１５７】次に、図７（Ｃ）に示すように、レジスト
マスク５３４a〜５３４dを除去し、新たにレジストマス
ク５４３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５４４、５４５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５×１０²⁰〜１×１０²¹a
toms/cm³ノ）濃度となるようにボロンを添加する。

【０１５８】なお、不純物領域５４４、５４５には既に
１×１０²⁰〜１×１０²¹atoms/cm³の濃度でリンが添加
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。

【０１５９】次に、図７（Ｄ）に示すように、レジスト
マスク５４３を除去した後、第１層間絶縁膜５４６を形
成する。第１層間絶縁膜５４６としては、珪素を含む絶
縁膜を単層で用いるか、その中で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。

【０１６０】その後、それぞれの濃度で添加されたｎ型
またはｐ型不純物元素を活性化する。活性化手段として
は、ファーネスアニール法が好ましい。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。

【０１６１】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
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。

【０１６２】なお、水素化処理は第１層間絶縁膜５４６
を形成する間に入れても良い。即ち、２００ｎｍ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８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成し
ても構わない。

【０１６３】次に、図８（Ａ）に示すように、第１層間
絶縁膜５４６に対してコンタクトホールを形成し、ソー
ス配線５４７〜５５０と、ドレイン配線５５１〜５５３
を形成する。なお、本実施例ではこの電極を、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、他の導電膜でも良い。

【０１６４】次に、５０〜５００ｎｍ（代表的には２０
０〜３００ｎｍ）の厚さで第１パッシベーション膜５５
４を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜５
５４として３００ｎｍ厚の窒化酸化シリコン膜を用い
る。これは窒化シリコン膜で代用しても良い。

【０１６５】この時、窒化酸化シリコン膜の形成に先立
ってＨ₂、ＮＨ₃等水素を含むガスを用いてプラズマ処理
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５４６に供給され、熱処理を行う
ことで、第１パッシベーション膜５５４の膜質が改善さ
れる。それと同時に、第１層間絶縁膜５４６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。

【０１６６】次に、図８（Ｂ）に示すように、有機樹脂
からなる第２層間絶縁膜５５５を形成する。有機樹脂と
してはポリイミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブ
テン）等を使用することができる。特に、第２層間絶縁
膜５５５はＴＦＴが形成する段差を平坦化する必要があ
るので、平坦性に優れたアクリル膜が好ましい。本実施
例では２．５μmの厚さでアクリル膜を形成する。

【０１６７】次に、第２層間絶縁膜５５５、第１パッシ
ベーション膜５５４にドレイン配線５５３に達するコン
タクトホールを形成し、次に保護電極５５６を形成す
る。保護電極５５６としてはアルミニウムを主成分とす
る導電膜を用いれば良い。保護電極５５６は真空蒸着法
で形成すれば良い。

【０１６８】次に、珪素を含む絶縁膜（本実施例では酸
化珪素膜）を５００ｎｍの厚さに形成し、画素電極とな
る部分に対応する位置に開口部を形成して第３層間絶縁
膜５５７を形成する。開口部を形成する際、ウェットエ
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
することができる。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。

【０１６９】次にＥＬ素子の陰極である画素電極（Ｍｇ
Ａｇ電極）５５８を形成する。ＭｇＡｇ電極５５８は真
空蒸着法を用いて、厚さが１８０〜３００ｎｍ（典型的
には２００〜２５０ｎｍ）になるように形成する。

【０１７０】次に、ＥＬ層５５９を、真空蒸着法を用い
て大気解放しないで形成する。なお、ＥＬ層５５９の膜
厚は８００〜２００ｎｍ（典型的には１００〜１２０ｎ
ｍ）の厚さとすれば良い。

【０１７１】この工程では、赤色に対応する画素、緑色
に対応する画素及び青色に対応する画素に対して順次Ｅ
Ｌ層を形成する。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層を
形成するのが好ましい。

【０１７２】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。また、全画素にＥＬ層を形成するまで真空を破らず
に処理することが好ましい。

【０１７３】なお、ＥＬ層５５９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、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、発光層及び電子注入層でなる４層
構造をＥＬ層とすれば良い。

【０１７４】次に、対向電極５６０（陽極）を形成す
る。対向電極（陽極）５６０は１１０ｎｍの厚さとすれ
ば良い。本実施例ではＥＬ素子の対向電極（陽極）５６
０として酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を形成す
る。また、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（Ｚ
ｎＯ）を混合した透明導電膜を用いても良いし、公知の
他の材料であっても良い。

【０１７５】最後に、窒化珪素膜でなる第２パッシベー
ション膜５６１を３００ｎｍの厚さに形成する。

【０１７６】こうして図８（Ｃ）に示すような構造のＥ
Ｌ表示装置が完成する。なお、実際には、図８（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、紫外線硬化樹
脂フィルム等）やセラミックス製シーリングカンなどの
ハウジ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、ハウジ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
することでＥＬ層の信頼性（寿命）が向上する。

【０１７７】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。このような出荷できる
状態にまでしたＥＬ表示装置を本明細書中ではＥＬモジ
ュールという。

【０１７８】また、本実施例の構成は、実施例１の構成
と自由に組み合わせることが可能である。

【０１７９】（実施例４）

【０１８０】本実施例では本願発明のＥＬ表示装置の構
成を図９の斜視図を用いて説明する。

【０１８１】本実施例のＥＬ表示装置は、ガラス基板６
０１上に形成された、画素部６０２と、ゲート側駆動回
路６０３と、ソース側駆動回路６０４とで構成される。
画素部６０２のスイッチング用ＴＦＴ６０５はｎチャネ
ル型ＴＦＴであり、ゲート側駆動回路６０３に接続され
たゲート配線６０６、ソース側駆動回路６０４に接続さ
れたソース配線６０７の交点に配置されている。また、
スイッチング用ＴＦＴ６０５のソース領域とドレイン領
域は、一方はソース配線６０７に、もう一方はＥＬ駆動
用ＴＦＴ６０８のゲート電極に接続されている。

【０１８２】さらに、ＥＬ駆動用ＴＦＴ６０８のソース
領域は電源供給線６０９に接続される。またＥＬ駆動用
ＴＦＴ６０８のゲート電極と電源供給線６０９とに接続
されたコンデンサ６１６が設けられている。本実施例で
は、電源供給線６０９にはＥＬ駆動電位が与えられてい
る。また、このＥＬ素子６１１の対向電極（本実施例で
は陰極）にはコモン電極のコモン電位（本実施例では０
Ｖ）が加えられる。

【０１８３】そして、外部入出力端子となるＦＰＣ６１
２には駆動回路まで信号を伝達するための入出力配線
（接続配線）６１３、６１４、及び電源供給線６０９に
接続された入出力配線６１５が設けられている。

【０１８４】さらに、ハウジング材をも含めた本実施例
のＥＬモジュールについて図１０（Ａ）、（Ｂ）を用い
て説明する。なお、必要に応じて図９で用いた符号を引
用することにする。

【０１８５】基板１２００上には画素部１２０１、デー
タ信号側駆動回路１２０２、ゲート信号側駆動回路１２
０３が形成されている。それぞれの駆動回路からの各種
配線は、入出力配線６１３〜６１５を経てＦＰＣ６１２
に至り外部機器へと接続される。

【０１８６】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ハウジング材１２０
４を設ける。なお、ハウジング材１２０４はＥＬ素子の
外寸よりも内寸が大きい凹部を有する形状又はシート形
状であり、接着剤１２０５によって、基板１２００と共
同して密閉空間を形成するようにして基板１２００に固
着される。このとき、ＥＬ素子は完全に前記密閉空間に
封入された状態となり、外気から完全に遮断される。な
お、ハウジング材１２０４は複数設けても構わない。

【０１８７】また、ハウジング材１２０４の材質はガラ
ス、ポリマー等の絶縁性物質が好ましい。例えば、非晶
質ガラス（硼硅酸塩ガラス、石英等）、結晶化ガラス、
セラミックスガラス、有機系樹脂（アクリル系樹脂、ス
チレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹
脂等）、シリコーン系樹脂が挙げられる。また、セラミ
ックスを用いても良い。また、接着剤１２０５が絶縁性
物質であるならステンレス合金等の金属材料を用いるこ
とも可能である。

【０１８８】また、接着剤１２０５の材質は、エポキシ
系樹脂、アクリレート系樹脂等の接着剤を用いることが
可能である。さらに、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂を接
着剤として用いることもできる。但し、可能な限り酸
素、水分を透過しない材質であることが必要である。

【０１８９】さらに、ハウジング材と基板１２００との
間の空隙１２０６は不活性ガス（アルゴン、ヘリウム、
窒素等）を充填しておくことが望ましい。また、ガスに
限らず不活性液体（パーフルオロアルカンに代表される
の液状フッ素化炭素等）を用いることも可能である。不
活性液体に関しては特開平８−７８５１９号で用いられ
ているような材料で良い。

【０１９０】また、空隙１２０６に乾燥剤を設けておく
ことも有効である。乾燥剤としては特開平９−１４８０
６６号公報に記載されているような材料を用いることが
できる。一般的には酸化バリウムが用いられている。

【０１９１】また、図１０（Ｂ）に示すように、画素部
には個々に孤立したＥＬ素子を有する複数の画素が設け
られ、それらは全て保護電極１２０７を共通電極として
有している。本実施例では、ＥＬ層、陰極（ＭｇＡｇ電
極）及び保護電極を大気解放しないで連続形成すること
が好ましいとしたが、ＥＬ層と陰極とを同じマスク材を
用いて形成し、保護電極だけ別のマスク材で形成すれば
図１０（Ｂ）の構造を実現することができる。

【０１９２】このとき、ＥＬ層と陰極は画素部１２０１
の上にのみ設ければよく、駆動回路１２０２、１２０３
の上に設ける必要はない。勿論、駆動回路上に設けられ
ていても問題とはならないが、ＥＬ層にアルカリ金属が
含まれていることを考慮すると設けない方が好ましい。

【０１９３】なお、保護電極１２０７は１２０８で示さ
れる領域において、画素電極と同一材料でなる接続配線
１２０９を介して入出力配線１２１０に接続される。入
出力配線１２１０は保護電極１２０７にＥＬ駆動電位を
与えるための電源供給線であり、導電性ペースト材料１
２１１を介してＦＰＣ６１１に接続される。

【０１９４】また、本実施例の構成は、実施例１の構成
と自由に組み合わせることが可能である。

【０１９５】（実施例５）本願発明は、赤色と緑色と青
色の発光輝度がそれぞれ異なる有機ＥＬ材料にも適用可
能である。例えば赤色の発光輝度が一番低く、青色の発
光輝度が一番高い有機ＥＬ材料の場合、赤色を表示する
画素の輝度及び緑色を表示する画素の輝度を青色を表示
する画素の輝度に合わせるために、ＥＬ表示装置を時分
割階調表示し、赤色の表示を行うＥＬ素子と緑色の表示
を行うＥＬ素子に印加されるＥＬ駆動電圧を、青色の表
示を行うＥＬ素子に印加されるＥＬ駆動電圧より大きく
なるように設定すれば良い。そして、ホットキャリア注
入によるＥＬ駆動用ＴＦＴの劣化対策として、上記構成
に加えて、赤色を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴと緑
色を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴのチャネル幅
（Ｗ）を、青色を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦＴのチ
ャネル幅（Ｗ）より大きくする。またＥＬ駆動用ＴＦＴ
がｎチャネル型ＴＦＴの場合、赤色を表示する画素のＥ
Ｌ駆動用ＴＦＴと緑色を表示する画素のＥＬ駆動用ＴＦ
ＴのＬＤＤ領域の長さを、青色を表示する画素のＥＬ駆
動用ＴＦＴのＬＤＤ領域の長さより長くしても良い。Ｅ
Ｌ駆動用ＴＦＴチャネル幅（Ｗ）とＥＬ駆動用ＴＦＴの
ＬＤＤ領域の長さは、実施する者が適宜設定することが
可能である。

【０１９６】本願発明は上記構成により、ＥＬ素子に印
加されるＥＬ駆動電圧の値によって、そのＥＬ素子の発
光輝度を調節することが可能になり、赤色、青色、緑色
の発光輝度のバランスが良い、色鮮やかな画像を表示す
ることが可能になる。そしてなおかつ、印加される電圧
が高くなることによってＥＬ駆動用ＴＦＴが制御する電
流の量が増えても、ＥＬ駆動用ＴＦＴの劣化を抑えるこ
とができる。

【０１９７】また、本実施例の構成は、実施例１〜５の
いずれの構成とも自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０１９８】（実施例６）実施例１ではＥＬ層として有
機ＥＬ材料を用いたが、本願発明は無機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。

【０１９９】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、本願発明に適用することは
可能である。

【０２００】また、本実施例の構成は、実施例１〜５の
いずれの構成とも自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０２０１】（実施例７）本願発明において、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。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、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。

【０２０２】ポリマー系有機物質として代表的には、Ｐ
ＰＶ（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。

【０２０３】また、本実施例の構成は、実施例１〜５の
いずれの構成とも自由に組み合わせることが可能であ
る。

【０２０４】（実施例８）本願発明を実施して形成され
たＥＬ表示装置（ＥＬモジュール）は、自発光型である
ため液晶表示装置に比べて明るい場所での視認性に優れ
ている。そのため本願発明は直視型のＥＬディスプレイ
（ＥＬモジュールを組み込んだ表示ディスプレイを指
す）に対して実施することが可能である。ＥＬディスプ
レイとしてはパソコンモニタ、ＴＶ放送受信用モニタ、
広告表示モニタ等が挙げられる。

【０２０５】また、本願発明は上述のＥＬディスプレイ
も含めて、表示ディスプレイを部品として含むあらゆる
電子装置に対して実施することが可能である。

【０２０６】そのような電子装置としては、ＥＬディス
プレイ、ビデオカメラ、デジタルカメラ、頭部取り付け
型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ等）、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）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはコン
パクトディスク（ＣＤ）、レーザーディスク（登録商
標）（ＬＤ）又はデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等
の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレ
イを備えた装置）などが挙げられる。それら電子装置の
例を図１１に示す。

【０２０７】図１１（Ａ）はパーソナルコンピュータで
あり、本体２００１、筐体２００２、表示装置２００
３、キーボード２００４等を含む。本願発明は表示装置
２００３に用いることができる。

【０２０８】図１１（Ｂ）はビデオカメラであり、本体
２１０１、表示装置２１０２、音声入力部２１０３、操
作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１
０６等を含む。本願発明を表示装置２１０２に用いるこ
とができる。

【０２０９】図１１（Ｃ）は頭部取り付け型のＥＬディ
スプレイの一部（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、表示装置２３０６等を含
む。本願発明は表示装置２３０６に用いることができ
る。

【０２１０】図１１（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２４０
１、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２４０２、
操作スイッチ２４０３、表示装置（ａ）２４０４、表示
装置（ｂ）２４０５等を含む。表示装置（ａ）は主とし
て画像情報を表示し、表示装置（ｂ）は主として文字情
報を表示するが、本願発明はこれら表示装置（ａ）、
（ｂ）に用いることができる。なお、記録媒体を備えた
画像再生装置としては、ＣＤ再生装置、ゲーム機器など
に本願発明を用いることができる。

【０２１１】図１１（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、表示装置２５０５
等を含む。本願発明は表示装置２５０５に用いることが
できる。

【０２１２】また、将来的にＥＬ材料の発光輝度が高く
なれば、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。

【０２１３】以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて
広く、あらゆる分野の電子装置に適用することが可能で
ある。また、本実施例の電子装置は実施例１〜７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。

【０２１４】

【発明の効果】

【０２１５】本願発明は上記構成により、ＥＬ素子に印
加されるＥＬ駆動電圧の値によって、そのＥＬ素子の発
光輝度を調節することが可能になり、赤色、青色、緑色
の発光輝度のバランスが良い、色鮮やかな画像を表示す
ることが可能になる。そしてなおかつ、印加される電圧
が高くなることによってＥＬ駆動用ＴＦＴが制御する電
流の量が増えても、ＥＬ駆動用ＴＦＴの劣化を抑えるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明のＥＬ表示装置の構成を示す図。

【図２】本願発明の時分割階調方式の動作モードを
説明する図。

【図３】本願発明の時分割階調方式の動作モードを
説明する図。

【図４】本願発明のＥＬ表示装置の断面構造を示す
図。

【図５】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。

【図６】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。

【図７】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。

【図８】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。

【図９】ＥＬモジュールの外観を示す図。

【図１０】ＥＬモジュールの外観を示す図。

【図１１】電子装置の具体例を示す図。

【符号の説明】

１０１画素部１０２データ信号側駆動回路１０３ゲート信号側駆動回路１０４画素１０５スイッチング用ＴＦＴ１０６ゲート配線１０７データ配線１０８ＥＬ駆動用ＴＦＴ１１０ＥＬ素子

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４２Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４２ＬＨ０１Ｌ 21/8234 Ｈ０５Ｂ 33/12 Ｂ 27/088 33/14 Ａ 29/786 Ｈ０１Ｌ 27/08 １０２Ｂ 21/336 29/78 ６１４Ｈ０５Ｂ 33/12 ６１６Ａ 33/14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のＥＬ素子をそれぞれ含む複数の画素
を有するＥＬ表示装置であって、前記ＥＬ表示装置は前記複数のＥＬ素子の発光する時間
を制御することで階調表示を行い、前記複数のＥＬ素子に印加される電圧は、前記複数のＥ
Ｌ素子をそれぞれ含む複数の画素が表示する色によって
異なることを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項２】複数のＥＬ素子と、前記複数のＥＬ素子の
発光をそれぞれ制御する複数のＥＬ駆動用ＴＦＴと、前
記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴの駆動をそれぞれ制御する複
数のスイッチング用ＴＦＴと、をそれぞれ含む複数の画
素を有するＥＬ表示装置であって、前記ＥＬ表示装置は前記複数のＥＬ素子の発光する時間
を制御することで階調表示を行い、前記複数のＥＬ素子に印加される電圧は、前記複数のＥ
Ｌ素子をそれぞれ含む複数の画素が表示する色によって
異なり、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴから
なり、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴが有するＬＤＤ領域のチャ
ネル長方向の長さは、前記複数のＥＬ素子に印加される
電圧が大きいほど長いことを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項３】複数のＥＬ素子と、前記複数のＥＬ素子の
発光をそれぞれ制御する複数のＥＬ駆動用ＴＦＴと、前
記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴの駆動をそれぞれ制御する複
数のスイッチング用ＴＦＴと、をそれぞれ含む複数の画
素を有するＥＬ表示装置であって、前記ＥＬ表示装置は前記複数のＥＬ素子の発光する時間
を制御することで階調表示を行い、前記複数のＥＬ素子に印加される電圧は、前記複数のＥ
Ｌ素子をそれぞれ含む複数の画素が表示する色によって
異なり、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴから
なり、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴが有するチャネル領域の幅
は、前記複数のＥＬ素子に印加される電圧が大きいほど
大きいことを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項４】複数のＥＬ素子と、前記複数のＥＬ素子の
発光をそれぞれ制御する複数のＥＬ駆動用ＴＦＴと、前
記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴの駆動をそれぞれ制御する複
数のスイッチング用ＴＦＴと、をそれぞれ含む複数の画
素を有するＥＬ表示装置であって、前記ＥＬ表示装置は前記複数のＥＬ素子の発光する時間
を制御することで階調表示を行い、前記複数のＥＬ素子に印加される電圧は、前記複数のＥ
Ｌ素子をそれぞれ含む複数の画素が表示する色によって
異なり、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴから
なり、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴが有するＬＤＤ領域のチャ
ネル長方向の長さは、前記複数のＥＬ素子に印加される
電圧が大きいほど長く、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴが有するチャネル領域の幅
は、前記複数のＥＬ素子に印加される電圧が大きいほど
大きいことを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項５】複数のＥＬ素子と、前記複数のＥＬ素子の
発光をそれぞれ制御する複数のＥＬ駆動用ＴＦＴと、前
記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴの駆動をそれぞれ制御する複
数のスイッチング用ＴＦＴと、をそれぞれ含む複数の画
素を有するＥＬ表示装置であって、前記ＥＬ表示装置は前記複数のＥＬ素子の発光する時間
を制御することで階調表示を行い、前記複数のＥＬ素子に印加される電圧は、前記複数のＥ
Ｌ素子をそれぞれ含む複数の画素が表示する色によって
異なり、前記複数のＥＬ駆動用ＴＦＴが有するチャネル領域の幅
は、前記複数のＥＬ素子に印加される電圧が大きいほど
大きいことを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれか１項にお
いて、前記複数のＥＬ素子が発光する時間は、スイッチ
ング用ＴＦＴに入力されるデジタル信号によって制御さ
れていることを特徴とするＥＬ表示装置。
【請求項７】請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記
載の前記ＥＬ表示装置を用いた電子装置。【００００】