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JP2003091245A - 表示装置 - Google Patents

表示装置

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JP2003091245A
JP2003091245A JP2001282768A JP2001282768A JP2003091245A JP 2003091245 A JP2003091245 A JP 2003091245A JP 2001282768 A JP2001282768 A JP 2001282768A JP 2001282768 A JP2001282768 A JP 2001282768A JP 2003091245 A JP2003091245 A JP 2003091245A
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JP
Japan
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light emitting
emitting element
display device
thin film
tft
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Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Yasuyuki Arai
康行 荒井
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【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。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】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。
【０００２】
【従来の技術】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。
【０００３】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。
【０００４】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８−２３４６
８３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５
３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。ＴＦＴ
５１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。
【０００５】画素の動作は、走査線５５の電圧によりＴ
ＦＴ５０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Ｔ
ＦＴ５１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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】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、ＹＶＯ4レーザーなどの固体レーザー
などが用いられている。
【０００７】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ＴＦ
Ｔ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。
【０００８】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。
【０００９】ばらつきを低減する方策として、特開２０
００−２２１９０３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。
【００１０】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。
【００１１】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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】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。
【００１３】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。
【００１４】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。
【００１５】また、ゲート電極は、第１及び第２のＴＦ
Ｔ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。
【００１６】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。
【００１７】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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】
【発明の実施の形態】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ＴＦＴ１
０２ａ、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１２１が電流
駆動用ＴＦＴに接続された回路が示されている。
【００２２】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１１５に接続されてい
る。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】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。
【００２７】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、１７６、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。
【００２８】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。
【００２９】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。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】第１光学系４０１は、レーザー発振装置３
０１ａ、レンズ群３０２ａ、第１ガルバノミラー３０３
ａ、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３０３
ａ、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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】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８０
８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。
【００３８】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８０
９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１〜２００
cm/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。
【００３９】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８１１、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。
【００４０】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１１
０の長手方向に延在していることになる。
【００４１】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１１
４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。
【００４２】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。
【００４３】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１１
６、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ＴＦＴ
１０１、電流駆動用ＴＦＴ１０２ａ、１０２ｂ、保持容
量部１０３が形成される。
【００４４】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ＩDを一定に保つには、電流
制御用ＴＦＴにおいてドレイン電圧ＶDS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ＶDS
に関わらず一定のドレイン電流ＩD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。
【００４５】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ＴＦＴのゲート
電圧ＶGS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ＶELは５〜１０Ｖ程度の値をとり、電流制
御用ＴＦＴのドレイン電圧ＶDSは５Ｖ以上となる。従っ
て、ドレイン電圧ＶDSはゲート電圧ＶGS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。
【００４６】
【式１】ＩD＝μＣ0Ｗ／Ｌ（ＶGS−ＶTH）2／２
【００４７】なお、ＶGSはゲート電圧、μを移動度、Ｃ
0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、ＶTHを閾
値、ドレイン電流をＩDとする。ここでμ、Ｃ0、Ｗ／
Ｌ、ＶTH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ＩD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ＩD
のばらつきを平準化することができる。
【００４８】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ＶGS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Ｖthのばらつきによるドレイン電
流ＩD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。
【００４９】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（ＰＥＤＯ
Ｔ）などが知られている。
【００５０】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。
【００５１】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。
【００５２】
【発明の効果】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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 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。
【図２】 本発明の画素回路を示す回路図である。
【図３】 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。
【図４】 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。
【図５】 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。
【図６】 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。
【図７】 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。
【図８】 レーザーアニール装置の構成を説明する図で
ある。
【図９】 レーザーアニール装置の構成を説明する図で
ある。
【図１０】 レーザーアニール装置の構成を説明する図
である。
【図１１】 レーザーアニール装置の構成を説明する図
である。
【図１２】 従来の画素回路の例を示す回路図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 21/20 Ｈ０１Ｌ 21/20 ５Ｇ４３５ 21/268 21/268 Ｊ 21/336 27/08 ３３１Ｅ 27/08 ３３１ Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ 29/786 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１２Ｄ Ｈ０５Ｂ 33/14 ６２７Ｇ Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB11 AB17 DB03 GA04 5C094 AA03 AA07 AA31 BA03 BA27 BA43 CA19 EA04 EA07 GB10 5F048 AC04 BA10 BB09 BC06 BE08 BG07 5F052 AA02 BA01 BA14 DA02 JA01 5F110 AA30 BB01 CC02 CC05 CC07 DD01 DD02 DD03 DD11 EE28 GG13 HM15 NN73 NN77 NN78 PP03 PP05 PP06 PP07 PP23 PP24 5G435 AA01 AA14 BB05 BB12 KK05 KK09 KK10

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】発光素子と、当該発光素子と接続する第１
    の薄膜トランジスタと第２の薄膜トランジスタとが設け
    られた画素を有する表示装置において、前記第１及び第
    ２の薄膜トランジスタ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、いずれも前記発光素子と
    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
    加されることを特徴とする表示装置。
  2. 【請求項２】発光素子と、当該発光素子と接続する第１
    の薄膜トランジスタと第２の薄膜トランジスタとが設け
    られた画素を有する表示装置において、前記第１及び第
    ２の薄膜トランジスタ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、
    いずれも前記発光素子と接続し、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ことを特徴とする表示
    装置。
  3. 【請求項３】発光素子と、当該発光素子と接続する第１
    の薄膜トランジスタと第２の薄膜トランジスタとが設け
    られた画素を有する表示装置において、前記第１及び第
    ２の薄膜トランジスタ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、いずれも前記発光素子と接続し、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ことを特徴と
    する表示装置。
  4. 【請求項４】発光素子と、当該発光素子と接続する第１
    の薄膜トランジスタと第２の薄膜トランジスタとが設け
    られた画素を有する表示装置において、前記第１及び第
    ２の薄膜トランジスタ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、いずれも前記発光素子と接続し、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
    ことを特徴とする表示装置。
  5. 【請求項５】発光素子と、当該発光素子と接続する第１
    の薄膜トランジスタと第２の薄膜トランジスタとが設け
    られた画素を有する表示装置において、前記第１及び第
    ２の薄膜トランジスタ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、いずれも前記発光素子と接続し、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
    ことを特徴とする表示装置。
  6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれか一項において、
    前記発光素子は、発光体として有機化合物が設けられて
    いることを特徴とする表示装置。
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