【手続補正書】
【提出日】平成16年12月27日(2004.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】表示装置、表示装置の作製方法、表示装置を用いた電子機器
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、前記画素は発光素子と、薄膜トランジスタとを有し、前記発光素子の一方の電極と前記薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域のうちの一方が電気的に接続された表示装置において、
前記薄膜トランジスタは、複数のチャネル領域と、ソース領域が設けられた共通領域と、ドレイン領域が設けられた共通領域とを有する半導体膜を有し、
前記基板上に表面に凹凸を有する絶縁膜が形成され、
前記絶縁膜の隣り合った複数の凹部上または隣り合った複数の凸部上のそれぞれに前記複数のチャネル形成領域のうちの１つのチャネル形成領域が設けられていることを特徴とした表示装置。
【請求項２】
基板上にソースフォロワ回路を有する駆動回路と、画素部とが一体形成された表示装置において、
前記基板上に表面に凹凸を有する絶縁膜が形成され、
前記ソースフォロワ回路を構成する複数の薄膜トランジスタのうち、相対精度が必要な薄膜トランジスタ同士が前記絶縁膜の同じ凹部上または同じ凸部上に形成されていることを特徴とした表示装置。
【請求項３】
基板上に差動回路を有する駆動回路と、画素部とが一体形成された表示装置において、
前記基板上に表面に凹凸を有する絶縁膜が形成され、
前記差動回路を構成する薄膜トランジスタは、前記絶縁膜の同じ凹部上または同じ凸部上に形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
基板上にカレントミラー回路を有する駆動回路と、画素部とが一体形成された表示装置において、
前記基板上に表面に凹凸を有する絶縁膜が形成され、
前記カレントミラー回路を構成する薄膜トランジスタは、前記絶縁膜の同じ凹部上または同じ凸部上に形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
基板上にＤＡ変換回路を有する駆動回路と、画素部とが一体形成された表示装置において、
前記基板上に表面に凹凸を有する絶縁膜が形成され、
前記ＤＡ変換回路を構成する薄膜トランジスタは、前記絶縁膜の隣り合った２つの凹部上または隣り合った２つの凸部上に形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれか１項において、前記表示装置は液晶表示装置、ＯＬＥＤ表示装置、ＦＥＤ表示装置、または電気泳動表示装置であることを特徴とした表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項において、
前記薄膜トランジスタの有する半導体膜はレーザー光によって結晶化され、
前記レーザー光は、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡＩＯ3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザーまたはＮｄ：ＹＶＯ4レーザーから選ばれた１種もしくは複数種が用いられていることを特徴とした表示装置。
【請求項８】
請求項７において前記レーザー光は線状ビームであり、且つ、レーザーパワーのばらつきが５％以下であることを特徴とした表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の表示装置を表示部に使用した電子機器。
【請求項１０】
複数の画素がマトリクス状に配置され、前記画素は発光素子と、薄膜トランジスタとを有し、前記発光素子の一方の電極と前記薄膜トランジスタのソース領域またはドレイン領域のうちの一方が電気的に接続された表示装置の作製方法であって、
基板上に表面に凹凸を有する絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜にレーザー光を照射し、
前記半導体膜を用いて、複数のチャネル領域と、ソース領域が設けられる共通領域と、ドレイン領域が設けられる共通領域とを有する島状の半導体膜を形成し、
前記島状の半導体膜を用いて前記薄膜トランジスタを形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項１１】
基板上にソースフォロワ回路を有する駆動回路と、画素部とが一体形成された表示装置の作製方法であって、
基板上に表面に凹凸を有する絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜にレーザー光を照射し、
前記半導体膜をパターニングして、前記絶縁膜の同じ凹部上または同じ凸部上に複数の島状の半導体膜を形成し、
前記ソースフォロワ回路を構成する複数の薄膜トランジスタのうち、相対精度が必要な薄膜トランジスタ同士を、前記複数の島状の半導体膜を用いて形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項１２】
基板上に差動回路を有する駆動回路と、画素部とが一体形成された表示装置の作製方法であって、
基板上に表面に凹凸を有する絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜にレーザー光を照射し、
前記半導体膜をパターニングして、前記絶縁膜の同じ凹部上または同じ凸部上に複数の島状の半導体膜を形成し、
前記複数の島状の半導体膜を用いて、前記差動回路を構成する複数の薄膜トランジスタを形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項１３】
基板上にカレントミラー回路を有する駆動回路と、画素部とが一体形成された表示装置の作製方法であって、
基板上に表面に凹凸を有する絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜にレーザー光を照射し、
前記半導体膜をパターニングして、前記絶縁膜の同じ凹部上または同じ凸部上に複数の島状の半導体膜を形成し、
前記複数の島状の半導体膜を用いて、前記カレントミラー回路を構成する複数の薄膜トランジスタを形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項１４】
基板上にＤＡ変換回路を有する駆動回路と、画素部とが一体形成された表示装置の作製方法であって、
基板上に表面に凹凸を有する絶縁膜を形成し、
前記絶縁膜上に半導体膜を形成し、
前記半導体膜にレーザー光を照射し、
前記半導体膜をパターニングして、前記絶縁膜の隣り合った２つの凹部上または隣り合った２つの凸部上に複数の島状の半導体膜を形成し、
前記複数の島状の半導体膜を用いて、前記ＤＡ変換回路を構成する複数の薄膜トランジスタを形成することを特徴とする表示装置の作製方法。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４のいずれか一項において、
前記レーザー光は、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡＩＯ3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザーまたはＮｄ：ＹＶＯ4レーザーから選ばれた１種もしくは複数種が用いられていることを特徴とした表示装置の作製方法。
【請求項１６】
請求項１０乃至１５のいずれか一項において、
前記レーザー光は、線状ビームであり、且つ、レーザーパワーのばらつきが５％以下であることを特徴とした表示装置の作製方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
また、時間階調方式を用いたＯＬＥＤ表示装置ではＴＦＴを飽和領域で動作させず、線形領域で動作させることによって、ＴＦＴのＶｄｓを小さく、たとえば、０．１Ｖに設定することによって、電源供給線の電圧をほとんど全部ＯＬＥＤ素子に加えることができる。これによって、ＯＬＥＤはＴＦＴのばらつきの影響を受けずに一定の電圧で駆動されるため、表示装置は均一性の高い良好な画質を得ることができる。しかし、この方式には以下のような課題があった。ＯＬＥＤ素子は電流を流しつづけることによって、その特性が劣化していく。この劣化には２つのモードがあり、第一のモードは発光効率の低下であり、同じ電流を流しても輝度が低下していく現象である。第二のモードはＶＦ（ＯＬＥＤの順方向電圧）が上昇していく問題である。時間階調方式では第二のモードが特に問題である。画面内のＯＬＥＤ素子は常に均一に発光するわけではなく、映像によって点灯率の高い画素、低い画素が両方存在する。点灯率の高い画素では当然早く劣化が進行するため、同じ電圧を与えた場合にそれらの画素の輝度が低下する。これが焼きつき現象として発生し、表示装置の画質を低下させる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
レーザー発振装置はエキシマレーザーに代表される気体レーザー、ＹＡＧレーザーに代表される固体レーザーなどがあり、半導体の表面層をごく短時間で結晶化させるものである。レーザーはその発振方法によってパルス発振と連続発振の２種類に大別される。パルス発振のレーザーはその出力エネルギーが比較的高いため、ビームスポットの大きさを数ｃｍ2以上として量産性をあげることができる。特にビームスポットの形状を光学系を用いて加工し、長さ１０ｃｍ以上の線状にすると、基板へのレーザー光の照射を効率的に行うことができ、量産性を高めることができる。そのため、レーザー結晶化にはパルス発振のエキシマレーザーが使用されるのが普及している。
しかし、最近、レーザー結晶化においてパルス発振のレーザーよりも連続発振のレーザーを用いる方が半導体膜内の結晶粒径が大きくなることが見出された。結晶粒径の大きな半導体膜では移動度の向上や、粒界によるばらつきの低減が要求される。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、前述した課題を解決するため、以下の手段をおこなっている。半導体膜に生じる応力の向きは粒界の位置および向きに密接に関係している。図６に２００ｎｍの非結晶半導体膜に連続発振のレーザー光を、速度が５ｃｍ／ｓｅｃとなるように照射したときの、レーザー光の垂直な方向におけるＴＥＭ像を示す。図６においてわかるように、３つの結晶粒がみられ、走査方向と垂直な方向におけるその幅はランダムである。図６の半導体膜は中央部分に盛り上がりがみられる。これは粒界の近傍から結晶粒の中央部分にむかって基板と平行な応力がかかっているためと思われる。よって、意図的に半導体膜に応力が集中的にかかる部分を形成することによって、粒界が形成される位置を選択的に定めることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
また、従来グラフォエピタキシー（graphoepitaxy）と呼ばれる半導体膜の結晶化技術があり、これらは人為的に作られた非晶質基板表面のレリーフ格子（surface
relief grating）の誘導によって半導体膜のエピ成長を試みるものであった。このグラフォエピタキシーに関する技術は、“CRYSTALLINE SILICON ON INSULATORS BY GRAPHOEPITAXY" M.W.Geis, et al., Technical Digest of International Electron Devices Meeting,1979,pp210.   "Grapho-epitaxiy of silicon on fused silica using surface micropatterns and laser crystallization"M.W.Geis et.al.、J.Vac.Scl.Technol 16(6), Nov/Dec 1979などに記載されている。上記論文などには、グラフォエピタキシーとは、絶縁膜の表面に段差を設け、該絶縁膜上に形成された半導体膜に加熱またはレーザー光照射などの処理を施すことで、該半導体膜の結晶をエピタキシャル成長させることが開示されている。しかしエピタキシャル成長をおこなうのに必要な温度は少なくとも７００度以上であり、ガラス基板上でエピタキシャル成長をおこなうとすると絶縁膜の凸部のエッジ近傍で半導体膜に粒界が形成されてしまう。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
まず、図２に示すように基板２０１上に絶縁膜を成膜し、パターニングを行いストライプ状の段差を形成する。ストライプの幅は１μ〜１０μが望ましいが、必ずしもこの値には限定しない。ここで基板は石英基板、シリコン基板、バリウムホウケイ酸ガラス、アルミナホウケイ酸ガラスなどのガラス基板、プラスティック基板、およびステンレスなどの金属基板が使用できる。また、絶縁膜は酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜などが使用可能である。また、絶縁膜は単膜でも積層膜でも良い。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
次に、絶縁膜を覆うように半導体膜を成膜する。半導体膜は公知の方法によって成膜する。例えばスパッタ法、ＬＰＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法により成膜することができる。尚、半導体膜は非晶質半導体膜であってもよいし、微結晶半導体膜、結晶性半導体膜であっても良い。また珪素だけでなくシリコンゲルマニウムを用いてもよい。半導体膜の厚さに対してある程度の高さがあれば、絶縁膜に沿って半導体膜にも凹凸が現れる。絶縁膜の高さは３０ｎｍ〜３００ｎｍが望ましい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
本発明では公知のレーザーを用いることができる。レーザー光は連続発振であることが望ましいが、パルス発振であっても本発明の効果を得ることができると考えられる。レーザーは固体レーザーまたは気体レーザーを使用することができる。気体レーザーとしては、エキシマレーザー、Ａｒレーザー、Ｋｒレーザーなどがあり、固体レーザーとしては、ＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザー、ＹＡｌＯ3レーザー、ガラスレーザー、ルビーレーザー、アレキサンドライドレーザー、Ｔｉ：サファイアレーザーなどがあげられる。固体レーザーとして、Ｃｒ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｃｅ、Ｃｏ、Ｔｉ、またはＴｍがドーピングされたＹＡＧ、ＹＶＯ4、ＹＬＦ、ＹＡｌＯ3などの結晶をつかったレーザーが適応される。当該レーザーの基本波はドーピングする材料によって異なり、１μｍ前後の基本波を有するレーザー光が得られる。
基本波に対する高調波は非線形光学素子を用いることで得ることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
図１は下地段差の凸部にＴＦＴのチャネルを配置した例であるが、凸部に限らず、凹部にＴＦＴを配置しても本発明は有効である。マルチチャネルＴＦＴはソースドレイン領域は１つの共通領域であるが、チャネル部分をいくつかのサブチャネルに分割している、このような構成をとることによって、前述した結晶粒界の少ない段差の平坦部を使用して、結晶性を向上させ、ＴＦＴの特性ばらつきを低減するというほかに複数のサブチャネルによる平均化効果を狙うことによって、本発明の効果をより有効にするものである。図１における駆動ＴＦＴの断面を図７、図８に示す。図７は図１上の断面Ａ−Ａ‘を図８は断面Ｂ−Ｂ’と断面Ｃ−Ｃ‘を示している。
図７においてガラス基板７０１上に、酸化膜を成膜し、それをパターニングすることによってストライプ状の段差７０２、７０３、７０４、７０５を形成する。つぎに酸化膜７０６を薄く成膜する。この酸化膜は段差用の酸化膜がパターニングによって汚染されていた場合に、その汚染が上部のシリコン層に影響するのを防ぐためである。
つづいてアモルファスシリコン層を酸化膜７０６と連続で成膜する。結晶化を行いゲート絶縁膜７１１を成膜する。続いてゲートメタルを成膜し、ゲート電極を形成する。図７においては電流は図面と垂直方向に流れる。ＴＦＴの活性層は段差部分の凸部の平坦な部分だけを流れるため、前述した理由によって、ばらつきの少ないＴＦＴ特性が得られる。図８は図７と直行方向の断面図である。Ｂ−Ｂ‘の断面図では電流は右の電源供給線につながるソース電極７１５から左の画素電極につながるドレイン電極７１４に流れる。また、Ｃ−Ｃ’の断面図ではシリコン層が存在しないためこの断面においては電流は流れない。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
[実施例２]
次に本発明を液晶表示装置に適応した場合の実施例について説明する。
図１１に示すのはアナログバッファ回路を有するドライバ一体型の液晶表示装置のブロック図である。小型の液晶表示装置では画素部分の面積が小さいため、ソース線の容量負荷が小さいため、アナログバッファ回路は必要でなく、ビデオ信号を直接サンプリングしてソース信号線に書き込む点順次駆動が可能であるが、大型の表示装置では画面が大きくなるに伴い、ソース信号線の負荷も重くなる。よって、ビデオ信号を直接ソース信号線に書き込むことはできず、アナログメモリに一度サンプリングしてから、アナログバッファ回路を介してソース信号線を駆動する線順次駆動が必要である。ところが、アナログバッファ回路のばらつきが大きいと、同じ電圧信号を加えても、ソース信号線ごとに異なる出力が発生し、表示ムラとなって現われてしまうという問題がある。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
アナログバッファ回路として代表的なものには、ソースフォロワ回路と、オペアンプ回路があり、それらの回路図を図１２、図１３に示す。まずソースフォロワ回路ではＴＦＴ８２０１とＴＦＴ８２０２、ＴＦＴ８２０３とＴＦＴ８２０３とＴＦＴ８２０４、ＴＦＴ８２０５とＴＦＴ８２０６の相対精度が必要であるため、この２つのトランジスタの相対精度が取れるような配置が必要である。よって、本発明では図１２（Ｂ）にあるような配置を行うことによって、トランジスタのしきい値、移動度をそろえることができる。
図１２はＴＦＴを凸部に配置した例であるが、配置は凸部に限らず、凹部におこなっても良い。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
図１０（Ａ）において、画素基板１６００上に、ＴＦＴ１６０１が形成されている。ＴＦＴ１６０１のソース領域とドレイン領域は、一方は１６０４ａ、もう一方は１６０４ｃである。ＴＦＴ１６０１が形成された後、層間膜１６０６が形成される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
次に、ＯＬＥＤ層１６１１を形成した後、ＯＬＥＤ素子１６１４の対向電極（陰極）１６１２を、２ｎｍ以下の厚さのセシウム(Ｃｓ)膜及び１０ｎｍ以下の厚さの銀(Ａｇ)膜を順に成膜した積層膜によって形成する。ＯＬＥＤ素子１６１４の対向電極１６１２の膜厚を極めて薄くすることにより、ＯＬＥＤ層１６１１で発生した光は対向電極１６１２を透過して、画素基板１６００とは逆の方向に出射される。次いで、ＯＬＥＤ素子１６１４の保護を目的として、保護膜１６１３を成膜する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９７】
次に、ＯＬＥＤ層１６１１を形成した後、ＯＬＥＤ素子１６２４の対向電極（陰極）１６１２を、２ｎｍ以下の厚さのセシウム(Ｃｓ)膜及び１０ｎｍ以下の厚さの銀(Ａｇ)膜を順に成膜した積層膜によって形成する。ＯＬＥＤ素子１６２４の対向電極１６１２の膜厚を極めて薄くすることにより、ＯＬＥＤ層１６１１で発生した光は対向電極１６１２を透過して、画素基板１６００とは逆の方向に出射される。次いで、ＯＬＥＤ素子１６２４の保護を目的として、保護膜１６１３を成膜する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
[実施例６]
本発明において、三重項励起子からの燐光を発光に利用できる有機発光材料を用いることで、外部発光量子効率を飛躍的に向上させることができる。これにより、発光素子の低消費電力化、長寿命化、および軽量化が可能になる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
[実施例７]
ＯＬＥＤ素子をはじめとした発光素子を用いた表示装置は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ、明るい場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、様々な電子機器の表示部に用いることができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１４】
本発明が適用可能な電子機器の例として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(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等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(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。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光装置を用いることが望ましい。それら電子機器の具体例を図１５に示す。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２６】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。
また、本実施例の電子機器は実施例１〜６に示したいずれの構成の発光装置を用いても良い。