(57)【要約】【課題】駆動用ＴＦＴのパターンサイズを小さくする。【解決手段】画素選択用ＴＦＴ１０はポリシリコンＴＦＴであり、ガラス基板等の透明な絶縁性基板１００上に形成されたポリシリコン層から成る能動層１５上に、ゲート絶縁層１０１が形成され、そのゲート絶縁層１０１上に、ゲート信号線５０から延びた２つのゲート５１，５２が形成されている。一方、駆動用ＴＦＴ８５はアモルファスシリコンＴＦＴであり、ガラス基板等の透明な絶縁性基板１００上に形成されたアモルファスシリコン層から成る能動層１０３上に、ゲート絶縁層１０４が形成され、そのゲート絶縁層１０４上に、クロム層若しくはモリブデン層等から成るゲート２０が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を備え、各画素は、エレクトロルミネッセンス素子と、ゲート信号に応じて各画素を選択するための画素選択用トランジスタと、前記画素選択用トランジスタを通して供給される表示信号に応じて前記エレクトロルミネッセンス素子に電流を供給する駆動用トランジスタとを有し、前記画素選択用トランジスタはポリシリコン薄膜トランジスタから成り、前記駆動用トランジスタはアモルファスシリコン薄膜トランジスタから成ることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項２】
複数の画素を備え、各画素は、エレクトロルミネッセンス素子と、ゲート信号に応じて各画素を選択するための画素選択用薄膜トランジスタと、前記画素選択用薄膜トランジスタを通して供給される表示信号に応じて前記エレクトロルミネッセンス素子に電流を供給する駆動用薄膜トランジスタとを有し、前記駆動用薄膜トランジスタのキャリア移動度が前記画素選択用薄膜トランジスタのキャリア移動度より小さいことを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項３】
前記画素選択用薄膜トランジスタ及び前記駆動用薄膜トランジスタがポリシコン薄膜トランジスタであり、前記駆動用薄膜トランジスタのグレインサイズが前記画素選択用薄膜トランジスタのグレインサイズより小さいことを特徴とする請求項２記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項４】
複数の画素を備え、各画素は、エレクトロルミネッセンス素子と、ゲート信号に応じて各画素を選択するための画素選択用トランジスタと、前記画素選択用トランジスタを通して供給される表示信号に応じて前記エレクトロルミネッセンス素子に電流を供給する駆動用トランジスタとを有するエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法であって、
絶縁性基板上の全面にアモルファスシリコン層を形成する工程と、
前記アモルファスシリコン層の前記画素選択用トランジスタの能動層パターン形成領域に相当する領域にレーザービームを照射することにより、該領域のアモルファスシリコン層を結晶成長させる工程と、
その後前記アモルファスシリコン層をパターニングすることにより、前記画素選択用トランジスタの能動層及び前記駆動用トランジスタの能動層を形成する工程とを有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記アモルファスシリコン層の前記画素選択用トランジスタの能動層パターン形成領域に相当する領域に開口部を有したマスクを用意し、該マスクの開口部を通してレーザービームを該領域に一括照射することを特徴とする請求項４記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項６】
前記マスクを用いたレーザービームの一括照射をステップ・アンド・リピートにより繰り返し行うことを特徴とする請求項５記載のエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【請求項７】
絶縁性基板上に、エレクトロルミネッセンス素子と、該エレクトロルミネッセンス素子を駆動するための第１の薄膜トランジスタ及び第２の薄膜トランジスタと、を有するエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法であって、
前記絶縁性基板上の全面にアモルファスシリコン層を形成する工程と、
前記アモルファスシリコン層の前記第１の薄膜トランジスタの能動層パターン形成領域に相当する領域に開口部を有するマスクを用意し、該マスクの開口部を通してレーザービームを該領域にステップ・アンド・リピートにより一括照射することにより、該領域のアモルファスシリコン層を結晶成長させる工程と、
その後前記アモルファスシリコン層をパターニングすることにより、前記第１の薄膜用トランジスタの能動層及び前記第２のトランジスタの能動層を形成する工程と、を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【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表示装置及びその製造方法に関し、特に各画素毎に、画素選択用薄膜トランジスタと、エレクトロルミネッセンス素子を電流駆動するための駆動用薄膜トランジスタと、を有するエレクトロルミネッセンス表示装置及びその製造方法に関する。
【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」と略称する）素子を用いたＥＬ表示装置は、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されている。特に、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」と略称する）を備えたＥＬ表示装置が開発されている。
【０００３】
図４に、有機ＥＬ表示パネル内の一画素の等価回路図を示す。実際の有機ＥＬ表示パネルでは、この画素がｎ行ｍ列のマトリクスに配置されている。
【０００４】
ゲート信号Ｇnを供給するゲート信号線５０と、表示信号Ｄmを供給するドレイン信号線６０とが互いに交差している。
【０００５】
それらの両信号線の交差点付近には、有機ＥＬ素子７０及びこの有機ＥＬ素子７０を駆動する駆動用ＴＦＴ８０、画素を選択するための画素選択用ＴＦＴ１０が配置されている。
【０００６】
駆動用ＴＦＴ８０のソースには、電源ライン９０から正電源電圧ＰＶｄｄが供給されている。また、そのドレインは有機ＥＬ素子７０のアノード７１に接続されている。
【０００７】
画素選択用ＴＦＴ１０のゲートにはゲート信号線５０が接続されることによりゲート信号Ｇnが供給され、ドレイン１０ｄにはドレイン信号線６０が接続され、表示信号Ｄmが供給される。画素選択用ＴＦＴ１０のソース１０ｓは駆動用ＴＦＴ８０のゲートに接続されている。ここで、ゲート信号Ｇnは不図示の垂直ドライバ回路から出力される。表示信号Ｄmは不図示の水平ドライバ回路から出力される。
【０００８】
また、有機ＥＬ素子７０は、アノード７１、カソード７２、このアノード７１とカソード７２の間に形成された発光素子層（不図示）から成る。カソード７２には、負電源電圧ＣＶが供給されている。
【０００９】
また、駆動用ＴＦＴ８０のゲートには保持容量Ｃｓが接続されている。保持容量Ｃｓは表示信号Ｄmに応じた電荷を保持することにより、１フィールド期間、表示画素の表示信号を保持するために設けられている。
【００１０】
上述した構成のＥＬ表示装置の動作を説明する。ゲート信号Ｇnが一水平期間ハイレベルになると、画素選択用ＴＦＴ１０がオンする。すると、ドレイン信号線６０から表示信号Ｄmが画素選択用ＴＦＴ１０を通して、駆動用ＴＦＴ８０のゲートに印加される。
【００１１】
そして、そのゲートに供給された表示信号Ｄmに応じて、駆動用ＴＦＴ８０のコンダクタンスが変化し、それに応じた駆動電流が駆動用ＴＦＴ８０を通して有機ＥＬ素子７０に供給され、有機ＥＬ素子７０が点灯する。そのゲートに供給された表示信号Ｄmに応じて、駆動用ＴＦＴ８０がオフ状態の場合には、駆動用ＴＦＴ８０には電流が流れないため、有機ＥＬ素子７０も消灯する。
【００１２】
ここで、画素選択用ＴＦＴ１０及び駆動用ＴＦＴ８０の能動層は、いずれもポリシリコン層で形成されていた。
【００１３】
なお、関連する先行技術文献には、例えば以下の特許文献１がある。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−１７５０２９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画素選択用ＴＦＴ１０はゲート信号Ｇｎに応じて高速でスイッチングする必要があり、低オン抵抗であることが求められるのに対して、駆動用ＴＦＴ８０は有機ＥＬ素子７０に流す電流を制限するために、むしろ高オン抵抗であることが好ましい。そこで、従来は、画素選択用ＴＦＴ１０のチャネル幅は広く設計され、駆動用ＴＦＴ８０のチャネル長は長く設計されていた。
【００１６】
このため、駆動用ＴＦＴ８０のパターンサイズが大きくなってしまうという問題があった。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、各画素の画素選択用トランジスタをポリシリコン薄膜トランジスタで構成し、駆動用トランジスタをアモルファスシリコン薄膜トランジスタで構成したことを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、画素選択用トランジスタ及び駆動用トランジスタに必要な特性に合わせて最適な設計が可能になる。特に、駆動用トランジスタのキャリア移動度がより小さくなるため、そのチャネル長が従来に比して短くても高オン抵抗を得ることができきるようになり、駆動用ＴＦＴのパターンサイズを小さくすることが可能になる。
【００１９】
また、本発明の有機ＥＬ表示装置の製造方法は、絶縁性基板上の全面にアモルファスシリコン層を形成し、そのアモルファスシリコン層の前記画素選択用トランジスタの能動層パターン形成領域に相当する領域にレーザービームを照射することにより、該領域のアモルファスシリコン層を結晶成長させ、その後、そのアモルファスシリコン層をパターニングすることにより、画素選択用トランジスタの能動層及び駆動用トランジスタの能動層を形成するようにした。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。まず、第１の実施形態について図１，図２を参照しながら説明する。図１はこの一画素の平面パターン図である。また、図２は、画素選択用ＴＦＴ１０及び駆動用ＴＦＴ８５の構造を示す断面図である。実際の有機ＥＬ表示パネルでは、この画素がｎ行ｍ列のマトリクスに配置されている。本実施形態では、画素選択用ＴＦＴ１０をポリシリコンＴＦＴで構成し、駆動用ＴＦＴ８５をアモルファスシリコンＴＦＴ８５で構成した。
【００２１】
以下で、この画素構造について詳しく説明する。ゲート信号Ｇnを供給するゲート信号線５０が行方向に延在し、表示信号Ｄmを供給するドレイン信号線６０が行方向に延在し、これらの信号線が互いに立体的に交差している。ゲート信号線５０は、クロム層若しくはモリブデン層等から成り、ドレイン信号線６０はその上層のアルミニウム層等から成る。
【００２２】
画素選択用ＴＦＴ１０はポリシリコンＴＦＴである。この画素選択用ＴＦＴ１０は、ガラス基板等の透明な絶縁性基板１００上に形成されたポリシリコン層から成る能動層１５上に、ゲート絶縁層１０１が形成され、そのゲート絶縁層１０１上に、ゲート信号線５０から延びた２つのゲート５１，５２が形成され、ダブルゲート構造を成している。ゲート５１，５２上には層間絶縁層１０２が形成されている（図２（Ａ）参照）。
【００２３】
また、この画素選択用ＴＦＴ１０ソース１０ｄは、ドレイン信号線６０とコンタクト１６を介して接続されている。画素選択用ＴＦＴ１０のドレイン１０ｓを構成しているポリシリコン層は、保持容量領域に延在され、その上層の保持容量線１１と容量絶縁膜を介してオーバーラップしており、このオーバーラップ部分で保持容量Ｃｓが形成されている。
【００２４】
そして、画素選択用ＴＦＴ１０のドレイン１０ｓから延びたポリシリコン層は、駆動用ＴＦＴ８５のゲート２０にアルミニウム配線１７を介して接続されている。
【００２５】
駆動用ＴＦＴ８５はアモルファスシリコンＴＦＴである。この駆動用ＴＦＴ８５は、ガラス基板等の透明な絶縁性基板１００上に形成されたアモルファスシリコン層から成る能動層１０３上に、ゲート絶縁層１０４が形成され、そのゲート絶縁層１０４上に、クロム層若しくはモリブデン層等から成るゲート２０が形成されている。ゲート２０上には層間絶縁層１０２が形成されている。ゲート絶縁層１０４は、画素選択用ＴＦＴ１０のゲート絶縁層１０１と共通工程で形成することができる（図２（Ｂ）参照）。
【００２６】
駆動用ＴＦＴ８５は、ゲート２０が共通に入力された、２つの並列トランジスタ８５Ａ，８５Ｂから構成され、各並列トランジスタ８５Ａ，８５Ｂの共通ソースはコンタクトを介して、正電源電圧ＰＶｄｄが供給された電源ライン９０に接続されている。また、各並列トランジスタ８５Ａ，８５Ｂの共通ドレインはコンタクトを介して有機ＥＬ素子７０のアノード７１に接続されている。
【００２７】
上述のように、画素選択用ＴＦＴ１０をポリシリコンＴＦＴで構成し、駆動用ＴＦＴ８５をアモルファスシリコンＴＦＴ８５で構成するためには、画素選択用ＴＦＴ１０の能動層１５をポリシリコン層で形成し、駆動用ＴＦＴ８５の能動層１０３をアモルファスシリコン層で形成することが必要となる。その製造方法について以下で説明する。
【００２８】
まず絶縁性基板１００上の全面にアモルファスシリコン層をＣＶＤ法により形成し、画素選択用ＴＦＴ１０の能動層形成領域に局所的にレーザービームを照射し、かつレーザービームの照射スポットを当該能動層形成領域に沿ってスキャンする。
【００２９】
すると、最初の照射スポットに生成された種結晶がスキャン方向にそって成長していくので、能動層形成領域をポリシリコン化することが可能になる。一方、駆動用ＴＦＴ８５の能動層形成領域については、レーザー照射が行われないので、当該領域についてはアモルファス状態が維持される。次に、通常のフォトリソグラフィ工程で、画素選択用ＴＦＴ１０の能動層１５及び駆動用ＴＦＴ８５の能動層１０３のパターン形成を行う。
【００３０】
また、画素選択用ＴＦＴ１０の能動層形成領域にのみ、開口部が設けられたマスクを用い、このマスクを通してレーザービーム照射を行っても良い。図３はそのような有機ＥＬ表示装置の製造方法を示す図である。図３（ａ）はステッパー用マスク２００の構成を示している。このステッパー用マスク２００は、１枚の有機ＥＬ表示パネルに対応したマスクであり、複数の画素毎に、画素選択用ＴＦＴ１０の能動層形成領域１５ａに対応する開口部２０１を有している。
【００３１】
図３（ｂ）は図３（ａ）の１つの開口部２０１の周辺（図３（ａ）の点線で囲まれた領域）を示す拡大図である。図３（ｃ）は図３（ｂ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。ステッパー用マスク２００がは、その開口部２０１に画素選択用ＴＦＴ１０の能動層形成領域１５ａが含まれるように、その下方に配置された絶縁性基板１０に対してアライメントされている。絶縁性基板１０上には全面にアモルファスシリコン層１０５がＣＶＤ法によって堆積されている。
【００３２】
そして、ステッパー用マスク２００の上方からレーザービームが絶縁性基板１０に向けて照射される。すると、ステッパー用マスク２００の開口部２０１を通して、絶縁性基板１０のアモルファスシリコン層１０５にレーザービームが所定時間、照射され、この部分のアモルファスシリコンが溶融され、その後冷却される過程で結晶化が起こる。これにより、画素選択用ＴＦＴ１０の能動層形成領域１５ａのアモルファスシリコンはそのグレインサイズが大きくなり、あるいはポリシリコン化される。一方、駆動用ＴＦＴ８５の能動層形成領域についてはステッパー用マスク２００を通してレーザービームが照射されないため、アモルファス状態が維持される。
【００３３】
このように、ステッパー用マスク２００を用いて１枚の有機ＥＬ表示パネルに対してレーザービームの一括照射が行われる。ところで、有機ＥＬ表示装置を量産する場合には、複数の有機ＥＬ表示パネルが一枚の絶縁性基板１０上にマトリックスに配列される。そこで、ステッパー用マスク２００を用いたレーザービームの一括照射は、ステップ・アンド・リピートにより、複数の有機ＥＬ表示パネルに対して順次に行うことができる。つまり、ある有機ＥＬ表示パネルに対してステッパー用マスク２００を用いてレーザービームの一括照射を行い、次に、隣に配置された有機ＥＬ表示パネルに対して同様にレーザービームの一括照射を行う。そして、この工程を繰り返す。そして、すべての有機ＥＬ表示パネルにレーザービーム照射を行った後に、通常のフォトリソグラフィ工程で、画素選択用ＴＦＴ１０の能動層１５及び駆動用ＴＦＴ８５の能動層１０３のパターン形成を行う。
【００３４】
このように本実施形態によれば、高速スイッチングのために低いオン抵抗が必要な画素選択用ＴＦＴ１０をポリシリコンＴＦＴで構成し、高いオン抵抗が必要な駆動用ＴＦＴ８５をアモルファスシリコンＴＦＴで構成している。これにより、両ＴＦＴをそれぞれに必要な特性に合わせて最適設計することが可能になる。特に、駆動用ＴＦＴ８５のキャリア移動度は画素選択用ＴＦＴ１０のキャリア移動度に比べてより小さくなるので、駆動用ＴＦＴ８５のチャネル長が短くても、有機ＥＬ素子７０に流す電流を制限することができるようになる。これにより、ＴＦＴのパターンサイズを小さくすることができる。
【００３５】
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、画素選択用ＴＦＴ１０及び駆動用ＴＦＴ８５をポリシコンＴＦＴで構成し、駆動用ＴＦＴ８５のグレインサイズを画素選択用ＴＦＴ１０のグレインサイズより小さくしたことを特徴とする。すなわち、画素選択用ＴＦＴ１０の能動層１５をポリシリコン層で形成し、駆動用ＴＦＴ８５の能動層１０３についてもポリシリンコン層で形成する。そして、駆動用ＴＦＴ８５の能動層１０３のポリシリコン・グレインサイズを画素選択用ＴＦＴ１０の能動層１５のポリシリコン・グレインサイズより小さくする。他の構成については第１の実施形態と同様である。
【００３６】
ポリシリコンＴＦＴのキャリア移動度は、ポリシリコン・グレインサイズに比例して大きくなる。したがって、本実施形態によれば、駆動用ＴＦＴ８５のキャリア移動度は画素選択用ＴＦＴ１０のキャリア移動度に比べてより小さくなる。これにより、第１の実施形態と同様に、駆動用ＴＦＴ８５のチャネル長が短くても、有機ＥＬ素子７０に流す電流を制限することができるようになり、ＴＦＴのパターンサイズを小さくすることができる。
【００３７】
このようなグレインサイズの異なる画素選択用ＴＦＴ１０及び駆動用ＴＦＴ８５を形成する方法としては、絶縁性基板１００上の全面にアモルファスシリコン層をＣＶＤ法により形成し、レーザー照射（例えばエキシマレーザー照射）によりアモルファスシリコン層を結晶化させる際に、レーザーのパワーを変える方法や、パワーは変えずに、レーザーの照射方法を変える方法がある。ここで、レーザーの照射方法を変える方法としては、例えば、パルスレーザーのパルス周期の設定を変える方法、パルスレーザーをスキャンさせる際に当該パルスレーザーのオーバーラップさせる程度を変える方法、レーザービームの形状（スポットビーム、ラインビーム）を変える方法があり、これらの方法のうち、いずれかを選択することができる。
【００３８】
なお上記の実施形態では、駆動用ＴＦＴ８５を並列トランジスタ８５Ａ，８５Ｂから構成しているが、これは一方のトランジスタが不良でも動作するようにバックアップしたものであり、必ずしも並列構成を採用しなくても良い。
【００３９】
また、上記実施形態では、画素選択用ＴＦＴ１０をダブルゲート構造で構成しているがシングルゲート構造であってもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、低いオン抵抗が必要な画素選択用トランジスタをポリシリコン薄膜トランジスタで構成し、高いオン抵抗が必要な駆動用トランジスタをアモルファスシリコン薄膜トランジスタで構成したので、駆動用トランジスタのキャリア移動度が画素選択用トランジスタの移動度に比してより小さくなるため、高いオン抵抗を得るために、そのチャネル長をより短くすることが可能になり、駆動用ＴＦＴのパターンサイズを小さくすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の平面パターン図である。
【図２】画素選択用ＴＦＴ１０及び駆動用ＴＦＴ８５の構造を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の製造方法を示す図である。
【図４】従来例に係るエレクトロルミネッセンス表示装置の回路図である。
【符号の説明】
１０    画素選択用ＴＦＴ            １５    画素選択用ＴＦＴ１０の能動層
２０    ゲート                      ５０    ゲート線
６０    ドレイン線                  ８５    駆動用ＴＦＴ
８５Ａ，８５Ｂ  並列トランジスタ    ７０    有機ＥＬ素子
９０    電源ライン                  １００  絶縁性基板
１０１  ゲート絶縁層                １０２  層間絶縁層
１０３  駆動用ＴＦＴ８５の能動層    ２００  ステッパー用マスク
２０１  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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