半導体装置
【課題】発光装置に含まれる発光素子の発光輝度を周囲の情報に応じて調節する表示シス
テムを提供する。
【解決手段】本発明において、センサー２０１１が周囲の情報を電気信号として検出し、
これをＣＰＵ２０１３は、あらかじめ設定しておいた比較データに基づきＥＬ素子の発光
輝度を補正するための補正信号に変換する。この補正信号が電圧可変器２０１０に入力さ
れることにより、電圧可変器２０１０が所定の補正電位をＥＬ素子に印加する。以上の表
示システムによりＥＬ素子２００３の発光輝度を制御することができる。
テムを提供する。
【解決手段】本発明において、センサー２０１１が周囲の情報を電気信号として検出し、
これをＣＰＵ２０１３は、あらかじめ設定しておいた比較データに基づきＥＬ素子の発光
輝度を補正するための補正信号に変換する。この補正信号が電圧可変器２０１０に入力さ
れることにより、電圧可変器２０１０が所定の補正電位をＥＬ素子に印加する。以上の表
示システムによりＥＬ素子２００３の発光輝度を制御することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲の情報に応じて輝度調節が可能である表示システム及び電気器具に関す
る。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ材料のＥＬ(Electro Luminescence)現象（蛍光及び燐光を含む）を利用
した自発光型の素子としてＥＬ素子を用いた表示装置（以下、ＥＬ表示装置という）の開
発が進んでいる。なお、ここでいうＥＬ素子は、ＯＬＥＤ(Organic Light emitting Devi
ce)ともよばれている。ＥＬ表示装置は自発光型であるため、液晶表示装置のようなバッ
クライトが不要であり、さらに視野角が広いため、屋外で使用する携帯型機器の表示部と
して有望視されている。
【０００３】
ＥＬ表示装置にはパッシブ型（単純マトリクス型）とアクティブ型（アクティブマトリ
クス型）の二種類があり、どちらも盛んに開発が行われている。特に現在はアクティブマ
トリクス型ＥＬ表示装置が注目されている。また、ＥＬ素子の発光層となる有機材料は低
分子系（モノマー系）有機ＥＬ材料と高分子系（ポリマー系）有機ＥＬ材料とに分けられ
、両者ともに盛んに研究されている。
【０００４】
ＥＬ素子は、ＥＬ（Electro Luminescence：電場を加えることで発生するルミネッセン
ス）が得られる有機ＥＬ材料を含む層（以下、ＥＬ層と記す）と、陽極と、陰極とを有す
る。有機ＥＬ材料におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の
発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とがある。本発明
のＥＬ表示装置には、どちらの有機ＥＬ材料を有するＥＬ素子を用いることも可能である
。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでのＥＬ表示装置や半導体ダイオードといった発光装置において、発光装置に含
まれる発光素子の発光輝度を発光装置の周囲の情報に応じて調節する機能を設けているも
のはない。
【０００６】
そこで、本発明では、発光装置としてＥＬ表示装置を例に取り、ＥＬ表示装置の周囲の
環境情報や、ＥＬ表示装置を使用する人の生体情報に対応させてＥＬ表示装置の輝度調節
を可能にするものを表示システムとし、表示システム及び表示システムを用いた電気器具
を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決することを目的とする。なお、ＥＬ表示装置において、陰極
、ＥＬ層、及び陽極からなるＥＬ素子の発光輝度は、ＥＬ素子を流れる電流量による調節
が可能であるが、ＥＬ素子を流れる電流量は、ＥＬ素子の電位を変えることで制御が可能
である。そこで、本発明では、以下に示す表示システムを用いる。
【０００８】
まず、ＥＬ表示装置の周囲の情報が、フォトダイオード、ＣｄＳ光導電性素子といった
受光素子及びＣＣＤ（charge coupled device）、ＣＭＯＳセンサーを含むセンサーによ
り情報信号として検知される。次にセンサーが、この情報信号を電気信号としてＣＰＵ（
Central Processing Unit）に入力すると、この電気信号は、ＣＰＵによってＥＬ素子の
発光輝度を調節するためにかける電位を制御する信号に変換される。なお、本明細書中で
は、ＣＰＵにより変換され出力される信号を補正信号と呼ぶ。また、この補正信号が電圧
可変器に入力されることによりＥＬ素子のＴＦＴに接続されていない側の電極の電位が制
御される。なお、本明細書中では、ここで制御される電位を補正電位と呼ぶ。
【０００９】
上記表示システムを用いることでＥＬ素子を流れる電流量を制御して、周囲の情報に応
じた輝度調節を行うＥＬ表示ディスプレイ、すなわち電気器具が提供できる。なお、本明
細書中において周囲の情報とは、ＥＬ表示装置における周囲の環境情報や、ＥＬ表示装置
を使用する人の生体情報のことをいう。さらに周囲の環境情報とは、明るさ（可視光や赤
外光の光量）や温度や湿度といった情報をさし、使用する人の生体情報とは、使用者の目
の充血度、脈拍、血圧、体温または瞳孔の開き度合いといった情報のことをいう。
【００１０】
本発明は、デジタル駆動方式の場合には、ＥＬ素子に接続された電圧可変器で周囲の情
報に応じた補正電位を印加してＥＬ素子にかかる電位差を制御して所望の輝度を得ること
ができる。一方、アナログ駆動方式の場合には、ＥＬ素子に接続された前記電圧可変器で
周囲の情報に応じた補正電位を印加してＥＬ素子にかかる電位差を制御し、制御された電
位差に対して最適なコントラストが得られるようにアナログ信号の電位を制御すれば所望
の輝度を得ることができる。これらの方法を行うことで、デジタル方式およびアナログ方
式のいずれにおいても実施が可能である。なお、前記センサーは、前記ＥＬ表示装置と一
体形成されていてもよい。
【００１１】
ＥＬ素子に流れる電流量を制御する電流制御用ＴＦＴは、ＥＬ素子を発光させるために
、電流制御用ＴＦＴ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印加される電圧を制
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。本発明にお
いて周囲の情報に対応させて発光輝度を低く表示したい場合には、電流制御用ＴＦＴには
、少ない電流を流すこととなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の情報対応型ＥＬ表示システムによると、ＣＣＤなどのセンサーによって得られ
た周囲の環境情報や使用者の生体情報に基づいてＥＬ表示装置の発光輝度を調節すること
が可能である。こうすることによって、ＥＬ素子の必要以上の発光輝度を押さえたり、多
くの電流が流れることによるＥＬ素子の劣化を押さえたり、使用者の目の異常に対応して
発光輝度を押さえた目に優しい表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】情報対応型ＥＬ表示システムの構成を示す図。
【図２】ＥＬ表示装置の構成を示す図。
【図３】時分割階調方式の動作を示す図。
【図４】ＥＬ表示装置の断面構造を示す図。
【図５】環境情報対応型ＥＬ表示システムの構成図。
【図６】環境情報対応型ＥＬ表示システムの外観図。
【図７】環境情報対応型ＥＬ表示システムの動作フロー。
【図８】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図９】ＥＬ表示装置のパネル全体の上面図。
【図１０】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１１】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１２】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１３】ＥＬ表示装置のサンプリング回路の構造を示す図。
【図１４】ＥＬ表示装置の外観を示す図。
【図１５】ＥＬ表示装置の外観を示す図。
【図１６】生体情報対応型ＥＬ表示システムの構成図。
【図１７】生体情報対応型ＥＬ表示システムの外観図。
【図１８】生体情報対応型ＥＬ表示システムの動作フロー。
【図１９】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図２０】電気器具の具体例を示す図。
【図２１】電気器具の具体例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に本発明における情報対応型ＥＬ表示装置の概略構成図を示す。なお、本実施の形
態においては、デジタル駆動の時分割階調方式を用いた場合を説明する。図１において、
２００１はスイッチング素子として機能するＴＦＴ（以下、スイッチング用ＴＦＴ、２０
０２はＥＬ素子２００３に供給する電流を制御するための素子（電流制御素子）として機
能するＴＦＴ（以下、電流制御用ＴＦＴまたはＥＬ駆動ＴＦＴという）、２００４はコン
デンサ（保持容量または、補助容量という）である。スイッチング用ＴＦＴ２００１はゲ
ート線２００５及びソース線（データ線）２００６に接続されている。また、電流制御用
ＴＦＴ２００２のドレインはＥＬ素子２００３に、ソースは電源供給線２００７に接続さ
れている。
【００１５】
ゲート線２００５が選択されるとスイッチング用ＴＦＴ２００１のゲートが開き、ソー
ス線２００６のデータ信号がコンデンサ２００４に蓄積され、電流制御用ＴＦＴ２００２
のゲートが開く。そして、スイッチング用ＴＦＴ２００１のゲートが閉じた後、コンデン
サ２００４に蓄積された電荷によって電流制御用ＴＦＴ２００２のゲートは開いたままと
なり、その間、ＥＬ素子２００３が発光する。このＥＬ素子２００３の発光量は流れる電
流量により変化する。
【００１６】
また、この時流れる電流量は、電源供給線に印加される電位（本明細書中ではこれをＥ
Ｌ駆動電位という）と電圧可変器２０１０に入力される補正信号により制御される電位（
本明細書中では、これを補正電位という）との電位差に制御される。なお、本実施例にお
いてＥＬ駆動電位は、一定の電位に保たれている。
また、電圧可変器２０１０は、ＥＬ駆動電源２００９からの電圧を正もしくは負の値に
変えることができ、これにより補正電位を制御することが可能である。
【００１７】
本発明のデジタル駆動の階調表示において、ソース線２００６から入力されるデータ信
号によって電流制御用ＴＦＴ２００２のゲートが開または閉になる。
なお、本明細書中において、ＥＬ素子のＴＦＴに接続されている一方の電極を画素電極
とよび、他方の電極を対向電極と呼ぶ。スイッチ２０１５が入ると電圧可変器２０１０に
制御される補正電位が対向電極に印加される。画素電極に印加されるＥＬ駆動電位は、一
定であるので、補正電位を制御することにより補正電位に基づく電流がＥＬ素子を流れ、
ＥＬ素子２００３を所望の輝度に発光させることができる。
【００１８】
電圧可変器２０１０によって印加される補正電位は、以下のように決定される。
まず、センサー２０１１が周囲の情報をアナログ信号として検出し、得られたアナログ
信号をＡ／Ｄ変換器２０１２によりデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、ＣＰ
Ｕ２０１３において変換される。ＣＰＵ２０１３は、入力された信号に対して、あらかじ
め設定しておいた比較データに基づきＥＬ素子の発光輝度を補正するための補正信号に変
換する。ＣＰＵ２０１３に変換された補正信号は、Ｄ／Ａ変換器２０１４に入力され再び
アナログの補正信号に変換される。
この補正信号が電圧可変器に入力されることにより、電圧可変器２０１０が所定の補正電
位を印加する。
【００１９】
以上のように、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置にセンサー２０１１を取り付け、
センサー２０１１が検知した周囲の情報信号をもとに電圧可変器２０１０で補正電位を変
化させ、ＥＬ素子の発光輝度の調節ができる点が本発明の最大の特徴である。この表示シ
ステムを用いたＥＬ表示ディスプレイは、周囲の情報に応じてＥＬ表示装置の発光輝度を
調節することができる。
【００２０】
次に本発明に用いたアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の概略ブロック図を図２に示
す。図２（Ａ）のアクティブマトリクス型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。さらに、画素部に入力されるデジタルデータ信号を
形成する時分割階調データ信号発生回路１１３を有している。
【００２１】
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２（Ｂ）に示す。画素中には、スイッチング用ＴＦＴ１０５および電流制御用ＴＦ
Ｔ１０８が配置されている。スイッチング用ＴＦＴ１０５のソース領域は、デジタルデー
タ信号を入力するデータ配線（ソース配線）１０７に接続されている。
【００２２】
また、１０８は電流制御用ＴＦＴであり、そのゲート電極はスイッチング用ＴＦＴ１０
５のドレイン領域に接続される。そして、電流制御用ＴＦＴ１０８のソース領域は電源供
給線１１０に接続され、ドレイン領域はＥＬ素子１０９に接続される。また、ＥＬ素子１
０９は、電流制御用ＴＦＴ１０８に接続された陽極（画素電極）とＥＬ層を挟んで陽極に
対向して設けられた陰極（対向電極）とでなり、陰極は、電圧可変器１１１に接続されて
いる。
【００２３】
なお、スイッチング用ＴＦＴ１０５は、ｎチャネル型ＴＦＴでもｐチャネル型ＴＦＴで
もよい。また、本実施の形態において、電流制御用ＴＦＴ１０８が、ｎチャネル型ＴＦＴ
である場合には、電流制御用ＴＦＴ１０８のドレイン部はＥＬ素子１０９の陰極に接続さ
れ、電流制御用ＴＦＴ１０８が、ｐチャネル型ＴＦＴである場合には、電流制御用ＴＦＴ
１０８のドレイン部はＥＬ素子１０９の陽極に接続される構造が好ましい。しかし、電流
制御用ＴＦＴ１０８が、ｎチャネル型ＴＦＴである場合、電流制御用ＴＦＴ１０８のソー
ス部がＥＬ素子１０９の陽極に接続され、電流制御用ＴＦＴ１０８が、ｐチャネル型ＴＦ
Ｔである場合、電流制御用ＴＦＴ１０８のソース部がＥＬ素子１０９の陰極に接続される
構造でもよい。
【００２４】
さらに、電流制御用ＴＦＴ１０８のドレイン領域と、ＥＬ素子１０９が有する陽極（画
素電極）との間に抵抗体（図示せず）を設けても良い。抵抗体を設けることによって、電
流制御用ＴＦＴからＥＬ素子へ供給される電流量を制御し、電流制御用ＴＦＴの特性のバ
ラツキによる影響を防ぐことが可能になる。抵抗体は電流制御用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。
【００２５】
コンデンサ１１２は、スイッチング用ＴＦＴ１０５が非選択状態（オフ状態）
にある時、電流制御用ＴＦＴ１０８のゲート電圧を保持するために設けられている。また
、コンデンサ１１２はスイッチング用ＴＦＴ１０５のドレイン領域と電源供給線１１０と
に接続されている。
【００２６】
次に、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１（１
０２b）、ラッチ２（１０２c）を有している。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１（１０２b）にはデ
ジタルデータ信号（Digital Data Signals）が入力され、ラッチ２（１０２c）にはラッ
チ信号（Latch Signals）が入力される。なお、図２（Ａ）においてデータ信号側駆動回
路１０２は１つだけ設けられているが、本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。
【００２７】
また、ゲート信号側駆動回路１０３は、シフトレジスタ、バッファ等（いずれも図示せ
ず）を有している。なお、図２（Ａ）においてゲート信号側駆動回路１０３は２つ設けら
れているが、本発明においてゲート信号側駆動回路は１つであってもよい。
【００２８】
時分割階調データ信号発生回路１１３（ＳＰＣ；Serial-to-Parallel Conversion Circ
uit）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、画素部に入力する。
【００２９】
なお、時分割階調データ信号発生回路１１３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。
【００３０】
この時分割階調データ信号発生回路１１３は、本発明のＥＬ表示装置の外部に設けられ
ても良いし、一体形成しても良い。ＥＬ表示装置の外部に設けられる場合、そこで形成さ
れたデジタルデータ信号が本発明のＥＬ表示装置に入力される構成となる。その場合、そ
こで形成されたデジタルデータ信号が本発明のＥＬ表示装置に入力される構成となる。こ
の場合、本発明のＥＬ表示装置をディスプレイとして有する電気器具は、本発明の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。
【００３１】
また、時分割階調データ信号発生回路１１３をＩＣチップなどの形で本発明の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
発明のＥＬ表示装置に入力される構成となる。この場合、本発明のＥＬ表示装置をディス
プレイとして有する電気器具は、時分割階調データ信号発生回路を含むＩＣチップを実装
した本発明のＥＬ表示装置を部品として含むことになる。
【００３２】
また最終的には、時分割階調データ信号発生回路１１３を画素部１０１、データ信号側
駆動回路１０２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、本発
明のＥＬ表示装置をディスプレイとして有する電気器具は、時分割階調データ信号発生回
路がＥＬ表示装置自体に内蔵されており、電気器具の小型化を図ることが可能である。
【００３３】
次に時分割階調表示について、図２及び図３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階調のフルカラー表示を行う場合について説明する。
【００３４】
まず、図３に示すように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６０Ｈｚ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。また、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。
【００３５】
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。
【００３６】
ｎ個のサブフレーム期間（ＳＦ１〜ＳＦｎ）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（Ｔ
ｓ）をそれぞれＴｓ１〜Ｔｓｎとする。
【００３７】
サステイン期間の長さは、Ｔｓ１：Ｔｓ２：Ｔｓ３：…：Ｔｓ（ｎ−１）：Ｔｓｎ＝２
0：２-1：２-2：…：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。
【００３８】
補正電位とＥＬ駆動電位との電位差でＥＬ素子に流れる電流量が決まり、ＥＬ素子の発
光輝度が制御される。つまり、ＥＬ素子の発光輝度を調節するためには、補正電位を調節
すればよい。
【００３９】
ここで、本実施形態について詳細に説明する。
まず、電源供給線１１０は、一定のＥＬ駆動電位に保たれており、ゲート配線１０６に
ゲート信号を入力して、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。
【００４０】
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。
【００４１】
デジタルデータ信号がスイッチング用ＴＦＴ１０５のソース領域に入力されると、電流
制御用ＴＦＴ１０８のゲート電極に接続されたコンデンサ１１２にデジタルデータ信号が
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。
【００４２】
アドレス期間が終了したら、スイッチング用ＴＦＴがオフ状態になり、コンデンサ１１
２において保持されたデジタルデータ信号が、電流制御用ＴＦＴ１０８のゲート電極に入
力される。
【００４３】
なお、ＥＬ素子の陽極に印加される電位は陰極に印加される電位よりも高いことがより
望ましい。本実施の形態では陽極を画素電極として電源供給線に接続しており、陰極を電
圧可変器に接続している。そのためＥＬ駆動電位は補正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電源供給線に接続し、陽極を電圧可変器に接続した場合、
ＥＬ駆動電位は補正電位よりも低いことが望ましい。
【００４４】
本発明では、補正電位は、センサーが検知した周囲の情報信号をもとに電圧可変器を通
して制御されている。例えばＥＬ表示装置の周囲の明るさに関する環境情報がフォトダイ
オードに検知され、検知された信号がＣＰＵによってＥＬ素子の発光輝度を調節するため
の補正信号に変換されたとき、この信号が電圧可変器に入力されるとそれに応じた補正電
位が印加され、補正電位が変わる。これによりＥＬ駆動電位と補正電位の電位差が変わり
、ＥＬ素子の発光輝度を変えることができる。
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、電流制
御用ＴＦＴ１０８はオフ状態となり、電源供給線１１０に印加されているＥＬ駆動電位は
ＥＬ素子１０９が有する陽極（画素電極）に印加されない。
【００４５】
逆に、「１」の情報を有していた場合、電流制御用ＴＦＴ１０８はオン状態となり、電
源供給線１１０に印加されているＥＬ駆動電位は、ＥＬ素子１０９が有する陽極（画素電
極）に印加される。
【００４６】
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１０９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１０９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。
【００４７】
ＥＬ素子を発光させる（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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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後、画素が点灯する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Ｔｓ５とＴｓ８を選択した場合には１６％の輝度が表現できる。
【００５１】
なお、本発明において図１に示すスイッチ２０１５は、アドレス期間には、オフ状態に
なり、サステイン期間には、オン状態になる。
【００５２】
次に、本発明のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置について、断面構造の概略を図４
に示す。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
２０１はスイッチング用ＴＦＴであり、ｎチャネル型ＴＦＴで形成されているが、スイ
ッチング用ＴＦＴは、ｐチャネル型としてもよい。また、２０２は電流制御用ＴＦＴであ
り、図４は、電流制御用ＴＦＴ２０２がｐチャネル型ＴＦＴで形成された場合を示してい
る。この場合は、電流制御用ＴＦＴのドレインは、ＥＬ素子の陽極に接続されている。
【００５６】
ただし、本発明において、スイッチング用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴに電流制御用Ｔ
ＦＴをｐチャネル型ＴＦＴに限定する必要はなく、この逆、又は両方にｐチャネル型ＴＦ
Ｔまたは、ｎチャネル型ＴＦＴを用いることも可能である。
【００５７】
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１５
a〜１５d、高濃度不純物領域１６及びチャネル形成領域１７a、１７bを含む活性層、ゲー
ト絶縁膜１８、ゲート電極１９a、１９b、第１層間絶縁膜２０、ソース線２１並びにドレ
イン線２２を有して形成される。なお、ゲート絶縁膜１８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。
【００５８】
また、図４に示すスイッチング用ＴＦＴ２０１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。
【００５９】
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、それだけ図２（Ｂ）に示すコンデンサ１１２に必要な容
量を小さくすることができる。即ち、コンデンサ１１２の専有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１０９の有効発光面積を広げる上でも
有効である。
【００６０】
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を挟んでゲート電極１９a、１９b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。
【００６１】
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。
【００６２】
次に、電流制御用ＴＦＴ２０２は、ソース領域２６、ドレイン領域２７、チャネル形成
領域２９、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極３０、第１層間絶縁膜２０、ソース線３１並び
にドレイン線３２を有して形成される。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。
【００６３】
図２（Ｂ）に示すように、スイッチング用ＴＦＴのドレインは電流制御用ＴＦＴのゲー
トに接続されている。具体的には図４の電流制御用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。また、ソース配線３１は図２（Ｂ）の電源供給線１１
０に接続される。
【００６４】
また、流しうる電流量を多くするという観点から見れば、電流制御用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６０〜８０ｎｍ）ことも有効である。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２０〜５０ｎｍ、さらに好ましくは２５〜４０ｎｍ）ことも有
効である。
【００６５】
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ＣＭＯＳ回路が図示されてい
る。
【００６６】
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、図２に示したデータ信号駆動回路１０２、ゲート信号駆動
回路１０３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。
【００６７】
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、ＬＤＤ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を挟んでゲ
ート電極３９と重なっている。本明細書中では、このＬＤＤ領域３７をＬｏｖ領域ともい
う。
【００６８】
ｎチャネル型ＴＦＴ２０４のドレイン領域側のみに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。
【００６９】
また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ２０５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ＴＦＴ２０４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。
【００７０】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４及びｐチャネル型ＴＦＴ２０５はそれぞれ第１層間絶
縁膜２０に覆われ、ソース配線４４、４５が形成される。また、ドレイン配線４６によっ
て両者は電気的に接続される。
【００７１】
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２
００〜５００ｎｍ）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をもつ。最終的にＴＦＴ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。
【００７２】
また、４８は第２層間絶縁膜であり、ＴＦＴ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、ＢＣＢ（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。
【００７３】
また、４９は透明導電膜でなる画素電極（ＥＬ素子の陽極）であり、第２層間絶縁膜４
８及び第１パッシベーション膜４７にコンタクトホール（開孔）を開けた後、形成された
開孔部において電流制御用ＴＦＴ２０２のドレイン配線３２に接続されるように形成され
る。なお、図４のように画素電極４９とドレイン領域２７とが直接接続されないようにし
ておくと、ＥＬ層のアルカリ金属が画素電極を経由して活性層へ侵入することを防ぐこと
ができる。
【００７４】
画素電極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は画素電極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。
【００７５】
第３層間絶縁膜５０の上にはＥＬ層５１が設けられる。ＥＬ層５１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。
【００７６】
有機ＥＬ材料としては、例えば、以下の米国特許又は公開公報に開示された材料を用い
ることができる。米国特許第４，３５６，４２９号、 米国特許第４，５３９，５０７号
、 米国特許第４，７２０，４３２号、 米国特許第４，７６９，２９２号、 米国特許
第４，８８５，２１１号、 米国特許第４，９５０，９５０号、 米国特許第５，０５９
，８６１号、 米国特許第５，０４７，６８７号、 米国特許第５，０７３，４４６号、
米国特許第５，０５９，８６２号、 米国特許第５，０６１，６１７号、 米国特許第
５，１５１，６２９号、 米国特許第５，２９４，８６９号、 米国特許第５，２９４，
８７０号、特開平１０−１８９５２５号公報、 特開平８−２４１０４８号公報、特開平
８−７８１５９号公報。
【００７７】
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。
【００７８】
図４の構造はＲＧＢに対応した三種類のＥＬ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。
【００７９】
本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。また、発光輝度を落とす要因となるカラ
ーフィルターもなるべく使わない方が望ましいと言える。
【００８０】
ＥＬ層５１の上にはＥＬ素子の陰極５２が設けられる。陰極５２としては、仕事関数の
小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）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。
【００８１】
陰極５２はＥＬ層５１を形成した後、大気解放しないで連続的に形成することが望まし
い。陰極５２とＥＬ層５１との界面状態はＥＬ素子の発光効率に大きく影響するからであ
る。なお、本明細書中では、画素電極（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。
【００８２】
ＥＬ層５１と陰極５２とでなる積層体は、各画素で個別に形成する必要があるが、ＥＬ
層５１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。
【００８３】
なお、インクジェット法、スクリーン印刷法およびスピンコート法等を用いてＥＬ層を
選択的に形成した後、蒸着法、スパッタ法及びプラズマＣＶＤ法等の気相法で陰極を形成
することも可能である。
【００８４】
また、５３は保護電極であり、陰極５２を外部の水分等から保護すると同時に、各画素
の陰極５２を接続するための電極である。保護電極５３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５３にはＥＬ層の発熱を緩和する放熱効果も期待できる。また、上記ＥＬ層５１、陰
極５２を形成した後、大気解放しないで連続的に保護電極５３まで形成することも有効で
ある。
【００８５】
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２
００〜５００ｎｍ）とすれば良い。第２パッシベーション膜５４を設ける目的は、ＥＬ層
５１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。
【００８６】
本発明の主旨は、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置において、環境の変化をセンサ
ーで検知し、この情報に基づきＥＬ素子を流れる電流量を制御し、ＥＬ素子の発光輝度を
制御するというものである。従って、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の構造は本発明を実施する上での好ましい形態の一つに過ぎない。
【実施例１】
【００８７】
本実施例は、周囲の環境情報として、周囲の明るさ環境情報をフォトダイオード、Ｃｄ
Ｓ光導電素子（硫化カドミウム光導電素子）、ＣＣＤ及びＣＭＯＳセンサーといった受光
素子で検知し、検知した環境情報信号をもとにＥＬ素子の発光輝度を調節する表示システ
ムを有するＥＬ表示ディスプレイに関するものであり、図５にその概略構成図を示す。５
０１はノート型パーソナルコンピュータの表示部にＥＬ表示装置を搭載した明るさ対応型
ＥＬ表示ディスプレイである。５０２はＥＬ表示装置である。５０３はフォトダイオード
であり、周囲の明るさ環境情報信号を検知する。フォトダイオードは、検知した環境情報
信号をアナログの電気信号としてＡ／Ｄ変換回路に入力する。Ａ／Ｄ変換回路でデジタル
の環境情報信号に変換された環境情報信号は、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵでは、入力さ
れた環境情報信号が希望の明るさを得るための補正信号に変換され、Ｄ／Ａ変換回路に補
正信号が入力される。Ｄ／Ａ変換回路でアナログの補正信号に変換された補正信号が、電
圧可変器に入力されると、これに応じた補正電位が印加される。
【００８８】
本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイは、フォトダイオードだけでなくＣｄＳ
光導電素子といった受光素子のほかに、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサー、さらには、使用者の
生体情報を得て生体情報信号に変換するためのセンサーや、音声や音楽などを出力するた
めのスピーカやヘッドホン、画像信号を供給するビデオデッキやコンピュータを有しても
よい。
【００８９】
図６は、本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイの外観図である。明るさ対応型
ＥＬ表示ディスプレイ７０１、表示部７０２、フォトダイオード７０３、電圧可変器７０
４及びキーボード７０５等を含む。本実施例においてＥＬ表示装置は、表示部７０２に用
いている。
【００９０】
なお、周囲の明るさをモニターするフォトダイオード７０３は、図６に示される配置お
よび数に限られることはない。
【００９１】
次に、本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイの動作および機能について説明す
る。図５を再び参照する。本実施例の明るさ対応型表示ディスプレイは、通常の使用時に
は、画像信号を外部装置よりＥＬ表示装置に供給する。外部装置の例としては、パーソナ
ルコンピュータ、携帯情報端末やビデオデッキが挙げられる。使用者は、ＥＬ表示装置に
映し出された画像を観察する。
【００９２】
本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイ５０１には、周囲の明るさを周囲の環境
情報信号として検知し、この環境情報信号を電気信号に変換するフォトダイオード５０３
が設けられている。フォトダイオード５０３により検出された電気信号は、Ａ／Ｄ変換器
５０４でデジタルの環境情報信号に変換された後、ＣＰＵ５０５に入力される。ＣＰＵ５
０５は、入力された環境情報信号を、あらかじめ設定しておいた比較データに基づきＥＬ
素子の発光輝度を補正する補正信号に変換する。ＣＰＵ５０５に変換された補正信号は、
Ｄ／Ａ変換器５０６に入力されアナログの補正信号に変換される。このアナログの補正信
号が電圧可変器５０７に入力されると、電圧可変器５０７は、所定の補正電位を印加する
。
これにより、ＥＬ駆動電位と補正電位の間の電位差が制御され、ＥＬ素子の発光輝度を
周囲の明るさに応じて上げたり下げたりすることができる。具体的には、周囲が明るいと
きには、ＥＬ素子の発光輝度を上げ、周囲が暗いときには、ＥＬ素子の発光輝度を下げる
ことをさす。
【００９３】
図７には、本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイの動作フローチャートを示す
。本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイにおいては、通常、外部装置（例えば、
パーソナルコンピュータやビデオデッキ）からの画像信号をＥＬ表示装置に供給する。さ
らに、本実施例においては、フォトダイオードが周囲の明るさ環境情報信号を検知し、電
気信号としてＡ／Ｄ変換器に入力した後、変換されたデジタルの電気信号がＣＰＵに入力
される。さらに、ＣＰＵで周囲の明るさを反映させた補正信号に変換したのち、Ｄ／Ａ変
換器でアナログの補正信号に変換し、これを電圧可変器に入力するとＥＬ素子に所望の補
正電位が印加される。これにより、ＥＬ表示装置の発光輝度が制御される。
【００９４】
以上の動作が繰り返される。
【００９５】
なお、上述したように本実施例を行うことで、周囲の明るさ環境情報に応じたＥＬ表示
装置の画像の発光輝度調節が可能になり、ＥＬ素子の必要以上の発光や多くの電流が流れ
ることによるＥＬ素子の劣化を押さえることが可能である。
【００９６】
次に、本実施例におけるＥＬ表示装置の画素部の断面図を図８に、図９（Ａ）
にはその上面図、図９（Ｂ）にはその回路構成を示す。実際には画素がマトリクス状に複
数配列されて画素部（画像表示部）が形成される。なお、図９（Ａ）をＡ−Ａ’で切断し
た断面図が図８に相当する。従って図８及び図９で共通の符号を用いているので、適宜両
図面を参照すると良い。また、図９の上面図では二つの画素を図示しているが、どちらも
同じ構造である。
【００９７】
図８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としてはガラス基板、ガラスセラミックス基板、石英基板、シリコン基
板、セラミックス基板、金属基板若しくはプラスチック基板（プラスチックフィルムも含
む）を用いることができる。
【００９８】
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で示される）な
ど珪素、酸素若しくは窒素を所定の割合で含む絶縁膜を指す。
【００９９】
また、下地膜１２に放熱効果を持たせることによりＴＦＴの発熱を発散させることはＴ
ＦＴの劣化又はＥＬ素子の劣化を防ぐためにも有効である。放熱効果を持たせるには公知
のあらゆる材料を用いることができる。
【０１００】
ここでは画素内に二つのＴＦＴを形成している。２０１はスイッチング用ＴＦＴであり
、ｎチャネル型ＴＦＴで形成され、２０２は電流制御用ＴＦＴであり、ｐチャネル型ＴＦ
Ｔで形成されている。
【０１０１】
ただし、本発明において、スイッチング用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴ、電流制御用Ｔ
ＦＴをｐチャネル型ＴＦＴに限定する必要はなく、スイッチング用ＴＦＴをｐチャネル型
ＴＦＴ、電流制御用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴとしたり、両方ともｎチャネル型又ｐチ
ャネル型ＴＦＴを用いることも可能である。
【０１０２】
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１５
a〜１５d、高濃度不純物領域１６及びチャネル形成領域１７a、１７bを含む活性層、ゲー
ト絶縁膜１８、ゲート電極１９a、１９b、第１層間絶縁膜２０、ソース配線２１並びにド
レイン配線２２を有して形成される。
【０１０３】
また、図９に示すように、ゲート電極１９a、１９bは別の材料（ゲート電極１９a、１
９bよりも低抵抗な材料）で形成されたゲート配線２１１によって電気的に接続されたダ
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。マルチゲート構造はオフ電流値を低減する上で極め
て有効であり、本発明では画素のスイッチング素子２０１をマルチゲート構造とすること
によりオフ電流値の低いスイッチング素子を実現している。
【０１０４】
また、活性層は結晶構造を含む半導体膜で形成される。即ち、単結晶半導体膜でも良い
し、多結晶半導体膜や微結晶半導体膜でも良い。また、ゲート絶縁膜１８は珪素を含む絶
縁膜で形成すれば良い。また、ゲート電極、ソース配線若しくはドレイン配線としてはあ
らゆる導電膜を用いることができる。
【０１０５】
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を挟んでゲート電極１９a、１９bと重ならないように設ける。このような構造
はオフ電流値を低減する上で非常に効果的である。
【０１０６】
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値を
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高濃度不純物領域がオフ電流値の低減に効果的で
ある。
【０１０７】
以上のように、マルチゲート構造のＴＦＴを画素のスイッチング素子２０１として用い
ることにより、十分にオフ電流値の低いスイッチング素子を実現することができる。その
ため、特開平１０−１８９２５２号公報の図２のようなコンデンサを設けなくても十分な
時間（選択されてから次に選択されるまでの間）電流制御用ＴＦＴのゲート電圧を維持し
うる。
【０１０８】
次に、電流制御用ＴＦＴ２０２は、ソース領域２７、ドレイン領域２６及びチャネル形
成領域２９を含む活性層、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極３０、第１層間絶縁膜２０、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。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。
【０１０９】
図８に示すように、スイッチング用ＴＦＴ２０１のドレインは電流制御用ＴＦＴ２０２
のゲートに接続されている。具体的には電流制御用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。また、ソース配線３１は電源供給線に接続される。
【０１１０】
電流制御用ＴＦＴ２０２はＥＬ素子２０３に注入される電流量を制御するための素子で
あるが、ＥＬ素子の劣化を考慮するとあまり多くの電流を流すことは好ましくない。その
ため、電流制御用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０．５〜２μＡ（好ましくは１〜１
．５μＡ）となるようにする。
【０１１１】
また、スイッチング用ＴＦＴ２０１に形成されるＬＤＤ領域の長さ（幅）は０．５〜３
．５μｍ、代表的には２．０〜２．５μｍとすれば良い。
【０１１２】
また、流しうる電流量を多くするという観点から見れば、電流制御用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６０〜８０ｎｍ）ことも有効である。逆に、スイッチング用ＴＦＴ２０１の場
合はオフ電流値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２０〜５０ｎｍ、さらに好ましくは２５〜４０ｎｍ）ことも
有効である。
【０１１３】
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２
００〜５００ｎｍ）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。
【０１１４】
第１パッシベーション膜４７の上には、各ＴＦＴを覆うような形で第２層間絶縁膜（平
坦化膜と言っても良い）４８を形成し、ＴＦＴによってできる段差の平坦化を行う。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、
ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を用いると良い。勿論、十分な平坦化が可能であれば、
無機膜を用いても良い。
【０１１５】
第２層間絶縁膜４８によってＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。
後に形成されるＥＬ層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす
場合がある。従って、ＥＬ層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する
前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１１６】
また、４９は透明導電膜でなる画素電極（ＥＬ素子の陽極に相当する）であり、第２層
間絶縁膜４８及び第１パッシベーション膜４７にコンタクトホール（開孔）を開けた後、
形成された開孔部において電流制御用ＴＦＴ２０２のドレイン配線３２に接続されるよう
に形成される。
【０１１７】
本実施例では、画素電極として酸化インジウムと酸化スズの化合物からなる導電膜を用
いる。また、これに少量のガリウムを添加しても良い。
【０１１８】
画素電極４９の上には、ＥＬ層５１が形成される。本実施例では、ポリマー系有機物質
をスピンコート法にて形成する。ポリマー系有機物質としては公知のあらゆる材料を用い
ることが可能である。また、本実施例ではＥＬ層５１として発光層を単層で用いるが正孔
輸送層や電子輸送層と組み合わせた積層構造の方が発光効率は高いものが得られる。但し
、ポリマー系有機物質を積層する場合は蒸着法で形成する低分子有機物質と組み合わせる
ことが望ましい。スピンコート法では有機溶媒にＥＬ層となる有機物質を混合して塗布す
るので、下地に有機物質があると再び溶解してしまう恐れがある。
【０１１９】
本実施例で用いることのできる代表的なポリマー系有機物質としては、ポリパラフェニ
レンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系、ポリフルオレン系な
どの高分子材料が挙げられる。これらのポリマー系有機物質で電子輸送層、発光層、正孔
輸送層または正孔注入層を形成するには、ポリマー前駆体の状態で塗布し、それを真空中
で加熱（焼成）することによりポリマー系有機物質に転化すれば良い。
【０１２０】
具体的には、発光層としては、赤色発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色発
光層にはポリフェニレンビニレン、青色発光層にはポリフェニレンビニレン若しくはポリ
アルキルフェニレンとすれば良い。膜厚は３０〜１５０ｎｍ（好ましくは４０〜１００ｎ
ｍ）とすれば良い。また、正孔輸送層としては、ポリマー前駆体であるポリテトラヒドロ
チオフェニルフェニレンを用い、加熱によりポリフェニレンビニレンとする。膜厚は３０
〜１００ｎｍ（好ましくは４０〜８０ｎｍ）とすれば良い。
【０１２１】
また、ポリマー系有機物質を用いて白色発光を行うことも可能である。そのためには、
特開平８−９６９５９号公報、特開平７−２２０８７１号公報、特開平９−６３７７０号
公報等に記載された技術を引用すれば良い。ポリマー系有機物質は、ホスト材料を溶解さ
せた溶液中に蛍光色素を添加することで容易に色調整が可能であるため、白色発光を行う
場合には特に有効である。
【０１２２】
また、ここではポリマー系有機物質を用いてＥＬ素子を形成する例を示しているが、低
分子系有機物質を用いても構わない。さらには、ＥＬ層として無機物質を用いても良い。
【０１２３】
以上の例は本発明のＥＬ層として用いることのできる有機物質の一例であって、本発明
を限定するものではない。
【０１２４】
また、ＥＬ層５１を形成する際、処理雰囲気は極力水分の少ない乾燥雰囲気とし、不活
性ガス中で行うことが望ましい。ＥＬ層は水分や酸素の存在によって容易に劣化してしま
うため、形成する際は極力このような要因を排除しておく必要がある。例えば、ドライ窒
素雰囲気、ドライアルゴン雰囲気等が好ましい。そのためには、塗布用処理室や焼成用処
理室を、不活性ガスを充填したクリーンブースに設置し、その雰囲気中で処理することが
望ましい。
【０１２５】
以上のようにしてＥＬ層５１を形成したら、次に遮光性導電膜からなる陰極５２、保護
電極（図示せず）及び第２パッシベーション膜５４が形成される。本実施例では陰極５２
として、ＭｇＡｇでなる導電膜を用いる。また、第２パッシベーション膜５４としては、
１０ｎｍ〜１μm（好ましくは２００〜５００ｎｍ）
の厚さの窒化珪素膜を用いる。
【０１２６】
なお、上述のようにＥＬ層は熱に弱いので、陰極５２及び第２パッシベーション膜５４
はなるべく低温（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、真空蒸着法又は溶液塗布法（スピンコート法）が望ましい
成膜方法と言える。
【０１２７】
ここまで完成したものをアクティブマトリクス基板とよび、アクティブマトリクス基板
に対向して、対向基板６４が設けられる。本実施形態では対向基板６４としてガラス基板
を用いる。
【０１２８】
また、アクティブマトリクス基板と対向基板６４はシール剤（図示せず）によって接着
され、密閉空間６３が形成される。本実施例では、密閉空間４９をアルゴンガスで充填し
ている。勿論、この密閉空間６３内に酸化バリウム等の乾燥剤を配置することも可能であ
る。
【実施例２】
【０１２９】
本発明に用いる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
法について図１０〜図１２を用いて説明する。但し、説明を簡単にするために、駆動回路
に関しては基本回路であるＣＭＯＳ回路を図示することとする。
【０１３０】
まず、図１０（Ａ）に示すように、ガラス基板３００上に下地膜３０１を３００ｎｍの
厚さに形成する。本実施例では下地膜３０１として１００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜と２０
０ｎｍの窒化酸化珪素膜とを積層して用いる。この時、ガラス基板３００に接する方の窒
素濃度を１０〜２５ｗｔ％としておくと良い。もちろん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。
【０１３１】
また、下地膜３０１の一部として、図４に示した第１パッシベーション膜４７と同様の
材料からなる絶縁膜を設けることは有効である。電流制御用ＴＦＴは大電流を流すことに
なるので発熱しやすく、なるべく近いところに放熱効果のある絶縁膜を設けておくことは
有効である。
【０１３２】
次に下地膜３０１の上に５０ｎｍの厚さの非晶質珪素膜（図示せず））を公知の成膜法
で形成する。なお、非晶質珪素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。また、膜厚は２０〜１００ｎｍの厚さであれば良い
。
【０１３３】
そして、公知の技術により非晶質珪素膜を結晶化し、結晶質珪素膜（多結晶シリコン膜
若しくはポリシリコン膜ともいう）３０２を形成する。公知の結晶化方法としては、電熱
炉を使用した熱結晶化方法、レーザー光を用いたレーザーアニール結晶化法、赤外光を用
いたランプアニール結晶化法がある。本実施例では、ＸｅＣｌガスを用いたエキシマレー
ザー光を用いて結晶化する。
【０１３４】
なお、本実施例では線状に加工したパルス発振型のエキシマレーザー光を用いるが、矩
形であっても良いし、連続発振型のアルゴンレーザー光や連続発振型のエキシマレーザー
光を用いることもできる。
【０１３５】
本実施例では結晶質珪素膜をＴＦＴの活性層として用いるが、非晶質珪素膜を用いるこ
とも可能である。また、オフ電流を低減する必要のあるスイッチング用ＴＦＴの活性層を
非晶質珪素膜で形成し、電流制御用ＴＦＴの活性層を結晶質珪素膜で形成することも可能
である。非晶質珪素膜はキャリア移動度が低いため電流を流しにくくオフ電流が流れにく
い。即ち、電流を流しにくい非晶質珪素膜と電流を流しやすい結晶質珪素膜の両者の利点
を生かすことができる。
【０１３６】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、結晶質珪素膜３０２上に酸化珪素膜からなる保護膜
３０３を１３０ｎｍの厚さに形成する。この厚さは１００〜２００ｎｍ（好ましくは１３
０〜１７０ｎｍ）の範囲で選べば良い。また、珪素を含む絶縁膜であれば他の膜でも良い
。この保護膜３０３は不純物を添加する際に結晶質珪素膜が直接プラズマに曝されないよ
うにするためと、微妙な濃度制御を可能にするために設ける。
【０１３７】
そして、その上にレジストマスク３０４a、３０４bを形成し、保護膜３０３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、本実施例ではホスフィン（ＰＨ3）を質量分離しないで
プラズマ励起したプラズマ（イオン）ドーピング法を用い、リンを１×１０18atoms/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
。
【０１３８】
この工程により形成されるｎ型不純物領域３０５には、ｎ型不純物元素が２×１０16〜
５×１０19atoms/cm3（代表的には５×１０17〜５×１０18atoms/cm3）
の濃度で含まれるようにドーズ量を調節する。
【０１３９】
次に、図１０（Ｃ）に示すように、保護膜３０３およびレジスト３０４ａ、３０４ｂを
除去し、添加した１５族に属する元素の活性化を行う。活性化手段は公知の技術を用いれ
ば良いが、本実施例ではエキシマレーザー光の照射により活性化する。勿論、パルス発振
型でも連続発振型でも良いし、エキシマレーザー光に限定する必要はない。但し、添加さ
れた不純物元素の活性化が目的であるので、結晶質珪素膜が溶融しない程度のエネルギー
で照射することが好ましい。なお、保護膜３０３をつけたままレーザー光を照射しても良
い。
【０１４０】
なお、このレーザー光による不純物元素の活性化に際して、熱処理による活性化を併用
しても構わない。熱処理による活性化を行う場合は、基板の耐熱性を考慮して４５０〜５
５０℃程度の熱処理を行えば良い。
【０１４１】
この工程によりｎ型不純物領域３０５の端部、即ち、ｎ型不純物領域３０５、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。
【０１４２】
次に、図１０（Ｄ）に示すように、結晶質珪素膜の不要な部分を除去して、島状の半導
体膜（以下、活性層という）３０６〜３０９を形成する。
【０１４３】
次に、図１０（Ｅ）に示すように、活性層３０６〜３０９を覆ってゲート絶縁膜３１０
を形成する。ゲート絶縁膜３１０としては、１０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１５０
ｎｍの厚さの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。これは単層構造でも積層構造でも良い。
本実施例では１１０ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。
【０１４４】
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３１１〜
３１５を形成する。このゲート電極３１１〜３１５の端部をテーパー状にすることもでき
る。なお、本実施例ではゲート電極と、ゲート電極に電気的に接続された引き回しのため
の配線（以下、ゲート配線という）とを別の材料で形成する。具体的にはゲート電極より
も低抵抗な材料をゲート配線として用いる。
これは、ゲート電極としては微細加工が可能な材料を用い、ゲート配線には微細加工はで
きなくとも配線抵抗が小さい材料を用いるためである。勿論、ゲート電極とゲート配線と
を同一材料で形成しても構わない。
【０１４５】
また、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あらゆる導電膜を用い
ることができる。ただし、上述のように微細加工が可能、具体的には２μm以下の線幅に
パターニング可能な材料が好ましい。
【０１４６】
代表的には、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。
【０１４７】
本実施例では、５０ｎｍ厚の窒化タンタル（ＴａＮ）膜と、３５０ｎｍ厚のタンタル（
Ｔａ）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Ｘｅ、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。
【０１４８】
またこの時、ゲート電極３１２はｎ型不純物領域３０５の一部とゲート絶縁膜３１０を
挟んで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３１３，３１４は、断面では、二つに見えるが実際には電気的
に接続されている。
【０１４９】
次に、図１１（Ａ）に示すように、ゲート電極３１１〜３１５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３
１６〜３２３にはｎ型不純物領域３０５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、１×１０16〜５×１０18atom
s/cm3（典型的には３×１０17〜３×１０18atoms/cm3）の濃度が好ましい。
【０１５０】
次に、図１１（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３２４a〜
３２４ｄ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３２５〜３２９を形成する。ここでもホスフィン（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
２×１０20〜５×１０21atoms/cm3）となるように調節する。
【０１５１】
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では、図１１（Ａ）の工程で形成したｎ型不純物領域３１９〜
３２１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ＴＦＴ２０１の
ＬＤＤ領域１５a〜１５dに対応する。
【０１５２】
次に、図１１（Ｃ）に示すように、レジストマスク３２４a〜３２４ｄを除去し、新た
にレジストマスク３３２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３３３〜３３６を形成する。ここではジボラン
（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法により３×１０20〜３×１０21atoms/cm3（代表的に
は５×１０20〜１×１０21atoms/cm3ノ）濃度となるようにボロンを添加する。
【０１５３】
なお、不純物領域３３３〜３３６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。
【０１５４】
次に、レジストマスク３３２を除去した後、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、レーザーアニ
ール法、またはランプアニール法で行うことができる。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。
【０１５５】
このとき雰囲気中の酸素を極力排除することが重要である。なぜならば酸素が少しでも
存在していると露呈したゲート電極の表面が酸化され、抵抗の増加を招くと共に後にオー
ミックコンタクトを取りにくくなるからである。従って、上記活性化工程における処理雰
囲気中の酸素濃度は１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
【０１５６】
次に、活性化工程が終了したら図１１（Ｄ）に示すように３００ｎｍ厚のゲート配線３
３７を形成する。ゲート配線３３７の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ
）を主成分（組成として５０〜１００％を占める。）とする金属を用いれば良い。配置と
しては図９のようにゲート配線２１１とスイッチング用ＴＦＴのゲート電極１９a、１９b
（図１０（Ｅ）の３１３、３１４）が電気的に接続するように形成する。
【０１５７】
このような構造とすることでゲート配線の配線抵抗を非常に小さくすることができるた
め、面積の大きい画像表示領域（画素部）を形成することができる。即ち、画面の大きさ
が対角１０インチ以上（さらには３０インチ以上）のＥＬ表示装置を実現する上で、本実
施例の画素構造は極めて有効である。
【０１５８】
次に、図１２（Ａ）に示すように、第１層間絶縁膜３３８を形成する。第１層間絶縁膜
３３８としては、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、２種類以上の珪素を含む絶縁膜を
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。
【０１５９】
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、水素化処理をする。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
化して生成された水素を用いる）を行っても良い。
【０１６０】
なお、水素化処理は第１層間絶縁膜３３８を形成する間に入れても良い。即ち、２００
ｎｍ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８
００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成してもよい。
【０１６１】
次に、第１層間絶縁膜３３８及びゲート絶縁膜３１０に対してコンタクトホールを形成
し、ソース配線３３９〜３４２と、ドレイン配線３４３〜３４５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、Ｔ
ｉ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。
【０１６２】
次に、５０〜５００ｎｍ（代表的には２００〜３００ｎｍ）の厚さで第１パッシベーシ
ョン膜３４６を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜３４６として３００ｎｍ
厚の窒化酸化珪素膜を用いる。これは窒化珪素膜で代用しても良い。勿論、図４の第１パ
ッシベーション膜４７と同様の材料を用いることが可能である。
【０１６３】
なお、窒化酸化珪素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３３８
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３４６の膜質が改善される。
それと同時に、第１層間絶縁膜３３８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。
【０１６４】
次に、図１２（Ｂ）に示すように有機樹脂からなる第２層間絶縁膜３４７を形成する。
有機樹脂としてはポリイミド、ポリアミド、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３４７は平坦化の意味合いが強いので、
平坦性に優れたアクリルが好ましい。本実施例ではＴＦＴによって形成される段差を十分
に平坦化しうる膜厚でアクリル膜を形成する。好ましくは１〜５μm（さらに好ましくは
２〜４μm）とすれば良い。
【０１６５】
次に、第２層間絶縁膜３４７及び第１パッシベーション膜３４６に対してコンタクトホ
ールを形成し、ドレイン配線３４５と電気的に接続される画素電極３４８を形成する。本
実施例では酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を１１０ｎｍの厚さに形成し、パターニン
グを行って画素電極とする。また、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を
混合した透明導電膜を用いても良い。この画素電極がＥＬ素子の陽極となる。なお、３４
９は隣接する画素電極の端部である。
【０１６６】
次に、ＥＬ層３５０及び陰極（ＭｇＡｇ電極）３５１を、真空蒸着法を用いて大気解放
しないで連続形成する。なお、ＥＬ層３５０の膜厚は８０〜２００ｎｍ（典型的には１０
０〜１２０ｎｍ）、陰極３５１の厚さは１８０〜３００ｎｍ（典型的には２００〜２５０
ｎｍ）とすれば良い。
【０１６７】
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ＥＬ層及び陰極を形成する。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層及び陰極を形成するのが好
ましい。
【０１６８】
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層及び陰極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層及び陰極を選択的に形成す
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層及び陰極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層及び陰極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。
【０１６９】
ＥＬ層３５０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。なお、本実施例ではＥＬ層３５０を上記
発光層のみの単層構造とするが、必要に応じて電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層、正
孔注入層、電子阻止層もしくは正孔素子層を設けても良い。また、本実施例ではＥＬ素子
の陰極３５１としてＭｇＡｇ電極を用いた例を示すが、公知の他の材料であっても良い。
【０１７０】
また、保護電極３５２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３５２はＥＬ層及び陰極を形成した時とは異なるマスクを用いて真空蒸着法で形成
すれば良い。また、ＥＬ層及び陰極を形成した後で大気解放しないで連続的に形成するこ
とが好ましい。
【０１７１】
最後に、窒化珪素膜でなる第２パッシベーション膜３５３を３００ｎｍの厚さに形成す
る。実際には保護電極３５２がＥＬ層を水分等から保護する役割を果たすが、さらに第２
パッシベーション膜３５３を形成しておくことで、ＥＬ素子の信頼性をさらに高めること
ができる。
【０１７２】
こうして図１２（Ｃ）に示すような構造のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が完成
する。なお、実際には、図１２（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）を向上させることができる。
【０１７３】
こうして図１２（Ｃ）に示すような構造のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が完成
する。ところで、本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、画素部だけでなく
駆動回路部にも最適な構造のＴＦＴを配置することにより、非常に高い信頼性を示し、動
作特性も向上しうる。
【０１７４】
まず、極力動作速度を落とさないようにホットキャリア注入を低減させる構造を有する
ＴＦＴを、駆動回路を形成するＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ２０５として用いる。
なお、ここでいう駆動回路としては、シフトレジスタ、バッファ、レベルシフタ、サンプ
リング回路（サンプル及びホールド回路）などが含まれる。デジタル駆動を行う場合には
、Ｄ／Ａコンバータなどの信号変換回路も含まれうる。
【０１７５】
本実施例の場合、図１２（Ｃ）に示すように、ｎチャネル型ＴＦＴ２０５の活性層は、
ソース領域３５５、ドレイン領域３５６、ＬＤＤ領域３５７及びチャネル形成領域３５８
を含み、ＬＤＤ領域３５７はゲート絶縁膜３１１を挟んでゲート電極３１２と重なってい
る。
【０１７６】
ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域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ＴＦＴ２０５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３５７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。
【０１７７】
また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ２０６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。勿論、ｎチャネル型ＴＦＴ
２０５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。
【０１７８】
なお、駆動回路の中でもサンプリング回路は他の回路と比べて少し特殊であり、チャネ
ル形成領域を双方向に大電流が流れる。即ち、ソース領域とドレイン領域の役割が入れ替
わるのである。さらに、オフ電流値を極力低く抑える必要があり、そういった意味でスイ
ッチング用ＴＦＴと電流制御用ＴＦＴの中間程度の機能を有するＴＦＴを配置することが
望ましい。
【０１７９】
従って、サンプリング回路を形成するｎチャネル型ＴＦＴは、図１３に示すような構造
のＴＦＴを配置することが望ましい。図１３に示すように、ＬＤＤ領域９０１a、９０１b
の一部がゲート絶縁膜９０２を挟んでゲート電極９０３と重なる。この効果は電流制御用
ＴＦＴ２０２の説明で述べた通りであり、サンプリング回路の場合はチャネル形成領域９
０４を挟む形で設ける点が異なる。
【０１８０】
なお、実際には図１２（Ｃ）まで完成したら、アクティブマトリクス基板と対向基板を
シール剤で接着する。その際、アクティブマトリクス基板と対向基板に挟まれた密閉空間
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）を配置すると
内部に含まれるＥＬ層の信頼性（寿命）を向上させることができる。
る。
【実施例３】
【０１８１】
次に、本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構成を図１４の斜視図を用い
て説明する。本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、ガラス基板６０１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で構
成される。画素部のスイッチング用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のドレイン
は電流制御用ＴＦＴ６０８のゲートに接続されている。
【０１８２】
さらに、電流制御用ＴＦＴ６０８のソース側は電源供給線６０９に接続される。また、
電流制御用ＴＦＴ６０８のゲート領域と電源供給線６０９の間には、両者に接続されたコ
ンデンサ６１５が設けられている。本実施例のような構造では、電源供給線６０９にはＥ
Ｌ駆動電位が与えられている。また、電流制御用ＴＦＴ６０８のドレインにはＥＬ素子６
１０が接続されている。また、このＥＬ素子６１０の電流制御用ＴＦＴに接続されていな
い側には、電圧可変器（図示せず）
により、外部の環境情報に対応した補正電位が印加される。
【０１８３】
そして、外部入出力端子となるＦＰＣ６１１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）６１２、６１３、及び電源供給線６０９に接続された入出力配線６
１４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表示装置について図１５（Ａ）、（Ｂ
）を用いて説明する。なお、必要に応じて図１４で用いた符号を引用することにする。
【０１８５】
基板１５００上には画素部１５０１、データ信号側駆動回路１５０２、ゲート信号側駆
動回路１５０３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６
１２〜６１４を経てＦＰＣ６１１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１５０４を設ける。なお、ハウジング材１５０４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１５０５によって、基板１５００と共
同して密閉空間を形成するようにして基板１５００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１５０４は複数設けても構わない。
【０１８７】
また、ハウジング材１５０４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１５０５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１５０５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１５００との間の空隙１５０６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１５０６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
−１４８０６６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。典型的には酸
化バリウムを用いれば良い。
【０１９１】
また、図１５（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１５０７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１５（Ｂ）の構造を実現することができる。
【０１９２】
このとき、ＥＬ層と陰極は画素部のみ設ければよく、駆動回路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１５０７は１５０８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１５０８を介して入出力配線１５０９に接続される。入出力配線１５０９は保
護電極１５０７に所定の電圧（本実施例では接地電位、具体的には０Ｖ）を与えるための
電源供給線であり、異方導電性フィルム１５１０を介してＦＰＣ６１１に電気的に接続さ
れる。
【０１９４】
以上に説明したような図１５に示す状態は、ＦＰＣ６１１を外部機器の端子に接続する
ことで画素部に画像を表示することができる。本明細書中では、ＦＰＣを取り付けること
で画像表示が可能な状態となる物品、すなわちアクティブマトリクス基板と対向基板とを
張り合わせた物品（ＦＰＣが取り付けられている状態を含む）をＥＬ表示装置と定義して
いる。
【０１９５】
なお、本実施例の構成は、実施例１、２のいずれの構成とも自由に組み合わせることが
できる。
【実施例４】
【０１９６】
本実施例は、使用者の生体情報をＣＣＤで検知し、その使用者の生体情報に応じてＥＬ
素子の発光輝度を調節するという表示システムを有するＥＬ表示ディスプレイに関するも
のであり、図１６にその概略構成図を示す。１６０１はゴーグル型のＥＬ表示ディスプレ
イである。１６０２−Ｌおよび１６０２−ＲはＥＬ表示装置Ｌ及びＥＬ表示装置Ｒである
。なお本明細書では、符号の後に（−Ｒ）および（−Ｌ）といった符号を付けていること
があるが、これらの符号はそれぞれ右眼用、左眼用の構成要素であることを意味する。１
６０３−Ｌおよび１６０３−ＲはＣＣＤ−ＬおよびＣＣＤ−Ｒであり、それぞれ使用者の
左眼、右眼の像を撮影し生体情報信号Ｌおよび生体情報信号Ｒを検知する。検知された生
体情報信号Ｌ及び生体情報信号Ｒは、ＣＣＤ−ＬおよびＣＣＤ−Ｒによりそれぞれ電気信
号Ｌ及び電気信号ＲとしてＡ／Ｄ変換器１６０４に入力される。電気信号Ｌ及び電気信号
Ｒは、Ａ／Ｄ変換器１６０４でデジタルの電気信号Ｌ及びデジタルの電気信号Ｒに変換さ
れた後、ＣＰＵ１６０５に入力される。ＣＰＵは、入力されたデジタルの電気信号Ｌ及び
デジタルの電気信号Ｒを使用者の目の充血度に応じた補正信号Ｌ及び補正信号Ｒに変換す
る。補正信号Ｌ及び補正信号Ｒは、Ｄ／Ａ変換器に入力されデジタルの補正信号Ｌ及び補
正信号Ｒ変換される。デジタルの補正信号Ｌ及び補正信号Ｒが電圧可変器１６０７に入力
されると、電圧可変器１６０７は、デジタルの補正信号Ｌ及びデジタルの補正信号Ｒに応
じた補正電位Ｌ及び補正電位ＲをそれぞれのＥＬ素子に印加する。なお、１６０８−Ｌお
よび１６０８−Ｒは、それぞれ使用者の左眼、右眼である。
【０１９７】
本実施例のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイは、本実施例で用いたＣＣＤだけでなく、
ＣＭＯＳセンサーを含む使用者の生体情報信号を得て電気信号に変換するためのセンサー
や、音声や音楽などを出力するためのスピーカやヘッドホン、画像信号を供給するビデオ
デッキやコンピュータを有してもよい。
【０１９８】
図１７は、本実施形態のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイの外観図である。
【０１９９】
ゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイ１７０１は、ＥＬ表示装置Ｌ（１７０２−Ｌ）、ＥＬ
表示装置Ｒ（１７０２−Ｒ）、ＣＣＤ−Ｌ（１７０３−Ｌ）、ＣＣＤ−Ｒ（１７０３−Ｒ
）、電圧可変器−Ｌ（１７０４−Ｌ）、電圧可変器−Ｒ（１７０４−Ｒ）を有している。
なお、図１７には、図示されていないがゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイは上記構成に加
えてＡ／Ｄ変換器、ＣＰＵ及びＤ／Ａ変換器を有している。
【０２００】
なお、使用者の眼を検知するＣＣＤ−Ｌ（１７０３−Ｌ）およびＣＣＤ−Ｒ（１７０３
−Ｒ）は、図１７に示される配置に限られることはない。なお、実施例１に示したような
周囲の環境情報を検知するセンサーを新たに設けることも可能である。
【０２０１】
ここで、本実施例のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイの動作および機能について説明す
る。図１６を再び参照する。本実施例のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイにおいて、通常
の使用時には、外部装置より画像信号Ｌおよび画像信号ＲがＥＬ表示装置１６０２−Ｌお
よび１６０２−Ｒに供給される。外部装置の例としては、パーソナルコンピュータ、携帯
情報端末やビデオデッキが挙げられる。使用者は、ＥＬ表示装置１６０２−Ｌおよび１６
０２−Ｒに映し出された画像を観察する。
【０２０２】
本実施例のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイ１６０１には、使用者の生体情報として使
用者の眼の像を検知し、これを電気信号として検出するＣＣＤ−Ｌ１６０３−ＬおよびＣ
ＣＤ−Ｒ１６０３−Ｒが含まれる。ここで検出される眼の像に対する電気信号とは、使用
者の眼のうちの黒眼部分を除いた白眼部分のみを選択し、白眼部分において認識される色
の電気信号のことである。
ＣＣＤ−Ｌ１６０３−Ｌ及びＣＣＤ−Ｒ１６０３−Ｒにより検知されるそれぞれの電気
信号は、Ａ／Ｄ変換器１６０４に入力され、アナログの電気信号からデジタルの電気信号
に変換される。このデジタルの電気信号は、ＣＰＵ１６０５に入力され、補正信号に変換
される。
【０２０３】
ＣＰＵ１６０５は、入力されたデジタルの電気信号において、白眼部分で認識される白
色の情報信号に赤色の情報信号が徐々に含まれてくることで使用者の目の充血度を検知し
、使用者が目の疲労を感じているかどうかを判断する。さらにＣＰＵ１６０５には、使用
者の目の疲労度に対してＥＬ素子の発光輝度を調節する比較データが予め設定されている
ため、使用者の目の疲労度に対応した発光輝度を制御するための補正信号に変換される。
ここで補正信号は、Ｄ／Ａ変換器１６０６でアナログの補正信号に変換され電圧可変器１
６０７に入力される。
このアナログの補正信号が、電圧可変器に１６０７に入力されると電圧可変器１６０７
がＥＬ素子に所定の補正電位を印加して、ＥＬ素子の発光輝度が制御される。
【０２０４】
次に図１８に、本実施形態のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイの動作フローチャートを
示す。本実施形態のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイは、外部装置から画像信号がＥＬ表
示装置に供給される。このとき使用者の生体情報信号がＣＣＤにより検知され、ＣＣＤに
より検出された電気信号がＡ／Ｄ変換器に入力される。Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変
換された電気信号は、さらに、ＣＰＵにおいて使用者の生体情報を反映させた補正信号に
変換される。補正信号は、Ｄ／Ａ変換器にてアナログの補正信号に変換され電圧可変器に
入力される。これによりＥＬ素子に補正電位が印加され、ＥＬ素子の輝度調節が行われる
。
【０２０５】
以上の動作が繰り返される。
【０２０６】
なお、使用者の生体情報としては、目の充血度だけでなく使用者の頭、目、耳、鼻、口
といった様々な部位から、使用者の生体情報を得ることができる。
【０２０７】
上述したように、使用者の眼の充血度異常が認識された場合には、その異常に応じてＥ
Ｌ表示装置の発光輝度を弱めることができる。こうすることによって、使用者の身体の異
常に対応して目に優しい表示をすることができる。
【０２０８】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜３のいずれの構成とも自由に組み合わせることが
できる。
【実施例５】
【０２０９】
次に、実施例１の図８において説明した画素部におけるコンタクト構造に改良を加える
際の作成方法について図１９を用いて説明する。なお、図１９における番号は、図８にお
ける番号に対応している。本実施例１の工程に従って、図１９（Ａ）に示すようにＥＬ素
子を構成する画素電極（陽極）４３が設けられている状態を得る。
【０２１０】
次に画素電極上のコンタクト部１９００をアクリルで埋め、図１９（Ｂ）に示すように
コンタクトホール保護部１９０１を設ける。
ここでは、アクリルをスピンコート法により成膜し、レジストマスクを用いて露光した後
、エッチングを行うことにより図１９（Ｂ）に示すようなコンタクトホール保護部１９０
１を形成させる。
【０２１１】
なお、コンタクトホール保護部１９０１は、断面から見て画素電極よりも盛り上がって
いる部分（図１９（Ｂ）のＤａに示す部分）の厚さが０．３〜１μｍとなるのが好ましい
。コンタクトホール保護部１９０１が形成されると、図１９（Ｃ）に示すようにＥＬ層４
５が形成され、さらに陰極４６が形成される。ＥＬ層４５及び陰極４６の作成方法は、実
施例１の方法を用いればよい。
【０２１２】
また、コンタクトホール保護部１９０１には、有機樹脂が好ましく、ポリイミド、ポリ
アミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった材料を用いると良い。また、
これらの有機樹脂を用いる際には、粘度を１０-3Ｐａ・ｓ〜１０-1Ｐａ・ｓとするとよい
。
【０２１３】
以上のようにして図１９（Ｃ）に示す様な構造とすることで、コンタクトホールの段差
部分で、ＥＬ層４５が切断された際に生じる画素電極４３と陰極４６間での短絡の問題を
解決することができる。
【０２１４】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜４のいずれの構成とも自由に組み合わせることが
できる。
【実施例６】
【０２１５】
本発明を実施して形成されたＥＬ表示装置は、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、しかも視野角が広い。従って、様々な電気器具の表示部
として用いることができる。例えば、ＴＶ放送等を大画面で鑑賞するには対角３０インチ
以上（典型的には４０インチ以上）のＥＬディスプレイ（ＥＬ表示装置を筐体に組み込ん
だディスプレイ）の表示部として本発明のＥＬ表示装置を用いるとよい。
【０２１６】
なお、ＥＬディスプレイには、パソコン用ディスプレイ、ＴＶ放送受信用ディスプレイ
、広告表示用ディスプレイ等の全ての情報表示用ディスプレイが含まれる。また、その他
にも様々な電気器具の表示部として本発明のＥＬ表示装置を用いることができる。
【０２１７】
その様な電気器具としては、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）、カーナビゲーションシステム、カーオーディオ、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（具体的にはコンパクトディスク（ＣＤ）、レー
ザーディスク（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。特に、斜め方向から
見ることの多い携帯情報端末は視野角の広さが重要視されるため、ＥＬ表示装置を用いる
ことが望ましい。
それら電気器具の具体例を図２０に示す。
【０２１８】
図２０（Ａ）はＥＬディスプレイであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２０
０３等を含む。本発明は表示部２００３に用いることができる。ＥＬディスプレイは自発
光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすること
ができる。
【０２１９】
図２０（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１
０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明の
ＥＬ表示装置は表示部２１０２に用いることができる。
【０２２０】
図２０（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２２
０１、信号ケーブル２２０２、頭部固定バンド２２０３、表示部２２０４、光学系２２０
５、ＥＬ表示装置２２０６等を含む。本発明はＥＬ表示装置２２０６に用いることができ
る。
【０２２１】
図２０（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２３０１、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２３０２、操作スイッチ
２３０３、表示部（ａ）２３０４、表示部（ｂ）２３０５等を含む。表示部（ａ）は主と
して画像情報を表示し、表示部（ｂ）は主として文字情報を表示するが、本発明のＥＬ表
示装置はこれら表示部（ａ）、（ｂ）に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画
像再生装置には、ＣＤ再生装置、ゲーム機器なども含まれうる。
【０２２２】
図２０（Ｅ）は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体２４０１、カメラ部２４
０２、受像部２４０３、操作スイッチ２４０４、表示部２４０５等を含む。本発明のＥＬ
表示装置は表示部２４０５に用いることができる。
【０２２３】
なお、将来的にＥＬ材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ
等で拡大投影して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
。
【０２２４】
また、上記電気器具はインターネットやＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回
線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増
してきている。ＥＬ材料の応答速度は非常に高いため、ＥＬ表示装置は動画表示に好まし
いが、画素間の輪郭がぼやけてしまっては動画全体もぼけてしまう。従って、画素間の輪
郭を明瞭にするという本発明のＥＬ表示装置を電気器具の表示部として用いることは極め
て有効である。
【０２２５】
また、ＥＬ表示装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なく
なるように情報を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話やカー
オーディオのような文字情報を主とする表示部にＥＬ表示装置を用いる場合には、非発光
部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが望ましい。
【０２２６】
ここで図２１（Ａ）は携帯電話であり、本体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力
部２６０３、表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ２６０６を含む。本発明
のＥＬ表示装置は表示部２６０４に用いることができる。なお、表示部２６０４は黒色の
背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【０２２７】
また、図２１（Ｂ）はカーオーディオであり、本体２７０１、表示部２７０２、操作ス
イッチ２７０３、２７０４を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２７０２に用いること
ができる。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、据え置き型のオーディオに用
いても良い。なお、表示部２７０４は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力
を抑えられる。これはオーディオにおいて特に有効である。
【０２２８】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電気器具に用いることが
可能である。また、本実施例の電気器具は実施例１〜５の構成を自由に組み合わせること
で得ることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周囲の情報に応じて輝度調節が可能である表示システム及び電気器具に関す
る。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬ材料のＥＬ(Electro Luminescence)現象（蛍光及び燐光を含む）を利用
した自発光型の素子としてＥＬ素子を用いた表示装置（以下、ＥＬ表示装置という）の開
発が進んでいる。なお、ここでいうＥＬ素子は、ＯＬＥＤ(Organic Light emitting Devi
ce)ともよばれている。ＥＬ表示装置は自発光型であるため、液晶表示装置のようなバッ
クライトが不要であり、さらに視野角が広いため、屋外で使用する携帯型機器の表示部と
して有望視されている。
【０００３】
ＥＬ表示装置にはパッシブ型（単純マトリクス型）とアクティブ型（アクティブマトリ
クス型）の二種類があり、どちらも盛んに開発が行われている。特に現在はアクティブマ
トリクス型ＥＬ表示装置が注目されている。また、ＥＬ素子の発光層となる有機材料は低
分子系（モノマー系）有機ＥＬ材料と高分子系（ポリマー系）有機ＥＬ材料とに分けられ
、両者ともに盛んに研究されている。
【０００４】
ＥＬ素子は、ＥＬ（Electro Luminescence：電場を加えることで発生するルミネッセン
ス）が得られる有機ＥＬ材料を含む層（以下、ＥＬ層と記す）と、陽極と、陰極とを有す
る。有機ＥＬ材料におけるルミネッセンスには、一重項励起状態から基底状態に戻る際の
発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とがある。本発明
のＥＬ表示装置には、どちらの有機ＥＬ材料を有するＥＬ素子を用いることも可能である
。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでのＥＬ表示装置や半導体ダイオードといった発光装置において、発光装置に含
まれる発光素子の発光輝度を発光装置の周囲の情報に応じて調節する機能を設けているも
のはない。
【０００６】
そこで、本発明では、発光装置としてＥＬ表示装置を例に取り、ＥＬ表示装置の周囲の
環境情報や、ＥＬ表示装置を使用する人の生体情報に対応させてＥＬ表示装置の輝度調節
を可能にするものを表示システムとし、表示システム及び表示システムを用いた電気器具
を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決することを目的とする。なお、ＥＬ表示装置において、陰極
、ＥＬ層、及び陽極からなるＥＬ素子の発光輝度は、ＥＬ素子を流れる電流量による調節
が可能であるが、ＥＬ素子を流れる電流量は、ＥＬ素子の電位を変えることで制御が可能
である。そこで、本発明では、以下に示す表示システムを用いる。
【０００８】
まず、ＥＬ表示装置の周囲の情報が、フォトダイオード、ＣｄＳ光導電性素子といった
受光素子及びＣＣＤ（charge coupled device）、ＣＭＯＳセンサーを含むセンサーによ
り情報信号として検知される。次にセンサーが、この情報信号を電気信号としてＣＰＵ（
Central Processing Unit）に入力すると、この電気信号は、ＣＰＵによってＥＬ素子の
発光輝度を調節するためにかける電位を制御する信号に変換される。なお、本明細書中で
は、ＣＰＵにより変換され出力される信号を補正信号と呼ぶ。また、この補正信号が電圧
可変器に入力されることによりＥＬ素子のＴＦＴに接続されていない側の電極の電位が制
御される。なお、本明細書中では、ここで制御される電位を補正電位と呼ぶ。
【０００９】
上記表示システムを用いることでＥＬ素子を流れる電流量を制御して、周囲の情報に応
じた輝度調節を行うＥＬ表示ディスプレイ、すなわち電気器具が提供できる。なお、本明
細書中において周囲の情報とは、ＥＬ表示装置における周囲の環境情報や、ＥＬ表示装置
を使用する人の生体情報のことをいう。さらに周囲の環境情報とは、明るさ（可視光や赤
外光の光量）や温度や湿度といった情報をさし、使用する人の生体情報とは、使用者の目
の充血度、脈拍、血圧、体温または瞳孔の開き度合いといった情報のことをいう。
【００１０】
本発明は、デジタル駆動方式の場合には、ＥＬ素子に接続された電圧可変器で周囲の情
報に応じた補正電位を印加してＥＬ素子にかかる電位差を制御して所望の輝度を得ること
ができる。一方、アナログ駆動方式の場合には、ＥＬ素子に接続された前記電圧可変器で
周囲の情報に応じた補正電位を印加してＥＬ素子にかかる電位差を制御し、制御された電
位差に対して最適なコントラストが得られるようにアナログ信号の電位を制御すれば所望
の輝度を得ることができる。これらの方法を行うことで、デジタル方式およびアナログ方
式のいずれにおいても実施が可能である。なお、前記センサーは、前記ＥＬ表示装置と一
体形成されていてもよい。
【００１１】
ＥＬ素子に流れる電流量を制御する電流制御用ＴＦＴは、ＥＬ素子を発光させるために
、電流制御用ＴＦＴ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印加される電圧を制
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。本発明にお
いて周囲の情報に対応させて発光輝度を低く表示したい場合には、電流制御用ＴＦＴには
、少ない電流を流すこととなる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の情報対応型ＥＬ表示システムによると、ＣＣＤなどのセンサーによって得られ
た周囲の環境情報や使用者の生体情報に基づいてＥＬ表示装置の発光輝度を調節すること
が可能である。こうすることによって、ＥＬ素子の必要以上の発光輝度を押さえたり、多
くの電流が流れることによるＥＬ素子の劣化を押さえたり、使用者の目の異常に対応して
発光輝度を押さえた目に優しい表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】情報対応型ＥＬ表示システムの構成を示す図。
【図２】ＥＬ表示装置の構成を示す図。
【図３】時分割階調方式の動作を示す図。
【図４】ＥＬ表示装置の断面構造を示す図。
【図５】環境情報対応型ＥＬ表示システムの構成図。
【図６】環境情報対応型ＥＬ表示システムの外観図。
【図７】環境情報対応型ＥＬ表示システムの動作フロー。
【図８】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図９】ＥＬ表示装置のパネル全体の上面図。
【図１０】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１１】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１２】ＥＬ表示装置の作製工程を示す図。
【図１３】ＥＬ表示装置のサンプリング回路の構造を示す図。
【図１４】ＥＬ表示装置の外観を示す図。
【図１５】ＥＬ表示装置の外観を示す図。
【図１６】生体情報対応型ＥＬ表示システムの構成図。
【図１７】生体情報対応型ＥＬ表示システムの外観図。
【図１８】生体情報対応型ＥＬ表示システムの動作フロー。
【図１９】ＥＬ表示装置の画素部の断面構造を示す図。
【図２０】電気器具の具体例を示す図。
【図２１】電気器具の具体例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に本発明における情報対応型ＥＬ表示装置の概略構成図を示す。なお、本実施の形
態においては、デジタル駆動の時分割階調方式を用いた場合を説明する。図１において、
２００１はスイッチング素子として機能するＴＦＴ（以下、スイッチング用ＴＦＴ、２０
０２はＥＬ素子２００３に供給する電流を制御するための素子（電流制御素子）として機
能するＴＦＴ（以下、電流制御用ＴＦＴまたはＥＬ駆動ＴＦＴという）、２００４はコン
デンサ（保持容量または、補助容量という）である。スイッチング用ＴＦＴ２００１はゲ
ート線２００５及びソース線（データ線）２００６に接続されている。また、電流制御用
ＴＦＴ２００２のドレインはＥＬ素子２００３に、ソースは電源供給線２００７に接続さ
れている。
【００１５】
ゲート線２００５が選択されるとスイッチング用ＴＦＴ２００１のゲートが開き、ソー
ス線２００６のデータ信号がコンデンサ２００４に蓄積され、電流制御用ＴＦＴ２００２
のゲートが開く。そして、スイッチング用ＴＦＴ２００１のゲートが閉じた後、コンデン
サ２００４に蓄積された電荷によって電流制御用ＴＦＴ２００２のゲートは開いたままと
なり、その間、ＥＬ素子２００３が発光する。このＥＬ素子２００３の発光量は流れる電
流量により変化する。
【００１６】
また、この時流れる電流量は、電源供給線に印加される電位（本明細書中ではこれをＥ
Ｌ駆動電位という）と電圧可変器２０１０に入力される補正信号により制御される電位（
本明細書中では、これを補正電位という）との電位差に制御される。なお、本実施例にお
いてＥＬ駆動電位は、一定の電位に保たれている。
また、電圧可変器２０１０は、ＥＬ駆動電源２００９からの電圧を正もしくは負の値に
変えることができ、これにより補正電位を制御することが可能である。
【００１７】
本発明のデジタル駆動の階調表示において、ソース線２００６から入力されるデータ信
号によって電流制御用ＴＦＴ２００２のゲートが開または閉になる。
なお、本明細書中において、ＥＬ素子のＴＦＴに接続されている一方の電極を画素電極
とよび、他方の電極を対向電極と呼ぶ。スイッチ２０１５が入ると電圧可変器２０１０に
制御される補正電位が対向電極に印加される。画素電極に印加されるＥＬ駆動電位は、一
定であるので、補正電位を制御することにより補正電位に基づく電流がＥＬ素子を流れ、
ＥＬ素子２００３を所望の輝度に発光させることができる。
【００１８】
電圧可変器２０１０によって印加される補正電位は、以下のように決定される。
まず、センサー２０１１が周囲の情報をアナログ信号として検出し、得られたアナログ
信号をＡ／Ｄ変換器２０１２によりデジタル信号に変換する。このデジタル信号は、ＣＰ
Ｕ２０１３において変換される。ＣＰＵ２０１３は、入力された信号に対して、あらかじ
め設定しておいた比較データに基づきＥＬ素子の発光輝度を補正するための補正信号に変
換する。ＣＰＵ２０１３に変換された補正信号は、Ｄ／Ａ変換器２０１４に入力され再び
アナログの補正信号に変換される。
この補正信号が電圧可変器に入力されることにより、電圧可変器２０１０が所定の補正電
位を印加する。
【００１９】
以上のように、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置にセンサー２０１１を取り付け、
センサー２０１１が検知した周囲の情報信号をもとに電圧可変器２０１０で補正電位を変
化させ、ＥＬ素子の発光輝度の調節ができる点が本発明の最大の特徴である。この表示シ
ステムを用いたＥＬ表示ディスプレイは、周囲の情報に応じてＥＬ表示装置の発光輝度を
調節することができる。
【００２０】
次に本発明に用いたアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の概略ブロック図を図２に示
す。図２（Ａ）のアクティブマトリクス型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。さらに、画素部に入力されるデジタルデータ信号を
形成する時分割階調データ信号発生回路１１３を有している。
【００２１】
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２（Ｂ）に示す。画素中には、スイッチング用ＴＦＴ１０５および電流制御用ＴＦ
Ｔ１０８が配置されている。スイッチング用ＴＦＴ１０５のソース領域は、デジタルデー
タ信号を入力するデータ配線（ソース配線）１０７に接続されている。
【００２２】
また、１０８は電流制御用ＴＦＴであり、そのゲート電極はスイッチング用ＴＦＴ１０
５のドレイン領域に接続される。そして、電流制御用ＴＦＴ１０８のソース領域は電源供
給線１１０に接続され、ドレイン領域はＥＬ素子１０９に接続される。また、ＥＬ素子１
０９は、電流制御用ＴＦＴ１０８に接続された陽極（画素電極）とＥＬ層を挟んで陽極に
対向して設けられた陰極（対向電極）とでなり、陰極は、電圧可変器１１１に接続されて
いる。
【００２３】
なお、スイッチング用ＴＦＴ１０５は、ｎチャネル型ＴＦＴでもｐチャネル型ＴＦＴで
もよい。また、本実施の形態において、電流制御用ＴＦＴ１０８が、ｎチャネル型ＴＦＴ
である場合には、電流制御用ＴＦＴ１０８のドレイン部はＥＬ素子１０９の陰極に接続さ
れ、電流制御用ＴＦＴ１０８が、ｐチャネル型ＴＦＴである場合には、電流制御用ＴＦＴ
１０８のドレイン部はＥＬ素子１０９の陽極に接続される構造が好ましい。しかし、電流
制御用ＴＦＴ１０８が、ｎチャネル型ＴＦＴである場合、電流制御用ＴＦＴ１０８のソー
ス部がＥＬ素子１０９の陽極に接続され、電流制御用ＴＦＴ１０８が、ｐチャネル型ＴＦ
Ｔである場合、電流制御用ＴＦＴ１０８のソース部がＥＬ素子１０９の陰極に接続される
構造でもよい。
【００２４】
さらに、電流制御用ＴＦＴ１０８のドレイン領域と、ＥＬ素子１０９が有する陽極（画
素電極）との間に抵抗体（図示せず）を設けても良い。抵抗体を設けることによって、電
流制御用ＴＦＴからＥＬ素子へ供給される電流量を制御し、電流制御用ＴＦＴの特性のバ
ラツキによる影響を防ぐことが可能になる。抵抗体は電流制御用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。
【００２５】
コンデンサ１１２は、スイッチング用ＴＦＴ１０５が非選択状態（オフ状態）
にある時、電流制御用ＴＦＴ１０８のゲート電圧を保持するために設けられている。また
、コンデンサ１１２はスイッチング用ＴＦＴ１０５のドレイン領域と電源供給線１１０と
に接続されている。
【００２６】
次に、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１（１
０２b）、ラッチ２（１０２c）を有している。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１（１０２b）にはデ
ジタルデータ信号（Digital Data Signals）が入力され、ラッチ２（１０２c）にはラッ
チ信号（Latch Signals）が入力される。なお、図２（Ａ）においてデータ信号側駆動回
路１０２は１つだけ設けられているが、本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。
【００２７】
また、ゲート信号側駆動回路１０３は、シフトレジスタ、バッファ等（いずれも図示せ
ず）を有している。なお、図２（Ａ）においてゲート信号側駆動回路１０３は２つ設けら
れているが、本発明においてゲート信号側駆動回路は１つであってもよい。
【００２８】
時分割階調データ信号発生回路１１３（ＳＰＣ；Serial-to-Parallel Conversion Circ
uit）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、画素部に入力する。
【００２９】
なお、時分割階調データ信号発生回路１１３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。
【００３０】
この時分割階調データ信号発生回路１１３は、本発明のＥＬ表示装置の外部に設けられ
ても良いし、一体形成しても良い。ＥＬ表示装置の外部に設けられる場合、そこで形成さ
れたデジタルデータ信号が本発明のＥＬ表示装置に入力される構成となる。その場合、そ
こで形成されたデジタルデータ信号が本発明のＥＬ表示装置に入力される構成となる。こ
の場合、本発明のＥＬ表示装置をディスプレイとして有する電気器具は、本発明の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。
【００３１】
また、時分割階調データ信号発生回路１１３をＩＣチップなどの形で本発明の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
発明のＥＬ表示装置に入力される構成となる。この場合、本発明のＥＬ表示装置をディス
プレイとして有する電気器具は、時分割階調データ信号発生回路を含むＩＣチップを実装
した本発明のＥＬ表示装置を部品として含むことになる。
【００３２】
また最終的には、時分割階調データ信号発生回路１１３を画素部１０１、データ信号側
駆動回路１０２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、本発
明のＥＬ表示装置をディスプレイとして有する電気器具は、時分割階調データ信号発生回
路がＥＬ表示装置自体に内蔵されており、電気器具の小型化を図ることが可能である。
【００３３】
次に時分割階調表示について、図２及び図３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階調のフルカラー表示を行う場合について説明する。
【００３４】
まず、図３に示すように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６０Ｈｚ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。また、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。
【００３５】
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。
【００３６】
ｎ個のサブフレーム期間（ＳＦ１〜ＳＦｎ）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（Ｔ
ｓ）をそれぞれＴｓ１〜Ｔｓｎとする。
【００３７】
サステイン期間の長さは、Ｔｓ１：Ｔｓ２：Ｔｓ３：…：Ｔｓ（ｎ−１）：Ｔｓｎ＝２
0：２-1：２-2：…：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。
【００３８】
補正電位とＥＬ駆動電位との電位差でＥＬ素子に流れる電流量が決まり、ＥＬ素子の発
光輝度が制御される。つまり、ＥＬ素子の発光輝度を調節するためには、補正電位を調節
すればよい。
【００３９】
ここで、本実施形態について詳細に説明する。
まず、電源供給線１１０は、一定のＥＬ駆動電位に保たれており、ゲート配線１０６に
ゲート信号を入力して、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。
【００４０】
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。
【００４１】
デジタルデータ信号がスイッチング用ＴＦＴ１０５のソース領域に入力されると、電流
制御用ＴＦＴ１０８のゲート電極に接続されたコンデンサ１１２にデジタルデータ信号が
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。
【００４２】
アドレス期間が終了したら、スイッチング用ＴＦＴがオフ状態になり、コンデンサ１１
２において保持されたデジタルデータ信号が、電流制御用ＴＦＴ１０８のゲート電極に入
力される。
【００４３】
なお、ＥＬ素子の陽極に印加される電位は陰極に印加される電位よりも高いことがより
望ましい。本実施の形態では陽極を画素電極として電源供給線に接続しており、陰極を電
圧可変器に接続している。そのためＥＬ駆動電位は補正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電源供給線に接続し、陽極を電圧可変器に接続した場合、
ＥＬ駆動電位は補正電位よりも低いことが望ましい。
【００４４】
本発明では、補正電位は、センサーが検知した周囲の情報信号をもとに電圧可変器を通
して制御されている。例えばＥＬ表示装置の周囲の明るさに関する環境情報がフォトダイ
オードに検知され、検知された信号がＣＰＵによってＥＬ素子の発光輝度を調節するため
の補正信号に変換されたとき、この信号が電圧可変器に入力されるとそれに応じた補正電
位が印加され、補正電位が変わる。これによりＥＬ駆動電位と補正電位の電位差が変わり
、ＥＬ素子の発光輝度を変えることができる。
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、電流制
御用ＴＦＴ１０８はオフ状態となり、電源供給線１１０に印加されているＥＬ駆動電位は
ＥＬ素子１０９が有する陽極（画素電極）に印加されない。
【００４５】
逆に、「１」の情報を有していた場合、電流制御用ＴＦＴ１０８はオン状態となり、電
源供給線１１０に印加されているＥＬ駆動電位は、ＥＬ素子１０９が有する陽極（画素電
極）に印加される。
【００４６】
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１０９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１０９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。
【００４７】
ＥＬ素子を発光させる（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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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後、画素が点灯する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Ｔｓ５とＴｓ８を選択した場合には１６％の輝度が表現できる。
【００５１】
なお、本発明において図１に示すスイッチ２０１５は、アドレス期間には、オフ状態に
なり、サステイン期間には、オン状態になる。
【００５２】
次に、本発明のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置について、断面構造の概略を図４
に示す。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
２０１はスイッチング用ＴＦＴであり、ｎチャネル型ＴＦＴで形成されているが、スイ
ッチング用ＴＦＴは、ｐチャネル型としてもよい。また、２０２は電流制御用ＴＦＴであ
り、図４は、電流制御用ＴＦＴ２０２がｐチャネル型ＴＦＴで形成された場合を示してい
る。この場合は、電流制御用ＴＦＴのドレインは、ＥＬ素子の陽極に接続されている。
【００５６】
ただし、本発明において、スイッチング用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴに電流制御用Ｔ
ＦＴをｐチャネル型ＴＦＴに限定する必要はなく、この逆、又は両方にｐチャネル型ＴＦ
Ｔまたは、ｎチャネル型ＴＦＴを用いることも可能である。
【００５７】
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１５
a〜１５d、高濃度不純物領域１６及びチャネル形成領域１７a、１７bを含む活性層、ゲー
ト絶縁膜１８、ゲート電極１９a、１９b、第１層間絶縁膜２０、ソース線２１並びにドレ
イン線２２を有して形成される。なお、ゲート絶縁膜１８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。
【００５８】
また、図４に示すスイッチング用ＴＦＴ２０１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。
【００５９】
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、それだけ図２（Ｂ）に示すコンデンサ１１２に必要な容
量を小さくすることができる。即ち、コンデンサ１１２の専有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１０９の有効発光面積を広げる上でも
有効である。
【００６０】
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を挟んでゲート電極１９a、１９b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。
【００６１】
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。
【００６２】
次に、電流制御用ＴＦＴ２０２は、ソース領域２６、ドレイン領域２７、チャネル形成
領域２９、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極３０、第１層間絶縁膜２０、ソース線３１並び
にドレイン線３２を有して形成される。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。
【００６３】
図２（Ｂ）に示すように、スイッチング用ＴＦＴのドレインは電流制御用ＴＦＴのゲー
トに接続されている。具体的には図４の電流制御用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。また、ソース配線３１は図２（Ｂ）の電源供給線１１
０に接続される。
【００６４】
また、流しうる電流量を多くするという観点から見れば、電流制御用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６０〜８０ｎｍ）ことも有効である。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２０〜５０ｎｍ、さらに好ましくは２５〜４０ｎｍ）ことも有
効である。
【００６５】
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ＣＭＯＳ回路が図示されてい
る。
【００６６】
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、図２に示したデータ信号駆動回路１０２、ゲート信号駆動
回路１０３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。
【００６７】
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、ＬＤＤ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を挟んでゲ
ート電極３９と重なっている。本明細書中では、このＬＤＤ領域３７をＬｏｖ領域ともい
う。
【００６８】
ｎチャネル型ＴＦＴ２０４のドレイン領域側のみに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。
【００６９】
また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ２０５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ＴＦＴ２０４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。
【００７０】
また、ｎチャネル型ＴＦＴ２０４及びｐチャネル型ＴＦＴ２０５はそれぞれ第１層間絶
縁膜２０に覆われ、ソース配線４４、４５が形成される。また、ドレイン配線４６によっ
て両者は電気的に接続される。
【００７１】
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２
００〜５００ｎｍ）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をもつ。最終的にＴＦＴ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。
【００７２】
また、４８は第２層間絶縁膜であり、ＴＦＴ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、ＢＣＢ（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。
【００７３】
また、４９は透明導電膜でなる画素電極（ＥＬ素子の陽極）であり、第２層間絶縁膜４
８及び第１パッシベーション膜４７にコンタクトホール（開孔）を開けた後、形成された
開孔部において電流制御用ＴＦＴ２０２のドレイン配線３２に接続されるように形成され
る。なお、図４のように画素電極４９とドレイン領域２７とが直接接続されないようにし
ておくと、ＥＬ層のアルカリ金属が画素電極を経由して活性層へ侵入することを防ぐこと
ができる。
【００７４】
画素電極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は画素電極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。
【００７５】
第３層間絶縁膜５０の上にはＥＬ層５１が設けられる。ＥＬ層５１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。
【００７６】
有機ＥＬ材料としては、例えば、以下の米国特許又は公開公報に開示された材料を用い
ることができる。米国特許第４，３５６，４２９号、 米国特許第４，５３９，５０７号
、 米国特許第４，７２０，４３２号、 米国特許第４，７６９，２９２号、 米国特許
第４，８８５，２１１号、 米国特許第４，９５０，９５０号、 米国特許第５，０５９
，８６１号、 米国特許第５，０４７，６８７号、 米国特許第５，０７３，４４６号、
米国特許第５，０５９，８６２号、 米国特許第５，０６１，６１７号、 米国特許第
５，１５１，６２９号、 米国特許第５，２９４，８６９号、 米国特許第５，２９４，
８７０号、特開平１０−１８９５２５号公報、 特開平８−２４１０４８号公報、特開平
８−７８１５９号公報。
【００７７】
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。
【００７８】
図４の構造はＲＧＢに対応した三種類のＥＬ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。
【００７９】
本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。また、発光輝度を落とす要因となるカラ
ーフィルターもなるべく使わない方が望ましいと言える。
【００８０】
ＥＬ層５１の上にはＥＬ素子の陰極５２が設けられる。陰極５２としては、仕事関数の
小さいマグネシウム（Ｍｇ）、リチウム（Ｌｉ）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。
【００８１】
陰極５２はＥＬ層５１を形成した後、大気解放しないで連続的に形成することが望まし
い。陰極５２とＥＬ層５１との界面状態はＥＬ素子の発光効率に大きく影響するからであ
る。なお、本明細書中では、画素電極（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。
【００８２】
ＥＬ層５１と陰極５２とでなる積層体は、各画素で個別に形成する必要があるが、ＥＬ
層５１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。
【００８３】
なお、インクジェット法、スクリーン印刷法およびスピンコート法等を用いてＥＬ層を
選択的に形成した後、蒸着法、スパッタ法及びプラズマＣＶＤ法等の気相法で陰極を形成
することも可能である。
【００８４】
また、５３は保護電極であり、陰極５２を外部の水分等から保護すると同時に、各画素
の陰極５２を接続するための電極である。保護電極５３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５３にはＥＬ層の発熱を緩和する放熱効果も期待できる。また、上記ＥＬ層５１、陰
極５２を形成した後、大気解放しないで連続的に保護電極５３まで形成することも有効で
ある。
【００８５】
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２
００〜５００ｎｍ）とすれば良い。第２パッシベーション膜５４を設ける目的は、ＥＬ層
５１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。
【００８６】
本発明の主旨は、アクティブマトリクス型ＥＬ表示装置において、環境の変化をセンサ
ーで検知し、この情報に基づきＥＬ素子を流れる電流量を制御し、ＥＬ素子の発光輝度を
制御するというものである。従って、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の構造は本発明を実施する上での好ましい形態の一つに過ぎない。
【実施例１】
【００８７】
本実施例は、周囲の環境情報として、周囲の明るさ環境情報をフォトダイオード、Ｃｄ
Ｓ光導電素子（硫化カドミウム光導電素子）、ＣＣＤ及びＣＭＯＳセンサーといった受光
素子で検知し、検知した環境情報信号をもとにＥＬ素子の発光輝度を調節する表示システ
ムを有するＥＬ表示ディスプレイに関するものであり、図５にその概略構成図を示す。５
０１はノート型パーソナルコンピュータの表示部にＥＬ表示装置を搭載した明るさ対応型
ＥＬ表示ディスプレイである。５０２はＥＬ表示装置である。５０３はフォトダイオード
であり、周囲の明るさ環境情報信号を検知する。フォトダイオードは、検知した環境情報
信号をアナログの電気信号としてＡ／Ｄ変換回路に入力する。Ａ／Ｄ変換回路でデジタル
の環境情報信号に変換された環境情報信号は、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵでは、入力さ
れた環境情報信号が希望の明るさを得るための補正信号に変換され、Ｄ／Ａ変換回路に補
正信号が入力される。Ｄ／Ａ変換回路でアナログの補正信号に変換された補正信号が、電
圧可変器に入力されると、これに応じた補正電位が印加される。
【００８８】
本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイは、フォトダイオードだけでなくＣｄＳ
光導電素子といった受光素子のほかに、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサー、さらには、使用者の
生体情報を得て生体情報信号に変換するためのセンサーや、音声や音楽などを出力するた
めのスピーカやヘッドホン、画像信号を供給するビデオデッキやコンピュータを有しても
よい。
【００８９】
図６は、本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイの外観図である。明るさ対応型
ＥＬ表示ディスプレイ７０１、表示部７０２、フォトダイオード７０３、電圧可変器７０
４及びキーボード７０５等を含む。本実施例においてＥＬ表示装置は、表示部７０２に用
いている。
【００９０】
なお、周囲の明るさをモニターするフォトダイオード７０３は、図６に示される配置お
よび数に限られることはない。
【００９１】
次に、本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイの動作および機能について説明す
る。図５を再び参照する。本実施例の明るさ対応型表示ディスプレイは、通常の使用時に
は、画像信号を外部装置よりＥＬ表示装置に供給する。外部装置の例としては、パーソナ
ルコンピュータ、携帯情報端末やビデオデッキが挙げられる。使用者は、ＥＬ表示装置に
映し出された画像を観察する。
【００９２】
本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイ５０１には、周囲の明るさを周囲の環境
情報信号として検知し、この環境情報信号を電気信号に変換するフォトダイオード５０３
が設けられている。フォトダイオード５０３により検出された電気信号は、Ａ／Ｄ変換器
５０４でデジタルの環境情報信号に変換された後、ＣＰＵ５０５に入力される。ＣＰＵ５
０５は、入力された環境情報信号を、あらかじめ設定しておいた比較データに基づきＥＬ
素子の発光輝度を補正する補正信号に変換する。ＣＰＵ５０５に変換された補正信号は、
Ｄ／Ａ変換器５０６に入力されアナログの補正信号に変換される。このアナログの補正信
号が電圧可変器５０７に入力されると、電圧可変器５０７は、所定の補正電位を印加する
。
これにより、ＥＬ駆動電位と補正電位の間の電位差が制御され、ＥＬ素子の発光輝度を
周囲の明るさに応じて上げたり下げたりすることができる。具体的には、周囲が明るいと
きには、ＥＬ素子の発光輝度を上げ、周囲が暗いときには、ＥＬ素子の発光輝度を下げる
ことをさす。
【００９３】
図７には、本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイの動作フローチャートを示す
。本実施例の明るさ対応型ＥＬ表示ディスプレイにおいては、通常、外部装置（例えば、
パーソナルコンピュータやビデオデッキ）からの画像信号をＥＬ表示装置に供給する。さ
らに、本実施例においては、フォトダイオードが周囲の明るさ環境情報信号を検知し、電
気信号としてＡ／Ｄ変換器に入力した後、変換されたデジタルの電気信号がＣＰＵに入力
される。さらに、ＣＰＵで周囲の明るさを反映させた補正信号に変換したのち、Ｄ／Ａ変
換器でアナログの補正信号に変換し、これを電圧可変器に入力するとＥＬ素子に所望の補
正電位が印加される。これにより、ＥＬ表示装置の発光輝度が制御される。
【００９４】
以上の動作が繰り返される。
【００９５】
なお、上述したように本実施例を行うことで、周囲の明るさ環境情報に応じたＥＬ表示
装置の画像の発光輝度調節が可能になり、ＥＬ素子の必要以上の発光や多くの電流が流れ
ることによるＥＬ素子の劣化を押さえることが可能である。
【００９６】
次に、本実施例におけるＥＬ表示装置の画素部の断面図を図８に、図９（Ａ）
にはその上面図、図９（Ｂ）にはその回路構成を示す。実際には画素がマトリクス状に複
数配列されて画素部（画像表示部）が形成される。なお、図９（Ａ）をＡ−Ａ’で切断し
た断面図が図８に相当する。従って図８及び図９で共通の符号を用いているので、適宜両
図面を参照すると良い。また、図９の上面図では二つの画素を図示しているが、どちらも
同じ構造である。
【００９７】
図８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としてはガラス基板、ガラスセラミックス基板、石英基板、シリコン基
板、セラミックス基板、金属基板若しくはプラスチック基板（プラスチックフィルムも含
む）を用いることができる。
【００９８】
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で示される）な
ど珪素、酸素若しくは窒素を所定の割合で含む絶縁膜を指す。
【００９９】
また、下地膜１２に放熱効果を持たせることによりＴＦＴの発熱を発散させることはＴ
ＦＴの劣化又はＥＬ素子の劣化を防ぐためにも有効である。放熱効果を持たせるには公知
のあらゆる材料を用いることができる。
【０１００】
ここでは画素内に二つのＴＦＴを形成している。２０１はスイッチング用ＴＦＴであり
、ｎチャネル型ＴＦＴで形成され、２０２は電流制御用ＴＦＴであり、ｐチャネル型ＴＦ
Ｔで形成されている。
【０１０１】
ただし、本発明において、スイッチング用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴ、電流制御用Ｔ
ＦＴをｐチャネル型ＴＦＴに限定する必要はなく、スイッチング用ＴＦＴをｐチャネル型
ＴＦＴ、電流制御用ＴＦＴをｎチャネル型ＴＦＴとしたり、両方ともｎチャネル型又ｐチ
ャネル型ＴＦＴを用いることも可能である。
【０１０２】
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１５
a〜１５d、高濃度不純物領域１６及びチャネル形成領域１７a、１７bを含む活性層、ゲー
ト絶縁膜１８、ゲート電極１９a、１９b、第１層間絶縁膜２０、ソース配線２１並びにド
レイン配線２２を有して形成される。
【０１０３】
また、図９に示すように、ゲート電極１９a、１９bは別の材料（ゲート電極１９a、１
９bよりも低抵抗な材料）で形成されたゲート配線２１１によって電気的に接続されたダ
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。マルチゲート構造はオフ電流値を低減する上で極め
て有効であり、本発明では画素のスイッチング素子２０１をマルチゲート構造とすること
によりオフ電流値の低いスイッチング素子を実現している。
【０１０４】
また、活性層は結晶構造を含む半導体膜で形成される。即ち、単結晶半導体膜でも良い
し、多結晶半導体膜や微結晶半導体膜でも良い。また、ゲート絶縁膜１８は珪素を含む絶
縁膜で形成すれば良い。また、ゲート電極、ソース配線若しくはドレイン配線としてはあ
らゆる導電膜を用いることができる。
【０１０５】
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を挟んでゲート電極１９a、１９bと重ならないように設ける。このような構造
はオフ電流値を低減する上で非常に効果的である。
【０１０６】
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値を
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高濃度不純物領域がオフ電流値の低減に効果的で
ある。
【０１０７】
以上のように、マルチゲート構造のＴＦＴを画素のスイッチング素子２０１として用い
ることにより、十分にオフ電流値の低いスイッチング素子を実現することができる。その
ため、特開平１０−１８９２５２号公報の図２のようなコンデンサを設けなくても十分な
時間（選択されてから次に選択されるまでの間）電流制御用ＴＦＴのゲート電圧を維持し
うる。
【０１０８】
次に、電流制御用ＴＦＴ２０２は、ソース領域２７、ドレイン領域２６及びチャネル形
成領域２９を含む活性層、ゲート絶縁膜１８、ゲート電極３０、第１層間絶縁膜２０、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。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。
【０１０９】
図８に示すように、スイッチング用ＴＦＴ２０１のドレインは電流制御用ＴＦＴ２０２
のゲートに接続されている。具体的には電流制御用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。また、ソース配線３１は電源供給線に接続される。
【０１１０】
電流制御用ＴＦＴ２０２はＥＬ素子２０３に注入される電流量を制御するための素子で
あるが、ＥＬ素子の劣化を考慮するとあまり多くの電流を流すことは好ましくない。その
ため、電流制御用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０．５〜２μＡ（好ましくは１〜１
．５μＡ）となるようにする。
【０１１１】
また、スイッチング用ＴＦＴ２０１に形成されるＬＤＤ領域の長さ（幅）は０．５〜３
．５μｍ、代表的には２．０〜２．５μｍとすれば良い。
【０１１２】
また、流しうる電流量を多くするという観点から見れば、電流制御用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６０〜８０ｎｍ）ことも有効である。逆に、スイッチング用ＴＦＴ２０１の場
合はオフ電流値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２０〜５０ｎｍ、さらに好ましくは２５〜４０ｎｍ）ことも
有効である。
【０１１３】
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２
００〜５００ｎｍ）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。
【０１１４】
第１パッシベーション膜４７の上には、各ＴＦＴを覆うような形で第２層間絶縁膜（平
坦化膜と言っても良い）４８を形成し、ＴＦＴによってできる段差の平坦化を行う。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、
ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）等を用いると良い。勿論、十分な平坦化が可能であれば、
無機膜を用いても良い。
【０１１５】
第２層間絶縁膜４８によってＴＦＴによる段差を平坦化することは非常に重要である。
後に形成されるＥＬ層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす
場合がある。従って、ＥＬ層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する
前に平坦化しておくことが望ましい。
【０１１６】
また、４９は透明導電膜でなる画素電極（ＥＬ素子の陽極に相当する）であり、第２層
間絶縁膜４８及び第１パッシベーション膜４７にコンタクトホール（開孔）を開けた後、
形成された開孔部において電流制御用ＴＦＴ２０２のドレイン配線３２に接続されるよう
に形成される。
【０１１７】
本実施例では、画素電極として酸化インジウムと酸化スズの化合物からなる導電膜を用
いる。また、これに少量のガリウムを添加しても良い。
【０１１８】
画素電極４９の上には、ＥＬ層５１が形成される。本実施例では、ポリマー系有機物質
をスピンコート法にて形成する。ポリマー系有機物質としては公知のあらゆる材料を用い
ることが可能である。また、本実施例ではＥＬ層５１として発光層を単層で用いるが正孔
輸送層や電子輸送層と組み合わせた積層構造の方が発光効率は高いものが得られる。但し
、ポリマー系有機物質を積層する場合は蒸着法で形成する低分子有機物質と組み合わせる
ことが望ましい。スピンコート法では有機溶媒にＥＬ層となる有機物質を混合して塗布す
るので、下地に有機物質があると再び溶解してしまう恐れがある。
【０１１９】
本実施例で用いることのできる代表的なポリマー系有機物質としては、ポリパラフェニ
レンビニレン（ＰＰＶ）系、ポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）系、ポリフルオレン系な
どの高分子材料が挙げられる。これらのポリマー系有機物質で電子輸送層、発光層、正孔
輸送層または正孔注入層を形成するには、ポリマー前駆体の状態で塗布し、それを真空中
で加熱（焼成）することによりポリマー系有機物質に転化すれば良い。
【０１２０】
具体的には、発光層としては、赤色発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色発
光層にはポリフェニレンビニレン、青色発光層にはポリフェニレンビニレン若しくはポリ
アルキルフェニレンとすれば良い。膜厚は３０〜１５０ｎｍ（好ましくは４０〜１００ｎ
ｍ）とすれば良い。また、正孔輸送層としては、ポリマー前駆体であるポリテトラヒドロ
チオフェニルフェニレンを用い、加熱によりポリフェニレンビニレンとする。膜厚は３０
〜１００ｎｍ（好ましくは４０〜８０ｎｍ）とすれば良い。
【０１２１】
また、ポリマー系有機物質を用いて白色発光を行うことも可能である。そのためには、
特開平８−９６９５９号公報、特開平７−２２０８７１号公報、特開平９−６３７７０号
公報等に記載された技術を引用すれば良い。ポリマー系有機物質は、ホスト材料を溶解さ
せた溶液中に蛍光色素を添加することで容易に色調整が可能であるため、白色発光を行う
場合には特に有効である。
【０１２２】
また、ここではポリマー系有機物質を用いてＥＬ素子を形成する例を示しているが、低
分子系有機物質を用いても構わない。さらには、ＥＬ層として無機物質を用いても良い。
【０１２３】
以上の例は本発明のＥＬ層として用いることのできる有機物質の一例であって、本発明
を限定するものではない。
【０１２４】
また、ＥＬ層５１を形成する際、処理雰囲気は極力水分の少ない乾燥雰囲気とし、不活
性ガス中で行うことが望ましい。ＥＬ層は水分や酸素の存在によって容易に劣化してしま
うため、形成する際は極力このような要因を排除しておく必要がある。例えば、ドライ窒
素雰囲気、ドライアルゴン雰囲気等が好ましい。そのためには、塗布用処理室や焼成用処
理室を、不活性ガスを充填したクリーンブースに設置し、その雰囲気中で処理することが
望ましい。
【０１２５】
以上のようにしてＥＬ層５１を形成したら、次に遮光性導電膜からなる陰極５２、保護
電極（図示せず）及び第２パッシベーション膜５４が形成される。本実施例では陰極５２
として、ＭｇＡｇでなる導電膜を用いる。また、第２パッシベーション膜５４としては、
１０ｎｍ〜１μm（好ましくは２００〜５００ｎｍ）
の厚さの窒化珪素膜を用いる。
【０１２６】
なお、上述のようにＥＬ層は熱に弱いので、陰極５２及び第２パッシベーション膜５４
はなるべく低温（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、真空蒸着法又は溶液塗布法（スピンコート法）が望ましい
成膜方法と言える。
【０１２７】
ここまで完成したものをアクティブマトリクス基板とよび、アクティブマトリクス基板
に対向して、対向基板６４が設けられる。本実施形態では対向基板６４としてガラス基板
を用いる。
【０１２８】
また、アクティブマトリクス基板と対向基板６４はシール剤（図示せず）によって接着
され、密閉空間６３が形成される。本実施例では、密閉空間４９をアルゴンガスで充填し
ている。勿論、この密閉空間６３内に酸化バリウム等の乾燥剤を配置することも可能であ
る。
【実施例２】
【０１２９】
本発明に用いる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
法について図１０〜図１２を用いて説明する。但し、説明を簡単にするために、駆動回路
に関しては基本回路であるＣＭＯＳ回路を図示することとする。
【０１３０】
まず、図１０（Ａ）に示すように、ガラス基板３００上に下地膜３０１を３００ｎｍの
厚さに形成する。本実施例では下地膜３０１として１００ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜と２０
０ｎｍの窒化酸化珪素膜とを積層して用いる。この時、ガラス基板３００に接する方の窒
素濃度を１０〜２５ｗｔ％としておくと良い。もちろん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。
【０１３１】
また、下地膜３０１の一部として、図４に示した第１パッシベーション膜４７と同様の
材料からなる絶縁膜を設けることは有効である。電流制御用ＴＦＴは大電流を流すことに
なるので発熱しやすく、なるべく近いところに放熱効果のある絶縁膜を設けておくことは
有効である。
【０１３２】
次に下地膜３０１の上に５０ｎｍの厚さの非晶質珪素膜（図示せず））を公知の成膜法
で形成する。なお、非晶質珪素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。また、膜厚は２０〜１００ｎｍの厚さであれば良い
。
【０１３３】
そして、公知の技術により非晶質珪素膜を結晶化し、結晶質珪素膜（多結晶シリコン膜
若しくはポリシリコン膜ともいう）３０２を形成する。公知の結晶化方法としては、電熱
炉を使用した熱結晶化方法、レーザー光を用いたレーザーアニール結晶化法、赤外光を用
いたランプアニール結晶化法がある。本実施例では、ＸｅＣｌガスを用いたエキシマレー
ザー光を用いて結晶化する。
【０１３４】
なお、本実施例では線状に加工したパルス発振型のエキシマレーザー光を用いるが、矩
形であっても良いし、連続発振型のアルゴンレーザー光や連続発振型のエキシマレーザー
光を用いることもできる。
【０１３５】
本実施例では結晶質珪素膜をＴＦＴの活性層として用いるが、非晶質珪素膜を用いるこ
とも可能である。また、オフ電流を低減する必要のあるスイッチング用ＴＦＴの活性層を
非晶質珪素膜で形成し、電流制御用ＴＦＴの活性層を結晶質珪素膜で形成することも可能
である。非晶質珪素膜はキャリア移動度が低いため電流を流しにくくオフ電流が流れにく
い。即ち、電流を流しにくい非晶質珪素膜と電流を流しやすい結晶質珪素膜の両者の利点
を生かすことができる。
【０１３６】
次に、図１０（Ｂ）に示すように、結晶質珪素膜３０２上に酸化珪素膜からなる保護膜
３０３を１３０ｎｍの厚さに形成する。この厚さは１００〜２００ｎｍ（好ましくは１３
０〜１７０ｎｍ）の範囲で選べば良い。また、珪素を含む絶縁膜であれば他の膜でも良い
。この保護膜３０３は不純物を添加する際に結晶質珪素膜が直接プラズマに曝されないよ
うにするためと、微妙な濃度制御を可能にするために設ける。
【０１３７】
そして、その上にレジストマスク３０４a、３０４bを形成し、保護膜３０３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、本実施例ではホスフィン（ＰＨ3）を質量分離しないで
プラズマ励起したプラズマ（イオン）ドーピング法を用い、リンを１×１０18atoms/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
。
【０１３８】
この工程により形成されるｎ型不純物領域３０５には、ｎ型不純物元素が２×１０16〜
５×１０19atoms/cm3（代表的には５×１０17〜５×１０18atoms/cm3）
の濃度で含まれるようにドーズ量を調節する。
【０１３９】
次に、図１０（Ｃ）に示すように、保護膜３０３およびレジスト３０４ａ、３０４ｂを
除去し、添加した１５族に属する元素の活性化を行う。活性化手段は公知の技術を用いれ
ば良いが、本実施例ではエキシマレーザー光の照射により活性化する。勿論、パルス発振
型でも連続発振型でも良いし、エキシマレーザー光に限定する必要はない。但し、添加さ
れた不純物元素の活性化が目的であるので、結晶質珪素膜が溶融しない程度のエネルギー
で照射することが好ましい。なお、保護膜３０３をつけたままレーザー光を照射しても良
い。
【０１４０】
なお、このレーザー光による不純物元素の活性化に際して、熱処理による活性化を併用
しても構わない。熱処理による活性化を行う場合は、基板の耐熱性を考慮して４５０〜５
５０℃程度の熱処理を行えば良い。
【０１４１】
この工程によりｎ型不純物領域３０５の端部、即ち、ｎ型不純物領域３０５、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。
【０１４２】
次に、図１０（Ｄ）に示すように、結晶質珪素膜の不要な部分を除去して、島状の半導
体膜（以下、活性層という）３０６〜３０９を形成する。
【０１４３】
次に、図１０（Ｅ）に示すように、活性層３０６〜３０９を覆ってゲート絶縁膜３１０
を形成する。ゲート絶縁膜３１０としては、１０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１５０
ｎｍの厚さの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。これは単層構造でも積層構造でも良い。
本実施例では１１０ｎｍ厚の窒化酸化珪素膜を用いる。
【０１４４】
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３１１〜
３１５を形成する。このゲート電極３１１〜３１５の端部をテーパー状にすることもでき
る。なお、本実施例ではゲート電極と、ゲート電極に電気的に接続された引き回しのため
の配線（以下、ゲート配線という）とを別の材料で形成する。具体的にはゲート電極より
も低抵抗な材料をゲート配線として用いる。
これは、ゲート電極としては微細加工が可能な材料を用い、ゲート配線には微細加工はで
きなくとも配線抵抗が小さい材料を用いるためである。勿論、ゲート電極とゲート配線と
を同一材料で形成しても構わない。
【０１４５】
また、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あらゆる導電膜を用い
ることができる。ただし、上述のように微細加工が可能、具体的には２μm以下の線幅に
パターニング可能な材料が好ましい。
【０１４６】
代表的には、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。
【０１４７】
本実施例では、５０ｎｍ厚の窒化タンタル（ＴａＮ）膜と、３５０ｎｍ厚のタンタル（
Ｔａ）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Ｘｅ、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。
【０１４８】
またこの時、ゲート電極３１２はｎ型不純物領域３０５の一部とゲート絶縁膜３１０を
挟んで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３１３，３１４は、断面では、二つに見えるが実際には電気的
に接続されている。
【０１４９】
次に、図１１（Ａ）に示すように、ゲート電極３１１〜３１５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３
１６〜３２３にはｎ型不純物領域３０５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、１×１０16〜５×１０18atom
s/cm3（典型的には３×１０17〜３×１０18atoms/cm3）の濃度が好ましい。
【０１５０】
次に、図１１（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３２４a〜
３２４ｄ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３２５〜３２９を形成する。ここでもホスフィン（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
２×１０20〜５×１０21atoms/cm3）となるように調節する。
【０１５１】
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では、図１１（Ａ）の工程で形成したｎ型不純物領域３１９〜
３２１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ＴＦＴ２０１の
ＬＤＤ領域１５a〜１５dに対応する。
【０１５２】
次に、図１１（Ｃ）に示すように、レジストマスク３２４a〜３２４ｄを除去し、新た
にレジストマスク３３２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３３３〜３３６を形成する。ここではジボラン
（Ｂ2Ｈ6）を用いたイオンドープ法により３×１０20〜３×１０21atoms/cm3（代表的に
は５×１０20〜１×１０21atoms/cm3ノ）濃度となるようにボロンを添加する。
【０１５３】
なお、不純物領域３３３〜３３６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。
【０１５４】
次に、レジストマスク３３２を除去した後、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、レーザーアニ
ール法、またはランプアニール法で行うことができる。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。
【０１５５】
このとき雰囲気中の酸素を極力排除することが重要である。なぜならば酸素が少しでも
存在していると露呈したゲート電極の表面が酸化され、抵抗の増加を招くと共に後にオー
ミックコンタクトを取りにくくなるからである。従って、上記活性化工程における処理雰
囲気中の酸素濃度は１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下とすることが望ましい。
【０１５６】
次に、活性化工程が終了したら図１１（Ｄ）に示すように３００ｎｍ厚のゲート配線３
３７を形成する。ゲート配線３３７の材料としては、アルミニウム（Ａｌ）又は銅（Ｃｕ
）を主成分（組成として５０〜１００％を占める。）とする金属を用いれば良い。配置と
しては図９のようにゲート配線２１１とスイッチング用ＴＦＴのゲート電極１９a、１９b
（図１０（Ｅ）の３１３、３１４）が電気的に接続するように形成する。
【０１５７】
このような構造とすることでゲート配線の配線抵抗を非常に小さくすることができるた
め、面積の大きい画像表示領域（画素部）を形成することができる。即ち、画面の大きさ
が対角１０インチ以上（さらには３０インチ以上）のＥＬ表示装置を実現する上で、本実
施例の画素構造は極めて有効である。
【０１５８】
次に、図１２（Ａ）に示すように、第１層間絶縁膜３３８を形成する。第１層間絶縁膜
３３８としては、珪素を含む絶縁膜を単層で用いるか、２種類以上の珪素を含む絶縁膜を
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。
【０１５９】
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、水素化処理をする。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
化して生成された水素を用いる）を行っても良い。
【０１６０】
なお、水素化処理は第１層間絶縁膜３３８を形成する間に入れても良い。即ち、２００
ｎｍ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８
００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成してもよい。
【０１６１】
次に、第１層間絶縁膜３３８及びゲート絶縁膜３１０に対してコンタクトホールを形成
し、ソース配線３３９〜３４２と、ドレイン配線３４３〜３４５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、Ｔ
ｉ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。
【０１６２】
次に、５０〜５００ｎｍ（代表的には２００〜３００ｎｍ）の厚さで第１パッシベーシ
ョン膜３４６を形成する。本実施例では第１パッシベーション膜３４６として３００ｎｍ
厚の窒化酸化珪素膜を用いる。これは窒化珪素膜で代用しても良い。勿論、図４の第１パ
ッシベーション膜４７と同様の材料を用いることが可能である。
【０１６３】
なお、窒化酸化珪素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３３８
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３４６の膜質が改善される。
それと同時に、第１層間絶縁膜３３８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。
【０１６４】
次に、図１２（Ｂ）に示すように有機樹脂からなる第２層間絶縁膜３４７を形成する。
有機樹脂としてはポリイミド、ポリアミド、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３４７は平坦化の意味合いが強いので、
平坦性に優れたアクリルが好ましい。本実施例ではＴＦＴによって形成される段差を十分
に平坦化しうる膜厚でアクリル膜を形成する。好ましくは１〜５μm（さらに好ましくは
２〜４μm）とすれば良い。
【０１６５】
次に、第２層間絶縁膜３４７及び第１パッシベーション膜３４６に対してコンタクトホ
ールを形成し、ドレイン配線３４５と電気的に接続される画素電極３４８を形成する。本
実施例では酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）膜を１１０ｎｍの厚さに形成し、パターニン
グを行って画素電極とする。また、酸化インジウムに２〜２０％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）を
混合した透明導電膜を用いても良い。この画素電極がＥＬ素子の陽極となる。なお、３４
９は隣接する画素電極の端部である。
【０１６６】
次に、ＥＬ層３５０及び陰極（ＭｇＡｇ電極）３５１を、真空蒸着法を用いて大気解放
しないで連続形成する。なお、ＥＬ層３５０の膜厚は８０〜２００ｎｍ（典型的には１０
０〜１２０ｎｍ）、陰極３５１の厚さは１８０〜３００ｎｍ（典型的には２００〜２５０
ｎｍ）とすれば良い。
【０１６７】
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ＥＬ層及び陰極を形成する。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層及び陰極を形成するのが好
ましい。
【０１６８】
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層及び陰極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層及び陰極を選択的に形成す
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層及び陰極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層及び陰極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。
【０１６９】
ＥＬ層３５０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。なお、本実施例ではＥＬ層３５０を上記
発光層のみの単層構造とするが、必要に応じて電子注入層、電子輸送層、正孔輸送層、正
孔注入層、電子阻止層もしくは正孔素子層を設けても良い。また、本実施例ではＥＬ素子
の陰極３５１としてＭｇＡｇ電極を用いた例を示すが、公知の他の材料であっても良い。
【０１７０】
また、保護電極３５２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３５２はＥＬ層及び陰極を形成した時とは異なるマスクを用いて真空蒸着法で形成
すれば良い。また、ＥＬ層及び陰極を形成した後で大気解放しないで連続的に形成するこ
とが好ましい。
【０１７１】
最後に、窒化珪素膜でなる第２パッシベーション膜３５３を３００ｎｍの厚さに形成す
る。実際には保護電極３５２がＥＬ層を水分等から保護する役割を果たすが、さらに第２
パッシベーション膜３５３を形成しておくことで、ＥＬ素子の信頼性をさらに高めること
ができる。
【０１７２】
こうして図１２（Ｃ）に示すような構造のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が完成
する。なお、実際には、図１２（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）を向上させることができる。
【０１７３】
こうして図１２（Ｃ）に示すような構造のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置が完成
する。ところで、本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、画素部だけでなく
駆動回路部にも最適な構造のＴＦＴを配置することにより、非常に高い信頼性を示し、動
作特性も向上しうる。
【０１７４】
まず、極力動作速度を落とさないようにホットキャリア注入を低減させる構造を有する
ＴＦＴを、駆動回路を形成するＣＭＯＳ回路のｎチャネル型ＴＦＴ２０５として用いる。
なお、ここでいう駆動回路としては、シフトレジスタ、バッファ、レベルシフタ、サンプ
リング回路（サンプル及びホールド回路）などが含まれる。デジタル駆動を行う場合には
、Ｄ／Ａコンバータなどの信号変換回路も含まれうる。
【０１７５】
本実施例の場合、図１２（Ｃ）に示すように、ｎチャネル型ＴＦＴ２０５の活性層は、
ソース領域３５５、ドレイン領域３５６、ＬＤＤ領域３５７及びチャネル形成領域３５８
を含み、ＬＤＤ領域３５７はゲート絶縁膜３１１を挟んでゲート電極３１２と重なってい
る。
【０１７６】
ドレイン領域側のみにＬＤＤ領域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ＴＦＴ２０５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３５７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。
【０１７７】
また、ＣＭＯＳ回路のｐチャネル型ＴＦＴ２０６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。勿論、ｎチャネル型ＴＦＴ
２０５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。
【０１７８】
なお、駆動回路の中でもサンプリング回路は他の回路と比べて少し特殊であり、チャネ
ル形成領域を双方向に大電流が流れる。即ち、ソース領域とドレイン領域の役割が入れ替
わるのである。さらに、オフ電流値を極力低く抑える必要があり、そういった意味でスイ
ッチング用ＴＦＴと電流制御用ＴＦＴの中間程度の機能を有するＴＦＴを配置することが
望ましい。
【０１７９】
従って、サンプリング回路を形成するｎチャネル型ＴＦＴは、図１３に示すような構造
のＴＦＴを配置することが望ましい。図１３に示すように、ＬＤＤ領域９０１a、９０１b
の一部がゲート絶縁膜９０２を挟んでゲート電極９０３と重なる。この効果は電流制御用
ＴＦＴ２０２の説明で述べた通りであり、サンプリング回路の場合はチャネル形成領域９
０４を挟む形で設ける点が異なる。
【０１８０】
なお、実際には図１２（Ｃ）まで完成したら、アクティブマトリクス基板と対向基板を
シール剤で接着する。その際、アクティブマトリクス基板と対向基板に挟まれた密閉空間
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）を配置すると
内部に含まれるＥＬ層の信頼性（寿命）を向上させることができる。
る。
【実施例３】
【０１８１】
次に、本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置の構成を図１４の斜視図を用い
て説明する。本実施例のアクティブマトリクス型ＥＬ表示装置は、ガラス基板６０１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で構
成される。画素部のスイッチング用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のドレイン
は電流制御用ＴＦＴ６０８のゲートに接続されている。
【０１８２】
さらに、電流制御用ＴＦＴ６０８のソース側は電源供給線６０９に接続される。また、
電流制御用ＴＦＴ６０８のゲート領域と電源供給線６０９の間には、両者に接続されたコ
ンデンサ６１５が設けられている。本実施例のような構造では、電源供給線６０９にはＥ
Ｌ駆動電位が与えられている。また、電流制御用ＴＦＴ６０８のドレインにはＥＬ素子６
１０が接続されている。また、このＥＬ素子６１０の電流制御用ＴＦＴに接続されていな
い側には、電圧可変器（図示せず）
により、外部の環境情報に対応した補正電位が印加される。
【０１８３】
そして、外部入出力端子となるＦＰＣ６１１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）６１２、６１３、及び電源供給線６０９に接続された入出力配線６
１４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表示装置について図１５（Ａ）、（Ｂ
）を用いて説明する。なお、必要に応じて図１４で用いた符号を引用することにする。
【０１８５】
基板１５００上には画素部１５０１、データ信号側駆動回路１５０２、ゲート信号側駆
動回路１５０３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６
１２〜６１４を経てＦＰＣ６１１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１５０４を設ける。なお、ハウジング材１５０４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１５０５によって、基板１５００と共
同して密閉空間を形成するようにして基板１５００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１５０４は複数設けても構わない。
【０１８７】
また、ハウジング材１５０４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１５０５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１５０５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１５００との間の空隙１５０６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１５０６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
−１４８０６６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。典型的には酸
化バリウムを用いれば良い。
【０１９１】
また、図１５（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１５０７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１５（Ｂ）の構造を実現することができる。
【０１９２】
このとき、ＥＬ層と陰極は画素部のみ設ければよく、駆動回路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１５０７は１５０８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１５０８を介して入出力配線１５０９に接続される。入出力配線１５０９は保
護電極１５０７に所定の電圧（本実施例では接地電位、具体的には０Ｖ）を与えるための
電源供給線であり、異方導電性フィルム１５１０を介してＦＰＣ６１１に電気的に接続さ
れる。
【０１９４】
以上に説明したような図１５に示す状態は、ＦＰＣ６１１を外部機器の端子に接続する
ことで画素部に画像を表示することができる。本明細書中では、ＦＰＣを取り付けること
で画像表示が可能な状態となる物品、すなわちアクティブマトリクス基板と対向基板とを
張り合わせた物品（ＦＰＣが取り付けられている状態を含む）をＥＬ表示装置と定義して
いる。
【０１９５】
なお、本実施例の構成は、実施例１、２のいずれの構成とも自由に組み合わせることが
できる。
【実施例４】
【０１９６】
本実施例は、使用者の生体情報をＣＣＤで検知し、その使用者の生体情報に応じてＥＬ
素子の発光輝度を調節するという表示システムを有するＥＬ表示ディスプレイに関するも
のであり、図１６にその概略構成図を示す。１６０１はゴーグル型のＥＬ表示ディスプレ
イである。１６０２−Ｌおよび１６０２−ＲはＥＬ表示装置Ｌ及びＥＬ表示装置Ｒである
。なお本明細書では、符号の後に（−Ｒ）および（−Ｌ）といった符号を付けていること
があるが、これらの符号はそれぞれ右眼用、左眼用の構成要素であることを意味する。１
６０３−Ｌおよび１６０３−ＲはＣＣＤ−ＬおよびＣＣＤ−Ｒであり、それぞれ使用者の
左眼、右眼の像を撮影し生体情報信号Ｌおよび生体情報信号Ｒを検知する。検知された生
体情報信号Ｌ及び生体情報信号Ｒは、ＣＣＤ−ＬおよびＣＣＤ−Ｒによりそれぞれ電気信
号Ｌ及び電気信号ＲとしてＡ／Ｄ変換器１６０４に入力される。電気信号Ｌ及び電気信号
Ｒは、Ａ／Ｄ変換器１６０４でデジタルの電気信号Ｌ及びデジタルの電気信号Ｒに変換さ
れた後、ＣＰＵ１６０５に入力される。ＣＰＵは、入力されたデジタルの電気信号Ｌ及び
デジタルの電気信号Ｒを使用者の目の充血度に応じた補正信号Ｌ及び補正信号Ｒに変換す
る。補正信号Ｌ及び補正信号Ｒは、Ｄ／Ａ変換器に入力されデジタルの補正信号Ｌ及び補
正信号Ｒ変換される。デジタルの補正信号Ｌ及び補正信号Ｒが電圧可変器１６０７に入力
されると、電圧可変器１６０７は、デジタルの補正信号Ｌ及びデジタルの補正信号Ｒに応
じた補正電位Ｌ及び補正電位ＲをそれぞれのＥＬ素子に印加する。なお、１６０８−Ｌお
よび１６０８−Ｒは、それぞれ使用者の左眼、右眼である。
【０１９７】
本実施例のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイは、本実施例で用いたＣＣＤだけでなく、
ＣＭＯＳセンサーを含む使用者の生体情報信号を得て電気信号に変換するためのセンサー
や、音声や音楽などを出力するためのスピーカやヘッドホン、画像信号を供給するビデオ
デッキやコンピュータを有してもよい。
【０１９８】
図１７は、本実施形態のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイの外観図である。
【０１９９】
ゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイ１７０１は、ＥＬ表示装置Ｌ（１７０２−Ｌ）、ＥＬ
表示装置Ｒ（１７０２−Ｒ）、ＣＣＤ−Ｌ（１７０３−Ｌ）、ＣＣＤ−Ｒ（１７０３−Ｒ
）、電圧可変器−Ｌ（１７０４−Ｌ）、電圧可変器−Ｒ（１７０４−Ｒ）を有している。
なお、図１７には、図示されていないがゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイは上記構成に加
えてＡ／Ｄ変換器、ＣＰＵ及びＤ／Ａ変換器を有している。
【０２００】
なお、使用者の眼を検知するＣＣＤ−Ｌ（１７０３−Ｌ）およびＣＣＤ−Ｒ（１７０３
−Ｒ）は、図１７に示される配置に限られることはない。なお、実施例１に示したような
周囲の環境情報を検知するセンサーを新たに設けることも可能である。
【０２０１】
ここで、本実施例のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイの動作および機能について説明す
る。図１６を再び参照する。本実施例のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイにおいて、通常
の使用時には、外部装置より画像信号Ｌおよび画像信号ＲがＥＬ表示装置１６０２−Ｌお
よび１６０２−Ｒに供給される。外部装置の例としては、パーソナルコンピュータ、携帯
情報端末やビデオデッキが挙げられる。使用者は、ＥＬ表示装置１６０２−Ｌおよび１６
０２−Ｒに映し出された画像を観察する。
【０２０２】
本実施例のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイ１６０１には、使用者の生体情報として使
用者の眼の像を検知し、これを電気信号として検出するＣＣＤ−Ｌ１６０３−ＬおよびＣ
ＣＤ−Ｒ１６０３−Ｒが含まれる。ここで検出される眼の像に対する電気信号とは、使用
者の眼のうちの黒眼部分を除いた白眼部分のみを選択し、白眼部分において認識される色
の電気信号のことである。
ＣＣＤ−Ｌ１６０３−Ｌ及びＣＣＤ−Ｒ１６０３−Ｒにより検知されるそれぞれの電気
信号は、Ａ／Ｄ変換器１６０４に入力され、アナログの電気信号からデジタルの電気信号
に変換される。このデジタルの電気信号は、ＣＰＵ１６０５に入力され、補正信号に変換
される。
【０２０３】
ＣＰＵ１６０５は、入力されたデジタルの電気信号において、白眼部分で認識される白
色の情報信号に赤色の情報信号が徐々に含まれてくることで使用者の目の充血度を検知し
、使用者が目の疲労を感じているかどうかを判断する。さらにＣＰＵ１６０５には、使用
者の目の疲労度に対してＥＬ素子の発光輝度を調節する比較データが予め設定されている
ため、使用者の目の疲労度に対応した発光輝度を制御するための補正信号に変換される。
ここで補正信号は、Ｄ／Ａ変換器１６０６でアナログの補正信号に変換され電圧可変器１
６０７に入力される。
このアナログの補正信号が、電圧可変器に１６０７に入力されると電圧可変器１６０７
がＥＬ素子に所定の補正電位を印加して、ＥＬ素子の発光輝度が制御される。
【０２０４】
次に図１８に、本実施形態のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイの動作フローチャートを
示す。本実施形態のゴーグル型ＥＬ表示ディスプレイは、外部装置から画像信号がＥＬ表
示装置に供給される。このとき使用者の生体情報信号がＣＣＤにより検知され、ＣＣＤに
より検出された電気信号がＡ／Ｄ変換器に入力される。Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号に変
換された電気信号は、さらに、ＣＰＵにおいて使用者の生体情報を反映させた補正信号に
変換される。補正信号は、Ｄ／Ａ変換器にてアナログの補正信号に変換され電圧可変器に
入力される。これによりＥＬ素子に補正電位が印加され、ＥＬ素子の輝度調節が行われる
。
【０２０５】
以上の動作が繰り返される。
【０２０６】
なお、使用者の生体情報としては、目の充血度だけでなく使用者の頭、目、耳、鼻、口
といった様々な部位から、使用者の生体情報を得ることができる。
【０２０７】
上述したように、使用者の眼の充血度異常が認識された場合には、その異常に応じてＥ
Ｌ表示装置の発光輝度を弱めることができる。こうすることによって、使用者の身体の異
常に対応して目に優しい表示をすることができる。
【０２０８】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜３のいずれの構成とも自由に組み合わせることが
できる。
【実施例５】
【０２０９】
次に、実施例１の図８において説明した画素部におけるコンタクト構造に改良を加える
際の作成方法について図１９を用いて説明する。なお、図１９における番号は、図８にお
ける番号に対応している。本実施例１の工程に従って、図１９（Ａ）に示すようにＥＬ素
子を構成する画素電極（陽極）４３が設けられている状態を得る。
【０２１０】
次に画素電極上のコンタクト部１９００をアクリルで埋め、図１９（Ｂ）に示すように
コンタクトホール保護部１９０１を設ける。
ここでは、アクリルをスピンコート法により成膜し、レジストマスクを用いて露光した後
、エッチングを行うことにより図１９（Ｂ）に示すようなコンタクトホール保護部１９０
１を形成させる。
【０２１１】
なお、コンタクトホール保護部１９０１は、断面から見て画素電極よりも盛り上がって
いる部分（図１９（Ｂ）のＤａに示す部分）の厚さが０．３〜１μｍとなるのが好ましい
。コンタクトホール保護部１９０１が形成されると、図１９（Ｃ）に示すようにＥＬ層４
５が形成され、さらに陰極４６が形成される。ＥＬ層４５及び陰極４６の作成方法は、実
施例１の方法を用いればよい。
【０２１２】
また、コンタクトホール保護部１９０１には、有機樹脂が好ましく、ポリイミド、ポリ
アミド、アクリル、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）といった材料を用いると良い。また、
これらの有機樹脂を用いる際には、粘度を１０-3Ｐａ・ｓ〜１０-1Ｐａ・ｓとするとよい
。
【０２１３】
以上のようにして図１９（Ｃ）に示す様な構造とすることで、コンタクトホールの段差
部分で、ＥＬ層４５が切断された際に生じる画素電極４３と陰極４６間での短絡の問題を
解決することができる。
【０２１４】
なお、本実施例の構成は、実施例１〜４のいずれの構成とも自由に組み合わせることが
できる。
【実施例６】
【０２１５】
本発明を実施して形成されたＥＬ表示装置は、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、しかも視野角が広い。従って、様々な電気器具の表示部
として用いることができる。例えば、ＴＶ放送等を大画面で鑑賞するには対角３０インチ
以上（典型的には４０インチ以上）のＥＬディスプレイ（ＥＬ表示装置を筐体に組み込ん
だディスプレイ）の表示部として本発明のＥＬ表示装置を用いるとよい。
【０２１６】
なお、ＥＬディスプレイには、パソコン用ディスプレイ、ＴＶ放送受信用ディスプレイ
、広告表示用ディスプレイ等の全ての情報表示用ディスプレイが含まれる。また、その他
にも様々な電気器具の表示部として本発明のＥＬ表示装置を用いることができる。
【０２１７】
その様な電気器具としては、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）、カーナビゲーションシステム、カーオーディオ、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（具体的にはコンパクトディスク（ＣＤ）、レー
ザーディスク（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。特に、斜め方向から
見ることの多い携帯情報端末は視野角の広さが重要視されるため、ＥＬ表示装置を用いる
ことが望ましい。
それら電気器具の具体例を図２０に示す。
【０２１８】
図２０（Ａ）はＥＬディスプレイであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２０
０３等を含む。本発明は表示部２００３に用いることができる。ＥＬディスプレイは自発
光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすること
ができる。
【０２１９】
図２０（Ｂ）はビデオカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、音声入力部２１
０３、操作スイッチ２１０４、バッテリー２１０５、受像部２１０６等を含む。本発明の
ＥＬ表示装置は表示部２１０２に用いることができる。
【０２２０】
図２０（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２２
０１、信号ケーブル２２０２、頭部固定バンド２２０３、表示部２２０４、光学系２２０
５、ＥＬ表示装置２２０６等を含む。本発明はＥＬ表示装置２２０６に用いることができ
る。
【０２２１】
図２０（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２３０１、記録媒体（ＣＤ、ＬＤまたはＤＶＤ等）２３０２、操作スイッチ
２３０３、表示部（ａ）２３０４、表示部（ｂ）２３０５等を含む。表示部（ａ）は主と
して画像情報を表示し、表示部（ｂ）は主として文字情報を表示するが、本発明のＥＬ表
示装置はこれら表示部（ａ）、（ｂ）に用いることができる。なお、記録媒体を備えた画
像再生装置には、ＣＤ再生装置、ゲーム機器なども含まれうる。
【０２２２】
図２０（Ｅ）は携帯型（モバイル）コンピュータであり、本体２４０１、カメラ部２４
０２、受像部２４０３、操作スイッチ２４０４、表示部２４０５等を含む。本発明のＥＬ
表示装置は表示部２４０５に用いることができる。
【０２２３】
なお、将来的にＥＬ材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ
等で拡大投影して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
。
【０２２４】
また、上記電気器具はインターネットやＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回
線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増
してきている。ＥＬ材料の応答速度は非常に高いため、ＥＬ表示装置は動画表示に好まし
いが、画素間の輪郭がぼやけてしまっては動画全体もぼけてしまう。従って、画素間の輪
郭を明瞭にするという本発明のＥＬ表示装置を電気器具の表示部として用いることは極め
て有効である。
【０２２５】
また、ＥＬ表示装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なく
なるように情報を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話やカー
オーディオのような文字情報を主とする表示部にＥＬ表示装置を用いる場合には、非発光
部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが望ましい。
【０２２６】
ここで図２１（Ａ）は携帯電話であり、本体２６０１、音声出力部２６０２、音声入力
部２６０３、表示部２６０４、操作スイッチ２６０５、アンテナ２６０６を含む。本発明
のＥＬ表示装置は表示部２６０４に用いることができる。なお、表示部２６０４は黒色の
背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電力を抑えることができる。
【０２２７】
また、図２１（Ｂ）はカーオーディオであり、本体２７０１、表示部２７０２、操作ス
イッチ２７０３、２７０４を含む。本発明のＥＬ表示装置は表示部２７０２に用いること
ができる。また、本実施例では車載用オーディオを示すが、据え置き型のオーディオに用
いても良い。なお、表示部２７０４は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電力
を抑えられる。これはオーディオにおいて特に有効である。
【０２２８】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電気器具に用いることが
可能である。また、本実施例の電気器具は実施例１〜５の構成を自由に組み合わせること
で得ることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース及びドレインの一方が第１の配線と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が第２の配線と電気的に接続された第１のトランジスタと、
ソース及びドレインの一方が前記第１の配線と電気的に接続され、ゲートが前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続された第２のトランジスタと、
一方の電極が第３の配線と電気的に接続され、他方の電極が前記第２のトランジスタのソース及びドレインの他方と電気的に接続された容量素子と、を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１】
ソース及びドレインの一方が第１の配線と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が第２の配線と電気的に接続された第１のトランジスタと、
ソース及びドレインの一方が前記第１の配線と電気的に接続され、ゲートが前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続された第２のトランジスタと、
一方の電極が第３の配線と電気的に接続され、他方の電極が前記第２のトランジスタのソース及びドレインの他方と電気的に接続された容量素子と、を有することを特徴とする半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１３−４７８０８（Ｐ２０１３−４７８０８Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２０５１６２（Ｐ２０１２−２０５１６２）
【出願日】平成２４年９月１９日（２０１２．９．１９）
【分割の表示】特願２０１１−１１４９０８（Ｐ２０１１−１１４９０８）の分割
【原出願日】平成１３年１月１７日（２００１．１．１７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．レーザーディスク
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月１９日（２０１２．９．１９）
【分割の表示】特願２０１１−１１４９０８（Ｐ２０１１−１１４９０８）の分割
【原出願日】平成１３年１月１７日（２００１．１．１７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．レーザーディスク
【出願人】（０００１５３８７８）株式会社半導体エネルギー研究所 (5,264)
【Ｆターム（参考）】
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