半導體器件以及顯示裝置的制作方法

專利名稱：半導體器件以及顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及場致發光顯示裝置，特別涉及構成其中的像素部分的電路的晶體管。
背景技術：
將自發光元件的場致發光(以下稱為EL)元件在各像素中用作為發光元件的EL顯示裝置是自發光型的，與此同時，它具有裝置體積薄而且功耗小等優點，作為替代液晶顯示裝置(LCD)或者CRT等顯示裝置的顯示裝置，它正在引起人們的注意，并且正在進行著研究。
另外，其中作為高精度的顯示裝置期待著在各像素中設置單獨控制EL元件的薄膜晶體管(TFT)等的開關元件、在各個像素控制EL元件的有源矩陣型EL顯示裝置。
圖1示出m行n列有源矩陣型EL顯示裝置中的每一個像素的電路結構。在EL顯示裝置中，在基板上多條柵極線GL沿著行方向延伸，多條數據線DL以及電源線VL沿著列方向延伸。另外各像素具備有機EL元件50、開關用TFT(第1 TFT)10、EL元件驅動用TFT(第2 TFT)20以及輔助電容Cs。
第1 TFT10使柵極線GL與數據線DL連接，在柵極電極上接受柵極信號(選擇信號)而導通。這時供給到數據線DL上的數據信號由連接在第1 TFT10與第2 TFT20之間的輔助電容Cs保持。在第2 TFT20的柵極電極上，供給與經過上述第1 TFT10供給的數據信號對應的電壓，該第2 TFT20從電源線VL向有機EL元件50供給對應于其電壓值的電流。通過這樣的工作，在各個像素以對應于數據信號的亮度使有機EL元件發光，顯示所希望的圖像。
這里，有機EL元件是通過向設置在陰極與陽極之間的有機發光層供給電流進行發光的電流驅動型的元件。另一方面，輸出到數據線DL的數據信號是對應于顯示數據的振幅的電壓信號。因此，以往在有機EL顯示裝置中，目的是使用這樣的數據信號使有機EL元件正確地發光，在各個像素中設置著第1 TFT10與第2 TFT20。
在上述的有機EL顯示裝置中，其顯示品質、可靠性并不十分充分，需要消除第1以及第2 TFT10、20的各特性分散性。特別是，由于控制從電源線VL向有機EL元件50供給的電流量的第2 TFT的特性分散性將直接在發光亮度上產生分散，因此要求減少其分散性。
另外，最好由工作速度快，能夠低電壓驅動的多晶硅TFT構成這些第1以及第2 TFT10、20。為了得到多晶硅，通過激光熱處理使非晶硅多晶化進行，而由于照射激光器的照射面內的能量分散性引起多晶硅的顆粒尺寸不均勻。具有如果引起該顆粒尺寸的分散(特別是如果在TFT溝道附近引起分散)則TFT的導通電流特性等也將分散的問題。

發明內容
本發明是鑒于以上的問題而產生的，目的在于提供通過緩和控制有機EL元件的TFT的特性分散性，能夠使各發光像素以均勻的亮度發光的有源矩陣型有機EL面板。
另外，本發明的另一個目的在于在作為被驅動元件具備有機EL元件等的裝置中，謀求其可靠性或者特性的提高。
為了達到上述的目的，本發明具備在第1以及第2電極之間具有發光層而構成的場致發光元件；在柵極接收柵極信號進行工作、輸入數據信號的開關用薄膜晶體管；設置在驅動電源與上述場致發光元件之間、根據從上述開關用薄膜晶體管供給的數據信號來控制從上述驅動電源向上述場致發光元件供給的電能的元件驅動用薄膜晶體管，進而，在上述驅動電源與上述元件驅動用薄膜晶體管之間，設置了與上述元件驅動用薄膜晶體管反導電特性的補償用薄膜晶體管。
由于能夠使用這樣的反導電特性的補償用薄膜晶體管，與元件驅動用薄膜晶體管一起相互吸收特性移動的分散性，因此作為總體能夠緩和各個晶體管的分散性，能夠防止由于特性分散性引起的場致發光元件中的發光亮度分散性。
另外本發明的其它形態在于上述補償用薄膜晶體管在上述驅動電源與上述元件驅動用薄膜晶體管之間被連接成二極管。
由此，不需要對于補償用薄膜晶體管供給特別的控制信號，能夠補償元件驅動用薄膜晶體管的特性分散性。
本發明的其它形態在于在上述顯示裝置中，上述元件驅動用薄膜晶體管由相互并聯連接的多個薄膜晶體管構成。
本發明的又一個形態在于上述元件驅動用薄膜晶體管由在上述驅動電源與上述場致發光元件之間相互并聯連接的多個薄膜晶體管構成，上述補償用薄膜晶體管分別設置在上述并聯連接的多個薄膜晶體管與上述驅動電源之間。
這樣，通過并列設置多個元件驅動用薄膜晶體管，即使在各個晶體管中發生特性分散性，也能夠緩和對于并聯連接的晶體管的總體特性的影響。因此，對于EL元件能夠減少分散性而供給電流。進而，如果對于補償用薄膜晶體管也取為多個，則能夠降低各個晶體管特性的分散性對于像素晶體管總體特性的影響，能夠使EL元件容易地以均勻亮度發光。
在本發明的其它形態中，上述半導體器件能夠在有源矩陣型的顯示裝置中使用，其中，該有源矩陣型顯示裝置中的矩陣形地配置的各個像素具備上述開關用薄膜晶體管、上述元件驅動用薄膜晶體管、上述補償用薄膜晶體管和作為顯示元件的上述被驅動元件。
在本發明的其它形態中，在上述半導體器件中，上述元件驅動用薄膜晶體管以及上述補償用薄膜晶體管的溝道長度方向配置成沿著向上述開關用薄膜晶體管供給上述數據信號的數據線的延伸方向。
本發明的其它形態是矩陣形地配置的多個像素的每一個至少具備被驅動元件和把來自驅動電源的電能供給到被驅動元件的元件驅動用薄膜晶體管的有源矩陣型的顯示裝置，上述多個像素的各像素區的矩陣的行以及列方向的邊中的一方比另一方長，上述元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向沿著上述像素區的長邊方向配置。
在本發明的其它形態的顯示裝置中，上述像素區的矩陣的列方向的邊比行方向的長，上述元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向沿著上述列方向配置。
在本發明其它形態的半導體器件中，具備把來自電源線的驅動電流供給到所對應的被驅動元件的至少一個元件驅動用薄膜晶體管和根據選擇時所供給的數據控制上述元件驅動用薄膜晶體管的開關用薄膜晶體管，上述元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向配置成沿著向上述開關用薄膜晶體管供給上述數據信號的數據線的延伸方向。
通過采用以上的配置，能夠加長向被驅動元件供給電能的元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度，能夠提高耐壓等晶體管的可靠性。另外，能夠把對于被驅動元件分別設置的元件驅動用薄膜晶體管的特性平均化，即使在被驅動元件是根據供給電能發光亮度不同的發光元件等的情況下，也能夠抑制每個元件的發光亮度的分散性。另外，例如能夠容易地把對于一個被驅動元件的分別具備了充分溝道長度的多個元件驅動用薄膜晶體管并聯或者串聯連接，在像素內有效地進行配置等，在被驅動元件是發光元件等的情況下還能夠增加發光區。
在本發明其它形態的半導體器件或者顯示裝置中，形成元件驅動用薄膜晶體管，上述元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向沿著用于對該晶體管的溝道區進行熱處理的線狀脈沖激光器的掃描方向。
這樣通過使得激光熱處理的掃描方向與元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向一致，能夠可靠地減小與向其它被驅動元件供給電能的元件驅動用薄膜晶體管的晶體管特性的差異。
在激光熱處理中，具有激光器輸出能量的分散性。在該分散性中存在著脈沖激光器的一個照射區域內的分散和發光之間的分散性。另一方面，例如在有源矩陣型顯示裝置等的半導體器件中采用的元件驅動用薄膜晶體管大多設計成相對于溝道寬度，其溝道長度很長。另外，如上述那樣通過沿著像素區的長邊配置，或者沿著列方向或數據線的延伸方向形成元件驅動用薄膜晶體管，能夠容易地充分加長元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度。而且，能夠容易地進行調整，使得激光器的掃描方向與元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向大體一致，或者換言之，通過把激光器的照射區的長度方向設定成為以其寬度方向跨過溝道，使得一個元件驅動用薄膜晶體管的溝道整個區域不能通過單一的發光進行熱處理。這一點例如如果把上述元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度設定為比脈沖激光器的一次移動間距還長，則能夠容易地實現。由此，在同一個基板上形成多個被驅動元件，形成多個向該元件分別供給電能的元件驅動用薄膜晶體管的情況下，該薄膜晶體管的有源層能夠通過多次發光進行激光熱處理，把發光之間的能量分散性均等地加入到各個晶體管中，能夠可靠地把各個薄膜晶體管的特性平均化。由此，例如在作為驅動元件使用了在發光層中的有機化合物的有機EL元件的有機EL顯示裝置等中，能夠極度減小設置在各個像素中的有機EL元件的發光亮度的分散性。
在本發明的其它形態中，在上述半導體器件中，上述元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向與上述開關用薄膜晶體管的溝道長度方向不一致。
在開關用薄膜晶體管配置在選擇該晶體管的選擇線與供給數據信號的數據線相交叉的附近并且數量很多的情況下，配置成使得選擇線的延伸方向與開關用薄膜晶體管的溝道長度方向大致平行。在這樣的情況下，通過把元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向配置在與開關用薄膜晶體管不同的方向上，能夠容易地加長元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度。
在本發明其它形態的半導體器件中，在根據供給電能進行工作的被驅動元件與用于向上述被驅動元件供給電能的電源線之間具有用于控制向上述被驅動元件的供給電能的n個(n是2以上的整數)薄膜晶體管，該n個薄膜晶體管與對應的上述被驅動元件通過n-1以下數量的接點進行電連接。
根據向被驅動元件的電能供給可靠性或者防止分散性等的觀點，設置多個向被驅動元件供給電能的元件驅動用薄膜晶體管，效果將很高。另一方面，例如在被驅動元件是發光元件等的情況下接點部大多成為非發光區。從而，通過把向被驅動元件供給電能的n個薄膜晶體管和被驅動元件的接點的數量取為n-1以下，在謀求提高作為裝置的可靠性的同時能夠最大限度地確保被驅動元件的實際工作區(如果是發光元件則是發光區)。
本發明其它形態的半導體器件在根據供給電能進行工作的被驅動元件與用于向上述被驅動元件供給電能的電源線之間，具備用于控制向上述被驅動元件的供給電能的薄膜晶體管，該薄膜晶體管與對應的上述被驅動元件通過布線層相互電連接，隔開配置該布線層與薄膜晶體管的接點位置以及該布線層與上述被驅動元件的接點位置。
通過這樣隔開配置布線層與該薄膜晶體管的接點位置以及該布線層與上述被驅動元件的接點位置，能夠容易地在更平坦的面上形成大多形成于布線層上層的被驅動元件。用絕緣層隔開薄膜晶體管與布線層，這些接點在形成于絕緣層中的接觸孔中進行。另外，布線層與被驅動元件的連接經過形成在絕緣兩者的絕緣層上的接觸孔進行。從而，如果把連接薄膜晶體管與布線層的接觸孔和連接布線層與被驅動元件的接觸孔形成在重疊的位置，則形成于最上層的被驅動元件形成在由2個(2段)接觸孔產生的很大的凹凸面上。作為被驅動元件，在采用了例如在發光層中使用了有機化合物的有機EL元件的情況下，包含有機化合物的層如果其形成面的平坦性差，則產生電場集中，從其位置易于產生不能發光的暗點等。從而，通過把布線層與被驅動元件的接點從薄膜晶體管與布線層的接點部隔開，能夠使被驅動元件的形成區中的平坦性提高。
在本發明其它形態的半導體器件中，其特征在于，上述被驅動元件是在第1以及第2電極之間具備發光元件層的發光元件，在形成于上述布線層的上層的絕緣層中形成了接觸孔，在該接觸孔中，上述布線層與在上述絕緣層之上覆蓋上述接觸孔而形成的上述發光元件的上述第1電極連接，上述第1電極的至少接觸孔區由平坦化層覆蓋，在上述第1電極以及上述平坦化層之上形成了上述發光元件層。
第1電極的接觸孔區由平坦化層覆蓋，即，通過用平坦化層埋入由于接觸孔的存在引起的凹洼部分，在第1電極與平坦化層中能夠構成平坦性非常高的面。由此，通過在該平坦性高的面上形成發光元件層能夠提高元件的可靠性。
本發明其它形態的半導體器件在根據供給電能進行工作并且在第1以及第2電極之間具有發光元件層的被驅動元件與向上述被驅動元件供給電能用的電源線之間，具備用于控制向上述被驅動元件的供給電能的薄膜晶體管，該薄膜晶體管與對應的上述被驅動元件在把形成于下層的上述薄膜晶體管與上述被驅動元件的層間隔開的絕緣層上形成的接觸孔中，直接或者間接地相互電連接，上述第1電極的至少接觸孔區由平坦化層覆蓋，在上述第1電極以及上述平坦化層的上層形成了上述發光元件層。
在第1電極的上方形成發光元件層，而由于用平坦化層覆蓋在該第1電極上因接觸孔的存在而產生的凹洼，因此即使該凹洼很深，也能夠用第1電極與平坦化層構成平坦性非常高的面，通過在該平坦性高的面上形成發光元件層能夠提高元件的可靠性。
本發明其它形態在于上述被驅動元件是在發光層中使用了有機化合物的有機場致發光元件。在這樣的有機EL元件中，雖然是高亮度，而且發光顏色、材料的選擇范圍廣泛，但是由于是電流驅動因此供給電流量的分散性將對于發光亮度的分散性產生影響，但是通過采用上述那樣的像素的電路結構或者配置，能夠容易均勻地維持供給的電流量。另外，通過采用上述那樣的接點的配置、構造，能夠加大開口率，進而在平坦的面上形成發光層等元件層，可以得到可靠性高的元件。


圖1示出有源矩陣型有機EL顯示裝置的一個像素的電路結構。
圖2示出本發明實施例1的有源矩陣型有機EL顯示裝置的每一個像素的電路結構例。
圖3示出TFT的I-V特性。
圖4示出由本發明以及傳統的電路結構實現的效果。
圖5示出本發明實施例1的有源矩陣型有機EL顯示裝置的每一個像素的其它電路結構。
圖6示出本發明實施例1的有源矩陣型有機EL顯示裝置的每一個像素的另一個電路結構。
圖7示出本發明實施例1的有源矩陣型有機EL顯示裝置的每一個像素的又一個電路結構。
圖8是具備了圖7所示電路結構的本實施例1的有源矩陣型有機EL面板的平面結構圖。
圖9示出沿著圖8的A-A、B-B及C-C線的剖面結構。
圖10是實施例2的有源矩陣型有機EL面板的每一個像素的平面圖以及剖面圖。
圖11是實施例2的有源矩陣型有機EL面板的每一個像素的其它平面結構例。
圖12是實施例3的有源矩陣型有機EL面板的每一個像素的平面圖。
圖13是實施例3的有源矩陣型有機EL面板的每一個像素的其它平面結構例。
圖14是實施例2的有源矩陣型有機EL面板的每一個像素的其它平面結構例。
圖15示出第2 TFT的有源層16與有機EL元件50的陽極52接點部的剖面以及平面構造。
圖16示出實施例3的第2 TFT的有源層16與有機EL元件50的陽極52的接點部的剖面以及平面構造例。
圖17示出實施例3的第2 TFT的有源層16與有機EL元件50的陽極52的接點部的其它剖面構造例。
圖18示出實施例3的第2 TFT的有源層16與有機EL元件50的陽極52的接點部的其它剖面構造例。
圖19示出實施例3的第2 TFT的有源層16與有機EL元件50的陽極52的接點部的其它剖面構造例。
圖20示出實施例3的第2 TFT的有源層16與有機EL元件50的陽極52的接點部的其它剖面構造例。
具體實施例方式
以下，使用

本發明的最佳實施例(以下稱為實施例)。
實施例1圖2示出本發明實施例1的m行n列有源矩陣型EL顯示裝置中的每一個像素的電路結構。如圖所示，各像素具備有機EL元件50、開關用TFT(第1 TFT)10、元件驅動用TFT(第2 TFT)20以及輔助電容Cs，這里，構成在由沿著行方向延伸的柵極線GL和沿著列方向延伸的數據線DL包圍的區域中。在本實施例中，還在電源線VL與第2 TFT20之間插入導電特性與該第2 TFT20相反的補償用TFT30。該補償用TFT30的柵極與源極或者漏極的一方連接，被連接成二極管，該二極管在電源線VL與該第2 TFT20之間以正向連接。由此，能夠不供給特別的控制信號而進行工作。
第1 TFT10在其柵極接受柵極信號而導通，由此，由連接在第1TFT10與第2 TFT20之間的輔助電容Cs保持供給到數據線DL的數據信號，輔助電容Cs的一個電極電位等于該數據信號。第2 TFT20設置在電源線VL和有機EL元件(元件的陽極)50之間，進行工作使得從電源線VL向有機EL元件50供給對應于加入到其柵極的數據信號的電壓值的電流。在圖2所示的例中，在第1 TFT10中使用能夠高速響應的nch-TFT，在第2 TFT20中使用pch-TFT。
在補償用TFT30中使用與該第2 TFT20反極性的nch-TFT，在第2 TFT20的I(電流)-V(電壓)特性變動了時，其I-V特性恰好沿著反方向變動，補償第2 TFT20的特性變動。
圖3示出在有源層中使用了多晶硅的nch-TFT以及pch-TFT的I-V特性。nch-TFT如果向其柵極的加入電壓成為預定的正電壓(+Vt)以上則電流值急劇地上升，另一方的pch-TFT如果向其柵極的加入電壓成為預定的負電壓(-Vth)以下則電流值急劇地上升。這里，例如在同一個基板上形成的nch-TFT和pch-TFT在nch-TFT的閾值+Vth向加大的方向，即在圖3中向右移動那樣變動時，pch-TFT的閾值-Vth則向圖3的右側移動相同的程度。反之，在nch-TFT的閾值+Vth向左移動時，pch-TFT的閾值-Vth也向左移動。例如，根據制造條件的分散性等，在圖2的第2 TFT20中使用的pch-TFT的-Vth向右偏移時，如果是以往則在同一條件下，立即減少供給到有機EL元件50中的電流量。但是，在本實施例中，將增多由設置在該第2TFT20與電源線VL之間的nch-TFT構成的補償用TFT30流過的電流量。
在本實施例中，如圖2所示，由于相互成為反極性的第2 TFT20與補償用TFT30設置在電源線VL與有機EL元件50之間，因此2個TFT通常相互補償流過的電流量而平衡。當然，在本實施例的電路結構中與不存在補償用TFT30的圖1那樣的以往電路結構相比較，可向有機EL元件50供給的最大電流值減少與補償用TFT30的存在相當的部分。但是由于人們的眼睛在高亮度一側的識別靈敏度與在中間亮度的靈敏度相比較非常低，因此，即使多少減少最大供給電流值在顯示品質方面也幾乎不產生影響。其另一方面，由于在各個像素中，第2TFT20與補償用TFT30相互調整流出的電流，因此能夠減小向像素之間的有機EL元件50的供給電流量的分散性。
其次，參照圖4說明根據本實施例的電路結構實現的效果。圖4的上半部分示出由圖2所示的本實施例像素電路結構使有機EL元件發光時，圖4的下半部分示出由圖1所示的以往的像素電路結構使有機EL元件發光時的加入電壓(數據信號)與發光亮度間關系的一例。圖4的設定例舉出以加入電壓(數據信號)為8V時作為對于有機EL元件的要求最大亮度，并且在8V～10V之間進行灰度顯示的情況。另外，圖4的上半部分，下半部分的各3個抽樣是在不同制造條件下分別形成圖2以及圖1的電路結構的有機EL面板時，即故意使像素部的TFT的特性分散性時的發光亮度特性。
如從圖4所知，在以往的電路結構中，在像素部TFT的特性不同的3個抽樣中，在所設定的數據信號電壓范圍8V～10V中亮度特性發生很大變化，而與此不同，在本實施例的電路結構中，僅是視覺感覺不到的高亮度區中的特性不同，3個抽樣的中間色調區中的亮度特性差非常小。從而，通過把各像素作成本實施例那樣的電路結構，即使TFT、特別是帶來非常大影響的EL元件驅動用TFT20的特性分散，但是由于存在與此反極性的補償用TFT30，因此能夠補償其分散性，能夠抑制有機EL元件的發光亮度的分散性。
圖5示出本實施例的電路結構的其它例子。與上述圖2不同之點在于，使用nch-TFT構成第2 TFT22，另外，在補償用TFT32中使用二極管連接的pch-TFT。即使利用這樣的結構也能夠用補償用TFT32補償第2 TFT22中的特性分散性。
圖6示出本實施例的電路結構的又一個例子。與圖2的電路結構不同之點在于并列多個第2 TFT并且設置在補償用TFT30與有機EL元件50之間。另外，TFT的極性與圖2相同，第2 TFT24是pch，補償用TFT30是nch。2個第2 TFT24的柵極共同連接第1 TFT10以及輔助電容Cs的第1電極一側，各個源極連接補償用TFT30，漏極連接有機EL元件50。這樣通過并列設置第2 TFT24，能夠進一步降低由于第2 TFT的特性分散性引起的向有機EL元件的供給電流分散性。
這里，如果把2個第2 TFT24各個流過的電流值目標設為i，則當然，2個第2 TFT24的總計目標電流值成為2i。根據分散性，例如即使一方的第2 TFT24的電流供給能力成為i/2，另一方的第2 TFT24以i流過電流，對于目標2i，能夠向有機EL元件供給(3/2)i。另外，即使最差一方的TFT的電流供給能力成為0，如果是圖6的例子，則也能夠通過另一方的TFT向有機EL元件供給電流i。由單一的TFT構成第2 TFT24的情況下，如果其電流供給能力成為0，則其像素產生缺陷，而與此相比較，其效果格外突出。
另外，本實施例的各個TFT通過激光熱處理使a-Si多晶化，在并列設置多個第2 TFT24的情況下，很容易對于激光的掃描方向設法來錯開其形成位置等，以使激光不同時照射各個第2 TFT24的有源區。而且，通過這樣的配置，能夠格外地降低所有的第2 TFT24成為缺陷的可能性，能夠把由于激光熱處理而產生的特性分散性抑制為最小限度。除此以外，如上述那樣，由于在第2 TFT24與電源線VL之間設置補償用TFT30，因此即使由于其熱處理條件等的分散性在第2TFT24的閾值中產生偏移，通過補償用TFT30也能夠將其緩和。
圖7示出本實施例的又一個像素電路結構。與上述圖6的結構不同之點在于，不僅是第2 TFT24，補償用TFT也設置多個，各個補償用TFT34分別設置在電源線VL與第2 TFT24之間。對于補償用TFT34如果像圖7那樣也設置多個，則作為總體能夠緩和在各個補償用TFT34中發生的電流供給能力的分散性，能夠更可靠地降低向有機EL元件50的供給電流能力的分散性。
圖8示出成為上述圖7那樣電路結構的有機EL顯示裝置的平面結構的一個例子。另外圖9(a)示出沿著圖8的A-A線的概略剖面，圖9(b)示出沿著圖8的B-B線的概略剖面，圖9(c)示出沿著圖8的C-C線的概略剖面。另外，圖9中，對于同時形成的層(膜)，除去功能不同的層以外基本上標注相同的符號。
如圖8所示，各個像素具備第1 TFT10、輔助電容Cs、2個pch的第2 TFT24、電源線VL與該第2 TFT24之間二極管連接而設置的nch的2個補償用TFT34以及與第2 TFT(24)的漏極連接的有機EL元件50。另外，在圖8的例中(不限定于此)，在由沿著行方向延伸的柵極線GL與沿著列方向延伸的電源線VL和數據線DL包圍的區域中配置一個像素。另外，在圖8的例中，為了實現更高精度的彩色顯示裝置，R、G、B的像素在各行采用了其配置位置錯開的所謂δ排列，因此數據線DL以及電源線VL不是一條直線形狀，而是沿著列方向延伸、在各行穿行在位置偏移了的像素的間隙中。
在各個像素區中，在柵極線GL與數據線DL的交叉部附近形成了第1 TFT10。在有源層6中，使用通過激光熱處理使a-Si多晶化得到的p-Si，該有源層6成為2次跨過從柵極線GL突出的柵極電極2的圖形，在圖7中，以單個柵極的構造示出，而在電路中成為雙柵極構造。有源層6形成在覆蓋柵極電極2而形成的柵極絕緣膜4上，在柵極電極2正上方區形成溝道，在其兩側，形成摻雜了雜質的源極區6S、漏極區6D。由于希望高速地響應對柵極線GL輸出的選擇信號，這里，第1 TFT10在源漏區6S、6D中，摻雜磷(P)等雜質，構成為nch-TFT。
第1 TFT10的漏極區6D用在層間絕緣膜14中開口的接觸孔與覆蓋第1 TFT10總體而形成的層間絕緣膜14之上所形成的數據線DL連接。
在該第1 TFT10的源極區6S中，連接輔助電容Cs。該輔助電容Cs由在層間夾持柵極絕緣膜4而重疊的第1電極7和第2電極8的區域來形成。第1電極(7)在圖8中沿著與柵極線GL相同的行方向延伸，而且與用和柵極相同材料形成的電容線SL一體地形成。另外，第2電極8與第1 TFT10的有源層6一體地構成為該有源層6延伸到第1電極7的形成位置。第2電極8經過連接器42與第2 TFT24的柵極電極25連接。
2個pch的第2 TFT24和2個nch的補償用TFT34的剖面結構成為圖9(b)所示。這些第2 TFT以及補償用TFT24、34把沿著數據線DL(電源線VL)的方向、在每個TFT上以島狀進行了構圖的半導體層16利用為各個有源層。從而，在該例中，這些第2 TFT24以及補償用TFT34的溝道的溝道長度方向配置成沿著數據線DL，這里是細長形狀的一個像素的長度方向。另外，該半導體層16是與第1 TFT10的有源層6同時形成的，使用了通過激光熱處理把a-Si多晶化而形成的多晶硅。
位于圖9(b)兩端的補償用TFT34的漏極區經過在層間絕緣膜14中開口的接觸孔，分別連接相同的電源線VL。另外，在補償用TFT34的溝道區的正下方夾持柵極絕緣膜4配置了柵極電極35。該柵極電極35是與柵極線GL用相同的材料同時形成的層，如圖8所示那樣在接觸孔中，與電源線VL連接。從而，該補償用TFT34如圖7的電路圖所示那樣，構成為柵極與漏極共同連接電源線VL的二極管。另外，該補償用TFT34的源極區與由pcTFT構成的第2 TFT24的源極區隔開配置，通過連接布線43分別互相連接。
第2 TFT24的各個柵極電極25與補償用TFT34的柵極電極35相同，是與柵極線GL用相同的材料同時形成的導電層，經過連接器42連接在輔助電容Cs的第2電極8上，從該輔助電容Cs的形成區沿著電源線VL延伸，進而延伸到有源層16的下方，構成2個第2 TFT24的各個柵極電極25。
有機EL元件50例如具備圖9(c)那樣的剖面構造，在形成了上述的各個TFT以后，以上表面平坦化為目的，形成在基板整個表面上所形成的平坦化絕緣層18的上面。在陽極(透明電極)52與各像素在最上層的共同形成的陰極(金屬電極)57之間層疊有機層而構成有機EL元件50。這里，該陽極52不直接與第2 TFT24的源極區連接，而是經過構成布線層的連接器40連接。
這里，在本實施例中，如圖8所示，2個第2 TFT24共同連接著一個連接器40，該連接器40在一個位置與有機EL元件50的第1電極52連接。即，有機EL元件50用n-1個以下的接點與n個第2 TFT24連接。接點區有時也成為非發光區，這樣通過盡可能減少有機EL元件50與連接器40(第2 TFT24)的接點數量，能夠盡可能加大發光區。另外，有關該接點數量的其它例子作為實施例3在后面敘述。
另外，在本實施例中，如圖8以及圖9(c)所示那樣，連接器40和陽極52的連接位置配置成與連接器40和第2 TFT24的連接位置錯開。包含后述的有機化合物的發光元件層51如果存在局部薄的位置等則易于引起電場集中，有時從引起了電場集中的位置開始惡化。從而希望使用了有機材料的發光元件層51的形成面盡可能平坦。在接觸孔的上層產生由該接觸孔引起的凹洼，接觸孔越深其凹洼越大。從而，在陽極52的形成區以外通過配置把連接器40與第2 TFT24的源極區連接的接觸孔，能夠使在其上形成有機層的陽極52的上表面盡可能平坦。另外，有關使陽極52的上表面平坦的例子作為實施例4在后面敘述。
發光元件層(有機層)51從陽極一側，順序地層疊例如第1空穴輸送層53、第2空穴輸送層54、有機發光層55、電子輸送層56。作為一個例子，第1空穴輸送層52包括MTDATA4，4’，4”-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺第2空穴輸送層54包括TPDN，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-1，1’-聯苯-4，4’-雙胺有機發光層55根據作為R、G、B的目的的發光顏色而不同，例如包括含有喹吖啶酮(Quinacridone)衍生物的BeBq2雙(10-羥基苯并[h]喹啉)鈹，電子輸送層56由BeBq構成。另外，在圖9(c)所示的例中，在有機EL元件50中，各像素共同地形成由ITO(銦錫氧化物)等構成的陽極52、除去有機發光層55以外的各有機層(53，54，56)以及由Al等構成的陽極57。
作為上述EL元件的其它結構例，可以舉出順序層疊形成了使用在右側舉出的材料的左側的層的元件。
a.透明電極(陽極)b.空穴輸送層NBPc.發光層紅(R)……在主材料(Alq3)中摻雜紅色的摻雜劑(DCJTB)綠(G)……在主材料(Alq3)中摻雜了綠色的摻雜劑(香豆素6)藍(B)……在主材料(Alq3)中摻雜了藍色的摻雜劑(苝)d.電子輸送層Alq3e.電子注入層氟化鋰(LiF)f.電極(陰極)鋁(Al)另外，這里，以上述簡稱記述的材料的正式名稱如下。
·「NBP」…N，N’-Di((萘-1-y1)-N，N’-二苯基-聯苯胺)·「Alq3」…三(8-羥基喹啉)鋁·「DCJTB」…(2-(1，1-二甲基乙基)-6-(2-(2，3，6，7-四水合-1，1，7，7-四甲基-1H，5H-苯并[i，j]喹嗪-9-基)乙烯基)-4H-吡喃-4-基亞基)丙烷二晴·「香豆素6」…3-(2-苯并噻唑基)-7-(二乙基氨基)香豆素·「BAlq」…(1，1’-二苯基-4-Olato)雙(2-甲基-8-喹啉-Nl，08)鋁當然，并不是限定于這樣的結構。
在以上那樣構造的像素中，如果在柵極線GL上加入選擇信號，則第1 TFT10導通，數據線DL的電位與連接了輔助電容Cs的第2電極8的源極區的電位相等。在第2 TFT24的柵極電極25上供給對應于數據信號的電壓，第2 TFT24根據其電壓值把從電源線VL經過補償用TFT34供給的電流供給到有機EL元件50的陽極52。根據這樣的工作，能夠在各個像素中正確地向有機EL元件50供給對應于數據信號的電流，能夠進行沒有分散性的顯示。
如圖8所示，由于在電源線VL與有機EL元件50之間順序地多系列(這里是2個系列)設置著補償用TFT34和第2 TFT24，因此即使在一方的系列中發生由分散性引起的特性偏移或者缺陷等，由于正常特性的另一方系列的存在，能夠緩和由多系列的總計決定的供給電流量的分散性。
另外，在圖8所示的平面配置中，有源層都使用通過激光熱處理多晶化了的多晶硅層，而該熱處理作為一例使得沿圖的行方向長的激光束，沿著列方向掃描進行。在這樣的情況下，第1 TFT10的溝道朝向與第2以及補償用TFT24、34的各有源層長度、溝道朝向不一致，另外形成位置在第1與第2 TFT10、24中隔開。因此，通過激光熱處理，能夠防止在第1以及第2 TFT10、24，進而在第2以及補償用TFT24、34中同時產生不理想狀況。
另外，對于第1 TFT10，第2 TFT24以及補償用TFT34的每一個是底部柵極構造的情況進行了說明，而也可以是在有源層的上層形成了柵極電極的頂部柵極構造。
實施例2其次說明本發明的其它實施例2。在實施例1中，為了防止由于晶體管特性分散性引起的像素之間的發光亮度的分散性，設置了與元件驅動用薄膜晶體管反導電特性的補償用薄膜晶體管。與此不同，在本實施例2中，著眼于元件驅動用薄膜晶體管(第2 TFT)的配置抑制像素間的發光亮度的分散性。圖10示出實施例2中的每一個像素的結構例，圖10(a)是概略平面圖，圖10(b)是沿著圖10(a)的B-B線的剖面圖。該結構以與圖1的相同電路結構示出。另外，圖中在對應于已經說明過的圖的部分上標注相同的符號。
在實施例2中，一個像素具備有機EL元件50、第1 TFT(開關用薄膜晶體管)10、輔助電容Cs，第2 TFT(元件驅動用薄膜晶體管)20。與實施例1不同，在電源線VL與有機EL元件50之間形成了單一的第2 TFT20，而該第2 TFT20與上述圖8相同，其溝道長度方向配置成沿著細長形成的像素的長度方向。而且，在本實施例2中，通過配置第2 TFT20使得溝道長度方向朝向像素區的長度方向，使得在如圖10(a)那樣配置溝道長度非常長的第2 TFT20的情況下，或者如上述圖8所示那樣需要在電源線VL與有機EL元件50之間配置第2TFT20或者補償用TFT30的情況下，都能夠在最大限度地確保有機El元件50的發光區的同時，在面積有限的一個像素區內有效地配置所需要的TFT。
在本實施例2中，通過沿著像素的長度方向配置第2 TFT20，如圖10(a)以及圖10(b)所示那樣，能夠充分加長第2 TFT20的溝道長度。通過充分加長第2 TFT20的溝道長度，能夠提高由于TFT的耐壓提高而產生的可靠性。另外，能夠進行第2 TFT20的晶體管特性的平均化，能夠降低每個像素的第2 TFT20的電流供給能力分散性，能夠極其減小由該能力分散性引起的有機EL元件50的發光亮度分散性。
另外，在本實施例2中，與實施例1相同，第2 TFT20作為半導體層(有源層)16使用把非晶硅層通過激光熱處理多晶化得到的多晶硅層。這種情況下，把激光熱處理的掃描方向設定為與第2 TFT20的溝道長度方向一致，換言之，脈沖激光器的照射區的長度方向邊緣配置成以寬度方向跨過溝道16c，而且如上述那樣通過加長第2 TFT20的溝道長度，能夠降低第2 TFT20的特性分散性。這是由于通過單一的激光照射能夠容易地進行調整使得第2 TFT20的溝道整個區域不被熱處理，能夠防止與其它像素的第2 TFT20在特性上發生很大的差異，由此對于第2 TFT20的特性能夠得到更高的平均化效果。
要求第2 TFT20對于有機EL元件50供給來自驅動電源(電源線VL)的比較大的電流，而在應用在有源層16中使用了多晶硅的p-Si-TFT的第2 TFT20的情況下，與要求能力相比較p-Si的遷移度是充分的值，第2 TFT20即使把其溝道長度設計為很長也能夠發揮充分的電流供給能力。另外，第2 TFT20由于直接連接電源線VL因此大多要求耐壓高，要求溝道長度CL比溝道寬度大。從而，從這樣的觀點出發第2 TFT20最好也是采用充分長的溝道長度，因此通過把第2TFT20形成為其溝道長度方向沿著像素區的長度方向，能夠在一個像素區內有效地配置具備長溝道的第2 TFT20。
在顯示面上矩陣形地配置多個像素構成的顯示裝置中，在大多數的情況下，要求水平方向(行方向)比垂直方向(列方向)更高的分辨率，因此各個像素如上述圖8或者圖10(a)所示那樣沿著列方向設計成長形狀的傾向很強。在這種情況下，如果配置第2 TFT20使得溝道長度方向朝向列方向，則溝道長度方向沿著像素區的長度方向，能夠容易地確保上述所要求的溝道長度。
另外，如本實施例2所示那樣，在設置用于在各像素中驅動顯示元件的開關元件的有源矩陣型顯示裝置中，沿著列方向配置向第1TFT10供給數據信號的數據線DL，沿著行方向配置選擇線(柵極線)GL。因此，通過配置第2 TFT20使得溝道長度方向沿著數據線DL延伸的方向(列方向)，容易確保長的溝道長度，同時把第2 TFT20高效率地配置在像素區內。另外，在圖10的例中，采用了從驅動電源Pvdd通過電源線VL向各像素供給電能的設計，對于該電源線VL由于也與數據線DL相同沿著列方向延伸，因此第2 TFT20的溝道長度方向也與該電源線VL的延伸方向一致。
而在本實施例2中，如上述那樣，第2 TFT20的溝道長度方向設定成為與激光熱處理的掃描方向一致、或者與列方向(數據線DL的延伸方向)平行，而對于第1 TFT10配置成其溝道長度方向與柵極線GL的延伸的行方向一致。由此，在本實施例2中，在第1 TFT10與第2 TFT20中，其溝道長度方向成為相互不同的配置。
其次，參照圖10(b)說明本實施例2的顯示裝置的剖面構造。圖10(b)示出第2 TFT20以及與該TFT20連接的有機EL元件50的剖面構造。另外對于未圖示的第1 TFT10，如果除去溝道的長度、雙柵極以及有源層6的導電型不同等以外，其基本結構幾乎與圖10(b)的第2 TFT20相同。
在實施例1中例示的第1以及第2 TFT都是底部柵極構造，而在本實施例2中，第1以及第2 TFT10、20采用柵極電極形成在有源層的上層的頂部柵極構造。當然，并不限定于頂部電柵極構造，也可以是底部柵極構造。
第2 TFT20的有源層16以及第1 TFT10的有源層6如上述那樣，都是由通過對在基板1上形成的非晶硅層進行激光熱處理而多晶化所得到的多晶硅構成。在由多晶硅構成的有源層6以及有源層16的上面形成了柵極絕緣膜4。第1 TFT10以及第2 TFT20的各個柵極電極2以及25形成在該柵極絕緣膜4的上面，對第2 TFT20的柵極電極25進行構圖，使之連接與第1 TFT10的有源層6一體的輔助電容Cs的第2電極8，如圖10(a)所示，從與輔助電容Cs的連接部分沿著列方向延伸，在柵極絕緣膜4上大范圍地覆蓋有源層16的上方。
第2 TFT20的有源層16的、由柵極電極25覆蓋其上方的區域是溝道區16c，在該溝道區16c的兩側分別形成源極區16s和漏極區16d。在本實施例2中，該有源層16的源極區16s在輔助電容Cs的附近，通過貫通柵極絕緣膜4以及層間絕緣膜14而形成的接觸孔與電源線VL電連接。另外，漏極區16d在相當于矩陣下一行的柵極線GL附近，通過貫通柵極絕緣膜4以及層間絕緣膜14而形成的接觸孔與連接器(布線層)40連接。連接器40從與漏極區16d的連接區開始延伸到有機EL元件50的形成區，經過形成在覆蓋上述層間絕緣膜14以及電源線VL以及連接器40而形成的第1平坦化絕緣層18上的接觸孔與有機EL元件50的ITO電極(陽極)52電連接。
另外，在圖10(b)中，在上述平坦化層18的上面，僅在有機EL元件50的陽極52的形成中央區開口，形成第2平坦化絕緣層61使之覆蓋陽極52的邊緣、布線層區以及第1及第2 TFT的形成區。而且，有機EL元件50的發光元件層51形成在陽極52以及第2平坦化絕緣層61上。還有在發光元件層51上面形成所有像素共用的金屬電極57。
其次，說明第2 TFT20的溝道長度CL與激光器的移動間距P的關系。如上述那樣，關于2TFT20的溝道長度CL，最好是充分長，而以1次的脈沖激光不能夠把溝道整個區域熱處理，因此激光器的移動間距P對于溝道長度CL最好成為P＜C。有時移動間距P通過激光熱處理裝置的光學系統等的設定能夠進行調整，在這樣的情況下，最好是把裝置調整成為CL＞P。例如在200dpi左右的分辨率的顯示裝置情況下，像素行方向的長度即使是30μm左右，也能夠確保列方向為80μm左右。進而，在激光器的移動間距P是20μm～35μm的情況下，通過配置第2 TFT20使其溝道長度方向朝向像素長度方向，能夠確保溝道長度CL為50μm～80μm左右，能夠滿足上述關系。如果是這樣的關系則第2 TFT20的溝道區16c一定能夠照射多次脈沖激光而進行多晶化，與同樣通過多次脈沖激光照射多晶化的其它像素的第2TFT20之間，能夠降低其特性的差異。
在以上的說明中，在一個像素內在有機EL元件50與電源線VL之間形成了單一的第2 TFT20。但是也可以在一個像素區內設置多個第2 TFT20。圖11示出在一個像素內在電源線16與有機EL元件50之間并聯連接多個第2 TFT20的設計一例。另外，圖11所示的像素結構的等效電路與在上述圖6的電路中除去補償用TFT30以外的情況同等，2個第2 TFT20的源極區16sa、16sb都連接在電源線VL上，漏極區16da、16db都分別經過接點40連接有機EL元件50的陽極52。這樣，通過在一個像素區內設置多個第2 TFT20，對于一個像素能夠把多個第2 TFT20的雙方同時成為不良、不能夠向有機EL元件供給電流的概率至少也可以將降低到一半以下。
對于2個第2 TFT20a，20d的配置，與圖10相同，配置成其溝道長度方向對于像素區的長度方向(這里數據線DL的延伸方向也一致)幾乎平行。根據這樣的配置，最大限度地確保發光區的同時能夠盡可能長地確保各個溝道長度CL。進而，關于激光熱處理的掃描方向，在圖11中，也設定為與2個第2 TFT20a、20b的每一個的溝道長度方向平行。另外，2個有源層16a、16b排列在一條直線上。多個第2 TFT20a、20b的各個有源層不一定必須相互并排在一條直線上，通過使第2 TFT20a、20b的各個溝道區16ca、16cb對于激光掃描方向相互不完全一致而偏移了若干，能夠更可靠地防止TFT20a、20b的特性同樣地分散。即，由于溝道長度方向與激光掃描方向相互偏離，故能夠減少使用同一個脈沖同時對2個TFT的溝道進行熱處理的可能性，能夠大幅度地降低第2 TFT20a、20b的特性完全同樣地偏離設定值，或者發生雙方的晶體管同時不工作這樣的問題的可能性，能夠降低向每個像素中的有機EL元件50供給的總電流量的分散性。
2個第2 TFT20a、20b的溝道長度Cla、CLb的每一個都希望如上述那樣比激光器的移動間距P大。進而，對于與多個第2 TFT20a、20b的溝道16ca和16cb的間隔距離L，最好也比激光器的移動間距P大。而如圖11那樣在一個像素內配置了多個第2 TFT20的情況下，如果至少2個TFT20a、20b的總計溝道長度與上述間隔距離L的總計比移動間距P大，則能夠防止通過激光熱處理，在一個像素內的多個晶體管TFT2a、TFT2b中同時產生不理想狀況或者特性相同地偏移，可以得到降低每個像素中的特性分散性的效果。
實施例3其次，作為實施例3，說明在一個像素內，多個第2 TFT20和對應的有機EL元件50的效率更高的連接方法。如上述實施例1以及實施例2的圖11中所示，在一個像素內，在有機EL元件50與電源線VL之間設置多個第2 TFT20，在提高可靠性，提高特性等觀點方面是適宜的。在一個像素內這樣設置多個第2 TFT20的情況下，如圖11所示，通過分別連接第2 TFT20a、20b與有機EL元件50，從電源線VL經過第2 TFT20向有機EL元件50的電流供給更為可靠。但是，在從圖10(b)所示那樣的透明陽極52經過下方的基板1使自發光層55的光的向外部出射類型的有機EL元件的情況下，接點部多被遮光。例如，在圖9(c)或者圖10(b)中，有機EL元件50與第2 TFT20的連接經過作為金屬布線的布線層40進行，在該布線層40與陽極52的接點部中，在陽極52下方存在遮光性的布線層40，在該區域中來自發光層55的光不能夠通過基板1一側。從而，如果設置與第2 TFT20的個數n相同數量的第2 TFT20與有機EL元件50的接點部，則與發光面積與接點數量成比例地減少。
因此，為了使發光面積的減少達到最小，對于每一個像素的第2TFT20的數量n(n≥2)，最好是把該第2 TFT20與有機EL元件50的接點數量取為n-1以下。在上述的圖8或者在以下所說明的圖12，圖13以及圖14中，以n-1以下的接點數量連接n個第2 TFT20與有機EL元件50。另外，在以后所說明的各圖中，在與已經說明過的附圖相同的部分上標注相同的符號并且省略說明。
圖12中，示出在電源線VL與有機EL元件50之間并聯連接2個第2 TFT20a、20b時的與有機EL元件50的連接方法。另外，2個第2 TFT20a、20b與上述的圖11相同，配置成其溝道長度方向對于像素的長度方向(數據線DL的延伸方向)或者激光熱處理的掃描方向平行，進而配置成相互錯開，謀求降低像素之間的亮度分散性，提高可靠性。
在圖12的例中，把由單一的島狀構圖了的p-Si構成的半導體層用作為2個第2 TFT20a、20b的有源層16a、16b。該半導體圖形的列方向的兩端一側是各個第2 TFT20a、20b的源極區(p-ch TFT的情況下)16sa、16sb，分別與電源線VL連接。另外，半導體圖形的中央附近是2個TFT20a、20b的漏極區(p-ch TFT情況下)16da以及16db，在貫通層間絕緣膜14以及柵極絕緣膜4而形成的共同的接觸孔中與配置在2個TFT之間的單一的布線層40連接(參照圖10(b))。
該布線層40延伸到有機EL元件50的陽極形成區，與圖10(b)的剖面構造相同，經過在第1平坦化絕緣層18上開口后的一個位置的接觸孔與有機EL元件50的陽極52連接。這里，布線層40與陽極52的連接位置在圖12中成為陽極52的像素長度方向的中央附近。接點位置不僅不限定于圖12所示，而且通過像圖12所示那樣配置在陽極52的比較接近于中央附近的位置，如果與金屬電極比較，則可以得到由高電阻的ITO等構成的陽極52形成區內的電流密度的平均化效果，能夠提高各像素在發光面積內的發光亮度的均勻性。
在圖13所示的例中，把第2 TFT20的數量取為3個，在電源線VL與有機EL元件50的陽極52之間并聯連接這3個TFT20-1、20-2及20-3。3個第2 TFT20的有源層16是一體，溝道長度方向設定為沿著圖中的行方向。第2 TFT20-1～3的各個溝道區16c1～3相互在其溝道寬度方向，通過把有源層16的圖形開口而分離。
這3個第2 TFT20在這里與電源線VL在一個位置連接，另外通過單一的布線層40與有機E1元件50的陽極52也在一個位置連接，柵極電極25對3個TFT是共同的，與輔助電容Cs的第2電極8電連接，而且由從輔助電容Cs附近沿著列方向延伸的金屬布線構成。在圖13的結構例中，這3個第2 TFT20-1～3與有機EL元件50通過一個接點部連接，能夠降低接點部在有機EL元件50的形成區中所占有的比例，能夠提高每一個像素的開口率，即提高發光面積。
在圖14所示的例中，把第2 TFT20的數量取為4個，這4個TFT20-1～4電氣上在電源線VL與有機EL元件50的陽極52之間并聯連接。4個第2 TFT20的有源層16構成為一體，各個TFT20-1～4的溝道長度方向與圖12等相同，設定為平行于像素區的長度方向或者數據線DL的延伸方向，4個元件幾乎并排在一條直線上。
4個第2 TFT20-1～4在這里與電源線VL在3個位置連接，通過第1、第2布線層40-1以及40-2，在2個位置與有機EL元件50的陽極52連接。在圖14的結構例中，位于單一有源層16最外側的TFT20-1、20-4的各源極區16s1、16s4分別單獨與電源線VL連接，位于中央的TFT20-2、20-3的各源極區16s2以及16s3共同連接到電源線VL。第2 TFT20-1以及20-2和有機EL元件50在從第2 TFT20-1以及20-2之間延伸到元件50的第1布線層40-1上連接漏極區16d1以及16d2，該第1布線層40-1延伸到有機EL元件50的形成區，與元件的陽極52連接。另外，第2 TFT20-3以及20-4和有機EL元件50，在從第2 TFT20-3以及20-4之間延伸到元件50的第2布線層40-2上連接漏極區16d3以及16d4，該第2布線層40-2延伸到有機EL元件50的形成區，與元件的陽極52連接。這樣，4個第2 TFT20-1～4僅在2個位置與有機EL元件50連接，抑制由于設置4個第2TFT20-1～4而引起的發光區的減少。
另外，在圖14的結構中，由于把4個第2 TFT20-1～4配置成沿著像素的長度方向幾乎在一條直線上朝向溝道長度方向，因此能夠有效地在一個像素區內配置第2 TFT20-1～4。
實施例4其次，參照圖15～圖20，說明第2 TFT20與有機EL元件50的連接構造。如在實施例3所說明過的那樣，有機EL元件50與第2 TFT20的接點區在透過透明電極52從下方的基板1向外部發射光的方式(底部發光)的情況下，多為非發光區。另外，在眾多的集成電路等中為了實現提高集成度，如果是顯示裝置則提高分辨率，希望盡可能減少接點面積。從這樣的觀點出發，無論是在把第2 TFT20的有源層16與有機EL元件50的陽極52直接連接的情況下，還是為了提高連接特性不是直接連接而是使金屬連接層(Al層或者Cr層等)介于中間的情況下，都如圖15所示那樣，最好重疊形成層間絕緣膜14的第1接觸孔70和第1平坦化絕緣層18的第2接觸孔72。
但是，如圖15(a)所示那樣在重疊形成多個接觸孔10時，接觸孔總計階差(h70+h72)加大，在接觸孔上形成的層的表面平坦度降低。進而，為了防止陽極邊緣區中的發光元件層51的敷層不良引起的陽極52與陰極57的短路，有如圖15(a)所示那樣采用覆蓋陽極52的邊緣區的第2平坦化絕緣層61的情況，而該第2平坦化絕緣層61在陽極52的中央區開口。從而，第2平坦化絕緣層61的開口部成為形成在上述第1以及第2接觸孔70以及72附近，發光元件層51的形成面進而也受到由該第2平坦化絕緣層61的開口引起的階差h74的影響。
另一方面，有機EL元件50通過在發光元件層51中流過電流使包含在發光層55中的發光性有機化合物發光，在發光元件層51的層內，如果在其厚度方面具有較大的差，則在比其它薄的部分中易于引起電場集中，在這樣的部分中易于發生暗點，這是已知的。由于暗點使顯示品質降低，另外大多還通過元件驅動而擴大，因此還將縮短元件壽命。從而，在接點區的上層形成有機EL元件50時，要求盡可能提高發光元件層51的形成面的平坦性，從提高發光元件層51的可靠性的觀點出發，圖15那樣的發光元件層51形成在凹凸非常多的面上的接點構造是不理想的。
圖16根據以上問題示出提高了發光元件層51的形成面上的平坦性的連接方法的例子。圖16(a)示出第2 TFT20的有源層16與有機EL元件50的陽極52的接點部的剖面構造，圖16(b)示出該接點部的概略平面構造。圖16所示的連接構造除去存在覆蓋陽極52的邊緣區的第2平坦化絕緣層61和第2 TFT是頂部柵極這2點以外，與在實施例1中說明過的圖8以及圖9相同，布線層40和陽極52的連接位置與布線層40和第2 TFT20的有源層16的連接位置錯開配置。通過采用這樣的設計，在布線層40與陽極52的接點區中，陽極表面即發光元件層51的形成面只受到由第2接觸孔72引起的階差h72的影響，而不受圖15所示那樣的由第1接觸孔70引起的階差h70的影響。從而，如從圖15與圖16的比較可以理解的那樣，能夠謀求提高發光元件層形成面，特別是形成發光層55的各像素的發光區中的元件層形成面的平坦性。
圖17示出了用于使上述圖16的發光元件層的形成面進一步平坦的方法。在圖17所示的例中，與圖16相同，把連接布線層40與有機EL元件50的陽極52的第2接觸孔72的形成位置從第1接觸孔70的形成位置錯開的同時，用第2平坦化絕緣層61覆蓋了第2接觸孔72。從而，在發光層55的形成區域中，第1接觸孔70自不必言，還不會受到由第2接觸孔72引起的階差的影響，能夠進一步提高發光元件層形成面的平坦性。另外，第2平坦化絕緣層61由于覆蓋了陽極52的邊緣區，因此還能夠可靠地防止陽極52與陰極57的短路等。
這里，有機EL元件的發光區成為陽極52和陰極57夾持在中間配置的發光層55而相對的區域，在陽極52與發光元件層51之間形成第2平坦化絕緣層61的區域不發光。從而，在圖17所示的結構中，嚴格地講由于第2平坦化絕緣層61不僅覆蓋陽極52的邊緣而且還覆蓋到第2接觸孔72的上方，因此發光區相應減少。但是如已經說明過的那樣，如果在下層形成了遮光性的布線層40等，則從外部觀看布線層40的形成區成為非發光區。從而，如圖17所示，即是采用第2平坦化絕緣層61覆蓋第2接觸孔72構造，也能夠抑制由此引起的每一個像素的實際發光面積的減少。
用第2平坦化絕緣層61覆蓋接觸孔的方法即使如上述圖15那樣采用第1以及第2接觸孔70、72重疊配置的設計，也能夠發揮提高發光元件層形成面的平坦性的效果。即，如圖18所示的接點部的剖面構造那樣，第2 TFT20的有源層16與有機EL元件50的陽極52通過重疊形成的第1以及第2接觸孔70、72連接，通過這2個接觸孔，用第2平坦化絕緣層61覆蓋陽極52上表面深凹洼的區域。從而，接觸孔70以及72上方中的發光元件層形成面成為用第2平坦化絕緣層61形成的平坦性良好的面。另外，由于圖18中在相同的位置形成這2個接觸孔70、72，故能夠容易地提高一個像素內的元件配置效率，另外能夠對提高發光區作出貢獻。
圖19說明另一個發光元件層形成面的平坦化方法。與圖17不同之點在于，在第2接觸孔72的形成區中，在陽極52上不形成第2平坦化絕緣層61，而是選擇性地形成埋入層62，填埋由接觸孔引起的凹洼。這樣通過在覆蓋接觸孔72的陽極52上選擇性地形成埋入層62，在即使不設置第2平坦化絕緣層61等的情況下，也能夠使接觸孔上的發光元件層形成面平坦。另外，如圖20所示，在重疊形成第1以及第2接觸孔70、72時，與圖19相同也可以采用埋入層62。在圖20中，在重疊形成2個接觸孔的區域中，在陽極52上選擇性地形成埋入層62，填埋由2個接觸孔形成的深凹洼。圖19以及圖20的每一個中，發光元件層51在接觸孔形成區中，成為形成在埋入層62的平坦的面上，能夠防止該區域中的發光元件層產生不理想狀況。
另外，第2平坦化絕緣層61以及上述埋入層62的材質如果其上表面平坦則可以是任意的材料，而理想的是與發光元件層51發生反應并且沒有含水性的穩定的絕緣性材料。例如能夠使用聚酰亞胺、HMOSO、TOMCAT、TEOS等。
如以上所說明的那樣，在本發明中，能夠緩和向有機EL元件等被驅動元件供給電能的晶體管特性的分散性，能夠使向被驅動元件的供給電能的分散性平均化，能夠防止被驅動元件中的發光亮度分散性等。
另外，在本發明中，通過用最少限度的接點數量連接被驅動元件與向該元件供給電能的晶體管，能夠在有限的面積內高效率地配置必需的晶體管或者元件等。從而，作為被驅動元件例如采用EL元件等時，能夠提高以一個象素為單位等中的發光面積率。
進而，在本發明中能夠提高形成被驅動元件的面的平坦性，能夠提高被驅動元件的可靠性。
權利要求
1.一種半導體器件，其特征在于，具有在柵極接收柵極信號進行工作、輸入數據信號的開關用薄膜晶體管；設置在驅動電源與被驅動元件之間、根據從上述開關用薄膜晶體管供給的數據信號來控制從上述驅動電源供給到上述被驅動元件的電能的元件驅動用薄膜晶體管，進而，在上述驅動電源和上述元件驅動用薄膜晶體管之間，設置了與上述元件驅動用薄膜晶體管反導電特性的補償用薄膜晶體管。
2.如權利要求1中所述的半導體器件，其特征在于上述補償用薄膜晶體管在上述驅動電源與上述元件驅動用薄膜晶體管之間被連接成二極管。
3.如權利要求1或2中所述的半導體器件，其特征在于上述元件驅動用薄膜晶體管由相互并聯連接的多個薄膜晶體管構成。
4.如權利要求1或2中所述的半導體器件，其特征在于上述元件驅動用薄膜晶體管由在上述驅動電源與上述被驅動元件之間相互并聯連接的多個薄膜晶體管構成，上述補償用薄膜晶體管分別設置在上述并聯連接的多個薄膜晶體管與上述驅動電源之間。
5.如權利要求1～4的任一項中所述的半導體器件，其特征在于上述被驅動元件是在第1以及第2電極之間具備發光層而構成的場致發光元件。
6.如權利要求5中所述的半導體器件，其特征在于上述場致發光元件是在發光層中使用了有機化合物的有機場致發光元件。
7.如權利要求1～6的任一項中所述的半導體器件，其特征在于該半導體器件被用于有源矩陣型的顯示裝置中，該有源矩陣型的顯示裝置中矩陣形地配置的各個像素具備上述開關用薄膜晶體管、上述元件驅動用薄膜晶體管、上述補償薄膜晶體管和作為顯示元件的上述被驅動元件。
8.如權利要求1～7的任一項中所述的半導體器件，其特征在于上述元件驅動用薄膜晶體管以及上述補償用薄膜晶體管的溝道長度方向配置成沿著向上述開關用薄膜晶體管供給上述數據信號的數據線的延伸方向。
9.一種顯示裝置，該有源矩陣型的顯示裝置中矩陣形地配置的多個像素的每一個至少具備被驅動元件和把來自驅動電源的電能供給到被驅動元件的元件驅動用薄膜晶體管，其特征在于上述多個像素的各個像素區的矩陣的行以及列方向的邊中的一方比另一方長，上述元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向沿著上述像素區的長的邊配置。
10.如權利要求9中所述的顯示裝置，其特征在于上述像素區的矩陣的列方向的邊比行方向的長，上述元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向沿著上述列方向配置。
11.一種半導體器件，其特征在于，具備把來自電源線的驅動電流供給到對應的被驅動元件的至少一個元件驅動用薄膜晶體管；以及根據選擇時所供給的數據控制上述元件驅動用薄膜晶體管的開關用薄膜晶體管，上述元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向配置成沿著向上述開關用薄膜晶體管供給上述數據信號的數據線的延伸方向。
12.如權利要求1～8以及權利要求11的任一項中所述的半導體器件或者顯示裝置，其特征在于上述元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向與上述開關用薄膜晶體管的溝道長度方向不一致。
13.如權利要求1～12的任一項中所述的半導體器件或者顯示裝置，其特征在于形成元件驅動用薄膜晶體管，上述元件驅動用薄膜晶體管的溝道長度方向沿著用于對該晶體管的溝道區進行熱處理的線狀脈沖激光器的掃描方向。
14.一種半導體器件，其特征在于在根據供給電能進行工作的被驅動元件與用于向上述被驅動元件供給電能的電源線之間，具備用于控制向上述被驅動元件的供給電能的n個(n是2以上的整數)薄膜晶體管，該n個薄膜晶體管與對應的上述被驅動元件通過n-1以下數量的接點進行電連接。
15.一種半導體器件，其特征在于在根據供給電能進行工作的被驅動元件與用于向上述被驅動元件供給電能的電源線之間，具備用于控制向上述被驅動元件的供給電能的薄膜晶體管，該薄膜晶體管與對應的上述被驅動元件通過布線層相互電連接，隔開地配置該布線層與該薄膜晶體管的接點位置以及該布線層與上述被驅動元件的接點位置。
16.如權利要求15中所述的半導體器件，其特征在于上述被驅動元件是在第1以及第2電極之間具備了發光元件層的發光元件，在形成于上述布線層的上層的絕緣層上形成了接觸孔，在該接觸孔中，上述布線層與在上述絕緣層之上覆蓋上述接觸孔而形成的上述發光元件的上述第1電極相連接，上述第1電極的至少接觸孔區由平坦化層覆蓋，在上述第1電極以及上述平坦化層的上層形成了上述發光元件層。
17.一種半導體器件，其特征在于在根據供給電能進行工作、在第1以及第2電極之間具有發光元件層的被驅動元件與用于向上述被驅動元件供給電能的電源線之間，具備用于控制向上述被驅動元件的供給電能的薄膜晶體管，該薄膜晶體管與對應的上述被驅動元件在接觸孔中直接或者間接地相互電連接，該接觸孔在隔開地形成于下層的上述薄膜晶體管與上述被驅動元件的層間的絕緣層上形成，上述第1電極的至少接觸孔區由平坦化層覆蓋，在上述第1電極以及上述平坦化層的上層形成了上述發光元件層。
18.如權利要求9～權利要求17的任一項中所述的半導體器件或顯示裝置，其特征在于上述被驅動元件是在發光層中具有有機化合物的有機場致發光元件。
全文摘要
本發明的目的在于降低向多個有機EL元件的供給電流分散性。在有機EL元件50與電源線VL之間具備控制從電源線VL供給的電流量的元件驅動用TFT20,把TFT20的溝道長度方向配置在與像素的長度方向、或者向控制TFT20的開關用TFT10供給數據信號的數據線DL的延伸方向、或者用于使TFT20的有源層16多晶化的激光熱處理的掃描方向相平行的方向。進而,也可以在電源線VL與TFT20之間具備與TFT20相反特性的補償用TFT30。
文檔編號G09G3/20GK1367537SQ01138
公開日2002年9月4日 申請日期2001年9月29日 優先權日2000年9月29日
發明者安齋勝矢, 古宮直明 申請人:三洋電機株式會社