半导体器件以及显示装置的制作方法

专利名称：半导体器件以及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及场致发光显示装置，特别涉及构成其中的像素部分的电路的晶体管。
背景技术：
将自发光元件的场致发光(以下称为EL)元件在各像素中用作为发光元件的EL显示装置是自发光型的，与此同时，它具有装置体积薄而且功耗小等优点，作为替代液晶显示装置(LCD)或者CRT等显示装置的显示装置，它正在引起人们的注意，并且正在进行着研究。
另外，其中作为高精度的显示装置期待着在各像素中设置单独控制EL元件的薄膜晶体管(TFT)等的开关元件、在各个像素控制EL元件的有源矩阵型EL显示装置。
图1示出m行n列有源矩阵型EL显示装置中的每一个像素的电路结构。在EL显示装置中，在基板上多条栅极线GL沿着行方向延伸，多条数据线DL以及电源线VL沿着列方向延伸。另外各像素具备有机EL元件50、开关用TFT(第1 TFT)10、EL元件驱动用TFT(第2 TFT)20以及辅助电容Cs。
第1 TFT10使栅极线GL与数据线DL连接，在栅极电极上接受栅极信号(选择信号)而导通。这时供给到数据线DL上的数据信号由连接在第1 TFT10与第2 TFT20之间的辅助电容Cs保持。在第2 TFT20的栅极电极上，供给与经过上述第1 TFT10供给的数据信号对应的电压，该第2 TFT20从电源线VL向有机EL元件50供给对应于其电压值的电流。通过这样的工作，在各个像素以对应于数据信号的亮度使有机EL元件发光，显示所希望的图像。
这里，有机EL元件是通过向设置在阴极与阳极之间的有机发光层供给电流进行发光的电流驱动型的元件。另一方面，输出到数据线DL的数据信号是对应于显示数据的振幅的电压信号。因此，以往在有机EL显示装置中，目的是使用这样的数据信号使有机EL元件正确地发光，在各个像素中设置着第1 TFT10与第2 TFT20。
在上述的有机EL显示装置中，其显示品质、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。特别是，由于控制从电源线VL向有机EL元件50供给的电流量的第2 TFT的特性分散性将直接在发光亮度上产生分散，因此要求减少其分散性。
另外，最好由工作速度快，能够低电压驱动的多晶硅TFT构成这些第1以及第2 TFT10、20。为了得到多晶硅，通过激光热处理使非晶硅多晶化进行，而由于照射激光器的照射面内的能量分散性引起多晶硅的颗粒尺寸不均匀。具有如果引起该颗粒尺寸的分散(特别是如果在TFT沟道附近引起分散)则TFT的导通电流特性等也将分散的问题。

发明内容
本发明是鉴于以上的问题而产生的，目的在于提供通过缓和控制有机EL元件的TFT的特性分散性，能够使各发光像素以均匀的亮度发光的有源矩阵型有机EL面板。
另外，本发明的另一个目的在于在作为被驱动元件具备有机EL元件等的装置中，谋求其可靠性或者特性的提高。
为了达到上述的目的，本发明具备在第1以及第2电极之间具有发光层而构成的场致发光元件；在栅极接收栅极信号进行工作、输入数据信号的开关用薄膜晶体管；设置在驱动电源与上述场致发光元件之间、根据从上述开关用薄膜晶体管供给的数据信号来控制从上述驱动电源向上述场致发光元件供给的电能的元件驱动用薄膜晶体管，进而，在上述驱动电源与上述元件驱动用薄膜晶体管之间，设置了与上述元件驱动用薄膜晶体管反导电特性的补偿用薄膜晶体管。
由于能够使用这样的反导电特性的补偿用薄膜晶体管，与元件驱动用薄膜晶体管一起相互吸收特性移动的分散性，因此作为总体能够缓和各个晶体管的分散性，能够防止由于特性分散性引起的场致发光元件中的发光亮度分散性。
另外本发明的其它形态在于上述补偿用薄膜晶体管在上述驱动电源与上述元件驱动用薄膜晶体管之间被连接成二极管。
由此，不需要对于补偿用薄膜晶体管供给特别的控制信号，能够补偿元件驱动用薄膜晶体管的特性分散性。
本发明的其它形态在于在上述显示装置中，上述元件驱动用薄膜晶体管由相互并联连接的多个薄膜晶体管构成。
本发明的又一个形态在于上述元件驱动用薄膜晶体管由在上述驱动电源与上述场致发光元件之间相互并联连接的多个薄膜晶体管构成，上述补偿用薄膜晶体管分别设置在上述并联连接的多个薄膜晶体管与上述驱动电源之间。
这样，通过并列设置多个元件驱动用薄膜晶体管，即使在各个晶体管中发生特性分散性，也能够缓和对于并联连接的晶体管的总体特性的影响。因此，对于EL元件能够减少分散性而供给电流。进而，如果对于补偿用薄膜晶体管也取为多个，则能够降低各个晶体管特性的分散性对于像素晶体管总体特性的影响，能够使EL元件容易地以均匀亮度发光。
在本发明的其它形态中，上述半导体器件能够在有源矩阵型的显示装置中使用，其中，该有源矩阵型显示装置中的矩阵形地配置的各个像素具备上述开关用薄膜晶体管、上述元件驱动用薄膜晶体管、上述补偿用薄膜晶体管和作为显示元件的上述被驱动元件。
在本发明的其它形态中，在上述半导体器件中，上述元件驱动用薄膜晶体管以及上述补偿用薄膜晶体管的沟道长度方向配置成沿着向上述开关用薄膜晶体管供给上述数据信号的数据线的延伸方向。
本发明的其它形态是矩阵形地配置的多个像素的每一个至少具备被驱动元件和把来自驱动电源的电能供给到被驱动元件的元件驱动用薄膜晶体管的有源矩阵型的显示装置，上述多个像素的各像素区的矩阵的行以及列方向的边中的一方比另一方长，上述元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向沿着上述像素区的长边方向配置。
在本发明的其它形态的显示装置中，上述像素区的矩阵的列方向的边比行方向的长，上述元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向沿着上述列方向配置。
在本发明其它形态的半导体器件中，具备把来自电源线的驱动电流供给到所对应的被驱动元件的至少一个元件驱动用薄膜晶体管和根据选择时所供给的数据控制上述元件驱动用薄膜晶体管的开关用薄膜晶体管，上述元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向配置成沿着向上述开关用薄膜晶体管供给上述数据信号的数据线的延伸方向。
通过采用以上的配置，能够加长向被驱动元件供给电能的元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度，能够提高耐压等晶体管的可靠性。另外，能够把对于被驱动元件分别设置的元件驱动用薄膜晶体管的特性平均化，即使在被驱动元件是根据供给电能发光亮度不同的发光元件等的情况下，也能够抑制每个元件的发光亮度的分散性。另外，例如能够容易地把对于一个被驱动元件的分别具备了充分沟道长度的多个元件驱动用薄膜晶体管并联或者串联连接，在像素内有效地进行配置等，在被驱动元件是发光元件等的情况下还能够增加发光区。
在本发明其它形态的半导体器件或者显示装置中，形成元件驱动用薄膜晶体管，上述元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向沿着用于对该晶体管的沟道区进行热处理的线状脉冲激光器的扫描方向。
这样通过使得激光热处理的扫描方向与元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向一致，能够可靠地减小与向其它被驱动元件供给电能的元件驱动用薄膜晶体管的晶体管特性的差异。
在激光热处理中，具有激光器输出能量的分散性。在该分散性中存在着脉冲激光器的一个照射区域内的分散和发光之间的分散性。另一方面，例如在有源矩阵型显示装置等的半导体器件中采用的元件驱动用薄膜晶体管大多设计成相对于沟道宽度，其沟道长度很长。另外，如上述那样通过沿着像素区的长边配置，或者沿着列方向或数据线的延伸方向形成元件驱动用薄膜晶体管，能够容易地充分加长元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度。而且，能够容易地进行调整，使得激光器的扫描方向与元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向大体一致，或者换言之，通过把激光器的照射区的长度方向设定成为以其宽度方向跨过沟道，使得一个元件驱动用薄膜晶体管的沟道整个区域不能通过单一的发光进行热处理。这一点例如如果把上述元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度设定为比脉冲激光器的一次移动间距还长，则能够容易地实现。由此，在同一个基板上形成多个被驱动元件，形成多个向该元件分别供给电能的元件驱动用薄膜晶体管的情况下，该薄膜晶体管的有源层能够通过多次发光进行激光热处理，把发光之间的能量分散性均等地加入到各个晶体管中，能够可靠地把各个薄膜晶体管的特性平均化。由此，例如在作为驱动元件使用了在发光层中的有机化合物的有机EL元件的有机EL显示装置等中，能够极度减小设置在各个像素中的有机EL元件的发光亮度的分散性。
在本发明的其它形态中，在上述半导体器件中，上述元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向与上述开关用薄膜晶体管的沟道长度方向不一致。
在开关用薄膜晶体管配置在选择该晶体管的选择线与供给数据信号的数据线相交叉的附近并且数量很多的情况下，配置成使得选择线的延伸方向与开关用薄膜晶体管的沟道长度方向大致平行。在这样的情况下，通过把元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向配置在与开关用薄膜晶体管不同的方向上，能够容易地加长元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度。
在本发明其它形态的半导体器件中，在根据供给电能进行工作的被驱动元件与用于向上述被驱动元件供给电能的电源线之间具有用于控制向上述被驱动元件的供给电能的n个(n是2以上的整数)薄膜晶体管，该n个薄膜晶体管与对应的上述被驱动元件通过n-1以下数量的接点进行电连接。
根据向被驱动元件的电能供给可靠性或者防止分散性等的观点，设置多个向被驱动元件供给电能的元件驱动用薄膜晶体管，效果将很高。另一方面，例如在被驱动元件是发光元件等的情况下接点部大多成为非发光区。从而，通过把向被驱动元件供给电能的n个薄膜晶体管和被驱动元件的接点的数量取为n-1以下，在谋求提高作为装置的可靠性的同时能够最大限度地确保被驱动元件的实际工作区(如果是发光元件则是发光区)。
本发明其它形态的半导体器件在根据供给电能进行工作的被驱动元件与用于向上述被驱动元件供给电能的电源线之间，具备用于控制向上述被驱动元件的供给电能的薄膜晶体管，该薄膜晶体管与对应的上述被驱动元件通过布线层相互电连接，隔开配置该布线层与薄膜晶体管的接点位置以及该布线层与上述被驱动元件的接点位置。
通过这样隔开配置布线层与该薄膜晶体管的接点位置以及该布线层与上述被驱动元件的接点位置，能够容易地在更平坦的面上形成大多形成于布线层上层的被驱动元件。用绝缘层隔开薄膜晶体管与布线层，这些接点在形成于绝缘层中的接触孔中进行。另外，布线层与被驱动元件的连接经过形成在绝缘两者的绝缘层上的接触孔进行。从而，如果把连接薄膜晶体管与布线层的接触孔和连接布线层与被驱动元件的接触孔形成在重叠的位置，则形成于最上层的被驱动元件形成在由2个(2段)接触孔产生的很大的凹凸面上。作为被驱动元件，在采用了例如在发光层中使用了有机化合物的有机EL元件的情况下，包含有机化合物的层如果其形成面的平坦性差，则产生电场集中，从其位置易于产生不能发光的暗点等。从而，通过把布线层与被驱动元件的接点从薄膜晶体管与布线层的接点部隔开，能够使被驱动元件的形成区中的平坦性提高。
在本发明其它形态的半导体器件中，其特征在于，上述被驱动元件是在第1以及第2电极之间具备发光元件层的发光元件，在形成于上述布线层的上层的绝缘层中形成了接触孔，在该接触孔中，上述布线层与在上述绝缘层之上覆盖上述接触孔而形成的上述发光元件的上述第1电极连接，上述第1电极的至少接触孔区由平坦化层覆盖，在上述第1电极以及上述平坦化层之上形成了上述发光元件层。
第1电极的接触孔区由平坦化层覆盖，即，通过用平坦化层埋入由于接触孔的存在引起的凹洼部分，在第1电极与平坦化层中能够构成平坦性非常高的面。由此，通过在该平坦性高的面上形成发光元件层能够提高元件的可靠性。
本发明其它形态的半导体器件在根据供给电能进行工作并且在第1以及第2电极之间具有发光元件层的被驱动元件与向上述被驱动元件供给电能用的电源线之间，具备用于控制向上述被驱动元件的供给电能的薄膜晶体管，该薄膜晶体管与对应的上述被驱动元件在把形成于下层的上述薄膜晶体管与上述被驱动元件的层间隔开的绝缘层上形成的接触孔中，直接或者间接地相互电连接，上述第1电极的至少接触孔区由平坦化层覆盖，在上述第1电极以及上述平坦化层的上层形成了上述发光元件层。
在第1电极的上方形成发光元件层，而由于用平坦化层覆盖在该第1电极上因接触孔的存在而产生的凹洼，因此即使该凹洼很深，也能够用第1电极与平坦化层构成平坦性非常高的面，通过在该平坦性高的面上形成发光元件层能够提高元件的可靠性。
本发明其它形态在于上述被驱动元件是在发光层中使用了有机化合物的有机场致发光元件。在这样的有机EL元件中，虽然是高亮度，而且发光颜色、材料的选择范围广泛，但是由于是电流驱动因此供给电流量的分散性将对于发光亮度的分散性产生影响，但是通过采用上述那样的像素的电路结构或者配置，能够容易均匀地维持供给的电流量。另外，通过采用上述那样的接点的配置、构造，能够加大开口率，进而在平坦的面上形成发光层等元件层，可以得到可靠性高的元件。


图1示出有源矩阵型有机EL显示装置的一个像素的电路结构。
图2示出本发明实施例1的有源矩阵型有机EL显示装置的每一个像素的电路结构例。
图3示出TFT的I-V特性。
图4示出由本发明以及传统的电路结构实现的效果。
图5示出本发明实施例1的有源矩阵型有机EL显示装置的每一个像素的其它电路结构。
图6示出本发明实施例1的有源矩阵型有机EL显示装置的每一个像素的另一个电路结构。
图7示出本发明实施例1的有源矩阵型有机EL显示装置的每一个像素的又一个电路结构。
图8是具备了图7所示电路结构的本实施例1的有源矩阵型有机EL面板的平面结构图。
图9示出沿着图8的A-A、B-B及C-C线的剖面结构。
图10是实施例2的有源矩阵型有机EL面板的每一个像素的平面图以及剖面图。
图11是实施例2的有源矩阵型有机EL面板的每一个像素的其它平面结构例。
图12是实施例3的有源矩阵型有机EL面板的每一个像素的平面图。
图13是实施例3的有源矩阵型有机EL面板的每一个像素的其它平面结构例。
图14是实施例2的有源矩阵型有机EL面板的每一个像素的其它平面结构例。
图15示出第2 TFT的有源层16与有机EL元件50的阳极52接点部的剖面以及平面构造。
图16示出实施例3的第2 TFT的有源层16与有机EL元件50的阳极52的接点部的剖面以及平面构造例。
图17示出实施例3的第2 TFT的有源层16与有机EL元件50的阳极52的接点部的其它剖面构造例。
图18示出实施例3的第2 TFT的有源层16与有机EL元件50的阳极52的接点部的其它剖面构造例。
图19示出实施例3的第2 TFT的有源层16与有机EL元件50的阳极52的接点部的其它剖面构造例。
图20示出实施例3的第2 TFT的有源层16与有机EL元件50的阳极52的接点部的其它剖面构造例。
具体实施例方式
以下，使用

本发明的最佳实施例(以下称为实施例)。
实施例1图2示出本发明实施例1的m行n列有源矩阵型EL显示装置中的每一个像素的电路结构。如图所示，各像素具备有机EL元件50、开关用TFT(第1 TFT)10、元件驱动用TFT(第2 TFT)20以及辅助电容Cs，这里，构成在由沿着行方向延伸的栅极线GL和沿着列方向延伸的数据线DL包围的区域中。在本实施例中，还在电源线VL与第2 TFT20之间插入导电特性与该第2 TFT20相反的补偿用TFT30。该补偿用TFT30的栅极与源极或者漏极的一方连接，被连接成二极管，该二极管在电源线VL与该第2 TFT20之间以正向连接。由此，能够不供给特别的控制信号而进行工作。
第1 TFT10在其栅极接受栅极信号而导通，由此，由连接在第1TFT10与第2 TFT20之间的辅助电容Cs保持供给到数据线DL的数据信号，辅助电容Cs的一个电极电位等于该数据信号。第2 TFT20设置在电源线VL和有机EL元件(元件的阳极)50之间，进行工作使得从电源线VL向有机EL元件50供给对应于加入到其栅极的数据信号的电压值的电流。在图2所示的例中，在第1 TFT10中使用能够高速响应的nch-TFT，在第2 TFT20中使用pch-TFT。
在补偿用TFT30中使用与该第2 TFT20反极性的nch-TFT，在第2 TFT20的I(电流)-V(电压)特性变动了时，其I-V特性恰好沿着反方向变动，补偿第2 TFT20的特性变动。
图3示出在有源层中使用了多晶硅的nch-TFT以及pch-TFT的I-V特性。nch-TFT如果向其栅极的加入电压成为预定的正电压(+Vt)以上则电流值急剧地上升，另一方的pch-TFT如果向其栅极的加入电压成为预定的负电压(-Vth)以下则电流值急剧地上升。这里，例如在同一个基板上形成的nch-TFT和pch-TFT在nch-TFT的阈值+Vth向加大的方向，即在图3中向右移动那样变动时，pch-TFT的阈值-Vth则向图3的右侧移动相同的程度。反之，在nch-TFT的阈值+Vth向左移动时，pch-TFT的阈值-Vth也向左移动。例如，根据制造条件的分散性等，在图2的第2 TFT20中使用的pch-TFT的-Vth向右偏移时，如果是以往则在同一条件下，立即减少供给到有机EL元件50中的电流量。但是，在本实施例中，将增多由设置在该第2TFT20与电源线VL之间的nch-TFT构成的补偿用TFT30流过的电流量。
在本实施例中，如图2所示，由于相互成为反极性的第2 TFT20与补偿用TFT30设置在电源线VL与有机EL元件50之间，因此2个TFT通常相互补偿流过的电流量而平衡。当然，在本实施例的电路结构中与不存在补偿用TFT30的图1那样的以往电路结构相比较，可向有机EL元件50供给的最大电流值减少与补偿用TFT30的存在相当的部分。但是由于人们的眼睛在高亮度一侧的识别灵敏度与在中间亮度的灵敏度相比较非常低，因此，即使多少减少最大供给电流值在显示品质方面也几乎不产生影响。其另一方面，由于在各个像素中，第2TFT20与补偿用TFT30相互调整流出的电流，因此能够减小向像素之间的有机EL元件50的供给电流量的分散性。
其次，参照图4说明根据本实施例的电路结构实现的效果。图4的上半部分示出由图2所示的本实施例像素电路结构使有机EL元件发光时，图4的下半部分示出由图1所示的以往的像素电路结构使有机EL元件发光时的加入电压(数据信号)与发光亮度间关系的一例。图4的设定例举出以加入电压(数据信号)为8V时作为对于有机EL元件的要求最大亮度，并且在8V～10V之间进行灰度显示的情况。另外，图4的上半部分，下半部分的各3个抽样是在不同制造条件下分别形成图2以及图1的电路结构的有机EL面板时，即故意使像素部的TFT的特性分散性时的发光亮度特性。
如从图4所知，在以往的电路结构中，在像素部TFT的特性不同的3个抽样中，在所设定的数据信号电压范围8V～10V中亮度特性发生很大变化，而与此不同，在本实施例的电路结构中，仅是视觉感觉不到的高亮度区中的特性不同，3个抽样的中间色调区中的亮度特性差非常小。从而，通过把各像素作成本实施例那样的电路结构，即使TFT、特别是带来非常大影响的EL元件驱动用TFT20的特性分散，但是由于存在与此反极性的补偿用TFT30，因此能够补偿其分散性，能够抑制有机EL元件的发光亮度的分散性。
图5示出本实施例的电路结构的其它例子。与上述图2不同之点在于，使用nch-TFT构成第2 TFT22，另外，在补偿用TFT32中使用二极管连接的pch-TFT。即使利用这样的结构也能够用补偿用TFT32补偿第2 TFT22中的特性分散性。
图6示出本实施例的电路结构的又一个例子。与图2的电路结构不同之点在于并列多个第2 TFT并且设置在补偿用TFT30与有机EL元件50之间。另外，TFT的极性与图2相同，第2 TFT24是pch，补偿用TFT30是nch。2个第2 TFT24的栅极共同连接第1 TFT10以及辅助电容Cs的第1电极一侧，各个源极连接补偿用TFT30，漏极连接有机EL元件50。这样通过并列设置第2 TFT24，能够进一步降低由于第2 TFT的特性分散性引起的向有机EL元件的供给电流分散性。
这里，如果把2个第2 TFT24各个流过的电流值目标设为i，则当然，2个第2 TFT24的总计目标电流值成为2i。根据分散性，例如即使一方的第2 TFT24的电流供给能力成为i/2，另一方的第2 TFT24以i流过电流，对于目标2i，能够向有机EL元件供给(3/2)i。另外，即使最差一方的TFT的电流供给能力成为0，如果是图6的例子，则也能够通过另一方的TFT向有机EL元件供给电流i。由单一的TFT构成第2 TFT24的情况下，如果其电流供给能力成为0，则其像素产生缺陷，而与此相比较，其效果格外突出。
另外，本实施例的各个TFT通过激光热处理使a-Si多晶化，在并列设置多个第2 TFT24的情况下，很容易对于激光的扫描方向设法来错开其形成位置等，以使激光不同时照射各个第2 TFT24的有源区。而且，通过这样的配置，能够格外地降低所有的第2 TFT24成为缺陷的可能性，能够把由于激光热处理而产生的特性分散性抑制为最小限度。除此以外，如上述那样，由于在第2 TFT24与电源线VL之间设置补偿用TFT30，因此即使由于其热处理条件等的分散性在第2TFT24的阈值中产生偏移，通过补偿用TFT30也能够将其缓和。
图7示出本实施例的又一个像素电路结构。与上述图6的结构不同之点在于，不仅是第2 TFT24，补偿用TFT也设置多个，各个补偿用TFT34分别设置在电源线VL与第2 TFT24之间。对于补偿用TFT34如果像图7那样也设置多个，则作为总体能够缓和在各个补偿用TFT34中发生的电流供给能力的分散性，能够更可靠地降低向有机EL元件50的供给电流能力的分散性。
图8示出成为上述图7那样电路结构的有机EL显示装置的平面结构的一个例子。另外图9(a)示出沿着图8的A-A线的概略剖面，图9(b)示出沿着图8的B-B线的概略剖面，图9(c)示出沿着图8的C-C线的概略剖面。另外，图9中，对于同时形成的层(膜)，除去功能不同的层以外基本上标注相同的符号。
如图8所示，各个像素具备第1 TFT10、辅助电容Cs、2个pch的第2 TFT24、电源线VL与该第2 TFT24之间二极管连接而设置的nch的2个补偿用TFT34以及与第2 TFT(24)的漏极连接的有机EL元件50。另外，在图8的例中(不限定于此)，在由沿着行方向延伸的栅极线GL与沿着列方向延伸的电源线VL和数据线DL包围的区域中配置一个像素。另外，在图8的例中，为了实现更高精度的彩色显示装置，R、G、B的像素在各行采用了其配置位置错开的所谓δ排列，因此数据线DL以及电源线VL不是一条直线形状，而是沿着列方向延伸、在各行穿行在位置偏移了的像素的间隙中。
在各个像素区中，在栅极线GL与数据线DL的交叉部附近形成了第1 TFT10。在有源层6中，使用通过激光热处理使a-Si多晶化得到的p-Si，该有源层6成为2次跨过从栅极线GL突出的栅极电极2的图形，在图7中，以单个栅极的构造示出，而在电路中成为双栅极构造。有源层6形成在覆盖栅极电极2而形成的栅极绝缘膜4上，在栅极电极2正上方区形成沟道，在其两侧，形成掺杂了杂质的源极区6S、漏极区6D。由于希望高速地响应对栅极线GL输出的选择信号，这里，第1 TFT10在源漏区6S、6D中，掺杂磷(P)等杂质，构成为nch-TFT。
第1 TFT10的漏极区6D用在层间绝缘膜14中开口的接触孔与覆盖第1 TFT10总体而形成的层间绝缘膜14之上所形成的数据线DL连接。
在该第1 TFT10的源极区6S中，连接辅助电容Cs。该辅助电容Cs由在层间夹持栅极绝缘膜4而重叠的第1电极7和第2电极8的区域来形成。第1电极(7)在图8中沿着与栅极线GL相同的行方向延伸，而且与用和栅极相同材料形成的电容线SL一体地形成。另外，第2电极8与第1 TFT10的有源层6一体地构成为该有源层6延伸到第1电极7的形成位置。第2电极8经过连接器42与第2 TFT24的栅极电极25连接。
2个pch的第2 TFT24和2个nch的补偿用TFT34的剖面结构成为图9(b)所示。这些第2 TFT以及补偿用TFT24、34把沿着数据线DL(电源线VL)的方向、在每个TFT上以岛状进行了构图的半导体层16利用为各个有源层。从而，在该例中，这些第2 TFT24以及补偿用TFT34的沟道的沟道长度方向配置成沿着数据线DL，这里是细长形状的一个像素的长度方向。另外，该半导体层16是与第1 TFT10的有源层6同时形成的，使用了通过激光热处理把a-Si多晶化而形成的多晶硅。
位于图9(b)两端的补偿用TFT34的漏极区经过在层间绝缘膜14中开口的接触孔，分别连接相同的电源线VL。另外，在补偿用TFT34的沟道区的正下方夹持栅极绝缘膜4配置了栅极电极35。该栅极电极35是与栅极线GL用相同的材料同时形成的层，如图8所示那样在接触孔中，与电源线VL连接。从而，该补偿用TFT34如图7的电路图所示那样，构成为栅极与漏极共同连接电源线VL的二极管。另外，该补偿用TFT34的源极区与由pcTFT构成的第2 TFT24的源极区隔开配置，通过连接布线43分别互相连接。
第2 TFT24的各个栅极电极25与补偿用TFT34的栅极电极35相同，是与栅极线GL用相同的材料同时形成的导电层，经过连接器42连接在辅助电容Cs的第2电极8上，从该辅助电容Cs的形成区沿着电源线VL延伸，进而延伸到有源层16的下方，构成2个第2 TFT24的各个栅极电极25。
有机EL元件50例如具备图9(c)那样的剖面构造，在形成了上述的各个TFT以后，以上表面平坦化为目的，形成在基板整个表面上所形成的平坦化绝缘层18的上面。在阳极(透明电极)52与各像素在最上层的共同形成的阴极(金属电极)57之间层叠有机层而构成有机EL元件50。这里，该阳极52不直接与第2 TFT24的源极区连接，而是经过构成布线层的连接器40连接。
这里，在本实施例中，如图8所示，2个第2 TFT24共同连接着一个连接器40，该连接器40在一个位置与有机EL元件50的第1电极52连接。即，有机EL元件50用n-1个以下的接点与n个第2 TFT24连接。接点区有时也成为非发光区，这样通过尽可能减少有机EL元件50与连接器40(第2 TFT24)的接点数量，能够尽可能加大发光区。另外，有关该接点数量的其它例子作为实施例3在后面叙述。
另外，在本实施例中，如图8以及图9(c)所示那样，连接器40和阳极52的连接位置配置成与连接器40和第2 TFT24的连接位置错开。包含后述的有机化合物的发光元件层51如果存在局部薄的位置等则易于引起电场集中，有时从引起了电场集中的位置开始恶化。从而希望使用了有机材料的发光元件层51的形成面尽可能平坦。在接触孔的上层产生由该接触孔引起的凹洼，接触孔越深其凹洼越大。从而，在阳极52的形成区以外通过配置把连接器40与第2 TFT24的源极区连接的接触孔，能够使在其上形成有机层的阳极52的上表面尽可能平坦。另外，有关使阳极52的上表面平坦的例子作为实施例4在后面叙述。
发光元件层(有机层)51从阳极一侧，顺序地层叠例如第1空穴输送层53、第2空穴输送层54、有机发光层55、电子输送层56。作为一个例子，第1空穴输送层52包括MTDATA4，4’，4”-三(3-甲基苯基苯基氨基)三苯胺第2空穴输送层54包括TPDN，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-1，1’-联苯-4，4’-双胺有机发光层55根据作为R、G、B的目的的发光颜色而不同，例如包括含有喹吖啶酮(Quinacridone)衍生物的BeBq2双(10-羟基苯并[h]喹啉)铍，电子输送层56由BeBq构成。另外，在图9(c)所示的例中，在有机EL元件50中，各像素共同地形成由ITO(铟锡氧化物)等构成的阳极52、除去有机发光层55以外的各有机层(53，54，56)以及由Al等构成的阳极57。
作为上述EL元件的其它结构例，可以举出顺序层叠形成了使用在右侧举出的材料的左侧的层的元件。
a.透明电极(阳极)b.空穴输送层NBPc.发光层红(R)……在主材料(Alq3)中掺杂红色的掺杂剂(DCJTB)绿(G)……在主材料(Alq3)中掺杂了绿色的掺杂剂(香豆素6)蓝(B)……在主材料(Alq3)中掺杂了蓝色的掺杂剂(苝)d.电子输送层Alq3e.电子注入层氟化锂(LiF)f.电极(阴极)铝(Al)另外，这里，以上述简称记述的材料的正式名称如下。
·「NBP」…N，N’-Di((萘-1-y1)-N，N’-二苯基-联苯胺)·「Alq3」…三(8-羟基喹啉)铝·「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-基亚基)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)双(2-甲基-8-喹啉-Nl，08)铝当然，并不是限定于这样的结构。
在以上那样构造的像素中，如果在栅极线GL上加入选择信号，则第1 TFT10导通，数据线DL的电位与连接了辅助电容Cs的第2电极8的源极区的电位相等。在第2 TFT24的栅极电极25上供给对应于数据信号的电压，第2 TFT24根据其电压值把从电源线VL经过补偿用TFT34供给的电流供给到有机EL元件50的阳极52。根据这样的工作，能够在各个像素中正确地向有机EL元件50供给对应于数据信号的电流，能够进行没有分散性的显示。
如图8所示，由于在电源线VL与有机EL元件50之间顺序地多系列(这里是2个系列)设置着补偿用TFT34和第2 TFT24，因此即使在一方的系列中发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，能够缓和由多系列的总计决定的供给电流量的分散性。
另外，在图8所示的平面配置中，有源层都使用通过激光热处理多晶化了的多晶硅层，而该热处理作为一例使得沿图的行方向长的激光束，沿着列方向扫描进行。在这样的情况下，第1 TFT10的沟道朝向与第2以及补偿用TFT24、34的各有源层长度、沟道朝向不一致，另外形成位置在第1与第2 TFT10、24中隔开。因此，通过激光热处理，能够防止在第1以及第2 TFT10、24，进而在第2以及补偿用TFT24、34中同时产生不理想状况。
另外，对于第1 TFT10，第2 TFT24以及补偿用TFT34的每一个是底部栅极构造的情况进行了说明，而也可以是在有源层的上层形成了栅极电极的顶部栅极构造。
实施例2其次说明本发明的其它实施例2。在实施例1中，为了防止由于晶体管特性分散性引起的像素之间的发光亮度的分散性，设置了与元件驱动用薄膜晶体管反导电特性的补偿用薄膜晶体管。与此不同，在本实施例2中，着眼于元件驱动用薄膜晶体管(第2 TFT)的配置抑制像素间的发光亮度的分散性。图10示出实施例2中的每一个像素的结构例，图10(a)是概略平面图，图10(b)是沿着图10(a)的B-B线的剖面图。该结构以与图1的相同电路结构示出。另外，图中在对应于已经说明过的图的部分上标注相同的符号。
在实施例2中，一个像素具备有机EL元件50、第1 TFT(开关用薄膜晶体管)10、辅助电容Cs，第2 TFT(元件驱动用薄膜晶体管)20。与实施例1不同，在电源线VL与有机EL元件50之间形成了单一的第2 TFT20，而该第2 TFT20与上述图8相同，其沟道长度方向配置成沿着细长形成的像素的长度方向。而且，在本实施例2中，通过配置第2 TFT20使得沟道长度方向朝向像素区的长度方向，使得在如图10(a)那样配置沟道长度非常长的第2 TFT20的情况下，或者如上述图8所示那样需要在电源线VL与有机EL元件50之间配置第2TFT20或者补偿用TFT30的情况下，都能够在最大限度地确保有机El元件50的发光区的同时，在面积有限的一个像素区内有效地配置所需要的TFT。
在本实施例2中，通过沿着像素的长度方向配置第2 TFT20，如图10(a)以及图10(b)所示那样，能够充分加长第2 TFT20的沟道长度。通过充分加长第2 TFT20的沟道长度，能够提高由于TFT的耐压提高而产生的可靠性。另外，能够进行第2 TFT20的晶体管特性的平均化，能够降低每个像素的第2 TFT20的电流供给能力分散性，能够极其减小由该能力分散性引起的有机EL元件50的发光亮度分散性。
另外，在本实施例2中，与实施例1相同，第2 TFT20作为半导体层(有源层)16使用把非晶硅层通过激光热处理多晶化得到的多晶硅层。这种情况下，把激光热处理的扫描方向设定为与第2 TFT20的沟道长度方向一致，换言之，脉冲激光器的照射区的长度方向边缘配置成以宽度方向跨过沟道16c，而且如上述那样通过加长第2 TFT20的沟道长度，能够降低第2 TFT20的特性分散性。这是由于通过单一的激光照射能够容易地进行调整使得第2 TFT20的沟道整个区域不被热处理，能够防止与其它像素的第2 TFT20在特性上发生很大的差异，由此对于第2 TFT20的特性能够得到更高的平均化效果。
要求第2 TFT20对于有机EL元件50供给来自驱动电源(电源线VL)的比较大的电流，而在应用在有源层16中使用了多晶硅的p-Si-TFT的第2 TFT20的情况下，与要求能力相比较p-Si的迁移度是充分的值，第2 TFT20即使把其沟道长度设计为很长也能够发挥充分的电流供给能力。另外，第2 TFT20由于直接连接电源线VL因此大多要求耐压高，要求沟道长度CL比沟道宽度大。从而，从这样的观点出发第2 TFT20最好也是采用充分长的沟道长度，因此通过把第2TFT20形成为其沟道长度方向沿着像素区的长度方向，能够在一个像素区内有效地配置具备长沟道的第2 TFT20。
在显示面上矩阵形地配置多个像素构成的显示装置中，在大多数的情况下，要求水平方向(行方向)比垂直方向(列方向)更高的分辨率，因此各个像素如上述图8或者图10(a)所示那样沿着列方向设计成长形状的倾向很强。在这种情况下，如果配置第2 TFT20使得沟道长度方向朝向列方向，则沟道长度方向沿着像素区的长度方向，能够容易地确保上述所要求的沟道长度。
另外，如本实施例2所示那样，在设置用于在各像素中驱动显示元件的开关元件的有源矩阵型显示装置中，沿着列方向配置向第1TFT10供给数据信号的数据线DL，沿着行方向配置选择线(栅极线)GL。因此，通过配置第2 TFT20使得沟道长度方向沿着数据线DL延伸的方向(列方向)，容易确保长的沟道长度，同时把第2 TFT20高效率地配置在像素区内。另外，在图10的例中，采用了从驱动电源Pvdd通过电源线VL向各像素供给电能的设计，对于该电源线VL由于也与数据线DL相同沿着列方向延伸，因此第2 TFT20的沟道长度方向也与该电源线VL的延伸方向一致。
而在本实施例2中，如上述那样，第2 TFT20的沟道长度方向设定成为与激光热处理的扫描方向一致、或者与列方向(数据线DL的延伸方向)平行，而对于第1 TFT10配置成其沟道长度方向与栅极线GL的延伸的行方向一致。由此，在本实施例2中，在第1 TFT10与第2 TFT20中，其沟道长度方向成为相互不同的配置。
其次，参照图10(b)说明本实施例2的显示装置的剖面构造。图10(b)示出第2 TFT20以及与该TFT20连接的有机EL元件50的剖面构造。另外对于未图示的第1 TFT10，如果除去沟道的长度、双栅极以及有源层6的导电型不同等以外，其基本结构几乎与图10(b)的第2 TFT20相同。
在实施例1中例示的第1以及第2 TFT都是底部栅极构造，而在本实施例2中，第1以及第2 TFT10、20采用栅极电极形成在有源层的上层的顶部栅极构造。当然，并不限定于顶部电栅极构造，也可以是底部栅极构造。
第2 TFT20的有源层16以及第1 TFT10的有源层6如上述那样，都是由通过对在基板1上形成的非晶硅层进行激光热处理而多晶化所得到的多晶硅构成。在由多晶硅构成的有源层6以及有源层16的上面形成了栅极绝缘膜4。第1 TFT10以及第2 TFT20的各个栅极电极2以及25形成在该栅极绝缘膜4的上面，对第2 TFT20的栅极电极25进行构图，使之连接与第1 TFT10的有源层6一体的辅助电容Cs的第2电极8，如图10(a)所示，从与辅助电容Cs的连接部分沿着列方向延伸，在栅极绝缘膜4上大范围地覆盖有源层16的上方。
第2 TFT20的有源层16的、由栅极电极25覆盖其上方的区域是沟道区16c，在该沟道区16c的两侧分别形成源极区16s和漏极区16d。在本实施例2中，该有源层16的源极区16s在辅助电容Cs的附近，通过贯通栅极绝缘膜4以及层间绝缘膜14而形成的接触孔与电源线VL电连接。另外，漏极区16d在相当于矩阵下一行的栅极线GL附近，通过贯通栅极绝缘膜4以及层间绝缘膜14而形成的接触孔与连接器(布线层)40连接。连接器40从与漏极区16d的连接区开始延伸到有机EL元件50的形成区，经过形成在覆盖上述层间绝缘膜14以及电源线VL以及连接器40而形成的第1平坦化绝缘层18上的接触孔与有机EL元件50的ITO电极(阳极)52电连接。
另外，在图10(b)中，在上述平坦化层18的上面，仅在有机EL元件50的阳极52的形成中央区开口，形成第2平坦化绝缘层61使之覆盖阳极52的边缘、布线层区以及第1及第2 TFT的形成区。而且，有机EL元件50的发光元件层51形成在阳极52以及第2平坦化绝缘层61上。还有在发光元件层51上面形成所有像素共用的金属电极57。
其次，说明第2 TFT20的沟道长度CL与激光器的移动间距P的关系。如上述那样，关于2TFT20的沟道长度CL，最好是充分长，而以1次的脉冲激光不能够把沟道整个区域热处理，因此激光器的移动间距P对于沟道长度CL最好成为P＜C。有时移动间距P通过激光热处理装置的光学系统等的设定能够进行调整，在这样的情况下，最好是把装置调整成为CL＞P。例如在200dpi左右的分辨率的显示装置情况下，像素行方向的长度即使是30μm左右，也能够确保列方向为80μm左右。进而，在激光器的移动间距P是20μm～35μm的情况下，通过配置第2 TFT20使其沟道长度方向朝向像素长度方向，能够确保沟道长度CL为50μm～80μm左右，能够满足上述关系。如果是这样的关系则第2 TFT20的沟道区16c一定能够照射多次脉冲激光而进行多晶化，与同样通过多次脉冲激光照射多晶化的其它像素的第2TFT20之间，能够降低其特性的差异。
在以上的说明中，在一个像素内在有机EL元件50与电源线VL之间形成了单一的第2 TFT20。但是也可以在一个像素区内设置多个第2 TFT20。图11示出在一个像素内在电源线16与有机EL元件50之间并联连接多个第2 TFT20的设计一例。另外，图11所示的像素结构的等效电路与在上述图6的电路中除去补偿用TFT30以外的情况同等，2个第2 TFT20的源极区16sa、16sb都连接在电源线VL上，漏极区16da、16db都分别经过接点40连接有机EL元件50的阳极52。这样，通过在一个像素区内设置多个第2 TFT20，对于一个像素能够把多个第2 TFT20的双方同时成为不良、不能够向有机EL元件供给电流的概率至少也可以将降低到一半以下。
对于2个第2 TFT20a，20d的配置，与图10相同，配置成其沟道长度方向对于像素区的长度方向(这里数据线DL的延伸方向也一致)几乎平行。根据这样的配置，最大限度地确保发光区的同时能够尽可能长地确保各个沟道长度CL。进而，关于激光热处理的扫描方向，在图11中，也设定为与2个第2 TFT20a、20b的每一个的沟道长度方向平行。另外，2个有源层16a、16b排列在一条直线上。多个第2 TFT20a、20b的各个有源层不一定必须相互并排在一条直线上，通过使第2 TFT20a、20b的各个沟道区16ca、16cb对于激光扫描方向相互不完全一致而偏移了若干，能够更可靠地防止TFT20a、20b的特性同样地分散。即，由于沟道长度方向与激光扫描方向相互偏离，故能够减少使用同一个脉冲同时对2个TFT的沟道进行热处理的可能性，能够大幅度地降低第2 TFT20a、20b的特性完全同样地偏离设定值，或者发生双方的晶体管同时不工作这样的问题的可能性，能够降低向每个像素中的有机EL元件50供给的总电流量的分散性。
2个第2 TFT20a、20b的沟道长度Cla、CLb的每一个都希望如上述那样比激光器的移动间距P大。进而，对于与多个第2 TFT20a、20b的沟道16ca和16cb的间隔距离L，最好也比激光器的移动间距P大。而如图11那样在一个像素内配置了多个第2 TFT20的情况下，如果至少2个TFT20a、20b的总计沟道长度与上述间隔距离L的总计比移动间距P大，则能够防止通过激光热处理，在一个像素内的多个晶体管TFT2a、TFT2b中同时产生不理想状况或者特性相同地偏移，可以得到降低每个像素中的特性分散性的效果。
实施例3其次，作为实施例3，说明在一个像素内，多个第2 TFT20和对应的有机EL元件50的效率更高的连接方法。如上述实施例1以及实施例2的图11中所示，在一个像素内，在有机EL元件50与电源线VL之间设置多个第2 TFT20，在提高可靠性，提高特性等观点方面是适宜的。在一个像素内这样设置多个第2 TFT20的情况下，如图11所示，通过分别连接第2 TFT20a、20b与有机EL元件50，从电源线VL经过第2 TFT20向有机EL元件50的电流供给更为可靠。但是，在从图10(b)所示那样的透明阳极52经过下方的基板1使自发光层55的光的向外部出射类型的有机EL元件的情况下，接点部多被遮光。例如，在图9(c)或者图10(b)中，有机EL元件50与第2 TFT20的连接经过作为金属布线的布线层40进行，在该布线层40与阳极52的接点部中，在阳极52下方存在遮光性的布线层40，在该区域中来自发光层55的光不能够通过基板1一侧。从而，如果设置与第2 TFT20的个数n相同数量的第2 TFT20与有机EL元件50的接点部，则与发光面积与接点数量成比例地减少。
因此，为了使发光面积的减少达到最小，对于每一个像素的第2TFT20的数量n(n≥2)，最好是把该第2 TFT20与有机EL元件50的接点数量取为n-1以下。在上述的图8或者在以下所说明的图12，图13以及图14中，以n-1以下的接点数量连接n个第2 TFT20与有机EL元件50。另外，在以后所说明的各图中，在与已经说明过的附图相同的部分上标注相同的符号并且省略说明。
图12中，示出在电源线VL与有机EL元件50之间并联连接2个第2 TFT20a、20b时的与有机EL元件50的连接方法。另外，2个第2 TFT20a、20b与上述的图11相同，配置成其沟道长度方向对于像素的长度方向(数据线DL的延伸方向)或者激光热处理的扫描方向平行，进而配置成相互错开，谋求降低像素之间的亮度分散性，提高可靠性。
在图12的例中，把由单一的岛状构图了的p-Si构成的半导体层用作为2个第2 TFT20a、20b的有源层16a、16b。该半导体图形的列方向的两端一侧是各个第2 TFT20a、20b的源极区(p-ch TFT的情况下)16sa、16sb，分别与电源线VL连接。另外，半导体图形的中央附近是2个TFT20a、20b的漏极区(p-ch TFT情况下)16da以及16db，在贯通层间绝缘膜14以及栅极绝缘膜4而形成的共同的接触孔中与配置在2个TFT之间的单一的布线层40连接(参照图10(b))。
该布线层40延伸到有机EL元件50的阳极形成区，与图10(b)的剖面构造相同，经过在第1平坦化绝缘层18上开口后的一个位置的接触孔与有机EL元件50的阳极52连接。这里，布线层40与阳极52的连接位置在图12中成为阳极52的像素长度方向的中央附近。接点位置不仅不限定于图12所示，而且通过像图12所示那样配置在阳极52的比较接近于中央附近的位置，如果与金属电极比较，则可以得到由高电阻的ITO等构成的阳极52形成区内的电流密度的平均化效果，能够提高各像素在发光面积内的发光亮度的均匀性。
在图13所示的例中，把第2 TFT20的数量取为3个，在电源线VL与有机EL元件50的阳极52之间并联连接这3个TFT20-1、20-2及20-3。3个第2 TFT20的有源层16是一体，沟道长度方向设定为沿着图中的行方向。第2 TFT20-1～3的各个沟道区16c1～3相互在其沟道宽度方向，通过把有源层16的图形开口而分离。
这3个第2 TFT20在这里与电源线VL在一个位置连接，另外通过单一的布线层40与有机E1元件50的阳极52也在一个位置连接，栅极电极25对3个TFT是共同的，与辅助电容Cs的第2电极8电连接，而且由从辅助电容Cs附近沿着列方向延伸的金属布线构成。在图13的结构例中，这3个第2 TFT20-1～3与有机EL元件50通过一个接点部连接，能够降低接点部在有机EL元件50的形成区中所占有的比例，能够提高每一个像素的开口率，即提高发光面积。
在图14所示的例中，把第2 TFT20的数量取为4个，这4个TFT20-1～4电气上在电源线VL与有机EL元件50的阳极52之间并联连接。4个第2 TFT20的有源层16构成为一体，各个TFT20-1～4的沟道长度方向与图12等相同，设定为平行于像素区的长度方向或者数据线DL的延伸方向，4个元件几乎并排在一条直线上。
4个第2 TFT20-1～4在这里与电源线VL在3个位置连接，通过第1、第2布线层40-1以及40-2，在2个位置与有机EL元件50的阳极52连接。在图14的结构例中，位于单一有源层16最外侧的TFT20-1、20-4的各源极区16s1、16s4分别单独与电源线VL连接，位于中央的TFT20-2、20-3的各源极区16s2以及16s3共同连接到电源线VL。第2 TFT20-1以及20-2和有机EL元件50在从第2 TFT20-1以及20-2之间延伸到元件50的第1布线层40-1上连接漏极区16d1以及16d2，该第1布线层40-1延伸到有机EL元件50的形成区，与元件的阳极52连接。另外，第2 TFT20-3以及20-4和有机EL元件50，在从第2 TFT20-3以及20-4之间延伸到元件50的第2布线层40-2上连接漏极区16d3以及16d4，该第2布线层40-2延伸到有机EL元件50的形成区，与元件的阳极52连接。这样，4个第2 TFT20-1～4仅在2个位置与有机EL元件50连接，抑制由于设置4个第2TFT20-1～4而引起的发光区的减少。
另外，在图14的结构中，由于把4个第2 TFT20-1～4配置成沿着像素的长度方向几乎在一条直线上朝向沟道长度方向，因此能够有效地在一个像素区内配置第2 TFT20-1～4。
实施例4其次，参照图15～图20，说明第2 TFT20与有机EL元件50的连接构造。如在实施例3所说明过的那样，有机EL元件50与第2 TFT20的接点区在透过透明电极52从下方的基板1向外部发射光的方式(底部发光)的情况下，多为非发光区。另外，在众多的集成电路等中为了实现提高集成度，如果是显示装置则提高分辨率，希望尽可能减少接点面积。从这样的观点出发，无论是在把第2 TFT20的有源层16与有机EL元件50的阳极52直接连接的情况下，还是为了提高连接特性不是直接连接而是使金属连接层(Al层或者Cr层等)介于中间的情况下，都如图15所示那样，最好重叠形成层间绝缘膜14的第1接触孔70和第1平坦化绝缘层18的第2接触孔72。
但是，如图15(a)所示那样在重叠形成多个接触孔10时，接触孔总计阶差(h70+h72)加大，在接触孔上形成的层的表面平坦度降低。进而，为了防止阳极边缘区中的发光元件层51的敷层不良引起的阳极52与阴极57的短路，有如图15(a)所示那样采用覆盖阳极52的边缘区的第2平坦化绝缘层61的情况，而该第2平坦化绝缘层61在阳极52的中央区开口。从而，第2平坦化绝缘层61的开口部成为形成在上述第1以及第2接触孔70以及72附近，发光元件层51的形成面进而也受到由该第2平坦化绝缘层61的开口引起的阶差h74的影响。
另一方面，有机EL元件50通过在发光元件层51中流过电流使包含在发光层55中的发光性有机化合物发光，在发光元件层51的层内，如果在其厚度方面具有较大的差，则在比其它薄的部分中易于引起电场集中，在这样的部分中易于发生暗点，这是已知的。由于暗点使显示品质降低，另外大多还通过元件驱动而扩大，因此还将缩短元件寿命。从而，在接点区的上层形成有机EL元件50时，要求尽可能提高发光元件层51的形成面的平坦性，从提高发光元件层51的可靠性的观点出发，图15那样的发光元件层51形成在凹凸非常多的面上的接点构造是不理想的。
图16根据以上问题示出提高了发光元件层51的形成面上的平坦性的连接方法的例子。图16(a)示出第2 TFT20的有源层16与有机EL元件50的阳极52的接点部的剖面构造，图16(b)示出该接点部的概略平面构造。图16所示的连接构造除去存在覆盖阳极52的边缘区的第2平坦化绝缘层61和第2 TFT是顶部栅极这2点以外，与在实施例1中说明过的图8以及图9相同，布线层40和阳极52的连接位置与布线层40和第2 TFT20的有源层16的连接位置错开配置。通过采用这样的设计，在布线层40与阳极52的接点区中，阳极表面即发光元件层51的形成面只受到由第2接触孔72引起的阶差h72的影响，而不受图15所示那样的由第1接触孔70引起的阶差h70的影响。从而，如从图15与图16的比较可以理解的那样，能够谋求提高发光元件层形成面，特别是形成发光层55的各像素的发光区中的元件层形成面的平坦性。
图17示出了用于使上述图16的发光元件层的形成面进一步平坦的方法。在图17所示的例中，与图16相同，把连接布线层40与有机EL元件50的阳极52的第2接触孔72的形成位置从第1接触孔70的形成位置错开的同时，用第2平坦化绝缘层61覆盖了第2接触孔72。从而，在发光层55的形成区域中，第1接触孔70自不必言，还不会受到由第2接触孔72引起的阶差的影响，能够进一步提高发光元件层形成面的平坦性。另外，第2平坦化绝缘层61由于覆盖了阳极52的边缘区，因此还能够可靠地防止阳极52与阴极57的短路等。
这里，有机EL元件的发光区成为阳极52和阴极57夹持在中间配置的发光层55而相对的区域，在阳极52与发光元件层51之间形成第2平坦化绝缘层61的区域不发光。从而，在图17所示的结构中，严格地讲由于第2平坦化绝缘层61不仅覆盖阳极52的边缘而且还覆盖到第2接触孔72的上方，因此发光区相应减少。但是如已经说明过的那样，如果在下层形成了遮光性的布线层40等，则从外部观看布线层40的形成区成为非发光区。从而，如图17所示，即是采用第2平坦化绝缘层61覆盖第2接触孔72构造，也能够抑制由此引起的每一个像素的实际发光面积的减少。
用第2平坦化绝缘层61覆盖接触孔的方法即使如上述图15那样采用第1以及第2接触孔70、72重叠配置的设计，也能够发挥提高发光元件层形成面的平坦性的效果。即，如图18所示的接点部的剖面构造那样，第2 TFT20的有源层16与有机EL元件50的阳极52通过重叠形成的第1以及第2接触孔70、72连接，通过这2个接触孔，用第2平坦化绝缘层61覆盖阳极52上表面深凹洼的区域。从而，接触孔70以及72上方中的发光元件层形成面成为用第2平坦化绝缘层61形成的平坦性良好的面。另外，由于图18中在相同的位置形成这2个接触孔70、72，故能够容易地提高一个像素内的元件配置效率，另外能够对提高发光区作出贡献。
图19说明另一个发光元件层形成面的平坦化方法。与图17不同之点在于，在第2接触孔72的形成区中，在阳极52上不形成第2平坦化绝缘层61，而是选择性地形成埋入层62，填埋由接触孔引起的凹洼。这样通过在覆盖接触孔72的阳极52上选择性地形成埋入层62，在即使不设置第2平坦化绝缘层61等的情况下，也能够使接触孔上的发光元件层形成面平坦。另外，如图20所示，在重叠形成第1以及第2接触孔70、72时，与图19相同也可以采用埋入层62。在图20中，在重叠形成2个接触孔的区域中，在阳极52上选择性地形成埋入层62，填埋由2个接触孔形成的深凹洼。图19以及图20的每一个中，发光元件层51在接触孔形成区中，成为形成在埋入层62的平坦的面上，能够防止该区域中的发光元件层产生不理想状况。
另外，第2平坦化绝缘层61以及上述埋入层62的材质如果其上表面平坦则可以是任意的材料，而理想的是与发光元件层51发生反应并且没有含水性的稳定的绝缘性材料。例如能够使用聚酰亚胺、HMOSO、TOMCAT、TEOS等。
如以上所说明的那样，在本发明中，能够缓和向有机EL元件等被驱动元件供给电能的晶体管特性的分散性，能够使向被驱动元件的供给电能的分散性平均化，能够防止被驱动元件中的发光亮度分散性等。
另外，在本发明中，通过用最少限度的接点数量连接被驱动元件与向该元件供给电能的晶体管，能够在有限的面积内高效率地配置必需的晶体管或者元件等。从而，作为被驱动元件例如采用EL元件等时，能够提高以一个象素为单位等中的发光面积率。
进而，在本发明中能够提高形成被驱动元件的面的平坦性，能够提高被驱动元件的可靠性。
权利要求
1.一种半导体器件，其特征在于，具有在栅极接收栅极信号进行工作、输入数据信号的开关用薄膜晶体管；设置在驱动电源与被驱动元件之间、根据从上述开关用薄膜晶体管供给的数据信号来控制从上述驱动电源供给到上述被驱动元件的电能的元件驱动用薄膜晶体管，进而，在上述驱动电源和上述元件驱动用薄膜晶体管之间，设置了与上述元件驱动用薄膜晶体管反导电特性的补偿用薄膜晶体管。
2.如权利要求1中所述的半导体器件，其特征在于上述补偿用薄膜晶体管在上述驱动电源与上述元件驱动用薄膜晶体管之间被连接成二极管。
3.如权利要求1或2中所述的半导体器件，其特征在于上述元件驱动用薄膜晶体管由相互并联连接的多个薄膜晶体管构成。
4.如权利要求1或2中所述的半导体器件，其特征在于上述元件驱动用薄膜晶体管由在上述驱动电源与上述被驱动元件之间相互并联连接的多个薄膜晶体管构成，上述补偿用薄膜晶体管分别设置在上述并联连接的多个薄膜晶体管与上述驱动电源之间。
5.如权利要求1～4的任一项中所述的半导体器件，其特征在于上述被驱动元件是在第1以及第2电极之间具备发光层而构成的场致发光元件。
6.如权利要求5中所述的半导体器件，其特征在于上述场致发光元件是在发光层中使用了有机化合物的有机场致发光元件。
7.如权利要求1～6的任一项中所述的半导体器件，其特征在于该半导体器件被用于有源矩阵型的显示装置中，该有源矩阵型的显示装置中矩阵形地配置的各个像素具备上述开关用薄膜晶体管、上述元件驱动用薄膜晶体管、上述补偿薄膜晶体管和作为显示元件的上述被驱动元件。
8.如权利要求1～7的任一项中所述的半导体器件，其特征在于上述元件驱动用薄膜晶体管以及上述补偿用薄膜晶体管的沟道长度方向配置成沿着向上述开关用薄膜晶体管供给上述数据信号的数据线的延伸方向。
9.一种显示装置，该有源矩阵型的显示装置中矩阵形地配置的多个像素的每一个至少具备被驱动元件和把来自驱动电源的电能供给到被驱动元件的元件驱动用薄膜晶体管，其特征在于上述多个像素的各个像素区的矩阵的行以及列方向的边中的一方比另一方长，上述元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向沿着上述像素区的长的边配置。
10.如权利要求9中所述的显示装置，其特征在于上述像素区的矩阵的列方向的边比行方向的长，上述元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向沿着上述列方向配置。
11.一种半导体器件，其特征在于，具备把来自电源线的驱动电流供给到对应的被驱动元件的至少一个元件驱动用薄膜晶体管；以及根据选择时所供给的数据控制上述元件驱动用薄膜晶体管的开关用薄膜晶体管，上述元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向配置成沿着向上述开关用薄膜晶体管供给上述数据信号的数据线的延伸方向。
12.如权利要求1～8以及权利要求11的任一项中所述的半导体器件或者显示装置，其特征在于上述元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向与上述开关用薄膜晶体管的沟道长度方向不一致。
13.如权利要求1～12的任一项中所述的半导体器件或者显示装置，其特征在于形成元件驱动用薄膜晶体管，上述元件驱动用薄膜晶体管的沟道长度方向沿着用于对该晶体管的沟道区进行热处理的线状脉冲激光器的扫描方向。
14.一种半导体器件，其特征在于在根据供给电能进行工作的被驱动元件与用于向上述被驱动元件供给电能的电源线之间，具备用于控制向上述被驱动元件的供给电能的n个(n是2以上的整数)薄膜晶体管，该n个薄膜晶体管与对应的上述被驱动元件通过n-1以下数量的接点进行电连接。
15.一种半导体器件，其特征在于在根据供给电能进行工作的被驱动元件与用于向上述被驱动元件供给电能的电源线之间，具备用于控制向上述被驱动元件的供给电能的薄膜晶体管，该薄膜晶体管与对应的上述被驱动元件通过布线层相互电连接，隔开地配置该布线层与该薄膜晶体管的接点位置以及该布线层与上述被驱动元件的接点位置。
16.如权利要求15中所述的半导体器件，其特征在于上述被驱动元件是在第1以及第2电极之间具备了发光元件层的发光元件，在形成于上述布线层的上层的绝缘层上形成了接触孔，在该接触孔中，上述布线层与在上述绝缘层之上覆盖上述接触孔而形成的上述发光元件的上述第1电极相连接，上述第1电极的至少接触孔区由平坦化层覆盖，在上述第1电极以及上述平坦化层的上层形成了上述发光元件层。
17.一种半导体器件，其特征在于在根据供给电能进行工作、在第1以及第2电极之间具有发光元件层的被驱动元件与用于向上述被驱动元件供给电能的电源线之间，具备用于控制向上述被驱动元件的供给电能的薄膜晶体管，该薄膜晶体管与对应的上述被驱动元件在接触孔中直接或者间接地相互电连接，该接触孔在隔开地形成于下层的上述薄膜晶体管与上述被驱动元件的层间的绝缘层上形成，上述第1电极的至少接触孔区由平坦化层覆盖，在上述第1电极以及上述平坦化层的上层形成了上述发光元件层。
18.如权利要求9～权利要求17的任一项中所述的半导体器件或显示装置，其特征在于上述被驱动元件是在发光层中具有有机化合物的有机场致发光元件。
全文摘要
本发明的目的在于降低向多个有机EL元件的供给电流分散性。在有机EL元件50与电源线VL之间具备控制从电源线VL供给的电流量的元件驱动用TFT20,把TFT20的沟道长度方向配置在与像素的长度方向、或者向控制TFT20的开关用TFT10供给数据信号的数据线DL的延伸方向、或者用于使TFT20的有源层16多晶化的激光热处理的扫描方向相平行的方向。进而,也可以在电源线VL与TFT20之间具备与TFT20相反特性的补偿用TFT30。
文档编号G09G3/20GK1367537SQ01138
公开日2002年9月4日 申请日期2001年9月29日 优先权日2000年9月29日
发明者安斋胜矢, 古宫直明 申请人:三洋电机株式会社