JP4801260B2 - 電気器具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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 Device)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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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、２００２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。
【００１３】
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。
【００１４】
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ＥＬ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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、ＣＰＵ２０１３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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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ＴＦＴ１０８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。
【００２０】
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ＴＦＴ１０５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１０９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。
【００２１】
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ＴＦＴ１０８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ＴＦＴ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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（１０２b）、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。
【００２５】
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。
【００２６】
時分割階調データ信号発生回路１１３（ＳＰＣ；Serial-to-Parallel Conversion Circuit）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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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（Ｔｓ）をそれぞれＴｓ１〜Ｔｓｎとする。
【００３５】
サステイン期間の長さは、Ｔｓ１：Ｔｓ２：Ｔｓ３：…：Ｔｓ（ｎ−１）：Ｔｓｎ＝２0：２-1：２-2：…：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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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１１２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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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ＴＦＴ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ＴＦＴまたは、ｎチャネル型ＴＦＴを用いることも可能である。
【００５５】
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１５a〜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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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１１０に接続される。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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２００〜５００ｎｍ）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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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２００〜５００ｎｍ）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。
【００８４】
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。
【００８５】
【実施例】
〔実施例１〕
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、ＣｄＳ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。５０１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。
【００８６】
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。
【００８７】
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７０４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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。ＣＰＵ５０５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。
【００９１】
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。
【００９２】
以上の動作が繰り返される。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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ＴＦＴ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。
【００９８】
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ＴＦＴで形成されている。
【００９９】
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ＴＦＴ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。
【０１００】
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１５a〜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。
【０１０１】
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、１９b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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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２００〜５００ｎｍ）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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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４０〜１００ｎｍ）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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
〔実施例２〕
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。
【０１２８】
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２００ｎｍ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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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１３０〜１７０ｎｍ）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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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４５０〜５５０℃程度の熱処理を行えば良い。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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５０〜１５０ｎｍ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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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３１６〜３２３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、１×１０16〜５×１０18atoms/cm3（典型的には３×１０17〜３×１０18atoms/cm3）の濃度が好ましい。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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３３７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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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、２００ｎｍ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８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成してもよい。
【０１５９】
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、Ｔｉ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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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、３４９は隣接する画素電極の端部である。
【０１６４】
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１００〜１２０ｎｍ）、陰極３５１の厚さは１８０〜３００ｎｍ（典型的には２００〜２５０ｎｍ）とすれば良い。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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ＴＦＴ２０５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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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９０４を挟む形で設ける点が異なる。
【０１７８】
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。
【０１７９】
〔実施例３〕
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。
【０１８０】
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ＥＬ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６１０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。
【０１８１】
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６１４が設けられている。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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６１２〜６１４を経てＦＰＣ６１１に至り外部機器へと接続される。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
〔実施例４〕
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。１６０３−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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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１６０２−Ｒに映し出された画像を観察する。
【０２００】
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ＣＣＤ−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。
【０２０１】
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１６０７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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
以上の動作が繰り返される。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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ＥＬ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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
〔実施例５〕
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。
【０２０８】
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１９０１を形成させる。
【０２０９】
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４５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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
〔実施例６〕
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
図２０（Ａ）はＥＬディスプレイであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３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。
【０２１７】
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２１０３、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。
【０２１８】
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２２０１、信号ケーブル２２０２、頭部固定バンド２２０３、表示部２２０４、光学系２２０５、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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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２４０２、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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【発明の効果】
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】
【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。
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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 Device)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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
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。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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、２００２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。
【００１３】
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。
【００１４】
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ＥＬ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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、ＣＰＵ２０１３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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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ＴＦＴ１０８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。
【００２０】
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ＴＦＴ１０５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１０９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。
【００２１】
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ＴＦＴ１０８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ＴＦＴ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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（１０２b）、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。
【００２５】
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。
【００２６】
時分割階調データ信号発生回路１１３（ＳＰＣ；Serial-to-Parallel Conversion Circuit）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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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（Ｔｓ）をそれぞれＴｓ１〜Ｔｓｎとする。
【００３５】
サステイン期間の長さは、Ｔｓ１：Ｔｓ２：Ｔｓ３：…：Ｔｓ（ｎ−１）：Ｔｓｎ＝２0：２-1：２-2：…：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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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１１２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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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ＴＦＴ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ＴＦＴまたは、ｎチャネル型ＴＦＴを用いることも可能である。
【００５５】
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１５a〜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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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１１０に接続される。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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２００〜５００ｎｍ）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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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２００〜５００ｎｍ）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。
【００８４】
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。
【００８５】
【実施例】
〔実施例１〕
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、ＣｄＳ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。５０１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。
【００８６】
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。
【００８７】
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７０４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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。ＣＰＵ５０５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。
【００９１】
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。
【００９２】
以上の動作が繰り返される。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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ＴＦＴ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。
【００９８】
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ＴＦＴで形成されている。
【００９９】
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ＴＦＴ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。
【０１００】
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１５a〜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。
【０１０１】
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、１９b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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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２００〜５００ｎｍ）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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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４０〜１００ｎｍ）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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
〔実施例２〕
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。
【０１２８】
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２００ｎｍ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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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１３０〜１７０ｎｍ）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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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４５０〜５５０℃程度の熱処理を行えば良い。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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５０〜１５０ｎｍ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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
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３１６〜３２３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、１×１０16〜５×１０18atoms/cm3（典型的には３×１０17〜３×１０18atoms/cm3）の濃度が好ましい。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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３３７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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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、２００ｎｍ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８００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成してもよい。
【０１５９】
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、Ｔｉ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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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、３４９は隣接する画素電極の端部である。
【０１６４】
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１００〜１２０ｎｍ）、陰極３５１の厚さは１８０〜３００ｎｍ（典型的には２００〜２５０ｎｍ）とすれば良い。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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ＴＦＴ２０５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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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９０４を挟む形で設ける点が異なる。
【０１７８】
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。
【０１７９】
〔実施例３〕
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。
【０１８０】
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ＥＬ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６１０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。
【０１８１】
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６１４が設けられている。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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６１２〜６１４を経てＦＰＣ６１１に至り外部機器へと接続される。
【０１８４】
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。
【０１８５】
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。
【０１８６】
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。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
〔実施例４〕
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。１６０３−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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
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。
【０１９９】
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１６０２−Ｒに映し出された画像を観察する。
【０２００】
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ＣＣＤ−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。
【０２０１】
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１６０７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。
【０２０２】
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。
【０２０３】
以上の動作が繰り返される。
【０２０４】
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。
【０２０５】
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ＥＬ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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
〔実施例５〕
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。
【０２０８】
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１９０１を形成させる。
【０２０９】
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４５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。
【０２１０】
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。
【０２１１】
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。
【０２１２】
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。
【０２１３】
〔実施例６〕
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。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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。
【０２１６】
図２０（Ａ）はＥＬディスプレイであり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３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。
【０２１７】
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２１０３、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。
【０２１８】
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２２０１、信号ケーブル２２０２、頭部固定バンド２２０３、表示部２２０４、光学系２２０５、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。
【０２１９】
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。
【０２２０】
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２４０２、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。
【０２２１】
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。
【０２２２】
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。
【０２２３】
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。
【０２２４】
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。
【０２２５】
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。
【０２２６】
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。
【発明の効果】
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】
【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。
Claims (5)
- 対向電極と、複数の電極のそれぞれに挟まれた複数のＥＬ素子を有する発光装置と、環境情報を検知するセンサーと、Ａ／Ｄ変換回路と、ＣＰＵと、Ｄ／Ａ変換回路と、電圧可変器とを有する電気器具であって、
前記環境情報信号を前記センサーにより電気信号に変え、
前記電気信号を前記Ａ／Ｄ変換回路によりデジタル信号に変え、
前記デジタル信号を前記ＣＰＵにより前記ＥＬ素子の発光輝度を補正するデジタル補正信号に変え、
前記デジタル補正信号を前記Ｄ／Ａ変換回路によりアナログ補正信号に変え、
前記アナログ補正信号を前記電圧可変器により補正電位に変え、
前記複数の電極に、一定のＥＬ駆動電位を印加し、
前記補正電位を前記対向電極に印加し、
前記対向電極が陽極の場合、前記ＥＬ駆動電位は前記補正電位よりも低く、
前記対向電極が陰極の場合、前記ＥＬ駆動電位は前記補正電位よりも高く、
前記対向電極は、
複数の第２の電極と、
前記複数の第２の電極を接続するための保護電極と、を有することを特徴とする電気器具。 - 請求項１において、
前記発光装置は、デジタル駆動の時分割階調方式が用いられていることを特徴とする電気器具。 - 請求項１または請求項２において、
前記対向電極は陰極かつ透明電極であることを特徴とする電気器具。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか一項において、
前記発光装置と、前記センサーと、前記ＣＰＵと、前記電圧可変器が、同一基板上に形成されることを特徴とする電気器具。 - 請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記センサーはフォトダイオード、ＣｄＳ光導電素子（硫化カドミウム光導電素子）、ＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサーであることを特徴とする電気器具。
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