JP2000223279A - エレクトロルミネッセンス表示装置 - Google Patents
エレクトロルミネッセンス表示装置Info
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Classifications
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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- H10K59/10—OLED displays
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- H10K59/126—Shielding, e.g. light-blocking means over the TFTs
Landscapes
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Abstract
置の各表示画素の発光輝度のばらつきを抑制したEL表
示装置を提供する。 【解決手段】 陽極61、陰極66及び該両電極の間に
挟まれた発光素子層65から成る有機EL素子60と、
ドレイン電極16がドレイン信号線に、ゲート電極11
がゲート信号線にそれぞれ接続され互いに並列に接続さ
れた第1及び第2のTFT30,35と、ソース43s
が前記陽極61に、ドレイン42dが駆動電源50に、
ゲート41が前記第1の薄膜トランジスタ30のソース
電極18に接続された第3のTFT40とを備えた有機
EL表示装置であって、前記第1及び第2のTFT3
0,35の能動層13,23上の層間絶縁膜15の上に
ドレイン電極16を延在させた遮光体56を設ける。
Description
ロルミネッセンス素子及び薄膜トランジスタを備えたエ
レクトロルミネッセンス表示装置に関する。
tro Luminescence:以下、「EL」と称する。)素子
を用いたEL表示装置が、CRTやLCDに代わる表示
装置として注目されており、例えば、そのEL素子を駆
動させるスイッチング素子として薄膜トランジスタ(Th
in Film Transistor:以下、「TFT」と称する。)を
備えたEL表示装置の研究開発も進められている。
EL表示装置の一表示画素の平面図を示す。
ゲート信号線Gnとドレイン信号を供給するドレイン信
号線Dmとが互いに直交しており、両信号線の交差点付
近には、有機EL素子160、スイッチング用の第1の
TFT130、及び有機EL素子160を駆動する第3
のTFT140が設けられている。
EL表示装置の等価回路図を示す。
T140及び有機EL素子160からなるEL表示装置
の等価回路図であり、第n行のゲート信号線Gnと第m
列のドレイン信号線Dm付近を示している。
T130は、ゲート信号線Gnに接続されておりゲート
信号が供給されるゲート電極131と、ドレイン信号線
Dmに接続されておりドレイン信号が供給されるドレイ
ン電極132と、第2のTFT140のゲート電極14
1に接続されているソース電極133とからなる。
TFT140は、第1のTFT130のソース電極13
3に接続されているゲート電極141と、有機EL素子
160の陽極161に接続されたソース電極142と、
有機EL素子160に供給される駆動電源150に接続
されたドレイン電極143とから成る。
142に接続された陽極161と、コモン電極164に
接続された陰極162、及びこの陽極161と陰極16
2との間に挟まれた発光素子層163から成る。
33と第3のTFT140のゲート電極141との間に
一方の電極171が接続され他方の電極172が駆動電
源線153に接続された保持容量170を備えている。
号がゲート131に印加されると、第1のTFT130
がオンになる。そのため、ドレイン信号線Dmからドレ
イン信号がゲート141に供給され、保持容量170及
びゲート電極141のゲート容量に電荷が蓄積される。
そしてゲート141に供給された電圧に相当する電流が
駆動電源150から有機EL素子160に供給される。
それによって有機EL素子160は発光する。
従来のEL表示装置では、有機EL素子160に電流を
供給して駆動する第3のTFT140の特性が各表示画
素においてばらつきが生じる。例えば、第3のTFT1
40の能動層が非晶質半導体膜にレーザーを照射して多
結晶化した半導体層である場合には、照射するレーザー
ビームが各半導体層のチャネル部に均一に照射されず、
半導体層の結晶のグレインサイズが不均一になってしま
いその特性がばらついてしまう。このように第3のTF
T140の特性にばらつきがあると、有機EL素子16
0に供給される電流値にも各表示画素においてばらつき
が生じてしまい発光輝度が不均一になってしまうという
欠点があった。
て為されたものであり、スイッチング用のTFTのリー
ク電流を制御して、その制御に応じてEL素子駆動用の
TFTのゲート電極の電位を制御することにより、各表
示画素における輝度のばらつきを抑制して均一な輝度の
表示を得ることができるEL表示装置を提供することを
目的とする。
は、陽極と陰極との間に発光層を有するEL素子と、非
単結晶半導体膜からなる能動層のドレインがドレイン信
号線に、前記能動層のチャネル上又はチャネル下に設け
たゲート電極がゲート信号線に、それぞれ接続され互い
に並列接続された第1及び第2の薄膜トランジスタと、
非単結晶半導体膜からなる能動層のドレインが前記EL
素子の前記駆動電源に、ゲートが前記第1及び第2の薄
膜トランジスタの前記能動層のソースにそれぞれ接続さ
れた第3の薄膜トランジスタとを備えており、前記第
1、第2及び第3の薄膜トランジスタの上層に前記EL
素子が形成されており、前記第1又は第2の薄膜トラン
ジスタの少なくともチャネルが遮光されるように該チャ
ネル上方に遮光体が設けられているものである。
膜トランジスタのチャネル長及び第2の薄膜トランジス
タのチャネル長のうち、前記遮光体が設けられた薄膜ト
ランジスタのチャネル長のほうが長いEL表示装置であ
る。
れた駆動電源線の一部又は前記ドレイン信号線の一部を
チャネル上方に延在させてなる。
L表示装置について以下に説明する。
素子及びTFTを備えたEL表示装置の1つの画素を示
す平面図を示し、図2(a)に図1中のA−A線に沿っ
た断面図を示し、図2(b)に図1中のB−B線に沿っ
た断面図を示し、図2(c)に図1中のC−C線に沿っ
た断面図を示す。
レイン信号線52との交点付近にはスイッチング用の第
1のTFT30と第2のTFT35とが並列接続するよ
うに形成する。またそれらのTFT30,35のソース
は後述の保持容量電極線54と容量をなす容量電極55
を兼ねるとともに、有機EL駆動用の第3のTFT40
のゲート41に接続されている。第3のTFT40のソ
ース電極43sは表示画素1を成す陽極61に接続さ
れ、他方のドレイン電極43dは有機EL素子を駆動す
る駆動電源線53に接続されている。
近には、ゲート信号線51と並行に保持容量電極線54
が配置されている。この保持容量電極線54はクロム等
から成っており、ゲート絶縁膜12を介して第1及び第
2のTFTのソース13s,23sと接続された容量電
極55との間で電荷を蓄積する保持容量である。この保
持容量は、第3のTFT40のゲート電極41に印加さ
れる電圧が第1及び第2のTFT30,35のリーク電
流により電圧が減少することを防止し印加された電圧を
保持するために設けられている。
や合成樹脂などから成る基板又は導電性を有する基板あ
るいは半導体基板等の基板10上に、TFT及び有機E
L素子を順に積層形成して成る。ただし、基板10とし
て導電性を有する基板及び半導体基板を用いる場合に
は、これらの基板10上にSiO2やSiNなどの絶縁
膜を形成した上にTFTを形成する。
のTFT30及び第2のTFT35について説明する。
うに、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性
基板10上に、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)な
どの高融点金属からなるゲート電極11を兼ねたゲート
信号線51、有機EL素子の駆動電源であり駆動電源5
0に接続されゲート信号線51と駆動電源線53を形成
する。
膜からなる第1のTFTの能動層13及び第2のTFT
の能動層23を順に形成する。能動層の材料はいずれの
TFTも多結晶シリコン(以下、「p−Si」と称す
る。)であり、同時に形成する。
1上方のチャネル13c,23cと、このチャネル13
c,23cの両側に、チャネル13c,23c上のスト
ッパ絶縁膜14をマスクにしてイオンドーピングし更に
ゲート電極11の両側をレジストにてカバーしてイオン
ドーピングしてゲート電極11の両側に低濃度領域とそ
の外側に高濃度領域のソース13s,23s及びドレイ
ン13d,23dが設けられている。即ち、いわゆるL
DD(Lightly Doped Drain)構造である。
23及びストッパ絶縁膜14上の全面に、SiO2膜、
SiN膜及びSiO2膜の順に積層された層間絶縁膜1
5を形成し、ドレイン13d,23dに対応して設けた
コンタクトホールにAl等の金属を充填してドレイン電
極16を形成する。その際、同時にチャネル13c,2
3cを覆うように、チャネル13c上にはドレイン信号
線52から延在させたドレイン電極16を更に延在させ
て設ける。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平
坦にする平坦化絶縁膜17を形成する。そして、その平
坦化絶縁膜17のソース13s,23sに対応した位置
にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを
介してソース13s,23sを延在させた有機ELの陽
極61に接続されている。
は、第1及び第2のTFTのうち、一方の第1のTFT
30はそのチャネル23cを覆っておらず、他方の第2
のTFT35は、ドレイン信号線52から能動層と並行
な方向に突出したドレイン電極16にて、能動層23の
ドレイン23d、チャネル23c及びソース23sを覆
う。このとき少なくともチャネル23cを覆っていれば
よい。
L1と第2のTFT35のチャネル長L2は、遮光した
第2のTFT35のチャネル長L2の方が大きく設定さ
れている。
る第3のTFT40について説明する。
アルカリガラス等からなる絶縁性基板10上に、Cr、
Moなどの高融点金属からなるゲート電極41を形成す
る。
る能動層43を順に形成する。
のチャネル43cと、このチャネル43cの両側に、チ
ャネル43c上のストッパ絶縁膜14をマスクにしてイ
オンドーピングし更にゲート電極41の両側をレジスト
にてカバーしてイオンドーピングしてゲート電極41の
両側に低濃度領域とその外側に高濃度領域のソース43
s及びドレイン43dが設けられている。即ち、第3の
TFTはいわゆるLDD構造を有する。
びストッパ絶縁膜14上の全面に、SiO2膜、SiN
膜及びSiO2膜の順に積層された層間絶縁膜15を形
成し、ドレイン43dに対応して設けたコンタクトホー
ルにAl等の金属を充填してドレイン電極16を形成す
る。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にす
る平坦化絶縁膜17を形成する。そして、その平坦化絶
縁膜17のソース43sに対応した位置にコンタクトホ
ールを形成し、このコンタクトホールを介してソース1
3sとコンタクトしたITOから成る透明電極61を平
坦化絶縁膜17上に形成する。また、ドレイン43dは
駆動電源線54に接続されている。
り、ITO(Indium Thin Oxide)等の透明電極から成
る陽極61、MTDATA(4,4-bis(3-methylphenylph
enylamino)biphenyl)から成る第1ホール輸送層62、
TPD(4,4,4-tris(3-methylphenylphenylamino)triph
enylanine)からなる第2ホール輸送層63、キナクリ
ドン(Quinacridone)誘導体を含むBebq2(10-ベン
ゾ〔h〕キノリノール−ベリリウム錯体)から成る発光
層64及びBebq2から成る電子輸送層からなる発光
素子層65、マグネシウム・インジウム合金から成る陰
極66がこの順番で積層形成された構造である。
ホールと、陰極から注入された電子とが発光層の内部で
再結合し、発光層を形成する有機分子を励起して励起子
が生じる。この励起子が放射失活する過程で発光層から
光が放たれ、この光が透明な陽極から透明絶縁基板を介
して外部へ放出されて発光する。
を示す。
35、第3のTFT40及び有機EL素子60からなる
EL表示装置の等価回路図であり、第n行のゲート信号
線Gnと第m列のドレイン信号線Dm付近を示してい
る。
ドレイン信号を供給するドレイン信号線Dmとが互いに
直交しており、両信号線の交差点付近には、有機EL素
子60、及びこの有機EL素子60を駆動するTFT3
0,35,40が設けられている。
2のTFT30,35のゲート31,36はゲート信号
線Gnに接続されておりゲート信号が供給され、また両
TFT30,35のドレインはドレイン信号線Dmに接
続されておりドレイン信号が供給される。第1及び第2
のTFTは互いに並列に接続されている。
3のTFT40のゲート41及び保持容量70の一方の
電極71に接続されている。
動用の電源50に接続されており、ソース43は有機E
L素子60の陽極61に接続されている。
4に接続されている。また、保持容量電極の他方の電極
72は駆動電源線53に接続されている。
動方法について、図4に示す各信号のタイミングチャー
トに基づいて説明する。図4(a)は第n行の第1のT
FT130のゲート電極131に供給される信号VG(n)
1の、同(b)はドレイン信号線Dmのドレイン信号VD
の、同(c)は第n行の第2のTFT140のゲート電
極141に供給される信号VG(n)2のそれぞれのタイミ
ングチャートを示す。
ゲート信号VG(n)1がゲート31,36に印加される
と、第1及び第2のTFT30,35がオンになる。そ
のため、ドレイン信号線Dmのドレイン信号がドレイン
32からソース33に流れ、ドレイン信号線Dmから図
4(b)に示すドレイン信号VDが第3のTFT40の
ゲート41に供給され、ゲート41の電位がドレイン信
号線Dmの電位と同電位になる。このときその電圧VDは
保持容量70にも蓄積される。そしてゲート41に供給
された電流値に相当する電流が駆動電源50から有機E
L素子60に供給される。それによって有機EL素子6
0は発光する。
上にマトリクス状に配置されることにより、有機EL表
示装置が形成される。
0,35は、第1及び第2のTFTのうち、一方の第1
のTFT30はそのチャネル23cを覆っておらず、他
方の第2のTFT35は、ドレイン信号線52から能動
層と並行な方向に突出したドレイン電極16にて、能動
層23のドレイン23d、チャネル23c及びソース2
3sを覆うので、第1及び第2のTFTに接続された有
機EL素子60によって発光した光が能動層23に到達
しなくなるので第2のTFT35はリーク電流が発生す
ることなくスイッチング素子として動作することができ
る。
1と第2のTFT35のチャネル長L2は、遮光した第
2のTFT35のチャネル長L2の方が大きく設定され
ている。そのため、第2のTFT35の方のリーク電流
を低減することができる。
においてばらついてある表示画素に大電流が有機EL素
子60に流れて発光輝度が大きくなっても、遮光体を備
えない第1のTFT30にリーク電流を発生してしまい
第3のTFT40のゲートに印加される電圧が低くな
り、有機EL素子60の発光輝度を低くすることができ
る。なお、第2のTFT35はチャネルを遮光している
のでリーク電流が発生することなくスイッチング用TF
Tとして動作する。
子60の光が第1及び第2のTFTに照射されると、遮
光体65を備えていない第1のTFT30のチャネルに
光が照射されてリーク電流が発生すると、第3のTFT
40のゲート41に印加される電圧が低くなるので有機
EL素子60に供給される駆動電源からの電流値が低く
なり発光輝度も小さくなる。
によるリーク電流を発生させて第3のTFT40のゲー
トに印加される電圧を制御して有機EL素子60発光輝
度を制御する。逆に、有機EL素子60の発光輝度が小
さい場合には、第1のTFT30のリーク電流は比較的
小さいので第3のTFT40のゲートに印加される電圧
は強い光が照射された場合に比べて低減することはない
ので、発光輝度が低くなることはない。
Tと遮光体を備えていない第2のTFTとを並列に接続
してスイッチング用のTFTとすることにより、各表示
画素における発光輝度のばらつきを制御することができ
る。 <第2の実施の形態>図5に本発明の第2の実施の形態
の表示画素近傍の平面図を示す。
点は、第2のTFT35のチャネル23cを覆う遮光体
が島状に形成されている点である。この遮光体は、ドレ
イン電極16を形成する際に同時に形成しても良く、あ
るいは別の工程で形成しても良い。この遮光体の材料と
しては、アルミニウム(Al)等の金属や樹脂等の遮光
できる材料であれば良い。
チャネル長L1,L2は、L1<L2である。
と同様に、各表示画素において発光輝度がばらつくこと
を防止できるという効果が得られる。 <第3の実施の形態>図6に本発明の第3の実施の形態
の表示画素近傍の平面図を示す。
は、第2のTFT35のチャネル23cを駆動電源線5
3の一部を兼ねた部分で遮光する点である。なお、駆動
電源線53との重畳による寄生容量の発生を防ぐため、
保持容量電極54と容量を成す半導体層は能動層13,
23のソース側13s,23sで、両TFTを接続して
いる。
形態と同様の効果を得ることができる。
に、本発明によれば、第2のTFTのチャネルを遮光体
で覆うので、電界移動度が高く第1のTFT30のリー
ク電流を抑制することができる。即ち、図9中の実線で
示すように、リーク電流を抑制することができるので電
圧保持特性が良いため、従来のように第3のTFTのゲ
ート41の電位が変化することなく、電位を保持するこ
とができるとともに、更にLDD構造を備えているので
図9中の実線で示すように高いオン電流を得ることがで
きるため、発光すべき電流を低下させることなく安定し
て有機EL素子に供給することができる。
きいので、リーク電流を抑制することができる。そのた
め、安定したスイッチング用のTFTとして動作するこ
とができるので、有機EL素子の発光輝度が再現性良く
均一にすることができる。
な第1及び第2のTFTを備えることにより、各表示画
素における発光輝度のばらつきを抑制することができ
る。
第2のTFT30,35のチャネル長L1,L2をL1
<L2の関係を満たすようにチャネル長を設定した場合
について説明したが、本発明は第2のTFT40のチャ
ネル部に遮光体を設けただけでも本願特有の効果を奏す
るものである。
第2のTFT30,40ともに、ゲート電極を能動層1
3の下に設けたいわゆるボトムゲート型のTFTについ
て説明したが、ゲート電極が能動層の上にあるいわゆる
トップゲート型TFTでも良い。また、能動層としてp
−Si膜を用いたが、微結晶シリコン膜又は非晶質シリ
コンを用いても良い。
ート構造及びLDD構造を有するTFTについて説明し
たが、本発明はそれに限定されるものではなく、シング
ルゲート及びゲート電極が3つ以上のマルチゲート構造
においても適用が可能であり、また、LDD構造を備え
ない場合にも適用は可能である。更に能動層にオフセッ
ト領域を有するいわゆるオフセット構造を有するTFT
に適用することも可能であり、同様の効果を得ることが
できる。LDD構造及びオフセット構造を有さない構造
でも適用は可能である。
は有機EL素子の場合について説明したが無機EL素子
であっても良い。
た第1のTFTと遮光体を備えていない第2のTFTと
を並列に接続してスイッチング用のTFTとすることに
より、各表示画素における発光輝度のばらつきを制御す
ることができるEL表示装置を得ることができる。
装置の平面図である。
装置の断面図である。
装置の等価回路図である。
装置の各信号のタイミングチャートである。
装置の平面図である。
装置の平面図である。
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 陽極と陰極との間に発光層を有するエレ
クトロルミネッセンス素子と、非単結晶半導体膜からな
る能動層のドレインがドレイン信号線に、前記能動層の
チャネル上又はチャネル下に設けたゲート電極がゲート
信号線に、それぞれ接続され互いに並列接続された第1
及び第2の薄膜トランジスタと、非単結晶半導体膜から
なる能動層のドレインが前記エレクトロルミネッセンス
素子の駆動電源に、ゲートが前記第1及び第2の薄膜ト
ランジスタの前記能動層のソースにそれぞれ接続された
第3の薄膜トランジスタとを備えており、前記第1、第
2及び第3の薄膜トランジスタの上層に前記エレクトロ
ルミネッセンス素子が形成されており、前記第1又は第
2の薄膜トランジスタの少なくともチャネルが遮光され
るように該チャネル上方に遮光体が設けられていること
を特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。 - 【請求項2】 前記第1の薄膜トランジスタのチャネル
長及び第2の薄膜トランジスタのチャネル長のうち、前
記遮光体が設けられた薄膜トランジスタのチャネル長の
ほうが長いことを特徴とする請求項1に記載のエレクト
ロルミネッセンス表示装置。 - 【請求項3】 前記遮光体は前記駆動電源に接続された
駆動電源線の一部又は前記ドレイン信号線の一部をチャ
ネル上方に延在させてなることを特徴とする請求項1又
は2に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
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