JP2003084686A

JP2003084686A - 液晶表示装置及び有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP2003084686A
Application number: JP2001276285A
Authority: JP
Inventors: Yukihiro Morita; 幸弘森田; Masanori Kimura; 雅典木村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP4839551B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非対称構造薄膜トランジスタを、より電流が
大きくなるように最適な配置し、駆動能力を向上させ、
また、開口率を大きくする。【解決手段】液晶表示装置において、画素充電用薄膜
トランジスタのソース電極、ドレイン電極のうち、幅の
大きい方の電極を画素電極に電気的に接続することによ
って、駆動能力が向上し、輝度が向上した液晶表示装置
が得られる。また有機ＥＬ表示装置において、画素を直
接駆動する非対称構造薄膜トランジスタのソース電極お
よびドレイン電極の極性関係を、より電流が大きくなる
ように回路配置することによってより正確な表示ができ
て開口率が大きい有機ＥＬ表示装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置、特に
OCB（光学補償ベンド）モードやFSC（フィールドシーケ
ンシャル）駆動を用いた高速応答特性を有する液晶表示
装置、そして、有機EL表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin-Film-
Transistor）を用いたアクティブマトリクス型液晶ディ
スプレイは薄型化、軽量化、低電圧駆動可能などの長所
によりカムコーダ用のディスプレイ、パ−ソナルコンピ
ュ−タ−、パ−ソナルワ−ドプロセッサ−のディスプレ
イなど種々の分野へ利用されており、大きな市場を形成
している。

【０００３】特に近年では従来のパソコン等での静止画
表示に加えて、動画表示やＴＶ用途への利用が広がりつ
つあり、こうした動画表示に適した液晶表示装置への要
求が高まってきている。これに対応し、高速応答性能を
向上させる液晶素子として、OCBモードと呼ばれる、ベ
ンド配向させた液晶表示素子が特開平７−８４２５４号
公報等で提案されている。OCBモードの液晶セルは電圧
の変化に対する液晶の応答が早く、高速応答を実現出来
るが、一方、液晶容量が大きくなるという欠点もある。
また、FSC（フィールドシーケンシャル）駆動と呼ばれ
る駆動も提案されている。この駆動方法は、１フレーム
期間を複数のサブフィールドに分割し、異なる分光スペ
クトルを持つ複数の光源、例えば、赤色、緑色、青色、
の３つ光源に同期して、１フレーム期間を３つのサブフ
レームに分割して、それぞれの色に対応する信号を画素
電極に書き込む駆動方法である。この駆動方法では、複
数の光源を用いるため、カラーフィルターが不要とな
る。また、通常の液晶パネルで必要な、RGBそれぞれに
対応する３つの画素を、一つの画素にまとめることがで
きるため、ICドライバーを減らす事ができ、低コスト化
にもつながる。また、動画表示やTV用途への、もう一つ
のフラットディスプレイとして、有機ELディスプレイが
注目されている。有機ELディスプレイは、自発光型表示
装置であるため、視野角が広く薄型で、低消費電力が実
現できるディスプレイとして、現在、各社で開発を急い
でいる。とくにアクティブマトリクス駆動の有機ELディ
スプレイは、有機EL素子に、薄膜トランジスタによって
電流を流し、電流の大きさによって、RGBそれぞれの有
機EL素子の輝度を調整して画像を表示するもので、低消
費電力や長寿命という点で注目されている。

【０００４】動画表示やTV対応のために、液晶パネルで
は、OCBモードやFSC駆動が検討されているが、OCBモー
ドの液晶パネルでは、液晶材料の誘電率の違いや、高速
化のための狭セルギャップ化による液晶容量の増大のた
めに、薄膜トランジスタによる充電が厳しくなる。ま
た、FSC駆動では、通常の液晶パネルよりも3倍以上の高
速書き込みが必要となるため、大きい充電能力が必要に
なる。さらに、動画をより鮮明に表示するために、黒挿
入や白挿入など、非画像信号を画像信号以外に書き込み
する検討もなされており、さらに充電が厳しくなってい
る。有機ELパネルの場合は、有機EL素子に電流を常時流
して発光させるため、液晶パネルの画素に用いる薄膜ト
ランジスタよりも大きい駆動能力が必要になる。そのた
め、薄膜トランジスタのサイズを大きくすることが不可
欠となり、その分、開口率が小さくなるというデメリッ
トが生じることになる。そこで、薄膜トランジスタが占
める面積をいかに抑えながら電流量を大きくするかが検
討され、折り曲げ構造や屈曲などの構造によって、有効
なチャネル幅を大きくし、薄膜トランジスタが占める面
積あたりの電流量を大きくすることが試みられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、折り曲
げ構造や屈曲構造ではソース電極、ドレイン電極からみ
たときに互いに非対称な構造を有する薄膜トランジスタ
が生じる。我々は、このような薄膜トランジスタにおい
て、非対称構造に起因して電流電圧特性に非対称性が生
じることを予測し、非対称構造を持つ薄膜トランジスタ
の電流電圧特性を調べ、電流電圧特性が非対称になるこ
とを見出した。図９は、図１の構造のｎチャネル型薄膜
トランジスタの電流電圧特性であり、ソース電極、ドレ
イン電極のうち、どちらの電極を正極性にするかによっ
て、異なる特性をもつ。すなわち、あるソース・ドレイ
ンの極性に対して、大きい電流値を示すのである。これ
は、キャリアの分布や寄生抵抗に起因するものであり、
非対称な構造に特有の振舞いである。幅の短い電極の方
を正極性にしたとき（図９のＡ）の方が、逆の場合より
も電流が大きくなるのである。ｐチャンネル型薄膜トラ
ンジスタでは逆に幅の広い電極の方を正極性にしたとき
に、より電流が大きくなる。

【０００６】液晶パネルでは、対向電圧Vcomを基準とし
て、正電圧と負電圧を１フレーム毎に交互に画素電極に
書き込む、いわゆる交流駆動をしている。これは、液晶
の焼きつきを防ぐためである。正から負、また、負から
正の書き込みでは、それぞれ、画素電極側が正極性にな
り、また、負極性になる。すなわち、１フレームごと
に、ソースとドレインの極性が入れ替わるのである。画
素に用いる薄膜トランジスタがNチャネルの場合は、画
素電圧を正から負へ変化させる書き込みの場合に、画素
電極側が正極性になり、負から正へ変化させる書き込み
時は、画素電極側が負極性になる。そして画素電極側が
負から正に変化する書き込み極性の場合、書き込み中
に、ゲートとドレイン（すなわち画素電極）間のバイア
ス差が減少していくため、電流値が小さくなる。従っ
て、書き込みが厳しいのは、画素電極が負から正に変化
するときである。なお、薄膜トランジスタがP型の場合
はその逆に、同様の理由により画素電極側が正から負に
変化する書き込み極性の場合に充電が厳しくなる。

【０００７】図２は従来の構造であり、図に示すよう
に、ゲートとドレイン間の容量Cgdを小さくするため
に、幅の短い方の電極を画素電極に接続していた。これ
は、再充電（いわゆる突き抜け電圧）を小さくするため
である。しかし、我々が見出した電流電圧特性の非対称
性を考慮した場合、従来の構造では、充電が厳しい極性
の書き込み時に電流が小さくなる薄膜トランジスタの配
置になっており、本来持っている薄膜トランジスタの駆
動能力を十分に発揮できていない。

【０００８】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、充電が厳しい極性に対して充電能力を大き
くし、充電能力を上げて、高速書き込みを可能とし、ま
た、開口率を大きくし、輝度向上を行うことを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現するため
に本発明の液晶表示装置及び有機EL表示装置は以下の構
成を有している。

【００１０】本発明の液晶表示装置においては、ソース
電極とドレイン電極の幅が異なるｎチャネル薄膜トラン
ジスタを用い、幅の大きい方の電極を画素電極に電気的
に接続している。こうすることによって、充電が厳しい
極性の書き込みのとき、すなわち、画素電極がソース電
極に対して負極性になるときに、より電流が大きくな
り、充電能力を大きくすることができる。従って、高速
駆動が可能となり、また、開口率アップによる輝度向上
を実現できる。

【００１１】また、本発明では、通常の液晶ディスプレ
イの3倍以上の高速書き込みを行うフィールドシーケン
シャル駆動（FSC）駆動方式のパネルに対して、上記の
薄膜トランジスタの配置を行っている。これによって、
駆動能力が向上して、輝度を向上させることができる。
画質向上のために、黒挿入や白挿入など、非画像信号を
書き込む場合には、より高速書き込みが必要となり、本
発明による駆動能力向上は有効である。

【００１２】本発明では、OCBモードの液晶表示装置に
対して、非対称構造をもつ薄膜トランジスタを充電が厳
しい極性の書き込みのときに電流が大きくなるように配
置している。本発明によって、駆動能力を大きくするこ
とにより、液晶容量が大きいOCBモードの液晶パネルに
おいても、高速駆動を行うことができ、また、開口率を
大きくすることができる。また、応答速度を向上させる
ために、セルギャップを小さくすると、液晶容量はさら
に大きくなるため、本発明の有効性が大きくなる。

【００１３】さらに、本発明では、OCBモードで、且
つ、FSC駆動の液晶パネルに対して、上記非対称薄膜ト
ランジスタの配置を行っている。OCBモードにすること
によって、通常のTNモードのFSC駆動よりも、さらに大
きい駆動能力が必要となり、本発明による駆動能力向上
によって、高速書き込みが可能となり、また、開口率ア
ップによって、輝度を向上させることができる。

【００１４】また本発明では、ゲート電極とドレイン電
極との容量を、ゲート信号の入力側から離れるに従って
大きくしている。本発明のような構造をとったときに
は、逆の配置のときに比べて、ゲートとドレインの間の
容量Cgdが大きくなり、それによって、ゲート信号がオ
ンからオフに変化するときの再充電が大きくなるため、
フリッカーが懸念される。再充電は、ゲート信号の入力
側から離れるに従って大きくなる。これは、ゲート信号
の波形が、ゲート信号の入力側から離れるに従ってなま
ってくるからである。ゲート信号入力側から離れるに従
ってCgdを大きくすると、容量結合による突き抜け電圧
が大きくなるので、ゲート波形のなまりの効果をキャン
セルすることができ、駆動能力を向上させながら、フリ
ッカーを防ぐことが出来る。

【００１５】また、本発明では、ドレイン電極を複数の
電極から構成している。複数の電極で構成することによ
って、駆動能力を向上させながら、ゲート電極との重な
りを小さく抑えることができ、Cgdの増大を抑制するこ
とができる。

【００１６】さらに、本発明では、画素電極に電気的に
接続されたドレイン電極の幅を、ソース信号線に電気的
に接続されたソース電極の幅の、１．２倍から２．５倍
としている。折り曲げ構造や、ドレイン電極が複数の電
極から構成される構造の場合、上記のようなソース電極
及びドレイン電極の比率にすると、単位面積当りの充電
能力が大きくなるような構造が実現できる。これによっ
て、開口率を落とさず充電能力を大きくすることがで
き、高速書き込みが可能となる。

【００１７】本発明の有機EL表示装置においては、ソー
ス電極とドレイン電極の幅が異なる薄膜トランジスタを
有機EL素子に電気的に接続しており、ドレイン電極とソ
ース電極が互いに向き合っている領域のそれぞれの幅を
Ｗ１、Ｗ２、とすると、Ｗ１＞Ｗ２であり、薄膜トラン
ジスタがｎチャネル型の場合にはドレイン電極がソース
電極に対して負極性になるように、ｐチャネル型の場合
にはドレイン電極がソース電極に対して正極性になるよ
うに有機EL素子に電気的に接続している。これによっ
て、有機EL素子に流れる電流量が大きくなり、輝度が向
上する。

【００１８】また、本発明では、ソース電極とドレイン
電極の少なくとも一方を折り曲げ構造としている。これ
によって、単位面積当りの有効チャネル幅を増加させる
ことができ、単位面積当りの電流量を大きくすることが
できる。即ち、駆動能力を大きくすることができる。

【００１９】本発明では、半導体膜を多結晶シリコンと
している。多結晶シリコンは移動度が大きく、大きい電
流がとれる。さらに、本発明のような構造にすることに
よって、より大きい電流を得ることができ、駆動能力を
向上させることができる。

【００２０】また、本発明では、半導体膜をアモルファ
スシリコンとしている。アモルファスシリコンは、多結
晶シリコンよりも移動度は小さいが、直接堆積すること
ができるため、多結晶シリコンよりも少ない工程数でつ
くることができる。従って、多結晶シリコンよりも容易
に、低コストで作成することができる。上述のような構
造にすることによって、より電流量をとれるようにする
ことができ、駆動能力を大きくすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下本発明の液晶表示装置につい
て図面を用いてより具体的に説明する。

【００２２】（実施の形態１）図１は実施の形態１の液
晶表示装置におけるアレイ基板上の１画素の電極構成を
表す平面図である。薄膜トランジスタの電流量は、チャ
ネル幅に比例して大きくなるが、折曲がった構造におい
ては、チャネル幅の定義が複雑である。しかし、ほぼ、
ソース電極２０及びドレイン電極６０のそれぞれの有効
チャネル幅で決定される。有効チャネル幅とは、ゲート
電極１０と半導体膜３０が重なっている領域において、
ソース電極とドレイン電極が互いに向かい合っている部
分の幅である。図１の構造では、ソース電極の有効チャ
ネル幅は、W₂―₁×２＋W₂―₂、になり、ドレイン電極の
有効チャネル幅は、Ｗ_1-1×２＋Ｗ₁―₂、となる。両電
極の有効チャネル幅が異なる薄膜トランジスタでは、ど
ちらの電極が正極性になるかによって電流が異なる。図
１の構造をもつ薄膜トランジスタの電流電圧特性を図９
に示す。Aの特性が有効チャネル幅の短い方、すなわ
ち、図１のソース電極２０を正極性にしたときの電流電
圧特性である。この場合は、N型の薄膜トランジスタで
あり、ソース電極２０に１２V、ドレイン電極６０を接
地して、ゲート電極１０の電圧を０Vから２０Vまで変化
させている。Bの特性は、逆に、ソース電極２０を接地
して、ドレイン電極６０を１２Vにし、ゲート電極１０
の電圧を０Vから２０Vまで変化させたときの特性であ
る。図１の構造の薄膜トランジスタを多数測定してみた
ところ、加工ばらつきによってサイズが異なるが、両特
性間の差は、2割から４割程度であった。すなわち、ど
ちらを正極性にするかで、電流が２割から４割変化する
のである。これは、寄生抵抗とキャリア分布が変化する
ことに依るものである。この振舞いは、有効チャネル幅
が異なる非対称構造をもつ薄膜トランジスタに特有の振
舞いである。

【００２３】特開平３−２３３４３１号公報で提案され
ている従来の構造を図２に示す。これは図１の構造の薄
膜トランジスタにおいて、ソース電極とドレイン電極が
入れ替わった構造になっている。このような構造になっ
ている理由は、単にCgdを小さくするためであるが、液
晶の充電は、正と負の両極性を交互に書き換える駆動を
行うため、書き込みごとに、画素電極側が正極性になっ
たり、負極性になったりする。画素電極側が正極性でソ
ース信号線側が負極性になる時には、書き込み中のソー
ス電位は一定であり、かつドレインの電位は常にソース
電位よりも小さいため、充電は十分に行われるが、一
方、画素電極側が負極性になる場合は、ゲートとドレイ
ン（画素電極）間の電位差が充電と共に小さくなるた
め、充電が厳しくなる。すなわち、液晶表示装置の駆動
能力は、画素電極側が負特性になるときの充電能力によ
って決まっているのである。このような観点で図２の従
来の構造を見ると、充電が厳しい極性の書き込み時に電
流が小さくなる配置になっている。本発明では、我々が
見出した、非対称構造をもつ薄膜トランジスタの非対称
な電流電圧特性に鑑み、図１のような構造にしている。
これによって、充電が厳しい、画素電極側が負極性にな
るときに電流がより大きくなり、駆動能力が大きくな
る。画素側が正電極になったときには、前述のように充
電は逆の場合に比べてはるかに容易であり、これによっ
て駆動能力が下がることはない。また、図２の配置から
図１の配置にすることによって、Cgdが増加するが、Cgd
は、単にドレイン電極とゲート電極の重なった領域の面
積だけではなく、半導体膜の面積も影響するため、ソー
ス電極のバイアスにもよるが、図２の構造から図１の構
造になったときのCgdの増加はわずかである。さらに、
一般の液晶表示装置では、充電する容量の中で、Cgdは
数％程度の割合であるため、Cgdのわずかな増加より
も、電流の増加の方が影響が大きく、結果として駆動能
力が向上する。

【００２４】これまではｎチャンネル型薄膜トランジス
タの場合について説明したが、ｐチャンネル型薄膜トラ
ンジスタを用いる場合でも、図１に示すように、ドレイ
ンを長くした構造を用いることにより同様の効果が得ら
れる。なぜならばまず、ｐチャンネル型の場合、図９に
相当する非対称特性は、ｎチャンネル型とは逆に、ソー
ス、ドレインのうち、幅が長い方を正極性にした場合に
電流が大きくなる（図９のAの特性）。これは、非対称
特性の発生する原因が、キャリア（正孔）の分布と寄生
抵抗にあるためである。一方、ｐチャンネル型薄膜トラ
ンジスタを画素充電に用いる場合には、画素電極側が正
極性から負極性に変化する動作において、ゲートとドレ
イン（画素電極）間の電位差が充電と共に小さくなるた
め、充電が厳しくなる。従って結局、ｐチャンネル型薄
膜トランジスタの場合でも、トランジスタのソースとド
レインのうち幅が長い方を画素電極に接続することが好
ましいのである。

【００２５】本実施例では、図１の構造に対して説明し
たが、他の非対称構造をもつ薄膜トランジスタに関して
も同様に実施できる。要点は、ソース電極、ドレイン電
極のうち、有効チャネル幅が大きい方の電極を画素側に
持ってくることである。他の非対称構造をもつ薄膜トラ
ンジスタの構造を図３から図５に示す。図３は、図１の
構造と同様であり、単に周期的に繰り返した構造をして
いる。図１の構造に比べて3倍の電流量がとれる。図４
の構造は図１の構造を分割した構造に近く、このときの
有効チャネル幅は、ソース電極側が、W_4-1＋W_4-2、であ
り、ドレイン電極側が、W_3-1＋W_3-2、になる。また、図
５の構造は、ドレイン電極が複数の電極で構成される例
であり、ドレイン電極側の有効チャネル幅は、W₅×２、
になり、ソース電極側の有効チャネル幅は、W₆×２、に
なる。この他にも様々な構造をとり得るが、ソース電極
とドレイン電極の有効チャネル幅が異なり、非対称な構
造をもつ薄膜トランジスタにおいて、有効チャネル幅長
の大きい方の電極を、画素側にもってくることで、本発
明の効果を得ることができる。

【００２６】単位面積当りの充電能力を大きくするため
には、図１、図３、図４のような折り曲げ（屈曲）構造
にするか、もしくは、図５のように電極を複数の電極か
ら構成することが必要である。両構造で、様々な変形が
考えられるが、ソース電極、ドレイン電極のうち、有効
チャネル幅が大きい方の電極を、有効チャネル幅が小さ
い方の電極の幅の１．２倍から２．５倍にすることによ
って、単位面積当りの電流量を大きくする最適な構造に
することができる。

【００２７】また、液晶材料として、OCBモードをもつ
液晶材料を用いた場合、液晶容量が大きくなるため、本
発明の構造がより効果的であり、黒挿入などの非画像信
号挿入を行う場合には、さらに効果を発揮する。

【００２８】（実施の形態２）本発明の効果は、駆動能
力の向上であり、特に、高速書き込みが必要な表示装置
及び駆動方法に対して効果が大きい。そのような液晶表
示装置のひとつとして、フィールドシーケンシャル駆動
（FSC）駆動を用いた液晶表示装置がある。図７にFSC駆
動の波形の例を示す。通常の液晶表示装置では、カラー
フィルターによってバックライト光（白色光）をRGBの3
色に分け、RGBそれぞれに対応する画素にRGBそれぞれの
信号を書き込むことで、フルカラー表示を実現してい
る。一方、FSC駆動方式では、一つの画素でRGB三色の表
示を行う。１フレーム期間をRGBそれぞれのサブフレー
ムに分割し、それに同期してRGBそれぞれの分光スペク
トルをもつ光源を点灯することによって、ひとつの画素
でRGB3色の表示を行うのである。これによって、カラー
フィルターが不要になり、また、画素数が3分の1になる
ことによってドライバICが削減できるため、コストが削
減できるというメリットがある。また、黒挿入や白挿入
など、非画像信号を書き込むことによって、より動画に
適する表示を実現することができる。

【００２９】FSC駆動を用いる場合は、１フレーム期間
に、RGBそれぞれの信号を書き込む必要があるため、通
常の液晶表示装置に比べて、3倍以上の高速書き込みを
する必要がある。そこで、如何に薄膜トランジスタの電
流を大きくするかが重要になり、本発明が効果を発揮す
るのである。FSC駆動の液晶表示装置は、アレイ構成と
して、画素が3分の1になるだけで、通常の液晶表示装置
と本質的な差はない。従って、実施例１と同様にして、
図１や、図３から図５のような構造及び配置にすること
で、電流量を大きくすることができ、高速書き込みが可
能となる。すなわち、FSC駆動が可能となるのである。

【００３０】FSC駆動では、動画表示をする場合、より
応答速度の速い液晶材料・モードが適しており、OCBモ
ード等が用いられる。この場合、液晶容量が大きくなる
ため、より大きい駆動能力が必要となり、本発明の効果
が大きくなる。

【００３１】（実施の形態３）図６は実施の形態３の液
晶表示装置における、画素構造を示した図である。

【００３２】本発明では、有効チャネル幅が大きい方の
電極を画素電極に電気的に接続することにより、充電が
厳しい方の極性の書き込み能力を向上させる。このと
き、前述のように、Cgdが大きくなり、再充電が大きく
なる。すでに述べたように、Cgdが増加する影響は小さ
いが、サイズや解像度などスペックによっては、無視で
きない場合も生じる。例えば、パネルサイズが大きく、
解像度が高いような場合である。パネルサイズが大きく
なるとゲート信号波形のなまりが大きくなり、ゲート信
号がオフするときの再充電量が大きくなり、フリッカー
を生じるのである。ゲート波形のなまりは、ゲート信号
の入力側から遠ざかるに従って大きくなるので、再充電
量もそれに伴って大きくなる。この再充電量の違いによ
ってフリッカーが生じるのである。このような場合は、
本発明の構造・配置と共に、Cgdの傾斜構造を採用する
ことによって再充電量を均一にして、フリッカーを防ぐ
ことが出来る。図６が、Cgd傾斜を採用した例である。
図のように、ドレイン電極がゲート電極と重なる領域
を、ゲート信号の入力側から遠ざかるに従って（図６で
は、左側から右側に行くに従って）、大きくすることに
より、再充電量を均一にすることができる。本実施例で
は、ドレイン電極とゲート電極が重なっている領域の一
部（図のＷＸ１、ＷＸｉ、ＷＸｎで示す領域）を変化さ
せることによって実現している。もちろん、ドレイン電
極とゲート電極が重なっている領域であれば、他の部分
を変化させても良い。また、ゲート信号を左右どちらか
片側から入力している場合は、信号入力側から遠ざかる
に従ってＣｇｄを大きくすれば良いし、左右両側から信
号入力している場合は、左右両端から中央に向かうに従
って、Ｃｇｄを大きくしていけば良い。

【００３３】（実施の形態４）図８は、実施の形態４の
有機EL表示装置の回路構成を表す回路図である。回路構
成は、一例である。回路動作は次のようなものである。

【００３４】有機EL表示装置は、Ｘ方向信号線７０ａ、
７０ｂ、・・・、Ｙ方向信号線８０ａ、８０ｂ、・・
・、電源線９０ａ、９０ｂ、・・・、スイッチ用薄膜ト
ランジスタ１００ａ、１００ｂ、・・・、電流制御用薄
膜トランジスタ１１０ａ、１１０ｂ、・・・、有機ＥＬ
素子１２０ａ、１２０ｂ、・・・、コンデンサ１３０
ａ．１３０ｂ、・・・、Ｘ方向周辺駆動回路１４０、Ｙ
方向周辺駆動回路１５０等により構成される。

【００３５】Ｘ方向信号線７０、Ｙ方向信号線８０によ
り画素が特定され、その画素においてスイッチ用薄膜ト
ランジスタ１００がオンされる。これにより、電流制御
用薄膜トランジスタ１１０がオンされ、電源線９０より
供給される電流により、有機ＥＬ素子１２０に電流が流
れ、有機ＥＬ素子が発光する。

【００３６】例えば、Ｘ方向信号線７０ａに画像データ
に応じた信号が出力され、Ｙ方向信号線８０ａにＹ方向
走査信号が出力されると、これにより特定された画素の
スイッチ用薄膜トランジスタ１００ａがオンになり、画
像データに応じた信号により電流制御用薄膜トランジス
タ１１０ａが導通されて、有機ＥＬ素子１２０ａに、こ
の画像に応じた電流が流れ、有機ＥＬ素子が発光するこ
とになる。このようにして、すべての画素に画像信号が
書き込まれ、画像を表示するのである。本発明で重要な
のは、特に、有機ＥＬ素子に画像信号を直接送る薄膜ト
ランジスタ１１０であり、図９に示す回路においては、
薄膜トランジスタがｎチャネル型の場合は、ソース電
極、ドレイン電極のうち有効チャネル幅の大きい方の電
極を有機EL素子側に接続し、、薄膜トランジスタがｎチ
ャネル型の場合は、有効チャネル幅の小さい方の電極を
有機EL素子側に電気的に接続する。これによって、薄膜
トランジスタのソース、ドレインの極性関係が、より電
流が大きくなるように設定され、有機EL素子に大きい電
流が流れるため、表示情報の書き換えが高速になってよ
り正確な表示ができるようになるのである。また、単位
面積当りの電流量を大きくすることができるため薄膜ト
ランジスタの形状を小さくできて、その分有機ＥＬ素子
の面積を増やすこともできる（開口率の向上）。

【００３７】本実施例は、有機ＥＬ表示装置の一例を示
したものであり、有機ＥＬ表示装置では、様々な回路構
成をとることができる。本発明のポイントは、有機ＥＬ
素子と直接電気的に接続される非対称構造を持つ薄膜ト
ランジスタの配置において、薄膜トランジスタのソース
電極、ドレイン電極のうち、ｎチャネル薄膜トランジス
タの場合には、有効チャネル幅が大きい方の電極が負極
性になるように、またｐチャネル薄膜トランジスタの場
合には有効チャネル幅が小さい方の電極が負極性になる
ように回路を構成すればよい。この理由は実施の形態１
において液晶素子について説明したものと同じであっ
て、薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極を上
記のような極性関係にすることにより薄膜トランジスタ
の駆動能力を大きくすることができるためである。液晶
素子の場合と異なるのは、駆動動作中、画素駆動用薄膜
トランジスタのソース、ドレインの極性関係が不変であ
ることである。また、非対称構造を持つ薄膜トランジス
タは、図１、そして、図３から図５に示すように、様々
な構造をとることができる。折れ曲がり構造でも、複数
の電極から構成されても差し支えない。また、その組み
合わせでも良い。また、ソース電極、ドレイン電極のう
ち、有効チャネル幅が大きい方の電極を、有効チャネル
幅が小さい方の電極の幅の１．２倍から２．５倍にする
ことによって、単位面積当りの電流量を大きくする最適
な構造にすることができる。

【００３８】本発明の要点である、非対称構造薄膜トラ
ンジスタの電流電圧特性の非対称性は、寄生抵抗とキャ
リア分布に依るものであるから、半導体膜が、アモルフ
ァスシリコンでも多結晶シリコンでも、また、トップゲ
ート型でもボトムゲート型でも効果は同様である。比較
的低速駆動を行う場合は、少ない工程数で形成可能なア
モルファスシリコン膜を半導体膜として用いた薄膜トラ
ンジスタを本発明のような配置にすれば良いし、FSC駆
動などの高速駆動を行う場合や、有機EL表示装置など発
光させるために大きい電流が必要な場合は、多結晶シリ
コンのような移動度の大きい半導体膜を用いても良い。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、非対称構
造を持つ薄膜トランジスタを最適な配置にすることで駆
動能力を向上させることができ、高速駆動が可能になる
とともに、開口率が大きくなることによって輝度が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の液晶表示装置における画素構成
を表す平面図

【図２】従来の液晶表示装置の画素構成を表す平面図

【図３】非対称構造をもつ薄膜トランジスタの構造例を
示す図

【図４】非対称構造をもつ薄膜トランジスタの構造例を
示す図

【図５】非対称構造をもつ薄膜トランジスタの構造例を
示す図

【図６】Ｃｇｄ容量傾斜をつけた液晶表示装置の画素構
成を表す平面図

【図７】フィールドシーケンシャル駆動の波形図

【図８】有機ＥＬ表示装置の画素構成を表す回路図

【図９】非対称構造をもつ薄膜トランジスタの電流電圧
特性を示す図

【符号の説明】

１０ゲート電極２０ソース電極３０半導体膜４０画素電極５０ドレイン電極と画素電極のコンタクト領域６０ドレイン電極７０Ｘ方向信号線８０Ｙ方向信号線９０電源線１００スイッチ用薄膜トランジスタ１１０電流制御用薄膜トランジスタ１２０有機ＥＬ素子１３０コンデンサ１４０Ｘ方向周辺駆動回路１５０Ｙ方向周辺駆動回路

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/35 Ｇ０９Ｆ 9/35 ５Ｃ０８０Ｈ０１Ｌ 29/786 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ５Ｃ０９４Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４１Ｅ５Ｆ１１０ // Ｇ０９Ｇ 3/20 ６４１ 3/30 Ｚ 3/30 3/34 Ｊ 3/34 3/36 3/36 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１６ＴＦターム(参考） 2H088 GA02 HA06 HA08 HA28 JA04 MA06 MA10 2H092 JA24 JA32 JA38 JA42 KA05 KA07 NA01 NA07 PA06 PA13 QA06 2H093 NA65 NC34 NC43 NC44 ND08 ND17 ND32 NF04 3K007 AB02 AB17 BA06 BB07 DA01 DB03 EB00 GA04 5C006 AA01 AA11 AA22 AC24 AF44 BB16 BC06 BC08 BC20 BF31 FA12 FA37 5C080 AA06 AA10 BB05 CC03 DD08 FF11 JJ03 JJ04 JJ05 JJ06 KK43 5C094 AA10 AA13 AA21 AA48 AA53 AA56 BA03 BA27 BA43 CA19 DA09 DA13 DB01 DB04 EA04 FA01 FB01 FB02 FB12 FB14 FB15 FB20 JA01 5F110 AA02 AA07 AA30 GG02 GG13 GG15 HM04 HM12 HM13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体膜とゲート電極が重なり合っている
領域に、ドレイン電極及びソース電極を有する薄膜トラ
ンジスタが形成され、ドレイン電極とソース電極が互い
に向き合っている領域のそれぞれの幅をＷ１、Ｗ２、と
すると、Ｗ１＞Ｗ２であり、ドレイン電極が画素電極に
電気的に接続されていることを特徴とする液晶表示装
置。
【請求項２】半導体膜とゲート電極が重なり合っている
領域に、ドレイン電極及びソース電極を有する薄膜トラ
ンジスタが形成され、ドレイン電極とソース電極が互い
に向き合っている領域のそれぞれの幅をＷ１、Ｗ２、と
すると、Ｗ１＞Ｗ２であり、前記薄膜トランジスタがｎ
チャネル型の場合にはドレイン電極がソース電極に対し
て負極性になるように、ｐチャネル型の場合にはドレイ
ン電極がソース電極に対して正極性になるように有機Ｅ
Ｌ素子に電気的に接続されていることを特徴とする有機
ＥＬ表示装置。
【請求項３】半導体膜とゲート電極が重なり合っている
領域に、ドレイン電極及びソース電極を有する薄膜トラ
ンジスタが形成され、ドレイン電極とソース電極が互い
に向き合っている領域のそれぞれの幅を、Ｗ１、Ｗ２、
とすると、Ｗ１＞Ｗ２、であり、ドレイン電極が画素電
極に電気的に接続されており、且つ、分光スペクトルの
異なる複数の光源の発光に同期して１フレーム期間を複
数のサブフレームに分割し、前記画素電極へ信号の書き
込みを行うことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】ゼロ電圧配向状態がスプレイ配向であり、
表示配向状態がベンド配向であることを特徴とする請求
項１または請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】ゲート電極とドレイン電極との間の容量
を、ゲート信号の入力側より離れるに従って、その容量
の大きさを大きく形成することを特徴とする請求項１、
請求項３、請求項４、のいずれかに記載の液晶表示装
置。
【請求項６】ドレイン電極が、複数の電極から構成され
ることを特徴とする請求項１、または、請求項３から請
求項５のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記ソースおよびドレイン電極のうち幅の
広いほうの電極が複数の電極から構成されることを特徴
とする請求項２記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項８】Ｗ１がＷ２の１．２倍から２．５倍の大き
さであることを特徴とする請求項１、または、請求項３
から請求項６のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項９】Ｗ１がＷ２の１．２倍から２．５倍の大き
さであることを特徴とする請求項２または請求項７記載
の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１０】ソース電極とドレイン電極が一定の距離
で離れ、互いに折れ曲がって向かい合っていることを特
徴とする請求項１、または、請求項３から請求項６、ま
たは請求項８のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項１１】ソース電極とドレイン電極が一定の距離
で離れ、互いに折れ曲がって向かい合っていることを特
徴とする請求項２または請求項７記載の有機ＥＬ表示装
置。
【請求項１２】半導体膜が、多結晶シリコンであること
を特徴とする請求項１、請求項３から請求項６、また
は、請求項８、請求項１０のいずれかに記載の液晶表示
装置。
【請求項１３】半導体膜が、多結晶シリコンであること
を特徴とする請求項２、請求項７、または請求項９のい
ずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
【請求項１４】半導体膜が、アモルファスシリコンであ
ることを特徴とする請求項１、請求項３から請求項６、
または、請求項８、請求項１０のいずれかに記載の液晶
表示装置。
【請求項１５】半導体膜が、アモルファスシリコンであ
ることを特徴とする請求項２、請求項７、または請求項
９のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。