CN102693999A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

根据一个实施例，显示装置包括绝缘层、显示单元和有机EL层。显示单元被设置在绝缘层的主表面上并且包含多条栅极线、多条信号线、多条电源线以及排列成矩阵结构的多个像素单元。有机EL层被设置在显示单元上。每个像素单元包含驱动晶体管和电阻器。驱动晶体管包含驱动栅电极、驱动源电极和驱动漏电极。驱动源电极或驱动漏电极被连接到多条电源线中的一条信号线。电阻器的一端被连接到驱动栅电极。电阻器的另一端被连接到栅极线、信号线和电源线中的一个。

Description

显示装置
相关申请的交叉引用
本申请是基于在2011年3月24日提交的第2011-065272号在先日本专利申请，并且要求其优先权；其全部内容通过引用被结合于此。
技术领域
在此描述的实施例通常涉及显示装置。
背景技术
近来，作为自发光元件的有机电致发光(EL)显示装置作为平板显示装置引起注意，并且被积极地研究。因为有机EL显示装置使用自发光元件，所以与其中通过包含像素电路的液晶单元来控制来自背光的透射光的强度的液晶显示器相比，有机EL显示装置具有诸如不需要背光、具有宽的图像的视角以及具有高速响应以适于视频重放的特征。
类似于液晶显示装置，有机EL显示装置可以使用单纯的(无源的)矩阵系统以及有源矩阵系统作为装置的驱动系统。在有源矩阵系统中，流过有机EL元件的电流被诸如是薄膜晶体管的有源元件控制，该有源元件被设置在与有机EL元件的像素电路相同的像素电路中。有源矩阵显示装置可以执行大型的以及高清晰度的显示。
在有源矩阵有机EL显示装置中，每一个像素包含串联连接到有机EL元件的驱动晶体管以及将按照图像信号的信号电压写在驱动晶体管的栅极上的写入晶体管。该驱动晶体管作为对应于图像信号的恒流电源进行操作。因此，为了确保显示的均匀性，需要将像素之间的驱动晶体管的特性变化抑制到非常小的程度。
发明内容
通常，根据一个实施例，显示装置包括绝缘层、显示单元和有机EL层。显示单元被设置在绝缘层的主表面上并且包含多条栅极线、多条信号线、多条电源线以及排列成矩阵结构的多个像素单元。有机EL层被设置在显示单元上。每个像素单元包含驱动晶体管和电阻器。驱动晶体管包含驱动栅电极、驱动源电极和驱动漏电极。驱动源电极或驱动漏电极被连接到多条电源线中的一条电源线。电阻器的一端被连接到驱动栅电极，电阻器的另一端被连接到栅极线、信号线和电源线中的一个。
附图说明
图1显示根据第一实施例的显示装置的平面图：
图2是显示根据第一实施例的显示装置的显示区域的局部截面的视图；
图3显示根据第一实施例的显示装置的像素结构；
图4是显示根据第二实施例的有源矩阵显示装置的像素结构的视图；
图5是显示根据第三实施例的有源矩阵显示装置的像素结构的视图；
图6是显示氧化物半导体的TFT特性的图；
图7是显示分离基板的处理的图；和
图8是显示分离处理前后的TFT的特性的图。
具体实施方式
以下将参考所附的附图描述各个实施例。
附图是示意的以及概念上的；并且部分的厚度或宽度之间的关系、部分间的大小的比例等等并非必须与它们的实际值相同。此外，即使对于同样的部分，尺寸和比例可以在附图中被不同地图解。
在这个申请的说明书和附图中，与关于上述的附图中描述的部件类似的部件以相同的参考数字标记，并且详细说明被适当地省略。有源矩阵有机EL显示装置被用作显示装置。
第一实施例
描述根据第一实施例的显示装置。
图1显示显示装置501的平面图。
根据实施例的显示装置501包含其中显示图像的显示区域100(显示单元)和周围区域200(周围单元)，该周围区域200是除了显示区域之外的区域。
显示区域100包含像素单元1。周围区域200包含信号线驱动电路2、控制线驱动电路3和控制器4。控制器4被连接到信号线驱动电路2和控制线驱动电路3，并且执行信号线驱动电路2和控制线驱动电路3的操作的定时控制。
信号线驱动电路2通过沿着图1中的列方向设置的多条信号线Vsig被连接到像素单元1。控制线驱动电路3通过沿着图1中的行方向设置的多条控制线CL被连接到像素单元1。信号线驱动电路2将对应于图像信号的信号电压经由信号线Vsig提供到像素单元1。控制线驱动电路3将扫描线驱动信号经由控制线CL提供到像素单元1。
像素单元1包含基于提供的电流发射光的有机EL元件等等。
图2是显示根据第一实施例的显示装置501的显示区域的局部截面的视图；
阵列(array)阻挡膜111被设置在显示装置501的基板110上。薄膜晶体管(TFT)10被设置在阵列阻挡膜111的一部分上。更具体地说，栅电极112被设置在阵列阻挡膜111的一部分上。设置栅极绝缘膜113以便覆盖栅电极112。半导体层114被设置在栅极绝缘膜113的一部分上，以便与栅电极112的位置重叠。除源极接触区域和漏极接触区域以外，通道保护膜115被设置在半导体层114上。源电极116S被设置在半导体层114的源极接触区域上，并且漏电极116D被设置在半导体层114的漏极接触区域上。
TFT保护膜117被设置在源电极116S、漏电极116D和栅极绝缘膜113上。像素电极118被设置在TFT保护膜117的一部分上。像素电极118经由设置在TFT保护膜117中的斜坡(bank)连接到漏电极116D。有机EL层120被设置在像素电极118上。通用电极121被设置在有机EL层120上。在薄膜晶体管10上方的区域中，有机EL层120和通用电极121经由钝化膜119被设置在TFT保护膜117上方。密封膜122被设置在通用电极121上。
例如，诸如玻璃基板和塑料基板的绝缘的基板可以被用作基板110。作为塑料基板，例如，可以使用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PES(聚醚砜)、PI(聚酰亚胺)等等。作为阵列阻挡膜111，使用单层的氧化硅(SiOX，X是任意的正的值)和氮化硅(SiNX，X是任意的正的值)或它们的层叠层。诸如例如是MoW、Ta和W的高熔点金属的导电材料可以被用于栅电极112。此外，包含作为主要成分的抑制小丘(hillock)的Al的Al合金可以被用于栅电极112。同样，Al和高熔点金属的层叠层可以被用于栅电极112。
例如，诸如氧化硅(SiOx)的绝缘材料可以被用于栅极绝缘膜113。除氧化硅之外，可能使用氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiON)等等，而且还可以使用它们的膜的层叠膜。
例如，由反应溅射方法形成的In-In-Ga-Zn-O系的非晶氧化物半导体可以被用于半导体层114。具有别的成分的氧化物半导体、多晶硅、微晶硅、非晶硅、有机半导体等等也可能被用作半导体层114。在非晶氧化物半导体被用作半导体层114的情况下，厚度可以被设定为近似于不少于10nm以及不多于100nm，并且考虑到电特性，更佳的是近似10nm。
绝缘材料被用于通道保护层115。在非晶氧化物半导体被用于半导体层114的情况下，具有比半导体层114强的耐酸性的氧化硅(SiOx)可以被用于通道保护层115。此外，氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiON)等等可以被用作通道保护层115。
例如，诸如Ti/Al/Ti层叠膜和Mo/Al/Mo层叠膜的各种导电材料可以被用于源电极116S和漏电极116D。
例如，氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiON)、氧化铝(Al2O3)等等可以被用于TFT保护膜117。
例如，铟氧化锡(ITO)、ITO/Ag/ITO的层叠结构、作为掺入Al的ZnO的AZO中的至少一个可以被用于像素电极118。
例如，感光性丙烯酸树脂、感光性聚酰亚胺等等可以被用于钝化膜119。
通过电压施加来发射光的材料可以被用于有机EL层120。有机EL层120被电连接到像素电极118。
例如，诸如Al和MgAg的材料可以被用于通用电极121。
例如，诸如氮化硅(SiOx)的绝缘材料可以被用于密封膜122。
如上所述的薄膜晶体管10的结构的实例可以被应用于如下所述的写入晶体管的结构和驱动晶体管的结构。然而，晶体管的栅电极、源电极和漏电极间的连接关系依照每个晶体管来确定。
根据实施例的显示装置501包含绝缘层101、显示单元(例如显示区域100)和有机EL层120。例如，阵列阻挡膜111被用作绝缘层101。基板110和阵列阻挡膜111的层叠膜同样可能被用作绝缘层101。此外，根据情况，基板110可以被用作绝缘层101。
图3显示根据第一实施例的显示装置501的像素结构。
虽然没有在图1中显示，但是电源线Vdd同样被设置为平行于信号线Vsig。每个像素单元1包含写入晶体管11(薄膜晶体管10)、用于电流控制的驱动晶体管12(薄膜晶体管10)、电容20、有机EL层120和放电用电阻50(电阻器55)。
写入晶体管11的栅电极11g被连接到栅极线CL，源电极11s被连接到信号线Vsig，并且漏电极11d被连接到驱动晶体管12的栅电极12G。
驱动晶体管12的源电极12S(驱动源电极)被连接到像素电极118，像素电极118被连接到有机EL层120。驱动晶体管12的漏电极12D(驱动漏电极)被连接到电源线Vdd。电容20的一端以及放电用电阻50的一端被连接到驱动晶体管12的栅电极12G(驱动栅电极)。电容20的另一端以及放电用电阻50的另一端被连接到驱动晶体管12的漏电极12D。
例如，与用于写入晶体管11和驱动晶体管12的半导体层114的材料相同的材料可以被用于放电用电阻50。也就是说，电阻器(例如放电用电阻50)包含与用于包含在驱动晶体管12中的半导体层(例如半导体层114)的材料相同的材料。
这次，发明人已经发现以下内容。在有源矩阵有机EL显示装置501中，因为使用其中驱动晶体管12的栅电极12G处于浮动电位的结构，所以在制造过程中产生的静电容易地保持在栅电极12G中。因此，基于产生的静电量和保持状态，每个驱动晶体管的特性遭受电压应力恶化。结果，在驱动晶体管之间已经出现特性变化，导致显示的均匀性的降低。在这方面，已经发现可以通过将用于放电的电阻器55(例如放电用电阻50)连接到驱动晶体管12的栅电极12G来抑制该问题。
如果上述的电阻器55(例如放电用电阻50)被设置在驱动晶体管12的栅电极12G和信号线Vsig之间的位置、栅电极12G和电源线Vdd之间的位置、以及栅电极12G和栅极线CL之间的位置中的一个位置中，则上述的电阻器55(例如放电用电阻50)同样地实现释放静电的作用。换句话说，电阻器(例如放电用电阻50)的一端被连接到驱动晶体管12的栅电极12G。电阻器(例如放电用电阻50)的另一端被连接到信号线Vsig和栅极线CL中的一个。因此，可以获得同样的效果。换句话说，电阻器55的另一端被连接到信号线Vsig、电源线vdd和栅极线CL中的至少一个。
为了获得良好的放电特性，值得注意的是，电阻器55的电阻比处于断开状态中的写入晶体管11的电阻低。另一方面，为了获得良好的保持特性，值得注意的是，电阻器55的电阻是处于接通状态中的写入晶体管11的电阻的100倍以上。
例如，处于断开状态中的写入晶体管11的电阻是大约1垓欧姆。处于接通状态中的写入晶体管11的电阻是大约1兆欧姆。因此，值得注意的是，电阻器的电阻不少于100兆欧姆并且低于1垓欧姆。
第二实施例
图4是显示根据第二实施例的有源矩阵显示装置502的像素结构的视图。
在第二实施例中，放电用二极管51被用作电阻器。放电用二极管51的正极51A被连接到驱动晶体管12的栅电极12G，并且负极51C被连接到电源线Vdd。当驱动显示装置502时，因为电源线Vdd的电位比信号电位高，所以放电用二极管51没有减少保持特性。类似于第一实施例，这样的结构还可以防止驱动晶体管12的特性由于处理中产生的静电而变化。
也就是说，放电用二极管51可以包含与用于包含在驱动晶体管12中的半导体层(例如半导体层114)的材料相同的材料。
为了获得良好的放电特性，值得注意的是，放电用二极管51的反向电阻比处于断开状态中的写入晶体管的电阻低。另一方面，为了获得良好的保持特性，值得注意的是，放电用二极管51的反向电阻是处于接通状态中的写入晶体管11的电阻的100倍以上。例如，值得注意在是，放电用二极管51在反向电阻不少于100兆欧姆并且低于1垓欧姆。
值得注意的是，当写入晶体管11的栅电极11g(写入栅电极)和源电极11(写入源电极11s)之间的电压(即，写入晶体管11的Vgs)是零伏时，放电用二极管51的正向电阻小于写入晶体管11的电阻。
第三实施例
图5是显示根据第三实施例的有源矩阵显示装置503的像素结构的视图。
在第三实施例中，放电用晶体管52(放电晶体管)被用作放电用二极管51，该放电用二极管51用作放电器55。放电用晶体管52的栅电极52G和漏电极52D被连接到驱动晶体管12的栅电极12G。放电用晶体管52的栅电极52G被电连接到漏电极52D。放电用晶体管52的源电极52S被连接到电源线Vdd。
也就是说，放电用晶体管52可以包含与用于包含在驱动晶体管12中的半导体层(例如半导体层114)的材料相同的材料。
放电用晶体管52不需要附加的材料和附加的处理，并且可以通过与用于写入晶体管11和驱动晶体管12的处理相同的处理来被形成。
图6是显示氧化物半导体的TFT特性的图。
纵轴表示驱动晶体管12的漏极电流Id(安培，A)，并且横轴表示驱动晶体管12的栅极电压(伏特，V)。曲线301对应于Vd是15V的情况，曲线302对应于Vd是0.1V的情况。
如图6所示，与基于其他半导体材料的TFT相比，使用氧化物半导体的TFT展现非常低的断开(OFF)特性。因此，在写入晶体管由氧化物半导体形成的情况下，在处理中的驱动晶体管的栅电极的浮动特性特别地重要。因此，通过使用关于第一到第三实施例描述的结构以及结构的变形例，显示的均一性特别地有效。
通过使用用于放电用晶体管52的氧化物半导体，可以形成较少受静电影响的显示装置。
在这个实施例中，放电用晶体管52形成二极管。为了获得良好的放电特性，值得注意的是，用放电用晶体管52形成的二极管的反向电阻比处于断开状态中的写入晶体管的电阻低。另一方面，为了获得良好的保持特性，值得注意的是，用放电用晶体管52形成的二极管的反向电阻是处于接通状态中的写入晶体管11的电阻的100倍以上。例如，值得注意在是，二极管的反向电阻不少于100兆欧姆并且低于1垓欧姆。
值得注意的是，当写入晶体管11的栅电极11g(写入栅电极)和源电极11(写入源电极11s)之间的电压是零伏时，用放电用晶体管52形成的二极管的正向电阻小于写入晶体管11的电阻。
第四实施例
在实施例中，塑料基板被用作基板110，该基板110被用作绝缘层。
图7图解用于根据实施例的显示装置504(显示装置501-503)的制造处理的部分。
在实施例中，因为基板110是塑料，所以当制造显示装置504时，基板110被暂时地附接到支持基板130上的粘附层131。然后，薄膜晶体管10等等的阵列和显示元件在这个状态中被形成在基板110上。然后，支持基板130和粘附层131从基板110被分开。
图7是显示分离支持基板130的处理的截面图。
图8是显示从支持基板130分离塑料基板(基板110)的处理前后的TFT的特性的图。
纵轴表示驱动晶体管12的漏极电流Id(安培，A)，并且横轴表示驱动晶体管12的栅极电压Vg(伏特，V)。图8显示分离支持基板130之前的特性BS和分离支持基板130之后的特性AS。与分离支持基板130之前的TFT特性曲线(特性BS)相比，分离支持基板130之后的TFT特性曲线(特性AS)被转变为正向。换句话说，阈值电压被转变为正的。当支持基板130被分离时，可能产生静电。当支持基板130被分离时，静电可能使驱动晶体管12的特性不理想地从设计值变化。
然而，通过将电阻器(例如，放电用电阻50、放电用二极管51、和放电用晶体管52中的至少一个)连接到驱动晶体管12的栅电极，在分离支持基板130的处理中产生的静电可以被释放。因此，即使支持基板130与基板110分离，驱动晶体管12的特性中的变化也可以被抑制。
该实施例还可以防止驱动晶体管12的特性由于处理中产生的静电而变化。
实施例可以提供具有提高的显示装置的显示的均匀性的显示装置。
本发明不局限于如上所述的这些实施例。例如，本领域的技术人员可以从公知技术适当地选择晶体管和显示装置的部件的具体的结构并且同样地实施本发明。在可以获得同样效果的程度上，这样的实施被包括在本发明的范围中。
此外，具体实例的的任何两个以上的部件可以在技术可行性范围内被组合，并且在包括本发明的主旨的程度上被包括在本发明的范围中。
此外，基于如上所述作为本发明的实施例的显示装置，通过本领域的技术人员适当的设计变形而实施的所有的显示装置在包括本发明的精神的程度上，同样在本发明的范围之内。
在本发明的精神之内，本领域的技术人员可以考虑各种其他的变化和变更，当然，这样的变化和变更同样被包含在本发明的范围内。
虽然已经描述某些实施例，但是这些实施例仅仅是通过举例而呈现，并没有打算限制本发明的范围。的确地，在此描述的新的实施例可以被概括在各种其他的形式里；此外，在不背离新颖的发明的精神的情况下，可以对在次描述的实施例进行各种省略、置换和变化。所附的权利要求和它们的等效物意图是覆盖将属于本发明的范围和精神内的这样的形式或变形。

Claims (20)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
绝缘层；
显示单元，设置在所述绝缘层的主表面上并且包含：
多条栅极线；
多条信号线；
多条电源线；以及
排列成矩阵结构的多个像素单元；和
设置在所述显示单元上的有机EL层，
每个像素单元包含：
包含驱动栅电极、驱动源电极和驱动漏电极的驱动晶体管；和
电阻器，
所述驱动源电极或所述驱动漏电极被连接到所述多条电源线中的一条电源线，和
所述电阻器的一端被连接到所述驱动栅电极，所述电阻器的另一端被连接到所述栅极线、所述信号线和所述电源线中的一个。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
每个所述像素单元进一步包含写入晶体管，所述写入晶体管包含写入栅电极、写入源电极和写入漏电极，
所述写入栅电极被连接到所述栅极线，
所述写入源电极被连接到所述信号线，和
所述写入漏电极被连接到所述驱动栅电极。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电阻器的电阻比处于断开状态中的所述写入晶体管的电阻低，并且是处于接通状态中的所述写入晶体管的电阻的100倍以上。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电阻器的电阻不少于100兆欧姆并且低于1垓欧姆。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电阻器包含与用于半导体层的材料相同的材料，所述半导体层被包含在所述驱动晶体管中。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电阻器包含氧化物半导体。
7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电阻器是包含正极和负极的二极管。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，
所述正极被连接到所述驱动栅电极，并且
所述负极被连接到所述电源线。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述二极管的反向电阻比处于断开状态中的所述写入晶体管的电阻低，并且是处于接通状态中的所述写入晶体管的电阻的100倍以上。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，当所述写入栅电极和所述写入源电极之间的电压是零伏时，所述二极管的正向电阻小于所述写入晶体管的电阻。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述二极管包含与用于半导体层的材料相同的材料，所述半导体层被包含在所述驱动晶体管中。
12.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述二极管包含氧化物半导体。
13.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电阻器是放电晶体管。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，
所述放电晶体管包含放电源电极、放电漏电极和放电栅电极，
所述放电栅电极和所述放电漏电极被连接到所述驱动栅电极，
所述放电栅电极被连接到所述放电漏电极，和
所述放电源电极被连接到所述电源线。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，
所述放电晶体管形成二极管，和
所述二极管的反向电阻比处于断开状态中的所述写入晶体管的电阻低，并且是处于接通状态中的所述写入晶体管的电阻的100倍以上。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，当所述写入栅电极和所述写入源电极之间的电压是零伏时，所述二极管的正向电阻小于所述写入晶体管的电阻。
17.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述电阻器包含氧化物半导体。
18.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述放电晶体管包含与用于半导体层的材料相同的材料，所述半导体层被包含在所述驱动晶体管中。
19.如权利要求1所述的装置，其特征在于，
每个所述像素单元进一步包含电容，
所述电容的一端被连接到所述驱动栅电极，和
所述电容的另一端被连接到所述驱动漏电极。
20.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述绝缘层是具有可塑性的基板。
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