JP2000172199A - 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
-
- H—ELECTRICITY
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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
Abstract
るエレクトロルミネッセンス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た第1の薄膜トランジス
タ30と、ソース電極43sが前記陽極61に、ドレイ
ン電極42dが駆動電源50に、ゲート電極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2の薄膜トランジスタ40とを備えたエレクトロ
ルミネッセンス表示装置において、前記第1の薄膜トラ
ンジスタ30の能動層13上の層間絶縁膜15の上に遮
光材料67を設けて、発光層65にて発光した光が能動
層に到達することを防止して、第1のTFT30のリー
ク電流を抑制する。
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
を用いたエレクトロルミネッセンス表示装置が、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(Thin Film Transistor:以下、「T
FT」と称する。)を備えたエレクトロルミネッセンス
表示装置の研究開発も進められている。
たエレクトロルミネッセンス表示装置の等価回路図を示
す。
T140及び有機EL素子160からなるエレクトロル
ミネッセンス表示装置の等価回路図であり、第n行及び
第n+1行のゲート信号線Gn,Gn+1と第m列及び
第m+1列のドレイン信号線Dm,Dm+1付近を示し
ている。
Gn+1とドレイン信号を供給するドレイン信号線D
m,Dm+1とが直交しており、両信号線の交差点付近
には、有機EL素子160及びこの有機EL素子160
を駆動するTFT130,140が設けられている。
T130は、ゲート信号線Gn,Gn+1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,Dm+1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TFT1
40のゲート電極141に接続されているソース電極1
33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。
動方法について、図6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5(a)は第n行の第1のT
FT130のゲート電極に供給される信号VG(n)1の、
同(b)は第n+1行の第1のTFT130のゲート電
極に供給される信号VG(n+1)1の、同(c)はドレイン
信号線Dmのドレイン信号VDの、同(d)は第n行の
第2のTFT140のゲート電極に供給される信号VG
(n)2の、(e)は第n+1行の第2のTFT140の
ゲート電極VG(n+1)2の信号のそれぞれのタイミングチ
ャートを示す。
と、図6(a)に示すゲート信号線Gnからのゲート信
号VG(n)1がゲート電極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から図6(c)に示すドレイン信号がゲート電極1
41に供給され、ゲート電極141の電位がドレイン信
号線Dの電位と同電位になる。そしてゲート電極141
に供給された電流値に相当する電流が電源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。
オンの期間には、ドレイン信号線Dmの電位と同電位に
なるまで電流が流れてゲート電極141のゲート容量に
電荷が蓄積される。そして、第1のTFT130がオフ
になると、そのゲート容量に蓄積された電荷はその状態
を維持し、ゲート電位は、図6(d)の点線で示すよう
に一定値にならなければならない。しかしながら、上述
の従来のエレクトロルミネッセンス表示装置ではTFT
のオフ時にリーク電流が流れるため、ドレイン信号VD
が図6(c)に示すように1水平期間(1H)毎に変化
すると、ゲート電極141の電位VG(n)2は、図6
(d)の実線に示すように変化してしまい、一定値とな
らない。同様に、第n+1行のゲート信号線Gn+1に
ついても、図6(e)に示すようにゲート電極141の
電位が一定でなくなる。
(1)ドレイン信号線Dmの電位がゲート電極141に
供給された電位よりも低い場合には、第1のTFT13
0を介してドレイン信号線Dmにリーク電流が流れてゲ
ート電極141の電位が低下し、(2)ドレイン信号線
Dmの電位がゲート電極141に供給された電位よりも
高い場合には第1のTFT130を介してゲート電極1
41にリーク電流が流れ、電荷が更に蓄積されてゲート
電極141の電位が高くなる。
EL素子160に流れるべき電流よりも大きい電流が流
れることになり有機EL素子の輝度が高くなってしま
い、(2)の場合には、逆に輝度が低くなってしまう。
第1のTFT130のリーク電流が大きいと、発光する
表示画素が発光すべき輝度で発光することが困難である
という欠点があった。
て為されたものであり、第1のTFT130のリーク電
流を抑制して第2のTFT140のゲート電極141の
電位を一定に保つことにより、発光する表示画素が発光
すべき輝度で発光するエレクトロルミネッセンス表示装
置を提供することを目的とする。
ネッセンス表示装置は、 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ソースが保持容量に、前記能動層
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
れた第1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
素子の前記駆動電源に、ゲートが前記第1の薄膜トラン
ジスタのソースにそれぞれ接続された第2の薄膜トラン
ジスタとを備えており、前記第1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の薄膜トランジスタのチャネルとソース
の接合部及びチャネルとドレインの接合部上に遮光材料
が設けられているものである。
装置は、前記遮光材料が前記第1の薄膜トランジスタの
ゲート電極上を覆う層間絶縁膜上に設けられているもの
である。
ス表示装置について以下に説明する。
及びTFTを備えたエレクトロルミネッセンス表示装置
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す。
レイン信号線52との交点付近に第1のTFT30を形
成し、そのTFT30のソースは後述の補助容量電極線
54と補助容量をなす容量電極55を兼ねるとともに、
第2のTFT40のゲート41に接続されている。第2
のTFTのソース電極18は陽極61に接続され他方の
ドレイン電極16はEL素子を駆動する駆動電源線53
に接続されている。
1と並行に補助容量電極線54が配置されている。この
補助容量電極線54はクロム等から成っており、ゲート
絶縁膜12を介して、TFTのソース13sと接続され
た容量電極55との間で電荷を蓄積する補助容量であ
る。この補助容量は、第2のTFT40のゲート電極4
1に印加される電圧が第1のTFT30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。
及び第2のTFT30,40ともに、ゲート電極を能動
層13の下に設けたいわゆるボトムゲート型のTFTで
あり、能動層として多結晶シリコン(Poly-Silicon、以
下、「p−Si」と称する。)膜を用いた場合を示す。
またゲート電極11がダブルゲート構造であるTFTの
場合を示す。
のTFT30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、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及びAlか
ら成るドレイン信号線53を形成する。そしてEL素子
の駆動電源であり駆動電源50に接続されAlから成る
駆動電源線53を形成する。
膜からなる能動層13を順に形成する。
のチャネル13cと、このチャネル13cの両側に、チ
ャネル13c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13
s及びドレイン13dが設けられている。即ち、いわゆ
るLDD(Lightly Doped Drain)構造である。
レインとの接合部は、ゲートに隣接して設けられる低濃
度領域も含む。即ち、チャネルと低濃度領域との接合
部、低濃度領域、及びドレインと低濃度領域との接合部
を含む。また、チャネルとソースとの接合部は、ゲート
に隣接して設けられる低濃度領域も含む。即ち、チャネ
ルと低濃度領域との接合部、低濃度領域、及びソースと
低濃度領域との接合部を含む。
ドレインとの接合部は、ゲートに隣接して設けられる真
性領域も含む。即ち、チャネルと真性領域との接合部、
真性領域、及びドレインと真性領域との接合部を含む。
また、チャネルとソースとの接合部は、ゲートに隣接し
て設けられる真性領域も含む。即ち、チャネルと真性領
域との接合部、真性領域、及びソースと真性領域との接
合部を含む。
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13d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13s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から成るソース電極18を
平坦化絶縁膜17上に形成する。
のゲート41に接続されている。
ャネル13cとの接合部70(図中点線の楕円で示
す。)の上方、及びソース13sとチャネル13cとの
接合部71(図中点線の楕円で示す。)の上方の層間絶
縁膜15上には、第1のTFT30に発光層64にて発
光した光を遮るように、遮光材料56、例えばAl、樹
脂等を形成して覆っている。
も覆っていれば、第1のTFTのリーク電流を抑制する
ことができるが、もちろん図1中の点線の四角形56で
示すように両ゲート電極11及びその間のチャネルを含
む能動層領域13を覆っていても良い。
層にEL素子によって発光した光が能動層13に到達し
なくなるので第1のTFT30のリーク電流を抑制する
ことができ、第2のTFT40に安定して駆動電源から
の電流を供給することが可能となり、安定した表示を得
ることができる。
る第2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11を形成す
る。
る能動層13を順に形成する。
のチャネル13cと、このチャネル13cの両側に、チ
ャネル13c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13
s及びドレイン13dが設けられている。即ち、第2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13d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13s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。
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。
ス表示装置の等価回路図を示し、図4に各信号のタイミ
ングチャートを示す。
40及び有機EL素子60からなるエレクトロルミネッ
センス表示装置の等価回路図であり、第n行及び第n+
1行のゲート信号線Gn,Gn+1と第m列及び第m+
1列のドレイン信号線Dm,Dm+1付近を示してい
る。なお、図4において、(a)は第n行の第1のTF
Tのゲート電極に供給される信号VG(n)1の、(b)は
第n+1行の第1のTFTのゲート電極に供給される信
号VG(n+1)1の、(c)は第m列のドレイン信号VDの、
(d)は第n行の第2のTFTのゲート電極の信号VG
(n )2の、(e)は第n+1行の第2のTFTのゲート
電極の信号VG(n+1)2のそれぞれのタイミングチャート
を示す。
ート信号線Gn,Gn+1と、ドレイン信号を供給する
ドレイン信号線Dm,Dm+1との直交部付近に、上述
の第1のTFT30、40及び有機EL素子60とから
成る表示画素1が形成されている。
と、図4(a)に示すようにゲート信号線Gnに接続さ
れたゲート11にゲート信号が供給されると第1のTF
T30が1水平期間(1H)オン状態を保ちその後オフ
になる。そのオン状態になったとき図4(d)に示すよ
うにドレイン信号線Dmから図4(c)に示すドレイン
信号がソース電極34を介してゲート電極41に供給さ
れゲート電極41の電位がドレイン信号線Dmの電位と
同電位になる。こうしてゲート電極41に電位が供給さ
れると第2のTFT40がオン状態となり、ゲート電極
41の電流値に相当する電流が電源50からドレイン電
極42及びソース電極43を介して有機EL素子60の
陽極61に供給される。そうして有機EL素子60が発
光する。このように構成された表示画素1が基板10上
にマトリクス状に配置されることにより、エレクトロル
ミネッセンス表示装置が形成される。
FT30の能動層13上の層間絶縁膜15上に遮光材料
56を設けるので、第1のTFT30のリーク電流を抑
制することができるため、図4(c)に示すようにドレ
イン信号が1Hごとに変化するのに追従して、図4
(d)の点線で示す従来のようにゲート電極41の電位
が変化することなく、実線で示したように電位を一定に
保つことができる。
1についても、図4(e)の実線で示すように、ゲート
電極41の電位を一定に保つことができる。
流を安定して有機EL素子に供給することができる。
しているので、チャネル端部に発生する電界密度の集中
を緩和できる。即ち、図4(d)のようにゲート電極4
1に1フレーム期間一定の電位を保持し電流を供給して
有機EL素子60を発光させてもTFTが劣化すること
を防止できる。
とともに信頼性の向上したエレクトロルミネッセンス表
示装置を提供することができる。
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。
装置は、第1のTFTの能動層を層間絶縁膜上に設けた
遮光材料によって遮光したので、第1のTFTのリーク
電流を抑制して第2のTFTのゲート電極の電位を一定
に保つことができ、発光する表示画素が発光すべき輝度
で発光するエレクトロルミネッセンス表示装置を得るこ
とができる。
平面図である。
断面図である。
等価回路図である。
各信号のタイミングチャートである。
価回路図である。
信号のタイミングチャートである。
Claims (2)
- 【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
る能動層のソースが補助容量に、前記能動層のドレイン
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た第1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前記
駆動電源に、ゲートが前記第1の薄膜トランジスタのソ
ースにそれぞれ接続された第2の薄膜トランジスタとを
備えており、前記第1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の薄膜トランジスタの少なくともチャネルとソース
の接合部上及びチャネルとドレインの接合部上に遮光材
料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】 前記遮光材料は、前記第1の薄膜トラン
ジスタのゲート電極上を覆う層間絶縁膜上に設けられて
いる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。
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