JP2003308031A - アクティブマトリクス有機電界発光素子 - Google Patents
アクティブマトリクス有機電界発光素子Info
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Abstract
るアクティブマトリクス有機電界発光素子を提供する。 【解決手段】 本発明はアクティブマトリクス有機電界
発光素子に関する。一般的なアクティブマトリクス有機
電界発光素子ではパワーラインがデータ配線と平行な方
向を有するように形成されていて、画素電極の面積が小
さくなるので開口率が低くなり、これにより輝度が低下
する。このような問題を解決するために、本発明による
アクティブマトリクス有機電界発光素子ではパワーライ
ンをゲート配線と平行に横方向に形成することによっ
て、画素電極の面積を増やして開口率を高めて、輝度を
向上させることができる。
Description
係り、さらに詳細には薄膜トランジスタを利用したアク
ティブマトリクス有機電界発光素子に関する。
ィスプレー装置には陰極線管(CRT)が主装置として
利用されているが、これは重量と体積が大きくて駆動電
圧が高い問題がある。このため、薄形化、軽量化、低消
費電力化などの優秀な特性を有する平板表示装置の必要
性が高まっており、液晶表示装置(LCD)とプラズマ
表示装置(PDP)、電界放出表示装置(FED)、そ
して電界発光表示装置(または電界発光素子ともいう)
(ELD)のような多様な平板表示装置が研究及び開発
されている。
一定以上の電界が掛かれば光が発生する電界発光(E
L)現象を利用した表示素子であって、キャリアの励起
を起こすソースによって無機電界発光素子と有機電界発
光素子に分けることができる。
めとする可視光線の全領域の光が出るので天然色表示素
子として注目されており、高輝度と低動作電圧特性を有
する。また自己発光型であるのでコントラスト比が大き
くて、超薄型ディスプレーの具現が可能であり、工程が
簡単で環境汚染が比較的少ない。一方、応答時間が数マ
イクロ秒程度で動画像具現がやさしくて、視野角の制限
がなくて低温でも安定的であって、直流5Vないし15
Vの低い電圧で駆動するので駆動回路の製作及び設計が
容易である。
機電気発光素子と同様であるが、発光原理は電子と正孔
の再結合による発光でなされるので有機LEDと指称す
ることもある。
画素に薄膜トランジスタを連結したアクティブマトリク
ス形態が平板表示装置に広く利用されるので、これを有
機電界発光素子に適用したアクティブマトリクス有機電
界発光素子について添付した図面を参照しながら説明す
る。
光素子の一画素に対する回路構造を示したものであっ
て、図示したようにアクティブマトリクス有機電界発光
素子の一画素はスイッチング薄膜トランジスタ4とドラ
イビング薄膜トランジスタ5、ストレージキャパシタ
6、そして発光ダイオード7からなる。
のゲート電極は、ゲート配線1と連結されており、ソー
ス電極はデータ配線2と連結されている。スイッチング
薄膜トランジスタ4のドレイン電極はドライビング薄膜
トランジスタ5のゲート電極と連結されていて、ドライ
ビング薄膜トランジスタ5のドレイン電極は発光ダイオ
ード7のアノード電極と連結されている。ドライビング
薄膜トランジスタ5のソース電極はパワーライン3と連
結されていて、発光ダイオード7のカソード電極は接地
されている。次に、ストレージキャパシタ6がドライビ
ング薄膜トランジスタ5のゲート電極及びソース電極と
連結されている。
印加されればスイッチング薄膜トランジスタ4がオンさ
れて、データ配線2からの画像信号がスイッチング薄膜
トランジスタ4を通してストレージキャパシタ6に貯蔵
される。この画像信号はドライビング薄膜トランジスタ
5のゲート電極に伝えられてドライビング薄膜トランジ
スタ5を作動させて発光ダイオード7を通して光が出力
されるので、このとき発光ダイオード7に流れる電流を
制御することによって輝度を調節する。ここで、スイッ
チング薄膜トランジスタ4がオフされてもストレージキ
ャパシタ6に貯蔵された電圧値によりドライビング薄膜
トランジスタ5を駆動するために、次の画面の画像信号
が入る時まで継続的に電流が発光ダイオード7に流れて
光を発する。
発光素子において一画素に対する平面図を図2に示し
た。
ータ配線22が交差して一つの画素領域Pを定義して、
ゲート配線21とデータ配線22が交差する部分にはス
イッチング薄膜トランジスタTSが形成されてゲート配
線21及びデータ配線22と連結されている。
膜トランジスタTSと連結されたドライビング薄膜トラ
ンジスタTDが形成されていて、ドライビング薄膜トラ
ンジスタTDのゲート電極41はスイッチング薄膜トラ
ンジスタTSのドレイン電極31と連結されており、ド
ライビング薄膜トランジスタTDのソース電極42はデ
ータ配線22と平行な方向を有するパワーライン51と
連結されていて、ドレイン電極43は透明導電物質から
なる画素電極61と連結されている。
キャパシタ電極52が画素領域Pに形成されており、多
結晶シリコンからなるドライビング薄膜トランジスタT
Dのゲート電極41と連結された第2キャパシタ電極7
1、72がパワーライン51及び第1キャパシタ電極5
1と重畳してストレージキャパシタを形成する。
発光素子では画素領域内に複数の薄膜トランジスタを含
み、パワーラインが縦方向に延びていて画素領域内で占
める面積が大きい。したがって、画素電極の面積が小さ
くなるので開口率が低くなって、これにより輝度が低下
する問題がある。
技術の問題点を解決するために案出されたものであり、
本発明の目的は開口率を向上させて輝度を高めることが
できるアクティブマトリクス有機電界発光素子を提供す
ることにある。
ための本発明は、基板と;前記基板上部に形成されるゲ
ートラインと;前記基板上部に形成されて前記ゲートラ
インと交差して画素領域を定義するデータラインと;前
記ゲートライン及びデータラインと連結される第1スイ
ッチング薄膜トランジスタと;前記第1スイッチング薄
膜トランジスタと連結される第1ドライビング薄膜トラ
ンジスタと;前記第1ドライビング薄膜トランジスタと
連結されて前記ゲートラインと平行に形成されるパワー
ラインと;前記第1ドライビング薄膜トランジスタと連
結され、前記パワーラインと重畳されるキャパシタ電極
と;前記第1ドライビング薄膜トランジスタと連結され
て、前記画素領域に形成される画素電極とを含むアクテ
ィブマトリクス有機電界発光素子を提供する。
向に形成され、前記データラインは縦方向に形成され
る。前記パワーラインは隣接する画素領域のパワーライ
ンと連結されて、前記パワーラインは前記ゲートライン
と同一な物質からなる。
は、ゲート電極とソース及びドレイン電極を含んでお
り、前記キャパシタ電極は前記第1ドライビング薄膜ト
ランジスタのゲート電極と連結される。
晶シリコンからなり、前記画素電極は透明導電性物質を
含む。
連結される第2スイッチング薄膜トランジスタをさらに
含んでおり、前記第1ドライビング薄膜トランジスタ及
び第2スイッチング薄膜トランジスタと連結される第2
ドライビング薄膜トランジスタをさらに含む。
に形成されるゲートラインと;前記基板上部に形成さ
れ、前記ゲートラインと交差して二つの長辺と二つの短
辺からなる矩形状の画素領域を定義するデータライン
と;前記ゲートライン及びデータラインと連結される第
1スイッチング薄膜トランジスタと;前記第1スイッチ
ング薄膜トランジスタと連結される第1ドライビング薄
膜トランジスタと;前記第1ドライビング薄膜トランジ
スタと連結されて前記画素領域の二つの短辺と平行に形
成されるパワーラインと;前記第1ドライビング薄膜ト
ランジスタと連結され、前記パワーラインと重畳される
キャパシタ電極と;前記第1ドライビング薄膜トランジ
スタと連結されて、前記画素領域に形成される画素電極
とを含むアクティブマトリクス有機電界発光素子を提供
する。
インを形成する段階と;前記ゲートラインと交差して画
素領域を定義するデータラインを前記基板上部に形成す
る段階と;前記ゲートライン及びデータラインと連結さ
れる第1スイッチング薄膜トランジスタを形成する段階
と;前記第1スイッチング薄膜トランジスタと連結され
る第1ドライビング薄膜トランジスタを形成する段階
と;前記第1ドライビング薄膜トランジスタと連結され
て前記ゲートラインと平行したパワーラインを形成する
段階と;前記第1ドライビング薄膜トランジスタと連結
され、前記パワーラインと重畳されるキャパシタ電極を
形成する段階と;前記第1ドライビング薄膜トランジス
タと連結されて、前記画素領域を覆う画素電極を形成す
る段階とを含むアクティブマトリクス有機電界発光素子
の製造方法を提供する。
ートラインを形成する段階と;ゲートラインと交差して
二つの長辺と二つの短辺からなる矩形状の画素領域を定
義するデータラインを前記基板上部に形成する段階と;
前記ゲートライン及びデータラインと連結される第1ス
イッチング薄膜トランジスタを形成する段階と;前記第
1スイッチング薄膜トランジスタと連結される第1ドラ
イビング薄膜トランジスタを形成する段階と;前記第1
ドライビング薄膜トランジスタと連結されて前記画素領
域の二つの短辺と平行したパワーラインを形成する段階
と;前記第1ドライビング薄膜トランジスタと連結さ
れ、前記パワーラインと重畳されるキャパシタ電極を形
成する段階と;前記第1ドライビング薄膜トランジスタ
と連結されて、前記画素領域を覆う画素電極を形成する
段階を含むアクティブマトリクス有機電界発光素子の製
造方法を提供する。
リクス有機電界発光素子ではパワーラインをゲート配線
と平行な方向に形成することによって、画素電極の面積
を増やして開口率を高めることができて、また輝度を向
上させることができる。
ら本発明の実施例によるアクティブマトリクス有機電界
発光素子について詳細に説明する。
ィブマトリクス有機電界発光素子の平面図である。
1と縦方向のデータ配線122が交差して一つの画素領
域P1を定義していて、ゲート配線121とデータ配線
122が交差する部分にはスイッチング薄膜トランジス
タTS1が形成されてゲート配線121及びデータ配線
122と連結されている。ここで、ゲート配線121の
一部がスイッチング薄膜トランジスタTS1のゲート電
極になる。
薄膜トランジスタTS1と連結されたドライビング薄膜
トランジスタTD1が形成されているのに、ドライビン
グ薄膜トランジスタTD1のゲート電極141はスイッ
チング薄膜トランジスタTS 1のドレイン電極131と
連結されている。
隣接する画素領域P1と連結されていてゲート配線12
1と平行なパワーライン151が形成されていて、この
パワーライン151はドライビング薄膜トランジスタT
D1のソース電極142と連結されている。このとき、
パワーライン151はゲート配線121と平行に形成さ
れているので、ゲート配線121の形成工程でゲート配
線121と同一物質で形成することができ、別途の伝導
性物質を利用して形成することもできる。
D1のドレイン電極143は、透明導電物質でなされた
画素電極161と連結されている。ここで、画素電極1
61はインジウム−スズ−オキサイド(ITO)やイン
ジウム−亜鉛−オキサイド(IZO)で構成することが
できる。
D1のゲート電極141と連結され、パワーライン15
1と重畳してストレージキャパシタをなすキャパシタ電
極171が形成されている。ここで、キャパシタ電極1
71は不純物がドーピングされた多結晶シリコンで構成
することができる。
ーライン151がゲート配線121と平行な横方向に延
びて隣接する画素領域P1と連結されているので、画素
電極161の面積をさらに大きくすることができる。し
たがって、有機電界発光素子の開口率を高めることがで
きる。
膜トランジスタが二個である場合について説明したが、
画質の均一度を高めるために一画素に薄膜トランジスタ
を四個含むようにした場合についても適用することがで
きる。このような場合の画素構造を図4に示した。
アクティブマトリクス有機電界発光素子の一画素P2
は、ゲート配線211とデータ配線212が交差する部
分に形成されており、画素P2は第1及び第2スイッチ
ング薄膜トランジスタ214、215と第1及び第2ド
ライビング薄膜トランジスタ216、217、そしてス
トレージキャパシタ218及び発光ダイオード219を
含む。
ランジスタ214、215のゲート電極は、ゲート配線
211と連結されており、第1スイッチング薄膜トラン
ジスタ214のソース電極はデータ配線212と連結さ
れており、第1スイッチング薄膜トランジスタ214の
ドレイン電極は第2スイッチング薄膜トランジスタ21
5のソース電極と連結されている。
216のソース電極は、第1スイッチング薄膜トランジ
スタ214のドレイン電極及び第2スイッチング薄膜ト
ランジスタ215のソース電極と連結されていて、第1
ドライビング薄膜トランジスタ216のゲート電極は第
2スイッチング薄膜トランジスタ215のドレイン電極
及び第2ドライビング薄膜トランジスタ217のゲート
電極と連結されている。
217のソース電極は、第1ドライビング薄膜トランジ
スタ216のドレイン電極及びパワーライン213と連
結されており、第2ドライビング薄膜トランジスタ21
7のドレイン電極は発光ダイオード219のアノード電
極と連結されている。
極は接地されており、第1及び第2ドライビング薄膜ト
ランジスタ216、217にはストレージキャパシタ2
18が連結されている。ストレージキャパシタ218の
一電極は第1ドライビング薄膜トランジスタ216のド
レイン電極及び第2ドライビング薄膜トランジスタ21
7のソース電極と連結されていて、他電極は第1及び第
2ドライビング薄膜トランジスタ216、217のゲー
ト電極と連結されている。
り第1及び第2スイッチング薄膜トランジスタ214、
215が作動してデータ配線212の信号が第1及び第
2ドライビング薄膜トランジスタ216、217に伝え
られて、この信号により第2ドライビング薄膜トランジ
スタ217が作動することによって、パワーライン21
3の画像信号Vddが発光ダイオード219に伝えられ
て発光ダイオード219から光が出るようになる。
とパワーライン213は平行な方向を有し、横方向に形
成することができるので、パワーライン213は隣接画
素領域まで延びることができる。その結果として、画素
電極の面積が拡張されて開口率が改善される。したがっ
てアクティブマトリクス有機電界発光素子の輝度が改善
される。
の精神を外れない限り多様な変化と変形が可能である。
電界発光素子ではパワーラインを横方向に形成すること
によって、画素電極の面積を大きくして開口率を高める
ことができる。これにより有機電界発光素子の輝度を向
上させることができる。
素についての回路図。
界発光素子の平面図。
光素子の平面図。
ス有機電界発光素子の一画素構造についての回路図。
Claims (22)
- 【請求項1】 基板と;前記基板上部に形成されるゲー
トラインと;前記基板上部に形成されて前記ゲートライ
ンと交差して画素領域を定義するデータラインと;前記
ゲートライン及びデータラインと連結される第1スイッ
チング薄膜トランジスタと;前記第1スイッチング薄膜
トランジスタと連結される第1ドライビング薄膜トラン
ジスタと;前記第1ドライビング薄膜トランジスタと連
結されて前記ゲートラインと平行に形成されるパワーラ
インと;前記第1ドライビング薄膜トランジスタと連結
され、前記パワーラインと重畳されるキャパシタ電極
と;前記第1ドライビング薄膜トランジスタと連結され
て、前記画素領域に形成される画素電極とを含むことを
特徴とするアクティブマトリクス有機電界発光素子。 - 【請求項2】 前記ゲートラインとパワーラインは、横
方向に形成され、前記データラインは縦方向に形成され
ることを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリ
クス有機電界発光素子。 - 【請求項3】 前記パワーラインは、隣接する画素領域
のパワーラインと連結されることを特徴とする請求項1
に記載のアクティブマトリクス有機電界発光素子。 - 【請求項4】 前記パワーラインは、前記ゲートライン
と同一な物質でなされたことを特徴とする請求項1に記
載のアクティブマトリクス有機電界発光素子。 - 【請求項5】 前記第1ドライビング薄膜トランジスタ
は、ゲート電極とソース及びドレイン電極を含むことを
特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリクス有機
電界発光素子。 - 【請求項6】 前記キャパシタ電極は、前記第1ドライ
ビング薄膜トランジスタのゲート電極と連結されること
を特徴とする請求項5に記載のアクティブマトリクス有
機電界発光素子。 - 【請求項7】 前記キャパシタ電極は、不純物を含む多
結晶シリコンでなされたことを特徴とする請求項1に記
載のアクティブマトリクス有機電界発光素子。 - 【請求項8】 前記画素電極は、透明導電性物質を含む
ことを特徴とする請求項1に記載のアクティブマトリク
ス有機電界発光素子。 - 【請求項9】 前記第1スイッチング薄膜トランジスタ
と連結される第2スイッチング薄膜トランジスタをさら
に含むことを特徴とする請求項1に記載のアクティブマ
トリクス有機電界発光素子。 - 【請求項10】 前記第1ドライビング薄膜トランジス
タ及び第2スイッチング薄膜トランジスタと連結される
第2ドライビング薄膜トランジスタをさらに含むことを
特徴とする請求項9に記載のアクティブマトリクス有機
電界発光素子。 - 【請求項11】 基板と;前記基板上部に形成されるゲ
ートラインと;前記基板上部に形成され、前記ゲートラ
インと交差して二つの長辺と二つの短辺からなる矩形状
の画素領域を定義するデータラインと;前記ゲートライ
ン及びデータラインと連結される第1スイッチング薄膜
トランジスタと;前記第1スイッチング薄膜トランジス
タと連結される第1ドライビング薄膜トランジスタと;
前記第1ドライビング薄膜トランジスタと連結されて前
記画素領域の二つの短辺と平行に形成されるパワーライ
ンと;前記第1ドライビング薄膜トランジスタと連結さ
れ、前記パワーラインと重畳されるキャパシタ電極と;
前記第1ドライビング薄膜トランジスタと連結されて、
前記画素領域に形成される画素電極とを含むことを特徴
とするアクティブマトリクス有機電界発光素子。 - 【請求項12】 基板上部にゲートラインを形成する段
階と;前記ゲートラインと交差して画素領域を定義する
データラインを前記基板上部に形成する段階と;前記ゲ
ートライン及びデータラインと連結される第1スイッチ
ング薄膜トランジスタを形成する段階と;前記第1スイ
ッチング薄膜トランジスタと連結される第1ドライビン
グ薄膜トランジスタを形成する段階と;前記第1ドライ
ビング薄膜トランジスタと連結されて前記ゲートライン
と平行したパワーラインを形成する段階と;前記第1ド
ライビング薄膜トランジスタと連結され、前記パワーラ
インと重畳されるキャパシタ電極を形成する段階と;前
記第1ドライビング薄膜トランジスタと連結されて、前
記画素領域を覆う画素電極を形成する段階とを含むこと
を特徴とするアクティブマトリクス有機電界発光素子の
製造方法。 - 【請求項13】 前記ゲートラインとパワーラインは、
横方向に形成され、前記データラインは縦方向に形成さ
れることを特徴とする請求項12に記載のアクティブマ
トリクス有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項14】 前記パワーラインは、隣接する画素領
域のパワーラインと連結されることを特徴とする請求項
12に記載のアクティブマトリクス有機電界発光素子の
製造方法。 - 【請求項15】 前記パワーラインは、前記ゲートライ
ンと同一な物質でなされたことを特徴とする請求項12
に記載のアクティブマトリクス有機電界発光素子の製造
方法。 - 【請求項16】 前記第1ドライビング薄膜トランジス
タは、ゲート電極とソース及びドレイン電極を含むこと
を特徴とする請求項12に記載のアクティブマトリクス
有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項17】 前記キャパシタ電極は、前記第1ドラ
イビング薄膜トランジスタのゲート電極と連結されるこ
とを特徴とする請求項16に記載のアクティブマトリク
ス有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項18】 前記キャパシタ電極は、不純物を含む
多結晶シリコンでなされたことを特徴とする請求項12
に記載のアクティブマトリクス有機電界発光素子の製造
方法。 - 【請求項19】 前記画素電極は、透明導電性物質を含
むことを特徴とする請求項12に記載のアクティブマト
リクス有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項20】 前記第1スイッチング薄膜トランジス
タと連結される第2スイッチング薄膜トランジスタをさ
らに含むことを特徴とする請求項12に記載のアクティ
ブマトリクス有機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項21】 前記第1ドライビング薄膜トランジス
タ及び第2スイッチング薄膜トランジスタと連結される
第2ドライビング薄膜トランジスタをさらに含むことを
特徴とする請求項20に記載のアクティブマトリクス有
機電界発光素子の製造方法。 - 【請求項22】 基板上部にゲートラインを形成する段
階と;ゲートラインと交差して二つの長辺と二つの短辺
からなる矩形状の画素領域を定義するデータラインを前
記基板上部に形成する段階と;前記ゲートライン及びデ
ータラインと連結される第1スイッチング薄膜トランジ
スタを形成する段階と;前記第1スイッチング薄膜トラ
ンジスタと連結される第1ドライビング薄膜トランジス
タを形成する段階と;前記第1ドライビング薄膜トラン
ジスタと連結されて前記画素領域の二つの短辺と平行し
たパワーラインを形成する段階と;前記第1ドライビン
グ薄膜トランジスタと連結され、前記パワーラインと重
畳されるキャパシタ電極を形成する段階と;前記第1ド
ライビング薄膜トランジスタと連結されて、前記画素領
域を覆う画素電極を形成する段階とを含むことを特徴と
するアクティブマトリクス有機電界発光素子の製造方
法。
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