JP2004054260A - 発光表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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木村 睦
Tomoyuki Ito
伊藤 友幸
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Abstract

【課題】発光表示装置の製造工程の短縮及び歩留まりの向上させる。
【解決手段】一つの基板に画素回路と走査線駆動回路あるいはデータ線駆動回路とを集積化することにより上記課題を解決する。
【選択図】図14

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス(以下、ELという)素子等の発光素子を備えた発光装置及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】
本願発明の発明者は、薄膜トランジスタ駆動有機EL表示素子について精査した。その結果次のことがわかった。
【0003】
(1)薄膜トランジスタ駆動有機EL表示素子においては、有機EL表示素子が直流電流素子であるため、これを制御するために直列に挿入される薄膜トランジスタにも直流電流が流れる。
【0004】
(2)薄膜トランジスタは、nチャネル型とpチャネル型に分類される。nチャネル型とpチャネル型とは、経時劣化の様相が極めて異なる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、薄膜トランジスタにより駆動される電流発光素子において、薄膜トランジスタの経時劣化を抑制することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の発光表示装置は、基板と、前記基板上に設けられた複数の走査線と、前記基板上に設けられた複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差によりマトリクス状に設けられた複数の画素と、 前記複数の走査線に対して走査信号を出力する、前記基板上に設けられた走査側駆動回路と、を備え、前記複数の画素の各々は、 前記走査信号により導通が制御される第1のトランジスタと、 前記第1のトランジスタを介して前記データ線から供給される画像信号を保持する保持容量と、前記保持容量の電位により画素電極と共通電極との導通を制御する第2のトランジスタと、前記画素電極と対向電極との間にある発光素子と、を含み、前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタの少なくとも一つはpチャネル型トランジスタであること、 を特徴とする。
【0007】
本発明の第2の発光表示装置は、基板と、前記基板上に設けられた複数の走査線と、前記基板上に設けられた複数のデータ線と、 前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差によりマトリクス状に設けられた複数の画素と、前記複数の走査線に対して走査信号を出力する、前記基板上に設けられた走査側駆動回路と、前記複数のデータ線に対して画像信号を出力する、前記基板上に設けられたデータ側駆動回路と、を備え、前記複数の画素の各々は、前記走査信号により導通が制御される第1のトランジスタと、前記第1のトランジスタを介して前記データ線から供給される画像信号を保持する保持容量と、前記保持容量の電位により画素電極と共通電極との導通を制御する第2のトランジスタと、前記画素電極と対向電極との間にある発光素子と、を含み、 前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタの少なくとも一つはpチャネル型トランジスタであること、を特徴とする。
【0008】
上記の発光表示装置において、 前記走査側駆動回路はトランジスタを含み、当該トランジスタは、前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタとともに薄膜トランジスタであってもよい。
【0009】
上記の発光表示装置において、前記データ側駆動回路及び前記走査側駆動回路はトランジスタを含み、当該トランジスタは、前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタとともに薄膜トランジスタであってもよい。
【0010】
上記の発光表示装置において、前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタのうち少なくともいずれか一方と、前記走査側駆動回路に含まれる薄膜トランジスタと、は同一の工程により形成されてなることが好ましい。
【0011】
上記の発光表示装置において、前記走査側駆動回路及び前記データ側駆動回路に含まれる薄膜トランジスタと、前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタの少なくともいずれか一方と、は同一工程により形成されてなることが好ましい。
【0012】
本発明の第3の発光表示装置は、基板と、 前記基板上に設けられた複数の走査線と、 前記基板上に設けられた複数のデータ線と、 前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差によりマトリクス状に設けられた複数の画素と、 前記複数の走査線あるいは前記複数のデータ線に対して信号を出力する、前記基板上に設けられた駆動回路、を備え、 前記複数の画素の各々は、 前記走査信号により導通が制御される第1のトランジスタと、 前記第1のトランジスタを介して前記データ線から供給される画像信号を保持する保持容量と、 前記保持容量の電位により画素電極と共通電極との導通を制御する第2のトランジスタと、前記画素電極と対向電極との間にある発光素子と、を含み、 前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタの少なくとも一つはpチャネル型薄膜トランジスタであり、前記駆動回路は、薄膜トランジスタを含み、当該薄膜トランジスタは、前記pチャネル型薄膜トランジスタと、同一工程により形成されてなること、を特徴とする。
【0013】
本発明の発光表示装置の製造方法は、上記の発光表示装置の製造方法であって、前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタは、ぞれぞれ、Nチャネル型薄膜トランジスタ及びPチャネル型薄膜トランジスタであり、前記駆動回路は相補型薄膜トランジスタを含み、前記相補型薄膜トランジスタのNチャネル型薄膜トランジスタを前記第1のトランジスタと同一工程により形成し、前記相補型薄膜トランジスタのPチャネル型薄膜トランジスタを前記第2のトランジスタと同一工程により形成すること、 を特徴とする。
【0014】
(1)さらに本発明は、複数の走査線および複数のデータ線が形成され、走査線とデータ線との各交点に対応して、薄膜トランジスタおよび電流発光素子が形成された電流駆動型発光表示装置において、薄膜トランジスタのうち少なくともひとつはpチャネル型薄膜トランジスタであることを特徴とする。
【0015】
上記の発明によれば、薄膜トランジスタの経時劣化を抑制することができる。
【0016】
(2)さらに本発明は、複数の走査線、複数のデータ線、共通電極および対向電極が形成され、走査線とデータ線との各交点に対応して、第1薄膜トランジスタ、第2薄膜トランジスタ、保持容量、画素電極および電流発光素子が形成され、前記第1薄膜トランジスタは、走査線の電位により、データ線と保持容量との導通を制御し、前記第2薄膜トランジスタは、保持容量の電位により、共通電極と画素電極との導通を制御することにより、画素電極と対向電極間にある前記電流発光素子を流れる電流を制御する電流駆動型発光表示装置において、第2薄膜トランジスタはpチャネル型薄膜トランジスタであることを特徴とする。
【0017】
(3)さらに上記の発明において、基板上に前記複数の走査線と、前記複数のデータ線と、前記薄膜トランジスタと前記電流発光素子がとともに、前記発光素子を駆動するための駆動回路を形成されてなり、前記pチャネル型薄膜トランジスタは、前記駆動回路内の薄膜トランジスタと、同一の工程により形成されていることが好ましい。
【0018】
上記の発明において、前記薄膜トランジスタはポリシリコン薄膜トランジスタからなることが好ましい。
【0019】
さらに、上記の発明において、前記駆動回路は相補型薄膜トランジスタからなり、前記第1薄膜トランジスタと前記駆動回路内のNチャネル型薄膜トランジスタとは同一工程により形成されてなり、前記第2薄膜トランジスタと前記駆動回路内のpチャネル型薄膜トランジスタとは同一工程により形成されてなることが好ましい。
【0020】
これによれば、製造工程を増やすことなく、経時劣化のない高性能な電流駆動型発光表示装置を提供することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
(有機EL表示素子の全体構造)
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図1に示されるように、基板1上の中央部分が表示部とされている。透明基板1の外周部のうち、図面に向かって上側には、データ線112に対して画像信号を出力するデータ側駆動回路3が構成され、図面に向かって左側には、走査線111に対して走査信号を出力する走査側駆動回路4が構成されている。これらの駆動回路3、4ではN型の薄膜トランジスタとP型の薄膜トランジスタとによって相補型TFTが構成され、この相補型薄膜トランジスタは、シフトレスジスタ回路、レベルシフタ回路、アナログスイッチ回路などが構成されている。
【0022】
透明基板1上に、複数の走査線111と該走査線111の延設方向に対して交差する方向に延設された複数のデータ線112とが構成され、これらのデータ線112と走査線111との交差によりマトリクス状に画素7が構成される。
【0023】
これらの画素7は、走査線111を介して走査信号がゲート電極21(第1のゲート電極)に供給される第1薄膜トランジスタ(以下、スイッチング薄膜トランジスタと称す。)121が構成されている。このスイッチング薄膜トランジスタ121のソース・ドレイン領域の一方は、データ線112に電気的に接続され、他方のソース・ドレイン領域は電位保持113に電気的に接続されている。また、走査線111に対して共通線114が並列配置され、この共通線114と電位保持電極113との間には保持容量123が形成されている。共通線は定電位に保持されている。従って、走査信号によって選択されてスイッチング薄膜トランジスタ121がオン状態になると、データ線112から画像信号がスイッチング薄膜トランジスタを介して保持容量123に書き込まれる。
【0024】
電位保持電極113には第2薄膜トランジスタ(以下、カレント薄膜トランジスタと称す。)122のゲート電極が電気的に接続し、このカレント薄膜トランジスタ122のソース・ドレイン領域の一方は、共通線114に電気的に接続する一方、他方のソース・ドレイン領域は発光素子131の一方の電極115に電気的に接続している。カレント薄膜トランジスタ122がオン状態になった時に、カレント薄膜トランジスタ122を介して共通線114の電流が有機EL表示素子等の発光素子131に流れ、この発光素子131が発光される。尚、本構成では、保持容量の一方の電極は共通線114に接続されているが、共通線114に接続せずに、別に容量線を設けて容量線に接続されるように構成してもよい。
【0025】
さらに、保持容量の一方の電極を隣接するゲート線に接続するように構成してもよい。(実施例1)
図1は、本発明の実施例1に係る薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の等価回路図、図2は、本発明の実施例1に係る薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の駆動電圧図、図3は、本発明の実施例1に係るカレント薄膜トランジスタの電流電圧特性図、図4は、本発明の実施例1に係る有機EL表示素子の電流電圧特性図である。
【0026】
図1において、111は走査線、112はデータ線、113は保持電極、114は共通線、115はAlで形成された画素電極、116はITOで形成された対向電極、121はスイッチング薄膜トランジスタ、122はnチャネル型カレント薄膜トランジスタ、123は保持容量、131は給電線116から画素電極115に向かって流れる電流により発光する有機EL表示素子(以下、正置有機EL表示素子と称す。)13、141は有機EL表示素子の電流の向きである。
【0027】
図2において、211は走査電位、212は信号電位、213は保持電位、214は共通電位、215は画素電位、216は対向電位である。尚、図2には各電位関係を説明するために各電位の一部だけが記載されている。走査線111の電位が走査電位211、データ線112の電位が信号電位212、保持電極113の電位が保持電位213、共通線114の電位が共通電位214、Alで形成された画素電極115の電位が画素電位215、ITO(Indiumu Tin Oxide)で形成された対向電極116の電位が対向電位216に対応する。尚、図2は、各信号電位を模式的に部分的に記載するものである。
【0028】
221は、画素が表示状態となる期間で、正置有機EL表示素子131に電流が流れて発光し、222は、画素が非表示状態となる期間で、正置有機EL表示素子131に電流が流れず発光しない。
【0029】
図4おいて、31は、ドレイン電圧4Vのときの、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122の電流電圧特性、32はドレイン電圧8Vのときの、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122の電流電圧特性である。どちらのドレイン電圧においても、ゲート電圧が低電圧のとき、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122はオフ状態となり、小さなドレイン電流が流れ、ソースドレイン間抵抗は高抵抗となり、ゲート電圧が高電圧のとき、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122はオン状態となり、大きなドレイン電流が流れ、ソースドレイン間抵抗は低抵抗となることがわかる。
【0030】
図5において、4は正置有機EL表示素子131の電流電圧特性である。ここでは、電圧は、画素電位215に対する対向電位216を表し、電流は、対向電極116から画素電極115へと流れる電流を表すものとする。正置有機EL表示素子131は、あるしきい値電圧以下では、オフ状態となり、高抵抗で、電流が流れず、発光しない。しきい値電圧以上では、オン状態となり、低抵抗で、電流が流れ、発光する。ここでは、しきい値電圧は、およそ2Vである。
【0031】
本実施例の薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の動作を、図2、図3、図4および図5を用いて説明する。
【0032】
スイッチング薄膜トランジスタ121は、走査線111の電位により、データ線112と保持電極113との導通を制御する。すなわち、走査電位211により、信号電位212と保持電位213との導通を制御する。なお、ここでは、スイッチング薄膜トランジスタ121は、nチャネル薄膜トランジスタであるが、pチャネル薄膜トランジスタでもかまわない。
【0033】
画素が表示状態となる期間221に対しては、信号電位212が高電位となり、保持電位213にはその高電位が保持される。画素が非表示状態となる期間222に対しては、信号電位212が低電位となり、保持電位213にはその低電位が保持される。
【0034】
nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122は、図3に示す特性をもっており、保持電極113の電位により、共通線114と画素電極115との導通を制御する。すなわち、保持電位213により、共通電位214と画素電位222との導通を制御する。画素が表示状態となる期間221に対しては、保持電位213は高電位であるため、共通線114と画素電極115が導通され、画素が非表示状態となる期間222に対しては、保持電位213は低電位であるため、共通線114と画素電極115が切断される。
【0035】
有機EL表示素子131は、図5に示す特性をもっており、画素が表示状態となる期間221に対しては、画素電極115と対向電極116間に電流が流れ、有機EL表示素子131が発光する。画素が非表示状態となる期間222に対しては、電流が流れず、発光しない。
【0036】
図6(a)は、本発明の実施例に係る薄膜トランジスタ有機EL表示素子(画素)の断面図、図6(b)は、本発明の実施例に係る薄膜トランジスタ有機EL表示素子(1画素)の平面図である。図6(a)の断面A−A’は、図6(b)の断面A−A’に対応する。
【0037】
図5において、132は正孔注入層、133は有機EL層、151はレジストである。
【0038】
なお、ここでは、スイッチング薄膜トランジスタ121およびnチャネル型カレント薄膜トランジスタ122に関して、薄膜トランジスタ液晶表示素子で用いられている、低温ポリシリコン薄膜トランジスタの構造およびプロセス、すなわち、トップゲート構造および最高温度600度以下のプロセスを使用したが、他の構造およびプロセスであってもかまわない。
【0039】
Alで形成された画素電極115、ITOで形成された対向電極116、正孔注入層132および有機EL層133により、正置有機EL表示素子131が形成されている。この正置有機EL表示素子131では、有機EL表示素子の電流の向き141を、ITOで形成された対向電極116から、Alで形成された画素電極115への向きとすることができる。なお、有機EL表示素子に関して、ここで用いた構造でなくても、有機EL表示素子の電流の向き141を、対向電極から画素電極への向きにできるのであれば、他の構造であってもかまわない。
【0040】
なお、ここでは、正孔注入層132および有機EL層133は、レジスト151を各画素間の分離構造として用いた、インクジェットプリンティング法によって形成され、ITOで形成された対向電極116は、スパッタ法により形成されるが、他の方法であってもかまわない。
【0041】
本実施例では、共通電位214が、対向電位216よりも、低電位である。かつ、カレント薄膜トランジスタがnチャネル型カレント薄膜トランジスタ122である。
【0042】
画素が表示状態になる期間221において、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122は、オン状態となる。正置有機EL表示素子131を流れる電流、すなわち、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122のオン電流は、図3に示すように、ゲート電圧に依存する。ここで、ゲート電圧とは、保持電位213と、共通電位214と画素電位215との低い方の電位との、電位差である。本実施例によれば、共通電位214が画素電位215よりも低電位となるので、ゲート電圧は、保持電位213と共通電位214との電位差となる。この電位差は、十分大きくとれるので、十分大きなオン電流が得られる。なお、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122のオン電流は、ドレイン電圧にも依存するが、ここでの結論は変わらない。
【0043】
また、逆に、必要なオン電流を得るために、保持電位213をより低電位にすることが可能となり、信号電位212の振幅、ひいては、走査電位211の振幅を低減することが可能となる。すなわち、スイッチング薄膜トランジスタ121や、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122において、画質の劣化や、動作の異常や、動作可能な周波数の低下を招くことなく、駆動電圧の低減を実現できる。
さらに、本実施例では、表示状態にする画素に対する信号電位212は、対向電位216と比べて低電位である。
【0044】
上記のように、画素が表示状態になる期間221において、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122のオン電流は、保持電位213と共通電位214との電位差に依存し、保持電位213と対向電位216との電位差には、直接には依存しない。そこで、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122において十分大きなオン電流を確保しながら、保持電位213、すなわち、表示状態にする画素に対する信号電位212を、対向電位216よりも低電位にすることが可能となり、ひいては、信号電位212の振幅や、走査電位211の振幅を低減することが可能となる。すなわち、スイッチング薄膜トランジスタ121や、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122において、画質の劣化や、動作の異常や、動作可能な周波数の低下を招くことなく、駆動電圧の低減を実現できる。
【0045】
さらに、本実施例では、非表示状態にする画素に対する信号電位212は、共通電位214と比べて高電位である。
【0046】
画素が非表示状態になる期間222において、信号電位212を、共通電位214と比べて、わずかに高電位とした場合、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122は、完全にオフ状態とはならない。しかし、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122のソースドレイン間抵抗は、図3に示すように、かなり高抵抗となる。このため、共通電位214と対向電位216を、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122の抵抗値と正置有機EL表示素子131の抵抗値で、分割することで決定される、画素電位215は、対向電位216に近い電位となる。
【0047】
正置有機EL表示素子131に印加される電圧は、画素電位215と対向電位216との電位差であるが、図5に示すように、あるしきい値電圧以下では、オフ状態となり、電流が流れず、発光しない。すなわち、正置く機EL表示素子131のしきい値電圧を利用することにより、信号電位212が、共通電位214と比べて、わずかに高電位であり、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122が、完全にオフ状態にならなくとも、正値有機EL表示素子131を発光させないことが可能である。
【0048】
ここでは、非表示状態にする画素に対する信号電位212を、共通電位214と比べて、高電位にすることで、信号電位212の振幅、ひいては、走査電位211の振幅を低減することが可能となる。すなわち、スイッチング薄膜トランジスタ121や、nチャネル型カレント薄膜トランジスタ122において、画質の劣化や、動作の異常や、動作可能な周波数の低下を招くことなく、駆動電圧の低減を実現できる。
【0049】
なお、本実施例の薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の動作は、上記のように単純ではなく、より複雑な電圧および電流の関係のもとに動作するが、近似的および定性的には上記の説明が成り立つ。
(実施例2)
図7は、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の等価回路図、図7は、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の駆動電圧図、図8は、本発明の実施例2に係るカレント薄膜トランジスタの電流電圧特性図、図9は、本発明の実施例2に係る有機EL表示素子の電流電圧特性図である。
【0050】
図7において、615はITOで形成された画素電極、616はAlで形成された対向電極、622はpチャネル型カレント薄膜トランジスタ、631は(画素電極615から給電線616に流れる電流により発光する有機EL表示素子(以下、逆置有機EL表示素子と称す。)である。641は有機EL表示素子の電流の向きであるが、図1とは方向が逆である。それ以外は、上記の実施例1及び図1と同様である。
【0051】
図8において、各電位のレベルは、図2とは異なっている。それ以外は、図2と同様である。
【0052】
図9において、81は、ドレイン電圧4Vのときの、pチャネル型カレント薄膜トランジスタ622の電流電圧特性、82はドレイン電圧8Vのときの、pチャネル型カレント薄膜トランジスタ622の電流電圧特性である。
【0053】
図10において、9は逆置有機EL表示素子631の電流電圧特性である。本実施例の薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の動作は、カレント薄膜トランジスタがpチャネル型薄膜トランジスタ622であることにより、カレント薄膜トランジスタに関連する電位関係が反転していること以外は、実施例1と同様である。
【0054】
図11(a)は、本発明の実施例に係る薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子(1画素)の断面図、図11(b)は、本発明の実施例2に係る薄膜トランジスタ有機EL表示素子(1画素)の平面図である。図11(a)の断面A−A’は、図10(b)の断面A−A’に対応する。
【0055】
図10において、632は正孔注入層、633は有機EL層である。それ以外は、図5と同様である。ITOで形成された画素電極615、Alで形成された対向電極616、正孔注入層632および有機EL層633により、逆置有機EL表示素子631が形成されている。この逆置有機EL表示素子631では、有機EL表示素子の電流の向き641を、ITOで形成された画素電極615から、Alで形成された対向電極616への向きとすることができる。
【0056】
本実施例では、共通電位714が、対向電位716よりも、高電位である。かつ、カレント薄膜トランシスタがpチャネル型カレント薄膜トランジスタ622である。
【0057】
さらに、本実施例では、表示状態にする画素に対する信号電位712は、対向電位716と比べて、高電位である。さらに、本実施例では、非表示状態にする画素に対する信号電位712は、共通電位714と比べて、低電位である。
【0058】
本実施例の薄膜トランジスタ有機EL表示素子のすべての効果も、カレント薄膜トランジスタがpチャネル型薄膜トランジスタ622であることにより、カレント薄膜トランジスタに関連する電位関係が反転していること以外は、カレント薄膜トランジスタに関連する電位関係が反転していること以外は、実施例1と同様である。
【0059】
本実施例では、カレント薄膜トランジスタ122は、pチャネル型薄膜トランジスタである。この構成により、カレント薄膜トランジスタ122の経時劣化を、著しく低減することが可能となる。また、pチャネル型のポリシリコン薄膜トランジスタで構成することにより、カレント薄膜トランジスタ122の経時劣化をさらに低減することが可能となる。
【0060】
図14は上述の本発明の実施例に係る薄膜トランジスタを備えた電流駆動型発光表示装置の製造工程図である。まず、図14(a)に示されるように、基板1上にアモルファスシリコン層200〜600オングストロームを基板全面に形成し、レーザー等のアニールを施すことによりアモルファスシリコンを多結晶化して、多結晶シリコン層を形成する。  その後、多結晶シリコン層をパターニングして、スイッチング薄膜トランジスタ121のソース・ドレイン・チャネル領域となるシリコン薄膜421と、蓄積容量123の第1電極423と、カレント薄膜トランジスタ122のソース・ドレイン・チャネル領域となるシリコン薄膜422を形成する。次に、シリコン薄膜421、422と第1電極423の上にゲート絶縁膜となる絶縁膜424を形成する。
【0061】
次に、第1電極423にリン(P)イオンを選択的に打ち込み、低抵抗化する。次に、図14(b)に示されるように、シリコン薄膜421と422の上にゲート絶縁膜を介してTaN層からなるゲート電極111と111’を形成する。次に、レジストマスク42をカレント薄膜トランジスタとなるシリコン層422の上に形成して、ゲート電極をマスクとしてセルフアラインでリン(P)をイオン打ち込みしてシリコン層421にn型のソース・ドレイン領域を形成する。次に、図14(c)に示されるように、第1シリコン層421及び第1電極上にレジストマスク412’を形成して、シリコン層422にゲート電極111’をマスクとしてセルフアラインでボロン(B)をイオン打ち込みしてシリコン層422にp型のソース・ドレイン領域を形成する。このように、nチャネル型不純物ドープ411により、スイッチング薄膜トランジスタ121が形成される。このとき、カレント薄膜トランジスタ122は、レジストマスク42に保護されて、nチャネル型不純物ドープ411は行われない。次に、pチャネル型不純物ドープ412により、カレント薄膜トランジスタ122が形成されるのである。
【0062】
また、図示しないが、スイッチングトランジスタ121を駆動する駆動回路部のシフトレジスタ、サンプルホールド回路等を構成する薄膜トランジスタを同一基板に形成する場合も上記の工程と同一のプロセスで同時に形成することが可能である。尚、蓄積容量の第2電極425は、ゲート電極111及び111’と同時に同
一材料で形成してもよいし、別の材料で形成してもよい。次に、図14(d)に示されるように、層間絶縁膜43を形成した後、コンタクトホールを形成した後、アルミニウムやITOからなる電極層426、427、428及び429を形成する。
【0063】
次に、層間絶縁膜44を形成して平坦化した後、コンタクトホールを形成して、カレント薄膜トランジスタの一方の電極の接続されるようにITO45を1000〜2000オングストローム、好ましくは約1600オングストローム形成する。次に、各画素領域に対して、2.0μm以上のバンク層46、47を区画形成する。次に、バンク層46、47で囲われた領域に、インクジェット方式等により有機EL層48を形成する。有機EL48を形成した後に、有機EL層48上に6000〜8000オングストロームからなるアルミニウムリチウムを対向電極49として形成する。有機EL48と対向電極49の間に図5に示されるように正孔注入層を設けてもよい。
【0064】
上述の工程により、高性能な薄膜トランジスタ駆動の有機EL表示素子を形成することが可能となる。また、ポリシリコンはアモルファルシリコンに比べてキャリアの移動度が格段に大きいので高速動作が可能である。特に、本実施例では、p型のカレント薄膜トランジスタ122とn型のスイッチング薄膜トランジスタ121を形成する際に、駆動回路のシフトレジスタ、サンプルホールド回路等を構成する相補型薄膜トランジスタのp型及びn型の薄膜トランジスタを上記の実施例を用いて同時に形成することが可能である。この構成によれば、カレント薄膜トランジスタ122の経時劣化を低減する構成を得ることが、製造過程の増加なしに実現できる。
【0065】
上述のように実施例1ではカレント薄膜トランジスタをnチャネル型で、実施例2ではカレント薄膜トランジスタをpチャネル型の構成について記載したが、ここで、pチャネル型とnチャネル型の薄膜トランジスタの経時劣化について検討する。
【0066】
図12および図13は、同等の電圧印加条件に対する、nチャネル型およびpチャネル型薄膜トランジスタ、特にポリシリコン薄膜トランジスタの経時劣化を示す図である。図12の511、512は電圧印加前のVd=4V、Vd=8Vにおけるnチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性を示す。また、521、522はVg=0V、Vd=15V、1000秒程度の電圧印加後のVd=4V、Vd=8Vにおけるnチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性を示す。
【0067】
図13の811、812は電圧印加前のVd=4V、Vd=8Vにおけるpチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性を示す。また、821、822はVg=0V、Vd=15V、1000秒程度の電圧印加後のVd=4V、Vd=8Vにおけるpチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性を示す。明らかに、pチャネル型薄膜トランジスタの方が、オン電流の減少およびオフ電流の増加が、小さいことがわかる。
【0068】
図12及び図13に示されるp型とn型の薄膜トランジスタの経時劣化特性の違いを考慮して、スイッチング薄膜トランジスタとカレント薄膜トランジスタの少なくとも一方をpチャネル型薄膜トランジスタ、特にp型のポリシリコン薄膜トランジスタで構成することにより、経時劣化を抑制することができる。さらに、カレント薄膜トランジスタだけではなく、スイッチング薄膜トランジスタもp型薄膜トランジスタで構成することにより、さらに表示素子の特性を維持することが可能となる。
【0069】
また上述の実施例は、発光素子として有機EL表示素子を用いて説明したが、有機EL表示素子に限らず、無機EL素子あるいはその他の電流駆動型発光素子にも適用可能であることは言うまでもない。
【0070】
(産業上の利用分野)
本発明に係わる表示装置は、有機EL表示素子、無機EL素子等の各種の電流駆動型発光素子とこれを駆動する薄膜トランジスタ等のスイッチング素子とを備えた表示装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した表示装置の基本的な構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施例1に係る薄膜トランジスタを備えた表示素子の等価回路図である。
【図3】本発明の実施例1に係る薄膜トランジスタを備えた表示素子の駆動電圧図である。
【図4】本発明の実施例1に係るカレント薄膜トランジスタの電流電圧特性図である。
【図5】本発明の実施例1に係る有機EL表示素子の電流電圧特性図である。
【図6】(a)本発明の実施例1に係る薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の断面図であり、(b)本発明の実施例1に係る薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の平面図である。
【図7】本発明の実施例2に係る薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の等価回路図である。
【図8】本発明の実施例2に係る薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の駆動電圧図である。
【図9】本発明の実施例2に係るカレント薄膜トランジスタの電流電圧特性図である。
【図10】本発明の実施例2に係る有機EL表示素子の電流電圧特性図である。
【図11】(a)本発明の実施例2に係る薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の断面図であり、(b)本発明の実施例2に係る薄膜トランジスタを備えた有機EL表示素子の平面図である。
【図12】nチャネル型薄膜トランジスタの経時劣化を示す図である。
【図13】pチャネル型薄膜トランジスタの経劣化を示す図である。
【図14】本発明に係わる薄膜トランジスタ駆動の有機EL表示素子の製造工程図である。
【符号の説明】
111 走査線
112 データ線
113 共通線
114 保持電極
115 Alで形成された画素電極
116 ITOで形成された対向電極
121 スイッチング薄膜トランジスタ
122 nチャネル型カレント薄膜トランジスタ
123 保持容量
131 正置有機EL表示素子
132 正孔注入層
133 有機EL層
141 電流発光素子の電流の向き
151 レジスト
211 走査電位
212 信号電位
213 保持電位
214 共通電位
215 画素電位
216 対向電位
221 画素が表示状態となる期間
222 画素が非表示状態となる期間
31 ドレイン電圧4Vのときの、nチャネル型カレント薄膜トランジスタの電流電圧特性
32 ドレイン電圧8Vのときの、nチャネル型カレント薄膜トランジスタの電流電圧特性
4 正置有機EL表示素子の電流電圧特性
611 走査線
612 データ線
613 共通線
614 保持電極
615 ITOで形成された画素電極
616 Alで形成された対向電極
621 スイッチング薄膜トランジスタ
622 pチャネル型カレント薄膜トランジスタ
623 保持容量
631 逆置有機EL表示素子
632 正孔注入層
633 有機EL層
641 電流発光素子の電流の向き
651 レジスト
711 走査電位
712 信号電位
713 保持電位
714 共通電位
715 画素電位
716 対向電位
721 画素が表示状態となる期間
722 画素が非表示状態となる期間
81 ドレイン電圧4Vのときの、pチャネル型カレント薄膜トランジスタの電流電圧特性
82 ドレイン電圧8Vのときの、pチャネル型カレント薄膜トランジスタの電流電圧特性
9 逆置有機EL表示素子の電流電圧特性
511 電圧印加前のVd=4Vにおけるnチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
512 電圧印加前のVd=8Vにおけるnチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
521 電圧印加後のVd=4Vにおけるnチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
522 電圧印加後のVd=8Vにおけるnチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
811 電圧印加前のVd=4Vにおけるpチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
812 電圧印加前のVd=8Vにおけるpチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
821 電圧印加後のVd=4Vにおけるpチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
822 電圧印加後のVd=8Vにおけるpチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性

Claims (8)

  1. 基板と、
    前記基板上に設けられた複数の走査線と、
    前記基板上に設けられた複数のデータ線と、
    前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差によりマトリクス状に設けられた複数の画素と、
    前記複数の走査線に対して走査信号を出力する、前記基板上に設けられた走査側駆動回路と、を備え、
    前記複数の画素の各々は、
    前記走査信号により導通が制御される第1のトランジスタと、
    前記第1のトランジスタを介して前記データ線から供給される画像信号を保持する保持容量と、
    前記保持容量の電位により画素電極と共通線との導通を制御する第2のトランジスタと、
    前記画素電極と対向電極との間にある発光素子と、を含み、
    前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタの少なくとも一つはpチャネル型トランジスタであること、
    を特徴とする発光表示装置。
  2. 基板と、
    前記基板上に設けられた複数の走査線と、
    前記基板上に設けられた複数のデータ線と、
    前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差によりマトリクス状に設けられた複数の画素と、
    前記複数の走査線に対して走査信号を出力する、前記基板上に設けられた走査側駆動回路と、
    前記複数のデータ線に対して画像信号を出力する、前記基板上に設けられたデータ側駆動回路と、を備え、
    前記複数の画素の各々は、
    前記走査信号により導通が制御される第1のトランジスタと、
    前記第1のトランジスタを介して前記データ線から供給される画像信号を保持する保持容量と、
    前記保持容量の電位により画素電極と共通線との導通を制御する第2のトランジスタと、
    前記画素電極と対向電極との間にある発光素子と、を含み、
    前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタの少なくとも一つはpチャネル型トランジスタであること、
    を特徴とする発光表示装置。
  3. 請求項1または2に記載の発光表示装置において、
    前記走査側駆動回路はトランジスタを含み、当該トランジスタは、前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタとともに薄膜トランジスタであること、
    を特徴とする発光表示装置。
  4. 請求項2に記載の発光表示装置において、
    前記データ側駆動回路及び前記走査側駆動回路はトランジスタを含み、当該トランジスタは、前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタとともに薄膜トランジスタであること、
    を特徴とする発光表示装置。
  5. 請求項3に記載の発光表示装置において、
    前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタのうち少なくともいずれか一方と、前記走査側駆動回路に含まれる薄膜トランジスタと、は同一の工程により形成されてなること、
    を特徴とする発光表示装置。
  6. 請求項4に記載の発光表示装置において、
    前記走査側駆動回路及び前記データ側駆動回路に含まれる薄膜トランジスタと、前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタの少なくともいずれか一方と、は同一工程により形成されてなること、
    を特徴とする発光表示装置。
  7. 基板と、
    前記基板上に設けられた複数の走査線と、
    前記基板上に設けられた複数のデータ線と、
    前記複数の走査線と前記複数のデータ線との交差によりマトリクス状に設けられた複数の画素と、
    前記複数の走査線あるいは前記複数のデータ線に対して信号を出力する、前記基板上に設けられた駆動回路、を備え、
    前記複数の画素の各々は、
    前記走査信号により導通が制御される第1のトランジスタと、
    前記第1のトランジスタを介して前記データ線から供給される画像信号を保持する保持容量と、
    前記保持容量の電位により画素電極と共通線との導通を制御する第2のトランジスタと、
    前記画素電極と対向電極との間にある発光素子と、を含み、
    前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタの少なくとも一つはpチャネル型薄膜トランジスタであり、
    前記駆動回路は、薄膜トランジスタを含み、当該薄膜トランジスタは、前記pチャネル型薄膜トランジスタと、同一工程により形成されてなること、
    を特徴とする発光表示装置。
  8. 請求項7に記載の発光表示装置の製造方法であって、
    前記第1のトランジスタ及び前記第2のトランジスタは、ぞれぞれ、Nチャネル型薄膜トランジスタ及びPチャネル型薄膜トランジスタであり、
    前記駆動回路は相補型薄膜トランジスタを含み、
    前記相補型薄膜トランジスタのNチャネル型薄膜トランジスタを前記第1のトランジスタと同一工程により形成し、
    前記相補型薄膜トランジスタのPチャネル型薄膜トランジスタを前記第2のトランジスタと同一工程により形成すること、
    を特徴とする発光表示装置の製造方法。
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