JP2019117835A - Display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態は、表示装置に関する。特に、表示装置の画素の構成に関する。 One embodiment of the present invention relates to a display device. In particular, it relates to the configuration of the pixels of the display device.
有機エレクトロルミネッセンス(以下、有機ELと呼ぶ。)表示装置は、高視野角、高速応答、シートディスプレイとして使用可能などの利点から研究が盛んに行われている。有機EL表示装置は、各画素に発光素子が設けられ、個別に発光を制御することで画像を表示する。発光素子は、一方をアノード、他方をカソードとして区別される一対の電極間に有機EL材料を含む層(以下、「発光層」ともいう)を挟んだ構造を有している。発光層に、カソードから電子が注入され、アノードから正孔が注入されると、電子と正孔が再結合する。これにより放出される余剰なエネルギーによって発光層中の発光分子が励起し、その後脱励起することによって発光する。 Organic electroluminescent (hereinafter referred to as organic EL) display devices are actively studied from the viewpoints of high viewing angle, high-speed response, and advantages that can be used as sheet displays. In the organic EL display device, a light emitting element is provided in each pixel, and an image is displayed by individually controlling light emission. The light emitting element has a structure in which a layer containing an organic EL material (hereinafter, also referred to as a “light emitting layer”) is interposed between a pair of electrodes, one of which is distinguished as an anode and the other of which is a cathode. Electrons are injected from the cathode into the light emitting layer, and when holes are injected from the anode, the electrons and holes recombine. The light emitting molecule in the light emitting layer is excited by the excess energy released by this, and then light is emitted by de-excitation.
有機EL表示装置は、電流駆動であるため、アレイ基板に用いられる薄膜トランジスタには、書き込みのための選択トランジスタの他に、電流制御のためのトランジスタの2種類が少なくとも必要である。 Since the organic EL display device is driven by current, thin film transistors used in the array substrate require at least two types of transistors for current control in addition to selection transistors for writing.
トランジスタのソース・ドレインを流れる電流が有機EL素子の輝度に影響するため、トランジスタの閾値電圧Vthや移動度が有機ELの発光に大きく影響する。したがって、基板面内においてトランジスタの特性にばらつきがあると、任意の信号電圧を入力した際に出力される電流値が、各トランジスタによって変動してしまい、有機EL素子の発光ムラを引き起こしてしまう。これにより、表示装置に表示ムラとなってしまう。 Since the current flowing through the source and drain of the transistor affects the luminance of the organic EL element, the threshold voltage Vth and the mobility of the transistor greatly affect the light emission of the organic EL. Therefore, if the characteristics of the transistors vary in the substrate plane, the current value output when an arbitrary signal voltage is input fluctuates with each transistor, causing uneven light emission of the organic EL element. As a result, display unevenness occurs on the display device.
有機EL素子の特徴である高速応答を活かすためには、選択トランジスタはS値が小さいことが好ましい。一方で、トランジスタ特性がばらつくことに起因する電流のばらつきを抑制するために、駆動トランジスタはサブスレッショルドスウィング値(以下、S値という)が大きいことが好ましい。 In order to take advantage of the high speed response characteristic of the organic EL element, it is preferable that the selection transistor has a small S value. On the other hand, in order to suppress variations in current due to variations in transistor characteristics, it is preferable that the drive transistor has a large subthreshold swing value (hereinafter referred to as S value).
特許文献1には、トランジスタの半導体層の膜厚を最適化することで、S値を調整して、スイッチング特性を維持しつつ、画素間で発光輝度のバラツキが低減された有機EL表示装置が開示されている。 Patent Document 1 describes an organic EL display device in which the variation in light emission luminance is reduced between pixels while the switching characteristic is maintained by adjusting the S value by optimizing the film thickness of the semiconductor layer of the transistor. It is disclosed.
特許文献1のトランジスタでは、選択トランジスタ及び駆動トランジスタとの構造が同じであるため、それぞれのトランジスタに求められる特性を十分に活かしきれていない。選択トランジスタ及び駆動トランジスタに求められる特性を十分に活かすためには、一つの画素内に求められる特性に応じた構造を有する複数のトランジスタを設けることが好ましい。しかしながら、一つの画素内に求められる特性に応じた構造を有する複数のトランジスタを設けることは困難である。 In the transistor of Patent Document 1, since the structures of the selection transistor and the drive transistor are the same, the characteristics required for each transistor can not be fully utilized. In order to fully utilize the characteristics required for the selection transistor and the drive transistor, it is preferable to provide a plurality of transistors having a structure according to the characteristics required for one pixel. However, it is difficult to provide a plurality of transistors having a structure according to the characteristics required in one pixel.
上記問題に鑑み、一つの画素内に複数の構造を有するトランジスタを設けることで、表示ムラが低減された表示装置を提供することを目的に一つとする。 In view of the above problems, it is an object to provide a display device in which display unevenness is reduced by providing a transistor having a plurality of structures in one pixel.
本発明の一実施形態に係る表示装置は、基板と、発光素子と、ソース及びドレインの一方が発光素子と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が駆動電源線と接続される第1トランジスタと、ソース及びドレインの一方が第1トランジスタのゲートと接続される第2トランジスタと、を含み、第1トランジスタは、基板上の第1絶縁層と、第1絶縁層上に配置され、第1絶縁層より膜厚の薄い第2絶縁層と、第1絶縁層と第2絶縁層との間の第1半導体層と、基板と第1絶縁層との間に配置され第1半導体層と重なる領域を有する第1ゲート電極と、第2絶縁層上に配置され第1半導体層と重なる領域を有する第1制御電極と、を含み、第2トランジスタは、第1絶縁層と第2絶縁層との間の第2半導体層と、第2絶縁層上に配置され第2半導体層と重なる領域を有する第2ゲート電極と、基板と第1絶縁層との間に配置され第1半導体層と重なる領域を有する第2制御電極と、を含む。 In a display device according to an embodiment of the present invention, a first transistor in which one of a substrate, a light emitting element, and a source and a drain is electrically connected to the light emitting element and the other of the source and the drain is connected to a driving power supply line And a second transistor in which one of the source and the drain is connected to the gate of the first transistor, the first transistor being disposed on the first insulating layer on the substrate and the first insulating layer, A second insulating layer thinner than the insulating layer, a first semiconductor layer between the first insulating layer and the second insulating layer, and a portion between the substrate and the first insulating layer overlapping the first semiconductor layer A second gate electrode having a region, and a first control electrode disposed on the second insulating layer and having a region overlapping the first semiconductor layer, wherein the second transistor includes a first insulating layer, a second insulating layer, and Between the second semiconductor layer and the second insulating layer, It includes a second gate electrode which has a region overlapping with the second semiconductor layer, and a second control electrode having a substrate and a region overlapping with the first semiconductor layer is disposed between the first insulating layer.
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and the like. However, the present invention can be implemented in many different modes, and is not construed as being limited to the description of the embodiments exemplified below. In addition, the drawings may be schematically represented as to the width, thickness, shape, etc. of each portion in comparison with the actual embodiment in order to clarify the description, but this is merely an example, and the interpretation of the present invention is not limited. It is not limited. In the specification and the drawings, the same elements as those described above with reference to the drawings already described may be denoted by the same reference numerals, and the detailed description may be appropriately omitted.
(第1実施形態)
本実施形態に係る表示装置について、図1乃至図5を参照して説明する。
First Embodiment
The display device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
[表示装置の構成]
図1は、本実施形態に係る表示装置の構成を示す平面図である。表示装置100は、基板101、表示領域103、周辺領域110を含む。
[Display device configuration]
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the display device according to the present embodiment. The
表示領域103は基板101上に設けられる。表示領域103は、複数の画素109を含む。複数の画素109は、行列状に配列されている。複数の画素109の配列数は任意である。例えば、行方向にm個、列方向にn個の画素109が配列される(m及びnは整数)。複数の画素109の各々は、図1に図示されていないが、少なくとも選択トランジスタ、駆動トランジスタ、及び発光素子を有する画素回路から構成される。
The
周辺領域110は表示領域103を囲むように設けられる。なお、周辺領域110とは、表示領域103から基板101の端部までの領域をいう。別言すれば、周辺領域110は、基板101上で表示領域103が設けられる以外の領域(すなわち、表示領域103の外側の領域)をいうものとする。周辺領域110は、駆動回路104、端子107を含む。駆動回路104は、表示領域103を挟むように設けられている。また、周辺領域110には、ドライバIC106が設けられていていてもよい。ドライバIC106は、端子107と接続されている。端子107は、フレキシブルプリント回路基板108(FPC)と接続されている。
The
駆動回路104は、画素109と接続される走査線111と接続され、走査線駆動回路として機能する。また、ドライバIC106は、画素109と接続される信号線112に接続され、信号線駆動回路が組み込まれている。なお、図1においては、ドライバIC106に、信号線駆動回路が組み込まれている例を示すが、ドライバIC106とは別に、基板101上に信号線駆動回路が設けられていてもよい。
The
ドライバIC106は、ICチップのような形態で基板101上に配置してもよい。また、ドライバIC106は、図示しないが、フレキシブルプリント回路基板108上に設けてもよい。
The driver IC 106 may be disposed on the
各画素109には、ドライバIC106から信号線112を介して、映像信号が与えられる。また、各画素109には、ドライバIC106から駆動回路104と、走査線とを介して各画素109を選択する信号が与えられる。これらの信号により、画素109が有するトランジスタを駆動させて、映像信号に応じた画面表示を行うことができる。
A video signal is given to each
[画素回路]
図2は、本実施形態に係る表示装置100の複数の画素109の各々が有する画素回路である。
[Pixel circuit]
FIG. 2 shows a pixel circuit included in each of the plurality of
複数の画素109の各々は、少なくともトランジスタ210、トランジスタ220、容量素子230、及び発光素子240を含む。
Each of the plurality of
トランジスタ210は、選択トランジスタとして機能する。すなわち、トランジスタ210は、走査線111によりトランジスタ210のゲートとの導通状態を制御する。トランジスタ210は、ゲートが走査線111に接続され、ソースが信号線112に接続されて、ドレインがトランジスタ220のゲートに接続され、バックゲートが閾値電圧を制御する閾値電圧制御線113に接続される。
The
トランジスタ220は、駆動トランジスタとして機能する。すなわち、発光素子240に接続され、発光素子240の発光輝度を制御するトランジスタである。トランジスタ220は、ゲートがトランジスタ210のソースに接続され、ソースが駆動電源線114に接続され、ドレインが発光素子240の陽極に接続され、バックゲートが閾値電圧を制御する閾値電圧制御線115に接続される。
The
容量素子230は、容量電極の一方が、トランジスタ220のゲートと接続され、トランジスタ220のドレインと接続される。
In the
発光素子240は、陽極がトランジスタ220のドレインに接続され、陰極が基準電源線116に接続されている。
The
有機EL素子の特徴である高速応答を活かすためには、選択トランジスタとして機能するトランジスタ210はS値が小さいことが好ましい。一方で、トランジスタ特性がばらつくことに起因する電流のばらつきを抑制するために、駆動トランジスタとして機能するトランジスタ220はS値が大きいことが好ましい。
In order to take advantage of the high speed response characteristic of the organic EL element, it is preferable that the
したがって、一つの画素内に求められる特性に応じた構造を有する複数のトランジスタを設けることが好ましい。しかしながら、一つの画素内に求められる特性に応じた構造を有する複数のトランジスタを設けることは困難である。 Therefore, it is preferable to provide a plurality of transistors having a structure in accordance with the characteristics required in one pixel. However, it is difficult to provide a plurality of transistors having a structure according to the characteristics required in one pixel.
そこで、本実施形態では、半導体層の上下に電極が形成され、上の電極と半導体層との間のゲート絶縁膜の膜厚と、下の電極と半導体層との間のゲート絶縁膜の膜厚が異なるトランジスタを形成する。そして、駆動用のトランジスタのゲート絶縁膜の膜厚を、選択用のトランジスタのゲート絶縁膜よりも厚くすることで、一つの画素内にS値が異なる2種類のトランジスタを設けることができる。 Therefore, in the present embodiment, electrodes are formed above and below the semiconductor layer, and the film thickness of the gate insulating film between the upper electrode and the semiconductor layer and the film of the gate insulating film between the lower electrode and the semiconductor layer Form transistors with different thicknesses. Then, by making the film thickness of the gate insulating film of the driving transistor thicker than that of the selecting transistor, two kinds of transistors with different S values can be provided in one pixel.
[画素構造]
図1に示す表示装置100の画素構造について、図3乃至図5Bを参照して説明する。図3は、図1に示す表示装置100に配置された3つの画素109R、109G、109Bを説明する図である。図4は、図3に示す画素109Rを拡大した図である。また、図5Aは、図4に示す画素109RをA1−A2線に沿って切断した断面図であり、図5Bは、図4に示す画素109RをB1−B2線に沿って切断した断面図である。なお、図3及び図4では、画素109R、109G、109Bを構成する導電層及び半導体層を示しており、絶縁膜については、図示を省略している。
[Pixel structure]
The pixel structure of the
画素109R、109G、109Bは、それぞれ異なる色を発光し、例えば、画素109Rは赤色、画素109Gは緑色、画素109Bは青色を発光する。画素109R、109G、109Bのそれぞれは、トランジスタ210、トランジスタ220、容量素子230、及び発光素子(図示せず)を有している。また、画素109R、109G、109Bには、配線層211〜配線層217、導電層219が配置されている。
The
図3及び図4において、配線層211、配線層212、及び配線層217上に、半導体層221、222が設けられている。また、半導体層221、222上に、配線層213、214、及び導電層218が設けられている。また、配線層213、214、及び導電層218上に、配線層215、216、及び導電層219が設けられている。
In FIGS. 3 and 4, semiconductor layers 221 and 222 are provided over the
また、図5Bに示すように、配線層211は、開口部264を介して導電層265と接続され、導電層265は開口部231を介して導電層248と及び半導体層221と接続される。図5Bに示すように、半導体層221、導電層265、及び導電層248を配置することで、導電層248を、一つの開口部264によって、半導体層221及び導電層265と接続することができる。また、図4に示すように、配線層217は、開口部266を介して導電層267と接続され、導電層267は開口部233を介して導電層249及び半導体層222と接続される。また、配線層217は、開口部235を介して導電層218と接続される。また、配線層211は、開口部236を介して、配線層215と接続される。なお、導電層219は、導電層219上に設けられた平坦化膜の開口部237を介して発光素子の画素電極に接続される。
As shown in FIG. 5B, the
図3乃至図5Bにおいて、配線層214は走査線111として機能し、配線層216は信号線112として機能し、配線層212はトランジスタ210の閾値電圧制御線113として機能する。配線層215は駆動電源線114として機能する。配線層215は、配線層211と接続され、画素109R、109G、109Bのそれぞれのトランジスタ220に電源を供給する。また、配線層213はトランジスタ220の閾値電圧制御線115として機能する。
In FIGS. 3 to 5B, the
図4に示すトランジスタ210は、基板101の配線層212及び配線層217と、配線層212及び配線層217上のゲート絶縁膜241と、ゲート絶縁膜241上に、配線層214と重畳し、配線層217と接続される半導体層222と、半導体層222上の半導体層221と、半導体層221上で半導体層222と重畳する配線層212を有する。
The
図4に示すトランジスタ220は、基板101の配線層211、217と、配線層211、217上のゲート絶縁膜241と、ゲート絶縁膜241上で、配線層217と重畳し、配線層211と接続される半導体層221と、半導体層221上の半導体層221と、半導体層221上で半導体層221と重畳する配線層213を有する。
The
図5Aは、トランジスタ210及びトランジスタ220の断面図である。トランジスタ210及びトランジスタ220として、nチャネル型のトランジスタを示している。
FIG. 5A is a cross-sectional view of the
図5Aに示すトランジスタ210は、トップゲート構造を有している。配線層214は、ゲート電極として機能する。また、配線層216は、ソース電極又はドレイン電極の一方に接続され、配線層217は、ソース電極又はドレイン電極の他方に接続される。配線層212において、半導体層222と重なる領域は、制御電極として機能する。半導体層222において、配線層214と重なる領域がチャネル222aであり、配線層216、217と接続する領域が高濃度不純物領域222bであり、チャネル222aと高濃度不純物領域222bとの間に設けられた領域が低濃度不純物領域222cである。
The
図5Aに示すトランジスタ220は、ボトムゲート構造を有している。導電層は217、ゲート電極として機能する。半導体層221において、配線層217と重なる領域は、チャネルとして機能する。配線層211は、ソース電極又はドレイン電極の一方に接続される。導電層219は、ソース電極又はドレイン電極の他方に接続される。また、配線層213において、半導体層221と重なる領域は、制御電極として機能する。半導体層221において、配線層213と重なる領域がチャネル221aであり、配線層211、217と接続する領域が高濃度不純物領域221bであり、チャネル222aと高濃度不純物領域221bとの間に設けられた領域が低濃度不純物領域221cである。
The
配線層213、214、及び導電層218上に、層間絶縁層243が設けられている。また、層間絶縁層243上には、配線層216及び導電層219が設けられている。駆動電源線として機能する配線層215は、配線層211を介して半導体層221と接続される。配線層216は、開口部234を介して、半導体層222と接続されている。また、導電層219は、開口部232を介して、半導体層221と接続されている。層間絶縁層243、配線層216及び導電層219上には、平坦化膜244が設けられている。なお、図3、4に示す開口部237は、平坦化膜244の開口部であり、導電層219は、半導体層221と接続され、平坦化膜244の開口部237を介して、発光素子240(図示せず)と接続される。
An interlayer insulating
ゲート絶縁膜242上に設けられた導電層218と、層間絶縁層243と、導電層219とにより、容量素子230が形成される。導電層218及び導電層219は、容量素子230の容量電極として機能する。
A
図5Aにおいて、駆動用のトランジスタ220のゲート絶縁膜241の膜厚は、選択用のトランジスタ210のゲート絶縁膜242の膜厚よりも大きい。これにより、駆動用のトランジスタ220のS値を、選択用のトランジスタ210のS値よりも大きくすることができる。したがって、一つの画素内にS値が異なる2種類のトランジスタを設けることができる。
In FIG. 5A, the thickness of the
よって、選択用のトランジスタ210は、S値を小さくできるため、高速応答性を良好にすることができる。また、駆動用のトランジスタ220は、S値を大きくできるため、基板面内における駆動トランジスタの閾値電圧のばらつきを小さくできる。これにより、入力電圧を印加した際に出力される電流値のばらつきも小さくなるため、発光素子の発光ムラを低減することができる。したがって、表示装置の表示ムラを低減することができる。
Therefore, since the
また、同じ構造のトランジスタで、ゲート絶縁膜の膜厚を異ならせる場合は、ゲート絶縁膜を成膜した後、エッチング処理により、部分的に除去するか、ゲート絶縁膜を成膜した後、部分的にゲート絶縁膜をさらに成膜する必要がある。本実施形態では、トップゲートトランジスタと、ボトムゲートトランジスタを用いることにより、膜厚の異なるゲート絶縁膜を容易に形成することができる。 In the case of making the gate insulating film different in film thickness with a transistor having the same structure, the gate insulating film is formed and then partially removed by etching, or after the gate insulating film is formed, In addition, it is necessary to further form a gate insulating film. In this embodiment, by using the top gate transistor and the bottom gate transistor, gate insulating films having different film thicknesses can be easily formed.
また、制御電極として機能する配線層213は、配線層214の形成と同時に形成でき、制御電極として機能する配線層212は、配線層217と同時に形成できる。これにより、一画素内という小さな面積であっても、プロセスを増加させることなく、簡便に、トップゲートトランジスタ及びボトムゲートトランジスタの2種類のトランジスタを形成することができる。
Further, the
また、配線層212及び配線層213に任意の電圧を印加することにより、トランジスタ210及びトランジスタ220の閾値電圧を制御することができる。
In addition, by applying an arbitrary voltage to the
本実施形態では、選択トランジスタとして機能するトランジスタ210を、トップゲート構造として、駆動トランジスタとして機能するトランジスタ220を、ボトムゲート構造とする例について説明したが、本発明の一実施形態は、これに限定されない。選択トランジスタとして機能するトランジスタ210をボトムゲート構造として、駆動トランジスタとして機能するトランジスタ220を、トップゲート構造としてもよい。この場合であっても、トランジスタ220の膜厚は、トランジスタ210の膜厚よりも厚いことが好ましい。
In the present embodiment, an example in which the
また、トランジスタ210及びトランジスタ220として、nチャネル型トランジスタを用いる例について説明したが、本発明の一実施形態は、これに限定されない。トランジスタ210及びトランジスタ220として、pチャネル型トランジスタを用いてもよい。
Further, although an example in which n-channel transistors are used as the
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に示す画素構造とは一部異なる画素構造について、図6及び図7を参照して説明する。図6は、画素109Rを拡大した図である。図7は、図6に示す画素109RをC1−C2線に沿って切断した断面図である。
Second Embodiment
In the present embodiment, a pixel structure which is partially different from the pixel structure shown in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 is an enlarged view of the
図6に示す画素109Rは、配線層215、216と同層に設けられる配線層248、249をさらに有している。配線層248は、開口部238を介して配線層211と接続され、開口部239を介して半導体層221と接続されている。また、導電層216は、配線層211と、配線層248を介して半導体層221と接続される。また、配線層249は、開口部261を介して配線層217と接続され、開口部262を介して半導体層221と接続される。また、配線層249は、開口部263を介して導電層218と接続される。つまり、配線層217は、配線層249を介して、半導体層222と接続される。
The
図6及び図7に示す構成にすることにより、ゲート絶縁膜241上に形成される半導体層221及び半導体層222を、下層の配線層211、217と接続する必要がなくなる。
With the configuration shown in FIGS. 6 and 7, it is not necessary to connect the
図6において、駆動用のトランジスタ220のゲート絶縁膜241の膜厚は、選択用のトランジスタ210のゲート絶縁膜242の膜厚よりも大きい。これにより、駆動用のトランジスタ220のS値を、選択用のトランジスタ210のS値よりも大きくすることができる。したがって、一つの画素内にS値が異なる2種類のトランジスタを設けることができる。
In FIG. 6, the thickness of the
よって、選択用のトランジスタ210は、S値を小さくできるため、高速応答性を良好にすることができる。また、駆動用のトランジスタ220は、S値を大きくできるため、基板面内における駆動用のトランジスタの閾値電圧のばらつきを小さくできる。これにより、入力電圧を印加した際に出力される電流値のばらつきも小さくなるため、発光素子の発光ムラを低減することができる。したがって、表示装置の表示ムラを低減することができる。
Therefore, since the
(第3実施形態)
本実施形態では、図1に示す表示装置100の断面構成について説明する。図8は、図1に示す表示装置100をD1−D2線に沿って切断した断面図である。
Third Embodiment
In the present embodiment, the cross-sectional configuration of the
[表示装置の断面構成]
次に、図1に示す表示領域103から端子107までの領域を含む範囲における表示装置100の断面構成について、図8を参照して説明する。
[Cross-sectional configuration of display device]
Next, a cross-sectional configuration of the
図8に示すように、基板101上には、下地膜201が設けられる。基板101として、ガラス基板、石英基板、フレキシブル基板(ポリイミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、トリアセチルセルロース、環状オレフィン・コポリマー、シクロオレフィンポリマー、その他の可撓性を有する樹脂基板)を用いることができる。
As shown in FIG. 8, a
下地膜201は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム等の無機絶縁材料で構成される絶縁層である。下地膜201は、単層に限定されるものではなく、例えば、酸化シリコン層と窒化シリコン層とを組み合わせた積層構造を有してもよい。この構成は、基板101との密着性や、トランジスタ210及びトランジスタ220に対するガスバリア性を考慮して適宜決定すればよい。
The
下地膜201上には、トランジスタ210及びトランジスタ220が設けられる。図8では、駆動トランジスタとして機能するトランジスタ220を示している。図8において、トランジスタ220は、下地膜201上に設けられた配線層217、ゲート絶縁膜241、半導体層221、ゲート絶縁膜242、配線層213を含む。トランジスタ220は、ボトムゲート型トランジスタであり、配線層217は、ゲート電極として機能し、配線層213は制御電極として機能する。
The
なお、下地膜201は、必ずしも設ける必要はなく、ゲート絶縁膜241が下地膜を兼ねていてもよい。
Note that the
次に、表示領域103に示すトランジスタ220を構成する各層について説明する。半導体層221としては、ポリシリコン、アモルファスシリコン、又は酸化物半導体を用いることができる。ゲート絶縁膜242として、酸化シリコン又は窒化シリコンを用いることができる。配線層213及び配線層217として、銅、モリブデン、タンタル、タングステン、アルミニウム等の金属材料を用いることができる。
Next, each layer constituting the
また、トランジスタ220上には、配線層213を覆う層間絶縁層243が設けられ、層間絶縁層243にはコンタクトホールが設けられている。層間絶縁層243上に、導電層219及び配線層248が設けられ、層間絶縁層243のコンタクトホールを介して、半導体層221と接続されている。層間絶縁層243として、酸化シリコン又は窒化シリコンを用いることができる。導電層219及び配線層248は、それぞれ、銅、チタン、モリブデン、アルミニウムなどの金属材料、又はこれらの合金材料で構成される。
Further, an
なお、図8には図示しないが、配線層213と同じ層には、配線層213を構成する金属材料と同一の金属材料で構成された走査線111を設けることができる。走査線111は、駆動回路104と接続される。また、ソース電極又はドレイン電極207、208と同じ層には走査線111と交差する方向に延在する信号線112を設けることができる。信号線112は、ドライバIC106と接続される。
Although not shown in FIG. 8, in the same layer as the
層間絶縁層243上には、平坦化膜244が設けられる。平坦化膜244として、例えば、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、エポキシ等の有機材料を用いることができる。これらの材料は、溶液塗布法により形成することができ、平坦化効果が高い。特に図示しないが、平坦化膜244は、単層構造に限定されず、有機絶縁層と無機絶縁層との積層構造であってもよい。
A
平坦化膜244上には、保護膜245が設けられる。保護膜245は、水分や酸素に対するバリア機能を有することが好ましく、例えば、窒化シリコン膜や酸化アルミニウム膜などを用いて形成することが好ましい。
A
平坦化膜244及び保護膜245には、コンタクトホールが設けられている。導電層219は、コンタクトホールを介して発光素子240と接続されている。具体的には、保護膜245上には、画素電極251が設けられ、コンタクトホールを介して、画素電極251と導電層219とが接続されている。本実施形態に係る表示装置100において、画素電極251は、発光素子240を構成する陽極(アノード)として機能する。画素電極251は、トップエミッション型であるか、ボトムエミッション型であるかで、構成が異なる。トップエミッション型である場合は、画素電極251として反射率が高い金属を用いるか、酸化インジウム系の透明導電層(例えば、ITO)や酸化亜鉛系の透明導電層(例えば、IZO、ZnO)といった仕事関数の高い透明導電層と金属膜との積層構造を用いる。また、ボトムエミッション型である場合は、画素電極251として上記の透明導電層を用いる。本実施形態では、トップエミッション型である場合について説明する。
Contact holes are provided in the
画素電極251上には、絶縁層246が設けられる。絶縁層246としては、ポリイミド、ポリアミド、アクリル、エポキシ、又はシロキサンなどを用いることができる。絶縁層246は、画素電極251上の一部に開口部を有する。絶縁層246から露出された画素電極251の一部が、発光素子240の発光領域LAとなる。
An insulating
また、絶縁層246は、互いに隣接する画素電極251の間に、画素電極251の端部(エッジ部)を覆うように設けられ、隣接する画素電極251を隔離する部材として機能する。このため、絶縁層246は、一般的に「隔壁」、「バンク」とも呼ばれる。絶縁層246の開口部は、内壁がテーパー形状となるようにしておくことが好ましい。これにより、後述する有機層の形成時のカバレッジ不良を低減することができる。
In addition, the insulating
画素電極251上には、有機層が設けられる。有機層は、少なくとも有機材料で構成される発光層223を有し、発光素子240の発光部として機能する。発光層223は、所望の色の光を発する。つまり、複数の画素109に、画素電極251上に異なる発光層223を含む有機層を設けることで、RGBの各色を表示できる。
An organic layer is provided on the
有機層には、発光層223以外に、正孔注入層及び/又は正孔輸送層252、並びに電子注入層及び/又は電子輸送層224が設けられる。なお、正孔注入層及び/又は正孔輸送層252、並びに電子注入層及び/又は電子輸送層224は、複数の画素に亘って延在している。また、発光層223は、複数の画素109それぞれに設けられている。
In the organic layer, in addition to the light emitting layer 223, a hole injecting layer and / or a
電子注入層及び/又は電子輸送層224並びに絶縁層246上に、対向電極255が設けられる。対向電極255は、発光素子240を構成する陰極(カソード)として機能する。本実施形態の表示装置100は、トップエミッション型であるため、対向電極255として透明導電層を用いる。透明導電層としては、例えば、MgAg薄膜、ITO、IZO、ZnOなどを用いることができる。対向電極255は、複数の画素に亘って延在している。対向電極255は、表示領域103の周辺領域において、下層の導電層を介して端子107へと電気的に接続される。図8では、画素電極251、正孔注入層及び/又は正孔輸送層252、発光層223、電子注入層及び/又は電子輸送層224、並びに対向電極255が重畳する領域を発光素子240と呼ぶ。
A
発光素子240上には、封止膜260が設けられる。発光素子240上に封止膜260を設けることにより、発光素子240に水や酸素が侵入することを抑制することができるため、発光素子240の劣化を低減することができる。これにより、表示装置100の信頼性を向上させることができる。
A sealing
また、配線275は、周辺領域110の端部付近で露出される。具体的には、保護膜245及び平坦化膜244に設けられたコンタクトホール276に設けられた導電層277と、異方性導電膜278を介して、フレキシブルプリント回路基板108と接続される。
Also, the
また、周辺領域110において、保護膜245上にバンク247が設けられている。バンク247は、少なくとも表示領域103を囲むように設けられている。なお、バンク247は、表示領域103と駆動回路104を囲むように設けられていてもよい。バンク247は、有機絶縁層272が広がるのをせき止める働きがある。また、バンク247上で、無機絶縁層271と無機絶縁層273とが接することで、有機絶縁層272から水分や酸素が侵入することを抑制することができる。これにより、発光素子240に水分や酸素が侵入することを抑制できるため、発光素子240の劣化を低減することができる。その結果、表示装置100の信頼性を向上させることができる。
In the
無機絶縁層273を覆うように、粘着材274が設けられている。粘着材274は、例えば、アクリル系、ゴム系、シリコーン系、ウレタン系の粘着材を用いることができる。また、粘着材274には、カルシウムやゼオライトなどの吸水物質が含まれていてもよい。粘着材274に吸水物質が含まれることにより、表示装置100の内部に水分が侵入した場合であっても、発光素子240に水分が到達することを遅らせることができる。
An adhesive 274 is provided to cover the inorganic insulating
粘着材274上には円偏光板228が設けられている。具体的には、無機絶縁層273上に粘着材274を介して円偏光板283が設けられている。円偏光板283は、1/4波長板281と、直線偏光板282とを含む積層構造を有している。この構成により、発光領域LAからの光が基板102の表示側の面から外部に放出することができる。
A circularly polarizing plate 228 is provided on the adhesive 274. Specifically, the circularly
本実施例では、同一基板上に、ゲート絶縁膜の膜厚が異なるボトムゲート型トランジスタ及びトップゲート型トランジスタを形成し、それぞれのトランジスタの特性について評価した結果について説明する。 In this embodiment, bottom gate transistors and top gate transistors having different gate insulating film thicknesses are formed over the same substrate, and the results of evaluation of the characteristics of the respective transistors will be described.
本実施例で作製したボトムゲート型のトランジスタ320及びトップゲート型のトランジスタ310について図9を参照して説明する。なお、トランジスタ310及びトランジスタ320は、nチャネル型トランジスタである。
A
まず、基板301上に、ゲート電極317及び制御電極312を形成する。次に、ゲート電極317及び制御電極312上に、ゲート絶縁膜341を形成する。次に、ゲート絶縁膜341上に、ゲート電極317と重畳する半導体層321と、制御電極312と重畳する半導体層322を形成する。次に、半導体層321及び半導体層322上に、ゲート絶縁膜342を形成する。次に、ゲート絶縁膜342上に、半導体層321と重畳する制御電極313と、半導体層322と重畳するゲート電極314を形成する。次に、制御電極313及びゲート電極314上に、層間絶縁層343を形成する。次に、層間絶縁層343にコンタクトホールを形成し、半導体層321と接続するソース電極及びドレイン電極と、半導体層322と接続するソース電極及びドレイン電極と、を形成する。
First, the
以上の工程により、ボトムゲート型トランジスタ320及びトップゲート型トランジスタ310を作製した。
Through the above steps, the
次に、ボトムゲート型トランジスタ320及びトップゲート型トランジスタ310のId−Vg特性について測定した。Id−Vg特性の測定は、それぞれのトランジスタのゲート電極に印加する電圧(Vg)として、−5Vから+10Vまで、0.1Vステップで印加した。また、ソース電極に印加する電圧(Vs)を0Vとして、ドレイン電極に印加する電圧(Vd)を0.1V及び5Vとした。また、バックゲート電圧を0Vとした。
Next, the Id-Vg characteristics of the
図10は、トランジスタ310のId−Vg特性の結果である。また、図11は、トランジスタ320のId−Vg特性の結果である。図10において、実線401は、Vd=0.1VのId−Vg特性の結果であり、実線402は、Vd=0.1VのId−Vg特性の結果である。また、図11において、実線411は、Vd=0.1VのId−Vg特性の結果であり、実線412は、Vd=0.1VのId−Vg特性の結果である。
FIG. 10 shows the result of the Id-Vg characteristic of the
図10の結果から、トランジスタ310のS値は0.2V/decであり、図11の結果から、トランジスタ320のS値は0.5V/decであることが示された。
The results in FIG. 10 indicate that the S value of the
図10及び図11から、トランジスタ320のS値は、トランジスタ310のS値よりも大きくなることが示された。これは、トランジスタ320のゲート絶縁膜341の膜厚が、トランジスタ310のゲート絶縁膜342の膜厚よりも厚いことに起因する。
10 and 11 show that the S value of the
また、第1制御電極は、第2ゲート電極の形成と同時に形成でき、第2制御電極は、第1ゲート電極と同時に形成できる。これにより、一画素内という小さな面積であっても、プロセスを増加させることなく、簡便に、トップゲートトランジスタ及びボトムゲートトランジスタの2種類のトランジスタを形成することができる。 Also, the first control electrode can be formed simultaneously with the formation of the second gate electrode, and the second control electrode can be formed simultaneously with the first gate electrode. As a result, two types of transistors, top gate transistor and bottom gate transistor, can be easily formed without increasing the process even if the area is as small as one pixel.
本発明の実施形態及び実施例として説明した表示装置を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。また、上述した各実施形態は、技術的矛盾の生じない範囲において、相互に組み合わせることが可能である。 Those skilled in the art appropriately add, delete, or change design of components based on the display devices described as the embodiments and examples of the present invention, or add, omit, or change conditions of processes. It is also included in the scope of the present invention as long as it includes the subject matter of the present invention. Moreover, each embodiment mentioned above can be mutually combined in the range which a technical contradiction does not arise.
また、上述した実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。 In addition, even if other effects or effects different from the effects brought about by the aspects of the embodiment described above are apparent from the description of the present specification, or those which can be easily predicted by those skilled in the art, it is natural. It is understood that the present invention provides.
100:表示装置、101:基板、102:基板、103:表示領域、104:駆動回路、107:端子、108:フレキシブルプリント回路基板、109:画素、109B:画素、109G:画素、109R:画素、110:周辺領域、111:走査線、112:信号線、113:閾値電圧制御線、114:駆動電源線、115:閾値電圧制御線、116:基準電源線、201:下地膜、207:ドレイン電極、208:ドレイン電極、210:トランジスタ、211:配線層、212:配線層、213:配線層、214:配線層、215:配線層、216:配線層、217:配線層、218:導電層、219:導電層、220:トランジスタ、221:半導体層、222:半導体層、223:発光層、224:電子輸送層、228:円偏光板、230:容量素子、231:開口部、232:開口部、233:開口部、234:開口部、235:開口部、236:開口部、237:開口部、238:開口部、239:開口部、240:発光素子、241:ゲート絶縁膜、242:ゲート絶縁膜、243:層間絶縁層、244:平坦化膜、245:保護膜、246:絶縁層、247:バンク、248:配線層、249:配線層、251:画素電極、252:正孔輸送層、255:対向電極、260:封止膜、261:開口部、262:開口部、263:開口部、264:開口部、265:導電層、266:開口部、267:導電層、271:無機絶縁層、272:有機絶縁層、273:無機絶縁層、274:粘着材、275:配線、276:コンタクトホール、277:導電層、278:異方性導電膜、281:1/4波長板、282:直線偏光板、283:円偏光板、301:基板、310:トランジスタ、312:制御電極、313:制御電極、314:ゲート電極、317:ゲート電極、320:トランジスタ、321:半導体層、322:半導体層、341:ゲート絶縁膜、342:ゲート絶縁膜、343:層間絶縁層 100: display device, 101: substrate, 102: substrate, 103: display region, 104: drive circuit, 107: terminal, 108: flexible printed circuit board, 109: pixel, 109B: pixel, 109G: pixel, 109R: pixel, 110: peripheral area, 111: scanning line, 112: signal line, 113: threshold voltage control line, 114: driving power supply line, 115: threshold voltage control line, 116: reference power supply line, 201: base film, 207: drain electrode , 208: drain electrode, 210: transistor, 211: wiring layer, 212: wiring layer, 213: wiring layer, 214: wiring layer, 215: wiring layer, 216: wiring layer, 217: wiring layer, 218: conductive layer, 219: conductive layer, 220: transistor, 221: semiconductor layer, 222: semiconductor layer, 223: light emitting layer, 224: electron transport layer, 228: circularly polarized Plate 230: capacitive element 231: opening 232: opening 233: opening 234: opening 235: opening 236: opening 237: opening 238: opening 238: opening 239: opening Part, 240: light emitting element, 241: gate insulating film, 242: gate insulating film, 243: interlayer insulating layer, 244: planarization film, 245: protective film, 246: insulating layer, 247: bank, 248: wiring layer, 249: wiring layer, 251: pixel electrode, 252: hole transport layer, 255: counter electrode, 260: sealing film, 261: opening, 262: opening, 263: opening, 264: opening, 265: Conductive layer, 266: opening, 267: conductive layer, 271: inorganic insulating layer, 272: organic insulating layer, 273: inorganic insulating layer, 274: adhesive, 275: wiring, 276: contact hole, 277: conductive layer, 2 8: anisotropic conductive film, 281: 1⁄4 wavelength plate, 282: linear polarization plate, 283: circular polarization plate, 301: substrate, 310: transistor, 312: control electrode, 313: control electrode, 314: gate electrode , 317: gate electrode, 320: transistor, 321: semiconductor layer, 322: semiconductor layer, 341: gate insulating film, 342: gate insulating film, 343: interlayer insulating layer
Claims (9)
発光素子と、
ソース及びドレインの一方が前記発光素子と電気的に接続され、ソース及びドレインの他方が駆動電源線と接続される第1トランジスタと、
ソース及びドレインの一方が前記第1トランジスタのゲートと接続される第2トランジスタと、を含み、
前記第1トランジスタは、
前記基板上の第1絶縁層と、
前記第1絶縁層上に配置され、前記第1絶縁層より膜厚の薄い第2絶縁層と、
前記第1絶縁層と前記第2絶縁層との間の第1半導体層と、
前記基板と前記第1絶縁層との間に配置され前記第1半導体層と重なる領域を有する第1ゲート電極と、
前記第2絶縁層上に配置され前記第1半導体層と重なる領域を有する第1制御電極と、
を含み、
前記第2トランジスタは、
前記第1絶縁層と前記第2絶縁層との間の第2半導体層と、
前記第2絶縁層上に配置され前記第2半導体層と重なる領域を有する第2ゲート電極と、
前記基板と前記第1絶縁層との間に配置され前記第1半導体層と重なる領域を有する第2制御電極と、
を含む、
表示装置。 A substrate,
A light emitting element,
A first transistor in which one of a source and a drain is electrically connected to the light emitting element and the other of the source and the drain is connected to a drive power supply line;
A second transistor having one of a source and a drain connected to the gate of the first transistor,
The first transistor is
A first insulating layer on the substrate;
A second insulating layer disposed on the first insulating layer and thinner than the first insulating layer;
A first semiconductor layer between the first insulating layer and the second insulating layer;
A first gate electrode disposed between the substrate and the first insulating layer and having a region overlapping the first semiconductor layer;
A first control electrode having a region disposed on the second insulating layer and overlapping the first semiconductor layer;
Including
The second transistor is
A second semiconductor layer between the first insulating layer and the second insulating layer;
A second gate electrode having a region disposed on the second insulating layer and overlapping the second semiconductor layer;
A second control electrode disposed between the substrate and the first insulating layer and having a region overlapping the first semiconductor layer;
including,
Display device.
前記第1制御電極、前記第2ゲート電極、及び前記第1容量電極上の第3絶縁層と、
前記第3絶縁層上の第2容量電極と、を含む容量素子をさらに有する、請求項1に記載の表示装置。 A first capacitance electrode on the second insulating layer,
The first control electrode, the second gate electrode, and a third insulating layer on the first capacitance electrode;
The display device according to claim 1, further comprising: a capacitive element including a second capacitive electrode on the third insulating layer.
前記第2容量電極は、前記第1トランジスタの前記ソース及びドレインの一方と接続される、請求項2に記載の表示装置。 The first capacitance electrode is connected to the gate of the first transistor,
The display device according to claim 2, wherein the second capacitance electrode is connected to one of the source and the drain of the first transistor.
前記信号線は、前記第2トランジスタの前記ソース及びドレインの他方と、接続される、請求項4に記載の表示装置。 Further comprising a signal line on the third insulating layer,
The display device according to claim 4, wherein the signal line is connected to the other of the source and the drain of the second transistor.
前記第3絶縁層上に、駆動電源線と、をさらに有し、
前記駆動電源線は、前記第1配線を介して、前記第1トランジスタの前記ソース及びドレインの他方に接続される、請求項5に記載の表示装置。 A first wire on the same surface as the first gate electrode;
A driving power supply line on the third insulating layer;
The display device according to claim 5, wherein the drive power supply line is connected to the other of the source and the drain of the first transistor via the first wiring.
前記第3絶縁層上に、駆動電源線及び第2配線と、をさらに有し、
前記駆動電源線は、前記第1配線及び前記第2配線を介して、前記第1トランジスタの前記ソース及びドレインの他方と接続される、請求項5に記載の表示装置。 A first wire on the same surface as the first gate electrode;
A driving power supply line and a second wiring on the third insulating layer;
The display device according to claim 5, wherein the drive power supply line is connected to the other of the source and the drain of the first transistor via the first wiring and the second wiring.
前記第1トランジスタの前記ゲートは、前記第3配線を介して、前記第2トランジスタの前記ソース及びドレインの一方と接続される、請求項7に記載の表示装置。 It further has a third wiring on the third insulating layer,
The display device according to claim 7, wherein the gate of the first transistor is connected to one of the source and the drain of the second transistor via the third wiring.
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