JP3706107B2 - LIGHT EMITTING DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents

Description

【００２３】
スイッチング用ＴＦＴ１５０４のオフリーク電流により、駆動用ＴＦＴ１５０５のゲート電極の電荷はソース信号線１５０１にリークし、それにともなって駆動用ＴＦＴの|Ｖ_GS|が変化するため、Ｉ_DSも変化してしまう。よって、スイッチング用ＴＦＴ１５０４からの電荷のリークによる、駆動用ＴＦＴのＶ_GS損失を補うための容量が必要となる。これを保持容量と呼んでいる。保持容量の大きさは、駆動用ＴＦＴのＶ_GS−Ｉ_DS特性と、ＥＬ素子１５０６の輝度が１階調分変化するのに伴う電流値の変化量ΔＩ_ELの関係で決まる。式(１)からもわかるように、Ｉ_DSはＶ_GSの２乗に比例するため、|Ｖ_GS|の変化に対してＩ_DSは大変敏感である。ΔＩ_ELから、駆動用ＴＦＴ１５０５に許容されるＶ_GSの変化量ΔＶ_GSを求める。必要な保持容量の大きさはスイッチング用ＴＦＴのオフリーク電流値Ｉ_off、および保持時間から、式(２)(３)を用いて決定する。ここでΔｔは微小時間、ΔＶ_GSは、駆動用ＴＦＴ１５０５のゲート・ソース間電圧の増分である。
【００２４】
【数２】

【００２５】
【数３】

【００２６】
１フレーム期間に複数回の書き込み動作を行うデジタル階調方式に比べて、アナログ階調方式は１フレームに１回しか書き込まれないので、保持時間が長くなり、より大きな保持容量が必要となる。
【００２７】
また、前述の理由から各画素の駆動用ＴＦＴのチャネル長は長く保つ必要があり、駆動用ＴＦＴサイズが大きくなることにより開口率が下がってしまう。
【００２８】
本発明は、前述の課題を鑑みてなされたものであり、駆動用ＴＦＴのばらつきが映像の画質に影響しにくく、かつ高開口率を実現する発光装置を提供することを課題とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するために、本発明では以下のような手段を講じた。
【００３０】
本発明の発光装置においては、画素部に、大きなＣｓ部を設けず、駆動用ＴＦＴのチャネル長・チャネル幅を大きくし、駆動用ＴＦＴのゲート電極と、チャネル形成領域との間の容量(チャネル容量)をＣｓとして利用する。
【００３１】
図１８のように、ＴＦＴ電極はゲート絶縁膜１８０３を挟んで、ゲート電極１８０４、ソース電極１８０７、ドレイン電極１８０８で構成されている。そのため各端子間、ゲート電極１８０４・ソース電極１８０７・ソース領域１８０２ａ間にはゲート・ソース間容量１８１１、１８１２が、ゲート電極１８０４・ドレイン電極１８０８・ドレイン領域１８０２ｂ間にはゲート・ドレイン間容量１８１３、１８１４が本質的に存在する。
【００３２】
ＴＦＴをＯＮさせるのに必要なゲート・ソース間電圧が、ＴＦＴのゲート電極１８０４とソース領域１８０２ａ間に印加されれば、チャネル形成領域１８０９内にチャネル１８１０が形成されドレイン電流が流れる。この時ゲート電極１８０４とチャネル間にチャネル容量１８１５が発生する。
【００３３】
ゲート電極１８０４、ソース電極１８０７、ドレイン電極１８０８の電圧条件によってチャネル領域は変化するため、チャネル容量も変化する。
【００３４】
電圧条件によるチャネル領域の変化を、図１７を用い説明する。ここにはＰチャネル型ＴＦＴを例として用いた。
【００３５】
図１７の(Ｂ)のように、ＴＦＴがＯＦＦ状態の場合、チャネル形成領域１７０４にチャネルは形成されないため、チャネル容量は無視出来る。
【００３６】
次に、図１７(Ｃ)のように、ＴＦＴを線形領域で動作する場合、ソース・ドレイン間全面にチャネル１７０６が形成され、正孔はソースからドレインに向けて直線的に減少するように分布する。チャネル形成領域の半導体全表面に正孔が存在するため、充分なチャネル容量が確保出来る。
【００３７】
次に、図１７(Ｄ)のように、ＴＦＴを飽和領域で動作する場合、チャネル１７０６は形成されるが、ドレイン側の半導体表面には正孔の分布がない状態になる。しかし、ソース側の半導体表面には正孔が存在するため、ゲート・ソース間に充分な容量が確保出来る。
【００３８】
また、画素のレイアウトを行う際に、隔壁の下に配線を配置し、配線の下に駆動用ＴＦＴを配置することで、駆動用ＴＦＴのサイズが大きくなっても開口率を稼ぐことが出来る。また、３トランジスタ型の場合スイッチング用ＴＦＴと消去用ＴＦＴを直線状に配置することで開口率を稼ぎ、シンプルな開口部にすることが出来る。ここで直線状とは必ずしも厳密に一直線でなくともよい。開口率を上げることによりＥＬ素子を同じ輝度にしても電流密度が下がり、劣化速度が遅くなる。また、シンプルな開口部にすることでＥＬ素子のシュリンクの影響を受けにくくなる。
【００３９】
本発明の構成を以下に記す。
【００４０】
本発明の発光装置は、
駆動用トランジスタと接続する発光素子と、スイッチング用ＴＦＴと、消去用ＴＦＴとを有する画素を、複数個備えた発光装置であって、
前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持するための容量部は、前記駆動用トランジスタのゲート電極と半導体層とそれらの間に設けられた絶縁膜によって設けられたことを特徴としている。
【００４１】
本発明の発光装置は、
駆動用トランジスタと接続する発光素子と、スイッチング用ＴＦＴと、消去用ＴＦＴとを有する画素を、複数個備えた発光装置であって、
前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持するための容量部は、前記駆動用トランジスタのゲート電極とソース領域を形成する半導体層、あるいは前記駆動用トランジスタのゲート電極とドレイン領域を形成する半導体層と、前記ゲート電極と前記半導体層との間に設けられた絶縁膜によって設けられたことを特徴としている。
【００４２】
本発明の発光装置は、
発光素子を備えた複数の画素を有し、
前記複数の画素はそれぞれ、ソース信号線と、第１および第２のゲート信号線と、電流供給線と、スイッチング用トランジスタと、消去用トランジスタと、駆動用トランジスタとを有する発光装置であって、
前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持するための容量は、前記駆動用トランジスタのゲート電極とチャネル形成領域との間の容量によって設けられたことを特徴としている。
【００４３】
本発明の発光装置は、
発光素子を備えた複数の画素を有し、
前記複数の画素はそれぞれ、ソース信号線と、第１および第２のゲート信号線と、電流供給線と、スイッチング用トランジスタと、消去用トランジスタと、駆動用トランジスタとを有する発光装置であって、
前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持するための容量は、前記駆動用トランジスタのゲート電極とソース領域との間、あるいは前記駆動用トランジスタのゲート電極とドレイン領域との間の容量とによって設けられたことを特徴としている。
【００４４】
本発明の発光装置は、
駆動用トランジスタと接続する発光素子と、スイッチング用ＴＦＴと、消去用ＴＦＴを有する画素を、複数個備えた発光装置であって、
前記ソース信号線と、前記電流供給線と、前記駆動用トランジスタとはいずれも、前記複数の画素の隣接する発光エリアを隔てる位置に形成された絶縁膜と重なり合う位置に配置されていることを特徴としている。
【００４５】
本発明の発光装置は、
発光素子を備えた複数の画素を有し、
前記複数の画素はそれぞれ、ソース信号線と、第１および第２のゲート信号線と、電流供給線と、スイッチング用トランジスタと、駆動用トランジスタとを有する発光装置であって、
前記ソース信号線と、前記電流供給線と、前記駆動用トランジスタとはいずれも、前記複数の画素の隣接する発光エリアを隔てる位置に形成された絶縁膜と重なり合う位置に配置されていることを特徴としている。
【００４６】
本発明の発光装置において、
前記スイッチング用トランジスタと前記消去用トランジスタとは、
前記スイッチング用トランジスタのソース領域におけるある一点とドレイン領域におけるある一点および、前記消去用トランジスタのソース領域におけるある一点とドレイン領域におけるある一点が、いずれも１つの直線上に含まれる位置に配置されていることを特徴としている。
【００４７】
本発明の発光装置において、
前記駆動用トランジスタは、前記ソース信号線の一部あるいは、前記電流供給線の一部と重なり合う位置に配置されていることを特徴としている。
【００４８】
本発明の発光装置において、
前記駆動用トランジスタのチャネル領域を形成する半導体層は、Ｕ字状、Ｓ字状、渦巻状、あるいはミアンダ状に形成されていることを特徴としている。
【００４９】
本発明の発光装置において、
前記駆動用トランジスタのチャネル長がＬ、チャネル幅がＷであるとき、
Ｌ×Ｗ＞２００μｍ²であることを特徴としている。
【００５０】
本発明の発光装置において、
前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧がＶ_GS、ソース・ドレイン間電圧がＶ_DS、しきい値電圧がＶ_thであるとき、
|Ｖ_DS|＜|Ｖ_GS|−|Ｖ_th|となるように駆動されることを特徴としている。
【００５１】
本発明の発光装置において、
前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧がＶ_GS、ソース・ドレイン間電圧がＶ_DS、しきい値電圧がＶ_thであるとき、
|Ｖ_DS|≧|Ｖ_GS|−|Ｖ_th|となるように駆動されることを特徴としている。
【００５２】
本発明の発光装置において、
前記駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧が、４Ｖ以上１４Ｖ以下となるように駆動されることを特徴としている。
【００５３】
本発明の発光装置において、
前記駆動用トランジスタのチャネル長がＬ、チャネル幅がＷであるとき、
Ｌ＞５Ｗであることを特徴としている。
【００５４】
本発明の発光装置において、
前記駆動用のトランジスタのチャネル長がＬ、チャネル幅がＷであるとき、
Ｒ、Ｇ、Ｂの発光色を呈するそれぞれの画素が有する前記駆動用トランジスタにおけるＬ／Ｗはそれぞれ異なることを特徴としている。
【００５５】
【発明の実施の形態】
【００５６】
［実施形態１］
まず図１を用いて説明する。ここでの発光装置は、フルカラー表示をするものとし、それぞれ、赤色を発光する画素(Ｒ)の駆動用ＴＦＴのソース領域とドレイン領域のうちの一方は赤色用の電流供給線に接続されていて、緑色を発光する画素(Ｇ)の駆動用ＴＦＴのソース領域とドレイン領域のうちの一方は緑色用の電流供給線に接続されていて、青色を発光する画素(Ｂ)の駆動用ＴＦＴのソース領域とドレイン領域のうちの一方は青色用の電流供給線に接続されている。ＲＧＢそれぞれのＥＬ素子はストライプ状に塗り分けられる。
【００５７】
図１では隔壁は発光エリア５００７以外の領域を覆っていて、隔壁５０２０のうち、前記ストライプと平行な方向に設けられた隔壁が塗り分けマージンとなる。この時、塗り分けマージン用の隔壁がある場所は発光エリアに用いることができないので、隔壁の下にソース信号線５００１と電流供給線５００３を配置する。次に、ソース信号線５００１と電流供給線５００３の下に駆動用ＴＦＴ５００５を配置する。この時隣り合う画素が有するソース信号線や電流供給線の下であっても良い。
【００５８】
このような配置としたとき、駆動用ＴＦＴのゲート電極は、電流供給線の一部と重なり合うように配置される。電流供給線は、常に一定電位に固定されているため、駆動用ＴＦＴのゲート電極と、電流供給線との間の容量を、Ｃｓの一部として利用することも出来る。
【００５９】
駆動用ＴＦＴ５００５は保持容量を兼ね、更に特性バラツキも抑えるために、チャネル長×チャネル幅が大きくなっている。しかし、駆動用ＴＦＴ５００５を塗り分けマージン用隔壁の下に配置することでチャネル長×チャネル幅が大きくなっても開口率が低くなることを避けることが出来る。
【００６０】
［実施形態２］
次に、画素を構成するＴＦＴが３トランジスタ型の場合は、駆動用ＴＦＴを除く、スイッチング用ＴＦＴと消去用ＴＦＴの２つを直線状に配置することで開口率を稼ぎ、更にシンプルな開口部にすることが出来る。開口部をシンプルに、より長方形に近い形にすることでシュリンクの影響を少なくすることが出来る。
【００６１】
［実施形態３］
また、駆動用ＴＦＴのチャネル長とチャネル幅を決める際は、なるべくチャネル長×チャネル幅を大きくとることを目標とし、駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させる場合はチャネル幅に比べチャネル長を長くし、Ｖ_GSがしきい値電圧の影響を受けにくい値にする必要がある。チャネル長を大きくすることで駆動用ＴＦＴの飽和領域特性もよりフラットになる。この時、Ｖ_GSを大きくしすぎると消費電力が大きくなる事や、駆動用ＴＦＴの耐圧が問題となるため、|Ｖ_GS|を４Ｖ以上１４Ｖ以下の間になるようにチャネル長・チャネル幅を調整すると良い。
【００６２】
実施形態１〜３によって、駆動用ＴＦＴのサイズを大きくし、かつチャネル幅Ｗに対してチャネル長Ｌを大きくすることによって、飽和領域における電流特性の均一さに優れたＴＦＴを、それぞれの画素の駆動用ＴＦＴとして用いることが出来、かつ駆動用ＴＦＴのばらつきがＥＬ素子の発光輝度に影響しにくくすることが出来る。
【００６３】
さらに、保持容量を、駆動用ＴＦＴのチャネル容量によってまかない、かつ発光エリア外の隔壁と重なり合う位置に配置することによって、高開口率化が期待出来る。
【００６４】
［実施形態４］
ＥＬ素子においては、一般的にはＲ、Ｇ、Ｂそれぞれで発光効率が異なり、したがって均一な輝度を得るのに必要な電流値も異なる。因って駆動用ＴＦＴの電流能力が全て同一である場合、電流値に差をつけるにはＶｇｓに差をつける必要がある。故にＲ、Ｇ、ＢそれぞれのＥＬ素子の発光効率の差が大きい場合にはＶｇｓの差が大きくなり電圧設定が困難になる場合がある。
【００６５】
この場合は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれで、駆動用ＴＦＴのチャネル長／チャネル幅を変え、電流能力を調整すれば良い。またこの際、駆動用ＴＦＴチャネル長、チャネル幅を駆動用ＴＦＴが塗り分けマージン用隔壁の領域を出ない範囲で調整することでＲＧＢで開口率が同一となる。また、ＲＧＢそれぞれの、チャネル長×チャネル幅が大きくなるよう調整することで、チャネル容量が十分に確保できる。
【００６６】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について記載する。
【００６７】
［実施例１］
図１３に、実測したＰチャネル型ＴＦＴのゲート・ソース間容量、ゲート・ドレイン容量の値を示す。Ｖ_GSは−６Ｖとし、Ｖ_DSを１６Ｖ〜−１６Ｖまで変化させている。Ｖ_DSがおよそ−５Ｖから、それよりも低くなる領域で、飽和領域となっている。図１３(Ａ)と(Ｂ)との和が駆動用ＴＦＴの容量となる。
【００６８】
図１７(Ｃ)で説明したように、駆動用ＴＦＴを線形領域で駆動させた場合、半導体全表面にチャネルが形成されるため、充分な容量が確保出来る。
【００６９】
駆動用ＴＦＴを飽和領域で駆動させた場合は、図１７(Ｃ)で説明したようにドレイン領域側にはチャネルが形成されず、図１３(ｂ)で見るようにゲート・ドレイン間容量は０に近い値となる。しかし、ソース領域側にはチャネルが形成されるため、図１３(ａ)で見えるようにゲート・ソース間容量で充分まかなうことが出来る。したがって、駆動用ＴＦＴを飽和領域で駆動させたい場合は、駆動用ＴＦＴにＰチャネル型を使うと充分なチャネル容量が確保出来る。
【００７０】
上記説明から、各画素内で大きなＣｓ部を設けず、駆動用ＴＦＴのチャネル容量を利用することで開口率を稼ぐことが出来る。また、チャネル長×チャネル幅が大きくなることで、駆動用ＴＦＴを構成する半導体の結晶性のバラツキが平均化されること等によって、素子自体のＩｏｎバラツキも低減される。
【００７１】
また、駆動用ＴＦＴを飽和領域で駆動させる場合でも各画素での駆動用ＴＦＴのＶｇｓ−Ｉｄｓ特性のバラツキが問題となる。その場合、ＥＬ素子に流す電流はそのままでチャネル幅よりもチャネル長を充分大きくすることで、飽和領域の飽和特性も改善される。反面チャネル長を大きくしたことによって、ＥＬに供給される電流値が減少するので、Ｖ_GSを高くすることで、所望の電流をＥＬ素子に供給するようにする。従ってＶ_GSがしきい値を充分上回る値となることで、Ｖ_GSがしきい値バラツキの影響を受けにくくなり、Ｉ_DSバラツキをより低減することが出来る。チャネル長を長くすることで飽和特性が良いと飽和領域内ではＩ_DSがほぼ一定になっているため、ＥＬ素子の劣化などにより抵抗が変化しても同じ電流量がＥＬ素子に供給される。
【００７２】
図１４には、チャネル長×チャネル幅を大きくし、チャネル幅に対してチャネル長を充分大きくしたＴＦＴの実測したＩｄｓのバラツキを示す。
【００７３】
|Ｖ_GS|を５Ｖ、|Ｖ_DS|を８Ｖと固定し、チャネル長・チャネル幅の異なる素子について、それぞれ複数の素子を用いてＩ_DSを測定した。図１４で分かるように、Ｉ_DSのバラツキは、チャネル形成領域の面積(チャネル長×チャネル幅)を大きくすることによって抑えることが出来る。また、図１４の|Ｖ_GS|５Ｖと８Ｖを比較すると、Ｖ_GSがＶ_thを大きく上回ると、よりＩ_DSのバラツキを抑えられることが分かる。
【００７４】
［実施例２］
ここでは図１を用い、２トランジスタ型の画素の構成・レイアウトについて説明する。
【００７５】
図１の画素はソース信号線５００１、ゲート信号線５００２、電流供給線５００３、スイッチング用ＴＦＴ５００４、駆動用ＴＦＴ５００５、画素電極５００６、発光エリア５００７以外を覆う隔壁で構成されていて、スイッチング用ＴＦＴ５００４のゲート電極はゲート信号線５００２と接続され、ソース側はソース信号線５００１と接続され、ドレイン側は駆動用ＴＦＴ５００５のゲート電極と接続されている。また、駆動用ＴＦＴ５００５のソース側は電流供給線５００３と接続され、ドレイン側は画素電極５００６と接続されている。
【００７６】
発光エリア５００７以外を覆う隔壁のうち、隣接する左右の画素の間に設けられた隔壁は、ＲＧＢを塗り分ける際に必要とされる塗り分けマージンとなる。隣り合って隣接する左右の画素間に設けられる隔壁の幅は、３０μm前後とするのが望ましい。
【００７７】
この時、塗り分けマージン用の隔壁は発光エリアとしては用いることができないため、幅３０μmの下にソース信号線５００１と電流供給線５００３を配置する。次に、ソース信号線５００１と電流供給線５００３の下に駆動用ＴＦＴ５００５を配置する。この時隣り合う画素が有するソース信号線や電流供給線の下であっても良い。
【００７８】
また、保持容量は駆動用ＴＦＴ５００５の、半導体層５０１４とゲート電極５０１６の間にあるゲート絶縁膜５０１５で作られるチャネル容量で兼ねることが出来る。
【００７９】
この時保持時間の短いデジタル階調で、保持時間が１ｍｓ、駆動用ＴＦＴのＩｏｆｆ＝１ｐＡとし、ＥＬ素子の発光輝度が１階調変化する時の駆動用ＴＦＴのＶｇｓの変化量ΔＶｇｓは０．０２Ｖ程度とする。式(３)より、その時必要な保持容量は５０ｆＦとなる。ゲート絶縁膜５０１５の厚さを１２０ｎｍとし、比誘電率を４とすると、チャネル長×チャネル幅＝２００μｍ²で約６０ｆＦのチャネル容量となる。したがって、充分な容量を作るため、駆動用ＴＦＴ５００５のチャネル長×チャネル幅は２００μｍ²以上であることが望ましい。
【００８０】
また、駆動用ＴＦＴ５００５のチャネル長×チャネル幅が大きい程、素子自体のバラツキも低減されるので、なるべく大きくなることを目標とすると良い。
【００８１】
駆動用ＴＦＴ５００５を飽和領域で駆動させる場合は、チャネル幅に比べチャネル長を大きくし、Ｖｇｓがしきい値の影響を受けにくい値にすると良い。この時、チャネル長／チャネル幅が５以上であることが望ましい。チャネル長を大きくすることで駆動用ＴＦＴの飽和領域特性もよりフラットになる。しかし、Ｖ_GSを大きくしすぎると消費電力が大きくなる事や、駆動用ＴＦＴの耐圧が問題となるため、|Ｖ_GS|を４Ｖ以上１４Ｖ以下の間になるようにチャネル長とチャネル幅を調整すると良い。
【００８２】
駆動用ＴＦＴ５００５のチャネル長を長くするため、半導体層５０１４のように縦方向にまっすぐさせると良い。開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５００５のチャネル長を長くでき、チャネル幅もある程度大きくすることが出来る。
【００８３】
開口率が高いと、ＥＬ素子に対する電流密度が低くなり長寿命化に繋がり、開口部もシンプルな形になっているため、シュリンクの影響も受けにくくなる。
【００８４】
スイッチング用ＴＦＴ５００４は図ではダブルゲートになっているが、シングルゲートでも良いし、３本以上のマルチゲートでも良い。
【００８５】
図２(Ａ)は図１(Ａ)における半導体層に代えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例である。図２(Ａ)中、α‐α’間の断面を示したものが図２(Ｂ)である。駆動用ＴＦＴ５１０５のように半導体層を縦方向に蛇行させても良い。半導体層をこのような形状とすることで、開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５１０５のチャネル長をより長くすることが出来る。
【００８６】
図３(Ａ)は図１(Ａ)における半導体層に代えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例である。図３(Ａ)中、α‐α’間の断面を示したものが図３(Ｂ)である。駆動用ＴＦＴ５２０５のように半導体層をＵ字型にしても良い。半導体層をこのような形状とすることで、開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５２０５のチャネル長をより長くし、チャネル幅もある程度大きくすることが出来る。
【００８７】
図４(Ａ)は図１(Ａ)における半導体層に代えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例である。図４(Ａ)中、α‐α’間の断面を示したものが図４(Ｂ)である。駆動用ＴＦＴ５３０５のように半導体層をミアンダ形状としても良い。ここで、ミアンダとは、「meander：曲がりくねって流れる」という意味を有し、ミアンダ形状とは、半導体層の形状が曲がりくねっている様子を指す。半導体層をこのような形状とすることで、開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５３０５のチャネル長をより長くし、チャネル幅もある程度大きくすることが出来る。
【００８８】
［実施例３］
ここでは図５を用い、３トランジスタ型の画素の構成・レイアウトについて説明する。
【００８９】
ＳＥＳ駆動をする場合の消去用トランジスタ５５０６を追加し、ゲート電極に消去用の信号を入力する第２のゲート信号線５５０３が接続され、ソース電極と電流供給線５５０４が接続され、ドレイン電極とスイッチング用ＴＦＴ５５０５のドレイン電極・駆動用ＴＦＴ５５０７のゲート電極が接続されている。
【００９０】
３トランジスタ型の場合、スイッチング用ＴＦＴ５５０５と消去用ＴＦＴ５５０６の２つのＴＦＴを、第１のゲート信号線５５０２と第２のゲート信号線５５０３の間に、横に並べ直線状に配置する。スイッチング用ＴＦＴ５５０５のドレイン領域と消去用ＴＦＴ５５０６のドレイン領域を重ねても良い。この時、スイッチング用ＴＦＴ５５０５のソース領域のある一点とドレイン領域のある一点と消去用ＴＦＴ５５０６のソース領域のある一点とドレイン領域のある一点が１つの直線上に並ぶように配置する。
【００９１】
上記のように配置することで開口率を上げ、開口部もシンプルな形状にすることが出来る。
【００９２】
図６(Ａ)は図５(Ａ)における半導体層に代えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例である。図６(Ａ)中、α‐α’間の断面を示したものが図６(Ｂ)である。駆動用ＴＦＴ５６０７のように半導体層を縦方向に蛇行させても良い。半導体層をこのような形状とすることで、開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５６０７のチャネル長をより長くすることが出来る。
【００９３】
図７(Ａ)は図５(Ａ)における半導体層に代えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例である。図７(Ａ)中、α‐α’間の断面を示したものが図７(Ｂ)である。駆動用ＴＦＴ５７０７のように半導体層をＵ字型にしても良い。半導体層をこのような形状とすることで、開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５７０７のチャネル長をより長くし、チャネル幅もある程度大きくすることが出来る。
【００９４】
図８(Ａ)は図５(Ａ)における半導体層に代えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例である。図８(Ａ)中、α‐α’間の断面を示したものが図８(Ｂ)である。駆動用ＴＦＴ５８０７のように半導体層をミアンダ形状にしても良い。半導体層をこのような形状とすることで、開口率を落とさず、駆動用ＴＦＴ５８０７のチャネル長をより長くし、チャネル幅もある程度大きくすることが出来る。
【００９５】
図１０（Ａ）は図５（Ａ）における半導体層に代えて、パターニング形状の異なる半導体層とした例である。図１０（Ａ）中、α‐α’間の断面を示したものが図１０（Ｂ）である。駆動ＴＦＴの半導体層の大きさを５９０７のようにし、保持容量が駆動ＴＦＴのゲート容量だけでは充分でない場合は保持容量部５９１０を形成しても良い。保持容量５９１０を隔壁５９２０の下に形成することで、開口率を落とさず、充分な保持容量を得ることができる。
【００９６】
さらに、実施例２および本実施例にて示した構成の画素においては、駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させることによって、駆動用ＴＦＴのソース・ドレイン間電圧に関係なく、駆動用ＴＦＴのゲート・ソース間電圧のみによって、ＥＬ素子に供給する電流値を制御することが出来る。この場合、駆動用ＴＦＴは定電流源として機能することが出来るため、発光装置の画素部周辺に一体形成、もしくは外付けで供給される駆動回路に電流源回路を追加する必要がないため、装置の省スペース化にも貢献出来る。
【００９７】
［実施例４］
図９(Ａ)に示すように、携帯電話等の電子機器の表示部として発光装置が使用される場合は、モジュール９０１という形で内蔵される。ここで、モジュール９０１とは、発光装置と、発光装置を駆動するための信号処理用ＬＳＩ、メモリ等を実装した基板とを接続した形態を指す。
【００９８】
モジュール９０１をブロック図として、図９(Ｂ)に示す。モジュール９０１は、電源部９１１、信号制御部９１２、ＦＰＣ９１３、発光装置９１４を有する。電源部９１１は、外部バッテリーより供給される電源より、ソース信号線駆動回路、ゲート信号線駆動回路、発光素子等に、それぞれ所望の複数の電圧値の電源を生成し、供給する。信号制御部９１２には、映像信号、同期信号が入力され、発光装置９０１にて処理が出来るように、各種信号の変換を行う他、ソース信号線駆動回路、ゲート信号線駆動回路を駆動するためのクロック信号等を生成する。
【００９９】
本実施例にて示したモジュール９０１は、発光装置９１４と、電源部９１１および信号制御部９１２とは独立して作成されているが、これらを基板上に一体形成して作製しても良い。
【０１００】
続いて、図１１に、図９にて示したモジュール９０１に含まれる発光装置９１４の詳細な構成について示す。
【０１０１】
発光装置は、基板１００１上に画素部１００３、ソース信号線駆動回路１００４、ゲート信号線駆動回路１００５、１００６、ＦＰＣ１００７等によって構成される。対向基板１００２は、ガラス等の透明材料でも良いし、金属材料でも良い。基板１００１と対向基板１００２との間は、充填材等によって密閉され、さらにＥＬ素子の水分による劣化等を防止するための乾燥剤等が封入される場合もある。
【０１０２】
図１１(Ｂ)に、上面図を示す。基板中央部には、画素部１００３が配置され、その周辺部には、ソース信号線駆動回路１００４、ゲート信号線駆動回路１００５、１００６が配置されている。ソース信号線駆動回路１００４の周辺には、電流供給線１０１１、対向電極コンタクト１０１３等が配置されている。ＥＬ素子の対向電極は、画素部全面に形成されており、前記対向電極コンタクト１０１３によってＦＰＣ１００７を通じ、対向電位が与えられる。ソース信号線駆動回路１００４、ゲート信号線駆動回路１００５、１００６を駆動するための信号、および電源の供給は、ＦＰＣ１００７を通じて、外部より行われる。
【０１０３】
また、基板１００１と対向基板１００２とを貼り合わせるためのシール材１０１４は、図１１(Ｂ)に示すように、ソース信号線駆動回路１００４、ゲート信号線駆動回路１００５、１００６の一部に重なるように形成されていても良い。このようにすると、発光装置の狭額縁化が期待出来る。
【０１０４】
［実施例５］
本実施例では、本発明を用いて発光装置を作製した例について、図１９を用いて説明する。
【０１０５】
図１９は、ＴＦＴが形成された素子基板をシーリング材によって封止することによって形成された発光装置の上面図であり、図１９(Ｂ)は、図１９(Ａ)のＡ−Ａ’における断面図、図１９(Ｃ)は図１９(Ａ)のＢ−Ｂ’における断面図である。
【０１０６】
基板４００１上に設けられた画素部４００２と、ソース信号線駆動回路４００３と、第１及び第２のゲート信号線駆動回路４００４ａ、４００４ｂとを囲むようにして、シール材４００９が設けられている。また画素部４００２と、ソース信号線駆動回路４００３と、第１及び第２のゲート信号線駆動回路４００４ａ、４００４ｂとの上にシーリング材４００８が設けられている。よって画素部４００２と、ソース信号線駆動回路４００３と、第１及び第２のゲート信号線駆動回路４００４ａ、４００４ｂとは、基板４００１とシール材４００９とシーリング材４００８とによって、充填材４２１０で密封されている。シール材４００９は、ソース信号線駆動回路４００３と、第１及び第２のゲート信号線駆動回路４００４ａ、４００４ｂとの一部と重なり合うように設けられていても良い。
【０１０７】
また基板４００１上に設けられた画素部４００２と、ソース信号線駆動回路４００３と、第１及び第２のゲート信号線駆動回路４００４ａ、４００４ｂとは、複数のＴＦＴを有している。図１９(Ｂ)では代表的に、下地膜４０１０上に形成された、ソース信号線駆動回路４００３に含まれるＴＦＴ(但し、ここではＮチャネル型ＴＦＴとＰチャネル型ＴＦＴを図示する)４２０１及び画素部４００２に含まれるＴＦＴ４２０２を図示した。
【０１０８】
ＴＦＴ４２０１及び４２０２上には層間絶縁膜(平坦化膜)４３０１が形成され、その上にＴＦＴ４２０２のドレインと電気的に接続する画素電極(陽極)４２０３が形成される。画素電極４２０３としては仕事関数の大きい透明導電膜が用いられる。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物、酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物、酸化亜鉛、酸化スズまたは酸化インジウムを用いることが出来る。また、前記透明導電膜にガリウムを添加したものを用いても良い。
【０１０９】
そして、画素電極４２０３の上には絶縁膜４３０２が形成され、絶縁膜４３０２は画素電極４２０３の上に開口部が形成されている。この開口部において、画素電極４２０３の上には有機発光層４２０４が形成される。有機発光層４２０４は公知の有機発光材料または無機発光材料を用いることが出来る。また、有機発光材料には低分子系(モノマー系)材料と高分子系(ポリマー系)材料があるがどちらを用いても良い。
【０１１０】
有機発光層４２０４の形成方法は公知の蒸着技術もしくは塗布法技術を用いれば良い。また、有機発光層の構造は正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。
【０１１１】
有機発光層４２０４の上には遮光性を有する導電膜(代表的にはアルミニウム、銅もしくは銀を主成分とする導電膜またはそれらと他の導電膜との積層膜)からなる陰極４２０５が形成される。また、陰極４２０５と有機発光層４２０４の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、有機発光層４２０４を窒素または希ガス雰囲気で形成し、酸素や水分に触れさせないまま陰極４２０５を形成するといった工夫が必要である。本実施例ではマルチチャンバー方式(クラスターツール方式)の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。そして陰極４２０５は所定の電圧が与えられている。
【０１１２】
以上のようにして、画素電極(陽極)４２０３、有機発光層４２０４及び陰極４２０５からなる発光素子４３０３が形成される。そして発光素子４３０３を覆うように、絶縁膜４３０２上に保護膜４３０３が形成されている。保護膜４３０３は、発光素子４３０３に酸素や水分等が入り込むのを防ぐのに効果的である。
【０１１３】
４００５ａは電源線に接続された引き回し配線であり、ＴＦＴ４２０２の第１の電極に接続されている。引き回し配線４００５ａはシール材４００９と基板４００１との間を通り、異方導電性フィルム４３００を介してＦＰＣ４００６が有するＦＰＣ用配線４３０１に電気的に接続される。
【０１１４】
シーリング材４００８としては、ガラス材、金属材(代表的にはステンレス材)、セラミックス材、プラスチック材(プラスチックフィルムも含む)を用いることが出来る。プラスチック材としては、ＦＲＰ(Fiberglass‐Reinforced‐Plastics)板、ＰＶＦ(ポリビニルフルオライド)フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリル樹脂フィルムを用いることが出来る。また、アルミニウムホイルをＰＶＦフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることも出来る。
【０１１５】
但し、発光素子からの光の放射方向がカバー材側に向かう場合にはカバー材は透明でなければならない。その場合には、ガラス板、プラスチック板、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムのような透明物質を用いる。
【０１１６】
また、充填材４１０３としては窒素やアルゴンなどの不活性な気体の他に、紫外線硬化樹脂または熱硬化樹脂を用いることができ、ＰＶＣ(ポリビニルクロライド)、アクリル、ポリイミド、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ＰＶＢ(ポリビニルブチラル)またはＥＶＡ(エチレンビニルアセテート)を用いることが出来る。本実施例では充填材として窒素を用いた。
【０１１７】
また充填材４１０３を吸湿性物質(好ましくは酸化バリウム)もしくは酸素を吸着しうる物質にさらしておくために、シーリング材４００８の基板４００１側の面に凹部４００７を設けて吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質４２０７を配置する。そして、吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質４２０７が飛び散らないように、凹部カバー材４２０８によって吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質４２０７は凹部４００７に保持されている。なお凹部カバー材４２０８は目の細かいメッシュ状になっており、空気や水分は通し、吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質４２０７は通さない構成になっている。吸湿性物質または酸素を吸着しうる物質４２０７を設けることで、発光素子４３０３の劣化を抑制出来る。
【０１１８】
図１９(Ｃ)に示すように、画素電極４２０３が形成されると同時に、引き回し配線４００５ａ上に接するように導電性膜４２０３ａが形成される。
【０１１９】
また、異方導電性フィルム４３００は導電性フィラー４３００ａを有している。基板４００１とＦＰＣ４００６とを熱圧着することで、基板４００１上の導電性膜４２０３ａとＦＰＣ４００６上のＦＰＣ用配線４３０１とが、導電性フィラー４３００ａによって電気的に接続される。
【０１２０】
［実施例６］
本実施例においては、実施例２、３にて示した構成の発光装置の作製工程について、図２２を用いて説明する。なお、説明に際しては画素部のみについて説明するが、駆動回路部においては、作製工程はこの限りではなく、ここでは説明を省略する。
【０１２１】
まず、図２２(Ａ)に示すように、バリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラス等のガラスからなる基板上に、酸化珪素膜、窒化珪素膜、もしくは酸化窒化珪素膜でなる下地膜(図示せず)を形成する。その後、非晶質構造を有する半導体膜をレーザ結晶化法や公知の熱結晶化法を用いて結晶化した結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングし、島状半導体層２２０１、２２０２を得る(図２２(Ａ))。
【０１２２】
続いて、島状半導体層２２０１、２２０２を覆うゲート絶縁膜(図示せず)を形成する。その後、Ｔａ、Ｗ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｕ等から選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料もしくは化合物材料を用いて、ゲート電極を形成するための導電膜を形成する。その後、所望の形状にパターニングし、ゲート電極２２０３、２２０４(２２０３はゲート信号線を兼ねる)を得る(図２２(Ｂ))。
【０１２３】
続いて、基板表面の平坦化を兼ねる絶縁膜(図示せず)を形成し、その上に画素電極２２０５を形成する。画素電極２２０５については、表示面が図の表側にあたる場合には反射電極とし、表示面が図の裏側にあたる場合には、光透過性のある透明電極とする。前者の反射電極の材料としては、ＭｇＡｇ等があり、後者の透明導電膜としては、ＩＴＯ等が代表的である。画素電極２２０５もまた、前記材料でなる膜を形成した後、パターニングにより所望の形状を得る。
【０１２４】
その後、半導体層２２０１、２２０２、ゲート電極２２０４に達するコンタクトホール２２０６を開口し、配線２２０７〜２２０９(うち、２２０７はソース信号線、２２０８は電流供給線となる)を形成する。ここで、配線２２０９と、画素電極２２０６とは、互いに重なり合うようにして接点を取っている(図２２(Ｃ))。
【０１２５】
続いて、隣接する画素の間に隔壁(図示せず)を形成し、発光エリア２２１０となる部分をエッチングにより開口する(図２２(Ｄ))。その後、開口部分にＥＬ層を形成して完成する。
【０１２６】
［実施例７］
発光素子を用いた発光装置は自発光型であるため、液晶ディスプレイに比べ、明るい場所での視認性に優れ、視野角が広い。従って、様々な電子機器の表示部に用いることが出来る。
【０１２７】
本発明の発光装置を用いた電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)、ナビゲーションシステム、音響再生装置(カーオーディオ、オーディオコンポ等)、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等)、記録媒体を備えた画像再生装置(具体的にはDigital Versatile Disc(ＤＶＤ)等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置)などが挙げられる。特に、斜め方向から画面を見る機会が多い携帯情報端末は、視野角の広さが重要視されるため、発光装置を用いることが望ましい。それら電子機器の具体例を図２１に示す。
【０１２８】
図２１(Ａ)はＥＬディスプレイであり、筐体３００１、支持台３００２、表示部３００３、スピーカー部３００４、ビデオ入力端子３００５等を含む。本発明の発光装置は表示部３００３に用いることが出来る。発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることが出来る。なお、発光素子表示装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【０１２９】
図２１(Ｂ)はデジタルスチルカメラであり、本体３１０１、表示部３１０２、受像部３１０３、操作キー３１０４、外部接続ポート３１０５、シャッター３１０６等を含む。本発明の発光装置は表示部３１０２に用いることが出来る。
【０１３０】
図２１(Ｃ)はノート型パーソナルコンピュータであり、本体３２０１、筐体３２０２、表示部３２０３、キーボード３２０４、外部接続ポート３２０５、ポインティングマウス３２０６等を含む。本発明の発光装置は表示部３２０３に用いることが出来る。
【０１３１】
図２１(Ｄ)はモバイルコンピュータであり、本体３３０１、表示部３３０２、スイッチ３３０３、操作キー３３０４、赤外線ポート３３０５等を含む。本発明の発光装置は表示部３３０２に用いることが出来る。
【０１３２】
図２１(Ｅ)は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置(具体的にはＤＶＤ再生装置)であり、本体３４０１、筐体３４０２、表示部Ａ３４０３、表示部Ｂ３４０４、記録媒体(ＤＶＤ等)読込部３４０５、操作キー３４０６、スピーカー部３４０７等を含む。表示部Ａ３４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ３４０４は主として文字情報を表示するが、本発明の発光装置はこれら表示部Ａ、Ｂ３４０３、３４０４に用いることが出来る。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。
【０１３３】
図２１(Ｆ)はゴーグル型ディスプレイ(ヘッドマウントディスプレイ)であり、本体３５０１、表示部３５０２、アーム部３５０３を含む。本発明の発光装置は表示部３５０２に用いることが出来る。
【０１３４】
図２１(Ｇ)はビデオカメラであり、本体３６０１、表示部３６０２、筐体３６０３、外部接続ポート３６０４、リモコン受信部３６０５、受像部３６０６、バッテリー３６０７、音声入力部３６０８、操作キー３６０９等を含む。本発明の発光装置は表示部３６０２に用いることが出来る。
【０１３５】
図２１(Ｈ)は携帯電話であり、本体３７０１、筐体３７０２、表示部３７０３、音声入力部３７０４、音声出力部３７０５、操作キー３７０６、外部接続ポート３７０７、アンテナ３７０８等を含む。本発明の発光装置は表示部３７０３に用いることが出来る。なお、表示部３７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることが出来る。
【０１３６】
なお、将来的に有機発光材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【０１３７】
また、上記電子機器はインターネットやＣＡＴＶ(ケーブルテレビ)などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。有機発光材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
【０１３８】
また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが望ましい。
【０１３９】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例１〜６に示したいずれの構成の発光装置を用いても良い。
【０１４０】
【発明の効果】
本発明のとおり、駆動用ＴＦＴのサイズを大きくし、かつチャネル幅Ｗに対してチャネル長Ｌを大きくすることによって、飽和領域における電流特性の均一さに優れたＴＦＴを、それぞれの画素の駆動用ＴＦＴとして用いることが出来、かつ駆動用ＴＦＴのばらつきがＥＬ素子の発光輝度に影響しにくくすることが出来る。また、保持容量を、駆動用ＴＦＴのチャネル容量によってまかない、かつ発光エリア外の隔壁と重なり合う位置に配置することによって、高開口率化が期待出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を用いて作製される画素部のレイアウト例を示す図。
【図２】 本発明を用いて作製される画素部のレイアウト例を示す図。
【図３】 本発明を用いて作製される画素部のレイアウト例を示す図。
【図４】 本発明を用いて作製される画素部のレイアウト例を示す図。
【図５】 本発明を用いて作製される画素部のレイアウト例を示す図。
【図６】 本発明を用いて作製される画素部のレイアウト例を示す図。
【図７】 本発明を用いて作製される画素部のレイアウト例を示す図。
【図８】 本発明を用いて作製される画素部のレイアウト例を示す図。
【図９】 発光装置と周辺回路とがモジュール化されて電子機器に用いられている例を示す図。
【図１０】 本発明を用いて作製される画素部のレイアウト例を示す図。
【図１１】 発光装置の概略を示す図。
【図１２】 従来方法によってレイアウトされた２トランジスタ型画素の例を示す図。
【図１３】 実測したＴＦＴのチャネル容量を示す図。
【図１４】 実測したＴＦＴのＩ_DSバラツキを示す図。
【図１５】 ＥＬ素子の動作点を説明する図。
【図１６】 駆動用ＴＦＴの動作範囲が線形領域である場合と飽和領域である場合とにおける、ＥＬ素子の劣化と輝度への影響を説明する図。
【図１７】 ＴＦＴの動作時における、チャネル周辺での電荷の振る舞いについて説明する図。
【図１８】 ＴＦＴの各部における容量の要素について説明する図。
【図１９】 発光装置の上面図および断面図。
【図２０】 ２トランジスタ型画素のマトリクスを示す図。
【図２１】 本発明が適用可能な電子機器の例を示す図。
【図２２】 画素部の作製工程を簡略に説明する図。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving method of an electronic display device formed by forming an electroluminescence (EL) element and a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) on a substrate. In particular, the present invention relates to a light emitting device using a semiconductor element (an element using a semiconductor thin film). Further, the present invention relates to an electronic device using the light emitting device for a display portion.
[0002]
Note that in this specification, an EL element refers to both an element that uses light emission (fluorescence) from a singlet exciton and an element that uses light emission (phosphorescence) from a triplet exciton.
[0003]
[Prior art]
In recent years, light-emitting devices having EL elements as self-luminous elements have been actively developed. Unlike the liquid crystal display device, the light emitting device is a self-luminous type. The EL element has a structure in which an EL layer is sandwiched between a pair of electrodes (anode and cathode). There are two types of light-emitting devices: passive matrix type and active matrix type. The active matrix type is suitable for those that require high-speed operation because of the increase in the number of pixels and the display of moving images as resolution increases. ing.
[0004]
Each pixel of the active matrix organic EL panel is provided with a storage capacitor (Cs) section for holding a voltage. An actual pixel configuration example is shown in FIG. FIG. 12B shows an equivalent circuit. As disclosed in Patent Document 1, the Cs portion is large, and the light emission area of the organic EL is accordingly reduced. In addition to the Cs portion, the shape, number, and arrangement of TFTs, wirings, contacts, partition walls, etc. constituting the pixel are factors that reduce the light emitting area. By reducing the light emitting area, the current density is increased and the reliability of the organic EL is remarkably lowered.
[0005]
Further, if the aperture is made to have a complicated shape in order to forcibly increase the aperture ratio, shrinkage of the organic EL light emitting portion may be promoted. Here, the shrinkage of the EL light emitting part is not a state where the EL layer is physically contracted, but the effective area of the EL element (the area of the EL element emitting light) is gradually reduced from the end part. The state that goes. In other words, when the shape of the opening becomes complicated, the length of the end becomes longer with respect to the area of the opening, and thus the shrink is promoted.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-234683
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 20 shows an example of a structure of a pixel portion of an active matrix EL display device. A portion surrounded by a dotted line frame 2300 is a pixel portion, and has a plurality of pixels therein. A portion surrounded by a dotted frame 2310 is one pixel.
[0008]
Gate signal lines (G1, G2,..., Gy) to which selection signals are input from the gate signal line driving circuit are connected to the gate electrode of the switching TFT 2301 included in each pixel. Further, one of the source region and the drain region of the switching TFT 2301 included in each pixel is connected to the source signal lines (S1 to Sx) to which signals are input from the source signal line driver circuit, and the other is connected to the gate electrode of the driving TFT 2302. Has been. One of a source region and a drain region of the driving TFT 2302 included in each pixel is connected to a current supply line (V1, V2,..., Vx), and the other is connected to one electrode of an EL element 2304 included in each pixel. Yes. Further, a capacitor 2303 for holding the gate-source voltage of the driving TFT 2302 may be provided in each pixel during the display period.
[0009]
The EL element 2304 includes an anode, a cathode, and an EL layer provided between the anode and the cathode. In the case where the anode of the EL element 2304 is connected to the source region or the drain region of the driving TFT 2302, the anode of the EL element 2304 serves as a pixel electrode and the cathode serves as a counter electrode. On the other hand, when the cathode of the EL element 2304 is connected to the source region or drain region of the driving TFT 2302, the cathode of the EL element 2304 serves as a pixel electrode and the anode serves as a counter electrode.
[0010]
Note that in this specification, the potential of the counter electrode is referred to as a counter potential. A power source that applies a counter potential to the counter electrode is referred to as a counter power source. A potential difference between the potential of the pixel electrode and the potential of the counter electrode is an EL drive voltage, and this EL drive voltage is applied to the EL layer sandwiched between the pixel electrode and the counter electrode.
[0011]
As a gradation display method of such a light emitting device, there are an analog gradation method and a digital gradation method. As the digital gradation method, there are an area gradation method and a time gradation method.
[0012]
A value when Cs is provided in each of the analog gradation method and the digital gradation method will be described.
[0013]
In the case of the analog gradation method, generally, an analog video signal is written to each pixel once in one frame period. An analog video signal is input to each pixel by an analog voltage or an analog current. In the case of an analog voltage, the written analog voltage is stored as it is in the holding capacity of each pixel, and one frame period (the length of one frame period is 16.66 ms when the frame frequency is 60 Hz) is not held. Must not. In the case of an analog current, the written current is once converted into an analog voltage in each pixel. The analog voltage must be held for one frame period.
[0014]
In the case of the digital gradation method, as described above, it is necessary to write a digital video signal a plurality (n) times in one frame period. For 4-bit gradation, n = 4 times or more, and for 6-bit gradation, n = 6 times or more. Therefore, it is necessary to hold for the longest subframe among n divided frame periods.
[0015]
Next, the relationship between the driving TFT and the EL element will be described.
[0016]
As shown in FIG. 15A, a driving TFT 1505 and an EL element 1506 are connected in series between the current supply line and the opposed power supply of each pixel. The current flowing through the EL element 1506 is an operating point at the intersection of the Vd-Id curve of the driving TFT in FIG. 15B and the VI curve of the EL element, and the source-drain voltage of the driving TFT 1505 at that time A current flows according to the voltage between both electrodes of the EL element 1505.
[0017]
Gate-source voltage of driving TFT 1505 (| V _GS |) Is the source-drain voltage (| V _DS If it is greater than the threshold voltage by |, the driving TFT 1505 operates in the linear region (constant voltage driving), and if smaller than that, the driving TFT 1505 operates in the saturation region (constant current driving).
[0018]
When the driving TFT 1505 is operated in the linear region, that is, when the operation of the driving TFT 1505 at the operating point is included in the linear region, | V of the driving TFT 1505 _DS Is the voltage between both electrodes of the EL element 1506 (| V _EL Compared with |), the characteristic variation of the driving TFT 1505 hardly affects the current flowing through the EL element 1506. However, if the resistance of the EL element 1506 changes due to a temperature change or a change over time, the current also changes under the influence. For example, as shown in FIG. 16A, when the EL element 1506 deteriorates and its voltage-current characteristic changes from 1601 to 1602, the operating point also changes from 1603 to 1604. At this time, if the driving TFT 1505 is operating in the linear region, ΔI is accompanied by the movement of the operating point. _D As a result, the value of the current flowing through the EL element 1506 decreases. Accordingly, the luminance is lowered.
[0019]
On the other hand, when the driving TFT 1505 is operated in the saturation region, even if the voltage-current characteristics of the EL element 1506 change from 1611 to 1612 due to deterioration of the EL element, as shown in FIG. , Drain current of the driving TFT 1505 (I _DS ) Is constant, a constant current flows through the EL element 1506 even if the operating point changes from 1613 to 1614. For this reason, the variation in luminance is smaller than when the driving TFT 1505 is operated in the linear region.
[0020]
Depending on the setting of the channel length and channel width of the driving TFT, the characteristics of the driving TFT and the EL element, and the driving voltage, all the operating points can be brought into the saturation region.
[0021]
However, when the driving TFT 1505 is operated in the saturation region, the value of the current flowing through the EL element 1506 is determined by the TFT V _GS -I _DS Since it depends only on the characteristics, if the characteristics of the driving TFT 1505 vary among the pixels, it is directly reflected in the variation in the light emission luminance of the EL element 1506. In addition, V during the retention period _GS The change in current also greatly affects the flowing current. I in the saturation region _DS Is represented by Formula (1).
[0022]
[Expression 1]

[0023]
Due to the off-leakage current of the switching TFT 1504, the charge of the gate electrode of the driving TFT 1505 leaks to the source signal line 1501, and accordingly the | V of the driving TFT _GS Because | changes, I _DS Will also change. Therefore, V of the driving TFT due to charge leakage from the switching TFT 1504 _GS Capacity to make up for the loss is required. This is called a holding capacity. The size of the storage capacitor is V of the driving TFT. _GS -I _DS Characteristic and the amount of change ΔI in current value as the luminance of the EL element 1506 changes by one gradation. _EL Determined by the relationship. As can be seen from equation (1), I _DS Is V _GS Is proportional to the square of _GS I for changes in | _DS Is very sensitive. ΔI _EL To V allowed for the driving TFT 1505 _GS Change ΔV _GS Ask for. The required storage capacitance is the off-leakage current value I of the switching TFT. _off , And the retention time, using equations (2) and (3). Where Δt is a minute time, ΔV _GS Is the increment of the gate-source voltage of the driving TFT 1505.
[0024]
[Expression 2]

[0025]
[Equation 3]

[0026]
Compared to the digital gradation method in which writing operation is performed a plurality of times in one frame period, the analog gradation method can be written only once in one frame, so the retention time becomes longer and a larger storage capacity is required.
[0027]
In addition, for the reasons described above, it is necessary to keep the channel length of the driving TFT of each pixel long, and the aperture ratio decreases as the driving TFT size increases.
[0028]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light-emitting device that realizes a high aperture ratio while variation in driving TFT hardly affects the image quality of an image.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the problem, the present invention takes the following measures.
[0030]
In the light emitting device of the present invention, the pixel portion is not provided with a large Cs portion, the channel length and the channel width of the driving TFT are increased, and the capacitance (channel) between the gate electrode of the driving TFT and the channel formation region is increased. Capacity) is used as Cs.
[0031]
As shown in FIG. 18, the TFT electrode is composed of a gate electrode 1804, a source electrode 1807, and a drain electrode 1808 with a gate insulating film 1803 interposed therebetween. Therefore, gate-source capacitances 1811 and 1812 are provided between the terminals, between the gate electrode 1804, the source electrode 1807, and the source region 1802a, and between the gate electrode 1804, the drain electrode 1808, and the drain region 1802b, a gate-drain capacitance 1813, 1814 is essentially present.
[0032]
When a gate-source voltage necessary for turning on the TFT is applied between the gate electrode 1804 and the source region 1802a of the TFT, a channel 1810 is formed in the channel formation region 1809 and a drain current flows. At this time, a channel capacitance 1815 is generated between the gate electrode 1804 and the channel.
[0033]
Since the channel region changes depending on the voltage conditions of the gate electrode 1804, the source electrode 1807, and the drain electrode 1808, the channel capacitance also changes.
[0034]
The change of the channel region depending on the voltage condition will be described with reference to FIG. Here, a P-channel TFT is used as an example.
[0035]
As shown in FIG. 17B, when the TFT is in an OFF state, a channel is not formed in the channel formation region 1704, so that the channel capacity can be ignored.
[0036]
Next, as shown in FIG. 17C, when the TFT operates in a linear region, a channel 1706 is formed on the entire surface between the source and the drain, and holes are distributed so as to decrease linearly from the source to the drain. To do. Since holes exist on the entire surface of the semiconductor in the channel formation region, sufficient channel capacity can be secured.
[0037]
Next, as shown in FIG. 17D, when the TFT operates in the saturation region, the channel 1706 is formed, but there is no distribution of holes on the semiconductor surface on the drain side. However, since holes exist on the semiconductor surface on the source side, a sufficient capacity can be secured between the gate and the source.
[0038]
Further, when a pixel is laid out, a wiring is disposed under the partition and a driving TFT is disposed under the wiring, so that the aperture ratio can be increased even when the size of the driving TFT is increased. In the case of the three-transistor type, the switching TFT and the erasing TFT are arranged in a straight line, so that the aperture ratio can be increased and a simple opening can be obtained. Here, the linear shape does not necessarily have to be strictly a straight line. Even if the EL element has the same luminance by increasing the aperture ratio, the current density is lowered and the deterioration rate is slowed. In addition, the simple opening makes it less susceptible to EL element shrinkage.
[0039]
The configuration of the present invention will be described below.
[0040]
The light emitting device of the present invention is
A light emitting device including a plurality of pixels each having a light emitting element connected to a driving transistor, a switching TFT, and an erasing TFT,
The capacitor for holding the gate-source voltage of the driving transistor is provided by a gate electrode of the driving transistor, a semiconductor layer, and an insulating film provided therebetween.
[0041]
The light emitting device of the present invention is
A light emitting device including a plurality of pixels each having a light emitting element connected to a driving transistor, a switching TFT, and an erasing TFT,
The capacitor for holding the gate-source voltage of the driving transistor is a semiconductor layer that forms a gate electrode and a source region of the driving transistor, or a semiconductor that forms a gate electrode and a drain region of the driving transistor. And an insulating film provided between the layer and the gate electrode and the semiconductor layer.
[0042]
The light emitting device of the present invention is
Having a plurality of pixels with light emitting elements;
Each of the plurality of pixels is a light emitting device having a source signal line, first and second gate signal lines, a current supply line, a switching transistor, an erasing transistor, and a driving transistor,
The capacitor for holding the gate-source voltage of the driving transistor is provided by a capacitance between the gate electrode of the driving transistor and a channel formation region.
[0043]
The light emitting device of the present invention is
Having a plurality of pixels with light emitting elements;
Each of the plurality of pixels is a light emitting device having a source signal line, first and second gate signal lines, a current supply line, a switching transistor, an erasing transistor, and a driving transistor,
The capacitance for holding the gate-source voltage of the driving transistor depends on the capacitance between the gate electrode and the source region of the driving transistor or between the gate electrode and the drain region of the driving transistor. It is characterized by being provided.
[0044]
The light emitting device of the present invention is
A light-emitting device including a plurality of pixels each having a light-emitting element connected to a driving transistor, a switching TFT, and an erasing TFT,
The source signal line, the current supply line, and the driving transistor are all disposed at a position overlapping an insulating film formed at a position separating adjacent light emitting areas of the plurality of pixels. It is said.
[0045]
The light emitting device of the present invention is
Having a plurality of pixels with light emitting elements;
Each of the plurality of pixels is a light emitting device having a source signal line, first and second gate signal lines, a current supply line, a switching transistor, and a driving transistor,
The source signal line, the current supply line, and the driving transistor are all disposed at a position overlapping an insulating film formed at a position separating adjacent light emitting areas of the plurality of pixels. It is said.
[0046]
In the light emitting device of the present invention,
The switching transistor and the erasing transistor are:
A certain point in the source region of the switching transistor and a certain point in the drain region, and a certain point in the source region of the erasing transistor and a certain point in the drain region are arranged at positions included on one straight line. It is characterized by being.
[0047]
In the light emitting device of the present invention,
The driving transistor is arranged at a position overlapping a part of the source signal line or a part of the current supply line.
[0048]
In the light emitting device of the present invention,
The semiconductor layer forming the channel region of the driving transistor is formed in a U shape, an S shape, a spiral shape, or a meander shape.
[0049]
In the light emitting device of the present invention,
When the channel length of the driving transistor is L and the channel width is W,
L × W> 200μm ² It is characterized by being.
[0050]
In the light emitting device of the present invention,
The gate-source voltage of the driving transistor is V _GS , Source-drain voltage is V _DS , Threshold voltage is V _th When
| V _DS | <| V _GS |-| V _th It is characterized by being driven to become |.
[0051]
In the light emitting device of the present invention,
The gate-source voltage of the driving transistor is V _GS , Source-drain voltage is V _DS , Threshold voltage is V _th When
| V _DS | ≧ | V _GS |-| V _th It is characterized by being driven to become |.
[0052]
In the light emitting device of the present invention,
The driving transistor is driven such that the gate-source voltage is 4 V or more and 14 V or less.
[0053]
In the light emitting device of the present invention,
When the channel length of the driving transistor is L and the channel width is W,
It is characterized by L> 5W.
[0054]
In the light emitting device of the present invention,
When the channel length of the driving transistor is L and the channel width is W,
It is characterized in that L / W in the driving transistor included in each pixel exhibiting R, G, and B emission colors is different.
[0055]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0056]
[Embodiment 1]
First, a description will be given with reference to FIG. Here, the light emitting device performs full color display, and one of the source region and the drain region of the driving TFT of the pixel (R) that emits red light is connected to the current supply line for red. One of the source region and the drain region of the driving TFT of the pixel (G) emitting green light is connected to the green current supply line, and the source of the driving TFT of the pixel (B) emitting blue light One of the region and the drain region is connected to the blue current supply line. The EL elements for RGB are separately applied in stripes.
[0057]
In FIG. 1, the partition wall covers a region other than the light emitting area 5007, and the partition wall provided in the direction parallel to the stripe in the partition wall 5020 serves as a coating margin. At this time, a place where there is a partition wall for the separate coating margin cannot be used for the light emitting area, so the source signal line 5001 and the current supply line 5003 are arranged under the partition wall. Next, a driving TFT 5005 is disposed under the source signal line 5001 and the current supply line 5003. At this time, it may be under a source signal line or a current supply line of an adjacent pixel.
[0058]
In such an arrangement, the gate electrode of the driving TFT is arranged so as to overlap a part of the current supply line. Since the current supply line is always fixed at a constant potential, the capacitance between the gate electrode of the driving TFT and the current supply line can be used as a part of Cs.
[0059]
The driving TFT 5005 also serves as a storage capacitor and further has a large channel length × channel width in order to suppress variation in characteristics. However, by disposing the driving TFT 5005 below the partitioning margin partition wall, it is possible to avoid a decrease in the aperture ratio even when the channel length × channel width is increased.
[0060]
[Embodiment 2]
Next, in the case where the TFT constituting the pixel is a three-transistor type, the aperture ratio can be increased by arranging the switching TFT and the erasing TFT in a straight line, excluding the driving TFT, and a simpler opening. Can be made. The effect of shrinkage can be reduced by making the openings simpler and more rectangular.
[0061]
[Embodiment 3]
Also, when determining the channel length and channel width of the driving TFT, the goal is to make the channel length x channel width as large as possible. When operating the driving TFT in the saturation region, the channel length should be longer than the channel width. , V _GS Must be a value that is not easily affected by the threshold voltage. By increasing the channel length, the saturation region characteristic of the driving TFT becomes flatter. At this time, V _GS If V is too large, power consumption increases and the breakdown voltage of the driving TFT becomes a problem. _GS The channel length and the channel width may be adjusted so that | is between 4V and 14V.
[0062]
According to the first to third embodiments, by increasing the size of the driving TFT and increasing the channel length L with respect to the channel width W, TFTs with excellent current characteristics in the saturation region can be obtained for each pixel. It can be used as a driving TFT, and variations in the driving TFT can hardly affect the light emission luminance of the EL element.
[0063]
Furthermore, a high aperture ratio can be expected by disposing the storage capacitor at a position that is not covered by the channel capacitance of the driving TFT and overlaps with the partition wall outside the light emitting area.
[0064]
[Embodiment 4]
In EL elements, generally, the light emission efficiency is different for each of R, G, and B, and therefore the current value required to obtain uniform luminance is also different. Therefore, when the current capabilities of the driving TFTs are all the same, it is necessary to make a difference in Vgs in order to make a difference in the current value. Therefore, when the difference in light emission efficiency between the EL elements of R, G, and B is large, the difference in Vgs becomes large and voltage setting may be difficult.
[0065]
In this case, the current capability may be adjusted by changing the channel length / channel width of the driving TFT for each of R, G, and B. Also, at this time, the aperture ratio is the same for RGB by adjusting the drive TFT channel length and channel width in such a range that the drive TFT does not leave the area of the separate partition wall. Further, by adjusting the channel length × channel width of each of RGB, a sufficient channel capacity can be secured.
[0066]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[0067]
[Example 1]
FIG. 13 shows measured values of the gate-source capacitance and the gate-drain capacitance of the P-channel TFT. V _GS Is -6V, V _DS Is changed from 16V to -16V. V _DS Is a region where the voltage is lower than about -5V and is a saturated region. The sum of FIGS. 13A and 13B is the capacitance of the driving TFT.
[0068]
As described with reference to FIG. 17C, when the driving TFT is driven in a linear region, a channel is formed on the entire surface of the semiconductor, so that a sufficient capacitance can be secured.
[0069]
When the driving TFT is driven in the saturation region, a channel is not formed on the drain region side as described in FIG. 17C, and the gate-drain capacitance is 0 as shown in FIG. 13B. A value close to. However, since a channel is formed on the source region side, the gate-source capacitance can be sufficiently covered as shown in FIG. Accordingly, when it is desired to drive the driving TFT in the saturation region, a sufficient channel capacity can be secured by using a P-channel type for the driving TFT.
[0070]
From the above description, the aperture ratio can be increased by using the channel capacitance of the driving TFT without providing a large Cs portion in each pixel. In addition, since the channel length × channel width is increased, the variation in the crystallinity of the semiconductors constituting the driving TFT is averaged, thereby reducing the Ion variation in the element itself.
[0071]
Even when the driving TFT is driven in the saturation region, the Vgs-Ids characteristic variation of the driving TFT in each pixel becomes a problem. In that case, the saturation characteristic in the saturation region is improved by making the channel length sufficiently larger than the channel width while keeping the current flowing in the EL element. On the other hand, by increasing the channel length, the current value supplied to the EL decreases. _GS Is increased so that a desired current is supplied to the EL element. Therefore V _GS Becomes a value well above the threshold, V _GS Is less susceptible to threshold variations and I _DS Variations can be further reduced. If the saturation characteristics are good by increasing the channel length, I _DS Is substantially constant, the same amount of current is supplied to the EL element even if the resistance changes due to deterioration of the EL element.
[0072]
FIG. 14 shows variations in measured Ids of TFTs in which channel length × channel width is increased and the channel length is sufficiently increased with respect to the channel width.
[0073]
| V _GS | Is 5V, | V _DS Is fixed at 8V, and elements with different channel lengths / channel widths are used by using a plurality of elements. _DS Was measured. As can be seen in FIG. _DS This variation can be suppressed by increasing the area of the channel formation region (channel length × channel width). In addition, | V in FIG. _GS When comparing 5V and 8V, V _GS Is V _th If I greatly exceed _DS It can be seen that the variation of can be suppressed.
[0074]
[Example 2]
Here, the configuration and layout of a two-transistor pixel will be described with reference to FIG.
[0075]
1 includes a source signal line 5001, a gate signal line 5002, a current supply line 5003, a switching TFT 5004, a driving TFT 5005, a pixel electrode 5006, and a partition wall other than the light emitting area 5007, and the gate of the switching TFT 5004 The electrode is connected to the gate signal line 5002, the source side is connected to the source signal line 5001, and the drain side is connected to the gate electrode of the driving TFT 5005. The source side of the driving TFT 5005 is connected to the current supply line 5003, and the drain side is connected to the pixel electrode 5006.
[0076]
Of the partition walls that cover areas other than the light emitting area 5007, the partition walls provided between the adjacent left and right pixels serve as a separate margin required for separately coloring RGB. The width of the partition provided between the adjacent left and right pixels is preferably about 30 μm.
[0077]
At this time, since the partition wall for the separate coating margin cannot be used as a light emitting area, the source signal line 5001 and the current supply line 5003 are arranged under a width of 30 μm. Next, a driving TFT 5005 is disposed under the source signal line 5001 and the current supply line 5003. At this time, it may be under a source signal line or a current supply line of an adjacent pixel.
[0078]
The storage capacitor can also serve as a channel capacitor formed of the gate insulating film 5015 between the semiconductor layer 5014 and the gate electrode 5016 of the driving TFT 5005.
[0079]
At this time, with a digital gradation with a short holding time, the holding time is 1 ms, the driving TFT Ioff = 1 pA, and the change amount ΔVgs of the driving TFT when the light emission luminance of the EL element changes by one gradation is 0. It is about 02V. From equation (3), the required storage capacity at that time is 50 fF. When the thickness of the gate insulating film 5015 is 120 nm and the relative dielectric constant is 4, channel length × channel width = 200 μm ² The channel capacity is about 60 fF. Therefore, in order to make a sufficient capacity, the channel length × channel width of the driving TFT 5005 is 200 μm. ² The above is desirable.
[0080]
Further, the larger the channel length × channel width of the driving TFT 5005 is, the smaller the variation of the element itself is. Therefore, it is preferable to aim to increase as much as possible.
[0081]
In the case where the driving TFT 5005 is driven in the saturation region, it is preferable that the channel length is made larger than the channel width so that Vgs is hardly affected by the threshold value. At this time, the channel length / channel width is desirably 5 or more. By increasing the channel length, the saturation region characteristic of the driving TFT becomes flatter. But V _GS If V is too large, power consumption increases and the breakdown voltage of the driving TFT becomes a problem. _GS It is preferable to adjust the channel length and the channel width so that | is between 4V and 14V.
[0082]
In order to increase the channel length of the driving TFT 5005, it is preferable that the driving TFT 5005 be straightened in a vertical direction like the semiconductor layer 5014. Without decreasing the aperture ratio, the channel length of the driving TFT 5005 can be increased and the channel width can be increased to some extent.
[0083]
If the aperture ratio is high, the current density for the EL element is lowered, leading to a longer life, and the opening has a simple shape, so that it is less susceptible to shrinkage.
[0084]
Although the switching TFT 5004 is a double gate in the drawing, it may be a single gate or three or more multi-gates.
[0085]
FIG. 2A illustrates an example in which a semiconductor layer having a different patterning shape is used instead of the semiconductor layer in FIG. FIG. 2B shows a cross section between α and α ′ in FIG. Like the driving TFT 5105, the semiconductor layer may meander in the vertical direction. By setting the semiconductor layer to such a shape, the channel length of the driving TFT 5105 can be further increased without decreasing the aperture ratio.
[0086]
FIG. 3A illustrates an example in which a semiconductor layer having a different patterning shape is used instead of the semiconductor layer in FIG. FIG. 3B shows a cross section between α and α ′ in FIG. The semiconductor layer may be U-shaped like the driving TFT 5205. With such a shape of the semiconductor layer, the channel length of the driving TFT 5205 can be increased and the channel width can be increased to some extent without decreasing the aperture ratio.
[0087]
FIG. 4A illustrates an example in which a semiconductor layer having a different patterning shape is used instead of the semiconductor layer in FIG. FIG. 4B shows a cross section between α and α ′ in FIG. The semiconductor layer may have a meander shape like the driving TFT 5305. Here, meander has the meaning of “meander: winding and flowing”, and meander shape refers to a state in which the shape of the semiconductor layer is winding. With such a shape of the semiconductor layer, the channel length of the driving TFT 5305 can be increased and the channel width can be increased to some extent without decreasing the aperture ratio.
[0088]
[Example 3]
Here, the configuration and layout of a three-transistor pixel will be described with reference to FIG.
[0089]
An erasing transistor 5506 for SES driving is added, a second gate signal line 5503 for inputting an erasing signal is connected to the gate electrode, a source electrode and a current supply line 5504 are connected, and a drain electrode is switched. The drain electrode of the TFT 5505 is connected to the gate electrode of the driving TFT 5507.
[0090]
In the case of the three-transistor type, two TFTs, a switching TFT 5505 and an erasing TFT 5506, are arranged side by side and linearly between the first gate signal line 5502 and the second gate signal line 5503. The drain region of the switching TFT 5505 and the drain region of the erasing TFT 5506 may be overlapped. At this time, one point of the source region of the switching TFT 5505, one point of the drain region, one point of the source region of the erasing TFT 5506, and one point of the drain region are arranged on one straight line.
[0091]
By arranging as described above, the aperture ratio can be increased, and the opening can also be made a simple shape.
[0092]
FIG. 6A illustrates an example in which a semiconductor layer having a different patterning shape is used instead of the semiconductor layer in FIG. FIG. 6B shows a cross section between α and α ′ in FIG. A semiconductor layer may meander in the vertical direction like the driving TFT 5607. When the semiconductor layer has such a shape, the channel length of the driving TFT 5607 can be further increased without decreasing the aperture ratio.
[0093]
FIG. 7A illustrates an example in which a semiconductor layer having a different patterning shape is used instead of the semiconductor layer in FIG. In FIG. 7A, FIG. 7B shows a cross section between α and α ′. The semiconductor layer may be U-shaped like the driving TFT 5707. With such a shape of the semiconductor layer, the channel length of the driving TFT 5707 can be increased and the channel width can be increased to some extent without decreasing the aperture ratio.
[0094]
FIG. 8A illustrates an example in which a semiconductor layer having a different patterning shape is used instead of the semiconductor layer in FIG. In FIG. 8A, FIG. 8B shows a cross section between α and α ′. A semiconductor layer may have a meander shape like the driving TFT 5807. With such a shape of the semiconductor layer, the channel length of the driving TFT 5807 can be increased and the channel width can be increased to some extent without decreasing the aperture ratio.
[0095]
FIG. 10A illustrates an example in which a semiconductor layer having a different patterning shape is used instead of the semiconductor layer in FIG. FIG. 10B shows a cross section between α and α ′ in FIG. If the size of the semiconductor layer of the driving TFT is set to 5907, and the storage capacitor is not sufficient only by the gate capacitance of the driving TFT, the storage capacitor portion 5910 may be formed. By forming the storage capacitor 5910 below the partition wall 5920, a sufficient storage capacitor can be obtained without decreasing the aperture ratio.
[0096]
Further, in the pixel having the configuration shown in Embodiment 2 and this embodiment, the driving TFT is operated in the saturation region, so that the gate TFT of the driving TFT can be connected regardless of the source-drain voltage of the driving TFT. The current value supplied to the EL element can be controlled only by the voltage between the sources. In this case, since the driving TFT can function as a constant current source, there is no need to add a current source circuit to the driving circuit that is integrally formed around the pixel portion of the light emitting device or supplied externally. Can also contribute to space saving.
[0097]
[Example 4]
As shown in FIG. 9A, when a light emitting device is used as a display portion of an electronic device such as a mobile phone, it is built in the form of a module 901. Here, the module 901 indicates a form in which a light emitting device is connected to a substrate on which a signal processing LSI, a memory, and the like for driving the light emitting device are mounted.
[0098]
The module 901 is shown as a block diagram in FIG. The module 901 includes a power supply unit 911, a signal control unit 912, an FPC 913, and a light emitting device 914. The power supply unit 911 generates and supplies power of a plurality of desired voltage values to the source signal line drive circuit, the gate signal line drive circuit, the light emitting element, and the like from the power supplied from the external battery. The signal control unit 912 receives a video signal and a synchronization signal, converts various signals so that the light emitting device 901 can process them, and drives a source signal line driver circuit and a gate signal line driver circuit. The clock signal is generated.
[0099]
Although the module 901 shown in this embodiment is formed independently of the light emitting device 914, the power supply unit 911, and the signal control unit 912, they may be formed integrally on a substrate.
[0100]
Next, FIG. 11 illustrates a detailed configuration of the light-emitting device 914 included in the module 901 illustrated in FIG.
[0101]
The light-emitting device includes a pixel portion 1003, a source signal line driver circuit 1004, gate signal line driver circuits 1005 and 1006, an FPC 1007, and the like over a substrate 1001. The counter substrate 1002 may be a transparent material such as glass or a metal material. A space between the substrate 1001 and the counter substrate 1002 may be sealed with a filler or the like, and a desiccant or the like may be sealed to prevent deterioration of the EL element due to moisture.
[0102]
FIG. 11B shows a top view. A pixel portion 1003 is disposed in the central portion of the substrate, and a source signal line driver circuit 1004 and gate signal line driver circuits 1005 and 1006 are disposed in the periphery thereof. Around the source signal line driver circuit 1004, a current supply line 1011, a counter electrode contact 1013, and the like are arranged. The counter electrode of the EL element is formed on the entire surface of the pixel portion, and a counter potential is applied through the FPC 1007 by the counter electrode contact 1013. Signals for driving the source signal line driver circuit 1004, the gate signal line driver circuits 1005 and 1006, and power supply are supplied from the outside through the FPC 1007.
[0103]
In addition, a sealant 1014 for attaching the substrate 1001 and the counter substrate 1002 overlaps part of the source signal line driver circuit 1004 and the gate signal line driver circuits 1005 and 1006 as shown in FIG. It may be formed. In this way, a narrow frame of the light emitting device can be expected.
[0104]
[Example 5]
In this example, an example in which a light-emitting device is manufactured using the present invention will be described with reference to FIGS.
[0105]
FIG. 19 is a top view of a light-emitting device formed by sealing an element substrate on which a TFT is formed with a sealing material, and FIG. 19B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. FIG. 19C is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG.
[0106]
A sealant 4009 is provided so as to surround the pixel portion 4002 provided over the substrate 4001, the source signal line driver circuit 4003, and the first and second gate signal line driver circuits 4004a and 4004b. In addition, a sealing material 4008 is provided over the pixel portion 4002, the source signal line driver circuit 4003, and the first and second gate signal line driver circuits 4004a and 4004b. Therefore, the pixel portion 4002, the source signal line driver circuit 4003, and the first and second gate signal line driver circuits 4004a and 4004b are sealed with the filler 4210 by the substrate 4001, the sealant 4009, and the sealant 4008. ing. The sealant 4009 may be provided so as to overlap with part of the source signal line driver circuit 4003 and the first and second gate signal line driver circuits 4004a and 4004b.
[0107]
The pixel portion 4002, the source signal line driver circuit 4003, and the first and second gate signal line driver circuits 4004a and 4004b provided over the substrate 4001 include a plurality of TFTs. In FIG. 19B, a TFT (note that an N-channel TFT and a P-channel TFT are shown here) 4201 and a pixel included in the source signal line driver circuit 4003 formed over the base film 4010 are typically shown. A TFT 4202 included in the portion 4002 is illustrated.
[0108]
An interlayer insulating film (planarization film) 4301 is formed on the TFTs 4201 and 4202, and a pixel electrode (anode) 4203 electrically connected to the drain of the TFT 4202 is formed thereon. As the pixel electrode 4203, a transparent conductive film having a large work function is used. As the transparent conductive film, a compound of indium oxide and tin oxide, a compound of indium oxide and zinc oxide, zinc oxide, tin oxide, or indium oxide can be used. Moreover, you may use what added the gallium to the said transparent conductive film.
[0109]
An insulating film 4302 is formed over the pixel electrode 4203, and an opening is formed over the pixel electrode 4203 in the insulating film 4302. In this opening, an organic light emitting layer 4204 is formed on the pixel electrode 4203. A known organic light emitting material or inorganic light emitting material can be used for the organic light emitting layer 4204. The organic light emitting material includes a low molecular (monomer) material and a high molecular (polymer) material, either of which may be used.
[0110]
As a method for forming the organic light emitting layer 4204, a known vapor deposition technique or coating technique may be used. The structure of the organic light emitting layer may be a laminated structure or a single layer structure by freely combining a hole injection layer, a hole transport layer, a light emitting layer, an electron transport layer, or an electron injection layer.
[0111]
On the organic light emitting layer 4204, a cathode 4205 made of a light-shielding conductive film (typically a conductive film containing aluminum, copper or silver as a main component or a laminated film of these with another conductive film) is formed. The In addition, it is desirable to remove moisture and oxygen present at the interface between the cathode 4205 and the organic light emitting layer 4204 as much as possible. Therefore, it is necessary to devise a method in which the organic light emitting layer 4204 is formed in a nitrogen or rare gas atmosphere and the cathode 4205 is formed without being exposed to oxygen or moisture. In this embodiment, the above-described film formation can be performed by using a multi-chamber type (cluster tool type) film formation apparatus. The cathode 4205 is given a predetermined voltage.
[0112]
As described above, the light emitting element 4303 including the pixel electrode (anode) 4203, the organic light emitting layer 4204, and the cathode 4205 is formed. A protective film 4303 is formed over the insulating film 4302 so as to cover the light emitting element 4303. The protective film 4303 is effective in preventing oxygen, moisture, and the like from entering the light emitting element 4303.
[0113]
Reference numeral 4005a denotes a lead wiring connected to the power supply line, which is connected to the first electrode of the TFT 4202. The lead wiring 4005 a passes between the sealant 4009 and the substrate 4001 and is electrically connected to the FPC wiring 4301 included in the FPC 4006 through the anisotropic conductive film 4300.
[0114]
As the sealing material 4008, a glass material, a metal material (typically a stainless steel material), a ceramic material, or a plastic material (including a plastic film) can be used. As the plastic material, an FRP (Fiberglass-Reinforced-Plastics) plate, a PVF (polyvinyl fluoride) film, a mylar film, a polyester film, or an acrylic resin film can be used. A sheet having a structure in which an aluminum foil is sandwiched between PVF films or mylar films can also be used.
[0115]
However, when the light emission direction from the light emitting element is directed toward the cover material, the cover material must be transparent. In that case, a transparent material such as a glass plate, a plastic plate, a polyester film or an acrylic film is used.
[0116]
Further, as the filler 4103, in addition to an inert gas such as nitrogen or argon, an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin can be used. PVC (polyvinyl chloride), acrylic, polyimide, epoxy resin, silicon resin, PVB (Polyvinyl butyral) or EVA (ethylene vinyl acetate) can be used. In this example, nitrogen was used as the filler.
[0117]
In order to expose the filler 4103 to a hygroscopic substance (preferably barium oxide) or a substance capable of adsorbing oxygen, a recess 4007 is provided on the surface of the sealing material 4008 on the substrate 4001 side to adsorb the hygroscopic substance or oxygen. A possible substance 4207 is placed. In order to prevent the hygroscopic substance or the substance 4207 capable of adsorbing oxygen from scattering, the concave part cover material 4208 holds the hygroscopic substance or the substance 4207 capable of adsorbing oxygen in the concave part 4007. Note that the concave cover material 4208 has a fine mesh shape, and is configured to allow air and moisture to pass therethrough but not a hygroscopic substance or a substance 4207 capable of adsorbing oxygen. By providing the hygroscopic substance or the substance 4207 capable of adsorbing oxygen, deterioration of the light-emitting element 4303 can be suppressed.
[0118]
As shown in FIG. 19C, the conductive film 4203a is formed so as to be in contact with the lead wiring 4005a at the same time as the pixel electrode 4203 is formed.
[0119]
The anisotropic conductive film 4300 has a conductive filler 4300a. By thermally pressing the substrate 4001 and the FPC 4006, the conductive film 4203a on the substrate 4001 and the FPC wiring 4301 on the FPC 4006 are electrically connected by the conductive filler 4300a.
[0120]
[Example 6]
In this example, a manufacturing process of the light-emitting device having the structure shown in Examples 2 and 3 will be described with reference to FIGS. Note that only the pixel portion will be described in the description, but the manufacturing process is not limited to this in the driver circuit portion, and description thereof is omitted here.
[0121]
First, as shown in FIG. 22A, a base film made of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film over a substrate made of glass such as barium borosilicate glass or alumino borosilicate glass (see FIG. (Not shown). Thereafter, the crystalline semiconductor film obtained by crystallizing the semiconductor film having an amorphous structure using a laser crystallization method or a known thermal crystallization method is patterned into a desired shape to obtain island-shaped semiconductor layers 2201 and 2202 ( FIG. 22 (A)).
[0122]
Subsequently, a gate insulating film (not shown) that covers the island-like semiconductor layers 2201 and 2202 is formed. Thereafter, a conductive film for forming a gate electrode is formed using an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, or the like, or an alloy material or a compound material containing the element as a main component. After that, patterning is performed in a desired shape to obtain gate electrodes 2203 and 2204 (2203 also serves as a gate signal line) (FIG. 22B).
[0123]
Subsequently, an insulating film (not shown) that also serves to planarize the substrate surface is formed, and a pixel electrode 2205 is formed thereon. The pixel electrode 2205 is a reflective electrode when the display surface is on the front side of the figure, and is a transparent electrode having light transmittance when the display surface is on the back side of the figure. The material of the former reflective electrode is MgAg or the like, and the latter transparent conductive film is typically ITO or the like. The pixel electrode 2205 also has a desired shape by patterning after a film made of the material is formed.
[0124]
Thereafter, contact holes 2206 reaching the semiconductor layers 2201 and 2202 and the gate electrode 2204 are opened, and wirings 2207 to 2209 (of which 2207 is a source signal line and 2208 is a current supply line) are formed. Here, the wiring 2209 and the pixel electrode 2206 are in contact with each other so as to overlap each other (FIG. 22C).
[0125]
Subsequently, a partition wall (not shown) is formed between adjacent pixels, and a portion to be the light emitting area 2210 is opened by etching (FIG. 22D). Thereafter, an EL layer is formed in the opening to complete.
[0126]
[Example 7]
Since a light-emitting device using a light-emitting element is a self-luminous type, it has excellent visibility in a bright place and a wide viewing angle compared to a liquid crystal display. Therefore, it can be used for display portions of various electronic devices.
[0127]
As an electronic device using the light emitting device of the present invention, a video camera, a digital camera, a goggle type display (head mounted display), a navigation system, a sound reproduction device (car audio, audio component, etc.), a notebook type personal computer, a game device, A portable information terminal (mobile computer, mobile phone, portable game machine, electronic book, etc.), an image playback device equipped with a recording medium (specifically, a recording medium such as a Digital Versatile Disc (DVD), etc.) A device provided with a display capable of displaying). In particular, it is desirable to use a light-emitting device for a portable information terminal that often has an opportunity to see a screen from an oblique direction because the wide viewing angle is important. Specific examples of these electronic devices are shown in FIGS.
[0128]
FIG. 21A illustrates an EL display including a housing 3001, a support base 3002, a display portion 3003, a speaker portion 3004, a video input terminal 3005, and the like. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 3003. Since the light-emitting device is a self-luminous type, a backlight is not necessary, and a display portion thinner than a liquid crystal display can be obtained. The light emitting element display device includes all information display devices such as a personal computer, a TV broadcast receiver, and an advertisement display.
[0129]
FIG. 21B shows a digital still camera, which includes a main body 3101, a display portion 3102, an image receiving portion 3103, operation keys 3104, an external connection port 3105, a shutter 3106, and the like. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 3102.
[0130]
FIG. 21C illustrates a laptop personal computer, which includes a main body 3201, a housing 3202, a display portion 3203, a keyboard 3204, an external connection port 3205, a pointing mouse 3206, and the like. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 3203.
[0131]
FIG. 21D illustrates a mobile computer, which includes a main body 3301, a display portion 3302, a switch 3303, operation keys 3304, an infrared port 3305, and the like. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 3302.
[0132]
FIG. 21E shows a portable image reproducing device (specifically, a DVD reproducing device) provided with a recording medium, which includes a main body 3401, a housing 3402, a display portion A3403, a display portion B3404, a recording medium (DVD or the like). A reading unit 3405, operation keys 3406, a speaker unit 3407, and the like are included. Although the display portion A 3403 mainly displays image information and the display portion B 3404 mainly displays character information, the light-emitting device of the present invention can be used for the display portions A, B 3403, and 3404. Note that an image reproducing device provided with a recording medium includes a home game machine and the like.
[0133]
FIG. 21F illustrates a goggle type display (head mounted display), which includes a main body 3501, a display portion 3502, and an arm portion 3503. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 3502.
[0134]
FIG. 21G shows a video camera, which includes a main body 3601, a display portion 3602, a housing 3603, an external connection port 3604, a remote control receiving portion 3605, an image receiving portion 3606, a battery 3607, an audio input portion 3608, operation keys 3609, and the like. . The light-emitting device of the present invention can be used for the display portion 3602.
[0135]
FIG. 21H illustrates a mobile phone, which includes a main body 3701, a housing 3702, a display portion 3703, an audio input portion 3704, an audio output portion 3705, operation keys 3706, an external connection port 3707, an antenna 3708, and the like. The light emitting device of the present invention can be used for the display portion 3703. Note that the display portion 3703 can suppress current consumption of the mobile phone by displaying white characters on a black background.
[0136]
If the light emission luminance of the organic light emitting material is increased in the future, the light including the output image information can be enlarged and projected by a lens or the like and used in a front type or rear type projector.
[0137]
In addition, the electronic devices often display information distributed through electronic communication lines such as the Internet and CATV (cable television), and in particular, opportunities to display moving image information are increasing. Since the organic light emitting material has a very high response speed, the light emitting device is preferable for displaying moving images.
[0138]
In addition, since the light emitting device consumes power in the light emitting portion, it is desirable to display information so that the light emitting portion is minimized. Therefore, when a light emitting device is used for a display unit mainly including character information, such as a portable information terminal, particularly a mobile phone or a sound reproduction device, it is driven so that character information is formed by the light emitting part with the non-light emitting part as the background. It is desirable to do.
[0139]
As described above, the applicable range of the present invention is so wide that it can be used for electronic devices in various fields. In addition, the electronic apparatus of this embodiment may use the light emitting device having any structure shown in Embodiments 1 to 6.
[0140]
【The invention's effect】
As in the present invention, by increasing the size of the driving TFT and increasing the channel length L with respect to the channel width W, a TFT having excellent current characteristics in the saturation region can be obtained for driving each pixel. It can be used as a TFT, and variations in the driving TFT can hardly affect the light emission luminance of the EL element. In addition, a high aperture ratio can be expected by arranging the storage capacitor at a position that is not covered by the channel capacitance of the driving TFT and overlaps with the partition outside the light emitting area.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a layout example of a pixel portion manufactured using the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a layout example of a pixel portion manufactured using the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a layout example of a pixel portion manufactured using the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a layout example of a pixel portion manufactured using the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a layout example of a pixel portion manufactured using the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a layout example of a pixel portion manufactured using the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a layout example of a pixel portion manufactured using the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a layout example of a pixel portion manufactured using the present invention.
FIG. 9 illustrates an example in which a light-emitting device and a peripheral circuit are modularized and used in an electronic device.
FIG. 10 is a diagram showing a layout example of a pixel portion manufactured using the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram of a light emitting device.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a two-transistor pixel laid out by a conventional method.
FIG. 13 is a graph showing the channel capacity of an actually measured TFT.
FIG. 14 TFT I measured _DS The figure which shows variation.
FIG 15 illustrates an operating point of an EL element.
FIGS. 16A and 16B are diagrams for explaining deterioration of an EL element and an influence on luminance when an operation range of a driving TFT is a linear region and a saturation region. FIGS.
FIG. 17 is a diagram for explaining the behavior of electric charges around a channel during TFT operation.
FIG. 18 is a diagram for explaining elements of capacitance in each part of a TFT.
FIGS. 19A and 19B are a top view and a cross-sectional view of a light-emitting device. FIGS.
FIG. 20 is a diagram showing a matrix of two-transistor pixels.
FIG. 21 illustrates an example of an electronic device to which the present invention can be applied.
FIG. 22 is a diagram for simply explaining a manufacturing process of a pixel portion.

Claims (8)

A light emitting device comprising a plurality of pixels each having a light emitting element connected to a driving transistor,
The capacitor for holding the gate-source voltage of the driving transistor is provided by a gate electrode and a semiconductor layer of the driving transistor, and an insulating film provided therebetween,
The light emitting device according to claim 1, wherein a shape of the semiconductor layer at a position overlapping with the gate electrode is U-shaped, S-shaped or meandered. A light emitting device comprising a plurality of pixels each having a light emitting element connected to a driving transistor,
The capacitor for holding the gate-source voltage of the driving transistor is a semiconductor layer that forms a gate electrode and a source region of the driving transistor, or a semiconductor that forms a gate electrode and a drain region of the driving transistor. A layer, and an insulating film provided between the gate electrode and the semiconductor layer,
The light emitting device according to claim 1, wherein a shape of the semiconductor layer at a position overlapping with the gate electrode is U-shaped, S-shaped or meandered. A light emitting device comprising a plurality of pixels each having a light emitting element connected to a driving transistor,
The capacitor for holding the gate-source voltage of the driving transistor is provided by a gate electrode and a semiconductor layer of the driving transistor, and an insulating film provided therebetween,
The light emitting device according to claim 1, wherein the channel region of the driving transistor is U-shaped, S-shaped, or meandered. A light emitting device comprising a plurality of pixels each having a light emitting element connected to a driving transistor,
The capacitor for holding the gate-source voltage of the driving transistor is a semiconductor layer that forms a gate electrode and a source region of the driving transistor, or a semiconductor that forms a gate electrode and a drain region of the driving transistor. A layer, and an insulating film provided between the gate electrode and the semiconductor layer,
The light emitting device according to claim 1, wherein the channel region of the driving transistor is U-shaped, S-shaped, or meandered. In any one of Claims 1 thru | or 4,
When the gate-source voltage of the driving transistor is V _GS , the source-drain voltage is V _DS , and the threshold voltage is V _th ,
A light-emitting device that is driven so that | V _DS | <| V _GS | − | V _th |. In any one of Claims 1 thru | or 4,
When the gate-source voltage of the driving transistor is V _GS , the source-drain voltage is V _DS , and the threshold voltage is V _th ,
| V _DS | ≧ | V _GS | − | V _th | and | V _GS | are driven so as to be 4 V or more and 14 V or less. In any one of Claims 1 thru | or 6,
When the channel length of the driving transistor is L and the channel width is W,
L / W in the said drive transistor which each pixel which has the luminescent color of R, G, B differs from each other, The light-emitting device characterized by the above-mentioned. An electronic apparatus using the light-emitting device according to claim 1.

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