JP3951968B2

JP3951968B2 - Light emitting device and manufacturing method thereof

Info

Publication number: JP3951968B2
Application number: JP2003167946A
Authority: JP
Inventors: 睦木村; 友幸伊藤
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1997-02-17
Filing date: 2003-06-12
Publication date: 2007-08-01
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: JP2004111356A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬという）素子等の発光素子を備えた発光装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
本願発明の発明者は、薄膜トランジスタ駆動有機EL表示素子について精査した。その結果次のことがわかった。
【０００３】
（１）薄膜トランジスタ駆動有機EL表示素子においては、有機EL表示素子が直流電流素子であるため、これを制御するために直列に挿入される薄膜トランジスタにも直流電流が流れる。
【０００４】
（２）薄膜トランジスタは、nチャネル型とpチャネル型に分類される。nチャネル型とpチャネル型とは、経時劣化の様相が極めて異なる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、薄膜トランジスタにより駆動される電流発光素子において、薄膜トランジスタの経時劣化を抑制することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の発光装置の製造方法は、基板上にトランジスタを形成する第１の工程と、前記トランジスタ上に第１の層間絶縁膜を形成する第２の工程と、前記第１の層間絶縁膜に第１のコンタクトホールを形成するとともに、前記第１のコンタクトホールを介して前記トランジスタと電気的に接続する電極層を前記第１の層間絶縁膜上に形成する第３の工程と、前記第１の層間絶縁膜上及び前記電極層上に第２の層間絶縁膜を形成して平坦化する第４の工程と、前記第２の層間絶縁膜に第２のコンタクトホールを形成する第５の工程と、前記第２のコンタクトホールを介して前記電極層と電気的に接続する画素電極を前記第２の層間絶縁膜上に形成する第６の工程と、前記画素電極に対応する画素領域を区画するためのバンク層を形成する第７の工程と、前記画素領域に有機ＥＬ層を形成する第８の工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
上記の発光装置の製造方法において、前記有機ＥＬ層をインクジェット方式により形成するようにしてもよい。
【００１４】
（１）さらに本発明は、複数の走査線および複数のデータ線が形成され、走査線とデータ線との各交点に対応して、薄膜トランジスタおよび電流発光素子が形成された電流駆動型発光表示装置において、薄膜トランジスタのうち少なくともひとつはｐチャネル型薄膜トランジスタであることを特徴とする。
【００１５】
上記の発明によれば、薄膜トランジスタの経時劣化を抑制することができる。
【００１６】
（２）さらに本発明は、複数の走査線、複数のデータ線、共通電極および対向電極が形成され、走査線とデータ線との各交点に対応して、第１薄膜トランジスタ、第２薄膜トランジスタ、保持容量、画素電極および電流発光素子が形成され、前記第１薄膜トランジスタは、走査線の電位により、データ線と保持容量との導通を制御し、前記第２薄膜トランジスタは、保持容量の電位により、共通電極と画素電極との導通を制御することにより、画素電極と対向電極間にある前記電流発光素子を流れる電流を制御する電流駆動型発光表示装置において、第２薄膜トランジスタはｐチャネル型薄膜トランジスタであることを特徴とする。
【００１７】
（３）さらに上記の発明において、基板上に前記複数の走査線と、前記複数のデータ線と、前記薄膜トランジスタと前記電流発光素子がとともに、前記発光素子を駆動するための駆動回路を形成されてなり、前記ｐチャネル型薄膜トランジスタは、前記駆動回路内の薄膜トランジスタ
と、同一の工程により形成されていることが好ましい。
【００１８】
上記の発明において、前記薄膜トランジスタはポリシリコン薄膜トランジスタからなることが好ましい。
【００１９】
さらに、上記の発明において、前記駆動回路は相補型薄膜トランジスタからなり、前記第１薄膜トランジスタと前記駆動回路内のＮチャネル型薄膜トランジスタとは同一工程により形成されてなり、前記第２薄膜トランジスタと前記駆動回路内のｐチャネル型薄膜トランジスタとは同一工程により形成されてなることが好ましい。
【００２０】
これによれば、製造工程を増やすことなく、経時劣化のない高性能な電流駆動型発光表示装置を提供することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（有機ＥＬ表示素子の全体構造）
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、基板１上の中央部分が表示部とされている。透明基板１の外周部のうち、図面に向かって上側には、データ線１１２に対して画像信号を出力するデータ側駆動回路３が構成され、図面に向かって左側には、走査線１１１に対して走査信号を出力する走査側駆動回路４が構成されている。これらの駆動回路３、４ではＮ型の薄膜トランジスタとＰ型の薄膜トランジスタとによって相補型ＴＦＴが構成され、この相補型薄膜トランジスタは、シフトレスジスタ回路、レベルシフタ回路、アナログスイッチ回路などが構成されている。
【００２２】
透明基板１上に、複数の走査線１１１と該走査線１１１の延設方向に対して交差する方向に延設された複数のデータ線１１２とが構成され、これらのデータ線１１２と走査線１１１との交差によりマトリクス状に画素７が構成される。
【００２３】
これらの画素７は、走査線１１１を介して走査信号がゲート電極２１（第１のゲート電極）に供給される第１薄膜トランジスタ（以下、スイッチング薄膜トランジスタと称す。）１２１が構成されている。このスイッチング薄膜トランジスタ１２１のソース・ドレイン領域の一方は、データ線１１２に電気的に接続され、他方のソース・ドレイン領域は電位保持電極１１３に電気的に接続されている。また、走査線１１１に対して共通線１１４が並列配置され、この共通線１１４と電位保持電極１１３との間には保持容量１２３が形成されている。共通線は定電位に保持されている。従って、走査信号によって選択されてスイッチング薄膜トランジスタ１２１がオン状態になると、データ線１１２から画像信号がスイッチング薄膜トランジスタを介して保持容量１２３に書き込まれる。
【００２４】
電位保持電極１１３には第２薄膜トランジスタ（以下、カレント薄膜トランジスタと称す。）１２２のゲート電極が電気的に接続し、このカレント薄膜トランジスタ１２２のソース・ドレイン領域の一方は、共通線１１４に電気的に接続する一方、他方のソース・ドレイン領域は発光素子１３１の一方の電極１１５に電気的に接続している。カレント薄膜トランジスタ１２２がオン状態になった時に、カレント薄膜トランジスタ１２２を介して共通線１１４の電流が有機ＥＬ表示素子等の発光素子１３１に流れ、この発光素子１３１が発光される。尚、本構成では、保持容量の一方の電極は共通線１１４に接続されているが、共通線１１４に接続せずに、別に容量線を設けて容量線に接続されるように構成してもよい。さらに、保持容量の一方の電極を隣接するゲート線に接続するように構成してもよい。（実施例１）
図２は、本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の等価回路図、図３は、本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の駆動電圧図、図４は、本発明の実施例１に係るカレント薄膜トランジスタの電流電圧特性図、図５は、本発明の実施例１に係る有機ＥＬ表示素子の電流電圧特性図である。
【００２５】
図２において、１１１は走査線、１１２はデータ線、１１３は保持電極、１１４は共通線、１１５はＡｌで形成された画素電極、１１６はＩＴＯで形成された対向電極、１２１はスイッチング薄膜トランジスタ、１２２はｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ、１２３は保持容量、１３１は対向電極１１６から画素電極１１５に向かって流れる電流により発光する有機ＥＬ表示素子（以下、正置有機ＥＬ表示素子と称す。）１３、１４１は有機ＥＬ表示素子の電流の向きである。
【００２６】
図３において、２１１は走査電位、２１２は信号電位、２１３は保持電位、２１４は共通電位、２１５は画素電位、２１６は対向電位である。尚、図３には各電位関係を説明するために各電位の一部だけが記載されている。走査線１１１の電位が走査電位２１１、データ線１１２の電位が信号電位２１２、保持電極１１３の電位が保持電位２１３、共通線１１４の電位が共通電位２１４、Ａｌで形成された画素電極１１５の電位が画素電位２１５、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍｕＴｉｎＯｘｉｄｅ）で形成された対向電極１１６の電位が対向電位２１６に対応する。尚、図３は、各信号電位を模式的に部分的に記載するものである。
【００２７】
２２１は、画素が表示状態となる期間で、正置有機ＥＬ表示素子１３１に電流が流れて発光し、２２２は、画素が非表示状態となる期間で、正置有機ＥＬ表示素子１３１に電流が流れず発光しない。
【００２８】
図４おいて、３１は、ドレイン電圧４Ｖのときの、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２の電流電圧特性、３２はドレイン電圧８Ｖのときの、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２の電流電圧特性である。どちらのドレイン電圧においても、ゲート電圧が低電圧のとき、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２はオフ状態となり、小さなドレイン電流が流れ、ソースドレイン間抵抗は高抵抗となり、ゲート電圧が高電圧のとき、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２はオン状態となり、大きなドレイン電流が流れ、ソースドレイン間抵抗は低抵抗となることがわかる。
【００２９】
図５において、４は正置有機ＥＬ表示素子１３１の電流電圧特性である。ここでは、電圧は、画素電位２１５に対する対向電位２１６を表し、電流は、対向電極１１６から画素電極１１５へと流れる電流を表すものとする。正置有機ＥＬ表示素子１３１は、あるしきい値電圧以下では、オフ状態となり、高抵抗で、電流が流れず、発光しない。しきい値電圧以上では、オン状態となり、低抵抗で、電流が流れ、発光する。ここでは、しきい値電圧は、およそ２Ｖである。
【００３０】
本実施例の薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の動作を、図２、図３、図４および図５を用いて説明する。
【００３１】
スイッチング薄膜トランジスタ１２１は、走査線１１１の電位により、データ線１１２と保持電極１１３との導通を制御する。すなわち、走査電位２１１により、信号電位２１２と保持電位２１３との導通を制御する。なお、ここでは、スイッチング薄膜トランジスタ１２１は、ｎチャネル薄膜トランジスタであるが、ｐチャネル薄膜トランジスタでもかまわない。
【００３２】
画素が表示状態となる期間２２１に対しては、信号電位２１２が高電位となり、保持電位２１３にはその高電位が保持される。画素が非表示状態となる期間２２２に対しては、信号電位２１２が低電位となり、保持電位２１３にはその低電位が保持される。
【００３３】
ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２は、図４に示す特性をもっており、保持電極１１３の電位により、共通線１１４と画素電極１１５との導通を制御する。すなわち、保持電位２１３により、共通電位２１４と画素電位２１５との導通を制御する。画素が表示状態となる期間２２１に対しては、保持電位２１３は高電位であるため、共通線１１４と画素電極１１５が導通され、画素が非表示状態となる期間２２２に対しては、保持電位２１３は低電位であるため、共通線１１４と画素電極１１５が切断される。
【００３４】
有機ＥＬ表示素子１３１は、図５に示す特性をもっており、画素が表示状態となる期間２２１に対しては、画素電極１１５と対向電極１１６間に電流が流れ、有機ＥＬ表示素子１３１が発光する。画素が非表示状態となる期間２２２に対しては、電流が流れず、発光しない。
【００３５】
図６（ａ）は、本発明の実施例に係る薄膜トランジスタ有機ＥＬ表示素子（画素）の断面図、図６（ｂ）は、本発明の実施例に係る薄膜トランジスタ有機ＥＬ表示素子（１画素）の平面図である。図６（ａ）の断面Ａ−Ａ’は、図６（ｂ）の断面Ａ−Ａ’に対応する。
【００３６】
図６（ａ）において、１３２は正孔注入層、１３３は有機ＥＬ層、１５１はレジストである。
【００３７】
なお、ここでは、スイッチング薄膜トランジスタ１２１およびｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２に関して、薄膜トランジスタ液晶表示素子で用いられている、低温ポリシリコン薄膜トランジスタの構造およびプロセス、すなわち、トップゲート構造および最高温度６００度以下のプロセスを使用したが、他の構造およびプロセスであってもかまわない。
【００３８】
Ａｌで形成された画素電極１１５、ＩＴＯで形成された対向電極１１６、正孔注入層１３２および有機ＥＬ層１３３により、正置有機ＥＬ表示素子１３１が形成されている。この正置有機ＥＬ表示素子１３１では、有機ＥＬ表示素子の電流の向き１４１を、ＩＴＯで形成された対向電極１１６から、Ａｌで形成された画素電極１１５への向きとすることができる。なお、有機ＥＬ表示素子に関して、ここで用いた構造でなくても、有機ＥＬ表示素子の電流の向き１４１を、対向電極から画素電極への向きにできるのであれば、他の構造であってもかまわない。
【００３９】
なお、ここでは、正孔注入層１３２および有機ＥＬ層１３３は、レジスト１５１を各画素間の分離構造として用いた、インクジェットプリンティング法によって形成され、ＩＴＯで形成された対向電極１１６は、スパッタ法により形成されるが、他の方法であってもかまわない。
【００４０】
本実施例では、共通電位２１４が、対向電位２１６よりも、低電位である。かつ、カレント薄膜トランジスタがｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２である。
【００４１】
画素が表示状態になる期間２２１において、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２は、オン状態となる。正置有機ＥＬ表示素子１３１を流れる電流、すなわち、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２のオン電流は、図４に示すように、ゲート電圧に依存する。ここで、ゲート電圧とは、保持電位２１３と、共通電位２１４と画素電位２１５との低い方の電位との、電位差である。本実施例によれば、共通電位２１４が画素電位２１５よりも低電位となるので、ゲート電圧は、保持電位２１３と共通電位２１４との電位差となる。この電位差は、十分大きくとれるので、十分大きなオン電流が得られる。なお、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２のオン電流は、ドレイン電圧にも依存するが、ここでの結論は変わらない。
【００４２】
また、逆に、必要なオン電流を得るために、保持電位２１３をより低電位にすることが可能となり、信号電位２１２の振幅、ひいては、走査電位２１１の振幅を低減することが可能となる。すなわち、スイッチング薄膜トランジスタ１２１や、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２において、画質の劣化や、動作の異常や、動作可能な周波数の低下を招くことなく、駆動電圧の低減を実現できる。
さらに、本実施例では、表示状態にする画素に対する信号電位２１２は、対向電位２１６と比べて低電位である。
【００４３】
上記のように、画素が表示状態になる期間２２１において、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２のオン電流は、保持電位２１３と共通電位２１４との電位差に依存し、保持電位２１３と対向電位２１６との電位差には、直接には依存しない。そこで、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２において十分大きなオン電流を確保しながら、保持電位２１３、すなわち、表示状態にする画素に対する信号電位２１２を、対向電位２１６よりも低電位にすることが可能となり、ひいては、信号電位２１２の振幅や、走査電位２１１の振幅を低減することが可能となる。すなわち、スイッチング薄膜トランジスタ１２１や、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２において、画質の劣化や、動作の異常や、動作可能な周波数の低下を招くことなく、駆動電圧の低減を実現できる。
【００４４】
さらに、本実施例では、非表示状態にする画素に対する信号電位２１２は、共通電位２１４と比べて高電位である。画素が非表示状態になる期間２２２において、信号電位２１２を、共通電位２１４と比べて、わずかに高電位とした場合、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２は、完全にオフ状態とはならない。しかし、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２のソース−ドレイン間抵抗は、図４に示すように、かなり高抵抗となる。このため、共通電位２１４と対向電位２１６を、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２の抵抗値と正置有機ＥＬ表示素子１３１の抵抗値で、分割することで決定される、画素電位２１５は、対向電位２１６に近い電位となる。
【００４５】
正置有機ＥＬ表示素子１３１に印加される電圧は、画素電位２１５と対向電位２１６との電位差であるが、図５に示すように、あるしきい値電圧以下では、オフ状態となり、電流が流れず、発光しない。すなわち、正置く機ＥＬ表示素子１３１のしきい値電圧を利用することにより、信号電位２１２が、共通電位２１４と比べて、わずかに高電位であり、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２が、完全にオフ状態にならなくとも、正値有機ＥＬ表示素子１３１を発光させないことが可能である。
【００４６】
ここでは、非表示状態にする画素に対する信号電位２１２を、共通電位２１４と比べて、高電位にすることで、信号電位２１２の振幅、ひいては、走査電位２１１の振幅を低減することが可能となる。すなわち、スイッチング薄膜トランジスタ１２１や、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ１２２において、画質の劣化や、動作の異常や、動作可能な周波数の低下を招くことなく、駆動電圧の低減を実現できる。
【００４７】
なお、本実施例の薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の動作は、上記のように単純ではなく、より複雑な電圧および電流の関係のもとに動作するが、近似的および定性的には上記の説明が成り立つ。
（実施例２）
図７は、本発明の実施例２に係る薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の等価回路図、図８は、本発明の実施例２に係る薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の駆動電圧図、図９は、本発明の実施例２に係るカレント薄膜トランジスタの電流電圧特性図、図１０は、本発明の実施例２に係る有機ＥＬ表示素子の電流電圧特性図である。
【００４８】
図７において、６１５はＩＴＯで形成された画素電極、６１６はＡｌで形成された対向電極、６２２はｐチャネル型カレント薄膜トランジスタ、６３１は画素電極６１５から対向電極６１６に流れる電流により発光する有機ＥＬ表示素子（以下、逆置有機ＥＬ表示素子と称す。）である。６４１は有機ＥＬ表示素子の電流の向きであるが、図２とは方向が逆である。それ以外は、上記の実施例１及び図２と同様である。
【００４９】
図８において、各電位のレベルは、図３とは異なっている。それ以外は、図３と同様である。
【００５０】
図９において、８１は、ドレイン電圧４Ｖのときの、ｐチャネル型カレント薄膜トランジスタ６２２の電流電圧特性、８２はドレイン電圧８Ｖのときの、ｐチャネル型カレント薄膜トランジスタ６２２の電流電圧特性である。
【００５１】
図１０において、９は逆置有機ＥＬ表示素子６３１の電流電圧特性である。本実施例の薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の動作は、カレント薄膜トランジスタがｐチャネル型薄膜トランジスタ６２２であることにより、カレント薄膜トランジスタに関連する電位関係が反転していること以外は、実施例１と同様である。
【００５２】
図１１（ａ）は、本発明の実施例に係る薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子（１画素）の断面図、図１１（ｂ）は、本発明の実施例２に係る薄膜トランジスタ有機ＥＬ表示素子（１画素）の平面図である。図１１（ａ）の断面Ａ−Ａ’は、図１１（ｂ）の断面Ａ−Ａ’に対応する。
【００５３】
図１１（ａ）において、６３２は正孔注入層、６３３は有機ＥＬ層である。それ以外は、図６（ａ）と同様である。ＩＴＯで形成された画素電極６１５、Ａｌで形成された対向電極６１６、正孔注入層６３２および有機ＥＬ層６３３により、逆置有機ＥＬ表示素子６３１が形成されている。この逆置有機ＥＬ表示素子６３１では、有機ＥＬ表示素子の電流の向き６４１を、ＩＴＯで形成された画素電極６１５から、Ａｌで形成された対向電極６１６への向きとすることができる。
【００５４】
本実施例では、共通電位７１４が、対向電位７１６よりも、高電位である。かつ、カレント薄膜トランシスタがｐチャネル型カレント薄膜トランジスタ６２２である。
【００５５】
さらに、本実施例では、表示状態にする画素に対する信号電位７１２は、対向電位７１６と比べて、高電位である。
さらに、本実施例では、非表示状態にする画素に対する信号電位７１２は、共通電位７１４と比べて、低電位である。
【００５６】
本実施例の薄膜トランジスタ有機ＥＬ表示素子のすべての効果も、カレント薄膜トランジスタがｐチャネル型薄膜トランジスタ６２２であることにより、カレント薄膜トランジスタに関連する電位関係が反転していること以外は、実施例１と同様である。
【００５７】
本実施例では、カレント薄膜トランジスタ１２２は、ｐチャネル型薄膜トランジスタである。この構成により、カレント薄膜トランジスタ１２２の経時劣化を、著しく低減することが可能となる。また、ｐチャネル型のポリシリコン薄膜トランジスタで構成することにより、カレント薄膜トランジスタ１２２の経時劣化をさらに低減することが可能となる。
【００５８】
図１４は上述の本発明の実施例に係る薄膜トランジスタを備えた電流駆動型発光表示装置の製造工程図である。まず、図１４（ａ）に示されるように、基板１上にアモルファスシリコン層２００〜６００オングストロームを基板全面に形成し、レーザー等のアニールを施すことによりアモルファスシリコンを多結晶化して、多結晶シリコン層を形成する。その後、多結晶シリコン層をパターニングして、スイッチング薄膜トランジスタ１２１のソース・ドレイン・チャネル領域となるシリコン薄膜４２１と、蓄積容量１２３の第１電極４２３と、カレント薄膜トランジスタ１２２のソース・ドレイン・チャネル領域となるシリコン薄膜４２２を形成する。
【００５９】
次に、シリコン薄膜４２１、４２２と第１電極４２３の上にゲート絶縁膜となる絶縁膜４２４を形成する。次に、第１電極４２３にリン（Ｐ）イオンを選択的に打ち込み、低抵抗化する。次に、図１４（ｂ）に示されるように、シリコン薄膜４２１と４２２の上にゲート絶縁膜を介してＴａＮ層からなるゲート電極１１１と１１１’を形成する。
【００６０】
次に、レジストマスク４２をカレント薄膜トランジスタとなるシリコン層４２２の上に形成して、ゲート電極をマスクとしてセルフアラインでリン（Ｐ）をイオン打ち込みしてシリコン層４２１にｎ型のソース・ドレイン領域を形成する。次に、図１４（ｃ）に示されるように、第１シリコン層４２１及び第１電極上にレジストマスク４１２’を形成して、シリコン層４２２にゲート電極１１１’をマスクとしてセルフアラインでボロン（Ｂ）をイオン打ち込みしてシリコン層４２２にｐ型のソース・ドレイン領域を形成する。このように、ｎチャネル型不純物ドープ４１１により、スイッチング薄膜トランジスタ１２１が形成される。このとき、カレント薄膜トランジスタ１２２は、レジストマスク４２に保護されて、ｎチャネル型不純物ドープ４１１は行われない。次に、ｐチャネル型不純物ドープ４１２により、カレント薄膜トランジスタ１２２が形成されるのである。
【００６１】
また、図示しないが、スイッチングトランジスタ１２１を駆動する駆動回路部のシフトレジスタ、サンプルホールド回路等を構成する薄膜トランジスタを同一基板に形成する場合も上記の工程と同一のプロセスで同時に形成することが可能である。尚、蓄積容量の第２電極４２５は、ゲート電極１１１及び１１１’と同時に同一材料で形成してもよいし、別の材料で形成してもよい。次に、図１４（ｄ）に示されるように、層間絶縁膜４３を形成した後、コンタクトホールを形成した後、アルミニウムやＩＴＯからなる電極層４２６、４２７、４２８及び４２９を形成する。
【００６２】
次に、層間絶縁膜４４を形成して平坦化した後、コンタクトホールを形成して、カレント薄膜トランジスタの一方の電極の接続されるようにＩＴＯ４５を１０００〜２０００オングストローム、好ましくは約１６００オングストローム形成する。次に、各画素領域に対して、２．０μｍ以上のバンク層４６、４７を区画形成する。次に、バンク層４６、４７で囲われた領域に、インクジェット方式等により有機ＥＬ層４８を形成する。有機ＥＬ４８を形成した後に、有機ＥＬ層４８上に６０００〜８０００オングストロームからなるアルミニウムリチウムを対向電極４９として形成する。有機ＥＬ４８と対向電極４９の間に図６（ａ）に示されるように正孔注入層を設けてもよい。
【００６３】
上述の工程により、高性能な薄膜トランジスタ駆動の有機ＥＬ表示素子を形成することが可能となる。また、ポリシリコンはアモルファルシリコンに比べてキャリアの移動度が格段に大きいので高速動作が可能である。特に、本実施例では、ｐ型のカレント薄膜トランジスタ１２２とｎ型のスイッチング薄膜トランジスタ１２１を形成する際に、駆動回路のシフトレジスタ、サンプルホールド回路等を構成する相補型薄膜トランジスタのｐ型及びｎ型の薄膜トランジスタを上記の実施例を用いて同時に形成することが可能である。この構成によれば、カレント薄膜トランジスタ１２２の経時劣化を低減する構成を得ることが、製造過程の増加なしに実現できる。
【００６４】
上述のように実施例１ではカレント薄膜トランジスタをｎチャネル型で、実施例２ではカレント薄膜トランジスタをｐチャネル型の構成について記載したが、ここで、ｐチャネル型とｎチャネル型の薄膜トランジスタの経時劣化について検討する。
【００６５】
図１２および図１３は、同等の電圧印加条件に対する、ｎチャネル型およびｐチャネル型薄膜トランジスタ、特にポリシリコン薄膜トランジスタの経時劣化を示す図である。図１２の５１１、５１２は電圧印加前のＶｄ＝４Ｖ、Ｖｄ＝８Ｖにおけるｎチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性を示す。また、５２１、５２２はＶｇ＝０Ｖ、Ｖｄ＝１５Ｖ、１０００秒程度の電圧印加後のＶｄ＝４Ｖ、Ｖｄ＝８Ｖにおけるｎチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性を示す。
【００６６】
図１３の８１１、８１２は電圧印加前のＶｄ＝４Ｖ、Ｖｄ＝８Ｖにおけるｐチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性を示す。また、８２１、８２２はＶｇ＝０Ｖ、Ｖｄ＝１５Ｖ、１０００秒程度の電圧印加後のＶｄ＝４Ｖ、Ｖｄ＝８Ｖにおけるｐチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性を示す。明らかに、ｐチャネル型薄膜トランジスタの方が、オン電流の減少およびオフ電流の増加が、小さいことがわかる。
【００６７】
図１２及び図１３に示されるｐ型とｎ型の薄膜トランジスタの経時劣化特性の違いを考慮して、スイッチング薄膜トランジスタとカレント薄膜トランジスタの少なくとも一方をｐチャネル型薄膜トランジスタ、特にｐ型のポリシリコン薄膜トランジスタで構成することにより、経時劣化を抑制することができる。さらに、カレント薄膜トランジスタだけではなく、スイッチング薄膜トランジスタもｐ型薄膜トランジスタで構成することにより、さらに表示素子の特性を維持することが可能となる。
【００６８】
また上述の実施例は、発光素子として有機ＥＬ表示素子を用いて説明したが、有機ＥＬ表示素子に限らず、無機ＥＬ素子あるいはその他の電流駆動型発光素子にも適用可能であることは言うまでもない。
【００６９】
（産業上の利用分野）
本発明に係わる表示装置は、有機ＥＬ表示素子、無機ＥＬ素子等の各種の電流駆動型発光素子とこれを駆動する薄膜トランジスタ等のスイッチング素子とを備えた表示装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した表示装置の基本的な構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタを備えた表示素子の等価回路図である。
【図３】本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタを備えた表示素子の駆動電圧図である。
【図４】本発明の実施例１に係るカレント薄膜トランジスタの電流電圧特性図である。
【図５】本発明の実施例１に係る有機ＥＬ表示素子の電流電圧特性図である。
【図６】（ａ）本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の断面図であり、（ｂ）本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の平面図である。
【図７】本発明の実施例２に係る薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の等価回路図である。
【図８】本発明の実施例２に係る薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の駆動電圧図である。
【図９】本発明の実施例２に係るカレント薄膜トランジスタの電流電圧特性図である。
【図１０】本発明の実施例２に係る有機ＥＬ表示素子の電流電圧特性図である。
【図１１】（ａ）本発明の実施例２に係る薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の断面図であり、（ｂ）本発明の実施例２に係る薄膜トランジスタを備えた有機ＥＬ表示素子の平面図である。
【図１２】ｎチャネル型薄膜トランジスタの経時劣化を示す図である。
【図１３】ｐチャネル型薄膜トランジスタの経劣化を示す図である。
【図１４】本発明に係わる薄膜トランジスタ駆動の有機ＥＬ表示素子の製造工程図である。
【符号の説明】
１１１走査線
１１２データ線
１１３電位保持電極
１１４共通線
１１５Ａｌで形成された画素電極
１１６ＩＴＯで形成された対向電極
１２１スイッチング薄膜トランジスタ
１２２ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタ
１２３保持容量
１３１正置有機ＥＬ表示素子
１３２正孔注入層
１３３有機ＥＬ層
１４１電流発光素子の電流の向き
１５１レジスト
２１１走査電位
２１２信号電位
２１３保持電位
２１４共通電位
２１５画素電位
２１６対向電位
２２１画素が表示状態となる期間
２２２画素が非表示状態となる期間
３１ドレイン電圧４Ｖのときの、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタの
電流電圧特性
３２ドレイン電圧８Ｖのときの、ｎチャネル型カレント薄膜トランジスタの
電流電圧特性
４正置有機ＥＬ表示素子の電流電圧特性
６１１走査線
６１２データ線
６１３電位保持電極
６１４共通線
６１５ＩＴＯで形成された画素電極
６１６Ａｌで形成された対向電極
６２１スイッチング薄膜トランジスタ
６２２ｐチャネル型カレント薄膜トランジスタ
６２３保持容量
６３１逆置有機ＥＬ表示素子
６３２正孔注入層
６３３有機ＥＬ層
６４１電流発光素子の電流の向き
６５１レジスト
７１１走査電位
７１２信号電位
７１３保持電位
７１４共通電位
７１５画素電位
７１６対向電位
７２１画素が表示状態となる期間
７２２画素が非表示状態となる期間
８１ドレイン電圧４Ｖのときの、ｐチャネル型カレント薄膜トランジスタの電流電圧特性
８２ドレイン電圧８Ｖのときの、ｐチャネル型カレント薄膜トランジスタの電流電圧特性
９逆置有機ＥＬ表示素子の電流電圧特性
５１１電圧印加前のＶｄ＝４Ｖにおけるｎチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
５１２電圧印加前のＶｄ＝８Ｖにおけるｎチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
５２１電圧印加後のＶｄ＝４Ｖにおけるｎチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
５２２電圧印加後のＶｄ＝８Ｖにおけるｎチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
８１１電圧印加前のＶｄ＝４Ｖにおけるｐチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
８１２電圧印加前のＶｄ＝８Ｖにおけるｐチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
８２１電圧印加後のＶｄ＝４Ｖにおけるｐチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性
８２２電圧印加後のＶｄ＝８Ｖにおけるｐチャネル型薄膜トランジスタの伝達特性[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting device including a light emitting element such as an organic electroluminescence (hereinafter referred to as EL) element and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
The inventor of the present invention scrutinized the thin film transistor driving organic EL display element. As a result, the following was found.
[0003]
(1) In the organic EL display element driven by a thin film transistor, since the organic EL display element is a direct current element, direct current also flows through the thin film transistors inserted in series to control the organic EL display element.
[0004]
(2) Thin film transistors are classified into n-channel and p-channel types. The n-channel type and the p-channel type have very different aspects of deterioration with time.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to suppress deterioration of a thin film transistor with time in a current light emitting element driven by the thin film transistor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a light-emitting device according to the present invention includes a first step of forming a transistor on a substrate, a second step of forming a first interlayer insulating film on the transistor, and a step of forming a first interlayer insulating film on the transistor. Forming a first contact hole, and forming an electrode layer electrically connected to the transistor via the first contact hole on the first interlayer insulating film; and A fourth step of forming a second interlayer insulating film on the interlayer insulating film and the electrode layer for planarization, and a fifth step of forming a second contact hole in the second interlayer insulating film And a sixth step of forming on the second interlayer insulating film a pixel electrode electrically connected to the electrode layer through the second contact hole; and a pixel region corresponding to the pixel electrode is partitioned. Forming a bank layer for And extent, characterized in that it comprises an eighth step of forming an organic EL layer in the pixel region.
[0010]
In the above method for manufacturing a light emitting device, the organic EL layer may be formed by an inkjet method.
[0014]
(1) Further, the present invention provides a current driven light emitting display device in which a plurality of scanning lines and a plurality of data lines are formed, and a thin film transistor and a current light emitting element are formed corresponding to each intersection of the scanning lines and the data lines. In the above, at least one of the thin film transistors is a p-channel thin film transistor.
[0015]
According to the above invention, the deterioration of the thin film transistor with time can be suppressed.
[0016]
(2) Further, according to the present invention, a plurality of scanning lines, a plurality of data lines, a common electrode, and a counter electrode are formed, and the first thin film transistor, the second thin film transistor, and the holding are provided corresponding to each intersection of the scanning line and the data line. A capacitor, a pixel electrode, and a current light emitting element are formed. The first thin film transistor controls conduction between the data line and the storage capacitor by the potential of the scanning line, and the second thin film transistor has a common electrode by the potential of the storage capacitor. The second thin film transistor is a p-channel thin film transistor in a current-driven light emitting display device that controls a current flowing through the current light emitting element between the pixel electrode and the counter electrode by controlling conduction between the second thin film transistor and the pixel electrode. Features.
[0017]
(3) Further, in the above invention, a drive circuit for driving the light emitting element is formed on the substrate together with the plurality of scanning lines, the plurality of data lines, the thin film transistor, and the current light emitting element. The p-channel thin film transistor is a thin film transistor in the drive circuit.
And are preferably formed by the same process.
[0018]
In the above invention, the thin film transistor is preferably a polysilicon thin film transistor.
[0019]
Further, in the above invention, the driving circuit is composed of complementary thin film transistors, and the first thin film transistor and the N channel thin film transistor in the driving circuit are formed in the same process, and the second thin film transistor and the driving circuit are formed in the driving circuit. The p-channel thin film transistor is preferably formed by the same process.
[0020]
According to this, a high-performance current-driven light-emitting display device that does not deteriorate with time can be provided without increasing the number of manufacturing steps.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Overall structure of organic EL display element)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the central portion on the substrate 1 is a display unit. A data side driving circuit 3 that outputs an image signal to the data line 112 is configured on the upper side of the outer peripheral portion of the transparent substrate 1 in the drawing, and a scanning line 111 is formed on the left side in the drawing. Thus, a scanning side drive circuit 4 for outputting a scanning signal is configured. In these drive circuits 3 and 4, an N-type thin film transistor and a P-type thin film transistor constitute a complementary TFT, and this complementary thin film transistor includes a shiftless transistor circuit, a level shifter circuit, an analog switch circuit, and the like.
[0022]
On the transparent substrate 1, a plurality of scanning lines 111 and a plurality of data lines 112 extending in a direction intersecting with the extending direction of the scanning lines 111 are configured, and the data lines 112 and the scanning lines 111 are configured. Pixels 7 are formed in a matrix by crossing with.
[0023]
Each pixel 7 includes a first thin film transistor (hereinafter referred to as a switching thin film transistor) 121 in which a scanning signal is supplied to a gate electrode 21 (first gate electrode) via a scanning line 111. One of the source / drain regions of the switching thin film transistor 121 is electrically connected to the data line 112, and the other source / drain region is electrically connected to the potential holding electrode 113. A common line 114 is arranged in parallel with the scanning line 111, and a storage capacitor 123 is formed between the common line 114 and the potential holding electrode 113. The common line is held at a constant potential. Therefore, when the switching thin film transistor 121 is selected by the scanning signal and turned on, an image signal is written from the data line 112 to the storage capacitor 123 via the switching thin film transistor.
[0024]
A gate electrode of a second thin film transistor (hereinafter referred to as a current thin film transistor) 122 is electrically connected to the potential holding electrode 113, and one of the source / drain regions of the current thin film transistor 122 is electrically connected to the common line 114. On the other hand, the other source / drain region is electrically connected to one electrode 115 of the light emitting element 131. When the current thin film transistor 122 is turned on, the current of the common line 114 flows to the light emitting element 131 such as an organic EL display element through the current thin film transistor 122, and the light emitting element 131 emits light. In this configuration, one electrode of the storage capacitor is connected to the common line 114. However, instead of being connected to the common line 114, another capacitor line may be provided and connected to the capacitor line. Good. Further, one electrode of the storage capacitor may be connected to the adjacent gate line. Example 1
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the organic EL display element including the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a drive voltage diagram of the organic EL display element including the thin film transistor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a current-voltage characteristic diagram of the current thin film transistor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a current-voltage characteristic diagram of the organic EL display element according to the first embodiment of the present invention.
[0025]
In FIG. 2, 111 is a scanning line, 112 is a data line, 113 is a holding electrode, 114 is a common line, 115 is a pixel electrode formed of Al, 116 is a counter electrode formed of ITO, 121 is a switching thin film transistor, 122 Is an n-channel current thin film transistor, 123 is a storage capacitor, 131 is an organic EL display element (hereinafter referred to as a normal organic EL display element) 13, 141 that emits light by a current flowing from the counter electrode 116 toward the pixel electrode 115. This is the direction of current of the organic EL display element.
[0026]
In FIG. 3, 211 is a scanning potential, 212 is a signal potential, 213 is a holding potential, 214 is a common potential, 215 is a pixel potential, and 216 is a counter potential. FIG. 3 shows only a part of each potential in order to explain the relationship between the potentials. The potential of the scanning line 111 is the scanning potential 211, the potential of the data line 112 is the signal potential 212, the potential of the holding electrode 113 is the holding potential 213, the potential of the common line 114 is the common potential 214, and the potential of the pixel electrode 115 formed by Al. Is the pixel potential 215, and the potential of the counter electrode 116 formed of ITO (Indium Tin Oxide) corresponds to the counter potential 216. FIG. 3 schematically partially illustrates each signal potential.
[0027]
Reference numeral 221 denotes a period in which the pixel is in a display state, and current flows through the normal organic EL display element 131 to emit light. Reference numeral 222 denotes a period in which the pixel is in a non-display state. Does not flow and does not emit light.
[0028]
In FIG. 4, 31 is a current-voltage characteristic of the n-channel current thin film transistor 122 when the drain voltage is 4V, and 32 is a current-voltage characteristic of the n-channel current thin film transistor 122 when the drain voltage is 8V. In either drain voltage, when the gate voltage is low, the n-channel current thin film transistor 122 is turned off, a small drain current flows, the source-drain resistance becomes high resistance, and when the gate voltage is high, n It can be seen that the channel current thin film transistor 122 is turned on, a large drain current flows, and the resistance between the source and the drain becomes low.
[0029]
In FIG. 5, reference numeral 4 denotes current-voltage characteristics of the in-place organic EL display element 131. Here, the voltage represents the counter potential 216 with respect to the pixel potential 215, and the current represents the current flowing from the counter electrode 116 to the pixel electrode 115. The normal organic EL display element 131 is turned off below a certain threshold voltage, has high resistance, no current flows, and does not emit light. Above the threshold voltage, the transistor is turned on, and current flows and emits light with low resistance. Here, the threshold voltage is approximately 2V.
[0030]
The operation of the organic EL display element including the thin film transistor of this embodiment will be described with reference to FIGS. 2, 3, 4 and 5. FIG.
[0031]
The switching thin film transistor 121 controls conduction between the data line 112 and the holding electrode 113 by the potential of the scanning line 111. That is, the conduction between the signal potential 212 and the holding potential 213 is controlled by the scanning potential 211. Note that the switching thin film transistor 121 is an n-channel thin film transistor here, but may be a p-channel thin film transistor.
[0032]
In the period 221 in which the pixel is in a display state, the signal potential 212 is high and the high potential is held in the holding potential 213. In the period 222 in which the pixel is in the non-display state, the signal potential 212 is low and the low potential is held in the holding potential 213.
[0033]
The n-channel current thin film transistor 122 has the characteristics shown in FIG. 4, and the conduction between the common line 114 and the pixel electrode 115 is controlled by the potential of the holding electrode 113. That is, the conduction between the common potential 214 and the pixel potential 215 is controlled by the holding potential 213. Since the holding potential 213 is high for the period 221 in which the pixel is in the display state, the common line 114 and the pixel electrode 115 are electrically connected, and the holding potential is in the period 222 in which the pixel is in the non-display state. Since 213 has a low potential, the common line 114 and the pixel electrode 115 are disconnected.
[0034]
The organic EL display element 131 has the characteristics shown in FIG. 5, and during the period 221 in which the pixel is in a display state, a current flows between the pixel electrode 115 and the counter electrode 116, and the organic EL display element 131 emits light. In the period 222 in which the pixel is not displayed, no current flows and no light is emitted.
[0035]
6A is a cross-sectional view of a thin film transistor organic EL display element (pixel) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a cross-sectional view of a thin film transistor organic EL display element (one pixel) according to an embodiment of the present invention. It is a top view. A cross section AA ′ in FIG. 6A corresponds to a cross section AA ′ in FIG.
[0036]
In FIG. 6A, 132 is a hole injection layer, 133 is an organic EL layer, and 151 is a resist.
[0037]
Here, regarding the switching thin film transistor 121 and the n-channel current thin film transistor 122, the structure and process of the low-temperature polysilicon thin film transistor used in the thin film transistor liquid crystal display element, that is, the top gate structure and the process having a maximum temperature of 600 degrees or less. Although used, other structures and processes may be used.
[0038]
The pixel electrode 115 made of Al, the counter electrode 116 made of ITO, the hole injection layer 132, and the organic EL layer 133 form an in-place organic EL display element 131. In this regular organic EL display element 131, the current direction 141 of the organic EL display element can be set from the counter electrode 116 made of ITO to the pixel electrode 115 made of Al. In addition, even if it is not the structure used here regarding the organic EL display element, as long as the direction of current 141 of the organic EL display element can be changed from the counter electrode to the pixel electrode, other structures may be used. It doesn't matter.
[0039]
Here, the hole injection layer 132 and the organic EL layer 133 are formed by an inkjet printing method using the resist 151 as a separation structure between the pixels, and the counter electrode 116 formed of ITO is formed by a sputtering method. Although formed, other methods may be used.
[0040]
In this embodiment, the common potential 214 is lower than the counter potential 216. The current thin film transistor is an n-channel current thin film transistor 122.
[0041]
In the period 221 in which the pixel is in a display state, the n-channel current thin film transistor 122 is turned on. As shown in FIG. 4, the current flowing through the normal organic EL display element 131, that is, the on-current of the n-channel current thin film transistor 122 depends on the gate voltage. Here, the gate voltage is a potential difference between the holding potential 213 and the lower potential of the common potential 214 and the pixel potential 215. According to this embodiment, since the common potential 214 is lower than the pixel potential 215, the gate voltage is a potential difference between the holding potential 213 and the common potential 214. Since this potential difference is sufficiently large, a sufficiently large on-current can be obtained. Note that the on-current of the n-channel current thin film transistor 122 also depends on the drain voltage, but the conclusion here is not changed.
[0042]
Conversely, in order to obtain a required on-current, the holding potential 213 can be set to a lower potential, and the amplitude of the signal potential 212 and thus the amplitude of the scanning potential 211 can be reduced. That is, in the switching thin film transistor 121 and the n-channel current thin film transistor 122, it is possible to reduce the driving voltage without causing deterioration in image quality, abnormal operation, or a decrease in operable frequency.
Further, in this embodiment, the signal potential 212 for the pixel to be displayed is lower than the counter potential 216.
[0043]
As described above, in the period 221 in which the pixel is in the display state, the on-state current of the n-channel current thin film transistor 122 depends on the potential difference between the holding potential 213 and the common potential 214, and the potential difference between the holding potential 213 and the counter potential 216. Is not directly dependent on. Therefore, the holding potential 213, that is, the signal potential 212 for the pixel to be displayed can be set lower than the counter potential 216 while ensuring a sufficiently large on-current in the n-channel current thin film transistor 122. Thus, the amplitude of the signal potential 212 and the amplitude of the scanning potential 211 can be reduced. That is, in the switching thin film transistor 121 and the n-channel current thin film transistor 122, it is possible to reduce the driving voltage without causing deterioration in image quality, abnormal operation, or a decrease in operable frequency.
[0044]
Further, in this embodiment, the signal potential 212 for the pixel to be in the non-display state is higher than the common potential 214. In the period 222 in which the pixel is in a non-display state, when the signal potential 212 is slightly higher than the common potential 214, the n-channel current thin film transistor 122 is not completely turned off. However, the resistance between the source and the drain of the n-channel current thin film transistor 122 is considerably high as shown in FIG. For this reason, the pixel potential 215 determined by dividing the common potential 214 and the counter potential 216 by the resistance value of the n-channel current thin film transistor 122 and the resistance value of the in-place organic EL display element 131 is the counter potential 216. The potential is close to.
[0045]
The voltage applied to the in-place organic EL display element 131 is a potential difference between the pixel potential 215 and the counter potential 216. However, as shown in FIG. Does not emit light. That is, by using the threshold voltage of the EL display element 131 that is placed positively, the signal potential 212 is slightly higher than the common potential 214, and the n-channel current thin film transistor 122 is completely turned off. Even if it does not become a state, it is possible to make the positive value organic EL display element 131 not emit light.
[0046]
Here, by setting the signal potential 212 for the pixel in the non-display state to a higher potential than the common potential 214, the amplitude of the signal potential 212, and hence the amplitude of the scanning potential 211, can be reduced. . That is, in the switching thin film transistor 121 and the n-channel current thin film transistor 122, it is possible to reduce the driving voltage without causing deterioration in image quality, abnormal operation, or a decrease in operable frequency.
[0047]
Note that the operation of the organic EL display device including the thin film transistor of this embodiment is not simple as described above, and operates based on more complicated voltage and current relationships. The explanation of is valid.
(Example 2)
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of an organic EL display element including a thin film transistor according to Example 2 of the present invention. FIG. 8 is a drive voltage diagram of the organic EL display element including a thin film transistor according to Example 2 of the present invention. FIG. 9 is a current-voltage characteristic diagram of the current thin film transistor according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a current-voltage characteristic diagram of the organic EL display element according to the second embodiment of the present invention.
[0048]
In FIG. 7, 615 is a pixel electrode formed of ITO, 616 is a counter electrode formed of Al, 622 is a p-channel current thin film transistor, and 631 is an organic EL display that emits light by current flowing from the pixel electrode 615 to the counter electrode 616. Element (hereinafter referred to as an inverted organic EL display element). Reference numeral 641 denotes the current direction of the organic EL display element, but the direction is opposite to that in FIG. The rest is the same as in the first embodiment and FIG.
[0049]
In FIG. 8, the level of each potential is different from that in FIG. Other than that is the same as FIG.
[0050]
In FIG. 9, 81 is the current-voltage characteristic of the p-channel current thin film transistor 622 when the drain voltage is 4V, and 82 is the current-voltage characteristic of the p-channel current thin film transistor 622 when the drain voltage is 8V.
[0051]
In FIG. 10, 9 is the current-voltage characteristic of the inverted organic EL display element 631. The operation of the organic EL display device including the thin film transistor of this example is the same as that of Example 1 except that the current thin film transistor is a p-channel thin film transistor 622 and the potential relation related to the current thin film transistor is inverted. It is.
[0052]
11A is a cross-sectional view of an organic EL display element (one pixel) provided with a thin film transistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11B is a thin film transistor organic EL display element according to an embodiment 2 of the present invention. It is a top view of (one pixel). A section AA ′ in FIG. 11A corresponds to a section AA ′ in FIG.
[0053]
In FIG. 11A, 632 is a hole injection layer, and 633 is an organic EL layer. Other than that, it is the same as FIG. A reverse organic EL display element 631 is formed by the pixel electrode 615 made of ITO, the counter electrode 616 made of Al, the hole injection layer 632 and the organic EL layer 633. In the inverted organic EL display element 631, the current direction 641 of the organic EL display element can be changed from the pixel electrode 615 formed of ITO to the counter electrode 616 formed of Al.
[0054]
In this embodiment, the common potential 714 is higher than the counter potential 716. The current thin film transistor is a p-channel current thin film transistor 622.
[0055]
Furthermore, in this embodiment, the signal potential 712 for the pixel to be displayed is higher than the counter potential 716.
Further, in this embodiment, the signal potential 712 with respect to the pixel to be set in the non-display state is lower than the common potential 714.
[0056]
All the effects of the thin film transistor organic EL display element of this embodiment are the same as those of Embodiment 1 except that the current thin film transistor is a p-channel thin film transistor 622 and the potential relation related to the current thin film transistor is inverted. is there.
[0057]
In this embodiment, the current thin film transistor 122 is a p-channel thin film transistor. With this configuration, deterioration with time of the current thin film transistor 122 can be significantly reduced. In addition, by using a p-channel type polysilicon thin film transistor, deterioration with time of the current thin film transistor 122 can be further reduced.
[0058]
FIG. 14 is a manufacturing process diagram of the current drive type light emitting display device including the thin film transistor according to the embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 14 (a), an amorphous silicon layer of 200 to 600 angstroms is formed on the entire surface of the substrate 1 and annealed with a laser or the like to polycrystallize the amorphous silicon. Form a layer. Thereafter, the polycrystalline silicon layer is patterned to form the silicon thin film 421 that becomes the source / drain / channel region of the switching thin film transistor 121, the first electrode 423 of the storage capacitor 123, and the source / drain / channel region of the current thin film transistor 122. A silicon thin film 422 is formed.
[0059]
Next, an insulating film 424 serving as a gate insulating film is formed over the silicon thin films 421 and 422 and the first electrode 423. Next, phosphorus (P) ions are selectively implanted into the first electrode 423 to reduce resistance. Next, as shown in FIG. 14B, gate electrodes 111 and 111 ′ made of a TaN layer are formed on the silicon thin films 421 and 422 via a gate insulating film.
[0060]
Next, a resist mask 42 is formed on the silicon layer 422 to be a current thin film transistor, and phosphorus (P) is ion-implanted by self-alignment using the gate electrode as a mask to form n-type source / drain regions in the silicon layer 421. Form. Next, as shown in FIG. 14C, a resist mask 412 ′ is formed on the first silicon layer 421 and the first electrode, and boron (self-aligned boron ( B) is ion-implanted to form p-type source / drain regions in the silicon layer 422. As described above, the switching thin film transistor 121 is formed by the n-channel impurity doping 411. At this time, the current thin film transistor 122 is protected by the resist mask 42 and the n-channel impurity doping 411 is not performed. Next, the current thin film transistor 122 is formed by the p-channel impurity doping 412.
[0061]
Although not shown, when a thin film transistor constituting a shift register, a sample hold circuit, or the like of a driving circuit unit that drives the switching transistor 121 is formed on the same substrate, it can be simultaneously formed by the same process as the above process. is there. The second electrode 425 of the storage capacitor may be formed of the same material at the same time as the gate electrodes 111 and 111 ′, or may be formed of a different material. Next, as shown in FIG. 14D, after forming the interlayer insulating film 43, after forming contact holes, electrode layers 426, 427, 428 and 429 made of aluminum or ITO are formed.
[0062]
Next, after an interlayer insulating film 44 is formed and planarized, a contact hole is formed, and ITO 45 is formed at 1000 to 2000 angstroms, preferably about 1600 angstroms so that one electrode of the current thin film transistor is connected. Next, bank layers 46 and 47 having a thickness of 2.0 μm or more are partitioned and formed for each pixel region. Next, an organic EL layer 48 is formed in an area surrounded by the bank layers 46 and 47 by an inkjet method or the like. After forming the organic EL 48, aluminum lithium composed of 6000 to 8000 angstroms is formed on the organic EL layer 48 as the counter electrode 49. A hole injection layer may be provided between the organic EL 48 and the counter electrode 49 as shown in FIG.
[0063]
Through the above-described steps, a high-performance thin film transistor-driven organic EL display element can be formed. Further, since polysilicon has a remarkably high carrier mobility compared to amorphous silicon, it can operate at high speed. In particular, in this embodiment, when the p-type current thin film transistor 122 and the n-type switching thin film transistor 121 are formed, the p-type and n-type thin film transistors of complementary thin film transistors that constitute a shift register, a sample hold circuit, and the like of the drive circuit. Can be formed simultaneously using the above embodiments. According to this configuration, it is possible to obtain a configuration that reduces deterioration with time of the current thin film transistor 122 without an increase in the manufacturing process.
[0064]
As described above, in the first embodiment, the current thin film transistor is an n-channel type, and in the second embodiment, the current thin film transistor is a p-channel type. However, the deterioration with time of the p-channel type and the n-channel type thin film transistor is examined here. To do.
[0065]
FIG. 12 and FIG. 13 are diagrams showing the deterioration over time of n-channel and p-channel thin film transistors, particularly polysilicon thin film transistors, under the same voltage application conditions. 511 and 512 in FIG. 12 show transfer characteristics of the n-channel thin film transistor at Vd = 4V and Vd = 8V before voltage application. Reference numerals 521 and 522 denote transfer characteristics of the n-channel thin film transistor at Vg = 0 V, Vd = 15 V, Vd = 4 V, and Vd = 8 V after voltage application for about 1000 seconds.
[0066]
Reference numerals 811 and 812 in FIG. 13 indicate transfer characteristics of the p-channel thin film transistor at Vd = 4 V and Vd = 8 V before voltage application. Reference numerals 821 and 822 denote transfer characteristics of the p-channel thin film transistor at Vg = 0V, Vd = 15V, Vd = 4V, and Vd = 8V after voltage application of about 1000 seconds. Obviously, the p-channel thin film transistor has a smaller decrease in on-current and increase in off-current.
[0067]
Considering the difference in aging characteristics of the p-type and n-type thin film transistors shown in FIGS. 12 and 13, at least one of the switching thin film transistor and the current thin film transistor is formed of a p-channel thin film transistor, particularly a p-type polysilicon thin film transistor. As a result, deterioration with time can be suppressed. Furthermore, by configuring not only the current thin film transistor but also the switching thin film transistor with a p-type thin film transistor, the characteristics of the display element can be further maintained.
[0068]
Moreover, although the above-mentioned Example demonstrated using an organic EL display element as a light emitting element, it cannot be overemphasized that it is applicable not only to an organic EL display element but to an inorganic EL element or other current drive type light emitting elements. .
[0069]
(Industrial application fields)
The display device according to the present invention can be used as a display device including various current-driven light-emitting elements such as an organic EL display element and an inorganic EL element, and a switching element such as a thin film transistor for driving the light-emitting element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of a display device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a display element including a thin film transistor according to the first embodiment of the invention.
FIG. 3 is a drive voltage diagram of a display element including a thin film transistor according to the first embodiment of the invention.
FIG. 4 is a current-voltage characteristic diagram of the current thin film transistor according to the first embodiment of the invention.
FIG. 5 is a current-voltage characteristic diagram of the organic EL display element according to Example 1 of the invention.
6A is a cross-sectional view of an organic EL display element including a thin film transistor according to Example 1 of the present invention, and FIG. 6B is a plan view of an organic EL display element including a thin film transistor according to Example 1 of the present invention. FIG.
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of an organic EL display device including a thin film transistor according to Example 2 of the invention.
FIG. 8 is a drive voltage diagram of an organic EL display device including a thin film transistor according to Example 2 of the invention.
FIG. 9 is a current-voltage characteristic diagram of the current thin film transistor according to the second embodiment of the invention.
10 is a current-voltage characteristic diagram of an organic EL display element according to Example 2 of the invention. FIG.
11A is a cross-sectional view of an organic EL display element including a thin film transistor according to Example 2 of the present invention, and FIG. 11B is a plan view of an organic EL display element including a thin film transistor according to Example 2 of the present invention. FIG.
FIG. 12 is a graph showing deterioration over time of an n-channel thin film transistor.
FIG. 13 is a diagram showing the deterioration of a p-channel thin film transistor.
FIG. 14 is a manufacturing process diagram of an organic EL display element driven by a thin film transistor according to the present invention.
[Explanation of symbols]
111 scan lines
112 data lines
113 Potential holding electrode
114 Common line
A pixel electrode formed of 115 Al
116 Counter electrode made of ITO
121 switching thin film transistor
122 n-channel current thin film transistor
123 Retention capacity
131 In-place organic EL display element
132 Hole injection layer
133 Organic EL layer
141 Current direction of current light emitting device
151 resist
211 Scanning potential
212 Signal potential
213 Holding potential
214 Common potential
215 pixel potential
216 Counter potential
221 period when pixel is in display state
222 period during which pixels are not displayed
31 of an n-channel current thin film transistor when the drain voltage is 4V
Current-voltage characteristics
32 of n-channel current thin film transistor when drain voltage is 8V
Current-voltage characteristics
4 Current-voltage characteristics of in-place organic EL display elements
611 scan line
612 data line
613 Potential holding electrode
614 Common line
615 Pixel electrode made of ITO
Counter electrode made of 616 Al
621 Switching thin film transistor
622 p-channel current thin film transistor
623 Retention capacity
631 Reverse organic EL display element
632 Hole injection layer
633 Organic EL layer
641 Current direction of current light emitting device
651 resist
711 Scanning potential
712 Signal potential
713 Holding potential
714 Common potential
715 pixel potential
716 Counter potential
721 Period of pixel display state
722 Period in which pixels are not displayed
81 Current-voltage characteristics of p-channel current thin-film transistor when drain voltage is 4V
82 Current-voltage characteristics of p-channel current thin film transistor when drain voltage is 8V
9 Current-voltage characteristics of inverted organic EL display elements
511 Transfer characteristics of n-channel thin film transistor at Vd = 4 V before voltage application
512 Transfer characteristics of n-channel thin film transistor at Vd = 8 V before voltage application
521 Transfer characteristics of n-channel thin film transistor at Vd = 4 V after voltage application
522 Transfer characteristics of n-channel thin film transistor at Vd = 8V after voltage application
811 Transfer characteristics of p-channel thin film transistor at Vd = 4 V before voltage application
812 Transfer characteristics of p-channel thin film transistor at Vd = 8V before voltage application
821 Transfer characteristics of p-channel thin film transistor at Vd = 4V after voltage application
822 Transfer characteristics of p-channel thin film transistor at Vd = 8V after voltage application

Claims

A first step of forming a transistor on a substrate;
A second step of forming a first interlayer insulating film on the transistor;
A first contact hole is formed in the first interlayer insulating film, and an electrode layer electrically connected to the transistor through the first contact hole is formed on the first interlayer insulating film. 3 steps,
A fourth step of forming and planarizing a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film and the electrode layer;
A fifth step of forming a second contact hole in the second interlayer insulating film;
Forming a pixel electrode electrically connected to the electrode layer through the second contact hole on the second interlayer insulating film;
A seventh step of forming a bank layer for partitioning a pixel region corresponding to the pixel electrode;
And an eighth step of forming an organic EL layer in the pixel region.

In the manufacturing method of the light-emitting device according to claim 1,
Forming the organic EL layer by an inkjet method;
A method of manufacturing a light emitting device.