JP4005304B2

JP4005304B2 - Image display device

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Publication number: JP4005304B2
Application number: JP2000335393A
Authority: JP
Inventors: 一郎高山; 和司杉浦; 幸夫山内; 直哉坂本; 光文小玉; 三千男荒井
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd; TDK Corp
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd; TDK Corp
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2017-05-16
Also published as: JP2001202036A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像表示装置に係り、特に有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）ディスプレイ装置に好適な、高画質の画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年において、有機ＥＬ素子を用いたディスプレイ装置が開発されている。有機ＥＬ素子を多数使用した有機ＥＬディスプレイをアクティブマトリックス回路により駆動する場合、各ＥＬのピクセル（画素）には、このピクセルに対して供給する電流を制御するための薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の如きＦＥＴ（電界効果トランジスタ）が一組ずつ接続される。
【０００３】
従来のアクティブマトリックス型の有機ＥＬディスプレイ装置の回路図の一例を図９に示す。この有機ＥＬディスプレイ装置は、Ｘ方向信号線３０１−１、３０１−２・・・、Ｙ方向信号線３０２−１、３０２−２・・・、電源Ｖｄｄ線３０３−１、３０３−２・・・、スイッチ用ＦＥＴトランジスタ３０４−１、３０４−２・・・、電流制御用ＦＥＴトランジスタ３０５−１、３０５−２・・・、有機ＥＬ素子３０６−１、３０６−２・・・、キャパシタ３０７−１、３０７−２・・・、Ｘ方向周辺駆動回路３０８、Ｙ方向周辺駆動回路３０９等により構成される。
【０００４】
Ｘ方向信号線３０１、Ｙ方向信号線３０２により画素が特定され、その画素においてスイッチ用ＦＥＴトランジスタ３０４がオンにされてその信号保持用キャパシタ３０７に画像データが保持される。これにより電流制御用ＦＥＴトランジスタ３０５がオンにされ、電源線３０３より有機ＥＬ素子３０６に画像データに応じた電流が流れ、これが発光される。
【０００５】
例えばＸ方向信号線３０１−１に画像データに応じた信号が出力され、Ｙ方向信号線３０２−１にＹ方向走査信号が出力されると、これにより特定された画素のスイッチ用ＦＥＴトランジスタ３０４−１がオンになり、画像データに応じた信号により電流制御用ＦＥＴトランジスタ３０５−１が導通されて有機ＥＬ素子３０６−１に、この画像データに応じた発光電流が流れ、発光制御される。
【０００６】
このような、一画素毎に薄膜型のＥＬ素子と、前記ＥＬ素子の発光制御用の電流制御用ＦＥＴトランジスタと、前記電流制御用ＦＥＴトランジスタのゲート電極に接続された信号保持用のキャパシタと、前記キャパシタへのデータ書込み用のスイッチ用の薄膜トランジスタ等を有するアクティブマトリックス型ＥＬ画像表示装置において、ＥＬ素子の発光強度は信号保持用のキャパシタに蓄積された電圧によって制御された発光電流制御用のＦＥＴトランジスタに流れる電流で決定される。（A66-in 201pi Electroluminescent Display Panel T.p.Brody 、F.C.Luo 、et.al.、IEEE Trans.Electron Devices,.Vol.ED-22、No.9、Sept.1975 、p739〜p749参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのような画像表示装置では、一画素の輝度は、発光電流制御用のＦＥＴトランジスタ３０５の電流供給能力と、信号保持用のキャパシタ３０７に蓄積された電圧で決まる。しかしＦＥＴトランジスタ３０５の電流供給能力は素子毎にばらつきを持ち、このばらつきが画像表示装置の画像の表示品質を低下させている。
【０００８】
ＦＥＴのゲート電極に印加するゲート電圧Ｖ_GSを、図１０（Ａ）に示す電圧Ｖｏ以下から徐々に高くすると、この電圧Ｖｏを越えた付近からソース・ドレイン電流Ｉ_DSが大きく流れ始める。この電流の変化において、電流値が１０倍になるのに要するゲート電圧がＳであり単位はＶ／decadeで表される。そしてこのＳはチャネルが形成されるしきい値Ｖth近傍が最も小さくなり、図１０（Ｂ）に示す如く、その最小の値をＦＥＴのＳ値という。即ちＳ値が小さい程、ソース・ドレイン電流Ｉ_DSの増加度が大きいことを示している。
【０００９】
上記のＦＥＴのしきい値は汚染や格子欠陥等の理由で素子毎にばらつきを持つ。このばらつきの影響により、同じゲート電圧を印加しても素子毎に流れる電流は異なり、この差は当然増加度が大きい（Ｓ値の小さい）しきい値近傍でもっとも大きくあらわれる。例えば図１０（Ｃ）に示す如く、上部ゲート電極１００−１と、下部ゲート電極１００−５と、上部ゲート酸化膜１００−２と、活性層１００−３と、下部ゲート酸化膜１００−４を具備したＴＦＴを多数製作し、これらの下部ゲート電極をソース電位に固定して上部ゲート電極に制御電圧Ｖｇを０〜１０Ｖ印加してそのソース・ドレイン電流Ｉ_DSを求めて、これらＩ_DSの各制御電圧毎の平均値Ａve、標準偏差σを算出し、図１０（Ｃ）の実線に示す如き特性曲線Ｔを得た。
【００１０】
また上部ゲート電極をソース電位に固定して、下部ゲート電極に制御電圧Ｖｇを０〜−１７Ｖ印加してそのソース・ドレイン電流Ｉ_DSを求めて、これらＩ_DSの各制御電圧毎の平均値Ａve、標準偏差σを算出し、図１０（Ｃ）の点線に示す如き特性曲線Ｂを得た。
【００１１】
これらの曲線より、同一構造のＴＦＴでもその特性にかなりのばらつきが存在し、そのばらつきはあるＶｇでピークを持つことがわかる。そしてこのピークのあらわれるＶｇの値はＳ値が得られるゲート電圧であり、しきい値近傍である。
【００１２】
このような問題のため、従来のアクティブマトリックス型の有機ＥＬディスプレイ装置では、特にしきい値近傍のばらつきが大きいため、薄暗い画像を表示するときのばらつきが大きいという問題があった。
【００１３】
したがって本発明の目的は、このようなばらつきの影響により静的かつランダムドットな輝度むらが生じ画質が劣化するという問題点を改善した高品質な画像が表示できる画像表示装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の原理を図１にもとづき説明する。図１において、１はデータ書込み用ＦＥＴ、２は発光電流制御用ＦＥＴ、３は有機ＥＬ素子、４は信号保持用のキャパシタ４であり、これらで画像表示装置の一画素を構成する。
【００１５】
そして本発明では、有機ＥＬ素子３と、前記有機ＥＬ素子３の発光電流制御用のＦＥＴ２と、前記発光電流制御用のＦＥＴ２のゲート電極に接続された信号保持用のキャパシタ４と、前記信号保持用のキャパシタ４へのデータ書き込み用ＦＥＴ１を有する画像表示装置において、前記データ書き込み用ＦＥＴ１のＳ値よりも、前記発光電流制御用のＦＥＴ２のＳ値を大きくする。
【００１６】
本発明では、前記目的を達成するため、下記の如く構成する。
（１）一画素に有機ＥＬ素子、発光電流制御用ＦＥＴ、信号保持用キャパシタおよびデータ書き込み用ＦＥＴを有し、前記データ書き込み用ＦＥＴの出力を直接前記信号保持用キャパシタの一端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの制御電極に接続し、前記発光電流制御用ＦＥＴの出力を前記有機ＥＬ素子に直接接続し、前記データ書き込み用ＦＥＴの、制御電極をＹ方向信号線に直接接続し、ソースをＸ方向信号線に直接接続し、前記信号保持用キャパシタの他端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの入力を電源Ｖｄｄ線に直接接続した画像表示装置において、前記発光電流制御用ＦＥＴのゲート酸化膜の膜厚が前記データ書き込み用ＦＥＴのゲート酸化膜の膜厚よりも厚く、前記発光電流制御用ＦＥＴのＳ値は前記データ書き込み用ＦＥＴのＳ値よりも大きいことを特徴とする。
【００１７】
（２）一画素に有機ＥＬ素子、発光電流制御用ＦＥＴ、信号保持用キャパシタおよびデータ書き込み用ＦＥＴを有し、前記データ書き込み用ＦＥＴの出力を直接前記信号保持用キャパシタの一端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの制御電極に接続し、前記発光電流制御用ＦＥＴの出力を前記有機ＥＬ素子に直接接続し、前記データ書き込み用ＦＥＴの、制御電極をＹ方向信号線に直接接続し、ソースをＸ方向信号線に直接接続し、前記信号保持用キャパシタの他端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの入力を電源Ｖｄｄ線に直接接続した画像表示装置において、前記データ書き込み用ＦＥＴは、上部ゲート電極、下部ゲート電極、活性層、上部ゲート酸化膜および該上部ゲート酸化膜よりも膜厚が厚い下部ゲート酸化膜を有するデータ書き込み用ＴＦＴであり、前記発光電流制御用ＦＥＴは、下部ゲート電極、活性層および前記データ書き込み用ＴＦＴの上部ゲート酸化膜よりも膜厚の厚い下部ゲート酸化膜を有する発光電流制御用ＴＦＴであり、前記データ書き込み用ＴＦＴの下部ゲート電極は該データ書き込み用ＴＦＴの上部ゲート電極に接続され、前記発光電流制御用ＴＦＴのＳ値は前記データ書き込み用ＴＦＴのＳ値よりも大きいことを特徴とする。
【００１８】
（３）一画素に有機ＥＬ素子、発光電流制御用ＦＥＴ、信号保持用キャパシタおよびデータ書き込み用ＦＥＴを有し、前記データ書き込み用ＦＥＴの出力を直接前記信号保持用キャパシタの一端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの制御電極に接続し、前記発光電流制御用ＦＥＴの出力を前記有機ＥＬ素子に直接接続し、前記データ書き込み用ＦＥＴの、制御電極をＹ方向信号線に直接接続し、ソースをＸ方向信号線に直接接続し、前記信号保持用キャパシタの他端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの入力を電源Ｖｄｄ線に直接接続した画像表示装置において、前記データ書き込み用ＦＥＴおよび前記発光電流制御用ＦＥＴは、それぞれ上部ゲート電極、下部ゲート電極、活性層、上部ゲート酸化膜および該上部ゲート酸化膜よりも膜厚が厚い下部ゲート酸化膜を有するデータ書き込み用ＴＦＴおよび発光電流制御用ＴＦＴであり、前記データ書き込み用ＴＦＴの下部ゲート電極は該データ書き込み用ＴＦＴの上部ゲート電極に接続され、前記発光電流制御用ＴＦＴの上部ゲート電極は該発光電流制御用ＴＦＴのソースに接続され、前記発光電流制御用ＴＦＴのＳ値は前記データ書き込み用ＴＦＴのＳ値よりも大きいことを特徴とする。
【００１９】
（４）一画素に有機ＥＬ素子、発光電流制御用ＦＥＴ、信号保持用キャパシタおよびデータ書き込み用ＦＥＴを有し、前記データ書き込み用ＦＥＴの出力を直接前記信号保持用キャパシタの一端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの制御電極に接続し、前記発光電流制御用ＦＥＴの出力を前記有機ＥＬ素子に直接接続し、前記データ書き込み用ＦＥＴの、制御電極をＹ方向信号線に直接接続し、ソースをＸ方向信号線に直接接続し、前記信号保持用キャパシタの他端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの入力を電源Ｖｄｄ線に直接接続した画像表示装置において、前記データ書き込み用ＦＥＴは、上部ゲート電極、下部ゲート電極、活性層、上部ゲート酸化膜および該上部ゲート酸化膜よりも膜厚が薄い下部ゲート酸化膜を有するデータ書き込み用ＴＦＴであり、前記発光電流制御用ＦＥＴは、上部ゲート電極、活性層および前記データ書き込み用ＦＥＴの下部ゲート酸化膜よりも膜厚の厚い上部ゲート酸化膜を有する発光電流制御用ＴＦＴであり、前記データ書き込み用ＴＦＴの下部ゲート電極は該データ書き込み用ＴＦＴの上部ゲート電極に接続され、前記発光電流制御用ＴＦＴのＳ値は前記データ書き込み用ＴＦＴのＳ値よりも大きいことを特徴とする。
【００２０】
（５）一画素に有機ＥＬ素子、発光電流制御用ＦＥＴ、信号保持用キャパシタおよびデータ書き込み用ＦＥＴを有し、前記データ書き込み用ＦＥＴの出力を直接前記信号保持用キャパシタの一端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの制御電極に接続し、前記発光電流制御用ＦＥＴの出力を前記有機ＥＬ素子に直接接続し、前記データ書き込み用ＦＥＴの、制御電極をＹ方向信号線に直接接続し、ソースをＸ方向信号線に直接接続し、前記信号保持用キャパシタの他端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの入力を電源Ｖｄｄ線に直接接続した画像表示装置において、前記データ書き込み用ＦＥＴおよび前記発光電流制御用ＦＥＴは、それぞれ上部ゲート電極、下部ゲート電極、活性層、上部ゲート酸化膜および該上部ゲート酸化膜よりも膜厚が薄い下部ゲート酸化膜を有するデータ書き込み用ＴＦＴおよび発光電流制御用ＴＦＴであり、前記データ書き込み用ＴＦＴの下部ゲート電極は該データ書き込み用ＴＦＴの上部ゲート電極に接続され、前記発光電流制御用ＴＦＴの下部ゲート電極は該発光電流制御用ＴＦＴのソースに接続され、前記発光電流制御用ＴＦＴのＳ値は前記データ書き込み用ＴＦＴのＳ値よりも大きいことを特徴とする。
【００２１】
（６）一画素に有機ＥＬ素子、発光電流制御用ＦＥＴ、信号保持用キャパシタおよびデータ書き込み用ＦＥＴを有し、前記データ書き込み用ＦＥＴの出力を直接前記信号保持用キャパシタの一端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの制御電極に接続し、前記発光電流制御用ＦＥＴの出力を前記有機ＥＬ素子に直接接続し、前記データ書き込み用ＦＥＴの、制御電極をＹ方向信号線に直接接続し、ソースをＸ方向信号線に直接接続し、前記信号保持用キャパシタの他端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの入力を電源Ｖｄｄ線に直接接続した画像表示装置において、前記発光電流制御用ＦＥＴのゲート酸化膜の誘電率が前記データ書き込み用ＦＥＴのゲート酸化膜の誘電率よりも小さく、前記発光電流制御用ＦＥＴのＳ値は前記データ書き込み用ＦＥＴのＳ値よりも大きいことを特徴とする。
【００２２】
（７）一画素に有機ＥＬ素子、発光電流制御用ＦＥＴ、信号保持用キャパシタおよびデータ書き込み用ＦＥＴを有し、前記データ書き込み用ＦＥＴの出力を直接前記信号保持用キャパシタの一端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの制御電極に接続し、前記発光電流制御用ＦＥＴの出力を前記有機ＥＬ素子に直接接続し、前記データ書き込み用ＦＥＴの、制御電極をＹ方向信号線に直接接続し、ソースをＸ方向信号線に直接接続し、前記信号保持用キャパシタの他端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの入力を電源Ｖｄｄ線に直接接続した画像表示装置において、前記データ書き込み用ＦＥＴおよび前記発光電流制御用ＴＦＴは、それぞれ上部ゲート電極、下部ゲート電極、活性層、上部ゲート酸化膜および該上部ゲート酸化膜よりも誘電率が大きい下部ゲート酸化膜を有するデータ書き込み用ＴＦＴおよび発光電流制御用ＴＦＴであり、前記データ書き込み用ＴＦＴの上部ゲート電極が定電位に固定され、前記発光電流制御用ＴＦＴの下部ゲート電極は前記発光電流制御用ＦＥＴのソースに電気的に接続され、前記発光電流制御用ＴＦＴのＳ値は前記データ書き込み用ＴＦＴのＳ値よりも大きいことを特徴とする。
【００２３】
（８）一画素に有機ＥＬ素子、発光電流制御用ＦＥＴ、信号保持用キャパシタおよびデータ書き込み用ＦＥＴを有し、前記データ書き込み用ＦＥＴの出力を直接前記信号保持用キャパシタの一端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの制御電極に接続し、前記発光電流制御用ＦＥＴの出力を前記有機ＥＬ素子に直接接続し、前記データ書き込み用ＦＥＴの、制御電極をＹ方向信号線に直接接続し、ソースをＸ方向信号線に直接接続し、前記信号保持用キャパシタの他端及び前記発光電流制御用ＦＥＴの入力を電源Ｖｄｄ線に直接接続した画像表示装置において、前記データ書き込み用ＦＥＴおよび前記発光電流制御用ＦＥＴは、それぞれ上部ゲート電極、下部ゲート電極、活性層、上部ゲート酸化膜および該上部ゲート酸化膜よりも誘電率が小さい下部ゲート酸化膜を有するデータ書き込み用ＴＦＴおよび発光電流制御用ＴＦＴであり、前記データ書き込み用ＴＦＴの下部ゲート電極が定電位に固定され、前記発光電流制御用ＴＦＴの上部ゲート電極は前記発光電流制御用ＦＥＴのソースに電気的に接続され、前記発光電流制御用ＴＦＴのＳ値は前記データ書き込み用ＴＦＴのＳ値よりも大きいことを特徴とする。
【００２４】
このようにデータ書込み用のＦＥＴのＳ値よりも発光電流制御用のＦＥＴのＳ値を大きくしたので、暗い画面を表現しようとした場合、Ｓ値が大きいと電流のばらつきの度合も小さくなり、輝度むらの発生を防止し画質の劣化を抑制できる。しかしＳ値の大きなＦＥＴをデータ書込み用に使用すると、一定のゲート電圧で流れるソース・ドレイン電流Ｉ_DSの値が小さいため、限られた走査時間内に信号保持用のキャパシタに画像信号を充分に蓄積できなくなるので、データ書込み用のＦＥＴは発光電流制御用のＦＥＴよりもＳ値の大きなものを使用することにより、品質の良好な画像表示装置を提供することができる。
【００２５】
これにより下記の如き作用効果が奏される。
（１）発光電流制御用のＦＥＴのゲート酸化膜をデータ書込み用のＦＥＴのゲート酸化膜よりも厚くしたので、発光電流制御用のＦＥＴのＳ値をデータ書込み用のＦＥＴのＳ値よりも大きくすることができ、その結果品質の良好な画像表示装置を提供することができる。
【００２６】
（２）データ書込み用ＦＥＴとして、上部ゲート電極と下部ゲート電極を有し、かつ上部ゲート電極直下のゲート酸化膜が、下部ゲート電極直上のゲート酸化膜よりも薄い構造のデータ書込み用ＴＦＴを使用し、発光電流制御用ＦＥＴとして前記データ書込み用ＴＦＴと同構造のＴＦＴの下部電極のみをゲート電極とするＴＦＴを用いたので、データ書込み用ＴＦＴのゲート酸化膜を発光電流制御用のＴＦＴのゲート酸化膜よりも薄くすることができる。その結果、発光電流制御用のＴＦＴのゲート酸化膜をデータ書込み用ＴＦＴのゲート酸化膜よりも厚くすることができ、発光電流制御用のＴＦＴのＳ値をデータ書込み用ＴＦＴのＳ値よりも大きくすることができ、品質の良好な画像表示装置を提供することができる。
【００２７】
（３）データ書込み用ＦＥＴとして、上部ゲート電極と下部ゲート電極を有し、かつ上部ゲート電極直下のゲート酸化膜が、下部ゲート電極直上のゲート酸化膜よりも薄い構造のデータ書込み用ＴＦＴを使用し、発光電流制御用ＦＥＴとして前記データ書込み用ＴＦＴと同時に形成される同構造のＴＦＴを用い、その下部電極をゲート電極とするＴＦＴを用いたので、データ書込み用ゲート酸化膜を発光電流制御用のＴＦＴのゲート酸化膜よりも薄くすることができる。その結果、発光電流制御用のＴＦＴのＳ値をデータ書込み用のＴＦＴのＳ値よりも大きくすることができ、品質の良好な画像表示装置を提供することができる。しかもデータ書込み用ＴＦＴと発光電流制御用ＴＦＴとを同時に形成するので、別々に形成するよりも製造コストを安くすることができる。
【００２８】
（４）データ書込み用ＦＥＴとして、上部電極と下部電極を有し、かつ上部ゲート電極直下のゲート酸化膜が下部ゲート電極直上のゲート酸化膜よりも薄い構造のデータ書込み用ＴＦＴを設けてその上部電極をゲート電極として使用し、発光電流制御用のＦＥＴとして前記データ書込み用ＴＦＴと同時に形成されるＴＦＴを用い、その下部電極をゲート電極として使用したので、発光電流制御用のＴＦＴのゲート酸化膜を、データ書込み用ＴＦＴのゲート酸化膜よりも厚いものとすることができ、その結果発光電流制御用のＴＦＴのＳ値をデータ書込み用のＴＦＴのＳ値よりも大きくすることができ、品質の良好な画像表示装置を提供することができる。しかもデータ書込み用ＴＦＴと発光電流制御用ＴＦＴとを同時に形成するので、別々に形成するよりも製造コストを安くすることができる。
【００２９】
（５）データ書込み用ＦＥＴとして上部ゲート電極と下部ゲート電極を有し、かつ上部ゲート電極直下のゲート酸化膜が下部ゲート電極直上のゲート酸化膜より厚い構造のデータ書込み用ＴＦＴを設け、その発光電流制御用のＦＥＴとして前記データ書込み用ＴＦＴと同時に形成されるＴＦＴを用い、その上部電極をゲート電極として使用したので、発光電流制御用のＴＦＴのゲート酸化膜を厚い構造のものとすることができ、その結果発光電流制御用のＴＦＴのＳ値をデータ書込み用のＴＦＴのＳ値よりも大きくすることができ、品質の良好な画像表示装置を提供することができる。しかもデータ書込み用ＴＦＴと発光電流制御用ＴＦＴとを同時に形成するので、別々に形成するよりも製造コストを安くすることができる。
【００３０】
（６）データ書込み用ＴＦＴとして上部ゲート電極と下部ゲート電極を有し、かつ上部ゲート電極直下のゲート酸化膜が下部ゲート電極直上のゲート酸化膜より厚い構造を持つデータ書込み用ＴＦＴを用い、その下部電極をゲート電極として使用し、発光電流制御用のＦＥＴとして、前記データ書込み用ＴＦＴと同時に形成されるＴＦＴを用い、その上部電極をゲート電極として使用したので、発光電流制御用のＴＦＴのゲート酸化膜を厚い構造のものとすることができ、その結果発光電流制御用のＴＦＴのＳ値をデータ書込み用ＴＦＴのＳ値よりも大きくすることができ、品質の良好な画像表示装置を提供することができる。しかもデータ書込み用ＴＦＴと発光電流制御用ＴＦＴとを同時に形成するので、別々に形成するよりも製造コストを安くすることができる。
【００３１】
（７）発光電流制御用のＦＥＴのゲート酸化膜の誘電率をデータ書込み用のＦＥＴのゲート酸化膜の誘電率よりも小さくしたので、発光電流制御用のＦＥＴのＳ値をデータ書込み用のＦＥＴのＳ値よりも大きくすることができ、その結果品質の良好な画像表示装置を提供することができる。
【００３２】
（８）データ書込み用のＦＥＴとして、上部ゲート電極と下部ゲート電極を有し、かつ上部ゲート電極直下のゲート酸化膜の誘電率が下部ゲート電極直上のゲート酸化膜の誘電率よりも小さい構造のＴＦＴを設けてその下部ゲート電極を制御用電極として使用し、発光電流制御用のＦＥＴに、前記データ書込み用ＴＦＴと同時に形成されるＴＦＴを用い、その上部ゲート電極を制御電極として使用したので、発光電流制御用のＦＥＴのＳ値をデータ書込み用のＦＥＴのＳ値よりも大きくすることができ、その結果品質の良好な画像表示装置を提供することができる。
【００３３】
（９）データ書込み用のＦＥＴとして、上部ゲート電極と下部ゲート電極を有し、かつ上部ゲート電極直下のゲート酸化膜の誘電率が下部ゲート電極直上のゲート酸化膜の誘電率よりも大きい構造のＴＦＴを設けてその上部ゲート電極を制御用電極として使用し、発光電流制御用のＦＥＴに、前記データ書込み用ＴＦＴと同時に形成されるＴＦＴを用い、その下部ゲート電極を制御用電極として使用したので、発光電流制御用のＦＥＴのＳ値をデータ書込み用のＦＥＴのＳ値よりも大きくすることができその結果品質の良好な画像表示装置を提供することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に説明する。
（１）第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態を図２に基づき説明する。第１の実施の形態では、発光電流制御用のＦＥＴのゲート酸化膜をデータ書込み用のＦＥＴのゲート酸化膜より厚くすることにより、発光電流制御用のＦＥＴのＳ値をデータ書込み用のＦＥＴのＳ値よりも大きくすることができる。
【００３５】
図２は本発明の第１の実施の形態の画像表示装置の１画素分を構成する回路図であり、データ書込み用のＦＥＴ１、有機ＥＬ素子３に流れる発光電流制御用のＦＥＴ２、画像表示装置の１画素を構成する有機ＥＬ素子３、信号保持用のキャパシタ４等を具備している。
【００３６】
データ書込み用のＦＥＴ１は、図９に示す従来例のスイッチ用ＦＥＴ３０４に相当するものであり、図１においては図示省略されたＹ方向周辺駆動回路により走査電圧がそのソース・ドレイン回路に印加され、同じく図示省略されたＸ方向周辺駆動回路からゲート電極に印加される画像データ信号によりオン状態となり、この画像データ信号に応じた出力信号がキャパシタ４に保持されることになる。
【００３７】
従って、発光電流制御用のＦＥＴ２はこのキャパシタ４に保持される画像データ信号に応じた信号によりその有機ＥＬ素子３に流れる発光電流が制御されるので、有機ＥＬ素子３の発光輝度は、結局画像データ信号に基づき制御される。
【００３８】
本発明の第１の実施の形態では、図２に示す如く、データ書込み用のＦＥＴ１はゲート電極１−１、ゲート酸化膜１−２、活性層１−３等で構成される。同じく発光電流制御用のＦＥＴ２もゲート電極２−１、ゲート酸化膜２−２、ソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄが形成される活性層２−３等で構成される。そして発光電流制御用のＦＥＴ２のゲート酸化膜２−２の膜厚をデータ書込み用のＦＥＴ１のゲート酸化膜２−２の膜厚よりも厚く構成する。
【００３９】
このように発光電流制御用のＦＥＴ２のゲート酸化膜２−２を厚くすることによりゲート電圧Ｖ_GSを変化させてもこれにより流れるソース・ドレイン電流Ｉ_DSの変化は、このゲート酸化膜２−２が薄い場合よりも少なくなる。つまりゲート酸化膜の膜厚を大きくすることにより同じソース・ドレイン電流の変化量を得るためにはゲート電圧Ｖ_GSの変化量も大きくすることが必要となる。
【００４０】
ところでＦＥＴの特性は汚染や格子欠陥等の理由でデバイス毎にばらつきを持つ。このばらつきの影響により、同じゲート電圧を印加しても素子毎に流れる電流は異なり、その電流のばらつきの度合はしきい値近傍が当然大きくなる。これにより、前記の如く、暗い画面を表現しようとした場合、この特性のばらつきによる影響で静的かつランダムドットな輝度むらが生じ、画質の劣化を引き起こすことになる。
【００４１】
これを避けるためゲート電圧の変動に基づく電流の変化量を小さくして出力電流むらを小さくすること、つまりＳ値の大きいＦＥＴを形成することが必要であることがわかる。
【００４２】
ところで、Ｓ値の大きいＦＥＴは、電源電圧で決められる一定のゲート電圧で流せる電流値が小さいため、このようなＦＥＴをデータ書込み用に使用した場合は、限られた時間内に信号保持用のキャパシタに画像信号を十分に蓄積するこができなくなる。この現象は、走査時間の速い、高解像度の画像表示装置になる程強く現れ、全体に画像がぼけた形で表示されることになる。
【００４３】
そこで本発明では、データ書込み用のＦＥＴのＳ値は小さいままに発光電流制御用のＦＥＴのみＳ値を大きくしたものであり、これにより高品質な画像表示装置を得る。
【００４４】
即ち、第１の実施の形態では、発光電流制御用のＦＥＴ２のゲート酸化膜２−２の膜厚を大きくしてそのＳ値を大きなものとする。そしてデータ書込み用のＦＥＴ１のゲート酸化膜１−２の膜厚をゲート酸化膜２−２より小さくして、キャパシタ４に画像信号を書込むのに充分な、短時間に大きな電流の流れる特性のＳ値の小さなＦＥＴとする。
【００４５】
このように、本発明では、データ書込み用のＦＥＴのＳ値は小さいままに、発光電流制御用のＦＥＴのみＳ値を大きくすることにより高品質な画像表示装置を得る。
【００４６】
同じ画面サイズならば高解像度の画像表示になるほど、一画素毎の薄膜有機ＥＬ素子の面積は小さくなるので、発光制御用のＦＥＴのＳ値が大きくなることにより電源電圧で決められる一定のゲート電圧で流せる電流値が小さくなっても必要な電流は十分に流すことができる。
【００４７】
なお、前記各ＦＥＴは勿論ＴＦＴにより構成することもできる。
（２）第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態を図３により説明する。第２の実施の形態では、ＦＥＴとして図３（Ｃ）に示す如く、上部ゲート電極１１−１（１２−１）と、下部ゲート電極１１−５（１２−５）を備えたＴＦＴを使用した例について説明する。
【００４８】
図３（Ａ）は本発明の第２の実施の形態の画像表示装置の１画素を構成する回路図であり、同（Ｂ）はその各ＴＦＴの構成図、（Ｃ）は各ＴＦＴの共通構成図を示す。
【００４９】
第２の実施の形態では、データ書込み用のＦＥＴとしてＴＦＴ１１を使用し、発光電流制御用のＦＥＴとしてＴＦＴ１２を使用する。
ＴＦＴ１１は、図３（Ｂ）に示す如く、上部ゲート電極１１−１と、上部ゲート酸化膜１１−２と、活性層１１−３と、下部ゲート酸化膜１１−４と、下部ゲート電極１１−５を備えている。そして上部ゲート酸化膜１１−２の膜厚は下部ゲート酸化膜１１−４の膜厚よりも薄く構成する。
【００５０】
例えば、基板上にパターニングしたポリシリコンにより下部ゲート電極１１−５を形成して、その上にＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガスをプラズマＣＶＤ法により１０００Åの厚さにＳｉＯ₂膜を成膜して下部ゲート酸化膜１１−４を作り、その上にアモルファスシリコン層をＳｉＨ₄ガスをＣＶＤ法により成膜し、これを固相成長して活性層１１−３となるポリシリコン層を形成する。そしてこの上に同様にＳｉＯ₂膜を成膜して厚さ５００Åの上部ゲート酸化膜１１−２を形成し、ポリシリコン層により上部ゲート電極１１−１を設ける。
【００５１】
ＴＦＴ１２は、図３（Ｂ）に示す如く、上部ゲート酸化膜１２−２と、活性層１２−３と、下部ゲート酸化膜１２−４と、下部ゲート電極１２−５を備えている。そしてＴＦＴ１１と同様に上部ゲート酸化膜１２−２の膜厚は下部ゲート酸化膜１２−４の膜厚よりも薄く構成する。
【００５２】
なおＴＦＴ１２は上部ゲート電極１２−１が最終的な構成において存在していないことを除き、ＴＦＴ１１と同一の構成であり、同時に形成される。図３（Ｃ）はこのことを示している。そして上部ゲート電極１２−１は、上部ゲート電極１１−１と同時に形成後にこれを除去してもよく、上部ゲート電極１１−１のみを形成し上部ゲート電極１２−１を作成しないようにすることもできる。
【００５３】
これにより発光電流制御用のＴＦＴ１２の厚膜の下部ゲート酸化膜１２−４を使用し、データ書込み用のＴＦＴ１１では薄い上部ゲート酸化膜１１−２を使用することによりＴＦＴ１２のＳ値を大きく、データ書込み用のＴＦＴ１１のＳ値を小さくできるので、高品質な画像表示装置を得る。なお図３（Ａ）に示す如く、データ書込み用のＴＦＴ１１の下部ゲート電極１１−５は、上部ゲート電極１１−１と接続されており、下部ゲート酸化膜１１−４が上部ゲート酸化膜１１−２よりも厚いので、制御機能は上部ゲート電極１１−１により主に得られる。
【００５４】
（３）第３の実施の形態
本発明の第３の実施の形態を図４について説明する。第３の実施の形態ではＦＥＴとして、図４（Ｃ）に示す如く、上部ゲート電極１１−１（１３−１）と、下部ゲート電極１１−５（１３−５）と、厚膜の下部ゲート酸化膜１１−４（１３−４）を備えたＴＦＴを使用したものである。
【００５５】
図４（Ａ）は本発明の第３の実施の形態の画像表示装置の１画素を構成する回路図であり、同（Ｂ）はその各ＴＦＴの構成図、同（Ｃ）は各ＴＦＴの共通構成図を示す。
【００５６】
第３の実施の形態では、データ書込み用のＦＥＴ及び発光電流制御用のＦＥＴとして、いずれも厚膜の下部ゲート酸化膜を有するＴＦＴ１１及び１３を使用する。
【００５７】
ＴＦＴ１１は、図４（Ｂ）に示す如く、上部ゲート電極１１−１と、上部ゲート酸化膜１１−２と、活性層１１−３と、下部ゲート酸化膜１１−４と、下部ゲート電極１１−５を備えている。そして上部ゲート酸化膜１１−２の膜厚は下部ゲート酸化膜１１−４の膜厚よりも薄く構成する。
【００５８】
ＴＦＴ１３も、図４（Ｂ）に示す如く、上部ゲート電極１３−１と、上部ゲート酸化膜１３−２と、活性層１３−３と、下部ゲート酸化膜１３−４と、下部ゲート電極１３−５を備えている。そして上部ゲート酸化膜１３−２の膜厚は下部ゲート酸化膜１３−４の膜厚よりも薄く構成する。
【００５９】
ＴＦＴ１１と１３は同じ構成であり、これらは同時に形成される。例えば基板上にパターニングしたポリシリコンにより下部ゲート電極１１−５、１３−５を形成して、その上にＴＥＯＳガスをプラズマＣＶＤ法により１０００Åの厚さにＳｉＯ₂膜を成膜して下部ゲート酸化膜１１−４、１３−４を作り、その上にアモルファスシリコン層をＳｉＨ₄ガスを用いてＣＶＤ法により成膜し、これを固組成長して活性層１１−３、１３−３となるシリコン層を形成する。そしてこの上に、同様にしてＳｉＯ₂膜を成膜して厚さ５００Åの上部ゲート酸化膜１１−２、１３−２を形成し、ポリシリコン層により上部ゲート電極１１−１、１３−１を形成する。図４（Ｃ）はＴＦＴ１１、１３が同一構成であり、同時に形成できることを示している。
【００６０】
図４（Ａ）に示す如く、ＴＦＴ１１の下部ゲート電極１１−５は上部ゲート電極１１−１と同じ制御電圧が印加されるが、下部ゲート酸化膜１１−４が上部ゲート酸化膜１１−２よりも厚いので、制御機能は上部ゲート電極１１−１により得られる。
【００６１】
またＴＦＴ１３の上部ゲート電極１３−１は電圧の高いソース側に接続されており、固定電圧のため、ゲート電極としての制御機能はなく、ＴＦＴ１３の制御機能は下部ゲート電極１３−５により得られる。
【００６２】
このように図４に示す第３の実施の形態では、発光電流制御用のＴＦＴ１３の厚膜の下部ゲート酸化膜１３−４を制御用に使用するのでＴＦＴ１３のＳ値を大きくすることができる。またデータ書込み用のＴＦＴ１１では薄膜の上部ゲート酸化膜１１−２を制御用に使用するのでＴＦＴ１１のＳ値を小さくすることができる。このようにして高品質な画像表示装置を得る。
【００６３】
（４）第４の実施の形態
本発明の第４の実施の形態を図５について説明する。第４の実施の形態では、図５（Ｂ）に示す如く、データ書込み用のＦＥＴとして、上部ゲート電極２１−１と、上部ゲート酸化膜２１−２と、活性層２１−３と、下部ゲート酸化膜２１−４と、下部ゲート電極２１−５を備えたＴＦＴ２１を使用する。そして上部ゲート酸化膜２１−２の膜厚を下部ゲート酸化膜２１−４の膜厚よりも厚く構成する。
【００６４】
また発光電流制御用のＦＥＴとして、上部ゲート電極２２−１とゲート酸化膜２２−２と、活性層２２−３を備えたＴＦＴ２２を使用し、このＴＦＴ２２では下部ゲート酸化膜や下部ゲート電極は具備されていない。
【００６５】
ＴＦＴ２１は、例えば基板上にパターニングしたポリシリコンにより下部ゲート電極２１−５を形成して、その上にＴＥＯＳガスをプラズマＣＶＤ法により５００Åの厚さにＳｉＯ₂膜を成膜して下部ゲート酸化膜２１−４を作り、その上にアモルファスシリコン層をＳｉＨ₄ガスからＣＶＤ法により成膜し、これを固組成長して活性層２１−３となるシリコン層を形成する。そしてこの上に同様にＳｉＯ₂膜を成膜して厚さ１０００Åの上部ゲート酸化膜２１−４を形成し、ポリシリコン層により上部ゲート電極２１−１を形成する。
【００６６】
またＴＦＴ２２は、その活性層２２−３、ゲート酸化膜２２−２、上部ゲート電極２２−１等を、それぞれＴＦＴ２１の活性層２１−３、上部ゲート電極２１−２、上部ゲート電極２１−１等と同時に形成される。
【００６７】
ＴＦＴ２１の上部ゲート電極２１−１は下部ゲート電極２１−５と同じ制御電圧が印加されるが、上部ゲート酸化膜２１−２が下部ゲート酸化膜２１−４よりも厚いので制御機能は下部ゲート電極２１−５により得られる。
【００６８】
このように図５に示す第４の実施の形態では、データ書込み用のＴＦＴ２１では膜厚の薄い下部ゲート酸化膜２１−４を制御用に使用するのでＴＦＴ２１のＳ値を小さくすることができる。また発光電流制御用のＴＦＴ２２では厚膜のゲート酸化膜２２−２を制御用に使用するのでＴＦＴ２２のＳ値を大きくすることができる。このようにして高品質の画像表示装置を得る。
【００６９】
（５）第５の実施の形態
本発明の第５の実施の形態を図６について説明する。図６（Ａ）は本発明の第５の実施の形態の画像表示装置の１画素を構成する回路図であり、同（Ｂ）はその各ＦＥＴの構成図、同（Ｃ）は各ＴＦＴの共通構成図を示す。第５の実施の形態では、データ書込み用のＦＥＴとして、図６（Ｂ）に示す如く、上部ゲート電極２１−１と、厚膜の上部ゲート酸化膜２１−２と、活性層２１−３と、薄膜の下部ゲート酸化膜２１−４と、下部ゲート電極２１−５を具備したＴＦＴ２１を使用し、発光電流制御用のＦＥＴとして、上部ゲート電極２３−１と、厚膜の上部ゲート酸化膜２３−２と、活性層２３−３と、薄膜の下部ゲート酸化膜２３−４と、下部ゲート電極２３−５を具備したＴＦＴ２３を使用したものである。
【００７０】
ＴＦＴ２１と２３は、図６（Ｃ）に示す如く、同じ構成であり、これらは同時に形成される。例えばＴＦＴ２１について説明すれば、基板上に、パターニングしたポリシリコンにより下部ゲート電極２１−５を形成し、その上にＴＥＯＳガスをプラズマＣＶＤ法により５００Åの厚さにＳｉＯ₂膜を成膜して下部ゲート酸化膜２１−４を作り、その上にアモルファスシリコン層をＳｉＨ₄ガスを用いてＣＶＤ法により成膜する。そしてこれを固組成長させて活性層２１−３となるシリコン層を形成する。この上に、同様にしてＳｉＯ₂膜を成膜して厚さ１０００Åの上部ゲート酸化膜２１−２を形成し、ポリシリコン層により上部ゲート電極２１−１を形成する。ＴＦＴ２３も、ＴＦＴ２１と同時に形成される。
【００７１】
図６（Ａ）に示す如く、ＴＦＴ２１の上部ゲート電極２１−１は下部ゲート電極２１−５と同じ制御電圧が印加されるが、上部ゲート酸化膜２１−２が下部ゲート酸化膜２１−４よりも厚いので、制御機能は下部ゲート電極２１−５により主に得られる。
【００７２】
またＴＦＴ２３の下部ゲート電極２３−５はソース側に接続されており、固定電圧のためゲート電極としての制御機能はなく、ＴＦＴ２３の制御機能は上部ゲート電極２３−１に存在する。
【００７３】
このように図６に示す第５の実施の形態では、データ書込み用のＴＦＴ２１では、膜厚の薄い下部ゲート酸化膜２１−４を制御用に使用するのでＴＦＴ２１のＳ値を小さくすることができ、また発光電流制御用のＴＦＴ２３では膜厚の大きい上部ゲート酸化膜２３−２を制御用に使用するのでＴＦＴ２３のＳ値を大きくすることができる。このようにして高品質の画像表示装置を得る。
【００７４】
（６）第６の実施の形態
本発明の第６の実施の形態を図７について説明する。ＴＦＴのＳ値を変えるためには、ゲート酸化膜の誘電率を変えることによっても可能である。第６の実施の形態では、データ書込み用のＦＥＴとして、図７（Ｂ）に示す如く、ゲート電極５１−１、ゲート酸化膜５１−２、活性層５１−３等で構成されたＴＦＴ５１を使用し、発光電流制御用のＦＥＴとして、図７（Ｂ）に示す如く、ゲート電極５２−１、ゲート酸化膜５２−２、活性層５２−３等で構成されたＴＦＴ５２を使用する。そしてゲート酸化膜５１−２の誘電率ε₅₁をゲート酸化膜５２−２の誘導率ε₅₂よりも大きくする。すなわちε₅₁＞ε₅₂とする。これによりＴＦＴ５１のＳ値をＴＦＴ５２のＳ値よりも小さくすることができる。
【００７５】
このようにε₅₁＞ε₅₂とするために、例えば基板上に活性層５１−３、５２−３を形成したあと、まずＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、アンモニアガス等を用いてプラズマＣＶＤ法によりアンモニアの比率を多くして成膜してゲート酸化膜５１−２を形成し、次に同ガスをプラズマＣＶＤ法によりアンモニアの比率を少くして成膜してゲート酸化膜５２−２を形成する。それからゲート電極５１−１、５２−１を形成する。このように、ＴＦＴ５１のゲート酸化膜５１−２をＴＦＴ５２のゲート酸化膜５２−２よりもアンモニアの比率を多くして形成処理を行うことによりゲート酸化膜５１−２の誘電率ε₅₁をゲート酸化膜５２−２の誘電率ε₅₃よりも大きくすることができる。
【００７６】
これにより発光電流制御用のＴＦＴ５２のＳ値を大きく、データ書込み用のＴＦＴ５１のＳ値を小さくできるので、高品質の画像表示装置を得ることができる。
【００７７】
（７）第７の実施の形態
本発明の第７の実施の形態を図８について説明する。第７の実施の形態では、ＦＥＴとして、図８（Ｃ）に示す如く、上部ゲート電極６１−１（６２−１）と、下部ゲート電極６１−５（６２−５）と、誘電率が小さな上部ゲート酸化膜６１−２（６２−２）と、上部ゲート酸化膜に比較して誘電率が大きな下部ゲート酸化膜６１−４（６２−４）と、活性層６１−３（６２−３）を備えたＴＦＴ６１、（６２）を使用したものである。
【００７８】
第７の実施の形態では、データ書込み用ＴＦＴ６１として、図８（Ｂ）に示す如く、上部ゲート電極６１−１と、上部ゲート酸化膜６１−２と、活性層６１−３と、下部ゲート酸化膜６１−４と、下部ゲート電極６１−５を備えている。そして下部ゲート酸化膜６１−４の誘電率ε₄を上部ゲート酸化膜６１−２の誘電率ε₂よりも大きく形成する。すなわちε₄＞ε₂とする。
【００７９】
このようにε₄＞ε₂とするために、例えば基板上にパターニングしたポリシリコンにより下部ゲート電極６１−５、６２−５を形成して、その上にＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、アンモニアガス等を用いてプラズマＣＶＤ法によりアンモニアの比率を多くして成膜して下部ゲート酸化膜６１−４、６２−４を形成し、その上にアモルファスシリコン層をＳi Ｈ₄ガスをＣＶＤ法により成膜し、これを固相成長して活性層となるポリシリコン層６１−３、６２−３を形成する。この上にＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏ、アンモニアガスをプラズマＣＶＤ法によりアンモニアの比率を少くして成膜して上部ゲート酸化膜６１−２、６２−２を形成し、ポリシリコン層により上部ゲート電極６１−１、６２−１を作る。このようにＴＦＴ６１と６２は同時に形成される。そして上部ゲート酸化膜６１−２、６２−２を形成するときのアンモニアの比率よりも、下部ゲート酸化膜６１−４、６２−４を形成するときのアンモニアの比率を高くすることにより、上部ゲート酸化膜６１−２、６２−２の誘電率ε₂よりも下部ゲート酸化膜６１−４、６２−４の誘電率ε₄を大きく、すなわちε₄＞ε₂とすることができる。
【００８０】
そして、図８（Ａ）に示す如く、書込み用のＴＦＴ６１では、上部ゲート電極６１−１を制御電極として働かない任意の電位に固定して下部ゲート電極６１−５を制御用電極として使用し、発光電流制御用のＴＦＴ６２では、下部ゲート電極６２−５をソース電位と固定して上部ゲート電極６１−１を制御用電極として使用する。これにより書込み用のＴＦＴ６１では誘電率の高い下部ゲート酸化膜６１−４を利用して制御を行うことができ、発光電流制御用のＴＦＴ６２では誘電率の低い上部ゲート酸化膜６２−２を利用して制御を行うことができる。
【００８１】
このようにして発光電流制御用のＴＦＴ６２のＳ値を大きく、データ書込み用のＴＦＴ６１のＳ値を小さくすることができるので、高品質な画像表示装置を得ることができる。
【００８２】
（８）第８の実施の形態
本発明の第８の実施の形態を簡単に説明する。第８の実施の形態では、各ＦＥＴとして、図８に示す如く、上部ゲート電極、上部ゲート酸化膜、活性層、下部ゲート酸化膜、下部ゲート電極を具備するＴＦＴを設け、図８の例とは逆に、上部ゲート酸化膜の誘電率を下部ゲート酸化膜の誘電率よりも大きくする。これらのＴＦＴは同時に形成される。
【００８３】
そして、データ書込み用のＴＦＴとしては上部ゲート電極を制御用として使用し、下部ゲート電極を制御電極として働かない任意の電位に固定する。また発光電流制御用のＴＦＴとしては下部ゲート電極を制御用として使用し、上部ゲート電極をソース電位に固定する。このようにして発光電流制御用のＴＦＴのＳ値を大きく、データ書込み用のＴＦＴのＳ値を小さくすることができるので、高品質な画像表示装置を得ることができる。
【００８４】
以上説明のように本発明ではデータ書込み用のＦＥＴのＳ値を小さいままにして、発光電流制御用のＦＥＴのみＳ値を大きくすることにより高品質の画像表示装置を得る。
【００８５】
同じ画面サイズならば高解像度の画像表示になる程一画素毎に薄膜有機ＥＬ素子の面積は小さくなるので、発光制御用のＦＥＴのＳ値が大きくなることにより、電源電圧で決められる一定のゲート電圧で流せる電流値が小さくなっても表示装置として十分必要な電流は流すことができる。
【００８６】
そしてこのＳ値を異ならせる手段として、前記説明では、ゲート酸化膜の膜厚を異ならせる手法や誘電率を変える手法について記述したが、これらの手法は単独に用いるだけではなく、組み合わせて用いることも可能である。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によればデータ書込み用のＦＥＴのＳ値を発光電流制御用のＦＥＴのＳ値よりも大きくするので、高品質な画像表示装置を得ることができる。
【００８８】
しかもデータ書込み用のＦＥＴと発光電流制御用のＦＥＴとを同時に形成したＴＦＴにより構成することができるので高品質な画像表示装置を効率のよい製造工程により安価に得るこができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態図である。
【図６】本発明の第５の実施の形態図である。
【図７】本発明の第６の実施の形態図である。
【図８】本発明の第７の実施の形態図である。
【図９】従来のＴＦＴアクティブマトリックス駆動回路である。
【図１０】ＦＥＴの特性説明図である。
【符号の説明】
１データ書込み用ＦＥＴ
１−１ゲート電極
１−２ゲート酸化膜
１−３活性層
２発光電流制御用ＦＥＴ
３有機ＥＬ素子
４信号保持用のキャパシタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device, and more particularly to a high-quality image display device suitable for an organic electroluminescence (EL) display device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, display devices using organic EL elements have been developed. When an organic EL display using a large number of organic EL elements is driven by an active matrix circuit, each EL pixel has a FET (such as a thin film transistor (TFT)) for controlling a current supplied to the pixel. Field effect transistors) are connected one by one.
[0003]
An example of a circuit diagram of a conventional active matrix type organic EL display device is shown in FIG. This organic EL display device includes X direction signal lines 301-1, 301-2,..., Y direction signal lines 302-1, 302-2, etc., power supply Vdd lines 303-1, 303-2,. , Switching FET transistors 304-1, 304-2,..., Current control FET transistors 305-1, 305-2, organic EL elements 306-1, 306-2, and capacitors 307-1. , 307-2..., X direction peripheral drive circuit 308, Y direction peripheral drive circuit 309, and the like.
[0004]
A pixel is specified by the X direction signal line 301 and the Y direction signal line 302, and the switching FET transistor 304 is turned on in the pixel, and the image data is held in the signal holding capacitor 307. As a result, the current control FET transistor 305 is turned on, and a current corresponding to the image data flows from the power supply line 303 to the organic EL element 306, which emits light.
[0005]
For example, when a signal corresponding to the image data is output to the X direction signal line 301-1 and a Y direction scanning signal is output to the Y direction signal line 302-1, the switching FET transistor 304-of the pixel specified thereby is output. 1 is turned on, the current control FET transistor 305-1 is turned on by a signal corresponding to the image data, and a light emission current corresponding to the image data flows through the organic EL element 306-1 to control the light emission.
[0006]
Such a thin film type EL element for each pixel, a current control FET transistor for light emission control of the EL element, a signal holding capacitor connected to the gate electrode of the current control FET transistor, In the active matrix EL image display device having a thin film transistor for a switch for writing data to the capacitor, the light emission intensity of the EL element is controlled by the voltage stored in the signal holding capacitor. It is determined by the current flowing through the transistor. (See A66-in 201pi Electroluminescent Display Panel TpBrody, FCLuo, et.al., IEEE Trans.Electron Devices, Vol.ED-22, No.9, Sept.1975, p739-p749)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such an image display device, the luminance of one pixel is determined by the current supply capability of the FET transistor 305 for controlling the light emission current and the voltage accumulated in the signal holding capacitor 307. However, the current supply capability of the FET transistor 305 varies from element to element, and this variation degrades the image display quality of the image display device.
[0008]
Gate voltage V applied to the gate electrode of the FET _GS Is gradually increased from the voltage Vo or less shown in FIG. 10A, the source / drain current I from the vicinity of the voltage Vo is exceeded. _DS Begins to flow greatly. In this change in current, the gate voltage required for the current value to be 10 times is S, and the unit is represented by V / decade. This S is the smallest in the vicinity of the threshold Vth at which the channel is formed, and the minimum value is referred to as the S value of the FET as shown in FIG. That is, the smaller the S value, the source / drain current I _DS It shows that the degree of increase is large.
[0009]
The threshold value of the above-mentioned FET varies from element to element for reasons such as contamination and lattice defects. Due to the influence of this variation, even when the same gate voltage is applied, the current flowing for each element differs, and this difference naturally appears most closely in the vicinity of a threshold having a large increase (small S value). For example, as shown in FIG. 10C, an upper gate electrode 100-1, a lower gate electrode 100-5, an upper gate oxide film 100-2, an active layer 100-3, and a lower gate oxide film 100-4 are formed. A large number of TFTs are prepared, and the lower gate electrode is fixed to the source potential, and the control voltage Vg is applied to the upper gate electrode from 0 to 10 V, and the source / drain current I _DS Looking for these I _DS The average value Ave and standard deviation σ for each control voltage was calculated, and a characteristic curve T as shown by the solid line in FIG. 10C was obtained.
[0010]
Further, the upper gate electrode is fixed to the source potential, and the control voltage Vg is applied to the lower gate electrode from 0 to -17 V to generate the source / drain current I _DS Looking for these I _DS An average value Ave and a standard deviation σ for each control voltage were calculated to obtain a characteristic curve B as shown by the dotted line in FIG.
[0011]
From these curves, it can be seen that there is a considerable variation in the characteristics of TFTs having the same structure, and the variation has a peak at a certain Vg. The value of Vg at which this peak appears is the gate voltage at which the S value is obtained, and is near the threshold value.
[0012]
Due to such a problem, the conventional active matrix organic EL display device has a problem that a variation in displaying a dim image is large because a variation in the vicinity of a threshold value is particularly large.
[0013]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an image display device capable of displaying a high-quality image in which the problem of static and random dot luminance unevenness due to the influence of such variations and the deterioration of image quality is improved. .
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The principle of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 1 is a data write FET, 2 is a light emission current control FET, 3 is an organic EL element, 4 is a signal holding capacitor 4, and these constitute one pixel of the image display device.
[0015]
In the present invention, the organic EL element 3, the emission current control FET 2 of the organic EL element 3, the signal holding capacitor 4 connected to the gate electrode of the emission current control FET 2, and the signal holding In the image display device having the data writing FET 1 to the capacitor 4 for use, the S value of the light emitting current control FET 2 is made larger than the S value of the data writing FET 1.
[0016]
In order to achieve the object, the present invention is configured as follows.
(1) One pixel has an organic EL element, a light emission current control FET, a signal holding capacitor, and a data writing FET, The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device, The film thickness of the gate oxide film of the light emitting current control FET is larger than the film thickness of the gate oxide film of the data write FET, and the S value of the light emission current control FET is larger than the S value of the data write FET. It is large.
[0017]
(2) One pixel has an organic EL element, a light emission current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET, The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device, The data write FET is a data write TFT having an upper gate electrode, a lower gate electrode, an active layer, an upper gate oxide film, and a lower gate oxide film having a thickness larger than that of the upper gate oxide film. The control FET is a light emission current control TFT having a lower gate electrode, an active layer, and a lower gate oxide film thicker than the upper gate oxide film of the data write TFT, and the lower gate of the data write TFT. The electrode is connected to the upper gate electrode of the data writing TFT, and the S value of the light emission current control TFT is larger than the S value of the data writing TFT.
[0018]
(3) One pixel has an organic EL element, a light emission current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET, The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device, The data write FET and the light emission current control FET each have an upper gate electrode, a lower gate electrode, an active layer, an upper gate oxide film, and a lower gate oxide film thicker than the upper gate oxide film. TFT for light emission current control, the lower gate electrode of the data write TFT is connected to the upper gate electrode of the data write TFT, and the upper gate electrode of the light emission current control TFT is for the light emission current control The S value of the light emitting current control TFT is connected to the source of the TFT, and is larger than the S value of the data writing TFT.
[0019]
(4) One pixel has an organic EL element, a light emission current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET, The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device, The data write FET is a data write TFT having an upper gate electrode, a lower gate electrode, an active layer, an upper gate oxide film, and a lower gate oxide film having a thickness smaller than that of the upper gate oxide film. The control FET is a light emission current control TFT having an upper gate electrode, an active layer, and an upper gate oxide film thicker than the lower gate oxide film of the data write FET, and the lower gate of the data write TFT. The electrode is connected to the upper gate electrode of the data writing TFT, and the S value of the light emission current control TFT is larger than the S value of the data writing TFT.
[0020]
(5) One pixel has an organic EL element, a light emission current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET, The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device, The data writing FET and the light emission current control FET each have an upper gate electrode, a lower gate electrode, an active layer, an upper gate oxide film, and a lower gate oxide film having a thickness smaller than that of the upper gate oxide film. TFT and light emission current control TFT, the lower gate electrode of the data write TFT is connected to the upper gate electrode of the data write TFT, and the lower gate electrode of the light emission current control TFT is the light emission current control TFT The S value of the light emitting current control TFT is connected to the source of the TFT, and is larger than the S value of the data writing TFT.
[0021]
(6) One pixel has an organic EL element, a light emission current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET, The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device, The dielectric constant of the gate oxide film of the light emission current control FET is smaller than the dielectric constant of the gate oxide film of the data write FET, and the S value of the light emission current control FET is smaller than the S value of the data write FET. It is large.
[0022]
(7) One pixel has an organic EL element, a light emission current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET, The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device, Each of the data writing FET and the light emission current control TFT has an upper gate electrode, a lower gate electrode, an active layer, an upper gate oxide film, and a lower gate oxide film having a lower dielectric constant than the upper gate oxide film. TFT and light emission current control TFT, the upper gate electrode of the data write TFT is fixed at a constant potential, and the lower gate electrode of the light emission current control TFT is electrically connected to the source of the light emission current control FET. The S value of the light emitting current control TFT is connected and is larger than the S value of the data writing TFT.
[0023]
(8) One pixel has an organic EL element, a light emission current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET, The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device, The data writing FET and the light emission current control FET each have an upper gate electrode, a lower gate electrode, an active layer, an upper gate oxide film, and a lower gate oxide film having a lower dielectric constant than the upper gate oxide film. TFT and light emission current control TFT, the lower gate electrode of the data write TFT is fixed at a constant potential, and the upper gate electrode of the light emission current control TFT is electrically connected to the source of the light emission current control FET. The S value of the light emitting current control TFT is connected and is larger than the S value of the data writing TFT.
[0024]
Since the S value of the light emission current control FET is made larger than the S value of the data writing FET in this way, when trying to express a dark screen, if the S value is large, the degree of variation in current also becomes small. It is possible to prevent luminance unevenness and suppress deterioration of image quality. However, if a FET with a large S value is used for data writing, the source / drain current I flowing at a constant gate voltage _DS Since the value of is small, the image signal cannot be sufficiently stored in the signal holding capacitor within the limited scanning time. Therefore, the data write FET uses a larger S value than the light emission current control FET. By doing so, an image display apparatus with good quality can be provided.
[0025]
As a result, the following effects can be obtained.
(1) Since the gate oxide film of the light emission current control FET is thicker than the gate oxide film of the data write FET, the S value of the light emission current control FET is larger than the S value of the data write FET. As a result, an image display device with good quality can be provided.
[0026]
(2) As a data writing FET, a data writing TFT having an upper gate electrode and a lower gate electrode and having a structure in which the gate oxide film immediately below the upper gate electrode is thinner than the gate oxide film immediately above the lower gate electrode is used. As the light emission current control FET, a TFT having only the lower electrode of the TFT having the same structure as that of the data write TFT is used as the gate electrode, the gate oxide film of the data write TFT is used as the gate of the light emission current control TFT. It can be made thinner than the oxide film. As a result, the gate oxide film of the light emission current control TFT can be made thicker than the gate oxide film of the data write TFT, and the S value of the light emission current control TFT is larger than the S value of the data write TFT. Therefore, it is possible to provide an image display device with good quality.
[0027]
(3) As a data writing FET, a data writing TFT having an upper gate electrode and a lower gate electrode and having a structure in which the gate oxide film immediately below the upper gate electrode is thinner than the gate oxide film immediately above the lower gate electrode is used. Since the TFT having the same structure formed at the same time as the data writing TFT is used as the light emitting current control FET, and the lower electrode is used as the gate electrode, the data writing gate oxide film is used for the light emitting current control. It can be made thinner than the gate oxide film of the TFT. As a result, the S value of the light emitting current control TFT can be made larger than the S value of the data writing TFT, and an image display apparatus with good quality can be provided. In addition, since the data writing TFT and the light emission current control TFT are formed at the same time, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where they are formed separately.
[0028]
(4) As a data writing FET, a data writing TFT having an upper electrode and a lower electrode and having a gate oxide film immediately below the upper gate electrode is thinner than the gate oxide film immediately above the lower gate electrode is provided. Since the electrode is used as the gate electrode, the TFT formed simultaneously with the data writing TFT is used as the light emission current control FET, and the lower electrode is used as the gate electrode, the gate oxide film of the light emission current control TFT Can be made thicker than the gate oxide film of the data writing TFT, and as a result, the S value of the light emitting current control TFT can be made larger than the S value of the data writing TFT. A good image display device can be provided. In addition, since the data writing TFT and the light emission current control TFT are formed at the same time, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where they are formed separately.
[0029]
(5) A data writing TFT having an upper gate electrode and a lower gate electrode as a data writing FET and having a structure in which the gate oxide film immediately below the upper gate electrode is thicker than the gate oxide film immediately above the lower gate electrode is provided, and its light emission Since the TFT formed simultaneously with the data writing TFT is used as the current control FET and the upper electrode thereof is used as the gate electrode, the gate oxide film of the light emission current control TFT may have a thick structure. As a result, the S value of the light emitting current control TFT can be made larger than the S value of the data writing TFT, and an image display device with good quality can be provided. In addition, since the data writing TFT and the light emission current control TFT are formed at the same time, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where they are formed separately.
[0030]
(6) A data writing TFT having an upper gate electrode and a lower gate electrode as a data writing TFT and having a structure in which the gate oxide film immediately below the upper gate electrode is thicker than the gate oxide film immediately above the lower gate electrode is used. Since the lower electrode is used as the gate electrode, the TFT formed simultaneously with the data writing TFT is used as the light emission current control FET, and the upper electrode is used as the gate electrode, the gate of the light emission current control TFT The oxide film can have a thick structure, and as a result, the S value of the light emitting current control TFT can be made larger than the S value of the data writing TFT, and an image display device with good quality is provided. be able to. In addition, since the data writing TFT and the light emission current control TFT are formed at the same time, the manufacturing cost can be reduced as compared with the case where they are formed separately.
[0031]
(7) Since the dielectric constant of the gate oxide film of the light emission current control FET is made smaller than the dielectric constant of the gate oxide film of the data write FET, the S value of the light emission current control FET is changed to the data write FET. As a result, an image display apparatus with good quality can be provided.
[0032]
(8) The FET for data writing has an upper gate electrode and a lower gate electrode, and the dielectric constant of the gate oxide film immediately below the upper gate electrode is smaller than the dielectric constant of the gate oxide film immediately above the lower gate electrode Since the TFT is provided and the lower gate electrode is used as a control electrode, the light emission current control FET is a TFT formed simultaneously with the data writing TFT, and the upper gate electrode is used as a control electrode. The S value of the light emitting current control FET can be made larger than the S value of the data writing FET, and as a result, an image display apparatus with good quality can be provided.
[0033]
(9) As a data writing FET, the FET has an upper gate electrode and a lower gate electrode, and the dielectric constant of the gate oxide film immediately below the upper gate electrode is larger than the dielectric constant of the gate oxide film immediately above the lower gate electrode. Since the TFT is provided and the upper gate electrode is used as a control electrode, the TFT formed simultaneously with the data writing TFT is used as the light emission current control FET, and the lower gate electrode is used as the control electrode. The S value of the light emitting current control FET can be made larger than the S value of the data writing FET, and as a result, an image display apparatus with good quality can be provided.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
(1) First embodiment
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the gate oxide film of the light emission current control FET is made thicker than the gate oxide film of the data write FET, whereby the S value of the light emission current control FET is changed to that of the data write FET. It can be larger than the S value.
[0035]
FIG. 2 is a circuit diagram constituting one pixel of the image display device according to the first embodiment of the present invention. The data writing FET 1, the light emitting current control FET 2 flowing in the organic EL element 3, and the image display device are shown. , An organic EL element 3 constituting one pixel, a signal holding capacitor 4 and the like.
[0036]
The FET 1 for data writing corresponds to the conventional switching FET 304 shown in FIG. 9, and a scanning voltage is applied to the source / drain circuit by a Y-direction peripheral drive circuit not shown in FIG. Similarly, an image data signal applied to the gate electrode from the X direction peripheral drive circuit (not shown) is turned on, and an output signal corresponding to the image data signal is held in the capacitor 4.
[0037]
Accordingly, the light emission current control FET 2 controls the light emission current flowing through the organic EL element 3 by a signal corresponding to the image data signal held in the capacitor 4, so that the light emission luminance of the organic EL element 3 is eventually an image. Control is based on the data signal.
[0038]
In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the data writing FET 1 includes a gate electrode 1-1, a gate oxide film 1-2, an active layer 1-3, and the like. Similarly, the FET 2 for controlling the light emission current includes a gate electrode 2-1, a gate oxide film 2-2, an active layer 2-3 in which a source region S and a drain region D are formed, and the like. The film thickness of the gate oxide film 2-2 of the FET 2 for light emission current control is made thicker than the film thickness of the gate oxide film 2-2 of the FET 1 for data writing.
[0039]
Thus, by increasing the thickness of the gate oxide film 2-2 of the FET 2 for controlling the light emission current, the gate voltage V _GS Source / drain current I _DS Is less than when the gate oxide film 2-2 is thin. In other words, in order to obtain the same change in source / drain current by increasing the thickness of the gate oxide film, the gate voltage V _GS It is necessary to increase the amount of change.
[0040]
By the way, the characteristics of FETs vary from device to device for reasons such as contamination and lattice defects. Due to the influence of this variation, even if the same gate voltage is applied, the current flowing for each element differs, and the degree of variation in the current naturally increases in the vicinity of the threshold value. As a result, as described above, when a dark screen is to be expressed, luminance unevenness of static and random dots is generated due to the influence of the variation in the characteristics, and the image quality is deteriorated.
[0041]
In order to avoid this, it can be seen that it is necessary to reduce the amount of change in the current based on the fluctuation of the gate voltage to reduce the output current unevenness, that is, to form an FET having a large S value.
[0042]
By the way, an FET having a large S value has a small current value that can be flowed at a constant gate voltage determined by the power supply voltage. Therefore, when such an FET is used for data writing, a signal holding signal can be held within a limited time. The image signal cannot be sufficiently stored in the capacitor. This phenomenon becomes more pronounced as the image display device has a faster scanning time and a higher resolution, and the image is displayed in a blurred shape as a whole.
[0043]
Therefore, in the present invention, the S value of only the FET for controlling the light emission current is increased while the S value of the data writing FET is kept small, thereby obtaining a high-quality image display device.
[0044]
That is, in the first embodiment, the thickness of the gate oxide film 2-2 of the FET 2 for controlling the light emission current is increased to increase the S value. The gate oxide film 1-2 of the data writing FET 1 is made thinner than the gate oxide film 2-2 so that a large current flows in a short time enough to write an image signal to the capacitor 4. The FET has a small S value.
[0045]
Thus, according to the present invention, a high-quality image display device is obtained by increasing the S value of only the light emitting current control FET while keeping the S value of the data writing FET small.
[0046]
If the screen size is the same, the higher the image display, the smaller the area of the thin film organic EL element for each pixel. Therefore, a constant gate voltage determined by the power supply voltage by increasing the S value of the light emission control FET. Even if the current value that can be flowed through decreases, the necessary current can flow sufficiently.
[0047]
Of course, each of the FETs can be composed of a TFT.
(2) Second embodiment
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, as shown in FIG. 3C, a TFT including an upper gate electrode 11-1 (12-1) and a lower gate electrode 11-5 (12-5) is used as an FET. An example will be described.
[0048]
FIG. 3A is a circuit diagram constituting one pixel of the image display device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3B is a configuration diagram of each TFT, and FIG. A block diagram is shown.
[0049]
In the second embodiment, the TFT 11 is used as a data writing FET, and the TFT 12 is used as a light emitting current control FET.
As shown in FIG. 3B, the TFT 11 includes an upper gate electrode 11-1, an upper gate oxide film 11-2, an active layer 11-3, a lower gate oxide film 11-4, and a lower gate electrode 11-. 5 is provided. The thickness of the upper gate oxide film 11-2 is made thinner than that of the lower gate oxide film 11-4.
[0050]
For example, the lower gate electrode 11-5 is formed of polysilicon patterned on the substrate, and a TEOS (tetraethoxysilane) gas is formed on the lower gate electrode 11-5 by plasma CVD to a thickness of 1000 mm. ₂ A lower gate oxide film 11-4 is formed by forming a film, and an amorphous silicon layer is formed on the lower gate oxide film 11-4. _Four A gas is deposited by a CVD method, and this is solid-phase grown to form a polysilicon layer that becomes the active layer 11-3. And on this as well SiO ₂ A film is formed to form an upper gate oxide film 11-2 having a thickness of 500 mm, and an upper gate electrode 11-1 is provided by a polysilicon layer.
[0051]
As shown in FIG. 3B, the TFT 12 includes an upper gate oxide film 12-2, an active layer 12-3, a lower gate oxide film 12-4, and a lower gate electrode 12-5. Similar to the TFT 11, the thickness of the upper gate oxide film 12-2 is made thinner than that of the lower gate oxide film 12-4.
[0052]
The TFT 12 has the same configuration as the TFT 11 except that the upper gate electrode 12-1 is not present in the final configuration, and is formed at the same time. FIG. 3C shows this. The upper gate electrode 12-1 may be removed after being formed at the same time as the upper gate electrode 11-1, and only the upper gate electrode 11-1 is formed so as not to create the upper gate electrode 12-1. You can also.
[0053]
As a result, the thicker lower gate oxide film 12-4 of the TFT 12 for light emission current control is used, and the TFT 11 for data writing uses the thin upper gate oxide film 11-2 to increase the S value of the TFT 12, thereby increasing the data Since the S value of the TFT 11 for writing can be reduced, a high-quality image display device is obtained. As shown in FIG. 3A, the lower gate electrode 11-5 of the data writing TFT 11 is connected to the upper gate electrode 11-1, and the lower gate oxide film 11-4 is connected to the upper gate oxide film 11-. Since it is thicker than 2, the control function is mainly obtained by the upper gate electrode 11-1.
[0054]
(3) Third embodiment
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, as the FET, as shown in FIG. 4C, an upper gate electrode 11-1 (13-1), a lower gate electrode 11-5 (13-5), and a thick lower gate are formed. A TFT provided with an oxide film 11-4 (13-4) is used.
[0055]
FIG. 4A is a circuit diagram constituting one pixel of the image display device according to the third embodiment of the present invention, FIG. 4B is a configuration diagram of each TFT, and FIG. 4C is a diagram of each TFT. A common block diagram is shown.
[0056]
In the third embodiment, TFTs 11 and 13 each having a thick lower gate oxide film are used as the data write FET and the light emission current control FET.
[0057]
As shown in FIG. 4B, the TFT 11 includes an upper gate electrode 11-1, an upper gate oxide film 11-2, an active layer 11-3, a lower gate oxide film 11-4, and a lower gate electrode 11-. 5 is provided. The thickness of the upper gate oxide film 11-2 is made thinner than that of the lower gate oxide film 11-4.
[0058]
As shown in FIG. 4B, the TFT 13 also has an upper gate electrode 13-1, an upper gate oxide film 13-2, an active layer 13-3, a lower gate oxide film 13-4, and a lower gate electrode 13-. 5 is provided. The upper gate oxide film 13-2 is made thinner than the lower gate oxide film 13-4.
[0059]
The TFTs 11 and 13 have the same configuration and are formed simultaneously. For example, the lower gate electrodes 11-5 and 13-5 are formed of polysilicon patterned on the substrate, and a TEOS gas is formed thereon with a thickness of 1000 mm by plasma CVD. ₂ Films are formed to form lower gate oxide films 11-4 and 13-4, and an amorphous silicon layer is formed thereon with SiH. _Four A film is formed by a CVD method using a gas, and a solid layer is formed to form a silicon layer that becomes the active layers 11-3 and 13-3. And on top of this, in the same way ₂ A film is formed to form upper gate oxide films 11-2 and 13-2 having a thickness of 500 mm, and upper gate electrodes 11-1 and 13-1 are formed from a polysilicon layer. FIG. 4C shows that the TFTs 11 and 13 have the same configuration and can be formed at the same time.
[0060]
As shown in FIG. 4A, the same control voltage as that of the upper gate electrode 11-1 is applied to the lower gate electrode 11-5 of the TFT 11, but the lower gate oxide film 11-4 is more than the upper gate oxide film 11-2. Therefore, the control function is obtained by the upper gate electrode 11-1.
[0061]
Further, the upper gate electrode 13-1 of the TFT 13 is connected to the source side having a high voltage, and because of the fixed voltage, there is no control function as the gate electrode, and the control function of the TFT 13 is obtained by the lower gate electrode 13-5.
[0062]
As described above, in the third embodiment shown in FIG. 4, since the lower gate oxide film 13-4 of the thick film of the TFT 13 for controlling the emission current is used for control, the S value of the TFT 13 can be increased. Further, in the TFT 11 for writing data, since the thin upper gate oxide film 11-2 is used for control, the S value of the TFT 11 can be reduced. In this way, a high quality image display device is obtained.
[0063]
(4) Fourth embodiment
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, as shown in FIG. 5B, an upper gate electrode 21-1, an upper gate oxide film 21-2, an active layer 21-3, and a lower gate are used as FETs for data writing. A TFT 21 having an oxide film 21-4 and a lower gate electrode 21-5 is used. Then, the upper gate oxide film 21-2 is made thicker than the lower gate oxide film 21-4.
[0064]
In addition, a TFT 22 including an upper gate electrode 22-1, a gate oxide film 22-2 and an active layer 22-3 is used as a light emitting current control FET. The TFT 22 includes a lower gate oxide film and a lower gate electrode. It has not been.
[0065]
The TFT 21 is formed, for example, by forming a lower gate electrode 21-5 from polysilicon patterned on a substrate, and then applying TEOS gas to a thickness of 500 mm by a plasma CVD method. ₂ A lower gate oxide film 21-4 is formed by forming a film, and an amorphous silicon layer is formed on the lower gate oxide film 21-4. _Four A film is formed from a gas by a CVD method, and a silicon layer to be the active layer 21-3 is formed by solid composition length formation. And on this as well SiO ₂ A film is formed to form an upper gate oxide film 21-4 having a thickness of 1000 mm, and an upper gate electrode 21-1 is formed from a polysilicon layer.
[0066]
The TFT 22 includes an active layer 22-3, a gate oxide film 22-2, an upper gate electrode 22-1 and the like, and an active layer 21-3, an upper gate electrode 21-2, an upper gate electrode 21-1, and the like of the TFT 21, respectively. At the same time formed.
[0067]
The same control voltage as that of the lower gate electrode 21-5 is applied to the upper gate electrode 21-1 of the TFT 21, but the control function is lower because the upper gate oxide film 21-2 is thicker than the lower gate oxide film 21-4. 21-5.
[0068]
As described above, in the fourth embodiment shown in FIG. 5, the TFT 21 for data writing uses the lower gate oxide film 21-4 having a small thickness for control, so that the S value of the TFT 21 can be reduced. Further, in the TFT 22 for controlling the light emission current, the thick gate oxide film 22-2 is used for control, so that the S value of the TFT 22 can be increased. In this way, a high quality image display device is obtained.
[0069]
(5) Fifth embodiment
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6A is a circuit diagram constituting one pixel of the image display device according to the fifth embodiment of the present invention, FIG. 6B is a configuration diagram of each FET, and FIG. 6C is a diagram of each TFT. A common block diagram is shown. In the fifth embodiment, as shown in FIG. 6B, the upper gate electrode 21-1, the thick upper gate oxide film 21-2, and the active layer 21-3 are used as the data write FETs. The TFT 21 having the thin lower gate oxide film 21-4 and the lower gate electrode 21-5 is used, and the upper gate electrode 23-1 and the thick upper gate oxide film 23 are used as the light emitting current control FET. -2, an active layer 23-3, a thin lower gate oxide film 23-4, and a TFT 23 having a lower gate electrode 23-5 are used.
[0070]
The TFTs 21 and 23 have the same configuration as shown in FIG. 6C, and are formed at the same time. For example, the TFT 21 will be described. A lower gate electrode 21-5 is formed on a substrate by patterned polysilicon, and a TEOS gas is formed on the SiO 2 to a thickness of 500 mm by plasma CVD. ₂ A lower gate oxide film 21-4 is formed by forming a film, and an amorphous silicon layer is formed on the lower gate oxide film 21-4. _Four A film is formed by a CVD method using a gas. And this is made into a solid composition length and the silicon layer used as the active layer 21-3 is formed. On top of this, in the same way ₂ A film is formed to form an upper gate oxide film 21-2 having a thickness of 1000 mm, and an upper gate electrode 21-1 is formed from a polysilicon layer. The TFT 23 is also formed at the same time as the TFT 21.
[0071]
As shown in FIG. 6A, the upper gate electrode 21-1 of the TFT 21 is applied with the same control voltage as the lower gate electrode 21-5, but the upper gate oxide film 21-2 is lower than the lower gate oxide film 21-4. Therefore, the control function is mainly obtained by the lower gate electrode 21-5.
[0072]
Further, the lower gate electrode 23-5 of the TFT 23 is connected to the source side, and since there is a fixed voltage, there is no control function as a gate electrode, and the control function of the TFT 23 exists in the upper gate electrode 23-1.
[0073]
As described above, in the fifth embodiment shown in FIG. 6, in the TFT 21 for data writing, the thin lower gate oxide film 21-4 is used for control, so that the S value of the TFT 21 can be reduced. In addition, since the TFT 23 for controlling the light emission current uses the upper gate oxide film 23-2 having a large film thickness for control, the S value of the TFT 23 can be increased. In this way, a high quality image display device is obtained.
[0074]
(6) Sixth embodiment
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In order to change the S value of the TFT, it is also possible to change the dielectric constant of the gate oxide film. In the sixth embodiment, as shown in FIG. 7B, a TFT 51 composed of a gate electrode 51-1, a gate oxide film 51-2, an active layer 51-3, and the like is used as a data writing FET. As the light emission current control FET, as shown in FIG. 7B, a TFT 52 including a gate electrode 52-1, a gate oxide film 52-2, an active layer 52-3, and the like is used. The dielectric constant ε of the gate oxide film 51-2 ₅₁ Of the dielectric constant ε of the gate oxide film 52-2 ₅₂ Larger than. Ie ε ₅₁ > Ε ₅₂ And As a result, the S value of the TFT 51 can be made smaller than the S value of the TFT 52.
[0075]
Thus ε ₅₁ > Ε ₅₂ For example, after forming the active layers 51-3 and 52-3 on the substrate, first, SiH _Four , N ₂ A gate oxide film 51-2 is formed by increasing the ammonia ratio by plasma CVD using O, ammonia gas, etc., and then forming the same gas by decreasing the ammonia ratio by plasma CVD. Then, a gate oxide film 52-2 is formed. Then, gate electrodes 51-1 and 52-1 are formed. In this way, the gate oxide film 51-2 of the TFT 51 is formed by increasing the ratio of ammonia to that of the gate oxide film 52-2 of the TFT 52, whereby the dielectric constant ε of the gate oxide film 51-2 is obtained. ₅₁ The dielectric constant ε of the gate oxide film 52-2 ₅₃ Can be larger.
[0076]
As a result, the S value of the light emitting current control TFT 52 can be increased and the S value of the data writing TFT 51 can be decreased, so that a high-quality image display apparatus can be obtained.
[0077]
(7) Seventh embodiment
A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the seventh embodiment, as the FET, as shown in FIG. 8C, the upper gate electrode 61-1 (62-1) and the lower gate electrode 61-5 (62-5) have a small dielectric constant. Upper gate oxide film 61-2 (62-2), lower gate oxide film 61-4 (62-4) having a dielectric constant larger than that of the upper gate oxide film, and active layer 61-3 (62-3) TFT 61 and (62) provided with
[0078]
In the seventh embodiment, as the data writing TFT 61, as shown in FIG. 8B, an upper gate electrode 61-1, an upper gate oxide film 61-2, an active layer 61-3, and a lower gate oxide are formed. A film 61-4 and a lower gate electrode 61-5 are provided. The dielectric constant ε of the lower gate oxide film 61-4 _Four Is the dielectric constant ε of the upper gate oxide film 61-2. ₂ Form larger than. Ie ε _Four > Ε ₂ And
[0079]
Thus ε _Four > Ε ₂ For example, the lower gate electrodes 61-5 and 62-5 are formed of polysilicon patterned on the substrate, for example, and SiH is formed thereon. _Four , N ₂ The lower gate oxide films 61-4 and 62-4 are formed by increasing the ammonia ratio by plasma CVD using O, ammonia gas, etc., and the amorphous silicon layer is formed on the Si H layer. _Four A gas is deposited by a CVD method, and this is solid-phase grown to form polysilicon layers 61-3 and 62-3 to be active layers. On top of this, SiH _Four , N ₂ The upper gate oxide films 61-2 and 62-2 are formed by forming a film of O and ammonia gas at a reduced ammonia ratio by the plasma CVD method, and the upper gate electrodes 61-1 and 62-1 are formed by the polysilicon layer. create. Thus, the TFTs 61 and 62 are formed simultaneously. Then, the ratio of ammonia when forming the lower gate oxide films 61-4 and 62-4 is made higher than the ratio of ammonia when forming the upper gate oxide films 61-2 and 62-2. Dielectric constant ε of oxide films 61-2 and 62-2 ₂ The dielectric constant ε of the lower gate oxide films 61-4 and 62-4 _Four I.e., ε _Four > Ε ₂ It can be.
[0080]
As shown in FIG. 8A, in the writing TFT 61, the upper gate electrode 61-1 is fixed to an arbitrary potential that does not work as a control electrode, and the lower gate electrode 61-5 is used as a control electrode. In the TFT 62 for controlling the light emission current, the lower gate electrode 62-5 is fixed to the source potential, and the upper gate electrode 61-1 is used as the control electrode. As a result, the writing TFT 61 can be controlled using the lower gate oxide film 61-4 having a high dielectric constant, and the light emitting current controlling TFT 62 can be controlled using the upper gate oxide film 62-2 having a low dielectric constant. Control.
[0081]
Since the S value of the light emitting current control TFT 62 can be increased and the S value of the data writing TFT 61 can be decreased in this way, a high-quality image display apparatus can be obtained.
[0082]
(8) Eighth embodiment
The eighth embodiment of the present invention will be briefly described. In the eighth embodiment, each FET is provided with a TFT having an upper gate electrode, an upper gate oxide film, an active layer, a lower gate oxide film, and a lower gate electrode, as shown in FIG. Conversely, the dielectric constant of the upper gate oxide film is made larger than that of the lower gate oxide film. These TFTs are formed simultaneously.
[0083]
As the data writing TFT, the upper gate electrode is used for control, and the lower gate electrode is fixed to an arbitrary potential that does not work as the control electrode. Further, as the light emission current control TFT, the lower gate electrode is used for control, and the upper gate electrode is fixed to the source potential. In this way, the S value of the light emitting current control TFT can be increased and the S value of the data writing TFT can be decreased, so that a high-quality image display device can be obtained.
[0084]
As described above, in the present invention, a high quality image display apparatus is obtained by increasing the S value of only the light emitting current control FET while keeping the S value of the data writing FET small.
[0085]
If the screen size is the same, the area of the thin-film organic EL element becomes smaller for each pixel as the image is displayed with a higher resolution. Even if the current value that can be flowed by the voltage decreases, a current that is sufficiently necessary for the display device can flow.
[0086]
As means for changing the S value, in the above description, a method for changing the thickness of the gate oxide film and a method for changing the dielectric constant have been described. Is also possible.
[0087]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the S value of the data writing FET is made larger than the S value of the light emitting current control FET, a high-quality image display apparatus can be obtained.
[0088]
In addition, since the data writing FET and the light emitting current control FET can be formed at the same time, a high quality image display device can be obtained at low cost by an efficient manufacturing process.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a principle configuration diagram of the present invention.
FIG. 2 is a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows a conventional TFT active matrix driving circuit.
FIG. 10 is an explanatory diagram of FET characteristics.
[Explanation of symbols]
1 FET for data writing
1-1 Gate electrode
1-2 Gate oxide film
1-3 Active layer
2 Light-emitting current control FET
3 Organic EL elements
4 Capacitors for holding signals

Claims

One pixel has an organic EL element, a light emitting current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET,
The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device,
The gate oxide film thickness of the light emission current control FET is thicker than the gate oxide film thickness of the data write FET,
The S value of the light emitting current control FET is larger than the S value of the data write FET.

One pixel has an organic EL element, a light emitting current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET,
The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device,
The data write FET is a data write TFT having an upper gate electrode, a lower gate electrode, an active layer, an upper gate oxide film, and a lower gate oxide film thicker than the upper gate oxide film,
The light emission current control FET is a light emission current control TFT having a lower gate electrode, an active layer, and a lower gate oxide film thicker than an upper gate oxide film of the data writing TFT,
The lower gate electrode of the data writing TFT is connected to the upper gate electrode of the data writing TFT,
The S value of the light emitting current control TFT is larger than the S value of the data writing TFT.

One pixel has an organic EL element, a light emitting current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET,
The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device,
The data write FET and the light emission current control FET each have an upper gate electrode, a lower gate electrode, an active layer, an upper gate oxide film, and a lower gate oxide film thicker than the upper gate oxide film. TFT and light emission current control TFT,
The lower gate electrode of the data writing TFT is connected to the upper gate electrode of the data writing TFT,
The upper gate electrode of the light emission current control TFT is connected to the source of the light emission current control TFT,
The S value of the light emitting current control TFT is larger than the S value of the data writing TFT.

One pixel has an organic EL element, a light emitting current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET,
The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and The control electrode of the data write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the image display device directly connected to
The data write FET is a data write TFT having an upper gate electrode, a lower gate electrode, an active layer, an upper gate oxide film, and a lower gate oxide film whose thickness is smaller than the upper gate oxide film,
The light emission current control FET is a light emission current control TFT having an upper gate electrode, an active layer, and an upper gate oxide film thicker than a lower gate oxide film of the data write FET,
The lower gate electrode of the data writing TFT is connected to the upper gate electrode of the data writing TFT,
The S value of the light emitting current control TFT is larger than the S value of the data writing TFT.

One pixel has an organic EL element, a light emitting current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET,
The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device,
The data writing FET and the light emission current control FET each have an upper gate electrode, a lower gate electrode, an active layer, an upper gate oxide film, and a lower gate oxide film having a thickness smaller than that of the upper gate oxide film. TFT and light emission current control TFT,
The lower gate electrode of the data writing TFT is connected to the upper gate electrode of the data writing TFT,
The lower gate electrode of the light emission current control TFT is connected to the source of the light emission current control TFT,
The S value of the light emitting current control TFT is larger than the S value of the data writing TFT.

One pixel has an organic EL element, a light emitting current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET,
The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device,
The dielectric constant of the gate oxide film of the light emitting current control FET is smaller than the dielectric constant of the gate oxide film of the data write FET,
The S value of the light emitting current control FET is larger than the S value of the data write FET.

One pixel has an organic EL element, a light emitting current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET,
The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device,
Each of the data writing FET and the light emission current control TFT has an upper gate electrode, a lower gate electrode, an active layer, an upper gate oxide film, and a lower gate oxide film having a lower dielectric constant than the upper gate oxide film. TFT and light emission current control TFT,
The upper gate electrode of the data writing TFT is fixed at a constant potential,
The lower gate electrode of the light emission current control TFT is electrically connected to the source of the light emission current control FET,
The S value of the light emitting current control TFT is larger than the S value of the data writing TFT.

One pixel has an organic EL element, a light emitting current control FET, a signal holding capacitor and a data writing FET,
The output of the data write FET is directly connected to one end of the signal holding capacitor and the control electrode of the light emission current control FET, the output of the light emission current control FET is directly connected to the organic EL element, and the data The control electrode of the write FET is directly connected to the Y direction signal line, the source is directly connected to the X direction signal line, and the other end of the signal holding capacitor and the input of the light emission current control FET are connected to the power supply Vdd line. In the directly connected image display device,
The data writing FET and the light emission current control FET each have an upper gate electrode, a lower gate electrode, an active layer, an upper gate oxide film, and a lower gate oxide film having a lower dielectric constant than the upper gate oxide film. TFT and light emission current control TFT,
The lower gate electrode of the data writing TFT is fixed at a constant potential,
The upper gate electrode of the light emission current control TFT is electrically connected to the source of the light emission current control FET,
The S value of the light emitting current control TFT is larger than the S value of the data writing TFT.