JP4839551B2

JP4839551B2 - 有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP4839551B2
Application number: JP2001276285A
Authority: JP
Inventors: 幸弘森田; 雅典木村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP2003084686A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置、特にOCB（光学補償ベンド）モードやFSC（フィールドシーケンシャル）駆動を用いた高速応答特性を有する液晶表示装置、そして、有機EL表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin-Film-Transistor）を用いたアクティブマトリクス型液晶ディスプレイは薄型化、軽量化、低電圧駆動可能などの長所によりカムコーダ用のディスプレイ、パ−ソナルコンピュ−タ−、パ−ソナルワ−ドプロセッサ−のディスプレイなど種々の分野へ利用されており、大きな市場を形成している。
【０００３】
特に近年では従来のパソコン等での静止画表示に加えて、動画表示やＴＶ用途への利用が広がりつつあり、こうした動画表示に適した液晶表示装置への要求が高まってきている。これに対応し、高速応答性能を向上させる液晶素子として、OCBモードと呼ばれる、ベンド配向させた液晶表示素子が特開平７−８４２５４号公報等で提案されている。OCBモードの液晶セルは電圧の変化に対する液晶の応答が早く、高速応答を実現出来るが、一方、液晶容量が大きくなるという欠点もある。また、FSC（フィールドシーケンシャル）駆動と呼ばれる駆動も提案されている。この駆動方法は、１フレーム期間を複数のサブフィールドに分割し、異なる分光スペクトルを持つ複数の光源、例えば、赤色、緑色、青色、の３つ光源に同期して、１フレーム期間を３つのサブフレームに分割して、それぞれの色に対応する信号を画素電極に書き込む駆動方法である。この駆動方法では、複数の光源を用いるため、カラーフィルターが不要となる。また、通常の液晶パネルで必要な、RGBそれぞれに対応する３つの画素を、一つの画素にまとめることができるため、ICドライバーを減らす事ができ、低コスト化にもつながる。また、動画表示やTV用途への、もう一つのフラットディスプレイとして、有機ELディスプレイが注目されている。有機ELディスプレイは、自発光型表示装置であるため、視野角が広く薄型で、低消費電力が実現できるディスプレイとして、現在、各社で開発を急いでいる。とくにアクティブマトリクス駆動の有機ELディスプレイは、有機EL素子に、薄膜トランジスタによって電流を流し、電流の大きさによって、RGBそれぞれの有機EL素子の輝度を調整して画像を表示するもので、低消費電力や長寿命という点で注目されている。
【０００４】
動画表示やTV対応のために、液晶パネルでは、OCBモードやFSC駆動が検討されているが、OCBモードの液晶パネルでは、液晶材料の誘電率の違いや、高速化のための狭セルギャップ化による液晶容量の増大のために、薄膜トランジスタによる充電が厳しくなる。また、FSC駆動では、通常の液晶パネルよりも3倍以上の高速書き込みが必要となるため、大きい充電能力が必要になる。さらに、動画をより鮮明に表示するために、黒挿入や白挿入など、非画像信号を画像信号以外に書き込みする検討もなされており、さらに充電が厳しくなっている。有機ELパネルの場合は、有機EL素子に電流を常時流して発光させるため、液晶パネルの画素に用いる薄膜トランジスタよりも大きい駆動能力が必要になる。そのため、薄膜トランジスタのサイズを大きくすることが不可欠となり、その分、開口率が小さくなるというデメリットが生じることになる。そこで、薄膜トランジスタが占める面積をいかに抑えながら電流量を大きくするかが検討され、折り曲げ構造や屈曲などの構造によって、有効なチャネル幅を大きくし、薄膜トランジスタが占める面積あたりの電流量を大きくすることが試みられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、折り曲げ構造や屈曲構造ではソース電極、ドレイン電極からみたときに互いに非対称な構造を有する薄膜トランジスタが生じる。我々は、このような薄膜トランジスタにおいて、非対称構造に起因して電流電圧特性に非対称性が生じることを予測し、非対称構造を持つ薄膜トランジスタの電流電圧特性を調べ、電流電圧特性が非対称になることを見出した。図９は、図１の構造のｎチャネル型薄膜トランジスタの電流電圧特性であり、ソース電極、ドレイン電極のうち、どちらの電極を正極性にするかによって、異なる特性をもつ。すなわち、あるソース・ドレインの極性に対して、大きい電流値を示すのである。これは、キャリアの分布や寄生抵抗に起因するものであり、非対称な構造に特有の振舞いである。幅の短い電極の方を正極性にしたとき（図９のＡ）の方が、逆の場合よりも電流が大きくなるのである。ｐチャンネル型薄膜トランジスタでは逆に幅の広い電極の方を正極性にしたときに、より電流が大きくなる。
【０００６】
液晶パネルでは、対向電圧Vcomを基準として、正電圧と負電圧を１フレーム毎に交互に画素電極に書き込む、いわゆる交流駆動をしている。これは、液晶の焼きつきを防ぐためである。正から負、また、負から正の書き込みでは、それぞれ、画素電極側が正極性になり、また、負極性になる。すなわち、１フレームごとに、ソースとドレインの極性が入れ替わるのである。画素に用いる薄膜トランジスタがNチャネルの場合は、画素電圧を正から負へ変化させる書き込みの場合に、画素電極側が正極性になり、負から正へ変化させる書き込み時は、画素電極側が負極性になる。そして画素電極側が負から正に変化する書き込み極性の場合、書き込み中に、ゲートとドレイン（すなわち画素電極）間のバイアス差が減少していくため、電流値が小さくなる。従って、書き込みが厳しいのは、画素電極が負から正に変化するときである。なお、薄膜トランジスタがP型の場合はその逆に、同様の理由により画素電極側が正から負に変化する書き込み極性の場合に充電が厳しくなる。
【０００７】
図２は従来の構造であり、図に示すように、ゲートとドレイン間の容量Cgdを小さくするために、幅の短い方の電極を画素電極に接続していた。これは、再充電（いわゆる突き抜け電圧）を小さくするためである。しかし、我々が見出した電流電圧特性の非対称性を考慮した場合、従来の構造では、充電が厳しい極性の書き込み時に電流が小さくなる薄膜トランジスタの配置になっており、本来持っている薄膜トランジスタの駆動能力を十分に発揮できていない。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、充電が厳しい極性に対して充電能力を大きくし、充電能力を上げて、高速書き込みを可能とし、また、開口率を大きくし、輝度向上を行うことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を実現するために本発明の液晶表示装置及び有機EL表示装置は以下の構成を有している。
【００１０】
本発明の液晶表示装置においては、ソース電極とドレイン電極の幅が異なるｎチャネル薄膜トランジスタを用い、幅の大きい方の電極を画素電極に電気的に接続している。こうすることによって、充電が厳しい極性の書き込みのとき、すなわち、画素電極がソース電極に対して負極性になるときに、より電流が大きくなり、充電能力を大きくすることができる。従って、高速駆動が可能となり、また、開口率アップによる輝度向上を実現できる。
【００１１】
また、本発明では、通常の液晶ディスプレイの3倍以上の高速書き込みを行うフィールドシーケンシャル駆動（FSC）駆動方式のパネルに対して、上記の薄膜トランジスタの配置を行っている。これによって、駆動能力が向上して、輝度を向上させることができる。画質向上のために、黒挿入や白挿入など、非画像信号を書き込む場合には、より高速書き込みが必要となり、本発明による駆動能力向上は有効である。
【００１２】
本発明では、OCBモードの液晶表示装置に対して、非対称構造をもつ薄膜トランジスタを充電が厳しい極性の書き込みのときに電流が大きくなるように配置している。本発明によって、駆動能力を大きくすることにより、液晶容量が大きいOCBモードの液晶パネルにおいても、高速駆動を行うことができ、また、開口率を大きくすることができる。また、応答速度を向上させるために、セルギャップを小さくすると、液晶容量はさらに大きくなるため、本発明の有効性が大きくなる。
【００１３】
さらに、本発明では、OCBモードで、且つ、FSC駆動の液晶パネルに対して、上記非対称薄膜トランジスタの配置を行っている。OCBモードにすることによって、通常のTNモードのFSC駆動よりも、さらに大きい駆動能力が必要となり、本発明による駆動能力向上によって、高速書き込みが可能となり、また、開口率アップによって、輝度を向上させることができる。
【００１４】
また本発明では、ゲート電極とドレイン電極との容量を、ゲート信号の入力側から離れるに従って大きくしている。本発明のような構造をとったときには、逆の配置のときに比べて、ゲートとドレインの間の容量Cgdが大きくなり、それによって、ゲート信号がオンからオフに変化するときの再充電が大きくなるため、フリッカーが懸念される。再充電は、ゲート信号の入力側から離れるに従って大きくなる。これは、ゲート信号の波形が、ゲート信号の入力側から離れるに従ってなまってくるからである。ゲート信号入力側から離れるに従ってCgdを大きくすると、容量結合による突き抜け電圧が大きくなるので、ゲート波形のなまりの効果をキャンセルすることができ、駆動能力を向上させながら、フリッカーを防ぐことが出来る。
【００１５】
また、本発明では、ドレイン電極を複数の電極から構成している。複数の電極で構成することによって、駆動能力を向上させながら、ゲート電極との重なりを小さく抑えることができ、Cgdの増大を抑制することができる。
【００１６】
さらに、本発明では、画素電極に電気的に接続されたドレイン電極の幅を、ソース信号線に電気的に接続されたソース電極の幅の、１．２倍から２．５倍としている。折り曲げ構造や、ドレイン電極が複数の電極から構成される構造の場合、上記のようなソース電極及びドレイン電極の比率にすると、単位面積当りの充電能力が大きくなるような構造が実現できる。これによって、開口率を落とさず充電能力を大きくすることができ、高速書き込みが可能となる。
【００１７】
本発明の有機EL表示装置においては、ソース電極とドレイン電極の幅が異なる薄膜トランジスタを有機EL素子に電気的に接続しており、ドレイン電極とソース電極が互いに向き合っている領域のそれぞれの幅をＷ１、Ｗ２、とすると、Ｗ１＞Ｗ２であり、薄膜トランジスタがｎチャネル型の場合にはドレイン電極がソース電極に対して負極性になるように、ｐチャネル型の場合にはドレイン電極がソース電極に対して正極性になるように有機EL素子に電気的に接続している。これによって、有機EL素子に流れる電流量が大きくなり、輝度が向上する。
【００１８】
また、本発明では、ソース電極とドレイン電極の少なくとも一方を折り曲げ構造としている。これによって、単位面積当りの有効チャネル幅を増加させることができ、単位面積当りの電流量を大きくすることができる。即ち、駆動能力を大きくすることができる。
【００１９】
本発明では、半導体膜を多結晶シリコンとしている。多結晶シリコンは移動度が大きく、大きい電流がとれる。さらに、本発明のような構造にすることによって、より大きい電流を得ることができ、駆動能力を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明では、半導体膜をアモルファスシリコンとしている。アモルファスシリコンは、多結晶シリコンよりも移動度は小さいが、直接堆積することができるため、多結晶シリコンよりも少ない工程数でつくることができる。従って、多結晶シリコンよりも容易に、低コストで作成することができる。上述のような構造にすることによって、より電流量をとれるようにすることができ、駆動能力を大きくすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の液晶表示装置について図面を用いてより具体的に説明する。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の液晶表示装置におけるアレイ基板上の１画素の電極構成を表す平面図である。薄膜トランジスタの電流量は、チャネル幅に比例して大きくなるが、折曲がった構造においては、チャネル幅の定義が複雑である。しかし、ほぼ、ソース電極２０及びドレイン電極６０のそれぞれの有効チャネル幅で決定される。有効チャネル幅とは、ゲート電極１０と半導体膜３０が重なっている領域において、ソース電極とドレイン電極が互いに向かい合っている部分の幅である。図１の構造では、ソース電極の有効チャネル幅は、W₂―₁×２＋W₂―₂、になり、ドレイン電極の有効チャネル幅は、Ｗ_1-1×２＋Ｗ₁―₂、となる。両電極の有効チャネル幅が異なる薄膜トランジスタでは、どちらの電極が正極性になるかによって電流が異なる。図１の構造をもつ薄膜トランジスタの電流電圧特性を図９に示す。Aの特性が有効チャネル幅の短い方、すなわち、図１のソース電極２０を正極性にしたときの電流電圧特性である。この場合は、N型の薄膜トランジスタであり、ソース電極２０に１２V、ドレイン電極６０を接地して、ゲート電極１０の電圧を０Vから２０Vまで変化させている。Bの特性は、逆に、ソース電極２０を接地して、ドレイン電極６０を１２Vにし、ゲート電極１０の電圧を０Vから２０Vまで変化させたときの特性である。図１の構造の薄膜トランジスタを多数測定してみたところ、加工ばらつきによってサイズが異なるが、両特性間の差は、2割から４割程度であった。すなわち、どちらを正極性にするかで、電流が２割から４割変化するのである。これは、寄生抵抗とキャリア分布が変化することに依るものである。この振舞いは、有効チャネル幅が異なる非対称構造をもつ薄膜トランジスタに特有の振舞いである。
【００２３】
特開平３−２３３４３１号公報で提案されている従来の構造を図２に示す。これは図１の構造の薄膜トランジスタにおいて、ソース電極とドレイン電極が入れ替わった構造になっている。このような構造になっている理由は、単にCgdを小さくするためであるが、液晶の充電は、正と負の両極性を交互に書き換える駆動を行うため、書き込みごとに、画素電極側が正極性になったり、負極性になったりする。画素電極側が正極性でソース信号線側が負極性になる時には、書き込み中のソース電位は一定であり、かつドレインの電位は常にソース電位よりも小さいため、充電は十分に行われるが、一方、画素電極側が負極性になる場合は、ゲートとドレイン（画素電極）間の電位差が充電と共に小さくなるため、充電が厳しくなる。すなわち、液晶表示装置の駆動能力は、画素電極側が負特性になるときの充電能力によって決まっているのである。このような観点で図２の従来の構造を見ると、充電が厳しい極性の書き込み時に電流が小さくなる配置になっている。本発明では、我々が見出した、非対称構造をもつ薄膜トランジスタの非対称な電流電圧特性に鑑み、図１のような構造にしている。これによって、充電が厳しい、画素電極側が負極性になるときに電流がより大きくなり、駆動能力が大きくなる。画素側が正電極になったときには、前述のように充電は逆の場合に比べてはるかに容易であり、これによって駆動能力が下がることはない。また、図２の配置から図１の配置にすることによって、Cgdが増加するが、Cgdは、単にドレイン電極とゲート電極の重なった領域の面積だけではなく、半導体膜の面積も影響するため、ソース電極のバイアスにもよるが、図２の構造から図１の構造になったときのCgdの増加はわずかである。さらに、一般の液晶表示装置では、充電する容量の中で、Cgdは数％程度の割合であるため、Cgdのわずかな増加よりも、電流の増加の方が影響が大きく、結果として駆動能力が向上する。
【００２４】
これまではｎチャンネル型薄膜トランジスタの場合について説明したが、ｐチャンネル型薄膜トランジスタを用いる場合でも、図１に示すように、ドレインを長くした構造を用いることにより同様の効果が得られる。なぜならばまず、ｐチャンネル型の場合、図９に相当する非対称特性は、ｎチャンネル型とは逆に、ソース、ドレインのうち、幅が長い方を正極性にした場合に電流が大きくなる（図９のAの特性）。これは、非対称特性の発生する原因が、キャリア（正孔）の分布と寄生抵抗にあるためである。一方、ｐチャンネル型薄膜トランジスタを画素充電に用いる場合には、画素電極側が正極性から負極性に変化する動作において、ゲートとドレイン（画素電極）間の電位差が充電と共に小さくなるため、充電が厳しくなる。従って結局、ｐチャンネル型薄膜トランジスタの場合でも、トランジスタのソースとドレインのうち幅が長い方を画素電極に接続することが好ましいのである。
【００２５】
本実施例では、図１の構造に対して説明したが、他の非対称構造をもつ薄膜トランジスタに関しても同様に実施できる。要点は、ソース電極、ドレイン電極のうち、有効チャネル幅が大きい方の電極を画素側に持ってくることである。他の非対称構造をもつ薄膜トランジスタの構造を図３から図５に示す。図３は、図１の構造と同様であり、単に周期的に繰り返した構造をしている。図１の構造に比べて3倍の電流量がとれる。図４の構造は図１の構造を分割した構造に近く、このときの有効チャネル幅は、ソース電極側が、W_4-1＋W_4-2、であり、ドレイン電極側が、W_3-1＋W_3-2、になる。また、図５の構造は、ドレイン電極が複数の電極で構成される例であり、ドレイン電極側の有効チャネル幅は、W₅×２、になり、ソース電極側の有効チャネル幅は、W₆×２、になる。この他にも様々な構造をとり得るが、ソース電極とドレイン電極の有効チャネル幅が異なり、非対称な構造をもつ薄膜トランジスタにおいて、有効チャネル幅長の大きい方の電極を、画素側にもってくることで、本発明の効果を得ることができる。
【００２６】
単位面積当りの充電能力を大きくするためには、図１、図３、図４のような折り曲げ（屈曲）構造にするか、もしくは、図５のように電極を複数の電極から構成することが必要である。両構造で、様々な変形が考えられるが、ソース電極、ドレイン電極のうち、有効チャネル幅が大きい方の電極を、有効チャネル幅が小さい方の電極の幅の１．２倍から２．５倍にすることによって、単位面積当りの電流量を大きくする最適な構造にすることができる。
【００２７】
また、液晶材料として、OCBモードをもつ液晶材料を用いた場合、液晶容量が大きくなるため、本発明の構造がより効果的であり、黒挿入などの非画像信号挿入を行う場合には、さらに効果を発揮する。
【００２８】
（実施の形態２）
本発明の効果は、駆動能力の向上であり、特に、高速書き込みが必要な表示装置及び駆動方法に対して効果が大きい。そのような液晶表示装置のひとつとして、フィールドシーケンシャル駆動（FSC）駆動を用いた液晶表示装置がある。図７にFSC駆動の波形の例を示す。通常の液晶表示装置では、カラーフィルターによってバックライト光（白色光）をRGBの3色に分け、RGBそれぞれに対応する画素にRGBそれぞれの信号を書き込むことで、フルカラー表示を実現している。一方、FSC駆動方式では、一つの画素でRGB三色の表示を行う。１フレーム期間をRGBそれぞれのサブフレームに分割し、それに同期してRGBそれぞれの分光スペクトルをもつ光源を点灯することによって、ひとつの画素でRGB3色の表示を行うのである。これによって、カラーフィルターが不要になり、また、画素数が3分の1になることによってドライバICが削減できるため、コストが削減できるというメリットがある。また、黒挿入や白挿入など、非画像信号を書き込むことによって、より動画に適する表示を実現することができる。
【００２９】
FSC駆動を用いる場合は、１フレーム期間に、RGBそれぞれの信号を書き込む必要があるため、通常の液晶表示装置に比べて、3倍以上の高速書き込みをする必要がある。そこで、如何に薄膜トランジスタの電流を大きくするかが重要になり、本発明が効果を発揮するのである。FSC駆動の液晶表示装置は、アレイ構成として、画素が3分の1になるだけで、通常の液晶表示装置と本質的な差はない。従って、実施例１と同様にして、図１や、図３から図５のような構造及び配置にすることで、電流量を大きくすることができ、高速書き込みが可能となる。すなわち、FSC駆動が可能となるのである。
【００３０】
FSC駆動では、動画表示をする場合、より応答速度の速い液晶材料・モードが適しており、OCBモード等が用いられる。この場合、液晶容量が大きくなるため、より大きい駆動能力が必要となり、本発明の効果が大きくなる。
【００３１】
（実施の形態３）
図６は実施の形態３の液晶表示装置における、画素構造を示した図である。
【００３２】
本発明では、有効チャネル幅が大きい方の電極を画素電極に電気的に接続することにより、充電が厳しい方の極性の書き込み能力を向上させる。このとき、前述のように、Cgdが大きくなり、再充電が大きくなる。すでに述べたように、Cgdが増加する影響は小さいが、サイズや解像度などスペックによっては、無視できない場合も生じる。例えば、パネルサイズが大きく、解像度が高いような場合である。パネルサイズが大きくなるとゲート信号波形のなまりが大きくなり、ゲート信号がオフするときの再充電量が大きくなり、フリッカーを生じるのである。ゲート波形のなまりは、ゲート信号の入力側から遠ざかるに従って大きくなるので、再充電量もそれに伴って大きくなる。この再充電量の違いによってフリッカーが生じるのである。このような場合は、本発明の構造・配置と共に、Cgdの傾斜構造を採用することによって再充電量を均一にして、フリッカーを防ぐことが出来る。図６が、Cgd傾斜を採用した例である。図のように、ドレイン電極がゲート電極と重なる領域を、ゲート信号の入力側から遠ざかるに従って（図６では、左側から右側に行くに従って）、大きくすることにより、再充電量を均一にすることができる。本実施例では、ドレイン電極とゲート電極が重なっている領域の一部（図のＷＸ１、ＷＸｉ、ＷＸｎで示す領域）を変化させることによって実現している。もちろん、ドレイン電極とゲート電極が重なっている領域であれば、他の部分を変化させても良い。また、ゲート信号を左右どちらか片側から入力している場合は、信号入力側から遠ざかるに従ってＣｇｄを大きくすれば良いし、左右両側から信号入力している場合は、左右両端から中央に向かうに従って、Ｃｇｄを大きくしていけば良い。
【００３３】
（実施の形態４）
図８は、実施の形態４の有機EL表示装置の回路構成を表す回路図である。回路構成は、一例である。回路動作は次のようなものである。
【００３４】
有機EL表示装置は、Ｘ方向信号線７０ａ、７０ｂ、・・・、Ｙ方向信号線８０ａ、８０ｂ、・・・、電源線９０ａ、９０ｂ、・・・、スイッチ用薄膜トランジスタ１００ａ、１００ｂ、・・・、電流制御用薄膜トランジスタ１１０ａ、１１０ｂ、・・・、有機ＥＬ素子１２０ａ、１２０ｂ、・・・、コンデンサ１３０ａ．１３０ｂ、・・・、Ｘ方向周辺駆動回路１４０、Ｙ方向周辺駆動回路１５０等により構成される。
【００３５】
Ｘ方向信号線７０、Ｙ方向信号線８０により画素が特定され、その画素においてスイッチ用薄膜トランジスタ１００がオンされる。これにより、電流制御用薄膜トランジスタ１１０がオンされ、電源線９０より供給される電流により、有機ＥＬ素子１２０に電流が流れ、有機ＥＬ素子が発光する。
【００３６】
例えば、Ｘ方向信号線７０ａに画像データに応じた信号が出力され、Ｙ方向信号線８０ａ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薄膜トランジスタ１００ａ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薄膜トランジスタ１１０ａが導通されて、有機ＥＬ素子１２０ａに、この画像に応じた電流が流れ、有機ＥＬ素子が発光することになる。このようにして、すべての画素に画像信号が書き込まれ、画像を表示するのである。本発明で重要なのは、特に、有機ＥＬ素子に画像信号を直接送る薄膜トランジスタ１１０であり、図９に示す回路においては、薄膜トランジスタがｎチャネル型の場合は、ソース電極、ドレイン電極のうち有効チャネル幅の大きい方の電極を有機EL素子側に接続し、、薄膜トランジスタがｎチャネル型の場合は、有効チャネル幅の小さい方の電極を有機EL素子側に電気的に接続する。これによって、薄膜トランジスタのソース、ドレインの極性関係が、より電流が大きくなるように設定され、有機EL素子に大きい電流が流れるため、表示情報の書き換えが高速になってより正確な表示ができるようになるのである。また、単位面積当りの電流量を大きくすることができるため薄膜トランジスタの形状を小さくできて、その分有機ＥＬ素子の面積を増やすこともできる（開口率の向上）。
【００３７】
本実施例は、有機ＥＬ表示装置の一例を示したものであり、有機ＥＬ表示装置では、様々な回路構成をとることができる。本発明のポイントは、有機ＥＬ素子と直接電気的に接続される非対称構造を持つ薄膜トランジスタの配置において、薄膜トランジスタのソース電極、ドレイン電極のうち、ｎチャネル薄膜トランジスタの場合には、有効チャネル幅が大きい方の電極が負極性になるように、またｐチャネル薄膜トランジスタの場合には有効チャネル幅が小さい方の電極が負極性になるように回路を構成すればよい。この理由は実施の形態１において液晶素子について説明したものと同じであって、薄膜トランジスタのソース電極とドレイン電極を上記のような極性関係にすることにより薄膜トランジスタの駆動能力を大きくすることができるためである。液晶素子の場合と異なるのは、駆動動作中、画素駆動用薄膜トランジスタのソース、ドレインの極性関係が不変であることである。また、非対称構造を持つ薄膜トランジスタは、図１、そして、図３から図５に示すように、様々な構造をとることができる。折れ曲がり構造でも、複数の電極から構成されても差し支えない。また、その組み合わせでも良い。また、ソース電極、ドレイン電極のうち、有効チャネル幅が大きい方の電極を、有効チャネル幅が小さい方の電極の幅の１．２倍から２．５倍にすることによって、単位面積当りの電流量を大きくする最適な構造にすることができる。
【００３８】
本発明の要点である、非対称構造薄膜トランジスタの電流電圧特性の非対称性は、寄生抵抗とキャリア分布に依るものであるから、半導体膜が、アモルファスシリコンでも多結晶シリコンでも、また、トップゲート型でもボトムゲート型でも効果は同様である。比較的低速駆動を行う場合は、少ない工程数で形成可能なアモルファスシリコン膜を半導体膜として用いた薄膜トランジスタを本発明のような配置にすれば良いし、FSC駆動などの高速駆動を行う場合や、有機EL表示装置など発光させるために大きい電流が必要な場合は、多結晶シリコンのような移動度の大きい半導体膜を用いても良い。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、非対称構造を持つ薄膜トランジスタを最適な配置にすることで駆動能力を向上させることができ、高速駆動が可能になるとともに、開口率が大きくなることによって輝度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の液晶表示装置における画素構成を表す平面図
【図２】従来の液晶表示装置の画素構成を表す平面図
【図３】非対称構造をもつ薄膜トランジスタの構造例を示す図
【図４】非対称構造をもつ薄膜トランジスタの構造例を示す図
【図５】非対称構造をもつ薄膜トランジスタの構造例を示す図
【図６】Ｃｇｄ容量傾斜をつけた液晶表示装置の画素構成を表す平面図
【図７】フィールドシーケンシャル駆動の波形図
【図８】有機ＥＬ表示装置の画素構成を表す回路図
【図９】非対称構造をもつ薄膜トランジスタの電流電圧特性を示す図
【符号の説明】
１０ゲート電極
２０ソース電極
３０半導体膜
４０画素電極
５０ドレイン電極と画素電極のコンタクト領域
６０ドレイン電極
７０Ｘ方向信号線
８０Ｙ方向信号線
９０電源線
１００スイッチ用薄膜トランジスタ
１１０電流制御用薄膜トランジスタ
１２０有機ＥＬ素子
１３０コンデンサ
１４０Ｘ方向周辺駆動回路
１５０Ｙ方向周辺駆動回路

Claims

半導体膜とゲート電極が重なり合っている領域に、ドレイン電極及びソース電極を有する薄膜トランジスタが形成され、前記ドレイン電極と前記ソース電極が互いに向き合っている領域のそれぞれの幅をＷ１、Ｗ２、とすると、Ｗ１＞Ｗ２であり、前記薄膜トランジスタの前記ソースと前記ドレインのうち前記幅が長い方が有機ＥＬ素子の画素電極に電気的に接続されていることを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
前記ソースおよび前記ドレイン電極のうち幅の広いほうの電極が複数の電極から構成されることを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
前記Ｗ１が前記Ｗ２の１．２倍から２．５倍の大きさであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の有機ＥＬ表示装置。
前記ソース電極と前記ドレイン電極が一定の距離で離れ、互いに折れ曲がって向かい合っていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の有機ＥＬ表示装置。
前記半導体膜が、多結晶シリコンであることを特徴とする請求項１、請求項２、または請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。
前記半導体膜が、アモルファスシリコンであることを特徴とする請求項１、請求項２、または請求項３のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。