JPH0594150A - Ｔｆｔ駆動薄膜ｅｌ素子 - Google Patents
Ｔｆｔ駆動薄膜ｅｌ素子Info
- Publication number
- JPH0594150A JPH0594150A JP3226348A JP22634891A JPH0594150A JP H0594150 A JPH0594150 A JP H0594150A JP 3226348 A JP3226348 A JP 3226348A JP 22634891 A JP22634891 A JP 22634891A JP H0594150 A JPH0594150 A JP H0594150A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tft
- thin film
- gate
- signal holding
- holding capacitor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Control Of El Displays (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パネル面内の輝度ばらつきを抑え、表示品質
を高めるとともに、大画面表示に対応できる薄膜ＥＬ素
子の駆動回路を提供するＴＦＴ特性の安定したアクティ
ブマトリクスパネルを得る。 【構成】 薄膜エレクトロルミネッセンス素子（Ｃel）
の発光制御用薄膜トランジスタ(ＴＦＴ Ｑ2)と、ＴＦ
Ｔ Ｑ2のゲート電極に接続された信号保持用キャパシ
タ（Ｃs）と、Ｃsへのデータ書き込み用のＴＦＴ Ｑ1
を有したＴＦＴ駆動ＥＬ素子において、ＥＬ素子の発光
を受光することによって、その抵抗が低下する素子（Ｐ
Ｄ）をＣs直列に接続しＣsに電流（Ｉpd）を流して、Ｔ
ＦＴ Ｑ2のゲート電圧（Ｖg2）のフィールドスルーお
よびドループによる低下を補償した。
を高めるとともに、大画面表示に対応できる薄膜ＥＬ素
子の駆動回路を提供するＴＦＴ特性の安定したアクティ
ブマトリクスパネルを得る。 【構成】 薄膜エレクトロルミネッセンス素子（Ｃel）
の発光制御用薄膜トランジスタ(ＴＦＴ Ｑ2)と、ＴＦ
Ｔ Ｑ2のゲート電極に接続された信号保持用キャパシ
タ（Ｃs）と、Ｃsへのデータ書き込み用のＴＦＴ Ｑ1
を有したＴＦＴ駆動ＥＬ素子において、ＥＬ素子の発光
を受光することによって、その抵抗が低下する素子（Ｐ
Ｄ）をＣs直列に接続しＣsに電流（Ｉpd）を流して、Ｔ
ＦＴ Ｑ2のゲート電圧（Ｖg2）のフィールドスルーお
よびドループによる低下を補償した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フラットパネルディス
プレイおよび光プリンタヘッドなどに用いる薄膜エレク
トロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関するものである。
プレイおよび光プリンタヘッドなどに用いる薄膜エレク
トロルミネッセンス（ＥＬ）素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】薄膜ＥＬパネルの駆動方法として、従来
の単純マトリクス方式にかわり、各ＥＬ素子を薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）で制御する、いわゆるアクティブマ
トリクス方式が検討されている。アクティブマトリクス
方式では、クロストークがない、フレーム周波数と独立
にＥＬ素子を駆動できるため高輝度が得られる、外部制
御用ＩＣに低耐圧のＩＣが使えてコストがさがる等の利
点をもつ。
の単純マトリクス方式にかわり、各ＥＬ素子を薄膜トラ
ンジスタ（ＴＦＴ）で制御する、いわゆるアクティブマ
トリクス方式が検討されている。アクティブマトリクス
方式では、クロストークがない、フレーム周波数と独立
にＥＬ素子を駆動できるため高輝度が得られる、外部制
御用ＩＣに低耐圧のＩＣが使えてコストがさがる等の利
点をもつ。
【０００３】従来のＥＬ素子をＴＦＴによって駆動する
方式としては図５に示す方法（たとえば特開昭６０−２
１６３８８号公報）が提案されており、その構成と動作
は以下の通りである。データ書き込み用ＴＦＴ２１のド
レーンＤにはデータ電圧Ｖdataが、ゲートＧにはスキャ
ン電圧Ｖscanがそれぞれ供給され、ソースＳには信号保
持用キャパシタ２３とＥＬ発光制御用ＴＦＴ２２のゲー
トが接続されている。ＴＦＴ２２にはＥＬ素子２４と電
源２５が直列に接続されて閉回路を構成している。ＥＬ
素子の発光制御用ＴＦＴ２２がＯＮ状態（低抵抗）の時
は、ＥＬ素子２４には電源２５の電圧が印加され発光す
る。ＴＦＴ２２がＯＦＦ状態（高抵抗）の時は、ＥＬ素
子には電圧が印加されず発光しない。ＴＦＴ２２のゲー
トに接続された信号保持用キャパシタ２３の電位をデー
タ書き込み用ＴＦＴ２１によって制御して、ＴＦＴ２２
のＯＮ、ＯＦＦの制御を行っている。
方式としては図５に示す方法（たとえば特開昭６０−２
１６３８８号公報）が提案されており、その構成と動作
は以下の通りである。データ書き込み用ＴＦＴ２１のド
レーンＤにはデータ電圧Ｖdataが、ゲートＧにはスキャ
ン電圧Ｖscanがそれぞれ供給され、ソースＳには信号保
持用キャパシタ２３とＥＬ発光制御用ＴＦＴ２２のゲー
トが接続されている。ＴＦＴ２２にはＥＬ素子２４と電
源２５が直列に接続されて閉回路を構成している。ＥＬ
素子の発光制御用ＴＦＴ２２がＯＮ状態（低抵抗）の時
は、ＥＬ素子２４には電源２５の電圧が印加され発光す
る。ＴＦＴ２２がＯＦＦ状態（高抵抗）の時は、ＥＬ素
子には電圧が印加されず発光しない。ＴＦＴ２２のゲー
トに接続された信号保持用キャパシタ２３の電位をデー
タ書き込み用ＴＦＴ２１によって制御して、ＴＦＴ２２
のＯＮ、ＯＦＦの制御を行っている。
【０００４】駆動波形は図６のようになり、データ書き
込み用ＴＦＴ２１のデータラインＶdataにデータ電圧Ｖ
d1を印加し、スキャン電圧Ｖscanにゲート電圧Ｖg1を印
加すると信号保持用キャパシタ２３はＴＦＴ２１のオン
電流によって充電され、発光制御用ＴＦＴ２２のゲート
電圧Ｖg2はハイ（ＶH）となって、ＴＦＴ２２がＯＮ状
態となりＥＬ素子が発光する。スキャン電圧Ｖscanを０
にするとゲート電圧Ｖg2はフィールドスルーにより△Ｖ
F低下する。ＴＦＴ２１がＯＦＦとなった（Ｖdata＝Ｖs
can＝０）後もゲート電圧Ｖg2はＴＦＴ２１のオフ電流
（ドループ）によって、次のデータが書き込まれるまで
徐々に低下していく（△ＶD）。データ電圧Ｖdataを０
とし、スキャン電圧Ｖscanにゲート電圧Ｖg1を印加する
と信号保持用キャパシタに蓄えられた電荷は放電されゲ
ート電圧Ｖg2が０となるので、ＴＦＴ２２はＯＦＦ状態
となりＥＬ素子は発光しなくなる。
込み用ＴＦＴ２１のデータラインＶdataにデータ電圧Ｖ
d1を印加し、スキャン電圧Ｖscanにゲート電圧Ｖg1を印
加すると信号保持用キャパシタ２３はＴＦＴ２１のオン
電流によって充電され、発光制御用ＴＦＴ２２のゲート
電圧Ｖg2はハイ（ＶH）となって、ＴＦＴ２２がＯＮ状
態となりＥＬ素子が発光する。スキャン電圧Ｖscanを０
にするとゲート電圧Ｖg2はフィールドスルーにより△Ｖ
F低下する。ＴＦＴ２１がＯＦＦとなった（Ｖdata＝Ｖs
can＝０）後もゲート電圧Ｖg2はＴＦＴ２１のオフ電流
（ドループ）によって、次のデータが書き込まれるまで
徐々に低下していく（△ＶD）。データ電圧Ｖdataを０
とし、スキャン電圧Ｖscanにゲート電圧Ｖg1を印加する
と信号保持用キャパシタに蓄えられた電荷は放電されゲ
ート電圧Ｖg2が０となるので、ＴＦＴ２２はＯＦＦ状態
となりＥＬ素子は発光しなくなる。
【０００５】ところで、ＴＦＴ２２のゲート電圧Ｖg2に
対するＥＬの発光輝度Ｌの変化は図７のようになり、ゲ
ート電圧Ｖg2がＶthからＬは急峻に立上り、ゲート電圧
Ｖg2がＶsat以降は輝度は一定となるから、全画素で均
一な発光を得るためには、次のデータが書き込まれるま
でのゲート電圧Ｖg2の電圧降下に対して、 Ｖg2＝ＶH−（△ＶF＋△ＶD）＞Ｖsat の関係が必要となる。図８に示すように、△ＶFはＴＦ
Ｔ２１のゲート・ソースのオーバーラップ容量Ｃgs1と
信号保持用キャパシタ２３の容量比によって決まり、△
ＶDはＴＦＴ２１のＯＦＦ電流Ｉoff1と信号保持用キャ
パシタの大きさによって決定されるが（ここに、Ｆはフ
レーム周波数、ｔｒはデータ書き込み時間である。）、
ＴＦＴ２１のゲート・ソースのオーバーラップ容量Ｃgs
1、ＴＦＴ２１のＯＦＦ電流Ｉoff1によって△ＶF、△Ｖ
Dを小さくするにはプロセス技術、ＴＦＴの性能の飛躍
的な向上が必要であり、さらにＩoff1はＴＦＴ２１の素
子特性だけでなくＴＦＴ２１のデータ電圧ＶdataとＴＦ
Ｔ２２のゲート電圧Ｖg2の電位差にも依存するので、各
画素に対してドループによる電圧低下△ＶDを一定とす
ることはできない。そこで、従来は信号保持用キャパシ
タを十分大きくすることにより、１フレームの間 Ｖg2＝ＶH−（△ＶF＋△ＶD）＞Ｖsat の関係が成り立つようにしていた。
対するＥＬの発光輝度Ｌの変化は図７のようになり、ゲ
ート電圧Ｖg2がＶthからＬは急峻に立上り、ゲート電圧
Ｖg2がＶsat以降は輝度は一定となるから、全画素で均
一な発光を得るためには、次のデータが書き込まれるま
でのゲート電圧Ｖg2の電圧降下に対して、 Ｖg2＝ＶH−（△ＶF＋△ＶD）＞Ｖsat の関係が必要となる。図８に示すように、△ＶFはＴＦ
Ｔ２１のゲート・ソースのオーバーラップ容量Ｃgs1と
信号保持用キャパシタ２３の容量比によって決まり、△
ＶDはＴＦＴ２１のＯＦＦ電流Ｉoff1と信号保持用キャ
パシタの大きさによって決定されるが（ここに、Ｆはフ
レーム周波数、ｔｒはデータ書き込み時間である。）、
ＴＦＴ２１のゲート・ソースのオーバーラップ容量Ｃgs
1、ＴＦＴ２１のＯＦＦ電流Ｉoff1によって△ＶF、△Ｖ
Dを小さくするにはプロセス技術、ＴＦＴの性能の飛躍
的な向上が必要であり、さらにＩoff1はＴＦＴ２１の素
子特性だけでなくＴＦＴ２１のデータ電圧ＶdataとＴＦ
Ｔ２２のゲート電圧Ｖg2の電位差にも依存するので、各
画素に対してドループによる電圧低下△ＶDを一定とす
ることはできない。そこで、従来は信号保持用キャパシ
タを十分大きくすることにより、１フレームの間 Ｖg2＝ＶH−（△ＶF＋△ＶD）＞Ｖsat の関係が成り立つようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、△ＶF、△
ＶDを小さくするために、信号保持用キャパシタ２３の
容量を大きくした場合、信号保持用キャパシタの面積が
大きくなり、パネルの開口率が低下してしまい、ＥＬ素
子に対して高輝度が要求されるようになる。また、信号
保持用キャパシタの容量を大きくすると充電、放電のた
めの書き込み時間を長くしなくてはならず、画素数が増
加した場合には、この方法では対応できない、という問
題があった。この発明の目的は、パネル面内の輝度ばら
つきを抑え、表示品質を高めるとともに、大画面表示に
対応できる薄膜ＥＬ素子の駆動回路を提供することにあ
る。
ＶDを小さくするために、信号保持用キャパシタ２３の
容量を大きくした場合、信号保持用キャパシタの面積が
大きくなり、パネルの開口率が低下してしまい、ＥＬ素
子に対して高輝度が要求されるようになる。また、信号
保持用キャパシタの容量を大きくすると充電、放電のた
めの書き込み時間を長くしなくてはならず、画素数が増
加した場合には、この方法では対応できない、という問
題があった。この発明の目的は、パネル面内の輝度ばら
つきを抑え、表示品質を高めるとともに、大画面表示に
対応できる薄膜ＥＬ素子の駆動回路を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】薄膜ＥＬ素子の発光制御
用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２のゲートに接続さ
れた信号保持用のキャパシタ２３に、前記ＥＬ素子の発
光によって、その抵抗が低下する光可変抵抗素子２６の
一端を前記信号保持用のキャパシタのデータ書込み側に
直列に接続し、他端を前記キャパシタを充電する電源に
接続する。
用の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）２２のゲートに接続さ
れた信号保持用のキャパシタ２３に、前記ＥＬ素子の発
光によって、その抵抗が低下する光可変抵抗素子２６の
一端を前記信号保持用のキャパシタのデータ書込み側に
直列に接続し、他端を前記キャパシタを充電する電源に
接続する。
【０００８】
【作用】本発明のＴＦＴ駆動ＥＬ素子においては、フィ
ードスルー、ドループによってＥＬ発光制御用ＴＦＴの
ゲート電圧Ｖg2が低下しても、ＥＬ素子の発光により光
可変抵抗２６を介して信号保持用キャパシタ２３が、再
び充電されるため、ゲート電圧Ｖg2の低下が抑制されパ
ネル面上の輝度ばらつきが抑えられる。また、信号保持
用キャパシタを小さくすることで、データの書き込み時
間を短縮できるのでパネルの大画面化にも対応できる。
ードスルー、ドループによってＥＬ発光制御用ＴＦＴの
ゲート電圧Ｖg2が低下しても、ＥＬ素子の発光により光
可変抵抗２６を介して信号保持用キャパシタ２３が、再
び充電されるため、ゲート電圧Ｖg2の低下が抑制されパ
ネル面上の輝度ばらつきが抑えられる。また、信号保持
用キャパシタを小さくすることで、データの書き込み時
間を短縮できるのでパネルの大画面化にも対応できる。
【０００９】
【実施例】本発明によるＴＦＴ駆動ＥＬ素子の１画素分
の等価回路を図１に、構造断面図を図２に示す。本発明
にあっては図５に示される従来の回路のＥＬ発光制御用
ＴＦＴ２２のゲートに逆バイアス（ＶPD＝ＶH）された
フォトダイオード２６が接続されている。
の等価回路を図１に、構造断面図を図２に示す。本発明
にあっては図５に示される従来の回路のＥＬ発光制御用
ＴＦＴ２２のゲートに逆バイアス（ＶPD＝ＶH）された
フォトダイオード２６が接続されている。
【００１０】このＴＦＴ駆動薄膜ＥＬ素子は以下のよう
にして作成される。無アルカリガラス基板１（例えばコ
ーニング７０５９）上にＴＦＴのゲート電極２及びフォ
トダイオードの下部電極２としてクロム（Ｃr）を５０
０Åスパッタ法により着膜し、フォトエッチングによっ
て所定のパターンに加工する。次にプラズマＣＶＤ法に
よってゲート絶縁膜３の窒化珪素（ＳiＮx）を３０００
Å、活性層４の真性アモルファスシリコン（i-a-Ｓi）
を５００Å、保護層５のＳiＮxを１５００Å連続着膜す
る。保護層５のＳiＮxをパターニングした後、オーミッ
クコンタクト層６としてプラズマＣＶＤ法によって高不
純物濃度ｎ型アモルファスシリコンを１０００Å、バリ
アメタル層７のＣrをスパッタ法により１５００Å着膜
する。バリアメタル層７のＣr、オーミックコンタクト
層６の高不純物濃度ｎ型アモルファスシリコン、活性層
４のi-a-Ｓi、ゲート絶縁膜３のＳiＮxと順次パターニ
ングしていく。次にフォトダイオードの半導体層８にa-
ＳiをプラズマＣＶＤ法により１００００Å着膜し、パ
ターニングを行う。フォトダイオード２６の上部電極９
及びＥＬ素子の下部電極９として酸化インジウム錫（Ｉ
ＴＯ）を１５００Åスパッタ法で着膜し、パターニング
を行う。これで、ＩＴＯ／a-Ｓi／Ｃrのショットキーダ
イオード２６が作成される。次にＥＬの下部絶縁層１０
としてＳiＮxをスパッタ法により２５００Å着膜、パタ
ーニングを行う。ＥＬの発光層１１としてＺnＳ：Ｍnを
ＥＢ蒸着法により５０００Å着膜、パターニングを行
う。ＥＬの上部絶縁層１２として、再びＳiＮxをスパッ
タ法により２５００Å着膜しパターニングを行う。最後
にＴＦＴのソース・ドレーン電極１３、ＥＬの上部電極
１３としてアルミニウム（Ａl）を１００００Åスパッ
タ法で着膜し、パターニングを行う。この時フォトダイ
オードにＥＬ素子からの発光以外の光が入射しないよう
に、フォトダイオードの周囲に遮光用のパターンを形成
しておく。このようにして作成を完了する。尚、ＴＦＴ
のチャネル幅（Ｗ）及びチャネル長（Ｌ）はＷ／Ｌ＝６
４μｍ／１６μｍとし、フォトダイオードのサイズは受
光部は５０μｍ×５０μｍ、電極面積としては５０μｍ
×８０μｍとした。
にして作成される。無アルカリガラス基板１（例えばコ
ーニング７０５９）上にＴＦＴのゲート電極２及びフォ
トダイオードの下部電極２としてクロム（Ｃr）を５０
０Åスパッタ法により着膜し、フォトエッチングによっ
て所定のパターンに加工する。次にプラズマＣＶＤ法に
よってゲート絶縁膜３の窒化珪素（ＳiＮx）を３０００
Å、活性層４の真性アモルファスシリコン（i-a-Ｓi）
を５００Å、保護層５のＳiＮxを１５００Å連続着膜す
る。保護層５のＳiＮxをパターニングした後、オーミッ
クコンタクト層６としてプラズマＣＶＤ法によって高不
純物濃度ｎ型アモルファスシリコンを１０００Å、バリ
アメタル層７のＣrをスパッタ法により１５００Å着膜
する。バリアメタル層７のＣr、オーミックコンタクト
層６の高不純物濃度ｎ型アモルファスシリコン、活性層
４のi-a-Ｓi、ゲート絶縁膜３のＳiＮxと順次パターニ
ングしていく。次にフォトダイオードの半導体層８にa-
ＳiをプラズマＣＶＤ法により１００００Å着膜し、パ
ターニングを行う。フォトダイオード２６の上部電極９
及びＥＬ素子の下部電極９として酸化インジウム錫（Ｉ
ＴＯ）を１５００Åスパッタ法で着膜し、パターニング
を行う。これで、ＩＴＯ／a-Ｓi／Ｃrのショットキーダ
イオード２６が作成される。次にＥＬの下部絶縁層１０
としてＳiＮxをスパッタ法により２５００Å着膜、パタ
ーニングを行う。ＥＬの発光層１１としてＺnＳ：Ｍnを
ＥＢ蒸着法により５０００Å着膜、パターニングを行
う。ＥＬの上部絶縁層１２として、再びＳiＮxをスパッ
タ法により２５００Å着膜しパターニングを行う。最後
にＴＦＴのソース・ドレーン電極１３、ＥＬの上部電極
１３としてアルミニウム（Ａl）を１００００Åスパッ
タ法で着膜し、パターニングを行う。この時フォトダイ
オードにＥＬ素子からの発光以外の光が入射しないよう
に、フォトダイオードの周囲に遮光用のパターンを形成
しておく。このようにして作成を完了する。尚、ＴＦＴ
のチャネル幅（Ｗ）及びチャネル長（Ｌ）はＷ／Ｌ＝６
４μｍ／１６μｍとし、フォトダイオードのサイズは受
光部は５０μｍ×５０μｍ、電極面積としては５０μｍ
×８０μｍとした。
【００１１】上記のようにして作成したＴＦＴ２１及び
フォトダイオードの特性について、以下に述べる。ＴＦ
Ｔ２１のドレーン−ソース間に１０Ｖ印加し（Ｖds＝１
０Ｖ）、ゲート−ソース間を流れる電流（Ｉds）の変化
を図３に示す。ゲート−ドレーン電圧Ｖgsが０Ｖのとき
ゲート−ソース電流Ｉdsは１／１０10Ａ（＝Ｉoff）で
あり、ゲート−ドレーン電圧Ｖgsが１０Ｖではゲート−
ソース電流Ｉdsは１／１０5Ａ（＝Ｉon）で、いわゆる
ＯＮ／ＯＦＦ比としては５桁得られている。フォトダイ
オード２６に関しては、逆バイアス電圧を１０Ｖ印加し
た場合で、フォトダイオードを流れる電流Ｉpdは、光の
入射しない暗状態でフォトダイオード電流Ｉpdは１／１
０13Ａ（暗電流Ｉd）、明状態（波長５５０ｎｍ、１０
０ｌx照射時）でフォトダイオード電流Ｉpdは１／１０9
Ａ（明電流Ｉp）といった特性が得られている。
フォトダイオードの特性について、以下に述べる。ＴＦ
Ｔ２１のドレーン−ソース間に１０Ｖ印加し（Ｖds＝１
０Ｖ）、ゲート−ソース間を流れる電流（Ｉds）の変化
を図３に示す。ゲート−ドレーン電圧Ｖgsが０Ｖのとき
ゲート−ソース電流Ｉdsは１／１０10Ａ（＝Ｉoff）で
あり、ゲート−ドレーン電圧Ｖgsが１０Ｖではゲート−
ソース電流Ｉdsは１／１０5Ａ（＝Ｉon）で、いわゆる
ＯＮ／ＯＦＦ比としては５桁得られている。フォトダイ
オード２６に関しては、逆バイアス電圧を１０Ｖ印加し
た場合で、フォトダイオードを流れる電流Ｉpdは、光の
入射しない暗状態でフォトダイオード電流Ｉpdは１／１
０13Ａ（暗電流Ｉd）、明状態（波長５５０ｎｍ、１０
０ｌx照射時）でフォトダイオード電流Ｉpdは１／１０9
Ａ（明電流Ｉp）といった特性が得られている。
【００１２】本発明によるＴＦＴ駆動ＥＬ素子の駆動波
形は図４のようになる。ＴＦＴ２１のドレーンＤの印加
電圧ＶdataをＶd1に、ゲートＧの印加電圧ＶscanをＶg1
にすると、信号保持用キャパシタ２３には電荷が蓄えら
れＴＦＴ２２のゲート電圧Ｖg2はＶHとなり、ＴＦＴ２
２がＯＮ状態となりＥＬ素子が発光する。この光によっ
てフォトダイオード２６に明電流Ｉpが流れる。ＴＦＴ
２１をオフ（Ｖscan＝０）にするとＶg2はフィードスル
ーにより△ＶF低下するが、この時、Ｖg2−△ＶF＞Ｖsa
tであれば、ＥＬの輝度は変化しないので、フォトダイ
オードには明電流Ｉpが流れつづけている。ＴＦＴ２１
がＯＦＦとなった後は、ＴＦＴ２１のオフ電流Ｉoff1と
明電流Ｉpの差分によって信号保持用キャパシタは放電
／充電される。今、明電流がオフ電流より大きい（Ｉp
＞Ｉoff1）から、信号保持用キャパシタは明電流によっ
て徐々に充電されていくことになり、時間の経過ととも
にＶg2は上昇することになり（max.ＶPD＝ＶH）、Ｖg2
＜Ｖsatとはならず、常に一定の輝度が保たれる。Ｖdat
aを０としＶscanをＶg1にすると信号保持用キャパシタ
に蓄えられた電荷はなくなり、Ｖg2は０となる。ＴＦＴ
２２はＯＦＦ状態となりＥＬ素子の発光は停止し、フォ
トダイオードを流れる電流も明電流Ｉpから暗電流Ｉdへ
と減少する。非発光時にも、信号保持用キャパシタは暗
電流Ｉdによって充電されるが、暗電流Ｉdはオフ電流Ｉ
off1に比べて十分低く、１フレームの間でＶg2はＶthま
で達しないので、ＥＬ素子は発光しない。尚、フォトダ
イオードの逆バイアス電圧は｜ＶPD｜＞｜Ｖsat｜であ
ればよい。
形は図４のようになる。ＴＦＴ２１のドレーンＤの印加
電圧ＶdataをＶd1に、ゲートＧの印加電圧ＶscanをＶg1
にすると、信号保持用キャパシタ２３には電荷が蓄えら
れＴＦＴ２２のゲート電圧Ｖg2はＶHとなり、ＴＦＴ２
２がＯＮ状態となりＥＬ素子が発光する。この光によっ
てフォトダイオード２６に明電流Ｉpが流れる。ＴＦＴ
２１をオフ（Ｖscan＝０）にするとＶg2はフィードスル
ーにより△ＶF低下するが、この時、Ｖg2−△ＶF＞Ｖsa
tであれば、ＥＬの輝度は変化しないので、フォトダイ
オードには明電流Ｉpが流れつづけている。ＴＦＴ２１
がＯＦＦとなった後は、ＴＦＴ２１のオフ電流Ｉoff1と
明電流Ｉpの差分によって信号保持用キャパシタは放電
／充電される。今、明電流がオフ電流より大きい（Ｉp
＞Ｉoff1）から、信号保持用キャパシタは明電流によっ
て徐々に充電されていくことになり、時間の経過ととも
にＶg2は上昇することになり（max.ＶPD＝ＶH）、Ｖg2
＜Ｖsatとはならず、常に一定の輝度が保たれる。Ｖdat
aを０としＶscanをＶg1にすると信号保持用キャパシタ
に蓄えられた電荷はなくなり、Ｖg2は０となる。ＴＦＴ
２２はＯＦＦ状態となりＥＬ素子の発光は停止し、フォ
トダイオードを流れる電流も明電流Ｉpから暗電流Ｉdへ
と減少する。非発光時にも、信号保持用キャパシタは暗
電流Ｉdによって充電されるが、暗電流Ｉdはオフ電流Ｉ
off1に比べて十分低く、１フレームの間でＶg2はＶthま
で達しないので、ＥＬ素子は発光しない。尚、フォトダ
イオードの逆バイアス電圧は｜ＶPD｜＞｜Ｖsat｜であ
ればよい。
【００１３】尚、本実施例では、ＴＦＴにa-ＳiＴＦＴ
を使用しているが、これに限るものではなくpoly-ＳiＴ
ＦＴ、ＣdＳeＴＦＴなども適用できる。光可変抵抗素子
として、ショットキータイプのフォトダイオードをもち
いているが、ＰＩＮフォトダイオードやa-Ｓi、a-Ｓeな
どの感光体を利用したギャップ型光センサでも良い。
を使用しているが、これに限るものではなくpoly-ＳiＴ
ＦＴ、ＣdＳeＴＦＴなども適用できる。光可変抵抗素子
として、ショットキータイプのフォトダイオードをもち
いているが、ＰＩＮフォトダイオードやa-Ｓi、a-Ｓeな
どの感光体を利用したギャップ型光センサでも良い。
【００１４】
【発明の効果】ＴＦＴ２１のドループによる電圧降下Δ
ＶDをフォトダイオードを介して補償することによって
ゲート電圧Ｖg2を一定に保つことができるので、ＥＬ素
子の輝度の低下がなく、高品質な画像表示が得られる。
信号保持用キャパシタ２３を小さくする事ができ、ま
た、ＥＬ素子が一旦発光すれば発光は維持されるので、
信号の書き込み時間を短くできる。従って、画素数が多
い場合に対応できる。信号書き込み用のＴＦＴの性能に
対するマージンが広くなる。例えば、ＣdＳeＴＦＴのよ
うにＯＦＦ電流の高いＴＦＴでも使用できる。
ＶDをフォトダイオードを介して補償することによって
ゲート電圧Ｖg2を一定に保つことができるので、ＥＬ素
子の輝度の低下がなく、高品質な画像表示が得られる。
信号保持用キャパシタ２３を小さくする事ができ、ま
た、ＥＬ素子が一旦発光すれば発光は維持されるので、
信号の書き込み時間を短くできる。従って、画素数が多
い場合に対応できる。信号書き込み用のＴＦＴの性能に
対するマージンが広くなる。例えば、ＣdＳeＴＦＴのよ
うにＯＦＦ電流の高いＴＦＴでも使用できる。
【００１５】また、本発明はパネルに限らず、ＥＬ素子
の発光をＴＦＴで制御する素子、例えば光プリンタヘッ
ドなどにも適用できる。その場合、ドループによるＥＬ
素子の輝度の低下がないから、印字品質が向上するとと
もに、信号保持用キャパシタが小さいので、プリンタヘ
ッドの面積を小さくでき、印字の密度を上げることがで
きるばかりでなく、コストを低減できる。
の発光をＴＦＴで制御する素子、例えば光プリンタヘッ
ドなどにも適用できる。その場合、ドループによるＥＬ
素子の輝度の低下がないから、印字品質が向上するとと
もに、信号保持用キャパシタが小さいので、プリンタヘ
ッドの面積を小さくでき、印字の密度を上げることがで
きるばかりでなく、コストを低減できる。
【図１】本発明によるＴＦＴ駆動ＥＬ素子の等価回路図
【図２】本発明の実施例の構造の断面図
【図３】ＴＦＴ（２１）のＶgs−Ｉds特性図およびフォ
トダイオードのＶ−Ｉ特性図
トダイオードのＶ−Ｉ特性図
【図４】本発明における駆動波形を示す図
【図５】従来のＴＦＴ駆動ＥＬ素子の等価回路図
【図６】従来例における駆動波形を示す図
【図７】ＴＦＴのゲート電圧とＥＬ素子の輝度特性図
【図８】ＥＬ制御用ＴＦＴのゲート電圧のフィールドス
ルー、ドループによる降下の式
ルー、ドループによる降下の式
１ ガラス基板、２ ＴＦＴゲート電極及びフォトダイ
オード下部電極（Ｃr）、３ ゲート絶縁膜（ＳiＮ
x）、４ ＴＦＴ活性層（i-a-Ｓi）、５ ＴＦＴ保護層
（ＳiＮx）、６ 高不純物濃度ｎ型アモルファスシリコ
ン、７ バリアメタル（Ｃr）、８ フォトダイオード
（a-Ｓi）、９ 上部電極及びＥＬ下部電極（フォトダ
イオードＩＴＯ）、１０ ＥＬ下部絶縁層（ＳiＮx）、
１１ ＥＬ発光装置（ＺnＳ：Ｍn）、１２ ＥＬ上部絶
縁層（ＳiＮx）、１３ ＴＦＴソース・ドレーン電極及
びＥＬ上部電極（Ａl）、２１ データ書き込み用ＴＦ
Ｔ、２２ ＥＬ駆動制御用ＴＦＴ、２３ 信号保持用キ
ャパシタ、２４ ＥＬ素子、２５ 電源電圧、２６ フ
ォトダイオード、Ｖg2 ＴＦＴ２２のゲート電圧、Ｖda
ta ＴＦＴ２１のデータ電圧、ＶscanＴＦＴ２１のスキ
ャン電圧、△ＶF フィールドスルーによる電圧降下、
△ＶD ドループによる電圧降下、Ｖth ＥＬ素子が発
光し始めるＴＦＴ２２のゲート電圧、Ｖsat ＥＬ素子
の発光輝度が飽和し始めるＴＦＴ２２のゲート電圧
オード下部電極（Ｃr）、３ ゲート絶縁膜（ＳiＮ
x）、４ ＴＦＴ活性層（i-a-Ｓi）、５ ＴＦＴ保護層
（ＳiＮx）、６ 高不純物濃度ｎ型アモルファスシリコ
ン、７ バリアメタル（Ｃr）、８ フォトダイオード
（a-Ｓi）、９ 上部電極及びＥＬ下部電極（フォトダ
イオードＩＴＯ）、１０ ＥＬ下部絶縁層（ＳiＮx）、
１１ ＥＬ発光装置（ＺnＳ：Ｍn）、１２ ＥＬ上部絶
縁層（ＳiＮx）、１３ ＴＦＴソース・ドレーン電極及
びＥＬ上部電極（Ａl）、２１ データ書き込み用ＴＦ
Ｔ、２２ ＥＬ駆動制御用ＴＦＴ、２３ 信号保持用キ
ャパシタ、２４ ＥＬ素子、２５ 電源電圧、２６ フ
ォトダイオード、Ｖg2 ＴＦＴ２２のゲート電圧、Ｖda
ta ＴＦＴ２１のデータ電圧、ＶscanＴＦＴ２１のスキ
ャン電圧、△ＶF フィールドスルーによる電圧降下、
△ＶD ドループによる電圧降下、Ｖth ＥＬ素子が発
光し始めるＴＦＴ２２のゲート電圧、Ｖsat ＥＬ素子
の発光輝度が飽和し始めるＴＦＴ２２のゲート電圧
Claims (1)
- 【請求項１】 薄膜エレクトロルミネッセンス(ＥＬ)素
子と前記ＥＬ素子の発光制御用の薄膜トランジスタ(以
後ＴＦＴという)と前記発光制御用のＴＦＴ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
タへのデータ書き込み用のＴＦＴを有したＴＦＴ駆動薄
膜ＥＬ素子において、前記ＥＬ素子の発光を受光するこ
とによって、その抵抗が低下する素子の一端を前記信号
保持用のキャパシタのデータ書込み側に直列に接続し、
他端を前記キャパシタを充電する電源に接続したことを
特徴とするＴＦＴ駆動薄膜ＥＬ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3226348A JPH0594150A (ja) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | Ｔｆｔ駆動薄膜ｅｌ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3226348A JPH0594150A (ja) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | Ｔｆｔ駆動薄膜ｅｌ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0594150A true JPH0594150A (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=16843758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3226348A Pending JPH0594150A (ja) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | Ｔｆｔ駆動薄膜ｅｌ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0594150A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999048078A1 (en) * | 1998-03-18 | 1999-09-23 | Seiko Epson Corporation | Transistor circuit, display panel and electronic apparatus |
| JP2002091376A (ja) * | 2000-06-27 | 2002-03-27 | Hitachi Ltd | 画像表示装置及びその駆動方法 |
| JP2002176162A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-06-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | エリアセンサ及びエリアセンサを備えた表示装置 |
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| KR100684057B1 (ko) * | 2000-01-31 | 2007-02-16 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 밀착형 영역 센서 및 밀착형 영역 센서를 갖는 디스플레이 디바이스 |
| JP2007531001A (ja) * | 2004-03-24 | 2007-11-01 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | エレクトロルミネセント表示装置 |
| US7397064B2 (en) | 2000-01-11 | 2008-07-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor display device |
| US8058699B2 (en) | 2000-08-10 | 2011-11-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Area sensor and display apparatus provided with an area sensor |
-
1991
- 1991-08-13 JP JP3226348A patent/JPH0594150A/ja active Pending
Cited By (18)
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| US9941343B2 (en) | 2000-08-10 | 2018-04-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Area sensor and display apparatus provided with an area sensor |
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| US9337243B2 (en) | 2000-08-10 | 2016-05-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Area sensor and display apparatus provided with an area sensor |
| JP2002176162A (ja) * | 2000-08-10 | 2002-06-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | エリアセンサ及びエリアセンサを備えた表示装置 |
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| US9082677B2 (en) | 2000-08-10 | 2015-07-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Area sensor and display apparatus provided with an area sensor |
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