KR20050121697A - 소자기판 및 발광장치 - Google Patents

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KR20050121697A
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미쓰아키 오사메
아야 안자이
유 야마자키
료타 후쿠모토
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가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼
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Abstract

본 발명은, 스위칭용 트랜지스터의 오프전류를 낮게 억제하고, 용량소자의 대용량화를 도모하지 않으며, 구동용 트랜지스터의 특성의 불균일에 기인하는 화소간에서의 발광소자의 휘도 얼룩을 억제할 수 있는 발광장치 및 소자기판의 제안을 과제로 한다. 본 발명에서는, 구동용 트랜지스터의 게이트의 전위는 고정하고, 상기 구동용 트랜지스터는 포화영역에서 동작시켜, 항상 전류를 흘릴 수 있는 상태로 해 둔다. 상기 구동용 트랜지스터와 직렬로 선형영역에서 동작하는 전류제어용 트랜지스터를 배치하고, 스위칭용 트랜지스터를 매개로 화소의 발광, 비발광의 신호를 전하는 비디오신호를 상기 전류제어용 트랜지스터의 게이트에 입력한다.

Description

소자기판 및 발광장치{DEVICE SUBSTRATE AND LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 발명은, 전류를 발광소자에 공급하기 위한 수단과 발광소자를 복수의 각 화소에 구비할 수 있는 발광장치 및 소자기판에 관한 것이다.
발광소자는 스스로 발광하기 때문에 시인성이 높고, 액정표시장치(LCD)에서 필요한 백라이트가 필요하지 않아 박형화에 최적인 동시에, 시야각에도 제한이 없다. 그 때문에, 최근 발광소자를 사용한 발광장치는, CRT나 LCD를 대신하는 표시장치로서 주목받고 있다. 또, 본 명세서에 있어서 발광소자는, 전류 또는 전압에 의해 휘도가 제어되는 소자를 의미하며, OLED(Organic Light Emitting Diode)나, FED(Field Emission Display)에 사용하고 있는 MIM형의 전자원소자(전자방출소자) 등을 포함한다.
또, 발광장치로는, 패널과, 상기 패널에 콘트롤러를 포함하는 IC 등을 설치한 상태인 모듈을 포함한다. 또한, 본 발명은, 상기 발광장치를 제작하는 과정에 있어서의, 패널이 완성되기 전의 하나의 형태에 해당하는 소자기판에 관한 것으로서, 상기 소자기판은 전류를 발광소자에 공급하기 위한 수단을 복수의 각 화소에 구비한다.
발광소자의 하나인 OLED(Organic Light Emitting Diode)는, 전기장을 가하는 것으로 발생하는 루미너슨스(Electroluminescence)를 수득할 수 있는 전계발광 재료를 포함하는 층(이하, 전계발광층으로 기재한다)과, 양극층, 음극층을 가지고 있다. 전계발광층은 양극과 음극간에 설치되어 있고, 단층 또는 복수의 층으로 구성되어 있다. 이들 층 중에 무기화합물을 포함하고 있을 경우도 있다. 전계발광층에 있어서의 루미너슨스에는, 홑겹항여기상태로부터 기저상태로 돌아갈 때의 발광(형광)과 삼중항여기상태로부터 기저상태로 돌아갈 때의 발광(인광)이 포함된다.
다음에, 일반적인 발광장치의 화소의 구성과 그 구동에 대해서 간단하게 설명한다. 도 7에 나타낸 화소는, 스위칭용 트랜지스터(700)와, 구동용 트랜지스터(701)와, 용량소자(702)와, 발광소자(703)를 가지고 있다. 스위칭용 트랜지스터(700)는, 게이트가 주사선(705)에 접속되고 있고, 소스와 드레인이 한쪽은 신호선(704)에, 다른쪽은 구동용 트랜지스터(701)의 게이트에 접속되어 있다. 구동용 트랜지스터(701)는, 소스가 전원선(706)에 접속되어 있고, 드레인이 발광소자(703)의 양극에 접속되어 있다. 발광소자(703)의 음극은 대향전극(707)에 접속되어 있다. 용량소자(702)는 구동용 트랜지스터(701)의 게이트와 소스간의 전위차를 유지하도록 설치되어 있다. 또한, 전원선(706)과 대향전극(707)에는, 전원으로부터 각각 소정의 전압이 인가되어, 서로 전위차를 가지고 있다.
주사선(705)의 신호에 의해 스위칭용 트랜지스터(700)가 온이 되면, 신호선(704)에 입력된 비디오신호가 구동용 트랜지스터(701)의 게이트에 입력된다. 이 입력된 비디오신호의 전위와 전원선(706)의 전위차가 구동용 트랜지스터(701)의 게이트·소스간 전압 Vgs가 되고, 발광소자(703)에 전류가 공급되어, 발광소자(703)가 발광한다.
그런데, 예를 들면 폴리실리콘을 사용한 트랜지스터는, 전계효과 이동도가 높고, 온 전류가 크므로, 발광장치의 트랜지스터로서 적합하다. 또한, 폴리실리콘을 사용한 트랜지스터는, 결정립계에 형성되는 하자에 기인하여, 그 특성에 불균일이 생기기 쉽다는 문제점을 가지고 있다.
도 7에 나타낸 화소에 있어서, 구동용 트랜지스터(701)의 드레인 전류가 화소마다 불균일하면, 비디오신호의 전위가 동일해도 구동용 트랜지스터(701)의 드레인 전류가 화소간에서 다르게 되고, 결과적으로 발광소자(703)의 휘도 얼룩이 생겨버린다는 문제가 있었다.
드레인 전류의 불균일을 억제하는 수단으로서, 특허출원2003-008719호에서 제안한 구동용 트랜지스터(701)의 L/W(L:채널 길이, W:채널 폭)를 크게 하는 방법이 있다. 여기에서, 구동용 트랜지스터(701)의 포화영역에 있어서의 드레인 전류 Ids는 식(1)에서 주어진다.
Ids=β(Vgs-Vth)2/2 ... (1)
식1로부터, 구동용 트랜지스터(701)의 포화영역에 있어서의 드레인 전류 Ids는 Vgs의 약간의 변화에 대하여도 흐르는 전류에 크게 영향을 주기 때문에, 발광소자(703)가 발광하고 있는 기간에 구동용 트랜지스터(701)의 게이트·소스간에 유지한 전압 Vgs가 변화하지 않도록 주의할 필요가 있다. 이를 위해서는, 구동용 트랜지스터(701)의 게이트·소스 사이에 설치된 용량소자(702)의 용량을 크게 하거나, 스위칭용 트랜지스터(700)의 오프 전류를 낮게 억제할 필요가 있다.
스위칭용 트랜지스터(700)의 오프 전류를 낮게 억제하는 것으로 하면서, 큰 용량을 충전하기 위해서 온 전류를 높게 하는 것으로, 양쪽을 만족시키는 것은 트랜지스터 제작 프로세스에 있어서는 어려운 과제이다.
또한, 스위칭용 트랜지스터(700)의 스위칭이나 신호선, 주사선의 전위의 변화 등에 따라, 구동용 트랜지스터(701)의 Vgs가 변화되어버린다는 문제도 있다. 이는, 구동용 트랜지스터(701)의 게이트에 붙는 기생 용량에 의한 것이다.
본 발명은 전술한 문제에 감안하고, 스위칭용 트랜지스터(700)의 오프 전류를 낮게 억제할 필요가 없으며, 용량소자(702)의 용량도 크게 할 필요가 없으며, 기생 용량에 의한 영향도 받기 어렵고, 또한 구동용 트랜지스터(701)의 특성의 불균일에 기인하는 화소 사이에 있어서의 발광소자(703)의 휘도 얼룩을 억제할 수 있는 발광장치 및 소자기판의 제안을 과제로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시형태를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일실시형태를 나타낸 도면,
도 3은 외부회로와 패널의 개요를 나타낸 도면,
도 4는 신호선구동회로의 일구성예를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 평면도의 일례를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명이 적용가능한 전자기기의 예를 나타낸 도면,
도 7은 종래 예를 나타낸 도면,
도 8은 본 발명의 평면도의 일례를 나타낸 도면,
도 9는 본 발명의 단면구조의 일례를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 동작 타이밍의 일례를 나타낸 도면,
도 11은 본 발명의 단면구조의 일례를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명의 일실시형태를 나타낸 도면,
도 13은 본 발명의 평면도의 일례를 나타낸 도면,
도 14는 본 발명의 일실시형태를 나타낸 도면,
도 15는 본 발명의 일실시형태를 나타낸 도면,
도 16은 본 발명의 평면도의 일례를 나타낸 도면,
도 17은 본 발명의 평면도의 일례를 나타낸 도면,
도 18은 본 발명의 단면구조의 일례를 나타낸 도면,
도 19는 본 발명의 단면구조의 일례를 나타낸 도면,
도 20은 본 발명의 평면도의 일례를 나타낸 도면,
도 21은 본 발명의 화소의 구동 방법을 나타낸 도면,
도 22는 액티브 매트릭스형의 발광장치의 구동 방법을 나타낸 도면,
도 23은 비디오신호가 전압을 사용하는지, 전류를 사용하는지로 분류한 구동방법의 일람을 나타낸 도면이다.
본 발명에서는, 구동용 트랜지스터의 게이트의 전위는 고정하고, 상기 구동용 트랜지스터는 포화영역에서 동작시켜, 항상 전류를 흘릴 수 있는 상태로 해 둔다. 상기 구동용 트랜지스터와 직렬로 선형영역에서 동작하는 전류제어용 트랜지스터를 배치하고, 스위칭용 트랜지스터를 매개로 화소의 발광, 비발광의 신호를 전하는 비디오신호를 상기 전류제어용 트랜지스터의 게이트에 입력한다.
상기 전류제어용 트랜지스터는 선형영역에서 동작하기 때문에 상기 전류제어용 트랜지스터의 소스·드레인간 전압 Vds는 작게 되고, 상기 전류제어용 트랜지스터의 게이트·소스간 전압 Vgs의 약간의 변동은, 발광소자에 흐르는 전류에 영향을 주지 않는다. 발광소자에 흐르는 전류는 포화영역에서 동작하는 상기 구동용 트랜지스터에 의해 결정된다.
(발명의 효과)
전류제어용 트랜지스터의 게이트·소스간에 설치된 용량소자의 용량을 크게 하거나 스위칭용 트랜지스터의 오프 전류를 낮게 억제하거나 하지 않아도, 발광소자에 흐르는 전류에 영향을 주지 않는다. 또한, 전류제어용 트랜지스터의 게이트에 붙는 기생 용량에 의한 영향도 받지 않는다. 이 때문에, 불균일 요인이 줄어들어, 화질을 크게 높일 수 있다.
또한, 스위칭용 트랜지스터는 오프 전류를 낮게 억제할 필요가 없기 때문에, 트랜지스터 제작 프로세스를 간략화할 수 있고, 코스트 삭감, 수율 향상에 크게 공헌한다
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 본 발명은 많은 다른 태양으로 실시하는 것이 가능하고, 본 발명의 취지 및 그 범위로부터 일탈하는 않게, 그 형태 및 상세를 다양하게 변경할 수 있는 것은 당업자라면 용이하게 이해된다. 따라서, 본 발명은 본 실시형태의 기재 내용에 한정해서 해석되는 것은 아니다.
(실시형태1)
도 1에, 본 발명의 발광장치가 갖는 화소의 일실시형태를 나타낸다. 도 1에 나타내는 화소는, 발광소자(104)와, 비디오신호의 화소로의 입력을 제어하기 위한 스위칭소자로서 사용하는 트랜지스터(101:스위칭용 트랜지스터)와, 발광소자(104)에 흐르는 전류값을 제어하는 구동용 트랜지스터(102), 발광소자(104)로의 전류의 공급을 제어하는 전류제어용 트랜지스터(103)를 가지고 있다. 또한, 본 실시형태와 같이, 비디오신호의 전위를 유지하기 위한 용량소자(105)를 화소에 설치해도 된다.
구동용 트랜지스터(102) 및 전류제어용 트랜지스터(103)는 동일 극성을 가진다. 본 발명에서는, 구동용 트랜지스터(102)를 포화영역에서, 전류제어용 트랜지스터(103)를 선형영역에서 동작시킨다.
또한, 구동용 트랜지스터(102)의 L을 W보다 길게 하고, 전류제어용 트랜지스터(103)의 L을 W와 동일하거나, 그것보다 짧게 해도 된다. 보다 바람직하게는, 구동용 트랜지스터(102)의 W에 대한 L의 비율을 5 이상으로 하면 된다. 또한, 구동용 트랜지스터(102)의 채널 길이를 L1, 채널 폭을 W1, 전류제어용 트랜지스터(103)의 채널 길이를 L2, 채널 폭을 W2로 하면, L1/W1:L2/W2=X:1일 때, X는 5 이상 6000 이하로 하는 것이 바람직하다. 예로서는, L1/W1=500㎛/3㎛, L2/W2=3㎛/100㎛라는 경우를 들 수 있다.
또한, 구동용 트랜지스터(102)에는 인핸스먼트형 트랜지스터를 이용해도 되고, 디플리션형 트랜지스터를 이용해도 된다.
또한, 스위칭용 트랜지스터(101)는 N형트랜지스터를 이용해도 되고, P형트랜지스터를 이용해도 된다.
스위칭용 트랜지스터(101)의 게이트는, 주사선 Gj(j=1~y)에 접속되어 있다. 스위칭용 트랜지스터(101)의 소스와 드레인은, 한쪽이 신호선 Si(;=1~x)에, 다른 한쪽은 전류제어용 트랜지스터(103)의 게이트에 접속되어 있다. 구동용 트랜지스터(102)의 게이트는 제2전원선 Wi(i=1~x)에 접속되어 있다. 그리고, 구동용 트랜지스터(102) 및 전류제어용 트랜지스터(103)는, 제1전원선 Vi(i=1~x)로부터 공급되는 전류가 구동용 트랜지스터(102) 및 전류제어용 트랜지스터(103)의 드레인전류로서 발광소자(104)에 공급되도록 제1전원선 Vi(i=1~x)과 발광소자(104)와 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 전류제어용 트랜지스터(103)의 소스가 제1전원선 Vi(i=1~x)에 접속되고, 구동용 트랜지스터(102)의 드레인이 발광소자(104)의 화소전극에 접속된다.
또, 구동용 트랜지스터(102)의 소스를 제1전원선 Vi(i=1~x)에 접속하고, 전류제어용 트랜지스터(103)의 드레인을 발광소자(104)의 화소전극에 접속해도 된다.
발광소자(104)는 양극과 음극과의 사이에 설치된 전계발광층으로 이루어진다. 도 1과 같이, 양극이 구동용 트랜지스터(102)와 접속하고 있을 경우, 양극이 화소전극, 음극이 대향전극이 된다. 발광소자(104)의 대향전극과, 제1전원선 Vi(i=1~x)의 각각에는, 발광소자(104)에 순바이어스 방향의 전류가 공급되도록, 전위차가 설정된다. 또, 대향전극은 제3전원선에 접속되어 있다.
용량소자(105)가 갖는 2개의 전극은, 한쪽은 제1전원선 Vi(i=1~x)에 접속되고, 다른 한쪽은 전류제어용 트랜지스터(103)의 게이트에 접속되어 있다. 용량소자(105)는 스위칭용 트랜지스터(101)가 비선택상태(오프 상태)에 있을 때, 용량소자(105)의 전극간의 전위차를 유지하기 위해서 설치된다. 또, 도 1에서는 용량소자(105)를 설치한 구성을 나타냈지만, 본 발명은 이 구성에 한정되지 않고, 용량소자(105)를 설치하지 않은 구성으로도 된다.
도 1에서는 구동용 트랜지스터(102) 및 전류제어용 트랜지스터(103)를 P형트랜지스터로 하고, 구동용 트랜지스터(102)의 드레인과 발광소자(104)의 양극을 접속했다. 반대로, 구동용 트랜지스터(102) 및 전류제어용 트랜지스터(103)를 N형트랜지스터로 하면, 구동용 트랜지스터(102)의 소스와 발광소자(104)의 음극을 접속한다. 이 경우, 발광소자(104)의 음극이 화소전극, 양극이 대향전극이 된다.
다음에, 도 1에 나타낸 화소의 구동 방법에 관하여 설명한다. 도 1에 나타내는 화소는, 그 동작을 기입기간, 데이터 유지기간으로 나누어서 설명할 수 있다.
우선, 기입기간에서 주사선 Gj(j=1~y)이 선택되면, 주사선 Gj(j=1~y)에 게이트가 접속되어 있는 스위칭용 트랜지스터(101)가 온이 된다. 그리고, 신호선 Si(i=1~x)에 입력된 비디오신호가, 스위칭용 트랜지스터(101)를 매개로 전류제어용 트랜지스터(103)의 게이트에 입력된다. 또, 구동용 트랜지스터(102)는 게이트가 제1전원선 Vi(i=1~x)에 접속되어 있기 때문에, 항상 온 상태이다.
비디오신호에 의해 전류제어용 트랜지스터(103)가 온이 되는 경우에는, 제1전원선 Vi(i=1~x)을 매개로 전류가 발광소자(104)에 공급된다. 이때, 전류제어용 트랜지스터(103)는 선형영역에서 동작하기 때문에, 발광소자(104)에 흐르는 전류는, 포화영역에서 동작하는 구동용 트랜지스터(102)와 발광소자(104)의 전압전류특성에 의해 결정된다. 그리고, 발광소자(104)는 공급되는 전류에 맞는 휘도로 발광한다.
또, 비디오신호에 의해 전류제어용 트랜지스터(103)가 오프로 되는 경우에는, 발광소자(104)로의 전류의 공급은 행해지지 않고, 발광소자(104)는 발광하지 않는다.
데이터 유지기간에서는, 주사선 Gj(j=1~y)의 전위를 제어함으로써, 스위칭용 트랜지스터(101)를 오프로 하고, 기입기간에 있어서 기입된 비디오신호의 전위를 유지한다. 기입기간에 있어서 전류제어용 트랜지스터(103)를 온으로 했을 경우, 비디오신호의 전위는 용량소자(105)에 의해 유지되어 있으므로, 발광소자(104)로의 전류의 공급은 유지된다. 반대로, 기입기간에 있어서 전류제어용 트랜지스터(103)를 오프로 했을 경우, 비디오신호의 전위는 용량소자(105)에 의해 유지되어 있으므로, 발광소자(104)로의 전류의 공급은 행해지지 않고 있다.
또, 소자기판은 본 발명의 발광장치를 제작하는 과정에 있어서의, 발광소자가 형성되기 전의 하나의 형태에 해당한다.
본 발명의 발광장치에 있어서 사용할 수 있는 트랜지스터는, 단결정 실리콘을 이용하여 형성된 트랜지스터로도 되고, SOI를 사용한 트랜지스터로도 되며, 다결정 실리콘이나 아몰퍼스(amorphous) 실리콘을 사용한 박막트랜지스터로도 된다. 또한, 유기반도체를 사용한 트랜지스터로도 되고, 카본 나노튜브를 사용한 트랜지스터로도 된다. 또, 본 발명의 발광장치의 화소에 설치된 트랜지스터는, 싱글 게이트 구조를 가지고 있어도 되고, 더블 게이트 구조나 그 이상의 게이트 전극을 갖는 멀티 게이트 구조로도 된다.
상기 구성에 의해, 전류제어용 트랜지스터(103)는 선형영역에서 동작하기 때문에 전류제어용 트랜지스터(103)의 소스·드레인간 전압 Vds는 작고, 전류제어용 트랜지스터(103)의 게이트·소스간 전압 Vgs의 약간의 변동은 발광소자(104)에 흐르는 전류에 영향을 주지 않는다. 발광소자(104)에 흐르는 전류는 포화영역에서 동작하는 구동용 트랜지스터(102)에 의해 결정된다. 따라서, 전류제어용 트랜지스터(103)의 게이트·소스간에 설치된 용량소자(105)의 용량을 크게 하거나, 스위칭용 트랜지스터(101)의 오프 전류를 낮게 억제하지 않아도, 발광소자(104)에 흐르는 전류에 영향을 주지 않는다. 또한, 전류제어용 트랜지스터(103)의 게이트에 붙는 기생 용량에 의한 영향도 받지 않는다. 이 때문에, 불균일 원인이 줄어, 화질을 크게 높일 수 있다.
또, 액티브 매트릭스형의 발광장치는, 비디오신호의 입력 후도 발광소자로의 전류의 공급을 어느 정도 유지할 수 있으므로, 패널의 대형화, 고선명화에 유연하게 대응할 수 있어, 금후의 주류가 되고 있다. 구체적으로 제안되어 있는 액티브 매트릭스형 발광장치에 있어서의 화소의 구성은, 발광장치의 메이커에 의해 다르게 되고, 각각 특색이 있는 기술적 연구가 집중되고 있다. 도 22에, 액트브매트릭스형의 발광장치에 있어서의 구동 방법의 분류를, 체계적으로 나타낸다.
도 22에 나타낸 바와 같이, 액티브 매트릭스형의 발광장치에 있어서의 구동 방법은, 대략 비디오신호가 디지털인 것과 아날로그인 것으로 분류할 수 있다. 그리고, 아날로그로 분류되는 발광장치는, 또한 발광소자에 흘리는 전류값을 아날로그적으로 변조시키는 전류변조와, 인버터의 온과 오프의 길이를 변화시킴으로써 계조를 표현하는 시간변조로 분류된다. 전류변조의 발광장치는, Tr특성보정회로가 있는 것과 없는 것으로 분류할 수 있다. Tr특성보정회로는 구동용 트랜지스터의 특성 불균일을 보정하는 회로이며, 문턱값만 보정하는 회로나 전류값(문턱값, 이동도 등 전부 포함)을 보정하는 회로가 있다.
전류변조로 분류되는 Tr특성보정회로가 있는 발광장치는, 또한 전압프로그래밍으로 문턱값 보정을 하는 것과, 전류프로그래밍으로 전류값 보정을 하는 것으로 분류된다. 전압프로그래밍은, 비디오신호를 전압으로 입력하고, 구동용 트랜지스터의 문턱값의 불균일을 보정하는 것이다. 한편, 전류프로그래밍은, 구동용 트랜지스터의 전류값(문턱값, 이동도도 전부 포함한다)의 불균일을 보정하는 것이다. 비디오신호는 전류로 입력한다. 발광소자는 전류구동 소자이며, 전류에 의해 발광 휘도가 결정되므로, 데이터로서 전류값을 사용한 쪽이 직접적이다.
그리고, 전류프로그래밍으로 전류값 보정을 하는 발광장치는, 또한 전류 미러형과 전류 미러를 사용하지 않는 타입으로 분류된다. 전류 미러형은 전류 미러 회로를 사용한 픽셀 회로로 전류를 설정하는 트랜지스터와, 발광소자로의 전류공급을 행하는 트랜지스터를 각각 배치한다. 미러가 되는 2개의 트랜지스터의 특성이 갖추어지고 있는 것이 대전제가 된다. 전류 미러를 사용하지 않는 타입의 발광장치는, 전류 미러 회로를 사용하지 않고, 하나의 트랜지스터로 전류설정과 발광소자로의 전류공급을 행한다.
한편, 디지털로 분류되는 발광장치는, 면적계조와 시간계조로 분류된다. 면적계조는 화소 내에 서브 픽셀을 설치하고, 그 발광 면적에 1:2:4:8: ... 과 같이 가중을 하고, 그 선택에 의해 계조표시를 행하는 것이다. 시간계조는, 1프레임을 몇 개의 서브프레임으로 나누고, 각각의 발광 시간에 1:2:4:8: ... 과 같이 가중을 하고, 그 선택에 의해 계조표시를 행하는 것이다.
시간계조는, DPS(Display Period Separated)구동과 SES(Simultaneous Erasing Scan)구동으로 분류된다. DPS구동은, 서브프레임이 각각 데이터 기입기간(Addressing Period)과 발광 기간(Lighting Period)의 2개의 부분으로 구성된다.
DPS구동에 대해서는, "M.Mizukami 등의 6-Bit Digital VGA OLED, SID ’00 Digest, p. 912"에 기재되어 있다. SES구동은, 소거용 트랜지스터를 사용함으로써 데이터 기입기간과 발광 기간을 겹칠 수 있고, 발광소자의 발광 기간을 길게 할 수 있다. SES구동에 대해서는, "K.Inukai 등의 4.0-in. TFT-OLED Displays and a Novel Digital Driving Method, SID, '00 Digest, p.924"에 기재되어 있다.
SES구동은, 또한 정전류구동과 정전압구동으로 분류된다. 정전류구동은 발광소자를 일정 전류로 구동하는 것이며, 발광소자의 저항 변화에 의하지 않고, 일정 전류가 흐른다. 정전압구동은, 발광소자를 일정 전압으로 구동하는 것이다.
정전류구동의 발광장치는, 또한 Tr특성보정회로가 있는 것과 없는 것으로 분류된다. Tr특성보정회로가 있는 발광장치는, 국제공개 번호WO03/027997에 기재되어 있는 발광장치의 구동(CCT1)의 것과, 특허출원2002-056555호 공보에 기재되어 있는 발광장치의 구동(CCSP)의 것이 있다. Tr특성보정회로가 없는 발광장치는, 또한 구동Tr롱채널 길이의 것과, 발광시 게이트 전위고정법의 것으로 분류된다. 구동Tr롱채널 길이에 대해서는, 특허출원2002-025065호 공보에 기재되어 있다. 구동Tr롱채널 길이는, 정전류구동시의 구동용 트랜지스터의 특성 불균일을 억제하는 것이다. 게이트 길이를 넘어 길게 함으로써, 문턱값 근방의 Vgs를 사용하지 않기 때문에, 각 화소의 발광소자에 흐르는 전류값의 불균일을 저감할 수 있다.
발광시 게이트 전위고정법은, 발광소자의 발광 기간과 구동용 트랜지스터의 게이트를 구동용 트랜지스터가 온 하는 전위로 고정함으로써, 구동용 트랜지스터의 Vgs를 일정하게 하고, 표시 불량을 개선하는 것이다. 데이터는 구동용 트랜지스터와 직렬로 배치된 전류제어용 트랜지스터의 게이트에 입력된다. 그리고, 발광시 게이트 전위고정법의 발광장치의 발광장치에도, 구동Tr롱채널 길이의 것이 있다. 본 발명의 발광장치는, 발광시 게이트 전위고정법의 구동Tr롱채널 길이로 분류된다.
도 23에, 비디오신호가 디지털인 발광장치에 있어서, 비디오신호가 전압을 이용하고 있는지 전류를 사용하는지 분류한 구동 방법의 일람을 나타낸다. 도 23에 나타낸 바와 같이, 발광소자의 발광시에 있어서, 화소에 입력되는 비디오신호가 정전압(CV)인 것과 정전류(CC)인 것이 있다.
비디오신호가 정전압(CV)인 것에는, 발광소자에 인가되는 전압이 일정한 것(CVCV)과, 발광소자에 흐르는 전류가 일정한 것(CVCC)이 있다. 또, 비디오신호가 정전류(CC)의 것에는, 발광소자에 인가되는 전압이 일정한 것(CCCV)과, 발광소자에 흐르는 전류가 일정한 것(CCCC)이 있다.
(실시형태2)
본 실시형태에서는, 본 발명의 발광장치가 갖는 화소의 도 1과는 다른 형태에 대해서 설명한다.
도 2에 나타내는 화소는, 발광소자(204)와, 스위칭용 트랜지스터(201)와, 구동용 트랜지스터(202)와, 전류제어용 트랜지스터(203)와, 전류제어용 트랜지스터(203)를 강제적으로 오프하기 위한 트랜지스터(206:소거용 트랜지스터)를 가지고 있다. 상기 소자에 더해서 용량소자(205)를 화소에 설치해도 된다.
구동용 트랜지스터(202) 및 전류제어용 트랜지스터(203)는 동일 극성을 가진다. 본 발명에서는, 구동용 트랜지스터(202)를 포화영역에서, 전류제어용 트랜지스터(203)를 선형영역에서 동작시킨다.
또한, 구동용 트랜지스터(202)의 L을 W보다 길게 하고, 전류제어용 트랜지스터(203)의 L을 W와 동일하거나, 그것보다 짧게 해도 된다. 보다 바람직하게는, 구동용 트랜지스터(202)의 W에 대한 L의 비율이 5 이상으로 하면 된다.
또한, 구동용 트랜지스터(202)에는 인핸스먼트형 트랜지스터를 이용해도 되고, 디플리션형 트랜지스터를 이용해도 된다.
또한, 스위칭용 트랜지스터(201) 및 소거용 트랜지스터(206)는 N형트랜지스터를 이용해도 되고, P형트랜지스터를 이용해도 된다.
스위칭용 트랜지스터(201)의 게이트는, 제1주사선 Gaj(j=1~y)에 접속되어 있다. 스위칭용 트랜지스터(201)의 소스와 드레인은, 한쪽이 신호선 Si(i=1~x)에, 다른 한쪽이 전류제어용 트랜지스터(203)의 게이트에 접속되어 있다. 또, 소거용 트랜지스터(206)의 게이트는, 제2주사선 Gej(j=1~y)에 접속되어 있고, 소스와 드레인은, 한쪽이 제1전원선 Vi(i=1~x)에, 다른 쪽이 전류제어용 트랜지스터(203)의 게이트에 접속되어 있다. 구동용 트랜지스터(202)의 게이트는 제2전원선 Wi(i=1~x)에 접속되어 있다. 그리고, 구동용 트랜지스터(202) 및 전류제어용 트랜지스터(203)는, 제1전원선 Vi(;=1~X)으부터 공급되는 전류가 구동용 트랜지스터(202) 및 전류제어용 트랜지스터(203)의 드레인 전류로서 발광소자(204)에 공급되도록 제1전원선 Vi(i=1~x)과 발광소자(204)와 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 전류제어용 트랜지스터(203)의 소스가 제1전원선 Vi(i=1~x)에 접속되고, 구동용 트랜지스터(202)의 드레인이 발광소자(204)의 화소전극에 접속된다.
또, 구동용 트랜지스터(202)의 소스를 제1전원선 Vi(i=1~x)에 접속하고, 전류제어용 트랜지스터(203)의 드레인을 발광소자(204)의 화소전극에 접속해도 된다. 발광소자(204)는 양극과 음극과의 사이에 설치된 전계발광층으로 이루어진다. 도 2와 같이, 양극이 구동용 트랜지스터(202)와 접속하고 있을 경우, 양극이 화소전극, 음극이 대향전극이 된다. 발광소자(204)의 대향전극과, 제1전원선 Vi(i=1~x)의 각각에는, 발광소자(204)에 순바이어스방향의 전류가 공급되도록 전위차가 설정된다. 또, 대향전극은 제3전원선에 접속되어 있다.
용량소자(205)가 갖는 2개의 전극은, 한쪽은 제1전원선 Vi(i=1~x)에 접속되고, 다른 한쪽은 전류제어용 트랜지스터(203)의 게이트에 접속되어 있다.
도 2에서는 구동용 트랜지스터(202) 및 전류제어용 트랜지스터(203)를 P형트랜지스터로 하고, 구동용 트랜지스터(202)의 드레인과 발광소자(204)의 양극을 접속했다. 반대로, 구동용 트랜지스터(202) 및 전류제어용 트랜지스터(203)를 N형트랜지스터로 한다면, 구동용 트랜지스터(202)의 소스와 발광소자(204)의 음극을 접속한다. 이 경우, 발광소자(204)의 음극이 화소전극, 양극이 대향전극이 된다.
도 2에 나타내는 화소는 그 동작을 기입기간과 데이터 유지기간 및 소거기간으로 나누어 설명할 수 있다. 기입기간과 데이터 유지기간에 있어서의 스위칭용 트랜지스터(201), 구동용 트랜지스터(202) 및 전류제어용 트랜지스터(203)의 동작에 관해서는, 도 1의 경우와 같다.
도 21(a)에, 기입기간에 있어서 비디오신호에 의해 전류제어용 트랜지스터(203)가 온인 경우의 동작을, 도 21(b)에, 기입기간에 있어서 전류제어용 트랜지스터(203)가 오프인 경우의 동작을 나타낸다. 또, 도 21(c)에, 유지기간에 있어서 전류제어용 트랜지스터(203)가 온인 경우의 동작을, 도 21(d)에, 소거기간에 있어서의 동작을 나타낸다. 또, 도 21(a)~도 21(d)에서는 동작을 이해하기 쉽게 하기 위해서, 스위칭소자로서 사용하는 스위칭용 트랜지스터(201)와, 전류제어용 트랜지스터(203)와, 소거용 트랜지스터(206)를 스위치로서 나타낸다.
우선, 기입기간에 있어서 제1주사선 Gaj(j=1~y)이 선택되면, 제1주사선 Gaj(j=1~y)에 게이트가 접속되어 있는 스위칭용 트랜지스터(201)가 온으로 된다. 그리고, 신호선 Si(;=1~x)에 입력된 비디오신호가, 스위칭용 트랜지스터(201)를 매개로 전류제어용 트랜지스터(203)의 게이트에 입력된다. 또, 구동용 트랜지스터(202)는 게이트가 제1전원선 Vi(i=1~x)에 접속되어 있기 때문에, 항상 온 상태이다.
비디오신호에 의해 전류제어용 트랜지스터(203)가 온이 되는 경우에는, 도 21(a)에 나타낸 바와 같이, 제1전원선 Vi(i=1~x)를 매개로 전류가 발광소자(204)에 공급된다. 이때, 전류제어용 트랜지스터(203)는 선형영역에서 동작하고 있기 때문에, 발광소자(204)에 흐르는 전류는 포화영역에서 동작하는 구동용 트랜지스터(202)와 발광소자(204)의 전압전류특성에 의하여 결정된다. 그리고, 발광소자(204)는, 공급되는 전류에 맞는 높이의 휘도로 발광한다.
또한, 도 21(b)에 나타낸 바와 같이 비디오신호에 의해 전류제어용 트랜지스터(203)가 오프로 되는 경우에는, 발광소자(204)로의 전류의 공급은 행해지지 않고, 발광소자(204)는 발광하지 않는다.
데이터 유지기간에서는, 제1주사선 Gaj(j=1~y)의 전위를 제어함으로써 스위치용 트랜지스터(201)를 오프로 하고, 기입기간에 있어서 기입된 비디오신호의 전위를 유지한다. 기입기간에 있어서 전류제어용 트랜지스터(203)를 온으로 했을 경우, 비디오신호의 전위는 용량소자(205)에 의해 유지되므로, 도 21(c)에 나타낸 바와 같이 발광소자(204)로의 전류의 공급은 유지된다. 반대로, 기입기간에 있어서 전류제어용 트랜지스터(203)를 오프로 한 경우, 비디오신호의 전위는 용량소자(205)에 의해 유지되므로, 발광소자(204)로의 전류의 공급은 행해지지 않는다.
소거기간에서는, 도 21(d)에 나타낸 바와 같이, 제2주사선 Gej(j=1~y)가 선택되어서 소거용 트랜지스터(206)가 온이 되고, 전원선 Vi(i=1~x)의 전위가 소거용 트랜지스터(206)를 매개로 전류제어용 트랜지스터(203)의 게이트에 주어진다. 따라서, 전류제어용 트랜지스터(203)가 오프가 되기 때문에, 발광소자(204)에 강제적으로 전류가 공급되지 않는 상태를 발생할 수 있다.
(실시예)
이하에, 본 발명의 실시예에 대해서 기재한다.
[실시예1]
액티브 매트릭스형 표시장치에 본 발명의 화소구성이 사용될 경우, 그 구성과 구동에 관하여 설명한다.
도 3에 외부회로의 블록도와 패널의 개략도를 나타낸다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 액티브 매트릭스형 표시장치는 외부회로(3004) 및 패널(3010)을 가진다. 외부회로(3004)는 A/D변환부(3001), 전원부(3002) 및 신호생성부(3003)를 가진다. A/D변환부(3001)는 아날로그신호로 입력된 영상데이터 신호를 디지털신호(비디오신호)로 변환하고, 신호선구동회로(3006)에 공급한다. 전원부(3002)는 배터리나 콘센트에 의해 공급된 전원으로부터 각각 원하는 전압값의 전원을 생성하고, 신호선구동회로(3006), 주사선구동회로(3007), 발광소자(3011), 신호생성부(3003) 등에 공급한다. 신호생성부(3003)에는, 전원, 영상신호 및 동기신호 등이 입력되어, 각종 신호의 변환을 행하는 것 이외에, 신호선구동회로(3006) 및 주사선구동회로(3007)를 구동하기 위한 클록 신호 등을 생성한다.
외부회로(3004)로부터의 신호 및 전원은 FPC를 통과시키고, 패널(3010) 내의 FPC접속부(3005)로부터 내부회로 등에 입력된다.
또한, 패널(3010)은 기판(3008) 위로 FPC접속부(3005) 및 내부회로가 배치되고, 또한 발광소자(3011)를 가진다. 내부회로는 신호선구동회로(3006)와 주사선구동회로(3007) 및 화소부(3009)를 가진다. 도 3에는 예로서 실시형태1에 기재된 화소를 채용하고 있지만, 상기 화소부(3009)에 본 발명의 실시형태에 예로 든 어느 화소구성을 채용할 수 있다.
기판 중앙에는 화소부(3009)가 배치되고, 그 주변에는 신호선구동회로(3006) 및 주사선구동회로(3007)가 배치되어 있다. 발광소자(3011) 및 상기 발광소자의 대향전극은 화소부(3009) 전체 면에 형성되어 있다.
보다 자세하게, 도 4에 신호선구동회로(3006)의 블록도를 나타낸다.
신호선구동회로(3006)는 D-플립플롭(4001)을 복수단 사용해서 이루어지는 시프트 레지스터(4002), 데이터래치회로(4003), 래치회로(4004), 레벨시프터(4005) 및 버퍼(4006) 등을 가진다.
입력되는 신호는 클록 신호선(S-CK), 반전 클록 신호선(S-CKB), 스타트펄스(S-SP), 비디오신호(DATA) 및 래치 펄스(LatchPulse)로 한다.
우선, 클록 신호, 클록 반전 신호 및 스타트펄스의 타이밍에 따라서, 시프트레지스터(4002)에 의해, 순차적으로 샘플링 펄스가 출력된다. 샘플링 펄스는 데이터래치회로(4003)에 입력되고, 그 타이밍에서 비디오신호를 취입하여, 유지한다. 이 동작이 일렬째로부터 순차적으로 행해진다.
최종단의 데이터래치회로(4003)에 있어서 비디오신호의 유지가 완료하면, 수평귀선시간 중에 래치 펄스가 입력되어, 데이터래치회로(4003)에 유지되어 있는 비디오신호는 일제히 래치회로(4004)에 전송된다. 그 후, 레벨 시프터(4005)에서 레벨 시프트되어, 버퍼(4006)에서 정형된 후, 신호선 S1으로부터 Sn으로 일제히 출력된다. 그때, 주사선구동회로(3007)에 의해 선택된 행의 화소에, H레벨, L레벨이 입력되어, 발광소자(3011)의 발광, 비발광을 제어한다.
본 실시예에서 나타낸 액티브 매트릭스형 표시장치는 패널(3010)과 외부회로(3004)가 독립되어 있지만, 이것들을 동일 기판 위에 일체 형성해서 제작해도 된다. 또한, 표시장치는 예로서, OLED를 사용한 것으로 했지만, OLED 이외의 발광소자를 이용한 발광장치로도 된다. 또한, 신호선구동회로(3006) 내에 레벨시프터(4005) 및 버퍼(4006)가 없어도 된다.
[실시예2]
본 실시예에서는, 도 2에 나타낸 화소의 평면도의 실시예에 관하여 설명한다. 도 5에 본 실시예의 화소의 평면도를 나타낸다.
참조부호 5001은 신호선, 5002는 제1전원선, 5011은 제2전원선에 해당하고, 참조부호 5004는 제1주사선, 5003은 제2주사선에 해당한다. 본 실시형태에서는, 신호선(5001)과 제1전원선(5002) 및 제2전원선(5011)은 동일 도전막으로 형성하고, 제1주사선(5004)과 제2주사선(5003)은 동일 도전막으로 형성한다. 또, 참조부호 5005는 스위칭용 트랜지스터이며, 제1주사선(5004)의 일부가 그 게이트 전극으로서 기능한다. 또, 참조부호 5006은 소거용 트랜지스터이며, 제2주사선(5003)의 일부가 그 게이트 전극으로서 기능한다. 참조부호 5007은 구동용 트랜지스터, 5008은 전류제어용 트랜지스터에 해당한다. 구동용 트랜지스터(5007)는, 그 L/W가 전류제어용 트랜지스터(5008) 보다 크게 되도록 활성층이 구불구불 구부러지고 있다. 예를 들면, 구동용 트랜지스터(5007)는 L=200[nm], W=4[nm], 전류제어용 트랜지스터(5008)는 L=6[nm], W=12[nm]와 같은 사이즈로 한다. 참조부호 5009는 화소전극에 해당하고, 전계발광층이나 음극(함께 도시하지 않음)과 겹치는 영역(5010:발광에어리어)에서 발광한다.
또, 본 발명의 평면도는 본 발명의 일실시예이며, 본 발명은 이것에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
[실시예3]
본 실시예에서는, 도 2에 나타낸 화소의 도 5와는 다른 평면도의 일실시예에 대해서 설명한다. 도 8에 본 실시예의 화소의 평면도를 나타낸다.
참조부호 8001은 신호선, 8002는 제1전원선, 8011은 제2전원선에 해당하고, 참조부호 8004는 제1주사선, 8003은 제2주사선에 해당한다. 본 실시예에서는, 신호선(8001)과 제1전원선(8002) 및 제2전원선(8011)은 동일 도전막으로 형성하고, 제1주사선(8004)과 제2주사선(8003)은 동일 도전막으로 형성한다. 또, 참조부호 8005는 스위칭용 트랜지스터이며, 제1주사선(8004)의 일부가 그 게이트 전극으로서 기능한다. 또, 참조부호 8006은 소거용 트랜지스터이며, 제2주사선(8003)의 일부가 그 게이트 전극으로서 기능한다. 참조부호 8007은 구동용 트랜지스터, 8008은 전류제어용 트랜지스터에 해당한다. 구동용 트랜지스터(8007)는, 그 L/W가 전류제어용 트랜지스터(8008) 보다 크게 되도록 활성층이 구불구불 구부러지고 있다. 예를 들면, 구동용 트랜지스터(8007)는 L=200[nm], W=4[nm], 전류제어용 트랜지스터(8008)는 L=6[nm], W=12[nm]와 같은 사이즈로 한다. 참조부호 8009는 화소전극에 해당하고, 전계발광층이나 음극(함께 도시 생략)과 겹치는 영역(8010:발광에어리어)에서 발광한다. 또한, 참조부호 8012는 용량수단이며, 제2전원선(8011)과 전류제어용 트랜지스터(8008) 사이의 게이트 절연막에 의해 이루어진다.
또, 본 발명의 평면도는 본 발명의 일실시예이며, 본 발명은 이것에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
[실시예4]
본 실시예에서는, 화소의 단면구조에 관하여 설명한다.
도 9(a)에, 구동용 트랜지스터(9021)가 P형이고, 발광소자(9022)로부터 발생하는 광이 양극(9023)측으로 빠지는 경우의 화소의 단면도를 나타낸다. 도 9(a)에서는 발광소자(9022)의 양극(9023)과 구동용 트랜지스터(9021)가 전기적으로 접속되어 있고, 양극(9023) 위로 전계발광층(9024), 음극(9025)이 순차적으로 적층되고 있다. 음극(9025)은 일함수가 작고, 게다가 광을 반사하는 도전막이면 공지의 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, Ca, Al, CaF, MgAg, AlLi 등이 바람직하다. 그리고, 전계발광층(9024)은 단수의 층으로 구성되어도, 복수의 층이 적층되도록 구성되어도, 어느 것으로도 된다. 복수의 층으로 구성되어 있을 경우, 양극(9023) 위로 홀주입층, 홀전송층, 발광층, 전자수송층, 전자주입층이 순차적으로 적층한다. 또, 이들 층을 모두 설치할 필요는 없다. 양극(9023)은 광을 투과하는 투명도전막을 이용하여 형성하고, 예를 들면 ITO 이외에, 산화인듐에 2~20％의 산화아연(ZnO)을 혼합한 투명도전막을 이용해도 된다.
양극(9023)과, 전계발광층(9024)과, 음극(9025)이 겹치고 있는 부분이 발광소자(9022)에 해당한다. 도 9(a)에 나타낸 화소의 경우, 발광소자(9022)로부터 발생하는 광은 화살표로 나타낸 바와 같이 양극(9023)측으로 빠진다.
도 9(b)에 구동용 트랜지스터(9001)가 N형이고, 발광소자(9002)로부터 발생하는 광이 양극(9005)측으로 빠질 경우의, 화소의 단면도를 나타낸다. 도 9(b)에서는 발광소자(9002)의 음극(9003)과 구동용 트랜지스터(9001)가 전기적으로 접속되어 있고, 음극(9003) 위로 전계발광층(9004), 양극(9005)이 순차적으로 적층되어 있다. 음극(9003)은 일함수가 작고, 게다가 광을 반사하는 도전막이면 공지의 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, Ca, Al, CaF, MgAg, AlLi 등이 바람직하다. 그리고, 전계발광층(9004)은 단수의 층으로 구성되어도, 복수의 층이 적층되도록 구성되어도, 어느 것으로도 된다. 복수의 층으로 구성되어 있을 경우, 음극(9003) 위로 전자주입층, 전자수송층, 발광층, 홀수송층, 홀주입층이 순차적으로 적층한다. 또, 이들 층을 모두 설치할 필요는 없다. 양극(9005)은 광을 투과하는 투명도전막을 이용하여 형성하고, 예를 들면 ITO 이외에, 산화인듐에 2~20％의 산화아연(ZnO)을 혼합한 투명도전막을 사용해도 된다.
음극(9003)과 전계발광층(9004) 및 양극(9005)이 겹치고 있는 부분이 발광소자(9002)에 해당한다. 도 9(b)에 나타낸 화소의 경우, 발광소자(9002)로부터 발생하는 광은 화살표로 나타낸 바와 같이 양극(9005)측으로 빠진다.
또, 본 실시예에서는 구동용 트랜지스터와 발광소자가 전기적으로 접속되어 있는 예를 나타냈지만, 구동용 트랜지스터와 발광소자와의 사이에 전류제어용 트랜지스터가 접속되어 있는 구성으로도 된다.
[실시예5]
본 발명의 화소 구성을 사용한 구동 타이밍의 일례를 도 10을 사용하여 설명한다.
도 10(a)는 디지털 시간계조방식을 사용하고, 4비트 계조를 표현할 경우의 예다. 데이터 유지기간(Ts1~Ts4)은 그 길이의 비를 Ts1:Ts2:Ts3:Ts4=23:22:21:20 = 8:4:2:1로 하고 있다.
동작에 관하여 설명한다. 우선, 기입기간 Tbl에 있어서, 1행째로부터 순차적으로 제1주사선이 선택되고, 스위칭용 트랜지스터가 온한다. 다음에, 신호선에 의해 비디오신호가 각 화소에 입력되고, 그 전위에 의해 각 화소의 발광, 비발광이 제어된다. 비디오신호의 기입을 완료한 행에 있어서는, 즉시 데이터 유지기간 Ts1으로 이동한다. 동일 동작이 최종행까지 행해지고, 기간 Ta1이 종료한다. 이때, 데이터 유지기간 Ts1이 종료한 행으로부터 순차적으로 기입기간 Tb2으로 이행한다.
여기에서, 기입기간보다도 짧은 데이터 유지기간을 갖는 서브프레임 기간(여기서는, Ts4가 해당한다)에 있어서는, 데이터 유지기간의 종료 후, 즉시 다음 기간이 시작하지 않도록 소거기간(2102)을 설정한다. 소거기간에 있어서, 발광소자는 강제적으로 비발광 상태로 된다.
여기서는, 4비트 계조를 표현할 경우에 관하여 설명했지만, 비트수 및 계조수는 이에 한정되지 않는다. 또한, 발광의 순서는 Ts1~Ts4일 필요는 없고, 랜덤하게 해도 되고, 복수로 분할해서 발광을 해도 된다.
또한, 도 10(b)에 기입하는 펄스 및 소거 펄스의 예를 나타낸다. 상기 소거 펄스는 소거 펄스1로 나타낸 바와 같이 1행씩 펄스를 입력하고, 소거기간 동안은 용량수단 등에 의해서 유지해도 되고, 소거 펄스2로 나타낸 바와 같이 소거기간 동안 계속 H레벨을 계속해서 입력해도 된다. 한편, 도 10(b)에 나타내는 펄스는 어느 것이나 스위칭용 트랜지스터 및 소거용 트랜지스터가 N형일 경우이며, 상기 스위칭용 트랜지스터 및 상기 소거용 트랜지스터가 P형인 경우에는 도 10(b)의 펄스는 모두 H레벨과 L레벨이 반전한다.
[실시예6]
본 발명의 발광장치를 사용한 표시장치는 다양한 전자기기의 표시부에 사용할 수 있다. 특히, 저소비전력이 요구되는 모바일 기기에는 본 발명의 표시장치를 사용하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 전자기기로서, 휴대 정보단말(휴대전화, 모바일 컴퓨터, 휴대형 게임기 또는 전자서적 등), 비디오 카메라, 디지털 카메라, 고글형 디스플레이, 표시 디스플레이, 네이비게이션 시스템 등을 들 수 있다. 이것들 전자기기의 구체적인 예를 도 6에 나타낸다.
도 6(a)는 표시 디스플레이이며, 케이싱(6001), 음성출력부(6002), 표시부(6003) 등을 포함한다. 본 발명의 발광장치는 표시부(6003)에 사용할 수 있다. 표시장치는, 퍼스컴용, TV방송 수신용, 광고 표시용 등 모든 정보표시장치가 포함된다.
도 6(b)는 모바일 컴퓨터이며, 본체(6101), 스타일러스(6102), 표시부(6103) , 조작 버튼(6104), 외부 인터페이스(6105) 등을 포함한다. 본 발명의 발광장치는 표시부(6103)에 사용할 수 있다.
도 6(c)는 게임기이며, 본체(6201), 표시부(6202), 조작 버튼(6203) 등을 포함한다. 본 발명의 발광장치는 표시부(6202)에 사용할 수 있다.
도 6(d)는 휴대전화이며, 본체(6301), 음성출력부(6302), 음성입력부(6303), 표시부(6304), 조작 스위치(6305), 안테나(6306) 등을 포함한다. 본 발명의 발광장치는 표시부(6304)에 사용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 발광장치의 적용 범위는 극히 넓어 모든 분야의 전자기기에 사용하는 것이 가능하다.
[실시예7]
도 11을 이용하여, 본 발명의 발광장치의 화소의 단면구조에 관하여 설명한다. 도 11에, 기판(7000) 위로 형성되어 있는 구동용 트랜지스터(7001)를 나타낸다. 구동용 트랜지스터(7001)는 제1층간절연막(7002)으로 덮어지고, 제1층간절연막(7002) 위에는 수지 등으로 형성된 칼라필터(7003)와, 컨택트홀을 매개로 구동용 트랜지스터(7001)의 드레인과 전기적으로 접속되어 있는 배선(7004)이 형성되어 있다. 또, 구동용 트랜지스터(7001)와 배선(7004)의 사이에 전류제어용 트랜지스터가 설치되어도 된다.
그리고, 칼라필터(7003) 및 배선(7004)을 덮도록 제1층간절연막(7002) 위로 제2층간절연막(7005)이 형성되어 있다. 또, 제1층간절연막(7002) 또는 제2층간절연막(7005)은 플라즈마CVD법 또는 스퍼터링법을 사용하고, 산화규소, 질화규소 또는 산화질화규소막을 단층으로 또는 적층해서 사용할 수 있다. 또, 산소보다도 질소의 몰(mol) 비율이 높은 산화질화규소막 위로 질소보다도 산소의 몰 비율이 높은 산화질화규소막을 적층한 막을 제1층간절연막(7002) 또는 제2층간절연막(7005)으로서 사용해도 된다. 또는, 제1층간절연막(7002) 또는 제2층간절연막(7005)으로서, 유기수지막을 이용해도 된다.
제2층간절연막(7005) 위로는, 컨택트홀을 매개로 배선(7004)에 전기적으로 접속되어 있는 배선(7006)이 형성되어 있다. 배선(7006)의 일부는 발광소자의 양극으로서 기능하고 있다. 배선(7006)은 제2층간절연막(7005)을 사이에 끼워서, 칼라필터(7003)와 겹치는 위치에 형성한다.
또, 제2층간절연막(7005) 위로는 분리벽으로서 사용하는 유기수지막(7008)이 형성된다. 유기수지막(7008)은 개구부를 가지고, 상기 개구부에 있어서 양극으로서 기능하는 배선(7006)과 전계발광층(7009)과 음극(7010)이 중합되는 것으로 발광소자(7011)가 형성되어 있다. 전계발광층(7009)은, 발광층 단독 혹은 발광층을 포함하는 복수의 층이 적층된 구성을 가지고 있다. 또, 유기수지막(7008) 및 음극(7010) 위에, 보호막을 막형성해도 된다. 이 경우, 보호막은 수분이나 산소 등의 발광소자의 열화를 촉진시키는 원인이 되는 물질을, 다른 절연막과 비교해서 투과시키기 어려운 막을 사용한다. 대표적으로는, 예를 들면 DLC막, 질화탄소막, RF스퍼터링법으로 형성된 질화규소막 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 전술한 수분이나 산소 등의 물질을 투과시키기 어려운 막과, 상기 막과 비교해서 수분이나 산소 등의 물질을 투과시키기 쉬운 막을 적층시켜서, 보호막으로 사용하는 것도 가능하다.
또, 유기수지막(7008)은 전계발광층(7009)이 막형성되기 전에 흡착한 수분이나 산소 등을 제거하기 위해서 진공분위기 하에서 가열해 둔다. 구체적으로는, 1000~2000℃, 0.5~1시간 정도, 진공분위기 하에서 가열 처리를 행한다. 바람직하게는, 3×10-7Torr 이하로 하고, 가능하면 3×10-8Torr 이하로 하는 것이 가장 바람직하다. 그리고, 유기수지막에 진공분위기 하에서 가열 처리를 실시한 후에 전계발광층을 막형성할 경우, 막형성 직전까지 진공분위기로 유지함으로써 신뢰성을 보다 높일 수 있다.
또, 유기수지막(7008)의 개구부에 있어서의 단부는, 유기수지막(7008) 위로 일부 겹쳐져 형성되어 있는 전계발광층(7009)에 상기 단부에서 구멍이 뚫리지 않도록 둥그스름하게 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 개구부에 있어서의 유기수지막의 단면이 그리는 곡선의 곡률반경이, 0.2~2㎛ 정도인 것이 바람직하다.
상기 구성에 의해, 뒤에 형성되는 전계발광층이나 음극의 커버리지(coverage)를 양호하게 할 수 있고, 배선(7006)과 음극(7010)이 전계발광층(7009)에 형성된 구멍에서 쇼트(short)하는 것을 막을 수 있다. 또, 전계발광층(7009)의 응력을 완화시킴으로써 발광영역이 감소하는 쉬링크로 불리는 불량을 줄일 수 있어, 신뢰성을 높일 수 있다.
또, 도 11에서는, 유기수지막(7008)으로서, 포지티브형의 감광성의 아크릴수지를 사용한 예를 나타내고 있다. 감광성의 유기수지에는, 광, 전자, 이온 등의 에너지선이 노광한 장소가 제거되는 포지티브형과, 노광한 장소가 남는 네가티브형이 있다. 본 발명에서는 네가티브형의 유기수지막을 이용해도 된다. 또, 감광성의 폴리이미드를 이용하여 유기수지막(7008)을 형성해도 된다. 네가티브형의 아크릴을 이용하여 유기수지막(7008)을 형성했을 경우, 개구부에 있어서의 단부가 S자 모양의 단면형상이 된다. 이때, 개구부의 상단부 및 하단부에 있어서의 곡률반경은, 0.2~2㎛로 하는 것이 바람직하다.
배선(7006)은 투명도전막을 사용할 수 있다. ITO 이외에, 산화인듐에 2~20％의 산화아연(ZnO)을 혼합한 투명도전막을 이용해도 된다. 도 11에서는 배선(7006)으로 ITO를 사용하고 있다. 배선(7006)은 그 표면이 평탄화되도록, CMP법으로 폴리비닐알콜계의 다공질체를 세정해서 연마해도 된다. 또, CMP법을 사용한 연마 후에, 배선(7006)의 표면에 자외선조사, 산소 플라스마처리 등을 행해도 된다. 또, 음극(7010)은 광이 투과하는 정도의 막두께로 하고, 일함수가 작은 도전막이면 공지의 다른 재료를 사용한다. 예를 들면, Ca, Al, CaF, MgAg, AlLi 등이 바람직하다. 또, 음극측에서 광을 얻기 위해서는, 막두께를 얇게 하는 방법 외에, Li를 첨가함으로써 일함수가 작아진 ITO를 사용하는 방법도 있다. 본 발명에서 사용하는 발광소자는, 양극측과 음극측의 양쪽으로부터 광이 발생하는 구성이면 된다.
또, 실제로는 도 11까지 완성되면, 더 외기에 바래지지 않도록 기밀성이 높고, 탈가스가 적은 보호필름(라미네이트 필름, 자외선경화 수지 필름 등)이나 투광성의 커버재(7012)로 패키징(봉입)하는 것이 바람직하다. 이때, 커버재의 내부를 불활성분위기로 하거나, 내부에 흡습성재료(예를 들면, 산화바륨)를 배치하거나 하면 발광소자의 신뢰성이 향상한다. 그리고, 본 발명에서는, 커버재(7012)에 칼라필터(7013)를 설치해도 된다.
또, 본 발명은 전술한 제작 방법에 한정하지 않고 공지의 방법을 이용하여 제작하는 것이 가능하다.
[실시예8]
본 실시예에서는, 도 2에 나타낸 화소에 있어서, 구동용 트랜지스터(202)와 전류제어용 트랜지스터(203)의 위치를 교체한 경우의 화소의 구성에 관하여 설명한다.
도 12에 본 실시예의 화소의 회로도를 나타낸다. 또, 도 2에 있어서 이미 나타낸 소자나 배선에 대해서는, 도 12에 있어서도 동일한 부호를 붙여서 나타낸다. 도 12에 나타낸 화소와 도 2에 나타낸 화소는, 제1전원선 Vi(i=1~x)으로부터 공급되는 전류가 구동용 트랜지스터(202) 및 전류제어용 트랜지스터(203)의 드레인 전류로서, 발광소자(204)에 공급되는 것은 동일한다. 단, 도 12에서는 구동용 트랜지스터(202)의 소스가 제1전원선 Vi(i=1~x)에 접속되고, 전류제어용 트랜지스터의 드레인이 발광소자(204)의 화소전극에 접속되어 있는 점에 있어서, 도 2에 나타내는 화소와 다르다.
본 실시예와 같이, 구동용 트랜지스터(202)의 소스를 제1전원선 Vi에 접속하는 것으로, 구동용 트랜지스터(202)의 게이트·소스간 전압 Vgs가 고정된다. 즉, 발광소자(204)가 열화해도, 당연히 포화영역에서 동작하는 구동용 트랜지스터(202)의 게이트·소스간 전압 Vgs는 변동하지 않고 고정된 채로 된다. 따라서, 본 실시예에서는, 발광소자(204)가 열화해도 포화영역에서 동작하는 구동용 트랜지스터(202)의 드레인 전류가 변동하는 것을 막을 수 있다.
[실시예9]
본 실시예에서는, 도 12에 나타낸 화소의 평면도의 실시예에 관하여 설명한다. 단, 본 실시예에서는, 도 12에 나타낸 화소에 있어서, 발광소자(204)의 화소전극과 전류제어용 트랜지스터(203)의 드레인과의 사이에 저항을 설치한 예에 대해서 나타낸다. 도 13에 본 실시예의 화소의 평면도를 나타낸다.
참조부호 5101은 신호선, 5102는 제1전원선, 5111은 제2전원선에 해당하고, 참조부호 5104는 제1주사선, 5103은 제2주사선에 해당한다. 본 실시예에서는, 신호선(5101)과 제1전원선(5102)과 제2전원선(5111)은 동일 도전막으로 형성하고, 제1주사선(5104)과 제2주사선(5103)은 동일 도전막으로 형성한다. 또, 참조부호 5105는 스위칭용 트랜지스터이며, 제1주사선(5104)의 일부가 그 게이트 전극으로서 기능한다. 또, 참조부호 5106은 소거용 트랜지스터이며, 제2주사선(5103)의 일부가 그 게이트 전극으로서 기능한다. 참조부호 5107은 구동용 트랜지스터, 5108은 전류제어용 트랜지스터에 해당한다. 또, 참조부호 5112는 용량소자에 해당하고, 5113은 반도체막으로 형성된 저항에 해당한다. 구동용 트랜지스터(5107)는 그 L/W가 전류제어용 트랜지스터(5108) 보다 크게 되도록 활성층이 구불구불 구부러지고 있다. 예를 들면, 구동용 트랜지스터(5107)는 L=200[nm], W=4[nm], 전류제어용 트랜지스터(5108)는 L=6[nm], W=12[nm]와 같은 사이즈로 한다. 참조부호 5109는 화소전극에 해당하고, 화소전극(5109)과 전계발광층(도시 생략) 및 음극(도시 생략)이 겹치는 영역(발광에어리어)에서 발광한다.
저항(5113)을 설치함으로써, 발광소자의 화소전극(5109)으로서 사용하는 도전막을 막형성한 후, 상기 도전막을 패터닝해서 화소전극을 형성하기 전에 있어서, 상기 도전막에 대전한 전하에 의해 구동용 트랜지스터(5107)의 드레인의 전위가 급격하게 변화되고, 구동용 트랜지스터(5107)가 파괴되는 것을 막을 수 있다. 또한, EL이 증착될 때까지의 정전(靜電)대책으로서 사용할 수 있다.
또, 본 발명의 평면도는 본 발명의 일실시예이며, 본 발명은 이것에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
[실시예10]
본 실시예에서는, 도 2에 나타낸 화소에 있어서, 제1주사선 Gaj(j=1~y) 또는 제2주사선 Gej(j=1~y)을 공유하고 있는 화소가, 또한 제2전원선 Wi(i=1~x)을 공유하고 있을 경우의 화소의 구성에 관하여 설명한다.
도 14(a)에 본 실시형태의 화소의 회로도를 나타낸다. 또, 도 2에 있어서 이미 나타낸 소자나 배선에 대해서는, 도 14(a)에 있어서도 동일한 부호를 붙여서 나타낸다. 단, 도 14(a)에서는, 제1주사선 Gaj(j=1~y)과, 제2주사선 Gej(j=1~y)을 공유하고 있는 화소가 제2전원선 Wj(j=1~x)를 공유하고 있다. 그리고, 제2전원선 Wj(j=1~x)가 신호선 Si(i=1~x) 및 제1전원선 Vi(i=1~x)와 교차하고 있고, 동일한 제2주사선 Gej(j=1~y)를 공유하고 있는 화소는 서로 다른 신호선 Si(i=1~x)를 가지고 있다.
다음에, 도 14(b)에, 도 14(a)에 나타낸 화소에 있어서, 구동용 트랜지스터(202)의 게이트에 인가되는 전압을 적색, 녹색, 청색의 화소마다 나누는 것으로, 화이트 밸런스를 조절하는 방법을 채용했을 경우의 화소의 구성을 나타낸다. 도 14(b)에서는, 적색에 대응한 화소(210)에 있어서, 적색(R)용의 제2전원선 Wrj가 구동용 트랜지스터(202)의 게이트에 접속되어 있다. 또한, 녹색에 대응한 화소(211)에 있어서, 녹색(G)용의 제2전원선 Wgj가 구동용 트랜지스터(202)의 게이트에 접속되어 있다. 또한, 청색에 대응한 화소(212)에 있어서, 청색(B)용의 제2전원선 Wbj가 구동용 트랜지스터(202)의 게이트에 접속되어 있다.
[실시예11]
본 실시예에서는, 도 14(a)와 도 14(b)에 나타낸 화소에 있어서, 발광소자와 구동용 트랜지스터(202)의 드레인과의 사이에 저항을 설치한 경우의 화소의 구성에 관하여 설명한다.
도 15(a)에, 도 14(a)의 화소에 저항을 설치한 화소의 구성을 나타낸다. 또, 도 14(a)에 있어서 이미 나타낸 소자나 배선에 대해서는, 도 15(a)에 있어서도 동일한 부호를 붙여서 나타낸다. 도 15(a)는 도 14(a)와 다르고, 발광소자(204)의 화소전극과 구동용 트랜지스터(202)의 드레인과의 사이에 저항(209)을 가진다.
다음에, 도 15(b)에, 도 15(a)에 나타낸 화소에 있어서, 구동용 트랜지스터(202)의 게이트에 인가되는 전압을, 적색, 녹색, 청색의 화소마다 나누는 것으로, 화이트 밸런스를 조절하는 방법을 채용했을 경우의 화소의 구성을 나타낸다. 도 15(b)에서는, 적색에 대응하는 화소(210)에 있어서, 적색(R)용의 제2전원선 Wrj가 구동용 트랜지스터(202)의 게이트에 접속되어 있다. 또한, 녹색에 대응한 화소(211)에 있어서, 녹색(G)용의 제2전원선 Wgj가 구동용 트랜지스터(202)의 게이트에 접속되어 있다. 또한, 청색에 대응한 화소(212)에 있어서, 청색(B)용의 제2전원선 Wbj가 구동용 트랜지스터(202)의 게이트에 접속되어 있다.
저항(209)을 설치함으로써, 발광소자(204)의 화소전극으로서 사용하는 도전막을 막형성한 후, 상기 도전막을 패터닝해서 화소전극을 형성하기 전에 있어서, 상기 도전막에 대전한 전하에 의해 구동용 트랜지스터(202)의 드레인의 전위가 급격하게 변화되고, 구동용 트랜지스터(202)가 파괴되는 것을 막을 수 있다. 또한, EL이 증착될 때까지의 정전 대책으로서 사용할 수 있다.
다음에, 도 15(a)에 나타낸 화소의 평면도의 일실시예에 관하여 설명한다. 도 16에 본 실시예의 화소의 평면도를 나타낸다.
참조부호 5201은 신호선, 5202는 제1전원선, 5211은 제2전원선에 해당하고, 참조부호 5204는 제1주사선, 5203은 제2주사선에 해당한다. 본 실시예에서는, 신호선(5201)과 제1전원선(5202)은 동일 도전막으로 형성하고, 제1주사선(5204)과 제2주사선(5203) 및 제2전원선(5211)은 동일 도전막으로 형성한다. 또, 참조부호 5205는 스위칭용 트랜지스터이며, 제1주사선(5204)의 일부가 그 게이트 전극으로서 기능한다. 또, 참조부호 5206은 소거용 트랜지스터이며, 제2주사선(5203)의 일부가 그 게이트 전극으로서 기능한다. 참조부호 5207은 구동용 트랜지스터, 5208은 전류제어용 트랜지스터에 해당한다. 또한, 참조부호 5212는 용량소자에 해당하고, 5213은 반도체막으로 형성된 저항에 해당한다. 구동용 트랜지스터(5207)는 그 L/W가 전류제어용 트랜지스터(5208) 보다도 크게 되도록 활성층이 구불구불 구부러지고 있다. 예를 들면, 구동용 트랜지스터(5207)는 L=200[nm], W=4[nm], 전류제어용 트랜지스터(5208)는 L=6[nm], W=12[nm]와 같은 사이즈로 한다. 참조부호 5209는 화소전극에 해당하고, 화소전극(5209)과, 전계발광층(도시 생략)과, 음극(도시 생략)이 겹치는 영역(발광에어리어)에서 발광한다.
다음에, 도 15(b)에 나타낸 화소의 평면도의 실시예에 관하여 설명한다. 도 17에 본 실시예의 화소의 평면도를 나타낸다.
참조부호 5301은 신호선, 5302는 제1전원선, 5311r은 적색의 화소에 대응하는 제2전원선, 5311g는 녹색의 화소에 대응하는 제2전원선, 5311b는 청색의 화소에 대응하는 제2전원선에 해당하고, 5304는 제1주사선, 5303은 제2주사선에 해당한다. 본 실시예에서는 신호선(5301)과 제1전원선(5302)은 동일 도전막으로 형성하고, 제1주사선(5304)와 제2주사선(5303) 및 제2전원선(5311r, 5311g, 5311b)은 동일 도전막으로 형성한다. 또, 참조부호 5305는 스위칭용 트랜지스터이며, 제1주사선(5304)의 일부가 그 게이트 전극으로서 기능한다. 또, 참조부호 5306은 소거용 트랜지스터이며, 제2주사선(5303)의 일부가 그 게이트 전극으로서 기능한다. 참조부호 5307은 구동용 트랜지스터, 5308은 전류제어용 트랜지스터에 해당한다. 또한, 참조부호 5312는 용량소자에 해당하고, 5313은 반도체막으로 형성된 저항에 해당한다. 구동용 트랜지스터(5307)는 그 L/W가 전류제어용 트랜지스터(5308) 보다도 크게 되도록 활성층이 구불구불 구부러지고 있다. 예를 들면, 구동용 트랜지스터(5307)는 L=200[nm], W=4[nm], 전류제어용 트랜지스터(5308)는 L=6[nm], W=12[nm]와 같은 사이즈로 한다. 참조부호 5309는 화소전극에 해당하고, 화소전극(5309)과 전계발광층(도시 생략) 및 음극(도시 생략)이 겹치는 영역(발광에어리어)에서 발광한다.
또, 본 발명의 평면도는 본 발명의 일실시예이며, 본 발명은 이것에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명의 발광장치는, 화소가 갖는 트랜지스터의 수가 4개이므로, 예를 들면 대각(對角) 4~4.3인치, 인접하는 발광소자를 분리하기 위한 분리벽으로서 사용하는 층간막의 폭을 20㎛로 하며, VGA(640×480)200dpi로 화소의 사이즈를 45×135㎛로 할 수 있다.
[실시예12]
도 18(a)에, 구동용 트랜지스터(9011)가 N형이고, 발광소자(9012)로부터 발생하는 광이 음극(9013)측으로 빠질 경우의 화소의 단면도를 나타낸다. 도 18(a)에서는, 구동용 트랜지스터(9011)의 드레인과 전기적으로 접속된 투명도전막(9017) 위로 발광소자(9012)의 음극(9013)이 막형성되고, 음극(9013) 위로 전계발광층(9014), 양극(9015)이 순차적으로 적층되어 있다. 그리고, 양극(9015)을 덮도록 광을 반사 또는 차폐하기 위한 차폐막(9016)이 막형성되어 있다. 음극(9013)은 일함수가 작고, 게다가 광을 반사하는 도전막이면 공지의 재료를 사용할 수 있다. 예를 들면, Ca, Al, CaF, MgAg, AlLi 등이 바람직하다. 단 그 막두께는, 광을 투과하는 정도로 한다. 예를 들면, 20nm의 막두께를 갖는 Al을 음극(9013)로서 사용할 수 있다. 그리고, 전계발광층(9014)은 단수의 층으로 구성되어도, 복수의 층이 적층되도록 구성되어도, 어느 것으로도 된다. 양극(9015)은 광을 투과할 필요는 없지만, 예를 들면 ITO, ITSO, 산화인듐에 2~20％의 산화아연(ZnO)을 혼합한 IZO 등의 투명도전막을 사용해도 되고, Ti 또는 TiN을 이용해도 된다. 그리고, 차폐막(9016)은, 예를 들면 광을 반사하는 금속 등을 사용할 수 있지만, 금속막에 한정되지 않는다. 예를 들면, 흑색의 안료를 첨가한 수지 등을 사용할 수도 있다.
음극(9013)과 전계발광층(9014) 및 양극(9015)이 겹치고 있는 부분이 발광소자(9012)에 해당한다. 도 18(a)에 나타낸 화소의 경우, 발광소자(9012)로부터 발생한 광은 화살표로 나타낸 바와 같이 음극(9013)측으로 빠진다.
도 18(b)에, 구동용 트랜지스터(9031)가 P형이고, 발광소자(9032)로부터 발생하는 광이 음극(9035)측으로 빠질 경우의 화소의 단면도를 나타낸다. 도 18(b)에서는, 구동용 트랜지스터(9031)의 드레인과 전기적으로 접속된 배선(9036) 위로 발광소자(9032)의 양극(9033)이 막형성되어 있고, 양극(9033) 위로 전계발광층(9034), 음극(9035)이 순차적으로 적층되어 있다. 상기 구성에 의해, 양극(9033)에 있어서 광이 투과해도, 상기 광은 배선(9036)에서 반사된다. 음극(9035)은, 도 18(a)의 경우와 같이 일함수가 작은 도전막이면 공지의 재료를 사용할 수 있다. 단, 그 막두께는, 광을 투과하는 정도로 한다. 예를 들면, 20nm의 막두께를 갖는 Al을 음극(9035)로서 사용할 수 있다. 그리고, 전계발광층(9034)은, 도 18(a)와 같이 단수의 층으로 구성되어도, 복수의 층이 적층되도록 구성되어도, 어느 것으로도 된다. 양극(9033)은 광을 투과할 필요는 없지만, 도 18(a)와 같이 투명도전막을 이용하여 형성할 수 있고, TiN 또는 Ti를 사용할 수도 있다.
양극(9033)과 전계발광층(9034) 및 음극(9035)이 겹치고 있는 부분이 발광소자(9032)에 해당한다. 도 18(b)에 나타낸 화소의 경우, 발광소자(9032)로부터 발생한 광은 화살표로 나타낸 바와 같이 음극(9035)측으로 빠진다.
또, 본 실시예에서는 구동용 트랜지스터와 발광소자가 전기적으로 접속되어 있는 예를 나타냈지만, 구동용 트랜지스터와 발광소자와의 사이에 전류제어용 트랜지스터가 접속되어 있는 구성으로도 된다.
[실시예13]
본 실시예에서는 구동용 트랜지스터와 전류제어용 트랜지스터가 함께 바톰 게이트형의 경우의 화소의 단면구조에 관하여 설명한다.
또, 본 발명에서 사용할 수 있는 트랜지스터는 아몰퍼스 실리콘으로 형성해도 된다. 아몰퍼 실리콘으로 트랜지스터를 형성하면, 결정화의 프로세스를 설정하지 않고 완료하므로, 제작 방법을 간략화할 수 있고, 저코스트화를 꾀할 수 있다. 단, 아몰퍼스실리콘으로 형성된 트랜지스터는 P형보다도 N형쪽이 이동도가 높고, 발광장치의 화소에 사용하는데도 보다 적합하다. 본 실시예에서는 구동용 트랜지스터가 N형의 경우에 있어서의 화소의 단면구조에 관하여 설명한다.
도 19(a)에, 본 실시형태의 화소의 단면도를 나타낸다. 참조부호 6501은 구동용 트랜지스터, 6502는 전류제어용 트랜지스터에 해당한다. 구동용 트랜지스터(6501)는 절연 표면을 갖는 기판(6500) 위로 형성된 게이트 전극(6503)과, 게이트 전극(6503)을 덮도록 기판(6500) 위로 형성된 게이트 절연막(6504)과, 게이트 절연막(6504)을 사이에 끼워서 게이트 전극(6503)과 겹치는 위치에 형성된 반도체막(6505)을 가지고 있다. 반도체막(6505)은 소스 또는 드레인으로서 기능하는 도전형을 부여하는 불순물이 첨가된 2개의 불순물영역(6506a, 6506b)을 가지고 있다. 그리고, 불순물영역(6506a)은 배선(6508)과 접속되어 있다.
전류제어용 트랜지스터(6502)는, 구동용 트랜지스터(6501)와 마찬가지로, 절연 표면을 가지는 기판(6500) 위에 형성된 게이트 전극(6510)과, 게이트 전극(6510)을 덮도록 기판(6500) 위에 형성된 게이트 절연막(6504)과, 게이트 절연막(6504)을 사이에 끼워서 게이트 전극(6510)과 겹치는 위치에 형성된 반도체막(6511)을 가지고 있다. 반도체막(6511)은 소스 또는 드레인으로서 기능하는 도전형을 부여하는 불순물이 첨가된 2개의 불순물영역(6512a, 6512b)을 가지고 있다. 그리고, 불순물영역(6512a)은 배선(6513)을 매개로 구동용 트랜지스터(6501)가 갖는 불순물영역(6506b)과 접속되어 있다.
구동용 트랜지스터(6501) 및 전류제어용 트랜지스터(6502)는, 함께 절연막으로 형성된 보호막(6507)으로 덮어져 있다. 그리고, 보호막(6507)에 형성된 콘택트홀을 거쳐서, 배선(6508)이 양극(6509)과 접속되어 있다. 또한, 구동용 트랜지스터(6501) 및 전류제어용 트랜지스터(6502)와, 보호막(6507)은 층간절연막(6520)으로 덮어져 있다. 층간절연막(6520)은 개구부를 가지고 있어, 상기 개구부에 있어서 양극(6509)이 노출하고 있다. 양극(6509) 위로는 전계발광층(6521)과 음극(6522)이 형성되어 있다.
또, 도 19(a)에서는 구동용 트랜지스터와 전류제어용 트랜지스터가 함께 N형인 경우에 관하여 설명했지만, P형으로도 된다. 이 경우, 구동용 트랜지스터의 문턱값을 제어하기 위한 불순물은 P형을 사용한다.
[실시예14]
본 실시예에서는, 도 2에 나타낸 화소의 평면도의 일실시예에 관하여 설명한다. 도 20에 본 실시예의 화소의 평면도를 나타낸다.
참조부호 5401은 신호선, 5402는 제1전원선, 5411a, 5411b는 제2전원선에 해당하고, 5404는 제1주사선, 5403은 제2주사선에 해당한다. 본 실시예에서는, 신호선(5401)과 제1전원선(5402) 및 제2전원선(5411a)은 동일 도전막으로 형성하고, 제1주사선(5404)과 제2주사선(5403) 및 제2전원선(5411b)은 동일 도전막으로 형성한다. 또, 참조부호 5405는 스위칭용 트랜지스터이며, 제1주사선(5404)의 일부가 그 게이트 전극으로서 기능한다. 또, 참조부호 5406은 소거용 트랜지스터이며, 제2주사선(5403)의 일부가 그 게이트 전극으로서 기능한다. 참조부호 5407은 구동용 트랜지스터, 5408은 전류제어용 트랜지스터에 해당한다. 또, 참조부호 5412는 용량소자에 해당하고, 5413은 반도체막으로 형성된 저항에 해당한다. 구동용 트랜지스터(5407)는 그 L/W가 전류제어용 트랜지스터(5408) 보다도 크게 되도록 활성층이 구불구불 구부러지고 있다. 예를 들면, 구동용 트랜지스터(5407)는 L=200[nm], W=4[nm], 전류제어용 트랜지스터(5408)는 L=6[nm], W=12[nm]와 같은 사이즈로 한다. 참조부호 5409는 화소전극에 해당하고, 화소전극(5409)과 전계발광층(도시 생략) 및 음극(도시 생략)이 겹치는 영역(5410:발광에어리어)에서 발광한다.
또, 본 발명의 평면도는 발명의 일실시예이며, 본 발명은 이것에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.

Claims (13)

  1. 발광소자와,
    상기 발광소자에 흐르는 전류값을 결정하는 제1트랜지스터 및,
    비디오신호에 의해, 상기 발광소자의 발광, 비발광을 결정하는 제2트랜지스터를 화소에 가지고,
    제1전원과 제3전원과의 사이에, 상기 발광소자, 상기 제1트랜지스터 및 상기 제2트랜지스터가 직렬로 접속되고,
    상기 제1트랜지스터의 게이트 전극은 제2전원과 접속되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  2. 발광소자와,
    상기 발광소자에 흐르는 전류값을 결정하는 제1트랜지스터와,
    비디오신호에 의해, 상기 발광소자의 발광, 비발광을 결정하는 제2트랜지스터 및,
    상기 비디오신호의 입력을 제어하는 제3트랜지스터를 화소에 가지고,
    제1전원과 제3전원과의 사이에, 상기 발광소자, 상기 제1트랜지스터 및 상기 제2트랜지스터가 직렬로 접속되며,
    상기 제1트랜지스터의 게이트 전극은 제2전원과 접속되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  3. 발광소자와,
    상기 발광소자에 흐르는 전류값을 결정하는 제1트랜지스터,
    비디오신호에 의해, 상기 발광소자의 발광, 비발광을 결정하는 제2트랜지스터,
    상기 비디오신호의 입력을 제어하는 제3트랜지스터 및,
    상기 비디오신호에 관계되지 않고, 상기 발광소자를 비발광 상태로 하는 제4트랜지스터를 화소에 가지고,
    상기 제1전원과 제3전원과의 사이에, 상기 발광소자, 상기 제1트랜지스터 및 상기 제2트랜지스터가 직렬로 접속되며,
    상기 제1트랜지스터의 게이트 전극은 제2전원과 접속되는 것을 특징으로 하는 발광장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터 및 상기 제2트랜지스터의 극성이 동일 극성인 것을 특징으로 하는 발광장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터는 디플리션형인 것을 특징으로 하는 발광장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터는 그 채널 길이가 채널 폭보다 길고,
    상기 제2트랜지스터는 그 채널 길이가 채널 폭과 같거나 그보다 짧은 것을 특징으로 하는 발광장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터는 그 채널 폭에 대한 채널 길이의 비율이 5 이상인 것을 특징으로 하는 발광장치.
  8. 화소전극과,
    상기 화소전극에 흐르는 전류값을 결정하는 제1트랜지스터 및,
    비디오신호에 의해, 상기 화소전극으로의 전류의 공급의 유무를 결정하는 제2트랜지스터를 화소에 가지고,
    제1전원과 상기 화소전극과의 사이에, 상기 제1트랜지스터 및 상기 제2트랜지스터가 직렬로 접속되며,
    상기 제1트랜지스터의 게이트 전극은 제2전원과 접속되는 것을 특징으로 하는 소자기판.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터 및 상기 제2트랜지스터의 극성이 함께 P형이고,
    상기 제1트랜지스터의 문턱값이 상기 제2트랜지스터의 문턱값 보다도 높은 것을 특징으로 하는 소자기판.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터 및 상기 제2트랜지스터의 극성이 함께 N형이며,
    상기 제1트랜지스터의 문턱값이 상기 제2트랜지스터의 문턱값 보다도 낮은 것을 특징으로 하는 소자기판.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터는 디플리션형인 것을 특징으로 하는 소자기판.
  12. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터는 그 채널 길이가 채널 폭보다 길고,
    상기 제2트랜지스터는 그 채널 길이가 채널 폭과 같거나 그보다 짧은 것을 특징으로 하는 소자기판.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1트랜지스터는 그 채널 폭에 대한 채널 길이의 비율이 5 이상인 것을 특징으로 하는 소자기판.
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