TW200305131A

TW200305131A - Semiconductor device and display device

Info

Publication number: TW200305131A
Application number: TW91132641A
Authority: TW
Inventors: Shoichiro Matsumoto; Keiichi Sano
Original assignee: Sanyo Electric Co
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2003-10-16
Also published as: JP2003173154A; JP4052865B2; TWI247262B

Description

200305131 五、發明說明（1) 【技術領域】本發明係有關一種用以控制電致發光顯示元件等之被 J區動元件之電路構成。【背景技術】將自lx光元件之電致發光（E丨ectroluminescence··以下稱EL)元件用於各晝素以作為發光元件之阢顯示裝置，除為自發光型外，並且具有薄型且消耗電力小等優點，其作為替代液晶顯示裝置（LCD)及CRT等之顯示裝置而受到矚 j ，且其研究仍不斷進行中。此外，其中將個別控制EL元件之薄膜電晶體（TFT)等乏開關元件δ又置於各畫素，並依每一畫素控制E [元件的主動矩陣型EL顯示裝置，作為高精密度的顯示裝置而待。第1 3圖係顯示n行的主動矩陣型E[J|示裝置中之各畫素的電路構成。在EL顯示裝置中，於基板上複數個閘極線GL朝列方向延伸，而複數個數據線儿以及驅動電源線几剣朝行方向延伸。又，各晝素具有有機EL元件5〇、開關用 _TFT(第1 TFT)10、EL元件驅動用TFT(第2 TFT)21以及 —容 Cs。 ^ 第1 TFT 10係與閘極線GL與數據線儿相連接，其係閘極電極接收閘極信號（選擇信號）而導通。此時，供給數據線DL的數據信號，係保持於連接在第】TFT丨〇與 TFT 21間之保持電容Cs。對於第2 TFT 21之閘極，供认與透過上述第i TFT 10所供給之數據信號相對應之電^有 200305131 五、發明說明（2) 此第2 TFT 2 1係將與該電壓值相對應之電流從電源線VL供給至有機EL元件5 0。有機EL元件5 0係在發光層内將由陽極注入之正孔與由陰極注入之電子再結合而激發發光分子，且此發光分子由激發狀態返回基底狀態之際發光。有機EL 元件5 0的發光亮度與供給至有機EL元件5 0之電流大致成正比，其如上述所示係以於各晝素中配合數據信號而控制流至有機E L元件5 0之電流之方式，俾能以配合該數據信號之亮度將有機EL元件發光，在整體顯示裝置中顯示所希望的圖像。【發明欲解決之問題】在有機EL元件50中，為了實現高顯示品質，而需以配合數據信號的亮度確實地使有機EL元件5 0發光。因此，在主動矩陣型中，對於配置於驅動電源線VL與有機EL元件50 間之第2TFT 21，可要求電流在有機EL元件50流動，即使該EL元件5 0的陽極電位變動而其沒極電流亦不會變動者。因此，如第1 3圖所示，大多係採用源極連接於驅動電源線V L，且汲極連接於有機E L元件5 0之陽極側，並施加與數據信號相對應的電壓的閘極，以及藉由與上述源極間之電位差Vgs而能控制源極汲極間電流之pch-TFT，來作為第 2TFT 2卜但是，在將pch-TFT使用於第2 TFT 21之際，如上述所示，源極連接於驅動電源線VL，並藉由此源極與閘極間之電位差而使汲極電流，亦即供給至有機EL元件5 0之電流受到控制，因此具有當驅動電源線VL的電壓變動時，在各

314163.ptd 第7頁 200305131 五、發明說明（3) 元件50中的發光亮度會變動的問題。有機EL元件5〇係如上述所示為電流驅動型的元件，其在例如某訊框期間所顯示的圖像為高亮度時（例如整面白色），相對於基板上的許多有機EL元件50，會有由單一的驅動電源pvdd透過所對應的各驅動電源線VL—次流動許多的電流，而驅動電源線VL的電位會產生變動的情況發生。此外，離驅動電源pvdd之距離較長，且因驅動電源線VL的配線電阻所造成的電壓降顯著的區域，例如在離電源較遠位置的晝素中，由於驅動電 HL線VL的電壓低’而使各有機EL元件5〇的發光亮度比靠近 i源位置的元件低。再者’在將pch-TFT使用於第2 TFT 21之際，對此第S TFT 2 1供給之數據信號，需將其極性設定成與視頻 (V I DEO)信號的極性相反，亦需於驅動電路設置極性反轉裝置。為解決上述課題，本發明之目的係使從驅動電源線供給至被驅動元件的電力，不易受到驅動電源的電壓變動的澎響。此外，本發明之另一目的，係使供給至元件驅動用薄 |電晶體之數據信號之極性，與視頻信號的極性一致，並 W成驅動電路的簡化。【解決問題之手段】為達成上述目的，本發明係一種半導體裝置，其具備有··將選擇信號接收於閘極而動作，且取入數據信號之開關用薄膜電晶體；汲極連接於驅動電源，而源極連接於被

314163.ptd 第8頁 200305131 五、發明說明（4)

驅動元件，且於閘極接收前诚„ M 數據信號，而控制由前逑驅動^ /膜電晶體所供給之之電力之元件驅動用薄；至前述被咖 I關用薄膜電晶體與前述元件驅動田電極連接於前述開與前述被驅動元件之間，並仿赭二…用薄膜電晶體之源極元件驅動用薄膜電晶體的閘2别述數據信號而保持前述

及用以控制前述保持電容的第2電極之電位之呆pf關電A 本發明之另一態樣，你一電4之開關7G件。 I的畫素的主動矩陣型顯示穿:，備複數個配置成矩陣狀 k :被驅動元件；將選擇:中，各畫素至少具備 I數據信號之開關用薄膜電i5^接收於閘極而動作，且取入源極連接於前述被驅動元Z遐，汲極連接於驅動電源，而膜電晶體所供給之數據信，且於閘極接收前述開關用薄至前述被驅動元件之電iI :而控制由前述驅動電源供給電極連接於前述開關用薄5驅動用薄膜電晶體；第1 電晶體之前述閘極，而第、S曰體與前述元件驅動用薄膜膜電晶體之源極與前述被極連接於前述元件驅動用薄信號而保持前述元件驅二=疋件之間，並依據前述數據之保持電容；以及用以二膜電晶體的閘極源極間電壓 |位之開關元件。二制别述保持電容的第2電極之電如上所述，由於 I電晶體之閘極與連接二被：2電容，保持元件驅動用薄膜被驅動元件動作且連之源極間之電壓，因此之元件驅動用薄膜電晶體 314163.ptd $ 9頁 200305131

五、發明說明（5) 之源極電位在上升時，亦能對於被驅動元件供給與數據传號相對應之電流，並可使用η通道型薄膜電晶體，以作為° 元件驅動用薄膜電晶體。再者，可使供給至被驅動元件、的電力’不易受到驅動電源線中的電壓變動之影響， •穩定的電力供給。進仃再者’ η通道型薄膜電晶體最好具有通道區域、以及在注入咼濃度不純物的源極區域與汲極區域之間注度不純物之LD區域。 -晨尤其此驅動電晶體係以設定成至少大於周 • η通道電晶體之LD區域為最佳，並以路中 IJ區域為最佳。』丨别电日日體之藉此’即使不增大電晶收之電壓變化之電流量調整晶體的專有面積，且可實現升以及低消耗電流化。體’亦能提昇相對於在閘極接精密度。此外，可縮小配置電因開口率增大而導致之亮度上在二發明之另：：樣中，前述被驅動元件為電致發光 :Ϊ電ί! :，由於係以與例如供給電流相對而發光U由以上述之電路構成而進行電流供豢之方式，即能以與數據信號相對應的亮度使各元件發’、關元件係依據前述開述保持電容之第2電在本發明之另一態樣中，前述開關用薄膜電晶體之導通關斷而控制前極的電位。在本發明之另-態樣中，係藉由前述開關元彳，而使

200305131 五、發明說明（6) 前述保持電容動作時控制在在本發明前述保持電容動作之前控制斷之後，停止在本發明體，其係依據晶體之選擇信位。藉由以上電極電位，可對應之電荷，之閘極源極間在本發明元件驅動用薄電荷係以預定在本發明相連接之開關關元件予以導他專用的元件在本發明元件驅動用薄儿件之前述元之第2電極在前述開關用薄膜電晶固定電位。 < ¥通之另-態樣中，係藉由前述開關之第2電極在前述開關用薄膜電晶體而使在固定電位，並於前述開關用薄膜 ::前之第2電極之電位控v。之另一恝樣中，則述開關元件為薄膜 =定之重設信號或供給至前述開關用：號，而控制前述保持電容之第2電極的電之開關確實且並可維電壓。之另一膜電晶時序積中，由元件係通之方而使被之另一膜電晶件驅動元件之控制，來控制保持電容之第2 簡單地於保# t容積蓄與㈣信號相持預定期間、元件驅動用薄膜電晶體態樣體之蓄於於分設於式，驅動態樣體之用薄中，前源極，前述被別與被各畫素即可藉元件確中，前源極，膜電晶述開關元件係且用來使電荷驅動元件。驅動元件對應 ’故以例如預由開關元件且實且簡單地進述開關元件係且用於連接至體之源極電位連接於前述放電，而該並與該元件定時序將開不需設置其行放電。連接於前述前述被驅動或電流之測

3l4]63.ptd 第11頁 200305131 五、發明說明（7) 定。例^由薄膜電晶體所構成之開關元件，係連接於元件驅動用薄膜電晶體之源極，因此以導通控制開關元件之方夫，即能藉由此開關而檢測出元件驅動用薄膜電晶體之源極電位或電流。因此，此種測定亦可預先檢查供給至被驅動元件之預期電力量。此外，本發明係一種將電致發光元件配置成複數個矩陣狀之有機EL面板，其係使用以控制供給至電致發光元件 ^驅動電流之驅動電晶體與各電致發光元件相對應設置， —=驅動電晶體為η通道電晶體，且在通道區域以及注入今、濃度不純物之源極與汲極區域之間設有注入低濃度不純物之LD區域。尤其是，驅動電晶體之LD區域係以至少大於周邊電晶體之LD電晶體者為佳。以採用此種大的LD區域之方式，可確保高的開口率，同時亦可精確地控制供給至電致發光元件的電流。端【發明實施形態】以下，茲使用圖式說明本發明之最佳實施形能（以下稱實施形態）。〜第1圖係顯不用以驅動本發明實施型態之有機el元件此外，在前述驅動電晶體之閘極，電容的一端與開關 y晶體相連接，而前述電致發光元件與驅動電晶體之連接點◊，係藉由放電電晶體連接於低電壓電源，且在前述電致 $光元件與驅動電晶體的連接點，最好連接有前述電容的

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五、發明說明（8) 之電路構成。此外，在此舉例具體說明主動矩 EL顯示裝置中之1畫素的電路構成。有機一 1畫素係如第1圖所示，具備有作為被驅動元件元件之有機EL元件50、開關用薄膜電晶體（第1 TF 〜不元件驅動用薄膜電晶體（第2 TFT) 20以及保持電容Cs 〇、具有重設用之薄膜電晶體（第3 TFT)30以作為重:用二更關元件。 °又用的開第1TFT 10在此處係由nch-TFT所構成，其閘極接至閘極線GL，汲極則連接至數據線DL，源極則如;連示連接至第2 TFT 20以及保持電容Cs。所第2TFT 20在本實施形態中係由nch一TFT所構成，盆極係連接至驅動電源Pvdd(實際上此處為驅動電源線ν^ /，源極則連接至有機EL元件50之陽極側。再者，閘極則連至上述第1TFT 10之源極、以及以下所述的保持電容。的第1電極。保持電容Cs係具備第1及第2電極，其第1電極係與第1 TFT 10之源極與第2 TFT 2〇之閘極相連接，第2電極則連接於第2 TFT 20之源極與有機EL元件5〇之陽極之間。第3 TFT (放電電晶體）3〇，在此處係由nch —TFT所構成 ^隹p c h T F T亦可），其閘極係連接至施加有重設信號的重设線RSL，汲極則連接至保持電容的第2電極，源極則連接至供給有用以規定保持電容之第2電極電位的電壓之電容

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五、發明說明（9) 至閘極線GL時，第1 TFT丨〇將與此對應而呈導通狀態。第 3 TFT 30係以與此第1 TFT 1〇幾乎同時的時序來控制導通關斷，當第1 TFT 1〇導通時，第3 TFT 3〇亦因重設信號而 •通，而保持電容Cs的第2電極，係與連接至此第3 TFT •30之源極之電容線SL的固定電位Vsl (例如〇v)相等。因此，當第1 TFT 10導通而使第i TFT 1〇之源極電壓與供給至數據線DL之數據信號之電壓相等時，保持電容Cs則依據第2電極之固定電位與上述第i TFT丨〇之源極電位間之土，貫質上係依據與數據信號相對應的電壓進行充電。 •第2 τρΤ 2 0係在與保持於保持電容〇3之電荷相對應之電、壓施加於第2 TFT 20之閘極，而使該第2 TFT呈導通狀怨時，與此閘極電壓相對應之電流，係從驅動電源線乂^經由第2 TFT 2 0之汲極/源極間而供給至有機EL元件5〇。因此，使得第2 TFT 2 0之源極電位依所流動之電流量而上升。此時，第3 TFT 30受到關斷控制，而保持電容Cs之第 2電極’則由電容線SL切離。是以，保持電容“將呈連接弄第2 TFT 2 0之閘極源極間之狀態，即使源極電位上升亦使」閘極電位同等上升，且與數據信號相對應之第2 T F τ 2 〇 I閘極源極間電壓V g s，藉由此保持雷客c s所难拉。 •因此’依據本實施形態之電略構電成，即二流動於有機ELtg件50而使第2 TFT 20之溽極電位上升，亦能藉由保持電容Cs之功能’對於有機EL元件5〇穩定地供給與數據信號相對應的電流。此外，由於採用nch —TFT作為第2 TFT 2 0，故可利用與視頻（V I DEO )信號同一極性的數據信號。

200305131 五、發明說明（ίο) ---- 再者，連接有第2 TFT 20之汲極之驅動電源pvdd，由於可例如為1 4V相當高的電壓，故針對nch-TFT之第2 2亦可在其飽和區域中驅動，並且可不受源極汲極間電壓變動之影響而供給電流至有機EL元件50。此外，在此施加於閘極線GL之閘極信號，其中一例為，在〇m丨2 v之範圍内，數據信號為IV至6V，電容線SL之固定電位為ov程度即可驅動各電路元件。此外，由於採用nch-TFT以作為第2 TFT 2 0，故可使用與視頻信號同一極性之信號以作為數據信號。。另外，如後述所示，在上述11通道型之第2 TFT 2〇中’亦可採用在通道與源極/汲極間具有低濃度不純物注入區域之所謂的LDD構造（本發明說明書中稱此為ld構造）。第2圖係顯示針對上述之各畫素，用以供給所對應的閘極信號（G1至Gm)以及重設信號（RS1至RSm)之電路之概略’而第3圖則係顯示此電路之動作。在主動矩陣型之有機EL顯示裝置中，排列成矩陣狀的畫素的各第1 TFT 1 〇，係藉由第2圖概略所示之垂直驅動器1 〇〇所輸出之閘極信號而以每列（每一閘極線GL )依次選出，並於此時將從未圖示之水平驅動器輸出至各數據線D [之數據信號予以取入。垂直驅動器1 〇〇之位移暫存器1 〇 0，係使垂直啟動脈衝以每1 Η (1水平掃描期間）位移，如第3圖所示，並針對輸出部1 2 0 ’依序地輸出位移脈衝s卜s 2、S 3......Sm。幸别出部1 2 0以其中一例而言，係如第2圖（b )所示之構

200305131 五、發明說明（11) 成，具有2個與閘極（and gate) 122、124與各行相對應，而將第3圖所示之閘極信號G 1、G 2、G 3.....G m ’與重設信號RSI、RS2、RS3.....RSm依次地輸出至對應的線。與閘鉍1 2 2係取用互為前後的位移脈衝的邏輯積。對於與閘極 -1 2 4之其中一方的輸入端子，於1 Η的切換期間内，供給有禁止對於閘極線GL輸出閘極信號之致能信號ΕΝΒ(參照第3 圖），而與閘極1 2 4係取用此ΕΝΒ與上述與閘極1 2 2間之邏輯積。從與閘極122輸出之2個位移脈衝（第2圖中為S1與S2) 之邏輯積，於本實施形態係用作為重設信號RS(在此處為 )。再者，與閘極1 24僅於依ΕΝΒ信號而許可輸出之期與、，將上述與閘極1 22之邏輯積結果輸出至各閘極線GL以作為閘極信號（在此處為G 1 )。從與閘極1 2 2輸出之重設信號RS，係如上述所示藉由重設線RSL而施加於所對應的晝素的第3 TFT 30之閘極，此外，閘極信號G係施加於所對應的畫素的第1 TFT 1 0之閘極。在此，依第2圖之電路而作成之重設信號RS與閘極信號G，與第3圖所示之例如供給至第1列像素之G卜RS 1比較-可得知’閘極信號G的Η準位期間（n c h - T F T 1 0的導通控制期間），比重設信號的Η位準期間（nch-TFT 30的導通控 φ期間），僅短少了依ENB信號限制的期間。因此，以受G 1、RS 1控制之第1行的晝素為例，首先藉由重設信號RS1將第3 TFT 30控制導通。換言之，保持電容Cs之第2電極固定於保持電容線之電位後，第1 TFT 10 會因閘極信號G 1而導通’且與在數據線DL中之數據信號幾

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乎相同之電壓，將被施加於保持電容Cs之第1電極。此外’重設信號RS係於閘極信號G成為L位準（TFT關斷位準）後再成為L·準位。亦即，保持電容Cs之第2電極，係於第1 TFT 1 〇關斷而至第1電極侧的電位決定前，維持在固定電位1 °因此，可確實地防止因在第1 TFT 1 0的導通期間中第3 TFT 30關斷而使保持電容Cs之第1電極電位變動，使得藉由導通中的第1 TFT 10而一度保持於數據線dl之數據信號、;贫漏之情況發生。第4圖及第5圖係顯示本實施形態中可採用之另一種每一晝素之電路構成。此外，與第1圖共通之部分，標記相同之符號’並省略其說明。在第4圖之電路構成中，與第丨圖相異之處，係在第4 圖中驅動電源線VL與有機EL元件5 0之間並列設置複數個 (在此處為2個）nch-TFT，其他則包含動作與第m相同。以將第2 T F T 2 0設定為複數個（k個）之方式，使各第2 丁 f τ 2 0所流動之電流相等為「。時，則總計最大將對有機el 元件50供給「kx i」的電流。例如以k = 2時為例，其中一方的第2 TFT 20即使發生完全不動作之情況，相對於由豆 r 2x lj ? 件50供給「i」的電流。在僅僅採用i個第2抒了 2 此TFT 2 0如發生不良時，則電流值為「〇」，亦即成素缺陷。因此，與此種情況相較，則可如第4圖所示蕻= 設置複數個第2 TFT 20,緩和各有機EL元件5〇之各晝稭素®的

200305131 五、發明說明（13) 發光亮度不均勻，並且可更加減少畫素所產生的缺陷的比重，以實現可靠性高的電路構成。 •在第5圖電路構成中，與第ϊ圖相異之處，係第3 TFT 30之閘極與第i TFT 10之閘極共同連接於閘極線gl，且由湘同的閘極信號G所控制。如第3圖之時序圖所示，雖然藉由將第3 TFT 30之導通期間設定成比第} tft 1 〇之導通期間長，而使保持電容Cs所保持之電位的變動更確實地降低，但即使以相同時序導通控制第i tft丨〇與第3 tft 3〇 ^為第5圖所示之電路構成’第3 m 3〇比第】tft 1〇更 _關斷的可能性亦極低，％可於保持電容cs正確地累積與欹'據仏唬相對應之電荷，並驅動第2 tft 2〇。另外在第5 圖所示之電路構成中，由後述第8圖亦可得知， :的配線以及第3 TFT 30所需之配置空限” 度，並且比較第1圖與第4圖之槿点 1^在被阼配置區域（發光區域）亦即開口率予以增大。餐EL元件50之

係顯示具備第4圖所示之電ς構成之之例。此外，第7圖（a)係線J Λ ‘TFT i。之剖面；第7圖（b)係颟 6圖‘A第

TFT 20之剖面；第7圖（c)係顯線f第2 鲁之剖面之一例。 τ弟6圖C-C線之第3 TFT H 圖之構成中’當然如素係於畫素區域内具備有機EL元口所不各i TFT 1〇、2〇、3。、以及保持電二卜苐2及第3 線（GLM。係朝列方向延伸，且;個二^ Μ口閘極電極2由此閘極線4 〇

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五、發明說明（14) 朝該T F T 1 0之主動層6之形成區域上延伸而採用雙閘極構造的TFT。此外，形成有與閘極線40平行且於列方向用以驅動第3 TFT 3 0之重設線（RSL)46，而在第3 TFT 3 0之主動層3 6上從此重設線4 6延伸有閘極電極3 2。此外，將數據信號供給至第1 TFT 1 0之數據線 (D L ) 4 2 ’與將來自驅動電源P v d d之電流供給至第2 T F T 2 0 之驅動電源線（VL) 4 4，係分別配置在晝素的行方向。再者，藉由第3 TFT 30 (在此處為TFT 30之汲極）而對保持電容C s之第2電極8，用以供給固定電位v s 1之電容線

(SL) 48，係與上述數據線42以及驅動電源線44並列配置於行方向。再者’在驅動電源線44與有機EL元件5 0之間，係並列連接有2個第2 TFT 20，其中1個第2 TFT 20係如第6圖所示’ 2個並列成一直線狀設置，以使各通道長方向沿著行方向（在此處為與畫素長度方向一致，且與數據線42以及驅動電源線44之延伸方向一致），並從與保持電容Cs之第1 電極7之間#的接觸部分拉出與2個TFT 20共通的閘極電極 24’ =覆蓋第2 TFT 2 0之主動層16。當然，第2 TFT 2 0雖不限疋於此種配置，但藉由將通道長方向配置成沿著畫素 ? ί f ΐ之方式，而期能以增長第2 TFT 20之通道長度來提^可罪度時’可將此種第2 TFT 2 0有效地配置於限定的 1畫素内^。θ再者’如後所述在採用將非晶矽予以雷射退火處理而二^化所獲得的多晶矽來作為主動層1 6時，將雷射退火的帝彳田方向設定成行方向，並如第6圖所示，將第2

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第19頁 200305131 五、發明說明（15) TFT 20之較長通道長度方向朝向行 — 將2個第2 TFT 20間隔配置於杆古a向並且，糟由採用

20之主動層16照射複數次的脈^向^之構成’對於各TFT 寸使TFT 20之特性的參差在佥^田士之可能性將升高，並小）。差在晝素間平均化（可使參差縮其次’再參照弟7圖說明查去造如第7圖（a)至（c)所*，^本H 件的剖面構第2及第3 TFT 10、20、 3〇，执总二匕形恝中，不淪第1、 24、32)挾持閘極絕緣膜4於/ 木用使閘極電極（2、 I閘極型）。頁閘極型之m構造(當然亦可為在第卜第2及第3 TFT Ί η ^ 1 6、3 6中，係採用將形成於祐、3 0之各主動層6、 a-Si，以相同的雷射退火處透日”緣基板1上的得之p-Si予以圖案化所择得之=驟予以多晶化，並將所獲之主動層，其源極區域：此外’ ▲此任-個TFT 两摻雜有η型不純物，任—者& m域均藉由相同的摻雜步驟二在第i TFT 1〇中’係於者^構成為nch-TFT。極電極2,並形成電路式雙間1 ^問極線40突出形成有閉修問極電極2正下方區域造的TFT。主動層6係在道區域6c，@在通道區域C有不純物之真性的通磷（P)等不純物之汲極區域6d A側’則形成有在此處摻雜 nch-TFT〇 —以、源極區域6s，並構成第1 TFT 10的汲極區域6d 係藉由開口於該層間絕緣

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膜1 4及閘極絕緣膜4之接觸孔，與形成於霜、设盒第 1 tft in 整體而形成的層間絕緣膜i 4上且用以供給斑全主顏色之數據信號之數據線42相連接。彳日对應i 弟1 T F T 1 0之源極區域6 s，係兼用保持電六電極7。在第i電極7之上形成有挾持閘極絕緣膜%而二極線40等同一材料所構成之第2電極8，並由第i及 /雷 7、8挾持閘極絕緣膜4而重疊的區域構成保持電☆ ° 電極7係朝第2 TFT 20的形成區域（主動層16)延二，^ 由連接配線26,與第2 TFT 2 0的閘極電極24相連接。此曰外，第2電極8係於此第2電極8以及閘極電極2、覆蓋問極線40而形成的層間絕緣膜14之上層，藉由後述之數\康線 42等同時形成之共通連接配線34,與第3 TFT ’ 36d、第2TFT20之源極16s、以及與有機EL元件5〇之後之陽極5 2相連接。 < 、2個第2 TFT 20之主動層16，其閘極電極以的下方係通道區域1 6c，而在通道區域i 6c的兩側，分別形成摻雜有磷（P)等不純物之汲極區域l6d、源極區域l6s，並構成 nch_TFT。2個第2 TFT 20的各汲極區域16d，在第6圖及第 7圖（b )的例中係相互共通，其係藉由在層間絕緣膜丨4以及問極絕緣膜4開口之1個共通接觸孔，與兼用汲極電極之驅動電源線44相連接。另一方面，2個第2 TFT 20的源極區域1 6 s ’係分別藉由在層間絕緣膜丨4以及閘極絕緣膜4開口的接觸孔，與上述共通連接配線3 4相連接。

第3 TFT 3 0係如苐7圖（c)所示，在與第1及第2 TFT

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10、20基本上相同之構成中，與重設線（RSL)46—體的閘極電極32之下方成為通道區域36c，並在通道區域36c的兩側形成有摻雜磷等不純物之源極區域3 6 s以及汲極區域 36d，並構成 nch-TFT。 -第3 TFT 3 0之源極區域3 6 s，係藉由在層間絕緣膜J 4 以及閘極絕緣膜4開口之接觸孔，與兼用源極電極之電容線（SL)48相連接。此外，第3 TFT 3〇之汲極區域36d，係藉由在層間絕緣膜1 4以及閘極絕緣膜4開口之接觸孔，與兼用沒極電極之上述共通連接配線3 4相連接。瘳第1 TFT 10之閘極電極2(閘極線4(υ、第2 TFT 2〇之閑、極電極24(包含來自連接部26的配線部）、第3 TFT 3〇之閘極電極32 (重設線48)以及保持電容Cs之第2電極8，係分別採用例如Cr而同時圖案化形成。此外，數據線42、驅動電源線4 4、電容線4 8以及共通連接配線3 4、連接配線2 6，係分別採用例如A1等而同時圖案化形成。另外，如第6圖所示’連接於弟2 TFT 2 0之源極區域1 6 s之共通連接配線二3 4，係沿著晝素長度方向（在此為行方向）配置，俾將後述之凊機EL元件50之陽極52與第2 TFT 20之閘極電極形成區域.之間予以覆蓋，並且能夠發揮從有機EL元件5 〇出射至玻鲁基板1側之光將第2 TFT 20之通道區域1 6C加以遮光之功能0 为別與苐3 TFT 3 0之源極區域3 6 s、保持電容c s的第1 電極8以及第2 T F T 2 0的源極區域1 β s相連接的上述共通連接配線3 4，係藉由在跟隨包含此配線3 4、數據線4 2、驅動

314163.ptd 第22頁 200305131 五、發明說明（18) 〜電源線44、電容線48之基板整體而形成之第i平坦化絕緣層18開口之接觸孔，如第7圖（b)所示與有機EL元件5〇之極5 2相連接。如以上所示在本實施形態中，於1畫素内雖分別形成有第1、弟2以及第3 T F T 1 0、2 0、3 0之3種類的τ F T，但由採用可使用nch-TFT作為第2 TFT 20的電路構成，可使曰; 種類的此等T F T 1 0、2 0、3 0經由同一步驟而同時形成。因此，如能同時形成，則可防止因TFT數增加所導致之牛驟增加。 / 有機E L元件5 0係在由IT0(Indium Tin Oxide)等所構成之透明的陽極52,與例如由Ai等之金屬所構成之陰極57 之間形成有採用有機化合物之發光元件層（有機層）5 1構成，在本實施形態中，係如第3圖（b)所示由基板0⑽依^ 極52、發光元件層5卜陰極57之順序層積。另外，如第7 =(b)所示，於上述第i平坦化絕緣層18之上，形成有僅在么機EL元件5 0之陽極5 2的形成中央區域開口的第2平坦化 =緣層61，而此第2平坦化絕緣層61係覆蓋陽極52的邊拄’且覆蓋配線區域及第1及第2及第3 TFT形成區域、保、一電容形成區域，以防止陽極52與最上層的陰極57之間的 Μ路或發光元件層51的斷線。極如發光元件層51，在此例+，係藉由例如真空蒸鍍從陽駄依序層積例如電洞傳輸層5 4、有機發光層5 5、電子傳 H 56。發光層55在各晝素分配給不同的例如r(紅）、綠）、B (藍）等彩色顯示裝置時，在各分配之發光色係採

31购._ 第23頁 200305131 五、發明說明（19) ^^.__ 用不同的材料。其他的電洞傳輸層54、電如第7圖⑴所示，可對全晝素共通形成：輸層56,則用與發光層55同樣別的#料亦可。兹就用於各顏色採力如下。、各層之材料舉電洞傳輸層54 : NBP、發光層55:紅主材料（Alq 物（DCJTB)、雜紅色的摻雜綠（G)· · · · ·主材料（Alq3)摻物（C 〇 u m a r i η 6 )、〃雜、，亲色的摻雜 ^ 藍（R).....主材料（Alq3)摻雜駐Α 物P e ry 1 e n e )、雜i色的摻雜電子傳輸層56: Alq3、此外，'亦可在陰極57與電子傳輸層如氣化裡（LiF)等之電子植入層。此外，電門^成^用例由採用各個不同材料的第！及第2電洞傳輸層所專構輸成層亦可外，各發光兀件層5丨至少具備含有發光材料之發光声哼依據所使用之材料未必需要上述電洞傳輸 ^鈐 . 刀钔以略稱所记載之材料的正式名稱如下： Φ「NBP」·····Nj’-DiUnaphthalene-1-yl)—n，N，-di phenyl -benzidine)、 ’

Alq3」·····Tris(8一hydroxyquinolinato)aluminu m DCJTBj ·.... (2-(1, l-Dimethylethyl)-6~(2-(2,

314163.ptd 第24頁 200305131 五、發明說明（20) ，6，7-tetrahydro-l，1，7，7-tetramethyl-lH, 5H，benzo[ij ]quinolizin-9-yl)ethenyl)-4H-pyran-4-ylidene)propa nedinitrile、「Coumarin6」.....3 - ( 2-Benzothiazo1y1)-7-（diet hylamino)coumarin、「 BAlq」.....（1， 1’-Bispheny1-4-01ato)bis(2-met hyl-8-quinolinplate-N l，08)Aluminum。惟，發光元件層51之構成，當然不限於此等構成、此等材料。其次，參照第8圖說明本發明實施型態之畫素的其他的構成。第8圖係顯示具備第5圖所示之電路構成之每一畫素之平面構成之例，對於與第6圖及第7圖共同之部分則標記相同之符號。與上述第6圖之平面構成相異之處，主要有：兼用第1 T F T 1 0之閘極電極2以供給閘極信號g之閘極線41，係兼用第3 TFT 30之閘極電極32 ;以及在驅動電源線4 4與有機E L元件5 0之極5 2之間，配置有單一的第2 TFT 20。各TFT 10、20、以及30、電容cs、有機EL元件5〇之基本的剖面構造，係幾乎與第7圖（a)至（c)相同。當然，在第8圖之構成中，第2 TFT 20係由nch-TFT所構胃成，其閘極源極間電壓’係藉由保持電容C s而維持於與數據作號相對應的電壓。 ^ ° 在第8圖之構成例中’與第6圖比較即可得知，配置成列方向之配線，係藉由閘極線4 1兼用第1 TFT 1 〇之閑極電極2與第3 TFT 30之閘極電極32之方式，而能在各^以j

314163.ptd 第 25 頁 200305131 五、發明說明（21) 條問極線41，將各晝素的形成區域予以擴大。第3 TFT 3〇之主動層36,在第8圖之例中’係與第1 TFT 1〇之主動層6 平行地配置於由此主動層6與閘極線41相距之位置。對於第1 T F T 1 0供給數據#號之數據線4 2，係橫越過此第3 -TFT 30之主動層36之上方。再者，第3 TFT 30之汲極側，係與遠數據線4 2平行’而連接至排列於行方向的電容線 48。此第3 TFT 30之汲極區域36d，係藉由共通連接配線 34，在第8圖中分別連接至沿著驅動電源線44的長度方向而配置之保持電容Cs之第2電極8、第2 TFT 20之源極區域 s、以及有機E L元件5 0之陽極5 2。 - 比較第8圖與第6圖即可明瞭，在驅動電源線44之列方向之配置間距幾乎相同。在第8圖中，係於1畫素内確保寬廣之有機EL元件5 0之陽極5 2的形成面積，而得以實現更高之開口率，亦即更高亮度的顯示。此外，在以上說明第1至第3 TFT 10、20、30之主動層中雖分別以採用多晶矽為例進行說明，但當然亦可將非 f曰石夕採用於主動層。在採用將多晶矽用於主動層的TFT I夺將於同一基板形成用以驅動各晝素之上述垂直驅動器崴水平驅動器以及將相同多晶矽用於主動層之TFT。此 _，在驅動器部的TFT中大多採用CMOS構造，且需形成 nch-TFT以及pch-TFT兩方。另一方面，將非晶石夕用於各晝素的TFT時，用以驅動各畫素之驅動器可採用專用的外接 I C。因此，如本發明般在各畫素形成3種類的TFT時，由於任一 TFT均能夠以nch-TFT構成，故與採用pch-TFT於第2

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200305131 五、發明說明（23) 殘像的高品質顯示。再者，由於有機E L元件5 0所流動之電流量愈多愈會使特性惡化，故若將不需要的電荷予以放電，則可防止在有機EL元件50中不需要的電荷繼續流動，而延長有機EL元件50的壽命。 • 至於其他的用途，有在例如工廠出貨前，將第3 TFT 3 0用於各畫素的檢查。亦即，如將第1 TFT 10導通後並寫入檢查用的數據信號以使第2 TFT 20導通，則與所寫入的檢查用數據相對應之電流會由驅動電源線44流‘至第2 TFT 2 0的汲極源極間。因此，第2 TFT 20的源極電壓，由於應會成為與供給至有機EL元件5 0之電流量相對應的電壓，故泚時可將第3 TFT 3 0予以導通控制，並可確實且簡易地檢查是否可將此第2 TFT 20的源極電壓（或流動於源極之電壓），藉由電容線48的電壓測定等，而對有機EL元件供給適當的電流。其次，針對上述第2 TFT 20之其他構造進行說明。第 9圖係此第2 TFT 20之構成例，其與第7圖構成相異之處，令於第2 TFT 20係由具有輕摻雜（LD: Lightly Dope:通 f稱之為LDD)區域之所謂的LDD型的TFT所構成。此外，在 it圖中，以第2 TFT 2 0為單閘極之一般的構成，並於此設參LD區域1 6 LD。亦即，在玻璃基板1上形成主動層1 6，旅覆蓋此主動層1 6而形成閘極絕緣膜4。在主動層1 6之中央部分之閘極絕緣膜4的上方配置有閘極電極2 4。此外，在主動層1 6的兩端部，設有以高濃度摻雜不純物之汲極區域1 6 d、源極區域1 6 s。再者，主動層1 6之閘極

314163.ptd 第 28 頁 200305131 五、發明說明（24) ' ~ 電極2 4之下方部分係成為通道區域1 6 c，其與此主動層1 6 的通道區域16C以及與源極區域16s、汲極區域16d之間，係成^由此低濃度不純物注入所形成的LD區域1 6 ld。藉，採用具有比此種周邊電晶體更大的LD區域的TFT 以作為第2 TFT之方式，除可增大耐壓外，尚可增大相對於閘極電壓的變化之電流量的變化。亦即’如將TFT 20之閘極長度（通道長度方向）增長，則將相對於閘極電壓的電流量變化之範圍增大，可提升電流篁對=閘極電壓變化之調整精密度。在本實施形態中，係以設定為較大LD構造之方式，可獲得與增長度時閘極長度時同樣的效果。實際上在將閘極電極2 4的幅度加寬並增長閘極長度之情況下，必須將幅寬（閘極長度較長）之閘極24予以捲繞以確保與其他的絕緣。但是，藉由LD構造，如實質上能獲得與增長閘極長度時相同的效果，則無須特別將遮光性的閘極電極24的寬度加寬，即能提升1畫素内的開口率。此外，此種LD構造亦有採用於第1 TFT 1 0或驅動電路的TFT中之情況。在本實施形態中，係將第2 TFT 20中之LD之區域，增大為比第1 T F T 1 0或驅動電路之T F T大。例如，在將第1 TFT 10或驅動電路中TFT之LD區域之長度設定為第9圖之長度時，則將第2 TFT 20之LD區域增大成如第1 0圖所示。藉此，可更精密地進行電流量的控制，而且電晶體的大小本身，相較而言幾乎無變更必要。

314163.ptd 第29頁 200305131 五、發明說明（25) 1 〇等之閘極同等寬度之閘極，則

此外，如採用與其他TFT 設計將變得更容易。因此，由於^ Π 4η·中4、& •24過於加t，即能為；讪構造之方式’無須將閘極 •會因此而增大，；率。由於每一畫素的發光面積即得以增大真声11艾動至各有機EL元件的電流，與 θ 又。此外，由於開口率相反地會提昇，故為二而可抑制供給至有機el元件之電流，並可抑兀牛之惡化。此外，實質上，由於可將閘極長度 2 :亦即將通道長度（包含LD區域）增長，故可抑制有關腎準分子雷射退火處理之主動層之再結晶化（多晶化）的特、性參差不齊之產生。此外’在第11圖中，係顯示其他實施形態之構成。在此電路中’相對於第丨圖之電路，係具有電壓調整用的二極體31。亦即，在保持電容Cs，以及第3 TFT (放電電晶體）3 0與有機E L元件5 0之間設有二極體3卜此二極體3 1係由具有與第2 TFT 20同一構成的TFT所形成，並使該TFT之 $極沒極間形成短路。 > ^ 藉由設置此二極體31，而可將第2 TFT 20之閘極電壓設定成有機E L元件5 0之閾值（v t F )與二極體3 1之閾值（V t η ) 翁視頻信號之和，並且即使有機EL元件50或TFT電晶體的閾值參差不齊或惡化，第2 TFT 20亦經常能釋放與視頻信號相符之電流。亦即，藉由設置二極體3 1，可幾乎與元件特性的參差不齊或惡化無關，而控制驅動電流，並且提供一種不會有

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顏色不均勻的顯此外，在此此第 3 TFT 30，接地電位的電容際的初期設定。極側電位設定成像減少。此外，有機EL之陰極側少包含有機發光有機膜的特性復此外，由於至閘極線方向之其發光的時間。可達到低消耗電叫、I置電路中將有機線SL之如此，某電位藉由將電位更膜的有原，並在各晝全畫素藉此，力化的，係 EL元電壓可藉之方第3 低之機膜延緩素具的重除了目的設有第3 TFT 3〇。再者，藉由件5 0之陽極側電位設定成作為，亚進行驅動有機EL元件5 0之由強制性將有機EL元件50之陽式（拔除電荷），而得以抑制殘 T F T 3 0之源極側電位設定成比電位’則可對有機EL元件中至施加反偏差。藉此，將可促進膜特性的惡化速度。有第3 T F T 3 0，故亦可使連接設線RSL活性化，而控制不使可進行亮度的調整外，同時亦。再者，藉由在各RGB將重設線RSL予以接線’並變更使各RGB導通之時間，而得以控制各R G B之發光時間。藉此，可進行白平衡之調整，並防止晝質之惡化。此外，在第12圖中，係顯示將第1 1圖之第3 TFT 30之閘極連接至閘極線GL而非重設線RSL之例。在此構成中，亦可獲得與第1 1圖情況相同之作用效果。亦即，當閘極線 GL升起時，則第1 TFT 10將導通，而數據線DL之第2 TFT 2 0之閘極電壓將設定成數據線DL之電壓。此外，由於第3 TFT 3 0導通，故來自電源線VL之電流會經由第2 TFT 20、第3 TFT 3 0流動至低電壓（接地電位）的電容線SL。

314163.ptd 第31頁 200305131 五、發明說明（27) 其次’藉由數據線DL降落，而使第卜第3 TFT 10、 30關斷’而來自第2 TFT 20之電流則流動於有機EL元件50 並發光。此時’有機EL元件50之上側（連接至第2 TFT 20之側）之電位’將成為有機EL元件50中之電壓降VtF以上之電壓。另一方面，由於二極體31中之電壓降vtn存在，故第2 TFT 2 0之閘極電壓，在電流流動於有冑E]L元件5Q時變為_ 機EL元件50之閾值（VtF)+二極體31之閾值（ηη)^頻信赞 ^電壓（VV1de〇)，且如上所述與元件特性之參差不齊或^ f無關，可控制驅動電流，並獲得顏色不均句較少的顯；發明之效果】如以上之說明，在本發明被驅動元件穩定地供給電力。此外，在例如顯示裝置中性反轉，即可利用使被驅動元中’可對電致發光元件等之 ’無須形成使視頻信號之極件動作所需之數據信號。

200305131 圖式簡單說明【圖面簡單說明】第1圖係顯示驅動本發明實施型態之有機仳元件之每一畫素之電路構成。第2圖（a)及（b)係顯示作成對本發明之各畫素供給之閘極信號以及重設信號之電路構成例圖。第3圖係顯示第2圖之電路之動作之時序圖。 ^ 4圖係顯示驅動本發明實施型態之有機EL元件之每一畫素之其他電路構成。 * ί ΓΛ顯示驅動本發明實施型態之有機EL元件之每一畫素之其他電路構成。之平圖顯。示具備有第4圖所示之電路構成的每-畫素第 Y q (a j r「娩々二至（C)係顯示沿第6圖之A — A線、B — B線以及 C-C線之剖面構造圖。第8圖係龜^ ^ 上；接士 :貝具備有第5圖所示之電路構成之每一畫素之平面構成圖。第9圖係顯矛τ ^ 筮ί η闰# LD構造之TFT之構成例圖。第1 0圖係顯第1 1圖係g ^將LD區域放大之TFT之構成例圖。以及重設;號Ϊ 2成對本發明之各畫素供給之閘極信號第12圖係％^電路構成例圖。以及重設信號^ 成對本發明之各畫素供給之閘極信號第13圖係顯示二，路構成例圖。路構成圖。 _知主動矩陣型之有機EL顯示裝置之電

第33頁 200305131 圖式簡單說明【元件符號說明】

2、 2 4、3 2閘極電極 4 閘極絕緣膜 6、 1 6、3 6主動層 7 保持電容之第 8 保持電容之第2電極 •10 第1 TFT(開關用薄膜電晶體） 14 層間絕緣膜 20> 21 第2 TFT(元件驅動用薄膜電晶體） 26 連接配線（連接器部） 30 第 3TFT 31 電壓調整用二極體 34 共通連接配線 • 第3 TFT(開關用薄膜電晶體） 40、 4 1閘極線（G L ) 42 數據線（DL) 44 驅動電源線（V L ) 46 重設線（RSL) 48 電容線（S L ) 50 有機E L元件 51 發光元件層 52 陽極 54 電洞傳輸層 55 發光層 56 電子傳輸層 57 陰極 ,61 第2平坦化絕緣層 100 垂直驅動器 :1 1.0 位移暫存器 120 輸出部 122 、1 2 4與閘極 Cs 保持電容 314163.ptd 第34頁

Claims

200305131 六申請專利範圍 -種半#體裝[其4 將選擇信號接收於U j. 之開關用薄膜電晶體；極而動作，且取入數據信號汲極連接於驅動件，且於閘極接收由4 "、，而源極連接於被驅動元數據信號，而控制由二述開關用薄膜電晶體所供給之元件之電力之元侔听Z述驅動電源供給至前述被驅動第1電極、/V 用薄膜電晶體；寬極連接於前诚 — 驅動用薄膜電晶體之二、、汗胃用溥膜電晶體與前述元件元件驅動用薄膜電晶二，=極，而第2電極連接於前述間，並依據前述數據彳與前述被驅動元件之電晶體的閘極源極‘二持前述元件驅動用薄膜關元件。““述保持電容的第2電極之電位之開主動矩陣^顯亍，二備=數個配置成矩陣狀的畫素的 ^ 員不裝置，其特徵為：各旦素至少具備有：被驅動元件；於問極接收選擇信产開關用薄膜電晶體· °〜動作’且取入數據信號之一汲極連接於驅動電源，而 ^ 兀件，且於閘極接乂原極連接於丽述被驅動之數據信號，而々制由二開關用薄膜電晶體所供給動元件之電力之動電源供給至前述被驅力之70件驅動用薄骐電晶體；

200305131 六、申請專利範圍第1電極連接於前述開關用薄膜電晶體與前述元件驅動用薄膜電晶體之前述閘極，而第2電極連接於前述元件驅動用薄膜電晶體之源極與前述被驅動元件之 ^ 間，並配合前述數據信號而保持前述元件驅動用薄膜 • 電晶體的閘極源極間電壓之保持電容；以及用以控制前述保持電容的第2電極之電位之開關元件。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項之裝置，其中，前述元件驅動用薄膜電晶體為η通道型薄膜電晶 ir體。 4. 如申請專利範圍第3項之裝置，其中，前述η通道型之元件驅動用薄膜電晶體係具有通道區域、以及在注入高濃度不純物的源極區域與汲極區域之間注入低濃度不純物之LD區域。 5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中，前述η通道型之元件驅動用薄膜電晶體之LD區域，、係設定成至少大於周邊電路中之η通道薄膜電晶體之LD <，區域。 .如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之裝置，其春中，前述被驅動元件為電致發光元件。 7.如申請專利範圍第1項至第6項中任一項之裝置，其中，前述開關元件係依據前述開關用薄膜電晶體之導

314163.ptd 第36頁 200305131 六、申請專利範圍通關斷而控制前述保持電容之第2電極的電位。 8. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中，藉由前述開關元件，而使前述保持電容之第2電極在前述開關用薄膜電晶體之導通動作時控制在固定電位。 9. 如申請專利範圍第7項之裝置，其中，藉由前述開關元件，而使前述保持電容之第2電極在前述開關用薄膜電晶體之導通動作之前控制在固定電位，並於前述開關用薄膜電晶體關斷之後，停止對前述保持電容之第2電極之電位控制。 1 0 .如申請專利範圍第7項之裝置，其中，前述開關元件為薄膜電晶體，且依據預定之重設信號或供給至前述開關用薄膜電晶體之選擇信號，控制前述保持電容之第2電極的電位。 11.如申請專利範圍第1項至第1 〇項中任一項之裝置，其中，前述開關元件係連接於前述元件驅動用薄膜電晶體之源極，並且用來使以預定時序積蓄於前述被驅動元件之電荷進行放電。 1 2 .如申請專利範圍第1項至第11項中任一項之裝置，其中，前述開關元件係連接於前述元件驅動用薄膜電晶體之源極，並且用於連接至前述被驅動元件之前述元件驅動用薄膜電晶體之源極電位或電流之測定。

314163.ptd 第37頁 200305131 六、申請專利範圍 1 3. —種顯示裝置，係將電致發光元件配置成複數個矩陣狀之顯示裝置，其特徵為：使用以控制供給至電致發光元件之驅動電流之驅 ^ 動電晶體與各電致發光元件相對應設置，而此驅動電晶體為η通道電晶體，且在通道區域以及注入高濃度不純物之源極與汲極區域之間設有注入低濃度不純物之LD區域。 1 4. 一種顯示裝置，係將電致發光元件配置成複數個矩陣狀之顯示裝置，其特徵為： _Γ 使控制用以供給至電致發光元件之驅動電流之驅 ^動電晶體與各電致發光元件相對應設置，而此驅動電晶體為η通道電晶體，且在通道區域以及注入高濃度不純物之源極與汲極區域之間設有注入低濃度不純物之LD區域，此驅動電晶體之LD區域，係至少設定成大於周邊電路中之η通道電晶體之LD區域。、1 5 .如申請專利範圍第1 3項或第1 4項之裝置，其中， :，在前述驅動電晶體之閘極，電容的一端與開關電 \ 晶體相連接， • 前述電致發光元件與驅動電晶體之連接點，係藉由放電電晶體連接於低電壓電源，且在前述電致發光元件與驅動電晶體的連接點，連接有前述電容的另一端。 314163.ptd 第38頁