TW435053B - Electroluminescence display device - Google Patents

Description

經聲部智慧財產局員i..消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1 ) [發明領域] 本發明為有關一種電場發光元件及薄膜電晶體之電場 發光顯示裝置。 [以往技術] 近年來，使用電場發光（Electro Luminescence :以下 稱為「EL」）元件之EL顯示裝置作為替代CRT或LCD之 顯示裝置受到注目，例如具有作為驅動其EL元件之開關 元件之薄膜電晶體（Thin Film Transistor :以下稱為 「丁FT」。）之EL顯示裝置之研究開發也在各國正在積極進 行。 第4圖表示有機EL顯示裝置之一顯示畫素之俯視 圖，第5圖表示有機EL顯示裝置之一顯示畫素之等效電 路圖，第6圖（a)表示第4圖中之沿著A-A線之剖視圖，第 6圖（b)表示第4圖中之沿著B-B線之剖視圖。 第4圖及第5圖所示，在閘極信號線151與汲極信號 線152包圍之區域形成顯示畫素。在兩信號線之交點附近 具有作為開關元件之第一 TFT 130,該TFT 130之源極131s 兼作為在後述之保持電容量電極154之間形成電容量之電 容量電極155之同時，亦連接於驅動有機EL元件之第二 TFT140之閘極142。第二TFT140之源極141s係連接於有 機EL元件之陽極161，另一方之汲極141d則連接於用以 驅動有機EL元件之堪動電源線153。 再者，在TFT之附近，將保持電容量電極154以並聯 於閘極信號線151之狀態配置。該保持電容量電極154由 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 311104 -------------裝--------訂--------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 435053.

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（2 ) 絡等材料形成’而夾著閘極絕緣膜112在與連接於第一 TFT130之源極131s之電容量電極155之間蓄積電荷以形 成電容量。該保持電容量17〇係為了保持施加於第二 TFT140之閘極142之電壓而設置者β 茲說明開關用之TFT之第一 TFT130O 如第6圖（a)所示，在石英玻璃、無碱玻璃等材料構成 之絕緣性基板110上’具備由鉻（Cr)、鉬等高融點金 屬所構成之兼作閘極電路132之閘極信號線151，以及由 紹（A1)製成之汲極信號152，而配置作為有機EL元件之驅 動電源而以A1構成之驅動電線153。 續之’依序形成閘極絕緣膜112、以及由多晶石夕 (Poly-Silicon)以下稱為「p_Si」。)膜構成之能動層ι31，該 能動層131設置所謂之淡摻雜汲極LDD(Lightly Doped Drain)構造。亦即在閘極132之兩側設置低濃度區域 131LD，其外側設置高濃度區域之源極131s及汲極I31d。 並且，在閘極絕緣膜112、能動層131及阻障層絕緣 膜114上之全面，設置以Si02膜、SiN膜及Si02膜依序積 層之層間絕緣膜115,在對應於汲極131d設置之接觸孔填 充A1等金屬以形成没極電極116。再者，亦在全面設例如 由有機樹脂形成而使表面平坦化之平坦化絕緣膜117» 其次，說明作為有機EL元件之驅動用之TFT之第二 TFT140 〇 如第6圖（b)所示，在石英玻璃、無碱玻璃等構成之絕 緣性基板110上，設置由Cr、Mo等高融點金屬構成之閘 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂i 線 — I ——— II--------------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 2 311104 - 經济部智慧財產局員工_消費作社印製 A7 _______B7____ 五、發明說明（3 ) 極電極142，依序形成閘極絕緣膜112、及由ρ-Si膜構成 之能動層141*而在能動層141之閘極電極142之上方設 置真性或實質上為真性（intrinsic)之通道141c，以及在該 通道141c之兩側設置以p型雜質離子摻雜之源極141s及 汲極141d，由此構成p型通道TFT » 並且，在閘極絕緣膜112及能動層141上之全面以Si02 臈、SiN膜及Si02膜之順序形成積層之層間絕緣膜115， 並以A1等金屬充填於對應於汲極141d設置之接觸孔而形 成連接於驅動電源150之驅動電源線153。再於全面形成 例如由有機樹脂構成而使表面平坦化之平坦化絕緣膜 117，在對應於該平坦化絕緣膜117之源極141s之位置形 成接觸孔，經過該接觸孔將對於源極141s接觸之ITO (Indium Thin Oxide)所構成之透明電極，亦即將有機ELS 件之陽極1 61設置在平坦化絕緣膜117上。 有機EL元件160為以下列各層依序積層而形成之構 造；亦即：以ITO等透明電極而成之陽極161，由 MTDATA(4,4-bis(3-methylphenylpheylamino) biphenyl)所 構成之第1電洞輸送層162，及TPD(4,4,4-tris(3-methylphenylplienylamino)triphenylamine)所構成之第 2 電 洞輸送層 163,含有 Quinacridone 介質之 Bebq2(l 0-benzo [h] quinolyl-beryllium錯體）構成之發光層164以及由Bebq2 組成之電子輸送層165所構成之發光元件層166,以及鎂· 銦合金構成之陰極167等各層依序積層而成者。該陰極167 係設置在形成第4圖所示之有機EL顯示裝置之基板110 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 311104 ------------1裝！—訂 ill—----線 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 435053 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（4 ) 之全面’亦即紙面之全面。 再者’有機EL元件係由陽極植入之電洞與由陰極植 入之電子在發光層之内部再結合，激磁形成發光層之有機 分子以產生激磁子β在該激磁子放射而失去活性之過程由 發光層放射光線’使該光線由透明之陽極經過透明絕緣基 板向外部放出而發光。 如此’由第一 TFT 130之源極131s施加之電荷蓄積於 保持電容量170之同時亦施加於第二TFT140之閘極142， 由於該電壓而使有機EL元件發光。 [發明要解決之問題] 但疋，有機EL顯示裝置之顯示畫素之開口率小時由 s亥有機EL元件之發光層發出之光線僅能在小面積發光因 此顯不之亮度非常暗。 此時可考慮增大開口率’但是增大開口率時必須使顯 示畫素内之保持電容量之面積縮小。 然而’保持電容量之面積縮小時保持電容量減少，僅 由保持電容量170無法充分保持由第一 TFT 130發出之没 極信號，引起無法使第二TFT140之閘極142導通，無法 使有機E L元件在充分期間發光而無法獲得明亮之顯示等 缺點。 本發明為考慮到前述以往之缺點而作者，其目的在於 提供不縮小開口率也可充分保持電荷而可以獲得明亮之 EL元件之顯示之EL顯示裝置》 [解決問題之手段] i請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tt If f> n I 一5. I tar n n n I fr ^ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） 4 31U04 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（5 ) 本發明之電場發光顯示裝置具備：電場發光元件，係 在陽極與陰極間具有發光層；第一薄膜電晶體，係將汲極 連接於汲極信號線，將閘極連接於閘極信號線；以及第二 薄膜電晶體，將由非單結晶半導體臈構成之能動層之汲極 連接於前述電場發光元件之驅動電源，將閘極連接於前述 第一薄膜電晶體之源極；又具備：第一保持電容量，係在 連接於施加直流電壓之共同電極之第一保持電容量電極與 連接於前述第1薄膜電晶體之源極之第二保持電容量電極 之間形成之電容量；以及第二保持電容量，係在連接於前 述驅動電源之第三保持電容量與前述第二保持電容量電極 之間形成之電容量而成。 再者’前述EL顯示裝置之前述第三保持電容量電極 為由連接於前述驅動電源之驅動電源線之一部分所構成 者。 [圖式簡單說明】 第1圖為表示本發明之EL顯示裝置之實施例之俯視 圏0 第2圖（a)、（b)為表示本發明之el顯示裝置之實施例 之剖視圖。 第3圖為本發明之EL顯示裝置之等效電路圖。 第4圖為以往之EL顯示裝置之俯視圖β 第5圖為以往之el顯示裝置之等效電路圖。 第6圖（a)、（b)為以往之El顯示裝置之剖視圖。 [符號說明] 311104 -------------裝------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 3 5 0 5 3、· A7 *----—---- —__ 五、發明說明（6 ) 10 絕緣性基板 11 ' 14、32、42、132、142 閘極 間極絕緣膜 13、3i、41、14i能動層 13s > 31s ' 33 ^ 41s ' 131s ^ 141s 溫炻 14 阻止層絕緣膜 15 層間絕緣膜 16、31d、41d、131d、141d、116 汲極 {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂_ 線一ί .------^----------------- 17 平坦化絕緣膜 30 > 130 第一 TFT 31c 、 41c 、141c 通道 31LD LDD領域 40 、 140 第二 TFT 50 驅動電源 51、151 閘極信號線 52 ' 152 沒極信號線 53 驅動電源線 54 、 154 保持電容量電極 55 、 155 電容量電極 60 ^ 160 有機EL元件 61、161 陽極 70 第一保持電容量 71、72、 81、82 電極 73 共同電極 80 第二保持電容量 90 第三保持電容量 110 基板 114 阻止層絕緣膜 117 平坦化絕緣膜 153 驅動電源線 163 第二電洞輸送層 165 電子輸送層 166 發光元件層 167 陰極 [實施例] 以下說明本發明之EL顯示裝置。 第1 圖表示本發明適用於有機EL顯示裝置之情形之 一顯示畫素之俯視圖，第2 圖（a)表示第 1圖中沿著A-A線 之剖視圖’第2圖(b)表示第1圖中沿著B-B線之剖視圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） 6 311104 A7 A7 7 B7 五、發明說明（ 第3圖表示有機EL顯示裝置之等效電路圖。 在本實施例中，第一及第二TFT30、40均為採用開極 電極設置在能動層13之下方之所謂底部閘極型之TFT之 情形’而其能動層係使用p-Si膜之情形。此實施例亦表示 閘極電極32、42為雙閘極構造之TFT之情形。 如第1圖及第2圖所示，在閘極信號線51與汲極信號 線52所包圍之區域形成顯示畫素。在兩信號線之交點附近 具有第一 TFT30’該TFT30之源極31s兼作為容量電極55 而與保持電容量電極54之間形成電容量，而且連接於第2 TFT40之閘極42。第2 TFT之源極41s連接於有機EL元 件60之陽極ό卜另一方之汲極41d為接線於驅動有機El 元件之驅動電源線53 » 在TFT之附近，有第一保持電容量電極54與閘極信 號51平行配置《該第1電容量電極54為由鉻等金屬構成， 且經由閘極絕緣膜12連接於第一 TFT30之源極3U而在 與由結晶矽膜構成之第二保持電容量電極5 5之間蓄積電 荷以形成電容量。由此第一及第二保持電容量電極構成之 電容量亦即為第一保持電容量70。 再者，在與第—TFT3〇之源極31s連接而由多結晶矽 膜構成之第二保持電容量電極55與第三保持電容量電極 9〇之間蓄積電荷以形成電容量。此即為第二保持電容量 80 〇 —----- ----— I— -------I 訂- - - - ----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製

435〇 53 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8 ) 42之電壓之作用。 如第3圖所示，第一保持電容量70及第二保持電容量 80之一方之電極71、81，亦即第1圖及第2圖中之第二保 持電容量電極55係連接於第一 TFT30之源極33。再者， 第一保持電容量70之另一方之電極72連接於設置在相鄰 接之各顯示畫素之第一保持電容量電極54而連接於共同 電極73。對於該共同電極73施加一定電位，再者，第二 保持電容量80之另一方之電極82’亦即第三保持電容量 電極90係連接於驅動電源線53，而該驅動電源線53係連 接於有機EL元件60之驅動電源50。 如此’將具有有機EL元件60及TFT30、40之顯示晝 素以矩陣狀配置在基板10上以形成有機EL顯示裝置。 如第2圖所示’有機EL顯示裝置係在由玻璃或合成 樹脂等所構成之基板1〇’或在具有導電性之基板或半導體 等之基板上形成Si02或SiN等絕緣膜之基板1〇上，依序 積層TFT及有機EL元件而成β 作為開關元件用TFT之第一 TFT30為如第1圖及第2 圖（a)所示，在由石英玻璃、無碱玻璃等所構成之絕緣性基 板10上，具備由Cr、Mo等高融點金屬所構成之兼用為閘 極電極32之閘極信號線51及由A1構成之汲極信號線52， 在此配置作為有機EL元件之驅動電源之A1所構成之驅動 電源線53。再者，與閘極電極同層上設置由Cr、Mo等高 融點金屬構成之第一保持電容量電極54» 續之，依序積層閘極絕緣膜12,及p_Si膜構成之能動 本紙張&度適用中關家糾（CNS)A4規格（21〇 x 297公笼） 311104 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂---------線丄 A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 B7 五、發明說明（9) 層31。在閘極電極32之上方之能動層31上，設置由si〇2 膜所構成之阻止絕緣膜14(stopper insulation layer)作為形 成源極31s及汲極31d而植入離子用以阻止離子進入通道 31c之罩膜（mask)之用。在該能動層31設置所謂之LDD 構造°亦即’在閘極32之兩側設置低濃度區域31LD而其 外側設置尚濃度區域之31s及没極31d。再者，能動層之 p-Si膜延伸至第一保持電容量電極54上，作為第二保持電 容量電極55經過閘極絕緣膜12在第一保持電容董電極54 之間形成第一保持電容量7 0 〇 並且’在閘極絕緣膜12、能動層31及阻止絕緣膜14 上之全面設置以Si〇2膜、SiN膜及Si〇2膜之順序積層之層 間絕緣膜15’對於因應於汲極41d設置之接觸孔填充 等金屬而設置汲極電極16。績之，在全面設置例如由有機 樹腊構成而使表面平坦化之平坦化絕緣膜17。 其次說明有機EL元件60之驅動用之TFT之第二 TFT40 ° 如第2圖（b)所示’在由石英玻璃、無碱玻璃所構成之 絕緣性基板10上’形成由Cr、Mo等高融點金屬構成之閘 極電極42。 依序形成閘極絕緣膜12’以及p-Si膜所構成之能動屠 41 〇 該能動層41上，在閘極電極42上方設置真性或實質 上真性之通道41c，而在該通道41c兩側設源極41s及没 極41d’該源極41s及没極41d係將通道41c兩側以光阻 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） 311104 -------------裝 ----!訂------ I--線 (請先閱讀背面之注音？事項再填窝本頁) 435053, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（m ) 罩膜覆蓋而植入p型雜質如硼而成者。 並且’閘極絕緣膜12及能動層41上之全面上形成以 Si〇2膜、SiN膜及Si〇2膜之順序積層之層間絕緣膜15，於 對應於源極41s設置之接觸孔填充a丨等金屬而形成連接於 驅動電源50之驅動電源線53。再者，全面形成例如由有 機樹脂構成而使表面平坦化之平坦化絕緣膜1 7。並且，在 因應於該平坦化絕緣膜17及層間絕緣膜15之汲極41d之 位置形成接觸孔’經過該接點孔將對於汲極41d及施行接 觸之ITO構成之透明電極，亦即將有機el元件之陽極61 形成於平坦化絕緣膜1 7上。 有機EL元件60之構造由於同於以往技術所說明之構 造’在此省略其重覆之說明。 如此，由於設置夾著閘極絕緣膜12而由第一保持電容 量電極54及第二保持電容量電極55構成之第一保持電容 量70;以及夾著層間絕緣膜15而由第二保持電容量電極 55及第三保持電容量電極9〇所構成之第二保持電容量 80 ’由此可以不降低開口率之狀態下增大保持電容量以獲 得明亮之顯示》此結果’不必要增大保持電容量電極之面 積而能以充分之期間保持施加於第二TFT40之閘極42之 電壓’因此對於僅在流通電流之期間發光之有機元件 <50以充分之期間供給發光之電流，可以獲得明亮之顯示。 並且’在本案中，汲極表示電流流入TFT之電極，源 極表示由TFT流出電流之電極。 再者’在前述實施例中，說明閘極電極32、42為雙問 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------線丄 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)aI規格（2ίϊ) 297公釐） 10 311104 A7 一 B7 ----二--------- 五、發明說明（u ) 極構造之情形，但本案不限定於此，設如為具有單閘極或 三個以上之多閘極構造亦可以具有與本案相同之效果。 再者，在前述實施例中’表示第二TFT為p型通道 TFT之情形，但第二TFT亦可以使用η型通道TFT。 在前述實施例中，能動層係使用P_si膜，但亦可以使 用微結晶矽膜或非結晶矽膜。 在前述實施例中係說明有機EL顯示裝置，但本發明 不限定於此，設如適用於發光層由無機材料構成之無機EL 顯示裝置時，亦可以獲得相同之效果。 [發明效果] 本發明之EL顯示裝置，可以不降低開口率而增大保 持電容量，因此可以對於有機EL元件以充分期間供給發 光之電流而可以獲得明亮之顯示之EL顯示裝置。 -------------裳--------—訂. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用尹國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 311104

Claims (1)

1. Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種電場發光顯示裝置，具備：電場發光元件，係在陽 極與陰極之間具有發光層；第一薄膜電晶體，係將汲極 連接線於汲極信號線’閘極連接於開極信號線；以及第 二薄膜電晶體，係將非單結晶半導體膜構成之能動層之 沒極連接於前述電場發光元件之驅動電源，閘極連接於 前述第一薄膜電晶體之源極：其特徵為，又具備：第一 保持電容量’係在連接於施加直流電壓之共同電極之第 一保持電容量電極與接線於前述第一薄膜電晶體之源 極之第二保持電容量電極之間形成電容量；以及第二保 持電谷量，係在連接於前述驅動電源之第三保持電容量 電極與前述第二保持電容量電極之間形成電容量者。 2-如申請專利範圍第1項之電場發光顯示裝置，其中，前 述第三保持電容量電極為由連接於前述驅動電源之驅 動電源線之一部分形成者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 適 ί度 尺 張 紙 本 準 標 家 國 (2 格 規 4 Μ 釐 公 7 29 12 J-_eJ. 1 n ΐ tt τι I LI t n ^ ^ I -r n n I I n t— n n n I n 1^1 I n n I I I