JP2000221903A - エレクトロルミネッセンス表示装置 - Google Patents

エレクトロルミネッセンス表示装置

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JP2000221903A JP11022184A JP2218499A JP2000221903A JP 2000221903 A JP2000221903 A JP 2000221903A JP 11022184 A JP11022184 A JP 11022184A JP 2218499 A JP2218499 A JP 2218499A JP 2000221903 A JP2000221903 A JP 2000221903A
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organic
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gate
drain
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Naoaki Furumiya
直明 古宮
Tsutomu Yamada
努 山田
Kiyoshi Yoneda
清 米田
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＴＦＴからなる第２のＴＦＴの特性にばらつ
きがあって、有機ＥＬ素子に供給される電流値にも各表
示画素においてばらつきが生じても発光輝度が均一にで
きるＥＬ表示装置を提供する。 【解決手段】 スイッチング用の第１のＴＦＴ３０と、
有機ＥＬ素子駆動用の第２のＴＦＴと、陽極６１、陰極
６６及び該両電極の間に挟まれた発光素子層６５から成
る有機ＥＬ素子６０とを備えた有機ＥＬ表示装置であっ
て、第２のＴＦＴは２つのＴＦＴからなっており、その
２つのＴＦＴは互いに並列に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトロルミネ
ッセンス素子及び薄膜トランジスタを備えたエレクトロ
ルミネッセンス表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エレクトロルミネッセンス（Elec
tro Luminescence：以下、「ＥＬ」と称する。）素子
を用いたＥＬ表示装置が、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示
装置として注目されており、例えば、そのＥＬ素子を駆
動させるスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Th
in Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と称する。）を
備えたＥＬ表示装置の研究開発も進められている。
【０００３】図４にＥＬ素子及びＴＦＴを備えた有機Ｅ
Ｌ表示装置の等価回路図を示し、図５に有機ＥＬ表示装
置の平面図を示し、図６に図５中のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ
線に沿った断面図をそれぞれ示す。
【０００４】図４は、第１のＴＦＴ１３０、第２のＴＦ
Ｔ１４０及び有機ＥＬ素子１６０からなるＥＬ表示装置
の等価回路図であり、第ｎ行のゲート信号線Ｇｎと互い
に直交する第ｍ列のドレイン信号線Ｄｍ付近を示してお
り、両信号線の交差点付近には、有機ＥＬ素子１６０及
びこの有機ＥＬ素子１６０を駆動するＴＦＴ１３０，１
４０が設けられている。
【０００５】スイッチング用のＴＦＴである第１のＴＦ
Ｔ１３０は、ゲート信号線Ｇｎに接続されておりゲート
信号が供給されるゲート電極１３１と、ドレイン信号線
Ｄｍに接続されておりドレイン信号が供給されるドレイ
ン電極１３２と、第２のＴＦＴ１４０のゲート電極１４
１に接続されているソース電極１３３とからなる。
【０００６】有機ＥＬ素子駆動用のＴＦＴである第２の
ＴＦＴ１４０は、第１のＴＦＴ１３０のソース電極１３
３に接続されているゲート電極１４１と、有機ＥＬ素子
１６０の陽極１６１に接続されたソース電極１４２と、
有機ＥＬ素子１６０に供給される駆動電源１５０に接続
されたドレイン電極１４３とから成る。
【０００７】また、有機ＥＬ素子１６０は、ソース電極
１４２に接続された陽極１６１と、コモン電極１６４に
接続された陰極１６２、及びこの陽極１６１と陰極１６
２との間に挟まれた発光素子層１６３から成る。
【０００８】また、第１のＴＦＴ１３０のソース電極１
３３と第２のＴＦＴ１４０のゲート電極１４１との間に
一方の電極１７１が接続され他方の電極１７２がコモン
電極１５０に接続された容量１７０を備えている。
【０００９】第１のＴＦＴ１３０はゲート１３１にゲー
ト信号が印加されると、ドレイン信号がドレイン１３２
からソース１３３に印加され、保持容量１７０及び第２
のＴＦＴ１４０のゲート１４１に印加される。
【００１０】ゲート１４１に電圧が印加されるとその電
圧に応じた電流が駆動電源１５０から流れて有機ＥＬ素
子１６０に印加されて発光する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のＥＬ表示装置では、有機ＥＬ素子１６０に電流を
供給して駆動する第２のＴＦＴ１４０の特性が各表示画
素においてばらつきが生じる。例えば、第２のＴＦＴ１
４０の能動層が非晶質半導体膜にレーザーを照射して多
結晶化した半導体層である場合には、照射するレーザー
ビームが各半導体層のチャネル部に均一に照射されず、
半導体層の結晶のグレインサイズが不均一になってしま
いオン電流などの特性がばらついてしまう。
【００１２】このように１つのＴＦＴからなる第２のＴ
ＦＴ１４０の特性にばらつきがあると、有機ＥＬ素子１
６０に供給される電流値にも各表示画素においてばらつ
きが生じてしまい発光輝度が不均一になってしまうとい
う欠点があった。
【００１３】そこで本発明は、上記の従来の欠点に鑑み
て為されたものであり、ＥＬ素子を駆動する各表示画素
のＴＦＴの特性にばらつきがあっても、各表示画素にお
いて均一な輝度の表示を得ることができるＥＬ表示装置
を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のＥＬ表示装置
は、陽極と陰極との間に発光層を有するエレクトロルミ
ネッセンス素子と、非単結晶半導体膜からなる能動層の
ドレインがドレイン信号線に、前記能動層のチャネル上
方又は下方に設けたゲート電極がゲート信号線にそれぞ
れ接続された第１の薄膜トランジスタと、非単結晶半導
体膜からなる能動層のドレインが前記エレクトロルミネ
ッセンス素子の駆動電源に、ゲートが前記第１の薄膜ト
ランジスタのソースにそれぞれ接続され互いに並列に接
続されている複数の薄膜トランジスタからなる第２の薄
膜トランジスタとが各表示画素に備えられているもので
ある。
【００１５】また、上述のエレクトロルミネッセンス表
示装置の前記第２の薄膜トランジスタは２つの薄膜トラ
ンジスタが互いに並列に接続されてなるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明のＥＬ表示装置について以
下に説明する。
【００１７】図１に本発明の有機ＥＬ表示装置の等価回
路図を示し、図２に本発明を有機ＥＬ表示装置に適用し
た場合の１表示画素を示す平面図を示し、図３（ａ）に
図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、図３（ｂ）に
図２中のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。
【００１８】図１は、第１のＴＦＴ３０、第２のＴＦＴ
３５、第３のＴＦＴ４０及び有機ＥＬ素子６０からなる
ＥＬ表示装置の等価回路図であり、第ｎ行のゲート信号
線Ｇｎと互いに直交する第ｍ列のドレイン信号線Ｄｍ付
近を示している。有機ＥＬ素子６０及びこの有機ＥＬ素
子６０を駆動する第１ＴＦＴ３０，３５，４０が両信号
線の交差点付近に設けられている。なお、第２のＴＦＴ
３５及び第３のＴＦＴ４０とは電気的に並列に接続され
ている。
【００１９】スイッチング用のＴＦＴである第１のＴＦ
Ｔ３０は、ゲート信号線Ｇｎに接続されておりゲート信
号が供給されるゲート３１と、ドレイン信号線Ｄｍに接
続されておりドレイン信号が供給されるドレイン３２
と、第２及び第３のＴＦＴ３５，４０のゲート４１に接
続されているソース３３とからなる。
【００２０】有機ＥＬ素子駆動用のＴＦＴである第２及
び第３のＴＦＴ３５，４０は、第１のＴＦＴ３０のソー
ス３３に接続されているゲート４１と、有機ＥＬ素子６
０の陽極６１に接続されたソース４２と、有機ＥＬ素子
６０に供給される駆動電源５０に接続されたドレイン４
３とから成る。
【００２１】また、有機ＥＬ素子６０は、ソース４２に
接続された陽極６１と、コモン電極６７に接続された陰
極６６、及びこの陽極６１と陰極６６との間に挟まれた
発光素子層６５から成る。
【００２２】また、第１のＴＦＴ３０のソース３３と第
２及び第３のＴＦＴ３５，４０のゲート４１との間に一
方の電極７１が接続され他方の電極７２が駆動電源線５
３に接続された保持容量７０を備えている。
【００２３】第１のＴＦＴ３０のゲート３１にゲート信
号が印加されると、ドレイン信号がドレイン３２からソ
ース３３に印加され、保持容量７０、第２のＴＦＴ３５
及び第３のＴＦＴ３５のゲート４１に印加される。
【００２４】ゲート４１に電圧が印加されるとその電圧
に応じた電流が駆動電源５０から流れて有機ＥＬ素子６
０に印加されて有機ＥＬ素子６０が発光する。
【００２５】図２に示すように、ゲート信号線５１とド
レイン信号線５２とに囲まれた領域に表示画素が形成さ
れている。両信号線の交点付近には第１のＴＦＴ３０が
備えられており、そのＴＦＴ３０のソース１３ｓは保持
容量電極線５４との間で容量をなす容量電極５５を兼ね
るとともに、第２のＴＦＴ４０のゲート４１に接続され
ている。第２のＴＦＴのソース４３ｓは有機ＥＬ素子の
陽極６１に接続され、他方のドレイン４３ｄは有機ＥＬ
素子を駆動する駆動電源線５３に接続されている。
【００２６】また、ＴＦＴの付近には、ゲート信号線５
１と並行に保持容量電極線５４が配置されている。この
保持容量電極線５４はクロム等から成っており、ゲート
絶縁膜１２を介してＴＦＴのソース１３ｓと接続された
容量電極５５との間で電荷を蓄積して容量を成してい
る。この保持容量は、第２のＴＦＴ４０のゲート電極４
１に印加される電圧を保持するために設けられている。
【００２７】本実施の形態においては、第１及び第２の
ＴＦＴ３０，４０ともに、ゲート電極を能動層１３の下
方に設けたいわゆるボトムゲート型のＴＦＴであり、能
動層として多結晶シリコン（Poly-Silicon、以下、「ｐ
−Ｓｉ」と称する。）膜を用い、ゲート電極１１がダブ
ルゲート構造であるＴＦＴの場合を示す。
【００２８】ここで、スイッチング用のＴＦＴである第
１のＴＦＴ３０について説明する。
【００２９】図３（ａ）に示すように、石英ガラス、無
アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、クロム
（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）などの高融点金属からな
るゲート電極１１を兼ねたゲート信号線５１及びアルミ
ニウム（Ａｌ）から成るドレイン信号線５２、及び有機
ＥＬ素子の駆動電源であり駆動電源に接続されＡｌから
成る駆動電源線５３を備えている。
【００３０】続いて、ゲート絶縁膜１２、及びｐ−Ｓｉ
膜からなる能動層１３を順に形成する。
【００３１】その能動層１３には、いわゆるＬＤＤ（Li
ghtly Doped Drain）構造を備えている。即ち、ゲート
電極１１上のチャネル１３ｃ上のストッパ絶縁膜１４を
マスクにしてイオンドーピングし、更にゲート電極１１
及びその両側のゲート電極１１から一定の距離までをレ
ジストにてカバーしイオンドーピングしてゲート電極１
１の両側に低濃度領域１３ＬＤとその外側に高濃度領域
のソース１３ｓ及びドレイン１３ｄが設けられている。
【００３２】そして、ゲート絶縁膜１２、能動層１３及
びストッパ絶縁膜１４上の全面に、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ
膜及びＳｉＯ2膜の順に積層された層間絶縁膜１５を形
成し、ドレイン１３ｄに対応して設けたコンタクトホー
ルにＡｌ等の金属を充填してドレイン電極１６を形成す
る。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にす
る平坦化絶縁膜１７を設けている。
【００３３】次に、有機ＥＬ素子の駆動用のＴＦＴであ
る第２及び第３のＴＦＴ３５，４０について説明する。
【００３４】図２（ｂ）に示すように、石英ガラス、無
アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、Ｃｒ、
Ｍｏなどの高融点金属からなるゲート電極４１を備えて
おり、ゲート絶縁膜１２、及びｐ−Ｓｉ膜からなる能動
層４３を順に形成されている。
【００３５】その能動層４３には、ゲート電極４１上方
に真性又は実質的に真性であるチャネル４３ｃと、この
チャネル４３ｃの両側に、その両側をレジストにてカバ
ーしてイオンドーピングしてソース１３ｓ及びドレイン
１３ｄが設けられている。
【００３６】そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層４３
上の全面に、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜の順に
積層された層間絶縁膜１５を形成し、ドレイン４３ｄに
対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填
して駆動電源５０に接続された駆動電源線５３を形成す
る。更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にす
る平坦化絶縁膜１７を設けている。そして、その平坦化
絶縁膜１７のソース４３ｓに対応した位置にコンタクト
ホールを形成し、このコンタクトホールを介してソース
１３ｓとコンタクトしたＩＴＯから成る透明電極、即ち
有機ＥＬ素子の陽極６１を平坦化絶縁膜１７上に備えて
いる。
【００３７】有機ＥＬ素子６０は、一般的な構造であ
り、ＩＴＯ（Indium Thin Oxide）等の透明電極から成
る陽極６１、ＭＴＤＡＴＡ（4,4-bis(3-methylphenylph
enylamino)biphenyl）から成る第１ホール輸送層６２、
ＴＰＤ（4,4,4-tris(3-methylphenylphenylamino)triph
enylan ine）からなる第２ホール輸送層６３、キナクリ
ドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂｑ2（10-ベン
ゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウム錯体）から成る発光
層６４及びＢｅｂｑ2から成る電子輸送層からなる発光
素子層６５、マグネシウム・インジウム合金から成る陰
極６６がこの順番で積層形成された構造である。
【００３８】また有機ＥＬ素子は、陽極から注入された
ホールと、陰極から注入された電子とが発光層の内部で
再結合し、発光層を形成する有機分子を励起して励起子
が生じる。この励起子が放射失活する過程で発光層から
光が放たれ、この光が透明な陽極から透明絶縁基板を介
して外部へ放出されて発光する。
【００３９】ここで、有機ＥＬ素子を駆動するＴＦＴに
ついて説明する。
【００４０】各表示画素の有機ＥＬ素子を駆動するＴＦ
Ｔが電流値ｉを流すＴＦＴであると仮定する。
【００４１】従来のように有機ＥＬ素子を駆動するＴＦ
Ｔが１つの場合には、そのＴＦＴの例えばオン電流がば
らついていてオン電流が低いＴＦＴであるとその表示画
素の有機ＥＬ素子の発光輝度が低いものが生じてしまう
ことになる。即ち、特性のばらつきによって電流値がｉ
から例えば半分のｉ／２であると、有機ＥＬ素子の発光
輝度も半減してしまうことになる。
【００４２】ところが、本発明のように、有機ＥＬ素子
を駆動するＴＦＴを各表示画素において２つのＴＦＴを
設けると、例え一方のＴＦＴが特性がばらついていて例
えばオン電流が低い場合であっても有機ＥＬ素子に供給
される電流は従来のようにＴＦＴの特性ばらつきがすぐ
に影響することはない。即ち、例えば２つのＴＦＴのう
ち、一方のＴＦＴのオン電流が低く流れる電流値がｉ／
２であったとしても、２つのＴＦＴによって有機ＥＬ素
子に流れる電流値は３ｉ／２となり、従来のようにＴＦ
Ｔの特性がすぐに影響することがない。
【００４３】従って、各表示画素における有機ＥＬ素子
を駆動するＴＦＴの特性にばらつきがあったとしても、
各表示画素の発光輝度が低下することはない。
【００４４】なお、上述の各実施の形態においては、能
動層としてｐ−Ｓｉ膜を用いたが、微結晶シリコン膜又
は非晶質シリコン膜を用いても良い。
【００４５】また、上述の実施の形態においては、第２
のＴＦＴは２つのＴＦＴを互いに並列に接続した場合に
ついて説明したが、本発明はそれに限定されるものでは
なく、３つ以上のＴＦＴを並列に接続した場合にも適用
できるものである。
【００４６】更に、上述の実施の形態においては、有機
ＥＬ表示装置について説明したが、本発明はそれに限定
されるものではなく、発光層が無機材料から成る無機Ｅ
Ｌ表示装置にも適用が可能であり、同様の効果が得られ
る。
【００４７】
【発明の効果】本発明のＥＬ表示装置は、ＥＬ素子を駆
動するＴＦＴの特性にばらつきが生じても各表示画素に
おけるＥＬ素子の発光輝度にばらつきが生じず、均一な
表示を得ることができるＥＬ表示装置を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＥＬ表示装置の等価回路図である。
【図２】本発明のＥＬ表示装置の平面図である。
【図３】本発明のＥＬ表示装置の断面図である。
【図４】ＥＬ表示装置の等価回路図である。
【図５】ＥＬ表示装置の平面図である。
【図６】ＥＬ表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１１，４１ ゲート １３ｓ、４３ｓ ソース １３ｄ、４３ｄ ドレイン １３ｃ、４３ｃ チャネル １３ＬＤ、４３ＬＤ ＬＤＤ領域 ３０ 第１のＴＦＴ ３５ 第２のＴＦＴ ４０ 第３のＴＦＴ ５０ 駆動電源 ６０ 有機ＥＬ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米田 清 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3K007 AB02 BA06 DA02 5C094 AA07 AA55 BA03 CA19 EA04

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 陽極と陰極との間に発光層を有するエレ
    クトロルミネッセンス素子と、非単結晶半導体膜からな
    る能動層のドレインがドレイン信号線に、前記能動層の
    チャネル上方又は下方に設けたゲート電極がゲート信号
    線にそれぞれ接続された第１の薄膜トランジスタと、非
    単結晶半導体膜からなる能動層のドレインが前記エレク
    トロルミネッセンス素子の駆動電源に、ゲートが前記第
    １の薄膜トランジスタのソースにそれぞれ接続され互い
    に並列に接続されている複数の薄膜トランジスタからな
    る第２の薄膜トランジスタとが各表示画素に備えられて
    いることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装
    置。
  2. 【請求項２】 前記第２の薄膜トランジスタは２つの薄
    膜トランジスタが互いに並列に接続されてなることを特
    徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス表
    示装置。
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