JP2000352941A - 表示装置 - Google Patents
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- JP2000352941A JP2000352941A JP11166132A JP16613299A JP2000352941A JP 2000352941 A JP2000352941 A JP 2000352941A JP 11166132 A JP11166132 A JP 11166132A JP 16613299 A JP16613299 A JP 16613299A JP 2000352941 A JP2000352941 A JP 2000352941A
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- drain
- light emitting
- thin film
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- Granted
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
- H10K59/10—OLED displays
- H10K59/12—Active-matrix OLED [AMOLED] displays
- H10K59/126—Shielding, e.g. light-blocking means over the TFTs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Control Of El Displays (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Electroluminescent Light Sources (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 表示装置の画素毎に設けた発光素子ＯＬＥＤ
を駆動する為ボトムゲート構造の薄膜トランジスタＴＦ
Ｔを採用した場合、バックチャネル現象や短チャネル効
果のためＯＬＥＤに供給するドレイン電流が変動すると
いう課題がある。 【解決手段】 ＴＦＴは、ＯＬＥＤに供給される電流の
通路となるソースＳ、チャネルＣｈ及びドレインＤが半
導体薄膜４に形成されている。チャネルＣｈはゲート電
極２に印加される信号に応じて通路を流れる電流を制御
し、制御された電流をドレインＤからＯＬＥＤに供給す
る。ＴＦＴは、ドレインＤからＯＬＥＤにかけて発生す
る電界の影響を遮断する為に、チャネルＣｈの上方にシ
ールド用の導体膜８が配されており、ＯＬＥＤに供給さ
れる電流を安定化する。加えて、ＴＦＴは、ドレインＤ
の電圧上昇に伴うチャネルＣｈの実効長の短縮化を抑制
する為に充分な不純物がチャネルＣｈに注入されてお
り、これにより更にＯＬＥＤに供給される電流を安定化
する。
を駆動する為ボトムゲート構造の薄膜トランジスタＴＦ
Ｔを採用した場合、バックチャネル現象や短チャネル効
果のためＯＬＥＤに供給するドレイン電流が変動すると
いう課題がある。 【解決手段】 ＴＦＴは、ＯＬＥＤに供給される電流の
通路となるソースＳ、チャネルＣｈ及びドレインＤが半
導体薄膜４に形成されている。チャネルＣｈはゲート電
極２に印加される信号に応じて通路を流れる電流を制御
し、制御された電流をドレインＤからＯＬＥＤに供給す
る。ＴＦＴは、ドレインＤからＯＬＥＤにかけて発生す
る電界の影響を遮断する為に、チャネルＣｈの上方にシ
ールド用の導体膜８が配されており、ＯＬＥＤに供給さ
れる電流を安定化する。加えて、ＴＦＴは、ドレインＤ
の電圧上昇に伴うチャネルＣｈの実効長の短縮化を抑制
する為に充分な不純物がチャネルＣｈに注入されてお
り、これにより更にＯＬＥＤに供給される電流を安定化
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機エレクトロル
ミネッセンス（ＥＬ）素子等の、電流によって輝度が制
御される発光素子を各画素毎に備えた表示装置に関す
る。より詳しくは、各画素内に設けられた電界効果型薄
膜トランジスタ等の能動素子によって発光素子に供給す
る電流が制御される、所謂アクティブマトリクス型表示
装置に関する。
ミネッセンス（ＥＬ）素子等の、電流によって輝度が制
御される発光素子を各画素毎に備えた表示装置に関す
る。より詳しくは、各画素内に設けられた電界効果型薄
膜トランジスタ等の能動素子によって発光素子に供給す
る電流が制御される、所謂アクティブマトリクス型表示
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、アクティブマトリクス型の表示
装置では、多数の画素をマトリクス状に並べ、表示すべ
き画像情報に応じて画素毎に光強度を制御することによ
って画像を表示する。電気光学物質として液晶を用いた
場合には、各画素に書き込まれる電圧に応じて画素の透
過率が変化する。電気光学物質として有機エレクトロル
ミネッセンス材料を用いたアクティブマトリクス型の表
示装置でも、基本的な動作は液晶を用いた場合と同様で
ある。しかし液晶ディスプレイと異なり、有機ＥＬディ
スプレイは各画素に発光素子を有する、所謂自発光型で
あり、液晶ディスプレイに比べて画像の視認性が高い、
バックライトが不要、応答速度が早い等の利点を有す
る。個々の発光素子の輝度は電流量によって制御され
る。即ち、発光素子が電流駆動型或いは電流制御型であ
るという点で液晶ディスプレイ等とは大きく異なる。
装置では、多数の画素をマトリクス状に並べ、表示すべ
き画像情報に応じて画素毎に光強度を制御することによ
って画像を表示する。電気光学物質として液晶を用いた
場合には、各画素に書き込まれる電圧に応じて画素の透
過率が変化する。電気光学物質として有機エレクトロル
ミネッセンス材料を用いたアクティブマトリクス型の表
示装置でも、基本的な動作は液晶を用いた場合と同様で
ある。しかし液晶ディスプレイと異なり、有機ＥＬディ
スプレイは各画素に発光素子を有する、所謂自発光型で
あり、液晶ディスプレイに比べて画像の視認性が高い、
バックライトが不要、応答速度が早い等の利点を有す
る。個々の発光素子の輝度は電流量によって制御され
る。即ち、発光素子が電流駆動型或いは電流制御型であ
るという点で液晶ディスプレイ等とは大きく異なる。
【０００３】液晶ディスプレイと同様、有機ＥＬディス
プレイもその駆動方式として単純マトリクス方式とアク
ティブマトリクス方式とが可能である。前者は構造が単
純であるものの大型且つ高精細のディスプレイの実現が
困難であるため、アクティブマトリクス方式の開発が盛
んに行なわれている。アクティブマトリクス方式は、各
画素内に設けた発光素子に流れる電流を画素内部に設け
た能動素子（一般には薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）によ
って制御する。このアクティブマトリクス方式の有機Ｅ
Ｌディスプレイは例えば特開平８−２３４６８３号公報
に開示されており、その概要を図６に示す。図示するよ
うに、表示装置はガラス基板１の上に形成されており、
互いに交差する走査線Ｘ及び信号線Ｙと、これらの交差
部に配された画素ＰＸＬ等からなる。画素ＰＸＬは、供
給される電流に応じて発光する電流駆動型の発光部と、
走査線Ｘ及び信号線Ｙからの信号に応じて動作し発光部
に電流を供給する回路部ＣＫＴとからなる。発光部は、
画素電極１０と対向電極１２との間に挟まれた有機エレ
クトロルミネッセンス（ＥＬ）層１１からなる。
プレイもその駆動方式として単純マトリクス方式とアク
ティブマトリクス方式とが可能である。前者は構造が単
純であるものの大型且つ高精細のディスプレイの実現が
困難であるため、アクティブマトリクス方式の開発が盛
んに行なわれている。アクティブマトリクス方式は、各
画素内に設けた発光素子に流れる電流を画素内部に設け
た能動素子（一般には薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）によ
って制御する。このアクティブマトリクス方式の有機Ｅ
Ｌディスプレイは例えば特開平８−２３４６８３号公報
に開示されており、その概要を図６に示す。図示するよ
うに、表示装置はガラス基板１の上に形成されており、
互いに交差する走査線Ｘ及び信号線Ｙと、これらの交差
部に配された画素ＰＸＬ等からなる。画素ＰＸＬは、供
給される電流に応じて発光する電流駆動型の発光部と、
走査線Ｘ及び信号線Ｙからの信号に応じて動作し発光部
に電流を供給する回路部ＣＫＴとからなる。発光部は、
画素電極１０と対向電極１２との間に挟まれた有機エレ
クトロルミネッセンス（ＥＬ）層１１からなる。
【０００４】図７は、図６に示した画素ＰＸＬ１個分の
等価回路図であり、特に回路部ＣＫＴの構成例を模式的
に表している。回路部ＣＫＴは第１の薄膜トランジスタ
ＴＦＴ１、第２の薄膜トランジスタＴＦＴ２及び保持容
量Ｃｓとからなる。各薄膜トランジスタＴＦＴ１，ＴＦ
Ｔ２は図示するようにゲートＧ、ソースＳ及びドレイン
Ｄを備えている。発光部は有機エレクトロルミネッセン
ス（ＥＬ）素子である。有機ＥＬ素子は多くの場合整流
性があるため、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）と呼ば
れることがあり、図では発光素子としてダイオードの記
号を用いている。但し、発光素子は必ずしもＯＬＥＤに
限るものではなく、素子に流れる電流量によって輝度が
制御されるものであれば良い。又、発光素子に必ずしも
整流性が要求されるものではない。図示の例では、ＴＦ
Ｔ２のソースＳを基準電位（接地電位）とし、発光素子
ＯＬＥＤのアノードＡ（陽極）はＶｄｄ（一定の正電
位）に接続される一方、カソードＫ（陰極）はＴＦＴ２
のドレインＤに接続されている。図６と図７を比較すれ
ば明らかなように、ＯＬＥＤのアノードＡが対向電極１
２に対応し、カソードＫが画素電極１０に対応してい
る。但し、接続関係はこれに限られるものではなく、例
えばカソードＫとアノードＡを逆にする場合も有る。
等価回路図であり、特に回路部ＣＫＴの構成例を模式的
に表している。回路部ＣＫＴは第１の薄膜トランジスタ
ＴＦＴ１、第２の薄膜トランジスタＴＦＴ２及び保持容
量Ｃｓとからなる。各薄膜トランジスタＴＦＴ１，ＴＦ
Ｔ２は図示するようにゲートＧ、ソースＳ及びドレイン
Ｄを備えている。発光部は有機エレクトロルミネッセン
ス（ＥＬ）素子である。有機ＥＬ素子は多くの場合整流
性があるため、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）と呼ば
れることがあり、図では発光素子としてダイオードの記
号を用いている。但し、発光素子は必ずしもＯＬＥＤに
限るものではなく、素子に流れる電流量によって輝度が
制御されるものであれば良い。又、発光素子に必ずしも
整流性が要求されるものではない。図示の例では、ＴＦ
Ｔ２のソースＳを基準電位（接地電位）とし、発光素子
ＯＬＥＤのアノードＡ（陽極）はＶｄｄ（一定の正電
位）に接続される一方、カソードＫ（陰極）はＴＦＴ２
のドレインＤに接続されている。図６と図７を比較すれ
ば明らかなように、ＯＬＥＤのアノードＡが対向電極１
２に対応し、カソードＫが画素電極１０に対応してい
る。但し、接続関係はこれに限られるものではなく、例
えばカソードＫとアノードＡを逆にする場合も有る。
【０００５】図７に示した画素回路部ＣＫＴの動作は次
の通りである。まず、走査線Ｘを選択状態（ここでは高
レベル）とし、信号線Ｙにデータ電位を印加すると、Ｔ
ＦＴ１が導通し、保持容量Ｃｓが充電又は放電され、Ｔ
ＦＴ２のゲート電位はデータ電位に一致する。走査線Ｘ
を非選択状態（ここでは低レベル）とするとＴＦＴ１が
オフになり、ＴＦＴ２は電気的にデータ線Ｙから切り離
されるが、ＴＦＴ２のゲート電位は保持容量Ｃｓによっ
て安定に保持される。ＴＦＴ２を介して発光素子ＯＬＥ
Ｄに流れる電流は、ＴＦＴ２のゲート／ソース及びドレ
インに印加された電圧に応じた値となり、発光素子ＯＬ
ＥＤはその電流量に応じた輝度で発光し続ける。
の通りである。まず、走査線Ｘを選択状態（ここでは高
レベル）とし、信号線Ｙにデータ電位を印加すると、Ｔ
ＦＴ１が導通し、保持容量Ｃｓが充電又は放電され、Ｔ
ＦＴ２のゲート電位はデータ電位に一致する。走査線Ｘ
を非選択状態（ここでは低レベル）とするとＴＦＴ１が
オフになり、ＴＦＴ２は電気的にデータ線Ｙから切り離
されるが、ＴＦＴ２のゲート電位は保持容量Ｃｓによっ
て安定に保持される。ＴＦＴ２を介して発光素子ＯＬＥ
Ｄに流れる電流は、ＴＦＴ２のゲート／ソース及びドレ
インに印加された電圧に応じた値となり、発光素子ＯＬ
ＥＤはその電流量に応じた輝度で発光し続ける。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】有機ＥＬ素子は電流駆
動型であるので、ディスプレイの色むらを低減し正確な
階調を出すためには、電流量のばらつきを抑制すること
は重要である。電流駆動型の発光素子に駆動電流を供給
する薄膜トランジスタには、ボトムゲート構造とトップ
ゲート構造がある。ボトムゲート構造の薄膜トランジス
タは、ゲート電極と、その上面に重ねられたゲート絶縁
膜と、このゲート絶縁膜を介してゲート電極の上方に重
ねられた半導体薄膜とからなる。一方、トップゲート構
造の薄膜トランジスタは、薄膜トランジスタと、その上
面に重ねられたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜を介
して半導体薄膜の上方に重ねられたゲート電極とからな
る。ここで、発光素子の回路部としてボトムゲート構造
の薄膜トランジスタを採用した場合、バックチャネル現
象や短チャネル効果のため発光素子に供給するドレイン
電流が変動するという課題がある。
動型であるので、ディスプレイの色むらを低減し正確な
階調を出すためには、電流量のばらつきを抑制すること
は重要である。電流駆動型の発光素子に駆動電流を供給
する薄膜トランジスタには、ボトムゲート構造とトップ
ゲート構造がある。ボトムゲート構造の薄膜トランジス
タは、ゲート電極と、その上面に重ねられたゲート絶縁
膜と、このゲート絶縁膜を介してゲート電極の上方に重
ねられた半導体薄膜とからなる。一方、トップゲート構
造の薄膜トランジスタは、薄膜トランジスタと、その上
面に重ねられたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜を介
して半導体薄膜の上方に重ねられたゲート電極とからな
る。ここで、発光素子の回路部としてボトムゲート構造
の薄膜トランジスタを採用した場合、バックチャネル現
象や短チャネル効果のため発光素子に供給するドレイン
電流が変動するという課題がある。
【０００７】
【課題を解決する為の手段】上述した従来の技術の課題
を解決するために以下の手段を講じた。即ち、本発明の
一面に係る表示装置は、互いに交差する走査線及び信号
線と、これらの交差部に配された画素とからなる。前記
画素は、供給される電流に応じて発光する電流駆動型の
発光部と、該走査線及び該信号線からの信号に応じて動
作し該発光部に電流を供給する回路部とからなる。前記
回路部は、ゲート電極とその上面に重ねられたゲート絶
縁膜と該ゲート絶縁膜を介して該ゲート電極の上方に重
ねられた半導体薄膜とからなる薄膜トランジスタを含
む。前記薄膜トランジスタは、該発光部に供給される電
流の通路となるソース、チャネル及びドレインを該半導
体薄膜に備える。前記チャネルは、該ゲート電極に印加
される信号に応じて該通路を流れる電流を制御し、該制
御された電流を該ドレインを介し該発光部に供給する。
特徴事項として、前記薄膜トランジスタは、該ドレイン
から該発光部にかけて発生する電界の影響を遮断する為
に、該チャネルの上方にシールド用の導体膜が配されて
おり、該発光部に供給される電流を安定化する。好まし
くは、前記導体膜は、該信号線又は走査線を構成する導
体膜と同一の材料で形成されている。前記導体膜は、定
電位に保持されている。或いは、前記導体膜は、該ゲー
ト電極と同電位に保持されている。好ましくは、前記薄
膜トランジスタは、該ドレインの電圧上昇に伴う該チャ
ネルの実効長の短縮化を抑制する為に充分な不純物が該
チャネルに注入されており、これにより更に該発光部に
供給される電流を安定化する。好ましくは、前記発光部
は、電流に応じて発光する有機エレクトロルミネッセン
ス素子からなる。
を解決するために以下の手段を講じた。即ち、本発明の
一面に係る表示装置は、互いに交差する走査線及び信号
線と、これらの交差部に配された画素とからなる。前記
画素は、供給される電流に応じて発光する電流駆動型の
発光部と、該走査線及び該信号線からの信号に応じて動
作し該発光部に電流を供給する回路部とからなる。前記
回路部は、ゲート電極とその上面に重ねられたゲート絶
縁膜と該ゲート絶縁膜を介して該ゲート電極の上方に重
ねられた半導体薄膜とからなる薄膜トランジスタを含
む。前記薄膜トランジスタは、該発光部に供給される電
流の通路となるソース、チャネル及びドレインを該半導
体薄膜に備える。前記チャネルは、該ゲート電極に印加
される信号に応じて該通路を流れる電流を制御し、該制
御された電流を該ドレインを介し該発光部に供給する。
特徴事項として、前記薄膜トランジスタは、該ドレイン
から該発光部にかけて発生する電界の影響を遮断する為
に、該チャネルの上方にシールド用の導体膜が配されて
おり、該発光部に供給される電流を安定化する。好まし
くは、前記導体膜は、該信号線又は走査線を構成する導
体膜と同一の材料で形成されている。前記導体膜は、定
電位に保持されている。或いは、前記導体膜は、該ゲー
ト電極と同電位に保持されている。好ましくは、前記薄
膜トランジスタは、該ドレインの電圧上昇に伴う該チャ
ネルの実効長の短縮化を抑制する為に充分な不純物が該
チャネルに注入されており、これにより更に該発光部に
供給される電流を安定化する。好ましくは、前記発光部
は、電流に応じて発光する有機エレクトロルミネッセン
ス素子からなる。
【０００８】本発明の他面に係る表示装置は、互いに交
差する走査線及び信号線と、これらの交差部に配された
画素とからなる。前記画素は、供給される電流に応じて
発光する電流駆動型の発光部と、該走査線及び該信号線
からの信号に応じて動作し該発光部に電流を供給する回
路部とからなる。前記回路部は、ゲート電極とその一面
に重ねられたゲート絶縁膜と該ゲート絶縁膜を介して該
ゲート電極に重ねられた半導体薄膜とからなる薄膜トラ
ンジスタを含む。前記薄膜トランジスタは、該発光部に
供給される電流の通路となるソース、チャネル及びドレ
インを該半導体薄膜に備える。前記チャネル、は該ゲー
ト電極に印加される信号に応じて該通路を流れる電流を
制御し、該制御された電流を該ドレインを介し該発光部
に供給する。特徴事項として、前記薄膜トランジスタ
は、該ドレインの電圧上昇に伴う該チャネルの実効長の
短縮化を抑制する為に充分な不純物が該チャネルに注入
されており、該発光部に供給される電流を安定化する。
好ましくは、前記薄膜トランジスタは、該ドレインの電
圧上昇に伴う該チャネルの実効長の短縮化を抑制するに
充分な濃度で、該チャネルの閾値電圧を調整する為に不
純物が該チャネルに注入されている。好ましくは、前記
薄膜トランジスタは、該ドレインから該発光部にかけて
発生する電界の影響を遮断する為に、該チャネルの上方
にシールド用の導体膜が配されており、これにより更に
該発光部に供給される電流を安定化する。好ましくは、
前記発光部は、電流に応じて発光する有機エレクトロル
ミネッセンス素子からなる。
差する走査線及び信号線と、これらの交差部に配された
画素とからなる。前記画素は、供給される電流に応じて
発光する電流駆動型の発光部と、該走査線及び該信号線
からの信号に応じて動作し該発光部に電流を供給する回
路部とからなる。前記回路部は、ゲート電極とその一面
に重ねられたゲート絶縁膜と該ゲート絶縁膜を介して該
ゲート電極に重ねられた半導体薄膜とからなる薄膜トラ
ンジスタを含む。前記薄膜トランジスタは、該発光部に
供給される電流の通路となるソース、チャネル及びドレ
インを該半導体薄膜に備える。前記チャネル、は該ゲー
ト電極に印加される信号に応じて該通路を流れる電流を
制御し、該制御された電流を該ドレインを介し該発光部
に供給する。特徴事項として、前記薄膜トランジスタ
は、該ドレインの電圧上昇に伴う該チャネルの実効長の
短縮化を抑制する為に充分な不純物が該チャネルに注入
されており、該発光部に供給される電流を安定化する。
好ましくは、前記薄膜トランジスタは、該ドレインの電
圧上昇に伴う該チャネルの実効長の短縮化を抑制するに
充分な濃度で、該チャネルの閾値電圧を調整する為に不
純物が該チャネルに注入されている。好ましくは、前記
薄膜トランジスタは、該ドレインから該発光部にかけて
発生する電界の影響を遮断する為に、該チャネルの上方
にシールド用の導体膜が配されており、これにより更に
該発光部に供給される電流を安定化する。好ましくは、
前記発光部は、電流に応じて発光する有機エレクトロル
ミネッセンス素子からなる。
【０００９】本発明によれば、各画素に集積形成された
回路部はボトムゲート構造の薄膜トランジスタを含んで
いる。この薄膜トランジスタのチャネル上に導体膜を設
けることにより、外部電界を遮断して、バックチャネル
現象を抑制する。特に薄膜トランジスタの動作特性上
で、飽和領域におけるドレイン電圧の増大に伴うドレイ
ン電流の増加を防いでいる。又、チャネル領域に必要な
濃度の不純物を導入することで、短チャネル効果の発生
を抑制し、持って飽和領域におけるドレイン電圧の増大
に伴うドレイン電流の漸増を防いでいる。かかるドレイ
ン電流の抑制手段を講ずることにより、有機ＥＬ素子等
の電流駆動型発光素子を集積形成した表示装置の色むら
を低減し正確な階調を出すことができる。
回路部はボトムゲート構造の薄膜トランジスタを含んで
いる。この薄膜トランジスタのチャネル上に導体膜を設
けることにより、外部電界を遮断して、バックチャネル
現象を抑制する。特に薄膜トランジスタの動作特性上
で、飽和領域におけるドレイン電圧の増大に伴うドレイ
ン電流の増加を防いでいる。又、チャネル領域に必要な
濃度の不純物を導入することで、短チャネル効果の発生
を抑制し、持って飽和領域におけるドレイン電圧の増大
に伴うドレイン電流の漸増を防いでいる。かかるドレイ
ン電流の抑制手段を講ずることにより、有機ＥＬ素子等
の電流駆動型発光素子を集積形成した表示装置の色むら
を低減し正確な階調を出すことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる表示装
置の実施形態の一例を示す模式的な部分断面図であり、
一画素分のみを表している。尚、本表示装置の全体的な
構成は図６及び図７に示した表示装置と基本的には同様
である。即ち、本発明にかかる表示装置は、ガラス板等
からなる基板１を用いて作製されており、その上には互
いに交差する走査線及び信号線と、これらの交差部に配
された画素部とが集積的に形成されている。画素は、供
給される電流に応じて発光する電流駆動型の発光部と、
走査線及び信号線からの信号に応じて動作し発光部に電
流を供給する回路部とからなる。本実施形態では、発光
部は電流に応じて発光する有機ＥＬ素子ＯＬＥＤからな
る。このＯＬＥＤは、画素電極１０、有機ＥＬ層１１及
び対向電極１２を順に重ねたものである。画素電極１０
はＯＬＥＤのカソードＫとして機能し、例えば金属アル
ミニウムからなる。対向電極１２はＯＬＥＤのアノード
Ａとして機能し、例えばＩＴＯ等の透明導電材料からな
る。画素電極１０は画素毎に細分化されている一方、対
向電極１２は全ての画素について共通に形成されてい
る。有機ＥＬ層１１は例えば正孔輸送層と電子輸送層と
を重ねた複合膜となっている。例えば、カソードＫ（電
子注入電極）として機能する画素電極１０の上に電子輸
送層としてＡｌｑ３を蒸着し、その上に正孔輸送層とし
てＤｉａｍｉｎｅを蒸着し、その上にアノードＡ（正孔
注入電極）として機能する対向電極１２を成膜する。
尚、Ａｌｑ３は、８−ｈｙｄｒｏｘｙ ｑｕｉｎｏｌｉ
ｎｅ ａｌｕｍｉｎｕｍを表している。このような積層
構造を有するＯＬＥＤは一例に過ぎず、本発明を限定す
るものではない。かかる構成を有するＯＬＥＤのアノー
ド／カソード間に順方向の電圧（１０Ｖ程度）を印加す
ると、電子や正孔等キャリアの注入が起こり、発光が観
測される。ＯＬＥＤの動作は、正孔輸送層から注入され
た正孔と電子輸送層から注入された電子より形成された
励起子による発光と考えられる。
の形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる表示装
置の実施形態の一例を示す模式的な部分断面図であり、
一画素分のみを表している。尚、本表示装置の全体的な
構成は図６及び図７に示した表示装置と基本的には同様
である。即ち、本発明にかかる表示装置は、ガラス板等
からなる基板１を用いて作製されており、その上には互
いに交差する走査線及び信号線と、これらの交差部に配
された画素部とが集積的に形成されている。画素は、供
給される電流に応じて発光する電流駆動型の発光部と、
走査線及び信号線からの信号に応じて動作し発光部に電
流を供給する回路部とからなる。本実施形態では、発光
部は電流に応じて発光する有機ＥＬ素子ＯＬＥＤからな
る。このＯＬＥＤは、画素電極１０、有機ＥＬ層１１及
び対向電極１２を順に重ねたものである。画素電極１０
はＯＬＥＤのカソードＫとして機能し、例えば金属アル
ミニウムからなる。対向電極１２はＯＬＥＤのアノード
Ａとして機能し、例えばＩＴＯ等の透明導電材料からな
る。画素電極１０は画素毎に細分化されている一方、対
向電極１２は全ての画素について共通に形成されてい
る。有機ＥＬ層１１は例えば正孔輸送層と電子輸送層と
を重ねた複合膜となっている。例えば、カソードＫ（電
子注入電極）として機能する画素電極１０の上に電子輸
送層としてＡｌｑ３を蒸着し、その上に正孔輸送層とし
てＤｉａｍｉｎｅを蒸着し、その上にアノードＡ（正孔
注入電極）として機能する対向電極１２を成膜する。
尚、Ａｌｑ３は、８−ｈｙｄｒｏｘｙ ｑｕｉｎｏｌｉ
ｎｅ ａｌｕｍｉｎｕｍを表している。このような積層
構造を有するＯＬＥＤは一例に過ぎず、本発明を限定す
るものではない。かかる構成を有するＯＬＥＤのアノー
ド／カソード間に順方向の電圧（１０Ｖ程度）を印加す
ると、電子や正孔等キャリアの注入が起こり、発光が観
測される。ＯＬＥＤの動作は、正孔輸送層から注入され
た正孔と電子輸送層から注入された電子より形成された
励起子による発光と考えられる。
【００１１】ＯＬＥＤを駆動するために画素毎に設けら
れた回路部は、図示するようにボトムゲート構造のＴＦ
Ｔを含んでいる。このＴＦＴは基板１の上に形成された
ゲート電極２と、その上面に重ねられたゲート絶縁膜３
と、このゲート絶縁膜３を介してゲート電極２の上方に
重ねられた半導体薄膜４とからなる。この半導体薄膜４
は例えば多結晶シリコン薄膜からなる。ＴＦＴはＯＬＥ
Ｄに供給される電流の通路となるソースＳ、チャネルＣ
ｈ及びドレインＤを備えている。チャネルＣｈは丁度ゲ
ート電極２の直上に位置する。このボトムゲート構造の
ＴＦＴは層間絶縁膜５により被覆されており、その上に
はソース電極６及びドレイン電極７が形成されている。
これら回路部の配線となるソース電極６及びドレイン電
極７の上には平坦化膜９を介してＯＬＥＤが成膜されて
いる。ここでチャネルＣｈはゲート電極２に印加される
信号に応じて上述した通路を流れる電流を制御し、これ
をドレインＤ及びドレイン電極７を介してＯＬＥＤに供
給する。
れた回路部は、図示するようにボトムゲート構造のＴＦ
Ｔを含んでいる。このＴＦＴは基板１の上に形成された
ゲート電極２と、その上面に重ねられたゲート絶縁膜３
と、このゲート絶縁膜３を介してゲート電極２の上方に
重ねられた半導体薄膜４とからなる。この半導体薄膜４
は例えば多結晶シリコン薄膜からなる。ＴＦＴはＯＬＥ
Ｄに供給される電流の通路となるソースＳ、チャネルＣ
ｈ及びドレインＤを備えている。チャネルＣｈは丁度ゲ
ート電極２の直上に位置する。このボトムゲート構造の
ＴＦＴは層間絶縁膜５により被覆されており、その上に
はソース電極６及びドレイン電極７が形成されている。
これら回路部の配線となるソース電極６及びドレイン電
極７の上には平坦化膜９を介してＯＬＥＤが成膜されて
いる。ここでチャネルＣｈはゲート電極２に印加される
信号に応じて上述した通路を流れる電流を制御し、これ
をドレインＤ及びドレイン電極７を介してＯＬＥＤに供
給する。
【００１２】本発明の特徴事項として、薄膜トランジス
タＴＦＴは、ドレインＤ及びこれと同電位のドレイン電
極７や画素電極１０から発生する電界の影響を遮断する
ために、チャネルＣｈの上方に層間絶縁膜５を介してシ
ールド用の導体膜８が配されている。この導体膜８によ
りＴＦＴのバックチャネル現象を抑制し、持ってＯＬＥ
Ｄに供給されるドレイン電流を安定化する。本実施形態
では、導体膜８は信号線（図示せず）やソース電極６、
ドレイン電極７を構成する導体膜と同一の材料で形成さ
れている。場合によっては、走査線（図示せず）やゲー
ト電極２を構成する導体膜と同一の材料で形成してもよ
い。本実施形態では導体膜８はゲート電極２と同電位に
保持されている。場合によっては、導体膜８を接地電位
若しくは電源電位（Ｖｄｄ）等の定電位に保持してもよ
い。
タＴＦＴは、ドレインＤ及びこれと同電位のドレイン電
極７や画素電極１０から発生する電界の影響を遮断する
ために、チャネルＣｈの上方に層間絶縁膜５を介してシ
ールド用の導体膜８が配されている。この導体膜８によ
りＴＦＴのバックチャネル現象を抑制し、持ってＯＬＥ
Ｄに供給されるドレイン電流を安定化する。本実施形態
では、導体膜８は信号線（図示せず）やソース電極６、
ドレイン電極７を構成する導体膜と同一の材料で形成さ
れている。場合によっては、走査線（図示せず）やゲー
ト電極２を構成する導体膜と同一の材料で形成してもよ
い。本実施形態では導体膜８はゲート電極２と同電位に
保持されている。場合によっては、導体膜８を接地電位
若しくは電源電位（Ｖｄｄ）等の定電位に保持してもよ
い。
【００１３】又、本発明の他の特徴として、薄膜トラン
ジスタＴＦＴは、ドレインＤの電圧上昇に伴うチャネル
Ｃｈの実効長の短縮化（短チャネル効果）を抑制するた
めに十分な不純物が半導体薄膜４のチャネル領域Ｃｈに
注入されており、ＯＬＥＤに供給されるドレイン電流を
安定化する。ＴＦＴはドレインＤの電圧上昇に伴う短チ
ャネル効果を抑制するに十分な濃度で、チャネルＣｈの
閾値電圧を調整するために不純物がチャネルＣｈに注入
されている。換言すると、ＴＦＴの閾値電圧調整用に注
入される不純物の濃度を通常に比べ多めに制御すること
で、短チャネル効果を抑制している。ドーズ量としては
１×１０14／ｃｍ2 以下が好ましい。このドーズ量を越
えるとＴＦＴの耐圧に問題が生じる場合がある。又、こ
のドーズ量を越えるとＴＦＴの閾値電圧も動作に不適切
な範囲に入る場合がある。
ジスタＴＦＴは、ドレインＤの電圧上昇に伴うチャネル
Ｃｈの実効長の短縮化（短チャネル効果）を抑制するた
めに十分な不純物が半導体薄膜４のチャネル領域Ｃｈに
注入されており、ＯＬＥＤに供給されるドレイン電流を
安定化する。ＴＦＴはドレインＤの電圧上昇に伴う短チ
ャネル効果を抑制するに十分な濃度で、チャネルＣｈの
閾値電圧を調整するために不純物がチャネルＣｈに注入
されている。換言すると、ＴＦＴの閾値電圧調整用に注
入される不純物の濃度を通常に比べ多めに制御すること
で、短チャネル効果を抑制している。ドーズ量としては
１×１０14／ｃｍ2 以下が好ましい。このドーズ量を越
えるとＴＦＴの耐圧に問題が生じる場合がある。又、こ
のドーズ量を越えるとＴＦＴの閾値電圧も動作に不適切
な範囲に入る場合がある。
【００１４】図２は、本発明の原理的な説明に供する模
式図であり、ＴＦＴの参考例を表している。この参考例
は基本的には図１に示した実施形態と同様であり、対応
する部分には対応する参照番号を付して理解を容易にし
ている。但し、この参考例は実施形態と異なり、シール
ド用の導体膜がない通常のボトムゲート構造となってい
る。そこで、ＴＦＴのドレインＤに加わる電圧を増加し
ていくと、電気力線が層間絶縁膜５を通して多結晶シリ
コン等からなる半導体薄膜４に印加される。この電気力
線による電界はドレイン電圧の上昇とともに増加するた
め、バックチャネルが発生し、結果的にチャネルＣｈを
流れる電流は増加していく。
式図であり、ＴＦＴの参考例を表している。この参考例
は基本的には図１に示した実施形態と同様であり、対応
する部分には対応する参照番号を付して理解を容易にし
ている。但し、この参考例は実施形態と異なり、シール
ド用の導体膜がない通常のボトムゲート構造となってい
る。そこで、ＴＦＴのドレインＤに加わる電圧を増加し
ていくと、電気力線が層間絶縁膜５を通して多結晶シリ
コン等からなる半導体薄膜４に印加される。この電気力
線による電界はドレイン電圧の上昇とともに増加するた
め、バックチャネルが発生し、結果的にチャネルＣｈを
流れる電流は増加していく。
【００１５】図３は、図２に示した薄膜トランジスタＴ
ＦＴのドレイン電圧Ｖｄ／ドレイン電流Ｉｄの関係を示
すグラフである。ＯＬＥＤを駆動するためには、Ｖｄ／
Ｉｄ特性の飽和領域で、ドレイン電流Ｉｄはほぼ一定で
あることが好ましい。これにより、安定した画像輝度が
得られる。しかし、図２に示した参考例ではバックチャ
ネル現象のためＶｄ／Ｉｄ特性は飽和領域で平坦となら
ず、カーブａで示すようにＶｄの上昇とともにＩｄが漸
増している。
ＦＴのドレイン電圧Ｖｄ／ドレイン電流Ｉｄの関係を示
すグラフである。ＯＬＥＤを駆動するためには、Ｖｄ／
Ｉｄ特性の飽和領域で、ドレイン電流Ｉｄはほぼ一定で
あることが好ましい。これにより、安定した画像輝度が
得られる。しかし、図２に示した参考例ではバックチャ
ネル現象のためＶｄ／Ｉｄ特性は飽和領域で平坦となら
ず、カーブａで示すようにＶｄの上昇とともにＩｄが漸
増している。
【００１６】図４は、図１に示した実施形態の要部を表
したものであり、図２の参考例との比較が容易となるよ
うに描いてある。ドレインＤに印加される電圧による電
界を防ぐためには、図示するように、ソース電極６及び
ドレイン電極７を構成する層と同じ導電材で、チャネル
Ｃｈを構成する半導体薄膜４の上に層間絶縁膜５を介し
て導体膜８を設ける。このようにすれば、ドレイン電圧
による電界はシールドされることになり、チャネルＣｈ
に悪影響を与えない。この結果、図４のＴＦＴのＶｄ／
Ｉｄ特性は図３のカーブｂのようになり、飽和領域にお
ける電流値の変動を抑制することが可能である。
したものであり、図２の参考例との比較が容易となるよ
うに描いてある。ドレインＤに印加される電圧による電
界を防ぐためには、図示するように、ソース電極６及び
ドレイン電極７を構成する層と同じ導電材で、チャネル
Ｃｈを構成する半導体薄膜４の上に層間絶縁膜５を介し
て導体膜８を設ける。このようにすれば、ドレイン電圧
による電界はシールドされることになり、チャネルＣｈ
に悪影響を与えない。この結果、図４のＴＦＴのＶｄ／
Ｉｄ特性は図３のカーブｂのようになり、飽和領域にお
ける電流値の変動を抑制することが可能である。
【００１７】図５は、本発明の他の特徴の原理的な説明
に供する模式図である。図示するように、ＴＦＴは予め
必要な電流駆動能力に見合ったチャネルＣｈの長さ寸法
Ｌを有している。しかし、ドレイン電圧の増大ととも
に、空乏層がドレイン端からソース端に向って伸びてい
く。空乏層の長さ寸法をΔＬとすると、実効チャネル長
がＬ−ΔＬとなり、短くなってくる。このようなドレイ
ン電圧の増大に伴う短チャネル効果が発生すると、当然
ドレイン電流Ｉｄが漸増してくるため、ＴＦＴのＶｄ／
Ｉｄ特性は図３のカーブａのようになる。ここで、空乏
層の長さΔＬはチャネルＣｈに注入された不純物濃度が
低いほど、長くなる。従って、ドレイン電圧の影響によ
る短チャネル効果を抑制するために必要な程度の濃度
で、チャネル領域に不純物を注入すればよい。具体的に
は、空乏層の伸びを防止するため、必要な濃度で予め半
導体薄膜４に閾値調整を兼ねたイオンインプランテーシ
ョンを行なっている。これにより、ＴＦＴのＶｄ／Ｉｄ
特性を、図３のカーブｂのようにすることが可能であ
る。ＯＬＥＤは電流駆動型であるので、ドレイン電流の
ばらつきを抑制することは重要である。
に供する模式図である。図示するように、ＴＦＴは予め
必要な電流駆動能力に見合ったチャネルＣｈの長さ寸法
Ｌを有している。しかし、ドレイン電圧の増大ととも
に、空乏層がドレイン端からソース端に向って伸びてい
く。空乏層の長さ寸法をΔＬとすると、実効チャネル長
がＬ−ΔＬとなり、短くなってくる。このようなドレイ
ン電圧の増大に伴う短チャネル効果が発生すると、当然
ドレイン電流Ｉｄが漸増してくるため、ＴＦＴのＶｄ／
Ｉｄ特性は図３のカーブａのようになる。ここで、空乏
層の長さΔＬはチャネルＣｈに注入された不純物濃度が
低いほど、長くなる。従って、ドレイン電圧の影響によ
る短チャネル効果を抑制するために必要な程度の濃度
で、チャネル領域に不純物を注入すればよい。具体的に
は、空乏層の伸びを防止するため、必要な濃度で予め半
導体薄膜４に閾値調整を兼ねたイオンインプランテーシ
ョンを行なっている。これにより、ＴＦＴのＶｄ／Ｉｄ
特性を、図３のカーブｂのようにすることが可能であ
る。ＯＬＥＤは電流駆動型であるので、ドレイン電流の
ばらつきを抑制することは重要である。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と電流駆動型発光素子とを
組み合わせたアクティブマトリクス型表示装置におい
て、ボトムゲート構造のＴＦＴの上にシールド用の導体
膜を設けることにより、ＴＦＴ動作特性上飽和領域にお
けるドレイン電流の漸増を抑制することが可能である。
又、チャネル領域に不純物を注入することで、ドレイン
端からの空乏層の伸びを抑制して、ドレイン電流の漸増
を防ぐ。このようなシールド用の導体膜とチャネルドー
ピングとを組み合わせて、飽和領域におけるドレイン電
流の漸増を抑える。これにより、電流駆動で発光する有
機ＥＬ素子等を用いた表示装置の表示むらの低減化が達
成可能である。
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と電流駆動型発光素子とを
組み合わせたアクティブマトリクス型表示装置におい
て、ボトムゲート構造のＴＦＴの上にシールド用の導体
膜を設けることにより、ＴＦＴ動作特性上飽和領域にお
けるドレイン電流の漸増を抑制することが可能である。
又、チャネル領域に不純物を注入することで、ドレイン
端からの空乏層の伸びを抑制して、ドレイン電流の漸増
を防ぐ。このようなシールド用の導体膜とチャネルドー
ピングとを組み合わせて、飽和領域におけるドレイン電
流の漸増を抑える。これにより、電流駆動で発光する有
機ＥＬ素子等を用いた表示装置の表示むらの低減化が達
成可能である。
【図１】本発明にかかる表示装置の実施形態を示す模式
的な部分断面図である。
的な部分断面図である。
【図２】本発明の原理説明に供する参考図である。
【図３】同じく原理説明に供する薄膜トランジスタの特
性図である。
性図である。
【図４】本発明にかかる表示装置の要部断面図である。
【図５】同じく本発明にかかる表示装置の要部断面図で
ある。
ある。
【図６】従来の表示装置の一例を示す模式的な斜視図で
ある。
ある。
【図７】従来の表示装置の一例を示す等価回路図であ
る。
る。
１・・・基板、２・・・ゲート電極、３・・・ゲート絶
縁膜、４・・・半導体薄膜、５・・・層間絶縁膜、８・
・・導体膜、９・・・平坦化膜、１０・・・画素電極、
１１・・・有機ＥＬ層、１２・・・対向電極、ＴＦＴ・
・・薄膜トランジスタ、Ｃｈ・・・チャネル、Ｓ・・・
ソース、Ｄ・・・ドレイン、ＯＬＥＤ・・・有機発光ダ
イオード
縁膜、４・・・半導体薄膜、５・・・層間絶縁膜、８・
・・導体膜、９・・・平坦化膜、１０・・・画素電極、
１１・・・有機ＥＬ層、１２・・・対向電極、ＴＦＴ・
・・薄膜トランジスタ、Ｃｈ・・・チャネル、Ｓ・・・
ソース、Ｄ・・・ドレイン、ＯＬＥＤ・・・有機発光ダ
イオード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB06 AB07 BA06 CA01 CB01 DA01 DB03 EB00 5C080 AA06 BB05 DD05 FF11 JJ03 JJ05 JJ06 5C094 AA03 AA13 AA23 AA25 AA53 BA03 BA29 CA19 DA13 DB01 DB10 EA04 EA05 EA10 EB02 FA01 FA02 FB12 FB14 5F110 AA30 BB01 CC08 DD02 EE30 GG02 GG13 GG34 HJ13 HL03 NN73 QQ08 QQ19
Claims (10)
- 【請求項１】 互いに交差する走査線及び信号線と、こ
れらの交差部に配された画素とからなり、 前記画素は、供給される電流に応じて発光する電流駆動
型の発光部と、該走査線及び該信号線からの信号に応じ
て動作し該発光部に電流を供給する回路部とからなり、 前記回路部は、ゲート電極とその上面に重ねられたゲー
ト絶縁膜と該ゲート絶縁膜を介して該ゲート電極の上方
に重ねられた半導体薄膜とからなる薄膜トランジスタを
含み、 前記薄膜トランジスタは、該発光部に供給される電流の
通路となるソース、チャネル及びドレインを該半導体薄
膜に備え、 前記チャネルは該ゲート電極に印加される信号に応じて
該通路を流れる電流を制御し、該制御された電流を該ド
レインを介し該発光部に供給する表示装置において、 前記薄膜トランジスタは、該ドレインから該発光部にか
けて発生する電界の影響を遮断する為に、該チャネルの
上方にシールド用の導体膜が配されており、該発光部に
供給される電流を安定化することを特徴とする表示装
置。 - 【請求項２】 前記導体膜は、該信号線又は走査線を構
成する導体膜と同一の材料で形成されていることを特徴
とする請求項１記載の表示装置。 - 【請求項３】 前記導体膜は、定電位に保持されている
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。 - 【請求項４】 前記導体膜は、該ゲート電極と同電位に
保持されていることを特徴とする請求項１記載の表示装
置。 - 【請求項５】 前記薄膜トランジスタは、該ドレインの
電圧上昇に伴う該チャネルの実効長の短縮化を抑制する
為に充分な不純物が該チャネルに注入されており、これ
により更に該発光部に供給される電流を安定化すること
を特徴とする請求項１記載の表示装置。 - 【請求項６】 前記発光部は、電流に応じて発光する有
機エレクトロルミネッセンス素子からなることを特徴と
する請求項１記載の表示装置。 - 【請求項７】 互いに交差する走査線及び信号線と、こ
れらの交差部に配された画素とからなり、 前記画素は、供給される電流に応じて発光する電流駆動
型の発光部と、該走査線及び該信号線からの信号に応じ
て動作し該発光部に電流を供給する回路部とからなり、 前記回路部は、ゲート電極とその一面に重ねられたゲー
ト絶縁膜と該ゲート絶縁膜を介して該ゲート電極に重ね
られた半導体薄膜とからなる薄膜トランジスタを含み、 前記薄膜トランジスタは、該発光部に供給される電流の
通路となるソース、チャネル及びドレインを該半導体薄
膜に備え、 前記チャネルは該ゲート電極に印加される信号に応じて
該通路を流れる電流を制御し、該制御された電流を該ド
レインを介し該発光部に供給する表示装置において、 前記薄膜トランジスタは、該ドレインの電圧上昇に伴う
該チャネルの実効長の短縮化を抑制する為に充分な不純
物が該チャネルに注入されており、該発光部に供給され
る電流を安定化することを特徴とする表示装置。 - 【請求項８】 前記薄膜トランジスタは、該ドレインの
電圧上昇に伴う該チャネルの実効長の短縮化を抑制する
に充分な濃度で、該チャネルの閾値電圧を調整する為に
不純物が該チャネルに注入されていることを特徴とする
請求項７記載の表示装置。 - 【請求項９】 前記薄膜トランジスタは、該ドレインか
ら該発光部にかけて発生する電界の影響を遮断する為
に、該チャネルの上方にシールド用の導体膜が配されて
おり、これにより更に該発光部に供給される電流を安定
化することを特徴とする請求項７記載の表示装置。 - 【請求項１０】 前記発光部は、電流に応じて発光する
有機エレクトロルミネッセンス素子からなることを特徴
とする請求項７記載の表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16613299A JP4337171B2 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | 表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16613299A JP4337171B2 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | 表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000352941A true JP2000352941A (ja) | 2000-12-19 |
| JP4337171B2 JP4337171B2 (ja) | 2009-09-30 |
Family
ID=15825637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16613299A Expired - Fee Related JP4337171B2 (ja) | 1999-06-14 | 1999-06-14 | 表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4337171B2 (ja) |
Cited By (52)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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