JPH11212493A

JPH11212493A - 発光表示装置

Info

Publication number: JPH11212493A
Application number: JP10016288A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ogura; 隆小倉; Hitoshi Takeda; 均竹田; Noritaka Kawase; 徳隆川瀬; Kazuo Ban; 和夫伴
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】アクティブ素子の特性にばらつきがあっても
発光素子の発光輝度のばらつきとして現れないように
し、均一な表示を実現する。【解決手段】絶縁性基板上に複数の走査線と複数の信
号線をマトリックス状に配置し、上記走査線と信号線と
の交差点近傍に形成した薄膜トランジスタによって発光
素子の印加電流を制御する発光表示装置において、上記
走査線又は信号線にそれぞれ接続された定電流源を、発
光素子を形成する単位画素１つに２以上の走査線と信号
線を薄膜トランジスタを介して接続したことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アクティブマト
リックス型発光表示装置に関し、薄膜トランジスタを用
いて階調表示を行う発光表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パソコン、携帯情報端末及び情報通信機
器やこれらの複合商品は、軽量、薄型、低消費電力の表
示装置を必要とし、液晶表示装置あるいはエレクトロル
ミネッセンスのような表示装置が用いられている。特
に、自発光型の表示装置は視認性がよく、視角度特性も
広い等の特長がある。

【０００３】薄膜トランジスタを駆動素子とするアクテ
ィブマトリックス型エレクトロルミネッセンスが、例え
ば特開平７−１２２３６０号公報に開示されている。こ
れは図６に示すように、２つの薄膜トランジスタＴＦＴ
１、ＴＦＴ２と１つの蓄積コンデンサＣで構成されるア
クティブマトリックス回路により、有機エレクトロルミ
ネッセンスの発光輝度を制御するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特許公報に記載さ
れたアクティブマトリックス型エレクトロルミネッセン
スにより、発光輝度を制御して表示することができる
が、薄膜トランジスタを表示装置の全領域に亙って均一
な特性を持つように作成することは非常に困難で、ばら
つきを生じる。特に電流により輝度が制御される自発光
型の発光素子の場合は、薄膜トランジスタのゲート電圧
−ソース・ドレイン電流特性やゲートのスレッショルド
電圧のばらつきにより同一電圧をゲートに印加しても発
光輝度にばらつきを生じる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の特許請求の範囲
の請求項１に記載の発光表示装置は、絶縁性基板上に複
数の走査線と複数の信号線をマトリックス状に配置し、
上記走査線と信号線との交差点近傍に形成した薄膜トラ
ンジスタによって発光素子の印加電流を制御する発光表
示装置において、上記走査線又は信号線に接続された定
電流源を、発光素子を形成する単位画素１つに２以上の
走査線と信号線を薄膜トランジスタを介して接続したこ
とを特徴とする。

【０００６】本発明の特許請求の範囲の請求項２に記載
の発光表示装置は、請求項１記載の複数の定電流源が指
数関数で増加する電流比に設定されていることを特徴と
する。本発明の特許請求の範囲の請求項３に記載の発光
表示装置は、請求項１記載の複数の走査線と信号線は、
上記発光素子の上下、左右両側に配置されていることを
特徴とする。

【０００７】本発明の特許請求の範囲の請求項４に記載
の発光表示装置は、絶縁性基板上に上記複数の走査線と
複数の信号線と薄膜トランジスタを形成し、上記走査
線、信号線、薄膜トランジスタ上に絶縁膜を介して発光
素子を形成したことを特徴とする。

【０００８】本発明は、定電流源から発光素子に電流を
供給するので、薄膜トランジスタの特性にばらつきがあ
っても発光輝度のばらつきとして現れず、均一な表示を
行うことができる。発光素子が有機エレクトロルミネッ
センスの場合は定電流源による直流駆動できるので都合
がよい。

【０００９】また、本発明は定電流源を指数関数で増加
する電流比に設定したので、例えば電流源が４つの場合
は、１６階調の発光輝度が得られる。

【００１０】また、本発明は走査線、信号線、薄膜トラ
ンジスタを形成する層と発光素子を形成する層を絶縁膜
で分離しているので、発光素子の形成面積は走査線、信
号線、薄膜トランジスタによって減少しない。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の発光表示装置の等
価回路図を示し、単位画素に４本の信号線と４本の走査
線を配置した例を示す。図１に示すように、発光素子
（ｍ、ｎ）に対し、それぞれ４本の信号線（Ｓｍ，１〜
Ｓｍ，４）と４本の走査線（Ｄｎ、１〜Ｄｎ、４）が薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ１〜ＴＦＴ４）を介して接続さ
れる。他の発光素子（ｍ＋１、ｎ）（ｍ、ｎ＋１）（ｍ
＋１、ｎ＋１）もそれぞれ４本の信号線と４本の走査線
が４つのＴＦＴを介して接続される。薄膜トランジスタ
のゲートに走査線が接続され、ソースに信号線が接続さ
れ、ドレインに発光素子が接続される。信号線（Ｓｍ，
１〜Ｓｍ，４）に定電流源（Ｉｍ、１〜Ｉｍ、４）が接
続される。定電流源として、例えば電流比が１：２：
４：８のように、指数関数で増加するように設定してお
くことにより、定電流源が４つの場合は発光素子の電流
を１６通りに制御することができ、１６階調の発光輝度
が得られる。また、定電流源を用いているので、薄膜ト
ランジスタの特性のばらつきが発光素子の発光輝度に影
響せず、表示パネルの発光輝度のばらつきを少なくす
る。

【００１２】本発明に使用される薄膜トランジスタは、
従来公知の材料、構造を用いることが可能である。例え
ば、非晶質シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン
を半導体材料に使用することができ、ゲート絶縁膜には
ＳｉＯ₂，ＳｉＮ（Ｓｉ₃Ｎ₄），ＴａＯ（Ｔａ₂Ｏ₅）を
使用することができ、また信号線、走査線にはＴａ，Ａ
ｌ，Ｃｕ等を使用することができる。薄膜トランジスタ
の構造にはスタガ型、逆スタガ型、トップゲート型を使
用することができる。

【００１３】発光素子は、有機エレクトロルミネッセン
ス（ＥＬ）、薄膜エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）や
発光ダイオードを使用することができ、有機ＥＬ素子
は、金（Ａｕ）やインジウム（Ｉｎ）と錫（Ｓｎ）の酸
化物（ＩＴＯ）よりなる陽極電極と、マグネシウム（Ｍ
ｇ）と銀（Ａｇ）の合金、アルミニウム（Ａｌ）とリチ
ウム（Ｌｉ）の合金等よりなる陰極電極との間に有機発
光層を挟んで構成される。発光層は特性改善のためホー
ル輸送層、ホール注入層や電子輸送層、電子注入層が必
要に応じてそれぞれ陽極電極と発光層の間、陰極電極と
発光層の間に挿入される。有機材料には公知の材料が使
用可能で、例えばホール輸送層、ホール注入層には芳香
族アミン系化合物、ヒドラゾン化合物やポリビニルカル
バゾール等が用いられる。発光層には８−ヒドロキシキ
ノリンのアルミニウム錯体等の金属錯体やビススチリル
ベンゼン誘導体等が用いられる。電子輸送層、電子注入
層にはオキサジアゾール誘導体が用いられる。

【００１４】図１の等価的回路図において、信号線、走
査線は発光素子の左側、上側に４本配線されているが、
左右、上下に２本づつに分けて配線するのが望ましい。

【００１５】（実施例１）実施例１の平面図を図２に示
し、図２のＡ−Ａ’断面図を図３に示す。実施例１は２
本の信号線を発光素子の左側に配線し、走査線を発光素
子の上下に配線している。

【００１６】この発光表示装置はガラスのような絶縁性
基板上に、半導体膜としてアモルファスシリコン（ａ−
Ｓｉ）層１をプラズマＣＶＤ法により全面に成膜し、フ
ォトリソグラフィ法により薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１１の形成領域にのみ残すよう露光及びエッチングを行
う。次に窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）からなるゲート絶縁
膜２をプラズマＣＶＤ法で形成し、アモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）層１上のゲート領域にのみフォトリソグ
ラフィ法を用い、エッチングにより残す。そして、タン
タル（Ｔａ）をスパッタ法により蒸着し走査線３、信号
線４の部分、ゲート電極、ドレイン電極の部分のみをフ
ォトリソグラフィ法を用い、エッチングして残す。走査
線３と信号線４の交差部は絶縁層で分離した。

【００１７】その後、インジウムと錫の酸化物であるＩ
ＴＯをスパッタ法により蒸着し、画素電極部分のみを透
明電極５としてエッチングして残す。透明電極５の表面
を露出させ、その周囲及び透明電極５以外の部分を酸化
シリコンのような絶縁層８で覆う。この露出した透明電
極５の上にＥＬ層６及び陰極電極７を積層する。ＥＬ層
は、有機ＥＬにより形成し、ホール輸送層として４、
４’−ビス〔Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミ
ノ〕ビフェニル（ＮＰＤ）、発光層としてトリス（８−
キノリノール）アルミニウム（Ａｌｑ３）を抵抗加熱蒸
着法により、この順で形成する。ホール輸送層、発光層
の膜厚はそれぞれ５００Åとした。陰極電極はマグネシ
ュウム（Ｍｇ）と銀（Ａｇ）の合金を用い、抵抗加熱に
よる共蒸着法により、マグネシュウム（Ｍｇ）と銀（Ａ
ｇ）の蒸着レート比を１０：１にして作成した。

【００１８】この実施例では信号線を２本発光素子の左
側に配置しているが、左右両側に配置するのが望まし
い。

【００１９】以上のようにして作成されたアクティブマ
トリックス型発光表示装置は、信号線４に定電流源（図
示しない）に接続し、走査線３に順次走査信号を印加す
ることにより、表示データ、表示画像に応じて走査線３
及び信号線４を選択し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１
１をオン状態にして、定電流源から電流を供給する。こ
の電流が透明電極５により形成された陽極電極からＥＬ
層６、陰極電極７を流れることにより発光素子を動作さ
せ、発光を得る。定電流源の電流比を１：２に設定する
ことにより４階調を表示することができる。

【００２０】（実施例２）本発明の実施例２の平面図を
図４に示し、図４のＢ−Ｂ’断面図を図５に示す。実施
例２は２本の信号線を発光素子の左右にそれぞれ配線
し、２本の走査線を発光素子の上下にそれぞれ配線し
て、４本線駆動するものである。

【００２１】ガラス等の絶縁性基板上に、アモルファス
シリコン（ａ−Ｓｉ）層１、ゲート絶縁膜２、走査線
３、信号線４よりなるアクティブマトリックス回路を作
成する。アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層１、ゲー
ト絶縁膜２、走査線３、信号線４の作成方法は、走査
線、信号線の交差箇所が多く絶縁層の形成箇所が多くな
るが、その他は実施例１と同様である。アモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ）層１、ゲート絶縁膜２、走査線３、
信号線４よりなるアクティブマトリックス回路を形成し
た後、これら表面上に紫外線硬化型樹脂を塗布し、薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ）のドレイン領域にコンタクトホ
ール９を形成して、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）
層１、ゲート絶縁膜２、走査線３、信号線４が形成する
凹凸を吸収して表面を平坦化し、絶縁層８を形成する。
絶縁層８の上に、コンタクトホール９を介してドレイン
領域と接続するように陰極電極７をマグネシュウム（Ｍ
ｇ）と銀（Ａｇ）の合金を用い、実施例１と同様に作成
しパターニングして形成する。この陰極電極７の上にＥ
Ｌ層６、透明電極５を積層する。ＥＬ層は実施例１と同
様に、有機ＥＬにより形成し、ＮＰＤとＡｌｑ３で構成
する。

【００２２】以上のようにして作成されたアクティブマ
トリックス型発光表示装置は、信号線４に定電流源（図
示しない）に接続し、走査線３に順次走査信号を印加す
ることにより、表示データ、表示画像に応じて走査線３
及び信号線４を選択し、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１
１をオン状態にして、定電流源から電流を供給する。こ
の電流が透明電極５により形成された陽極電極からＥＬ
層６、陰極電極７を流れることにより発光素子を動作さ
せ、発光を得る。信号線に接続した４つの定電流源の電
流比を１：２：４：８に設定することにより１６階調を
表示することができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の発光表示装置は、定電流源から
発光素子に電流を供給するので、薄膜トランジスタの特
性にばらつきがあっても発光輝度のばらつきとして現れ
ず、均一な表示を行うことができる。

【００２４】また、本発明は定電流源を指数関数で増加
する電流比に設定したので、例えば電流源が４つの場合
は、１６階調の発光輝度が得られる。

【００２５】また、本発明は走査線、信号線、薄膜トラ
ンジスタを形成する層と発光素子を形成する層を絶縁膜
で分離しているので、発光素子の形成面積は走査線、信
号線、薄膜トランジスタによって減少しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の発光表示装置を説明する等価図回路図
である。

【図２】実施例１の発光表示装置の平面図である。

【図３】実施例１の発光表示装置の断面図である。

【図４】実施例２の発光表示装置の平面図である。

【図５】実施例２の発光表示装置の断面図である。

【図６】従来例の発光表示装置を説明する駆動回路であ
る。

【符号の説明】

１アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層２ゲート絶縁膜３走査線４信号線５透明電極６ＥＬ層７陰極電極８絶縁膜９コンタクトホール１１薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）

フロントページの続き (72)発明者伴和夫大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板上に複数の走査線と複数の信
号線をマトリックス状に配置し、上記走査線と信号線と
の交差点近傍に形成した薄膜トランジスタによって発光
素子の印加電流を制御する発光表示装置において、上記
走査線又は信号線に接続された定電流源を、上記発光素
子を形成する単位画素１つに２以上の走査線と信号線を
薄膜トランジスタを介して接続したことを特徴とする発
光表示装置。
【請求項２】上記複数の定電流源は、指数関数で増加
する電流比に設定されていることを特徴とする請求項１
記載の発光表示装置。
【請求項３】上記複数の走査線と信号線は、上記発光
素子の上下、左右両側に配置されていることを特徴とす
る請求項１記載の発光表示装置。
【請求項４】絶縁性基板上に上記複数の走査線と複数
の信号線と薄膜トランジスタを形成し、上記走査線、信
号線、薄膜トランジスタ上に絶縁膜を介して発光素子を
形成したことを特徴とする請求項１記載の発光表示装
置。