JPH11231805A

JPH11231805A - 表示装置

Info

Publication number: JPH11231805A
Application number: JP2870698A
Authority: JP
Inventors: Yoji Matsuda; 洋史松田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】発光する表示画素が発光すべき輝度で発光す
る表示装置を提供する。【解決手段】基板上に、陽極、陰極及び該両電極の間
に挟まれた発光素子層から成るＥＬ素子と、ドレイン電
極がドレイン信号線に、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、ソース電
極が前記陽極に、ドレイン電極が電源に、ゲート電極が
前記第１の薄膜トランジスタのソース電極に接続された
第２の薄膜トランジスタと、を備えて成る表示装置にお
いて、前記第１の薄膜トランジスタをダブルゲート構造
とする。これにより、第１のＴＦＴのリーク電流を抑制
して第２のＴＦＴのゲート電極の電位を一定に保つこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にエレクト
ロルミネッセンス素子及び薄膜トランジスタを備えた表
示装置に関する。

【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（Thin F
ilm Transistor：以下、「ＴＦＴ」と称する。）を備え
た表示装置の研究開発も進められている。図４に、従来
のＥＬ素子及びＴＦＴを備えた表示装置の等価回路図を
示す。同図は、第１のＴＦＴ１３０、第２のＴＦＴ１４
０及び有機ＥＬ素子１６０からなる表示装置の等価回路
図であり、第ｎ行及び第ｎ＋１行のゲート信号線Ｇｎ，
Ｇｎ＋１と第ｍ列及び第ｍ＋１列のドレイン信号線Ｄ
ｍ，Ｄｍ＋１付近を示している。ゲート信号を供給する
ゲート信号線Ｇｎ，Ｇｎ＋１とドレイン信号を供給する
ドレイン信号線Ｄｍ，Ｄｍ＋１とが直交しており、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ＴＦＴ１３０，１４０が設
けられている。スイッチング用のＴＦＴである第１のＴ
ＦＴ１３０は、ゲート信号線Ｇｎ，Ｇｎ＋１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，Ｄｍ＋１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ＴＦＴ
１４０のゲート電極１４１に接続されているソース電極
１３３とからなる。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１３３に接続されているゲート電極１４１と、有機Ｅ
Ｌ素子１６０の陽極１６１に接続されたソース電極１４
２と、有機ＥＬ素子１６０に供給される電源１５０に接
続されたドレイン電極１４３とから成る。また、有機Ｅ
Ｌ素子１６０は、ソース電極１４２に接続された陽極１
６１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１６２との間に挟まれた発光素
子層１６３から成る。なお、上述のＴＦＴは、いずれも
ゲートが１つのシングルゲート構造である。ここで、図
４の等価回路図に示す回路の駆動方法について、図５に
示す各信号のタイミングチャートに基づいて説明する。
図５（ａ）は第ｎ行の第１のＴＦＴ１３０のゲート電極
に供給される信号ＶG(n)1の、同（ｂ）は第ｎ＋１行の
第１のＴＦＴ１３０のゲート電極に供給される信号ＶG
(n+1)1の、同（ｃ）はドレイン信号線Ｄｍのドレイン信
号ＶDの、同（ｄ）は第ｎ行の第２のＴＦＴ１４０のゲ
ート電極に供給される信号ＶG(n)２の、（ｅ）は第ｎ＋
１行の第２のＴＦＴ１４０のゲート電極ＶG(n+1)２の信
号のそれぞれのタイミングチャートを示す。第ｎ行のゲ
ート信号線Ｇｎに注目して見ると、図５（ａ）に示すゲ
ート信号線Ｇｎからのゲート信号ＶG(n)1がゲート電極
１３１に印加されると、第１のＴＦＴ１３０がオンにな
る。そのため、ドレイン信号線Ｄｍから図５（ｃ）に示
すドレイン信号がゲート電極１４１に供給され、ゲート
電極１４１の電位がドレイン信号線Ｄの電位と同電位に
なる。そしてゲート電極１４１に供給された電流値に相
当する電流が電源１５０から有機ＥＬ素子１６０に供給
される。それによって有機ＥＬ素子１６０は発光する。

【発明が解決しようとする課題】第１のＴＦＴ１３０が
オンの期間には、ドレイン信号線Ｄｍの電位と同電位に
なるまで電流が流れてゲート電極１４１のゲート容量に
電荷が蓄積される。そして、第１のＴＦＴ１３０がオフ
になると、そのゲート容量に蓄積された電荷はその状態
を維持し、ゲート電位は、図５（ｄ）の点線で示すよう
に言って位置になるはずである。しかしながら、上述の
従来の表示装置ではＴＦＴのオフ時にリーク電流が流れ
るため、ドレイン信号ＶDが図５（ｃ）に示すように１
水平期間（１Ｈ）毎に変化すると、ゲート電極１４１の
電位ＶG(n)2は、図５（ｄ）の実線にに示すように変化
してしまい、一定値とならない。同様に、第ｎ＋１行の
ゲート信号線Ｇｎ＋１についても、図５（ｅ）に示すよ
うにゲート電極１４１の電位が一定でなくなる。即ち、
図５（ｄ）の実線に示すように１）ドレイン信号線Ｄｍ
の電位がゲート電極１４１に供給された電位よりも低い
場合には、第１のＴＦＴ１３０を介してドレイン信号線
Ｄｍにリーク電流が流れてゲート電極１４１の電位が低
下し、２）ドレイン信号線Ｄｍの電位がゲート電極１４
１に供給された電位よりも高い場合には第１のＴＦＴ１
３０を介してゲート電極１４１にリーク電流が流れ電荷
が更に蓄積されてゲート電極１４１の電位が高くなる。
そうすると、１）の場合には、本来有機ＥＬ素子１６０
に流れるべき電流よりも大きい電流が流れることになり
有機ＥＬ素子の輝度が高くなってしまい、２）の場合に
は、逆に輝度が低くなってしまう。１）、２）いずれの
場合にも、第１のＴＦＴ１３０のリーク電流が大きい
と、発光する表示画素が発光すべき輝度で発光すること
が困難であるという欠点があった。また、有機ＥＬ素子
を発光させるために、ゲート電極１４１に電位が供給さ
れている間中、有機ＥＬ素子１６０に電流が供給される
ので、特に第２のＴＦＴ１４０は、ＴＦＴのチャネル部
における電界密度の集中が著しくなりＴＦＴの劣化が生
じるという欠点もあった。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、第１のＴＦＴ１３
０のリーク電流を抑制して第２のＴＦＴ１４０のゲート
電極１４１の電位を一定に保つことにより、発光する表
示画素が発光すべき輝度で発光する表示装置を提供する
ことを目的とする。

【課題を解決するための手段】本発明の表示装置は、基
板上に、陽極、陰極及び該両電極の間に挟まれた発光素
子層から成るエレクトロルミネッセンス素子と、ドレイ
ン電極がドレイン信号線に、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、ソー
ス電極が前記陽極に、ドレイン電極が電源に、ゲート電
極が前記第１の薄膜トランジスタのソース電極に接続さ
れた第２の薄膜トランジスタと、を備えて成る表示装置
において、前記第１の薄膜トランジスタはダブルゲート
構造を有するものである。また、前記第１と第２のＴＦ
Ｔのうち少なくともいずれか一方がＬＤＤ構造を有する
ものである。

【発明の実施の形態】本発明の表示装置について以下に
説明する。図１は、本発明の実施の形態の有機ＥＬ素子
及びＴＦＴを備えた表示装置の１つの画素を示す断面図
である。同図に示す如く、表示画素１は、ガラスや合成
樹脂などから成る基板又は導電性を有する基板あるいは
半導体基板等の基板２上に、ＴＦＴ及び有機ＥＬ素子を
順に積層形成して成る。ただし、基板２として導電性を
有する基板及び半導体基板を用いる場合には、これらの
基板２上にＳｉＯ２やＳｉＮなどの絶縁膜を形成した上
にＴＦＴを形成する。ＴＦＴは、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３の上に設けたいわゆるトップゲート型のＴ
ＦＴであり、能動層として多結晶シリコン（Poly-Silic
on、以下、「ｐ−Ｓｉ」と称する。）膜を用いている。
まず、スイッチング用のＴＦＴである第１のＴＦＴ３０
について説明する。基板２上にｐ−Ｓｉ膜からなる能動
層を設け、この能動層上にはゲート絶縁膜７を介して２
つのゲート、即ちゲート３１とゲート３２が設けられて
おり、第１のＴＦＴ３０はいわゆるダブルゲート構造を
有している。この各ゲート３１，３２の直下の能動層に
は、チャネル領域３、そのチャネル領域３の両側に不純
物を注入した領域４、更にこの領域４よりも不純物濃度
が高いソース領域５及びドレイン領域６を備えている。
こうして第１のＴＦＴ３０はいわゆるＬＤＤ（Lightly
Doped Drain）構造を有している。この第１のＴＦＴ３
０の全面に層間絶縁膜８を設けた後、ソース領域５及び
ドレイン領域６に対応した位置のゲート絶縁膜７及び層
間絶縁膜８にコンタクトホール９を設ける。そしてＡｌ
等の金属をそのコンタクトホール９に充填してソース領
域５とコンタクトしたソース電極１０、及びドレイン領
域６とコンタクトしたドレイン電極１１を形成する。こ
のドレイン電極１１は、第２のＴＦＴ４０のゲート４１
に接続されている。また、層間絶縁膜８にコンタクトホ
ール１２を設け、ソース電極１０及びドレイン電極１１
の形成と同時にゲート３１，３２を接続したゲート電極
１３を形成する。このゲート電極１３、ソース電極１
０、ドレイン電極１１及び層間絶縁膜８の上には、平坦
化絶縁膜１４が形成されている。次に、有機ＥＬ素子の
駆動用のＴＦＴである第２のＴＦＴ４０について説明す
る。第１のＴＦＴ４０と同様に、基板２にｐ−Ｓｉから
なる能動層を設け、この能動層には、ゲート４１直下に
チャネル領域３、そのチャネル領域３の両側に不純物を
注入した領域４、更に領域４より不純物濃度の高いソー
ス領域１５及びドレイン領域１６を形成する。その上に
はゲート絶縁膜７を介してゲート４１を設ける。このよ
うに第２のＴＦＴ４０はいわゆるＬＤＤ構造を有してい
る。ソース領域１５は第１のＴＦＴ３０形成と同時に形
成したゲート絶縁膜７及び層間絶縁膜８に設けたコンタ
クトホール１７を介して有機ＥＬ素子６０の陽極６１に
接続されている。ゲート４１は第１のＴＦＴ３０のドレ
イン電極１１と接続されている。また、ドレイン電極１
６は電源５０に接続されている。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-methylphenylphenylamino)biphenyl）から成る第１
ホール輸送層、ＴＰＤ（4,4',4"-tris(3-methylphenylp
henylamino)triphenylanine）からなる第２ホール輸送
層、キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂ
ｑ2（10-ベンゾ〔ｈ〕キノリノール−ベリリウム錯体）
から成る発光層及びＢｅｂｑ2から成る電子輸送層から
なる発光素子層６３、マグネシウム・インジウム合金か
ら成る陰極６２がこの順番で積層形成された構造であ
る。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。図２に、本発明の表示装置の
等価回路図を示し、図３に各信号のタイミングチャート
を示す。図２は、第１のＴＦＴ３０、第２のＴＦＴ４０
及び有機ＥＬ素子６０からなる表示装置の等価回路図で
あり、第ｎ行及び第ｎ＋１行のゲート信号線Ｇｎ，Ｇｎ
＋１と第ｍ列及び第ｍ＋１列のドレイン信号線Ｄｍ，Ｄ
ｍ＋１付近を示している。なお、図３において、（ａ）
は第ｎ行の第１のＴＦＴのゲート電極に供給される信号
ＶG(n)1の、（ｂ）は第ｎ＋１行の第１のＴＦＴのゲー
ト電極に供給される信号ＶG(n+1)1の、（ｃ）は第ｍ列
のドレイン信号ＶDの、（ｄ）は第ｎ行の第２のＴＦＴ
のゲート電極の信号ＶG(n)2の、（ｅ）は第ｎ＋１行の
第２のＴＦＴのゲート電極の信号ＶG(n+1)2のそれぞれ
のタイミングチャートを示す。図２に示す如く、ゲート
信号を供給するゲート信号線Ｇｎ，Ｇｎ＋１と、ドレイ
ン信号を供給するドレイン信号線Ｄｍ，Ｄｍ＋１との直
交部付近に、上述の第１のＴＦＴ３０、４０及び有機Ｅ
Ｌ素子６０とから成る表示画素１が形成されている。第
ｎ行のゲート信号線Ｇｎに注目してみると、図３（ａ）
に示すようにゲート信号線Ｇｎに接続されたゲート３
１，３２にゲート信号が供給されると第１のＴＦＴ３０
が１水平期間（１Ｈ）オン状態を保ちその後オフにな
る。そのオン状態になったとき図３（ｄ）に示すように
ドレイン信号線Ｄｍから図３（ｃ）に示すドレイン信号
がソース電極３４を介してゲート電極４１に供給されゲ
ート電極４１の電位がドレイン信号線Ｄｍの電位と同電
位になる。こうしてゲート電極４１に電位が供給される
と第２のＴＦＴ４０がオン状態となり、ゲート電極４１
の電流値に相当する電流が電源５０からドレイン電極４
２及びソース電極４３を介して有機ＥＬ素子６０の陽極
６１に供給される。そうして有機ＥＬ素子６０が発光す
る。このように構成された表示画素１が基板２上にマト
リクス状に配置されることにより、表示装置が形成され
る。以上のように、本実施の形態では、第１のＴＦＴ３
０がダブルゲート構造及びＬＤＤ構造とを併せて有する
ので、第１のＴＦＴのリーク電流を抑制することができ
るため、図３（ｃ）に示すようにドレイン信号が１Ｈご
とに変化するのに追従して、図３（ｄ）の点線で示す従
来のようにゲート電極４１の電位が変化することなく、
実線で示したように電位を一定に保つことができる。同
様に、第ｎ＋１行のゲート信号線Ｇｎ＋１についても、
図３（ｅ）の実線で示すように、ゲート電極４１の電位
を一定に保つことができる。即ち、発光する表示画素に
発光すべき電流を安定して有機ＥＬ素子に供給すること
ができる。なお言うまでもなく、第１のＴＦＴがダブル
ゲート構造のみを有する場合でもリーク電流を抑制する
ことができる。また、第２のＴＦＴ４０がＬＤＤ構造を
有しているので、チャネル端部に発生する電界密度の集
中を緩和できる。即ち、図３（ｄ）のようにゲート電極
４１に１フレーム期間一定の電位を保持し電流を供給し
て有機ＥＬ素子６０を発光させてもＴＦＴが劣化するこ
とを防止できる。従って、安定した表示を得ることがで
きるとともに信頼性の向上した表示装置を提供すること
ができる。なお、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３の
上に設けたいわゆるトップゲート型のＴＦＴについて説
明したが、ゲート電極が能動層の下にあるいわゆるボト
ムゲート型ＴＦＴでも良い。また、能動層として多結晶
シリコン膜を用いたが、微結晶シリコン膜又は非晶質シ
リコンを用いても良い。

【発明の効果】本発明の表示装置は、第１のＴＦＴはダ
ブルゲート構造を有するものであるので、第１のＴＦＴ
のリーク電流を抑制して第２のＴＦＴのゲート電極の電
位を一定に保つことができ、発光する表示画素が発光す
べき輝度で発光する表示装置を得ることができる。ま
た、ＬＤＤ構造を有するＴＦＴを備えているので、リー
ク電流を抑制することができるとともに、チャネル端部
における電界密度を緩和できＴＦＴの劣化を防ぎ信頼性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の断面図である。

【図２】本発明の表示装置の等価回路図である。

【図３】本発明の表示装置の各信号のタイミングチャー
トである。

【図４】従来の表示装置の等価回路図である。

【図５】従来の表示装置の各信号のタイミングチャート
である。

【符号の説明】

１表示画素３１、３２、４１ゲート３０第１のＴＦＴ４０第２のＴＦＴ５０電源６０有機ＥＬ素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、陽極、陰極及び該両電極の間
に挟まれた発光素子層から成るエレクトロルミネッセン
ス素子と、ドレイン電極がドレイン信号線に、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、ソース電極が前記陽極に、ドレイン電極が
電源に、ゲート電極が前記第１の薄膜トランジスタのソ
ース電極に接続された第２の薄膜トランジスタと、を備
えて成る表示装置において、前記第１の薄膜トランジスタはダブルゲート構造を有す
ることを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記第１及び第２の薄膜トランジスタの
うち少なくとも一方はＬＤＤ構造を有することを特徴と
する請求項１記載の表示装置。