(57)【要約】【課題】  有機ＥＬ装置の電源電極をなくし開口率を向上させる。【解決手段】  本発明の有機ＥＬ表示装置は図１に示すような回路レイアウトをもつ。本発明は、有機ＥＬ装置の各画素において、第１薄膜トランジスタ１４のゲート１４gは第１電極１０に、ドレイン１４dは第２電極１２に、ソース１４sは第２薄膜トランジスタ１５のゲート１５gにそれぞれ接続され、第２薄膜トランジスタ１５のドレイン１５dまたはソースの１５s一方はエレクトロルミネッセンス素子1に接続され、ドレイン１５dまたはソース１５sの他方は前記第１電極１０に接続されている。このように、第1電極１０に共通に接続することで、従来使用していた電源電極をなくすことができる。その結果有機ＥＬ装置の表示領域が増加し開口率を向上することができる。【選択図】  図１
2006154495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の画素を備えるエレクトロルミネッセンス表示装置において、
各画素は、エレクトロルミネッセンス素子と、第１薄膜トランジスタと、第２薄膜トランジスタと、第１電極と、第２電極とを有し、
前記第１薄膜トランジスタのゲートは前記第１電極に、ドレインは前記第２電極に、ソースは前記第２薄膜トランジスタのゲートにそれぞれ接続され、
前記第２薄膜トランジスタのドレインまたはソースの一方はエレクトロルミネッセンス素子に接続され、ドレインまたはソースの他方は前記第１電極に接続さ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。
【請求項２】
前記第１薄膜トランジスタは、Ｐチャネル型であ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。
【請求項３】
前記第１薄膜トランジスタは、ＬＤＤ構造を有していることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項４】
前記第１薄膜トランジスタと前記第２薄膜トランジスタの間には、保持容量の一方の電極が接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項５】
前記第１薄膜トランジスタと前記第２薄膜トランジスタの間に接続されている前記保持容量の他方の電極は前記第１極に接続していることを特徴とする請求項４に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項６】
前記基板上であって、前記複数の画素を配置した表示領域の両端に垂直側駆動回路を有すること特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス表示装置の画素駆動回路のレイアウトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Electro  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いる。特に有機発光材料はその発光色の種類が多く、それを発光層として用いた有機ＥＬ表示装置が次世代カラーディスプレーとして期待されている。
【０００３】
また、有機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 Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と略称する）を備えた有機ＥＬ表示装置が開発されている。
【０００４】
図６に、従来の有機ＥＬ表示装置の１画素のパターンレイアウトの平面図を示し、図７は従来の有機ＥＬ表示装置の等価回路図を示す。
【０００５】
従来の有機ＥＬ表示装置では、基板上に画素がｎ行ｍ列のマトリクスに多数配置されている。ゲート信号Ｇnを供給するゲート信号線１０と、表示信号Ｄｍを供給するドレイン信号線１１とがそれぞれ複数本配列されており、それらの信号線が互いに交差している。
【０００６】
それらの両信号線の交点付近には、有機ＥＬ素子１、この有機ＥＬ素子１を駆動する駆動用ＴＦＴ１５、及び画素を選択するための画素選択用ＴＦＴ１４が配置されている。駆動用ＴＦＴ１５のソース１５ｓには、電源電極１２から正電源電圧ＰＶｄｄが供給されている。また、そのドレイン１５ｄは有機ＥＬ素子１のアノード（陽極）１８に接続されている。有機ＥＬ素子１のカソード（陰極）には負電源電圧ＣＶが供給されている。この有機ＥＬ素子１のアノードとカソードとの間に有機発光材料を狭持させる。画素選択用ＴＦＴ１４のゲートにはゲート信号線１０が接続され、ゲート信号Ｇnが供給される。また、そのドレイン１４ｄにはドレイン信号線１１が接続され、表示信号Ｄmが供給される。画素選択用ＴＦＴ１４のソース１４ｓは駆動用ＴＦＴ１５のゲート１５ｇに接続されている。ここで、ゲート信号Ｇnは不図示の垂直ドライバ回路から出力される。表示信号Ｄｍは不図示の水平ドライバ回路から出力される。
【０００７】
また、選択用ＴＦＴ１４のソース１４ｓと駆動用ＴＦＴ１５のゲート１５ｇの間には保持容量１９が接続されている。保持容量１９は表示信号Ｄmに応じた電荷を保持することにより、１フィールド期間、表示画素の表示信号を保持するために設けられている。
【０００８】
上述した構成の有機ＥＬ表示装置の動作を図８のタイミングチャートを用いて説明する。
【０００９】
図８（a）のようにゲート信号Ｇnが一水平期間ハイレベルになると、画素選択用ＴＦＴ１４がオンする。すると、ドレイン信号線１１から表示信号Ｄｍが画素選択用ＴＦＴ１４を介して、その電圧に応じた電荷が保持容量１９に蓄積され、その電圧が駆動用ＴＦＴ１５のゲート１５ｇに印加される。そして、そのゲート１５ｇに供給された保持容量に蓄積された電圧に応じて、駆動用ＴＦＴ１５のコンダクタンスが変化し、それに応じた駆動電流が電源電極から駆動用ＴＦＴ１５を介して有機ＥＬ素子１に供給され有機ＥＬ素子１が点灯する。
【００１０】
なお、関連する先行技術文献としては、例えば以下の特許文献１がある。
【特許文献１】特開  ２００２−１７５０２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の有機ＥＬ表示装置において、各画素の発光面積、つまり画素あたりの発光領域の占める割合である開口率が、電源電極の面積により低くなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の有機ＥＬ表示装置は、基板上に複数の画素を備えるエレクトロルミネッセンス表示装置において、各画素は、エレクトロルミネッセンス素子と、第１薄膜トランジスタと、第２薄膜トランジスタと、第１電極と、第２電極を有し、前記第１薄膜トランジスタのゲートは前記第１電極、ドレインは前記第２電極、ソースは前記第２薄膜トランジスタのゲートに接続され、前記第２薄膜トランジスタの一方のドレインまたはソースはエレクトロルミネッセンス素子に接続され、他方は前記第１電極に接続されていることを特徴としている。
【００１３】
また、本発明の有機ＥＬ表示装置によれば、第１薄膜トランジスタはＰチャネル型で形成することができる。また、薄膜トランジスタは、ＬＤＤ構造を有することが好ましい。これにより、第１薄膜トランジスタのリーク電流を抑制することができる。
【００１４】
また、本発明の有機ＥＬ表示装置は、第１薄膜トランジスタと第２薄膜トランジスタの間には、保持容量の一方の電極が接続されているものである。
【００１５】
また、本発明の有機ＥＬ表示装置は第１薄膜トランジスタと第２薄膜トランジスタの間に接続されている保持容量のもう一方は第１電極に接続していてもよい。
【００１６】
さらにまた、保持容量を持たない構成をとる場合は、基板上の表示領域の両端に垂直側駆動回路を有することが好ましい。これらにより、エレクトロルミネッセンス表示装置は安定した発光をすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、有機ＥＬ表示装置の各画素において、第２ＴＦＴの一端を有機ＥＬ素子に接続しもう他端を第１ＴＦＴのゲートと接続させている第１電極に共通に接続することで、従来使用していた電源電極をなくすことができる。その結果、有機ＥＬ表示装置の表示領域の面積を大きくし、開口率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１９】
＜実施例１＞
図１に本実施例の有機ＥＬ表示装置の１画素のパターンレイアウトの平面図を示し、図２に本発明の有機ＥＬ表示装置の等価回路図を示す。
【００２０】
本実施例の有機ＥＬ表示装置では、画素がｎ行ｍ列のマトリクス状に多数配置されている。ゲート信号Ｇnを供給する第１電極１０と、表示信号Ｄｍを供給する第２電極であるドレイン信号線１２とがそれぞれ複数本配列されており、それらの信号線が互いに交差して配置されている。第１電極１０はクロム層またはモリブデン層からなり、ドレイン信号線１２はそのゲート信号線の上層に形成されておりアルミニウム等からなる。
【００２１】
それらの両信号線の交点付近には、有機ＥＬ素子１、この有機ＥＬ素子１を駆動する駆動用ＴＦＴ１５、画素を選択するための画素選択用ＴＦＴ１４が配置されている。
【００２２】
駆動用ＴＦＴ１５の一方の例えばソースには、第１電極１０が接続され、電源電圧として信号Ｇnが供給されている。また、駆動用ＴＦＴ１５の他方のドレインは有機ＥＬ素子１のアノード（陽極）に接続されている。有機ＥＬ素子１のカソード（陰極）には負電圧ＣＶが供給されている。さらに画素選択用ＴＦＴ１４のゲートには第１電極１０が接続され、ゲート信号Ｇnが供給される。また、そのドレイン１４ｄにはドレイン信号線１２が接続され、表示信号Ｄｍが供給される。画素選択用ＴＦＴ１４のソース１４ｓは駆動用ＴＦＴ１５のゲート１５ｇに接続されている。なお、ゲート信号Ｇnは不図示の垂直ドライバ回路から出力される。表示信号Ｄｍは不図示の水平ドライバ回路から出力される。
【００２３】
ここで、本実施例の等価回路は、従来の回路である図６に示す等価回路のように選択用ＴＦＴと駆動用ＴＦＴの間に保持容量を備えていない構成を示している。しかし、本発明のように保持容量を備えない構成であっても、選択用ＴＦＴのソースと駆動用ＴＦＴのゲートラインを接続するポリシリコンには寄生容量が存在するため、一定時間印加電圧が保持される。そのため、保持容量を持たない回路構成であっても、動作することができる。
【００２４】
また、本発明で選択用ＴＦＴはＰチャネル型でありＬＤＤ構造を有している。この構造にすることで、従来のＰ型チャネルＴＦＴで問題になるリーク電流を抑制することができる。その結果、駆動用ＴＦＴのゲートに印加する時間が短くなることによる発光時間の減少を抑制できる。
【００２５】
次に、図５に、チャネル部分にＬＤＤ構造をもつ画素選択用ＴＦＴ１４の断面図を示し、それに基づいて以下に説明する。
【００２６】
ガラス基板等の透明な絶縁性基板２０上に形成されたポリシリコン層から成る能動層２１上に、ゲート絶縁層２２が形成されている。ゲート絶縁層２２は、能動層２１上に酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）と窒化シリコン膜（ＳｉＮＸ）がこの順番で積層して形成されている。例えば、酸化シリコン膜の膜厚は８０ｎｍ、窒化シリコン膜の膜厚は４０ｎｍである。
【００２７】
そのゲート絶縁層２２上に、クロム層若しくはモリブデン層等から成るゲート１４ｇが配置している。このゲート１４ｇ上には、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜あるいはこれらの積層膜からなる層間絶縁膜２４が形成されている。更にこの層間絶縁膜２４上には観光性アクリル樹脂からなる平坦化絶縁膜２５が形成されている。
【００２８】
ここで、能動層２１にはＬＤＤ構造を備えたソース及びドレインを形成する。すなわち、ソース１４ｓとドレイン１４ｄとを、互いに隣接して接触されたある不純物濃度のＰ＋層とその領域の不純物濃度よりも低いＰ−層から構成されている。Ｐ＋層のボロンの不純物濃度は１×１０２０ｃｍ−３程度の高濃度不純物層であり、このＰ＋層はその上に形成されたコンタクト孔１７を通して、第1電極１０に接続されている。このようにＰ＋層はコンタクト領域に形成されている。
【００２９】
一方、Ｐ−層はＰ＋層からゲート１４ｇ方向に存在し、そのボロンの不純物濃度は１×１０１５ｃｍ−３程度の低濃度不純物層である。
【００３０】
なおＬＤＤ領域を設けるかわりに、不純物のノンドープ領域であるオフセット領域が高不純物領域とゲートの間にあってもよく、この構造をとることでも、ゲート１４ｇとソース１４ｓの間のリーク電流を低減することができる。  
【００３１】
次に駆動用ＴＦＴ１５について説明する。駆動用ＴＦＴ１５のゲート１５ｇは画素選択用ＴＦＴ１４のソース１４ｓに接続されている。また、駆動用ＴＦＴ１５の一端は、選択用ＴＦＴ１４のゲート１４ｓが接続された電極と同一の第1電極１０に接続され、もう一端は有機ＥＬ素子１に接続されている。なお、この駆動用ＴＦＴはＰ型であってもＮ型であってもよく、また、ＬＤＤ構造を有していても、オフセット領域があってもよい。
【００３２】
次に、図９を用いて本発明のタイミングチャートを説明する。
【００３３】
図９（a）は第１電極１０に印加される信号波形であり、図９（b）は有機ＥＬ表示装置の発光パターンである。まず第１電極１０の信号Ｇnが一水平期間（ｔ１）ローレベルになると、画素選択用ＴＦＴ１４がオンする。すると、ドレイン信号線１１から表示信号Ｄｍが画素選択用ＴＦＴ１４を介して、駆動用ＴＦＴ１５のゲート１５ｇに印加され寄生容量により保持される。次に、第１電極１０の信号が1フィールド期間（ｔ２）ハイレベルになると、画素選択用ＴＦＴ１４はオフになり、駆動用ＴＦＴ１５はオンになる。そして、ゲート１５ｇに供給された表示信号Ｄｍと駆動用ＴＦＴ１５に入力されたハイレベルの信号の電圧差によって、駆動用ＴＦＴ１５のコンダクタンスが変化し、それに応じた駆動電流が駆動用ＴＦＴ１５を介して有機ＥＬ素子１に供給され、有機ＥＬ素子１が点灯する。
【００３４】
また、駆動用ＴＦＴ１５がオフ状態の場合、つまり第１電極１０の信号Ｇnがローの場合には、表示信号がどんな信号であっても、駆動用ＴＦＴ１５のコンダクタンスは変化せず、十分に大きいため電流が流れなくなり、有機ＥＬ素子１は発光しない。
【００３５】
なお、第１電極１０の信号がｔ１時間ローレベルになったとき、図８に示す従来の有機ＥＬ表示装置の発光はオンであるのに対し、本実施例は発光がオフになる。しかし、このオフになる時間はおよそ７０μsecと非常に短い時間であるため、表示された画像を見る上で問題はない。
【００３６】
ここで画素選択用ＴＦＴ１４がＰチャネル型を用いることの理由について、以下にさらに説明する。そこで画択用ＴＦＴ１４がＮチャネル型である場合について図１０を用いて説明する。
【００３７】
図１０（a）は第１電極の信号パターンであり、図１０（b）は有機ＥＬの発光パターンである。
【００３８】
まず第１電極の信号Ｇnが一水平期間（ｔ１）ハイレベルになると、画素選択用ＴＦＴ１４がオンする。すると、ドレイン信号線１１から表示信号Ｄｍが画素選択用ＴＦＴ１４を介して、駆動用ＴＦＴ１５（Ｎチャネル型）のゲート１５ｇに印加され寄生容量により保持される。
【００３９】
次に、第１電極１０の信号Ｇnが期間（ｔ２）の間ローレベルになると、画素選択用ＴＦＴ１４はオフになる。しかし、駆動用ＴＦＴ１５（Ｎチャネル型）はローレベルであるため、ゲート１５ｇに供給されたハイレベルの表示信号Ｄｍと比較すると、表示信号Ｄｍの電位の方が高くなるため、駆動用ＴＦＴ１５に駆動電流は流れず、有機ＥＬ素子１は発光しない。
【００４０】
また、第１電極の信号Ｇnが一水平期間（ｔ１）ハイレベルのとき有機ＥＬは発光するが、発光させ続けるためには画素選択用ＴＦＴ１４のゲートは常にオンにし続けなければならないため、所望のラインにドレイン信号を送ることができなくなり、所望の画像を得られなくなる。
【００４１】
以上のように画素選択用ＴＦＴ１４がＮチャネル型であると問題があるため、本発明の回路構成をとるためには、画素選択用ＴＦＴ１４としてＰチャネル型ＴＦＴを用いることが好適であることがわかる。
【００４２】
なお、本実施例では、現在第１電極１０を形成するクロムやモリブデンと比較して抵抗率の低い、例えばアルミニウムなどに変えることで、駆動ＴＦＴ１５の一端を第1電極１０に接続することにより増加する電極の負荷を軽減することができる。
【００４３】
また、素子基板上の両端に水平駆動回路を配置し両端から同様の信号を入力してもよく、このような構成をとることで、有機ＥＬ装置の表示領域において水平方向の輝度傾斜のない安定した発光ができる。
【００４４】
以上のような構成を採用することにより、有機ＥＬ表示装置は安定した発光ができ、開口率は従来の３０％から４０％に向上することができる。
【００４５】
＜実施例２＞
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。図３と図４に本発明の他の実施形態である等価回路図を示す。本実施例の有機ＥＬ表示装置では、画素がｎ行ｍ列のマトリクス状に多数配置されている。ゲート信号Ｇnを供給する第１電極１０と、表示信号Ｄｍを供給する第２電極であるドレイン信号線１１とがそれぞれ複数本配列されており、それらの信号線が互いに交差して配置されている。第１電極１０はクロム層またはモリブデン層からなり、ドレイン信号線１２はその上層に形成されておりアルミニウム等からなる。
【００４６】
それらの両信号線の交点付近には、有機ＥＬ素子１、この有機ＥＬ素子１を駆動する駆動用ＴＦＴ１５、画素を選択するための画素選択用ＴＦＴ１４が配置されている。
【００４７】
駆動用ＴＦＴ１５の一方の例えばソースには、第１電極１０が接続され、電源電圧として信号Ｇnが供給されている。また、駆動用ＴＦＴ１５の他方のドレインは有機ＥＬ素子１のアノード（陽極）に接続されている。有機ＥＬ素子１のカソード（陰極）には負電圧ＣＶが供給されている。さらに画素選択用ＴＦＴ１４のゲートには第１電極１０が接続され、ゲート信号Ｇnが供給される。また、そのドレイン１４ｄにはドレイン信号線１２が接続され、表示信号Ｄmが供給される。画素選択用ＴＦＴ１４のソース１４ｓは駆動用ＴＦＴ１５のゲート１５ｇに接続されている。なお、ゲート信号Ｇnは不図示の垂直ドライバ回路から出力される。表示信号Ｄｍは不図示の水平ドライバ回路から出力される。
【００４８】
また、選択用ＴＦＴ１４のソース１４ｓと駆動用ＴＦＴ１５のゲート１５ｇの間には保持容量１９の一方の電極が接続されている。保持容量１９は１フィールド期間表示信号Ｄｍに応じた電荷を保持するために設けられている。この保持容量１９の他方の電極は、図３に示すように保持容量電極１３に接続されていてもよいし、図４に示すように第１電極１０に接続されていてもよい。
【００４９】
なお、本実施例においても画素選択用ＴＦＴはＰチャネル型のＬＤＤ構造を有している。
【００５０】
これにより画素選択用ＴＦＴのリーク電流を抑制することができる。また、ＬＤＤの構成は実施例１で示したものと同様である。
【００５１】
また、本実施例におけるタイミングチャートについても実施例１で示したように図９と同様である。
【００５２】
以上のような構成を採ることにより、図３のように保持容量１９の一端を保持容量電極１３に接続する場合には、開口率は従来の３０％から３５％に向上することができる。また、従来の有機ＥＬ表示装置と同様に安定した発光をすることができる。
【００５３】
また図４のように保持容量電極１３を設けずに、第１電極に保持容量１９の１端を接続する場合には、開口率は従来の３０％から３８％に向上することができる。
【００５４】
なお、本実施例では、現在第１電極１０を形成するクロムやモリブデンと比較して抵抗率の低い、例えばアルミニウムなどに変えることで、駆動ＴＦＴの一端を第1電極１０に接続することにより増加する電極の負荷を軽減することができる。
【００５５】
また、素子基板上の両端に水平駆動回路を配置し両端から同様の信号を入力してもよく、このような構成をとることで、有機ＥＬ装置の表示領域において水平方向の輝度傾斜のない安定した発光ができる。
【００５６】
以上のような構成を採用することにより、有機ＥＬ表示装置の開口率向上と発光の安定性を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置のパターンレイアウト図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の等価回路図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の等価回路図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の等価回路図である。
【図５】本発明の各実施形態に係る画素選択用ＴＦＴの構造を示す断面図である。
【図６】従来の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置のパターンレイアウト図である。
【図７】従来の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の等価回路図である。
【図８】従来の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置のタイミングチャートの図である。
【図９】本発明の各実施形態に係る有機ＥＬ表示装置のタイミングチャートの図である。
【図１０】本発明の各実施形態で駆動用ＴＦＴがＮ型である場合の有機ＥＬ表示装置のタイミングチャートの図である。
【符号の説明】
【００５８】
１：有機ＥＬ、          １０：第１電極・ゲート信号線、１１：電源電極、
１２：ドレイン信号線、  １３：保持容量電極、          １４：画素選択用ＴＦＴ、
１５：駆動用ＴＦＴ、    １６：アルミニウム配線、      １７：コンタクト孔、
１８：アノード、        １９：保持容量、              ２０：絶縁性基板、
２１：能動層、          ２２：ゲート絶縁膜、          ２３：ドレイン・ソース、
２４：層間絶縁膜、      ２５：平坦化膜、              ２６：電極。
【図１】
2006154495.tif 000003
【図２】
2006154495.tif 000004
【図３】
2006154495.tif 000005
【図４】
2006154495.tif 000006
【図５】
2006154495.tif 000007
【図６】
2006154495.tif 000008
【図７】
2006154495.tif 000009
【図８】
2006154495.tif 000010
【図９】
2006154495.tif 000011
【図１０】
2006154495.tif 000012