(57)【要約】【課題】有機エレクトロルミネッセンス表示装置において、画素選択トランジスタの光リーク電流を低減して表示品位を向上する。【解決手段】基板１０上に、能動層１２、ゲート絶縁膜１３、ゲート電極１４を備えた画素選択トランジスタＴＲ１が形成され、この上に層間絶縁膜１６、パッシベーション膜１７が積層されている。パッシベーション膜１７上には、画素選択トランジスタＴＲ１の能動層１２内のソース１２Ｓ、ドレイン１２Ｄとチャネル１２Ｃの接合部に生じる空乏層２０覆う、遮光用のカラーフィルタ層１８が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に複数の画素を備え、各画素は、有機エレクトロルミネッセンス素子と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタと、画素選択信号に応じてオンし表示信号を前記駆動トランジスタに供給する画素選択トランジスタと、前記画素選択トランジスタのソース、ドレインとチャネルの接合部の境界領域を覆う遮光用のカラーフィルタ層と、前記駆動トランジスタに供給された前記表示信号を保持する保持容量とを備えることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項２】
前記画素選択トランジスタを覆う層間絶縁膜と、この層間絶縁膜上に形成されたパッシベーション膜とを備え、前記遮光用のカラーフィルタ層は、前記パッシベーション膜上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項３】
前記遮光用のカラーフィルタ層は、前記画素選択トランジスタのゲート電極の端から３μｍ以上、前記ソース及び前記ドレインを覆うように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項４】
前記遮光用のカラーフィルタ層は、前記画素選択トランジスタの前記チャネルの端から３μｍ以上、前記ソース及び前記ドレインを覆うように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項５】
前記遮光用のカラーフィルタ層は、少なくとも赤色カラーフィルタ層を含むことを特徴とする請求項１、２、３、４のいずれかに記載の有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項６】
前記遮光用のカラーフィルタ層は、前記赤色カラーフィルタ層に加えて、緑色カラーフィルタ層、青色カラーフィルタ層のいずれか、もしくは両方を含むことを特徴とする請求項５記載の有機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、画素選択トランジスタ及び有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた複数の画素からなる有機エレクトロルミネッセンス表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス素子（Organic Electro Luminescent Device：以降、「有機ＥＬ素子」と略称する）を発光素子として備えた有機エレクトロルミネッセンス表示装置（以降、「有機ＥＬ表示装置」と略称する）が知られている。特に、画素を選択する画素選択トランジスタ、及び有機ＥＬ素子を駆動させる駆動トランジスタとして、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以降、単に「トランジスタ」と略称する）を備えたアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置が開発されている。
【０００３】
次に、アクティブマトリクス型の有機ＥＬ装置について図面を参照して説明する。図４は、この有機ＥＬ表示装置の画素の等価回路図である。図４では、この有機ＥＬ表示装置にマトリクス状に配置された複数の画素ＰＥＬの中から、１つの画素ＰＥＬのみを示している。
【０００４】
各画素ＰＥＬにおいて、行方向に延びた画素選択信号線ＧＬと列方向に延びた表示信号線ＤＬの交差点の付近に、例えばＮチャネル型の画素選択トランジスタＴＲ１ｐが配置されている。この画素選択トランジスタＴＲ１ｐのゲートは、画素選択信号線ＧＬに接続されており、そのドレインは、表示信号線ＤＬに接続されている。画素選択信号線ＧＬには垂直駆動回路ＤＲ１から出力されるハイレベルの画素選択信号が印加され、それに応じて画素選択トランジスタＴＲ１ｐがオンする。また、表示信号線ＤＬには水平駆動回路ＤＲ２から表示信号が出力される。
【０００５】
また、画素選択トランジスタＴＲ１ｐのソースは、例えばＰチャネル型の駆動トランジスタＴＲ２のゲートに接続されている。駆動トランジスタＴＲ２のソースは、正電源電位ＰＶｄｄが供給される電源線ＶＬに接続されている。駆動トランジスタＴＲ２のドレインは発光素子である有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陽極に接続されている。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陰極は負電源電位ＣＶに接続されている。
【０００６】
また、画素選択トランジスタＴＲ１ｐのソースは、保持容量線ＳＬとの間に設けられた保持容量Ｃｓと接続されている。保持容量線ＳＬは、例えば接地電位等の一定の電位に固定されている。この保持容量Ｃｓは、画素選択トランジスタＴＲ１ｐを通して駆動トランジスタＴＲ２のゲートに印加される表示信号を一水平期間保持する。
【０００７】
画素選択信号に応じて画素選択用トランジスタＴＲ１ｐがオンすると、表示信号線ＤＬからの表示信号が画素選択用トランジスタＴＲ１ｐを通して、駆動トランジスタＴＲ２のゲートに印加される。この表示信号は保持容量Ｃｓによって保持される。そして、この表示信号に応じて駆動トランジスタＴＲ２がオンし、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに駆動電流が流れることにより、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが点灯する。
【０００８】
なお、本願に関連する技術文献としては、以下の特許文献が挙げられる。
【特許文献１】特開２００５−１５７２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤから発光された光が画素選択トランジスタＴＲ１ｐの能動層に生じる空乏層に入射して電子正孔対が発生し、光リーク電流が生じる。そのため、保持容量Ｃｓの電荷がリークし、保持容量Ｃｓに保持された表示信号が変動してしまうことから、表示品位が劣化するという問題を生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明の有機ＥＬ表示装置は、上記課題に鑑みて為されたものであり、絶縁基板上に複数の画素を備え、各画素は、有機エレクトロルミネッセンス素子と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタと、画素選択信号に応じてオンし表示信号を前記駆動トランジスタに供給する画素選択トランジスタと、前記画素選択トランジスタのソース、ドレインとチャネルの接合部に生じる空乏層を覆う遮光用のカラーフィルタ層と、前記駆動トランジスタに供給された前記表示信号を保持する保持容量とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の有機ＥＬ表示装置によれば、画素選択トランジスタには、その能動層に生じる空乏層を覆う遮光用のカラーフィルタ層を設けたので、画素選択トランジスタの光リーク電流が低減され、保持容量の電荷のリークが低減される結果、表示品位を向上できる。また、この遮光用のカラーフィルタ層は、画素に設けられる表示用のカラーフィルタ層と同一工程で形成できるので、製造コストの増加を伴わないという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について図面を参照して説明する。この有機ＥＬ表示装置は、画素選択トランジスタに遮光用のカラーフィルタ層を設けることにより、その光リーク電流を低減するものであり、他の構成については、図４に示した構成と同じである。図１（Ａ）は、この有機ＥＬ表示装置の画素選択トランジスタＴＲ１及びその周辺を示す平面図である。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【００１３】
ガラス基板等の絶縁基板（以降、「基板」と略称する）１０上に、シリコン酸化膜等の絶縁膜からなるバッファ膜１１が形成されている。バッファ膜１１上には、所定のパターンの能動層１２が形成されている。この能動層１２は、例えば、バッファ膜１１上に形成されたアモルファスシリコン層がエキシマレーザー等を用いたレーザーアニール処理により多結晶化された多結晶シリコンからなる。もしくは、能動層１２は、その全体もしくは一部が、多結晶シリコン以外の半導体層、例えばアモルファスシリコン層からなるものであってもよい。
【００１４】
画素選択トランジスタＴＲ１の能動層１２には、不純物が添加されてなるソース１２Ｓ及びドレイン１２Ｄが形成されている。ソース１２Ｓ及びドレイン１２Ｄは、ショートチャネル効果を防止するために、ＬＤＤ（lightly Doped Drain）構造を有していてもよい。ソース１２Ｓ及びドレイン１２Ｄの間にはチャネル１２Ｃが存在する。ソース１２Ｓもしくはドレイン１２Ｄと、チャネル１２Ｃとの接合部の境界領域には、空乏層２０が生じる。
【００１５】
また、能動層１２上に、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜等からなるゲート絶縁膜１３が形成される。ゲート絶縁膜１３上には、クロムもしくはモリブデン等からなるゲート電極１４が形成される。このゲート電極１４は、図４の画素選択信号線ＧＬと接続されている。また、保持容量Ｃｓの形成領域では、ゲート電極１４と同一の材料を用いて、保持容量Ｃｓを構成する多結晶シリコン層と対向する保持容量電極１５が形成されている。保持容量電極１５は、図４の保持容量線ＳＬと接続されている。
【００１６】
ゲート電極１４上には、例えばシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜等からなり、能動層１２を覆う層間絶縁膜１６が形成されている。能動層１２のドレイン１２Ｄ上の層間絶縁膜１６には、コンタクトＣＴが設けられている。そして、層間絶縁膜１６上には、コンタクトＣＴを介してドレイン１２Ｄと接続された表示信号線ＤＬが形成されている。また、層間絶縁膜１６上には、例えばシリコン窒化膜等からなり、表示信号線ＤＬを覆うパッシベーション膜１７が形成されている。
【００１７】
そして、パッシベーション膜１７上であって、能動層１２及びゲート電極１４を覆う遮光用のカラーフィルタ層１８が形成されている。遮光用のカラーフィルタ層１８は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光領域と重畳して形成される表示用のカラーフィルタ層と同じく、顔料を含有する樹脂からなり、表示用のカラーフィルタ層と同一の製造プロセスを用いて同時に形成することができる。パッシベーション膜１７上には、例えば感光性有機材料からなり、遮光用のカラーフィルタ層１８を覆う平坦化膜１９が形成されている。
【００１８】
そして、遮光用のカラーフィルタ層１８は、能動層１２の接合部の境界領域に生じる空乏層２０を覆って形成されている。能動層１２の接合部はゲート電極１４の端に形成される。空乏層２０を確実に覆うためには、遮光用のカラーフィルタ層１８は、接合部（即ち、ゲート電極１４の端）から所定の距離Ｌ１以上、ソース１２Ｓ、ドレイン１２Ｄを覆うように形成されていることが好ましい。図１においては、Ｌ１≧３μｍである。さらにいえば、遮光用のカラーフィルタ層１８は、チャネル１２Ｃの端から全ての方向に所定の距離Ｌ１以上（Ｌ１≧３μｍ）、ソース１２Ｓ、ドレイン１２Ｄを覆うよう形成されていることが好ましい。
【００１９】
この遮光用のカラーフィルタ層１８は絶縁体であるため、金属層とは異なり、表示信号線ＤＬ等の配線のデザインルールに抵触することがない。さらに、寄生容量が発生することもない。このことから、遮光用のカラーフィルタ層１８は、上記形成領域に加えて、さらに広い領域、例えば画素選択トランジスタＴＲ１の形成領域の全体もしくは略全体を覆うものであってもよい。
【００２０】
また、遮光用のカラーフィルタ層１８の構成について詳しく説明すると、遮光用のカラーフィルタ層１８は、少なくとも赤色に対応した特定の波長（例えば約７８０ｎｍ）の光を透過させる赤色のカラーフィルタ層１８ｒを含んでいる。
【００２１】
赤色の波長は長波長であるためエネルギーが低く、キャリアが光励起する確率を低減させる効果がある。また、遮光用のカラーフィルタ層１８を、赤色カラーフィルタ１８ｒのみの１層で形成することにより、その形成により生じる段差を極力小さく抑えることができる。
【００２２】
さらに、カラーフィルタ層１８には、緑色に対応した特定の波長（例えば約５７０ｎｍ）の光を透過させる緑色カラーフィルタ層１８ｇ、青色に対応した特定の波長（例えば約４６０ｎｍ）の光を透過させる青色カラーフィルタ層１８ｂのいずれか１層、もしくは両方の層が積層されていてもよい。このように、遮光用のカラーフィルタ層１８を形成することにより、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤから発光される光について、光リーク電流に寄与する波長の光成分の遮断もしくは略遮断が可能となる。
【００２３】
また、遮光用のカラーフィルタ層１８は、上記以外の特定の波長の光を透過させるカラーフィルタ層を含んでもよい。遮光用のカラーフィルタ層１８の膜厚は、例えば約１．４μｍ〜５．４μｍである。
【００２４】
この遮光用のカラーフィルタ層１８を透過した光の波長は、少なくとも光リーク電流に寄与しない波長に限定される。以降、この波長の限定を「遮光」と略称する。即ち、遮光用のカラーフィルタ層１８により、上記光リーク電流の抑止の観点では、上方から能動層１２に入射する光が遮光される。
【００２５】
一方、図示しないが、画素ＰＥＬの駆動トランジスタＴＲ２は、画素選択トランジスタＴＲ１の能動層１２、ゲート絶縁膜１３、及びゲート電極１４と同様の能動層、ゲート絶縁膜、及びゲート電極を備えている。また、駆動トランジスタＴＲ２は、その多結晶シリコンのソースと接続されたソース電極、そのドレインと接続されたドレイン電極を備えている。ソース電極、及びドレイン電極の一部は、パッシベーション膜１７に覆われている。そして、パッシベーション膜１７上であって、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光領域と重畳する領域には、表示光を特定の色にフィルタリングするための表示用のカラーフィルタ層が形成されている。
【００２６】
さらに、駆動トランジスタＴＲ２では、平坦化膜１９は２層に分かれており、パッシベーション膜１７上には、下層の平坦化膜が形成されている。下層の平坦化膜には、ドレイン電極の一部を露出するコンタクトホールが設けられ、そのコンタクトホールを介してドレイン電極と接続されたＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な金属からなる陽極が形成されている。陽極は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光領域を露出する開口部を備えた上層の平坦化膜に覆われている。そして、上記開口部内で露出する陽極上に、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光層が形成されている。さらに、アルミニウム等の非透明金属からなり発光層と接続された陰極が形成されている。
【００２７】
上述したように、画素選択トランジスタＴＲ１では、その遮光用のカラーフィルタ層１８を設けたことにより、上方から能動層１２の空乏層２０に入射する光が遮光される。これにより、画素選択トランジスタＴＲ１の光リーク電流が低減され、保持容量Ｃｓの電荷のリークが低減されることから、表示品位を向上することができる。
【００２８】
また、遮光用のカラーフィルタ層１８は絶縁体であるため、表示信号線ＤＬ等の配線のデザインルールに抵触することがない。そのため、金属層による遮光に比して、広い領域を遮光することが可能となる。従って、配線のデザインルールに制限される金属層による遮光に比して、より確実に能動層１２を遮光することができる。また、表示信号線ＤＬ等の配線との間に負荷容量が生じることがない。そのため、その負荷容量を起因とした表示信号等の信号の歪みもしくは劣化が生じることがない。
【００２９】
また、遮光用のカラーフィルタ層１８は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光領域と重畳して形成される表示用のカラーフィルタ層と同一材料からなり、同一の製造プロセスを用いて形成することができる。即ち、製造コストの増加を伴わないという利点がある。
【００３０】
なお、上記実施形態において、遮光用のカラーフィルタ層１８と画素ＰＥＬとの配置関係の一例について説明すると次のようになる。図２及び図３は、本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置を示す平面図であり、遮光用のカラーフィルタ層１８と画素ＰＥＬとの配置関係を示すものである。
【００３１】
図２に示すように、表示用の赤色カラーフィルタ層ＣＦ１を有した画素ＰＥＬ１、表示用の緑色カラーフィルタ層ＣＦ２を有した画素ＰＥＬ２、表示用の青色カラーフィルタ層ＣＦ３を有した画素ＰＥＬ３、及び表示用のカラーフィルタ層を有さずに白色光を発する画素ＰＥＬ４が配置されている。
【００３２】
各画素ＰＥＬ１，ＰＥＬ２，ＰＥＬ３，ＰＥＬ４には、画素選択トランジスタＴＲ１が配置されている。なお、保持容量Ｃｓを構成する多結晶シリコン層（多結晶シリコン層１２と連続する）と対向する保持容量電極１５、及びそれらを接続する保持容量線ＳＬについては図示を省略する。
【００３３】
また、各画素ＰＥＬ１，ＰＥＬ２，ＰＥＬ３，ＰＥＬ４には、多結晶シリコン層３２及びゲート電極３４を有し電源線ＶＬと接続された駆動トランジスタＴＲ２が配置されている。各画素ＰＥＬ１，ＰＥＬ２，ＰＥＬ３，ＰＥＬ４の各駆動トランジスタＴＲ２には、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陽極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４が接続され、さらに上記各色に対応した不図示の発光層及び陰極が形成されている。
【００３４】
そして、遮光用のカラーフィルタ層１８は、各画素ＰＥＬ１，ＰＥＬ２，ＰＥＬ３，ＰＥＬ４の各画素選択トランジスタＴＲ１を、上記と同様に覆っている。さらにいえば、図３に示すように、直線状にパターニングされた一体型の遮光用のカラーフィルタ層１８Ｌが、各画素ＰＥＬ１，ＰＥＬ２，ＰＥＬ３，ＰＥＬ４の各画素選択トランジスタＴＲ１を上記と同様に覆ってもよい。
【００３５】
また、上記実施形態の画素選択トランジスタＴＲ１及び駆動トランジスタＴＲ２は、トップゲート型であるものとしたが、本発明はこれに限定されない。即ち、本発明は、画素選択トランジスタＴＲ１及び駆動トランジスタＴＲ２が、いわゆるボトムゲート型である場合についても適用される。この場合、基板１０上に、バッファ膜１１、ゲート電極１４、ゲート絶縁膜１３、そして能動層として能動層１２が、この順で形成される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置を示す平面図及びその断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置を示す平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置を示す平面図である。
【図４】有機エレクトロルミネッセンス表示装置の画素の等価回路図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  ガラス基板
１１  バッファ膜            １２  能動層          １３  ゲート絶縁膜
１４，３４  ゲート電極      １５  保持容量電極    １６  層間絶縁膜
１７  パッシベーション膜    １８  遮光用のカラーフィルタ層
１９  平坦化膜              ２０  空乏層          ３２  多結晶シリコン層
ＤＲ１  垂直駆動回路        ＤＲ２  水平駆動回路
ＧＬ  画素選択信号線        ＤＬ  表示信号線      ＳＬ  保持容量線
ＴＲ１，ＴＲ１ｐ  画素選択トランジスタ          ＴＲ２  駆動トランジスタ
Ｃｓ  保持容量              ＯＬＥＤ  有機ＥＬ素子
ＶＬ  電源線      ＰＥＬ，ＰＥＬ１，ＰＥＬ２，ＰＥＬ３，ＰＥＬ４  画素
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４  陽極                      ＣＴ    コンタクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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