(57)【要約】【課題】非晶質シリコン薄膜トランジスタ、及びこれを具備する有機発光ディスプレイを提供する。【解決手段】基板１１上に形成される、ゲート電極１４、ゲート絶縁膜１５、非晶質シリコン層１７及びソース／ドレイン電極１８，１９を備える非晶質シリコン薄膜トランジスタ部と、熱を発生させ、前記熱を非晶質シリコン層１７に伝達してスレショルド電圧を回復させる熱発生部１２と、を備えることを特徴とする非晶質シリコン薄膜トランジスタ、及びこれを駆動用トランジスタとして適用した有機発光ディスプレイである。【選択図】図１
2007288181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成される、ゲート電極、ゲート絶縁膜、非晶質シリコン層、及びソース／ドレイン電極を備える非晶質シリコン薄膜トランジスタ部と、
熱を発生させ、前記熱を前記非晶質シリコン層に伝達し、スレショルド電圧を回復させる熱発生部と、
を備えることを特徴とする非晶質シリコン薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記基板と前記非晶質シリコン薄膜トランジスタ部との間に絶縁膜をさらに具備し、
前記熱発生部は、前記基板と前記絶縁膜との間の前記非晶質シリコン層に対応する領域を有する少なくとも一部領域に形成されることを特徴とする請求項１に記載の非晶質シリコン薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記非晶質シリコン薄膜トランジスタ部は、前記絶縁膜上にゲート電極、ゲート絶縁膜、非晶質シリコン層、及びソース／ドレイン電極の順序に形成された下部ゲート構造であることを特徴とする請求項２に記載の非晶質シリコン薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記非晶質シリコン薄膜トランジスタ部は、前記絶縁膜上に非晶質シリコン層、ソース／ドレイン電極、ゲート絶縁膜、及びゲート電極の順序に形成された上部ゲート構造であることを特徴とする請求項２に記載の非晶質シリコン薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記非晶質シリコン層は、
高濃度不純物が注入されて形成された高濃度不純物領域を具備し、
前記ソース／ドレイン電極は、前記非晶質シリコン層の高濃度不純物領域上に形成されることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の非晶質シリコン薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記熱発生部は、
ジュールヒーティングにより熱を発生させる高抵抗膜を具備することを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の非晶質シリコン薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記高抵抗膜は、前記基板上全体に形成されるか、または前記基板上の一部にだけ位置するようにパターニングされて形成されることを特徴とする請求項６に記載の非晶質シリコン薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記高抵抗膜は、ＩＴＯ及びＩＺＯのうちいずれか一つからなることを特徴とする請求項６に記載の非晶質シリコン薄膜トランジスタ。
【請求項９】
基板と、
前記基板上にマトリックス状に配置され、スイッチング用トランジスタ、駆動用トランジスタ、及び有機発光素子をそれぞれ備える複数の画素と、を含み、
前記駆動用トランジスタは、
前記基板上に形成される、ゲート電極、ゲート絶縁膜、非晶質シリコン層、及びソース／ドレイン電極を備える非晶質シリコン薄膜トランジスタであり、
前記非晶質シリコン薄膜トランジスタは、熱を発生させ、前記熱を前記駆動用トランジスタの非晶質シリコン層に伝達してスレショルド電圧を回復させる熱発生部を備えることを特徴とする有機発光ディスプレイ。
【請求項１０】
前記基板上に絶縁膜をさらに具備し、
前記熱発生部は、前記基板と前記絶縁膜との間の前記駆動用トランジスタの非晶質シリコン層に対応する領域を有する少なくとも一部領域に形成されることを特徴とする請求項９に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１１】
前記駆動用トランジスタは、前記絶縁膜上にゲート電極、ゲート絶縁膜、非晶質シリコン層、及びソース／ドレイン電極の順序に形成された下部ゲート構造であることを特徴とする請求項１０に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１２】
前記駆動用トランジスタは、前記絶縁膜上に非晶質シリコン層、ソース／ドレイン電極、ゲート絶縁膜、及びゲート電極の順序に形成された上部ゲート構造であることを特徴とする請求項１０に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１３】
前記非晶質シリコン層は、
高濃度不純物が注入されて形成された高濃度不純物領域を具備し、
前記ソース／ドレイン電極は、前記非晶質シリコン層の高濃度不純物領域上に形成されることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１４】
前記熱発生部は、
ジュールヒーティングにより熱を発生させる高抵抗膜を具備することを特徴とする請求項９から請求項１３のうちいずれか１項に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１５】
前記高抵抗膜は、ＩＴＯ及びＩＺＯのうちいずれか一つからなることを特徴とする請求項１４に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１６】
前記スイッチング用トランジスタは、前記駆動用トランジスタと同じ非晶質シリコン薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項９から請求項１３のうちいずれか１項に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１７】
前記スイッチング用トランジスタのゲート電極に電気的に連結する選択ラインと、
前記スイッチング用トランジスタのソース／ドレイン電極を介して前記駆動用トランジスタのゲート電極に電気的に連結されるデータラインと、
前記駆動用トランジスタのソース電極／ドレイン電極を介して前記有機発光素子に連結される電力供給ラインと、
前記熱発生部に電気的に連結されたジュールヒーティングラインと、をさらに備え、
前記有機発光素子のターンオフ、または有機発光ディスプレイを適用したシステムの電源オフの間に、前記ジュールヒーティングラインを介して前記熱発生部に電流を印加し、前記熱発生部で発生した熱が前記駆動用トランジスタの非晶質シリコン層に伝えられてスレショルド電圧を回復させることを特徴とする請求項１４に記載の有機発光ディスプレイ。
【請求項１８】
前記スイッチング用トランジスタのゲート電極に電気的に連結される選択ラインと、
前記スイッチング用トランジスタのソース／ドレイン電極を介して前記駆動用トランジスタのゲート電極に電気的に連結されるデータラインと、
前記駆動用トランジスタのソース電極／ドレイン電極を介して前記有機発光素子に連結される電力供給ラインと、
前記熱発生部に電気的に連結されたジュールヒーティングラインと、を備え、
前記有機発光素子のターンオフ、または有機発光ディスプレイを適用したシステムの電源オフの間に、前記ジュールヒーティングラインを介して前記熱発生部に電流を印加し、前記熱発生部で発生した熱が前記駆動用トランジスタの非晶質シリコン層に伝えられてスレショルド電圧を回復させることを特徴とする請求項９から請求項１３のうちいずれか１項に記載の有機発光ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非晶質シリコン薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ  ＴＦＴ）、及びこれを具備する有機発光ディスプレイ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｓｐｌａｙ：ＯＬＥＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板ディスプレイ（ＦＰＤ：Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）分野で、これまでは軽く、かつ電力消耗の少ない液晶表示装置（ＬＣＤ）が最も注目されるディスプレイであった。しかしながら、液晶表示装置（ＬＣＤ）は、受光型ディスプレイであるために、明度、コントラスト、視野角、及び大面積化などに技術的限界がある。したがって、平板ディスプレイ分野において、明度、コントラスト、視野角、及び大面積化を達成できる新しい平板ディスプレイに係る開発が活発に展開されている。
【０００３】
新しい平板ディスプレイのうちの一つである有機発光ディスプレイは、有機発光素子（ＯＬＥＤｓ）の二次元配列を有している。有機発光ディスプレイは、自発光型であるために、液晶表示装置（ＬＣＤ）のバックライトとは対照的に、視野角、コントラストのような特性が優秀である。また、有機発光ディスプレイは、バックライトが不要であるために、さらに軽量の薄型化が可能であり、消費電力の側面でも有利である。また、有機発光ディスプレイは、液晶表示装置（ＬＣＤ）に比べ、直接に低電圧駆動が可能であり、応答速度が速く、外部衝撃に強く、かつ使用温度範囲も広く、特に、製造コスト面でも低廉であるという長所を有している。
【０００４】
また、各画素ごとにスイッチング素子であるトランジスタを有するアクティブマトリックス方式で有機発光ディスプレイを駆動すれば、一般的な液晶表示装置に比べ、低い電流を印加しても同じ輝度が得られる。したがって、有機発光ディスプレイは、低消費電力、高精細、及び大型化が可能であるという長所を有する。
【０００５】
アクティブマトリックス方式の有機発光ディスプレイは、スイッチング用トランジスタと有機発光素子駆動用トランジスタとを含む。
【０００６】
かかる有機発光ディスプレイにおいて、有機電界発光素子のバックボーン（ｂａｃｋ−ｂｏｎｅ）の駆動用トランジスタは、一定の電流ストレス（ｃｏｎｓｔａｎｔ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｓｔｒｅｓｓ）下で長時間続けて駆動される。従って、該駆動用トランジスタとして、非晶質シリコン薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ  ＴＦＴ）素子が使われる場合、非晶質シリコン薄膜トランジスタ素子のスレショルド電圧が正方向に増加し続け、有機発光ディスプレイの輝度を低下させることとなる。これにより、結局、基準要求寿命時間を満足できないという問題が発生しうる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような事項を勘案して案出され、熱を加えることによりスレショルド電圧を回復させ、長時間続けて駆動させることができる非晶質シリコン薄膜トランジスタ、及びこれを駆動用トランジスタとして適用した有機発光ディスプレイを提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタは、基板上に形成される、ゲート電極、ゲート絶縁膜、非晶質シリコン層、及びソース／ドレイン電極を備える非晶質シリコン薄膜トランジスタ部と、熱を発生させ、前記熱を前記非晶質シリコン層に伝達し、前記非晶質薄膜トランジスタ部のスレショルド電圧を回復させる熱発生部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
前記基板と前記非晶質シリコン薄膜トランジスタ部との間に絶縁膜をさらに具備し、前記熱発生部は、前記基板と前記絶縁膜との間の前記非晶質シリコン層に対応する領域を有する少なくとも一部領域に形成されうる。
【００１０】
前記非晶質シリコン薄膜トランジスタ部は、前記絶縁膜上にゲート電極、ゲート絶縁膜、非晶質シリコン層、及びソース／ドレイン電極の順序に形成された下部ゲート構造でありうる。
【００１１】
前記非晶質シリコン薄膜トランジスタ部は、前記絶縁膜上に非晶質シリコン層、ソース／ドレイン電極、ゲート絶縁膜、及びゲート電極の順序に形成された上部ゲート構造でありうる。
【００１２】
前記非晶質シリコン層は、高濃度不純物が注入されて形成された高濃度不純物領域を具備し、前記ソース／ドレイン電極は、前記非晶質シリコン層の高濃度不純物領域上に形成されうる。
【００１３】
前記熱発生部は、ジュールヒーティングにより熱を発生させる高抵抗膜を具備できる。
【００１４】
前記高抵抗膜は、前記基板上全体に形成されるか、または前記基板上の一部にだけ位置するようにパターニングされて形成されうる。
【００１５】
前記高抵抗膜は、ＩＴＯ及びＩＺＯのうちいずれか一つからなりうる。
【００１６】
前記目的を達成するための本発明による有機発光ディスプレイは、基板と、前記基板上にマトリックス状に配置され、スイッチング用トランジスタ、駆動用トランジスタ、及び有機発光素子をそれぞれ備える複数の画素と、を含み、前記駆動用トランジスタは、前記基板上に形成される、ゲート電極、ゲート絶縁膜、非晶質シリコン層、及びソース／ドレイン電極を備える非晶質シリコン薄膜トランジスタであり、前記非晶質シリコン薄膜トランジスタは、熱を発生させ、前記熱を前記駆動用トランジスタの非晶質シリコン層に伝達し、前記非晶質シリコン薄膜トランジスタのスレショルド電圧を回復させる熱発生部を備えることを特徴とする。
【００１７】
前記基板上に絶縁膜をさらに具備し、前記熱発生部は、前記基板と前記絶縁膜との間の前記駆動用トランジスタの非晶質シリコン層に対応する領域を有する少なくとも一部領域に形成されうる。
【００１８】
前記駆動用トランジスタは、下部ゲート構造及び上部ゲート構造のうち、いずれか一つでありうる。
【００１９】
前記熱発生部は、ジュールヒーティングにより熱を発生させる高抵抗膜を具備できる。
【００２０】
前記スイッチング用トランジスタは、前記駆動用トランジスタと同じ非晶質シリコン薄膜トランジスタでありうる。
【００２１】
前記スイッチング用トランジスタのゲート電極に電気的に連結される選択ラインと、前記スイッチング用トランジスタのソース／ドレイン電極を介して前記駆動用トランジスタのゲート電極に電気的に連結されるデータラインと、前記駆動用トランジスタのソース電極／ドレイン電極を介して前記有機発光素子に連結される電力供給ラインと、前記熱発生部に電気的に連結されたジュールヒーティングラインと、をさらに有し、前記有機発光素子のターンオフ、または有機発光ディスプレイを適用したシステムの電源オフの間に、前記ジュールヒーティングラインを介して前記熱発生部に電流を印加し、前記熱発生部で発生した熱が前記駆動用トランジスタの非晶質シリコン層に伝えられてスレショルド電圧を回復させるように設けられうる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタは、熱発生部を具備し、熱を加えることによりスレショルド電圧を回復させることができるので、長時間続けての駆動が要求される有機発光ディスプレイなどの駆動用トランジスタとして使用できる。
【００２３】
かかる本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタを駆動用トランジスタとして使用する有機発光ディスプレイでは、駆動用トランジスタのスレショルド電圧の上昇による輝度低下を抑制でき、輝度低下による基準要求寿命時間を満足することができないという問題が発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタ、及びこれを駆動用トランジスタとして適用した有機発光ディスプレイの望ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の一実施形態による下部ゲート（ｂｏｔｔｏｍ  ｇａｔｅ）構造の非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０を概略的に示している。
【００２６】
図２は、図１で示した実施形態の変形例である下部ゲート構造の非晶質シリコン薄膜トランジスタ２０を概略的に示している。
【００２７】
図１及び図２を参照すれば、本発明による下部ゲート構造の非晶質シリコン薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ  ＴＦＴ）１０，２０は、基板１１上に形成されるゲート電極１４、ゲート絶縁膜１５、非晶質シリコン層１７、及びソース／ドレイン電極１８，１９を有する非晶質シリコン薄膜トランジスタ部と、非晶質シリコン層１７に熱を伝達してスレショルド電圧を回復させるための熱発生部１２とを有する。熱発生部１２は、例えば、高抵抗膜、または、低電力であり、かつ、製造工程において適用の容易な発熱体を有する。非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０は、基板１１と、非晶質シリコン薄膜トランジスタ部との間に絶縁膜１３をさらに具備できる。熱発生部１２、すなわち、前記高抵抗膜または発熱体は、基板１１と絶縁膜１３との間の少なくとも非晶質シリコン層１７に対応する領域に形成されうる。
【００２８】
基板１１としては、ガラス基板またはプラスチック基板である。
【００２９】
前記高抵抗膜は、ジュールヒーティング（Ｊｏｕｌｅ  ｈｅａｔｉｎｇ）により熱を発生させ、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）および／またはＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）などからなりうる。なお、熱発生部１２は、ＩＴＯ、ＩＺＯのような高抵抗膜を形成する代わりに、効果的に熱を発生させることができる他の物質により形成することもできる。
【００３０】
熱発生部１２は、図１に図示されているように、基板１１の全面に蒸着により形成されうる。また、熱発生部１２は、図２に図示されているように、ほぼ非晶質シリコン層１７に対応する領域にだけ局部的に位置するようにパターニングされることもできる。
【００３１】
絶縁膜１３は、熱保存及び熱伝導性が優れるように形成されることが望ましい。絶縁膜１３は、例えば、ＡＩＮ、ＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）などにより形成されうる。
【００３２】
前記非晶質シリコン薄膜トランジスタ部は、下部ゲート構造であり、絶縁膜１３上に、ゲート電極１４、ゲート絶縁膜１５、非晶質シリコン層１７、及びソース／ドレイン電極１８，１９の順序に形成されうる。
【００３３】
ゲート電極１４は、所定領域に形成され、ゲート電極１４上には、このゲート電極１４を覆うゲート絶縁膜１５が形成される。
【００３４】
非晶質シリコン層１７は、ゲート絶縁膜１５上にゲート電極１４を有する領域上に位置するように形成される。非晶質シリコン層１７は、高濃度不純物が注入されて形成された高濃度不純物領域を具備する。例えば、非晶質シリコン層１７は、不純物のドーピングされていない非晶質シリコン層１７ｂと、ゲート電極１４に対応する中央部分がオープンされ、高濃度不純物によりドーピングされた非晶質シリコン層１７ａとからなりうる。
【００３５】
ソース／ドレイン電極１８，１９は、高濃度不純物でドーピングされた非晶質シリコン層１７及びゲート絶縁膜１５上に位置するように形成される。ソース／ドレイン電極１８，１９は、例えば、基板１１の全面にソース／ドレイン電極１８，１９の物質を形成した後でパターニングして形成される。このとき、ソース／ドレイン電極１８，１９の形成時、高濃度不純物がドーピングされた非晶質シリコン層１７ａの一部領域をエッチングし、チャンネル領域とソース／ドレイン電極１８，１９領域とを定義する。
【００３６】
図１及び図２で、参照番号１６は、非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０を保護する保護膜（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ）層であり、保護膜層１６は絶縁物質からなりうる。
【００３７】
本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０が有機発光ディスプレイの駆動用トランジスタとして使われる場合、保護膜層１６は、層間絶縁膜になり、この保護膜層１６の一部領域をエッチングし、ソース／ドレイン電極１８，１９を露出させるようにコンタクトホールを形成した後、ソース／ドレイン電極１８，１９と電気的に連結されるように有機発光素子の電極を形成する。
【００３８】
前記のような本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０は、基板１１上に熱発生部１２、例えば、高抵抗膜を形成した後、絶縁膜１３を蒸着し、その上に非晶質シリコン薄膜トランジスタ部を製造する。
【００３９】
以上、上述の説明では、本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０が下部ゲート構造により形成された実施形態について説明したが、本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０は、絶縁膜１３上に非晶質シリコン層１７、ソース／ドレイン電極１８，１９、ゲート絶縁膜１５、及びゲート電極１４の順序に形成された上部ゲート（ｔｏｐ  ｇａｔｅ）構造により形成されることもある。かかる本発明による上部ゲート構造の非晶質シリコン薄膜トランジスタの構造については、図７を参照して後述する本発明による有機発光ディスプレイの実施形態を参照することにし、ここではその図示を省略する。
【００４０】
本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０によれば、熱発生部１２（例えば、高抵抗膜）に電流を印加すれば、発生した熱が非晶質シリコン層１７に伝達される。これにより、図３から分かるように、非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０のスレショルド電圧が回復されうる。
【００４１】
図３は、非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０で、ＤＣ電流／電圧ストレス（ｓｔｒｅｓｓ）によるスレショルド電圧の変化、及び熱を加えることによるスレショルド電圧の回復（ｒｅｃｏｖｅｒｙ）を示している。図３で右側に向かう矢印は、ＤＣ電流／電圧ストレスによりスレショルド電圧が変化する様子を表す。図３で左側に向かう矢印は、一定時間熱を加えることにより、経時的に続けてスレッショルド電圧が回復される現象を表す。図３の縦軸は、出力電流ＩＤＳを示し、横軸は、入力電圧ＶＧＳを示している。
【００４２】
図３を参照すれば、非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０を続けて駆動する場合、スレショルド電圧は、ＤＣ電流／電圧ストレスにより、正方向に続けて増加するようになる。スレショルド電圧が増加した非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０の非晶質シリコン層１７を一定時間加熱すれば、スレショルド電圧が回復されるのである。
【００４３】
前記した通り、本発明による熱発生部１２を有する非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０は、スレショルド電圧を回復させることができるために、長時間駆動が要求される有機発光ディスプレイなどの駆動用トランジスタとして使用できる。従って、かかる本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０を駆動用トランジスタとして使用する有機発光ディスプレイでは、駆動用トランジスタのスレショルド電圧上昇による輝度低下を抑制し、輝度低下による基準要求寿命時間を満足できないという問題が発生しない。
【００４４】
以下、本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０を駆動用トランジスタとして適用した有機発光ディスプレイについて説明する。
【００４５】
図４は、本発明による有機発光ディスプレイ１００の概略的構造を示す等価回路図であり、図５は、本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイの主要積層構造を概略的に示した断面図であり、図６は、本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイの１画素の主要構成のレイアウトを示している。
【００４６】
図４を参照すれば、本発明による有機発光ディスプレイ１００は、基板１０１と、基板１０１上にマトリックス状に配置され、スイッチング用トランジスタＴｓ、駆動用トランジスタＴｄ、および有機発光素子ＯＬＥＤをそれぞれ備える複数の画素（Ｐ：Ｐｉｘｅｌ）とを具備し、駆動用トランジスタＴｄの下部には、それぞれ熱発生部１２０が設けられている。なお、本実施の形態では、駆動用トランジスタＴｄと熱発生部１２０とを便宜上別個の構成要素として区分して説明するが、前述した本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０のように、熱発生部１２０を駆動用トランジスタＴｄの一部構成要素に含めることもできる。
【００４７】
図５を参照すれば、基板１０１としては、ガラス基板またはプラスチック基板を具備できる。基板１０１上には、絶縁膜１３０をさらに具備できる。絶縁膜１３０は、熱保存及び熱伝導性が優れるように、例えば、ＡＩＮまたはＤＬＣなどにより形成されうる。
【００４８】
基板１０１上には、形成する駆動用トランジスタＴｄに対応する位置に熱発生部１２０、及びその上に基板１０１を全体的に覆う絶縁膜１３０が形成され、その上に、画面を具現する最小単位である画素Ｐ領域別に、スイッチング用トランジスタＴｓ、及び駆動用トランジスタＴｄを有する選択及び駆動の素子層が形成され、その上に、第１電極、有機発光層、及び第２電極が順序通り積層された構造の有機発光素子ＯＬＥＤが形成され、画素Ｐ別にスイッチング用トランジスタＴｓ、駆動用トランジスタＴｄ、及び有機発光素子ＯＬＥＤを有する複数の画素Ｐマトリックスが形成される。
【００４９】
駆動用トランジスタＴｄは、図１及び図２を参照して述べたような非晶質シリコン薄膜トランジスタからなる。スイッチング用トランジスタＴｓは、非晶質シリコン薄膜トランジスタからなることが望ましく、他種のトランジスタ、例えば、多結晶薄膜トランジスタからなることもある。
【００５０】
図５及び図６では、駆動用トランジスタＴｄ及びスイッチング用トランジスタＴｓがいずれも下部ゲート構造の非晶質シリコン薄膜トランジスタからなる例を示している。このように、駆動用トランジスタＴｄ及びスイッチング用トランジスタＴｓをいずれも同一タイプの非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０で形成する場合には、同一工程を介して形成できるために、製造工程をさらに単純化できるというメリットがある。
【００５１】
非晶質シリコン薄膜トランジスタからなる駆動用トランジスタＴｄ及びスイッチング用トランジスタＴｓは、それぞれ、ゲート電極１４０，２４０、その上にゲート絶縁膜１５０、非晶質シリコン層１７０，２７０、及びソース／ドレイン電極１８０，１９０，２８０，２９０を有する。ゲート電極１４０，２４０、ゲート絶縁膜１５０、非晶質シリコン層１７０，２７０、及びソース／ドレイン電極１８０，１９０，２８０，２９０は、それぞれ図１及び図２を参照して説明した、ゲート電極１４、ゲート絶縁膜１５、非晶質シリコン層１７、及びソース／ドレイン電極１８，１９にそれぞれ対応する。従って、それらについては、図１及び図２を参照して説明したところを参照することとし、ここでは、説明を省略する。
【００５２】
熱発生部１２０は、駆動用トランジスタＴｄの非晶質シリコン層１７０に熱を伝達し、該駆動用トランジスタＴｄのスレショルド電圧を回復させるためのものである。熱発生部１２０は、基板１０１と絶縁膜１３０との間の駆動用トランジスタＴｄの非晶質シリコン層１７０に対応する領域にだけ位置するように、パターニングされることもできる。代案として、熱発生部１２０は、基板１０１と絶縁膜１３０との間の全面に蒸着されることもできる。
【００５３】
熱発生部１２０は、高抵抗膜、または低電力でありつつ、工程適用が容易な発熱体からなりうる。前記高抵抗膜は、ジュールヒーティングにより熱を発生させられ、例えば、ＩＴＯまたはＩＺＯからなりうる。ここで、熱発生部１２０は、ジュールヒーティングにより熱を発生させるＩＴＯ、ＩＺＯのような高抵抗膜を形成する代わりに、効果的に熱を発生させることのできる他の物質により形成されることもできる。
【００５４】
駆動用トランジスタＴｄとスイッチング用トランジスタＴｓとの上には、保護膜層１６０が形成され、その上に平坦化膜１９５が形成される。保護膜層１６０は、絶縁物質からなり、層間絶縁膜としての役割を担う。
【００５５】
平坦化膜１９５上に、有機発光素子ＯＬＥＤが形成される。有機発光素子ＯＬＥＤは、アノード（正極）である第１電極２０１、有機発光層２０３、及びカソード（負極）である第２電極２０５を有することができる。
【００５６】
スイッチング用トランジスタＴｓのドレイン電極２９０と駆動用トランジスタＴｄのゲート電極１４０とが互いに電気的に連結され、駆動用トランジスタＴｄのドレイン電極１９０と有機発光素子ＯＬＥＤの第１電極２０１とが電気的に連結される。このために、例えば、保護膜層１６０及び平坦化膜１９５の一部領域にスイッチング用トランジスタＴｓのドレイン電極２９０、駆動用トランジスタＴｄのゲート電極１４０、及びドレイン電極１９０に至るコンタクトホールを形成する。その後、有機発光素子ＯＬＥＤの第１電極２０１を形成しつつ、スイッチング用トランジスタＴｓのドレイン電極２９０と駆動用トランジスタＴｄのゲート電極１４０との間、駆動用トランジスタＴｄのドレイン電極１９０と有機発光素子ＯＬＥＤの第１電極２０１との間を電気的に連結させる。
【００５７】
一方、図４及び図６を参照すれば、本発明による有機発光ディスプレイで、スイッチング用トランジスタＴｓのソース電極２８０は、例えば、水平駆動回路からデータ信号が入力されるデータライン（ＤＬ：Ｄａｔａ  Ｌｉｎｅ）に電気的に連結される。これを介し、データラインＤＬは、スイッチング用トランジスタＴｓのソース／ドレイン電極２８０，２９０を介して駆動用トランジスタＴｄのゲート電極１４０に電気的に連結される。スイッチング用トランジスタＴｓのゲート電極２４０は、垂直スキャニング回路から選択信号が入力される選択ライン（ＳＬ：Ｓｅｌｅｃｔ  Ｌｉｎｅ）に電気的に連結される。
【００５８】
駆動用トランジスタＴｄのソース電極１８０は、電力供給回路から駆動電力が供給される電力供給ライン（ＰＬ：Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ）に電気的に連結される。これを介し、電力供給ラインＰＬは、駆動用トランジスタＴｄのソース／ドレイン電極１８０，１９０を介して有機発光素子ＯＬＥＤに連結される。熱発生部１２０、例えば、高抵抗膜は、ヒーティング回路からジュール熱を発生させるように電流が供給されるジュールヒーティングライン（ＨＬ：ｊｏｕｌｅ  Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｌｉｎｅ）に電気的に連結される。
【００５９】
データラインＤＬ及び選択ラインＳＬは、直交する方向に交差するように配置され、交差するデータラインＤＬ及び選択ラインＳＬにより各画素Ｐが定義される。
【００６０】
一方、互いに連結されたスイッチング用トランジスタＴｓのドレイン電極２９０及び駆動用トランジスタＴｄのゲート電極１４０から延びた部分と、電力供給ラインＰＬは、図４でのストレージキャパシタＣｓをなす。
【００６１】
前記のような有機発光ディスプレイ１００を製造するためには、基板１０１上に熱発生部１２０、例えば、高抵抗膜を全面蒸着するか、または駆動用トランジスタＴｄの下部だけに位置するようにパターニングして形成した後、絶縁膜１３０を蒸着する。その後、絶縁膜１３０上に前記のような駆動用トランジスタＴｄ及びスイッチング用トランジスタＴｓを有する選択及び駆動用素子層、及び有機発光素子ＯＬＥＤを製造する工程を進める。
【００６２】
前記のような構成を有する本発明による有機発光ディスプレイ１００によれば、非晶質シリコントランジスタからなる駆動用トランジスタＴｄは、電力供給ラインＰＬを介して印加される一定の電流ストレス下で長時間続けて駆動される。有機発光素子ＯＬＥＤのターンオフ時間、または有機発光ディスプレイ１００を適用したシステム（ＴＶ、モニターまたはモバイル機器）の電源オフ時間の間、ヒーティング回路からジュールヒーティングラインＨＬを介して電流が熱発生部１２０に供給される。これにより、熱発生部１２０で発生した熱は、駆動用トランジスタＴｄの非晶質シリコン層１７０に伝達され、これにより、長時間の駆動用トランジスタＴｄの駆動によって増大したスレショルド電圧の回復がなされる。
【００６３】
従って、本発明による有機発光ディスプレイ１００によれば、駆動用トランジスタＴｄとして非晶質シリコン薄膜トランジスタを使用しつつも、有機発光素子ＯＬＥＤの輝度低下のような問題が生じることなく、基準要求寿命時間を十分に満足させることができる。
【００６４】
一方、図７は、本発明の他の実施形態による有機発光ディスプレイの主要な積層構造を概略的に示した断面図であり、図８は、本発明の他の実施形態による有機発光ディスプレイの１画素Ｐの主要構成のレイアウトを示している。ここで、図５及び図６と実質的に同じ機能を行う部材は、同一参照符号で表記し、その反復的な説明を省略する。
【００６５】
図７及び図８を参照すれば、本発明による有機発光ディスプレイ１００は、図５及び図６のように、下部ゲート構造の駆動用トランジスタＴｄ及びスイッチング用トランジスタＴｓを具備する代わりに、上部ゲート構造の駆動用トランジスタＴｄ’及びスイッチング用トランジスタＴｓ’を具備する。本実施形態において、駆動用トランジスタＴｄ’及びスイッチング用トランジスタＴｓ’は、絶縁膜１３０上に非晶質シリコン層１７０，２７０、ソース／ドレイン電極１８０，１９０，２８０，２９０、ゲート絶縁膜１５０，２５０及びゲート電極１４０，２４０の順序に形成される。保護膜層１６０がゲート電極１４０，２４０を覆うように形成され、保護膜層１６０上に平坦化膜１９５が形成され、その上に駆動用トランジスタＴｄ’のドレイン電極１９０と電気的に連結されるように有機発光素子ＯＬＥＤが形成される。
【００６６】
以上では、本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタ１０，２０及びこれを適用した有機発光ディスプレイ１００が基板１０１と絶縁膜１３０との間に熱発生部１２０、例えば、高抵抗膜を具備するところを説明及び図示したが、熱発生部１２０の位置は、スレショルド電圧の回復を必要とする非晶質シリコントランジスタ、または該非晶質シリコントランジスタを有する駆動用トランジスタの非晶質シリコン層に熱を伝達できる範囲内で多様に変形されうる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の非晶質シリコン薄膜トランジスタ、及びこれを具備する有機発光ディスプレイは、例えば、ディスプレイ関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明による下部ゲート構造の非晶質シリコン薄膜トランジスタの実施形態を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明による下部ゲート構造の非晶質シリコン薄膜トランジスタの実施形態を概略的に示す断面図である。
【図３】本発明による非晶質シリコン薄膜トランジスタで、ＤＣ電流／電圧ストレスによるスレショルド電圧の変化、及び熱を加えることによるスレショルド電圧の回復を示すグラフである。
【図４】本発明による有機発光ディスプレイの概略的構造を示す等価回路図である。
【図５】本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイの主要積層構造を概略的に示した断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による有機発光ディスプレイの１画素の主要構成のレイアウトを示す平面図である。
【図７】本発明の他の実施形態による有機発光ディスプレイの主要積層構造を概略的に示した断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態による有機発光ディスプレイの１画素の主要構成のレイアウトを示す平面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０，２０    非晶質シリコン薄膜トランジスタ、
１１，１０１    基板、
１２，１２０    熱発生部、
１３，１５，１５０    ゲート絶縁膜、
１４，１４０，２４０    ゲート電極、
１６，１６０    保護膜層、
１７，１７０，２７０    非晶質シリコン層、
１７ａ    不純物でドーピングされた非晶質シリコン層、
１７ｂ    不純物でドーピングされていない非晶質シリコン層、
１８，１９，１８０，１９０，２８０，２９０    ソース／ドレイン電極、
１００    発光ディスプレイ、
１３０    絶縁膜、
１９５    平坦膜、
２０１    第１電極、
２０３    有機発光層、
２０５    第２電極、
ＤＬ    データライン、
ＨＬ    ジュールヒーティングライン、
ＰＬ    電力供給ライン、
ＳＬ    選択ライン、
Ｃｓ    ストレージキャパシタ、
Ｔｄ，Ｔｄ’    駆動用トランジスタ、
Ｔｓ，Ｔｓ’    スイッチ用トランジスタ、
Ｐ    画素、
ＯＬＥＤ    有機発光素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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