(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素部を有し、各画素部は、エレクトロルミネッセンス素子と、前記エレクトロルミネッセンス素子を駆動する駆動用トランジスタと、ドレイン信号線と、ゲート信号に応じてスイッチングし、前記駆動用トランジスタのゲートに前記ドレイン信号線からのビデオ信号を供給する画素選択用トランジスタと、前記駆動用トランジスタのゲートに供給されるビデオ信号を保持するための保持容量と、を具備するエレクトロルミネッセンス表示装置であって、
前記保持容量は、第１の容量電極層を兼ねた前記画素選択用トランジスタのソース上に、第１の絶縁膜を介して形成された第２の容量電極層と、前記ソースに接続され、前記第２の容量電極層上に第２の絶縁膜を介して延設された第３の容量電極層と、を有し、前記画素選択用トランジスタのソースを介して前記第１の容量電極層と前記第３の容量電極層に前記ビデオ信号が供給され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２の容量電極層は、前記画素選択用トランジスタのゲートと同一の層で形成されていることを特徴とする請求項１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の絶縁膜は、前記画素選択用トランジスタのゲート絶縁膜と同一の膜で形成されていることを特徴とする請求項１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３の容量電極層は、前記ドレイン信号線と同一の層で形成されていることを特徴とする請求項１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２の絶縁膜は、前記画素選択用トランジスタのゲートと前記ドレイン信号線間の層間絶縁膜と同一の膜で形成されていることを特徴とする請求項１記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項６】
複数の画素部を有し、各画素部は、陽極層、発光層及び陰極層を有するエレクトロルミネッセンス素子と、前記エレクトロルミネッセンス素子を駆動する駆動用トランジスタと、ドレイン信号線と、ゲート信号に応じてスイッチングし、前記駆動用トランジスタのゲートに前記ドレイン信号線からのビデオ信号を供給する画素選択用トランジスタと、前記駆動用トランジスタのゲートに供給されるビデオ信号を保持するための保持容量と、を備えたエレクトロルミネッセンス表示装置であって、
前記保持容量は、第１の容量電極層を兼ねた前記画素選択用トランジスタのソース上に、第１の絶縁膜を介して形成された第２の容量電極層と、前記ソースに接続され前記第２の容量電極層上に第２の絶縁膜を介して延設された第３の容量電極層と、前記第３の容量電極層に接続され該第３の容量電極層上に第３の絶縁膜を介して延設された第４の容量電極層と、前記第４の容量電極層上に第４の絶縁膜を介して延設された第５の容量電極層と、を具備す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７】
前記第２の容量電極層は、前記画素選択用トランジスタのゲートと同一の層で形成されていることを特徴とする請求項６記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項８】
前記第１の絶縁膜は、前記画素選択用トランジスタのゲート絶縁膜と同一の膜で形成されていることを特徴とする請求項６記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項９】
前記第３の容量電極層は、前記ドレイン信号線と同一の層で形成されていることを特徴とする請求項６記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１０】
前記第２の絶縁膜は、前記画素選択用トランジスタのゲートと前記ドレイン信号線間の層間絶縁膜と同一の膜で形成されていることを特徴とする請求項６記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１１】
前記第４の容量電極層は、前記陽極層と同一の層で形成されていることを特徴とする請求項６記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１２】
前記第３の絶縁膜は、第１平坦化絶縁膜と同一の膜で形成されていることを特徴とする請求項６記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１３】
前記第５の容量電極層は、前記陰極層と同一の層で形成されていることを特徴とする請求項６記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
【請求項１４】
前記第４の絶縁膜は、第２平坦化絶縁膜と同一の膜で形成されていることを特徴とする請求項６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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス表示装置に関し、特に、駆動用トランジスタのゲートに供給されるビデオ信号を保持するための保持容量を有するエレクトロルミネッセンス表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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 Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と称する。）を備えたＥＬ表示装置の研究開発も進められている。
図４に有機ＥＬ表示装置の一画素の等価回路図を示す。ゲート信号Ｇnを供給するゲート信号線５１と、ドレイン信号、すなわち、ビデオ信号Ｄmを供給するドレイン信号線５２とが互いに交差している。
【０００３】
それらの両信号線の交差点付近には、有機ＥＬ素子６０及びこの有機ＥＬ素子６０を駆動するＴＦＴ４０、画素を選択するためのＴＦＴ３０が配置されている。
【０００４】
有機ＥＬ素子駆動用のＴＦＴ４０のドレイン４３ｄには、正電源電圧ＰＶｄｄが供給されている。また、ソース４３ｓは有機ＥＬ素子６０のアノード６１に接続されている。
【０００５】
また、画素選択用のＴＦＴ３０のゲート３１にはゲート信号線５１が接続されることによりゲート信号Ｇnが供給され、ドレイン３３ｄにはドレイン信号線５２が接続されることにより、ビデオ信号Ｄmが供給される。ＴＦＴ３０のソース３３ｓは上記ＴＦＴ４０のゲート４１に接続されている。ここで、ゲート信号Ｇnは不図示のゲートドライバ回路から出力される。ビデオ信号Ｄmは不図示のドレインドライバ回路から出力される。
【０００６】
また、有機ＥＬ素子６０は、アノード６１、カソード６５、このアノード６１とカソード６５の間に形成された発光素子層６３から成る。カソード６５には、負電源電圧ＣＶが供給されている。
【０００７】
また、ＴＦＴ４０のゲート４１には保持容量１３０が接続されている。すなわち、保持容量１３０の一方の電極はゲート４１に接続され、他方の電極は保持容量電極１３１に接続されている。保持容量１３０はビデオ信号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、表示画素のビデオ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ＥＬ表示装置の動作を説明すると以下の通りである。ゲート信号Ｇnが一水平期間、ハイレベルになると、ＴＦＴ３０がオンする。すると、ドレイン信号線５２からビデオ信号ＤmがＴＦＴ３０を通して、ＴＦＴ４０のゲート４１に印加される。そして、ゲート４１に供給されたビデオ信号Ｄmに応じて、ＴＦＴ４０のコンダクタンスが変化し、それに応じた駆動電流がＴＦＴ４０を通して、有機ＥＬ素子６０に供給され、有機ＥＬ素子６０が点灯する。
【０００９】
図５に、上述の保持容量１３０の断面構造を示す。絶縁性基板１０上に、ＴＦＴ３０が形成されている。ＴＦＴ３０は、ソース３３ｓ、ドレイン３３ｄ及びゲート絶縁膜上１２上に形成されたゲート３１とを有している。そして、ＴＦＴ３０のソース３３ｓ上にはゲート絶縁膜１２を介して保持容量電極１３１が形成されている。保持容量電極１３１には一定電圧が印加されている。
【００１０】
このように、従来、有機ＥＬ素子６０の輝度を決定する電流量を制御する駆動用トランジスタ４０のゲートの電位を固定するために、各画素毎に保持容量１３０を形成していた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
画素に供給されるビデオ信号Ｄmのドロップ電圧量が大きいと表示品位に影響が出てしまう。そこで、このドロップ電圧量を抑えるためには、保持容量１３０の容量値をある程度大きくする必要がある。すなわち、保持容量３０の面積を大きくする必要がある。
【００１２】
ところで、有機ＥＬ表示装置には、トップエミッション型とボトムエミッション型がある。トップエミッション型では、有機ＥＬ素子６０から発光された光は、絶縁性基板１０とは反対側の有機ＥＬ素子６０の側、すなわちパネル上面側から射出される。一方、ボトムエミッション型では、有機ＥＬ素子６０から発光された光は、絶縁性基板１０の側から射出される。
【００１３】
保持容量１３０の面積を大きくしても、トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置では問題ないが、ボトムエミッション型では保持容量の形成部分はブラインドとして働き、開口率が減少してしまう。このため、必要な輝度を得るために、開口率に余裕がある場合に比べて有機ＥＬ素子に供給する電流を増加させる必要があり、結果として有機ＥＬ素子の寿命が短くなってしまうという問題があった。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、複数の画素部を有し、各画素部は、エレクトロルミネッセンス素子と、前記エレクトロルミネッセンス素子を駆動する駆動用トランジスタと、ドレイン信号線と、ゲート信号に応じてスイッチングし、前記駆動用トランジスタのゲートに前記ドレイン信号線からのビデオ信号を供給する画素選択用トランジスタと、前記駆動用トランジスタのゲートに供給されるビデオ信号を保持するための保持容量と、を具備するエレクトロルミネッセンス表示装置であって、前記保持容量は、第１の容量電極層を兼ねた前記画素選択用トランジスタのソース上に、第１の絶縁膜を介して形成された第２の容量電極層と、前記ソースに接続され、前記第２の容量電極層上に第２の絶縁膜を介して延設された第３の容量電極層と、を有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明によれば、保持容量を多層構造の容量電極層で形成しているので、保持容量の形成面積を縮小することができる。また、開口率の低下を招くことなく、保持容量が有する容量値を大きくすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施形態について説明する。図１に有機ＥＬ表示装置の画素部を示す平面図を示し、図２（ａ）に図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図を示し、図２（ｂ）に図１中のＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。なお、当該画素部の等価回路は図４に示したものと同じである。
【００１７】
図１及び図２に示すように、ゲート信号線５１とドレイン信号線５２とに囲まれた領域に画素部１１５が形成されている。そして、複数の画素部１１５がマトリクス状に配置され、表示領域を構成している。
【００１８】
この画素部１１５には、自発光素子である有機ＥＬ素子６０と、この有機ＥＬ素子６０に電流を供給するタイミングを制御する画素選択用ＴＦＴ３０と、有機ＥＬ素子６０に電流を供給する有機ＥＬ素子駆動用ＴＦＴ４０と、保持容量１３０とが配置されている。なお、有機ＥＬ素子６０は、アノード（陽極）層６１と発光材料からなる発光素子層と、カソード（陰極）層６５とから成っている。
【００１９】
即ち、両信号線５１，５２の交点付近には画素選択用ＴＦＴ３０が設けられている。ＴＦＴ３０のソース３３ｓは第１の容量電極層５５を兼ねるとともに、有機ＥＬ素子駆動用ＴＦＴ４０のゲート４１に接続されている。ＴＦＴ３０のソース３３ｓ上には、ゲート絶縁膜１２を介して第２の容量電極層５４が設けられている。第２の容量電極層５４は、クロムやモリブデン等から成っており、ゲート信号線５１と並行して配置されている。さらに、第２の容量電極層５４上には、層間絶縁膜１５を介して、第３の容量電極層７０が形成されている。
【００２０】
また、有機ＥＬ素子駆動用のＴＦＴ４０のソース４３ｓは有機ＥＬ素子６０のアノード層６１に接続され、他方のドレイン４３ｄは有機ＥＬ素子６０に供給される電流源である駆動電源線５３に接続されている。
【００２１】
図２に示すように、有機ＥＬ表示装置は、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１０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１０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１０上にＳｉＯ2やＳｉＮなどの絶縁膜を形成した上にＴＦＴ３０，４０及び有機ＥＬ素子を形成する。いずれのＴＦＴともに、ゲート電極がゲート絶縁膜を介して能動層の上方にあるいわゆるトップゲート構造である。
【００２２】
次に、画素選択用ＴＦＴ３０、及び保持容量１３０の構造について詳細に説明する。図２（ａ）に示すように、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、非晶質シリコン膜（以下、「ａ−Ｓｉ膜」と称する。）をＣＶＤ法等にて成膜し、そのａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射して溶融再結晶化させて多結晶シリコン膜（以下、「ｐ−Ｓｉ膜」と称する。）とし、これを能動層３３とする。その上に、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜の単層あるいは積層体をゲート絶縁膜１２として形成する。
【００２３】
更にその上に、Ｃｒ、Ｍｏなどの高融点金属からなるゲート電極３１を兼ねたゲート信号線５１、及びＡｌから成るドレイン信号線５２を備えており、有機ＥＬ素子の駆動電源でありＡｌから成る駆動電源線５３が配置されている。
【００２４】
そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層３３上の全面には、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜の順に積層された層間絶縁膜１５が形成されており、ドレイン３３ｄに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填したドレイン電極３６が設けられ、更に全面に有機樹脂から成り表面を平坦にする第１平坦化絶縁膜１７が形成されている。
【００２５】
次に保持容量１３０の構造について説明する。ＴＦＴ３０のソース３３ｓは第１の容量電極層５５を兼ねている。第１の容量電極層５５と兼用されたＴＦＴ３０のソース３３ｓ上には、ゲート絶縁膜１２を介して第２の容量電極層５４が設けられている。第２の容量電極層５４は、Ｃｒ、Ｍｏなどの高融点金属から成り、ゲート電極３１と同一の層で、同一工程で形成されている。第２の容量電極層５４上には、層間絶縁膜１５を介して、第３の容量電極層７０が延設されている。第３の容量電極層７０は、ドレイン電極３６、ドレイン信号線５２と同一の層で、同一工程で形成されている。また、第３の容量電極層７０はコンタクトホールを介してＴＦＴ３０のソース３３ｓと接続されている。
【００２６】
即ち、保持容量１３９は、第２の容量電極層５４を、絶縁膜を介して、第１の容量電極層５５、第３の容量電極層７０によって挟んだ多層構造となっているため、少ない占有面積で大きな容量を形成することができる。
【００２７】
また、第３の容量電極層７０上に、第１平坦化絶縁膜１７、第２平坦化絶縁膜１９を介して、カソード層６５を延設することにより、更に大きな容量を得ることが可能である。
【００２８】
次に、有機ＥＬ素子駆動用ＴＦＴ４０について説明する。図２（ｂ）に示すように、石英ガラス、無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１０上に、ａ−Ｓｉ膜にレーザ光を照射して多結晶化してなる能動層４３、ゲート絶縁膜１２、及びＣｒ、Ｍｏなどの高融点金属からなるゲート電極４１が順に形成されており、その能動層４３には、チャネル４３ｃと、このチャネル４３ｃの両側にソース４３ｓ及びドレイン４３ｄが設けられている。そして、ゲート絶縁膜１２及び能動層４３上の全面に、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜の順に積層された層間絶縁膜１５を形成し、ドレイン４３ｄに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填して駆動電源に接続された駆動電源線５３が設けられている。また、ソース４３ｓに対応して設けたコンタクトホールにＡｌ等の金属を充填してソース電極５６が設けられている。
【００２９】
更に全面に例えば有機樹脂から成り表面を平坦にする第１平坦化絶縁膜１７を備えている。そして、その第１平坦化絶縁膜１７のソース電極５６に対応した位置にコンタクトホールを形成し、このコンタクトホールを介してソース電極５６と接続されたＩＴＯから成る透明電極、即ち有機ＥＬ素子のアノード層６１が第１平坦化絶縁膜１７上に設けられている。このアノード層６１は各画素部ごとに島状に分離形成されている。第１平坦化絶縁膜１７上には、更に第２平坦化絶縁膜１９が設けられているが、アノード層６１上については、第２平坦化絶縁膜１９は除去されている。
【００３０】
有機ＥＬ素子６０は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極から成るアノード層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-methylphenylphenylamino)triphenylanine）からなる第２ホール輸送層から成るホール輸送層６２、キナクリドン（Quinacridone）誘導体を含むＢｅｂｑ2（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６３、及びＢｅｂｑ2から成る電子輸送層６４、マグネシウム・インジウム合金もしくはアルミニウム、もしくはアルミニウム合金から成るカソード層６５が、この順番で積層形成された構造である。
【００３１】
有機ＥＬ素子６０は、アノード層６１から注入されたホールと、カソード層６５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、この光が透明なアノード層６１から透明絶縁基板を介して外部へ放出されて発光する。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３は、画素部の断面図を示しており、図３（ａ）は、図１中のＡ−Ａ線に沿った断面図、図３（ｂ）は、図１中のＢ−Ｂ線に沿った断面図に対応している。なお、本実施形態についても当該画素部の等価回路は図３に示したものと同じである。
【００３３】
第１の実施形態では、保持容量１３９は、第２の容量電極層５４を、絶縁膜を介して、第１の容量電極層５５、第３の容量電極層７０によって挟んだ多層構造であるが、本実施形態では更なる多層化を図り、単位面積当たりの容量値の増加を図ったものである。
【００３４】
本実施形態では、上記構成に加えて、第３の容量電極層７０上に、更に第１平坦化絶縁膜１７を介して第４の容量電極層７１が延設されている。第４の容量電極層７１は、アノード層６１と同一の層で、同一工程で形成されている。
【００３５】
また、第４の容量電極層７１上に、更に第２平坦化絶縁膜１９を介して、カソード層６５が延設されている。このカソード層６５は、第５の容量電極層として機能するものである。
【００３６】
第１の実施形態では、第３の容量電極層７０とカソード層６５との間に容量が形成されているが、その容量絶縁膜は、第１平坦化絶縁膜１７及び第２平坦化絶縁膜１９である。これに対して、本実施形態では、第４の容量電極層７１とカソード層６５との間に容量が形成される。その容量絶縁膜は第２平坦化絶縁膜１９のみであるから、対向する容量電極間の容量絶縁膜が第１の実施形態に比して薄くなり、その分容量値を増加させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のエレクトロルミネセンス表示装置によれば、駆動用トランジスタのゲートに供給されるビデオ信号を保持するための保持容量を多層構造の容量電極層で形成しているので、保持容量の形成面積を縮小することができる。また、開口率の低下を招くことなく、大きな保持容量を確保し、表示品位の向上を図ることができる。
【００３８】
また、開口率の低下を招くことがないので、有機ＥＬ素子に供給する電流を増加させる必要がなく、その結果として有機ＥＬ素子の寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素部を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素部を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の画素部を示す断面図である。
【図４】有機ＥＬ表示装置の一画素の等価回路図である。
【図５】保持容量の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  絶縁性基板    １２  ゲート絶縁膜    １５  層間絶縁膜
１７  第１平坦化絶縁膜    １９  第２平坦化絶縁膜
３０  画素選択用ＴＦＴ    ３１  ゲート電極    ３３ｓ  ソース
３３ｄ  ドレイン      ４０  有機ＥＬ素子駆動用ＴＦＴ
４１  ゲート電極    ４３ｓ  ソース    ５１  ゲート信号線
５２  ドレイン信号線      ５４  第２の容量電極層    ６０  有機ＥＬ素子
６１  アノード    ６２  ホール輸送層    ６３  発光素子層
６４  電子輸送層    ６５  カソード層  ７０  第３の容量電極層
７１  第４の容量電極層
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１】
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【図５】
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