特許ウォッチ

公開番号2025094029
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-24
出願番号2025041149,2024075406
出願日2025-03-14,2012-03-26
発明の名称発光装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H10K 59/121 20230101AFI20250617BHJP()
要約【課題】トランジスタの閾値電圧のばらつきによる、発光素子の輝度のばらつきを抑制する。また、電界発光層の劣化による、発光素子の輝度の低下を抑制する。
【解決手段】発光素子と、ソースが発光素子のアノードに電気的に接続される第1のトランジスタと、第1のトランジスタのゲートに画像信号を入力するか否かを制御する第2のトランジスタと、第1のトランジスタのゲートとドレインを電気的に接続するか否かを制御する第3のトランジスタと、第1のトランジスタのドレインに第1の電源電位を供給するか否かを制御する第4のトランジスタと、発光素子のアノードに第2の電源電位を供給するか否かを制御する第5のトランジスタと、第1のトランジスタのゲートとソースの間の電圧を保持する第1の容量素子と、第1の容量素子に直列接続で電気的に接続され、発光素子に直列接続で電気的に接続される第2の容量素子と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、発光素子と、を有し、
前記第１のトランジスタは、画像信号に従って前記発光素子への電流の供給を制御する機能を有し、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続される発光装置であって、
第１の半導体膜と、
前記第１の半導体膜の上方に配置された領域を有する第１の導電膜と、を有し、
前記第１の半導体膜は、前記第１の導電膜との重なりを有する領域であって、かつ、前記第１のトランジスタのチャネル形成領域としての機能を有する第１の領域と、前記第１の導電膜との重なりを有する領域であって、かつ、第１の容量素子の第１の電極としての機能を有する第２の領域と、を有し、
前記第１の導電膜は、前記第１のトランジスタのゲートとしての機能と、前記第１の容量素子の第２の電極としての機能と、を有し、
前記第１の領域と、前記第２の領域とは、互いに離隔し、かつ、第１の方向に並んで配置され、
前記第１の領域及び前記第２の領域のそれぞれは、前記第１の方向における幅よりも、前記第１の方向と交差する第２の方向における幅の方が長い領域を有する、
発光装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、発光素子と、を有し、
前記第１のトランジスタは、画像信号に従って前記発光素子への電流の供給を制御する機能を有し、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続される発光装置であって、
第１の半導体膜と、
前記第１の半導体膜の上方に配置された領域を有する第１の導電膜と、を有し、
前記第１の半導体膜は、前記第１の導電膜との重なりを有する領域であって、かつ、前記第１のトランジスタのチャネル形成領域としての機能を有する第１の領域と、前記第１の導電膜との重なりを有する領域であって、かつ、第１の容量素子の第１の電極としての機能を有する第２の領域と、を有し、
前記第１の導電膜は、前記第１のトランジスタのゲートとしての機能と、前記第１の容量素子の第２の電極としての機能と、を有し、
前記第１の領域と、前記第２の領域とは、互いに離隔し、かつ、第１の方向に並んで配置され、
前記第１の領域と、前記第２の領域とは、前記第１の半導体膜のうち前記第１の導電膜との重なりを有さない第３の領域を介して電気的に接続され、
前記第１の領域及び前記第２の領域のそれぞれは、前記第１の方向における幅よりも、前記第１の方向と交差する第２の方向における幅の方が長い領域を有する、
発光装置。
【請求項３】
第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、発光素子と、を有し、
前記第１のトランジスタは、画像信号に従って前記発光素子への電流の供給を制御する機能を有し、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方は、前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方と電気的に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方は、前記第１のトランジスタのゲートと電気的に接続される発光装置であって、
第１の半導体膜と、
前記第１の半導体膜の上方に配置された領域を有する第１の導電膜と、を有し、
前記第１の半導体膜は、前記第１の導電膜との重なりを有する領域であって、かつ、前記第１のトランジスタのチャネル形成領域としての機能を有する第１の領域と、前記第１の導電膜との重なりを有する領域であって、かつ、第１の容量素子の第１の電極としての機能を有する第２の領域と、を有し、
前記第１の導電膜は、前記第１のトランジスタのゲートとしての機能と、前記第１の容量素子の第２の電極としての機能と、を有し、
前記第１の領域と、前記第２の領域とは、互いに離隔し、かつ、第１の方向に並んで配置され、
前記第１の領域と、前記第２の領域とは、前記第１の半導体膜のうち前記第１の導電膜との重なりを有さない第３の領域を介して電気的に接続され、
前記第３の領域は、屈曲した形状を有し、
前記第１の領域及び前記第２の領域のそれぞれは、前記第１の方向における幅よりも、前記第１の方向と交差する第２の方向における幅の方が長い領域を有する、
発光装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
第２の半導体膜を有し、
前記第２の半導体膜は、前記第１の導電膜と重なる領域であって、かつ、第２の容量素子の第１の電極としての機能を有する第３の領域を有し、
前記第１の導電膜は、前記第２の容量素子の第２の電極としての機能を有する、
発光装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランジスタが各画素に設けられた発光装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
発光素子を用いた表示装置は視認性が高く、薄型化に最適であると共に、視野角にも制限
が無いため、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）や液晶表示装置に替わる表示
装置として注目されている。発光素子を用いたアクティブマトリクス型の表示装置は、具
体的に提案されている構成がメーカーによって異なるが、通常、少なくとも発光素子と、
画素へのビデオ信号の入力を制御するトランジスタ（スイッチング用トランジスタ）と、
該発光素子に供給する電流値を制御するトランジスタ（駆動用トランジスタ）とが、各画
素に設けられている。
【０００３】
画素に設ける上記トランジスタをすべて同じ極性とすることで、トランジスタの作製工程
において、半導体層に一導電性を付与する不純物元素の添加などの工程を、一部省略する
ことができる。下記の特許文献１には、ｎチャネル型トランジスタのみで画素が構成され
ている発光素子型ディスプレイについて、記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００３－１９５８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、発光装置では、駆動用トランジスタのドレイン電流が発光素子に供給されるた
め、画素間において駆動用トランジスタの閾値電圧にばらつきが生じると、発光素子の輝
度にもそのばらつきが反映されてしまう。従って、閾値電圧のばらつきを見越して駆動用
トランジスタの電流値を補正することができる画素構成の提案は、発光装置の画質向上を
図る上で、重要な課題である。
【０００６】
また、一般的に、発光素子のアノードとして用いる導電膜は、発光素子のカソードとして
用いる導電膜よりも、大気中においてその表面が酸化されにくい。なおかつ、発光素子の
アノードとして用いる導電膜は、通常、スパッタリング法を用いて形成されるため、電界
発光材料を含む電界発光層上にアノードを形成すると、スパッタダメージにより電界発光
層が損傷を受けやすい。よって、アノード、電界発光層、カソードの順に積層された構造
を有する発光素子は、作製プロセスも簡易であり、高い発光効率が得られやすい。しかし
、上記構造の発光素子にｎチャネル型の駆動用トランジスタを組み合わせる場合、駆動用
トランジスタのソースが発光素子のアノードに接続される。よって、電界発光材料の劣化
に伴って、発光素子のアノードとカソード間の電圧が増加すると、駆動用トランジスタに
おいてソースの電位が上昇し、ゲートとソース間の電圧（ゲート電圧）が小さくなる。そ
のため、駆動用トランジスタのドレイン電流、すなわち、発光素子に供給される電流が小
さくなり、発光素子の輝度が低下する。
【０００７】
上述の問題に鑑み、本発明は、駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきによる画素間の
輝度のばらつきが抑えられる、発光装置の提供を課題の一つとする。或いは、本発明は、
電界発光層の劣化により、発光素子の輝度が低下するのを抑制できる発光装置の提供を、
課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様では、上記課題を解決するために、駆動用トランジスタのゲートとソース
間の電圧を保持する第１の容量素子と、当該第１の容量素子に直列に接続され、なおかつ
発光素子と直列に接続された第２の容量素子とを、画素に設ける。また、第１の容量素子
が有する容量値は、発光素子及び第２の容量素子で構成される合成容量の容量値よりも、
小さい構成とする。上記画素において、駆動用トランジスタのゲートとドレインを接続し
た状態で、閾値電圧よりも大きい電圧を駆動用トランジスタのゲートとソースの間に印加
する。次いで、上記ゲートとドレインを接続したまま、ソースをフローティング（浮遊状
態）とすることで、上記第１の容量素子に駆動用トランジスタの閾値電圧が保持される。
そして、ソースをフローティング（浮遊状態）としたまま、ゲートに画像信号の電圧を与
えると、駆動用トランジスタのゲートとソース間に、画像信号の電圧に閾値電圧を加算し
た電圧が与えられる。発光素子は、駆動用トランジスタのゲート電圧に見合った値の電流
が供給され、階調の表示を行う。
【０００９】
本発明の一態様では、上記構成により、駆動用トランジスタの閾値電圧がシフトしても、
閾値電圧の大きさに合わせてそのゲート電圧を定めることができる。また、本発明の一態
様では、上記構成により、電界発光材料の劣化に伴って発光素子のアノードとカソード間
の電圧が増加しても、駆動用トランジスタのゲート電圧に変化が生じない。
【００１０】
具体的に、本発明の一態様に係る発光装置は、発光素子と、ソースが発光素子のアノード
に電気的に接続され、発光素子に流れる電流を制御する第１のトランジスタと、第１のト
ランジスタのゲートに画像信号を入力するか否かを制御する第２のトランジスタと、第１
のトランジスタのゲートとドレインを電気的に接続するか否かを制御する第３のトランジ
スタと、第１のトランジスタのドレインに第１の電源電位を供給するか否かを制御する第
４のトランジスタと、発光素子のアノードに第２の電源電位を供給するか否かを制御する
第５のトランジスタと、第１のトランジスタのゲートとソースの間の電圧を保持する第１
の容量素子と、第１の容量素子に直列接続で電気的に接続され、発光素子に直列接続で電
気的に接続される第２の容量素子と、を備え、第１のトランジスタ乃至第５のトランジス
タのそれぞれは、ｎチャネル型トランジスタである発光装置である。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許