説明

画像表示システム

【課題】
画素構造内に追加の駆動薄膜トランジスタを増加し、バイアス電圧を印加することでゲート誘電体層内に入る電子を戻し、しきい値電圧のシフトを防止する画像表示システムを提供する。
【解決手段】
自己発光表示装置を含む画像表示システムであって、画素領域を含むアレイ基板、前記アレイ基板の前記画素領域に設置された発光ダイオード、前記発光ダイオードに電気的接続され、且つ前記アレイ基板の前記画素領域上に堆積された第1ゲートと活性層を含む第1駆動薄膜トランジスタ、及び前記発光ダイオードに電気的接続され、且つ前記活性層と前記活性層上に堆積された第2ゲートを含む第2駆動薄膜トランジスタを含み、同一のフレーム周期で、前記第1ゲートが第1電圧に接続され、前記第2ゲートが前記第1電圧と異なる第2電圧に接続される画像表示システム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
発明は、発光ダイオードディスプレイ(LED display)技術に関し、特に 、しきい値電圧のシフトを制御でき、同時に開口率の降下を防止できる自己発光表示装 置を有する画像表示システムと、前記自己発光表示装置有する画像表示システムの製造 方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、電子製品の発展に伴い、技術の進歩と日増しに広がる応用、例えば、携帯電話 、PDAと、ノート型パソコンなどの市場は、従来のディスプレイに比べてより小さい 体積と電力消費特性を有するフラットパネルディスプレイ(FPD)の需要がますます 増え、現在の重要な電子応用製品の1つとなった。フラットパネルディスプレイでは、 有機エレクトロルミセントデバイス/有機発光ダイオード(OELD/OLED)が自 己発光、高輝度、広視野角、高応答速度と、容易な製造などの特性を有することから、 OLEDを次世代のフラットパネルディスプレイの最も好ましい選択にさせている。
【0003】
フラットパネル技術の主な傾向の1つは、高発光効率で長寿命を有するOLEDを開 発することで、薄膜トランジスタを用いて駆動素子とする、アクティブマトリクス型有 機エレクトロルミセントデバイスを発展させることである。
【0004】
アクティブマトリクス型有機エレクトロルミセントデバイス(AMOLED)は、通 常、ポリシリコンまたはアモルファスシリコンを用いて薄膜トランジスタの活性層とし ている。しかしながら、操作期間では、活性層内の電子がゲート誘電体層に入り易いた め、しきい値電圧(Vth)をシフトさせる。OLEDの輝度が注入電流の大きさで決 まり、且つしきい値電圧の増加が注入電流を低下させることから、OLEDが影響を受 ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
これに鑑みて、本発明の目的は、画素構造内に追加の駆動薄膜トランジスタを増加し 、バイアス電圧を印加することでゲート誘電体層内に入る電子を戻し、しきい値電圧の シフトを防止する画像表示システムを提供することである。
【0006】
本発明のもう1つの目的は、追加の増加された駆動薄膜トランジスタを元の駆動用の 薄膜トランジスタ上に堆積させることで画素の開口率を増加することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述の目的に基づいて、本実施例は、自己発光表示装置を含む画像表示システムを提 供する。この自己発光表示装置は、アレイ基板、発光ダイオード、第1駆動薄膜トラン ジスタと、第2駆動薄膜トランジスタを含む。アレイ基板は、画素領域を含み、発光ダ イオードがアレイ基板の画素領域に設置される。第1駆動薄膜トランジスタは、発光ダ イオードに電気的接続され、アレイ基板の画素領域上に堆積された第1ゲートと活性層 を含む。第2駆動薄膜トランジスタは、発光ダイオードに電気的接続され、前記活性層 と活性層上に堆積された第2ゲートを含む。同一のフレーム周期で、第1ゲートは第1 電圧に接続され、第2ゲートは、第1電圧と異なる第2電圧に接続される。
【0008】
また上述の目的に基づいて、本実施例は、自己発光表示装置を含む画像表示システム を提供する。この自己発光表示装置は、アレイ基板、発光ダイオード、第1駆動薄膜ト ランジスタ、第2駆動薄膜トランジスタ、第1蓄積コンデンサと、第2蓄積コンデンサ を含む。アレイ基板は、画素領域を含み、発光ダイオードがアレイ基板の画素領域に設 置される。第1駆動薄膜トランジスタは、発光ダイオードに電気的接続され、アレイ基 板の画素領域上に堆積された第1ゲートと活性層を含む。第2駆動薄膜トランジスタは 、発光ダイオードに電気的接続され、前記活性層と活性層上に堆積された第2ゲートを 含む。第1蓄積コンデンサは、アレイ基板の画素領域上に堆積された第1電極と第2電 極を含み、第1電極は、第1ゲートに電気的接続される。第2蓄積コンデンサは、第2 電極と第2電極上に堆積された第3電極を含み、第3電極は、第2ゲートに電気的接続 される。
【発明の効果】
【0009】
本実施例に基づくと、発光ダイオードDが第1と第2駆動薄膜トランジスタDT1と DT2によって交互に駆動され、且つ駆動されていない薄膜トランジスタを用いて電子 eを活性層108に送り戻すことから、しきい値電圧がシフトするのを防ぐことができ る。また、第2駆動薄膜トランジスタDT2と第2蓄積コンデンサC2が第1駆動薄膜 トランジスタDT1と第1蓄積コンデンサC1上にそれぞれ堆積されることから、画素 領域Pの開口率は、駆動薄膜トランジスタと蓄積コンデンサの数を増加したことで、低 下するということはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を 例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
【実施例】
【0011】
以下、実施例に合わせて画像表示システムとその製造方法を説明する。図1Gと図2 を参照下さい。図1Gは、画像表示システムの実施例を表し、図2は、図1Gの構造の 電気的接続の関係図(または等価回路図)を表している。この画像表示システムは、例 えば有機エレクトロルミセントデバイス(OLED)など、自己発光表示装置300を 含み、下基板(以下アレイ基板と呼ぶ)100と、それに対応して設置された上基板( 図示されていない)を含む。アレイ基板100と上基板は、透明基板、例えば、ガラス 、石英、または他の透明材料からなることができる。通常、アレイ基板100は、複数 のスキャンラインとデータラインで定義されて形成された複数の画素領域を含む。ここ では、図式を簡易化するために、その中の1つの画素領域Pのみ表示する。
【0012】
また、アレイ基板100の画素領域P上は、発光ダイオードD(図1Gに示していな い)と、第1と第2駆動薄膜トランジスタDT1とDT2と、第1と第2蓄積コンデン サC1とC2とが設置される。その中の第1駆動薄膜トランジスタDT1は、N型また はP型からなることができる。本実施例では、NTFTを例にして説明がされる。第1 駆動薄膜トランジスタDT1は、ゲート104aと、絶縁層(ゲート誘電体層となる) 106と、ゲート/ドレイン領域108aと軽ドープドレイン領域108cを有する活 性層108と、ゲート/ドレイン領域108aに電気的接続されたソース/ドレイン1 20とを含む。ゲート104aと活性層108は、アレイ基板100の画素領域P上に 順次に堆積される。第2駆動薄膜トランジスタDT2は、N型またはP型からなること ができる。本実施例では、NTFTを例にして説明がされる。第2駆動薄膜トランジス タDT2は、ゲート114aと、絶縁層(ゲート誘電体層となる)112と、活性層1 08と、ソース/ドレイン領域120を含む。ゲート114aは、活性層108上に堆 積され、ほぼゲート104aと揃う。本実施例では、第1と第2駆動薄膜トランジスタ DT1とDT2は、活性層108とソース/ドレイン領域120を共用する。
【0013】
第1蓄積コンデンサC1は、2つの電極104bと108bと、その間に位置された 絶縁層(キャパシタ誘電体層となる)106を含む。2つの電極104bと108bは 、アレイ基板100の画素領域P上に順次に堆積される。第2蓄積コンデンサC2は、 2つの電極108bと114bと、その間に位置された絶縁層(キャパシタ誘電体層と なる)112を含む。電極114bは、電極108b上に堆積され、ほぼ電極104b と揃う。本実施例では、第1と第2蓄積コンデンサC1とC2は、電極108bを共用 する。また、電極108bは、活性層108から延伸する。即ち、電極108bと活性 層108は、例えば、ポリシリコン層またはアモルファスシリコン層の同一材料層から 定義されて形成される。
【0014】
図2に示されるように、第1と第2駆動薄膜トランジスタDT1とDT2の入力端子 は、第1と第2蓄積コンデンサC1とC2の電極(即ち、電極108b)に電気的接続 され、且つ電圧源Vddに接続される。また、第1と第2駆動薄膜トランジスタDT1と DT2の出力端子は、発光ダイオードDに電気的接続され、発光ダイオードDは、電圧 源Vddの電位より低い電圧源Vssに接続される。第1駆動薄膜トランジスタDT1の制 御端子(即ち、電極104a)は、第1蓄積コンデンサC1のもう1つの電極(即ち、 電極104b)に電気的接続され、第2駆動薄膜トランジスタDT2の制御端子(即ち 、ゲート114a)は、第2蓄積コンデンサC2のもう1つの電極(即ち、電極114 b)に電気的接続される。
【0015】
本実施例では、自己発光表示装置300が操作を始めた時、同一のフレーム周期で、 第1駆動薄膜トランジスタDT1のゲート104aが電圧V1に接続され、第2駆動薄 膜トランジスタDT2のゲート114aが電圧V2に接続される。電圧V1と電圧V2 は、同じ大きさで相反する極性を有することができる。
【0016】
図3A〜3Bと、図3B−1を参照下さい。図1Gの自己発光表示装置300の駆動 薄膜トランジスタDT1とDT2の操作概略図を示している。図3Aに示されるように 、一つのフレーム周期で、第1駆動薄膜トランジスタDT1のゲート104aは、極性 が負からなる電圧V1に接続され、第2駆動薄膜トランジスタDT2のゲート114a は、極性が正からなる電圧V2に接続される。よって、電場Eの方向は、矢印に示され るように上から下であり、且つ第2駆動薄膜トランジスタDT2によって発光ダイオー ドDを駆動する。よって、活性層108に位置された電子eは、第2駆動薄膜トランジ スタDT2のゲート誘電体層112の中に入り、第2駆動薄膜トランジスタDT2が次 に駆動した時に、しきい値電圧をシフトさせ易くする。これにより、次のフレーム周期 の時に、電圧V1の極性を正に変え、電圧V2の極性を負に変えて、電場Eの方向を下 から上(矢印に示されるように)にし、第1駆動薄膜トランジスタDT1によって発光 ダイオードDを駆動する。これにより、図3Bに示されるように、ゲート誘電体層11 2の中に入る電子eが活性層108に戻り、第2駆動薄膜トランジスタDT2が次に駆 動した時に、しきい値電圧がシフトするのを防ぐ。
【0017】
活性層108に位置された電子eは、このフレーム周期で第1駆動薄膜トランジスタ DT1のゲート誘電体層106の中(図3B−1に示される)に入り、第1駆動薄膜ト ランジスタDT1が次に駆動した時に、しきい値電圧をシフトさせるが、次のフレーム 周期の時に、電圧V1の極性を負に変え、電圧V2の極性を正に変えて、電場Eの方向 を上から下にすることができる(即ち、第2駆動薄膜トランジスタDT2によって発光 ダイオードDを駆動する)。これにより、ゲート誘電体層106の中に入る電子eが活 性層108に戻り、第1駆動薄膜トランジスタDT1が次に駆動した時に、しきい値電 圧がシフトするのを防ぐ。他の実施例では、電圧V1と電圧V2も同一の極性で異なる 大きさを有することもでき、類似の方法によってしきい値電圧がシフトするのを防ぐ。
【0018】
図1A〜1Gは、本発明の実施例に基づいた自己発光表示装置を有する画像表示シス テムの製造方法の断面外略図を示している。図1Aを参照下さい。例えば透明なガラス または石英の、画素領域Pを有するアレイ基板100を提供している。アレイ基板10 0上は、バッファ層102と導電層104が順次に形成される。バッファ層102は、 例えば、酸化ケイ素層または窒化ケイ素層からなる単一層構造からなることができる。 また、例えば、酸化ケイ素層と窒化ケイ素層から構成された多層構造からなることもで きる。導電層104は、例えば、アルミニウム、銀、モリブデン、アルミニウムネオジ ウム(AlNd)合金、またはその組み合わせから構成された金属層からなることがで きる。導電層104は、従来の堆積技術、例えばスパッタリング法によって形成される ことができる。
【0019】
図1Bを参照下さい。導電層104にフォトレジストとエッチングプロセスを行い、 画素領域Pに薄膜トランジスタを駆動するゲート104aと電荷を蓄積する電極104 bを定義する。続いて、バッファ層102上に絶縁層106と反動体層107を順次に 形成して、ゲート104aと電極104bを覆う。ゲート104aを覆う絶縁層106 は、ゲート誘電体層となり、電極104bを覆う絶縁層106は、キャパシタ誘電体層 となる。絶縁層106は、例えば、酸化ケイ素層または窒化ケイ素層からなる単一層構 造からなることができる。また、例えば、酸化ケイ素層と窒化ケイ素層から構成された 多層構造からなることもできる。半導体層107は、ポリシリコンまたはアモルファス シリコンからなることができる。
【0020】
図1Cを参照下さい。ゲート104aの上方の半導体層107上にフォトレジストパ ターン層110を形成することができる。続いて、レジストパターン層110を用いて インプラントマスクとし、半導体層107に重イオン注入111を行って、ゲート10 4aの上方の絶縁層106上にソース/ドレイン領域108aを有する活性層108を 形成し、電極104bの上方の絶縁層106上に電極108bを形成する。電極104 b、電極108bと、絶縁層106は、第1蓄積コンデンサC1を構成する。
【0021】
図1Dを参照下さい。レジストパターン層110を除去した後、活性層108と活性 層108から延伸された電極108bの上方に絶縁層112と導電層114を順次に形 成する。絶縁層112は、例えば、酸化ケイ素層または窒化ケイ素層からなる単一層構 造からなることができる。また、例えば、酸化ケイ素層と窒化ケイ素層から構成された 多層構造からなることもできる。導電層114は、例えば、アルミニウム、銀、モリブ デン、アルミニウムネオジウム(AlNd)合金、またはその組み合わせから構成され た金属層からなることができる。導電層114は、従来の堆積技術、例えばスパッタリ ング法によって形成されることができる。活性層108を覆う絶縁層112は、ゲート 誘電体層となり、電極108bを覆う絶縁層112は、キャパシタ誘電体層となる。
【0022】
図1Eを参照下さい。導電層114にフォトレジストとエッチングプロセスを行い、 活性層108の上方の絶縁層112上にゲート114aを形成し、電極108bの上方 の絶縁層112上に電極114bを形成する。ゲート114aは、ほぼゲート104a と揃い、電極114bは、ほぼ電極104bと揃う。電極108b、電極114bと、 絶縁層112は、第2蓄積コンデンサC2を構成する。続いて、ゲート114aを用い てインプラントマスクとして、活性層108に軽イオン注入115を行い、その中に軽 ドープドレイン(LDD)領域108cを形成する。軽ドープドレイン(LDD)領域 108cは、ソース/ドレイン領域108aに隣接する。
【0023】
図1Fを参照下さい。絶縁層112上に層間絶縁(ILD)層116と平坦化層(ま たは保護層)118を順次に形成し、ゲート114aと電極114bを覆う。次に、平 坦化層118、層間絶縁層116と、絶縁層112を順次にエッチングし、その中のビ アホール119にソース/ドレイン領域108aを露出する。
【0024】
図1Fを参照下さい。ビアホール119に導電層120を充填してソース/ドレイン 領域108aに電気的接続している。導電層120は、例えば、アルミニウム、銀、モ リブデン、アルミニウムネオジウム(AlNd)合金、またはその組み合わせから構成 された金属層からなることができ、薄膜トランジスタのソース/ドレインとして用いら れる。本実施例では、ゲート104a、絶縁層106、活性層108と、ソース/ドレ イン120は、第1駆動薄膜トランジスタDT1を構成し、ゲート114a、絶縁層1 12、活性層108と、ソース/ドレイン120は、第2駆動薄膜トランジスタDT2 を構成する。
【0025】
上述の本実施例に基づくと、発光ダイオードDが第1と第2駆動薄膜トランジスタD T1とDT2によって交互に駆動され、且つ駆動されていない薄膜トランジスタを用い て電子eを活性層108に送り戻すことから、しきい値電圧がシフトするのを防ぐこと ができる。また、第2駆動薄膜トランジスタDT2と第2蓄積コンデンサC2が第1駆 動薄膜トランジスタDT1と第1蓄積コンデンサC1上にそれぞれ堆積されることから 、画素領域Pの開口率は、駆動薄膜トランジスタと蓄積コンデンサの数を増加したこと で、低下するということはない。
【0026】
図4は、もう1つの実施例の画像表示システムを示している。前記システムは、例え ば、ノート型パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、PDA、デスクトップ型コンピュ ータ、テレビ、カーディスプレイ、または携帯型DVDプレーヤーなどの自己発光表示 装置または電子装置に実施されることができる。他の実施例では、上述の自己発光表示 装置は、表示パネルの中に併入されることができ、自己発光型表示パネルとなることが できる。図4に示されるように、自己発光型表示パネル400は、図1Gに示された自 己発光表示装置300を含む。他の実施例では、自己発光型表示パネルを電子装置の中 に併入することができる。図4に示されたように、電子装置600は、自己発光表示装 置300を有する自己発光型表示パネル400と自己発光表示装置300に接続された 制御器500を含み、制御器500は、自己発光表示装置300を制御して、入力に基 づいて画像を提供する。
【産業上の利用可能性】
【0027】
発明は、発光ダイオードディスプレイ(LED display)技術に関し、特に 、しきい値電圧のシフトを制御でき、同時に開口率の降下を防止できる自己発光表示装 置を有する画像表示システムと、前記自己発光表示装置有する画像表示システムの製造 方法に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1A】本発明の実施例に基づいた自己発光表示装置を有する画像表示システムの製造方法 の断面概略図を示している。
【図1B】本発明の実施例に基づいた自己発光表示装置を有する画像表示システムの製造方法 の断面概略図を示している。
【図1C】本発明の実施例に基づいた自己発光表示装置を有する画像表示システムの製造方法 の断面概略図を示している。
【図1D】本発明の実施例に基づいた自己発光表示装置を有する画像表示システムの製造方法 の断面概略図を示している。
【図1E】本発明の実施例に基づいた自己発光表示装置を有する画像表示システムの製造方法 の断面概略図を示している。
【図1F】本発明の実施例に基づいた自己発光表示装置を有する画像表示システムの製造方法 の断面概略図を示している。
【図1G】本発明の実施例に基づいた自己発光表示装置を有する画像表示システムの製造方法 の断面概略図を示している。
【図2】図1Gの自己発光表示装置の等価回路図を示している。
【図3A】図1Gの自己発光表示装置の駆動薄膜トランジスタの操作概略図を示している。
【図3B】図1Gの自己発光表示装置の駆動薄膜トランジスタの操作概略図を示している。
【図3B−1】図1Gの自己発光表示装置の駆動薄膜トランジスタの操作概略図を示している。
【図4】本発明のもう1つの実施例の画像表示システムを示している。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
自己発光表示装置を含む画像表示システムであって、
画素領域を含むアレイ基板、
前記アレイ基板の前記画素領域に設置された発光ダイオード、
前記発光ダイオードに電気的接続され、且つ前記アレイ基板の前記画素領域上に堆積された第1ゲートと活性層を含む第1駆動薄膜トランジスタ、及び
前記発光ダイオードに電気的接続され、且つ前記活性層と前記活性層上に堆積された第2ゲートを含む第2駆動薄膜トランジスタを含み、
同一のフレーム周期で、前記第1ゲートが第1電圧に接続され、前記第2ゲートが前記第1電圧と異なる第2電圧に接続される画像表示システム。
【請求項2】
前記自己発光表示装置は、
前記アレイ基板の前記画素領域上に堆積された第1電極と第2電極を含み、前記第1電極が前記第1ゲートに電気的接続される第1蓄積コンデンサ、及び
前記第2電極と前記第2電極上に堆積された第3電極を含み、前記第3電極が前記第2ゲートに電気的接続された第2蓄積コンデンサを含む請求項1に記載の画像表示システム。
【請求項3】
前記自己発光表示装置を含む自己発光型表示パネル、及び
前記自己発光表示装置に接続され、前記自己発光表示装置を制御して、前記自己発光表示装置に入力に基づいて画像を提供させる制御器を更に含む請求項1に記載の画像表示システム。
【請求項4】
前記システムは、前記自己発光型表示パネルを含む電子装置を含む請求項3に記載の画像表示システム。
【請求項5】
前記電子装置は、ノート型パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、PDA、デスクトップ型コンピュータ、テレビ、カーディスプレイ、または携帯型DVDプレーヤーを含む請求項4に記載の画像表示システム。
【請求項6】
自己発光表示装置を含む画像表示システムであって、
画素領域を有するアレイ基板、
前記アレイ基板の前記画素領域に設置された発光ダイオード、
前記発光ダイオードに電気的接続され、且つ前記アレイ基板の前記画素領域上に堆積された第1ゲートと活性層を含む第1駆動薄膜トランジスタ、
前記発光ダイオードに電気的接続され、且つ前記活性層と前記活性層上に堆積された第2ゲートを含む第2駆動薄膜トランジスタ、
前記アレイ基板の前記画素領域上に堆積された第1電極と第2電極を含み、前記第1電極が前記第1ゲートに電気的接続される第1蓄積コンデンサ、及び
前記第2電極と前記第2電極上に堆積された第3電極を含み、前記第3電極が前記第2ゲートに電気的接続された第2蓄積コンデンサを含む画像表示システム。
【請求項7】
同一のフレーム周期で、前記第1ゲートが第1電圧に接続され、前記第2ゲートが第2電圧に接続され、且つ前記第1電圧と前記第2電圧は、同じ大きさで相反する極性を有する請求項6に記載の画像表示システム。
【請求項8】
前記自己発光表示装置を含む自己発光型表示パネル、及び
前記自己発光表示装置に接続され、前記自己発光表示装置を制御して、前記自己発光表示装置に入力に基づいて画像を提供させる制御器を更に含む請求項6に記載の画像表示システム。
【請求項9】
前記システムは、前記自己発光型表示パネルを含む電子装置を含む請求項8に記載の画像表示システム。
【請求項10】
前記電子装置は、ノート型パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、PDA、デスクトップ型コンピュータ、テレビ、カーディスプレイ、または携帯型DVDプレーヤーを含む請求項9に記載の画像表示システム。

【図1A】
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【図1B】
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【図1C】
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【図1D】
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【図1E】
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【図1F】
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【図1G】
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【図2】
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【図3A】
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【図3B】
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【図3B−1】
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【図4】
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【公開番号】特開2009−199078(P2009−199078A)
【公開日】平成21年9月3日(2009.9.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−27738(P2009−27738)
【出願日】平成21年2月9日(2009.2.9)
【出願人】(503141075)統寶光電股▲ふん▼有限公司 (155)
【Fターム(参考)】