CN100481484C - 场致发光显示装置及场致发光显示装置的图案布局方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种场致发光显示装置及场致发光显示装置的图案布局方法，按每色成分，依照发光材料的寿命设定像素区域行方向的长度，由此可调整因不同材料的寿命差异。而且，为对应设计后的材料变更，在像素区域内的行方向或列方向留边缘以形成发光区域。
Description
技术领域
本发明有关一种场致发光显示装置及场致发光显示装置的图案布局方法，为采用场致发光(electroluminescence以下称EL)自发光组件及薄膜晶体管(TFT)的彩色显示装置及其布局(layout)方法。
现有技术
近年来，使用EL组件的EL显示装置，替代CRT或LCD显示装置而受瞩目。此EL显示装置的彩色化方法，采用可发光红，緑，蓝3原色的发光材料分涂方式，及在单色发光材料上使用滤色片或色变换层等方式。
分涂方式按不同颜色使用不同发光材料，而此类发光材料，在色度、寿命、发光效率等方面各有不同固有特性。一般在显示彩色图像的显示装置，为取得白色平衡(white balance)、自各发光材料的色度自动决定各发光所需的亮度。该亮度与所加电流密度大致成正比，因此，发光效率较差的发光材料为获得所需亮度，需加比其它发光区域大的电流密度。但是，此发光效率差的材料，对其加大电流密度部分，即增加发光材料本体的负载，而缩短其寿命，其结果，构成EL显示装置整体寿命缩短的问题。
图16为针对上述问题日本专利2000-290441公开的有机EL显示装置的概略平面图。受栅极信号线51、漏极信号线52及电源驱动线53所围住区域形成矩阵状(matrix)。在其区域内按每色形成具有不同面积的发光区域R90、G90、B90，此即可视为发光的区域。在此，R为红色、G为緑色、B为蓝色。
使各色有不同发光面积的基准、在于显示各色的发光材料的发光效率。使用发光效率较差的发光材料的发光区域、较其它发光区域为大可确保所要的亮度，因此，对发光效率较差的发光材料不必加过大电流密度而可延长其寿命。
但是，如图16所示，各信号线及驱动线的间隔，按设定面积最大的色所设定，故，空间利用率低而不适于高密度化。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种场致发光显示装置，其以一定规则配置多个具有发光区域的像素区域，其中上述像素区域，可对应各个特定色成分的同时，多个上述色成分中至少一种色成分所对应的像素区域的面积形成为不同于其它色成分所对应的像素区域的面积，至少对应一种色成分的上述发光区域，在至少对应一种色成分的上述发光区域相对应的上述像素区域内形成为于第1方向的长度与像素区域于第1方向的长度相等，于与第1方向交叉的第2方向的长度较上述像素区域于第2方向的长度为短。
本发明还提供一种场致发光显示装置的图案布局方法，其以一定规则配置多个具有发光区域的像素区域以一定规则多种配置，其具备：依据所设定的用以表示各色的发光材料的特性，分别决定对应第1方向的各色成分的上述像素区域长度的步骤；决定与上述第1方向交叉的第2方向的上述像素区域的共同长度的步骤；及在上述像素区域内，设定发光区域在上述第1方向及上述第2方向的其中一方向的长度与上述像素区域的长度为相等长度，且设定另外一方向的长度为较上述像素区域的长度短的长度，用以决定发光区域的步骤。
本发明还提供一种场致发光显示装置，其以一定规则配置多个具备发光区域的像素区域，其中上述像素区域对应各个特定色成分的同时，对应第1及第2色成分的像素区域形成相等面积的同时，对应第3色成分的像素区域的面积形成与上述第1及第2色成分所对应的像素区域不同的面积；至少在一种色成分所对应的像素区域内，形成上述发光区域在第1方向的长度与上述至少在一种色成分所对应的像素区域的第1方向的长度相等，于与第1方向交叉的第2方向的长度较上述至少在一种色成分所对应的像素区域的第2方向的长度为短，而形成上述发光区域。
另外，本发明还提供一种场致发光显示装置的图案布局方法，其以一定规则配置多个具有发光区域的像素区域，其具备：设定特性差最少的第1及第2发光材料发光的色成分所对应上述像素区域的第1方向长度相等，与第3发光材料发光的色成分所对应上述像素区域的第1方向长度不同的步骤；决定与上述第1方向交叉的第2方向的上述像素区域的长度的步骤；及在上述像素区域内，设定上述发光区域在上述第1方向及上述第2方向的其中一方向的共同长度与上述发光区域相应的上述像素区域的长度为相等长度，且设定另外一方向的长度为较与上述发光区域相应的上述像素区域的长度短的长度，用以决定发光区域的步骤。
于本发明，上述多个像素区域，各别与特定的色成分相对应。而多个上述色成分中，至少有1色成分的像素区域，形成为与其它色成分的像素区域不同面积。又，于各像素区域中，有发光区域，至少有1色成分所对应的上述发光区域，在上述像素区域内，于第1方向形成长度与像素区域相等，于第1方向交差的第2方向形成长度较上述像素区域的长度为短。
由此，可有效利用空间，而可加大发光区域。
附图说明
图1为本发明第1实施方式的EL显示装置的发光区域平面图
图2A及图2B为于第1实施方式的EL检测装置的布局流程图
图3为本发明第1实施方式的EL显示装置的像素区域周边平面图
图4A及图4B为本发明第1实施方式的EL显示装置的剖面图
图5A及图5B为本发明第1实施方式的EL显示装置的第2TFT剖面图
图6A至图6D为本发明第1实施方式的EL显示装置的按制造工程的剖面图
图7为本发明第1实施方式的EL显示装置的形成阳极用掩膜
图8为本发明第2实施方式的EL显示装置的发光区域平面图
图9为本发明第3实施方式的EL显示装置的发光区域平面图
图10为于第3实施方式的EL显示装置的像素区域周边平面图
图11A及图11B为于第3实施方式的EL显示装置的剖面图
图12A及图12B为于第3实施方式的EL显示装置的第2TFT的剖面图
图13A至图13D为于第3实施方式的EL显示装置的按制造工程的剖面图
图14为于第3实施方式的EL显示装置的形成阳极用掩膜
图15为于第4实施方式的EL显示装置的发光区域平面图
图16为以往的EL显示装置的发光区域平面图
具体实施方式
图1为第1实施方式的EL显示装置的发光区域平面图。图中，与3原色(红：R、緑：G、蓝：B)各色成分相对应的发光区域成周期性向列方向(row)配置，并且，同色配置成同一列的条纹(stripe)状排列的状况。各成分的寿命假定为G>R>B的关系。在此，寿命指以特定电流密度使连续发光时，亮度达初期亮度50％的亮度减半期，为表示发光材料随经过时间的劣化状况的因素之一。
图中像素区域PR、PG、PB可形成能视认各色成分发光的发光区域ER、EG、EB，分别具有共同高度(垂直方向的长度)H、色成分相应的固有宽度WR、WG、WB(水平方向的长度)。又发光各色的发光区域ER、EG、EB较像素区域PR、PG、PB的高度H为低、且分别具有与色成分相应的固有高度HR、HG、HB及与所对应发光区域相等的宽度WR、WG、WB。由此，沿像素区域PR、PG、PB一边，形成相等高度的边缘M(图中斜线部分)。像素区域及发光区域的高度及宽度的长度设定方法，即图案布局方法则如后述。再者，使发光区域的高度HR、HG、HB与所对应的像素区域高度H相等，使发光区域的宽度WR、WG、WB较各发光区域的宽度为短的WR’、WG’、WB’亦可。或此类组合亦可。
在如上配置的多个像素区域P周边，形成多个栅极信号线51在水平方向，多个漏极信号线52及多个驱动电源线53在垂直方向。自栅极信号线51至像素区域的距离DH，自驱动电源线53至像素区域的距离DW，与各像素区域PR、PG、PB的宽度WR、WG、WB无关，分别设定成为定值。这是在各像素区域P周边配置栅极信号线51及驱动电源线53时，为使像素区域P的上侧及左侧形成的空间成为共同形状的缘故。像素区域P周边的平面构造将后述，但是，由此，可使装设在各信号线所围区域内的TFT及保持电容电极等构成构件为共同构造.配置，而各区域内的设计容易，如后述，在变更发光材料时，有无需变更其构成构件的构造.配置的好处。再者，像素区域周边的布局方法不限于此，留下DH、DW，距离处，设在下侧及右侧或此类位置的组合均可。
于如上所述布局的方法，不仅各像素区域内的空间无浪费，亦可确保为修正发光区域面积所需的边缘。
图2A为说明本实施方式中图案布局方法的流程图。以下，依此图说明各区域的设定及变更方法。
在步骤S1，测量各发光材料的亮度。首先，自各色发光材料的色度，对各色成分决定能取得白色平衡的理想亮度L1。另一方面，自各材料找出所有发光材料的亮度半衰期大致能成为目标值的电流密度I0，分别测量其时的发光亮度L0。
在步骤S2，取得于步骤S1测量的各色成分的亮度L0与理想亮度L1的比，L1/L0(亮度比)，而分别设定各像素区域P的宽度WR、WG、WB，使各色成分的亮度比，能对应各色成分所对应的像素区域P的宽度。例如各色的亮度比为R：G：B＝2：1：3时，设定像素区域的宽度WR：WG：WB＝2：1：3。
在步骤S3，设定像素区域P的高度为共同高度H。此时，将高度H设定为较可预测的发光区域E的高度HR、HG、HB稍长，取得可设边缘M的空间。是为应付需重新设发光区域E的高度HR、HG、HB时，或变更发光材料时。由先前的步骤S2及此步骤S3，可设定将发光区域E扩大为最大的像素区域P。
在步骤S4，分别设定发光区域ER、EG、EB。首先将发光区域E的宽度、设定为与所对应像素区域P的宽度WR、WG、WB相等。其次，发光区域E的高度设定为在步骤S3所预测的值，HR、HG、HB(HR＝HG＝HB)。此时，各像素区域的宽度WR、WG、WB，与亮度比对应所设定，故对应各色成分的发光区域ER、EG、EB的面积与亮度比对应。
在步骤S5，由以上步骤所设定值试作，或进行模拟(simulation)等，确认显示有无问题。例如是否有白色平衡等。如无问题，则布局完成，有问题时，则退回步骤S4。例如，知B的亮度不足时，使B所对应的发光区域高度HB加高即可。
由以上方法，应发光材料的亮度半衰期，可设定各色成分对应的像素区域及发光区域。又，在本实施方式，设定发光区域的高度全为共同，但，本发明不限于此，可另设定发光区域的高度。其时，使各色成分对应的像素区域的宽度大致与亮度比对应，按色成分调整发光区域E高度，可使发光面积与亮度比对应。
图2B因遇到改良材料或其它理由时发光材料有所变更，表示变更发光区域的方法的流程图。例如，因改良B材料的条件与改良前的条件相同时，检讨于亮度半衰期T的电流密度自I0变为I1(>I0)的状况。
于步骤S1，测量所变更材料的亮度。所变更B的发光材料的亮度半衰期，找出大致能成为其目标值T的电流密度I1，测量此时的发光亮度L1。
于步骤S2，设定B的发光区域高度。于步骤S1所测量的在电流密度I1的亮度L1，与随B在变更前的电流密度I0的亮度L0间的变化比率X(＝L1/L0)，变更对应各色成分的发光区域E的高度。该变更方法有三，说明如下。
第1种方法为随变化比率X，将变更发光材料的B以外的R及G所相对的发光区域高度较变更前为高(HR→HR’、HG→HG’、X＝HR’/HR＝HG’/HG)，由此，取得各色平衡的方法。于本实施方式，在最初设定像素区域及发光区域时，在相对应的所有像素区域内设边缘M。为此，加上扩大发光区域的变更，各色的亮度增加，整体亮度亦增加。
第2种方法为如上述随变化比率X，对变更发光材料的所相对应的发光区域高度，使其较变更前为低(HB→HB’、X＝HB/HB’)，由此取得平衡的方法。此方法当由于重复修正高度等，而使无材料变更的发光区域R、G的至少一方，己与像素区域成相等高度，无法再更高时，此方法有效。
第3种方法为以上第1及第2方法的组合，此时，因变更有自由度，而可灵活处理。
上述的方法，仅将因材料变更而实现亮度半衰期T的亮度改变作为问题，但实际上，材料变更时，色度亦会变，此时，为取得白色平衡的理想亮度，因各色成分而改变。于是，如上述，按色成分重新求得亮度比而分别再设定发光区域的高度，以使该亮度比能对应各色成分所对应的发光面积。此时，上述第3方法为有效并且实用。
继之，于步骤S3，如同图2A的步骤S5，判断至此的设定是否有问题。以步骤S2，所设定值试作，或进行模拟等，确认作为显示装置是否有问题，如无，则布局完成，如有，则退回步骤S2。
依如上所述方法，仅变更发光区域E的高度，发光区域以外的布局全不变更，亦可应付随材料变更的发光特性变化。因此，制造程序所用掩膜的变更最小即可。具体言之，决定发光区域的掩膜最小变更1张即可。又，使对应一种色成分的发光区域E的高度形成与像素区域P的高度H相等，只要调整其它色成分的发光区域高度，即可应付随材料变更的发光特性变化。此时，与像素区域的高度H形成相等高度的发光区域，能对应需形成最大发光面积的色成分的发光区域为佳。又，于本实施方式，仅说明变更B发光材料的状况，G或R时亦相同，变更2色以上的发光材料时亦可适用。再者，于本实施方式，在发光区域上部设边缘M以因应材料变更等，但，在发光区域E下部或左右任一方设边缘M亦相同，亦可变更设有边缘M的发光区域E宽度以对应材料变更。此时，发光区域高度保持固定而变更其宽度即可。
在上述图2A、2B的处理，以计算机进行为宜。即，计算机可将图2A、2B的处理，所需的程序，连同理想发光亮度、基本像素区域的大小、边缘M值等数据存储。于是，在对各发光材料测量亮度时，将此数据输入计算机。经计算机进行处理S2至S4，决定像素区域及发光区域的大小而输出。对此，经实际试作，如有问题，则将其内容输入即可决定修正的大小。又，用计算机进行仿真，同时判断并修正其结果，则随输入发光材料的亮度测量结果，可进行像素区域及发光区域的设计。又，图2B的处理经计算机存储其处理程序，则随输入测量结果即可进行变更处理。
图3为本实施方式中，像素区域PB周边的构造平面图，图4A及4B为沿图3中A-A、B-B的剖面图。以下，以图3说明本实施方式的像素区域P与其周边的构造。
发光区域EB在像素区域PB上部设有边缘M状，配置于像素区域PB内。又，串联连接的2个第1TFT10，及保持电容电极线54与电容电极55的一部分配置于像素区域PB与栅极电极51之间。又，2个TFT10的栅极11分别连接于栅极信号线51。又，漏极信号线52侧的TFT10的漏极13d连接于漏极信号线52。TFT10的源极13s连接于与保持电容电极线54之间构成电容的电容电极55。又，TFT10的源极13s连接于并联连接的2个第2TFT20的栅极电极21。2个TFT20的源极23s分别连接于驱动电源线53。又，2个TFT20的漏极电极23d，连接于漏极电极26，再藉其漏极电极26连接有机EL组件70的阳极6。
又保持电容电极线54藉栅极绝缘膜12，形成为面对连接于TFT10的源极13s的电容电极55。由此，保持电容电极线54与电容电极55间积蓄电荷构成电容。此电容成为保持加于第2TFT20的栅极电极21的电压的保持电容。又，TFT10的源极13s、通道13c、漏极13d、及电容电极55，形成为多晶硅(polysilicone)活性层的一部分，而除通道13c均为掺杂所形成。
于图3，像素区域PB与发光区域EB为长方形，实际上，为确保更多发光面积，或为设计上的方便而非长方形亦有。于本说明书，严格讲，虽非长方形但大致可认为是长方形的范围内者，均可视为长方形。又，设边缘M处不限如本实施方式，只要偏向像素区域的一边即可。又，于本图说明对应B的像素区域PB与其周边的构造，但是，对应G及R的像素区域PG及PR与其周边的构造亦为大致共同。
于此，依图4A说明开关用底式栅极型TFT的第1TFT10的构造。在基板10上，由铬(Cr)、钼(Mo)等高熔点金属所成的栅极电极11及保持电容电极线54。在其上藉栅极绝缘膜12及多晶硅(略称为p-Si)膜沉积层活性层13。在其活性层13上，于栅极电极11对应位置，形成对活性层13注入离子时作为掩膜的阻挡层(stopper)14。而于活性层13设有漏极13d、源极13s及位于其间的通道13c。由此形成第1TFT10及保持电容。再在栅极绝缘膜12、活性层13、及挡块14上全面形成由SiO2膜、SiN膜等所成的层间绝缘膜15。此层间绝缘膜15经过与漏极12d相对位置形成的接触孔，设由Al等金属所成的漏极电极16，再在基板前面形成由有机树脂所成的使表面平坦化的平坦化膜17。
其次，依图4B说明有机组件驱动用底式栅极型TFT的第2TFT20的构造。在基板10上，由Cr、Mo等高熔点金属所成栅极电极21、栅极绝缘膜12、及p-Si所成活性层23，按其顺序形成。在该活性层23上，与栅极电压相对位置，形成阻挡层24为对活性层23注入离子时的掩膜。于活性层23，装设漏极12d、源极23s、及位于其间的通道23c。由此，形成第2TFT。于是，在栅极绝缘膜12及活性层23上全面，形成由SiO2膜、SiN膜等层间绝缘膜15，经过该层间绝缘膜15与漏极12d及源极23s对应位置形成的接触孔、配置金属所成的漏极电极26及连接于驱动电源的驱动电源线53。又，为使表面平坦，沉积层有机树脂所成的平坦化膜17，贯穿该平坦化膜，连接于漏极电极26的ITO(indium tin oxide)所成阳极61形成于平坦化膜17上。其次，在阳极61上沉积层形成空穴输送层62、发光层63、及电子输送层64的3层所成发光组件层65，再覆盖该发光组件层65，形成由Al合金等所形成的阴极66。在空穴输送层62与阳极61间，沉积层形成由绝缘树脂所成的第2平坦化膜67，由设于阴极61上的开口部，限制阳极露出区域。即，发光区域E，由第2平坦化膜67的开口部所决定。又于本图的像素区域P由阳极61所决定。
以所设计的方法制造本实施方式的EL显示装置的发光区域的方法，除前所述的使用第2平坦化膜67的第1方法外，不使用第2平坦化膜67，如图5A所示，依有机EL组件的阳极61形状调整的第2方法。此时，因在阳极61上全区域发光的缘故，发光区域E由阳极61所决定，而像素区域P由发光层63所决定。但，阳极61如图3所示，与第2TFT20的漏极23d接触部分形成突出，此部分需自发光区域E除外。
又，如图5B所示，亦有不使用第2平坦化膜67，依发光层63调节的第3种方法。此时，在发光层63全域发光，因此，发光区域E由发光层63决定，像素区域P由阳极61决定。
图6A至图6D为本实施方式中EL显示装置的制造方法的按制造工序的剖面图。此图与图3中B-B剖面图相符合。沿本图说明使用第1种方法的EL显示装置制造方法。
图6A为第1种制造程序的剖面图。由此程序，先以既有方法形成第2TFT20，经覆盖TFT20状沉积层层间绝缘膜15后，形成与TFT20的源极23s连接的驱动电源线53，及与TFT20的漏极23d连接的漏极电极26。在其上沉积层平坦化膜17后，贯穿该平坦化膜17，且可到达漏极电极26形成接触孔CT。于是，通过该接触孔CT，以覆盖平坦化膜17全面的透明阳极材料，ITO用溅镀法(sputtring)沉积层。
图6B为第2种程序的剖面图。由此程序，首先，在ITO28上涂布抗蚀剂(resist)，使用掩膜经曝光，显影而将抗蚀剂图案化。其次，将其抗蚀剂为掩膜，蚀刻ITO28而形成阳极61。
图6C为第3程序的剖面图。由此程序，首先在阳极61及平坦化膜17上，以有机树脂所成的第2平坦化膜材料利用自旋式涂布法(spincoat)沉积层。其次，使用掩膜105将此第2平坦化膜材料曝光，显影而形成第2平坦化膜67。在此，所用掩膜105，例如图7所示，具有多个开口部R50、G50、B50。掩膜的开口部R50、G50、B50为决定发光区域者，具有规定宽度WR、WG、WB及高度HR、HG、HB。由此，在与发光区域E对应的形状与位置，形成第2平坦化膜67的开口部。在形成开口部的区域，露出阳极61。
图6D为第4程序的剖面图。由此工序，首先以覆盖露出的阳极61在平坦化膜67上对基板全面沉积空穴输送层62。其次，使用掩膜，对每一发光材料沉积，形成发光层63。继之，将电子输送层64沉积于基板全面。由以上的空穴输送层62、发光层63、电子输送层64所成的发光组件层65上，使用掩膜沉积阴极66。但是，此发光材料的电阻较高，致阳极与阴极所挟区域的发光组件层65成为发光区域。又，空穴输送层62与电子输送层64均形成于基板全面，但，亦可对不同发光材料，使用不同输送层材料。
如上，按各色可获得具有所需发光区域的使用有机EL组件的彩色显示装置。
其次，说明第2种方法的由阳极61调整发光区域E的制造方法。此方法与先前说明的第1方法大致相同的程序即可，但在不形成第2平坦化膜67的点有所不同。即，使用掩膜与发光区域同形状与位置形成阳极61，在其上以覆盖阳极61状形成发光组件层65与阴极66。由此，可得如图5A的具剖面构造的EL显示装置。又，形成阳极61用掩膜，如同先前图7的掩膜，使用与发光区域E对应的位置与形状具开口部者即可。
其次说明第3方法的以发光层63调整发光区域E的制造方法。此方法与先前说明的第2方法大致相同的程序即可，但形成阳极61较大于发光区域，而使用掩膜与发光区域同形状与位置形成发光层63。由此，可得如图5B的具剖面构造的EL显示装置。又，形成发光层63用掩膜，如同先前图7的掩膜，使用与发光区域E对应位置且形状具开口部者即可。但是，因按色成分使用不同发光材料，而需相同数量的掩膜。此时，各掩膜的开口部需分别对应各色成分的发光区域。
于本实施方式，于像素区域P内设边缘M以设定发光区域E，在不变更己设计的发光区域宽度，可在像素区域的范围内调整发光区域高度。由此，既使材料变更，亦可获得相同白色平衡。此时，无需变更栅极信号线51、漏极信号线52、及驱动电源线53所围区域本体的大小及图案布局。因此，变更掩膜的张数最少至1张即可。例如使用第2平坦化膜67制造EL显示装置时，配合发光区域的高度变更，仅变更形成第2平坦化膜67用掩膜105开口部高度即可。即仅变更1张形成第2平坦化膜67用掩膜即可应付。又，阳极61形成为较发光区域E大，但较像素区域P小，即，像素区域P会有不能由阳极61决定的状况时。此时，加高发光区域E的高度而比阳极61更高时，为变更发光区域E的高度，需变更形成第2平坦化膜67用的掩膜，同时也要变更形成阳极61用掩膜。此时，需要变更2张掩膜。
其次，图8为第2实施方式的EL显示装置发光区域的平面图。于图8，如同第1实施方式所设定像素区域PR、PG、PB与发光区域ER、EG、EB，配置成单数行与双数行错开约1.5像素区域，可任选互相邻接的3像素区域，亦可得R、G、B组合的所谓三角(delta)排列。
像素区域P与发光区域E，如同第1实施方式，以围住此像素区域与发光区域，配置多个栅极信号线51成水平方向。又，多个漏极信号线52及多个驱动电源线53，配置成对的垂直/水平方向。又，栅极信号线51与漏极信号线52或驱动电源线53互为交差。
又，如本实施方式的三角排列时，因图案布局状况，配置在互邻行的同色像素区域的宽度会有不同，此时，调整发光区域的高度或宽度使其互为同面积即可。又，于本实施方式变更发光材料时，亦仅变更发光区域即可，该变更的掩膜数为最少的仅1张即可。
本发明不限于如上的实施方式，各发光区域的排列方式有条带(strip)排列、三角排列之外，亦可为交叉(diagonal)排列。又，发光区域的形状不限于长方形，平行四边形或L字型等均可。再者，L字型时，自L字合理取出长方形等将其高度视为发光区域的高度HR、HG、HB，使该高度按每色成分的亮度调整，以设定发光区域/再布局即可。发光区域于TFT制造方法。各材料则使用现有者即可，TFT的构造不仅是底式栅极型，栅极电极设在活性层上的所谓顶式栅极型亦可。另，己说明过根据亮度半衰期设定，变更发光面积，但，亦可如发光效率，根据发光材料所具固有特性及随经过时间变化的特性，以设定，变更发光面积亦有可能。此时，可将寿命换为发光效率即可。
于本实施方式，说明将发光层的光，经过TFT基板侧向背面侧输出的底部发射型EL显示装置，但，将发光层的光自TFT基板表面侧输出的所谓顶部发射型EL显示装置亦可适用。
如上，依本实施方式，则可不致浪费空间配置发光区域，而各发光区域可形成更大。可使各发光材料的寿命齐一，而可提供即使累积使用时间过多亦能保持白色平衡状态的高品质EL显示装置。
又，像素区域内设有发光区域，在其像素区域范围内变更发光区域的大小，可使变更材料后的发光材料的寿命与发光效率等，能对应经过的时间变化的特性。因此无需变更发光区域以外的TFT与保持电容的布局，可缩短平面布局的设计期间及制造期间。欲变更平面布局时，随其亦需将形成EL显示装置的构成构件各层需重新设计，制造变更，但是，在本发明仅需变更发光区域，而可缩短各层的设计，制造变更的期间。因此，缩短此设计，制造期间，可大幅削减设计，制造成本。此时，发光区域有关的EL组件构成构件的阳极、形成于阳极上的平坦化膜、及发光层中，重制需变更者即可。即，仅重制为形成有变更的构成构件的掩膜，而需变更的掩膜数，最少为1张即可。因此，可大幅削减重制掩膜的成本。
〈日本专利2003—017454〉
图9为第3实施方式的EL显示装置的发光区域平面图。此图如同图1为条带排列的情形。于此例，表示各色成分的发光材料的寿命为G>R>>B的关系，而取3者寿命的差，假定最小的组合为G与R。
图中像素区域PR、PG、PB，分别具有共同高度(垂直方向的长度)H，与分别按色成分的固有宽度〈水平方向的长度〉WR、WG(＝WR)、WB。在此，寿命差较小的R与G的宽度相等。发光各色的发光区域ER、EG、EB较像素区域PR、PG、PB的高度H为低，并且分别具有按色成分的固有高度HR、HG、HB，及所对应发光区域相等的宽度WR、WG(＝WR)、WB。在此，使宽度相等的R与G寿命差部分，于其高度HR、及HG所调整。由此，沿像素区域PR、PG、PB的一边，形成边缘MR、MG、MB(图中斜线部分)。又，使发光区域高度HR、HG、HB与对应的像素区域的高度H相等，发光区域的宽度WR、WG、WB较各发光区域的宽度为短的固有值WR’、WG’、WB’亦可。
在如上配置的多个像素区域P周边，形成多个栅极信号线51成水平方向，多个漏极信号线52及多个驱动电源线53成垂直方向。自栅极信号线51至像素区域的距离DH、自驱动电源线53至像素区域的距离DW，与各像素区域PR、PG、PB的宽度WR、WG、WB无关，分别设定成固定。
于如此布局，各像素区域内的空间无浪费，同时可预留为修正发光区域面积所需的边缘。并且，因2个像素区域宽度相等，而设计容易。
于本实施方式的图案布局方法，如同上述图2，但是于步骤S2，选择亮度比较小者，使其宽度相等。又，于步骤S4，分别另设定各发光区域高度HR、HG、HB。
即，于步骤S1测量各发光材料的亮度。
于步骤S2，设定像素区域PR、PG、PB的宽度WR、WG、WB。首先，于步骤S1按色成分取测定的亮度L0与理想亮度L1的比L1/L0(亮度比)。于是，与亮度比的差为最小的2种色成分相对应的像素区域宽度相等。与其它色成分对应的像素区域宽度，则与先前2种亮度比的任一方，或按其平均而设定。例如，各色的亮度比为R：G：B＝1.2：1：3时，使亮度比差为最小的发光材料组合为R与G。如是，设定WR与WG相等，WB则应R与G的亮度比的一方或其平均而设定。即，应R的亮度比设定时，成为WR：WG：WB＝1.2：1.2：3，应R与G的亮度比平均设定时，成为WR：WG：WB＝1.1：1.1：3。
于步骤S3，设定像素区域P高度H为共同。此时，将高度H设定为较可预测的一种色成分所对应发光区域E的高度稍长，取得可设边缘M的空间。
于步骤S4，分别设定发光区域ER、EG、EB。首先，将发光区域E的宽度，设定与对应的像素区域P的宽度WR、WG、WB相等。其次，与各色成分对应的发光区域面积比，与各色成分的亮度比的比成对应状，设定发光区域E的高度。于步骤S2，虽非正确与亮度比的比对应设定各像素区域P的宽度WR、WG、WB，但大多情形，对应各色成分的发光区域E的高度HR、HG、HB不相同。即，使对应亮度比差小的2种色成分的像素区域P的宽度相等，因此，发光区域E的高度不同为其亮度比之差的部分。但是，因选择亮度比之差为最小的色成分，发光区域E高度不致有极端差异。又，其2种色成分以外的色成分所对应的发光区域的高度，亦按亮度比的比设定像素区域的宽度，将与2种色成分所对应的发光区域高度大致相同。例如于步骤S2所示各色的亮度比为R：G：B＝1.2：1：3，而WR：WG：WB＝1.2：1.2：3时，HR：HG：HB＝1.2/1.2：1/1.2：1＝1.2：1：1.2。
于步骤S5，以上述步骤所设定值试运行，或进行模拟，用以确认显示是否有问题。
由以上方法，按发光材料的亮度半衰期，可设定对应各色成分的像素区域及发光区域。依此方法，使特性相近的发光材料的发光区域宽度相等，仅需微调整发光区域E的高度，亦可正确对应其特性小差异。又，使高度设定为最高的发光区域与像素区域相等高度，可使像素区域使用更加有效率。又，于本实施方式，在发光区域上部设边缘M以对应材料变更等，但，边缘M设在发光区域E下部或左右任一方亦有同效，亦可将设有边缘M的发光区域E宽度变更以对应材料变更。此时，仅要在固定发光区域高度之下变更宽度即可。
图10为本实施方式像素区域PB周边的构造平面图，图11A及11B为图10中沿A-A及B-B剖面图。以下依图10说明本实施方式的像素区域P与其周边的构造。
发光区域EB配置于像素区域PB内，如像素区域PB上部设有边缘M状。又，串联连接的2个第1TFT10，及保持电容电极线54与保持电容电极55的一部分，配置于像素区域PB与栅极电极51之间。又，2个TFT10的栅极114，分别连接于栅极信号线51。又，漏极信号线52侧的TFT10的漏极12d，连接于漏极信号线52。TFT10的源极112S，在与保持电容电极线54之间，连接于成为保持电容CS的保持电容电极55。再者，TFT10的源极112s，连接于并联连接的2个第2TFT20的栅极电极124。2个TFT20的源极122s，分别连接于驱动电源线53。又，2个TFT20的漏极122d，连接于漏极电极26，再藉其漏极电极26连接于有机EL组件70的电极61
又，保持电容电极线54藉绝缘膜113，形成为与连接于源极112s的保持电容电极55成相对状。由此，保持电容电极线54与保持电容电极55间蓄积电荷而成电容。此电容成为保持加于第2TFT20的栅极电极124的电压的保持电容Cs。又，TFT10的源极112s、通道112c、漏极112dm及电容电极55等、形成为多结晶硅的活性层112的一部分，除栅极电极124、电容电极线54下方的区域以外均掺杂不纯物。
在此说明开关用顶式栅极型TFT的第1TFT10与连接于其源极的保持电容Cs的构造。在基板10上，例如沉积层SiN、SiO2所成的绝缘膜111。再在其上形成由多晶硅(p-Si)膜的活性层112，连接于同由p-Si所成的保持电容电极55。又，于活性层112设漏极112d、源极112s、及位于其间的通道112c。再将其活性层112及保持电容电极55以覆盖状沉积层SiO2、SiN所成栅极绝缘膜113。在其上，形成由铬(Cr)、钼(Mo)等高熔点金属所成的栅极电极114及保持电容电极线54。又，栅极电极114设成跨越通道112c，保持电容电极线54设成与保持电容电极55相对。由此构成第1TFT10。
再者，在栅极电极114与栅极绝缘膜113上面，形成由SiO2膜、SiN膜所构成的层间绝缘膜15。经过形成于此层间绝缘膜15的漏极112d相对位置的接触孔、设由Al等金属所成漏极电极16，再在其上面，形成有机树脂所成使表面平坦的平坦化膜17。
其次，说明有机EL组件的驱动用顶式栅极型TFT的第2TFT20的构造。在基板10上，例如沉积层由SiN、SiO2所成的绝缘膜111。在其上形成p-Si膜的活性层122。又，于活性层122设漏极122d、源极122s、及位于其间的通道122c。其活性层122成覆盖状，沉积层SiO2、SiN形成栅极绝缘膜113。在其上，形成由Cr、Mo等高熔点金属所成的栅极电极124跨越通道122c。由此构成第2TFT20。
再者，在栅极电极124与栅极绝缘膜113上面，形成由SiO2膜、SiN膜所形成的层间绝缘膜15。经过形成于此层间绝缘膜15的源极122s漏极122d所对应位置的接触孔、配置由金属所成漏极电极26，与连接于驱动电源的驱动电源线53。再在其上面，形成有机树脂所成使表面平坦的平坦化膜17，贯穿该平坦化膜17，连接于漏极电极26的由ITO(indium tin oxide)所成电极61，形成于平坦化膜17上。继之，在电极61上，沉积层形成空穴输送层62、发光层63、电子输送层64所成的发光组件层65，再以覆盖该发光组件层65之状形成Al合金等所成的电极66。在空穴输送层62与电极61之间，沉积层形成绝缘树脂所成的第2平坦化膜67，由电极61上所设开口部，限制电极61的露出区域。即，发光区域E由第2平坦化膜67的开口部所决定。再者，于本图的像素区域P，则由电极61所决定。
本实施方式的EL显示装置发光区域E制造成所设定形状的方法，除先前所述的使用第2平坦化膜67的第1方法之外，有不使用第2平坦化膜67的如图12A所示，以有机EL组件的电极61形状调整的第2种方法。此时的发光区域E由电极61所决定，像素区域P则由发光层63决定。又，同如不使用第2平坦化膜67，如图12B所示，亦有依发光层63调整的第3种方法。此时，发光区域E由发光层63决定，像素区域P则由电极61决定。
图13A至图13D为本实施方式的EL显示装置的制造方法按制造工序的剖面图。此图与图10B-B剖面图一致。沿此图，说明使用第1方法的EL显示装置制造工序。
图13A为第1程序的剖面图。于此程序，首先以既有方法形成第2TFT20，覆盖TFT20沉积层层间绝缘膜15后，形成TFT20的源极122s与所连接的驱动电源线53、TFT20的漏极122d与所连接的漏极电极26。在其上沉积层平坦化膜17后，形成接触孔CT，贯穿该平坦化膜17，且到达漏极电极26。经过该接触孔CT，以能覆盖平坦化膜17全面的透明材料，使用溅射法(sputtring)沉积ITO层28。
图13为第2程序的剖面图。于此程序，首先在ITO层28上涂布抗蚀剂，使用掩膜曝光，显影而使抗蚀剂布局图案。其次，以该抗蚀剂为掩膜，蚀刻ITO层28形成电极28。
图13C为第2程序的剖面图。于此程序，首先在电极61及平坦化膜17上，由有机树脂所成的第2平坦化膜材料使用自旋式涂布法(spincoat)等沉积层。其次，使用掩膜105使该第2平坦化膜材料曝光，显影而形成第2平坦化膜67。在此所用掩膜105，例如图14所示具有多个开口部R50、G50、B50。掩膜的各开口部R50、G50、B50具有与发光区域相同的宽度WR、WG、WB及高度HR、HG、HB。由此，在与发光区域E对应的形状与位置，形成第2平坦化膜67的开口部。在形成该开口部区域，露出电极61.
图13D为第4程序的剖面图。于此程序，首先，以覆盖所露出电极61之状在平坦化膜67上沉积空穴输送层62于基板全面。其次，使用掩膜沉积每一发光材料，形成发光层63。继之，沉积电子输送层64于基板全面。在如上形成的空穴输送层62、发光层63、电子输送层64所成的电子组件层65上，使用掩膜沉积电极66。又，此发光材料的电阻较高，由电极61与电极66所挟区域的发光层65即为发光区域。又，空穴输送层62与电子输送层64同形成于基板全面，但，亦可按发光材料使用不同输送层材料。
如上，可获得使用具有按各色所欲发光区域的有机组件的彩色显示装置。
其次说明第2种方法的由电极61调整发光区域E的制造方法。此方法如同先前说明的第1方法相同工序即可，仅不形成第2平坦化膜67的点不同。即，使用掩膜形成电极61如同发光区域的形状与位置，而在其上覆盖电极61形成发光组件层65与电极66。由此，可获得具有如图12A的剖面构造的EL显示装置。又，形成电极61用掩膜，例如同前图14的掩膜，使用与发光区域E对应位置与形状具有开口部者即可。
其次为第3种方法，说明由发光层63调整发光区域E的制造方法。此方法如同先前说明的第2方法相同工序即可，但，形成电极61大于发光区域，使用掩膜形成电极63如同发光区域E的形状与位置。由此，可获得具有如图12B的剖面构造的EL显示装置。又，形成电极63用掩膜，例如同前图14的掩膜，使用与发光区域E对应位置与形状具有开口部者即可。但，因使用按色成分不同的发光材料，需要同其数量的掩膜。此时，各掩膜需各具有每1色所对应发光区域E的开口部。
于本实施方式，在像素区域P内设边缘M以设定发光区域E，于此，可不变更己设计的发光区域宽度，而可在像素区域范围内调整发光区域的高度。于此，既使材料变更，亦可得相同白色平衡。此时，无需变更栅极信号线51、漏极信号线52、及驱动电源线53所围住区域本体的大小与布局，而变更掩膜的张数至最少的一张。例如使用第2平坦化膜67制造EL显示装置时，配合变更发光区域高度，仅变更形成第2平坦化膜67用掩膜105的开口部高度即可。即，仅变更一张形成第2平坦化膜67用掩膜即可应付。又，电极61虽大于发光区域E、却形成小于像素区域，即，像素区域P有不受电极61决定的情形。此时，可使发光区域E高度加高，而成为较电极61高时，为变更发光区域E高度，需变更形成第2平坦化膜67用掩膜，同时亦需变更形成电极61用掩膜。如此，需变更2张掩膜。
其次，图15为第4实施方式的EL显示装置的发光区域平面图。于图15，如同第3实施方式所设定像素区域PR、PG、PB与发光区域ER、EG、EB，配置成单数行与双数行错开约1.5像素，可任选互为邻接的3像素区域，亦可得R、G、B组合的所谓三角排列。
依本实施方式，像素区域对应2种色成分的一方向长度设定成相等，因此、布局更简单。又于第3、第4实施方式，亦可如上述第1、第2实施方式同样变形，并得到同样的效果。
Claims (19)
1.一种场致发光显示装置，其以一定规则配置多个具有发光区域的像素区域，其中
上述像素区域，可对应各个特定色成分的同时，多个上述色成分中至少一种色成分所对应的像素区域的面积形成为不同于其它色成分所对应的像素区域的面积，
至少对应一种色成分的上述发光区域，在至少对应一种色成分的上述发光区域相对应的上述像素区域内形成为于第1方向的长度与像素区域于第1方向的长度相等，于与第1方向交叉的第2方向的长度较上述像素区域于第2方向的长度为短。
2.如权利要求1所述的场致发光显示装置，其中
上述像素区域分别对应3种色中的任1种，而像素区域的面积按所对应的色而各异。
3.如权利要求1所述的场致发光显示装置，其中
与各色成分对应的上述像素区域在上述第1方向及上述第2方向的其中一方向的长度是形成相等的长度。
4.如权利要求3所述的场致发光显示装置，其中
沿上述像素区域的排列设多个信号线，而上述多个信号线，形成为自上述像素区域分别隔一定距离。
5.如权利要求3所述的场致发光显示装置，其中
沿上述像素区域的排列设多个驱动电源线，而上述多个驱动电源线，形成为自上述像素区域分别隔一定距离。
6.如权利要求2所述的场致发光显示装置，其中
上述像素区域的第1方向的长度，按表示各色的发光材料的特性随时间的变化而设定。
7.一种场致发光显示装置的图案布局方法，其以一定规则配置多个具有发光区域的像素区域，其具备：
依据所设定的用以表示各色的发光材料的特性，分别决定对应第1方向的各色成分的上述像素区域长度的步骤；
决定与上述第1方向交叉的第2方向的上述像素区域的共同长度的步骤；及
在上述像素区域内，设定发光区域在上述第1方向及上述第2方向的其中一方向的长度与上述像素区域的长度为相等长度，且设定另外一方向的长度为较上述像素区域的长度短的长度，用以决定发光区域的步骤。
8.如权利要求7所述的场致发光显示装置的图案布局方法，其中
依据随上述发光材料的改变而产生的特性的变化，变更上述发光区域的上述另外一方向的长度，再布局上述发光区域。
9.如权利要求8所述的场致发光显示装置的图案布局方法，其中
上述发光材料的特性因发光材料随时间而变化。
10.如权利要求9所述的场致发光显示装置的图案布局方法，其中
上述发光材料随时间而变化的特性是指发光材料的寿命或发光效率。
11.一种场致发光显示装置，其以一定规则配置多个具备发光区域的像素区域，其中
上述像素区域对应各个特定色成分，对应第1及第2色成分的像素区域形成相等面积的同时，对应第3色成分的像素区域的面积形成与上述第1及第2色成分所对应的像素区域不同的面积；
至少在一种色成分所对应的像素区域内，形成上述发光区域在第1方向的长度与上述至少在一种色成分所对应的像素区域的第1方向的长度相等，于与第1方向交叉的第2方向的长度较上述至少在一种色成分所对应的像素区域的第2方向的长度为短，而形成上述发光区域。
12.如权利要求11所述的场致发光显示装置，其中
各色所对应的上述像素区域，在上述第1方向及上述第2方向的其中一方向的长度是形成相等的长度。
13.如权利要求12所述的场致发光显示装置，其中
沿上述像素区域排列有多个信号线，而上述多个信号线，形成于上述像素区域并分别隔一定距离。
14.如权利要求12所述的场致发光显示装置，其中
沿上述像素区域排列设多个驱动电源线，而上述多个驱动电源线，形成于上述像素区域并分别隔一定距离。
15.如权利要求12所述的场致发光显示装置，其中
上述像素区域的第1方向的长度，按表示各色的发光材料的特性随时间的变化而设定。
16.一种场致发光显示装置的图案布局方法，其以一定规则配置多个具有发光区域的像素区域，其具备：
设定特性差最少的第1及第2发光材料发光的色成分所对应上述像素区域的第1方向长度相等，与第3发光材料发光的色成分所对应上述像素区域的第1方向长度不同的步骤；
决定与上述第1方向交叉的第2方向的上述像素区域的共同长度的步骤及；
在上述像素区域内，设定上述发光区域在上述第1方向及上述第2方向的其中一方向的长度与上述发光区域相应的上述像素区域的长度为相等长度，且设定另外一方向的长度为较与上述发光区域相应的上述像素区域的长度短的长度，用以决定发光区域的步骤。
17.如权利要求16所述的场致发光显示装置的图案布局方法，其中
依据随上述发光材料的改变而产生的特性的变化，变更上述发光区域的上述另外一方向的长度，再布局上述发光区域。
18.如权利要求17所述的场致发光显示装置的图案布局方法，其中
上述发光材料的特性因发光材料随时间而变化。
19.如权利要求18所述的场致发光显示装置的图案布局方法，其中
上述发光材料随时间而变化的特性指发光材料的寿命或发光效率。
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