JP2000227770A - カラーｅｌ表示装置 - Google Patents

カラーｅｌ表示装置

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JP2000227770A
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tft
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film transistor
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーＥＬ表示装置において、画素を高集積
化することによって、更に高精細化する。また、製造誤
差などにより異なる色同士で発光層が混ざり合うことを
防止し、色純度を良好に保つ。 【解決手段】 画素内で、第１のＴＦＴ４、コンデンサ
５、第２のＴＦＴ６、ＥＬ素子７を順に配置し、コンデ
ンサ５に第１のＴＦＴ４のソースと第２のＴＦＴ６のゲ
ートとを接続する配線の役割をも担わせることによっ
て、画素内の構造を密集して形成できる。また、上記順
に配置することで、ＥＬ素子７の画素間垂直方向に余裕
がでるので、発光層を形成する際のメタルマスク合わせ
精度が低くても、異なる色同士が混ざり合うことがな
く、良好な色純度とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
（TFT）を用いてエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素
子を駆動するアクティブ型のカラーＥＬ表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】有機ＥＬ素子は、自ら発光するため液晶
表示装置で必要なバックライトが要らず薄型化に最適で
あると共に、視野角にも制限が無いため、次世代の表示
装置としてその実用化が大きく期待されている。
【０００３】このような有機ＥＬ素子を用いた表示装置
において、カラー表示を実現する方法として、現在３つ
の方法が提案されている。
【０００４】第１の方法は、ＲＧＢの３原色毎に発光層
に異なる発光材料を使用することにより、ＲＧＢ光を各
々直接発光する各画素を独立に形成する方法、第２の方
法は、発光層による白色発光を実現しそれをカラーフィ
ルタで３原色に分ける方法、そして第３の方法は、青色
発光層からの光を色変換層（CCM）で３原色に変換する
方法である。これら３つの方法のうち、第２及び第３の
方法ではカラーフィルタや色変換層を用いるため光の損
失があるが、第１の方法では必要な光を直接発光させる
ため効率が最も良い。
【０００５】ところで、有機ＥＬ表示装置の駆動方式と
しては、単純マトリクスを使用するパッシブ型とTFTを
使用するアクティブ型の２種類があり、アクティブ型に
おいては一般に図７に示す回路構成が用いられている。
【０００６】図７は、１画素当たりの回路構成を示して
おり、有機ＥＬ素子２０と、ドレインに表示信号Dataが
印加され、ゲートに印加される選択信号Scanによりオン
オフするスイッチング用の第１のTFT２１と、TFT２１の
オン時に供給される表示信号Dataにより充電され、TFT
２１のオフ時には充電電圧Vhを保持するコンデンサ２２
と、ドレインが駆動電源電圧COMに接続され、ソースが
有機ＥＬ素子２０の陽極に接続されると共に、ゲートに
コンデンサ２２からの保持電圧Vhが供給されることによ
り有機ＥＬ素子２０を駆動する第２のTFT２３とによっ
て構成されている。
【０００７】選択信号Scanは、選択された１水平走査期
間（１Ｈ）中Ｈレベルになり、これによってTFT２１が
オンすると、表示信号Dataがコンデンサ２２の一端に供
給され、表示信号Dataに応じた電圧Vhがコンデンサ２２
に充電される。この電圧Vhは、ScanがＬレベルになって
TFT２１がオフになっても、１垂直走査（１Ｖ）期間コ
ンデンサ２２に保持され続ける。そして、この電圧Vhが
TFT２３のゲートに供給されているので、電圧Vhに応じ
た輝度でＥＬ素子が発光するように制御される。
【０００８】そこで、このようなアクティブ型のＥＬ表
示装置において、上述した第１の方法によりカラー表示
を実現する従来構成について、以下説明する。
【０００９】図４は従来構成を示す平面図、図５は図４
におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、ＲＧＢの３画
素を示している。
【００１０】図において、５０は表示信号DATAを供給す
るドレインライン、５１は電源電圧COMを供給する電源
ライン、５２は選択信号Scanを供給するゲートラインで
あり、５３が図７の第１のTFT２１、５４が図７のコン
デンサ２２、５５が図７の第２のTFT２３、５６が画素
電極を構成するEＬ素子２０の陽極を表している。陽極
５６は平坦化絶縁膜６０上に各画素毎に分離して形成さ
れており、その上にホール輸送層６１，発光層６２，電
子輸送層６３，陰極６４が順に積層されることにより、
ＥＬ素子が形成されている。そして、陽極５６から注入
されたホールと陰極６４から注入された電子とが発光層
６２の内部で再結合することにより光が放たれ、この光
が図５の矢印で示すように透明な陽極側から外部へ放射
される。また、発光層６２は陽極５６とほぼ同様の形状
に画素毎に分離して形成され、更にＲＧＢ毎に異なる発
光材料を使用することにより、ＲＧＢの各光が各ＥＬ素
子から発光される。尚、６５は透明なガラス基板、６６
はゲート絶縁膜、６７は層間絶縁膜である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の第１のＴＦＴ５
３、コンデンサ５４、第２のＴＦＴ５５、陽極５６の配
置は、集積度が充分考慮されておらず、さらなる高集積
化が望まれている。
【００１２】また、一般に、カラー表示装置ではＲＧＢ
の３原色の配列として、図６（ａ）に示すストライプ配
列か図６（ｃ）に示すデルタ配列を採用している。一
方、上述したように、ＲＧＢの各色の光を独立したＥＬ
素子から直接発光させるためには、ＲＧＢ毎に使用する
発光材料を変える必要がある。そこで、例えば、図６
（ａ）に示すストライプ配列を採用した場合には、図６
（ｂ）に示すようなメタルマスク７０を用い、まず、Ｒ
のみの発光材料をホール輸送層上に蒸着してＲの発光層
を形成し、次に、メタルマスク７０を１画素分水平方向
にずらしてＧのみの発光材料をホール輸送層上に蒸着し
てＧの発光層を形成し、最後に、メタルマスク７０を更
に１画素分水平方向にずらしてＢのみの発光材料をホー
ル輸送層上に蒸着してＢの発光層を形成すればよい。図
６（ｃ）に示すデルタ配列の場合も、図６（ｄ）に示す
メタルマスク７１を用いて、同様の方法で形成すること
ができる。
【００１３】ところが、発光層を蒸着する工程におい
て、メタルマスク７０、７１開口部の直下のみならず、
若干他の領域に発光層が蒸着される、いわゆる回り込み
という現象が生じる。回り込みが生じたり、メタルマス
クそのものの寸法精度に誤差が合ったりすると、隣接す
る画素間で色が混じってしまい色純度が悪化するという
問題がある。特に、デルタ配列では、行方向、列方向い
ずれの方向に隣接する画素も、互いに異なる色の画素で
あるので、上述した問題は更に顕著になる。
【００１４】そこで、本発明は、さらなる高集積化を実
現した画素配置を提供するとともに、高集積化を行って
も色純度が悪化しにくいカラーＥＬ表示装置を提供する
ことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】 本発明は、上記課題を
解決するためになされたものであり、行方向に延在する
ゲートラインと、ゲートラインからのゲート信号によっ
てスイッチングされる第１の薄膜トランジスタと、列方
向に延在するドレインラインと、ドレインラインに第１
の薄膜トランジスタを介して接続されるコンデンサと、
陽極と陰極間に発光層を有するＥＬ素子と、コンデンサ
に保持された電圧に応じた電流で前記ＥＬ素子を駆動す
る第２の薄膜トランジスタと、陽極と陰極間に発光層を
有するＥＬ素子と、を備えたアクティブ型のカラーＥＬ
表示装置において、ゲートラインとコンデンサとの間に
第１の薄膜トランジスタが配置され、コンデンサとＥＬ
素子との間に第２の薄膜トランジスタが配置されている
ことを特徴とする。
【００１６】また、発光層にＲＧＢ毎に異なる発光材料
を使用することにより、ＥＬ素子が各々ＲＧＢ光を直接
発光することを特徴とする。
【００１７】また、画素が行列状に配置され、隣り合う
行の画素配列は互いに所定画素ずれて配置されているデ
ルタ配列であることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明によるカラーＥＬ
表示装置の一実施形態を示す平面図であり、ＲＧＢの３
画素分を示している。また、図２（ａ）は図１における
Ａ−Ａ線に沿った断面図、図２（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿っ
た断面図である。本実施形態は、図７（ａ）のストライ
プ配列の例である。
【００１９】各画素の駆動回路は、図７に示す回路と全
く同一であって、図４，５の従来例と異なる点はパター
ン配置である。
【００２０】図１，２において、１は表示信号DATAを供
給するアルミニウムより成るドレインライン、２は電源
電圧COMを供給するアルミニウムより成る電源ライン、
３は選択信号Scanを供給するクロムより成るゲートライ
ンであり、４が図７の第１のTFT２１、５が図７のコン
デンサ２２、６が図７の第２のTFT２３、そして、７がI
TOより成り画素電極を構成するEＬ素子２０の陽極を表
している。尚、図１において、点線はクロム、一点鎖線
はITO、ドレインライン１及び電源ライン２以外の実線
はポリシリコン薄膜を表している。
【００２１】まず、第２のTFT６は以下のようにして形
成する。即ち、透明なガラス基板８上にクロムのゲート
電極９を形成し、その上にゲート絶縁膜１０を成膜す
る。次にゲート絶縁膜１０の上にポリシリコン薄膜１１
を成膜し、これを層間絶縁膜１２で覆った上にドレイン
ライン１及び電源ライン２を形成する。更に、平坦化絶
縁膜１３を積層し、その上にITOにて成る陽極７を形成
する。そして、ポリシリコン薄膜１１のドレイン領域を
電源ライン２にコンタクトし、ソース領域を陽極７にコ
ンタクトする。
【００２２】第１のTFT４の構造も第２のTFT６と同一で
あり、また第１のTFT４に接続されるコンデンサ５はゲ
ート絶縁膜を挟んだクロム電極とポリシリコン薄膜から
構成されている。
【００２３】更に、図６の従来例と同様、陽極７は平坦
化絶縁膜１３上に各画素毎に分離して形成されており、
その上にホール輸送層１４，発光層１５，電子輸送層１
６，陰極１７が順に積層されることにより、ＥＬ素子が
形成されている。そして、陽極７から注入されたホール
と陰極１７から注入された電子とが発光層１５の内部で
再結合することにより光が放たれ、この光が矢印で示す
ように透明な陽極側から外部へ放射される。また、発光
層１５は陽極７とほぼ同様の形状に画素毎に分離して形
成され、更にＲＧＢ毎に異なる発光材料を使用すること
により、ＲＧＢの各光が各ＥＬ素子から発光される。
【００２４】ここで、ホール輸送層１４，電子輸送層１
６，陰極１７の材料として、例えば、、MTDATA，Alq3，
MgIn合金が用いられ、また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各々の発光層
１５としては、DCM系をドーパントとして含むAlq、キナ
クリドンをドーパントとして含むAlq、ジスチリルアリ
ーレン系をドーパントとして含むDPVBi系を使用してい
る。
【００２５】本実施形態では、図に示したように、第１
のTFT４はゲートライン３とコンデンサ５に挟まれた位
置に配置され、第１のTFT４の領域は、コンデンサ５が
凹んでいる。また、第２のTFT６はコンデンサ５と陽極
７に挟まれた位置に配置され、第２のTFT６の領域は陽
極７が凹んでいる。さらに、コンデンサ５は、第１のTF
T４のソースと第２のTFT６のゲート電極とを接続する配
線の役割をも担っている。このように形成することによ
って、第１のTFT４、コンデンサ５、第２のTFT６、陽極
７を密集して配置することができ、画素の集積度を向上
させることができ、よって画面を高精細化することがで
きる。
【００２６】図３は本発明の第２の実施形態を示す平面
図である。図１，２と同一構成には同一番号を付し、詳
しい説明を省略する。図３において、４が図７の第１の
TFT２１、５が図７のコンデンサ２２、６が図７の第２
のTFT２３、そして、７がITOより成り画素電極を構成す
るEＬ素子２０の陽極を表している。本実施形態は、図
７（ｃ）のデルタ配列の例である。
【００２７】本実施形態においても、第１のTFT４はゲ
ートライン３とコンデンサ５に挟まれた位置に配置さ
れ、第１のTFT４の領域は、コンデンサ５が凹んでい
る。また、第２のTFT６はコンデンサ５と陽極７に挟ま
れた位置に配置され、第２のTFT６の領域は陽極７が凹
んでいる。さらに、コンデンサ５は第１のTFT４と第２
のTFT６との配線を兼ねている。このように形成するこ
とによって、第１のTFT４、コンデンサ５、第２のTFT
６、陽極７を密集して配置することができ、画素の集積
度を向上させることができ、よって画面を高精細化する
ことができる。
【００２８】ところで、デルタ配列を採用すると、図７
（ｃ）に示したように、列方向に異なる色の画素が隣接
するが、画素電極である陽極７の垂直方向に第２のTFT
６とコンデンサを配置したので、列方向のＥＬ素子間隔
を充分に確保することができる。上述したように、画素
電極７と発光層１５とはほぼ同一の形状に形成されてい
るので、画素の発光領域は画素電極とほぼ同一の形状と
なる。よって、この場合、発光領域の水平方向の寸法及
び垂直方向の寸法を各々EH及びEVとし、画素ピッチの水
平方向の寸法及び垂直方向の寸法を各々PH及びPVとする
と、EH／EV＞PH／PVとなる。このように配置することに
よって、ＲＧＢの各発光層をメタルマスクを用いて成膜
する際、発光層材料の回り込みに対する垂直方向の余裕
度が増すこととなり、発光層の製造誤差が従来と同程度
で成膜しても色が混じってしまう可能性は少なくなる。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、ゲートラインとコンデ
ンサとの間に第１の薄膜トランジスタが配置され、コン
デンサとＥＬ素子との間に第２の薄膜トランジスタが配
置されているので、それらの構造を密集して配置するこ
とができ、高集積化することができる。
【００３０】また、アクティブ型のカラーＥＬ表示装置
において、隣接画素間の色が混じり合って色純度が悪化
することを防止できるようになり、高精細な表示におい
ても色純度を良好に保つことができるようになる。
【００３１】即ち、各画素の発光領域の垂直方向にコン
デンサの少なくとも一部、または薄膜トランジスタを配
置したので、同様に、画素間の垂直方向に余裕ができ、
メタルマスクの合わせ精度が低くても高精細にすること
ができる。
【００３２】本発明は、ストライプ配列にももちろん適
用できるが、上記の効果は、デルタ配列で特に効果的で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す平面図である。
【図４】従来のカラーＥＬ表示装置の構造を示す平面図
である。
【図５】従来のカラーＥＬ表示装置の構造を示す断面図
である。
【図６】カラーＥＬ表示装置におけるカラー配列を説明
するための図である。
【図７】アクティブ型カラーＥＬ表示装置の回路構成を
示す図である。
【符号の説明】
１，５０ ドレインライン ２，５１ 電源ライン ３，５２ ゲートライン ４，２１，５３ 第１のTFT ５，２２，５４ コンデンサ ６，２３，５５ 第２のTFT ７，４，５ 陽極 ２０ ＥＬ素子 １４ ホール輸送層 １５ 発光層 １６ 電子輸送層 １７ 陰極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 行方向に延在するゲートラインと、該ゲ
    ートラインからのゲート信号によってスイッチングされ
    る第１の薄膜トランジスタと、列方向に延在するドレイ
    ンラインと、該ドレインラインに前記第１の薄膜トラン
    ジスタを介して接続されるコンデンサと、陽極と陰極間
    に発光層を有するＥＬ素子と、該コンデンサに保持され
    た電圧に応じた電流で前記ＥＬ素子を駆動する第２の薄
    膜トランジスタと、陽極と陰極間に発光層を有するＥＬ
    素子と、を備えたアクティブ型のカラーＥＬ表示装置に
    おいて、前記ゲートラインと前記コンデンサとの間に前
    記第１の薄膜トランジスタが配置され、前記コンデンサ
    と前記ＥＬ素子との間に前記第２の薄膜トランジスタが
    配置されていることを特徴とするカラーＥＬ表示装置。
  2. 【請求項２】 前記コンデンサの所定位置に、前記第１
    の薄膜トランジスタが接続され、前記コンデンサの別の
    位置に前記第２の薄膜トランジスタのゲートが接続され
    ていることを特徴とする請求項１に記載のカラーＥＬ表
    示装置。
  3. 【請求項３】 前記発光層にＲＧＢ毎に異なる発光材料
    を使用することにより、前記ＥＬ素子が各々ＲＧＢ光を
    直接発光することを特徴とする請求項１もしくは２に記
    載のカラーＥＬ表示装置。
  4. 【請求項４】 画素が行列状に配置され、隣り合う行
    の画素配列は互いに所定画素ずれて配置されているデル
    タ配列であることを特徴とする請求項１もしくは２に記
    載のカラーＥＬ表示装置。
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