JP2005166687A - Color el display device - Google Patents
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- H10K59/35—Devices specially adapted for multicolour light emission comprising red-green-blue [RGB] subpixels
Abstract
Description
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。 The present invention relates to an active color EL display device that drives an electroluminescence (EL) element using a thin film transistor (TFT).
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。 Since organic EL elements emit light themselves, they do not require a backlight necessary for liquid crystal display devices and are optimal for thinning, and there are no restrictions on viewing angles. ing.
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。 In a display device using such an organic EL element, three methods are currently proposed as methods for realizing color display.
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。 The first method uses a different light emitting material for the light emitting layer for each of the three primary colors of RGB to independently form each pixel that directly emits RGB light, and the second method uses white light emitted from the light emitting layer. A method of realizing light emission and dividing it into three primary colors with a color filter, and a third method are methods for converting light from a blue light emitting layer into three primary colors with a color conversion layer (CCM). Among these three methods, the second and third methods use a color filter and a color conversion layer, and thus there is a loss of light. However, the first method has the highest efficiency because it directly emits necessary light.
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8に示す回路構成が用いられている。 By the way, there are two types of driving methods for the organic EL display device: a passive type using a simple matrix and an active type using a TFT, and the circuit configuration shown in FIG. 8 is generally used in the active type.
図8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Sc an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、TFT21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。
FIG. 8 shows a circuit configuration per pixel, and includes an
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。
The selection signal Scan becomes H level during the selected one horizontal scanning period (1H). When the
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。 A conventional configuration for realizing color display by the above-described first method in such an active EL display device will be described below.
図5は従来構成を示す平面図、図6は図5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。 FIG. 5 is a plan view showing a conventional configuration, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 5, showing three pixels of RGB.
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8の第1のTFT21、54が図8のコンデンサ22、55が図8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6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。
In the figure, 50 is a drain line for supplying a display signal DATA, 51 is a power supply line for supplying a power supply voltage COM, 52 is a gate line for supplying a selection signal Scan, 53 is a
従来の第1のTFT53、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る。
The arrangement of the conventional
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7(a)に示すストライプ配列か図7(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7(a)に示すストライプ配列を採用した場合には、図7(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7(c)に示すデルタ配列の場合も、図7(d)に示すメタルマスクを用いて、同様の方法で形成することができる。
In general, the color display device adopts the stripe arrangement shown in FIG. 7A or the delta arrangement shown in FIG. 7C as the arrangement of the three primary colors RGB. On the other hand, as described above, in order to directly emit light of each color of RGB from independent EL elements, it is necessary to change the light emitting material used for each RGB. Therefore, for example, when the stripe arrangement shown in FIG. 7A is adopted, a
このような方法において、メタルマスクの寸法精度やメタルマスクをずらす時の合わせ精度が良くないと、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。今後、さらなる高集積化を実施すると、メタルマスクの合わせ精度が問題となる恐れがある。 In such a method, if the dimensional accuracy of the metal mask and the alignment accuracy when shifting the metal mask are not good, there is a problem that colors are mixed between adjacent pixels and the color purity is deteriorated. If further higher integration is performed in the future, the alignment accuracy of the metal mask may become a problem.
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メタルマスクの合わせ精度が問題となりにくいカラーEL表示装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a pixel arrangement that realizes further higher integration and to provide a color EL display device in which the alignment accuracy of a metal mask is less likely to be a problem even when higher integration is performed.
本発明は、陽極と陰極間に発光層を有するEL素子と、ゲートラインと、ドレインラインと、前記ドレインラインの信号に応じた電流を前記発光層に供給する電源線と、前記ゲートライン及び前記ドレインラインに接続する第1の薄膜トランジスタと、前記EL素子を駆動する第2の薄膜トランジスタと、前記第2の薄膜トランジスタへ供給する電圧を保持するコンデンサを備えるカラーEL表示装置において、第1の方向にゲートライン、前記第1の方向に交差する第2の方向にドレインラインがそれぞれ配置され、前記ゲートラインが伸びる方向において隣り合う発光領域の色が互いに異なり、前記発光領域は同じ色ごとに形成され、各画素の発光領域の前記第1の方向の長さ/前記第2の方向の長さの比が、画素ピッチの前記第1の方向の長さ/前記第2の方向の長さの比より小さいことを特徴とする。 The present invention includes an EL element having a light emitting layer between an anode and a cathode, a gate line, a drain line, a power line for supplying a current corresponding to a signal of the drain line to the light emitting layer, the gate line, In a color EL display device including a first thin film transistor connected to a drain line, a second thin film transistor for driving the EL element, and a capacitor for holding a voltage supplied to the second thin film transistor, a gate is formed in a first direction. Drain lines are arranged in a second direction intersecting the first direction, the light emitting areas adjacent to each other in the direction in which the gate line extends are different from each other, and the light emitting areas are formed for the same color, The ratio of the length in the first direction / the length in the second direction of the light emitting region of each pixel is the first direction of the pixel pitch. Wherein the smaller than the ratio of length / length of the second direction.
本発明によれば、アクティブ型のカラーEL表示装置において、隣接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。 According to the present invention, in an active type color EL display device, it is possible to prevent color purity between adjacent colors from being mixed and to deteriorate color purity, and to maintain good color purity even in high-definition display. become able to.
即ち、各画素の発光領域の水平/垂直の比を、画素ピッチの水平/垂直の比より小さくしたので、画素内の水平方向に余裕ができ、メタルマスクをずらす合わせ精度が低くても高精細にすることができる。 In other words, since the horizontal / vertical ratio of the light emitting area of each pixel is made smaller than the horizontal / vertical ratio of the pixel pitch, there is room in the horizontal direction within the pixel, and high definition is achieved even if the alignment accuracy for shifting the metal mask is low Can be.
また、各画素の発光領域の水平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、画素内の水平方向に余裕ができ、メタルマスクをずらす合わせ精度が低くても高精細にすることができる。 In addition, since at least a part of the capacitor or thin film transistor is arranged in the horizontal direction of the light emitting area of each pixel, similarly, there is a margin in the horizontal direction within the pixel, and high definition even if the alignment accuracy for shifting the metal mask is low. can do.
本発明は、デルタ配列にももちろん適用できるが、上記の効果は、ストライプ配列で特に効果的である。 The present invention is naturally applicable to a delta arrangement, but the above effect is particularly effective in a stripe arrangement.
本発明のEL表示装置の実施の形態について以下に説明する。 Embodiments of the EL display device of the present invention will be described below.
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は図1におけるA−A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。 FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a color EL display device according to the present invention, showing three pixels of RGB. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. The present embodiment is an example of the stripe arrangement of FIG.
各画素の駆動回路は、図8に示す回路と全く同一であって、図5,6の従来例と異なる点はパターン配置である。 The drive circuit of each pixel is exactly the same as the circuit shown in FIG. 8, and the difference from the conventional example of FIGS. 5 and 6 is the pattern arrangement.
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8の第1のTFT21、5が図8のコンデンサ22、6が図8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。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。
1 and 2, 1 is a drain line made of aluminum for supplying a display signal DATA, 2 is a power line made of aluminum for supplying a power supply voltage COM, 3 is a gate line made of chrome for supplying a selection signal Scan, Reference numeral 4 denotes the
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。
First, the
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。
The structure of the first TFT 4 is the same as that of the
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16,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。
Further, as in the conventional example of FIG. 6, the
ここで、ホール輸送層14,電子輸送層16,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。
Here, as materials for the
本実施形態では、図に示したように、画素電極である陽極7の水平方向に第2のTFT6とコンデンサの一部を配置したので、図5,6の従来例に比べ画素電極の形状を縦長にすることができる。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。
In the present embodiment, as shown in the figure, the
そこで、RGBの各発光層をメタルマスクをずらしながら成膜する際、メタルマスクをずらす水平方向の余裕度が従来より増すこととなり、同様の精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。尚、第2のTFT6の代わりに第1のTFT4を、陽極7の水平方向に配置してもよい。
Therefore, when depositing the RGB light emitting layers while shifting the metal mask, the horizontal margin for shifting the metal mask will increase compared to the conventional case, and there is a possibility that colors will be mixed even if deposited with the same accuracy. Will be less. Note that the first TFT 4 may be disposed in the horizontal direction of the
ところで、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。 By the way, in the step of depositing the light emitting layer, a phenomenon of so-called wrapping occurs in which the light emitting layer is deposited not only directly below the openings of the metal masks 70 and 71 but also in other regions. When the wraparound occurs or the error in the dimensional accuracy of the metal mask itself occurs, there is a problem that colors are mixed between adjacent pixels and the color purity is deteriorated. In particular, in the delta arrangement, pixels adjacent to each other in the row direction and the column direction are pixels of different colors, and thus the above-described problem becomes more significant.
本実施形態において、コンデンサ5は、一部が発光領域の水平方向に配置され、連続的に発光領域の垂直方向まで延在している。これによって、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、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。 In the present embodiment, a part of the capacitor 5 is arranged in the horizontal direction of the light emitting region and continuously extends to the vertical direction of the light emitting region. As a result, since at least a part of the capacitor or the thin film transistor is arranged in the vertical direction of the light emitting region of each pixel, similarly, there is a margin in the vertical direction between the pixels, and high definition even if the alignment accuracy of the metal mask is low. As a result, good color purity can be maintained even in high-definition display.
次に、他の実施形態について図3,4を参照して説明する。 Next, another embodiment will be described with reference to FIGS.
図3は、他の実施形態を示す平面図であり、図4は図3におけるB−B線に沿った断面図である。図1,2と同一構成には同一番号を付しており、この実施形態が上述の実施形態と異なる点はパターン配置のみである。 FIG. 3 is a plan view showing another embodiment, and FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. The same configurations as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and this embodiment differs from the above-described embodiment only in the pattern arrangement.
即ち、図3,4において、4が図8の第1のTFT21、5が図8のコンデンサ22、6が図8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。特に、図4においては、コンデンサ5がゲート絶縁膜10を挟んでクロム電極500とポリシリコン薄膜501から構成されていることが明確に示されている。
That is, in FIGS. 3 and 4, 4 is the
この実施形態では、図に示したように、画素電極である陽極7の水平方向にコンデンサ5を配置したので、図5,6の従来例に比べ画素電極の形状を縦長にすることができる。よって、この場合も上述した実施形態同様、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。
In this embodiment, as shown in the figure, the capacitor 5 is arranged in the horizontal direction of the
そこで、RGBの各発光層をメタルマスクをずらしながら成膜する際、メタルマスクをずらす水平方向の余裕度が従来より増し、同様の精度で成膜しても色が混じってしまう可能性が少なくなる。 Therefore, when forming each RGB light emitting layer while shifting the metal mask, the horizontal margin for shifting the metal mask is increased compared to the conventional case, and there is less possibility of color mixing even when forming with the same accuracy. Become.
また、本実施形態は、コンデンサ5を発光領域の水平方向に配置し、第1のTFT4及び第2のTFT6両方を発光領域の垂直方向に配置したものである。コンデンサ5によって発光領域の画素間水平方向の間隔を確保するとともに、二つのTFT4、6によって発光領域の画素間垂直方向を確保し、第1の実施形態同様、回り込みによる色のにじみをも防止できる。
In the present embodiment, the capacitor 5 is arranged in the horizontal direction of the light emitting region, and both the first TFT 4 and the
上記発光領域の間隔を確保するために配置する構成は、コンデンサでなくてももちろんよい。しかし、コンデンサは、容量が面積に比例し、コンデンサの容量が大きければ表示信号Dataに応じた電圧Vhを確実に保持することができるので、コンデンサの面積を大きくして、必要な間隔を確保することができる。従って、コンデンサ5を配置することで間隔を調整することがもっとも効率が良い。 Of course, the arrangement of the light emitting regions to ensure the interval between the light emitting regions may not be a capacitor. However, the capacity of the capacitor is proportional to the area, and if the capacity of the capacitor is large, the voltage Vh corresponding to the display signal Data can be held reliably. Therefore, the area of the capacitor is increased and the necessary interval is secured. be able to. Therefore, it is most efficient to adjust the interval by arranging the capacitor 5.
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
7,56 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
1,50
5, 22, 54
7,56
Claims (8)
第1の方向にゲートライン、前記第1の方向に交差する第2の方向にドレインラインがそれぞれ配置され、
前記第1の方向において隣り合う発光領域の色が互いに異なり、
前記発光領域は同じ色ごとに形成され、
各画素の発光領域の前記第1の方向の長さ/前記第2の方向の長さの比が、画素ピッチの前記第1の方向の長さ/前記第2の方向の長さの比より小さいことを特徴とするカラーEL表示装置。 An EL element having a light emitting layer between an anode and a cathode, a gate line, a drain line, a power line for supplying a current corresponding to a signal of the drain line to the light emitting layer, and a connection to the gate line and the drain line A color EL display device comprising: a first thin film transistor that performs a second thin film transistor that drives the EL element; and a capacitor that holds a voltage supplied to the second thin film transistor.
A gate line in a first direction and a drain line in a second direction intersecting the first direction, respectively,
The colors of the light emitting areas adjacent in the first direction are different from each other,
The light emitting area is formed for each same color,
The ratio of the length in the first direction / the length in the second direction of the light emitting region of each pixel is the ratio of the length in the first direction / the length in the second direction of the pixel pitch. A color EL display device characterized by being small.
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