JP2007200765A - Organic electroluminescent display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画素選択トランジスタ及び有機エレクトロルミネッセンス素子を備えた複数の画素からなる有機エレクトロルミネッセンス表示装置に関する。 The present invention relates to an organic electroluminescence display device including a plurality of pixels including a pixel selection transistor and an organic electroluminescence element.
近年、CRTやLCDに代わる表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス素子(Organic Electro Luminescent Device:以降、「有機EL素子」と略称する)を発光素子として備えた有機エレクトロルミネッセンス表示装置(以降、「有機EL表示装置」と略称する)が知られている。特に、画素を選択する画素選択トランジスタ、及び有機EL素子を駆動させる駆動トランジスタとして、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:以降、単に「トランジスタ」と略称する)を備えたアクティブマトリクス型の有機EL表示装置が開発されている。 In recent years, an organic electroluminescence display device (hereinafter referred to as “organic EL display”) having an organic electroluminescence device (hereinafter referred to as “organic EL device”) as a light emitting device as a display device replacing CRT or LCD. Abbreviated as "apparatus"). In particular, an active matrix type organic EL display device having a thin film transistor (hereinafter simply referred to as “transistor”) has been developed as a pixel selection transistor for selecting a pixel and a driving transistor for driving an organic EL element. Has been.
次に、アクティブマトリクス型の有機EL装置について図面を参照して説明する。図4は、この有機EL表示装置の画素の等価回路図である。図4では、この有機EL表示装置にマトリクス状に配置された複数の画素PELの中から、1つの画素PELのみを示している。 Next, an active matrix organic EL device will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a pixel of the organic EL display device. FIG. 4 shows only one pixel PEL from among the plurality of pixels PEL arranged in a matrix in the organic EL display device.
各画素PELにおいて、行方向に延びた画素選択信号線GLと列方向に延びた表示信号線DLの交差点の付近に、例えばNチャネル型の画素選択トランジスタTR1pが配置されている。この画素選択トランジスタTR1pのゲートは、画素選択信号線GLに接続されており、そのドレインは、表示信号線DLに接続されている。画素選択信号線GLには垂直駆動回路DR1から出力されるハイレベルの画素選択信号が印加され、それに応じて画素選択トランジスタTR1pがオンする。また、表示信号線DLには水平駆動回路DR2から表示信号が出力される。 In each pixel PEL, for example, an N-channel pixel selection transistor TR1p is disposed near the intersection of the pixel selection signal line GL extending in the row direction and the display signal line DL extending in the column direction. The gate of the pixel selection transistor TR1p is connected to the pixel selection signal line GL, and the drain thereof is connected to the display signal line DL. A high level pixel selection signal output from the vertical drive circuit DR1 is applied to the pixel selection signal line GL, and the pixel selection transistor TR1p is turned on accordingly. A display signal is output from the horizontal drive circuit DR2 to the display signal line DL.
また、画素選択トランジスタTR1pのソースは、例えばPチャネル型の駆動トランジスタTR2のゲートに接続されている。駆動トランジスタTR2のソースは、正電源電位PVddが供給される電源線VLに接続されている。駆動トランジスタTR2のドレインは発光素子である有機EL素子OLEDの陽極に接続されている。有機EL素子OLEDの陰極は負電源電位CVに接続されている。 The source of the pixel selection transistor TR1p is connected to the gate of, for example, a P-channel type driving transistor TR2. The source of the drive transistor TR2 is connected to the power supply line VL to which the positive power supply potential PVdd is supplied. The drain of the driving transistor TR2 is connected to the anode of the organic EL element OLED which is a light emitting element. The cathode of the organic EL element OLED is connected to the negative power supply potential CV.
また、画素選択トランジスタTR1pのソースは、保持容量線SLとの間に設けられた保持容量Csと接続されている。保持容量線SLは、例えば接地電位等の一定の電位に固定されている。この保持容量Csは、画素選択トランジスタTR1pを通して駆動トランジスタTR2のゲートに印加される表示信号を一水平期間保持する。 The source of the pixel selection transistor TR1p is connected to a storage capacitor Cs provided between the storage capacitor line SL. The storage capacitor line SL is fixed at a constant potential such as a ground potential. The holding capacitor Cs holds a display signal applied to the gate of the driving transistor TR2 through the pixel selection transistor TR1p for one horizontal period.
画素選択信号に応じて画素選択用トランジスタTR1pがオンすると、表示信号線DLからの表示信号が画素選択用トランジスタTR1pを通して、駆動トランジスタTR2のゲートに印加される。この表示信号は保持容量Csによって保持される。そして、この表示信号に応じて駆動トランジスタTR2がオンし、有機EL素子OLEDに駆動電流が流れることにより、有機EL素子OLEDが点灯する。 When the pixel selection transistor TR1p is turned on according to the pixel selection signal, the display signal from the display signal line DL is applied to the gate of the drive transistor TR2 through the pixel selection transistor TR1p. This display signal is held by the holding capacitor Cs. Then, the drive transistor TR2 is turned on in response to the display signal, and a drive current flows through the organic EL element OLED, so that the organic EL element OLED is turned on.
なお、本願に関連する技術文献としては、以下の特許文献が挙げられる。
しかしながら、上述した有機EL表示装置では、有機EL素子OLEDから発光された光が画素選択トランジスタTR1pの能動層に生じる空乏層に入射して電子正孔対が発生し、光リーク電流が生じる。そのため、保持容量Csの電荷がリークし、保持容量Csに保持された表示信号が変動してしまうことから、表示品位が劣化するという問題を生じていた。 However, in the above-described organic EL display device, light emitted from the organic EL element OLED is incident on a depletion layer generated in the active layer of the pixel selection transistor TR1p, and electron-hole pairs are generated, resulting in a light leakage current. For this reason, the charge of the storage capacitor Cs leaks and the display signal held in the storage capacitor Cs fluctuates, causing a problem that display quality deteriorates.
そこで、本発明の有機EL表示装置は、上記課題に鑑みて為されたものであり、絶縁基板上に複数の画素を備え、各画素は、有機エレクトロルミネッセンス素子と、前記有機エレクトロルミネッセンス素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタと、画素選択信号に応じてオンし表示信号を前記駆動トランジスタに供給する画素選択トランジスタと、前記画素選択トランジスタのソース、ドレインとチャネルの接合部に生じる空乏層を覆う遮光用のカラーフィルタ層と、前記駆動トランジスタに供給された前記表示信号を保持する保持容量とを備えることを特徴とするものである。 Therefore, the organic EL display device of the present invention has been made in view of the above problems, and includes a plurality of pixels on an insulating substrate, and each pixel is driven by an organic electroluminescence element and the organic electroluminescence element. A driving transistor that supplies current, a pixel selection transistor that is turned on in response to a pixel selection signal and supplies a display signal to the driving transistor, and a light shielding that covers a depletion layer that is generated at the junction of the source, drain, and channel of the pixel selection transistor And a storage capacitor for holding the display signal supplied to the driving transistor.
本発明の有機EL表示装置によれば、画素選択トランジスタには、その能動層に生じる空乏層を覆う遮光用のカラーフィルタ層を設けたので、画素選択トランジスタの光リーク電流が低減され、保持容量の電荷のリークが低減される結果、表示品位を向上できる。また、この遮光用のカラーフィルタ層は、画素に設けられる表示用のカラーフィルタ層と同一工程で形成できるので、製造コストの増加を伴わないという利点もある。 According to the organic EL display device of the present invention, since the pixel selection transistor is provided with the light-shielding color filter layer covering the depletion layer generated in the active layer, the light leakage current of the pixel selection transistor is reduced, and the storage capacitor As a result, the display quality can be improved. In addition, since the light-shielding color filter layer can be formed in the same process as the display color filter layer provided in the pixel, there is an advantage that the manufacturing cost is not increased.
次に、本発明の実施形態に係る有機EL表示装置について図面を参照して説明する。この有機EL表示装置は、画素選択トランジスタに遮光用のカラーフィルタ層を設けることにより、その光リーク電流を低減するものであり、他の構成については、図4に示した構成と同じである。図1(A)は、この有機EL表示装置の画素選択トランジスタTR1及びその周辺を示す平面図である。また、図1(B)は、図1(A)のX−X線に沿った断面図である。 Next, an organic EL display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This organic EL display device reduces the light leakage current by providing a light-shielding color filter layer on the pixel selection transistor, and the other configuration is the same as the configuration shown in FIG. FIG. 1A is a plan view showing a pixel selection transistor TR1 and its periphery in this organic EL display device. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
ガラス基板等の絶縁基板(以降、「基板」と略称する)10上に、シリコン酸化膜等の絶縁膜からなるバッファ膜11が形成されている。バッファ膜11上には、所定のパターンの能動層12が形成されている。この能動層12は、例えば、バッファ膜11上に形成されたアモルファスシリコン層がエキシマレーザー等を用いたレーザーアニール処理により多結晶化された多結晶シリコンからなる。もしくは、能動層12は、その全体もしくは一部が、多結晶シリコン以外の半導体層、例えばアモルファスシリコン層からなるものであってもよい。
A
画素選択トランジスタTR1の能動層12には、不純物が添加されてなるソース12S及びドレイン12Dが形成されている。ソース12S及びドレイン12Dは、ショートチャネル効果を防止するために、LDD(lightly Doped Drain)構造を有していてもよい。ソース12S及びドレイン12Dの間にはチャネル12Cが存在する。ソース12Sもしくはドレイン12Dと、チャネル12Cとの接合部の境界領域には、空乏層20が生じる。
A
また、能動層12上に、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜等からなるゲート絶縁膜13が形成される。ゲート絶縁膜13上には、クロムもしくはモリブデン等からなるゲート電極14が形成される。このゲート電極14は、図4の画素選択信号線GLと接続されている。また、保持容量Csの形成領域では、ゲート電極14と同一の材料を用いて、保持容量Csを構成する多結晶シリコン層と対向する保持容量電極15が形成されている。保持容量電極15は、図4の保持容量線SLと接続されている。
A
ゲート電極14上には、例えばシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜等からなり、能動層12を覆う層間絶縁膜16が形成されている。能動層12のドレイン12D上の層間絶縁膜16には、コンタクトCTが設けられている。そして、層間絶縁膜16上には、コンタクトCTを介してドレイン12Dと接続された表示信号線DLが形成されている。また、層間絶縁膜16上には、例えばシリコン窒化膜等からなり、表示信号線DLを覆うパッシベーション膜17が形成されている。
On the
そして、パッシベーション膜17上であって、能動層12及びゲート電極14を覆う遮光用のカラーフィルタ層18が形成されている。遮光用のカラーフィルタ層18は、有機EL素子OLEDの発光領域と重畳して形成される表示用のカラーフィルタ層と同じく、顔料を含有する樹脂からなり、表示用のカラーフィルタ層と同一の製造プロセスを用いて同時に形成することができる。パッシベーション膜17上には、例えば感光性有機材料からなり、遮光用のカラーフィルタ層18を覆う平坦化膜19が形成されている。
A light shielding
そして、遮光用のカラーフィルタ層18は、能動層12の接合部の境界領域に生じる空乏層20を覆って形成されている。能動層12の接合部はゲート電極14の端に形成される。空乏層20を確実に覆うためには、遮光用のカラーフィルタ層18は、接合部(即ち、ゲート電極14の端)から所定の距離L1以上、ソース12S、ドレイン12Dを覆うように形成されていることが好ましい。図1においては、L1≧3μmである。さらにいえば、遮光用のカラーフィルタ層18は、チャネル12Cの端から全ての方向に所定の距離L1以上(L1≧3μm)、ソース12S、ドレイン12Dを覆うよう形成されていることが好ましい。
The light shielding
この遮光用のカラーフィルタ層18は絶縁体であるため、金属層とは異なり、表示信号線DL等の配線のデザインルールに抵触することがない。さらに、寄生容量が発生することもない。このことから、遮光用のカラーフィルタ層18は、上記形成領域に加えて、さらに広い領域、例えば画素選択トランジスタTR1の形成領域の全体もしくは略全体を覆うものであってもよい。
Since the light-shielding
また、遮光用のカラーフィルタ層18の構成について詳しく説明すると、遮光用のカラーフィルタ層18は、少なくとも赤色に対応した特定の波長(例えば約780nm)の光を透過させる赤色のカラーフィルタ層18rを含んでいる。
Further, the configuration of the light-shielding
赤色の波長は長波長であるためエネルギーが低く、キャリアが光励起する確率を低減させる効果がある。また、遮光用のカラーフィルタ層18を、赤色カラーフィルタ18rのみの1層で形成することにより、その形成により生じる段差を極力小さく抑えることができる。
Since the red wavelength is a long wavelength, the energy is low, and there is an effect of reducing the probability that the carrier is photoexcited. In addition, by forming the light-shielding
さらに、カラーフィルタ層18には、緑色に対応した特定の波長(例えば約570nm)の光を透過させる緑色カラーフィルタ層18g、青色に対応した特定の波長(例えば約460nm)の光を透過させる青色カラーフィルタ層18bのいずれか1層、もしくは両方の層が積層されていてもよい。このように、遮光用のカラーフィルタ層18を形成することにより、有機EL素子OLEDから発光される光について、光リーク電流に寄与する波長の光成分の遮断もしくは略遮断が可能となる。
Further, the
また、遮光用のカラーフィルタ層18は、上記以外の特定の波長の光を透過させるカラーフィルタ層を含んでもよい。遮光用のカラーフィルタ層18の膜厚は、例えば約1.4μm〜5.4μmである。
The light shielding
この遮光用のカラーフィルタ層18を透過した光の波長は、少なくとも光リーク電流に寄与しない波長に限定される。以降、この波長の限定を「遮光」と略称する。即ち、遮光用のカラーフィルタ層18により、上記光リーク電流の抑止の観点では、上方から能動層12に入射する光が遮光される。
The wavelength of the light transmitted through the light shielding
一方、図示しないが、画素PELの駆動トランジスタTR2は、画素選択トランジスタTR1の能動層12、ゲート絶縁膜13、及びゲート電極14と同様の能動層、ゲート絶縁膜、及びゲート電極を備えている。また、駆動トランジスタTR2は、その多結晶シリコンのソースと接続されたソース電極、そのドレインと接続されたドレイン電極を備えている。ソース電極、及びドレイン電極の一部は、パッシベーション膜17に覆われている。そして、パッシベーション膜17上であって、有機EL素子OLEDの発光領域と重畳する領域には、表示光を特定の色にフィルタリングするための表示用のカラーフィルタ層が形成されている。
On the other hand, although not shown, the driving transistor TR2 of the pixel PEL includes an active layer, a gate insulating film, and a gate electrode similar to the
さらに、駆動トランジスタTR2では、平坦化膜19は2層に分かれており、パッシベーション膜17上には、下層の平坦化膜が形成されている。下層の平坦化膜には、ドレイン電極の一部を露出するコンタクトホールが設けられ、そのコンタクトホールを介してドレイン電極と接続されたITO(Indium Tin Oxide)等の透明な金属からなる陽極が形成されている。陽極は、有機EL素子OLEDの発光領域を露出する開口部を備えた上層の平坦化膜に覆われている。そして、上記開口部内で露出する陽極上に、有機EL素子OLEDの発光層が形成されている。さらに、アルミニウム等の非透明金属からなり発光層と接続された陰極が形成されている。
Further, in the drive transistor TR2, the
上述したように、画素選択トランジスタTR1では、その遮光用のカラーフィルタ層18を設けたことにより、上方から能動層12の空乏層20に入射する光が遮光される。これにより、画素選択トランジスタTR1の光リーク電流が低減され、保持容量Csの電荷のリークが低減されることから、表示品位を向上することができる。
As described above, in the pixel selection transistor TR1, by providing the light shielding
また、遮光用のカラーフィルタ層18は絶縁体であるため、表示信号線DL等の配線のデザインルールに抵触することがない。そのため、金属層による遮光に比して、広い領域を遮光することが可能となる。従って、配線のデザインルールに制限される金属層による遮光に比して、より確実に能動層12を遮光することができる。また、表示信号線DL等の配線との間に負荷容量が生じることがない。そのため、その負荷容量を起因とした表示信号等の信号の歪みもしくは劣化が生じることがない。
Further, since the light-shielding
また、遮光用のカラーフィルタ層18は、有機EL素子OLEDの発光領域と重畳して形成される表示用のカラーフィルタ層と同一材料からなり、同一の製造プロセスを用いて形成することができる。即ち、製造コストの増加を伴わないという利点がある。
The light shielding
なお、上記実施形態において、遮光用のカラーフィルタ層18と画素PELとの配置関係の一例について説明すると次のようになる。図2及び図3は、本発明の実施形態に係る有機エレクトロルミネッセンス表示装置を示す平面図であり、遮光用のカラーフィルタ層18と画素PELとの配置関係を示すものである。
In the above embodiment, an example of the arrangement relationship between the light shielding
図2に示すように、表示用の赤色カラーフィルタ層CF1を有した画素PEL1、表示用の緑色カラーフィルタ層CF2を有した画素PEL2、表示用の青色カラーフィルタ層CF3を有した画素PEL3、及び表示用のカラーフィルタ層を有さずに白色光を発する画素PEL4が配置されている。 As shown in FIG. 2, a pixel PEL1 having a display red color filter layer CF1, a pixel PEL2 having a display green color filter layer CF2, a pixel PEL3 having a display blue color filter layer CF3, and A pixel PEL4 that emits white light without having a color filter layer for display is disposed.
各画素PEL1,PEL2,PEL3,PEL4には、画素選択トランジスタTR1が配置されている。なお、保持容量Csを構成する多結晶シリコン層(多結晶シリコン層12と連続する)と対向する保持容量電極15、及びそれらを接続する保持容量線SLについては図示を省略する。
A pixel selection transistor TR1 is disposed in each pixel PEL1, PEL2, PEL3, PEL4. Note that illustration of the
また、各画素PEL1,PEL2,PEL3,PEL4には、多結晶シリコン層32及びゲート電極34を有し電源線VLと接続された駆動トランジスタTR2が配置されている。各画素PEL1,PEL2,PEL3,PEL4の各駆動トランジスタTR2には、有機EL素子OLEDの陽極E1,E2,E3,E4が接続され、さらに上記各色に対応した不図示の発光層及び陰極が形成されている。
In addition, in each of the pixels PEL1, PEL2, PEL3, and PEL4, a driving transistor TR2 that includes the
そして、遮光用のカラーフィルタ層18は、各画素PEL1,PEL2,PEL3,PEL4の各画素選択トランジスタTR1を、上記と同様に覆っている。さらにいえば、図3に示すように、直線状にパターニングされた一体型の遮光用のカラーフィルタ層18Lが、各画素PEL1,PEL2,PEL3,PEL4の各画素選択トランジスタTR1を上記と同様に覆ってもよい。
The light shielding
また、上記実施形態の画素選択トランジスタTR1及び駆動トランジスタTR2は、トップゲート型であるものとしたが、本発明はこれに限定されない。即ち、本発明は、画素選択トランジスタTR1及び駆動トランジスタTR2が、いわゆるボトムゲート型である場合についても適用される。この場合、基板10上に、バッファ膜11、ゲート電極14、ゲート絶縁膜13、そして能動層として能動層12が、この順で形成される。
In addition, the pixel selection transistor TR1 and the drive transistor TR2 of the above embodiment are top gate types, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention is also applied to the case where the pixel selection transistor TR1 and the drive transistor TR2 are so-called bottom gate types. In this case, a
10 ガラス基板
11 バッファ膜 12 能動層 13 ゲート絶縁膜
14,34 ゲート電極 15 保持容量電極 16 層間絶縁膜
17 パッシベーション膜 18 遮光用のカラーフィルタ層
19 平坦化膜 20 空乏層 32 多結晶シリコン層
DR1 垂直駆動回路 DR2 水平駆動回路
GL 画素選択信号線 DL 表示信号線 SL 保持容量線
TR1,TR1p 画素選択トランジスタ TR2 駆動トランジスタ
Cs 保持容量 OLED 有機EL素子
VL 電源線 PEL,PEL1,PEL2,PEL3,PEL4 画素
E1,E2,E3,E4 陽極 CT コンタクト
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