JP2007286081A

JP2007286081A - 有機ｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP2007286081A
Application number: JP2006109594A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ooka; 浩大岡; Hirotsugu Sakamoto; 博次坂元; Masamitsu Furuya; 政光古家; Takeshi Ogawara; 健大河原
Original assignee: Hitachi Displays Ltd
Current assignee: Japan Display Inc
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2007-11-01
Also published as: CN101055888B; US7830341B2; US20070242004A1; CN101055888A

Abstract

【課題】薄膜トランジスタの最小限の増加で画素欠陥を低減した有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】信号線ＤＴＬと走査線ＲＳＬで囲まれた画素領域に設けられた画素回路のそれぞれに電流を供給する複数の電源線ＰＷＬ、画素回路毎に並列に接続された複数の分割有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１乃至ＯＬＥＤ４を有し、信号線ＤＴＬにゲート電極を接続し、複数の分割有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１乃至ＯＬＥＤ４のアノード電極にソース電極を並列に接続し、電源線ＰＷＬにドレインを接続して、信号線ＤＴＬから取り込んだ信号で、発光期間に複数の分割有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１乃至ＯＬＥＤ４に供給する総電流量を制御する第１薄膜トランジスタＴＦＴ１と、第１薄膜トランジスタＴＦＴ１と各分割有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１乃至ＯＬＥＤ４のそれぞれの間に設けて、それぞれの分割有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１乃至ＯＬＥＤ４へ第１薄膜トランジスタＴＦＴ１から供給される電流を制御する複数の第２薄膜トランジスタＴＦＴ２１乃至ＴＦＴ２４を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置に係り、特に異物の混入等による有機ＥＬ層のリークパスで生じる画素欠陥等の発光効率の低い画素があった場合でも、良好な画像を得るのに好適な技術である。

フラットパネル型の表示装置として液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマ表示装置（ＰＤＰ）、電界放出型表示装置（ＦＥＤ）、有機ＥＬ表示装置（ＯＬＥＤ）などが実用化ないしは実用化研究段階にある。中でも、有機ＥＬ表示装置は薄型・軽量の自発光型表示装置の典型としてこれからの表示装置として極めて有望な表示装置である。有機ＥＬ表示装置には、所謂ボトムエミッション型とトップエミッション型とがある。なお、ここでは、本発明をアクティブ・マトリクス方式の有機ＥＬ表示装置について説明するが、発光層構造に関しては単純マトリクス方式などの有機ＥＬ表示装置にも同様に適用できる。

有機ＥＬ表示装置は、ガラス基板などの絶縁基板の内面に画素毎に形成した一方の電極（下部電極）の上に所定の色光で発光する有機ＥＬ発光層を積層し、その上に他方の電極（上部電極）を成膜する。下部電極と上部電極の間に電圧を加えることで、有機ＥＬ発光層にホールとキャリアを注入することで所定の周波数の発光が生じる。この画素を二次元に配置して画像表示を行う。このような表示装置を開示したものとしては、例えば特許文献１を挙げることができる。特許文献１には、画像の１フレーム当りの１画素の明るさを表示データで制御することで良好な動画表示特性を持たせた有機ＥＬ表示装置が開示されている。

図５は、上記従来技術の有機ＥＬ表示装置の１画素の駆動回路を説明する図である。図５（a）は１画素の回路図、図５（b）は有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）の電極を説明する図である。図５（a）において、ＤＴＬは信号線、ＲＳＬはリセット線（走査線）、ＰＷＬは電源線、ＳＷＬは点灯制御信号線である。信号線ＤＴＬには、画素容量ＣＡＰを介して第１薄膜トランジスタＴＦＴ１のゲート電極が接続されている。第１薄膜トランジスタＴＦＴ１は駆動トランジスタとも呼ばれ、そのドレイン電極は電源線ＰＷＬに、ソース電極は第２薄膜トランジスタＴＦＴ２のドレインーソースを通して有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの第１の電極に接続されている。

また、画素容量ＣＡＰと第１薄膜トランジスタＴＦＴ１の接続点と当該第１薄膜トランジスタＴＦＴ１のドレイン電極の間に第３薄膜トランジスタＴＦＴ３が接続され、１フレーム期間の終了時点で画素容量ＣＡＰの蓄積電荷を放電させて、次の信号に備える。

図５（a）に示した有機ＥＬ素子の電極構成を図５（b）に示す。有機ＥＬ素子はダイオードであり、第１電極ＢＥＬは、例えば陽極で下部電極（画素電極）とも呼ばれる、また、第２電極ＵＥＬは例えば陰極で、上部電極（ベタ電極）とも呼ばれる。これら第１電極ＢＥＬと第２電極ＵＥＬの間に有機ＥＬ発光層が設けられる。

図６は、図５に示した構成の有機ＥＬ表示装置において画素にリークが発生した場合の画素欠陥を説明する図である。図６（a）は図５に示した１画素の駆動回路、図６（b）は図６（a）の破線で囲んだ画素部ＰＸＣの拡大図である。画素は、その下部電極ＢＥＬが第２薄膜トランジスタＴＦＴで駆動される。図６（c）は下部電極と上部電極との間にリークパスが生じた時の画素全面が非発光（黒点欠陥）となった状態を示す。
特開２００３−１２２３０１号公報

有機ＥＬ表示装置では、有機ＥＬ発光層に異物が存在すると発光しなくなる。画素の電極間に異物が混入して電極間に電流のリークパスが形成され、画素全体が非発光となる現象である。薄膜トランジスタ基板（ＴＦＴ基板）にマスクを用いて有機ＥＬ層を形成する場合には、異物の混入を完全に排除することはできない。実際にリークパスが生じている領域は画素の一部分であるため、１画素を複数の小画素に分割し、リークの無い残りの小画素を正常に発光させれば画素欠陥を低減させることが期待できる。しかし、画素サイズを小さくしただけでは、画素回路が分割した数だけ画素回路の形成領域や画素回路起因の不良が発生しやすくなる。

本発明の目的は、薄膜トランジスタの最小限の増加で画素欠陥を低減した有機ＥＬ表示装置を提供することにある。

本発明の有機ＥＬ表示装置は、絶縁基板の主面に単位画素毎に形成した複数の第１電極と、第１電極のそれぞれの上に積層されて互いに異なる色光を発する複数の有機ＥＬ層と、前記複数の有機ＥＬ層を共通に覆って成膜した第２電極とを有する。

そして、上記目的を達成するため、本発明は、互いに交差して配置された複数の信号線と複数の走査線、前記信号線と前記走査線で囲まれた画素領域に設けられた画素回路のそれぞれに電流を供給する複数の電源線、前記画素回路毎に並列に接続された複数の分割有機ＥＬ素子を有し、
前記信号線にゲート電極を接続し、前記複数の分割有機ＥＬ素子の第１の電極にソース電極を並列に接続し、前記電源線にドレインを接続して、前記信号線から取り込んだ信号で、発光期間に前記複数の分割有機ＥＬ素子に供給する総電流量を制御する第１薄膜トランジスタと、
前記第１薄膜トランジスタと前記各分割有機ＥＬ素子のそれぞれの間に設けて、前記それぞれの分割有機ＥＬ素子へ前記第１薄膜トランジスタから供給される電流を制御する複数の第２薄膜トランジスタを備える。

本発明は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素からなるＲ-Ｇ-Ｂ方式、さらにこれらに白（Ｗ）画素を加えたＲ-Ｇ-Ｂ−Ｗ方式、白（Ｗ）画素のみ、その他の方式の有機ＥＬ表示装置に適用できる。

１つの画素を複数に分割することにより、分割有機ＥＬ素子何れかにリークパスが生じても他の分割有機ＥＬ素子が発光（点灯）を維持するため、リークパスが生じた分割有機ＥＬ素子の面積分輝度は減少するが、黒点欠陥とはならない。その結果、良品の歩留まりが向上し、コストも低減する。

以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の有機ＥＬ表示装置の実施例１を説明する１画素の駆動回路を説明する図である。図１において、ＤＴＬは信号線、ＲＳＬはリセット線（走査線）、ＰＷＬは電源線、ＳＷＬは点灯制御信号線である。信号線ＤＴＬには、画素容量ＣＡＰを介して第１薄膜トランジスタＴＦＴ１のゲート電極が接続されている。１つの画素の第１の電極（下部電極、アノード電極）は４分割され、各分割有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１、ＯＬＥＤ２、ＯＬＥＤ３、ＯＬＥＤ４は第１薄膜トランジスタＴＦＴ１に並列に接続される。なお、有機ＥＬ発光層と第２の電極（上部電極、カソード電極）は分割しない。

第１薄膜トランジスタＴＦＴ１は駆動トランジスタであり、そのドレイン電極は電源線ＰＷＬに、ソース電極は第２薄膜トランジスタＴＦＴ２のドレインーソースを通して各分割有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１、ＯＬＥＤ２、ＯＬＥＤ３、ＯＬＥＤ４の第１の電極に接続されている。

本実施例では、第１薄膜トランジスタＴＦＴ１と各分割有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ１、ＯＬＥＤ２、ＯＬＥＤ３、ＯＬＥＤ４との間にそれぞれ第２薄膜トランジスタＴＦＴ２１、２２、２３，２４を介在させる。第２薄膜トランジスタＴＦＴ２１、２２、２３、２４のゲート電極は点灯制御信号線ＳＷＬに共通に接続されている。増加する薄膜トランジスタはアノードの分割数と同じである。

図２は、図１に示した有機ＥＬ表示装置でリークパスが発生した場合の画素欠陥を説明する図である。図２（a）は図１に示した１画素の駆動回路、図２（b）は図２（a）の破線で囲んだ画素部ＰＸＣの拡大図である。画素は、その４分割された下部電極ＢＥＬ１、ＢＥＬ２、ＢＥＬ３、ＢＥＬ４が第２薄膜トランジスタＴＦＴ２で駆動される。図２（c）は下部電極ＢＥＬ１、ＢＥＬ２、ＢＥＬ３、ＢＥＬ４と上部電極との間にリークパスが生じた時の画素の表示状態を示す。

１画素を構成する４つの分割有機ＥＬ素子の下部電極ＢＥＬ１、ＢＥＬ２、ＢＥＬ３、ＢＥＬ４のうち、ＢＥＬ３の領域にリークパスが発生した場合を仮定する。この場合、下部電極３の領域で構成される分割有機ＥＬ素子は非発光となる。しかし、他の分割有機ＥＬ素子の領域は正常に発光するので、この画素は７５％の明るさ（輝度）が確保される。なお、第３薄膜トランジスタＴＦＴ２１、２２、２３、２４のオン抵抗は有機ＥＬ発光層の抵抗より十分に大きいため、リークパスが生じた分割有機ＥＬ素子に電流が集中することはなく、残りの正常な分割有機ＥＬ素子に分配される。

実施例１により、薄膜トランジスタの最小限の増加で画素欠陥を低減した有機ＥＬ表示装置を提供することができる。なお、画素の分割は上記の実施例で説明した４分割に限るものではなく、２以上であれば殆どの画素欠陥（黒点欠陥）を救済できる。

図３は、本発明を適用したボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の構成例を説明する図である。図３（a）は概略全体構成を説明する断面図、図３（b）は単位画素の構造例を説明する断面図である。ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置は、ガラス基板を好適とする絶縁基板ＳＵＢの主面上に、薄膜トランジスタＴＦＴを有し、絶縁膜ＩＮＳに形成したコンタクトホールを通して第１の電極または一方の電極（以下、下部電極、あるいは画素電極としての透明電極（ＩＴＯ等））ＢＥＬが形成されている。下部電極ＢＥＬは各単位画素毎に分割され、独立の分割有機ＥＬ素子を構成する。

薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域の上方には絶縁材で形成された堤すなわちバンクＢＮＫを有し、隣接する単位画素間を区画して電界の印加で発光する有機発光層ＩＬＬの収容部を構成する。有機発光層ＩＬＬを覆って第２の電極（共通電極）または他方の電極としての反射性の金属電極すなわち上部電極ＵＥＬが積層されている。こうして構成された有機ＥＬ素子を主面に有する絶縁基板ＳＵＢは封止缶ＣＡＶで外部雰囲気とは隔離され、接着材等の封止材で封止される。なお、封止缶ＣＡＶで封止された内部には乾燥剤あるいは吸湿剤ＤＳＣが内蔵される。

そして、例えば下部電極ＢＥＬを陽極（アノード）とし、上部電極ＵＥＬを陰極（カソード）として両者の間に電界を印加することで有機多層膜で構成した有機ＥＬ素子にキャリア（電子と正孔）が注入され、該有機多層膜が発光する。有機ＥＬ素子の発光Ｌは絶縁基板ＳＵＢを通して表示光として出射される。この有機ＥＬ素子の単位画素を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）をカラー画素とし、このカラー画素をマトリクス状に複数配列することで、フルカラーの画像表示が得られる。

図４は、本発明を適用したトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の構成例を説明する図である。図４（a）は概略全体構成を説明する断面図、図４（b）は単位画素の構造例を説明する断面図である。トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置は、上記したボトムエミッション型の一方の電極に対応する下部電極ＢＥＬを反射性を有する金属電極とし、他方の電極である上部電極ＵＥＬをＩＴＯ等の透明電極とし、両者の間に電界を印加することで有機多層膜が発光し、この発光Ｌを上部電極ＵＥＬ側から出射する構成となっている。下部電極ＢＥＬは各単位画素毎に分割され、独立の分割有機ＥＬ素子を構成する。トップエミッション型では、ボトムエミッション型における封止缶として、ガラス板を好適とする透明板が使用され、乾燥剤あるいは吸湿剤ＤＳＣは透明材料とするか、表示光を遮光しない部分に配置される。他の構成は図３とほぼ同様である。

本発明の有機ＥＬ表示装置の実施例１を説明する１画素の駆動回路を説明する図である。図１に示した有機ＥＬ表示装置でリークパスが発生した場合の画素欠陥を説明する図である。ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の構成例を説明する図である。トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の構成例を説明する図である。従来技術の有機ＥＬ表示装置の１画素の駆動回路を説明する図である。図５に示した構成の有機ＥＬ表示装置において画素にリークが発生した場合の画素欠陥を説明する図である。

符号の説明

ＴＦＴ１・・・第１薄膜トランジスタ、ＴＦＴ１乃至ＴＦＴ４・・・第２薄膜トランジスタ、ＴＦＴ３・・・第３薄膜トランジスタ、ＯＬＥＤ１乃至ＯＬＥＤ４・・・分割有機ＥＬ素子、ＢＥＬ１乃至ＢＥＬ４・・・分割された下部電極、ＵＥＬ・・・上部電極。

Claims

有機EL素子を複数備えた有機EL表示装置において、
信号線と第１走査線との交点に対応して形成され、該薄膜トランジスタがオンした状態で映像信号を取り込む第１薄膜トランジスタを備え、
該第１薄膜トランジスタによって取り込まれた映像信号に対応した電流を複数の有機EL素子に供給しうる回路を画素毎に備えていることを特徴とする有機EL表示装置。
有機EL素子で構成された画素を複数備えた有機EL表示装置において、
信号線と第１走査線との交点に対応して形成され、該薄膜トランジスタがオンした状態で映像信号を取り込む第１薄膜トランジスタを備え、
該第１薄膜トランジスタによって取り込まれた映像信号に対応した電流を複数の画素に供給する回路を備えていることを特徴とする有機EL表示装置。
請求項１又は２において、
前記有機EL素子に電流を供給する電源線と、
前記有機EL素子と電源線との間に流れる電流を制御する第２薄膜トランジスタと、
該第２薄膜トランジスタのゲートに接続されたコンデンサと、
前記コンデンサの他方に接続された第１薄膜トランジスタのソース電極と、を有し、
前記回路は、前記第２薄膜トランジスタと前記複数の有機EL素子との間のそれぞれに第３薄膜トランジスタを有することを特徴とする有機EL表示装置。
請求項２又は３において、
前記回路は、
前記第３薄膜トランジスタのゲートに接続された第２走査線を有することを特徴とする有機EL表示装置。
請求項４において、
前記電流を供給しない有機EL素子は、前記電流を供給する有機EL素子よりも発光効率が低い有機EL素子であることを特徴とする有機EL表示装置。