JP2008123986A - 有機電界発光表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】有機電界発光表示装置を提供する。
【解決手段】複数の画素領域が設定される基板、前記複数の画素領域毎にそれぞれ形成された複数の薄膜トランジスタ、前記複数の画素領域毎に一側周縁に沿って配列されたデータライン、前記複数の画素領域毎に他側周縁に沿って配列され、前記データラインと実質的に平行な共通電源ライン、前記複数の薄膜トランジスタのうちの何れか一つの薄膜トランジスタと電気的に連結され、前記複数の画素領域毎にそれぞれ形成された第１画素電極、前記第１画素電極上に形成された有機膜、及び、前記有機膜上に形成された第２画素電極を含み、前記第１画素電極は前記データラインと近い一側周縁が前記データラインと重なる。これにより、薄膜トランジスタの駆動特性低下を防止でき、有機発光素子で発生した光が反射して、薄膜トランジスタのチャンネル領域に流入することを遮断できる。
【選択図】図１
【解決手段】複数の画素領域が設定される基板、前記複数の画素領域毎にそれぞれ形成された複数の薄膜トランジスタ、前記複数の画素領域毎に一側周縁に沿って配列されたデータライン、前記複数の画素領域毎に他側周縁に沿って配列され、前記データラインと実質的に平行な共通電源ライン、前記複数の薄膜トランジスタのうちの何れか一つの薄膜トランジスタと電気的に連結され、前記複数の画素領域毎にそれぞれ形成された第１画素電極、前記第１画素電極上に形成された有機膜、及び、前記有機膜上に形成された第２画素電極を含み、前記第１画素電極は前記データラインと近い一側周縁が前記データラインと重なる。これにより、薄膜トランジスタの駆動特性低下を防止でき、有機発光素子で発生した光が反射して、薄膜トランジスタのチャンネル領域に流入することを遮断できる。
【選択図】図１
Description
本発明は、有機電界発光表示装置に係り、より詳しくは、薄膜トランジスタの駆動特性を向上させた有機電界発光表示装置に関するものである。
最近、陰極線管の短所を克服して、軽量化及び小型化が可能な平板表示装置が次世代表示装置で脚光を浴びている。このような平板表示装置の代表的な例としてプラズマ表示装置、液晶表示装置、有機電界発光表示装置等がある。
有機電界発光表示装置は、有機化合物を発光させて、画像を表示する自発光型表示装置であって、他の平板表示装置に比べて広い視野角の確保が可能で高解像度の実現が可能である。有機電界発光表示装置は、駆動方法により能動駆動型有機電界発光表示装置と受動駆動型有機電界発光表示装置に区分でき、発光形式により前面発光型、背面発光型及び両面発光型に区分されることもある。
画素とは画面を表示する最小単位をいう。能動駆動型有機電界発光表示装置において、画素は、発光して画像を表示する有機発光素子と有機発光素子を駆動する回路部とを含むことが一般的である。
回路部は、通常２個以上の薄膜トランジスタと一つの蓄電素子を含む。２個の薄膜トランジスタのうちの一方は、複数の画素のうち、発光させようとする画素の有機発光素子を選択する作用をするスイッチング素子の機能をする。そして、他方の薄膜トランジスタは、選択された有機発光素子を発光させるための駆動電源を印加する駆動素子の機能をする。
有機発光素子は、正孔注入電極である陽（＋）極と、電子注入電極である陰（−）極及びこの両電極の間に配置された有機膜を含む構造を有する。
従来の有機電界発光表示装置は、有機発光素子で発生した光が薄膜トランジスタのチャンネル領域に流入しやすかった。このように、薄膜トランジスタのチャンネル領域に光が流入すれば、光漏洩電流が増加する問題があった。これは、薄膜トランジスタの駆動特性を低下させる不良の原因になる。
本発明の課題は、薄膜トランジスタのチャンネル領域に光が流入することを遮断して、光漏洩電流の発生を抑制することによって薄膜トランジスタの駆動特性低下を防止した有機電界発光表示装置を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明による有機電界発光表示装置は、複数の画素領域が設定される基板、前記複数の画素領域毎にそれぞれ形成された複数の薄膜トランジスタ、前記複数の画素領域毎に一側周縁に沿って配列されたデータライン、前記複数の画素領域毎に他側周縁に沿って配列され、前記データラインと実質的に平行な共通電源ライン、前記複数の薄膜トランジスタのうちの何れか一つの薄膜トランジスタと電気的に連結され、前記複数の画素領域毎にそれぞれ形成された第１画素電極、前記第１画素電極上に形成された有機膜、及び、前記有機膜上に形成された第２画素電極を含み、前記第１画素電極は、前記データラインと近い一側周縁が前記データラインと重なる。
前記データラインと重なった前記第１画素電極の一側周縁は、前記データラインと交差形成できる。
前記第１画素電極は、前記共通電源ラインと近く、前記一側と対向する他側周縁が前記共通電源ラインと重なってもよい。
前記データラインと交差形成された前記第１画素電極の一側周縁は、その終端が隣接した画素領域に対応する前記共通電源ラインと重なってもよい。
前記第１画素電極は、前記複数の薄膜トランジスタと重なってもよい。
前記第１画素電極は、導電性反射物質を含む素材で作られ、前記第２画素電極は導電性透過物質を含む素材で作ってもよい。
これにより、薄膜トランジスタの駆動特性低下を防止できる。
本発明による有機電界発光表示装置は、薄膜トランジスタのチャンネル領域に光が流入することを遮断して、光漏洩電流の発生を抑制することによって薄膜トランジスタの駆動特性低下を防止できる。
つまり、有機発光素子の第１画素電極が薄膜トランジスタを覆いながら、画素領域の境界でデータライン及び共通電源ラインと重なるように形成される。従って、第１画素電極は、有機発光素子で発生した光が反射して、薄膜トランジスタのチャンネル領域に流入することを遮断できる。
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例について当業者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかしながら、本発明は多様に異なる形態で実現できるので、ここで説明する実施例に限定されるものではない。
添付図面では、ＰＭＯＳ構造の薄膜トランジスタを含む有機電界発光表示装置を示している。しかしながら、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、ＮＭＯＳ構造又はＣＭＯＳ構造の薄膜トランジスタにも全て適用できる。
また、添付図面では、一つの画素に２個の薄膜トランジスタと１個の蓄電素子を備える２Ｔｒ−１Ｃａｐ構造の能動駆動型有機電界発光表示装置を示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。従って、有機電界発光表示装置は、一つの画素に３個以上の薄膜トランジスタと２個以上の蓄電素子を具備できて、別途の配線が更に形成されて多様な構造を有するように形成してもよい。
本発明を明確に説明するために説明と関係のない部分は省略し、明細書全体を通じて同一又は類似した構成要素については同一図面符号で示すものとする。
また、図面で多くの層及び領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。明細書全体を通じて類似した部分については同一図面符号で示すものとする。層、膜、領域、板などの部分が他の部分“上に”又は“上部に”あるとする時、これは他の部分の“直上に”ある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の“真上に”あるとする時には中間に他の部分がないことを意味する。
また、説明の前に、各種実施例において、同一な構成を有する構成要素については同一な符号を使って、代表的に第１実施例で説明して、その他の第２実施例では第１実施例と異なる構成についてだけ説明する。
図１は、本発明の第１実施例による複数の画素を有する有機電界発光表示装置９０１で、一つの画素を概略的に示す。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って示した断面を示す。
図１に示すように、有機電界発光表示装置９０１は、一つの画素内に第１薄膜トランジスタ１０、第２薄膜トランジスタ２０、蓄電素子８０、そして有機発光素子７０を含む。そして、有機電界発光表示装置９０１は、一方向に沿って配置されるゲートライン１５１と、ゲートライン１５１と絶縁交差するデータライン１７１及び共通電源ライン１７２を更に含む。ここで、ゲートライン１５１、データライン１７１及び共通電源ライン１７２によって区切られる領域は実質的に一つの画素領域を定義する。しかしながら、ゲートライン１５１、データライン１７１及び共通電源ライン１７２によって区切られる領域が必ずしも画素領域を定義するものではなく、有機電界発光表示装置９０１の駆動方式、つまり、前面発光型であるか、そうではなくて背面発光型であるかによって差異を生じることがある。また、第１薄膜トランジスタ１０、第２薄膜トランジスタ２０及び蓄電素子８０を含む回路部の配置構造によっても変わることがある。本発明による実施例では第１画素電極７１０が配置された領域を実質的な画素領域と定義する。
データライン１７１は、一つの画素領域で一側周縁に沿って配列される。共通電源ライン１７２は、一つの画素領域で他側周縁に沿って配列され、データライン１７１と実質的に平行に配列される。つまり、データライン１７１と共通電源ライン１７２は、一つの画素領域で互いに対向する両側周縁に配列される。
有機発光素子７０は、正孔注入電極である陽（＋）極、電子注入電極である陰（−）極、陽極と陰極の間に配置された有機膜を含む構造を有する。正孔と電子がそれぞれ陽極及び陰極から有機膜内部に注入される。注入された正孔と電子が結合したエキシトンが励起状態から基底状態に落ちる時、発光する。
蓄電素子８０は、絶縁膜１４０（図２に図示）を間において配置された第１維持電極１５８と第２維持電極１７８を含む。
同一画素内にある第１薄膜トランジスタ１０及び第２薄膜トランジスタ２０は、それぞれの要素に第１または第２の接頭語を付して、第１及び第２ゲート電極１５２、１５５、第１及び第２ソース電極１７３、１７６、第１及び第２ドレーン電極１７４、１７７並びに第１及び第２半導体層１３１、１３２を有するものとする。
第１薄膜トランジスタ１０は、発光させようとする画素を選択するスイッチング素子として使用される。第１薄膜トランジスタ１０の第１ゲート電極１５２は、ゲートライン１５１と電気的に連結され、第１ソース電極１７３は、データライン１７１と連結され、第１薄膜トランジスタ１０の第１ドレーン電極１７４は、蓄電素子８０の第１維持電極１５８と連結される。
第２薄膜トランジスタ２０は、選択された有機発光素子７０の有機膜７２０（図２に図示）を発光させるための駆動電源を第１画素電極７１０に印加する。ここで、第１画素電極７１０は、有機発光素子７０の陽極になる。しかしながら、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、有機電界発光表示装置９０１の駆動方法により第１画素電極７１０が有機発光素子７０の陰極になってもよい。第２薄膜トランジスタ２０の第２ゲート電極１５５は、蓄電素子８０の第１維持電極１５８と連結され、第２ソース電極１７６は、共通電源ライン１７２と連結される。そして、第２薄膜トランジスタ２０の第２ドレーン電極１７７は、平坦化膜１８０（図２に図示）を間において平坦化ドレーンコンタクトホール１８１を通じて、有機発光素子７０の第１画素電極７１０と連結される。
このような構造によって、第１薄膜トランジスタ１０は、ゲートライン１５１に印加されるゲート電圧によって、駆動されてデータライン１７１に印加されるデータ電圧を第２薄膜トランジスタ２０に伝達する役割を果たす。共通電源ライン１７２から第２薄膜トランジスタ２０に印加される共通電圧と第１薄膜トランジスタ１０から伝達されたデータ電圧の差に相当する電圧が蓄電素子８０に貯蔵され、蓄電素子８０に貯蔵された電圧に対応する電流が第２薄膜トランジスタ２０を通じて有機発光素子７０に流れて、有機発光素子７０が発光するようになる。
また、図１に示さないが、有機電界発光表示装置９０１は開口部を有してそれぞれの画素を定義する画素定義膜１９０（図２に図示）を更に含む。
第１画素電極７１０は、データライン１７１と近い一側周縁がデータライン１７１と重なる。そしてデータライン１７１と重なった第１画素電極７１０の一側周縁は、データライン１７１と交差して、一側周縁の端部が隣接した画素領域に対応する共通電源ライン１７２と重なる。
また、第１画素電極７１０は、共通電源ライン１７２と近い他側周縁が共通電源ライン１７２と重なる。ここで、第１画素電極７１０の一側周縁と他側周縁は互いに対向する。
また、第１画素電極７１０は、第１薄膜トランジスタ１０及び第２薄膜トランジスタ２０とも重なる。つまり、第１画素電極７１０は、第１薄膜トランジスタ１０と第２薄膜トランジスタ２０を覆う。ここで、第１画素電極７１０は、光を透過しない反射型導電性物質として形成される。
このような構成によって、有機発光素子７０で発生した光が反射して、薄膜トランジスタ１０、２０のチャンネル領域に流入することを遮断できる。つまり、有機発光素子７０の第１画素電極７１０が薄膜トランジスタ１０、２０を覆いながら、画素領域の境界でデータライン１７１及び共通電源ライン１７２と重なるように形成される。従って、第１画素電極７１０は、有機発光素子７０で発生した光が薄膜トランジスタ１０、２０のチャンネル領域に流入することを遮断する。
図２を参照して本発明の第１実施例による有機電界発光表示装置９０１の構造について更に具体的に説明する。図２は、第２薄膜トランジスタ２０、有機発光素子７０及び蓄電素子８０を中心に示している。
以下、第２薄膜トランジスタ２０を中心に薄膜トランジスタの構造について説明する。第１薄膜トランジスタ１０は、その構造が第２薄膜トランジスタ２０と同一なのでその詳細な説明は省略する。
図２に示すように、基板１１０は、ガラス、石英、セラミック、プラスチックなどから成る絶縁性基板又はステンレス鋼などから成る金属性基板として形成される。
そして、基板１１０の上にバッファー層１２０が形成される。バッファー層１２０は、不純元素の浸透を防止し、表面を平坦化する役割を果たすものであり、このような役割を遂行できる多様な物質で形成できる。しかしながら、バッファー層１２０は必ずしも必要なものではなく、基板１１０の種類及び工程条件により省略されてもよい。
バッファー層１２０の上には半導体層１３２が形成される。半導体層１３２は、多結晶珪素（多結晶シリコン）として形成される。ここで半導体層１３２は、まず、非晶質珪素を蒸着または塗布により成膜してパターニングした後、これを結晶化する方法で形成する。また、半導体層１３２は、不純物がドーピングされないチャンネル領域１３５と、チャンネル領域１３５の両側でｐ＋ドーピングされて形成されたソース領域１３６及びドレーン領域１３７を含む。この時、ドーピングされるイオン物質は、硼素（Ｂ）のようなＰ型不純物であり、主にＢ２Ｈ６が使用される。ここで、このような不純物は、薄膜トランジスタの種類によって変わる。
半導体層１３２の上には珪素酸化物（シリコン酸化物）又は珪素窒化物（シリコン窒化物）として形成されたゲート絶縁膜１４０が形成される。ゲート絶縁膜１４０の上に第２ゲート電極１５５を含むゲート配線が形成される。そして、図２に示さないが、ゲート配線は、ゲートライン１５１（図１に図示）、第１維持電極１５８（図１に図示）及びその他に配線を更に含む。第２ゲート電極１５５は、半導体層１３２の少なくとも一部、特にチャンネル領域１３５と重なるように形成される。
図２には示さないが、ゲート配線は多重層に形成できる。例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金を下部層で使ってモリブデン−タングステン又はモリブデン−タングステン窒化物を上部層で使うことができる。これは、下部層で配線抵抗による信号抵抗を防止するために比抵抗が小さいアルミニウム又はアルミニウム合金を使って、上部層で化学薬品による耐食性が弱く、簡単に酸化されて断線が発生するアルミニウム又はアルミニウム合金の短所を補完するために化学薬品に対する耐食性が強いモリブデン−タングステン又はモリブデン−タングステン窒化物を使うものである。最近では、モリブデン、アルミニウム、チタン、タングステンなどが配線材料として脚光を浴びている。
ゲート絶縁膜１４０の上には第２ゲート電極１５５を覆う層間絶縁膜１６０が形成される。ゲート絶縁膜１４０と層間絶縁膜１６０は、第２半導体層１３２のソース領域１３６及びドレーン領域１３７を露出させるコンタクトホール１６６、１６７を有している。ここで、ソース領域１３６を露出させるコンタクトホールをソースコンタクトホール１６６とし、ドレーン領域１３７を露出させるコンタクトホールをドレーンコンタクトホール１６７という。
層間絶縁膜１６０の上には第２ソース電極１７６及び第２ドレーン電極１７７を含むデータ配線が形成される。そして、図２に示さないが、データ配線は、データライン１７１（図１に図示）、共通電源ライン１７２（図１に図示）、第２維持電極１７８（図１に図示）及びその他に配線を更に含む。ここで、第２ソース電極１７６及び第２ドレーン電極１７７は、それぞれコンタクトホール１６６、１６７を通じて、半導体層１３２のソース領域１３６及びドレーン領域１３７と連結される。
また、データ配線は、ゲート配線と同様に、互いに異なる異種の材質で作られた多重層で形成して、各材質が有する短所を補完できる。
また、ゲート配線及びデータ配線の構造は、本実施例に必ずしも限定されるものではない。従って、薄膜トランジスタ１０、２０及びその他回路配線の構造によりゲート配線及びデータ配線の構造は多様に変形できる。つまり、ゲートライン、データライン、共通電源ライン及びその他の構成が本実施例と異なる層に形成されてもよい。
このように形成された半導体層１３２、第２ゲート電極１５５、第２ソース電極１７６及び第２ドレーン電極１７７を含んで第２薄膜トランジスタ２０が作られる。
層間絶縁膜１６０の上にはデータ配線である第２ソース電極及び第２ドレーン電極１７６、１７７を覆う平坦化膜１８０が形成される。平坦化膜１８０は、その上に形成される有機発光素子７０の発光効率を上げるために段差をなくして平坦化させる役割を果たす。また、平坦化膜１８０は、第２ドレーン電極１７７の一部を露出させるコンタクトホール１８１を有する。以下で第２ドレーン電極１７７の一部を露出させるコンタクトホール１８１は、平坦化ドレーンコンタクトホールという。
このような平坦化膜１８０は、平坦化特性に優れた物質で作られる。平坦化膜１８０は平坦化膜１８０の上に形成される有機膜７２０が均一な厚さを有するように形成できるようにする。従って、均一な輝度を有するように有機膜７２０を形成できて、発光効率を上げることができる。また、平坦化膜１８０の上に形成される各種導電層の断線及び短絡のような不良の発生を予防できる。
平坦化膜１８０の上には、有機発光素子７０の第１画素電極７１０が形成される。第１画素電極７１０は、平坦化膜１８０の平坦化ドレーンコンタクトホール１８１を通じて第２ドレーン電極１７７と連結される。そして、複数の開口部を有してそれぞれの画素を定義する画素定義膜１９０が平坦化膜１８０及び第１画素電極７１０の上に形成される。この時、画素定義膜１９０の開口部は、第１画素電極７１０を示す。
そして、画素定義膜１９０の開口部内で第１画素電極７１０の上には有機膜７２０が形成され、画素定義膜１９０及び有機膜７２０の上には第２画素電極７３０が形成される。ここで、第２画素電極７３０は、有機発光素子７０の陰極になる。つまり、有機発光素子７０は、第１画素電極７１０、有機膜７２０及び第２画素電極７３０を含む。
第１画素電極７１０は、反射型導電性物質として形成され、第２画素電極７３０は、透過型導電性物質を含んで形成される。透過型導電性物質としてはＩＴＯ（酸化インジウム錫）、ＩＺＯ（酸化インジウム亜鉛）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）又はＩｎ２Ｏ３（酸化インジウム）等の物質を使用できる。
有機膜７２０は、低分子有機物又は高分子有機物から成る。このような有機膜７２０は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び、電子注入層を含む多重膜として形成される。つまり、正孔注入層は、陽極である第１画素電極７１０の上に配置され、その上に正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層が順次に積層される。
また、図２には示さないが、第２画素電極７３０の上に封止部材を更に形成できる。
図３を参照して本発明の第２実施例による有機電界発光表示装置９０２を説明する。
図３に示すように、第１画素電極７１０は、データライン１７１と近い一側周縁がデータライン１７１と重なる。そして、データライン１７１と重なった第１画素電極７１０の一側周縁は、データライン１７１と交差したり、図２に示さないが一側周縁の端部がデータラインと重なってもよい。つまり、第１画素電極７１０の一側周縁が隣接した画素領域に対応する共通電源ライン１７２と重なることはない。
また、第１画素電極７１０は、共通電源ライン１７２と近い他側周縁が共通電源ライン１７２と重なる。ここで、第１画素電極７１０の一側周縁と他側周縁は互いに対向する。
このような構成によっても、有機発光素子７０で発生した光が反射して、薄膜トランジスタ１０、２０のチャンネル領域に流入することを遮断できる。つまり、有機発光素子７０の第１画素電極７１０が薄膜トランジスタ１０、２０を覆いながら、画素領域の境界でデータライン１７１及び共通電源ライン１７２と重なるように形成される。従って、第１画素電極７１０は、有機発光素子７０で発生した光が薄膜トランジスタ１０、２０のチャンネル領域に流入することを遮断できる。
本発明は、前述したように説明したが、特許請求の範囲の概念と範囲を外れない限り、多様な修正及び変形が可能であるものを当業者は簡単に理解できる。
１０ 第１薄膜トランジスタ
２０ 第２薄膜トランジスタ
７０ 有機発光素子
８０ 蓄電素子
１３１、１３２ 第１及び第２半導体層
１４０ 絶縁膜
１５１ ゲートライン
１５２、１５５ 第１及び第２ゲート電極
１５８ 第１維持電極
１７１ データライン
１７２ 共通電源ライン
１７３、１７６ 第１及び第２ソース電極
１７４、１７７ 第１及び第２ドレーン電極
１７８ 第２維持電極
１８０ 平坦化膜
１８１ 平坦化ドレーンコンタクトホール
１９０ 画素定義膜
７１０ 第１画素電極
７２０ 有機膜
９０１ 有機電界発光表示装置
２０ 第２薄膜トランジスタ
７０ 有機発光素子
８０ 蓄電素子
１３１、１３２ 第１及び第２半導体層
１４０ 絶縁膜
１５１ ゲートライン
１５２、１５５ 第１及び第２ゲート電極
１５８ 第１維持電極
１７１ データライン
１７２ 共通電源ライン
１７３、１７６ 第１及び第２ソース電極
１７４、１７７ 第１及び第２ドレーン電極
１７８ 第２維持電極
１８０ 平坦化膜
１８１ 平坦化ドレーンコンタクトホール
１９０ 画素定義膜
７１０ 第１画素電極
７２０ 有機膜
９０１ 有機電界発光表示装置
Claims (6)
- 複数の画素領域が設定される基板、
前記複数の画素領域毎にそれぞれ形成された複数の薄膜トランジスタ、
前記複数の画素領域毎に一側周縁に沿って配列されたデータライン、
前記複数の画素領域毎に他側周縁に沿って配列され、前記データラインと実質的に平行な共通電源ライン、
前記複数の薄膜トランジスタのうちの何れか一つの薄膜トランジスタと電気的に連結され、前記複数の画素領域毎にそれぞれ形成された第１画素電極、
前記第１画素電極上に形成された有機膜、及び、
前記有機膜上に形成された第２画素電極、を含み、
前記第１画素電極は、前記データラインと近い一側周縁が前記データラインと重なった、有機電界発光表示装置。 - 前記データラインと重なった前記第１画素電極の一側周縁は、前記データラインと交差形成された、請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記第１画素電極は、前記共通電源ラインと近く、前記一側と対向する他側周縁が前記共通電源ラインと重なった、請求項２に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記データラインと交差形成された前記第１画素電極の一側周縁は、その終端が隣接した画素領域に対応する前記共通電源ラインと重なった、請求項３に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記第１画素電極は、前記複数の薄膜トランジスタと重なった、請求項３に記載の有機電界発光表示装置。
- 前記第１画素電極は、導電性反射物質を含む素材で作られ、
前記第２画素電極は、導電性透過物質を含む素材で作られた、請求項１に記載の有機電界発光表示装置。
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