JP2009128374A - アクティブマトリックス型表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】補助配線と上下に重なり合う駆動用配線(例えば、信号線、電源線等)のショートの発生を抑制し、アクティブマトリックス型表示装置の歩留りの向上を図る。
【解決手段】発光素子の1つである有機EL素子20のアノード電極(下部電極)と同一層に設けられ、カソード電極(上部電極)の電気抵抗を調整するための補助配線54と、絶縁膜を介して補助配線54の下層に設けられ、有機EL素子20を駆動するための信号線51等とを備え、補助配線54と信号線51等とが上下に重なり合う位置では、信号線51が迂回して配線されている。
【選択図】図3

Description

本発明は、マトリックス状に配列された発光素子を備え、発光素子ごとに設けられた駆動手段によって駆動されるアクティブマトリックス型表示装置に係るものである。より詳しくは、アクティブマトリックス型表示装置において、歩留りの向上を図ることができるようにした技術に関するものである。
従来より、自発光のアクティブマトリックス型表示装置において、その発光素子として有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、「有機EL素子」という)を発光素子に使用した有機ELディスプレイが知られている。この有機EL素子は、アノード電極とカソード電極との間に、有機物の正孔輸送層や有機物の発光層を積層した有機物層を配置し、電圧を印加して有機物層に電子と正孔とを注入することによって発光させるものである。そして、このような有機EL素子をマトリックス状に配列するとともに、有機EL素子ごとに駆動手段を設けて、有機ELディスプレイとしている。
図6は、有機ELディスプレイ110の配線構造の参考例を示す平面図である。
また、図7は、図6に示す有機ELディスプレイ110における行方向(図6では、横方向)の断面図である。
図6に示すように、有機ELディスプレイ110は、有機EL素子120がm行×n列(図6では、図面の簡略化のため、2行×3列)のマトリックス状に配列されたものである。
ここで、有機ELディスプレイ110は、基板111(図7参照)の上に、有機EL素子120を駆動する駆動手段として、TFT(薄膜トランジスタ)130(TFT130a,TFT130b)やキャパシタ(容量素子)140等を設けたものである。そして、TFT130は、図7に示すように、ゲート電極131の上に、ゲート絶縁膜132、a−Si(アモルファスシリコン)層133、保護膜134をそれぞれ積層し、a−Si層133の左側にソース電極135、a−Si層133の右側にドレイン電極136を配置したものである。なお、n型の不純物を適量含んだn+型a−Si層137は、a−Si層133とソース電極135又はドレイン電極136とのオーミックコンタクトを良好にするために設けられている。
また、ゲート絶縁膜132の上には、有機EL素子120を駆動するための駆動用配線の1つである信号線151が配線されている。そして、TFT130及び信号線151の上には、絶縁保護膜161と絶縁平坦化膜162とによって構成される絶縁膜160が積層されており、絶縁平坦化膜162の表面は、凹凸のない平坦面となっている。なお、駆動用配線には、信号線151の他にも、図6に示すような走査線152及び電源線153があるが、これらの駆動用配線は、絶縁膜160内に配線されている。
さらにまた、図7に示す絶縁平坦化膜162の上には、有機EL素子120が配列されている。この有機EL素子120は、アノード電極121とカソード電極122との間に有機物層123を配置したものである。そして、アノード電極121は、絶縁膜160に開口した接続孔(図示せず)を介してTFT130と接続されている。なお、有機物層123は、注入された電子と正孔との再結合によって発光する有機物からなっている。
さらに、カソード電極122は、透明電極である。そのため、有機物層123が発する光は、アノード電極121の周囲を覆う開口規定絶縁膜124から露出した中央部から取り出される。すなわち、図6及び図7に示す有機ELディスプレイ110は、基板111と反対側から光を取り出すトップエミッション方式のものとなっている。
ところで、トップエミッション方式の有機ELディスプレイ110の場合には、上記したように、カソード電極122として、有機物層123が発する光を取り出せる透明電極が使用されることとなるが、光透過率の高い導電性材料は、抵抗値が高い。一方、基板111側のアノード電極121には、反射率が高い金属等が用いられている。そのため、アノード電極121の周囲には、補助配線154が配線され、カソード電極122と接続することにより、カソード電極122の低抵抗化を図っている。
この補助配線154は、図7に示すように、アノード電極121と同一層に設けられており、信号線151と上下に重なり合っている。また、図6に示すように、補助配線154は、走査線152及び電源線153とも重なり合っている。そして、補助配線154と信号線151、走査線152、及び電源線153とは、絶縁膜160(図7参照)によって絶縁されている。
しかしながら、製造工程で異物が混入等すると、その異物によってショートが発生し、歩留りが低下してしまう。この場合、補助配線154の配線幅を狭くしたり、設置面積を小さくしたりすることによって信号線151等と重ならないようにすることも考えられるが、そのようにすると、補助配線154の電圧降下を招き、クロストークを発生させるため、困難である。
そこで、ショートが発生した場合には、その修復作業を行うことができるようにしたマトリックス型配線基板が知られている。すなわち、ゲートライン上に交差するドレインラインを覆う層間絶縁膜に対し、両ラインの交点を挟むように予め一対の開口部を形成し、この開口部において、ドレインラインを露出させておく。そして、層間絶縁膜の欠陥により、両ラインの交点でショートが発生し、それを検査工程において検知した場合は、そのショート部分を挟む一対の開口部のそれぞれ内側(ショート側)の層間絶縁膜を破壊し、その下のドレインラインを切断する。その後、一対の開口部を介して、ショート部分を迂回するようにバイパスラインを形成し、切断したドレインラインを再び接続するようにした技術である(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−241833号公報
しかし、上記した特許文献1の技術は、ショートが発生する可能性のある交点の両側に予め一対の開口部を形成しておくだけであり、ショートが発生した後に、バイパスラインを形成するようにしている。そのため、新たにバイパスラインの形成工程が必要となり、ショートが発生した場合の修復作業には、手間と時間がかかるものであった。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、新たにバイパスラインを形成することなく、補助配線と上下に重なり合う駆動用配線(例えば、信号線、走査線、及び電源線)のショートの発生を抑制し、アクティブマトリックス型表示装置の歩留りの向上を図ることである。
本発明は、以下の解決手段によって、上述の課題を解決する。
本発明の請求項1に記載の発明は、基板上に設けられた駆動手段と、前記駆動手段上に積層された絶縁膜と、前記絶縁膜上にマトリックス状に配列され、上部電極と下部電極との間に発光層を有する発光素子とを備え、前記発光素子ごとに設けられた前記駆動手段によって駆動されるアクティブマトリックス型表示装置であって、前記発光素子の前記下部電極と同一層に設けられ、前記上部電極の電気抵抗を調整するための補助配線と、前記絶縁膜を介して前記補助配線の下層に設けられ、前記発光素子を駆動するための駆動用配線とを備え、前記補助配線と前記駆動用配線とが上下に重なり合う位置では、前記補助配線又は前記駆動用配線が迂回して配線されていることを特徴とする。
(作用)
上記の請求項1に記載の発明は、発光素子の下部電極と同一層に設けられた補助配線と、絶縁膜を介して補助配線の下層に設けられた駆動用配線とを備えている。そして、補助配線と駆動用配線とが上下に重なり合う位置では、補助配線又は駆動用配線が迂回して配線されている。そのため、補助配線又は駆動用配線の迂回配線により、両者の重なり合いを少なくすることができる。
上記の発明によれば、補助配線と駆動用配線とが上下に重なり合う位置で、補助配線又は駆動用配線が迂回して配線されているので、両者の重なり合いが少なくなっている。そのため、製造工程での異物の混入等によるショートの発生が抑制されるので、マトリックス状に配列された各発光素子をほぼ確実に発光させることが可能となる。その結果、アクティブマトリックス型表示装置における歩留りの向上を図ることができる。
以下、図面等を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態のアクティブマトリックス型表示装置の一例として、有機ELディスプレイ10を示す平面図である。
また、図2は、図1に示す有機ELディスプレイ10の等価回路図である。
図1に示すように、有機ELディスプレイ10は、アノード電極21(本発明における下部電極に相当するもの)、カソード電極22(本発明における上部電極に相当するもの)、及び有機物層23によって構成される有機EL素子20を備えている。なお、カソード電極22は、透明電極となっている。
この有機EL素子20は、図2に示す本発明の駆動手段であるTFT30(TFT30a,TFT30b)やキャパシタ40によって駆動される。すなわち、有機ELディスプレイ10は、例えば、カソード電極22がGND(グラウンド)に接続された有機EL素子20と、ソース電極35aが有機EL素子20のアノード電極21に接続され、ドレイン電極36aが正電位(Vcc)の電源線53に接続されたTFT30aと、このTFT30aのゲート電極31aと電源線53との間に接続されたキャパシタ40と、ソース電極35bがTFT30aのゲート電極31aに、ゲート電極31bが走査線52に、ドレイン電極36bが信号線51にそれぞれ接続されたTFT30bとを備えている。
このような有機ELディスプレイ10は、TFT30aが駆動トランジスタで、TFT30bがスイッチングトランジスタとなっている。そして、走査線52に書込み信号を印加し、TFT30bのゲート電極31bの電位を制御すると、信号線51の信号電圧がTFT30aのゲート電極31aに印加される。この際、ゲート電極31aの電位は、次に走査線52に書込み信号が印加されるまでの間、キャパシタ40によって安定的に保持される。すると、この間は、TFT30aのゲート電極31aとソース電極35aとの間の電圧に応じた電流が有機EL素子20に流れ、有機EL素子20は、この電流値に応じた輝度で発光し続けることとなる。
ここで、有機EL素子20から発生した光は、図1に示す開口規定絶縁膜24の露出部分(中央部)から取り出される。すなわち、開口規定絶縁膜24は、アノード電極21及び有機物層23の周囲に設けられたものであり、中央部が開口している。そのため、有機EL素子20の発生光は、開口規定絶縁膜24の露出した中央部で、透明なカソード電極22を通って外部に出る。なお、開口規定絶縁膜24内には、カソード電極22の電気抵抗を調整するための補助配線24が配線されている。
図3は、本実施形態のアクティブマトリックス型表示装置の一例として、有機ELディスプレイ10の配線構造を示す平面図である。
また、図4は、図3に示す有機ELディスプレイ10における行方向(図3では、横方向)の断面図である。
図3に示すように、有機ELディスプレイ10は、有機EL素子20がM行×N列(図3では、図面の簡略化のため、2行×3列)のマトリックス状に配列されたものである。
ここで、有機ELディスプレイ10は、基板11(図4参照)の上に、有機EL素子20を駆動するTFT30(TFT30a,TFT30b)が有機EL素子20ごとにそれぞれ設けられたアクティブマトリックス型表示装置である。なお、基板11の上には、TFT30(TFT30a,TFT30b)の他、キャパシタ40等も設けられている。
このTFT30は、図4に示すように、ゲート電極31の上に、ゲート絶縁膜32、a−Si層33、保護膜34をそれぞれ積層し、a−Si層33の左側にソース電極35、a−Si層33の右側にドレイン電極36を配置したものである。なお、n型の不純物を適量含んだn+型a−Si層37は、a−Si層33とソース電極35又はドレイン電極36とのオーミックコンタクトを良好にするために設けられている。
このようなTFT30を製造するには、最初に、ガラス等の基板11の上に、Mo(モリブデン)等の導電性材料によってゲート電極31を形成する。次に、基板11及びゲート電極31の上を覆うようにして、ゲート絶縁膜32を製膜する。そして、ゲート電極31の上方のゲート絶縁膜32の上に、a−Si層33を形成し、その中央部(ゲート電極31の上方)に、保護膜34を形成するとともに、その両側に、n+型a−Si層37を形成する。その後、ゲート絶縁膜32及びn+型a−Si層37の上に、Al(アルミニウム)等の金属材料を形成してパターニングし、ソース電極35及びドレイン電極36とする。
また、ゲート絶縁膜32の上には、有機EL素子20を駆動するための駆動用配線の1つである信号線51が配線されている。この駆動用配線としては、信号線51の他にも、図3に示すような走査線52及び電源線53があり、これらの駆動用配線は、絶縁膜60内にパターニング形成され、相互に絶縁されている。すなわち、TFT30や信号線51等の上には、絶縁保護膜61が積層され、この絶縁保護膜61の上に絶縁平坦化膜62が積層されて絶縁膜60が構成されている。なお、絶縁平坦化膜62は、絶縁膜60の表面を凹凸のない平坦面とするためのものである。
さらにまた、絶縁平坦化膜62の上には、有機EL素子20が配列されている。この有機EL素子20は、アノード電極21とカソード電極22との間に有機物層23を配置したものである。そして、アノード電極21は、絶縁膜60に開口した接続孔63(図1参照)を介してTFT30と接続されており、有機物層23は、注入された電子と正孔との再結合によって発光する有機物からなっている。
この有機物層23が発する光は、アノード電極21の周囲を覆う開口規定絶縁膜24から露出した中央部から取り出される。すなわち、アノード電極21に反射率が高い金属等が用いられる一方、カソード電極22は、光透過率の高い導電性材料の透明電極となっている。そのため、有機物層23が発する光は、基板11と反対側から取り出されることとなる。そして、このようなトップエミッション方式の有機ELディスプレイ10は、有機EL素子20の開口率を確保する上で有効なものとなっている。
ここで、カソード電極22を構成する光透過率の高い導電性材料は、抵抗値が高いものである。そのため、カソード電極22の電気抵抗を調整し、カソード電極22の低抵抗化を図るため、カソード電極22には、補助配線54が接続されている。この補助配線54は、アノード電極21の周囲に配線されており、カソード電極22と同電位で、例えば、GND(図2参照)に接地される。
また、図3に示すように、有機ELディスプレイ10は、マトリックス状に配列された有機EL素子20の各列ごとに信号線51が配線され、有機EL素子20の各行(各行の上方)ごとに走査線52が配線され、有機EL素子20の各行(各行の下方)ごとに電源線53が配線されている。そして、信号線51、走査線52、及び電源線53は、アノード電極21(図4参照)と同一層に設けられた補助配線54の下層に配線されている。そのため、信号線51、走査線52、電源線53、及び補助配線54は、相互に、上下に重なり合う部分が存在する。
このように配線された電源線53は、図2に示すように、正電位(Vcc)に接続されており、数10Vの電圧が印加される場合があるので、GNDに接続された補助配線54と最も電位差を有する配線となっている。そのため、補助配線54と電源線53とが上下に重なり合う位置では、両者間の電位差によってショートが発生しやすい状況にある。しかも、電源線53は、電圧降下を防ぐため、配線を太くして低抵抗化を図っているので、補助配線54と重なり合う面積が広くなり、この点からもショートしやすい。そして、電源線53は、有機ELディスプレイ10の全体を一本の配線でレイアウトしているので、どこか一箇所がショートした場合であっても、発光への影響が大きい。
また、図7に示す従来の有機ELディスプレイ110のように、補助配線54の下で、補助配線54に沿って信号線51が配線されていると、信号線51に印加される不規則な電位と補助配線54との電位差により、補助配線54と信号線51との間にショートが発生しやすい。
特に、有機ELディスプレイ10が大型化すると、ショートの発生頻度が増加して歩留まりが低下するので、ショートした場所を修正するレーザリペア工程が必須となる。すなわち、有機ELディスプレイ10の生産工程において、ショートを検出するための光学式検査を行う検査工程を設け、検出されたショート部分を表面からのレーザ照射によって修正する工程を設けている。
そこで、本実施形態の有機ELディスプレイ10は、図3に示すように、補助配線54と信号線51とが重なり合う位置では、信号線51を内側に迂回させて配線している。そのため、図4に示すように、補助配線54と信号線51とが水平方向にずらして配線された状態となる。また、図3に示すように、補助配線54と電源線53とが重なり合う位置では、電源線53を2本に枝分かれさせ、その間に補助配線54が位置するようにしている。
図5は、本実施形態のアクティブマトリックス型表示装置の一例として、有機ELディスプレイ10における補助配線54と信号線51との位置関係及び補助配線54と電源線53との位置関係を示す平面図である。
この補助配線54と信号線51とは、信号線51が直線的に配線された場合に、上下に重なり合うようになるが、図5(a)に示すように、信号線51には、迂回部51aが形成されている。そのため、補助配線54と信号線51とが上下に重なり合う位置で、信号線51が迂回部51aによって迂回して配線されることとなる。
ここで、迂回部51aでは、信号線51が補助配線54から水平方向にずらして配線されることとなる。そのため、信号線51と補助配線54とが上下に重なり合うことがないので、製造工程での異物の混入等があっても、信号線51と補助配線54との間のショートの発生が抑制されるようになる。
また、図5(b)に示すように、補助配線54と電源線53とが重なり合う位置では、電源線53が2本に枝分かれしており、その2本の電源線53の間にスリット54aが形成された状態となっている。そして、このスリット54aの部分に補助配線54が位置するように配線されている。そのため、補助配線54と電源線53とが重なり合う位置で、電源線53が補助配線54を避けるように迂回することとなる。
ここで、スリット54aの部分では、電源線53が補助配線54から水平方向にずらして配線されることとなる。そのため、電源線53と補助配線54とが上下に重なり合うことがないので、製造工程での異物の混入等があっても、電源線53と補助配線54との間のショートの発生が抑制されるようになる。
このように、本実施形態の有機ELディスプレイ10は、信号線51が補助配線54から水平方向にずらして配線され、電源線53が補助配線54から水平方向にずらして配線されている。そのため、補助配線54と信号線51との間や、補助配線54と電源線53との間において、両者の重なり合いが少なくなっている。したがって、両者間のショートの発生が抑制され、マトリックス状に配列された各有機EL素子をほぼ確実に発光させることが可能となり、歩留りが改善される。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、例えば、以下のような種々の変形が可能である。
(1)本実施形態では、補助配線54と信号線51とが上下に重なり合う位置で信号線51を迂回させ、補助配線54と電源線53とが上下に重なり合う位置で電源線53を枝分かれさせて迂回させている。しかし、これに限らず、補助配線54と走査線52とが上下に重なり合う位置で走査線52を迂回させることもできる。
(2)本実施形態では、信号線51及び電源線53を迂回させているが、信号線51又は電源線53ではなく、補助配線54を迂回させるようにしても良い。なお、補助配線54と走査線52とが上下に重なり合う位置でも、走査線52ではなく、補助配線54を迂回させても良い。
(3)本実施形態では、有機EL素子20(発光素子)が発した光を基板11と反対側から取り出すようにしたトップエミッション方式について説明しているが、有機EL素子20(発光素子)が発した光を基板11と同じ側から取り出すようにしたボトムゲート方式にも適用できる。
(4)本実施形態では、TFT30(TFT30a,TFT30b)にa−Si(アモルファスシリコン)層33を用いているが、Poly−Si(ポリシリコン)を用いても良い。また、本実施形態では、発光素子に有機EL素子(有機エレクトロルミネッセンス素子)20を用いているが、無機エレクトロルミネッセンス素子や発光ダイオード等、上部電極と下部電極との間に発光層を形成することができる発光素子であれば広く適用できる。
本実施形態のアクティブマトリックス型表示装置の一例として、有機ELディスプレイを示す平面図である。 図1に示す有機ELディスプレイの等価回路図である。 本実施形態のアクティブマトリックス型表示装置の一例として、有機ELディスプレイの配線構造を示す平面図である。 図3に示す有機ELディスプレイにおける行方向(図3では、横方向)の断面図である。 本実施形態のアクティブマトリックス型表示装置の一例として、有機ELディスプレイにおける補助配線と信号線との位置関係及び補助配線と電源線との位置関係を示す平面図である。 有機ELディスプレイの配線構造の参考例を示す平面図である。 図6に示す有機ELディスプレイにおける行方向(図6では、横方向)の断面図である。
符号の説明
10 有機ELディスプレイ(アクティブマトリックス型表示装置)
11 基板
20 有機EL素子(発光素子)
21 アノード電極(下部電極)
22 カソード電極(上部電極)
23 有機物層
30,30a,30b TFT(駆動手段)
51 信号線(駆動用配線)
52 走査線(駆動用配線)
53 電源線(駆動用配線)
54 補助配線
60 絶縁膜

Claims (5)

  1. 基板上に設けられた駆動手段と、
    前記駆動手段上に積層された絶縁膜と、
    前記絶縁膜上にマトリックス状に配列され、上部電極と下部電極との間に発光層を有する発光素子と
    を備え、
    前記発光素子ごとに設けられた前記駆動手段によって駆動されるアクティブマトリックス型表示装置であって、
    前記発光素子の前記下部電極と同一層に設けられ、前記上部電極の電気抵抗を調整するための補助配線と、
    前記絶縁膜を介して前記補助配線の下層に設けられ、前記発光素子を駆動するための駆動用配線と
    を備え、
    前記補助配線と前記駆動用配線とが上下に重なり合う位置では、前記補助配線又は前記駆動用配線が迂回して配線されている
    ことを特徴とするアクティブマトリックス型表示装置。
  2. 請求項1に記載のアクティブマトリックス型表示装置において、
    前記発光素子は、有機物層が配置された有機エレクトロルミネッセンス素子である
    ことを特徴とするアクティブマトリックス型表示装置。
  3. 請求項1に記載のアクティブマトリックス型表示装置において、
    前記補助配線は、前記発光素子の周囲に配線され、前記上部電極と接続されて前記上部電極の電気抵抗を低下させる
    ことを特徴とするアクティブマトリックス型表示装置。
  4. 請求項1に記載のアクティブマトリックス型表示装置において、
    前記駆動用配線は、マトリックス状に配列された前記発光素子の各列ごとに配線された信号線、前記発光素子の各行ごとに配線された走査線、又は前記発光素子の各行ごとに配線された電源線である
    ことを特徴とするアクティブマトリックス型表示装置。
  5. 請求項1に記載のアクティブマトリックス型表示装置において、
    前記駆動用配線は、前記補助配線と上下に重なり合う位置で、水平方向にずらして配線されている
    ことを特徴とするアクティブマトリックス型表示装置。
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