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Abstract
【課題】過大な電流が画素回路に流れることを自発的に防止する。
【解決手段】有機EL素子134は、カソード34cと、アノード34a―1及び34a―2と、アノード34a―1及び34a―2のそれぞれとカソード34cの間に形成され、アノード34a―1及び34a―2からそれぞれ流れる各駆動電流に応じて発光する発光部位34b−1及び34b−2とを含む。TFT回路30−1/30−2は、アノード34a―1/34a―2に駆動電流を供給する。低融点金属TM−1/TM−2は、アノード34a―1/34a―2とTFT回路30−1/30−2とを接続しており、所定の電流値以上の電流が流れたときに、アノード34a―1/34a―2とTFT回路30−1/30−2との接続を遮断する。本発明は、例えば、表示装置に適用できる。
【選択図】図6
【解決手段】有機EL素子134は、カソード34cと、アノード34a―1及び34a―2と、アノード34a―1及び34a―2のそれぞれとカソード34cの間に形成され、アノード34a―1及び34a―2からそれぞれ流れる各駆動電流に応じて発光する発光部位34b−1及び34b−2とを含む。TFT回路30−1/30−2は、アノード34a―1/34a―2に駆動電流を供給する。低融点金属TM−1/TM−2は、アノード34a―1/34a―2とTFT回路30−1/30−2とを接続しており、所定の電流値以上の電流が流れたときに、アノード34a―1/34a―2とTFT回路30−1/30−2との接続を遮断する。本発明は、例えば、表示装置に適用できる。
【選択図】図6
Description
本発明は、表示装置に関し、特に、画素回路に過大な電流が流れることを自発的に防止することができるようになった表示装置に関する。
近年、フラットパネルディスプレイ(FPD(Flat Panel Display))のひとつとして、有機EL(Electro Luminescence)素子を用いた有機EL表示装置への関心が高まっている。また、有機EL表示装置の開発も盛んに行われている(例えば、特許文献1及び2参照)。
現状、液晶表示装置(LCD(Liquid Crystal Display))が、フラットパネルディスプレイの主流を占めている。しかしながら、液晶表示装置は、自発光デバイスではないので、バックライトや偏光板等の照明部材が必要である。そのため、液晶表示装置は、デバイスの厚みがあるといった問題点や、輝度が不足しているといった問題点等を有している。これに対して、有機EL表示装置は、自発光デバイスなので、照明部材が原理的に不要である。そのため、有機EL表示装置は、デバイスの薄型化が可能であるといった点や、高輝度が得られるといった点等、液晶表示装置と比較して有利な特長を有している。
有機EL表示装置には、画素回路がマトリクス状に配置されている。この画素回路は、電流に応じて発光する有機EL素子と、有機EL素子に電流を供給することで、有機EL素子を駆動するTFT(Thin Film Transistor)回路で構成される。なお、この有機EL素子に供給される電流を、以下、駆動電流と称する。有機EL素子は、アノード、発光部位、及びカソードにより構成される。アノードには、駆動電流が供給され、アノードとカソードの間に発光部位を介して所定の駆動電流が流れると、有機EL素子は発光する。
発光部位は、100nm程度の非常に薄い膜である。そのため、発光部位の形成中にダストが付着すると、アノードとカソードの間が電気的にショート(短絡)する場合が多々存在する。この場合、ショートした有機EL素子の画素は、いわゆる滅欠点、即ち、他の正常な画素に比べて輝度が低い点状欠陥、あるいは、全く発光しない点状欠陥となってしまう。
そこで、特許文献1においては、有機EL素子のアノードを分割している手法が、特許文献2においては、有機EL素子のアノードを分割しており、分割後のアノード毎に駆動トランジスタを設ける手法が、それぞれ提案されている。
特許文献1及び2の手法では、ある画素回路における分割後の1個のアノードとカソードの間が電気的にショートをしても、他の分割後のアノードに対応する発光部位が正常に発光する。その結果、ユーザは、その画素を滅欠点として視認し難くなる。また、アノードの分割数を多くすることで、画素回路に含まれる全ての分割後のアノードのうち、正常に発光している分割後のアノードの比率が高くなる。これにより、この画素回路の画素についての輝度の低下が少なくなり、その画素が滅欠点として殆ど視認されないようにすることも可能となる。
特開2007−18775号公報
特開2004−264633号公報
しかしながら、特許文献1及び2の手法では、依然、有機EL素子のショートした箇所を介して、過大な電流が流れてしまう。その結果、消費電力が増大したり、過大な電流による発熱で周りの有機EL素子の劣化が早まったりする可能性があった。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、過大な電流が画素回路に流れることを自発的に防止することができるようにするものである。
本発明の一側面の表示装置は、マトリクス状に配列されている複数の画素回路毎に、カソードと、1以上のアノードと、1以上の前記アノードのそれぞれと前記カソードとの間に形成され、1以上の前記アノードからそれぞれ流れる各駆動電流に応じて発光する複数の発光部位とを含む発光素子と、1以上の前記アノードに駆動電流を供給する駆動回路と、1の前記アノードと前記駆動回路とを接続しており、所定の電流値以上の電流が流れたときに、1の前記アノードと前記駆動回路との接続を遮断する接続部とを備える。
前記接続部は、低融点金属であり、所定の電流値以上の電流が流れたときの発熱により溶断することで、1の前記アノードと前記駆動回路との接続を遮断することができる。
前記駆動回路は、1以上の前記アノード毎に設けられ、所定の1の前記アノードに駆動電流を供給し、1つの前記画素回路に含まれる全ての前記駆動回路には、前記画素回路の選択を制御する信号を供給する制御線と、前記画素回路の画像信号を供給する信号線とが共通接続されているようにすることができる。
本発明の一側面においては、マトリクス状に配列されている複数の画素回路毎に、カソードと、1以上のアノードと、1以上の前記アノードのそれぞれと前記カソードとの間に形成され、1以上の前記アノードからそれぞれ流れる各駆動電流に応じて発光する複数の発光部位とを含む発光素子と、1以上の前記アノードに駆動電流を供給する駆動回路と、1の前記アノードと前記駆動回路とを接続しており、所定の電流値以上の電流が流れたときに、1の前記アノードと前記駆動回路との接続を遮断する接続部とが設けられている。
本発明によれば、過大な電流が画素回路に流れることを自発的に防止することができる。
最初に、本発明の理解を容易にし、且つ、背景を明らかにするため、従来の有機EL表示装置の基本となる構成と、その構成における問題点について、図1乃至図5を参照して説明する。
図1は、従来の有機EL表示装置の構成を示すブロック図である。
図1の従来の有機EL表示装置100は、N×M個の画素回路101−(1,1)乃至101−(N,M)がマトリクス状に配置されている画素アレイ部102と、これを駆動する駆動部である水平セレクタ(HSEL)103、ライトスキャナ(WSCN)104、及び電源スキャナ(DSCN)105とにより構成されている。
また、有機EL表示装置100は、M本の走査線WSL10−1乃至WSL10−M、M本の電源線DSL10−1乃至DSL10−M、及びN本の信号線DTL10−1乃至DTL10−Nも有する。
なお、以下において、走査線WSL10−1乃至WSL10−M、信号線DTL10−1乃至DTL10−N、画素回路101−(1,1)乃至101−(N,M)、または電源線DSL10−1乃至DSL10−Mのそれぞれを特に区別する必要がない場合、単に、走査線WSL10、信号線DTL10、画素回路101、または電源線DSL10と称する。
画素回路101−(1,1)乃至101−(N,M)のうちの第1行の画素回路101−(1,1)乃至101−(N,1)は、走査線WSL10−1でライトスキャナ104と、電源線DSL10−1で電源スキャナ105とそれぞれ接続されている。また、画素回路101−(1,1)乃至101−(N,M)のうちの第M行の画素回路101−(1,M)乃至101−(N,M)は、走査線WSL10−Mでライトスキャナ104と、電源線DSL10−Mで電源スキャナ105とそれぞれ接続されている。画素回路101−(1,1)乃至101−(N,M)の行方向に並ぶその他の画素回路101についても同様である。
また、画素回路101−(1,1)乃至101−(N,M)のうちの第1列の画素回路101−(1,1)乃至101−(1,M)は、信号線DTL10−1で水平セレクタ103と接続されている。画素回路101−(1,1)乃至101−(N,M)のうちの第N列の画素回路101−(N,1)乃至101−(N,M)は、信号線DTL10−Nで水平セレクタ103と接続されている。画素回路101−(1,1)乃至101−(N,M)の列方向に並ぶその他の画素回路101についても同様である。
ライトスキャナ104は、走査線WSL10−1乃至10−Mに水平期間(1H)で順次制御信号を供給して画素回路101を行単位で線順次走査する。電源スキャナ105は、線順次走査に合わせて電源線DSL10−1乃至10−Mに第1電位(Vcc)または第2電位(Vss)の電源電圧を供給する。水平セレクタ103は、線順次走査に合わせて各水平期間(1H)内で画像信号となる信号電位Vsigと基準電位Vofsとを切換えて列状の信号線DTL10−1乃至10−Nに供給する。
図2は、図1に示した画素アレイ部102を構成するN×M個の画素回路101のうちの1つの画素回路101を拡大して示すことにより、画素回路101の詳細な構成を示したブロック図である。
なお、図2において画素回路101と接続されている走査線WSL10、信号線DTL10、及び電源線DSL10は、図1から明らかなように、画素回路101−(n,m)(n=1,2,・・・,N,m=1,2,・・・,M)に対して、走査線WSL10−m、信号線DTL10−n、及び電源線DSL10−mとなる。
画素回路101は、TFT回路30及び有機EL素子34から構成される。
TFT回路30は、有機EL素子34に駆動電流を供給することにより、有機EL素子34を駆動する駆動回路である。有機EL素子34は、電流発光素子であり、TFT回路30から供給される駆動電流の値に応じた階調の発光を行う。
TFT回路30は、書き込みトランジスタ31、駆動トランジスタ32、及び蓄積容量33から構成される。なお、TFT回路30の素子構成は、2Tr(transistor)+1C(capacitor)と呼ばれている。
書き込みトランジスタ31のゲートは走査線WSL10と接続されている。書き込みトランジスタ31のドレインは、信号線DTL10と接続されている。書き込みトランジスタ31のソースは、駆動トランジスタ32のゲートと接続されている。駆動トランジスタ32のソースは有機EL素子34のアノード34aに接続され、駆動トランジスタ32のドレインが電源線DSL10に接続されている。蓄積容量33は、駆動トランジスタ32のゲートと有機EL素子34のアノード34aの間に接続されている。また、有機EL素子34のカソード34cは所定の電位Vcatに設定されている。
以上のように構成される画素回路101において、書き込みトランジスタ31が、走査線WSL10から供給された制御信号に応じてオン(導通)すると、蓄積容量33は、信号線DTL10を介して水平セレクタ103から供給された信号電位Vsigに応じて電荷を蓄積して保持する。駆動トランジスタ32は、高電位Vccにある電源線DSL10から電流の供給を受け、蓄積容量33に保持された電荷に応じて、即ち、信号電位Vsigに応じて、駆動電流Idsを有機EL素子34に流す。有機EL素子34に所定の駆動電流Idsが流れると、有機EL素子34は発光する。
即ち、TFT回路30は、駆動電流Idsを有機EL素子34に供給する。有機EL素子34に所定の駆動電流Idsが流れると、有機EL素子34は発光する。
図3A及び図3Bは、図2の画素回路101の平面レイアウトの一例を示している。図3Cは、画素回路101の断面レイアウトの一例を示している。
但し、図3Aは、画素回路101のうちのTFT回路30に関する部分のみの平面レイアウトを示している点に留意すべきである。図3Bは、画素回路101のうちの有機EL素子34に関する部分のみの平面レイアウトを示している点に留意すべきである。
また、ユーザは、画素回路101の基板に対する垂直方向、即ち、図3A及び図3Bにおける図に向かって手前から奥の方向、また、図3Cにおける図中上から下の方向に、画素回路101を視認するとする。さらに、以下の説明では、図3C中上側の面を上面と称し、同図中下側の面を下面と称する。図3Cの断面レイアウトは、図3A及び図3BのX−Y線に沿った断面レイアウトである。
図3Aに示されるように、基板(後述する基板121)上には、少なくとも、下から順に、ゲートメタルGM、半導体膜HH、第1無機保護膜MH、及びソースドレインメタルSDMが積層されている。
書き込みトランジスタ31のゲートは、ゲートメタルGMの一部として形成される。書き込みトランジスタ31のソース及びドレインは、ソースドレインメタルSDMの一部として形成される。書き込みトランジスタ31のチャネル層は、半導体膜HHの一部として形成される。駆動トランジスタ32のゲートは、ゲートメタルGMの一部として形成される。駆動トランジスタ32のソース及びドレインは、ソースドレインメタルSDMの一部として形成される。駆動トランジスタ32のチャネル層は、半導体膜HHの一部として形成される。蓄積容量33の下部電極は、ゲートメタルGMの一部として形成される。蓄積容量33の上部電極は、ソースドレインメタルSDMの一部として形成される。
より詳細には、図3Cに示されるように、基板121上には、下から順に、ゲートメタルGM、ゲート絶縁膜GZ、半導体膜HH、第1無機保護膜MH、低抵抗半導体膜TH、ソースドレインメタルSDMが積層される。
蓄積容量33の下部電極は、ゲートメタルGM及び低抵抗半導体膜THの一部として形成される。蓄積容量33の絶縁膜は、ゲート絶縁膜GZの一部として形成される。蓄積容量33の上部電極は、ソースドレインメタルSDMの一部として形成される。駆動トランジスタ32のゲートは、ゲートメタルGMの一部として形成される。駆動トランジスタ32のソース及びドレインは、ソースドレインメタルSDMの一部として形成される。駆動トランジスタ32のチャネル層は、半導体膜HH及び低抵抗半導体膜THの一部として形成される。なお、駆動トランジスタ32のチャネル層となる半導体膜HHには、例えば、非晶質珪素あるいは微結晶珪素が用いられる。駆動トランジスタ32の構造としては、いわゆる逆スタガード構造が採用されている。即ち、駆動トランジスタ32のゲートは、基板121側に形成されている。書き込みトランジスタ31は、図示していないが、駆動トランジスタ32と同様に形成されている。
ソースドレインメタルSDMの積層後、基板121上には、下から順に、第2無機保護膜MMH、平坦化膜FMが積層される。
第2無機保護膜MMHは、TFT回路30を不純物等から保護する保護膜である。平坦化膜FMの上面は、平滑化されている。
図3Bに示されるように、平滑化膜FMの形成後、基板121上には、下から順に、アノード34a、画素分離膜BM、発光部位34b、及びカソード34cが積層される。
アノード34aは、基板121上に図中の枠XXXで囲まれた長方形状で積層され形成される。画素分離膜BMは、基板121上の図中の枠YYYで囲まれた領域から図中の枠ZZZで囲まれた領域が取り除かれた「ロ」型状で形成される。即ち、画素分離膜BMのうちの枠ZZZで囲まれた部分には穴があいている。この画素分離膜BMの穴を、以下、開口部と称する。発光部位34bは、画素分離膜BMの開口部に相当するアノード34aの部分の上に直接積層されて形成される。従って、発光部位34bは、ほぼ枠ZZZで囲まれた長方形状で積層され形成される。カソード34cは、図中枠YYYで囲まれた長方形状で積層され形成される。
より詳細には、図3Cに示されるように、画素分離膜BMの開口部は、下に行くほど狭くなっている。発光部位34bは、画素分離膜BMの開口部の最下部に相当するアノード34aの部分、即ち、アノード34aのうちの画素分離膜BMの形成直後に露出している部分に積層されて形成される。カソード34cは、画素分離膜BMの形成後の上面全体に、その上面の形状に沿って積層されて形成される。
このような構成の画素回路101の製造工程のうち、図3に示される発光部位34bの形成工程でダストが付着する場合がある。例えば、図4に示されるようなダストDUが付着する場合がある。
図4A及び図4Bは、ダストDUが付着した場合の画素回路101のレイアウトの一例を示している。
ダストDUは、アノード34aの上面から、発光部位34bを貫通し、カソード34cまで達するように付着している。このようにダストDUが付着すると、カソード34cがダストDUに回り込むことで、アノード34aとカソード34cの間が電気的にショートをする。この場合、ダストDUが付着している発光部位34bを介して駆動電流が流れなくなり、その有機EL素子34は発光しなくなる。
図5Aは、アノード34aとカソード34cの間が電気的にショートをしていない通常状態の画素回路101の一例を示している。図5Bは、アノード34aとカソード34cの間が電気的にショートをした時の画素回路101の等価回路の一例を示している。
図5Aに示されるように、通常状態であれば、有機EL素子34の発光時、アノード34aとカソード34cの間には、1.0μA程度の駆動電流Idsが流れる。また、アノード34aとカソード34cの間の電位差は8V程度である。従って、TFT回路30とカソード34cの間には、8MΩ程度の抵抗素子が等価的に接続されていることになる。
これに対して、図5Bに示されるように、アノード34aとカソード34cの間が電気的にショートをすると、TFT回路30とカソード34cの間には、等価的におおよそ数十Ωから数kΩ程度といった通常時に比べて極めて低い抵抗値の抵抗素子34bが接続されることになる。このため、アノード34aの電位は、カソード34cの電位Vcat(=0V)とほぼ等しくなる。そのため、画素回路101には、過大な駆動電流Idsが流れる。これにより、消費電力が増大したり、発熱によって周りの発光素子の劣化が早まったりする可能性がある。
そこで、本発明人は、過大な電流が画素回路に流れることを自発的に防止することができる手法として、次のような手法を発明した。
即ち、従来の有機ELパネル100では、アノードとカソードの間が電気的にショートをするという不良が発生しても、過大な電流が画素回路に流れることを自発的に防ぐことは困難であった。従って、従来の有機ELパネル100では、画素回路の形成後に、不良箇所を修復する何らかの工程が必要であった。
これに対して、本発明の有機ELパネルでは、アノードとTFT回路とを接続する接続部を設け、その接続部に所定の電流値以上の電流が流れたときに、アノードとTFT回路との接続を遮断するようにした。これにより、過大な電流が画素回路に流れることを自発的に防止することができる、という技術的思想を本出願人はした。
そこで、本出願人は、接続部として低融点金属を用い、所定の電流値以上の電流が流れたときに低融点金属が発熱して溶断するという現象を用いて、アノードとTFT回路との接続を遮断する、という手法を発明した。以下、かかる手法を低融点金属接続手法と称する。
この低融点金属としては、例えば、Sn-Ag-Cu、Sn-Zn-Bi、Sn-Cu、SnAg、SnZn、SnAu等の合金を採用することが好ましい。また、所定の電流値以上の電流が流れたときに低融点金属が発熱して溶断するには、低融点金属の融点としては、例えば、120℃〜180℃程度とすることが好ましい。
具体的には、例えば、低融点金属接続手法を適用した場合の画素回路の平面レイアウトの一例が図6A及び図6Bに示されている。なお、以下、低融点金属接続手法を適用した場合の画素回路を、本発明の画素回路201と称する。
但し、図6Aは、画素回路201のうちのTFT回路に関する部分のみの平面レイアウトを示している点に留意すべきである。図6Bは、画素回路201のうちの有機EL素子に関する部分のみの平面レイアウトを示している点に留意すべきである。
ユーザは、画素回路201の基板に対する垂直方向、即ち、図6A及び図6Bにおける図に向かって手前から奥の方向に、画素回路201を視認するとする。また、以下の説明では、図6A及び図6B中の手前側の面を上面と称し、同図中の奥側の面を下面と称する。
図6の例では、有機EL素子(以下、有機EL素子134と称する)のアノードが2個に分割されている。これらの2個のアノードを、それぞれ、アノード34a−1及び34a−2と称する。また、アノード34a−1及びアノード34a−2のそれぞれに対して、各アノードとTFT回路とを接続する低融点金属TM−1及びTM−2のそれぞれが設けられている。
この場合、等価回路的に、画素回路201には、アノード34a―1を含む有機EL素子と、アノード34a―2を含む有機EL素子とが存在すると把握することができる。そこで、以下、前者の有機EL素子を有機EL素子34−1と称し、後者の有機EL素子を有機EL素子34−2と称する。また、有機EL素子34−1のアノード34a―1以外の構成要素を、発光部位34b−1、カソード34c−1とそれぞれ称する。同様に、有機EL素子34−2のアノード34a―2以外の構成要素を、発光部位34b−2、カソード34c−2とそれぞれ称する。さらに、アノード34a−1及び34a−2のそれぞれに対応して、TFT回路30−1及び30−2のそれぞれが設けられている。
即ち、画素回路201には、カソード34cと、アノード34a―1及び34a―2と、アノード34a―1及び34a―2のそれぞれとカソード34cとの間に形成され、アノード34a―1及び34a―2からそれぞれ流れる各駆動電流に応じて発光する発光部位34b−1及び34b−2とを含む発光素子と、アノード34a―1及び34a―2毎に設けられ、アノード34a―1/34a―2に駆動電流を供給するTFT回路30−1/30−2とが設けられている。
このように構成される画素回路201の基板上には、図6Aに示されるように、少なくとも、下から順に、ゲートメタルGM、半導体膜HH、第1無機保護膜MH、ソースドレインメタルSDMが積層されている。
書き込みトランジスタ31−1及び31−2のそれぞれのゲートは、ゲートメタルGMの一部として形成される。書き込みトランジスタ31−1及び31−2のそれぞれのソース及びドレインは、ソースドレインメタルSDMの一部として形成される。書き込みトランジスタ31−1及び31−2のそれぞれのチャネル層は、半導体膜HHの一部として形成される。駆動トランジスタ32−1及び32−2のそれぞれのゲートは、ゲートメタルGMの一部として形成される。駆動トランジスタ32−1及び32−2のそれぞれのソース及びドレインは、ソースドレインメタルSDMの一部として形成される。駆動トランジスタ32−1及び32−2のそれぞれのチャネル層は、半導体膜HHの一部として形成される。蓄積容量33−1及び33−2のそれぞれの下部電極は、ゲートメタルGMの一部として形成される。蓄積容量33−1及び33−2のそれぞれの上部電極は、ソースドレインメタルSDMの一部として形成される。
ソースドレインメタルSDMの積層後、基板上には、低融点金属TM−1及びTM−2が積層される。
図6Bに示されるように、低融点金属TM−1は、右側が開いている逆コの字形状で形成されている。低融点金属TM−1の一端は、TFT回路30−1を構成するソースドレインメタルSDMであって、蓄積容量33−1と駆動トランジスタ32−1のソースとを形成しているソースドレインメタルSDMに接続されている。低融点金属TM−1の他端は、有機EL素子34−1を構成するアノード34a−1に接続されている。なお、低融点金属TM−1と有機EL素子34−1との接続部分を、以下、コンタクトGCAと称する。
低融点金属TM−2は、右側が開いている逆コの字形状で形成されている。低融点金属TM−2の一端は、TFT回路30−2を構成するソースドレインメタルSDMであって、蓄積容量33−2と駆動トランジスタ32−2のソースとを形成しているソースドレインメタルSDMに接続されている。また、低融点金属TM−2の他端は、有機EL素子34−2を構成するアノード34a−2に接続されている。この低融点金属TM−2と有機EL素子34−2との接続部分を、以下、コンタクトGCBと称する。
低融点金属TM−1及びTM−2の形成後、下から順に、アノード34a−1及び34a−2、画素分離膜BM、発光部位34b−1及び34b−2、並びに34cが積層される。
図6Bに示されるように、アノード34a−1は、基板上に図中の枠XXXAで囲まれた長方形状で形成される。アノード34a−2は、基板上に図中の枠XXXBで囲まれた長方形状で形成されている。画素分離膜BMは、基板上に図中の枠PPPで囲まれた領域から図中の枠ZZZAで囲まれた領域と枠ZZZBで囲まれた領域とが取り除かれた「日」型状で形成される。なお、画素分離膜BMのうちの枠ZZZAで囲まれた部分と枠ZZZBで囲まれた部分が開口部となっている。発光部位34b−1は、画素分離膜BMの枠ZZZAの開口部に相当するアノード34a―1の部分の上に積層され形成される。従って、発光部位34b−1は、ほぼ枠ZZZAで囲まれた長方形状で積層され形成される。発光部位34b−2は、画素分離膜BMの枠ZZZBの開口部に相当するアノード34a―2の部分の上に積層され形成される。従って、発光部位34b−2は、ほぼ枠ZZZBで囲まれた長方形状で積層され形成される。カソード34cは、図中枠YYYで囲まれた長方形状で積層され形成される。発光部位34b−1及び34b−2の形成手法としては、発光部位が低分子有機材料の場合、蒸着法が主に用いられる。発光部位が高分子有機材料の場合、インクジェット法が主に用いられる。
以上に説明した本発明の画素回路201の構成を、等価回路として考え直してみる。従来の画素回路101は、図2に示されるように、1つの有機EL素子と1つのTFT回路から構成されている。これに対して、本発明の画素回路201は、図7に示されるように、2つの有機EL素子34−1及び34−2と、2つのTFT回路30−1及び30−2から構成されている。有機EL素子34−1とTFT回路30−1を、以下、副画素回路201−1と称する。有機EL素子34−2とTFT回路30−2を、以下、副画素回路201−2と称する。
図7の副画素回路201−1,201−2の単体自体の構成は、画素回路101と基本的に同様の構成となっている。
即ち、副画素回路201−1/201−2は、TFT回路30−1/30−2と有機EL素子34−1/34−2とから構成される。
TFT回路30−1/30−2は、有機EL素子34−1/34−2に駆動電流を供給することにより、有機EL素子34−1/34−2を駆動する駆動回路である。有機EL素子34−1/34−2は、電流発光素子であり、TFT回路30−1/30−2から供給される駆動電流の値に応じた階調の発光を行う。
TFT回路30−1/30−2は、書き込みトランジスタ31−1/31−2、駆動トランジスタ32−1/32−2、及び蓄積容量33−1/33−2から構成される。有機EL素子34−1/34−2は、アノード34a−1/34a−2、発光部位34b−1/34b−2、及びカソード34c−1/34c−2から構成されている。
書き込みトランジスタ31−1,13−2の各ゲートは、走査線WSL15と共通接続されている。書き込みトランジスタ31−1,31−2の各ドレインは信号線DTL15と共通接続されている。書き込みトランジスタ31−1/31−2のソースは、駆動トランジスタ32−1/32−2のゲートと接続されている。駆動トランジスタ32−1/32−2のソースは、有機EL素子34−1/34−2のアノード34a−1/34a−2に接続されている。駆動トランジスタ32−1/32−2のドレインは電源線DSL15に接続されている。蓄積容量33−1/33−2は、駆動トランジスタ32−1/32−2のゲートと有機EL素子34−1/34−2のアノード34a−1/34a−2との間に接続されている。有機EL素子34−1/34−2のカソード34c−1/34c−2は所定の電位Vcathに設定されている。
低融点金属TM−1/TM−2は、アノード34a−1/34a−2とTFT回路30−1/30−2とを接続している。なお、低融点金属TM−1/TM−2は、所定の電流値以上の電流が流れたときに、アノード34a−1/34a−2とTFT回路30−1/30−2との接続を遮断する。
このように、図7の副画素回路201−1,201−2の単体はそれぞれ、アノード34a−1/34a−2とTFT回路30−1/30−2との間が低融点金属TM−1/TM−2で接続されている点を除けば、図2の画素回路101と同様に構成される。従って、副画素回路201−1,201−2の単体はそれぞれ、副画素回路101と同様の発光動作を行う。但し、副画素回路201−1,201−2はそれぞれ、走査線WSL15、電源線DSL15、信号線DTL15に共通接続されているので、同一タイミングで発光動作を行う。
このように、図7の例のTFT回路30−1,30−2は、図2のTFT回路30と同様の構成、即ち、2Tr+1Cと称される回路構成を有している。しかしながら、TFT回路30−1,30−2は、図7の例の構成に限定されず、例えば、3個以上のトランジスタを含む構成を取るようにしてもよい。
また、書き込みトランジスタ31−1,31−2並びに駆動トランジスタ32−1,32−2は、いずれもNチャネル型トランジスタとして構成されている。従って、書き込みトランジスタ31−1,31−2並びに駆動トランジスタ32−1,32−2は、低温ポリシリコンよりも安価に作成できるアモルファスシリコンで作成することができる。そのため、製造コストをより安価にすることができる。
但し、駆動トランジスタ32−1,32−2は、Nチャネル型トランジスタで構成する必要は特になく、Pチャネル型トランジスタで構成してもよい。
以上、図6及び図7を参照して、本発明が適用される低融点金属接続手法が適用された有機ELパネルについて説明してきた。
この有機ELパネルにおいて、図8に示されるように、発光部位34b−1にダストDUが付着したとする。この場合、ダストDUは、非常に小さいものであり、それゆえ、有機EL素子の発光部位における占有面積も非常に小さい。よって、ダストDUは、アノード34a−1,34a−2のうちの一方のみに接触する。例えば図8の例では、ダストDUは、アノード34a−1のみと接触し、アノード34a−2とは接触していない。ダストDUが接触したアノード34a―1とカソード34c−1との間は電気的にショートをする場合が多々存在する。このような場合、ダストDUが付着している発光部位34b−1を介して駆動電流が流れなくなり、その有機EL素子34−1は発光しなくなる。
このとき、図9Aに示されるように、低融点金属TM−1とカソード34c−1の間には、等価的におおよそ数十Ωから数kΩ程度といった通常時に比べて極めて低い抵抗値の抵抗素子34−1が接続されていることになる。このため、アノード34a−1の電位は、ほぼカソード34c−1の電位Vcat(=0V)とほぼ等しくなる。そのため、副画素回路201−1には所定の電流値以上の過大な駆動電流Idsが流れる。これにより、低融点金属TM−1にも過大な駆動電流Idsが流れることとなる。そうなると、低融点金属TM−1は発熱し、自身の温度が所定温度以上になると、図9Bに示されるように溶断し、駆動電流Idsが遮断される。このように、低融点金属TM−1は、いわばヒューズの役割を果している。このようにして、過大な電流が画素回路に流れることを自発的に防止することができる。その結果、消費電力の増大や周りの有機EL素子の劣化を抑制することができる。
このように、本発明の画素回路201は、2個の副画素回路201−1,201−2を有している。よって、N×M個の本発明の画素回路201がマトリクス状に配置されている画素アレイ部202は、例えば、図10に示されるように構成される。即ち、図10は、本発明の画素アレイ部202の構成例を示すブロック図である。
即ち、画素アレイ部202には、第m行第n列(mは、1乃至Mのうちの任意の整数値。nは、1乃至Nのうちの任意の整数値)の画素回路201−(n,m)が設けられている。
このように構成される画素アレイ部202を、図1の有機EL表示装置100の画素アレイ部102の代わりに有している有機EL表示装置が、本発明の有機EL表示装置である。なお、本発明の有機EL表示装置を、以下、本発明の有機EL表示装置200と称する。
従来の有機EL表示装置100では、電気的なショートが発生した画素回路のアノードとTFT回路とを接続している金属をレーザにより切断して不良箇所を修復する、いわゆるレーザリペアの工程が必要であった。しかしながら、レーザリペア工程が追加されることで、生産タクトが低下し、コストが増大する懸念があった。
これに対して、本発明の有機EL表示装置200では、過大な駆動電流が流れたときに低融点金属が溶断することにより、自発的に駆動電流が遮断される。このように、本発明の有機EL表示装置200は、いわば不良箇所の修復を自発的に行っていることになる。従って、有機EL表示装置200は、レーザリペア工程が不要になるという特長を有している。
また、有機EL表示装置200では、画素回路に2個の副画素回路を設けることにより、冗長性を高めている。これにより、有機EL表示装置200は、滅欠点が視認されにくくなる等の利点を有している。例えば、1つの画素回路を構成する2個の副画素回路のうちの1個の副画素回路にダストが接触しても、他の1個の副画素回路が正常に発光する。従って、その画素全体からすると、ダストDUが付着していない場合の輝度に対して半分の輝度にはなるが、発光することに変わりはない。そのため、その画素は滅欠点として視認され難くなる。さらに、有機EL表示装置200では、各副画素回路にTFT回路が含まれているので、ある副画素回路にダストが接触しても、他の副画素回路には影響がない。
有機EL表示装置200は、発光素子としての有機EL素子のオンオフのスイッチングを行う回路としてのTFT回路が設けられた表示装置であり、いわゆるアクティブマトリクス型の表示装置となっている。アクティブマトリクス型の表示装置では、各画素をホールド点灯させることで、消費電力を低く抑えることができる。このようなアクティブマトリクス型の有機EL表示装置は、大画面化及び高精細化が比較的容易に行えることから、次世代の主流のフラットパネルディスプレイとして期待されている。
図11は、図10の有機EL表示装置200の基板のレイアウトの一例を示している。
図11の基板181において、中央には、画素アレイ部202が配置されている。画素アレイ部202の図中左には、ライトスキャナ104の機能を有する走査信号供給TAB(tape-automated bonding)184が配置されている。画素アレイ部202の図中下には、水平セレスタ103の機能を有する画像信号供給TAB185が配置されている。画素アレイ部202の図中上には、電源スキャナ105の機能を有する電源供給TCP(tape carrier package)183が配置されている。
基板181上の枠AAで囲まれた領域には、発光部位34b−1及び発光部位34b−2が形成される。この枠AAで囲まれた領域が、画素アレイ部202となる。枠AAより上下左右に約1〜2mmだけ大きい枠BBで囲まれた基板181上の領域には、カソード34c−1及び34c−2が形成される。これらの発光部位34b−1及び発光部位34b−2、並びに、カソード34c−1及び34c−2の形成後、基板181上には、図示せぬ封止材が塗布され、対向ガラス182が装着される。
以上に説明した有機EL表示装置200では、TFT回路は分割後のアノード毎に設けられているが、TFT回路は画素回路毎に設けられるようにしてもよい。即ち、1の画素回路毎に1のTFT回路を設け、その1のTFT回路に、その1の画素回路を構成する複数のアノードが接続されるようにしてもよい。
そのような有機EL表示装置では、画素回路のうちの1つの発光部位にダストが付着して、その発光部位に対応するアノードとカソードとの間が電気的にショートをしたとする。この場合、そのアノードとカソードの間には過大な駆動電流が流れる。これにより、そのアノードとTFT回路とを接続している低融点金属にも過大な駆動電流が流れる。そうなると、その低融点金属は発熱して溶断し、駆動電流が遮断される。そうすると、画素回路のうちのダストが付着していない残りの発光部位に流れ込む駆動電流は増加するので、画素回路全体としての輝度は最終的には維持されることとなる。このように、TFT回路が画素回路毎に設けられた場合、この画素回路の画素についての輝度の低下がほぼ無くなり、その画素が滅欠点として視認されなくなるようにすることが可能となる。
また、有機EL表示装置200の画素回路201では、有機EL素子が2個に分割されているが、そもそも、有機EL素子は分割しなくてもよい。
図12は、分割しない場合の有機EL表示装置の構成の一例を示すブロック図である。
図12の有機EL表示装置300では、図2の有機EL表示装置(有機EL表示装置200)の画素回路101に代えて、画素回路301が設けられている。なお、図12において、図2における対応する部分には同じ符号を付してあり、その説明を、以下、適宜省略する。
画素回路101では、画素回路TFT回路30と有機EL素子34の間を接続している金属が通常用いられる金属である。これに対して、画素回路301では、画素回路TFT回路30と有機EL素子34の間を接続している金属として低融点金属TMが用いられている。なお、低融点金属TMを用いた場合でも、低融点金属TMが溶断していない状態では、画素回路301の回路構成は、画素回路101の回路構成と同一である。従って、その状態では、画素回路301は、画素回路101と同様の発光動作を行う。
この有機ELパネル300において、画素回路301にダストが付着した場合、アノード34aとカソード34cとの間は電気的にショートをする場合が多々存在する。このような場合、発光部位34bを介して駆動電流が流れなくなり、その有機EL素子34は発光しなくなる。
このとき、画素回路301には過大な駆動電流Idsが流れる。これにより、低融点金属TMにも過大な駆動電流Idsが流れることとなる。そうなると、低融点金属TMは発熱し、自身の温度が所定温度以上になると溶断し、駆動電流Idsが遮断される。このようにして、過大な電流が画素回路に流れることを自発的に防止することができる。その結果、消費電力の増大や画素回路の劣化の進行を抑制することができる。
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
DSL10−1乃至DSL10−N 電源線, DTL10−1乃至DTL10−M 信号線, WSL10−1乃至WSL10−M 走査線, 31,31−1,31−2 書き込みトランジスタ, 32,32−1,32−2 駆動トランジスタ, 33,33−1,33−2 蓄積容量, 34,34−1,34−2 有機EL素子, 34a,34a−1,34a−2 アノード, 34b,34b−1,34b−2 発光部位, 34c,34c−1,34c−2 カソード, 100 有機EL表示装置, 101−(1,1)乃至101−(N,M) 画素回路, 102 画素アレイ部, 103 水平セレクタ, 104 ライトスキャナ, 105 電源スキャナ, 200 有機EL表示装置, 201−(1,1)乃至201−(N,M) 画素回路, 201−1,201−2 副画素回路, 202 画素アレイ部, 300 有機EL表示装置, 301 画素回路
Claims (3)
- マトリクス状に配列されている複数の画素回路毎に、
カソードと、1以上のアノードと、1以上の前記アノードのそれぞれと前記カソードとの間に形成され、1以上の前記アノードからそれぞれ流れる各駆動電流に応じて発光する複数の発光部位とを含む発光素子と、
1以上の前記アノードに駆動電流を供給する駆動回路と、
1の前記アノードと前記駆動回路とを接続しており、所定の電流値以上の電流が流れたときに、1の前記アノードと前記駆動回路との接続を遮断する接続部と
を備える表示装置。 - 前記接続部は、低融点金属であり、所定の電流値以上の電流が流れたときの発熱により溶断することで、1の前記アノードと前記駆動回路との接続を遮断する
請求項1に記載の表示装置。 - 前記駆動回路は、1以上の前記アノード毎に設けられ、所定の1の前記アノードに駆動電流を供給し、
1つの前記画素回路に含まれる全ての前記駆動回路には、前記画素回路の選択を制御する信号を供給する制御線と、前記画素回路の画像信号を供給する信号線とが共通接続されている
請求項1に記載の表示装置。
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