JP2012008404A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画素駆動回路のレイアウト面積を増加させず、かつ、短絡箇所のリペアをしなくとも、高精細かつ高信頼性を有する表示品質を維持する。
【解決手段】複数の走査線１３と複数のデータ線１２との交差部に配置された発光画素１１を複数具備する有機ＥＬ表示装置１であって、発光画素１１は、走査線１３を介して走査信号が供給される選択トランジスタ２１と、選択トランジスタ２１を介してデータ線１２から供給されるデータ電圧を保持するコンデンサ２３と、データ電圧がゲートに印加されることにより、ドレイン電流を制御する複数の駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃと、複数の分割電極に分割された下部電極を含む有機ＥＬ素子とを有し、各分割電極は、分割数と同数設けられた駆動トランジスタのそれぞれに接続されており、有機ＥＬ素子は、各駆動トランジスタにより制御された電流が同時に流れることにより、当該電流に応じた発光をする。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置に関し、特に、リペアフリーの有機ＥＬ表示装置に関する。

電流駆動型の発光素子を用いた画像表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス素子（以下、有機ＥＬ素子と記す。）を用いた有機ＥＬディスプレイが知られている。この有機ＥＬディスプレイは、視野角特性が良好で、消費電力が少ないという利点を有するため、次世代のＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）候補として注目されている。

通常、画素を構成する有機ＥＬ素子はマトリクス状に配置される。例えば、アクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイでは、複数の走査線と複数のデータ線との交点に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が設けられ、このＴＦＴにコンデンサ及び駆動トランジスタのゲートが接続されている。そして、選択した走査線を通じてこのＴＦＴをオンさせ、データ線からのデータ信号を駆動トランジスタ及びコンデンサに入力し、その駆動トランジスタ及びコンデンサによって有機ＥＬ素子の発光タイミングを制御する。この画素駆動回路の構成により、アクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイでは、次の走査（選択）まで有機ＥＬ素子を発光させることが可能であるため、デューティ比が上がってもディスプレイの輝度減少を招くようなことはない。しかしながら、アクティブマトリクス型の有機ＥＬディスプレイに代表されるように、発光画素数が増加するほど、また大画面化するほど、製造工程において、有機ＥＬ素子の電極間短絡による画素欠陥といった不具合が発生してしまう。これは、有機ＥＬ素子を構成する有機ＥＬ層が、１μｍ以下と非常に薄いため、微小なパーティクル起因のショートが発生しやすいことに起因する。この画素欠陥のリペアについて、逆バイアス印加によるエージングや短絡箇所のレーザ照射など種々の方法が試みられているが、信頼性を満足する実用可能な方法は見出せていない。

一方、短絡箇所のリペアをせずに、短絡箇所を有する画素を正常発光させる発光画素の構造が提案されている。特許文献１では、単位画素の駆動回路にＴＦＴを増加させることにより、有機ＥＬ素子の部分短絡による画素欠陥を低減した有機ＥＬ表示装置が開示されている。

図９は、特許文献１に記載された有機ＥＬ表示装置の１画素についての駆動回路図である。同図において、データ線５１２には、コンデンサ５２３を介して駆動トランジスタ５２２のゲート電極が接続されている。１画素における有機ＥＬ素子のアノード電極は４分割されており、分割されていない有機発光層及びカソード電極とともに、それぞれ、有機ＥＬ素子５２４Ａ、５２４Ｂ、５２４Ｃ及び５２４Ｄを構成している。また、それぞれのアノード電極は、選択トランジスタ５２１Ａ、５２１Ｂ、５２１Ｃ及び５２１Ｄのドレイン−ソースを介して駆動トランジスタ５２２のソース電極に接続されている。また、駆動トランジスタ５２２のドレイン電極は、電源線５１６に接続されている。さらに、コンデンサ５２３と駆動トランジスタ５２２との接続点と、駆動トランジスタ５２２のソース電極との間にリセットトランジスタ５２０が接続されている。リセットトランジスタ５２０のゲート電極は、リセット線５１８に接続されている。これにより１フレーム期間の終了時点でコンデンサ５２３の蓄積電荷を放電させて、次の信号に備える。

選択トランジスタ５２１Ａ、５２１Ｂ、５２１Ｃ及び５２１Ｄのゲート電極は点灯制御信号線５１３に共通に接続されている。有機ＥＬ素子の分割により配置される薄膜トランジスタの数は、アノード電極の分割数と同じである。

上記構成において、４分割された有機ＥＬ素子の１つに部分短絡によるリークパスが発生した場合、当該リークパスが発生した分割有機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、この画素はほぼ７５％の明るさ（輝度）が確保される。ここで、選択トランジスタ５２１Ａ、５２１Ｂ、５２１Ｃ及び５２１Ｄ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素子にも発光電流が分配される。

以上の構成により、特許文献１に記載された有機ＥＬ表示装置は、リペアすることなく画素の滅点化を低減することが可能となる。

特開２００７−２８６０８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された画素駆動回路の構成では、選択トランジスタを有機ＥＬ素子の分割数に応じて増加させるので、１画素に必要なＴＦＴの数は、有機ＥＬ素子の分割数をｎ分割する場合、ｎ個の選択トランジスタ、１個の駆動トランジスタ及び１個のリセットトランジスタが必要であり、ＴＦＴが合計（ｎ＋２）個となる。つまり、この構成では、選択トランジスタ、駆動トランジスタ及びキャパシタという２個のＴＦＴと１個のキャパシタで構成される基本的な画素駆動回路に比べ、画素駆動回路の部品数が必要以上に多くなり回路面積の増大を招いてしまう。また、分割しない場合の回路に対し、分割した場合の回路では、（ｎ−１）個の選択トランジスタが増加する。この分割した場合の回路面積を、分割しない場合の回路面積と同等レベルに抑えることは困難である。

さらに、分割された有機ＥＬ素子へと供給される発光電流の総量は、１個の駆動トランジスタにより決定され、各有機ＥＬ素子へ分配供給されるので、短絡箇所へ流れるリーク電流が大きいと、短絡が発生していない分割有機ＥＬ素子へ供給されるべき発光電流は、その影響を受け減少する可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、画素駆動回路のレイアウト面積を増加させず、かつ、短絡箇所のリペアをしなくとも、高精細かつ高信頼性を有する表示品質が維持できる有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置は、基板上に、複数の走査線と、複数のデータ線と、該走査線と該データ線との交差部に配置された発光画素とを具備する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置であって、前記発光画素の各々は、前記走査線を介して走査信号が供給されるスイッチング用薄膜トランジスタと、該スイッチング用薄膜トランジスタを介して前記データ線から供給されるデータ電圧を保持する容量素子と、該容量素子によって保持されたデータ電圧がゲート電極に印加されることにより、ソース及びドレインに流れる電流を前記データ電圧に対応する電流となるよう制御する複数の電流制御用薄膜トランジスタと、下部電極、有機発光層及び上部電極を含み、前記複数の電流制御用薄膜トランジスタにより発光状態が制御される有機ＥＬ素子とを有し、前記下部電極は、複数の分割電極に分割され、前記複数の分割電極のそれぞれは、該複数の分割電極と同数設けられた前記複数の電流制御用薄膜トランジスタのそれぞれに接続されており、前記複数の電流制御用薄膜トランジスタのゲート電極は、前記容量素子によって保持されるデータ電圧が共通して印加されるように、相互に接続されていることを特徴とする。

本発明の有機ＥＬ表示装置によれば、有機ＥＬ素子の電極を分割し、分割された電極ごとに駆動トランジスタが配置されるので、短絡欠陥に対してリペア不要となり、画素駆動回路のレイアウト面積を増加させずに高精細かつ高信頼性の表示品質を有する有機ＥＬ表示装置が提供可能となる。

本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の有する発光画素の回路構成図である。 本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の有する発光画素の回路レイアウトを示す上面図である。 本発明の実施の形態に係るトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の有する発光画素の回路レイアウトを示す断面図である。 従来の有機ＥＬ表示装置の有する発光画素の回路レイアウトを示す上面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例を示す有機ＥＬ表示装置の有する発光画素の回路レイアウトを示す上面図である。 本発明に係るボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の有する発光画素の回路レイアウトを示す断面図である。 本発明の有機ＥＬ表示装置を内蔵した薄型フラットＴＶの外観図である。 特許文献１に記載された有機ＥＬ表示装置の１画素についての駆動回路図である。

本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置は、基板上に、複数の走査線と、複数のデータ線と、該走査線と該データ線との交差部に配置された発光画素とを具備する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置であって、前記発光画素の各々は、前記走査線を介して走査信号が供給されるスイッチング用薄膜トランジスタと、該スイッチング用薄膜トランジスタを介して前記データ線から供給されるデータ電圧を保持する容量素子と、該容量素子によって保持されたデータ電圧がゲート電極に印加されることにより、ソース及びドレインに流れる電流を前記データ電圧に対応する電流となるよう制御する複数の電流制御用薄膜トランジスタと、下部電極、有機発光層及び上部電極を含み、前記複数の電流制御用薄膜トランジスタにより発光状態が制御される有機ＥＬ素子とを有し、前記下部電極は、複数の分割電極に分割され、前記複数の分割電極のそれぞれは、該複数の分割電極と同数設けられた前記複数の電流制御用薄膜トランジスタのそれぞれに接続されており、前記複数の電流制御用薄膜トランジスタのゲート電極は、前記容量素子によって保持されるデータ電圧が共通して印加されるように、相互に接続されていることを特徴とする。

製造工程または経時変化により有機ＥＬ素子の部分短絡が発生した場合、当該短絡が発生した画素は滅点化してしまうため、画素欠陥という不具合を発生させてしまう。

本態様によれば、有機ＥＬ素子の下部電極を複数の分割領域に分割し、各々の分割領域に対して異なる駆動トランジスタを接続させている。このため、ある分割領域に部分短絡が発生しても、その他の分割領域では、それぞれ独立した電流制御用薄膜トランジスタが配置されているので、分割領域に対応した正常な発光電流を流すことが可能となる。分割領域ごとに電流制御用薄膜トランジスタを設けない場合、短絡が発生した箇所は、低抵抗パスが形成されるので当該分割領域に大リーク電流が流れ、これにより共通の電流制御用薄膜トランジスタにより供給される電流が、発光電流としてではなく、ほとんど当該大リーク電流として使われてしまい、他の正常分割領域に流れるべき発光電流が十分に流れない。一方、本発明のように、分割領域ごとに電流制御用薄膜トランジスタを設けたことにより、部分短絡が発生した分割領域にリーク電流が発生しても、他の分割領域は異なる電流制御用薄膜トランジスタにより電流供給されるので、当該リーク電流の影響を受けない。また、電流制御用薄膜トランジスタのオン抵抗が、有機ＥＬ素子の抵抗よりも大きいことより、上記リーク電流は制限されるので、電源電圧が降下するようなことはない。

また、分割領域ごとに配置された電流制御用薄膜トランジスタは、１画素を１個の電流制御用薄膜トランジスタの供給する発光電流により発光させる場合と比較して、供給すべき発光電流を低減できる。例えば、Ｎ等分された分割領域にそれぞれ接続されたＮ個の電流制御用薄膜トランジスタの供給すべき発光電流は、１画素を１個の電流制御用薄膜トランジスタで供給する発光電流と比較して、１／Ｎでよい。そうすると、各電流制御用薄膜トランジスタの素子サイズ自体も、概ね１／Ｎでよいので、画素駆動回路のレイアウト面積は、電流制御用薄膜トランジスタが増加してもほとんど増加しない。

また、１画素に必要なＴＦＴは、１個のスイッチング用薄膜トランジスタ及びＮ個の電流制御用薄膜トランジスタであり、１画素あたりのＴＦＴの数は（Ｎ＋１）個である。

よって、画素駆動回路のレイアウト面積を増加させずとも短絡箇所のリペアを不要とする有機ＥＬ表示装置が実現できる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置は、前記複数の電流制御用薄膜トランジスタの各々は、共通のゲート電極を有していてもよい。

複数の電流制御用薄膜トランジスタの各々のゲートには、容量素子によって保持されるデータ電圧が同時に印加されるので、複数の電流制御用薄膜トランジスタの各々のゲート電極を、連続した１つの電極で構成する、つまり、共通にすることが可能である。これにより、分割領域ごとに配置された複数の電流制御用薄膜トランジスタ全体の素子サイズを縮小でき、画素駆動回路のレイアウト面積を縮小させることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置は、前記複数の電流制御用薄膜トランジスタは、チャネル領域が共通して形成されており、各電流制御用薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極は該チャネル領域を挟んで対向するように配置されていてもよい。

データ電圧に対応した発光電流は、各電流制御用薄膜トランジスタのソースを介して各分割電極へと供給されるが、各電流制御用薄膜トランジスタのドレインに接続されている電源は共通である。また、各電流制御用薄膜トランジスタのチャネル領域が共通して形成されているので、複数の電流制御用薄膜トランジスタの各々のドレイン電極を、連続した１つの電極で構成する、つまり、共通にすることが可能である。これにより、分割領域ごとに配置された複数の電流制御用薄膜トランジスタ全体の素子サイズを縮小でき、画素駆動回路のレイアウト面積を縮小させることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置は、前記有機ＥＬ表示装置の有する複数の発光画素のうち少なくとも１つは、前記複数の分割電極のうち１の分割電極と前記上部電極との間が短絡していてもよい。

有機ＥＬ素子の下部電極が複数の分割電極からなり、各分割電極に対し異なる電流制御用薄膜トランジスタから発光電流が供給される構造をとることにより、いずれかの分割電極と上部電極との間に短絡が生じても、リペアすることなく他の分割電極と上部電極との間では正常発光が維持される。よって、製造工程の簡略化が図られる。

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態および各図面において、同じ構成要素には同じ符号を付し説明する。また、以下では、上面発光方式の陽極（アノード）を下面に、また、陰極（カソード）を上面とする有機ＥＬ素子からなる画像表示装置を例に説明するが、これに限られない。

図１は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の構成を示すブロック図である。同図における有機ＥＬ表示装置１は、表示パネル１０と、制御回路２０とを備える。表示パネル１０は、複数の発光画素１１と、発光画素列ごとに配置された複数のデータ線１２及び複数の正電源線１６と、発光画素行ごとに配置された複数の走査線１３と、走査線駆動回路１４と、データ線駆動回路１５とを備える。

発光画素１１は、表示パネル１０上に、マトリクス状に配置されている。

走査線駆動回路１４は、各走査線１３へ走査信号を出力することにより、発光画素の有する回路素子を駆動する。

データ線駆動回路１５は、データ線１２へデータ電圧を出力する。これにより、輝度信号に対応した発光画素の発光を実現するための電流が正電源線１６から供給される。発光画素へ供給された電流は負電源線１７（図示せず）へ流れる。

制御回路２０は、走査線駆動回路１４から出力される走査信号の出力タイミングを制御する。また、制御回路２０は、データ線駆動回路１５から出力されるデータ電圧を出力するタイミングを制御する。

図２は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の有する発光画素の回路構成図である。同図に記載された発光画素１１は、駆動回路層１１Ａ及び発光層１１Ｂで構成されている。駆動回路層１１Ａは、例えば、Ｎｃｈ−ＦＥＴからなる選択トランジスタ２１と、Ｎｃｈ−ＦＥＴからなる駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃと、コンデンサ２３とを備える。また、発光層１１Ｂは、３分割された有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃを備える。

選択トランジスタ２１は、ドレイン電極がデータ線１２に接続され、ゲート電極が走査線１３に接続され、ソース電極がコンデンサ２３の一方の電極及び駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃのゲート電極に接続されているスイッチング用薄膜トランジスタである。

駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃは、ドレイン電極が正電源線１６に接続され、ソース電極が、それぞれ、有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃのアノード電極に接続されている電流制御用薄膜トランジスタである。また、駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃのゲート電極は、コンデンサ２３によって保持されるデータ電圧が共通して印加されるように、相互に接続されている。

コンデンサ２３は、他方の電極が、正電源線１６に接続されている容量素子である。

有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃは、カソード電極が負電源線１７に接続されている。有機ＥＬ素子は、上部電極であるカソード電極と、下部電極であるアノード電極と、カソード電極及びアノード電極に挟まれた有機発光層とで構成されている。有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃは、発光画素１１の有する１個の有機ＥＬ素子が３分割されたものである。具体的には、カソード電極及び有機発光層は、有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃにわたって連続して形成されており、アノード電極のみが３分割されている。

この構成において、走査線１３に走査信号が入力され、選択トランジスタ２１がオン状態となると、データ線１２を介して供給されたデータ電圧がコンデンサ２３に書き込まれる。そして、コンデンサ２３に書き込まれた保持電圧は、１フレーム期間を通じて保持され、この保持電圧により、駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃのコンダクタンスがアナログ的に同様に変化し、発光階調に対応した駆動電流が、それぞれ、有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃのアノード電極に同様に供給される。さらに、上記アノード電極に供給された駆動電流は、発光層１１Ｂの有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃ、カソード電極及び負電源線１７へと流れる。これにより、有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃが３素子で１発光画素を発光させ、表示パネル１０は画像を表示する。

なお、駆動回路層１１Ａは、上述した回路構成に限定されない。つまり、選択トランジスタ２１、駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃ、ならびにコンデンサ２３は、データ電圧の電圧値に応じた駆動電流を発光層１１Ｂに流すために必要な回路構成要素であるが、上述した形態に限定されない。また、上述した回路構成要素に、別の回路構成要素が付加される場合も、本発明に係る駆動回路層１１Ａに含まれる。

図３は、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の有する発光画素の回路レイアウトを示す上面図である。表示パネル１０上であって、発光画素列ごとに配置されたデータ線１２及び正電源線１６と、発光画素行ごとに配置された走査線１３とで囲まれた領域ごとに発光画素１１が形成されている。選択トランジスタ２１、駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃ、コンデンサ２３を有する駆動回路層１１Ａの上に、有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃを有する発光層１１Ｂが積層されている。駆動回路層１１Ａと発光層１１Ｂとは、コンタクトパッド２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃを介して電気的に接続されている。コンタクトパッド２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃは、それぞれ、駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃと有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃのアノード電極とを接続している。

図４は、本発明の実施の形態に係るトップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の有する発光画素の回路レイアウトを示す断面図である。同図に記載された断面図は、図３における画素レイアウト図のＸ−Ｘ'の断面図である。トップエミッション型の有機ＥＬ表示装置の場合、基板１００上に駆動回路層１１Ａ及び発光層１１Ｂが積層される。基板１００は、例えば、ガラス基板である。また、基板１００は、樹脂からなるフレキシブル基板を用いることも可能である。基板１００は、駆動回路層１１Ａとともに、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板を構成する。なお、図４に記載されたようなトップエミッション構造の場合には、基板１００は透明である必要はないので、非透明の基板、例えば、シリコン基板を用いることもできる。

選択トランジスタ２１及び駆動トランジスタ２２Ａは、例えば、ボトムゲート型の薄膜トランジスタであり、ガラス基板上から順に形成されたゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層及びＳＤ（ソースドレイン）電極から構成されている。駆動トランジスタ２２Ａのソース電極は有機ＥＬ素子２４Ａのアノード電極２４１Ａとコンタクトパッド２５Ａを介して接続されている。なお、図示していないが、駆動トランジスタ２２Ｂ及び２２Ｃも同様の構造により、それぞれ、コンタクトパッド２５Ｂ及び２５Ｃを介して有機ＥＬ素子２４Ｂ及び２４Ｃのアノード電極２４１Ｂ及び２４１Ｃと接続されている。

平坦化絶縁膜１０１は、選択トランジスタ２１及び駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃの上に形成され、駆動回路層１１Ａの上面を平坦化する。

平坦化絶縁膜１０１の材料としては、例えば、ＣＶＤ法やスパッタリング法などによるシリコン酸化膜である。この形成されたシリコン酸化膜の表面を、例えば、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法などにより平坦化することにより平坦化絶縁膜１０１が形成される。

アノード電極２４１Ａ、２４１Ｂ及び２４１Ｃは、平坦化絶縁膜１０１の上に形成され、互いに水平方向に隣接して配置されるが、直接的には電気絶縁されている。また、アノード電極２４１Ａ、２４１Ｂ及び２４１Ｃは、カソード電極２４２に対して正の電圧を発光層１１Ｂに印加する電極である。アノード電極２４１Ａ、２４１Ｂ及び２４１Ｃを構成する材料としては、例えば、反射率の高い金属であるＡｌ、Ａｇ、またはそれらの合金が好ましい。

有機発光層２４３は、アノード電極２４１Ａ、２４１Ｂ及び２４１Ｃを覆うように積層され、カソード電極２４２は有機発光層２４３を覆うように積層されている。有機発光層２４３は、アノード電極及びカソード電極から正孔と電子が注入され再結合されることにより励起状態が生成され発光する機能を有する。有機発光層２４３としては、インクジェットやスピンコートのような湿式成膜法で成膜できる発光性の有機材料を用いることが好ましい。これにより、大画面の基板に対して、簡易で均一な成膜が可能となる。この材料としては、特に限定されるものではないが、高分子有機材料が好ましい。高分子有機材料の特徴としては、デバイス構造が簡単であること、膜の信頼性に優れ、低電圧駆動のデバイスであることも挙げることができる。

なお、有機発光層２４３は、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層及び電子輸送層のうち少なくとも１つを含んでいてもよい。正孔注入層は、カソード電極の表面上に形成され、正孔を安定的に、又は正孔の生成を補助して、有機発光層２４３へ正孔を注入する機能を有する。これにより、発光層１１Ｂの駆動電圧が低電圧化され、正孔注入の安定化により素子が長寿命化される。正孔注入層の材料としては、例えばＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）などを用いることができる。正孔輸送層は、正孔注入層の表面上に形成され、正孔注入層から注入された正孔を有機発光層２４３内へ効率良く輸送し、有機発光層２４３と正孔注入層との界面での励起子の失活防止をし、さらには電子をブロックする機能を有する。正孔輸送層としては、例えば、生じた正孔を分子間の電荷移動反応により伝達する性質を有する有機高分子材料であり、例えば、トリフェルアミン、ポリアニリンなどが挙げられる。電子注入層は、有機発光層２４３の上に形成され、有機発光層２４３への電子注入の障壁を低減し発光層１１Ｂの駆動電圧を低電圧化すること、励起子失活を抑制する機能を有する。これにより、電子注入を安定化し素子を長寿命化すること、カソード電極との密着を強化し発光面の均一性を向上させ素子欠陥を減少させることが可能となる。電子注入層は、例えば、バリウム、アルミニウム、フタロシアニン、フッ化リチウム、さらに、バリウム−アルミニウム積層体などからなる。電子輸送層は、有機発光層２４３と電子注入層との間に形成され、電子注入層から注入された電子を有機発光層２４３内へ効率良く輸送し、有機発光層２４３と電子注入層との界面での励起子の失活防止をし、さらには正孔をブロックする機能を有する。

カソード電極２４２は、アノード電極２４１Ａ、２４１Ｂ及び２４１Ｃに対して負の電圧を発光層１１Ｂに印加し、電子を素子内（特に有機発光層２４３）に注入する機能を有する。カソード電極２４２はとしては、特に限定されるものではないが、透過率の高い物質および構造を用いることが好ましい。これにより、発光効率が高いトップエミッション有機ＥＬ素子を実現することができる。カソード電極２４２の構成としては、特に限定されるものではないが、金属酸化物層が用いられる。この金属酸化物層としては、特に限定されるものではないが、インジウム錫酸化物（以下、ＩＴＯと記す）、あるいはインジウム亜鉛酸化物（以下、ＩＺＯと記す）からなる層が用いられる。

カソード電極２４２の上には、薄膜封止膜１０２、樹脂封止層１０３及びガラス基板１０４がこの順で形成されている。また、遮光層１０５は、有機発光層２４３の形成領域以外の遮光領域に形成されている。

薄膜封止膜１０２は、カソード電極２４２の表面上に形成され、水分から素子を保護する機能を有する。また、薄膜封止膜１０２は、透明であることが要求される。薄膜封止膜１０２は、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、または有機膜からなる。

なお、図示していないが、コンデンサ２３は、積層方向において対向する２つの電極層及び絶縁層で構成された平行平板型の容量素子である。一方の電極層は、駆動回路層１１Ａ内においてゲート電極２２１Ａ、２２１Ｂ及び２２１Ｃと接続されている。また、他方の電極層は正電源線１６に接続されている。

上述した各電極の材料としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）とタングステン（Ｗ）との合金、または、ＭｏとＷとの合金／アルミニウム（Ａｌ）／ＭｏとＷとの合金の積層構造が挙げられる。

また、上述した絶縁膜及び絶縁層の材料としては、例えば、シリコン酸化膜（ＳｉＯｘ）、または、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）などが挙げられる。なお、上記絶縁層は、所望の静電容量を確保するため、誘電体材料であってもよい。

バンク層は、湿式成膜法を用いて形成される有機発光層２４３を所定の領域に形成するバンクとしての機能を有する。バンク層に用いられる材料は、無機物質および有機物質のいずれであってもよいが、有機物質の方が、一般的に、撥水性が高いので、より好ましく用いることができる。このような材料の例としては、ポリイミド、ポリアクリルなどの樹脂が挙げられる。

図４に記載された発光画素１１の断面構造により、発光層１１Ｂに電圧を印加すると、有機発光層２４３で光が生じ、カソード電極２４２及び薄膜封止膜１０２を通じて光が上方に出射する。また、有機発光層２４３で生じた光のうち下方に向かったものは、アノード電極２４１Ａ、２４１Ｂ及び２４１Ｃで反射され、カソード電極２４２及び薄膜封止膜１０２を通じて光が上方に出射する。

以上説明した発光画素１１の構造により、有機ＥＬ表示装置１は、アクティブマトリクス型の表示装置としての機能を有する。

以下では、有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃのいずれかに短絡欠陥が発生した場合の発光画素１１の動作について説明する。

図３に記載された発光画素１１において、例えば、有機ＥＬ素子２４Ｃが短絡不良を発生している場合（図３の×印）、図２に示される発光画素１１の回路図において、有機ＥＬ素子２４Ｃが低抵抗成分Ｓにてバイパスされることになる。この状態で、コンデンサ２３に保持されたデータ電圧に対応した電圧が、駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃのゲート電極に同時に印加され、当該電圧に対応した駆動電流がコンタクトパッド２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃを介して発光層１１Ｂに供給されても、有機ＥＬ素子２４Ｃに流れるべき駆動電流は殆ど低抵抗成分Ｓを流れる。よって、有機ＥＬ素子２４Ｃは、正常発光しない。

一方、有機ＥＬ素子２４Ａ及び２４Ｂには、それぞれ、駆動トランジスタ２２Ａ及び２２Ｂから、データ電圧に対応した駆動電流が供給され正常発光する。よって、この場合、発光画素１１全体としての発光輝度は、２／３に抑えられるものの、当該発光画素は滅点化されずに、正常タイミングで発光動作をすることが可能となる。

つまり、本実施の形態によれば、有機ＥＬ素子のアノード電極を複数の分割領域に分割し、各々の分割領域に対して異なる駆動トランジスタを接続させている。このため、ある分割領域に部分短絡が発生しても、その他の分割領域では、分割領域に対応した正常な発光電流を流すことが可能となる。これに対し、分割領域ごとに駆動トランジスタを設けない場合には、短絡が発生した箇所は、低抵抗パスが形成されるので当該分割領域に大リーク電流が流れ、これにより共通の駆動トランジスタにより供給される電流が、発光電流としてではなく、ほとんど当該大リーク電流として使われてしまい、他の正常分割領域に流れるべき発光電流が十分に流れない。一方、本発明のように、分割領域ごとに駆動トランジスタを設けたことにより、部分短絡が発生した分割領域にリーク電流が発生しても、他の分割領域は異なる駆動トランジスタにより電流供給されるので、当該リーク電流の影響を受けない。また、駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃのオン抵抗が、有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃの抵抗よりも大きいことより、上記リーク電流は制限されるので、正電源線１６の電圧が降下するようなことはない。

また、分割領域ごとに配置された駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃのそれぞれは、１発光画素を１つの駆動トランジスタの供給する駆動電流により発光させる場合と比較して、供給すべき駆動電流を低減できる。例えば、図３において、３等分された分割領域にそれぞれ接続された３個の駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃの供給すべき駆動電流は、１画素を１つの駆動トランジスタで供給する駆動電流と比較して、１／３でよい。これは、分割された３つの有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃの合計発光輝度が、１発光画素の発光輝度であればよいからである。これによれば、各駆動トランジスタ２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃの素子サイズは、最大駆動電流値により決定されることから、１画素を１つの駆動トランジスタで供給する場合の駆動トランジスタの素子サイズと比較して、概ね１／３とできる。よって、図３に記載された発光画素１１のレイアウトでは、有機ＥＬ素子を分割したことによる回路素子の増分は駆動トランジスタのみであることから、当該レイアウトの面積は、１画素を１つの駆動トランジスタで供給する場合のレイアウトの面積と殆ど変わらない。よって、本発明の有機ＥＬ表示装置は、画素駆動回路のレイアウト面積を増加させず、かつ、短絡箇所のリペアをしなくとも、短絡欠陥を有する発光画素を滅点化させずに正常発光させることができるので、製造工程の簡略化が図られるとともに、高精細かつ高信頼性を有する表示品質が確保される。

これに対し、従来のような、有機ＥＬ素子の分割に対応させて選択トランジスタを配置するレイアウトは、有機ＥＬ素子を分割しないレイアウトに比べて、その面積が増加してしまう。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、それぞれ、従来の有機ＥＬ表示装置の有する発光画素の第１及び第２の回路レイアウトを示す上面図である。同図は、図９に記載された特許文献１の有機ＥＬ表示装置の１画素についての駆動回路をレイアウトした図である。なお、図９に示されたレイアウトでは、有機ＥＬ素子を４分割しているが、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されたレイアウトは、本実施の形態と比較するため、有機ＥＬ素子を３分割したものと仮定している。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示された従来のレイアウトでは、駆動回路層は、３個の選択トランジスタ、１個の駆動トランジスタ、１個のリセットトランジスタ及び１個のコンデンサが配置されている。この従来の構成では、本発明の基礎回路構成とする２個のＴＦＴと１個のコンデンサで構成される回路に比べ、画素駆動回路の部品数及びコンタクトホールが必要以上に多くなり回路面積の増大を招いている。さらに、分割しない場合の回路に対し、分割した場合の回路では、２個の選択トランジスタが増加している。選択トランジスタの機能は、駆動電流パスの導通及び非導通を切り替えることである。つまり、有機ＥＬ素子が３分割されても、分割された有機ＥＬ素子ごとに配置された選択トランジスタと、１画素につき１つの選択トランジスタが配置される場合の選択トランジスタとの機能は変わらない。よって、有機ＥＬ素子を分割することにかかわらず、個々の選択トランジスタの素子サイズは不変であるため、有機ＥＬ素子が分割された場合の回路レイアウト面積を、有機ＥＬ素子が分割されない場合の回路レイアウト面積と同等レベルに抑えることは困難である。さらに、分割された有機ＥＬ素子へと供給される発光電流の総量は、１個の駆動トランジスタにより決定され、各有機ＥＬ素子へ分配供給されるので、短絡箇所へ流れるリーク電流が大きいと、短絡が発生していない分割有機ＥＬ素子へ供給されるべき発光電流は、その影響を受け減少してしまう。

これに対し、本発明の有機ＥＬ素子表示装置では、分割された有機ＥＬ素子ごとに駆動トランジスタが配置されているので、短絡箇所へ流れるリーク電流が大きさによらず、短絡が発生していない分割有機ＥＬ素子へ供給されるべき発光電流は、その影響を受けず正常発光できる。

次に、本発明の実施の形態に係る有機ＥＬ表示装置の変形例について説明する。

図６は、本発明の実施の形態に係る変形例を示す有機ＥＬ表示装置の有する発光画素の回路レイアウトを示す上面図である。同図に記載された発光画素の回路レイアウトは、図３に記載された発光画素の回路レイアウトと比較して、駆動トランジスタ３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃのレイアウトのみが異なる。図３に記載された発光画素の回路レイアウトと同じ点は説明を省略し、以下、異なる点のみ説明する。

駆動トランジスタ３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃは、チャネル領域が共通して形成されており、各駆動トランジスタのソース電極及びドレイン電極は、当該チャネル領域を挟んで対向するように配置されている。よって、各ゲート電極、各ドレイン電極が、連続した１つの電極で構成されており、つまり、相互に共通となっており、ソース電極がそれぞれ個別となっている。このような構成においても、駆動トランジスタ３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃは、ゲート電極に印加された電圧に応じた駆動電流を、それぞれ独立にコンタクトパッド２５Ａ、２５Ｂ及び２５Ｃを介して有機ＥＬ素子２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃへと供給することが可能である。

図６に記載された発光画素において、例えば、有機ＥＬ素子２４Ｃが短絡不良を発生している場合、コンデンサ２３に保持されたデータ電圧に対応した電圧が、駆動トランジスタ３２Ａ、３２Ｂ及び３２Ｃのゲート電極に同時に印加され、当該電圧に対応した駆動電流が発光層１１Ｂに供給されても、有機ＥＬ素子２４Ｃに流れるべき駆動電流は殆ど低抵抗成分Ｓを流れる。よって、有機ＥＬ素子２４Ｃは、正常発光しない。

一方、有機ＥＬ素子２４Ａ及び２４Ｂには、それぞれ、駆動トランジスタ３２Ａ及び３２Ｂから、データ電圧に対応した駆動電流が供給され正常発光する。よって、この場合、発光画素全体としての発光輝度は、２／３に抑えられるものの、当該発光画素は滅点化されずに、正常タイミングで発光動作をすることが可能となる。

図６に記載された発光画素の回路レイアウトによれば、図３に記載された発光画素の回路レイアウトの奏する効果に加え、さらに、ゲート電極及びドレイン電極の共通化が図られるので、分割された有機ＥＬ素子ごとに配置された複数の駆動トランジスタ全体の素子サイズを縮小でき、画素駆動回路のレイアウト面積を縮小させることが可能となる。

なお、図６に記載された発光画素の回路レイアウトのみならず、駆動トランジスタのゲート電極及びドレイン電極のうちいずれか一方のみを共通化させたレイアウトも、画素駆動回路のレイアウト面積を縮小させることが可能となる。

以上、本発明の有機ＥＬ表示装置について、実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明に係る有機ＥＬ表示装置は、上記実施の形態に限定されるものではない。実施の形態及びその変形例における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、実施の形態及びその変形例に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る有機ＥＬ表示装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。

例えば、実施の形態では、トップエミッション型の有機ＥＬ素子を分割した例を示したが、本発明は、ボトムエミッション型の有機ＥＬ素子を分割した構造にも適用される。

図７は、本発明に係るボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の有する発光画素の回路レイアウトを示す断面図である。ボトムエミッション型の有機ＥＬ表示装置の場合、基板１００上に駆動回路層１１Ｂ及び発光層１１Ｂが隣接して形成される。本構造においても、有機ＥＬ素子のアノード電極を複数の分割領域に分割し、分割されたアノード電極と、各々のアノード電極に接続された駆動トランジスタのそれぞれのソース電極とを、積層膜面方向に形成された配線により接続させる。これにより、ある分割領域に部分短絡が発生しても、その他の分割領域では、分割領域に対応した正常な発光電流を流すことが可能となる。本発明のように、分割領域ごとに駆動トランジスタを設けたことにより、部分短絡が発生した分割領域にリーク電流が発生しても、他の分割領域は異なる駆動トランジスタにより電流供給されるので、当該リーク電流の影響を受けない。また、各駆動トランジスタのオン抵抗が、分割された各有機ＥＬ素子の抵抗よりも大きいことより、上記リーク電流は制限されるので、電源線の電圧が降下するようなこともない。

また、実施の形態では、有機ＥＬ素子の不良要因として、電極間に偏在するパーティクルなどによる電極間短絡を挙げたが、本実施の形態における短絡とは、完全短絡に限定されない。例えば、パーティクル同士の点接触のように微小な抵抗値及び容量値を有するものも短絡に含まれる。

また、実施の形態では、アノード電極を３分割した構造を例示したが、電極の分割数は２以上であればよく、これにより、本発明の効果を奏することができる。

また、例えば、本発明に係る画像表示装置は、図８に記載されたような薄型フラットＴＶに内蔵される。これにより、短絡欠陥を有する発光画素であっても、リペアせずに正常発光タイミングで発光でき、製造工程の簡略化及び表示パネルの品質が向上した薄型フラットＴＶが実現される。

本発明の有機ＥＬ表示装置は、大画面及び高解像度が要望される、薄型テレビ、パーソナルコンピュータのディスプレイなどの技術分野に有用である。

１ 有機ＥＬ表示装置
１０ 表示パネル
１１ 発光画素
１１Ａ 駆動回路層
１１Ｂ 発光層
１２、５１２ データ線
１３ 走査線
１４ 走査線駆動回路
１５ データ線駆動回路
１６ 正電源線
１７ 負電源線
２０ 制御回路
２１、５２１Ａ、５２１Ｂ、５２１Ｃ、５２１Ｄ 選択トランジスタ
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、５２２ 駆動トランジスタ
２３、５２３ コンデンサ
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、５２４Ａ、５２４Ｂ、５２４Ｃ、５２４Ｄ 有機ＥＬ素子
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ コンタクトパッド
１００ 基板
１０１ 平坦化絶縁膜
１０２ 薄膜封止膜
１０３ 樹脂封止層
１０４ ガラス基板
１０５ 遮光層
２４１Ａ、２４１Ｂ、２４１Ｃ アノード電極
２４２ カソード電極
２４３ 有機発光層
５１３ 点灯制御信号線
５１６ 電源線
５１８ リセット線
５２０ リセットトランジスタ

Claims (4)

1. 基板上に、複数の走査線と、複数のデータ線と、該走査線と該データ線との交差部に配置された発光画素とを具備する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置であって、
   前記発光画素の各々は、
   前記走査線を介して走査信号が供給されるスイッチング用薄膜トランジスタと、
   該スイッチング用薄膜トランジスタを介して前記データ線から供給されるデータ電圧を保持する容量素子と、
   該容量素子によって保持されたデータ電圧がゲート電極に印加されることにより、ソース及びドレインに流れる電流を前記データ電圧に対応する電流となるよう制御する複数の電流制御用薄膜トランジスタと、
   下部電極、有機発光層及び上部電極を含み、前記複数の電流制御用薄膜トランジスタにより発光状態が制御される有機ＥＬ素子とを有し、
   前記下部電極は、複数の分割電極に分割され、前記複数の分割電極のそれぞれは、該複数の分割電極と同数設けられた前記複数の電流制御用薄膜トランジスタのそれぞれに接続されており、
   前記複数の電流制御用薄膜トランジスタのゲート電極は、前記容量素子によって保持されるデータ電圧が共通して印加されるように、相互に接続されている
   有機ＥＬ表示装置。
2. 前記複数の電流制御用薄膜トランジスタの各々は、共通のゲート電極を有している
   請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 前記複数の電流制御用薄膜トランジスタは、チャネル領域が共通して形成されており、各電流制御用薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極は該チャネル領域を挟んで対向するように配置されている
   請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置。
4. 前記有機ＥＬ表示装置の有する複数の発光画素のうち少なくとも１つは、
   前記複数の分割電極のうち１の分割電極と前記上部電極との間が短絡している
   請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の有機ＥＬ表示装置。

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