JP2013057921A - 有機発光表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機発光表示装置を提供する。
【解決手段】赤、緑、青色のサブ画素のうち、緑色サブ画素の薄膜トランジスタのサイズが赤色及び青色のサブ画素の薄膜トランジスタのサイズより大きい構造を有する有機発光表示装置である。これにより、相対的に発光効率の高い緑色サブ画素のスイングレンジが広く確保できる。これを採用する場合、さらに正確な階調表現が可能であり、信頼性の高い製品が具現できる。また、これにより、有機発光表示装置の輝度のばらつきを軽減できるので、画質不良製品も発生しにくくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機発光表示装置に係り、さらに詳細には、単位画素を構成する３色のサブ画素の構造が改善された有機発光表示装置に関する。

一般的に、有機発光表示装置の単位画素には、赤色画素、緑色画素及び青色画素のサブ画素（回路）が備えられ、これらの３色のサブ画素の色相の組合せによって所望のカラーが表現される。

そして、サブ画素ごとに薄膜トランジスタ、キャパシタ及びこれらに連結された発光部を備えており、発光部は、前記薄膜トランジスタ及びキャパシタから適切な駆動信号が印加されて発光し、所望の画像を具現する。

ところで、一般的には、赤、緑、青色のサブ画素のうち、緑色サブ画素の発光効率が最も高い。したがって、従来の構造のように、３色サブ画素をいずれも同じ大きさに形成する場合には、緑色サブ画素に、相対的に少ない電流を流せばよい。こうすれば、３色のサブ画素の輝度を揃えることができる。しかし、この場合には、緑色サブ画素において、全階調を表現するための電圧制御範囲（以下では、「スイングレンジ」とよぶ）が狭くなり、非常に精密な制御が要求される。例えば、２５６段階の階調を表現するためには、緑色サブ画素は、相対的に少ない電流量で２５６段階を表現しなければならないので、全階調を表現するための電圧制御範囲が他色のサブ画素に比べて狭くなる。そのため、１階調間の電圧差が小さくなり、所望の階調を表現しようとすると、その制御が非常に難しくなるという問題が生じる。したがって、このようにスイングレンジが狭くなる場合、わずかなずれでも正確な階調表現が行われず、輝度のばらつきが増加するおそれがある。そのため、このような問題を解消する適切な改善が要求される。

韓国公開特許２００６−０１１４４７７号 韓国公開特許２００７−００５１２２４号 韓国公開特許２００７−００３７７６３号

本発明が解決しようとする課題は、発光効率が異なるサブ画素間での輝度を揃えるために、発光効率が比較的高いサブ画素のスイングレンジが狭くなる問題を解決できるように改善された有機発光表示装置を提供することである。

前記課題を達成するために、本発明の実施形態による有機発光表示装置は、色相ごとに発光効率が異なる複数のサブ画素を備える有機発光表示装置であって、前記各サブ画素は、少なくとも薄膜トランジスタを備え、前記各サブ画素の発光効率に応じて、前記薄膜トランジスタのサイズを異ならせる。

相対的に発光効率の高いサブ画素における薄膜トランジスタのサイズを、他色のサブ画素における薄膜トランジスタのサイズより大きくしてもよい。

前記各薄膜トランジスタは、活性層及びゲート電極を含んでもよく、相対的に発光効率の高いサブ画素における活性層とゲート電極との重畳領域の幅は、他色のサブ画素における活性層とゲート電極との重畳領域の幅よりも狭くてもよい。

相対的に発光効率の高いサブ画素における活性層とゲート電極との重畳領域の長さは、他色のサブ画素における活性層とゲート電極との重畳領域の長さよりも長くてもよい。

相対的に発光効率の高いサブ画素における前記重畳領域の幅Ｗと、前記重畳領域の長さＬと、の比を、少なくとも「Ｗ：Ｌ＝３〜４（３から４の範囲の値）：３０」とし、他色のサブ画素における前記重畳領域の幅Ｗと、前記重畳領域の長さＬと、の比を、少なくとも「Ｗ：Ｌ＝４〜５（４から５の範囲の値）：２０」としてもよい。

前記重畳面積を形成する前記ゲート電極は、矩形であり、前記活性層は、Ｔ字形でありうる。

前記キャパシタは、ストレージキャパシタとブーストキャパシタとを備えうる。

相対的に発光効率の高いサブ画素における前記ストレージキャパシタ及び前記ブーストキャパシタの面積は、他色のサブ画素におけるサブ画素の前記ストレージキャパシタ及び前記ブーストキャパシタの面積よりそれぞれさらに大きくてもよい。

前記ストレージキャパシタは、前記活性層と同一層の第１ストレージ電極と、前記ゲート電極と同一層の第２ストレージ電極とを含んでもよく、相対的に発光効率の高いサブ画素における前記第１、２ストレージ電極の重畳面積は、他色のサブ画素における前記第１、２ストレージ電極の重畳面積より大きくてもよい。

前記第１、第２ストレージ電極のうち、前記薄膜トランジスタの活性層に対応する層に設けられたストレージ電極に少なくとも１つのホールが形成されうる。

前記ブーストキャパシタは、前記活性層と同一層の第１ブースト電極と、前記ゲート電極と同一層の第２ブースト電極とを含んでもよく、相対的に発光効率の高いサブ画素における前記第１、２ブースト電極の重畳面積は、他色のサブ画素における前記第１、２ブースト電極の重畳面積より大きくてもよい。

前記薄膜トランジスタは、駆動トランジスタでありうる。

前記相対的に発光効率の高いサブ画素は、緑色のサブ画素を含み、前記他色のサブ画素は、少なくとも赤色のサブ画素および青色のサブ画素のいずれかを含むようにしてもよい。

本発明によれば、相対的に発光効率の高いサブ画素の薄膜トランジスタ及びキャパシタのサイズが、他色のサブ画素に比べて相対的に大きく、スイングレンジが狭くならないので、階調表現のための制御が容易になる。これにより、有機発光表示装置において輝度のばらつきを減らせるので、画質不良製品の発生可能性も減らせる。

本発明の一実施形態による有機発光表示装置の単位画素のうち、赤色及び緑色のサブ画素の構造を示す平面図である。 図１に示された赤色及び緑色のサブ画素の構造のうち、活性層及びゲート電極が形成された層をそれぞれ分離して示す平面図である。 図１に示された赤色及び緑色のサブ画素の構造のうち、活性層及びゲート電極が形成された層をそれぞれ分離して示す平面図である。 図１に示された赤色及び緑色のサブ画素の構造のうち、薄膜トランジスタ領域を拡大した平面図である。 図１に示された赤色及び緑色のサブ画素の構造のうち、ブーストキャパシタ領域を拡大した平面図である。 図１に示された赤色及び緑色のサブ画素の構造のうち、ストレージキャパシタ領域を拡大した平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。 本発明の他の実施形態による有機発光表示装置の単位画素のうち、赤色及び緑色のサブ画素の構造を示す平面図である。 図３Ａに示された薄膜トランジスタ領域の変形可能な構造を示す平面図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。

図面上の同じ符号は、同じ要素を表す。下記の本発明の説明において、関連した公知機能または構成についての具体的な説明が、本発明の要旨を不明確にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

添付された図面において、構造物（例えば、層や領域）の寸法は本発明を明確に説明するために実際より拡大して示している場合もあるまた、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上に”あるとする場合、これは、他の部分の“真上に”ある場合だけではなく、その間に他の部分がある場合も含む。

図１は、本発明の一実施形態による有機発光表示装置に備えられた単位画素の構造を概略的に示した平面図であり、図２Ａ及び図２Ｂは、活性層及びゲート電極層をそれぞれ分離して示した平面図である。本来、単位画素は、赤色サブ画素Ｒ、緑色サブ画素Ｇ及び青色サブ画素(図示せず）の３色サブ画素を備えているが、本実施形態で青色サブ画素(図示せず)と赤色サブ画素Ｒとは、同様の構造であるので、ここでは、便宜上、一方を省略して図示している。したがって、緑色サブ画素Ｇと容易に比較できるように、赤、青色サブ画素のうち赤色サブ画素Ｒのみを示した。そして、有機発光表示装置には、この３色サブ画素を含む単位画素が行及び列の方向に沿って反復的に配されていると見なせばよい。

まず、図１を参照すれば、本発明の有機発光表示装置は、前記のように、赤色サブ画素Ｒ、緑色サブ画素Ｇ及び青色サブ画素(図示せず)の３色サブ画素を単位画素の構成要素として備えている。前述したように、青色サブ画素(図示せず）は、赤色サブ画素Ｒと同様の構造であり、以下に説明される赤色サブ画素Ｒの構造を青色サブ画素(図示せず)も備える。

まず、比較して見る前記赤色サブ画素Ｒと緑色サブ画素Ｇとは、それぞれ発光部４００Ｒ、４００Ｇ及び薄膜トランジスタ１００Ｒ、１００Ｇと、ストレージキャパシタ３００Ｒ、３００Ｇ及びブーストキャパシタ２００Ｒ、２００Ｇとを備えている。したがって、薄膜トランジスタ１００Ｒ、１００Ｇと、ストレージキャパシタ３００Ｒ、３００Ｇ及びブーストキャパシタ２００Ｒ、２００Ｇに電流が流れれば、それらと連結された各発光部４００Ｒ、４００Ｇで発光が起き、画像が形成される。ここで、薄膜トランジスタ１００Ｒ、１００Ｇは、発光部４００Ｒ、４００Ｇを発光駆動させる駆動トランジスタである。

しかし、前述したように、緑色サブ画素Ｇは、発光効率が相対的に高いため、赤色Ｒ及び青色サブ画素(図示せず)と同様の構造に作れば、発光に必要な電流量が少なくなる。そのため、緑色サブ画素Ｇのスイングレンジが狭くなり、階調の精密な表現が非常に難しい。

したがって、これを補償するために、本実施形態では、発光部４００Ｒ、４００Ｇと連結された構成要素、すなわち、薄膜トランジスタ１００Ｒ、１００Ｇとストレージキャパシタ３００Ｒ、３００Ｇ及びブーストキャパシタ２００Ｒ、２００Ｇのサイズをそれぞれ異ならせて形成する。

これを詳細に説明するために、まず、図４を参照して、赤色サブ画素Ｒの断面構造を説明する。前記青色サブ画素(図示せず）は、前述したように、赤色サブ画素Ｒと同様の構造であり、緑色サブ画素Ｇも、サイズは異なるが、概略的な断面構造は、同様である。図示したように、当該サブ画素Ｒの断面を見れば、発光層４００Ｒの下部にそれと連結された構成要素である薄膜トランジスタ１００Ｒと、ストレージキャパシタ３００Ｒ及びブーストキャパシタ２００Ｒがそれぞれ形成されている。そして、この構成要素は、絶縁層を介して、活性層１０１Ｒとゲート電極１０２Ｒ、第１ストレージ電極３０１Ｒと第２ストレージ電極３０２Ｒ、第１ブースト電極２０１Ｒと第２ブースト電極２０２Ｒがそれぞれ相互対面する構造である。

ここで、活性層１０１Ｒと第１ストレージ電極３０１Ｒ及び第１ブースト電極２０１Ｒが同じ材質で一層に形成され、ゲート電極１０２Ｒと第２ストレージ電極３０２Ｒ及び第２ブースト電極２０２Ｒが同じ材質で一層に形成される。

このような構造は、図２Ａ及び図２Ｂで確認できる。

すなわち、各サブ画素Ｒ、Ｇの活性層１０１Ｒ、１０１Ｇと第１ストレージ電極３０１Ｒ、３０１Ｇ及び第１ブースト電極２０１Ｒ、２０１Ｇは、図２Ａに示したように、同じ材質で一層に形成され、ゲート電極１０２Ｒ、１０２Ｇと第２ストレージ電極３０２Ｒ、３０２Ｇ及び第２ブースト電極２０２Ｒ、２０２Ｇは、図２Ｂに示したように、同じ材質で一層に形成される。

そして、図２Ａ及び図２Ｂに示された構造が、絶縁層を介して積層されて相互に重畳する領域を形成し、この重畳された領域に、前記薄膜トランジスタ１００Ｒ、１００Ｇとストレージキャパシタ３００Ｒ、３００Ｇ及びブーストキャパシタ２００Ｒ、２００Ｇがそれぞれ形成される。

以下、前記赤色サブ画素Ｒ及び緑色サブ画素Ｇの構成要素を比較して説明する。

まず、図３Ａは、図１で赤色サブ画素Ｒ及び緑色サブ画素Ｇの薄膜トランジスタ１００Ｒ、１００Ｇの領域を拡大した平面図である。図面に示したように、薄膜トランジスタ１００Ｒ、１００Ｇは、活性層１０１Ｒ、１０１Ｇとゲート電極１０２Ｒ、１０２Ｇとが重畳される領域で形成される。この重畳される領域を比較すれば、緑色サブ画素Ｇが赤色サブ画素Ｒに比べて、重畳領域の幅（ゲート幅）は狭く(ＷＧ＜ＷＲ)、長さ（ゲート長）は長い(ＬＧ＞ＬＲ)ことが分かる。そして、重畳面積は、緑色サブ画素Ｇの方が赤色サブ画素Ｒに比べて大きい。具体的には、赤色サブ画素Ｒの場合、重畳される領域の「幅(ＷＲ)：長さ(ＬＲ)」が「（４μｍ〜５μｍ）：２０μｍ」とすれば、緑色サブ画素Ｇの場合は、「幅(ＷＧ)：長さ(ＬＧ)」を「（３μｍ〜４μｍ）：３０μｍ」にすることが望ましい。

そして、図６は、図３Ａに示された構造の変形例を示す平面図である。図示するように、緑色サブ画素Ｇの矩形（例えば、長方形）のゲート電極１０２Ｇが活性層１０１ＧのＴ字形状部分と重畳されるように形成することもできる。この場合も、活性層１０１Ｒ、１０１Ｇとゲート電極１０２Ｒ、１０２Ｇの重畳領域の長さは、緑色サブ画素Ｇの方が赤色サブ画素Ｒよりも長くなる。

このように、本実施形態では、緑色サブ画素Ｇにおける活性層１０１Ｇとゲート電極１０２Ｇの重畳領域を、他色のサブ画素よりも大きくしている。これにより、発光部４００Ｇを所望の輝度（例えば、赤色サブ画素Ｒの発光部４００Ｒと同じ輝度）で発光させる場合に必要な電流量は、従来（各色のサブ画素のサイズを統一する場合）よりも大きくなる。

また、緑色サブ画素Ｇに対して、活性層１０１Ｇとゲート電極１０２Ｇの重畳領域の幅を狭め、長さを延ばすようにしている。これにより、発光部４００Ｇを所望の輝度（例えば、赤色サブ画素Ｒの発光部４００Ｒと同じ輝度）で発光させる場合に必要な電流量は、重畳領域の幅、長さを変更する前と比べて大きくなる。

以上より、本実施形態の緑色サブ画素Ｇでは、全階調を表現するためのスイングレンジが大きくなり、一階調に当たる電圧範囲も広くなるので、精密な階調表現が具現し易くなる。

実験によれば、活性層１０１Ｇとゲート電極１０２Ｇの重畳領域の、幅：長さの比が５：２０である場合に、スイングレンジが１.５Ｖであるとすると、幅：長さを４：３０にした場合には、スイングレンジが１.７Ｖと、約０.２Ｖ増加することが分かった。これにより、２５６段階の階調を表現する場合、一諧調間の電圧差が５.８６ｍＶから６.６４ｍＶに拡大されて、制御がさらに容易になる効果が得られる。

また、本実施形態では、発光部４００Ｒ、４００Ｇの階調表現に影響を与えるストレージキャパシタ３００Ｒ、３００Ｇ及びブーストキャパシタ２００Ｒ、２００Ｇについても、緑色サブ画素Ｇの方が他色のサブ画素より大きく形成される。

すなわち、図３Ｂに示したように、ブーストキャパシタ２００Ｒ、２００Ｇは、第１ブースト電極２０１Ｒ、２０１Ｇと第２ブースト電極２０２Ｒ、２０２Ｇとが重畳される領域で形成され、緑色サブ画素Ｇの重畳面積が、赤色サブ画素Ｒに比べてさらに大きい。これにより、発光部４００Ｇを所望の輝度（例えば、赤色サブ画素Ｒの発光部４００Ｒと同じ輝度）で発光させる場合に必要な電流量も、従来より大きくなる。そして、全階調を表現するためのスイングレンジが大きくなり、精密な階調表現の具現が容易になる。

同様に、図３Ｃに示したように、ストレージキャパシタ３００Ｒ、３００Ｇは、第１ストレージ電極３０１Ｒ、３０１Ｇと第２ストレージ電極３０２Ｒ、３０２Ｇとが重畳される領域で形成され、緑色サブ画素Ｇの重畳面積が、赤色サブ画素Ｒに比べてさらに大きい。これにより、発光部４００Ｇを所望の輝度（例えば、赤色サブ画素Ｒの発光部４００Ｒと同じ輝度）で発光させる場合に必要な電流量も、従来より大きくなる。そして、全階調を表現するためのスイングレンジが大きくなり、精密な階調表現の具現が容易になる。

以上で説明したような単位画素を備えた有機発光表示装置は、相対的に発光効率の高い緑色サブ画素Ｇの薄膜トランジスタ１００Ｇやストレージキャパシタ３００Ｇまたはブーストキャパシタ２００Ｇを、赤色Ｒや青色（図示せず）のサブ画素より大きくさせている。これにより、緑色サブ画素Ｇのスイングレンジを広く確保するため、階調表現のための精密な制御が容易になる。これを採用すれば、従来より正確な階調表現が可能な信頼性の高い製品を具現できる。そして、これにより、有機発光表示装置の輝度のばらつきが減らせるので、画質不良製品が発生しにくくなる。

一方、前述した実施形態から変形可能な構造であって、図５に示したように、緑色サブ画素Ｇのストレージキャパシタ３００Ｇ−１に少なくとも１つのホールＨを形成する構造を採用することもある。すなわち、緑色サブ画素Ｇのストレージキャパシタ３００Ｇ−１を形成する活性層に少なくとも１つのホールＨを形成すれば、ストレージキャパシタ３００Ｇ−１とブーストキャパシタ２００Ｇとの面積差が減る。その結果、ストレージキャパシタ３００Ｇ−１とブーストキャパシタ２００Ｇとをそれぞれパターニングする場合に、精密なパターニングを難しくする歪み、別名スキュー(Ｓｋｅｗ)偏差が発生しても、その偏差により、二つのキャパシタ３００Ｇ−１、２００Ｇの間の面積差が大きくなる度合いは軽減される。このように、本発明の技術範囲内で多様、付随的な効果のための追加、変形も可能であることが分かる。

本発明は、図面に示された実施形態を参照して説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。

本発明は、表示装置関連の技術分野に好適に適用可能である。

１００Ｒ、１００Ｇ 薄膜トランジスタ、
２００Ｒ、２００Ｇ ブーストキャパシタ、
３００Ｒ、３００Ｇ ストレージキャパシタ、
４００Ｒ、４００Ｇ 発光部、
Ｒ 赤色サブ画素、
Ｇ 緑色サブ画素。

Claims (14)

1. 色相ごとに発光効率が異なる複数のサブ画素を備える有機発光表示装置であって、
   前記各サブ画素は、少なくとも薄膜トランジスタを備え、
   前記各サブ画素の発光効率に応じて、前記薄膜トランジスタのサイズを異ならせる、ことを特徴とする有機発光表示装置。
2. 相対的に発光効率の高いサブ画素における薄膜トランジスタのサイズは、他色のサブ画素における薄膜トランジスタのサイズより大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の有機発光表示装置。
3. 前記薄膜トランジスタは、活性層とゲート電極を備え、
   相対的に発光効率の高いサブ画素における活性層とゲート電極との重畳領域の幅Ｗは、他色のサブ画素における活性層とゲート電極との重畳領域の幅Ｗよりも狭い、ことを特徴とする請求項１または２に記載の有機発光表示装置。
4. 前記薄膜トランジスタは、活性層とゲート電極を備え、
   相対的に発光効率の高いサブ画素における活性層とゲート電極との重畳領域の長さＬは、他色のサブ画素における活性層とゲート電極との重畳領域の長さＬよりも長い、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機発光表示装置。
5. 相対的に発光効率の高いサブ画素における前記重畳領域の幅Ｗと、前記重畳領域の長さＬと、の比を、少なくとも「Ｗ：Ｌ＝３〜４（３から４の範囲の値）：３０」とし、
   他色のサブ画素における前記重畳領域の幅Ｗと、前記重畳領域の長さＬと、の比を、少なくとも「Ｗ：Ｌ＝４〜５（４から５の範囲の値）：２０」とする、ことを特徴とする請求項３または４に記載の有機発光表示装置。
6. 前記重畳領域を形成する前記ゲート電極は、矩形であり、前記活性層は、Ｔ字形である、
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の有機発光表示装置。
7. 前記各サブ画素は、キャパシタを備え、
   前記キャパシタは、ストレージキャパシタと、ブーストキャパシタと、を備える、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の有機発光表示装置。
8. 相対的に発光効率の高いサブ画素における前記ストレージキャパシタのサイズは、他色のサブ画素における前記ストレージキャパシタのサイズよりも大きい、ことを特徴とする請求項７に記載の有機発光表示装置。
9. 相対的に発光効率の高いサブ画素における前記ブーストキャパシタのサイズは、他色のサブ画素における前記ブーストキャパシタのサイズよりも大きい、ことを特徴とする請求項７または８に記載の有機発光表示装置。
10. 前記ストレージキャパシタは、第１ストレージ電極と、第２ストレージ電極と、を備え、
    相対的に発光効率の高いサブ画素における第１、第２ストレージ電極の重畳面積は、他色のサブ画素における第１、第２ストレージ電極の重畳面積よりも大きい、ことを特徴とする請求項８に記載の有機発光表示装置。
11. 前記第１、第２ストレージ電極のうち、前記薄膜トランジスタの活性層に対応する層に設けられたストレージ電極に、少なくとも１つのホールを形成する、ことを特徴とする請求項１０に記載の有機発光表示装置。
12. 前記ブーストキャパシタは、第１ブースト電極と、第２ブースト電極と、を備え、
    相対的に発光効率の高いサブ画素における第１、第２ブースト電極の重畳面積は、他色のサブ画素における第１、第２ブースト電極の重畳面積よりも大きい、ことを特徴とする請求項９に記載の有機発光表示装置。
13. 前記薄膜トランジスタは、駆動トランジスタである、ことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の有機発光表示装置。
14. 前記相対的に発光効率の高いサブ画素は、緑色のサブ画素を含み、
    前記他色のサブ画素は、少なくとも赤色のサブ画素および青色のサブ画素のいずれかを含む、ことを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の有機発光表示装置。
    

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