JP2016110054A - 有機発光ダイオード表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】初期化信号線と陽極との間の短絡の発生を回避できる有機発光ダイオード表示装置を提供する。【解決手段】基板が複数の画素構造からなる表示領域及び表示領域外に位置する周囲領域を備える複数の画素構造と、周囲領域から各画素構造まで垂直に伸ばして複数種の信号を各画素構造に伝送する垂直に配置される複数本の信号線と、周囲領域から各画素構造まで水平に伸ばして複数種の信号を各画素構造に伝送するものであって初期化信号線を含む水平に配置される複数本の信号線と、画素構造のそれぞれに設けられた複数の薄膜トランジスタ及び一つの蓄積コンデンサと、を備え、蓄積コンデンサの第２端が第１導電層からなり、蓄積コンデンサの第１端及び初期化信号線が第２導電層からなり、第２導電層が第１導電層の上方に位置する、基板に設けられた複数の画素構造。【選択図】図４

Description

本発明は、ＯＬＥＤディスプレイ分野に関し、特に有機発光ダイオード表示装置に関する。
有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置は、パッシブマトリクス型（ＰＭＯＬＥＤ）とアクティブマトリクス型（ＡＭＯＬＥＤ）とに分けられた。アクティブマトリクスＯＬＥＤ表示装置は、パッシブマトリクスＯＬＥＤ表示装置に比べてより複雑な製造プロセスを有する。
図７に示すように、アクティブマトリクスＯＬＥＤ表示装置のサブ画素回路が１つ示されている。アクティブマトリクスＯＬＥＤ表示装置は、複数のサブ画素構造からなり、そしてアクティブマトリクスＯＬＥＤ表示装置の回路説明図は同様に、複数の図７に示すサブ画素回路説明図からなることは、当業者に理解されるところであり、ここで、余計な説明を省略する。
図７を参照すると、アクティブマトリクスＯＬＥＤ表示装置の各サブ画素回路は、陰極Ｋ、データ線Ｄｍ、発光陽極信号線ＥＬＶＤＤ、走査線Ｓｎ＋1、走査線Ｓｎ、走査線Ｓｎ−1、発光駆動線Ｅｎ、初期化信号線ｖｉｎおよび蓄積コンデンサの信号線（図示せず）などの複数の信号線からなる。これら信号線は、表示領域外部から異なるシーケンスでそれと対応している信号を各画素に搬送し、図７に示すサブ画素回路における複数の薄膜トランジスタ及びコンデンサと協力作用して、ＯＬＥＤサブ画素の異なるグレースケール値表示を達成する。つまり、これら信号線はいずれも、表示領域外部から各サブ画素に電気的に接続されて、アクティブマトリクスＯＬＥＤ表示装置の表示機能を達成するものでなければならない。
従来のサブ画素レイアウト設計は、図１に示すとおりであり、図１と図７を同時に参照すると、上記複数種の信号線のうち、データ線ＤｍおよびＥＬＶＤＤ信号線は垂直に配列される信号線である一方、走査線Ｓｎ＋1、走査線Ｓｎ、走査線Ｓｎ−1、発光駆動線Ｅｎ、蓄積コンデンサＣ１の信号線、および初期化信号線ｖｉｎは、水平に配列される信号線であることは分かった。
従来の製造方法では、ＡＭＯＬＥＤ画素構造における複数本の信号線、複数個の薄膜トランジスタ及びコンデンサ構造を形成するために、半導体プロセスにより、半導体層、第１ゲート絶縁層、第１導電層（ゲート電源層１）、第２ゲート絶縁層、第２導電層（ゲート電源層２）、データ線絶縁層、第３導電層（データ線層）、平坦化層（陽極絶縁層）、第４導電層（陽極金属層）及び画素定義層などからなる多層薄膜構造を沈積形成させ、各プロセスの間に、マスク露光やエッチングなどの半導体プロセスとの組み合わせにより、所要の箇所に特定のパターンを定義することにより、図１における各信号線、薄膜トランジスタおよびコンデンサなどの構造を形成する。
上記構造において、垂直に配列されるデータ線ＤｍおよびＥＬＶＤＤ信号線は、第３導電層からなり、水平に配列される走査線Ｓｎ＋1、走査線Ｓｎ、走査線Ｓｎ−1および発光駆動線Ｅｎは、第１導電層からなり、水平に配列される表示領域外に伸ばしたコンデンサ構造の一端および蓄積コンデンサの信号線は、第２導電層からなるのに対し、同様に水平に配列される初期化信号線ｖｉｎは、第４導電層からなる。
また、半導体層は、主として複数の薄膜トランジスタにおけるチャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）の形成に用いられる。第１導電層は、前記複数本の走査線および発光駆動線Ｅｎの形成に加えて、複数個の薄膜トランジスタの第１ゲートおよびコンデンサ構造の他端の形成にも用いられる。第４導電層は、前記初期化信号線ｖｉｎの形成に加えて、ＯＬＥＤデバイスにおける陽極構造の形成にも用いられる。画素定義層は、第４導電層上に位置し、サブ画素の位置を定義する溝が複数形成されており、溝の開口の底部から第４導電層により定義された陽極が露出しており、ＯＬＥＤ材料は、溝の陽極上に設けられて、ＯＬＥＤサブ画素を形成する。
ＡＭＯＬＥＤ表示装置が次第に高解像度（ＰＰＩ、Ｐｉｘｅｌ Ｐｅｒ Ｉｎｃｈ）の方向に発展しているのに伴い、この成り行きに合せた画素回路レイアウト設定は極めて重要になっている。しかし、高解像度は、各サブ画素の面積が一層小さくなることを意味しており、このため、上記サブ画素の各種の信号線、薄膜トランジスタ及びコンデンサ構造のレイアウトが一層厳しい挑戦に直面するようになる。さらに図２および図３を参照し、なお説明の便宜上、図２は、図１における第４導電層および第４導電層上の画素定義層のレイアウトのみが示されている図であり、図３は、図１におけるI-I’断面線に沿った一部断面図である。図２に示すように、初期化信号線ｖｉｎおよびＯＬＥＤデバイスにおける陽極構造Ａは共に第４導電層からなり、そして画素定義層により定義された開口Ｏは陽極Ａの上方に位置し、この開口Ｏから陽極Ａが露出している。図３に示すように、半導体層１０１上には、絶縁層１０２、データ線金属層１０３、平坦化層１０４および陽極金属層１０５がそれぞれ形成され、初期化信号線ｖｉｎが陽極金属層１０５内に位置するものであり、陽極金属層１０５と半導体層１０１との電気的接続が接触孔Ｈ１により実現され、それによって、初期化信号線ｖｉｎが初期化信号を表示領域外部からサブ画素に水平に伝送して、接触孔Ｈ１を介して初期化信号を下層の半導体層１０１に導入する。
図２は、従来の初期化信号線のレイアウトを高解像度の画素構造に用いるときに生じた問題を示す。図２から明らかなように、解像度の向上により画素面積が小さくなったので、同様に第４導電層からなる初期化信号線と陽極が面積の過小により互いに接触して信号短絡の問題が生じた。また、初期化信号線と陽極の短絡を回避するために陽極の面積を小さくすると、画素定義層の開口がさらに小さくなり、このように、画素発光面積の縮小が招来されて、画面の表示に不利になっている。
本発明は、従来の技術の欠点に対して、初期化信号線と陽極の面積の過小による相互接触により生じた信号の短絡を回避するために、合理的な画素レイアウト設計を有する有機発光ダイオード表示装置を提供することを目的とする。
本発明は、
複数の画素構造からなる表示領域及び表示領域外に位置する周囲領域を備える基板に設けられた前記複数の画素構造と、
前記周囲領域から各画素構造まで垂直に伸ばして、複数種の信号を各画素構造に伝送する垂直に配置される複数本の信号線と、
前記周囲領域から各画素構造まで水平に伸ばして、複数種の信号を各画素構造に伝送するものであって、初期化信号線を含む水平に配置される複数本の信号線と、
前記画素構造のそれぞれに設けられて、前記蓄積コンデンサの第２端は第１導電層からなり、前記蓄積コンデンサの第１端及び前記初期化信号線は前記第１導電層の上方に位置する第２導電層からなる、複数の薄膜トランジスタ及び一つの蓄積コンデンサと
を備える、有機発光ダイオード表示装置を提供する。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の一実施形態において、前記初期化信号線は、初期化信号を画素構造に供給することで画素構造の容量値のリセットを行う。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記第１導電層と前記第２導電層の材料はそれぞれ、モリブデン金属またはモリブデンーアルミニウム-モリブデン金属積層である。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記基板上に半導体層が更に存在し、前記半導体層と前記初期化信号線との間に第１絶縁層が位置し、前記第１絶縁層が接触孔を備え、前記画素構造における前記初期化信号線が前記接触孔を介して前記半導体層に電気的に接続される。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記半導体層は、多結晶シリコン層である。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記第１絶縁層は、酸化ケイ素層、窒素化ケイ素層、または酸化ケイ素と窒素化ケイ素の積層である。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記隣接する両画素の初期化信号線は、同一の前記接触孔を介して前記隣接する両画素の前記半導体層に電気的に接続される。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記垂直に配置される信号線は、データ線およびＥＬＶＤＤ信号線を含む。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記データ線および前記ＥＬＶＤＤ信号線がデータ線金属層からなり、前記データ線金属層が前記第２導電層の上方に位置し、前記データ線金属層と前記第２導電層との間には第２絶縁層が存在する。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記データ線金属層の上方に平坦化層が存在し、前記平坦化層が有機材料層である。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記平坦化層の上方に陽極金属層が存在し、前記陽極金属層が前記画素構造の陽極を形成する。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記陽極金属層が反射層であり、前記画素構造の陽極が反射電極である。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記陽極金属層の上方に、開口を有する画素定義層が存在し、前記開口の底部から前記画素構造の陽極が露出している。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記画素定義層の前記開口内に設けられた有機発光材料をさらに備え、前記有機発光材料が前記陽極と接触している。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記画素定義層と前記有機発光材料上に位置する透明導電層をさらに備え、前記透明導電層が前記画素構造の陰極を形成する。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記水平に配置される信号線は、前記第１導電層からなる複数本の走査線をさらに含む。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の別一実施形態において、前記水平に配置される信号線は、前記第１導電層からなる発光駆動線をさらに含む。
本発明に係る有機発光ダイオード表示装置は、初期化信号線と蓄積コンデンサの第１端を同一の金属層内に配置するとともに、当該金属層を接触孔を介して半導体層に電気的接続することにより、初期化信号線と陽極との間の短絡の発生を回避することができ、なお、所定の画素サイズの条件でＯＬＥＤの発光面積を増加させて、ＯＬＥＤの発光効率のために一定の設計空間を用意することができる。
図１は、従来の技術における画素レイアウト設計を示す図である。 図２は、図１における第４導電層および第４導電層上の画素定義層のレイアウトを示す図である。 図３は、図１におけるI-I’断面線に沿った一部断面図である。 図４は、本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の画素レイアウト設計を示す図である。 図５は、第２導電層への図４における画素レイアウトの投影を示す図である。 図６は、図４におけるII-II’断面線に沿った一部断面図である。 図７は、アクティブマトリクスＯＬＥＤ表示装置のサブ画素回路を説明する図である。
以下、その図面標記を説明する。
１０１ 半導体層
１０２ 絶縁層
１０３ データ線金属層
１０４ 平坦化層
１０５ 陽極金属層
２０１ 半導体層
２０２ 第１絶縁層
２０３ 第２導電層
Ａ 陽極
Ｃ１ 蓄積コンデンサ
Ｄｍ データ線
ＥＬＶＤＤ 発光陽極信号線
Ｅｎ 発光駆動線
Ｈ１ 接触孔
Ｈ２ 接触孔
Ｋ 陰極
Ｏ 開口
Ｓｎ−１、Ｓｎ、Ｓｎ＋１ 走査線
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７ 薄膜トランジスタ
Ｖｉｎ 初期化信号線。
以下、具体的な実施例に基づき、本発明に係る技術案についてさらに説明する。本発明の保護範囲が以下の実施例に限らず、これら実施例は、例示的に挙げられたものに過ぎず、本発明をいかなる方式で制限するものではない。
本発明に係る一実施形態において、有機発光ダイオード表示装置は、
基板に設けられた複数の画素構造であって、基板が複数の画素構造からなる表示領域及び表示領域外に位置する周囲領域を備える複数の画素構造と、
周囲領域から各画素構造まで垂直に伸ばして、複数種の信号を各画素構造に伝送する垂直に配置される複数本の信号線と、
周囲領域から各画素構造まで水平に伸ばして、複数種の信号を各画素構造に伝送するものであって、初期化信号線を含む水平に配置される複数本の信号線と、
画素構造のそれぞれに設けられた複数の薄膜トランジスタ及び一つの蓄積コンデンサと、を備える。
図４は、本発明に係る有機発光ダイオード表示装置の画素レイアウト設計図であり、二つの画素構造の場合の画素レイアウト設計を示しており、図面から明らかなように、走査線Ｓｎ＋1、走査線Ｓｎ、走査線Ｓｎ−1、発光駆動線Ｅｎおよび初期化信号線Ｖｉｎが水平に配置されるのに対し、データ線ＤｍおよびＥＬＶＤＤ信号線が垂直に配置され、その中で、初期化信号線Ｖｉｎは、初期化信号を画素構造に供給することで画素構造の容量値のリセットを行うためのものである。
図左側における画素構造において、薄膜トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７及び一つの蓄積コンデンサＣ１が設けられる。
本発明に係わる有機発光ダイオード画素構造における上記複数本の信号線、薄膜トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７及び蓄積コンデンサＣ１を形成するために、半導体プロセスにより、半導体層、第１ゲート絶縁層、第１導電層（ゲート電源層１）、第２ゲート絶縁層、第２導電層（ゲート電源層２）、データ線絶縁層、第３導電層（データ線層）、平坦化層（陽極絶縁層）、第４導電層（陽極金属層）及び画素定義層などからなる多層薄膜構造を沈積形成させ、各プロセスの間に、マスク露光やエッチングなどの半導体プロセスとの組み合わせにより、所要の箇所に特定のパターンを定義することにより、図４における各信号線、薄膜トランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６、Ｔ７、および蓄積コンデンサＣ１などの構造を形成する。
蓄積コンデンサＣ１は、第２導電層からなる第１端と、第１導電層からなる第２端を有してなるものであり、第２導電層が第１導電層の上方に位置し、第２導電層と第１導電層の間は第２ゲート絶縁層により隔てられる。
第１導電層と第２導電層は共に金属層であることができ、その材料はそれぞれモリブデン金属またはモリブデンーアルミニウム-モリブデン金属積層であることができる。
初期化信号線Ｖｉｎおよび蓄積コンデンサＣ１の第１端は、同一の金属層からなり、即ち両者共に第２導電層からなる。図５は、第２導電層部分への図４における画素レイアウトの投影を示す図であり、図５に示すように、初期化信号線Ｖｉｎおよび蓄積コンデンサＣ１の第１端は共に第２導電層からなり、陽極Ａは第２導電層と別の陽極金属層からなり、両者は同一の平面に位置しないものであり、よって、高解像度により初期化信号線Ｖｉｎと陽極Ａが相互重複して短絡した状況の発生がなく、それと同時に、高ＰＰＩの場合であっても、短絡の回避のために発光面積をある程度低減させることもなく、それによってＯＬＥＤの発光効率のために一定の設計空間を用意することになる。
図６は、図４におけるII-II’断面線に沿った一部断面図である。本発明に係る有機発光ダイオード表示装置は、基板上に半導体層２０１および第１絶縁層２０２を更に備え、第１絶縁層２０２は、半導体層２０１と初期化信号線の位置する第２導電層２０３との間に位置して、絶縁作用を奏するものである。詳しくは、第１絶縁層２０２は、第１ゲート絶縁層と第２ゲート絶縁層からなるものである。
第１導電層（図示せず）は、第２導電層２０３の下方に位置し、例えば第１絶縁層２０２内に位置して、第１絶縁層２０２を一部領域で上下の両層、即ち下層である第１ゲート絶縁層と上層である第２ゲート絶縁層に分割した。上記走査線Ｓｎ＋1、走査線Ｓｎ、走査線Ｓｎ−1、発光駆動線Ｅｎはいずれも、第１導電層からなり、第１ゲート絶縁層上に位置する。
半導体層２０１は、多結晶シリコン層であって、ＴＦＴ用のチャネル領域、ソース領域、ドレイン領域および配線を備えることができる。第１絶縁層２０２は、酸化ケイ素層、窒素化ケイ素層、または酸化ケイ素と窒素化ケイ素の積層であることができる。
初期化信号線と半導体層２０１を導通するために、第１絶縁層２０２に接触孔Ｈ２を開口することができ、前記接触孔Ｈ２を、第１絶縁層２０２を貫通して下方の半導体層を露出させるものとすることによって、初期化信号線を接触孔Ｈ２を介して半導体層２０１に電気的に接続させるようにした。
また、隣接する両画素の初期化信号線は、同一の接触孔を介して、隣接する両画素の半導体層に電気的に接続されることが可能となり、このように設計により、水平画素全体が第２導電層によって接続されることを実現できる。
データ線およびＥＬＶＤＤ信号線は、データ線金属層からなるものであることができ、当該データ線金属層が第２導電層２０３の上方に位置し、かつ当該データ線金属層と第２導電層２０３との間には第２絶縁層が更に存在する。
データ線金属層の上方に平坦化層が更に存在し、当該平坦化層が有機材料層である。比較的厚さの大きな有機材料を塗布することにより、上記接触孔などの窪みを充填して、面全体が平坦化になる効果を達成できる。
平坦化層の上方に、画素構造の陽極を形成する陽極金属層が更に存在し、当該陽極金属層が反射層であることができ、それによって画素構造の陽極が反射電極である。
陽極金属層の上方に、開口を有する画素定義層が更に存在し、当該開口の底部から画素構造の陽極が露出している。
当該画素定義層の開口において有機発光材料が更に存在し、当該有機発光材料が陽極と接触して有機発光機能層を形成する。
画素定義層と有機発光材料の上方に透明導電層が更に存在し、当該透明導電層が画素構造の陰極を形成し、陽極および有機発光材料と共に発光ユニットを形成する。
上記をまとめて、本発明に係る有機発光ダイオード表示装置は、初期化信号線と蓄積コンデンサの第１端を同一の金属層内に配置するとともに、当該金属層を接触孔を介して半導体層に電気的接続することにより、初期化信号線と陽極との間の短絡の発生を回避することができ、なお、所定の画素サイズの条件でＯＬＥＤの発光面積を増加させて、ＯＬＥＤの発光効率のために一定の設計空間を用意することができる。
当業者が注意すべき点は、本発明で説明している実施形態は、単なる例示的なものであり、本発明の範囲内で各種の置換、修正、および改善を行うことができることである。そこで、本発明は、上記実施形態に制限されず、特許請求の範囲のみによって制限されるものである。

Claims (14)

  1. 複数の画素構造からなる表示領域及び表示領域外に位置する周囲領域を備える基板に設けられた前記複数の画素構造と、
    前記周囲領域から各画素構造まで垂直に伸ばして、複数種の信号を各画素構造に伝送する垂直に配置される複数本の信号線と、
    前記周囲領域から各画素構造まで水平に伸ばして、複数種の信号を各画素構造に伝送するものであって、初期化信号線を含む水平に配置される複数本の信号線と、
    前記画素構造のそれぞれに設けられて、前記蓄積コンデンサの第２端は第１導電層からなり、前記蓄積コンデンサの第１端及び前記初期化信号線は前記第１導電層の上方に位置する第２導電層からなる、複数の薄膜トランジスタ及び一つの蓄積コンデンサと
    を備えることを特徴とする有機発光ダイオード表示装置。
  2. 前記初期化信号線は、初期化信号を画素構造に供給することで画素構造の容量値のリセットを行う
    ことを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  3. 前記基板上に半導体層が更に存在し、前記半導体層と前記初期化信号線との間に第１絶縁層が位置し、前記第１絶縁層が接触孔を備え、前記画素構造における前記初期化信号線が前記接触孔を介して前記半導体層に電気的に接続される
    ことを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  4. 前記隣接する両画素の初期化信号線は、同一の前記接触孔を介して前記隣接する両画素の前記半導体層に電気的に接続される
    ことを特徴とする請求項３に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  5. 前記垂直に配置される信号線は、データ線およびＥＬＶＤＤ信号線を含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  6. 前記データ線および前記ＥＬＶＤＤ信号線がデータ線金属層からなり、前記データ線金属層が前記第２導電層の上方に位置し、前記データ線金属層と前記第２導電層との間には第２絶縁層が存在する
    ことを特徴とする請求項５に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  7. 前記データ線金属層の上方に平坦化層が存在し、前記平坦化層が有機材料層である
    ことを特徴とする請求項５に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  8. 前記平坦化層の上方に陽極金属層が存在し、前記陽極金属層が前記画素構造の陽極を形成する
    ことを特徴とする請求項７に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  9. 前記陽極金属層が反射層であり、前記画素構造の陽極が反射電極である
    ことを特徴とする請求項８に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  10. 前記陽極金属層の上方に、開口を有する画素定義層が存在し、前記開口の底部から前記画素構造の陽極が露出している
    ことを特徴とする請求項９に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  11. 前記画素定義層の前記開口内に設けられた有機発光材料をさらに備え、前記有機発光材料が前記陽極と接触している
    ことを特徴とする請求項１０に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  12. 前記画素定義層と前記有機発光材料上に位置する透明導電層をさらに備え、前記透明導電層が前記画素構造の陰極を形成する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  13. 前記水平に配置される信号線は、前記第１導電層からなる複数本の走査線をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード表示装置。
  14. 前記水平に配置される信号線は、前記第１導電層からなる発光駆動線をさらに含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード表示装置。
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