JP4198916B2

JP4198916B2 - Image display device

Info

Publication number: JP4198916B2
Application number: JP2002001543A
Authority: JP
Inventors: 玲彦齋藤; 豊喜樋口; 洋介櫻井
Original assignee: 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2022-01-08
Also published as: JP2003203770A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の表示画素の各々が有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子のような自己発光素子を含む画像表示装置に関し、特に発光色の異なる複数種の自己発光素子がカラー画像を表示するために組み合わされる画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ表示装置は、一般にマトリクス状に配置される複数の有機ＥＬ素子をそれぞれ表示画素として表示画面に画像を表示する。これら有機ＥＬ素子は供給電流量に応じた輝度で自己発光する能動素子であり、これら有機ＥＬ素子の行に沿って形成される複数の走査線およびこれら有機ＥＬ素子の列に沿って形成される複数の信号線の交差位置近傍に配置される電流制御回路によりそれぞれ制御される。各電流制御回路は対応走査線を介して駆動されたときに信号線からの表示信号を取り込む画素スイッチ、画素スイッチからの表示信号をゲート電位として有機ＥＬ素子に流れる電流および輝度を制御するために一対の電源線間において有機ＥＬ素子と直列に接続される駆動トランジスタ、および画素スイッチが非導通である状態で駆動トランジスタのゲート電位を保持する容量素子等を含む。画素スイッチは例えば薄膜トランジスタにより構成される。
【０００３】
典型的な有機ＥＬ素子はアノード電極およびカソード電極間に有機積層膜を挟持した構造を有する。この有機積層膜は、例えば赤、緑、または青の蛍光性有機化合物を含む薄膜である発光層、この発光層に正極からの正孔を注入する正孔輸送層、およびこの発光層にカソード電極からの電子を注入する電子輸送層などからなる。直流電圧が有機ＥＬ素子のアノード電極およびカソード電極間に印加されると、発光層は正孔輸送層および電子輸送層を介して注入される電子および正孔の再結合により励起子を生成し、この励起子の失活時に生じる光放出により発光する。発光層からの光はアノード電極およびカソード電極の一方を介して外部に取り出される。この光が例えばアノード電極を介して取り出される場合には、アノード電極がＩＴＯ等からなる光透過性電極として形成され、カソード電極がバリウム等の低仕事関数の金属からなる光反射性電極として形成される。この構成により、有機ＥＬ素子は１０Ｖ以下の印加電圧で１００〜１０００００ｃｄ／ｍ^２程度の輝度を得ることができる。
【０００４】
ところで、上述の有機ＥＬ表示装置は、例えば行方向において隣接する表示画素を３個１組でカラー画素部とし、各組の表示画素をそれぞれ赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）という３原色に設定することによりカラー画像を表示することが可能である。これら３原色は例えば発光層の有機材料を互いに異ならせて３個の有機ＥＬ素子をそれぞれ赤，緑，青で発光させる方法、あるいは発光層の有機材料を共通にして３個の有機ＥＬ素子をそれぞれ白色発光させこれら白色光を赤，緑，青のカラーフィルタを透過させる方法で得ることができる。カラーフィルタを利用する場合には、ここで生じる光量の減衰を考慮してより大きな発光エネルギーが必要となる。従って、これら有機ＥＬ素子を赤，緑，青で発光させる方法が一般に用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
有機ＥＬ表示装置の製造では、有機積層膜を形成するためにフォトエッチングプロセスを利用することができないため、真空蒸着法あるいはインクジェットにより有機材料液滴を射出するインクジェット法を利用する必要がある。ちなみに、真空蒸着法は低分子系有機材料で有機積層膜を成膜する場合に用いられ、インクジェット法は有機積層膜を高分子系有機材料で成膜する場合に用いられる。
【０００６】
各カラー画素部は赤、緑、青用の有機ＥＬ素子のためにストライプ状の領域を確保し全体としてほぼ正方形にすることが一般的である。しかしながら、インクジェット法には、発光層の形状が射出した液滴の広がりにくさからほぼ１対１の縦横比に限られるという問題があった。この結果、図８に示すようにストライプ状領域の長手方向において有機ＥＬ素子の両側に無駄なスペースができてしまい、これが十分な発光面積を得られない原因となっている。図９のように１色の表示画素に複数の発光層を持つ有機ＥＬ素子を設けても、これら発光層相互を隔壁で区切るためのマージンを残す必要がある上、液滴がほぼ円形に広がることから隔壁で発光層用に規定された正方形領域のコーナ付近に有機材料のボイドを残すことになり、これも領域の利用効率を低下させる原因となっている。ストライプ状領域に対する発光面積の比率が低い場合には、表示画像がざらついて見えるという問題がある。また、有機ＥＬ素子の発光層に流れる電流密度は発光面積が小さいほど高くなり、有機ＥＬ素子の寿命を短くしてしまう結果になる。
【０００７】
本発明は上述のような問題点を解消するためになされたもので、インクジェット法で製造される場合でも大きな発光面積を得ることが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、各々互いに発光色の異なる３種類の自己発光素子を含み略マトリクス状に配置される複数のカラー画素部と、複数のカラー画素部にそれぞれ割り当てられる複数の電流制御部とを備えた画像表示装置であって、各自己発光素子が略１：１の縦横比を有し、各カラー画素部に含まれる３種類の自己発光素子および対応電流制御部がこのカラー画素部の中心を取り囲む４象限のうちのいずれかに配置され、複数の信号線が各カラー画素部に含まれる自己発光素子の種類数毎に束ねて配置される画像表示装置が提供される。
【０００９】
この画像表示装置では、例えば赤，緑，青で発光する３種類の自己発光素子がこれら自己発光素子を含むカラー画素部に割り当てられる領域の中心を取り囲むようにを配置される。これにより、走査線および信号線により区画した正方形領域を各カラー画素部に割り当てるような場合でも、各自己発光素子の形状を１：１の縦横比となる正方形にすることができる。すなわち、従来例のようにカラー画素部用の正方形領域を行方向に３等分したストライプ状の領域にインクジェット法でこれら赤，緑，青自己発光素子をそれぞれ形成したときに列方向において自己発光素子の両側に残るような無駄なスペースを無くすことができる。さらに、電流制御部を発光色に対応して分散配置する必要もなくなるため、配線や素子構造を共通化して自己発光素子の発光面積を向上させることが可能である。また、発光面積の低下に伴う画像品質の劣化および素子寿命の劣化を防止することもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について添付図面を参照して説明する。この有機ＥＬ表示装置は下面側から外部に光を取り出す下面発光型の有機ＥＬパネルである。
【００１１】
図１は有機ＥＬ表示装置の回路構成を示し、図２は図１に示すカラー画素部周辺の平面構造を示す。この有機ＥＬ表示装置はカラー画像を表示するために有機ＥＬパネルの表示領域ＤＳにマトリクス状に配置される複数のカラー画素部ＰＸＵ、複数のカラー画素部ＰＸＵの行に沿った複数の走査線Ｙ（Ｙ１〜Ｙｍ）、複数の表示画素ＰＸの列に沿った複数の信号線Ｘ（Ｘ１〜Ｘ3ｎ）、並びにこれら表示領域ＤＳの外側に配置される走査線Ｙ１〜Ｙｍを駆動する走査線駆動回路１、および信号線Ｘ１〜Ｘ3ｎを駆動する信号線駆動回路２を備える。走査線駆動回路１および信号線駆動回路２は表示領域ＤＳの外側に配置される。
【００１２】
各カラー画素部ＰＸＵは例えば赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）のように互いに異なる発光色で自己発光する３種類の有機ＥＬ素子OLEDによりそれぞれ構成される３個の表示画素ＰＸを含む。３種類の有機ＥＬ素子OLEDは、これら有機ＥＬ素子OLEDにそれぞれ流れる電流を制御する電流制御部として用いられる３個の電流制御回路３にそれぞれ接続される。信号線Ｘ１〜Ｘ3ｎは図１に示すように複数のカラー画素部ＰＸＵをｎ列に区分するように３本１組として束ねた形式で配置され、電流制御回路３は図２に示すように３種類の有機ＥＬ素子OLEDに平面的に重ならないようにして各々対応走査線Ｙおよび対応信号線Ｘの交差位置近傍に配置される。
【００１３】
各電流制御回路３は、各画素を選択する画素スイッチ、画素スイッチを介して供給される表示信号に基づき対応する電流を有機ＥＬ素子OLEDに供給する駆動素子、画素スイッチを介して駆動素子に供給される表示信号を所定期間保持する容量素子を備えて構成される。ここでは画素スイッチはＮチャネル型薄膜トランジスタN11で構成され、駆動素子はＰチャネル型薄膜トランジスタP11により構成される。一対の電源線Ｖdd，Ｖss間において対応有機ＥＬ素子OLEDと直列に接続されるＰチャネル型薄膜トランジスタＰ11、対応信号線Ｘおよび薄膜トランジスタＰ11のゲート間に接続され対応走査線Ｙを介して駆動されるＮチャネル型薄膜トランジスタＮ11、および電源線Ｖddおよび薄膜トランジスタＰ11のゲート間に接続される容量素子Ｃ11を含む。容量素子Ｃ11は薄膜トランジスタＮ11が非導通状態であるときに薄膜トランジスタＰ11のゲート電位を保持するために用いられる。
【００１４】
図２に示すように、赤用の有機ＥＬ素子OLED（Ｒ），緑用の有機ＥＬ素子OLED（Ｇ），および青用の有機ＥＬ素子OLED（Ｂ）複数の信号線Ｘおよび走査線Ｙによって規定される正方形のカラー画素部ＰＸＵ用領域の中心を取り囲む４象限のうちの３つに配置される。すなわち、有機ＥＬ素子OLED（Ｒ）およびOLED（Ｇ）は走査線Ｙに平行な行方向において並ぶように第１および第２象限を占有し、有機ＥＬ素子OLED（Ｂ）は信号線Ｘi，Ｘi+1，Ｘi+2に平行な列方向において有機ＥＬ素子OLED（Ｇ）と並ぶように第３象限を占有する。電流制御部は上述したカラー画素部ＰＸＵ用領域の中心を取り囲む４象限のうちの残り１つである第４象限を占有する。
【００１５】
このように１カラー画素部ＰＸＵを構成する有機ＥＬ素子OLEDのうち少なくとも１つの有機ＥＬ素子の発光中心が、他の有機ＥＬ素子の発光中心を結ぶ線上にはなく、且つこの他の有機ＥＬ素子の発光中心を結ぶ線と直交する線上に発光中心がくるよう配置するため、つまり１カラー画素部ＰＸＵを構成する有機ＥＬ素子OLEDの発光中心のそれぞれが、走査線方向の同一直線上に配置されない構造となっている。
【００１６】
このような配置とするため、縦横比がほぼ１：１となるような有機ＥＬ素子であっても、十分な発光面積を確保することが可能となる。
【００１７】
また、各色に対応する電流制御部を１カラー画素部毎に集中して配置するため、配線などの共通化が出来るため、回路面積を削減することが可能となる。
【００１８】
図３はカラー画素部ＰＸＵに含まれる各表示画素ＰＸの断面構造を示す。有機ＥＬパネルは、光透過性のガラス基板１０上に、薄膜トランジスタＰ11,Ｎ11および有機ＥＬ素子OLEDを順に積層した構造を持つ。ガラス基板１０は例えば合成樹脂のような絶縁材に置き換えてもよい。薄膜トランジスタＮ11およびＰ11の各々はゲート電極Ｇを例えばポリシリコン（Poly-Silicon）薄膜で構成される半導体能動層を覆うゲート絶縁膜上に設けたトップゲート型である。有機ＥＬ素子OLEDはＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明電極材料から成るアノード電極ＡＤ、バリウム・アルミ合金から成るカソード電極ＣＤ間に、アノードバッファ層ＡＢ、および発光層ＥＭを積層した構造である。
【００１９】
アノード電極ＡＤは薄膜トランジスタＮ11およびＰ11のゲート電極Ｇと共に容量素子Ｃ11の第１電極を覆う光透過性の絶縁層間膜上に形成される。薄膜トランジスタＮ11およびＰ11のソース電極Ｓおよびドレイン電極Ｇ、信号線Ｘ、電源線Ｖddはアノード電極ＡＤと共にこの層間膜上に形成される。薄膜トランジスタＮ11のソース電極Ｓおよびドレイン電極Ｄはこの層間膜およびゲート絶縁膜に形成される一対のコンタクトホールを介して薄膜トランジスタＮ11の半導体能動層に設けられるソースおよびドレインにそれぞれ接続され、薄膜トランジスタＰ11のソース電極Ｓおよびドレイン電極Ｄはこの層間膜およびゲート絶縁膜に形成される一対のコンタクトホールを介して薄膜トランジスタＰ11の半導体能動層に設けられるソースおよびドレインにそれぞれ接続される。信号線Ｘは薄膜トランジスタＮ11のソース電極Ｓと一体的に形成され、電源線Ｖddは容量素子Ｃ11の第２電極として容量素子Ｃ11の第１電極に層間膜を介して部分的に容量結合するようにして薄膜トランジスタＰ11のゲート電極Ｇと一体的に形成される。容量素子Ｃ11の第１電極は層間膜に形成されるコンタクトホールを介して薄膜トランジスタＮ11のドレイン電極Ｄに接続される。薄膜トランジスタＰ11のドレイン電極Ｄは有機ＥＬ素子OLEDのアノード電極ＡＤの一端を覆うようにして形成される。
【００２０】
信号線Ｘ、薄膜トランジスタＮ11およびＰ11のソース電極Ｓおよびドレイン電極Ｄ、電源線Ｖdd、およびアノード電極ＡＤは光透過性絶縁保護膜により全体的に覆われ、この保護膜はアノード電極ＡＤを露出するように開口され、アノード電極ＡＤの露出部および保護膜が親水膜により全体的に覆われ、さらにこの親水膜が隔壁膜で全体的に覆われる。親水膜および隔壁膜はアノード電極ＡＤを露出するように開口され。親水膜はアノード電極ＡＤと隔壁膜との間において傾斜面として露出する。有機ＥＬ素子OLEDのアノードバッファ層ＡＢおよび発光層ＥＭが有機積層膜としてこの開口内にインクジェット法により順番に重ねて形成され、さらにバリウム・アルミ合金が複数の有機ＥＬ素子OLEDのカソード電極ＣＤとして隔壁膜および発光層ＥＭを覆って連続的に形成される。
【００２１】
上述した有機ＥＬ素子OLEDの構成では、アノード電極ＡＤから注入されたホールとカソード電極ＣＤから注入された電子とが発光層ＥＭの内部で再結合したときに、発光層ＥＭを構成する有機分子を励起して励起子を発生させる。この励起子が放射失活する過程で発光し、この光が発光層ＥＭから光透過性を有するアノード電極ＡＤ、層間膜、ゲート絶縁膜、およびガラス基板１０を介して外部へ発射される。
【００２２】
上述した第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、赤，緑，および青用の有機ＥＬ素子OLEDが正方形のカラー画素部ＰＸＵ用領域の中心を取り囲む４象限のうちの３つに配置される。これら有機ＥＬ素子OLEDはインクジェット法で有機積層膜を形成する場合に適した縦横比およそ１対１となる形状とした場合でも、発光面積を増大させることが可能となる。従って、従来例のように正方形のカラー画素部用領域を行方向に３等分したストライプ状の領域にインクジェット法でこれら赤，緑，青用の有機ＥＬ素子OLEDをそれぞれ形成したときに列方向において有機ＥＬ素子OLEDの両側に残るような無駄なスペースを無くすことができる。さらに、３個の電流制御回路３を電流制御部として一箇所に集中させることができるため、配線や素子構造を共通化して得られる領域的な余裕を赤，緑，および青用の有機ＥＬ素子OLEDに均等に配分して全体的な発光面積を向上させることが可能である。また、有機ＥＬ素子OLEDの両側に残るような無駄なスペースに起因した発光面積の低下に伴う画像品質の劣化および素子寿命の劣化を防止することもできる。そして、有機ＥＬ表示装置の高精細化が実現できる。
【００２３】
以下、本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について添付図面を参照して説明する。この有機ＥＬ表示装置は電流制御回路等の形成された基板と対向する側から外部に光を取り出す上面発光型の有機ＥＬパネルである。この有機ＥＬ表示装置の回路構造は図１に示す第１実施形態のものと等価である。
【００２４】
図４はこの有機ＥＬ表示装置のカラー画素部周辺の平面構造を示し、図５はこのカラー画素部に含まれる各表示画素の断面構造を示す。図４および図５では、第１実施形態と同様な部分を同一参照符号で示し、その説明を省略または簡素化する。
【００２５】
この上面発光方式を採用する場合には、図５に示すように、アノード電極ＡＤを保護膜を介して信号線や電源線ＶＤＤとは別層に配置する構造が有利である。すなわち、信号線等とは保護膜を介して別層にアノード電極を配置するため、アノード電極をガラス基板１０上に配置した電流制御回路等と重ねて配置することが可能となり、アノード電極の形成面積を増大させることができる。
【００２６】
図４に示すように、赤用の有機ＥＬ素子OLED（Ｒ），緑用の有機ＥＬ素子OLED（Ｇ），および青用の有機ＥＬ素子OLED（Ｂ）複数の信号線Ｘおよび走査線Ｙによって規定される正方形のカラー画素部ＰＸＵ用領域の中心を取り囲む４象限に配置される。すなわち、有機ＥＬ素子OLED（Ｒ）およびOLED（Ｇ）は走査線Ｙに平行な行方向において並ぶように第１および第２象限を占有し、有機ＥＬ素子OLED（Ｂ）は信号線Ｘi，Ｘi+1，Ｘi+2に平行な列方向において有機ＥＬ素子OLED（Ｇ）および有機ＥＬ素子OLED（Ｒ）とそれぞれ並ぶように第３象限および第４象限を占有する。第３象限および第４象限については、青用有機ＥＬ素子OLED（Ｂ）の有機積層膜を２等分した正方形の第１および第２部分によりそれぞれ占有される。ここで、電流制御部は上述したカラー画素部ＰＸＵ用領域の中心を取り囲む４象限に配置された有機ＥＬ素子OLED（Ｒ），OLED（Ｇ），OLED（Ｂ）の下方に配置される。
【００２７】
上述した第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、赤，緑，および青用の有機ＥＬ素子OLEDが正方形のカラー画素部ＰＸＵ用領域の中心を取り囲む４象限の全てに配置される。これら有機ＥＬ素子OLEDはインクジェット法で有機積層膜を形成する場合に適した縦横比１対１の形状とした場合にも、高い発光面積を増大させることができ、かつ高精細化を実現することが可能となる。従って、従来例のように正方形のカラー画素部用領域を行方向に３等分したストライプ状の領域にインクジェット法でこれら赤，緑，青用の有機ＥＬ素子OLEDをそれぞれ形成したときに列方向において有機ＥＬ素子OLEDの両側に残るような無駄なスペースを無くすことができる。さらに、３個の電流制御回路３を電流制御部としてこれら有機ＥＬ素子OLEDの下方に配置させることができるため、カラー画素部用領域を赤，緑，および青用の有機ＥＬ素子OLEDに配分して全体的な発光面積を向上させることが可能である。また、有機ＥＬ素子OLEDの両側に残るような無駄なスペースに起因した発光面積の低下に伴う画像品質の劣化および素子寿命の劣化を防止することもできる。
【００２８】
また、アノード電極と信号線、電源線ＶＤＤとを別層に配置する構造を採用した場合には、アノード電極の形成面積をさらに増大させることが可能となり、配置位置の自由度が大きくなる。
【００２９】
さらに、この実施形態では、青用有機ＥＬ素子OLED（Ｂ）が一定面積で略正方形に形成される１個以上の有機積層膜（発光層ＥＭおよびアノードバッファ層ＡＢ）に区分して第３象限および第４象限に配置され、この結果として赤用有機ＥＬ素子OLED（Ｒ）の有機積層膜および緑用有機ＥＬ素子OLED（Ｇ）の有機積層膜に対して２倍の面積に設定される。これにより、例えば有機ＥＬ素子OLED（Ｂ）の寿命が有機ＥＬ素子OLED（Ｒ）およびOLED（Ｇ）の半分であるような場合に有機ＥＬ素子OLED（Ｂ）に流れる電流密度を緩和して赤，緑および青用有機ＥＬ素子OLEDの寿命を均一化することが可能である。ちなみに、これらの面積比率は上述の値に特定されず、発光色間の寿命の差異に応じて調整されることが好ましい。
【００３０】
尚、本発明は上述の第１および第２実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々に変形可能である。
【００３１】
例えば図６のような閾値キャンセル回路を電流制御回路に付加し、薄膜トランジスタP11のしきい値電圧のバラツキをキャンセルさせることができる。この閾値キャンセル回路は薄膜トランジスタＮ11のドレインおよび薄膜トランジスタＰ11のゲート間に接続されるキャパシタＣＣ、薄膜トランジスタＰ11のドレイン電流を有機ＥＬ素子OLEDに出力する第１スイッチとして形成されるＰチャネル型薄膜トランジスタＰ22、薄膜トランジスタＰ11のゲート・ドレイン間の電位差をゼロにリセットする第２スイッチとして形成されるＰチャネル型薄膜トランジスタＰ21とを含む。このような閾値キャンセル回路回路を設けた場合には、薄膜トランジスタＰ11の閾値に依存せずに有機ＥＬ素子OLEDに流れる電流を正確に制御することが可能となる。
【００３２】
また、各実施形態では、有機ＥＬ素子OLEDのアノード電極ＡＤをＰチャネル型薄膜トランジスタＰ11のドレイン電極Ｄに接続し、カソード電極ＣＤを電源線Ｖddに接続する場合について説明したが、カソード電極ＣＤをＰチャネル型薄膜トランジスタＰ11のドレイン電極Ｄに接続しアノード電極ＡＤを電源線Ｖddに接続してもよい。ちなみに、本発明はこのような有機ＥＬ表示装置だけでなく、形状が略１：１となるような表示素子を有する表示装置に適用可能である。ここで、縦横比が１：１となるような表示素子とは、図７に示すように、実質的に発光に寄与する部分の平面形状が（ａ）円形、（ｂ）正多角形、（ｃ）多角形、（ｄ）正方形となるようなものを指す。ここでは、親水膜により露出されるアノード電極形状と一致する。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、インクジェット法で製造される場合でも大きな発光面積を得ることが可能な画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の回路構成を示す図である。
【図２】図１に示すカラー画素部周辺の平面構造を示す図である。
【図３】図２に示すカラー画素部に含まれる各表示画素の断面構造を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る有機ＥＬ表示装置のカラー画素部周辺の平面構造を示す図である。
【図５】図４に示すカラー画素部に含まれる各表示画素の断面構造を示す図である。
【図６】第１および第２実施形態の電流制御回路に付加可能な閾値キャンセル回路の例を示す図である。
【図７】第１および第２実施形態の有機ＥＬ素子において実質的に発光に寄与する部分の平面形状例を示す図である。
【図８】従来の有機ＥＬ表示装置において行方向に並ぶ赤，緑，青用の有機ＥＬ素子に割り当てられたストライプ領域の各々に形成される単一の発光層を示す図である。
【図９】従来の有機ＥＬ表示装置において行方向に並ぶ赤，緑，青用の有機ＥＬ素子に割り当てられたストライプ領域の各々に形成される２つの発光層を示す図である。
【符号の説明】
３…電流制御回路
Ｙ…走査線
Ｘ…信号線
ＰＸＵ…カラー画素部
OLED…有機ＥＬ素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display apparatus in which each of a plurality of display pixels includes a self-luminous element such as an organic EL (electroluminescence) element, and in particular, a plurality of types of self-luminous elements having different emission colors are combined to display a color image. The present invention relates to an image display device.
[0002]
[Prior art]
In general, an organic EL display device displays an image on a display screen using a plurality of organic EL elements arranged in a matrix as display pixels. These organic EL elements are active elements that self-emit with a luminance corresponding to the amount of supplied current, and are formed along a plurality of scanning lines formed along the rows of these organic EL elements and the columns of these organic EL elements. Control is performed by current control circuits arranged in the vicinity of the intersection positions of the plurality of signal lines. Each current control circuit is a pixel switch that captures a display signal from a signal line when driven through a corresponding scanning line, and controls the current flowing through the organic EL element and the luminance using the display signal from the pixel switch as a gate potential A drive transistor connected in series with the organic EL element between the pair of power supply lines, a capacitor element that holds the gate potential of the drive transistor in a state where the pixel switch is non-conductive, and the like are included. The pixel switch is composed of, for example, a thin film transistor.
[0003]
A typical organic EL device has a structure in which an organic laminated film is sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode. The organic multilayer film includes, for example, a light emitting layer that is a thin film containing a fluorescent organic compound of red, green, or blue, a hole transport layer that injects holes from the positive electrode into the light emitting layer, and a cathode electrode that is formed on the light emitting layer. It consists of an electron transport layer that injects electrons from. When a DC voltage is applied between the anode electrode and the cathode electrode of the organic EL element, the light emitting layer generates excitons by recombination of electrons and holes injected through the hole transport layer and the electron transport layer, Light is emitted by light emission generated when the exciton is deactivated. Light from the light emitting layer is extracted outside through one of the anode electrode and the cathode electrode. When this light is extracted through, for example, the anode electrode, the anode electrode is formed as a light transmissive electrode made of ITO or the like, and the cathode electrode is formed as a light reflective electrode made of a low work function metal such as barium. The With this configuration, the organic EL element can obtain a luminance of about 100 to 100,000 cd / m ² at an applied voltage of 10 V or less.
[0004]
By the way, in the organic EL display device described above, for example, a set of three display pixels adjacent in the row direction is used as a color pixel unit, and each set of display pixels is red (R), green (G), and blue (B). By setting these three primary colors, it is possible to display a color image. These three primary colors are, for example, a method in which the organic materials of the light emitting layer are different from each other and the three organic EL elements emit light in red, green, and blue, respectively, or the three organic EL elements are made common to the organic materials of the light emitting layer. Each of them can be obtained by a method of emitting white light and transmitting the white light through red, green and blue color filters. When a color filter is used, a larger amount of light emission energy is required in consideration of the attenuation of the amount of light generated here. Therefore, a method of emitting these organic EL elements in red, green, and blue is generally used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In manufacturing an organic EL display device, a photoetching process cannot be used to form an organic laminated film. Therefore, it is necessary to use a vacuum deposition method or an inkjet method in which organic material droplets are ejected by inkjet. Incidentally, the vacuum deposition method is used when an organic laminated film is formed with a low molecular organic material, and the ink jet method is used when an organic laminated film is formed with a high molecular organic material.
[0006]
Each color pixel portion generally has a striped area for the organic EL elements for red, green, and blue, and generally has a substantially square shape. However, the ink jet method has a problem that the shape of the light emitting layer is limited to an aspect ratio of about 1: 1 due to the difficulty of spreading the ejected droplets. As a result, as shown in FIG. 8, useless spaces are formed on both sides of the organic EL element in the longitudinal direction of the stripe-shaped region, and this is a cause that a sufficient light emitting area cannot be obtained. Even when an organic EL element having a plurality of light emitting layers is provided in a display pixel of one color as shown in FIG. 9, it is necessary to leave a margin for separating these light emitting layers with a partition wall, and the liquid droplets spread in a substantially circular shape. Therefore, voids of the organic material are left in the vicinity of the corner of the square region defined for the light emitting layer by the partition walls, which also causes a reduction in the utilization efficiency of the region. When the ratio of the light emitting area to the stripe region is low, there is a problem that the display image looks rough. Further, the current density flowing in the light emitting layer of the organic EL element increases as the light emitting area decreases, resulting in a shortened life of the organic EL element.
[0007]
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image display device capable of obtaining a large light-emitting area even when manufactured by an ink-jet method.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a plurality of color pixel units each including three types of self-light emitting elements having different emission colors and arranged in a substantially matrix shape, and a plurality of current control units respectively assigned to the plurality of color pixel units are provided. Each self-light emitting element has an aspect ratio of approximately 1: 1, and the three types of self-light-emitting elements and the corresponding current control unit included in each color pixel part are the center of the color pixel part. located on any of the four quadrants surrounding the image display apparatus is provided in which a plurality of signal lines are arranged by bundling for each type number of the self-light-emitting elements included in each of the color pixel unit.
[0009]
In this image display device, for example, three types of self-luminous elements that emit light in red, green, and blue are arranged so as to surround the center of a region that is allocated to the color pixel unit including these self-luminous elements. Thereby, even when a square area partitioned by the scanning lines and the signal lines is assigned to each color pixel portion, the shape of each self-light emitting element can be a square having an aspect ratio of 1: 1. That is, when these red, green, and blue self-light emitting elements are respectively formed by the inkjet method in a stripe-shaped region obtained by dividing the square region for the color pixel portion into three equal parts in the row direction as in the conventional example, self-light emission is performed in the column direction. It is possible to eliminate a useless space left on both sides of the element. Furthermore, since it is not necessary to disperse and arrange the current control units corresponding to the emission colors, it is possible to improve the light emission area of the self light emitting element by sharing wirings and element structures. In addition, it is possible to prevent image quality deterioration and element lifetime deterioration due to a decrease in the light emitting area.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an organic EL display device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This organic EL display device is a bottom emission type organic EL panel that extracts light from the bottom surface side to the outside.
[0011]
FIG. 1 shows a circuit configuration of the organic EL display device, and FIG. 2 shows a planar structure around the color pixel portion shown in FIG. The organic EL display device includes a plurality of color pixel units PXU arranged in a matrix in the display area DS of the organic EL panel to display a color image, and a plurality of scanning lines Y along the rows of the plurality of color pixel units PXU. (Y1 to Ym), a plurality of signal lines X (X1 to X3n) along the columns of the plurality of display pixels PX, and a scanning line driving circuit for driving the scanning lines Y1 to Ym arranged outside the display region DS 1 and a signal line driving circuit 2 for driving the signal lines X1 to X3n. The scanning line driving circuit 1 and the signal line driving circuit 2 are arranged outside the display area DS.
[0012]
Each color pixel unit PXU includes three display pixels PX each composed of three types of organic EL elements OLED that self-light-emit in different emission colors such as red (R), green (G), and blue (B). including. The three types of organic EL elements OLED are respectively connected to three current control circuits 3 used as current control units for controlling the currents flowing through these organic EL elements OLED. As shown in FIG. 1, the signal lines X1 to X3n are arranged in a form in which a plurality of color pixel portions PXU are bundled as a set so as to be divided into n columns, and the current control circuit 3 is arranged as shown in FIG. Each of the organic EL elements OLED is arranged in the vicinity of the intersection position of the corresponding scanning line Y and the corresponding signal line X so as not to overlap the organic EL element OLED in plan view.
[0013]
Each current control circuit 3 is a pixel switch that selects each pixel, a driving element that supplies a corresponding current to the organic EL element OLED based on a display signal supplied through the pixel switch, and a driving element that supplies the current through the pixel switch. And a capacitive element that holds a display signal to be displayed for a predetermined period. Here, the pixel switch is composed of an N-channel thin film transistor N11, and the drive element is composed of a P-channel thin film transistor P11. A P-channel type thin film transistor P11 connected in series with the corresponding organic EL element OLED between the pair of power supply lines Vdd and Vss, N connected between the corresponding signal line X and the gate of the thin film transistor P11 and driven via the corresponding scanning line Y It includes a channel type thin film transistor N11, and a capacitive element C11 connected between the power supply line Vdd and the gate of the thin film transistor P11. The capacitive element C11 is used to hold the gate potential of the thin film transistor P11 when the thin film transistor N11 is non-conductive.
[0014]
As shown in FIG. 2, the organic EL element OLED (R) for red, the organic EL element OLED (G) for green, and the organic EL element OLED (B) for blue are constituted by a plurality of signal lines X and scanning lines Y. They are arranged in three of the four quadrants surrounding the center of the defined square color pixel portion PXU region. That is, the organic EL elements OLED (R) and OLED (G) occupy the first and second quadrants so as to be aligned in the row direction parallel to the scanning line Y, and the organic EL elements OLED (B) are connected to the signal lines Xi, Xi. The third quadrant is occupied so as to line up with the organic EL element OLED (G) in the column direction parallel to +1, Xi + 2. The current control unit occupies the fourth quadrant, which is the remaining one of the four quadrants surrounding the center of the color pixel unit PXU region.
[0015]
Thus, the emission center of at least one organic EL element among the organic EL elements OLED constituting one color pixel unit PXU is not on a line connecting the emission centers of other organic EL elements, and the other organic EL elements. In other words, the emission centers of the organic EL elements OLED constituting one color pixel unit PXU are not arranged on the same straight line in the scanning line direction. It has a structure.
[0016]
Due to such an arrangement, a sufficient light emitting area can be secured even with an organic EL element having an aspect ratio of approximately 1: 1.
[0017]
Further, since the current control units corresponding to the respective colors are arranged in a concentrated manner for each color pixel unit, wiring and the like can be shared, so that the circuit area can be reduced.
[0018]
FIG. 3 shows a cross-sectional structure of each display pixel PX included in the color pixel unit PXU. The organic EL panel has a structure in which thin film transistors P11 and N11 and an organic EL element OLED are sequentially laminated on a light-transmissive glass substrate 10. The glass substrate 10 may be replaced with an insulating material such as synthetic resin. Each of the thin film transistors N11 and P11 is a top gate type in which the gate electrode G is provided on a gate insulating film covering a semiconductor active layer formed of, for example, a polysilicon (Poly-Silicon) thin film. The organic EL element OLED has a structure in which an anode buffer layer AB and a light emitting layer EM are laminated between an anode electrode AD made of a transparent electrode material such as ITO (Indium Tin Oxide) and a cathode electrode CD made of barium / aluminum alloy.
[0019]
The anode electrode AD is formed on a light-transmitting insulating interlayer film covering the first electrode of the capacitive element C11 together with the gate electrodes G of the thin film transistors N11 and P11. The source electrode S and drain electrode G, the signal line X, and the power supply line Vdd of the thin film transistors N11 and P11 are formed on the interlayer film together with the anode electrode AD. The source electrode S and the drain electrode D of the thin film transistor N11 are respectively connected to the source and drain provided in the semiconductor active layer of the thin film transistor N11 through a pair of contact holes formed in the interlayer film and the gate insulating film. The electrode S and the drain electrode D are connected to a source and a drain provided in the semiconductor active layer of the thin film transistor P11 through a pair of contact holes formed in the interlayer film and the gate insulating film, respectively. The signal line X is formed integrally with the source electrode S of the thin film transistor N11, and the power supply line Vdd is partially coupled to the first electrode of the capacitive element C11 via the interlayer film as the second electrode of the capacitive element C11. And formed integrally with the gate electrode G of the thin film transistor P11. The first electrode of the capacitive element C11 is connected to the drain electrode D of the thin film transistor N11 through a contact hole formed in the interlayer film. The drain electrode D of the thin film transistor P11 is formed so as to cover one end of the anode electrode AD of the organic EL element OLED.
[0020]
The signal line X, the source electrode S and drain electrode D of the thin film transistors N11 and P11, the power supply line Vdd, and the anode electrode AD are entirely covered with a light-transmissive insulating protective film, and the protective film exposes the anode electrode AD. The exposed portion of the anode electrode AD and the protective film are entirely covered with a hydrophilic film, and this hydrophilic film is entirely covered with a partition wall film. The hydrophilic film and the partition film are opened so as to expose the anode electrode AD. The hydrophilic film is exposed as an inclined surface between the anode electrode AD and the partition film. The anode buffer layer AB and the light emitting layer EM of the organic EL element OLED are formed as an organic laminated film in this order by being sequentially stacked by an ink jet method, and barium / aluminum alloy is used as the cathode electrode CD of the plurality of organic EL elements OLED. It is continuously formed covering the film and the light emitting layer EM.
[0021]
In the configuration of the organic EL element OLED described above, when the holes injected from the anode electrode AD and the electrons injected from the cathode electrode CD recombine inside the light emitting layer EM, the organic molecules constituting the light emitting layer EM are changed. Excitons are generated by excitation. This exciton emits light in the process of radiation deactivation, and this light is emitted from the light emitting layer EM to the outside through the light-transmitting anode electrode AD, interlayer film, gate insulating film, and glass substrate 10.
[0022]
In the organic EL display device according to the first embodiment described above, the organic EL elements OLED for red, green, and blue are arranged in three of the four quadrants surrounding the center of the square color pixel unit PXU region. . These organic EL elements OLED can increase the light emitting area even when the organic EL element OLED has a shape with an aspect ratio of about 1: 1 suitable for forming an organic laminated film by an ink jet method. Therefore, when the organic EL elements OLED for red, green, and blue are respectively formed by the inkjet method in the stripe-shaped region obtained by dividing the square color pixel region into three equal rows in the row direction as in the conventional example, the column direction In this case, it is possible to eliminate a useless space left on both sides of the organic EL element OLED. Further, since the three current control circuits 3 can be concentrated in one place as a current control unit, the area margins obtained by sharing the wiring and element structure are red, green, and blue organic EL elements. It is possible to improve the overall light emitting area by evenly distributing the OLED. In addition, it is possible to prevent image quality deterioration and element life deterioration due to a decrease in the light emitting area due to a useless space remaining on both sides of the organic EL element OLED. Further, high definition of the organic EL display device can be realized.
[0023]
Hereinafter, an organic EL display device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This organic EL display device is a top emission type organic EL panel that extracts light from the side facing a substrate on which a current control circuit or the like is formed. The circuit structure of this organic EL display device is equivalent to that of the first embodiment shown in FIG.
[0024]
FIG. 4 shows a planar structure around the color pixel portion of the organic EL display device, and FIG. 5 shows a cross-sectional structure of each display pixel included in the color pixel portion. 4 and 5, the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.
[0025]
When this top emission method is adopted, as shown in FIG. 5, a structure in which the anode electrode AD is arranged in a layer different from the signal line and the power supply line VDD through a protective film is advantageous. That is, since the anode electrode is arranged in a different layer from the signal line or the like through a protective film, it is possible to arrange the anode electrode so as to overlap with the current control circuit arranged on the glass substrate 10 and form the anode electrode. The area can be increased.
[0026]
As shown in FIG. 4, the organic EL element OLED (R) for red, the organic EL element OLED (G) for green, and the organic EL element OLED (B) for blue are constituted by a plurality of signal lines X and scanning lines Y. They are arranged in four quadrants surrounding the center of the defined square color pixel portion PXU region. That is, the organic EL elements OLED (R) and OLED (G) occupy the first and second quadrants so as to be aligned in the row direction parallel to the scanning line Y, and the organic EL elements OLED (B) are connected to the signal lines Xi, Xi. The third and fourth quadrants are occupied so as to be aligned with the organic EL element OLED (G) and the organic EL element OLED (R) in the column direction parallel to +1 and Xi + 2. The third quadrant and the fourth quadrant are respectively occupied by square first and second portions obtained by dividing the organic laminated film of the blue organic EL element OLED (B) into two equal parts. Here, the current control unit is disposed below the organic EL elements OLED (R), OLED (G), and OLED (B) disposed in the four quadrants surrounding the center of the color pixel unit PXU region.
[0027]
In the organic EL display device according to the second embodiment described above, the red, green, and blue organic EL elements OLED are arranged in all four quadrants surrounding the center of the square color pixel portion PXU region. These organic EL elements OLED can increase the high light emitting area and achieve high definition even when it has a 1: 1 to 1 aspect ratio suitable for forming an organic laminated film by the inkjet method. Is possible. Therefore, when the organic EL elements OLED for red, green, and blue are respectively formed by the inkjet method in the stripe-shaped region obtained by dividing the square color pixel region into three equal rows in the row direction as in the conventional example, the column direction In this case, it is possible to eliminate a useless space left on both sides of the organic EL element OLED. Furthermore, since the three current control circuits 3 can be arranged as current control units below these organic EL elements OLED, the color pixel area is allocated to the organic EL elements OLED for red, green and blue. Thus, the overall light emitting area can be improved. In addition, it is possible to prevent image quality deterioration and element life deterioration due to a decrease in the light emitting area due to a useless space remaining on both sides of the organic EL element OLED.
[0028]
In addition, when the structure in which the anode electrode, the signal line, and the power supply line VDD are arranged in different layers is adopted, it is possible to further increase the formation area of the anode electrode and increase the degree of freedom of the arrangement position.
[0029]
Furthermore, in this embodiment, the blue organic EL element OLED (B) is divided into one or more organic laminated films (light-emitting layer EM and anode buffer layer AB) formed in a substantially square shape with a constant area, and the third quadrant. In the fourth quadrant, as a result, the area is set to be twice that of the organic laminated film of the red organic EL element OLED (R) and the organic laminated film of the green organic EL element OLED (G). As a result, for example, when the lifetime of the organic EL element OLED (B) is half that of the organic EL elements OLED (R) and OLED (G), the current density flowing in the organic EL element OLED (B) is reduced. It is possible to make the lifetime of the organic EL elements OLED for green and blue uniform. Incidentally, these area ratios are not limited to the above values, and are preferably adjusted according to the difference in lifetime between the emission colors.
[0030]
The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0031]
For example, a threshold cancel circuit as shown in FIG. 6 can be added to the current control circuit to cancel the variation in the threshold voltage of the thin film transistor P11. This threshold cancel circuit includes a capacitor CC connected between the drain of the thin film transistor N11 and the gate of the thin film transistor P11, a P-channel type thin film transistor P22 formed as a first switch for outputting the drain current of the thin film transistor P11 to the organic EL element OLED, and the thin film transistor P11. And a P-channel type thin film transistor P21 formed as a second switch for resetting the potential difference between the gate and the drain to zero. When such a threshold cancel circuit is provided, the current flowing through the organic EL element OLED can be accurately controlled without depending on the threshold of the thin film transistor P11.
[0032]
In each embodiment, the anode electrode AD of the organic EL element OLED is connected to the drain electrode D of the P-channel type thin film transistor P11, and the cathode electrode CD is connected to the power supply line Vdd. The anode electrode AD may be connected to the power supply line Vdd by connecting to the drain electrode D of the channel type thin film transistor P11. Incidentally, the present invention is applicable not only to such an organic EL display device but also to a display device having a display element whose shape is approximately 1: 1. Here, as shown in FIG. 7, a display element having an aspect ratio of 1: 1 has a planar shape of a portion that substantially contributes to light emission, (a) a circle, (b) a regular polygon, ( c) A polygon or (d) a square. Here, it matches the shape of the anode electrode exposed by the hydrophilic film.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an image display device capable of obtaining a large light emitting area even when manufactured by an inkjet method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a circuit configuration of an organic EL display device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a planar structure around a color pixel portion shown in FIG.
3 is a diagram showing a cross-sectional structure of each display pixel included in the color pixel portion shown in FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a planar structure around a color pixel portion of an organic EL display device according to a second embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a cross-sectional structure of each display pixel included in the color pixel portion shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a threshold cancellation circuit that can be added to the current control circuit of the first and second embodiments.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a planar shape of a portion that substantially contributes to light emission in the organic EL elements of the first and second embodiments.
FIG. 8 is a diagram showing a single light emitting layer formed in each of stripe regions assigned to red, green, and blue organic EL elements arranged in a row direction in a conventional organic EL display device.
FIG. 9 is a diagram showing two light emitting layers formed in each of stripe regions assigned to red, green, and blue organic EL elements arranged in a row direction in a conventional organic EL display device.
[Explanation of symbols]
3 ... Current control circuit Y ... Scanning line X ... Signal line PXU ... Color pixel unit
OLED ... Organic EL device

Claims

An image display device comprising a plurality of color pixel portions each including three types of self-light-emitting elements each having a different emission color and arranged in a substantially matrix shape, and a plurality of current control portions respectively assigned to the plurality of color pixel portions Each of the self-light-emitting elements has an aspect ratio of approximately 1: 1, and the three types of self-light-emitting elements included in each color pixel unit and the corresponding current control unit have four quadrants surrounding the center of the color pixel unit . of located on any of the image display apparatus, wherein a plurality of signal lines are arranged by bundling for each type number of the self-light-emitting elements included in each of the color pixel unit.

2. The image display device according to claim 1, wherein each current control unit overlaps one of the three types of self-luminous elements included in the corresponding color pixel unit and is disposed in the same quadrant .

2. The current control unit according to claim 1, wherein each of the current control units includes a plurality of current control circuits connected in series between the three types of self-light-emitting elements included in the corresponding color pixel unit and a pair of power supply lines. Image display device.

The image display device according to claim 1, wherein each self-luminous element is an organic electroluminescence element.

The image display apparatus according to claim 1, wherein each current control unit includes a polysilicon semiconductor element.

The image display device according to claim 1, wherein each self-light-emitting element includes one or more light-emitting layers formed in a substantially square shape with a constant area.