JP4488709B2

JP4488709B2 - 有機ｅｌパネル

Info

Publication number: JP4488709B2
Application number: JP2003337924A
Authority: JP
Inventors: 昭一郎松本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2023-09-29
Also published as: KR100687145B1; TWI284868B; CN1604700A; TW200512698A; CN100571477C; KR20050031395A; US7202841B2; JP2005108528A; US20050073487A1

Description

本発明は、特定色で発光する有機ＥＬ素子を含む画素を少なくとも３種類有し、同一色の画素が列方向に並ぶようにマトリクス状に配列したストライプ型の有機ＥＬパネルに関する。

従来より、液晶ディスプレイに代わる次世代のフラットディスプレイの１つとして有機エレクトロルミネッセンス（以下ＥＬという）ディスプレイが注目されている。このディスプレイパネル（以下有機ＥＬパネルという）では、各画素に用いる有機発光層の発光材料を変更することで、各画素の発光色を決定できる。そこで、各画素の発光色を異ならせて、ＲＧＢ表示を行うことができる。

このような有機ＥＬパネルにおいて、明るい表示を行うためには、各有機ＥＬ素子に供給する電流量を多くすればよい。しかし、電流量を多くすれば、それだけ有機ＥＬ素子の寿命が短くなるという問題がある。そこで、各画素中における発光領域の面積（開口率）をできるだけ大きくしたいという要求がある。開口率を高くすることで、有機ＥＬ素子に流す電流を比較的小さく抑えつつ、明るい表示が行える。

特開２００１−２９０４４１公報

ここで、開口率を上げるということは、各画素における有機ＥＬ素子の発光領域の占める割合を上げることである。アクティブタイプの有機ＥＬパネルでは、各画素に有機ＥＬ素子を駆動するために最低２つのＴＦＴが設けられており、列方向に各画素に輝度データを供給するデータラインおよび各画素の有機ＥＬ素子の駆動電流を供給する電源ラインの２本が配置され、また行方向に画素を選択するための選択ライン（ゲートライン）が配置される。従って、これら配線の部分を発光領域とすることはできない。また、各画素には、選択ラインによってオンオフされ、データラインの電圧を保持容量に供給する選択ＴＦＴと、保持容量に保持した電圧に応じた駆動電流を電源ラインから有機ＥＬ素子に供給する駆動ＴＦＴが設けられており、ＴＦＴを配置した部分は発光領域に使えない。そこで、開口率が低くなるという問題がある。

本発明は、特定色で発光する有機ＥＬ素子を含む画素を少なくとも３種類有し、同一色の画素が列方向に並ぶようにマトリクス状に配列したストライプ型の有機ＥＬパネルであって、特定の２種類の色の画素列の間に１本の電源ラインを配置し、この電源ラインにより２列の画素の有機ＥＬ素子に対し電源供給を行い、
かつ前記特定の２色は、各色の有機ＥＬ素子の発光における電流効率に基づき、対応する電源ラインの最大電流量が他の電源ラインの最大電流量に近づくように選択されることを特徴とする。

また、前記画素の色は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）の４種類であり、
前記電源ラインの１つは、有機ＥＬ素子の発光における電流効率の最大の色の画素の列と、最小の色の画素の列とで共用され、前記電源ラインの他の１つは、他の色の画素の列で共用されることが好適である。

このように、本発明によれば、電源ラインを２つの画素列で共用することができる。２本の電源ラインを１本にした場合、基本的には、ライン幅を２倍にしなければならないが、配線幅の余裕には、比率だけでなく絶対的な余裕幅も必要で、１本にまとめることによって配線幅を若干小さくできる。

また、通常の場合には、電源ラインとデータラインの２つのラインが画素列間に配置され、これら配線間には、デザインルールに基づく所定の間隔が必要である。電源ラインを共用することによって、２配線間の間隔を省略することができる。これによって画素列間の距離を小さくでき、開口率を改善することができる。

また、電源ラインを共用する画素列の色を選択して、各電源ラインの最大電流量が近づき、共用する電源ラインが他に比べ非常に幅広になることを防止することができ、効率的な電流供給を維持することができる。

さらに、ＲＧＢＷの４種類の画素を有する場合には、２色の画素列同士がそれぞれ１本の電源ラインを共用して、バランスのよい配置を得ることができる。そして、電流効率最大の色と最小の色の画素列によって１つの電源ラインを共用し、他の色により他の電源ラインを共用することで、電源ラインの線幅を比較的同様の大きさにすることができる。

以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。

図１には、実施形態の構成が模式的に示してある。データラインＤＬは、画素１列に対応して１本設けられるが、１つおきの画素列間に２本ずつ配置されている。また、電源ラインＰＬは、データラインＤＬが設けられていない画素列間に設けられる。また、ゲートラインＧＬは、各画素行間に設けられている。

各画素には、選択ＴＦＴ１、駆動ＴＦＴ２、保持容量３、および有機ＥＬ素子４が設けられている。選択ＴＦＴ１は、この例ではｐチャネルＴＦＴであり、ソースがデータラインＤＬに接続され、ドレインが駆動ＴＦＴ２のゲートに接続され、ゲートがゲートラインＧＬに接続されている。駆動ＴＦＴ２は、この例ではｐチャネルＴＦＴであり、ソースが電源ラインＰＬに接続され、ドレインが有機ＥＬ素子４のアノードに接続されている。有機ＥＬ素子４のカソードはグランドに接続されている。また、駆動ＴＦＴ２のゲートには、保持容量３の一端が接続され、保持容量３の他端は保持容量ラインＳＬに接続されている。

従って、ゲートラインＧＬを低レベル（Ｌ）にすることによって、その行の選択ＴＦＴ１がオンする。この状態で、各列のデータラインＤＬに順次該当列の画素データを供給することで、駆動ＴＦＴ２のゲートが画素データの電圧に設定され、この電圧が保持容量３に保持される。そこで、画素データに応じた電流が電源ラインＰＬから駆動ＴＦＴ２を介し、有機ＥＬ素子４に供給され、画素データに応じた発光が行われる。

ここで、本実施形態では、各画素はＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）の４色でそれぞれ発光し、各列は同一色で発光するストライプタイプとなっている。この例では、Ｒ、Ｂ、Ｇ、Ｗの画素が行方向に並んでいる。特に、ＲとＢの画素はその大きさ（幅）はほぼ同一であるが、Ｇの画素は一番大きく、Ｗの画素は一番小さく設定されている。そして、電源ラインＰＬは、Ｒの画素列と、Ｂの画素列の間に配置されるものと、Ｇの画素列とＷの画素列の間に配置されるものの２種類となっている。即ち、電源ラインＰＬは、Ｒの画素列とＢの画素列で共用し、Ｇの画素列とＷの画素列で共用している。

画素の大きさは、有機ＥＬ素子４の電流効率に基づいて決定されている。ここで、電流効率とは、単位電流当たりの発光量であり、外部量子効率ともいう。本実施形態の場合、表示において利用される最大電流量に対応している。すなわち、必要最大電流が大きいほど電流効率が悪いという関係になる。この電流効率は有機ＥＬ素子４の有機発光材料などにより決定される。

また、この例では、Ｗの有機ＥＬ素子４の電流効率が最も高く、Ｇの有機ＥＬ素子４の電流効率が最も低い。フルカラー表示における色バランスを維持するためには、電流効率の悪い色については電流量を大きくする必要がある。一方、有機ＥＬ素子４では、電流密度によってその寿命が決定されるため、各素子における電流密度を一定としたいという要求がある。そこで、電流効率の悪い色の有機ＥＬ素子４ほど面積を大きくし、各有機ＥＬ素子４の電流密度を一定に保っている。

そして、電流効率の最も良いＷと、最も悪いＧの画素列で、１つの電源ラインＰＬを共用し、電流効率が中間の残りのＲ、Ｂの画素列で１つの電源ラインＰＬを共用する。これによって、各電源ラインＰＬにおける電流量が比較的近くなる。電源ラインＰＬの線幅は、最大電流量によって決定されるが、線幅には上限があり、あまり大きくできない。本実施形態のように電流量のバランスをとることで、２種類の電源ラインＰＬの電流量を近づけて効果的な電流供給が行える。

ここで、従来の場合は、各画素列に対し、１本の電源ラインＰＬと１本のデータラインＤＬが必要であり、これら２本のラインが各画素列間に配置されている。デザインルールにより、通常は各配線ライン間には、通常４μｍ程度の間隙が設けられる。ここで、１つの画素列間に２本の電源ラインＰＬを配置し、１本の電源ラインＰＬの線幅が１０μｍ程度であった場合を考える。この場合、２本の電源ラインＰＬをあわせた幅は、２４μｍになる。本実施形態では、これを１本の電源ラインＰＬにまとめており、この場合に線幅１５μ程度で良いことが分かっている。これは、２本の電源ラインＰＬを１本にまとめた場合、２０μｍ必要になるが、絶対的な値として必要な余裕が１本のラインについて決められているため、その分、線幅を小さくできるからであり、また２本のラインの間の間隙の４μｍ分とあわせて、９μｍの線幅を減少できることになる。これによって、配線配置ののための面積を減少して、開口率を大きくすることができる。

なお、本実施形態では、電流効率をＷ，Ｒ、Ｂ、Ｇの順番としたが、発光材料によっては、異なった順番になる。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の場合には、発光効率のよいＲについて、電源ラインを１本として、比較的発光効率の悪いＧ、Ｂとで、１本の電源ラインを共用すればよい。

図２には、具体的配置構成を示してある。選択ＴＦＴ１は半導体層で形成され、そのチャネル領域１ｃ上には、ゲートラインＧＬの一部が突出されてゲート電極１ｇとなっている。また、選択ＴＦＴ１のソース１ｓは、コンタクトによって、上方のデータラインＤＬに接続されている。また、ソース領域１ｓの半導体層はそのまま容量電極３ａとなり、これに対向して保持容量ライン（図示省略）が配置されて保持容量３が形成されている。

容量電極３ａには、コンタクトを介し、駆動ＴＦＴ２のゲート電極２ｇが接続されている。このゲート電極２ｇは、電源ラインＰＬと平行で直線状にのびており、一部は電源ラインＰＬの下方に配置されている。

また、駆動ＴＦＴ２を構成する半導体層（図中、２ｓ，２ｃ，２ｄの部分、即ち後述の符号２ｐ）は、電源ラインＰＬから画素領域の内側に突出した部分に設けられたコンタクトから上方に沿ってのびた後、直角に曲がったＬ字型または逆Ｌ字型となっている。そして、他端がコンタクトを介し、上方に位置する有機ＥＬ素子４のアノードに接続されている。

この例では、駆動ＴＦＴ２はｐチャネルであり、電源ラインＰＬに接続している部分がソース、有機ＥＬ素子４のアノードに接続している部分がドレインである。また、ゲート電極は、半導体層のソース、ドレイン間の不純物ドープされていないチャネル領域を覆って形成されている。

このように、駆動ＴＦＴ２をＬ字型（または逆Ｌ字型）にすることによって、ゲート電極２ｇの少なくとも一部を電源ラインＰＬの下側に配置することができ、電源ラインＰＬの下側空間を利用して開口率を上昇することができる。

また、有機ＥＬ素子４とのコンタクト（図中２ｓ近傍）が画素領域の内側に位置しているため、ゲート電極２ｇが直線状となり、コンタクト迂回のために、開口率が減少することを防止することができる。

さらに、本実施形態では、画素領域の高さを一定としたため、ゲートラインＧＬを直線とすることができる。また、画素領域の幅を変更したが、ストライプ型のため、電源ラインＰＬおよびデータラインＤＬを直線とすることも可能となっている。さらに、画素領域の内部の発光領域の形状を変更することで、発光領域の効率的な配置を達成している。例えば、Ｇの画素では、画素領域の幅が広いため、補助容量３を選択ＴＦＴ１の側方にも設け、発光領域を上の方にまで延ばし、画素領域を有効に利用している。

また、駆動ＴＦＴの大きさはすべて同一とするとともに、電源ラインとの構成についても同一にしている。すなわち、図における駆動ＴＦＴ２の電源ラインＰＬとの接続点（コンタクト）および有機ＥＬ素子４との接続点（コンタクト）はすべて上下方向同一の位置であり、また電源ラインＰＬからみて同一の位置にある。従って、各画素において、駆動ＴＦＴ２による電流供給能力を容易に揃えることができる。

なお、図２において、有機ＥＬ素子４は、透明電極の部分について二点鎖線で示してあるが、図を見やすくするために、小さめに記載してある。

図３は、１画素の発光領域と駆動ＴＦＴの部分の構成を示す断面図（図２のＸ−Ｘ断面図）であり、Ｌ字型の駆動ＴＦＴ２に沿って直角に曲がる線についての断面を示している。ガラス基板３０上には、ＳｉＮとＳｉＯ₂の積層からなるバッファ層１１が全面に形成され、その上に所定のエリア（ＴＦＴを形成するエリア）にポリシリコンの半導体層（能動層）２ｐが形成される。

能動層２ｐおよびバッファ層１１を覆って全面にゲート絶縁膜１３が形成される。このゲート絶縁膜１３は、例えばＳｉＯ₂およびＳｉＮを積層して形成される。このゲート絶縁膜１３上方であって、チャネル領域２ｃの上に例えばＣｒのゲート電極２ｇが形成される。そして、ゲート電極２ｇをマスクとして、能動層２ｐへ不純物をドープすることで、この能動層２ｐには、中央部分のゲート電極の下方に不純物がドープされていないチャネル領域２ｃ、その両側に不純物のドープされたソース領域２ｓおよびドレイン領域２ｄが形成される。

そして、ゲート絶縁膜１３およびゲート電極２ｇを覆って全面に層間絶縁膜１５が形成され、この層間絶縁膜１５内部にソース領域２ｓ、ドレイン領域２ｄの上部にコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介し、層間絶縁膜１５の上面に配置されるソース電極５３、およびドレイン電極２６が形成される。なお、ソース電極５３には、電源ライン（図示せず）が接続される。ここで、このようにして形成された駆動ＴＦＴは、この例ではｐチャネルＴＦＴであるが、ｎチャネルＴＦＴとすることもできる。

層間絶縁膜１５を覆って、全面に平坦化膜１７が形成され、この平坦化膜１７の上に有機ＥＬ素子４の陽極として機能する透明電極６１が設けられる。また、ドレイン電極２６の上方の平坦化膜１７には、これらを貫通するコンタクトホールが形成され、このコンタクトホールを介し、ドレイン電極２６と透明電極６１が接続される。

なお、層間絶縁膜１５および平坦化膜１７には、通常アクリル樹脂などの有機膜が利用されるが、ＴＥＯＳなどの無機膜を利用することも可能である。また、ソース電極５３、ドレイン電極２６は、アルミなどの金属が利用され、透明電極６１には通常ＩＴＯが利用される。

透明電極６１の上には、全面に形成されたホール輸送層６２、発光領域より若干大きめに形成された有機発光層６３、全面に形成された電子輸送層６４からなる有機層６５と、全面に形成された金属製（例えば、アルミ（Ａｌ））の対向電極６６が陰極として形成されている。

透明電極６１の周辺部分上のホール輸送層６２の下方には、平坦化膜６７が形成されており、この平坦化膜６７によって、各画素の発光領域が透明電極６１上であって、ホール輸送層６２が透明電極６１と直接接している部分が限定され、ここが発光領域となる。なお、平坦化膜６７にも、通常アクリル樹脂などの有機膜が利用されるがＴＥＯＳなどの無機膜を利用することも可能である。

なお、ホール輸送層６２、有機発光層６３、電子輸送層６４には、有機ＥＬ素子に通常利用される材料が使用され、有機発光層６３の材料（通常はドーパント）によって、発光色が決定される。例えば、ホール輸送層６２にはＮＰＢ、赤色の有機発光層６３にはＴＢＡＤＮ＋ＤＣＪＴＢ、緑色の有機発光層６３にはＡｌｑ３＋ＣＦＤＭＱＡ、青色の有機発光層６３にはＴＢＡＤＮ＋ＴＢＰ、電子輸送層６４にはＡｌｑ３等が用いられる。

このような構成において、ゲート電極２ｇの設定電圧に応じて、駆動ＴＦＴ２がオンすると、電源ラインからの電流が、透明電極６１から対向電極６６に流れ、この電流によって有機発光層６３において、発光が起こり、この光が、透明電極６１、平坦化膜１７、層間絶縁膜１５、ゲート絶縁膜１３、およびガラス基板３０を通過し、図における下方に射出される。

実施形態の平面構成を模式的に示す図である。実施形態の平面構成を示す図である。実施形態の要部の断面を示す図である。

符号の説明

１選択ＴＦＴ、２駆動ＴＦＴ、３保持容量、４有機ＥＬ素子。

Claims

特定色で発光する有機ＥＬ素子を含む画素を３種類有し、同一色の画素が列方向に並ぶようにマトリクス状に配列したストライプ型の有機ＥＬパネルであって、
特定の２種類の色の隣接画素列の間に１本の電源ラインを配置し、この電源ラインにより２列の画素の有機ＥＬ素子に対し電源供給を行い、
他の１種類の色の画素列に沿って１本の他の電源ラインを配置し、この他の電源ラインにより当該他の１種類の色の画素の有機ＥＬ素子に対し電源供給を行い、
かつ前記特定の２色は、各色の有機ＥＬ素子の発光における電流効率に基づき、対応する電源ラインの最大電流量が、他の１種類の色の画素に対応する他の電源ラインの最大電流量に近づくように選択されることを特徴とする有機ＥＬパネル。
特定色で発光する有機ＥＬ素子を含む画素を４種類有し、同一色の画素が列方向に並ぶようにマトリクス状に配列したストライプ型の有機ＥＬパネルであって、
特定の２種類の色の隣接画素列の間に１本の電源ラインを配置し、この電源ラインにより２列の画素の有機ＥＬ素子に対し電源供給を行い、
他の２種類の色の画素列の間に１本の他の電源ラインを配置し、この他の電源ラインにより当該他の２種類の色の画素の有機ＥＬ素子に対し電源供給を行い、
かつ前記特定の２色は、各色の有機ＥＬ素子の発光における電流効率に基づき、対応する電源ラインの最大電流量が、他の２種類の色の画素に対応する他の電源ラインの最大電流量に近づくように選択されることを特徴とする有機ＥＬパネル。
請求項１または２に記載の有機ＥＬパネルにおいて、
前記画素の色は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｗ（白）の４種類であり、
前記電源ラインの１つは、有機ＥＬ素子の発光における電流効率の最大の色の画素の列と、最小の色の画素の列とで共用されることを特徴とする有機ＥＬパネル。