JP4511119B2

JP4511119B2 - エレクトロルミネッセンス表示装置及びエレクトロルミネッセンス表示装置のパターンレイアウト方法

Info

Publication number: JP4511119B2
Application number: JP2003017454A
Authority: JP
Inventors: 昭一郎松本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2023-01-27
Also published as: JP2004228032A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレクトロルミネッセンス（Electro luminescence；ＥＬ）自発光素子及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたカラー表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＥＬ素子を用いたＥＬ表示装置が、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されている。このＥＬ表示装置のカラー化の方法として、赤・緑・青の３原色を発光する発光材料を用いる塗り分け方式や、単色の発光材料のカラーフィルタや色変換層を用いる方式などが提案されている。
【０００３】
塗り分け方式の場合、色ごとに異なる発光材料を用いるが、これらの発光材料は、色度、寿命、発光効率など、固有の特性を有する。一般に、カラー画像を表示するディスプレイにおいては、ホワイトバランスを取るため、各発光材料の色度から自動的に各発光に必要な輝度が求められる。それらの輝度は、与える電流密度にほぼ比例するため、発光効率の悪い発光材料において必要とされる輝度を得るには、他の発光領域よりも大きな電流密度を与えなければならない。しかしながら、そのような発光効率の悪い材料では、電流密度を大きくする分、発光材料自体に負荷がかかるため、発光材料の寿命が短くなり、その結果、ＥＬ表示装置全体の寿命も短くなってしまうという問題があった。
【０００４】
図９は、上記の問題を鑑みて提案された特開２０００−４２９０４４１号公報の有機ＥＬ表示装置の概略を示す平面図である。ゲート信号線５１、ドレイン信号線５２ならびに電源駆動線５３とに囲まれた領域がマトリクス状に形成されている。その領域内に色ごとに異なる面積を有する発光領域Ｒ９０、Ｇ９０、Ｂ９０が形成されており、これが発光を視認できる領域を示している。なお、本図において、Ｒは赤色、Ｇは緑色、Ｂは青色を示している。
【０００５】
色ごとに発光面積を異ならせるための基準は、各色を示す発光材料の発光効率である。発光効率の悪い発光材料を用いる発光領域を他の発光領域よりも大きくすることによって所望の輝度を確保するため、発光効率の悪い発光材料に過度の電流密度をかけずに済むので、寿命を延ばすことができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２９０４４１号公報（第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９に示すように、各信号線及び駆動線の間隔は、最も面積が広く設定される色に応じて設定されるため、スペースの利用効率が低く、高密度化に適さない。また、各色の発光材料の特性に応じて各画素領域の幅を全て異ならしめてレイアウトすることも考えられるが、発光材料が変更される度にレイアウトの変更をする必要が生じるため、多大な時間を必要とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、以下のような特徴を有する。
【０００９】
発光領域を形成可能な画素領域が一定の規則で複数個配置されるエレクトロルミネッセンス表示装置において、前記複数の画素領域は、それぞれ特定の色成分に対応付けられると共に、第１及び第２の色成分に対応づけられた画素領域が等しい面積に形成されると共に、第３の色成分に対応付けられた画素領域が前記第１及び第２の色成分に対応付けられた画素領域と異なる面積に形成され、少なくとも１つの色成分に対応する前記画素領域内に、第１の方向で前記画素領域と長さが等しく、第１の方向と交差する第２の方向で前記画素領域よりも長さが短く前記発光領域が形成されることを特徴とする。
【００１０】
これにより、スペースを有効に利用できるので、発光領域を大きくすることができる。また、２つの色成分に対応する画素領域を等しく設定することができるので、レイアウトに要する時間の短縮をより図ることができる。
【００１１】
また、発光領域を形成可能な画素領域が一定の規則で複数個配置されるエレクトロルミネッセンス表示装置のパターンレイアウト方法において、特性の差が最も小さい第１及び第２の発光材料が発光する色成分に対応付けられた前記画素領域の第１の方向の長さを等しくし、第３の発光材料が発光する色成分に対応付けられた前記画素領域の第１の方向の長さと異なるように設定するステップと、前記第１の方向と交差する第２の方向における前記画素領域の長さを共通に設定するステップと、前記画素領域内に、前記第１の方向及び前記第２の方向の一方を前記画素領域と等しい長さに設定し、他方を前記画素領域よりも短いまたは等しい長さに設定して発光領域を決定するステップと、を有することを特徴とする。
【００１２】
これにより、スペースを有効に利用できるので、発光領域を大きくすることができる。また、２つの色成分に対応する画素領域を等しく設定することができるので、レイアウトに要する時間の短縮をより図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、第１の実施の形態に係るＥＬ表示装置の発光領域を示す平面図である。この図においては、３原色（Ｒ・Ｇ・Ｂ）の各色成分に対応する発光領域が行方向に周期的に配置され、且つ、同じ色成分が同一列に配置されるストライプ配列の場合を示している。ここで、各色成分を示す発光材料の寿命は、Ｇ＞Ｒ＞＞Ｂの関係にあり、また３つの寿命の差を取った場合に最も小さくなる組合せがＧとＲであると仮定している。なお、寿命とは、特定の電流密度で連続発光させた時に、輝度が初期輝度の５０%になる輝度半減期を指し、時間経過に伴う発光材料の劣化状況を表す要素の１つである。
【００１４】
図の画素領域Ｐ_R、Ｐ_G、Ｐ_Bは、各色成分の発光が視認される発光領域Ｅ_R、Ｅ_G、Ｅ_Bを形成可能な領域であり、共通の高さ（垂直方向の長さ）Ｈと、色成分に応じた固有の幅（水平方向の長さ）Ｗ_R、Ｗ_G（＝Ｗ_R）、Ｗ_Bをそれぞれ有する。ここで、寿命の差が小さいＲ及びＧは等しい幅となっている。各色を発光する発光領域Ｅ_R、Ｅ_G、Ｅ_Bは、画素領域Ｐ_R、Ｐ_G、Ｐ_Bの高さＨよりも低く、且つ色成分に応じた固有の高さＨ_R、Ｈ_G、Ｈ_Bと、対応した発光領域と等しい幅Ｗ_R、Ｗ_G（＝Ｗ_R）、Ｗ_Bをそれぞれ有する。ここで、幅を等しくしたＲ及びＧの発光材料の寿命の差は、その高さＨ_R及びＨ_Gにより調節されている。これにより、画素領域Ｐ_R、Ｐ_G、Ｐ_Bの１辺に沿って、マージンＭ_R、Ｍ_G、Ｍ_B（図のハッチング）が形成される。なお、発光領域の高さＨ_R、Ｈ_G、Ｈ_Bを対応する画素領域の高さＨと等しくし、発光領域の幅Ｗ_R、Ｗ_G、Ｗ_Bを各発光領域の幅よりも短い固有の値Ｗ_R’、Ｗ_G’、Ｗ_B’としても良い。画素領域及び発光領域の高さ及び幅の長さの設定方法、つまりパターンレイアウト方法については後述する。
【００１５】
以上のようにして配置された複数の画素領域Ｐの周辺に、複数のゲート信号線５１が水平方向に、複数のドレイン信号線５２及び複数の駆動電源線５３が垂直方向に形成されている。ゲート信号線５１から画素領域までの距離Ｄ_H、駆動電源線５３から画素領域までの距離Ｄ_Wは、各画素領域Ｐ_R、Ｐ_G、Ｐ_Bの幅Ｗ_R、Ｗ_G、Ｗ_Bに関係なく、それぞれ一定になるように設定されている。これは、各画素領域Ｐの周辺にゲート信号線５１及び駆動電源線５３を配置した時に、画素領域Ｐの上側及び左側に形成される空間が共通の形状となるようにするためである。画素領域Ｐ周辺の平面構造は後述するが、これによって、各信号線に囲まれる領域内に設置されるＴＦＴや保持容量電極などの構成要素を共通の構造・配置にすることができるので、各領域内の設計がしやすくなり、さらには、後述する発光材料の変更に際して、それらの構成要素の構造・配置を変更しなくても良いという利点がある。なお、画素領域周辺のレイアウトはこれに限らず、Ｄ_H、Ｄ_Wの距離をあける場所は、下側及び右側やこれらを組み合わせた位置に設けても良い。
【００１６】
以上に述べたようなレイアウトにおいては、各画素領域内のスペースの無駄がなくなると共に、発光領域の面積を修正するために必要なマージンを確保できる。さらに、２つの画素領域の幅が等しいので、より設計がしやすい。
【００１７】
図２（ａ）は、本実施の形態におけるパターンレイアウト方法を説明するフローチャートである。以下、このチャートに沿って、各領域の設定及び変更の仕方について説明する。
【００１８】
ステップＳ１では、各発光材料の輝度を測定する。まず、各色の発光材料の色度から、ホワイトバランスが取れるような理想輝度Ｌ_Iが色成分ごとに決まる。一方で、全ての発光材料の輝度半減期が、おおよその目標値Ｔになるような電流密度Ｉ₀を各材料で探し、そのときの発光輝度Ｌ₀をそれぞれ測定しておく。
【００１９】
ステップＳ２では、画素領域Ｐ_R、Ｐ_G、Ｐ_Bの幅Ｗ_R、Ｗ_G、Ｗ_Bを設定する。まず、ステップＳ１で測定した輝度Ｌ₀と理想輝度Ｌ_Iの比Ｌ_I／Ｌ₀（輝度比）を色成分ごとに取る。そして、輝度比の差が最小になる２つの色成分に対応した画素領域の幅を等しくする。他の色成分に対応した画素領域の幅は、先の２つの輝度比のどちらか一方、またはその平均に応じて設定する。例えば、各色の輝度比がＲ：Ｇ：Ｂ＝１．２：１：３の場合、輝度比の差が最も小さくなる発光材料の組合せは、ＲとＧである。よって、Ｗ_RとＷ_Gを等しく設定し、Ｗ_BをＲとＧの輝度比の一方またはその平均に応じて設定する。すなわち、Ｒの輝度比に応じて設定する場合は、Ｗ_R：Ｗ_G：Ｗ_B＝１．２：１．２：３となり、ＲとＧの輝度比の平均に応じて設定する場合は、Ｗ_R：Ｗ_G：Ｗ_B＝１．１：１．１：３となる
ステップＳ３では、画素領域Ｐの高さを共通の高さＨに設定する。このとき、高さＨを、予測される１つの色成分に対応した発光領域Ｅの高さよりもやや長く設定し、マージンＭを設けることのできる空間を取っておく。後のステップで、各色成分の輝度比に応じて面積を設定する場合に、発光領域Ｅの高さＨ_R、Ｈ_G、Ｈ_Bで調節するための自由度を保つためである。また、発光領域Ｅの高さＨ_R、Ｈ_G、Ｈ_Bを設定し直すことになった場合や、発光材料を変更する場合に対応するためでもある。先のステップＳ２とこのステップＳ３によって、発光領域Ｅを最大限に広げることのできる画素領域Ｐが設定される。
【００２０】
ステップＳ４では、発光領域Ｅ_R、Ｅ_G、Ｅ_Bをそれぞれ設定する。まず、発光領域Ｅの幅を、対応する画素領域Ｐの幅Ｗ_R、Ｗ_G、Ｗ_Bと等しく設定する。次に、各色成分に対応した発光領域の面積の比が各色成分の輝度比の比に対応するように、発光領域Ｅの高さを設定する。ステップＳ２で、輝度比の比と正確に対応して各画素領域Ｐの幅Ｗ_R、Ｗ_G、Ｗ_Bを設定しているわけではないので、ほとんどの場合、各色成分に対応した発光領域Ｅの高さＨ_R、Ｈ_G、Ｈ_Bが異なる。つまり、輝度比の差が小さい２つの色成分に対応する画素領域Ｐの幅を等しくしているので、その輝度比の差の分だけ発光領域Ｅの高さが異なる。しかし、輝度比の差が最も小さくなる色成分を選んでいるので、発光領域Ｅの高さが極端に異なることはない。また、その２つの色成分以外の色成分に対応した発光領域の高さも、輝度比の比に応じて画素領域の幅を設定しているので、その２つの色成分に対応した発光領域の高さとほぼ等しくなる。例えば、ステップＳ２で例示した各色の輝度比がＲ：Ｇ：Ｂ＝１．２：１：３であって、Ｗ_R：Ｗ_G：Ｗ_B＝１．２：１．２：３とした場合、Ｈ_R：Ｈ_G：Ｈ_B＝１．２／１．２：１／１．２：１＝１．２：１：１．２となる。
【００２１】
ステップＳ５では、以上のステップで設定した値で試作、もしくはシミュレーション等を行い、表示として問題がないか確認する。例えばホワイトバランスが取れているか等である。問題がなければレイアウト終了となり、問題があればステップＳ４に戻る。例えば、Ｂの輝度が不足していることがわかった場合、Ｂに対応する発光領域の高さＨ_Bを高くするなどすれば良い。
【００２２】
以上の方法によって、発光材料の輝度半減期に応じて各色成分に対応した画素領域及び発光領域を設定することができる。この方法によれば、特性の近い発光材料の発光領域の幅を等しくしても、発光領域の高さを微調整することによって、そのわずかな特性の違いにも正確に対応することができる。なお、高さが最も高く設定される発光領域を画素領域と同じ高さにすることにより、画素領域をもっとも効率よく使うことができる。また、本実施の形態においては、発光領域の上部にマージンＭを設けて材料変更等に対応していたが、発光領域Ｅの下部または左右どちらか一方にマージンＭを設けた場合も同様であり、マージンＭが設けられた発光領域Ｅの幅を変えて材料変更に対応することもできる。この場合は、発光領域の高さを固定したままその幅を変更すれば良い。
【００２３】
図２（ｂ）は、材料の改良その他の理由により発光材料に変更があった場合の、発光領域の変更の方法を示すフローチャートである。一例として、改良によりＢの材料が改良前の条件と同じ条件において、輝度半減期Ｔにおける電流密度がＩ₀からＩ₁（＞Ｉ₀）に変わった場合を考える。
【００２４】
ステップＳ１では、変更された材料の輝度を測定する。変更されたＢの発光材料の輝度半減期が、おおよその目標値Ｔになるような電流密度Ｉ₁を探し、そのときの発光輝度Ｌ₁を測定する。
【００２５】
ステップＳ２では、Ｂの発光領域の高さを設定する。ステップＳ１で測定した、電流密度Ｉ₁での輝度Ｌ₁と、変更前のＢの電流密度Ｉ₀における輝度Ｌ₀との変化割合Ｌ₁／Ｌ₀に応じて各色成分に対応した発光領域Ｅの高さを変更する。この変更の仕方には３つあり、以下にそれらの方法を説明する。
【００２６】
第１の方法は、変化割合Ｘに応じて、発光材料が変更されるＢ以外のＲおよびＧに対応する発光領域の高さを変更前より高くすることで、各色のバランスを取る方法である。本実施の形態においては、最初に画素領域及び発光領域を設定する際に、対応する全ての画素領域内にマージンＭを設ける。このため、発光領域を広げる変更を加えれば、各色の輝度が増加し、全体の輝度も増加する。
【００２７】
第２の方法は、先に述べた変化割合Ｘに応じて、発光材料が変更されるＢに対応する発光領域の高さを変更前より低くすることで、各色のバランスを取る方法である。この方法は、高さの修正の繰り返しなどにより、材料変更のない発光領域Ｒ、Ｇの少なくとも一方が、すでに画素領域と等しい高さになっており、それ以上高さを高くできない時に有効である。
【００２８】
第３の方法は、先の第１の方法と第２の方法の組合せであり、この場合、変更に自由度があるため、柔軟な対応ができる。
【００２９】
以上の方法は、材料変更によって、輝度半減期Ｔを実現する輝度が変わることのみを問題としていたが、実際は、材料が変わると色度も変わることが多く、この場合、ホワイトバランスを取るための理想輝度が、各色成分で変わってしまう。そこで、先に述べた色成分ごとに輝度比を求め直し、その輝度比が、各色成分に対応した発光面積に対応するように発光領域の高さをそれぞれ再設定する。この場合、上記第３の方法が有効、且つ実用的である。
【００３０】
続いてステップＳ３では、図２（ａ）におけるステップＳ５と同様に、これまでの設定で問題ないかを判定する。ステップＳ２で設定した値で試作、もしくはシミュレーション等をし、表示装置として問題がないかを確認し、問題がなければレイアウト終了となり、問題があればステップＳ２に戻る。
【００３１】
以上に述べた方法によれば、発光領域Ｅの高さを変更するだけで、発光領域以外のレイアウトを全く変更しなくても、材料の変更に伴う発光特性の変化に対応することができる。従って、製造工程に用いられるマスクの変更が最小限で良い。具体的には、発光領域を定めるマスクを最少で１枚変更するだけである。また、１つの色成分に対応した発光領域Ｅの高さを画素領域Ｐの高さＨと等しく形成しても、他の色成分の発光領域の高さを調整することにより、材料の変更に伴う発光特性の変化に対応することができる。この場合、画素領域の高さＨと等しい高さに形成する発光領域は、発光面積を最も大きく形成する必要のある色成分に対応する発光領域であることが好ましい。なお、本実施の形態においてはＢの発光材料を変更する場合についてのみ説明したが、ＧまたはＲの場合でも同様であり、また、２色以上の発光材料が変更される場合も適用できる。
【００３２】
図３は本実施の形態の画素領域Ｐ_B周辺の構造を示す平面図であり、図４（ａ）及び（ｂ）は、図３のＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面図である。以下、図３を用いて本実施の形態の画素領域Ｐとその周辺の構造について説明する。
【００３３】
発光領域Ｅ_Bが、画素領域Ｐ_Bの上部にマージンＭを設けるようにして、画素領域Ｐ_B内に配置されている。また、直列に接続される２つの第１のＴＦＴ１０、及び保持容量電極線５４ならびに保持容量電極５５の一部が、画素領域Ｐ_Bとゲート信号線５１の間に配置されている。さらに、２つのＴＦＴ１０のゲート１４が、ゲート信号線５１にそれぞれ接続されている。また、ドレイン信号線５２側のＴＦＴ１０のドレイン１２ｄが、ドレイン信号線５２に接続されている。ドレイン信号線５２に直接接続されていないＴＦＴ１０のソース１２ｓが、保持容量電極線５４との間で保持容量Ｃ_Sをなす保持容量電極５５につながっている。さらに、ＴＦＴ１０のソース１２ｓが、並列に接続される２つの第２のＴＦＴ２０のゲート電極２４に接続されている。２つのＴＦＴ２０のソース２２ｓが、駆動電源線５３にそれぞれ接続されている。また、２つのＴＦＴ２０のドレイン２２ｄが、ドレイン電極２６に接続されており、さらにはそのドレイン電極２６を介して有機ＥＬ素子の電極６１に接続されている。
【００３４】
また、保持容量電極線５４は、ゲート絶縁膜１３を介して、ＴＦＴ１０のソース１２ｓに接続された保持容量電極５５を兼ねた導電層１３に対向するように形成されている。これにより、保持容量電極線５４と保持容量電極５５との間で電荷を蓄積して容量を成している。この容量は、第２のＴＦＴ２０のゲート電極２４に印加される電圧を保持する保持容量Ｃ_Sとなる。
【００３５】
この図において、画素領域Ｐ_B及び発光領域Ｅ_Bは長方形で示されているが、実際は少しでも発光面積を確保するために、または設計上の都合で長方形でない場合もある。本明細書においては、厳密に長方形でないものも、大まかに見て長方形と捉えることができる範囲であれば、長方形とみなす。さらに、マージンＭを設ける場所は本実施の形態に限らず、画素領域の一辺に偏らせれば良い。なお、本図では、Ｂに対応した画素領域Ｐ_Bとその周辺構造について説明したが、Ｇ及びＲに対応した画素領域Ｐ_G及びＰ_Rとその周辺構造もほぼ共通である。
【００３６】
ここで、スイッチング用のトップゲート型ＴＦＴである第１のＴＦＴ１０とそのソースに接続する保持容量Ｃ_Sの構造について説明する。基板１０上に、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ₂からなる絶縁膜１１が積層されている。その上に、多結晶シリコン（以降、ｐ−Ｓｉと略す）膜からなる能動層１２が形成されており、同じｐ−Ｓｉからなる保持容量電極５５に接続されている。なお、能動層１２には、ドレイン１２ｄ、ソース１２ｓ及びその間に位置するチャネル１２ｃが設けられている。さらに、その能動層１２及び保持容量電極５５を覆うようにしてＳｉＯ₂、ＳｉＮからなるゲート絶縁膜１３が積層されている。その上に、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属からなるゲート電極１４及び保持容量電極線５４が形成されている。なお、ゲート電極１４は、チャネル１２ｃをまたぐようにして設けられており、保持容量電極線５４は、保持容量電極５５に対向するように設けられている。これにより第１のＴＦＴ１０が構成される。
【００３７】
さらに、ゲート電極１４及びゲート絶縁膜１３上の全面に、ＳｉＯ₂膜、ＳｉＮ膜等からなる層間絶縁膜１５が形成されている。この層間絶縁膜１５のドレイン１２ｄに対応する位置に形成したコンタクトホールを通して、Ａｌ等の金属からなるドレイン電極１６が設けられ、さらに全面に、有機樹脂からなり表面を平坦にする平坦化膜１７が形成されている。
【００３８】
次に、有機ＥＬ素子の駆動用のトップゲート型ＴＦＴである第２のＴＦＴ２０の構造について説明する。基板１０上に、例えばＳｉＮ、ＳｉＯ₂からなる絶縁膜１１が積層されている。その上に、ｐ−Ｓｉ膜からなる能動層２２が形成されている。なお、能動層２２には、ドレイン２２ｄ、ソース２２ｓ及びその間に位置するチャネル２２ｃが設けられている。さらに、その能動層２２を覆うようにしてＳｉＯ₂、ＳｉＮからなるゲート絶縁膜１３が積層されている。その上に、チャネル２２ｃをまたぐようにしてＣｒ、Ｍｏ等の高融点金属からなるゲート電極２４が形成されている。これにより、第２のＴＦＴ２０が構成される。
【００３９】
さらに、ゲート電極２４及びゲート絶縁膜１３上の全面に、ＳｉＯ₂膜、ＳｉＮ膜等からなる層間絶縁膜１５が形成されている。この層間絶縁膜１５のソース２２ｓ及びドレイン２２ｄに対応する位置に形成したコンタクトホールを通して、金属からなるドレイン電極２６と、駆動電源に接続された駆動電源線５３と、が配置されている。さらに、表面を平坦にするための有機樹脂からなる平坦化膜１７が積層され、その平坦化膜１７を貫通し、ドレイン電極２６に接続したＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）からなる電極６１が平坦化膜１７上に形成されている。次いで、電極６１上に、ホール輸送層６２と、発光層６３と、電子輸送層６４との３層からなる発光素子層６５が積層形成され、さらにこの発光素子層６５を覆うようにして、アルミニウム合金などからなる電極６６が形成されている。ここで、ホール輸送層６２と電極６１の間には、絶縁樹脂からなる第２平坦化膜６７が積層形成されており、電極６１上に設けられる開口部によって、電極６１が露出する領域を制限している。つまり、発光領域Ｅは、第２平坦化膜６７の開口部分によって定義される。さらに、本図における画素領域Ｐは、電極６１によって定義される。
【００４０】
本実施の形態のＥＬ表示装置の発光領域Ｅを設定された形状に製造する方法としては、先に述べた第２平坦化膜６７を用いる第１の方法の他に、第２平坦化膜６７を用いず、図５（ａ）に示すように、有機ＥＬ素子の電極６１の形状によって調節する第２の方法がある。この場合の発光領域Ｅは電極６１で定義され、画素領域Ｐは発光層６３で定義される。また、同じく第２平坦化膜６７を用いず、図５（ｂ）に示すように、発光層６３によって調節する第３の方法もある。この場合の発光領域Ｅは発光層６３で定義され、画素領域Ｐは電極６１で定義される。
【００４１】
図６（ａ）〜（ｄ）は本実施の形態におけるＥＬ表示装置の製造方法を示す製造工程別の断面図である。これらの図は図３のＢ−Ｂ断面図に一致する。この図に沿って、第１の方法を用いたＥＬ表示装置の製造工程について説明する。
【００４２】
図６（ａ）は第１の工程における断面図である。この工程では、まず、既存の方法により第２のＴＦＴ２０を形成し、ＴＦＴ２０を覆うように層間絶縁膜１５を積層した後、ＴＦＴ２０のソース２２ｓと接続された駆動電源線５３、ＴＦＴ２０のドレイン２２ｄと接続されたドレイン電極２６を形成する。その上に平坦化膜１７を積層した後に、この平坦化膜１７を貫通し、且つドレイン電極２６に到達するようなコンタクトホールＣＴを形成する。そして、このコンタクトホールＣＴを通して、平坦化膜１７の全面を覆うような透明材料、ＩＴＯ層２８をスパッタ法により積層する。
【００４３】
図６（ｂ）は第２の工程における断面図である。この工程では、まず、ＩＴＯ層２８の上にレジストを塗布し、マスクを用いて露光し、現像することによってレジストをパターニングする。次に、そのレジストをマスクとし、ＩＴＯ層２８をエッチングすることによって、電極６１を形成する。
【００４４】
図６（ｃ）は第３の工程における断面図である。この工程では、まず、電極６１及び平坦化膜１７上に、有機樹脂からなる第２平坦化膜材料をスピンコート法などによって積層する。次に、マスク１０５を用いてこの第２平坦化膜材料を露光し、現像することによって第２平坦化膜６７を形成する。ここで用いるマスク１０５は、例えば図７に示すように、複数の開口部Ｒ５０、Ｇ５０、Ｂ５０を有している。マスクの各開口部Ｒ５０、Ｇ５０、Ｂ５０は、発光領域と同じ幅Ｗ_R、Ｗ_G、Ｗ_B及び高さＨ_R、Ｈ_G、Ｈ_Bを有する。これにより、発光領域Ｅに対応する形状と位置に、第２平坦化膜６７の開口部が形成される。その開口部が形成された領域に、電極６１が露出する。
【００４５】
図６（ｄ）は第４の工程における断面図である。この工程では、まず、露出した電極６１を覆うようにして平坦化膜６７上にホール輸送層６２を基板全面に蒸着する。次に、マスクを用いて、発光材料ごとに蒸着し、発光層６３を形成する。続いて、電子輸送層６４を基板全面に蒸着する。以上より形成されたホール輸送層６２、発光層６３、電子輸送層６４からなる発光素子層６５上に、マスクを用いて電極６６を蒸着する。なお、これらの発光材料の抵抗は比較的高いので、電極６１と電極６６に挟まれている領域にある発光素子層６５が発光領域となる。また、ホール輸送層６２と電子輸送層６４は共に基板全面に形成したが、発光材料ごとに異なる輸送層材料を用いても良い。
【００４６】
以上より、各色ごとに所望の発光領域を有する有機ＥＬ素子を用いたカラー表示装置が得られる。
【００４７】
次に、第２の方法である、電極６１によって発光領域Ｅを調節する製造方法について説明する。この方法は、先に説明した第１の方法とほぼ同様な工程で良いが、第２平坦化膜６７を形成しない点で異なる。つまり、マスクを用いて電極６１を発光領域と同じ形状と位置に形成し、その上に、電極６１を覆うような発光素子層６５と電極６６を形成する。これによって、図５（ａ）のような断面構造を有するＥＬ表示装置が得られる。なお、電極６１形成用のマスクは、例えば先の図７のマスクと同様に、発光領域Ｅに対応する位置と形状に開口部を有するものを用いれば良い。
【００４８】
次に、第３の方法である、発光層６３によって発光領域Ｅを調節する製造方法について説明する。この方法は先に説明した第２の方法とほぼ同様な工程で良いが、電極６１を発光領域より大きく形成し、マスクを用いて発光層６３を発光領域Ｅと同じ形状と位置に形成する。これによって、図５（ｂ）のような断面構造を有するＥＬ表示装置が得られる。なお、発光層６３形成用のマスクは、例えば先の図７のマスクと同様に、発光領域Ｅに対応する位置と形状に開口部を有するものを用いれば良い。ただし、色成分ごとに異なる発光材料を用いるので、その数だけマスクが必要である。この場合、各マスクは、１つの色成分に対応する発光領域Ｅに対応する開口部をそれぞれ有する。
【００４９】
本実施の形態においては、画素領域Ｐ内にマージンＭを設けて発光領域Ｅを設定することにより、既に設計された発光領域の幅を変えずに、画素領域の範囲内において発光領域の高さを調節することができる。これによって、材料の変更があっても、同じホワイトバランスを得ることができる。この時、ゲート信号線５１、ドレイン信号線５２及び駆動電源線５３に囲まれる領域自体の大きさやレイアウトを変える必要がないので、マスクを変更する枚数が最少で１枚に抑えることができる。例えば、第２平坦化膜６７を用いてＥＬ表示装置を製造する場合は、発光領域の高さの変更にあわせて、第２平坦化膜６７形成用のマスク１０５の開口部の高さを変更するだけで良い。つまり、第２平坦化膜６７形成用のマスクを１枚変えるのみで対応できる。また、電極６１が、発光領域Ｅよりは大きいものの、画素領域Ｐよりは小さく形成されている、つまり画素領域Ｐが電極６１で定義されない場合も考えられる。この場合、発光領域Ｅの高さを高くすることによって電極６１より高くなってしまうときには、発光領域Ｅの高さを変えるために第２平坦化膜６７形成用のマスクを変更すると共に、電極６１形成用のマスクも変更しなければならない。この場合は、マスクを２枚変更する必要がある。
【００５０】
次に、第２の実施の形態に係るＥＬ表示装置の発光領域を示す平面図を図８に示す。図８では、第１の実施の形態と同様にして設定された画素領域Ｐ_R、Ｐ_G、Ｐ_Bと発光領域Ｅ_R、Ｅ_G、Ｅ_Bが、奇数行と偶数行とで約１．５画素領域分ずれて配置されており、互いに隣接する３つの画素領域をどのように選んでも、Ｒ・Ｇ・Ｂの組み合わせになる、いわゆるデルタ配列となっている。
【００５１】
画素領域Ｐと発光領域Ｅは、第１の実施の形態と同様であり、これらの画素領域と発光領域を取り囲むように、複数のゲート信号線５１が水平方向に配置されている。また、複数のドレイン信号線５２及び複数の駆動電源線５３が図の垂直／水平方向に配置されている。さらに、ゲート信号線５１とドレイン信号線５２または駆動電源線５３は互いに交差している。
【００５２】
なお、本実施の形態のようなデルタ配列の場合、パターンレイアウトの都合上、隣り合う行に配置された同色の画素領域の幅が多少異なってしまうことがあり、そのときは、互いが同面積になるように発光領域の高さまたは幅を調節すれば良い。なお、本実施の形態において発光材料を変更する場合も、発光領域を変更するだけで良く、変更すべきマスク数は最少で１枚に抑えることができる。
【００５３】
本発明は、以上の実施の形態に限られるものではなく、各発光領域の配列方法はストライプ配列・デルタ配列の他にダイアゴナル配列などでも良い。また、発光領域の形状は長方形に限らず平行四辺形やＬ字型などでも良い。なお、Ｌ字型の場合は、Ｌ字から合理的に長方形等を取り出し、その高さを発光領域の高さＨ_R、Ｈ_G、Ｈ_Bとみなし、この高さを色成分毎の輝度比に応じて調節することによって、発光領域を設定・再レイアウトすれば良い。発光領域をＴＦＴの製造方法・各材料は既存のものを用いれば良く、ＴＦＴの構造は、ボトムゲート型だけでなく、ゲート電極が能動層の上に設けられるいわゆるトップゲート型でも良い。また、輝度半減期に基づいて発光面積を設定・変更することについてのみ説明したが、例えば発光効率のように、発光材料に固有な特性や時間経過に伴って変化する特性に基づいて発光面積を設定・変更することも可能である。その場合、寿命を発光効率などに読みかえれば良い。
【００５４】
本実施の形態では、発光層からの光を、ＴＦＴ基板側を通して裏面側へ出力するボトムエミッション型のＥＬ表示装置を説明したが、発光層からの光をＴＦＴ基板表面側から出力するトップエミッション型のＥＬ表示装置にも適用できる。また、
【００５５】
【発明の効果】
以上、本願発明によれば、無駄なスペースが生じることなく発光領域を配置することができるので、各発光領域をより大きく形成することができる。加えて、各発光材料の寿命を揃えることもできるので、累積使用時間が多くなってもホワイトバランスの取れた状態が保たれる、高品質なＥＬ表示装置を提供することができる。
【００５６】
また、画素領域内に発光領域が設けられているので、その画素領域の範囲内で発光領域の大きさを変更することによって、材料を変更した後の発光材料の寿命や発光効率など、経時変化する特性に対応することができる。よって、発光領域以外のＴＦＴや保持容量Ｃ_Sのレイアウトを変更する必要がなく、平面レイアウトの設計期間や製造期間を短縮することができる。さらに、２つの色成分に対応した画素領域の一方向の長さが等しく設定されるので、レイアウトがより簡単になる。さらに、平面レイアウトを変更する場合、それに伴って、ＥＬ表示装置の構成要素を形成する各層も設計・製造変更しなおす必要が生じるが、本発明では発光領域のみを変更するので、各層の設計・製造変更に要する期間が短縮できる。ゆえに、これらの設計・製造期間の短縮によって、ＥＬ表示装置の設計・製造にかかるコストを大幅に削減することができる。この際、発光領域に関係するＥＬ素子の構成要素である電極、電極上に形成される平坦化膜、及び発光層のうち、変更が必要なものだけを作りかえれば良い。つまり、変更のある構成要素を形成するためのマスクのみを作り直すだけで良く、変更するマスク数は最少１枚で良い。ゆえに、マスクを再び作ることによって生じるコストも大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるＥＬ表示装置の発光領域を示す平面図
【図２】本発明の実施の形態におけるＥＬ表示装置のレイアウトのフローチャート
【図３】本発明の実施の形態におけるＥＬ表示装置の画素領域周辺の平面図
【図４】本発明の実施の形態におけるＥＬ表示装置の断面図
【図５】本発明の実施の形態におけるＥＬ表示装置の第２のＴＦＴの断面図
【図６】本発明の実施の形態におけるＥＬ表示装置の製造工程別断面図
【図７】本発明の実施の形態におけるＥＬ表示装置の電極極形成用マスク
【図８】本発明の他の実施の形態におけるＥＬ表示装置の発光領域を示す平面図
【図９】従来のＥＬ表示装置の発光領域を示す平面図
【符号の説明】
１０、２０ＴＦＴ
１１、１３、１５絶縁膜
１２、２２能動層
１２ｓ、２２ｓソース
１２ｄ、２２ｄドレイン
１４、２４ゲート電極
１６、２６ドレイン電極
１７、６７平坦化膜
５１ゲート信号線
５２ドレイン信号線
５３駆動電源線
５４保持容量電極線
６１、６６電極
６２ホール輸送層
６３発光層
６４電子輸送層
１０５マスク

Claims

発光領域を形成可能な画素領域が一定の規則で複数個配置されるエレクトロルミネッセンス表示装置において、
前記複数の画素領域がそれぞれ特定の色成分に対応付けられており、第１及び第２の色成分に対応づけられた画素領域が等しい面積に形成されると共に、第３の色成分に対応付けられた画素領域が前記第１及び第２の色成分に対応付けられた画素領域と異なる面積に形成され、
少なくとも１つの色成分に対応する前記画素領域内に、第１の方向で前記画素領域と長さが等しく、第１の方向と交差する第２の方向で前記画素領域よりも長さが短く前記発光領域が形成され、
前記第３の色成分に対応付けられた画素領域の前記第１の方向の長さは、第１及び第２の色成分に対応づけられた画素領域の前記第１の方向の長さと異なることを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置。
各色成分に対応付けられた前記複数の画素領域は、前記第１の方向及び前記第２の方向のうち、一方が等しい長さに形成されることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
前記複数の画素領域の配列に沿って複数の信号線が設けられ、前記複数の信号線は、前記複数の画素領域からそれぞれ一定の距離に形成されることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
前記複数の画素領域の配列に沿って複数の駆動電源線が設けられ、前記複数の駆動電源線は、前記複数の画素領域からそれぞれ一定の距離に形成されることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
前記画素領域の第１の方向の長さは各色成分を示す発光材料の特性の経時変化に応じて設定されることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載のエレクトロルミネッセンス表示装置。
発光領域を形成可能な画素領域が一定の規則で複数個配置されるエレクトロルミネッセンス表示装置のパターンレイアウト方法において、
特性の差が最も小さい第１及び第２の発光材料が発光する色成分に対応付けられた前記画素領域の第１の方向の長さを等しくし、第３の発光材料が発光する色成分に対応付けられた前記画素領域の第１の方向の長さと異なるように設定するステップと、
前記第１の方向と交差する第２の方向における前記画素領域の長さを共通に設定するステップと、
前記画素領域内に、前記第１の方向及び前記第２の方向の一方を前記画素領域と等しい長さに設定し、他方を前記画素領域よりも短いまたは等しい長さに設定して発光領域を決定するステップと、
を有することを特徴とするエレクトロルミネッセンス表示装置のパターンレイアウト方法。
前記発光材料の変更に伴う特性の変化に応じて、前記発光領域の前記他方の長さを変更して前記発光領域を再レイアウトすることを特徴とする請求項６に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置のパターンレイアウト方法。
前記発光材料の特性は、発光材料の経時変化によるものであることを特徴とする請求項７に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置のパターンレイアウト方法。
前記発光材料の経時変化によるものとは、発光材料の寿命または発光効率であることを特徴とする請求項８に記載のエレクトロルミネッセンス表示装置のパターンレイアウト方法。