JP5153015B2 - 面発光表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、面発光表示装置に関し、主に有機ELパネルや液晶パネルなどの薄型ディスプレイに関する。
薄型ディスプレイの一例として、トップエミッション構造のアクティブ方式有機ＥＬディスプレイが知られている。このアクティブ方式ＥＬディスプレイのパネルユニットの代表的な構成を図１に示す。このパネルユニットは、発光素子（例えば、有機ＥＬ素子）や画素回路等が形成された回路基板（ＴＦＴ基板）１１にカラーフィルタ基板１２を貼り合わせた構成を有する。なお、符号１３は外周シール領域を示す。
図２Ａは、上記回路基板１１の配線構成を示す模式図である。回路基板１１には、縦方向に並列する複数の電源線２１と、これらの電源線２１を束ねて陰極電源端子（ＧＮＤ端子）２３に引き出す電源バス２２とが存在する。各電源線２１には、それぞれ複数の画素回路２４が接続されている。
この回路基板１１では、通例として、平坦化樹脂層が設けられ、上記画素回路２４のＴＦＴ（Thin Film Transistor）等によって生じた凹凸がこの平坦化樹脂層によって平坦化される。この平坦化樹脂層には、画素回路２４と発光素子とを結ぶためのコンタクトホール２７が設けられる。
各画素回路２４は、データ信号線（ソース信号線）２５を介してデータ制御回路１７と接続され、また、走査信号線（ゲート信号線）２６を介してゲート制御回路１８と接続されている。
この回路基板１１では、通例として、平坦化樹脂層が設けられ、上記画素回路２４のＴＦＴ（Thin Film Transistor）等によって生じた凹凸がこの平坦化樹脂層によって平坦化される。この平坦化樹脂層には、画素回路２４と発光素子とを結ぶためのコンタクトホール２７が設けられる。
各画素回路２４は、データ信号線（ソース信号線）２５を介してデータ制御回路１７と接続され、また、走査信号線（ゲート信号線）２６を介してゲート制御回路１８と接続されている。
図２Ｂは、電源周りの配線だけを抽出して示した模式図である。図示のように、電源線２１の配線には、ベタ状やメッシュ状の配線でなく、１方向に走る配線がよく用いられる。このような配線によれば、図２Ａに示すデータ信号線２５および走査信号線２６に対する電源線２１の横断面積が低減されて、配線間容量が減少するので、この配線間容量に起因した信号の遅延が抑制される。また、画素が小さい場合に、画素回路２４におけるトランジスタの構成面積を少しでも増やすことができるという利点も得られる。符号１６は、集積化された制御回路（データ制御回路１７およびゲート制御回路１８）を示す。
画素回路２４の代表的構成を図３に示す。この画素回路２４は、液晶や有機ＥＬ素子などの駆動に使用されるものであり、駆動用トランジスタであるＴＦＴ３２と、制御用トランジスタであるＴＦＴ３３とを備えている。ＴＦＴ３３のソースおよびゲートは、それぞれデータ信号線２５および走査信号線２６に接続されている。
この画素回路２４において、電圧ＶＤＤが印加される電極（全ての画素回路２４が共通接続される上部透明電極）は陽極であり、また、ＴＦＴ３２のソースが接続されるＧＮＤは陰極である。符号３４は、キャパシタを示している。
この画素回路２４において、電圧ＶＤＤが印加される電極（全ての画素回路２４が共通接続される上部透明電極）は陽極であり、また、ＴＦＴ３２のソースが接続されるＧＮＤは陰極である。符号３４は、キャパシタを示している。
次に、図１に示すパネルに設けられた画素部の構造について説明する。図４Ａは、画素部の平面図を示す。また、図４Ｂおよび図４Ｃは、それぞれ図４ＡのＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線による断面図を示している。
図４Ｂ，４Ｃに示すように、ガラス基板３７上には、平坦化樹脂層４０が存在する。この平坦化樹脂層４０は、前述したように、画素回路２４のＴＦＴ等によって生じた凹凸を平坦化するために設けられている。この平坦化樹脂層４０は、必要に応じて、無機のパッシベーション膜で覆われる。
図４Ｂ，４Ｃに示すように、ガラス基板３７上には、平坦化樹脂層４０が存在する。この平坦化樹脂層４０は、前述したように、画素回路２４のＴＦＴ等によって生じた凹凸を平坦化するために設けられている。この平坦化樹脂層４０は、必要に応じて、無機のパッシベーション膜で覆われる。
平坦化樹脂層４０上には、密着性を良くするための下地層４１を介して反射電極４２が形成され、ここに発光部に開口のある絶縁膜４３が形成される。その後、複数の有機膜４４が蒸着され、その上に透明電極層４５が成膜される。ここでは、透明電極層４５を上部透明電極層と呼ぶ。この上部透明電極層４５としては、ＩＺＯ，ＩＴＯなどの酸化物からなる透明な層の場合もあれば、ハーフミラー状の厚さ数ｎｍ〜十数ｎｍの金属膜の場合もある。
図５Ａは、透明電極層４５についてのみの配線模式図を示す。また、図５Ｂは、図５ＡのＣ−Ｃ線による断面図を示す。透明電極層４５は、全ての画素に共通の電極であるので、図５Ａに符号５３で示すように、ベタ配線構造（面状の配線構造）を有する。この透明電極層４５は、パネル外周部で前述とは別の電源バス５１に接続されて、端子５２に引き出される。そして透明電極層４５は、その全面がバリア層４６で覆われる。
以上は、図１に示した回路基板１１側の構成である。
以上は、図１に示した回路基板１１側の構成である。
一方、図１のカラーフィルタ基板１２側においては、ガラス基板３８上にブラックマトリクス４７、カラーフィルタ４８、更に必要に応じて、バンク隔壁３９や色変換層４９が形成される。勿論、バンク隔壁３９や色変換層４９を使わない方式もある。更に、必要に応じて、スペーサ５０が設けられることもある。
上記回路基板１１とカラーフィルタ基板１２は、画素が適正に形成されるように位置決めされた状態で貼り合わされる。ギャップ層５４は、一般的には接着剤などの固体で構成されるが、液体や気体で構成される場合もある。
上記回路基板１１とカラーフィルタ基板１２は、画素が適正に形成されるように位置決めされた状態で貼り合わされる。ギャップ層５４は、一般的には接着剤などの固体で構成されるが、液体や気体で構成される場合もある。
ところで、図２Ａおよび図２Ｂに示すような回路基板１１では、プリント基板のような厚膜配線が困難であるため、配線抵抗が無視できない。したがって、特に、有機ＥＬパネルのような電流駆動自発光素子を用いるディスプレイの場合には、液晶などを用いたディスプレイよりも電源線２１を流れる電流が大きくなるため、該電源線２１や電源バス２２での電圧降下（上昇）が大きくなる。
上記電圧降下（上昇）は、まず単純に、消費電力の増加を招く上、各発光素子にかかる電圧の画面内分布を生じさせ、これは輝度ムラにつながる。
また、画素回路２４が、図３に示すような構成の場合、特にＧＮＤの電位が上がると、ＴＦＴ３２のゲート制御電圧が変動してしまうため、僅かな電位の面内分布でも、極めて大きな輝度ムラにつながることがある。この場合、正規もしくはそれに近いＧＮＤ電位が与えられる電源端子２３（図２Ａおよび図２Ｂ参照）近傍の僅かな画素だけが極端に明るく光ることとなる。そして、この状態を放置して、パネル全体の平均的輝度を設定すると、画面が焼きついてしまうことさえある。
また、画素回路２４が、図３に示すような構成の場合、特にＧＮＤの電位が上がると、ＴＦＴ３２のゲート制御電圧が変動してしまうため、僅かな電位の面内分布でも、極めて大きな輝度ムラにつながることがある。この場合、正規もしくはそれに近いＧＮＤ電位が与えられる電源端子２３（図２Ａおよび図２Ｂ参照）近傍の僅かな画素だけが極端に明るく光ることとなる。そして、この状態を放置して、パネル全体の平均的輝度を設定すると、画面が焼きついてしまうことさえある。
そこで、特許文献１は、このような現象を抑制するための技術を提案している。この特許文献１に記載の技術は、第１の導電体層である電源線にコンタクトホールを介して第２の導電層を電気的に接続し、これによって、第１の導電体層と第２の導電体層を併合した断面積の大きな、つまり、電気抵抗の低い電源線路を形成するものである。
特許第３７７０３６８号公報
しかし、上記特許文献１に記載の技術は、上記コンタクトホールおよび第２の導電層を付加する必要があるため、製造コストの上昇および形状の大型化を招く。
従って、本発明の課題は、配線材料の変更や、コストアップを伴うことなく輝度ムラや配線抵抗による消費電力増加を抑制することができる面発光表示装置を提供することにある。
本発明は、並列する複数の電源線と、該複数の電源線が接続される電源バスと、前記電源線に接続される内部線路を有した複数の画素回路と、該複数の画素回路それぞれが備えるトランジスタによって駆動される複数の発光素子と、を形成した回路基板を有する面発光表示装置の改良に係るものである。前記課題を解決するため、前記画素回路の内部線路は、接続される前記電源線に対してバイパス路を構成するように、かつ、該画素回路の前記トランジスタを形成する配線の一部を構成するように形成され、前記回路基板上の回路要素によって形成される凹凸を平坦化するための平坦化層と、前記画素回路と前記発光素子との間を結ぶために前記平坦化層に形成されたコンタクトホール領域と、を備え、前記画素回路の内部線路の一部を前記コンタクトホール領域の下方に位置させ、前記画素回路の内部線路は、前記電源線に接続される一端部と、櫛歯状の分岐部を備えた他端部とを有する第１の線路部と、前記分岐部の少なくとも１つを前記一端部が接続される前記電源線に接続する第２の線路部と、を備え、前記第１の線路部が前記トランジスタのソースを形成する配線として形成されている。
本発明の実施形態では、前記回路基板上の回路要素によって形成される凹凸を平坦化するための平坦化層と、前記画素回路と前記発光素子との間を結ぶために前記平坦化層に形成されたコンタクトホール領域と、が備えられ、前記画素回路の内部線路の一部が前記コンタクトホール領域の下方に位置される。
前記発光素子としては、例えば、有機ＥＬ素子が使用される。また、 前記トランジスタとしては、例えば、薄膜トランジスタが使用される。
前記発光素子としては、例えば、有機ＥＬ素子が使用される。また、 前記トランジスタとしては、例えば、薄膜トランジスタが使用される。
実施形態では、前記画素回路の内部線路は、前記電源線に接続される一端部と、櫛歯状の分岐部を備えた他端部とを有する第１の線路部と、前記分岐部の少なくとも１つを前記一端部が接続される前記電源線に接続する第２の線路部と、を備える。そして、前記第１の線路部は、前記トランジスタのソースを形成する配線として形成される。
前記画素回路は、前記第１の線路部の前記分岐部と噛み合う櫛歯状の分岐部を有する第３の線路部をさらに備えることができる。この第３の線路部は、前記トランジスタのドレンを形成する配線として形成される。
前記画素回路は、前記第１の線路部の前記分岐部と噛み合う櫛歯状の分岐部を有する第３の線路部をさらに備えることができる。この第３の線路部は、前記トランジスタのドレンを形成する配線として形成される。
また、本発明は、前記の課題を解決するため、上記の構成を有した面発光表示装置に更に別の構成を付加した面発光表示装置を提供する。この面発光表示装置における前記電源バスは、前記複数の電源線それぞれとの接続部位の電位を調整するために、電源端子から前記接続部位の方向に延びるスリットによってその一部が分割された構成を有する。
本発明の実施形態では、前記スリットが複数設けられ、該スリットの数、長さおよび配列間隔の調整によって前記接続部位の電位が調整される。
本発明においても、前記発光素子として、例えば有機ＥＬ素子が使用され、また、前記トランジスタとして、例えば薄膜トランジスタが使用される。
本発明においても、前記発光素子として、例えば有機ＥＬ素子が使用され、また、前記トランジスタとして、例えば薄膜トランジスタが使用される。
本発明によれば、画素回路の内部線路が、接続される電源線に対してバイパス路を構成するので、該電源線の電気抵抗が減少され、これによって、輝度ムラの抑制と消費電力の低減を図ることができる。しかも、上記バイパス路が画素回路のトランジスタを形成する配線の一部やコンタクトホール領域を用いて構成されるので、上記トランジスタの構成面積を縮小することなく、上記の効果を得ることが可能である。
また、本発明によれば、電源端子から各電源線の接続部位の方向に延びるスリットによって電源バスの一部を分割して、各電源線の接続部位の電位を調整する手段がさらに設けられる。これによって、材料や膜厚などのプロセスの変更や額縁の増大などを伴うことなく、極めて高い輝度ムラ抑制作用を得ることが可能であり、高品質の面発光表示装置を安価に実現することができる。
また、本発明によれば、電源端子から各電源線の接続部位の方向に延びるスリットによって電源バスの一部を分割して、各電源線の接続部位の電位を調整する手段がさらに設けられる。これによって、材料や膜厚などのプロセスの変更や額縁の増大などを伴うことなく、極めて高い輝度ムラ抑制作用を得ることが可能であり、高品質の面発光表示装置を安価に実現することができる。
２５ データ信号線（ソース信号線）
２６ 走査信号線（ゲート信号線）
２７ コンタクトホール
５５ ゲート配線パターン
５６ ソース配線パターン
５７ ドレン配線パターン
５９ バイパス形成用配線パターン
２１０ 電源線
２２０ 電源バス
２３０ 電源端子
２４０ 画素回路
７１，７２ スリット
２６ 走査信号線（ゲート信号線）
２７ コンタクトホール
５５ ゲート配線パターン
５６ ソース配線パターン
５７ ドレン配線パターン
５９ バイパス形成用配線パターン
２１０ 電源線
２２０ 電源バス
２３０ 電源端子
２４０ 画素回路
７１，７２ スリット
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図６は、本実施形態に係る面発光表示装置における回路基板１１０の模式図である。この図６では、図２Ａに示した回路基板１１の要素と同一の要素に共通する符号を付してある。
本実施形態に係る面発光表示装置は、回路基板１１０の構成を除き、図１〜図５Ｂに示した面発光表示装置と同様の構成を有する。したがって、以下においては、主として回路基板１１０の構成について説明する。
回路基板１１０には、電源線２１０、電源バス２２０および画素回路２４０が設けられている。これらは、図２Ａに示す電源線２１、電源バス２２および画素回路２４にそれぞれ対応するものである。なお、画素回路２４０は、図２Ａに示す画素回路２４と同様に、図３に例示したような構成を有する。
図６は、本実施形態に係る面発光表示装置における回路基板１１０の模式図である。この図６では、図２Ａに示した回路基板１１の要素と同一の要素に共通する符号を付してある。
本実施形態に係る面発光表示装置は、回路基板１１０の構成を除き、図１〜図５Ｂに示した面発光表示装置と同様の構成を有する。したがって、以下においては、主として回路基板１１０の構成について説明する。
回路基板１１０には、電源線２１０、電源バス２２０および画素回路２４０が設けられている。これらは、図２Ａに示す電源線２１、電源バス２２および画素回路２４にそれぞれ対応するものである。なお、画素回路２４０は、図２Ａに示す画素回路２４と同様に、図３に例示したような構成を有する。
図７Ａは、画素回路２４０の配線構造の一例を模式的に示す。この配線構造では、ゲート配線パターン５５が第１層のメタル配線パターンとして形成され、かつ、このゲート配線パターン５５上に絶縁層６１（図７Ｃ参照）およびＳｉ層２９を介してソース配線パターン５６、ドレン配線パターン５７および上記電源線２１０がそれぞれ第２層のメタル配線パターンとしてそれぞれ形成されている。
ゲート制御用素子領域５８は、ゲート配線パターン５５に隣接する形態で設けられている。このゲート制御用素子領域５８には、図３に示すＴＦＴ（Thin Film Transistor）３３およびキャパシタ３４が設けられ、かつ、第２層のメタル配線パターンであるデータ信号線（ソース信号線）２５および第１層のメタル配線パターンである走査信号線（ゲート信号線）２６が接続されている。
ソース配線パターン５６は、図３に示すＴＦＴ３２のソースを形成する配線として設けられている。このソース配線パターン５６は、基端部が電源線２１０のＰａ点に接続され、かつ、先端部を櫛歯状に分岐することによって、電源線２１０に平行する分岐部５６ａ、５６ｂを形成している。
一方、ドレン配線パターン５７は、上記ＴＦＴ３２のドレンを形成する配線として設けられている。このドレン配線パターン５７は、基端部がバイパス形成用配線パターン５９の上方に位置し、この基端部から上記ソース配線パターン５６の分岐部５６ａ、５６ｂ間に延びる分岐部５７ａと、該基端部から上記分岐部５６ｂと電源線２１０との間に延びる分岐部５７ｂとを有している。つまり、このドレン配線パターン５７は、ソース配線パターン５６の櫛歯状の分岐部と噛み合う櫛歯状の分岐部を有する。
なお、ソース配線パターン５６の分岐数およびドレン配線パターン５７の分岐数は、３以上であってもよい。
なお、ソース配線パターン５６の分岐数およびドレン配線パターン５７の分岐数は、３以上であってもよい。
図７Ｂおよび図７Ｃは、それぞれ図７ＡのD−Ｄ断面図およびＥ−Ｅ断面図を示している。
図７Ｂに示すように、第１層のメタル配線パターンである上記バイパス形成用配線パターン５９は、一端部がコンタクトホール６０ａを介してソース配線パターン５６（分岐部５６ａの先端部）に電気的に接続され、また、他端部がコンタクトホール６０ｂを介して電源線２１０（図７ＡのＰｂ点）に電気的に接続されている。
したがって、ソース配線パターン５６およびバイパス形成用配線パターン５９は、電源線２１０から出て再び電源線２１０に戻る一連のバイパス線路６６を構成している。
図７Ｂに示すように、第１層のメタル配線パターンである上記バイパス形成用配線パターン５９は、一端部がコンタクトホール６０ａを介してソース配線パターン５６（分岐部５６ａの先端部）に電気的に接続され、また、他端部がコンタクトホール６０ｂを介して電源線２１０（図７ＡのＰｂ点）に電気的に接続されている。
したがって、ソース配線パターン５６およびバイパス形成用配線パターン５９は、電源線２１０から出て再び電源線２１０に戻る一連のバイパス線路６６を構成している。
一方、ドレン配線パターン５７の基端部は、絶縁層６１およびＳｉ層２９を介してバイパス形成用配線パターン５９上に配置されている。このドレン配線パターン５７の基端部上には、該ドレン配線パターン５７と図示していないＥＬ発光素子とを結ぶコンタクトホール２７の領域が形成されている。この結果、バイパス形成用配線パターン５９は、上記コンタクトホール２７の領域の下方に位置されていることになる。
上記のようにバイパス形成用配線パターン５９をコンタクトホール２７の領域の下方に位置させることは、以下のような利点をもたらす。
すなわち、コンタクトホール２７の下では、応力や凹凸の懸念から、トランジスタ等の素子パターンを配置することがあまり行われない。したがって、コンタクトホール２７の領域の下方にバイパス形成用配線パターン５９を設ければ、このバイパス形成用配線パターン５９を形成することによる画素内の有効面積の減少を回避することができる。
なお、図７Ｂ、図７Ｃにおいて、符号３７はガラス基板を、符号４０は平坦化樹脂層を、符号６２はパッシべーション層を、符号４１は反射電極層または下地層をそれぞれ示している。
すなわち、コンタクトホール２７の下では、応力や凹凸の懸念から、トランジスタ等の素子パターンを配置することがあまり行われない。したがって、コンタクトホール２７の領域の下方にバイパス形成用配線パターン５９を設ければ、このバイパス形成用配線パターン５９を形成することによる画素内の有効面積の減少を回避することができる。
なお、図７Ｂ、図７Ｃにおいて、符号３７はガラス基板を、符号４０は平坦化樹脂層を、符号６２はパッシべーション層を、符号４１は反射電極層または下地層をそれぞれ示している。
本発明に係る面発光表示装置よれば、ソース配線パターン５６およびバイパス形成用配線パターン５９によって構成される上記のバイパス線路６６が各画素回路２４０において形成される。このバイパス線路６６は、電源線２１０に並列接続されている。したがって、図６に示す各電源線２１０においては、上記バイパス線路６６が並列接続された部位の電気抵抗が低下されることになる。
上記電気抵抗の低下は、各電源線２１０における電圧降下（上昇）を抑制するので、消費電力の低減をもたらす。また、上記電気抵抗の低下は、該各電源線２１０に接続された各画素回路２４０の発光素子に印加される電圧を一様化するので、いわゆる輝度ムラの低減をもたらす。
上記電気抵抗の低下は、各電源線２１０における電圧降下（上昇）を抑制するので、消費電力の低減をもたらす。また、上記電気抵抗の低下は、該各電源線２１０に接続された各画素回路２４０の発光素子に印加される電圧を一様化するので、いわゆる輝度ムラの低減をもたらす。
上記バイパス線路６６は、前記したように、ＴＦＴ３２のソースを形成する配線として設けられたソース配線パターン５６を利用して構成されるので、画素回路２４０におけるトランジスタの形成面積を縮小することなく容易に実現することができる。つまり、上記バイパス線路６６は、画素回路２４０内に特別な配置スペースを確保することなく実現することができる。
なお、図７Ａに示すように、本実施形態ではゲート配線パターン５５の端部を電源線２１０の下方に位置させているが、この端部を電源線２１０の下方に位置させないようにしてもよい。
なお、図７Ａに示すように、本実施形態ではゲート配線パターン５５の端部を電源線２１０の下方に位置させているが、この端部を電源線２１０の下方に位置させないようにしてもよい。
次に、図６に示す電源バス２２０について説明する。この電源バス２２０は、各電源線２１０の一端が共通接続された上線路部２２１、該各電源線２１０の他端が共通接続された下線路部２２２にそれぞれスリット７１を形成してある。
スリット７１は、線路部２２１（２２２）の両端から該線路部２２１（２２２）の長手方向に沿って複数本設けられている。これらのスリット７１は、線路部２２１（２２２）の内側（画素領域側）に位置するものほど長さが短くなるように、かつ、それらによって分割された各部分のうち、線路部２２１（２２２）の内側に位置するものほど幅が狭くなるように形成されている。
スリット７１は、線路部２２１（２２２）の両端から該線路部２２１（２２２）の長手方向に沿って複数本設けられている。これらのスリット７１は、線路部２２１（２２２）の内側（画素領域側）に位置するものほど長さが短くなるように、かつ、それらによって分割された各部分のうち、線路部２２１（２２２）の内側に位置するものほど幅が狭くなるように形成されている。
この構成によれば、各電源線２１０の内、電源端子２３０からの距離が近いものほど該電源端子２３０からの電気抵抗が高くなるので、いわゆる輝度ムラが低減される。
すなわち、上記スリット７１を設けない場合には、各電源線２１０の内、電源端子２３０からの距離が短い電源線２１０ほど該電源端子２３０からの電気抵抗が低くなるので、電源端子２３０に近い電源線２１０を介して給電される発光素子の輝度が、電源端子２３０から離れた電源線２１０を介して給電される発光素子の輝度よりも高くなるという輝度ムラが発生する。
これに対して、上記スリット７１を設けた場合には、このスリット７１によって電源端子２３０と各電源線２１０間の電気抵抗が平均化されるので、上記のような輝度ムラが効果的に抑制される。
なお、電源端子２３０が一個のみ設けられている場合には、線路部２２１（２２２）の一端部（電源端子２３０に近い側の端部）から他端部に向って延びるスリット群を設ければよい。この場合、スリットの数、間隔および長さは、電源端子２３０と各電源線２１０間の電気抵抗が平均化されるように適宜設定される。
すなわち、上記スリット７１を設けない場合には、各電源線２１０の内、電源端子２３０からの距離が短い電源線２１０ほど該電源端子２３０からの電気抵抗が低くなるので、電源端子２３０に近い電源線２１０を介して給電される発光素子の輝度が、電源端子２３０から離れた電源線２１０を介して給電される発光素子の輝度よりも高くなるという輝度ムラが発生する。
これに対して、上記スリット７１を設けた場合には、このスリット７１によって電源端子２３０と各電源線２１０間の電気抵抗が平均化されるので、上記のような輝度ムラが効果的に抑制される。
なお、電源端子２３０が一個のみ設けられている場合には、線路部２２１（２２２）の一端部（電源端子２３０に近い側の端部）から他端部に向って延びるスリット群を設ければよい。この場合、スリットの数、間隔および長さは、電源端子２３０と各電源線２１０間の電気抵抗が平均化されるように適宜設定される。
次に、電源バス２２０の更なる低抵抗化を考える。データ信号線２５や走査信号線２６は、絶縁を保ちつつ電源バス２２０と交差するが、必ずしも全面で交差する訳ではない。そこで、図６においてハッチングおよび符号２２０ａを付して示したように、走査信号線２６が交差しない部分に導電層を積層することによって、電源バス２２０の電気抵抗を低減することができる。
なお、バス２２０の右側線路は走査信号線２６が交差しないが、左側線路との電気抵抗の対称性を図るため、左側線路と同様の形態で導電体を積層してある。
なお、バス２２０の右側線路は走査信号線２６が交差しないが、左側線路との電気抵抗の対称性を図るため、左側線路と同様の形態で導電体を積層してある。
［実施例］
図６、図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示す構成に基づく実施例について説明する。パネルの画素寸法は６０μm×１８０μｍ×ＲＧＢ、画素数は横２４０ＲＧＢ×縦３２０のＱＶＧＡ、画面サイズは約３ｉｎｃｈ、電源バスの許容幅はおおよそ２ｍｍ、電源端子の引き出しは２箇所である。
画面内では、縦３２０個の各画素を直線的に結ぶ約８μm幅の電源線２１０が、２４０×３本配置され、それらの両端を電源バス２２０に接続した。そして、各画素内では、３〜５μｍ程度の幅の配線で、トランジスタなどの回路パターンを形成した。また、各画素の制御は、画面外に置かれた制御ＩＣ（データ制御回路１７およびゲート制御回路１８を含む集積回路）と信号線２５，２６を接続することによって行った。
図６、図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃに示す構成に基づく実施例について説明する。パネルの画素寸法は６０μm×１８０μｍ×ＲＧＢ、画素数は横２４０ＲＧＢ×縦３２０のＱＶＧＡ、画面サイズは約３ｉｎｃｈ、電源バスの許容幅はおおよそ２ｍｍ、電源端子の引き出しは２箇所である。
画面内では、縦３２０個の各画素を直線的に結ぶ約８μm幅の電源線２１０が、２４０×３本配置され、それらの両端を電源バス２２０に接続した。そして、各画素内では、３〜５μｍ程度の幅の配線で、トランジスタなどの回路パターンを形成した。また、各画素の制御は、画面外に置かれた制御ＩＣ（データ制御回路１７およびゲート制御回路１８を含む集積回路）と信号線２５，２６を接続することによって行った。
陰極側電源線パターンを設計する上では、主要トランジスタ（図３のＴＦＴ３２）のソース配線パターン５６が陰極と同電位であることに着目し、このソース配線パターン５６と電源線２１０とを画素の長手方向２点で接続することによって、バイパス構造を持つ線路パターンを形成した。その際、画素内スペースを有効に活用するため、図７Ａ、図７Ｂに示すように、通常回路パターンが置かれない平坦化樹脂層４０のコンタクトホール２７の下をバイパス形成用配線パターン５９がくぐるような構造とした。勿論、配線が交差するところは、絶縁膜を挟むように設計した。
ソース配線パターン５６および電源線２１０は、それぞれコンタクトホール６０ａおよび６０ｂを介してバイパス形成用配線パターン５９に接続し、これによって、画素内バイパス線６６を形成した。
画素内バイパス線６６は、電源線２１０に並列接続される。この場合、電源線２１０単体の抵抗に比して、配線抵抗を３割程度削減することができた。
ソース配線パターン５６および電源線２１０は、それぞれコンタクトホール６０ａおよび６０ｂを介してバイパス形成用配線パターン５９に接続し、これによって、画素内バイパス線６６を形成した。
画素内バイパス線６６は、電源線２１０に並列接続される。この場合、電源線２１０単体の抵抗に比して、配線抵抗を３割程度削減することができた。
電源バス２２０に関しては、図８Ａに示すように、図８Ｂ（図８ＡのＸ部の拡大図）に示すスリット７１、７２による６分割構造部を４箇所もつパターンを採用した。図８Ａのパネルは、基本的には左右対称であるので、半分の画素数に対応する１２０×ＲＧＢ=３６０の１／６である６０本の電源線２１０を１ブロックとして考え、スリット７１、７２で分割された部分の幅を電源端子２３０から個々のブロックに至る距離の比に対応するように設定した。
なお、スリット７１、７２の幅は、電源バス全体の幅約２ｍｍに比べて極めて小さい（約１０μｍ）。また、スリット７１は電源バス２２０内で外周が閉じた形状を有し、スリット７２は電源バス２２０内で外周が閉じていない形状を有する。
なお、スリット７１、７２の幅は、電源バス全体の幅約２ｍｍに比べて極めて小さい（約１０μｍ）。また、スリット７１は電源バス２２０内で外周が閉じた形状を有し、スリット７２は電源バス２２０内で外周が閉じていない形状を有する。
ＴＦＴ基板（図６に示す回路基板１１０）の製作においては、まず、２００ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス（AN−１００：旭硝子製）上に、ＭｏＣｒ膜４００ｎｍをスパッタ成膜し、フォトリソグラフ法によって、図８Ａに示す電源バスパターンを含む第１層目の所定のメタルパターンを形成した。
次に、このメタルパターン上に絶縁層６１（図７Ｃ参照）を構成する無機絶縁膜を形成し、この上にＳｉ層２９としてアモルファスＳｉ層を形成した。その後、２層目のＭｏＣｒ膜を３００ｎｍの厚さでスパッタ成膜し、フォトリソグラフ法によってパターンを形成した。２層目のＭｏＣｒ膜は、縦３２０個の各画素を結びつつ電源バス２２０と両端でつながる電源線２１０を形成する。また、この２層目のＭｏＣｒ膜は、第１層メタルで作られた電源バス２２０上をまたぐ信号線２６としても利用した。しかし、信号線として使わないスペースが存在するので、図６で示すように、電源バス２２０が部分的に多層配線部２２０ａをもつ構造とした。上下に積層されたＭｏＣｒ層は、絶縁膜にドライエッチングによって事前に開けた複数のコンタクトホールによってつなげた。
次に、このメタルパターン上に絶縁層６１（図７Ｃ参照）を構成する無機絶縁膜を形成し、この上にＳｉ層２９としてアモルファスＳｉ層を形成した。その後、２層目のＭｏＣｒ膜を３００ｎｍの厚さでスパッタ成膜し、フォトリソグラフ法によってパターンを形成した。２層目のＭｏＣｒ膜は、縦３２０個の各画素を結びつつ電源バス２２０と両端でつながる電源線２１０を形成する。また、この２層目のＭｏＣｒ膜は、第１層メタルで作られた電源バス２２０上をまたぐ信号線２６としても利用した。しかし、信号線として使わないスペースが存在するので、図６で示すように、電源バス２２０が部分的に多層配線部２２０ａをもつ構造とした。上下に積層されたＭｏＣｒ層は、絶縁膜にドライエッチングによって事前に開けた複数のコンタクトホールによってつなげた。
２層目のＭｏＣｒ膜形成後は、パッシベーション膜（ＳｉＮ ３００ｎｍ）をＣＶＤ装置で成膜し、有機ＥＬ素子接続用の開口や、端子の開口をドライエッチングで形成した。次に、厚さ約２μmの平坦化樹脂層４０をフォトリソグラフ法によって形成し、配線段差を緩和させた。また、ＴＦＴと有機ＥＬ素子との接続部にもテーパ角のゆるいコンタクトホール２７を形成した。フォトプロセス後、ＴＦＴ基板を約２２０℃で約１時間ベークして、平坦化樹脂層４０の水分を除去した。即ち、通常のアモルファスＳｉ−ＴＦＴ基板の製作とプロセス上は何ら変らない。
次に、有機ＥＬ素子を形成した。まず、ＴＦＴ基板上に厚さ３００ｎｍのＳｉＯ２パッシベーション膜をスパッタ成膜し、ドライエッチングによって、コンタクトホール部や端子部に開口を設けた。次に、密着性を上げるための下地層４１としてのＩＺＯを５０ｎｍスパッタ成膜した。このとき、スパッタ装置としてＲＦ−プレーナマグネトロンを使用し、また、ガスとしてＡｒを使用した。
次に、有機ＥＬ素子を形成した。まず、ＴＦＴ基板上に厚さ３００ｎｍのＳｉＯ２パッシベーション膜をスパッタ成膜し、ドライエッチングによって、コンタクトホール部や端子部に開口を設けた。次に、密着性を上げるための下地層４１としてのＩＺＯを５０ｎｍスパッタ成膜した。このとき、スパッタ装置としてＲＦ−プレーナマグネトロンを使用し、また、ガスとしてＡｒを使用した。
このＩＺＯ層は、平坦化樹脂層４０とパッシベーション層６２に設けられたコンタクトホール２７を介してＴＦＴと接続する。次に、このＩＺＯ層上にＡｇ合金を１００ｎｍスパッタ成膜し、これにレジスト剤「ＯＦＲＰ−８００」（商品名、東京応化製）を塗布した後、露光・現像し、ウエットエッチングによって、サブピクセルごとに島状に分離した反射電極４２を形成した。これにＩＺＯを３０ｎｍ成膜し、同様のプロセスでＡｇ合金の反射電極４２をカバーするように島状のパターンを形成した。この際、前述の下地層４１も同時にパターニングされ、個々の電極ｑに分離される。次に、ＩＺＯでカバーされた島状の反射電極４２上に１μｍのノボラック系樹脂膜（「ＪＥＭ−７００Ｒ２」ＪＳＲ製）をスピンコートで塗布し、発光させる部位に窓を開けるようにフォトリソグラフ法によって有機絶縁膜４３を形成した。
次いで、抵抗加熱蒸着装置内に装着し、反射電極４２上に１．５ｎｍのＬｉを堆積させて、陰極バッファ層を得た。そして、電子輸送層、発光層、正孔輸送層、正孔注入層の順で真空を破らずに成膜した。成膜に際して、真空槽内圧は１×１０−4Ｐａまで減圧した。それぞれの層は０．１ｎｍ／ｓの蒸着速度で堆積され、電子輸送層として膜厚２０ｎｍのトリス（８−ヒドロキシキノリナト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、発光層として膜厚３０ｎｍの４，４’−ビス（２，２’−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、正孔輸送層として膜厚１０ｎｍの４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）、および正孔注入層として膜厚１００ｎｍの銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を用いた。そして、更にこの上にＭｇＡｇを５ｎｍ蒸着し、透明電極をスパッタ成膜する際のダメージ緩和層とした。これを対向スパッタ装置に真空を破らずに移動させ、透明電極４５としてのＩＺＯを２００ｎｍ成膜した。これらの蒸着やスパッタ成膜の際は、表示部に対応する位置に四角窓が空いたエリア開口形のメタルマスクを適用した。さらに真空を破らずに基板をＣＶＤ装置に移動させ、バリア層４６としてのＳｉＮを２μｍの厚さで全面成膜した。
一方、カラーフィルタ基板側は、まず、２００ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラス（イーグル２０００:コーニング社製）に、厚さ１μｍのブラックマトリクス４７（ＣＫ−７００１：富士フィルムＡＲＣＨ製）をフォトリソグラフ法で形成した。次に、カラーフィルタ４８は、赤色（ＣＲ−７００１：富士フィルムＡＲＣＨ製）、緑色（ＣＧ−７００１：富士フィルムＡＲＣＨ製）、青色（ＣＢ−７００１：富士フィルムＡＲＣＨ製）をフォトリソグラフ法でそれぞれ形成した。どれも厚さ約１．５μｍの短冊形状である。次に、感光性樹脂（CR−６００：日立化成工業製）を用いて、フォトリソグラフ法により、ブラックマトリクス上で、カラーフィルタの短冊と同方向に短冊形隔壁３９が伸びるバンク構造体を形成した。バンク隔壁の幅は約１４μｍ、高さは約５μｍである。この上に同感光性樹脂を再度塗布し、フォトリソグラフ法によってスペーサ50を形成した。スペーサ50の直径は、約15μm、高さは約2μmで、ブラックマトリクスで隠れる位置である。
次に、このカラーフィルタ基板を加熱乾燥させた後、酸素５０ｐｐｍ、窒素５０ｐｐｍ以下の環境にセットされたマルチノズル式インクジェット装置（着弾精度約±５μｍ）にセットし、ブラックマトリクスで作られたマーカーでアライメントを行った後、溶媒に溶かした赤及び緑の色変換材料をそれぞれの色に対応する画素のバンク中央部を狙って飛ばしながら走査し、画面全体に塗布した後、窒素雰囲気を破ることなく温度１００℃で乾燥させた。（色変換材料については割愛）
次に、有機EL基板及びカラーフィルタ基板を酸素５ｐｐｍ、水分５ｐｐｍ以下の環境に保たれた貼り合せ装置に移動させた。そして、カラーフィルタ基板のプロセス面を上に向けてセットし、複数画面のそれぞれの外周にディスペンサを用いてエポキシ系紫外線硬化接着剤（XNR−５５１６：ナガセケムテックス社製）を切れ目無く塗布して、いわゆる土手を形成した後、各画面中央付近に、より低粘度な熱硬化型エポキシ接着剤を滴下した。滴下装置としては、吐出精度５％以内の回転式メカニカル計量バルブを使用した。
そして、有機ＥＬ素子が形成されたＴＦＴ基板のプロセス面を下に向けた状態でセットし、カラーフィルタ基板とプロセス面同士を対向させた状態で、約１０Ｐａ程度まで減圧してから約３０μｍ程度まで両基板を平行に接近させ、外周シール材全周が有機ＥＬ基板に接触した状態で、アライメント機構で両基板の画素位置を合わせ込んだ後、大気圧に戻しつつ僅かに荷重を付加した。
滴下した熱硬化型エポキシ接着剤は、パネル周辺部にまで広がり、カラーフィルタ基板のスペーサ先端が有機ＥＬ素子付きＴＦＴ基板に接触したところで止まった。これに、カラーフィルタ基板側から外周シール部にだけ紫外線をマスク照射して仮硬化させ、一般環境に取り出した。
そして、有機ＥＬ素子が形成されたＴＦＴ基板のプロセス面を下に向けた状態でセットし、カラーフィルタ基板とプロセス面同士を対向させた状態で、約１０Ｐａ程度まで減圧してから約３０μｍ程度まで両基板を平行に接近させ、外周シール材全周が有機ＥＬ基板に接触した状態で、アライメント機構で両基板の画素位置を合わせ込んだ後、大気圧に戻しつつ僅かに荷重を付加した。
滴下した熱硬化型エポキシ接着剤は、パネル周辺部にまで広がり、カラーフィルタ基板のスペーサ先端が有機ＥＬ素子付きＴＦＴ基板に接触したところで止まった。これに、カラーフィルタ基板側から外周シール部にだけ紫外線をマスク照射して仮硬化させ、一般環境に取り出した。
その後、自動ガラススクライバーとブレイク装置を使って個々のパネル（この段階でＩＣ（制御用集積回路）は無い）に分割した。これを加熱炉に入れて８０℃で1時間加熱し、炉内で３０分間自然冷却して取り出した。これをドライエッチング装置に入れ、端子部１５やＩＣ接続用パッドを覆う厚さ２μｍのバリア層を除去した。最後に、制御用ＩＣをＣＯＧ接続して、図１のようなパネルユニットを製作した。
従来のパネルにおいては、全面点灯時の輝度ムラが、画面全体で約４０％（流す電流値による）であったが、本発明のバイパス構造によって抵抗を約３割程度削減した電源線２１０を用いると、同条件の輝度ムラを約３０％に低減することができた。更に、これにスリット７１、７２を配置した電源バス２２０を併用した場合、同条件の輝度ムラが約10〜２０％程度に低減でき、ほとんど分からなくなった。また、ＧＮＤ電位上昇を抑えた分、配線で消費される電力も低減できた。
なお、更に輝度ムラを低減するためには、電源線２１０に沿った１次元的な輝度分布をフラットに補正する係数をシミュレーション等で得ておき、この係数を画像コントロール回路にセットして、上記１次元的な輝度分布をソフト的に補正すればよい。
なお、更に輝度ムラを低減するためには、電源線２１０に沿った１次元的な輝度分布をフラットに補正する係数をシミュレーション等で得ておき、この係数を画像コントロール回路にセットして、上記１次元的な輝度分布をソフト的に補正すればよい。
配線材料の変更や、コストアップを伴うことなく輝度ムラや配線抵抗による消費電力増加を抑制することができるので、有機ELパネルや液晶パネルなどの薄型ディスプレイに有効に適用することができる。
Claims (8)
- 並列する複数の電源線と、該複数の電源線が接続される電源バスと、前記電源線に接続される内部線路を有した複数の画素回路と、該複数の画素回路それぞれが備えるトランジスタによって駆動される複数の発光素子と、を形成した回路基板を有する面発光表示装置であって、
前記画素回路の内部線路は、接続される前記電源線に対してバイパス路を構成するように、かつ、該画素回路の前記トランジスタを形成する配線の一部を構成するように形成され、
前記回路基板上の回路要素によって形成される凹凸を平坦化するための平坦化層と、
前記画素回路と前記発光素子との間を結ぶために前記平坦化層に形成されたコンタクトホール領域と、を備え、
前記画素回路の内部線路の一部が前記コンタクトホール領域の下方に位置し、
前記画素回路の内部線路は、前記電源線に接続された一端部と、櫛歯状の分岐部を備えた他端部とを有する第１の線路部と、前記分岐部の少なくとも１つを前記一端部が接続された前記電源線に接続する第２の線路部と、を備え、
前記第１の線路部が前記トランジスタのソースを形成する配線として形成されていることを特徴とする面発光表示装置。 - 前記発光素子が有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１に記載の面発光表示装置。
- 前記トランジスタが薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１に記載の面発光表示装置。
- 前記画素回路は、前記第１の線路部の前記分岐部と噛み合う櫛歯状の分岐部を有する第３の線路部をさらに備え、この第３の線路部が前記トランジスタのドレンを形成する配線として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光表示装置。
- 前記電源バスは、前記複数の電源線それぞれとの接続部位の電位を調整するために、電源端子から前記接続部位の方向に延びるスリットによってその一部が分割されていることを特徴とする請求項１に記載の面発光表示装置。
- 前記スリットが複数設けられ、該スリットの数、長さおよび配列間隔の調整によって前記接続部位の電位を調整するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の面発光表示装置。
- 前記第２の線路部が、前記トランジスタのゲート配線パターンと同じ第１層のメタルパターンで構成され、
前記分岐部の少なくとも１つと前記第２の線路部とが、コンタクトホールを介して電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の面発光表示装置。 - 前記第２の線路部が、前記トランジスタのドレン配線パターンと前記発光素子とを電気的に接続する前記コンタクトホール領域の下方に位置することを特徴とする請求項１に記載の面発光表示装置。
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