JP6079007B2 - 表示パネル及びその表示パネルを備えた表示装置 - Google Patents
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Description
まず、図1を用いて本実施形態の表示装置100について説明する。なお、図1は、各画素について等価回路を用いて示す本実施形態の表示装置100の構成を示す構成図である。
次に、図2〜図8の各図を用いて本実施形態のピクセル20について説明する。なお、図2は、本実施形態の一のピクセル20の構成を示す上面図であり、図3は、図2において画素電極81を省略した場合の一のピクセル20の構成を示す上面図である。また、図4は、データ線Xの配列方向(図2のA−A’)から観察された本実施形態のピクセル20の構成を示す断面図であり、図5は、走査線Yの配列方向(図2のB−B’)から観察された本実施形態のピクセル20の構成を示す断面図である。さらに、図6は、本実施形態のピクセル20の構成原理を説明するために用いる当該ピクセル20の等価回路図、図7は、従来のピクセルの等価回路図、並びに、図8及び図9は、本発明のピクセル20の構成原理を説明するための図である。
(ピクセルの基本構成)
本実施形態の各ピクセル20は、図2〜図5に示すように、基板50上に積層され、ゲート電極51、ソース電極52及びドレイン電極53を有する有機TFT21と、データ線Xと有機TFT21を介して接続されるとともに、基板50上に積層される基準電極61と、基準電極61上に、かつ、ゲート電極51の非形成領域上に積層されるコモン電極70と、コモン電極70上で、かつ、ゲート電極51の非形成領域上に積層されつつ、異なる走査線Yに属する隣接するピクセル20の、ゲート電極51の形成領域上に形成される画素電極81と、を有し、各ピクセル20のコモン電極70が、隣接する他のピクセル20のコモン電極70と電気的かつ物理的に接続される構成を有している。
本実施形態においては、図5に示すように、各ピクセル20のコモン電極70が、該当するピクセル20が属するデータ線X上に形成されている構成を有している。特に、各ピクセル20のコモン電極70が、基準電極61上に、かつ、ゲート電極51の非形成領域上に積層される第1領域71と、該当するピクセル20が属するデータ線X上に形成されている第2領域72と、第1領域71と第2領域72とを接続する第1接続部と、第1領域71と隣接するピクセル20のコモン電極70と接続する第2接続部と、を有している。
基板50は、有機TFT21及び基準電極61を含め各ピクセル20の支持基板をなす絶縁性のものである。基板50としては、無機基板又は有機基板を用いることができる。
(全体構成)
本実施形態有機TFT21は、図2〜図5に示すように、例えば、トップゲートボトムコンタクト構造の有し、基板50上に形成されるソース電極52及びドレイン電極53と、ソース電極52及びドレイン電極53に両側で接触し、かつ、ソース電極52及びドレイン電極53を跨ぐように形成された有機半導体層54と、ソース電極52とドレイン電極53と有機半導体層54とを覆うように形成されたゲート絶縁膜55と、ゲート絶縁膜55上に形成されたゲート電極51と、を少なくとも有している。
ゲート電極51は、有機半導体層54のチャネル領域に平面視で対向するように設けられる。また、ゲート電極51は、第2絶縁層63及び隣接する他の走査線Yによって制御される画素電極81’とによっても第2キャパシタ23を形成することができるようになっている。
ゲート絶縁膜55は、ゲート電極51と有機半導体層54との間を絶縁するための絶縁膜である。また、本実施形態においては、ゲート絶縁膜55は、第1絶縁層62によって形成される。
有機半導体層54は、図2に示すように、厚さ方向(図面の上下方向)においてはゲート電極51とゲート絶縁膜55との間に設けられ、面内方向(図面の左右方向)においてはソース電極52とドレイン電極53との間に両者を跨いで層状に設けられている。ソース電極52とドレイン電極53との間の有機半導体層54はチャネル領域を含む。また、有機半導体層54は、種々の電荷輸送性の有機半導体層54材料によって形成することができる。例えば、有機半導体層54を1種又は2種以上の材料で形成してもよい。
ソース電極52とドレイン電極53は、その間に設けられる有機半導体層54のチャネル領域を画定するように形成される。通常、ソース電極52のチャネル領域側の端部と、ドレイン電極53のチャネル領域側の端部とが向かい合い、両端部間がチャネル領域となる。
基準電極61は、基板50上に積層されて形成されるとともに、ドレイン電極53と電気的に及び物理的に接続される。具体的には、基準電極61は、ドレイン電極53と一体的に形成されるとともに、ソース電極52及びドレイン電極53と基板50上の同一平面上に形成される。そして、基準電極61は、このような構造を有しているため、データ線Xと有機TFT21を介して電気的に接続されるようになっている。
コモン電極70は、図2〜図5に示すように、各ピクセル20のコモン電極70が、該当するピクセル20が属するデータ線X上に形成されている構成を有している。そして、コモン電極70は、上述したように、基準電極61上に、かつ、ゲート電極51の非形成領域上に積層される第1領域71と、該当するピクセル20が属するデータ線X上に形成されている第2領域72と、第1領域71と第2領域72とを接続する第1接続部73と、第1領域71と隣接するピクセル20のコモン電極70と接続する第2接続部74と、を有している構成をしている。
画素電極81は、コモン電極70上に第2絶縁層63を介して積層されて構成される。特に、本実施形態の画素電極81は、コモン電極70上で、かつ、ゲート電極51が平面視において形成されていない非形成領域上に積層されて構成される。そして、画素電極81の一部が異なる走査線Yに属する隣接するピクセル20のゲート電極51の形成領域上に形成される。また、画素電極81の形状は、特に限定されないが、例えば、四角形形状の矩形形状によって形成される。
第1絶縁層62は、ゲート絶縁膜55及び誘電体層として機能し、ソース電極52、ドレイン電極53及び基準電極61上に、有機半導体層54を覆うように積層されて形成される。第1絶縁層62の形成材料としては、絶縁性が高く、誘電率が比較的高く、ゲート絶縁膜55及び誘電体層として適しているものであれば各種の材料を用いることができる。好ましくは、第1絶縁層62の形成材料としては、ポリビニルフェノール、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビフェニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル等の絶縁性ポリマーを挙げることができる。
第2絶縁層63は、パッシベーション層及び誘電体層として機能し、ゲート電極51及びコモン電極70上に積層されて形成される。第2絶縁層63の形成材料としては、第1絶縁層62と同様に、絶縁性が高く、誘電率が比較的高く、誘電体層として適しているものであれば各種の材料を用いることができる。好ましくは、第2絶縁層63の形成材料としては、ポリビニルフェノール、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビフェニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル等の絶縁性ポリマーを挙げることができる。
次に、図10及び図11本実施形態のピクセル20の構成に基づくシミュレーション結果について比較を参照しつつ説明する。なお、図10は、比較例1のピクセル20の構成を示す上面図であり、図11は、比較例2のピクセル20の構成を示す上面図である。
本実施形態のようなピクセル20に含まれる有機TFT21を印刷などの微細に形成することができないプロセスを用いて製造する場合には、画素電極81のアライメントが5μm〜20μm程度適した位置からずれることが想定される。そこで、本シミュレーションについては、データ線Xの幅L及びデータ線Xと基準電極61との間のスペースSをこの範囲で変化させつつ、表示パネル10の解像度の指標であるピクセル20のドット密度(単位dpi)毎に開口率を算出した。なお、電子ペーパーなどの表示装置100においては、開口率としては、85%程度以上が適正の値となる。
電子ペーパーなどの表示装置100においては、フィードスルー電圧の影響の低減など適正な階調表示性能を有するためには、保持容量/寄生容量が20倍−50倍程度必要となる。そこで、本シミュレーションについては、階調表示性能については、開口率と同様に、データ線Xの幅L及びデータ線Xと基準電極61との間のスペースSを上記範囲で変化させつつ、第2絶縁層63の厚さを変化させた場合の保持容量C/寄生容量Cpについて算出した。
開口率については、データ線Xの幅L及びスペースSが小さく、アライメントによるずれも小さい場合には、比較例1及び2においても適正な開口率が確保されているが、データ線Xの幅L及びスペースSが大きくなるに従って、比較例1及び2については、適正な開口率を確保することが難しくなっている。特に、比較例2にあっては、データ線Xの幅L及びスペースSが10μmでアライメントによるずれが10μmであると、解像度が低くても適用することができないことがわかる。また、本実施形態は、データ線Xの幅L及びスペースSが20μmでアライメントによるずれが10μmであっても、比較的低い解像度あれば、適正な開口率を確保することができることがわかった。
Y 走査線
10 表示パネル
20 ピクセル
21 有機TFT
22 第1キャパシタ
23 第2キャパシタ
24 情報保持用キャパシタ
30 水平駆動回路
40 垂直駆動回路
51 ゲート電極
52 ソース電極
53 ドレイン電極
61 基準電極
62 第1絶縁層
63 第2絶縁層
70 コモン電極
71 第1領域
72 第2領域
73 第1接続部
74 第2接続部
81 画素電極
91 コンタクトホール
100 表示装置
Claims (4)
- 複数の走査線と、
複数のデータ線と、
前記走査線と前記データ線の各交点に設けられた複数のピクセルであって、前記走査線及び前記データ線からの制御信号に基づいて、画素表示が制御される複数のピクセルと、
を備え、
前記複数のピクセルの各ピクセルが、
基板上に積層され、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を有する薄膜トランジスタと、
前記データ線と前記薄膜トランジスタを介して接続されるとともに、前記基板上に積層される基準電極と、
前記基準電極上に、かつ、前記ゲート電極の非形成領域上に積層されるコモン電極と、
前記コモン電極上で、かつ、前記ゲート電極の非形成領域上に積層される画素電極であって、異なる前記走査線に属し、隣接するピクセルの前記ゲート電極の形成領域上に形成される画素電極と、
を有し、
前記各ピクセルのコモン電極が、
前記基準電極上に、かつ、前記ゲート電極の非形成領域上に積層される第1領域と、
前記該当するピクセルが属するデータ線上に当該データ線に沿って延伸して形成され、かつ、前記第1領域とは離隔した位置に形成されている第2領域と、
前記第1領域の前記第2領域側の端部の一部と前記第2領域の前記第1領域側の一部とを接続し、所定の幅によって形成されたライン形状を有する、製造工程の後処理において切断可能に形成された第1接続部と、
前記第1領域の一部であって前記第1接続部が接続された位置と異なる位置と前記データ線を挟んで隣接するピクセルのコモン電極の一部とを接続する第2接続部と、
を有していることを特徴とする表示パネル。 - 前記各ピクセルでは、前記基準電極と前記コモン電極によって第1キャパシタが形成されるとともに、前記コモン電極と前記画素電極、及び、各ピクセルの前記ゲート電極と隣接するピクセルの前記画素電極によって第2キャパシタが形成され、
前記各ピクセルが、前記第1キャパシタと前記第2キャパシタが電気的に並列接続する構造を備える、請求項1に記載の表示パネル。 - 前記薄膜トランジスタのチャネルを形成する半導体層上であって前記ゲート電極下に形成されるとともに、前記基準電極と前記コモン電極との間に形成される第1誘電体層と、
前記コモン電極又は前記ゲート電極と前記画素電極との間に形成される第2誘電体層と、
を更に備える、請求項1又は2に記載の表示パネル。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の表示パネルと、
複数の走査線を駆動する走査線駆動回路と、
複数のデータ線を駆動するデータ線駆動回路と、
を備えることを特徴とする表示装置。
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