KR20000047779A - 컬러 ｅｌ 표시 장치 - Google Patents

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요꼬야마료이찌
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다카노 야스아키
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Abstract

화소를 고집적화함으로써 컬러 EL 표시 장치를 더욱 고정밀화한다. 또한, 제조 오차 등에 의해 다른 색끼리 발광층이 서로 섞이는 것을 방지하여 양호한 색순도를 유지한다.
화소 내에 제1 TFT(4), 콘덴서(5), 제2 TFT(6), EL 소자(7)를 순차 배치하고, 콘덴서(5)에 제1 TFT(4)의 소스와 제2 TFT(6)의 게이트를 접속하는 배선의 역할을 담당하게 함으로써, 화소 내의 구조를 밀집하여 형성할 수 있다. 또한, 상기 순서로 배치함으로써 EL 소자(7)의 화소 간에 수직 방향으로 여유가 생기기 때문에, 발광층을 형성할 때 메탈 마스크 정합 정밀도가 낮아져도 다른 색끼리 서로 섞이는 경우가 없어 색순도를 양호하게 할 수 있다.

Description

컬러 ＥＬ 표시 장치{COLOR ELECTRO LUMINESCENT DISPLAY}
본 발명은 박막 트랜지스터(TFT)를 이용하여 일렉트로 루미네센스(EL) 소자를 구동하는 액티브형 컬러 EL 표시 장치에 관한 것이다.
유기 EL 소자는 스스로 발광하기 때문에 액정 표시 장치에서 필요한 백 라이트가 필요없어박형화에 적합함과 함께, 시야각에도 제한이 없기 때문에, 차세대의 표시 장치로서 그 실용화가 크게 기대되고 있다.
이러한 유기 EL 소자를 이용한 표시 장치에서, 컬러 표시를 실현하는 방법으로서, 현재 3개의 방법이 제안되고 있다.
제1 방법은 RGB의 3원색마다 발광층에 다른 발광 재료를 사용함으로써 RGB 광을 각각 직접 발광하는 각 화소를 독립적으로 형성하는 방법이고, 제2 방법은 발광층에 따른 백색 발광을 실현하여 그것을 컬러 필터로 3원색으로 나누는 방법이며, 제3 방법은 청색 발광층으로부터의 광을 색변환층(CCM)에서 3원색으로 변환하는 방법이다. 이들 3개의 방법 중, 제2 및 제3 방법에서는 컬러 필터나 색변환층을 이용하기 때문에 광의 손실이 있지만, 제1 방법에서는 필요한 광을 직접 발광시키기 때문에 효율이 가장 좋다.
그런데, 유기 EL 표시 장치의 구동 방식으로는, 단순 매트릭스를 사용하는 패시브형(passive type)과 TFT를 사용하는 액티브형(active type)의 2종류가 있고, 액티브형으로는 일반적으로 도 7에 도시된 회로 구성이 이용되고 있다.
도 7은 1 화소당 회로 구성을 나타내고 있는 것으로, 유기 EL 소자(20)와, 드레인에 표시 신호 Data가 인가되고 게이트에 인가되는 선택 신호 Scan에 의해 온오프하는 스위칭용의 제1 TFT(21)와, TFT(21)가 온 되면 공급되는 표시 신호 Data에 의해 충전되고 TFT(21)가 오프되면 충전 전압 Vh를 유지하는 컨덴서(22)와, 드레인이 구동 전원 전압 COM에 접속되고 소스가 유기 EL 소자(20)의 양극에 접속되며 동시에 게이트에 컨덴서(22)로부터의 유지 전압 Vh가 공급됨에 따라 유기 EL 소자(20)를 구동하는 제2 TFT(23)로 구성되어 있다.
선택 신호 Scan은 선택된 1 평 주사 기간(1H) 중 H 레벨이 되고, 이에 따라 TFT(21)가 온하면 표시 신호 Data가 컨덴서(22)의 일단에 공급되고, 표시 신호 Data에 따른 전압 Vh가 컨덴서(22)에 충전된다. 이 전압 Vh는 Scan이 L 레벨로 되어 TFT(21)가 오프가 되어도, 1 수직 주사(1V) 기간 동안 컨덴서(22)에 계속 유지된다. 그리고, 이 전압 Vh가 TFT(23)의 게이트로 공급되고있으므로, 전압 Vh에 따른 휘도로 EL 소자가 발광하도록 제어된다.
따라서, 이하에서는 이러한 액티브형의 EL 표시 장치에서, 상술된 제1 방법에 따라 컬러 표시를 실현하는 종래 구성에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 종래 구성을 나타내는 평면도, 도 5는 도 4에서의 C-C'선에 따른 단면도이고, RGB의 3화소를 나타내고 있다.
도면에서, 참조 번호 50은 표시 신호 DATA를 공급하는 드레인 라인, 51은 전원 전압 COM을 공급하는 전원 라인, 52는 선택 신호 Scan을 공급하는 게이트 라인이고, 53은 도 7의 제1 TFT(21), 54는 도 7의 컨덴서(22), 55는 도 7의 제2 TFT(23), 56은 화소 전극을 구성하는 EL 소자(20)의 양극을 나타내고 있다. 양극(56)은 평탄화 절연막(60) 상에 각 화소마다 분리하여 형성되어 있고, 그 위에 홀 수송층(61), 발광층(62), 전자 수송층(63), 음극(64)이 순서대로 적층됨에 따라 EL 소자가 형성된다. 그리고, 양극(56)으로부터 주입된 홀과 음극(64)으로부터 주입된 전자가 발광층(62)의 내부에서 재결합함에 따라 광이 방출되고, 이 광은 도 5의 화살표로 나타낸 바와 같이 투명한 양극측으로부터 외부로 방사된다. 또한, 발광층(62)은 양극(56)과 거의 같은 형상으로 화소마다 분리하여 형성되고, 또한 RGB 마다 다른 발광 재료를 사용함으로써, RGB의 각 광이 각 EL 소자로부터 발광된다. 또한, 참조 번호 65는 투명한 유리 기판, 참조 번호(66)는 게이트 절연막, 참조 번호 67은 층간 절연막이다.
종래의 제1 TFT(53), 컨덴서(54), 제2 TFT(55), 양극(56)의 배치는 집적도가 충분히 고려되지 않아 더욱 고집적화가 요구되고 있다.
또한, 일반적으로, 컬러 표시 장치에서는 RGB의 3원색의 배열로서, 도 6의 (a)에 도시된 스트라이프 배열이나 도 6의 (c)에 도시된 델타 배열을 채용하고 있다. 한편, 상술한 바와 같이, RGB의 각 색의 광을 독립한 EL 소자로부터 직접 발광시키기 위해 RGB마다 사용하는 발광 재료를 바꿀 필요가 있다. 그래서, 예를 들면 도 6의 (a)에 도시된 스트라이프 배열을 채용한 경우에는, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같은 메탈 마스크(70)를 이용하여, 우선 R만의 발광 재료를 홀 수송층 상에 증착하여 R의 발광층을 형성하고, 이어서 메탈 마스크(70)를 1 화소분 수평 방향으로 이동시켜 G만의 발광 재료를 홀 수송층 상에 증착하여 G의 발광층을 형성하고, 마지막으로 메탈 마스크(70)를 다시 1 화소분 수평 방향으로 이동시켜 B만의 발광 재료를 홀 수송층 상에 증착하여 B의 발광층을 형성하면 된다. 도 6의 (c)에 도시된 델타 배열의 경우도, 도 6의 (d)에 도시된 메탈 마스크(71)를 이용하여 동일한 방법으로 형성할 수 있다.
그런데, 발광층을 증착하는 공정에서, 메탈 마스크(70, 71) 개구부의 바로 아래뿐만 아니라, 약간 다른 영역에 발광층이 증착되는, 소위 주변 확산 현상이 생긴다. 주변 확산 현상이 생기거나, 메탈 마스크 그 자체의 치수 정밀도에 오차가 있거나 하면, 인접하는 화소 간에 색이 섞여 색순도가 악화된다는 문제가 있다. 특히, 델타 배열에서는 행방향, 열방향의 어떤 방향에 인접하는 화소도 서로 다른 색의 화소이므로 상술한 문제는 더욱 현저해진다.
그래서, 본 발명은 한층 더 고집적화를 실현한 화소 배치를 제공함과 동시에, 고집적화를 행해도 색 순도가 악화되기 어려운 컬러 EL 표시 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 행해진 것으로, 행방향으로 연장하는 게이트 라인과, 게이트 라인에 의해 스위칭되는 제1 박막 트랜지스터와, 열방향으로 연장하는 드레인 라인과, 드레인 라인에 제1 박막 트랜지스터를 통해 접속되는 컨덴서와, 컨덴서에 유지된 전압에 의해 도통이 제어되는 제2 박막 트랜지스터와, 양극과 음극사이에 발광층을 갖는 EL 소자를 구비한 액티브형 컬러 EL 표시 장치에서, 게이트 라인과 컨덴서 사이에 제1 박막 트랜지스터가 배치되고, 컨덴서와 EL 소자 사이에 제2 박막 트랜지스터가 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 발광층에 RGB 마다 다른 발광 재료를 사용함에 따라, EL 소자가 각각 RGB 광을 직접 발광하는 것을 특징으로 한다.
또한, 화소가 행렬형으로 배치되고, 서로 이웃하는 열은 상호 1.5 화소 어긋나 배치된 델타 배열인 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 평면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 평면도.
도 4는 종래의 컬러 EL 표시 장치의 구조를 도시하는 평면도.
도 5는 종래의 컬러 EL 표시 장치의 구조를 도시하는 단면도.
도 6은 컬러 EL 표시 장치에서의 컬러 배열을 설명하기 위한 도면.
도 7은 액티브형 컬러 EL 표시 장치의 회로 구성을 도시한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1, 50 : 드레인 라인
2, 51 : 전원 라인
3, 52 : 게이트 라인
4, 21, 53 : 제1 TFT
5, 22, 54 : 컨덴서
6, 23, 55 : 제2 TFT
7, 4, 5 : 양극
20 : EL 소자
14 : 홀 수송층
15 : 발광층
16 : 전자 수송층
17 : 음극
도 1은, 본 발명에 따른 컬러 EL 표시 장치의 일 실시예를 나타내는 평면도이고, RGB의 3화소분을 나타내고 있다. 또한, 도 2의 (a)는 도 1에서의 A-A 선에 따른 단면도, 도 2의 (b)는 B-B선에 따른 단면도이다. 본 실시예는, 도 6의 (a)의 스트라이프 배열의 예이다.
각 화소의 구동 회로는, 도 7에 도시된 회로와 완전히 동일하고, 도 4, 도 5의 종래 예와 다른 점은 패턴 배치이다.
도 1, 도 2에서, 참조 번호 1은 표시 신호 DATA를 공급하는 알루미늄으로 이루어지는 드레인 라인, 2는 전원 전압 COM을 공급하는 알루미늄으로 이루어지는 전원 라인, 3은 선택 신호 Scan을 공급하는 크롬으로 이루어지는 게이트 라인이고, 4는 도 7의 제1 TFT21, 5는 도 7의 컨덴서(22), 6은 도 7의 제2 TFT(23), 그리고 7은 ITO로 이루어져 화소 전극을 구성하는 EL 소자(20)의 양극을 나타내고 있다. 또한, 도 1에서, 점선은 크롬, 일점 쇄선은 ITO, 드레인 라인(1) 및 전원 라인(2) 이외의 실선은 폴리 실리콘 박막을 나타내고 있다.
우선, 제2 TFT(6)는 이하에서와 같이 형성된다. 즉, 투명한 유리 기판(8) 상에 크롬의 게이트 전극(9)을 형성하고, 그 위에 게이트 절연막(10)을 성막한다. 이어서 게이트 절연막(10) 위에 폴리실리콘 박막(11)을 성막하고, 이것을 층간 절연막(12)으로 덮은 위에 드레인 라인(1) 및 전원 라인(2)을 형성한다. 또한, 평탄화 절연막(13)을 적층하고, 그 위에 ITO로 이루어지는 양극(7)을 형성한다. 그리고, 폴리실리콘 박막(11)의 드레인 영역을 전원 라인(2)에 접촉시키고, 소스 영역을 양극(7)에 접촉시킨다.
제1 TFT(4)의 구조도 제2 TFT(6)와 동일하고, 또한 제1 TFT(4)에 접속되는 컨덴서(5)는 게이트 절연막을 사이에 끼운 크롬 전극과 폴리실리콘 박막으로 구성되어 있다.
또한, 도 6의 종래예와 마찬가지로, 양극(7)은 평탄화 절연막(13) 상에 각 화소마다 분리하여 형성되어 있고, 그 위에 홀 수송층(14), 발광층(15), 전자 수송층(16), 음극(17)이 순서대로 적층됨에 따라, EL 소자가 형성되어 있다. 그리고, 양극(7)으로부터 주입된 홀과 음극(17)으로부터 주입된 전자가 발광층(15)의 내부에서 재결합함으로써 광이 방출되고, 이 광이 화살표로 나타낸 바와 같이 투명한 양극측으로부터 외부로 방사된다. 또한, 발광층(15)은 양극(7)과 거의 동일한 형상으로 화소마다 분리하여 형성되고, 또한 RGB 마다 다른 발광 재료를 사용함에 따라, RGB의 각 광이 각 EL 소자로부터 발광된다.
여기서, 홀 수송층(14), 전자 수송층(16), 음극(17)의 재료로서, 예를 들면 MTDATA, Alq3, MgIn 합금이 이용되고, 또한 R, G, B의 각각의 발광층(15)에서는, DCM 계를 도펀트로서 포함하는 Alq, 퀴나크리돈을 도펀트로서 포함하는 Alq, 디스티릴알리렌계를 도우펀트로서 포함하는 DPVBi계를 사용하고 있다.
본 실시예에서, 도면에 도시된 바와 같이 제1 TFT(4)는 게이트 라인(3)과 컨덴서(5)에 끼워진 위치에 배치되고, 제1 TFT(4)의 영역은 컨덴서(5)가 오목하게 되어 있다. 또한, 제2 TFT(6)는 컨덴서(5)와 양극(7)에 끼워진 위치에 배치되고, 제2 TFT(6)의 영역은 양극(7)이 오목하게 되어 있다. 또한, 컨덴서(5)는 제1 TFT(4)의 소스와 제2 TFT(6)의 게이트 전극을 접속하는 배선의 역할도 담당하고 있다. 이와 같이 형성함으로써, 제1 TFT(4), 컨덴서(5), 제2 TFT(6), 양극(7)을 밀집하여 배치할 수 있어 화소의 집적도를 향상시킬 수 있고, 따라서 화면을 고정밀화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 평면도이다. 도 1, 도 2와 동일 구성에는 동일 번호를 붙이고, 자세한 설명을 생략한다. 도 3에서, 참조 번호 4는 도 7의 제1 TFT(21), 5는 도 7의 컨덴서(22), 6은 도 7의 제2 TFT(23), 그리고 참조 번호 7은 ITO로 이루어져 화소 전극을 구성하는 EL 소자(20)의 양극을 나타내고 있다. 본 실시예는, 도 6의 (c)의 델타 배열의 예이다.
본 실시예에서도, 제1 TFT(4)는 게이트 라인(3)과 컨덴서(5)에 끼워진 위치에 배치되고, 제1 TFT(4)의 영역은, 컨덴서(5)가 오목하게 되어 있다. 또한, 제2 TFT(6)는 컨덴서(5)와 양극(7)에 끼워진 위치에 배치되고, 제2 TFT(6)의 영역은 양극(7)이 오목하게 되어 있다. 또한, 컨덴서(5)는 제1 TFT(4)와 제2 TFT(6)의 배선을 겸하고 있다. 이와 같이 형성함으로써, 제1 TFT(4), 컨덴서(5), 제2 TFT(6), 양극(7)을 밀집하여 배치할 수 있고, 화소의 집적도를 향상시킬 수 있고, 따라서 화면을 고정밀화할 수 있다.
그런데, 델타 배열을 채용하면, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 열방향으로 다른 색의 화소가 인접하지만, 화소 전극인 양극(7)의 수직 방향으로 제2 TFT(6)와 컨덴서를 배치했으므로, 열방향의 EL 소자 간격을 충분히 확보할 수 있다. 상술된 바와 같이 화소 전극(7)과 발광층(15)은 거의 동일한 형상으로 형성되어 있으므로, 화소의 발광 영역은 화소 전극과 거의 동일 형상이 된다. 따라서, 이 경우, 발광 영역의 수평 방향의 치수 및 수직 방향의 치수를 각각 EH 및 EV로 하고, 화소 피치의 수평 방향의 치수 및 수직 방향의 치수를 각각 PH 및 PV로 하면, EH/EV>PH/PV가 된다. 이와 같이 배치함으로써, RGB의 각 발광층을 메탈 마스크를 이용하여 성막할 때, 발광층 재료가 확산되는 것에 대한 수직 방향의 여유도가 증가하게 되어, 발광층의 제조 오차가 종래와 동일할 정도로 성막해도 색이 섞일 가능성은 적어진다.
본 발명에 따르면, 게이트 라인과 컨덴서 사이에 제1 박막 트랜지스터가 배치되고, 컨덴서와 EL 소자 사이에 제2 박막 트랜지스터가 배치되어 있으므로, 이들 구조를 밀집하여 배치할 수 있어, 고집적화할 수 있다.
또한, 액티브형 컬러 EL 표시 장치에서, 인접 화소 간의 색이 섞여 색순도가 악화되는 것을 방지할 수 있게 되어 고정밀한 표시에서도 색순도를 양호하게 유지할 수 있게 된다.
즉, 각 화소의 발광 영역의 수직 방향으로 컨덴서 중 적어도 일부 또는 박막 트랜지스터를 배치했으므로, 마찬가지로 화소 간에 수직 방향으로 여유가 생겨 메탈 마스크의 정합 정밀도가 낮아도 고정밀하 게 할 수 있다.
본 발명은, 스트라이프 배열에도 물론 적용할 수 있지만, 상기 효과는 델타 배열에서 특히 효과적이다.

Claims (4)

  1. 행방향으로 연장되는 게이트 라인, 상기 게이트 라인에 의해 스위칭되는 제1 박막 트랜지스터, 열방향으로 연장되는 드레인 라인, 상기 드레인 라인에 상기 제1 박막 트랜지스터를 통해 접속되는 컨덴서, 상기 컨덴서에 유지된 전압에 의해 도통이 제어되는 제2 박막 트랜지스터, 및 양극과 음극 사이에 발광층을 갖는 EL 소자를 구비한 액티브형 컬러 EL(Electro Luminescent) 표시 장치에 있어서,
    상기 게이트 라인과 상기 컨덴서 사이에 상기 제1 박막 트랜지스터가 배치되고,
    상기 컨덴서와 상기 EL 소자 사이에 상기 제2 박막 트랜지스터 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 컬러 EL 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 컨덴서의 일단에 상기 제1 박막 트랜지스터가 접속되고, 상기 컨덴서의 일단과 대향하는 일단에 상기 제2 박막 트랜지스터의 게이트가 접속되는 것을 특징으로 하는 컬러 EL 표시 장치
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발광층에 RGB 마다 다른 발광 재료를 사용함으로써 상기 EL 소자가 각각 RGB 광을 직접 발광하는 것을 특징으로 하는 컬러 EL 표시 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 화소가 행렬형으로 배치되고, 서로 이웃하는 열은 서로 1.5 화소씩 어긋나 배치되어 있는 델타 배열인 것을 특징으로 하는 컬러 EL 표시 장치.
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