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CN1764337A - 显示器和阵列基片 - Google Patents

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CN1764337A
CN1764337A CNA2005101163416A CN200510116341A CN1764337A CN 1764337 A CN1764337 A CN 1764337A CN A2005101163416 A CNA2005101163416 A CN A2005101163416A CN 200510116341 A CN200510116341 A CN 200510116341A CN 1764337 A CN1764337 A CN 1764337A
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CN
China
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hole
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insulation
pixel electrode
insulating substrate
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Application number
CNA2005101163416A
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English (en)
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涩泽诚
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Japan Display Central Inc
Original Assignee
Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
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Publication date
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Abstract

一种显示器，包括：绝缘基片(IS)、设置在所述绝缘基片(IS)的主表面上的辅助线(PL2)、覆盖所述辅助线(PL2)和所述绝缘基片(IS)的主表面并配有与辅助线(PL2)相通的通孔(TH1)的绝缘底基层(I2)、设置在所述绝缘底基层(I2)上并围绕通孔(TH1)的开口的像素电极(PE)、各覆盖像素电极(PE)且各包括一发光层的光敏层(ORG)和覆盖该光敏层(ORG)并通过通孔(TH1)与辅助线(PL2)电连接的透光共用电极(CE)。

Description

显示器和阵列基片
(1)技术领域
本发明涉及诸如有机EL显示器和其中使用的阵列基片。
(2)背景技术
有机EL显示器具有一种结构，其中将包含发光层的有机层插入一对电极之间。在有源矩阵有机EL显示器中，将靠近底基层的电极用作像素电极，而将另一电极用作共用电极。
有机EL显示器可以采用一种从底基层一侧提取由有机EL元件所发出的光的底部发光结构，或采用一种从相对一侧提取光的顶部发光结构。在顶部发光有机EL显示器中，与底部发光有机EL显示器不同，即使将薄膜晶体管(下文称为“TFT”)或引线设置在在厚度方向上与有机EL元件重叠的位置上，从有机EL元件发出的光也不会被它们阻挡。因此，顶部发光有机EL显示器可以用比底部发光有机EL显示器低的电流密度达到与底部发光有机EL显示器相同的亮度。
然而，在顶部发光有机EL显示器中，共用电极必须具有光传输特性。通常，诸如氧化铟锡(ITO)之类的具有高光透射率的导电材料具有比诸如铝之类的金属更高的电阻率。例如，当将电极的厚度设置成几百纳米时，ITO电极的薄层电阻等于或大于铝电极的100倍。这样，在顶部发光有机EL显示器中，特别是在具有对角线尺寸超过10英寸的显示区的有机E1显示器中，在共用电极的边缘和中心部分很可能出现大的电位差。
根据以上，在日本发明申请KOKAI公开号：2002-318556中所公开的一种结构中像素电极和辅助线设置在同一绝缘层上，且共用电极与显示区中辅助线电连接。此结构可以减少共用电极的边缘和中心部分之间的电位差。
(3)发明内容
本发明的目的在于抑制有源矩阵显示器的显示区中的显示不均匀。
根据本发明的第一方面，提供了一种显示器，包括：绝缘基片、设置在所述绝缘基片的主表面上的辅助线、覆盖所述辅助线和所述绝缘基片的主表面并配有与辅助线相通的第一通孔的绝缘底基层、设置在所述绝缘底基层上并围绕第一通孔的开口的像素电极、各覆盖像素电极且各包括一发光层的光敏层和覆盖光敏层并通过第一通孔与辅助线电连接的透光共用电极。
根据本发明的第二方面，提供了一种阵列基片，包括：绝缘基片、设置在所述绝缘基片的主表面上的辅助线、覆盖所述辅助线和所述绝缘基片的主表面并配有与辅助线相通的第一通孔的绝缘底基层、设置在所述绝缘底基层上并围绕第一通孔的开口的若干个像素电极。
(4)附图说明
图1为示意地示出根据本发明的第一实施例的显示器的平面图；
图2为示出图1所示的显示器的显示屏面的放大平面图；
图3为图2所示的显示屏面的沿线III-III作的横截面图；
图4为图2所示的显示屏面的沿线IV-IV作的横截面图；
图5为示出根据本发明的第二实施例的有机EL显示器的显示屏面的放大平面图；
图6为图5所示的显示屏面的沿线VI-VI作的横截面图；
图7为示意地示出根据第二实施例的可以用于显示屏面的一个结构的平面图。
(5)具体实施例
下面将参照附图详细说明本发明的各实施例。在整个附图中相同的标号表示具有相同或类似功能的组件，将省略对其的重复说明。
图1为示意地示出根据本发明的第一实施例的有机EL显示器的平面图。显示器1是采用有源矩阵驱动方法并包括显示屏面DP和控制器CNT的顶部发光有机EL显示器。
显示屏面DP包括诸如玻璃基片之类的绝缘基片IS、和设置在基片IS的主表面上的矩阵中的像素PX。像素PX在基片IS的主表面上定义一个显示区AA。在显示区AA的外部的区域即边缘区域上，扫描信号线驱动器YDR和视频信号线驱动器XDR被定位作驱动电路。
各像素PX包括驱动控制元件DR、电容器C、开关SW和有机EL元件OLED。在此实施例中，驱动控制元件DR、电容器C和开关SW组成像素电路。
驱动控制元件DR包括第一和第二端和控制端。在此实施例中，驱动控制元件DR是P沟道场效应晶体管(TFT)且其源极(即，第一端)与电源线PL1连接，而其漏极(即，第二端)与有机EL元件OLED连接。驱动控制元件DR操作使得与栅极(即，控制端)和源极(即，第一端)之间的电位差相应的电流在其源极和漏极之间流动。
电容器C的一端(第一电极E1)与驱动控制元件DR的控制端连接。电容器C的另一端(第二电极E2)通常与恒电流端(例如电源线PL1)连接。当开关SW开时，电容器C维持驱动控制元件DR的控制端和源极(第一端)之间的电位差基本不变。
开关SW包括：输入端、输出端和控制端。在此实施例中，开关SW是p沟道TFT且其漏极(即输入端)通过视频信号线DL与视频信号线驱动器XDR连接而其源极(即输出端)与驱动控制元件DR的控制端连接。另外，开关SW的栅极(即，控制端)通过扫描信号线SL与扫描信号线驱动器DR连接。
有机EL元件OLED被连接在驱动控制元件DR的漏极(即第二端)和电源线PL2之间作为辅助线。电源线PL1和PL2被设置在不同的电位。在此实施例中，电源线PL1被设置在比电源线PL2高的电位。
控制器CNT包括设置在显示屏面DP外部的导电图形板和安装于极上的各种元件，并控制扫描信号线驱动器YDR和视频信号线驱动器XDR的运作。具体来说，控制器CNT从外部电路接收数字视频信号和同步信号并根据同步信号产生用于控制垂直扫描定时的垂直扫描控制信号和用于控制水平扫描定时的水平扫描控制信号。控制器CNT将所产生的垂直和水平扫描控制信号分别提供给扫描信号线驱动器YDR和视频信号线驱动器XDR并与垂直和水平扫描定时相同步地将数字视频信号提供给视频信号线驱动器XDR。
视频信号线驱动器XDR在水平扫描控制信号的控制下在水平扫描周期内将数字视频信号转换成模拟信号，并同时将经转换的视频信号提供给视频信号线DL。在此实施例中，视频信号线驱动器XDR将视频信号作为电压信号提供给视频信号线DL。
扫描信号线驱动器YDR在垂直扫描控制信号的控制下依次将用于控制开关SW的开关操作的扫描信号提供给扫描信号线SL。
参见图2-图4，下面将更详细地说明有机EL显示器1的显示屏面DP。
图2为示出图1所示的显示器1的显示屏面DP的放大平面图。图3为图2所示的显示屏面DP的沿线III-III作的横截面图。图4为图2所示的显示屏面DP的沿线IV-IV作的横截面图。
如图2和3所示，图形化半导体层SC设置在绝缘基片IS的主表面上。这些图形化半导体层SC由例如多晶硅制成。
在各半导体层SC中，所形成的TFT的源极S和漏极D空间上相互分离。半导体层SC的源极S和漏极D之间的区域CH用作沟道。
如图3和4所示，在半导体层SC上形成了栅极绝缘层GI并在栅极绝缘层GI上依次形成了第一导电图形和绝缘薄膜I1。将第一导电图形用作例如TFT的栅极G、电容器C的第一电极E1、扫描线SL和连接它们的互连。另外，绝缘薄膜I1用作中间层绝缘薄膜和电容器C的介电层。
在绝缘薄膜I1上形成了第二导电图形。将第一导电图形用作例如源电极SE、漏电极DE、电容器C的第二电极E2、视频信号线DL、电源线PL1和PL2和连接它们的互连。源电极SE和漏电极DE在与绝缘薄膜GI和I1中所形成的通孔相应的位置分别与TFT的源极S和漏极D连接。
在第二导电图形和绝缘薄膜I1上依次形成了绝缘薄膜I2和第三导电图形。将绝缘薄膜I2用作钝化薄膜和/或整平层。第三导电图形用作各有机EL元件OLED的像素电极PE。在此实施例中，像素电极PE具有光反射特性。
当通过沉积和蚀刻形成像素电极PE时，通常将具有比像素电极PE低的蚀刻速率的材料用作电源线的材料。例如，如果像素电极PE由Mo、Ti、W或其合金制成，则电源线PL2可以由基于铝的材料制成。
在每一像素PX的绝缘薄膜I2中形成与连接至漏电极DE的像素电极PE相通的通孔。用相应的像素电极PE覆盖各通孔的侧壁和底部，从而通过漏电极DE将各像素电极PE连接至驱动控制元件DR的漏极D。
在每一像素PX的绝缘薄膜I2中形成与电源线PL2相通的另一通孔TH1。通孔TH1向前逐渐变细，从而孔TH1的直径从绝缘薄膜I2的表面向底基层一侧逐渐减小。
在绝缘薄膜I2上形成分区绝缘层SI。分区绝缘层SI是例如有机绝缘层或无机绝缘层和有机绝缘层的层状结构。
在分区绝缘层SI中，在各通孔TH1和像素电极PE的各位置上分别形成向前逐渐变细的通孔TH2和向前逐渐变细的通孔TH3。通孔TH2在绝缘薄膜I2一侧的直径大于通孔TH1在分区绝缘层SI一侧的直径。即，位于靠近分区绝缘层SI的通孔TH1的上边缘周围的绝缘层I2的上表面被曝露于通孔TH2内的空间。
在分区绝缘层SI的通孔TH3中，用包括发光层的有机层ORG(即，光敏层)覆盖像素电极PE。发光层是例如包含发出红、绿或蓝光的发光有机化合物的薄膜。除了发光层之外，有机层ORG还可包括：例如空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和电子注入层等。形成有机层ORG的各层可以通过掩模淀积或喷墨来形成。
在分区绝缘层SI和有机层ORG上形成由例如ITO制成的透光共用电极CE。该共用电极CE覆盖通孔TH1和TH2的侧壁、暴露于通孔TH2内的空间的绝缘层I2的上表面的区域和暴露于通孔TH1内的空间的电源线PL2的上表面的区域.因此，共用电极CE与电源线PL2连接。各有机EL元件OLED由像素电极PE、有机层ORG和共用电极CE形成。
在以上有机EL显示器1中，基片IS、像素电极PE和在它们之间所插入的元件形成阵列基片。如图1所示，此阵列基片还可包括扫描线驱动器YDR和。视频信号线驱动器XDR。
以上结构的有机EL显示器1以下列方式工作。
将用于闭合开关SW(即，用于将开关设置在0N状态)的扫描信号依次提供给扫描信号线SL并在开关SW闭合期间的写入周期内将作为视频信号的电压信号提供给各视频信号线DL。因此，驱动控制元件DR的栅极G(即控制端)被设置到与视频信号相应的电位。当开关SW被打开时(即设置在OFF状态)写入周期终止。
在续写入周期后的发光周期中，电容器C将作为驱动控制元件DR的控制端的栅极的电位维持原样。在此周期中，将与驱动控制元件DR的栅极和源极之间的电压相应的电流提供给有机EL元件OLED且该有机EL元件OLED以与电流相应的亮度发光。该发光周期持续至下一写入周期开始为止。
如上所述，在有机EL显示器1中，电源线PL2被排列在显示区AA内，且为每个像素PX，把共用电极与电源线PL2电连接。以此防止了在显示区中共用电极CE的电位有差异。
电源线PL2最好由电阻率充分低于形成共用电极CE的透明导电薄膜制成，具体来说，由电阻率小于等于11×10-6Ω·cm的导电材料制成。使用低电阻率材料可以进一步减少显示区中共用电极的电位差异。
另外，在有机EL显示器1中，用于为共用电极CE供电的电源线PL2位于像素电极PE下方。与电源线PL2和像素电极PE设置在同一层的情况相比，此结构使能增加每单位面积的像素电极PE的数量。因此，可以用比后一情况低的电流密度实现足够的亮度。即，可以实现更亮的显示和/或更长的使用寿命。
另外，在有机EL显示器1中，通孔TH1和TH2向前逐渐缩小，且在分区绝缘层SI一侧的通孔TH1的开口周围的绝缘层I2的上表面的各部分被暴露于通孔TH2内的空间。即，通过将通孔TH1和TH2相互连接所形成的通孔的侧壁包括一深度方向上的梯状部分。
如果没有该梯状部分，则共用电极CE很可能在通孔TH1和TH2中具有非连续部分，因为包括绝缘层I2和分区绝缘层SI的分层结构较厚。相反，如果上述梯状部分存在，则不容易形成非连续的部分。
可以在与电源线PL1和视频信号线DL相同的过程中形成电源线PL2。另外，可以在与用于形成形成将像素电极PE连接至驱动控制元件DR的源电极SE的通孔相同的过程中形成通孔TH1，且可以在与分区绝缘层SI中像素电极PE的位置上形成通孔相同的过程中形成通孔TH2。因此，不用增加制造过程的数量也可以减少共用电极CE的薄层电阻，可以抑制共用电极CE中的电位差异并且可以充分地抑制显示不均匀。
下面将说明本发明的第二实施例。
第二实施例与第一实施例相似，除了电源线PL2和共用电极CE的连接方式。因此，在第二实施例中，将主要说明它们之间的连接方式。
图5为示出根据本发明的第二实施例的有机EL显示器的显示屏面DP的放大平面图。图6为图5所示的显示屏面的沿线VI-VI作的横截面图。注意图5中所示的显示屏面的沿线III-III作的横截面图与图3所示的视图相似。
在此显示屏面DP中，电源线PL2设置在显示区AA内，为每一像素PX，把共用电极CE与电源线PL2电连接，且用于为共用电极CE供电的电源线PL2位于像素电极PE下方。因此，第二实施例不存在共用电极CE的电位差异并且能在同一层上形成电源线PL2和像素电极PE的情况下实现较亮的显示和/或较长的使用寿命。
另外，在第二实施例的显示屏面DP中，各中间电极IE设置在绝缘层I2上与通孔TH1相对应并与像素电极PE分离的位置上，并在通孔TH1的位置处与电源线PL2连接。同时，通孔TH2在分区绝缘层SI中与中间电极IE相应的位置处形成并在平面方向上从各自的通孔TH1位移。共用电极CE在通孔TH2的位置处与各中间电极IE连接。
在平面方向上的不同位置形成通孔的结构不易导致在通孔TH1或TH2中的共用电极CE中包括非连续部分，这有利于实现高产量。
在第二实施例中，中间电极IE和像素电极PE可以由不同或相同的材料制成。如果它们由相同的材料制成，则可以在同一过程中形成它们。
在第一和第二实施例中，对每一像素连接共用电极CE和电源线PL2。然而，可以对每多个像素PX连接它们。
图7为示意地示出可以用于根据第二实施例的显示屏面的一个结构的例子的平面图。图7仅仅示出像素电极PE、中间电极IE、扫描信号线SL、视频信号线DL和电源线PL1和PL2并没有示出其它元件。另外，在图7中，参考符号PEG、PEB和PER分别表示发出绿、蓝和红光的有机EL元件OLED的像素电极PE。
通常，发蓝和红光的有机EL元件OLED的发射效率比发绿光的有机EL元件OLED低。为了获取充足的亮度，为发蓝和红光的有机EL元件OLED供电的电流密度比发绿光的有机EL元件OLED高。因此，前两种有机EL元件比后一种有机EL元件更容易退化。
在图7的结构中，中间电极IE只设置在像素电极PEG的列中。另外，在此结构中，像素电极PEG制作得比像素电极PEB和PER小。这样，中间电极IE不缩短发蓝和红光的有机EL元件OLED的使用寿命。
注意如果电源线PL2和共用电极CE之间的连接方式改变，图7的结构也可以用于第一实施例的显示屏面。
当为每多个像素PX连接共用电极CE和电源线PL2时，可以规则地或任意地设置它们的连接。然而，规则地设置它们的连接设计起来比任意地设置它们更容易。
在第一和第二实施例中，只有在显示区AA中，电源线PL2才与共用电极CE连接。它们即可以在显示区AA连接也可以在其边缘区域连接。
第一和第二实施例也采用图1所示的像素电路，然而，本发明不限于此。如果可能用有源矩阵驱动就足够了。例如，驱动控制元件DR和/或开关SW可以是n沟道TFT。另外，电容器C可以被连接在驱动控制元件DR的控制端与电源线PL2和像素电极PE中的一个之间。另外，可以用将电流信号用作视频信号的像素电路替代将电压信号作为视频信号的像素电路。
在第一和第二实施例中，各电源线PL2设置在比各电源线PL1低的电位。另选地，可以将前者设置在比后者高的电位。
在第一和第二实施例中，像素电极PE是反光性的。另选地，像素电极PE可以是可透光的。在此情况下，可以将反射层定位在各像素电极PE的背面。
在第一和第二实施例中，将像素电极PE用作阳极而将共用电极CE用作阴极。另选地，可以将像素电极PE用作阴极而将共用电极CE用作阳极。当前电极由例如金属材料制成时，它形成薄膜以透光。例如，当将共用电极CE用作阴极时，它可以具有Ag/ITO分层结构。
对于本领域的技术人员来说其它优点和修改是显而易见的。因此，广义上本发明不限于这里所述示和所述的特定细节和代表实施例。因此，可以作出各种修改而不偏离由所附权利要求和它们的等效物所定义的总的发明概念的精神和范围。

Claims (18)

1.一种显示器，其特征在于，包括：
绝缘基片；
设置在所述绝缘基片的主表面上的辅助线；
覆盖所述辅助线和所述绝缘基片的主表面并配有与辅助线相通的第一通孔的绝缘底基层；
设置在所述绝缘底基层上并围绕第一通孔的开口的像素电极；
各覆盖像素电极且各包括一发光层的光敏层和
覆盖光敏层并通过第一通孔与辅助线电连接的透光共用电极。
2.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，还包括：
在所述像素电极之间的位置处覆盖绝缘底基层并设置有第二通孔的分区绝缘层，其中所述共用电极进一步覆盖分区绝缘层且所述共用电极通过所述第一和第二通孔与所述辅助线电连接。
3.如权利要求2所述的显示器，其特征在于，所述第二通孔与所述第一通孔相通，且其中所述第二通孔在绝缘底基层一侧的开口比所述第一通孔在分区绝缘层一侧的开口大。
4.如权利要求3所述的显示器，其特征在于，所述第一和第二通孔向前逐渐缩小。
5.如权利要求2所述的显示器，其特征在于，还包括：
插在绝缘底基层和分区绝缘层之间并通过所述第一通孔与所述辅助线电连接的中间电极，其中所述共用电极通过所述第二通孔与所述中间电极电连接。
6.如权利要求5所述的显示器，其特征在于，所述中间电极的材料和所述像素电极的材料相等。
7.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，还包括：
插在所述绝缘基片和所述绝缘底基层之间的视频信号线，所述视频信号线的材料和所述辅助线的材料相等。
8.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述像素电极面对辅助线。
9.如权利要求1所述的显示器，其特征在于，所述显示器是顶部发光有机EL显示器。
10.如权利要求9所述的显示器，其特征在于，还包括：
插在所述绝缘基片和所述绝缘底基层之间的电源线；
插在所述绝缘基片和所述绝缘底基层之间的扫描信号线；
插在所述绝缘基片和所述绝缘底基层之间并与所述扫描信号线相交的视频信号线；和
插在所述绝缘基片和所述绝缘底基层之间的靠近所述扫描信号线与所述视频信号线的交点的位置处并电连接在所述像素电极和所述电源线之间的各像素电路。
11.一种阵列基片，其特征在于，包括：
绝缘基片；
设置在所述绝缘基片的主表面上的辅助线；
覆盖所述辅助线和所述绝缘基片的主表面并配有与辅助线相通的第一通孔的绝缘底基层；
设置在所述绝缘底基层上并围绕所述第一通孔的开口的像素电极。
12.如权利要求11所述的阵列基片，其特征在于，还包括：
在所述像素电极之间的位置处覆盖绝缘底基层并设置有第二通孔的分区绝缘层，其中所述第二通孔与所述第一通孔相通，且所述第二通孔在绝缘底基层一侧的开口比所述第一通孔在分区绝缘层一侧的开口大。
13.如权利要求12所述的阵列基片，其特征在于，所述第一和第二通孔向前逐渐缩小。
14.如权利要求11所述的阵列基片，其特征在于，还包括：
在所述像素电极之间的位置处覆盖绝缘底基层并设置有第二通孔的分区绝缘层；和
插在所述绝缘底基层和分区绝缘层之间并通过所述第一通孔与所述辅助线电连接的中间电极，其中
所述第二通孔与所述中间电极相通。
15.如权利要求14所述的阵列基片，其特征在于，所述中间电极的材料和所述像素电极的材料相等。
16.如权利要求11所述的阵列基片，其特征在于，还包括
插在所述绝缘基片和所述绝缘底基层之间的视频信号线，所述视频信号线的材料和所述辅助线的材料相等。
17.如权利要求11所述的阵列基片，其特征在于，所述像素电极面对所述辅助线。
18.如权利要求11所述的阵列基片，其特征在于，还包括：
插在所述绝缘基片和所述绝缘底基层之间的电源线；
插在所述绝缘基片和所述绝缘底基层之间的扫描信号线；
插在所述绝缘基片和所述绝缘底基层之间并与所述扫描信号线相交的视频信号线；和
插在所述绝缘基片和所述绝缘底基层之间的靠近所述扫描信号线与所述视频信号线的交点的位置处并各自电连接在所述像素电极和所述电源线之间的各像素电路。
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