JP2004006362A

JP2004006362A - カラーｅｌ表示装置

Info

Publication number: JP2004006362A
Application number: JP2003146616A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Yokoyama; 横山　良一
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】製造工程の少ないカラーＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】陽極７と発光層１５は、各画素毎に形成され、ホール輸送層１４、電子輸送層１６、陰極１７は複数の画素にわたって延在して形成されている。従って、ホール輸送層１４や電子輸送層１６をエッチバックする工程が削減される。また、従来設置していた隔壁６８を形成しないので、その形成工程も削減することができる。陽極７と陰極１７とは、ホール輸送層１４、電子輸送層１６が隔離するので、隔壁６８がなくてもショートすることはない。また、発光層１５は、陽極７よりも一回り大きい同一形状であるので、陽極端部に生じるリーク電流や電界集中を防止することができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いてエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を駆動するアクティブ型のカラーＥＬ表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は、自ら発光するため液晶表示装置で必要なバックライトが要らず薄型化に最適であると共に、視野角にも制限が無いため、次世代の表示装置としてその実用化が大きく期待されている。
【０００３】
このような有機ＥＬ素子を用いた表示装置において、カラー表示を実現する方法として、現在３つの方法が提案されている。
【０００４】
第１の方法は、ＲＧＢの３原色毎に発光層に異なる発光材料を使用することにより、ＲＧＢ光を各々直接発光する各画素を独立に形成する方法、第２の方法は、発光層による白色発光を実現しそれをカラーフィルタで３原色に分ける方法、そして第３の方法は、青色発光層からの光を色変換層（ＣＣＭ）で３原色に変換する方法である。これら３つの方法のうち、第２及び第３の方法ではカラーフィルタや色変換層を用いるため光の損失があるが、第１の方法では必要な光を直接発光させるため効率が最も良い。
【０００５】
ところで、有機ＥＬ表示装置の駆動方式としては、単純マトリクスを使用するパッシブ型とＴＦＴを使用するアクティブ型の２種類があり、アクティブ型においては一般に図１１に示す回路構成が用いられている。
【０００６】
図１１は、１画素当たりの回路構成を示しており、有機ＥＬ素子２０と、ドレインに表示信号Ｄａｔａが印加され、ゲートに印加される選択信号Ｓｃａｎによりオンオフするスイッチング用の第１のＴＦＴ２１と、ＴＦＴ２１のオン時に供給される表示信号Ｄａｔａにより充電され、ＴＦＴ２１のオフ時には充電電圧Ｖｈを保持するコンデンサ２２と、ドレインが駆動電源電圧ＣＯＭに接続され、ソースが有機ＥＬ素子２０の陽極に接続されると共に、ゲートにコンデンサ２２からの保持電圧Ｖｈが供給されることにより有機ＥＬ素子２０を駆動する第２のＴＦＴ２３とによって構成されている。
【０００７】
選択信号Ｓｃａｎは、選択された１水平走査期間（１Ｈ）中Ｈレベルになり、これによってＴＦＴ２１がオンすると、表示信号Ｄａｔａがコンデンサ２２の一端に供給され、表示信号Ｄａｔａに応じた電圧Ｖｈがコンデンサ２２に充電される。この電圧Ｖｈは、ＳｃａｎがＬレベルになってＴＦＴ２１がオフになっても、１垂直走査（１Ｖ）期間コンデンサ２２に保持され続ける。そして、この電圧ＶｈがＴＦＴ２３のゲートに供給されているので、電圧Ｖｈに応じた輝度でＥＬ素子が発光するように制御される。
【０００８】
そこで、このようなアクティブ型のＥＬ表示装置において、上述した第１の方法によりカラー表示を実現する従来構成について、以下説明する。
【０００９】
図８は従来構成を示す平面図、図９は図８におけるＣ−Ｃ線に沿った断面図であり、ＲＧＢの３画素を示している。
【００１０】
図において、５０は表示信号ＤＡＴＡを供給するドレインライン、５１は電源電圧ＣＯＭを供給する電源ライン、５２は選択信号Ｓｃａｎを供給するゲートラインであり、５３が図１１の第１のＴＦＴ２１、５４が図１１のコンデンサ２２、５５が図１１の第２のＴＦＴ２３、５６が画素電極を構成するＥＬ素子２０の陽極を表している。陽極５６は平坦化絶縁膜６０上に各画素毎に分離して形成されており、その上にホール輸送層６１，発光層６２，電子輸送層６３，陰極６４が順に積層されることにより、ＥＬ素子が形成されている。そして、陽極５６から注入されたホールと陰極６４から注入された電子とが発光層６２の内部で再結合することにより光が放たれ、この光が図９の矢印で示すように透明な陽極側から外部へ放射される。また、ホール輸送層６１，発光層６２，電子輸送層６３は陽極５６とほぼ同様の形状に画素毎に分離して形成され、発光層６２はＲＧＢ毎に異なる発光材料を使用することにより、ＲＧＢの各光が各ＥＬ素子から発光される。陰極６４は、各画素に共通の電圧を印加するので、各画素にわたって延在している。発光層６２同士の間は隔壁６８によって仕切られている。尚、６５は透明なガラス基板、６６はゲート絶縁膜、６７は層間絶縁膜である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のカラーＥＬ表示装置は、画素毎にホール輸送層６１、発光層６２、電子輸送層６３を形成、隔壁６８を形成し、更に全面に陰極６４を形成するというように、製造工程数が多く、より簡易な構造のカラーＥＬ表示装置が求められている。
【００１２】
そこで、本発明は、製造工程が容易なカラーＥＬ表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極が積層されてなるＥＬ素子と、ＥＬ素子を駆動する薄膜トランジスタとを備えたアクティブ型のカラーＥＬ表示装置において、陽極、発光層、薄膜トランジスタは画素毎に形成され、薄膜トランジスタ上に平坦化絶縁膜が形成され、ホール輸送層、電子輸送層、陰極は、平坦化絶縁膜上に、複数の画素にわたって形成されているカラーＥＬ表示装置である。
【００１４】
また、陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極が積層されてなるＥＬ素子と、ＥＬ素子を駆動する薄膜トランジスタとを備えたアクティブ型のカラーＥＬ表示装置において、陽極、発光層、薄膜トランジスタは画素毎に形成され、薄膜トランジスタを介して陽極に接続される電源ラインが形成され、ホール輸送層、電子輸送層、陰極は、複数の画素にわたって形成され、陽極と電源ラインとは重畳しないカラーＥＬ表示装置である。
【００１５】
また、陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極が積層されてなるＥＬ素子と、ＥＬ素子を駆動する薄膜トランジスタとを備えたアクティブ型のカラーＥＬ表示装置において、陽極、発光層、薄膜トランジスタは画素毎に形成され、薄膜トランジスタ上に平坦化絶縁膜が形成され、薄膜トランジスタを介して陽極に接続される電源ラインが形成され、ホール輸送層、電子輸送層、陰極は、平坦化絶縁膜上に、複数の画素にわたって形成され、電源ラインと陰極との間に平坦化絶縁膜及びホール輸送層及び電子輸送層が形成されているカラーＥＬ表示装置である。
【００１６】
また、発光層にＲＧＢ毎に異なる発光材料を使用することにより、ＥＬ素子が各々ＲＧＢ光を直接発光する。
【００１７】
そして、陽極と発光層はほぼ同一の平面形状を有する。
【００１８】
または、発光層は陽極より大きく、陽極の端部を覆って形成されている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるカラーＥＬ表示装置の一実施形態を示す平面図であり、ＲＧＢの３画素分を示している。また、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。本実施形態は、図１０（ａ）のストライプ配列の例である。
【００２０】
各画素の駆動回路は、図１１に示す回路と全く同一であって、図８，９の従来例と異なる点はパターン配置及び断面である。
【００２１】
図１，２において、１は表示信号ＤＡＴＡを供給するアルミニウムより成るドレインライン、２は電源電圧ＣＯＭを供給するアルミニウムより成る電源ライン、３は選択信号Ｓｃａ　ｎを供給するクロムより成るゲートラインであり、４が図１１の第１のＴＦＴ２１、５が図１１のコンデンサ２２、６が図１１の第２のＴＦＴ２３、そして、７がＩＴＯより成り画素電極を構成するＥＬ素子２０の陽極を表している。尚、図１において、点線はクロム、一点鎖線はＩＴＯ、ドレインライン１及び電源ライン２以外の実線はポリシリコン薄膜を表している。
【００２２】
まず、第２のＴＦＴ６は以下のようにして形成する。即ち、透明なガラス基板８上にクロムのゲート電極９を形成し、その上にゲート絶縁膜１０を成膜する。次にゲート絶縁膜１０の上にポリシリコン薄膜１１を成膜し、これを層間絶縁膜１２で覆った上にドレインライン１及び電源ライン２を形成する。更に、平坦化絶縁膜１３を積層し、その上にＩＴＯにて成る陽極７を形成する。そして、ポリシリコン薄膜１１のドレイン領域を電源ライン２にコンタクトし、ソース領域を陽極７にコンタクトする。
【００２３】
第１のＴＦＴ４の構造も第２のＴＦＴ６と同一であり、また第１のＴＦＴ４に接続されるコンデンサ５はゲート絶縁膜を挟んだクロム電極とポリシリコン薄膜から構成されている。
【００２４】
更に、陽極７は平坦化絶縁膜１３上に各画素毎に分離して形成されており、その上にホール輸送層１４が全面に形成され、発光層１５が各画素毎に分離して形成され、電子輸送層１６，陰極１７が全面に形成されて、この順に積層されることにより、ＥＬ素子が形成されている。そして、陽極７から注入されたホールと陰極１７から注入された電子とが発光層１５の内部で再結合することにより光が放たれ、この光が矢印で示すように透明な陽極側から外部へ放射される。また、発光層１５は陽極７とほぼ同様の形状に画素毎に分離して形成され、更にＲＧＢ毎に異なる発光材料を使用することにより、ＲＧＢの各光が各ＥＬ素子から発光される。
【００２５】
ここで、ホール輸送層１４，電子輸送層１６，陰極１７の材料として、例えば、ＭＴＤＡＴＡ，Ａｌｑ３，ＭｇＩｎ合金が用いられ、また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各々の発光層１５としては、ＤＣＭ系をドーパントとして含むＡｌｑ、キナクリドンをドーパントとして含むＡｌｑ、ジスチリルアリーレン系をドーパントとして含むＤＰＶＢｉ系を使用している。
【００２６】
本実施形態では、図に示したように、画素電極である陽極７の水平方向に第２のＴＦＴ６とコンデンサの一部を配置したので、図８，９の従来例に比べ画素電極の形状を縦長にすることができる。上述したように、画素電極７と発光層１５とはほぼ同一の形状に形成されているので、画素の発光領域は画素電極とほぼ同一の形状となる。よって、この場合、発光領域の水平方向の寸法及び垂直方向の寸法を各々ＥＨ及びＥＶとし、画素ピッチの水平方向の寸法及び垂直方向の寸法を各々ＰＨ及びＰＶとすると、ＥＨ／ＥＶ＜ＰＨ／ＰＶとなる。
【００２７】
そこで、ＲＧＢの各発光層をメタルマスクをずらしながら成膜する際、メタルマスクをずらす水平方向の余裕度が従来より増すこととなり、同様の精度で成膜しても色が混じってしまう可能性は少なくなる。尚、第２のＴ　ＦＴ６の代わりに第１のＴＦＴ４を、陽極７の水平方向に配置してもよい。
【００２８】
また、陽極７と発光層１５とをほぼ同一の形状に形成したことによって、発光層１５の形成面積は必要最小限に抑えることができる。つまり、発光層１５は、陽極７と陰極１７との間で電流が流れることで発光するので、仮に陽極上以外の領域に発光層１５を形成しても、電流が流れない、即ち発光しないので、表示にはほとんど寄与しない。逆に、異なる色同士の発光層１５の距離が縮むことによって異なる色の発光層１５同士が混じり合い、色純度が低下する恐れがある。発光層１５を必要最小限の大きさにしておけば、表示に必要な発光層１５の面積は確保しつつ、異なる色の発光層１５同士が混じり合ってしまう可能性が少なくなる。
【００２９】
次に、本実施形態の断面について、図２を用いて説明する。本実施形態において、ホール輸送層１４、電子輸送層１６は、各画素にわたって延在して形成されている。発光層１５は、ここに流れる電流によって発光する。発光層１５は各画素毎に異なる色を発光するように形成される必要があるので、各画素毎に独立して設けられているが、ホール輸送層１４と電子輸送層１６は各画素毎に独立していても、複数画素にわたって延在していても、その動作上、大きな差違はない。
【００３０】
ホール輸送層１４と電子輸送層１６とを複数画素にわたって延在させると、製造工程を簡略化することができる。なぜならば、画素毎にホール輸送層１４と電子輸送層１６を形成するためには、その領域に開口されたメタルマスクを用いて選択的に形成するか、全面に形成した後、エッチバックするかいずれかの方法を採用する必要がある。これに対し、本実施形態では、画素毎に形成された陽極７上を含む全面にホール輸送層１４を形成し、上述した方法で発光層１５を形成し、更にその上に電子輸送層１６、陰極１７を全面に形成すればよい。従って、ホール輸送層１４、電子輸送層１６をエッチバックする工程などが削減できる。
【００３１】
また、本実施形態では、図９に示した隔壁６８は不要である。隔壁６８を設けていた理由は、陽極７と陰極１７との間の絶縁と、異なる色の隣接画素の発光層１５が混ざり合って色純度が低下することを防止することであった。これに対し、本実施形態は、上述のように、発光層１５を陽極７とほぼ同一形状としたので、発光層１５同士が混ざり合う可能性は低い。また、ホール輸送層１４と電子輸送層１６とが陽極７と陰極１７との間に形成されている。ホール輸送層１４と電子輸送層１６は高抵抗であるので、これらが陽極７と陰極１７の間に配置されていることによって、ここのショートを防ぐことができる。従って隔壁６８は不要となり、隔壁６８を形成する工程も削減できる。
【００３２】
次に、第２の実施形態について図３，４を参照して説明する。
【００３３】
図３は、他の実施形態を示す平面図であり、図４は図３におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図１，２と同一構成には同一番号を付しており、この実施形態が上述の実施形態と異なる点はパターン配置のみである。
【００３４】
即ち、図３，４において、４が図１１の第１のＴＦＴ２１、５が図１１のコンデンサ２２、６が図１１の第２のＴＦＴ２３、そして、７がＩＴＯより成り画素電極を構成するＥＬ素子２０の陽極を表している。特に、図４においては、コンデンサ５がゲート絶縁膜１０を挟んでクロム電極５００とポリシリコン薄膜５０１から構成されていることが明確に示されている。
【００３５】
この実施形態では、図に示したように、画素電極である陽極７の水平方向にコンデンサ５を配置したので、図８，９の従来例に比べ画素電極の形状を縦長にすることができる。よって、この場合も上述した実施形態同様、発光領域の水平方向の寸法及び垂直方向の寸法を各々ＥＨ及びＥＶとし、画素ピッチの水平方向の寸法及び垂直方向の寸法を各々ＰＨ及びＰＶとすると、ＥＨ／ＥＶ＜ＰＨ／ＰＶとなる。
【００３６】
そこで、ＲＧＢの各発光層をメタルマスクをずらしながら成膜する際、メタルマスクをずらす水平方向の余裕度が従来より増し、同様の精度で成膜しても色が混じってしまう可能性が少なくなる。
【００３７】
本実施形態においても、ホール輸送層１４と電子輸送層１６とは全面に形成され、陽極７と発光層１５とが各画素毎に形成されている。
【００３８】
次に、第３の実施形態について図５，６を参照して説明する。
【００３９】
図３は、他の実施形態を示す平面図であり、図６は図５におけるＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図１，２と同一構成には同一番号を付しており、この実施形態が上述の実施形態と異なる点はパターン配置のみである。
【００４０】
即ち、図３，４において、４が図１１の第１のＴＦＴ２１、５が図１１のコンデンサ２２、６が図１１の第２のＴＦＴ２３、そして、７がＩＴＯより成り画素電極を構成するＥＬ素子２０の陽極を表している。
【００４１】
この実施形態では、図に示したように、画素電極である陽極７の垂直方向にコンデンサ５を配置したので、デルタ配列のように、垂直方向に異なる色の画素が隣接する配列の場合、垂直方向の余裕度が増し、同様の精度で成膜しても色が混じってしまう可能性が少なくなる。
【００４２】
本実施形態においても、ホール輸送層１４と電子輸送層１６とは全面に形成され、陽極７と発光層１５とが各画素毎に形成されている。
【００４３】
なお、上述した実施形態においては、陽極７と発光層１５とは、完全に同じ形で描いたが、図７に示すように発光層１５を陽極７よりも一回り大きく形成した方が良い。そうすることによって、発光層１５を形成する際のメタルマスクの位置合わせずれが生じても、発光層１５を陽極７上に確実に配置することができる。また、ホール輸送層１４、電子輸送層１６は高抵抗であるが、完全な絶縁膜ではないので、発光層１５を介さずに陽極７と陰極１７が面すると、陽極７端部からリーク電流が生じるたり、不正な電界集中が生じる恐れがある。発光層１５を一回り大きく形成し、発光層１５によって陽極７の端部を覆うことによって、リーク電流や電界集中を防止することができる。上述したように、発光層１５は必要最小限の面積にとどめておく方がよいので、陽極７と発光層１５との大きさの差は、メタルマスクの合わせ精度や、陽極７の膜厚等に応じて最適化して決定する必要がある。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、ホール輸送層、電子輸送層、陰極が、複数の画素にわたって形成されているので、製造工程を少なくすることができる。また、ホール輸送層と電子輸送層は陽極と陰極の間に存在するので、陽極と陰極のショートを防ぐことができる。
【００４５】
そして、陽極と発光層はほぼ同一の平面形状を有するので、発光層を形成する領域を必要最小限とすることができ、隣接画素同士の発光層が交ざり合うことが防止できるので、より色純度を高くすることができる。
【００４６】
更に、発光層は、陽極よりも大きく形成され、発光層が陽極の端部を覆っているので、発光層形成に誤差が生じても、発光層を確実に陽極上に配置することができ、また、陽極端部に生じるリーク電流や、不正な電界集中を防止することができる。
【００４７】
それらの効果によって、従来形成していた隔壁が不要となり、更に少ない製造工程とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の各実施形態の別の断面図である。
【図８】従来のカラーＥＬ表示装置の構造を示す平面図である。
【図９】従来のカラーＥＬ表示装置の構造を示す断面図である。
【図１０】カラーＥＬ表示装置におけるカラー配列を説明するための図である。
【図１１】アクティブ型カラーＥＬ表示装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１，５０　ドレインライン
２，５１　電源ライン
３，５２　ゲートライン
４，２１，５３　第１のＴＦＴ
５，２２，５４　コンデンサ
６，２３，５５　第２のＴＦＴ
７，５６　陽極
２０　ＥＬ素子
１４　ホール輸送層
１５　発光層
１６　電子輸送層
１７　陰極
６８　隔壁

Claims

陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極が積層されてなるＥＬ素子と、該ＥＬ素子を駆動する薄膜トランジスタとを備えたアクティブ型のカラーＥＬ表示装置において、
前記陽極、発光層、薄膜トランジスタは画素毎に形成され、
前記薄膜トランジスタ上に平坦化絶縁膜が形成され、
前記ホール輸送層、電子輸送層、陰極は、前記平坦化絶縁膜上に、複数の画素にわたって形成されていることを特徴とするカラーＥＬ表示装置。
陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極が積層されてなるＥＬ素子と、該ＥＬ素子を駆動する薄膜トランジスタとを備えたアクティブ型のカラーＥＬ表示装置において、
前記陽極、発光層、薄膜トランジスタは画素毎に形成され、
前記薄膜トランジスタを介して前記陽極に接続される電源ラインが形成され、
前記ホール輸送層、電子輸送層、陰極は、複数の画素にわたって形成され、
前記陽極と前記電源ラインとは重畳しないことを特徴とするカラーＥＬ表示装置。
陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極が積層されてなるＥＬ素子と、該ＥＬ素子を駆動する薄膜トランジスタとを備えたアクティブ型のカラーＥＬ表示装置において、
前記陽極、発光層、薄膜トランジスタは画素毎に形成され、
前記薄膜トランジスタ上に平坦化絶縁膜が形成され、
前記薄膜トランジスタを介して前記陽極に接続される電源ラインが形成され、
前記ホール輸送層、電子輸送層、陰極は、前記平坦化絶縁膜上に、複数の画素にわたって形成され、
前記電源ラインと前記陰極との間に前記平坦化絶縁膜及び前記ホール輸送層及び前記電子輸送層が形成されていることを特徴とするカラーＥＬ表示装置。
陽極、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、陰極が積層されてなるＥＬ素子と、該ＥＬ素子を駆動する薄膜トランジスタと、コンデンサを備えたアクティブ型のカラーＥＬ表示装置において、
前記発光層は蒸着によって形成され、
前記陽極、発光層、薄膜トランジスタ、コンデンサは画素毎に形成され、
前記発光層は、前記薄膜トランジスタ及びコンデンサと平面的に重畳せず、
前記ホール輸送層、電子輸送層、陰極は、複数の画素にわたって形成されていることを特徴とするカラーＥＬ表示装置。
前記発光層にＲＧＢ毎に異なる発光材料を使用することにより、前記ＥＬ素子が各々ＲＧＢ光を直接発光することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のカラーＥＬ表示装置。
前記陽極と発光層はほぼ同じ平面形状を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のカラーＥＬ表示装置。
前記発光層は、前記陽極よりも大きく形成されており、前記発光層が前記陽極の端部を覆っていることを特徴とする請求項６に記載のカラーＥＬ表示装置。