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JP4446707B2 - アクティブマトリクス型表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、アクティブマトリクス型表示装置、特に、画素レイアウトに関する。
近年、有機エレクトロルミネッセンス（Organic Electro Luminescence：以下、「有機ＥＬ」と略称する）素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、ＣＲＴやＬＣＤに代わる表示装置として注目されている。特に、有機ＥＬ素子を駆動させるスイッチング素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、「ＴＦＴ」と略称する）を備えたアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置が開発されている。
現在、フラットパネルディスプレイとして用いられるアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置は、カラー表示が既に実用化されており、このようなカラー有機ＥＬ表示装置では、ガラス基板上にマトリクス状に配置される複数の画素は、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかの色に割り当てられている。
このようなアクティブマトリクス型のカラー有機ＥＬ表示装置を実現する場合、画素のレイアウトとして、列方向に同色の画素がストライプ状に並んだストライプ配列と、同色の画素を列方向において行毎に所定ピッチずらして並べるデルタ配列とが知られている。このデルタ配列は、映像をより高解像度で表示できるため、カラー有機ＥＬ表示装置の画素レイアウトとして適している。
デルタ配列を用いたアクティブマトリクス型のカラー有機ＥＬ表示装置は、以下の特許文献１に記載されている。
特開２００３−１０８０３２号公報
本発明は、デルタ配列を用いたアクティブマトリクス型のカラー有機ＥＬ表示装置において、各画素の開口率の向上を図り、かつ保持容量の容量値を確保した画素レイアウトを提供することを目的とする。
本発明のアクティブマトリクス型表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素を有し、各画素が、画素選択信号が供給された画素選択ラインと、表示データが供給されたデータラインと、前記画素選択信号に応じて前記表示データを画素に取り込む画素選択トランジスタと、前記画素選択トランジスタのソースと一体の第１の電極と該第１の電極と容量絶縁膜を介して対向した保持容量ラインとで構成され、前記表示データを保持する保持容量と、表示素子と、前記保持容量に保持された表示データに応じて駆動電源ラインから前記表示素子に電流又は電圧を供給する駆動トランジスタと、を備え、前記駆動電源ラインは、その一部が、行方向に延在する前記保持容量ラインと重畳する部分で屈曲して列方向に延在していることを特徴とする。
また、上記構成に加えて、保持容量ラインが、行方向に配置された複数の画素に亘って、前記画素選択トランジスタに沿ってジグザグに屈曲しながら延在していること特徴とする。
さらにまた、上記構成に加えて、前記画素選択トランジスタのソースと前記駆動トランジスタのゲートとがコンタクト構造で接続され、該コンタクト構造は、前記画素選択トランジスタのソースと金属層とを接続する第１のコンタクトと、前記金属層と前記駆動トランジスタのゲートを接続する第２のコンタクトとから成り、前記第１及び第２のコンタクトが前記保持容量ラインと平行に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、各画素の開口率の向上を図り、かつ保持容量の容量値を確保することが可能になる。
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という）について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型のカラー有機ＥＬ表示装置の画素レイアウトを示す図である。図１では、２行３列の画素配列だけを示しているが、実際にはこの画素配列が列方向及び行方向に繰り返され、ｎ行ｍ列のマトリクス状の画素領域が構成されている。
図１において、１画素は、２点鎖線で囲んだ領域が該当し、１行目にはＲ、Ｇ、Ｂに対応した画素が配列され、２行目にはＲ、Ｇ、Ｂの画素が所定ピッチだけ（図１では約１．５画素）ずれて配列され、デルタ配列を構成している。また、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した各画素のピッチは互いに異なっている。
各画素は、有機ＥＬ素子１０、画素選択ＴＦＴ１１（ＴＦＴは薄膜トランジスタの略称）、有機ＥＬ素子１０を駆動するための駆動ＴＦＴ１２、及び保持容量１３を有している。
画素選択ＴＦＴ１１は、例えばＮチャネル型で形成され、ダブルゲートで形成されたゲートには画素選択ラインであるゲートライン２０が接続され、ソース１１ｓには保持容量１３が接続されている。また、画素選択ＴＦＴ１１のドレイン１１ｄには、Ｒに対応する画素については、Ｒの表示データを供給するデータライン２１Ｒが接続され、Ｇに対応する画素については、Ｇの表示データを供給するデータライン２１Ｇが接続され、Ｂに対応する画素については、Ｂの表示データを供給するデータライン２１Ｂが接続されている。
保持容量１３は、画素選択ＴＦＴ１１のソース１１ｓと一体の第１の電極と該第１の電極と容量絶縁膜を介してその上方に対向した保持容量ライン２２より構成されている。
また、画素選択ＴＦＴ１１のソース１１ｓは、例えばＰチャネル型で形成された駆動ＴＦＴ１２のゲートに接続されている。駆動ＴＦＴ１２のソース１２ｓには、正の駆動電圧ＶPPが供給された駆動電源ライン２３が接続され、ドレイン１２ｄには有機ＥＬ素子１０のアノード（陽極）が接続されている。有機ＥＬ素子１０のカソード（陰極）には負電圧ＣＶが供給されている。アノードとカソードの間には有機ＥＬ発光層が形成されている。
アクティブマトリクス型のカラー有機ＥＬ表示装置において、各画素の発光領域は、主に、画素毎に形成されるアノード（陽極）の形成領域によって規定される。残りの画素選択ＴＦＴ１１、駆動ＴＦＴ１２、保持容量１３は発光には寄与しない。そこで、画素面積に占める発光面積の割合、つまり開口率を高めるためには、発光領域の面積をできるだけ大きく確保し、残りの画素選択ＴＦＴ１１等の形成面積をできるだけ小さく抑えることが必要である。
そこで、本実施形態では、特に、次の画素レイアウトを採用した。（１）駆動電源ライン２３を各画素の保持容量ライン２２上にオーバーラップさせることで、駆動電源ライン２３の形成面積を小さくしている。（２）保持容量ライン２２は、行方向に配列された複数の画素選択ＴＦＴ１１に沿ってジグザグに屈曲しながら延びるように配置することで画素面積の有効活用を図っている。（３）画素選択ＴＦＴ１１のソース１１ｓと駆動ＴＦＴ１２のゲート１２ｇとを接続するコンタクトの長手方向を保持容量ライン２２に平行に配置している。
具体的には、図１、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、図１の破線で囲まれた領域に対応した平面パターン図であり、図をわかり易くするために、図２（ａ）では、画素選択ＴＦＴ１１のソース１１ｓ、ドレイン１１ｄが形成された能動層領域を斜線で示し、図２（ｂ）では、保持容量ライン２２を斜線で示し、図３では、駆動電源ライン２３を斜線で示している。
上記（１）の点について説明する。図１において、列方向に隣接して配列された画素ＲＢ、画素ＬＧに着目して説明すると、駆動電源ライン２３は、画素ＬＧの左辺に沿って延びており、その途中で駆動ＴＦＴ１２のソース１２ｓに接続され、さらに屈曲して画素ＬＧを横切り、さらに画素ＲＢの右辺に沿って延びている。ここで、駆動電源ライン２３が画素ＬＧを横切る箇所では、駆動電源ライン２３は、保持容量ライン２２上にオーバーラップして延びている。
次に、上記（２）の点について説明する。保持容量ライン２２は、図２において３つの画素選択ＴＦＴ１１に沿ってジグザグに屈曲しながら延びている。すなわち、保持容量ライン２２は、隣接する画素選択ＴＦＴ１１，１１のダブルゲートの間ではゲートライン２０に近接するように屈曲し、そして、ダブルゲートの先端を通るように屈曲し、さらに次のダブルゲートの間でゲートライン２０に近接するように屈曲している。保持容量ライン２２の下層には画素選択ＴＦＴ１１のソース１１ｓが対向しており、この部分で保持容量１３が形成されており、狭い面積を有効活用して、適正な容量値が確保されている。
保持容量１３の容量値は、画素選択ＴＦＴ１１のソース１１ｓがゲートライン２０とオーバーラップした部分の面積によって規定される。本実施形態では、当該オーバーラップ部分の形状は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した画素毎に異なっているが、その面積は等しくなるように設計されている。
次に、上記（３）の点について説明する。保持容量ライン２２をジグザグに屈曲して配置すると、保持容量ライン２２には平面的にみて凹凸部が形成される。そこで、画素選択ＴＦＴ１１のソース１１ｓと駆動ＴＦＴ１２のゲート１２ｇとを接続するコンタクト４０は、その長手方向が保持容量ライン２２と平行に配置され、かつ、コンタクト４０の一部が保持容量ラインの凹部４１の中に収まるように配置されている。これにより、各画素の上下方向の面積が節約され、その分発光領域を大きく確保できるので、開口率を向上することができる。
次に、駆動電源ライン２３が保持容量ライン２２上にオーバーラップして延びている様子、コンタクト４０の構造について、図４を参照しながらさらに詳しく説明する。図４は、図２のＸ−Ｘ線に沿った断面図（図４（ａ））及びＹ−Ｙ線に沿った断面図（図４（ｂ））である。
図４（ａ）に示すように、ガラス基板等の絶縁性基板３０上に能動層４２が形成されている。能動層４２は、レーザーアニール処理によってａ−Ｓｉ（アモルファス・シリコン）を多結晶化して得たポリシリコンが用いられている。能動層４２には、画素選択ＴＦＴ１１のソース１１ｓ、ドレイン１１ｄ、ソース１１ｓと一体である保持容量１３の第１の電極４３が形成されている。能動層４２上にはゲート絶縁膜３１、ゲート絶縁膜３１と一体でありこれと同時に形成された容量絶縁膜４４が形成されている。
ゲート絶縁膜３１上には、画素選択ＴＦＴ１１のゲートであるゲートライン２０が形成され、容量絶縁膜４４上には、第２の電極である保持容量ライン２２が形成されている。ゲートライン２０は例えばクロム層で形成されている。また、ゲートライン２０、保持容量ライン２２上には、層間絶縁膜３２が形成されている。そして、保持容量ライン２２上には、層間絶縁膜３２を介して駆動電源ライン２３が延びている。駆動電源ライン２３上には平坦化絶縁膜３３が形成されている。
また、図４（ｂ）はコンタクト４０の構造を示しており、絶縁性基板３０上に画素選択トランジスタ１１のソース１１ｓの延在部分が形成され、ゲート絶縁膜４４及び層間絶縁膜３２に形成された第１のコンタクトホールＣ１を介して、Ａｌ層３４がソース１１ｓの延在部分に接続されている。また、ソース１１ｓに隣接して、駆動ＴＦＴ１２のゲート１２ｇが配置され、Ａｌ層３４は、層間絶縁膜３２に形成された第２のコンタクトホールＣ２を介して、駆動ＴＦＴ１２のゲート１２ｇに接続されている。
このようにして、本実施形態の画素レイアウトによれば、有機ＥＬ素子１０の発光領域以外の部分の面積を小さくしたので、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した各画素の開口率が向上する。なお、本実施形態では、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した各画素は、同色でも開口率が異なるものである。例えば、図１の画素ＲＢと画素ＬＢとはいずれも青の画素であるが、その開口率は異なっている。
なお、本実施形態は、アクティブマトリクス型のカラー有機ＥＬ表示装置を例として説明したが、本発明は、画素選択ＴＦＴや保持容量を有する一般のアクティブマトリクス型表示装置、例えば、アクティブマトリクス型ＬＣＤ表示装置等にも広く適用することができるものである。
図１は、本発明の実施形態に係るアクティブマトリクス型のカラー有機ＥＬ表示装置の画素レイアウトを示す図である。 図１の破線で囲まれた領域に対応した平面パターン図である。 図１の破線で囲まれた領域に対応した平面パターン図である。 図２のＸ−Ｘ線に沿った断面図（図４（ａ））及びＹ−Ｙ線に沿った断面図（図４（ｂ））である。
符号の説明
１０ 有機ＥＬ素子 １１ 画素選択ＴＦＴ １１ｓ ソース
１１ｄ ドレイン １２ 駆動ＴＦＴ １３ 保持容量
２０ 画素選択ライン ２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂ データライン
２２ 保持容量ライン ２３ 駆動電源ライン ３０ 絶縁性基板
３１ ゲート絶縁膜 ３２ 層間絶縁膜 ３３ 平坦化絶縁膜
４０ コンタクト ４２ 能動層 ４３ 第１の電極
４４ 容量絶縁膜

Claims (7)

  1. マトリクス状に配置された複数の画素を有し、
    各画素が、画素選択信号が供給された画素選択ラインと、
    表示データが供給されたデータラインと、
    前記画素選択信号に応じて前記表示データを画素に取り込む画素選択トランジスタと、
    前記画素選択トランジスタのソースと一体の第１の電極と該第１の電極と容量絶縁膜を介して対向した保持容量ラインとで構成され、前記表示データを保持する保持容量と、
    表示素子と、
    前記保持容量に保持された表示データに応じて駆動電源ラインから前記表示素子に電流又は電圧を供給する駆動トランジスタと、を備え、前記駆動電源ラインは、その一部が、行方向に延在する前記保持容量ラインと重畳する部分で屈曲して列方向に延在していることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置。
  2. 前記保持容量ラインが、行方向に配置された複数の画素に亘って、前記画素選択トランジスタに沿ってジグザグに屈曲しながら延在していることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  3. 前記画素選択トランジスタのソースと前記駆動トランジスタのゲートとがコンタクト構造で接続され、該コンタクト構造は、前記画素選択トランジスタのソースと金属層とを接続する第１のコンタクトと、前記金属層と前記駆動トランジスタのゲートを接続する第２のコンタクトとから成り、
    前記第１及び第２のコンタクトが前記保持容量ラインと平行に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  4. 前記各画素は、Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかに対応しており、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した各画素の保持容量のパターン形状がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  5. 前記Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した保持容量の容量値が互いに等しいことを特徴とする請求項４に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  6. 前記Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素のピッチが互いに異なることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  7. 前記Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素は、同色でも開口率が異なることを特徴とする請求項６に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
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