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JP6663289B2 - アクティブマトリクス表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、アクティブマトリクス表示装置に関する。
有機EL(OLED:Organic Light−Emitting Diode)表示装置などのアクティブマトリクス表示装置(表示パネル)は、複数の画素が行列状に配置された表示領域を備えている。各画素は、スイッチング素子、駆動素子および容量素子などで構成される駆動回路と、液晶素子または有機EL素子などの表示素子とを備える。
アクティブマトリクス表示装置には、各画素に電源電圧を供給する電源線が設けられている。電源線は、例えば、画素行ごとまたは画素列ごとに配置されている。
特許文献1には、隣り合う画素列に属する画素を線対称にレイアウトするとともに、当該隣り合う画素列間で、EL素子に電流を供給する電源線(電流供給線)を共有するアクティブマトリクス型の電子装置が開示されている。
また、特許文献2には、隣り合う画素列に属する画素を線対称にレイアウトするとともに、当該隣り合う画素列間で、駆動素子および容量素子に初期化電圧を供給する電源線(初期化線)を共有するアクティブマトリクス型の電気光学装置が開示されている。
これらの構成によれば、電源線の本数を低減することができるため、表示領域のレイアウト効率を向上させることができる。
特開2009−80491号公報 特開2009−222779号公報
各画素に電源電圧を供給する電源線は抵抗成分を有しているため、電源と各画素との間で電流が流れると、電源線において電圧降下が生じる。このため、電源線の配置レイアウトによっては、各画素における電圧降下量に差異が生じるため、表示領域における輝度ムラが発生する。この観点から、特許文献1および特許文献2のように、電源線を画素列間で共有すると、レイアウト効率は向上するものの、電源線の負荷が大きくなって電圧降下量は大きくなる。また、電源の種類により電圧降下量は異なる。例えば、特許文献1に開示された電流供給線と特許文献2に開示された初期化線とでは、同じように画素列間で共有されたとしても、各電源線を流れる電流量が異なるので電圧降下量は異なる。
つまり、複数種の電源線が配置されるアクティブマトリクス型の表示装置では、電源線の配置に起因する電圧降下量がアンバランスに発生し、例えば、初期化線の電圧降下量に比べて電流供給線の電圧降下量が極端に大きくなってしまう。電源線の電圧降下による表示領域の輝度ムラを低減するには、異なる電源線種間で電圧降下量を均等化することが要求される。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、電源線の配置レイアウトに起因した表示領域における電圧降下量のアンバランスが低減されたアクティブマトリクス表示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るアクティブマトリクス表示装置の一態様は、行列状に配置された複数の画素と、画素行方向および画素列方向の一方である第1方向に延び、前記複数の画素に第1電源電圧を供給する複数の第1電源線と、前記第1方向に延び、前記複数の画素に前記第1電源電圧と異なる第2電源電圧を供給する複数の第2電源線と、を備え、前記複数の第1電源線の本数は、前記複数の第2電源線の本数よりも多い。
本発明に係るアクティブマトリクス表示装置によれば、レイアウト効率を落とさず、電源線の配置レイアウトに起因した表示領域における電圧降下量のアンバランスを低減できる。よって、表示品質を向上させることが可能となる。
実施の形態に係るアクティブマトリクス表示装置の一部切り欠き斜視図である。 実施の形態1に係る複数の画素の配置構成および各画素の回路構成を示す図である。 実施の形態1に係る複数の画素の配線レイアウトを示す上面透視図である。 実施の形態1に係る画素の構成を示す断面図(図3のIVA−IVA線断面図)である。 実施の形態に係る画素の構成を示す断面図(図3のIVB−IVB線断面図)である。 比較例に係る表示装置の複数の画素の配置構成および回路構成を示す図である。 比較例に係る表示装置の複数の画素の配線レイアウトを示す上面透視図である。 実施の形態2に係る複数の画素の配置構成および各画素の回路構成を示す図である。 アクティブマトリクス表示装置の外観図である。
以下、本発明に係るアクティブマトリクス表示装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
各図において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を付している。また、各図は、模式図であり、膜厚および各部の大きさの比などは、必ずしも厳密に表したものではない。さらに、以下の実施の形態および各図において、行方向および列方向とは、説明のために設定した方向であり、異なる2つの方向に任意に設定可能である。また、行方向および列方向は、以下では、直交する場合を例に説明するが、必ずしも直交している必要はない。
(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1に係る表示装置1について、図1〜図4Bを用いて説明する。なお、本実施の形態に係る表示装置は、アクティブマトリクス型の有機EL表示装置(有機EL表示パネル)であり、複数の画素が行方向及び列方向にマトリクス状に配置された表示領域(画素部)を備えている。
[1−1.全体構成]
本実施の形態における表示装置1の構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態に係る表示装置1の一部切り欠き斜視図である。
図1に示すように、表示装置1は、有機EL素子(有機発光素子)10と、アクティブマトリクス基板20とを備え、複数の画素30がマトリクス状に配置されているアクティブマトリクス表示装置である。
有機EL素子10は、アノードを含むAM(アノードメタル)層111と、発光層を含む有機EL層112と、カソードを含む透明電極層113とを備える発光素子である。AM層111、有機EL層112および透明電極層113は、アクティブマトリクス基板20上に、この順で積層されている。
なお、本実施の形態では、表示装置1の光出射側を上側として説明するが、実際の使用態様においては、表示装置1の光出射側が上側とはならない場合もある。このため、実際の使用態様においては、表示装置1の光出射側は上側には限定されない。
アクティブマトリクス基板20は、画素の行方向に延伸する複数のゲート線GLと、画素30の列方向に延設された複数のソース線SL(データ線)と、画素30の列方向に延設された複数の電源線PLとを備える基板であり、例えば表示装置用薄膜半導体アレイ装置である。複数のソース線SLと複数のゲート線GLとは、直交するように構成されている。なお、複数の電源線PLは、さらに、画素30の行方向に延設されていてもよい。
各画素30は、直交するゲート線GLとソース線SLとによって区画されている。各画素30は、当該画素30に対応する有機EL素子10を駆動する駆動回路を含む。本実施の形態において、各画素30は、RGBの3原色のいずれかに対応するサブ画素であって、青色(B)に対応する画素30、赤色(R)に対応する画素30、および緑色(G)に対応する画素30の3つの画素30で、一画素30Gが構成されている。なお、同じ色の画素30は、列方向に隣接して配置される。なお、図1では、画素30はアクティブマトリクス基板20に形成された駆動回路を指しているが、上述したように、画素30は、上記駆動回路と、当該駆動回路上に形成された有機EL素子10とを含むものと定義される。
複数のゲート線GLの各々は、同一行の複数の画素30で構成される画素行毎に設けられている。各ゲート線GLに対応する画素行に属する全ての画素30は、当該ゲート線GLによって制御回路(走査線駆動回路)に接続される。
複数のソース線SLの各々は、同一列の複数の画素30で構成される画素列毎に設けられている。各ソース線SLに対応する画素列に属する全ての画素30は、当該ソース線SLによって制御回路(信号線駆動回路)に接続される。
電源線PLは、画素列方向(第1方向)に延びる電源線であり、後述するように、画素30に第1電源電圧を供給する第1電源線と、画素30に第2電源電圧を供給する第2電源線とを含む。
このように、本実施の形態に係る表示装置1は、画素30毎に表示制御を行うアクティブマトリクス方式が採用されている。
[1−2.画素の回路構成]
次に、各画素30の回路構成について説明する。図2は、実施の形態1に係る複数の画素30の配置構成および画素30の回路構成を示す図である。具体的には、同図には、表示領域の一部として、行方向に隣り合って配置される6つの画素30が示されている。
図2に示すように、表示装置1における各画素30は、駆動トランジスタTdと、トランジスタTwsおよびTazと、容量素子CSと、有機EL素子10とを備える。また、各画素30は、ゲート線GL、ソース線SLおよび電源線PLに接続されている。
駆動トランジスタTdは、容量素子CSに保持された電圧に応じた画素電流を有機EL素子10に供給することにより、有機EL素子10を発光させる駆動素子である。具体的には、駆動トランジスタTdは、ソースおよびドレインの一方(第1端子)が第1電源線PL1に接続され、ソースおよびドレインの他方(第2端子)が有機EL素子10のアノード(第3端子)に接続されている。
トランジスタTwsは、ソース線SLによって供給されるデータ電圧Vdata(発光電圧)を容量素子CSに書き込むためのスイッチングトランジスタ(第1トランジスタ)である。具体的には、トランジスタTwsは、ゲート線GLに供給されるWS信号にしたがって、ソース線SLと容量素子CSの第1電極との導通および非導通を切り換える。
容量素子CSは、ソース線SLによって供給されるデータ電圧Vdataに対応する電圧を保持する。本実施の形態では、容量素子CSは、駆動トランジスタTdの閾値電圧Vthを保持し、さらに、ソース線SLによって供給されるデータ電圧Vdataによって、駆動トランジスタTdの閾値電圧Vthが補償された電圧(Vdata+Vth)を保持する。具体的には、容量素子CSは、第1電極が駆動トランジスタTdのゲートに接続され、第2電極が駆動トランジスタTdのソースおよびドレインの他方(第2端子)に接続されている。
有機EL素子10は、駆動トランジスタTdによって供給される画素電流に応じて発光する発光素子である。有機EL素子10は、AM層111により形成されたアノード(第3端子)と、透明電極層113により形成されたカソード(第4端子)と、AM層111および透明電極層113に挟まれた有機EL層112とで構成されている。具体的には、有機EL素子10は、アノード(第3端子)が駆動トランジスタTdのソースおよびドレインの他方(第2端子)に接続されている。
トランジスタTazは、容量素子CSの電圧を初期化(オートゼロ)させるためのスイッチングトランジスタ(第2トランジスタ)である。ここで、トランジスタTazの接続構成は、画素30b、30c、30dおよび30eと、画素30aおよび30fとで異なる。
画素30b〜30eにおけるトランジスタTazは、ゲート線GLに供給されるAZ信号にしたがって、第2電源電圧(初期化電圧VINI)が供給される第2電源線PL2と容量素子CSの第2電極との導通及び非導通を切り換える。つまり、画素30b〜30eにおけるトランジスタTazは、ソースおよびドレインの一方が第2電源線PL2に接続され、ソースおよびドレインの他方が容量素子CSの第2電極に接続されている。
一方、画素30aにおけるトランジスタTazは、ゲート線GLに供給されるAZ信号にしたがって、画素30aの第2電極と画素30bの第2電極との導通及び非導通を切り換える。つまり、画素30aにおけるトランジスタTazは、ソースおよびドレインの一方が画素30aの第2電極に接続され、ソースおよびドレインの他方が画素30bの第2電極に接続されている。また、画素30fにおけるトランジスタTazは、ゲート線GLに供給されるAZ信号にしたがって、画素30fの第2電極と画素30eの第2電極との導通及び非導通を切り換える。つまり、画素30fにおけるトランジスタTazは、ソースおよびドレインの一方が画素30fの第2電極に接続され、ソースおよびドレインの他方が画素30eの第2電極に接続されている。
本実施の形態では、駆動トランジスタTd、トランジスタTwsおよびTazは、それぞれ、nチャネル型のTFTによって構成される。
ゲート線GLは、複数の画素30にWS信号およびAZ信号等のタイミング信号(ゲート電圧)を供給し、本実施の形態では、同一の画素行に含まれる各画素30に当該タイミング信号を供給する。
ソース線SLは、複数の画素30に発光電圧を供給するデータ配線であり、本実施の形態では、同一の画素列に含まれる各画素30に、階調に対応するデータ電圧Vdataを供給する。
第1電源線PL1は、画素列方向(第1方向)に延びる電源線であり、画素30a〜30fに第1電源電圧(電源電圧VCC)を供給する。また、第2電源線PL2は、画素列方向(第1方向)に延びる電源線であり、画素30b、30c、30dおよび30eに、第1電源電圧と異なる第2電源電圧(初期化電圧VINI)を供給する。本実施の形態では、表示装置1に配置された全ての画素30は、第1電源線PL1から電源電圧VCCを供給される。また、画素30b〜30eを含む画素列に属する画素は、第2電源線PL2から初期化電圧VINIを供給される。一方、画素30aを含む画素列に属する画素は、画素30bを含む画素列に属する画素から初期化電圧VINIを供給され、画素30fを含む画素列に属する画素は、画素30eを含む画素列に属する画素から初期化電圧VINIを供給される。
言い換えると、画素30aは、画素行方向において最近接する第2電源線PL2との間に画素30bが配置されており、画素30aは、画素30bから初期化電圧VINIを供給される。また、画素30fは、画素行方向において最近接する第2電源線PL2との間に画素30eが配置されており、画素30fは、画素30eから初期化電圧VINIを供給される。つまり、複数の画素30のうち一の画素は、画素列方向と直交する画素行方向において最近接する第2電源線PL2との間に、他の画素が配置されており、当該一の画素は、当該他の画素から初期化電圧VINIを供給される。
上記のように構成された画素30では、AZ信号によってトランジスタTazがオン状態からオフ状態となることにより、容量素子CSが駆動トランジスタTdの閾値電圧Vthを検出して保持する。その後、WS信号によってトランジスタTwsがオン状態となってデータ電圧Vdataが供給されることにより、容量素子CSに閾値電圧Vthが補償された電圧(Vdata+Vth)が保持される。これにより、駆動トランジスタTdが当該駆動トランジスタTdの閾値電圧Vthに因らないデータ電圧Vdataに応じた画素電流を有機EL素子10に供給する。よって、有機EL素子10は、データ電圧Vdataの階調に応じた輝度で発光することができる。
ここで、第1電源線PL1の本数は、第2電源線PL2の本数よりも多い。本実施の形態では、図2に示すように、画素30a〜30fの6画素に対して、第1電源線PL1が3本配置されており、第2電源線PL2が2本配置されている。言い換えると、1本の第1電源線PL1から電源電圧VCCが供給される画素30の個数は、1本の第2電源線PL2から初期化電圧VINIが供給される画素30の個数より少ない。本実施の形態では、図2に示すように、1本の第1電源線PL1から電源電圧VCCが供給される画素30の個数は、1行あたり2個である。一方、1本の第2電源線PL2から初期化電圧VINIが、直接的または間接的に供給される画素30の個数は、1行あたり3個である。具体的には、図2の左側の第2電源線PL2からは、30bおよび30cに直接的に初期化電圧VINIが供給され、画素30aに間接的に初期化電圧VINIが供給される。また、図2の右側の第2電源線PL2からは、画素30dおよび30eに直接的に初期化電圧VINIが供給され、画素30fに間接的に初期化電圧VINIが供給される。
複数の画素30が配置された表示領域に、複数種の電源線が配置されたアクティブマトリクス表示装置において、第1電源線PL1の本数と第2電源線PL2の本数とが等しく、かつ、第1電源線PL1から画素30への電力供給量と第2電源線PL2から画素30への電力供給量とが異なる場合、表示領域における1本の第1電源線PL1の電圧降下量と1本の第2電源線PL2の電圧降下量とが異なり、電圧降下量にアンバランスが発生する。
これに対して、本実施の形態に係る表示装置1では、画素30への電力供給量が異なる第1電源線PL1と第2電源線PL2との本数を異ならせることにより、1本の第1電源線PL1の電圧降下量と1本の第2電源線PL2の電圧降下量とのバランスをとることが可能となる。本実施の形態の場合、第1電源線PL1は有機EL素子10に流れる電流を供給するための電源線であり、第2電源線PL2は容量素子CSの第2電極に初期化電圧VINIを印加するための電源線である。このため、第1電源線PL1から画素30への電力供給量は、第2電源線PL2から画素30への電力供給量よりも大きいので、第1電源線PL1の本数を第2電源線PL2の本数よりも多くすることで、画素回路のレイアウト構成を大幅に変更することなく、1本の電源線あたりの電圧降下量のアンバランスを低減できる。よって、画素回路のレイアウト効率を落とさず、各画素30の電圧降下量を均等化することが可能となる。
また、本実施の形態において、画素30のうち第1電源線PL1を共有する2つの画素(例えば画素30cおよび30d)では、画素回路の構成要素、つまり、有機EL素子10、駆動トランジスタTd、容量素子CS、トランジスタTwsおよびTazが、当該第1電源線PL1を中心に線対称に配置されている。これにより、第1電源線PL1を中心に線対称に配置された2つの画素の、第1電源線PL1との接続形態を等しくすることができる。よって、上記2つの画素に供給される電源電圧VCCの電圧降下量を等しくできるので、第1電源線の電圧降下量を均等化できる。
[1−3.画素の配線の構成]
次に、本実施の形態に係る表示装置1における画素30の配線の構成について、図3〜図4Bを用いて説明する。
図3は、本実施の形態に係る表示装置1における画素30の配線レイアウトを示す上面図であり、光出射側から見たときの構成を示している。また、図4Aおよび図4Bは、実施の形態に係る画素30の構成を示す断面図である。具体的には、図3は、図4Aおよび図4Bに示された、下部配線層103、チャネル半導体層101、上部配線層105およびAM層111の上面図である。なお、図3において、AM層111については、外形のみを示し内部を透過して示している。また、図4Aは図3のIVA−IVA線断面図であり、図4Bは図3のIVB−IVB線断面図である。なお、これらの断面図では、簡明のため、構成要素の幅を一部縮小している場合がある。
これらの図に示すように、表示装置1はトップエミッション型の表示装置であり、アクティブマトリクス基板20と有機EL素子10とが、この順で下から積層されている。
具体的には、本実施の形態に係る表示装置1は、基板100と、基板100側から順に積層された、チャネル半導体層101、ゲート絶縁層102、下部配線層103、パッシベーション層104、上部配線層105、平坦化層106、AM層111、有機EL層112、透明電極層113、封止材料層114およびバンク115からなる積層構造を備える。なお、表示装置1は、さらに、当該積層構造に貼り合わされた対向基板、および、封止材料層114を保護する保護膜等を備えるが、これらについては図示を省略する。
このように構成された表示装置1において、基板100と、チャネル半導体層101と、ゲート絶縁層102と、下部配線層103と、パッシベーション層104と、上部配線層105とで、アクティブマトリクス基板20が構成される。また、AM層111と、有機EL層112と、透明電極層113とで、有機EL素子10が構成される。
基板100は、例えばガラス基板である。なお、基板100としては、樹脂からなるフレキシブル基板を用いることもできる。
チャネル半導体層101は、図3および図4Bに示すように、各トランジスタ(駆動トランジスタTdならびにトランジスタTwsおよびTaz)のチャネルを含む層である。チャネルは、例えばシリコン半導体膜や酸化物半導体膜等の半導体膜をパターニングすることによって島状に形成されている。
ゲート絶縁層102は、図4Aおよび図4Bに示すように、各トランジスタのゲート絶縁膜であり、チャネル半導体層101を覆うように表示領域全体に形成される。
下部配線層103は、ゲート線GL、各トランジスタのゲート電極(いわゆるGM(ゲートメタル))、および容量素子CSの第1電極を構成する配線層である。ゲート線GL、ゲート電極、および第1電極は、同一の金属膜をパターニングすることによって所定形状に形成されている。
パッシベーション層104は、図4Aおよび図4Bに示すように、下部配線層103と上部配線層105とを絶縁するための層間絶縁層である。
上部配線層105は、電源線PL、ソース線SL、各トランジスタのソース電極/ドレイン電極(いわゆるSD(ソースドレイン)メタル)、および容量素子CSの第2電極を構成する配線層である。電源線PL、ソース線SL、各トランジスタのソース電極/ドレイン電極、および第2電極は、同一の金属膜をパターニングすることによって所定形状に形成されている。
平坦化層(層間絶縁層)106は、図4Aおよび図4Bに示すように、有機EL素子10の平坦性等を確保するために、アクティブマトリクス基板20と有機EL素子10との間に形成される。平坦化層106の材料としては、アクリル系材料等の粘性が低くて柔らかい材料が用いられる。
AM層111は、有機EL素子10のアノードを構成する金属電極層である。AM層111は、例えば光反射性を有する反射電極層であり、反射率の高い金属を用いて構成されている。AM層111としては、例えばAl、Ag、またはそれらの合金によって形成することができる。
有機EL層112は、発光部であって、正孔輸送層、発光層および電子輸送層等を積層して構成されている。有機EL層112は、図4Aに示すように、バンク115によって囲繞されており、本実施の形態では、バンク115によって画素30毎に分離して形成されている。
透明電極層113は、有機EL素子10のカソードを構成する層である。透明電極層113は、インジウム錫酸化物(ITO:Indium Tin Oxide)またはインジウム亜鉛酸化物(IZO:Indium Zinc Oxide)等からなる透明金属酸化物を用いることができる。本実施の形態において、透明電極層113は、図4Aおよび図4Bに示すように、全画素30の有機EL素子10のカソードとして共通に設けられた共通電極である。
封止材料層114は、絶縁材料からなる絶縁層であって、有機EL素子10への水分や酸素の浸入を防ぐための保護層である。
バンク(隔壁)115は、図4Aに示すように、有機EL層112をサブ画素ごとに分離して区画するための開口部を有し、AM層111および有機EL層112はバンク115の開口部内に形成されている。
本実施の形態では、バンク115は、複数の画素30(サブ画素)を画素30毎に分離して区画するピクセルバンクである。つまり、バンク115は、画素30の列方向に延びる凸部と画素30の行方向に延びる凸部とが互いに交差するように形成されている。そして、この凸部で囲まれる部分である開口部に有機EL層112が形成されている。なお、バンク115は、ラインバンクであってもかまわない。
表示領域の上記配線レイアウトにおいて、図3に示すように、電源電圧VCCを供給する第1電源線PL1は、画素30aと30bとの間、画素30cと30dとの間との間、画素30eと30fとの間、さらには、画素30aの左側、および画素30fの右側に、それぞれ配置されている。また、第1電源線PL1を挟む画素30a〜30fは、画素回路の構成要素、つまり、有機EL素子10、駆動トランジスタTd、容量素子CS、トランジスタTwsおよびTazが、当該第1電源線PL1を中心に線対称に配置されている。第1電源線PL1の上記配置構成により、画素30a〜30fのそれぞれは、最近接する第1電源線PL1から、電源電圧VCCを直接供給される。
また、初期化電圧VINIを供給する第2電源配線PL2は、画素30bと画素30cとの間、および画素30dと画素30eとの間に、それぞれ配置されている。また、第2電源線PL2を挟むこれらの画素30b〜30eは、画素回路の構成要素、つまり、有機EL素子10、駆動トランジスタTd、容量素子CS、トランジスタTwsおよびTazが、当該第2電源線PL2を中心に線対称に配置されている。第2電源線PL2の上記配置構成により、画素30b〜30eのそれぞれでは、容量素子CSの第2電極(上部配線層105)に、第2電極PL2から、トランジスタTazを介して初期化電圧VINIが供給される。
一方、画素30aおよび30fのそれぞれでは、容量素子CSの第2電極(上部配線層105)に、画素30bおよび30eの第2電極(上部配線層105)から、トランジスタTazを介して初期化電圧VINIが供給される。つまり、画素30のうち画素30aおよび30fは、それぞれ、画素行方向において最近接する第2電源線PL2との間に配置された画素30bおよび30eから初期化電圧VINIを供給される。
図3に示された画素レイアウト構成に示すように、第1電源線PL1の本数は、第2電源線PL2の本数よりも多い。画素30a〜30fの6画素に対して、第1電源線PL1が3本配置されており、第2電源線PL2が2本配置されている。つまり、1本の第1電源線PL1から電源電圧VCCが供給される画素30の個数は、1行あたり2個である。一方、1本の第2電源線PL2から初期化電圧VINIが、直接的または間接的に供給される画素30の個数は、1行あたり3個である。具体的には、図3の左側の第2電源線PL2からは、30bおよび30cに直接的に初期化電圧VINIが供給され、画素30aに間接的に初期化電圧VINIが供給される。また、図3の右側の第2電源線PL2からは、画素30dおよび30eに直接的に初期化電圧VINIが供給され、画素30fに間接的に初期化電圧VINIが供給される。
[1−4.効果等]
上記のように配置された複数の画素30を備える表示装置1は、第1電源線PL1と第2電源線PL2とが、同一の方向に同数配置された表示領域を有する表示装置に比べて、表示品位を改善することが可能となる。このことの理解を容易にするために、参考として、比較例に係る表示装置の構成を説明する。
図5は、比較例に係る表示装置の画素930の配置構成および回路構成を示す図である。図6は、比較例に係る表示装置の画素930の配線レイアウトを示す上面透視図である。
図5および図6に示された画素930において、画素930aは、実施の形態に係る画素30cと回路配置構成が同じであり、画素930bは、実施の形態に係る画素30dと回路配置構成が同じである。一方、第1電源線PL901および第2電源線PL902の配線レイアウトは、実施の形態に係る第1電源線PL1および第2電源線PL2の配線レイアウトと異なる。具体的には、比較例に係る第1電源線PL901と第2電源線PL902とは、画素行方向に、交互に配置されている。つまり、表示領域において、電源線PL901の本数と第2電源線PL902の本数とは、等しい。
表示領域に複数種の電源線が配置されたアクティブマトリクス表示装置において、比較例のように、第1電源線PL901の本数と第2電源線PL902の本数とが等しく、かつ、第1電源線PL901から画素930への電力供給量が第2電源線PL902から画素930への電力供給量よりも大きい場合、1本の第1電源線PL901の電圧降下量は1本の第2電源線PL902の電圧降下量よりも大きくなる。例えば、20型の表示パネルにおいて、第1電源線PL901を流れる電流量は、第2電源線PL902を流れる電流量の10倍程度となる。この場合、例えば、第1電源線PL901による電圧降下量の最大値は、第2電源線PL902による電圧降下量の最大値よりも大きくなり、電圧降下量のアンバランスが発生する。
これに対して、本実施の形態に係る表示装置1では、画素30への電力供給量が異なる第1電源線PL1と第2電源線PL2との本数を異ならせている。これにより、第1電源線PL1の電圧降下量と第2電源線PL2の電圧降下量とのバランスをとることが可能となる。具体的には、本実施の形態では、第1電源線PL1から1画素への電力供給量が第2電源線PL2から1画素への電力供給量よりも大きい。これに対して、第1電源線PL1の本数を第2電源線PL2の本数よりも多くすることで、1本の第1電源線PL1から電源電圧VCCが供給される画素30の個数を、1本の第2電源線PL2から電源電圧VCCが供給される画素30の個数よりも少なくしている。これにより、第1電源線PL1の電圧降下量の最大値と第2電源線PL2の電圧降下量の最大値との差が小さくなり、電圧降下量のアンバランスを低減できる。つまり、画素回路のレイアウト構成を大幅に変更することなく(画素回路のレイアウト効率を落とさず)、電圧降下量を均等化することが可能となる。
また、複数の画素30のうち一の画素(30aおよび30f)は、画素行方向において最近接する第2電源線PL2との間に、他の画素(30bおよび30e)が配置されており、一の画素(30aおよび30f)は、他の画素(30bおよび30e)から初期化電圧VINIを供給されてもよい。
これにより、一の画素(30aおよび30f)と第2電源線PL2との遠い距離を繋ぐ引き出し配線を配置することなく、一の画素の初期化電圧VINIを、第2電源線PL2からではなく他の画素(30aおよび30f)から供給することが可能となる。よって、第2電源線PL2の本数を第1電源線PL1の本数よりも少ない構成としつつ、追加の引出し配線を設けることなく(レイアウト効率を落とすことなく)、電圧降下量を均等化することが可能となる。
また、複数の画素30のそれぞれは、電流に応じて発光する有機EL素子10と、有機EL素子10に流れる電流を駆動する駆動トランジスタTdとを備え、第1電源線PL1は、駆動トランジスタTdに電源電圧VCCを供給することにより、有機EL素子10に当該電流を流してもよい。これにより、複数の画素30のそれぞれは、電流駆動型の発光素子を有し、第1電源線PL1の電圧降下量が第2電源線PL2の電圧降下量よりも大きくなる。これに対して、第1電源線PL1の本数が第2電源線PL2の本数よりも多いので、第1電源線PL901と第2電源線PL902の本数が等しい比較例に比べ、第1電源線PL1の電圧降下量を抑制できるので、第1電源線PL1の電圧降下量と第2電源線PL2の電圧降下量とのバランスをとることが可能となる。
また、複数の画素30のうち第1電源線PL1を共有する2つの画素(30aおよび30b、30cおよび30d、または30eおよび30f)では、有機EL素子10および駆動トランジスタTdを含む回路素子が、当該第1電源線PL1を中心に線対称に配置されていてもよい。これにより、第1電源線PL1を中心に線対称に配置された2つの画素の当該第1電源線PL1との接続形態を等しくすることができる。よって、上記2つの画素に供給される電源電圧VCCの電圧降下量を等しくできるので、第1電源線PL1の電圧降下量を均等化できる。
また、表示装置1は、さらに、画素列または画素行ごとに配置され、有機EL素子10を発光させるための発光電圧を画素30に供給する複数のソース線SLを備え、画素30は、さらに、第1電極が駆動トランジスタTdのゲートに接続され、第2電極が有機EL素子10のアノードに接続された容量素子CSと、ソース線SLと第1電極との導通および非導通を切り替えるトランジスタTwsと、駆動トランジスタTdのソースおよびドレインの他方と有機EL素子10のアノードとの接続点に初期化電圧VINIを印加する、および、印加しないを切り替えるトランジスタTazとを備える。ここで、画素30では、駆動トランジスタTdのソースおよびドレインの一方に電源電圧VCCが印加され、画素30aおよび30fでは、画素行方向において最近接する第2電源線PL2との間に、それぞれ、画素30bおよび30eが配置されており、画素30aおよび30fの第2電極は、それぞれ、画素30bおよび30eの第2電極と、トランジスタTazを介して接続されていてもよい。
これにより、各画素30は、駆動トランジスタTd、有機EL素子10、容量素子CS、トランジスタTwsおよびTazで構成される、いわゆる3Tr1C型の回路構成となる。このとき、有機EL素子10の電流供給用電源線である第1電源線PL1の本数が初期化電源線である第2電源線PL2の本数よりも多いので、電力供給量の少ない第2電源線PL2の本数を削減して第1電源線PL1の電圧降下量と第2電源線PL2の電圧降下量とのバランスをとることが可能となる。これにより、上記3Tr1Cのレイアウト効率を低減させることなく、電圧降下量を均等化することが可能となる。
(実施の形態2)
本実施の形態に係る表示装置は、実施の形態1に係る表示装置1と比較して、表示領域における電源種の異なる2つの電源線(第1電源線PL1および第2電源線PL2)の配置構成は同じであるが、各画素の回路構成が異なる。以下、実施の形態2の表示装置について、実施の形態1に係る表示装置1と同じ点は説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
[2−1.全体構成]
本実施の形態における表示装置の全体構成は、実施の形態1に係る表示装置1の全体構成と同様である。本実施の形態に係る表示装置は、有機EL素子(発光素子)10と、アクティブマトリクス基板20とを備え、複数の画素40がマトリクス状に配置されているアクティブマトリクス表示装置である。
アクティブマトリクス基板20は、画素の行方向に延伸する複数のゲート線GLと、画素40の列方向に延設された複数のソース線SL(データ線)と、画素40の列方向に延設された複数の電源線PLとを備える基板であり、例えば表示装置用薄膜半導体アレイ装置である。複数のソース線SLと複数のゲート線GLとは、直交するように構成されている。
各画素40は、直交するゲート線GLとソース線SLとによって区画されている。各画素40は、当該画素40に対応する有機EL素子10を駆動する駆動回路を含む。本実施の形態において、各画素40は、RGBの3原色のいずれかに対応するサブ画素であって、青色(B)に対応する画素40、赤色(R)に対応する画素40、および緑色(G)に対応する画素40の3つの画素40で、一画素40Gが構成されている。なお、同じ色の画素40は、列方向に隣接して配置される。
複数のゲート線GLの各々は、同一行の複数の画素40で構成される画素行毎に設けられている。複数のソース線SLの各々は、同一列の複数の画素40で構成される画素列毎に設けられている。
電源線PLは、画素列方向(第1方向)に延びる電源線であり、後述するように、画素40に第1電源電圧を供給する第1電源線と、画素40に第2電源電圧を供給する第2電源線とを含む。
[2−2.画素の回路構成]
次に、各画素40の回路構成について説明する。図7は、実施の形態2に係る複数の画素40の配置構成および画素40の回路構成を示す図である。具体的には、同図には、表示領域の一部として、行方向に隣り合って配置される6つの画素40が示されている。
図7に示すように、本実施の形態に係る表示装置における各画素40は、駆動トランジスタTdと、トランジスタTwsおよびTrfと、容量素子CSと、有機EL素子10とを備える。また、各画素40は、ゲート線GL、ソース線SLおよび電源線PLに接続されている。
トランジスタTrfは、容量素子CSの第1電極に参照電圧VREFを印加するためのスイッチングトランジスタ(第2トランジスタ)である。ここで、トランジスタTrfの接続構成は、画素40b、40c、40dおよび40eと、画素40aおよび40fとで異なる。
画素40b〜40eにおけるトランジスタTrfは、ゲート線GLに供給されるRF信号にしたがって、第2電源電圧(参照電圧VREF)が供給される第2電源線PL2と容量素子CSの第1電極との導通及び非導通を切り換える。つまり、画素40b〜40eにおけるトランジスタTrfは、ソースおよびドレインの一方が第2電源線PL2に接続され、ソースおよびドレインの他方が容量素子CSの第1電極に接続されている。
一方、画素40aにおけるトランジスタTrfは、ゲート線GLに供給されるRF信号にしたがって、画素40aの第1電極と画素40bの第1電極との導通及び非導通を切り換える。つまり、画素40aにおけるトランジスタTrfは、ソースおよびドレインの一方が画素40aの第1電極に接続され、ソースおよびドレインの他方が画素40bの第1電極に接続されている。また、画素40fにおけるトランジスタTrfは、ゲート線GLに供給されるRF信号にしたがって、画素40fの第1電極と画素40eの第1電極との導通及び非導通を切り換える。つまり、画素40fにおけるトランジスタTrfは、ソースおよびドレインの一方が画素40fの第1電極に接続され、ソースおよびドレインの他方が画素40eの第1電極に接続されている。
本実施の形態では、駆動トランジスタTd、トランジスタTwsおよびTrfは、それぞれ、nチャネル型のTFTによって構成される。
ゲート線GLは、複数の画素40にWS信号およびRF信号等のタイミング信号(ゲート電圧)を供給し、本実施の形態では、同一の画素行に含まれる各画素40に当該タイミング信号を供給する。
ソース線SLは、複数の画素40に発光電圧を供給するデータ配線であり、本実施の形態では、同一の画素列に含まれる各画素40に、階調に対応するデータ電圧Vdataを供給する。
第1電源線PL1は、画素列方向(第1方向)に延びる電源線であり、画素40a〜40fに第1電源電圧(電源電圧VCC)を供給する第1電源線である。また、第2電源線PL2は、画素列方向(第1方向)に延びる電源線であり、画素40b、40c、40dおよび40eに、第1電源電圧と異なる第2電源電圧(参照電圧REF)を供給する第2電源線である。本実施の形態では、表示領域に配置された全ての画素40は、第1電源線PL1から電源電圧VCCを供給される。また、画素40b〜40eを含む画素列に属する画素は、第2電源線PL2から参照電圧VREFを供給される。一方、画素40aを含む画素列に属する画素は、画素40bを含む画素列に属する画素から参照電圧VREFを供給され、画素40fを含む画素列に属する画素は、画素40eを含む画素列に属する画素から参照電圧VREFを供給される。
言い換えると、画素40aは、画素行方向において最近接する第2電源線PL2との間に画素40bが配置されており、画素40aは、画素40bから参照電圧VREFを供給される。また、画素40fは、画素行方向において最近接する第2電源線PL2との間に画素40eが配置されており、画素40fは、画素40eから参照電圧VREFを供給される。つまり、複数の画素40のうち一の画素は、画素列方向と直交する画素行方向において最近接する第2電源線PL2との間に、他の画素が配置されており、当該一の画素は、当該他の画素から参照電圧VREFを供給される。
上記のように構成された画素40では、RF信号によってトランジスタTrfがオン状態となることにより、容量素子CSの第1電極に参照電圧VREFが印加され駆動トランジスタTdの閾値電圧Vthの検出動作が開始される。また、RF信号によってトランジスタTrfがオン状態からオフ状態となることにより、容量素子CSへの閾値電圧Vthの保持が完了する。その後、WS信号によってトランジスタTwsがオン状態となってデータ電圧Vdataが供給されることにより、容量素子CSに閾値電圧Vthが補償された電圧(Vdata+Vth)が保持される。これにより、駆動トランジスタTdが当該駆動トランジスタTdの閾値電圧Vthに因らないデータ電圧Vdataに応じた画素電流を有機EL素子10に供給する。よって、有機EL素子10は、データ電圧Vdataの階調に応じた輝度で発光することができる。
上記回路構成により、各画素40は、駆動トランジスタTd、有機EL素子10、容量素子CS、トランジスタTws、およびトランジスタTrfで構成される、いわゆる3Tr1C型の回路構成となる。
ここで、第1電源線PL1の本数は、第2電源線PL2の本数よりも多い。本実施の形態では、図7に示すように、画素40a〜40fの6画素に対して、第1電源線PL1が3本配置されており、第2電源線PL2が2本配置されている。言い換えると、1本の第1電源線PL1から電源電圧VCCが供給される画素40の個数は、1本の第2電源線PL2から参照電圧VREFが供給される画素40の個数より少ない。本実施の形態では、図7に示すように、1本の第1電源線PL1から電源電圧VCCが供給される画素40の個数は、1行あたり2個である。一方、1本の第2電源線PL2から参照電圧VREFが、直接的または間接的に供給される画素40の個数は、1行あたり3個である。具体的には、図7の左側の第2電源線PL2からは、40bおよび40cに直接的に参照電圧VREFが供給され、画素40aに間接的に参照電圧VREFが供給される。また、図7の右側の第2電源線PL2からは、画素40dおよび40eに直接的に参照電圧VREFが供給され、画素40fに間接的に参照電圧VREFが供給される。
本実施の形態に係る表示装置では、画素40への電力供給量が異なる第1電源線PL1と第2電源線PL2との本数を異ならせることにより、1本の第1電源線PL1の電圧降下量と1本の第2電源線PL2の電圧降下量とのバランスをとることが可能となる。本実施の形態の場合、第1電源線PL1は有機EL素子10に流れる電流を供給するための電源線であり、第2電源線PL2は容量素子CSの第1電極に参照電圧VREFを印加するための電源線である。このため、第1電源線PL1から画素40への電力供給量は、第2電源線PL2から画素40への電力供給量よりも大きいので、第1電源線PL1の本数を第2電源線PL2の本数よりも多くすることで、画素回路のレイアウト構成を大幅に変更することなく(上記3Tr1Cの配置構成を変更することなく)、1本の電源線あたりの電圧降下量のアンバランスを低減できる。よって、画素回路のレイアウト効率を落とさず、各画素40の電圧降下量を均等化することが可能となる。
また、本実施の形態において、画素40のうち第1電源線PL1を共有する2つの画素(例えば画素40cおよび40d)では、画素回路の構成要素、つまり、有機EL素子10、駆動トランジスタTd、容量素子CS、トランジスタTwsおよびTrfが、当該第1電源線PL1を中心に線対称に配置されている。これにより、第1電源線PL1を中心に線対称に配置された2つの画素の、第1電源線PL1との接続形態を等しくすることができる。よって、上記2つの画素に供給される電源電圧VCCの電圧降下量を等しくできるので、第1電源線の電圧降下量を均等化できる。
(その他の実施の形態など)
以上、本発明に係るアクティブマトリクス表示装置について、実施の形態1および2に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。上述した実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係るアクティブマトリクス表示装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
例えば、実施の形態1および2では、画素行方向に並ぶ6画素に対して、3本の第1電源線PL1と2本の第2電源線PL2とを配置する構成を挙げたが、電源線の本数構成はこれに限定されない。第1電源線PL1および第2電源線PL2を流れる電流量の差異に応じて、第1電源線PL1および第2電源線PL2の本数構成を決定すればよく、例えば、5本の第1電源線PL1に対して1本の第2電源線PL2という本数構成としてもよい。
また、実施の形態1および2では、全ての画素が第1電源線PL1と隣り合っており、1本の第1電源線PL1が、2列の画素列に属する画素に電源電圧VCCを供給する構成としたが、これに限定されない。例えば、1本の第1電源線PL1が、3列以上の画素列に属する画素に電源電圧VCCを供給する構成であってもよい。
また、上記実施の形態1および2では、表示領域に、複数種の電源線として第1電源線PL1および第2電源線PL2が配置されている構成を示したが、電源線は3種類以上配置されていてもよい。
また、上記説明では、画素30および40は、発光素子(上記説明では有機EL素子10)を駆動する画素回路として、3つのトランジスタ(駆動トランジスタTd、トランジスタTws、トランジスタTazまたはTrf)と1つの容量素子CSとを有する、いわゆる3Tr1Cの構成について説明した。しかし、画素回路の構成は、これに限らず、例えば、上述したトランジスタおよび容量素子以外のトランジスタ、容量素子、またはその他の回路素子を有する構成であってもかまわない。
また、各トランジスタ(駆動トランジスタTd、トランジスタTws、Taz、およびTrf)はnチャネル型のTFTとしたが、pチャネル型のTFTであってもかまわない。また、複数のトランジスタのうちの一部のトランジスタがnチャネル型のTFTであって、他のトランジスタがpチャネル型のTFTであってもかまわない。
また、各トランジスタはトップゲート型のTFTに限らず、ボトムゲート型のTFTであってもかまわない。さらには、各トランジスタは、TFTに限らず、同様の機能を実現することができる例えばバイポーラトランジスタであってもかまわない。
また、発光素子は、電流によって発光する有機EL素子に限らず、例えば、電圧によって発光する無機化合物を用いた無機EL素子であってもかまわない。また、発光素子は、カソードが金属電極層によって構成され、アノードが透明電極層によって構成されてもかまわない。
また、例えば、本発明に係るアクティブマトリクス表示装置は、図8に示すような薄型ディスプレイ装置に好適である。図8は、薄型ディスプレイ装置の外観図である。このような薄型ディスプレイ装置は、本発明に係るアクティブマトリクス表示装置を用いることにより、高い表示品位で映像等を表示することができる。
本発明は、特に有機EL素子を用いた表示装置を内蔵する有機ELフラットパネルディスプレイに有用であり、画質の均一性が要求される小型高精細なディスプレイの表示装置として用いるのに最適である。
1 表示装置
10 有機EL素子
20 アクティブマトリクス基板
30、30a、30b、30c、30d、30e、30f、30G、40、40a、40b、40c、40d、40e、40f、930、930a、930b 画素
100 基板
101 チャネル半導体層
102 ゲート絶縁層
103 下部配線層
104 パッシベーション層
105 上部配線層
106 平坦化層
111 AM層
112 有機EL層
113 透明電極層
114 封止材料層
115 バンク
PL1、PL901 第1電源線
PL2、PL902 第2電源線

Claims (5)

  1. 行列状に配置された複数の画素と、
    画素行方向および画素列方向の一方である第1方向に延び、前記複数の画素に第1電源電圧を供給する複数の第1電源線と、
    前記第1方向に延び、前記複数の画素に前記第1電源電圧と異なる第2電源電圧を供給する複数の第2電源線と、を備え、
    前記複数の第1電源線の本数は、前記複数の第2電源線の本数よりも多く、
    前記複数の画素のそれぞれは、
    電流に応じて発光する発光素子と、
    前記発光素子に流れる前記電流を駆動する駆動素子と、を備え、
    前記複数の第1電源線のそれぞれは、前記駆動素子に前記第1電源電圧を供給することにより、前記発光素子に前記電流を流し、
    さらに、画素列または画素行ごとに配置され、前記発光素子を発光させるための発光電圧を前記複数の画素に供給する複数のデータ線を備え、
    前記駆動素子は、第1端子、第2端子および制御端子を有する駆動トランジスタであり、
    前記発光素子は、第3端子および第4端子を有する有機EL素子であり、
    前記複数の画素のそれぞれは、さらに、
    第1電極が前記制御端子に接続され、第2電極が前記第3端子に接続された容量素子と、
    前記複数のデータ線の1つと前記第1電極との導通および非導通を切り替える第1トランジスタと、
    前記第2電極に前記第2電源電圧を印加する、および、印加しないを切り替える第2トランジスタと、を備え、
    前記複数の画素のそれぞれは、前記第1端子に前記第1電源電圧が印加され、
    前記複数の画素のうち一の画素は、前記複数の第2電源線のうち前記第1方向と直交する第2方向において最近接する第2電源線との間に、他の画素が配置されており、
    前記一の画素の前記第2電極は、前記他の画素の前記第2電極と前記一の画素の前記第2トランジスタを介して接続されている
    アクティブマトリクス表示装置。
  2. 行列状に配置された複数の画素と、
    画素行方向および画素列方向の一方である第1方向に延び、前記複数の画素に第1電源電圧を供給する複数の第1電源線と、
    前記第1方向に延び、前記複数の画素に前記第1電源電圧と異なる第2電源電圧を供給する複数の第2電源線と、を備え、
    前記複数の第1電源線の本数は、前記複数の第2電源線の本数よりも多く、
    前記複数の画素のそれぞれは、
    電流に応じて発光する発光素子と、
    前記発光素子に流れる前記電流を駆動する駆動素子と、を備え、
    前記複数の第1電源線のそれぞれは、前記駆動素子に前記第1電源電圧を供給することにより、前記発光素子に前記電流を流し、
    さらに、画素列または画素行ごとに配置され、前記発光素子を発光させるための発光電圧を前記複数の画素に供給する複数のデータ線を備え、
    前記駆動素子は、第1端子、第2端子および制御端子を有する駆動トランジスタであり、
    前記発光素子は、第3端子および第4端子を有する有機EL素子であり、
    前記複数の画素のそれぞれは、さらに、
    第1電極が前記制御端子に接続され、第2電極が前記第2端子に接続された容量素子と、
    前記複数のデータ線の1つと前記第1電極との導通および非導通を切り替える第1トランジスタと、
    前記第1電極に前記第2電源電圧を印加する、および、印加しないを切り替える第2トランジスタと、を備え、
    前記複数の画素のそれぞれは、前記第1端子に前記第1電源電圧が印加され、
    前記複数の画素のうち一の画素は、前記複数の第2電源線のうち前記第1方向と直交する第2方向において最近接する第2電源線との間に、他の画素が配置されており、
    前記一の画素の前記第1電極は、前記他の画素の前記第1電極と前記一の画素の前記第2トランジスタを介して接続されてい
    クティブマトリクス表示装置。
  3. 前記複数の画素のうち、前記複数の第1電源線のうちの一の第1電源線から前記第1電源電圧が供給される画素の個数は、前記複数の画素のうち、前記複数の第2電源線のうちの一の第2電源線から前記第2電源電圧が供給される画素の個数よりも少ない
    請求項1または2に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  4. 前記複数の画素のうち一の画素は、前記第1方向と直交する第2方向において前記複数の第2電源線のうち最近接する第2電源線との間に、他の画素が配置されており、
    前記一の画素は、前記他の画素から前記第2電源電圧を供給される
    請求項1〜3のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス表示装置。
  5. 前記複数の画素のうち前記第1電源線を共有する2つの画素では、前記発光素子および前記駆動素子を含む回路素子が、前記第1電源線を中心に線対称に配置されている
    請求項に記載のアクティブマトリクス表示装置。
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