JP2000228284A - カラーｅｌ表示装置 - Google Patents

カラーｅｌ表示装置

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JP2000228284A
JP2000228284A JP11283177A JP28317799A JP2000228284A JP 2000228284 A JP2000228284 A JP 2000228284A JP 11283177 A JP11283177 A JP 11283177A JP 28317799 A JP28317799 A JP 28317799A JP 2000228284 A JP2000228284 A JP 2000228284A
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light emitting
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emitting layer
color
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Ryoichi Yokoyama
良一 横山
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Abstract

(57)【要約】 【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６
８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。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、TF
T２１のオフ時には充電電圧Vhを保持するコンデンサ２
２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６
２，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、６
７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、陰極を有するＥＬ素子と、ＥＬ素
子を駆動する薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタへ
供給する電圧を保持するコンデンサ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、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
るカラーＥＬ表示装置である。
【００１４】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。
【００１５】そして、陽極と発光層はほぼ同一の平面形
状を有する。
【００１６】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。
【００１７】
【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。
【００１８】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。
【００１９】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。
【００２０】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。
【００２１】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。
【００２２】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１
５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。
【００２３】ここで、ホール輸送層１４，電子輸送層１
６，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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】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。
【００２７】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１
４、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。
【００２８】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。
【００２９】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６
８を形成する工程も削減できる。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】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１
１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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】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。
【００３８】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１
１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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】
【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、必然的
にホール輸送層と電子輸送層は陽極と陰極の間に存在す
ることとなり、陽極、発光層、薄膜トランジスタは画素
毎に形成され、陽極及び発光層は、カラーＥＬ表示装置
である。
【００４３】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。
【００４４】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。
【００４５】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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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。
  2. 【請求項２】 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に記載のカラー
    ＥＬ表示装置。
  3. 【請求項３】 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もしくは２に記載のカ
    ラーＥＬ表示装置。
  4. 【請求項４】 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１もしくは２に記載のカラー
    ＥＬ表示装置。
JP11283177A 1998-12-01 1999-10-04 カラーｅｌ表示装置 Pending JP2000228284A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11283177A JP2000228284A (ja) 1998-12-01 1999-10-04 カラーｅｌ表示装置
TW088118441A TW441224B (en) 1998-12-01 1999-10-26 Color electroluminescent display device
KR1019990053724A KR20000047778A (ko) 1998-12-01 1999-11-30 컬러 ｅｌ 표시 장치
US09/451,452 US6281634B1 (en) 1998-12-01 1999-11-30 Color electroluminescence display device
EP99309642A EP1006586A3 (en) 1998-12-01 1999-12-01 Color electroluminescence display device

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