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JP3608613B2 - 表示装置 - Google Patents

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JP3608613B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブ・マトリクス型表示装置に係り、特に有機半導体膜などの発光層に電流を流すことによって発光させるＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子またはＬＥＤ（発光ダイオード）素子等の発光素子で構成した画素と、この画素の発光動作を制御する画素回路を備えた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高度情報化社会の到来に伴い、パーソナルコンピュータ、カーナビ、携帯情報端末、情報通信機器あるいはこれらの複合製品の需要が増大している。これらの製品の表示手段には、薄型、軽量、低消費電力のディスプレイデバイスが適しており、液晶表示装置あるいは自発光型のＥＬ素子またはＬＥＤなどの電気光学素子を用いた表示装置が用いられている。
【０００３】
後者の自発光型の電気光学素子を用いた表示装置は、視認性がよいこと、広い視角特性を有すること、高速応答で動画表示に適していることなどの特徴があり、映像表示には特に好適と考えられている。
【０００４】
特に、近年の有機物を発光層とする有機ＥＬ素子（有機ＬＥＤ素子とも言う：以下ＯＬＥＤと略称する場合もある）を用いたディスプレイは発光効率の急速な向上と映像通信を可能にするネットワーク技術の進展とが相まって、ＯＬＥＤディスプレイへの期待が高い。ＯＬＥＤは有機発光層を２枚の電極で挟んだダイオード構造を有する。
【０００５】
このようなＯＬＥＤ素子を用いて構成したＯＬＥＤディスプレイにおける電力効率を高めるためには、後述するように、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴとも称する）を画素のスイッチング素子としたアクティブ・マトリクス駆動が有効である。
【０００６】
ＯＬＥＤディスプレイをアクティブ・マトリクス構造で駆動する技術としては、例えば、特開平４−３２８７９１号公報、特開平８−２４１０４８号公報、あるいは米国特許第５５５００６６号明細書などに記載されており、また、駆動電圧関係については国際特許公報ＷＯ９８／３６４０７号などに開示されている。
【０００７】
ＯＬＥＤディスプレイの典型的な画素構造は、第１と第２のアクティブ素子である２つのＴＦＴ（第１のＴＦＴはスイッチングトランジスタ、第２のＴＦＴはドライバトランジスタ）と１つの蓄積容量（データ信号保持素子：コンデンサ）で構成される画素駆動回路（以下、画素回路とも言う）からなり、この画素回路によりＯＬＥＤの発光輝度を制御する。画素はデータ信号（または、画像信号）が供給されるＭ本のデータ線と、走査信号が供給されるＮ本の走査線（以下、ゲート線とも言う）をＮ行×Ｍ列のマトリクスに配列した各交差部に配置される。
【０００８】
画素の駆動には、Ｎ行のゲート線に順次走査信号（ゲート信号）を供給してスイッチングトランジスタを導通状態に（ターンオン）し、１フレーム期間Ｔｆ内に垂直方向の走査を１回終えて、再び最初（１行目）のゲート線にターンオン電圧を供給する。
【０００９】
この駆動スキームでは、１本のゲート線にターンオン電圧が供給される時間はＴｆ／Ｎ以下となる。一般的には、１フレーム期間Ｔｆの値としては１／６０秒程度が用いられる。あるゲート線にターンオン電圧が供給されている間は、そのデータ線に接続されたスイッチングトランジスタは全て導通状態（オン状態）となり、それに同期してＭ列のデータ線に同時に、又は順次にデータ電圧（画像電圧）が供給される。これはアクティブ・マトリクス液晶装置で一般的に用いられているものである。
【００１０】
データ電圧はゲート線にターンオン電圧（以下、ターンオンを単にオンとも称する。同様に、ターンオフも単にオフとも称する）が供給されている間に蓄積容量（コンデンサ）に蓄えられ（保持され）、１フレーム期間（もしくは、１フィールド期間）はほぼそれらの値に保たれる。蓄積容量の電圧値は、ドライバトランジスタのゲート電圧を規定する。
【００１１】
したがって、ドライバトランジスタを流れる電流値が制御されてＯＬＥＤの発光が制御される。ＯＬＥＤに電圧が印加されて、その発光が始まるまでの応答時間は１μｓ以下であることが通常であり、動きの早い画像（動画像）にも追随できる。
【００１２】
ところで、アクティブ・マトリクス駆動では、１フレーム期間にわたって発光が行われることで高効率を実現している。ＴＦＴを設けずに、ＯＬＥＤのダイオード電極をそれぞれ走査線、データ線に直結して駆動する単純マトリクス駆動と比較すると、その差異は明確である。
【００１３】
単純マトリクス駆動では、走査線が選択されている期間にのみＯＬＥＤに電流が流れるので、その短い期間の発光のみで１フレーム期間の発光と同等の輝度を得るためには、アクティブ・マトリクス駆動に比べて略走査線数倍の発光輝度が必要となる。それには、必然的に駆動電圧、駆動電流を大きくしなければならず、発熱などの消費電力の損失が大きくなって電力効率が低下する。
【００１４】
このように、アクティブ・マトリクス駆動は、単純マトリクス駆動に比べて消費電力の低減の観点から優位であると考えられる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ＯＬＥＤのアクティブ・マトリクス駆動では、１フレーム期間にわたって表示を保持するためのコンデンサへの電流供給を、当該コンデンサの一方の電極をスイッチングトランジスタの出力端子に接続し、他方の電極をコンデンサ用の共通電位線に接続したり、あるいはＯＬＥＤに電流を供給する電流供給線に接続している。
【００１６】
図１２はＯＬＥＤを用いた従来の表示装置の１構成例を模式的に説明するブロック図、図１３は図１２における画素構成の説明図である。この表示装置（画像表示装置）は、ガラス等の絶縁材からなる基板ＳＵＢ上に複数のデータ線ＤＬと複数のゲート線すなわち走査線ＧＬとのマトリクス配列で形成した表示部ＡＲ（図中、点線で囲った内部）の周囲にデータ駆動回路ＤＤＲ、走査駆動回路ＧＤＲ、電流供給回路ＣＳＳを配置して構成されている。
【００１７】
データ駆動回路ＤＤＲはＮチャンネル型とＰチャンネル型のＴＦＴによる相補型回路、またはＮチャンネルのみかＰチャンネルのみの単チャンネル型の薄膜トランジスタで構成されるシフトレジスタ回路、レベルシフタ回路、アナログスィッチ回路などからなる。なお、電流供給回路ＣＳＳはバスラインのみとし、外部電源から供給するようにも構成できる。
【００１８】
図１２は表示部ＡＲにコンデンサ用の共通電位線ＣＯＭＬを設けた方式であり、コンデンサの前記他端の電極は、この共通電位線ＣＯＭＬに接続される。共通電位線ＣＯＭＬは共通電位供給バスラインＣＯＭＢの端子ＣＯＭＴから外部の共通電位源に引き出されている。
【００１９】
図１３に示したように、画素ＰＸはデータ線ＤＬとゲート線ＧＬで囲まれた領域に配置されたスイッチングトランジスタである第１の薄膜トランジスタＴＦＴ１、ドライバトランジスタである第２の薄膜トランジスタＴＦＴ２、コンデンサＣＰＲ、および有機発光素子ＯＬＥＤで構成される。薄膜トランジスタＴＦＴ１のゲートはゲート線ＧＬに、ドレインはデータ線ＤＬに接続されている。薄膜トランジスタＴＦＴ２のゲートは薄膜トランジスタＴＦＴ１のソースに接続され、この接続点にコンデンサＣＰＲの一方の電極（＋極）が接続されている。
【００２０】
薄膜トランジスタＴＦＴ２のドレインは電流供給線ＣＳＬに、ソースは有機発光素子ＯＬＥＤの陽極ＡＤに接続されている。そして、コンデンサＣＰＲの他端（−極）は共通電位線ＣＯＭＬ（図１２）に接続されている。データ線ＤＬはデータ駆動回路ＤＤＲで駆動され、走査線（ゲート線）ＧＬは走査駆動回路ＧＤＲで駆動される。また、電流供給線ＣＳＬは電流供給バスライン（図示せず）を介して図１の電流供給回路ＣＳＳに接続している。
【００２１】
図１３において、１つの画素ＰＸが走査線ＧＬで選択されて薄膜トランジスタＴＦＴ１がターンオンすると、データ線ＤＬから供給される画像信号がコンデンサＣＰＲに蓄積される。そして、薄膜トランジスタＴＦＴ１がターンオフした時点で薄膜トランジスタＴＦＴ２がターンオンし、電流供給線ＣＳＬからの電流が有機発光素子ＯＬＥＤに流れ、ほぼ１フレーム期間（または、１フィールド期間、以下同様）にわたってこの電流が持続する。このとき流れる電流はコンデンサＣＰＲに蓄積されている信号電荷で規定される。コンデンサＣＰＲの動作レベルは共通電位線ＣＯＭＬの電位で規定される。これにより、画素の発光が制御される。
【００２２】
この方式では、画素領域の一部を貫通して共通電位線ＣＯＭＬを設ける必要があるため、所謂開口率の低下をもたらし、表示装置全体としての明るさ向上を抑制してしまう。また、共通電位線ＣＯＭＬを設けるための製造工程数が多くなる。
【００２３】
図１４はＯＬＥＤを用いた従来の表示装置の他の構成例を模式的に説明する図１３と同様のブロック図である。この例では、各画素を構成する薄膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２およびコンデンサＣＰＲの基本配列は図１３と同様であるが、コンデンサＣＰＲの他端を電流供給線ＣＳＬに接続した点で異なる。
【００２４】
すなわち、１つの画素ＰＸが走査線ＧＬで選択されて薄膜トランジスタＴＦＴ１がターンオンすると、データ線ＤＬから供給される画像信号がコンデンサＣＰＲに蓄積され、薄膜トランジスタＴＦＴ１がターンオフした時点で薄膜トランジスタＴＦＴ２がターンオンしたとき、電流供給線ＣＳＬからの電流が有機発光素子ＯＬＥＤに流れ、図１３と同様に、ほぼ１フレーム期間にわたってこの電流が持続する。このとき流れる電流はコンデンサＣＰＲに蓄積されている信号電荷で規定される。コンデンサＣＰＲの動作レベルは電流供給線ＣＳＬの電位で規定される。これにより、画素の発光が制御される。
【００２５】
図１２〜図１４で説明したこの種の表示装置においては、有機発光素子ＯＬＥＤの第１の電極層（例えば陽極）ＡＤとなる薄膜トランジスタＴＦＴ２のソース電極はＩＴＯ（インジウム・チン・オキサイド）等の導電性薄膜で形成され、かつ各画素ＰＸの上記第１の電極層ＡＤは個別に分離されている。そのため、第１の電極層ＡＤの端部（エッジ）に電界が集中し、第２の電極層（例えば陰極）ＣＤとの間でリーク電流が発生することがある。
【００２６】
図１５は有機発光素子を用いた表示装置の１画素付近の構造を説明する断面図である。この表示装置は、ガラス基板ＳＵＢの上に低温ポリシリコンを好適とするポリシリコン半導体層ＰＳＩ、第１の絶縁層ＩＳ１、走査配線であるゲート配線（ゲート電極）ＧＬ、第２の絶縁層ＩＳ２、アルミニウム配線で形成したソース電極ＳＤ，第３の絶縁層ＩＳ３、保護膜ＰＳＶ、第１の電極層ＡＤ、有機発光層ＯＬＥ、第２の電極層ＣＤを積み上げて構成される。
【００２７】
ポリシリコン半導体層ＰＳＩとゲート配線ＧＬ、ソース電極ＳＤで構成される薄膜トランジスタ（この薄膜トランジスタはドライバトランジスタ）が選択されると、ソース電極ＳＤに接続した第１の電極層ＡＤと有機発光層ＯＬＥおよび第２の電極層ＣＤで形成される有機発光素子が発光し、その光Ｌが基板ＳＵＢ側から外部に出射する。
【００２８】
この有機発光素子の構成部分において、その第１の電極層ＡＤの端縁（エッジ）あるいは第２の電極層ＣＤの端縁が薄い有機発光層ＯＬＥを介して第２の電極層ＣＤあるいは第２の電極層ＡＤと近接している。このような構造では、次のような問題が起こり易い。
【００２９】
図１６は図１５のＡで示した部分の拡大図である。同図に示したように、第１の電極層ＡＤや第２の電極層ＣＤの端縁に電界が集中し、第２の電極層ＣＤと第１の電極層ＡＤの間で有機発光層ＯＬＥを絶縁破壊してリーク電流Ｘが生じ易い。このようなリーク電流Ｘが生じると、電流供給線ＣＳＬから大きな電流が薄膜トランジスタに流れ、これを破壊してしまう。薄膜トランジスタが破壊すると、所謂点欠陥となり、表示不良をもたらす。
【００３０】
また、基板ＳＵＢ上には走査線やデータ線、あるいは２つの薄膜トランジスタおよびコンデンサ等が多層構造で形成されるため、有機発光層が塗布される第２の電極層の上面が平坦であってもその周縁の平坦性は極めて低い。したがって、上記した第１の電極層と第２の電極層の間の距離にばらつきが生じ、両者が近接した部分では上記と同様のリーク電流が発生する。
【００３１】
有機発光層は、印刷塗布やインクジェットを用いた塗布、あるいはスピンコートなどの方法で塗布される。このような塗布に用いる有機発光層の塗布材料は流動性を持つために、塗布面やその周縁の平坦性が低いと塗布された有機発光材料が周縁に流れたり、あるいは一部に滞留して、有機発光層がを所定の画素領域にわたって均一な厚さで、かつ必要充分な広がりで形成することは困難である。
【００３２】
有機発光層が画素毎に、その厚さや広がりが異なると、それぞれの発光輝度に差が生じ、画面全域での明るさが不均一となり、高画質の表示を得ることができなくなる。
【００３３】
本発明の目的は、画素を構成する第１の電極層と第２の電極層間に有機発光層を通して生じるリーク電流を防止すると共に、当該画素を構成する有機発光層を所定の画素領域にわたって均一な厚さで、かつ必要充分な広がりで形成して高品質の表示を可能とした表示装置を提供することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、有機発光素子 OLED を備えた画素領域 PX において、有機発光素子 OLED の下側に形成された複数の走査線 GL や前記複数のデータ線 DL 等の配線間を電気的に分離する絶縁層 IS 及びこの絶縁層 IS を覆う保護膜 PSV を除去して凹部を形成し、有機発光素子 OLED を構成する第１電極 AD とこの第１電極 AD を覆う層間絶縁層 ILI とを凹部に延在させ、凹部内にて層間絶縁層 ILI に開口 DE をこの凹部の内壁が層間絶縁層 ILI に覆われるように形成することに特徴付けられる。また、有機発光素子 OLED を構成する有機発光層 OLE が、層間絶縁層 ILI の開口 DE に収容され、且つ有機発光素子 OLED を構成する第２電極 CD で覆われることにも特徴付けられる。これにより、有機発光層 OLE で生じた光は基板 SUB 側から効率よく出射される。また、第１電極 AD の端縁は、層間絶縁層ILI により第２電極 CDとの距離が充分に保たれるため、前記したような第１電極 ADと第２電極 CDとの間のリーク電流の発生は防止される。
【００３５】
また、本発明は、上記の層間絶縁層を流動性をもつアクリル系樹脂材料とすることで、層間絶縁層 ILI の全体としての平坦性を良好にすると共に、この層間絶縁層に有機発光層の収容部を形成して塗布された有機発光層を所定の画素領域にわたって均一な厚さで、かつ必要充分な広がりで形成したことを特徴とする。
【００３６】
本発明のより具体的な構成例を記述すると以下のとおりである。すなわち、
（１）、基板 SUB と、前記基板 SUB 上に夫々形成された複数の走査線 GL 、該複数の走査線 GL と交差する複数のデータ線 DL 、並びに電流供給線 CSL からなる配線と、前記基板 SUB 上の前記複数の走査線 GL と前記複数のデータ線 DL とに囲まれた部分に夫々形成されてマトリクス状に配列され且つ前記電流供給線 CSL から電流が供給される有機発光素子 OLED を夫々有する複数の画素領域 PX と、前記配線間を電気的に分離する絶縁層 IS とを備えた表示装置において、
前記複数の画素領域 PX の各々に、前記複数の走査線 GL の一つでターンオンされて前記複数のデータ線 DL の一つからデータ信号を取り込む第１のアクティブ素子 TFT1 と、該データ信号を保持するデータ保持素子 CPR と、該データ保持素子 CPR に保持されたデータ信号に従って前記電流供給線 CSL からの電流を前記有機発光素子 OLED に供給して該有機発光素子 OLED を発光させる第２のアクティブ素子 TFT2 とを含み且つ前記配線 GL, DL, CSL の各々とともに保護膜 PSV で覆われる画素回路を設け、
前記複数の画素領域 PX の各々に、前記絶縁層 IS （ IS1-IS3 ）及び前記保護膜 PSV が除去された凹部を形成し、
前記有機発光素子 OLED を、前記画素領域 PX の前記保護膜 PSV 上から前記凹部に延びて形成され且つ該保護膜 PSV 上にて該保護膜 PSV を通して前記第２のアクティブ素子 TFT2 に接続された透明な導電膜からなる第１電極 AD と、該凹部にて該第１電極 AD 上に形成された有機発光層 OLE と、該有機発光層 OLE 上に形成された第２電極 CD とで構成し、
前記有機発光素子 OLED の前記第１電極 AD と前記第２電極 CD との間に層間絶縁層 ILI を前記凹部の内壁を覆うように形成し、且つ該凹部内にて該層間絶縁層 ILI に前記有機発光層 OLE を収容する開口 DE を形成する。
【００３７】
（２）、（１）において、前記層間絶縁層 ILI の前記開口 DE を、前記複数の画素領域 PX の各々において前記配線の各々を避けて形成する。
【００３８】
（３）、（１）において、前記層間絶縁層 ILI をアクリル系樹脂で形成する。
【００３９】
（４）、（１）に記載される前記複数の画素領域 PX の各々に形成された第２のアクティブ素子 TFT2 において、前記絶縁層 IS を、前記基板 SUB 上に形成されたポリシリコン半導体層 PSI とこれに対向するゲート配線 GL とを隔てる第１絶縁層 IS1 と、前記ゲート配線 GL を覆う第２絶縁層 IS2 とで構成し、前記第２絶縁層 IS2 上に前記第２のアクティブ素子 TFT2 のソース電極 SD を形成し、且つ該ソース電極 SD を前記第１絶縁層 IS1 及び該第２絶縁層 IS2 に形成されたコンタクトホールを通して前記ポリシリコン半導体層 PSI に接続する。
【００４０】
（５）、（１）において、前記層間絶縁層 ILI を、その前記開口 DE において、前記第１電極 AD の端縁の全てを覆うように形成する。
【００４１】
（６）、（１）において、前記第１電極 AD をＩＴＯで形成する。
【００４２】
（７）、（１）において、前記有機発光層 OLE を、インクジェット方式、マスク印刷、又はスピンコート方式により前記層間絶縁層 ILI の前記開口 DE に塗布して形成する。
【００５０】
なお、本発明は上記の構成および後述する実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を参照して詳細に説明する。図示しないが、以降で説明する各画素に有する有機発光層は電流値に比例した輝度で、かつその有機材料に依存した色（白色も含む）で発光させてモノクロあるいはカラー表示を行わせるものと、白色発光の有機層に赤、緑、青等のカラーフィルタを組み合わせてカラー表示を行わせるものとがある。
【００５２】
図１は本発明による表示装置の第１実施例の構成を説明する１画素付近の模式的断面図である。図１に示したアクティブ・マトリクス型の有機発光素子（ＯＬＥＤ）を用いた表示装置では、ガラス等の絶縁基板ＳＵＢ上にポリシリコン層ＰＳＩなどで形成した各画素の薄膜トランジスタを有する。
【００５３】
本実施例の薄膜トランジスタは、ポリシリコン層ＰＳＩ上に第１の絶縁層ＩＳ１、ゲート配線（走査線）ＧＬ、第２の絶縁層ＩＳ２、ソース配線ＳＤ、第３の絶縁層ＩＳ３を有し、第３の絶縁層ＩＳ３の上層部に形成した保護膜ＰＳＶの上に第１の電極層となるＩＴＯのパターンが形成される。この第１の電極層ＡＤは保護膜ＰＳＶと第３の絶縁層ＩＳ３を貫通して開けたコンタクトホールでソース配線ＳＤに接続されている。
【００５４】
そして、保護膜ＰＳＶの上に有機発光層ＯＬＥを塗布する前に、アクリル樹脂からなる流動性のある層間絶縁層ＩＬＩを塗布して表面の平滑性を向上させると共に、フォトリソグラフィ技法等の加工手段で当該層間絶縁層ＩＬＩの画素領域に開口を形成する。この開口は第１の電極層ＡＤのパターンの内側において有機発光層を設けるために要する領域だけに形成される。
【００５５】
したがって、画素領域には層間絶縁層ＩＬＩがテーパをもつ内壁となって底面に平坦な第１の電極層ＡＤが露出した凹部が形成されることになる。この凹部に有機発光層ＯＬＥを塗布することで、画素領域には所要の厚みで均一な有機発光層ＯＬＥが収容されて形成される。また、画素領域の周囲に塗布された有機発光層ＯＬＥは層間絶縁層ＩＬＩで第１の電極層ＡＤから隔離される。
【００５６】
有機発光層ＯＬＥの塗布後、上層を覆って第２の電極層ＣＤが形成される。この第２の電極層ＣＤは金属膜を好適とする。層間絶縁層ＩＬＩがテーパをもつことで、その上に塗布される有機発光層ＯＬＥおよび第２の電極層ＣＤに、所謂段切れは発生し難い。有機発光層ＯＬＥの周囲にある端縁で形成される当該第２の電極層ＣＤは、その端縁を含めて第１の電極層ＡＤから離間される。そのため、第１の電極層ＡＤ、第２の電極層ＣＤの何れかあるいは双方の端縁の間でのリーク電流の発生は充分に防止される。
【００５７】
このように、本実施例によれば、画素を構成する第１の電極層の端縁と第２の電極層との距離が充分に確保され、有機発光層を介した第１の電極層と第２の電極層との間のリーク電流の発生が防止される。また、画素を構成する有機発光層が所定の画素領域にわたって均一な厚さで、かつ必要充分な広がりで形成されるため、高品質の表示を可能とした表示装置が得られる。
【００５８】
図２は本発明による表示装置の第１実施例の表示装置の製造工程の一例を説明する１画素付近の断面を工程順に説明する模式図である。本実施例は、所謂トップゲート構造の薄膜トランジスタを用いたものであるが、所謂ボトムゲート構造の薄膜トランジスタの場合も同様である。以下、本工程を（１）〜（１１）の順で説明する。
【００５９】
（１）ガラス基板ＳＵＢの上にポリシリコン半導体層ＰＳＩをパターニングし、結晶化のためのレーザアニールを施す。
【００６０】
（２）その上に第１の絶縁層ＩＳ１を形成する。
【００６１】
（３）チタン（Ｔｉ）あるいはタングステン（Ｗ）等の導電性薄膜を被着し、パターニングしてゲート配線（走査線）ＧＬを形成する。
【００６２】
（４）第２の絶縁層ＩＳ２を形成し、必要な箇所にコンタクトホールを開ける。
【００６３】
（５）ソース電極ＳＤとなるアルミニウム配線を形成する（必要に応じて、アルミニウム薄膜の上下をチタン（Ｔｉ）あるいはタングステン（Ｗ）等でサンドイッチする）。
【００６４】
（６）アルミニウム配線を覆って第３の絶縁層ＩＳ３を形成する。
【００６５】
（７）さらに保護膜ＰＳＶをｐ−ＳｉＮ等で形成し、この保護膜ＰＳＶと第３の絶縁層ＩＳ３を貫通してソース電極ＳＤに達するコンタクトホールを開ける。
【００６６】
（８）ＩＴＯを被着して第１の電極層ＡＤを形成する。この第１の電極層ＡＤをコンタクトホールを通してソース電極ＳＤに接続する。
【００６７】
（９）有機発光層を第１の電極層ＡＤの端部から絶縁するための層間絶縁層ＩＬＩを形成する。そして、層間絶縁層ＩＬＩに、発光に要する画素領域および外部接続に必要な箇所に開口を開ける。層間絶縁層ＩＬＩは流動性のあるアクリル樹脂を用いる。画素領域の開口のパターン形成時に熱を加えることによって内壁にはテーパが形成される。
【００６８】
（１０）画素領域の開口に有機発光層ＯＬＥを塗布する。この有機発光層ＯＬＥの塗布は、マスク印刷、インクジェットなどの手法で行われる。
【００６９】
（１１）有機発光層ＯＬＥを覆って金属層を形成して第２の電極層ＣＤを設ける。
【００７０】
以上の工程の後、封止缶あるいはガラス、セラミックス等の適宜の部材で封止し、モジュール化して表示装置を完成する。
【００７１】
図３は本発明による表示装置の発光メカニズムを説明する１画素付近の模式図である。図１と同一参照符号は同一部分に対応する。また、図中の参照符号Ｉで示した矢印は発光に寄与する電流の経路を示す。
【００７２】
薄膜トランジスタＴＦＴはドライバトランジスタであり、この薄膜トランジスタＴＦＴがゲート線ＧＬで選択されたとき、電流供給バスラインから分岐した電流供給線より、コンデンサに保持されたデータ信号に応じた階調の電流値の電流Ｉが当該薄膜トランジスタＴＦＴを通して有機発光素子ＯＬＥＤの第１の電極層ＡＤに供給される（図１４参照）。
【００７３】
有機発光素子ＯＬＥＤは、その有機発光層ＯＬＥ内で第２の電極層ＣＤからの電子と第１の電極層ＡＤからのホールとが再結合し、当該有機発光層ＯＬＥの材料特性に応じたスペクトルの光Ｌを発光する。第１の電極層ＡＤは各画素毎に独立であるが、第２の電極層ＣＤは全画素についてべた膜状に形成されている。
【００７４】
薄膜トランジスタＴＦＴから有機発光素子ＯＥを通った電流は第２の電極層ＣＤから図示しない電流引抜き線を通して流れ出る。このような画素が多数マトリクス配列されて２次元の表示装置が構成される。
【００７５】
図４は本発明による表示装置の第２実施例の構成を説明する１画素付近の模式的断面図である。図１と同一参照符号は同一機能部分に対応する。本実施例では、図１に示した層間絶縁層ＩＬＩの膜厚が１μｍ程度であるのに対し、これを例えば２〜３μｍと厚くして有機発光層ＯＬＥが収容される開口（凹部）の容積を大きくしたものである。
【００７６】
本実施例は、有機発光層ＯＬＥをインクジェット方式で塗布する場合に適している構造としたものである。インクジェット方式で有機発光層ＯＬＥを塗布する場合は、有機発光材料を何らかの溶媒で希釈して容量が大きくなった状態でインクジェットノズルから層間絶縁層の開口に飛ばして第１の電極層ＡＤ上に到達させる。
【００７７】
このとき、開口の容積を大きく（深く）したことで、隣接する画素の開口同士の混色を避けることができる。また、層間絶縁層の開口を形成する内壁のテーパ角を緩やかなものとすることでさらに隣接する画素への混色が効果的に避けることができる。
【００７８】
すなわち、本実施例によれば、前記実施例の効果に加えて、各画素に塗布した有機発光層を明確に分離でき、発光色の彩度の劣化が回避できる。尚、有機発光層ＯＬＥの塗布にインクジェット方式だけでなく、マスク印刷やスピンコート方式も適用できる。
【００７９】
図５は本発明による表示装置の第３実施例の構成を説明する１画素付近の模式的断面図である。図１と同一参照符号は同一機能部分に対応する。本実施例は、絶縁層ＩＳや保護膜ＰＳＶを画素領域で除去し、有機発光層ＯＬＥが収容される開口（凹部）の容積をさらに大きくしたものである。
【００８０】
開口である凹部の内壁に層間絶縁層ＩＬＩが形成されるようにし、有機発光層ＯＬＥの絶縁層は第１の電極層ＡＤの上に形成され、凹部の底部で開口するようにしている。この開口に有機発光層ＯＬＥを収容し、その上に第２の電極層ＣＤを形成する。
【００８１】
本実施例も有機発光層ＯＥＬをインクジェット方式で塗布する場合に適しており、前記実施例の効果に加えて、各画素に塗布した有機発光層を明確に分離でき、発光色の彩度の劣化が回避できる。尚、本実施例における有機発光層ＯＬＥの塗布にインクジェット方式だけでなく、マスク印刷やスピンコート方式も適用できる。
【００８２】
図６は本発明による表示装置の第４実施例の構成を説明する１画素付近の模式的断面図である。図１と同一参照符号は同一機能部分に対応する。本実施例は、図１で説明した第１実施例における保護膜ＰＳＶ（＝第１の保護膜ＰＳＶ１）の上にさらに第２の保護膜ＰＳＶ２を形成したものである。他の構成は図１と同様である。
【００８３】
本実施例は、第１実施例の効果に加えて、最上層がさらに平坦化されると共に外部からのガスや湿気の侵入がより確実に防止されるため、表示装置の信頼性をさらに高めることができる。なお、第２〜第３実施例に対しても同様に第２の保護膜ＰＳＶ２を形成することもできる。
【００８４】
図７は本発明による表示装置の回路構成の１例を説明する１画素付近の平面図である。１画素は走査線（ゲート線）ＧＬとデータ線ＤＬに囲まれた領域に形成される。なお、参照符号ＡＤは第１の電極層（ここでは陽極）、ＣＳＬは電流供給線である。
【００８５】
画素回路は、第１の薄膜トランジスタＴＦＴ１（スイッチングトランジスタ）と第２の薄膜トランジスタＴＦＴ２（ドライバトランジスタ）およびコンデンサＣＰＲで構成される。そして、有機発光層を収容する開口ＤＥは上記の画素回路や各配線を避けた部分に設けられる。
【００８６】
図８は本発明による表示装置の回路構成の第５実施例の構成を説明する１画素付近の模式的断面図である。図１と同一参照符号は同一機能部分に対応する。本実施例は、発光の出射方向を基板と反対側とした構成である。図中、ＣＤ’は金属薄膜で形成した第１の電極層（ここでは陰極）、ＡＤ’はＩＴＯ等の透明な導電膜で形成した第２の電極層（ここでは陽極）を示す。
【００８７】
本実施例では、有機発光層ＯＬＥでの発光光が第２の電極層ＡＤ’側から出射する。したがって、第２の電極層ＡＤ’側に設ける図示しない封止部材はガラス等の透明部材とする。
【００８８】
図９は図８に示した本発明による表示装置の回路構成の１例を説明する１画素付近の平面図である。図７と同一参照符号は同一機能部分に対応する。前記実施例と同様に１画素は走査線（ゲート線）ＧＬとデータ線ＤＬに囲まれた領域に形成される。
【００８９】
本実施例では、有機発光層ＯＬＥを収容する開口ＤＥは上記の画素回路や各配線を避けた部分に設ける必要がない。したがって、本実施例の構成としたことで開口率が大きく、広い面積の画素を形成できるという利点があり、全体として明るい画面の表示装置を、また同じ明るさであればより低消費電力、長寿命の表示装置を得ることができる。
【００９０】
図１０は本発明による表示装置の回路配置の１例を模式的に説明する平面図、図１１は図１０の回路配置に対応して設ける画素の開口位置の１例を模式的に説明する平面図である。各画素は走査駆動回路ＧＤＲで駆動される走査線ＧＬとデータ駆動回路ＤＤＲで駆動されるデータ線ＤＬで囲まれた部分に形成されてマトリクス状に配列される。電流供給線ＣＳＬは電流供給バスラインＣＳＢから表示領域ＡＲの外側で分岐して各画素に対してデータ線ＤＬに平行に設置されている。
【００９１】
なお、ＰＡＤはフレキシブルプリント基板などを介して外部から表示装置に信号や電力を供給するためのパッドで、ＰＡＤ１はデータ駆動回路用のパッド、ＰＡＤ２は走査駆動回路用のパッド、ＰＡＤ３は電流供給用のパッドを示す。これらの各パッド部分でも絶縁層や保護膜に開口が形成されている。
【００９２】
画素の発光領域を構成する有機発光層を塗布するための前記開口は図１１に示したように、各画素に対応してマトリクス状に配列されている。また、表示領域ＡＲを周回する封止部にも、必要に応じて開口部を設けて基板と封止部材との密着性を良好にして表示装置としての信頼性を向上する。なお、第２の電極層を下層の配線層に接続するためのコンタクトホールである開口も形成される。
【００９３】
なお、本発明は上記したＯＬＥＤを用いた表示装置に限るものではなく、ＯＬＥＤと同様の発光動作で表示を行う他の表示装置にも同様に適用できる。
【００９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画素を構成する第１の電極層と第２の電極層間に有機発光層を通して生じるリーク電流が防止されると共に、当該画素を構成する有機発光層が所定の画素領域にわたって均一な厚さで、かつ必要充分な広がりで形成され、高品質の表示を可能とした表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表示装置の第１実施例の構成を説明する１画素付近の模式的断面図である。
【図２】本発明による表示装置の第１実施例の表示装置の製造工程の一例を説明する１画素付近の断面を工程順に説明する模式図である。
【図３】本発明による表示装置の発光メカニズムを説明する１画素付近の模式図である。
【図４】本発明による表示装置の第２実施例の構成を説明する１画素付近の模式的断面図である。
【図５】本発明による表示装置の第３実施例の構成を説明する１画素付近の模式的断面図である。
【図６】本発明による表示装置の第４実施例の構成を説明する１画素付近の模式的断面図である。
【図７】本発明による表示装置の回路構成の１例を説明する１画素付近の平面図である。
【図８】本発明による表示装置の回路構成の第５実施例の構成を説明する１画素付近の模式的断面図である。
【図９】図８に示した本発明による表示装置の回路構成の１例を説明する１画素付近の平面図である。
【図１０】本発明による表示装置の回路配置の１例を模式的に説明する平面図である。
【図１１】図１０の回路配置に対応して設ける画素の開口位置の１例を模式的に説明する平面図である。
【図１２】有機発光素子を用いた従来の表示装置の１構成例を模式的に説明するブロック図である。
【図１３】図１２における画素構成の説明図である。
【図１４】有機発光素子を用いた従来の表示装置の他の構成例を模式的に説明する図１３と同様のブロック図である。
【図１５】有機発光素子を用いた表示装置の１画素付近の構造を説明する断面図である。
【図１６】図１５のＡで示した部分の拡大図である。
【符号の説明】
ＳＵＢ 基板
ＰＳＩ ポリシリコン層
ＩＳ１ 第１の絶縁層
ＧＬ ゲート配線（走査線）
ＤＬ データ線
ＣＳＬ 電流供給線
ＴＦＴ１ 第１の薄膜トランジスタ（スイッチングトランジスタ）
ＴＦＴ２ 第２の薄膜トランジスタ（ドライバトランジスタ）
ＣＰＲ コンデンサ
ＤＥ開口
ＩＳ２ 第２の絶縁層
ＳＤ ソース配線
ＩＳ３ 第３の絶縁層
ＰＳＶ 保護膜
ＡＤ 第１の電極層
ＩＬＩ 層間絶縁層
ＣＤ 第２の電極層
ＯＬＥＤ 有機発光素子
ＯＬＥ 有機発光層。

Claims (7)

  1. 基板、
    前記基板上に夫々形成された複数の走査線、該複数の走査線と交差する複数のデータ線、並びに電流供給線からなる配線、
    前記基板上の前記複数の走査線と前記複数のデータ線とに囲まれた部分に夫々形成されてマトリクス状に配列され且つ前記電流供給線から電流が供給される有機発光素子を夫々有する複数の画素領域、及び
    前記配線間を電気的に分離する絶縁層を備え、
    前記複数の画素領域の各々は、前記複数の走査線の一つでターンオンされて前記複数のデータ線の一つからデータ信号を取り込む第１のアクティブ素子と、該データ信号を保持するデータ保持素子と、該データ保持素子に保持されたデータ信号に従って前記電流供給線からの電流を前記有機発光素子に供給して該有機発光素子を発光させる第２のアクティブ素子とを含み且つ前記配線の各々とともに保護膜で覆われる画素回路を有し、
    前記複数の画素領域の各々には、前記絶縁層及び前記保護膜が除去された凹部が形成され、
    前記有機発光素子は、前記画素領域の前記保護膜上から前記凹部に延びて形成され且つ該保護膜上にて該保護膜を通して前記第２のアクティブ素子に接続された透明な導電膜からなる第１電極と、該凹部にて該第１電極上に形成された有機発光層と、該有機発光層上に形成された第２電極とを有し、
    前記有機発光素子の前記第１電極と前記第２電極との間には層間絶縁層が前記凹部の内壁を覆って形成され、該層間絶縁層には該凹部内にて前記有機発光層を収容する開口が形成されていることを特徴とする表示装置。
  2. 前記層間絶縁層の前記開口は、前記複数の画素領域の各々において前記配線の各々を避けて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 前記層間絶縁層はアクリル系樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  4. 前記絶縁層は、前記複数の画素領域の各々に形成された第２のアクティブ素子において、前記基板上に形成されたポリシリコン半導体層とこれに対向するゲート配線とを隔てる第１絶縁層と、前記ゲート配線を覆う第２絶縁層とを含み、
    前記第２絶縁層上には前記第２のアクティブ素子のソース電極が形成され、該ソース電極は前記第１絶縁層及び該第２絶縁層に形成されたコンタクトホールを通して前記ポリシリコン半導体層に接続されることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  5. 前記層間絶縁層は、その前記開口において、前記第１電極の端縁の全てを覆って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  6. 前記第１電極はＩＴＯで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  7. 前記有機発光層は、インクジェット方式、マスク印刷、又はスピンコート方式により前記層間絶縁層の前記開口に塗布されて形成されたことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
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