JP2018189715A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】リアル解像度の表示を行う表示装置において、画質の低下を抑えつつ、データ線数を低減する。【解決手段】第2色副画素は第1色副画素に対して行方向に配置され、第3色副画素は第1色副画素に対して列方向に配置されている。第1色副画素、第2色副画素、及び第3色副画素は、それぞれ、1本の走査線及び1本のデータ線と接続している。行方向における主画素の数はMであり、列方向における主画素の数はNである。走査線の数は、(3/2)Nであり、走査線のそれぞれは、2Mの副画素と接続されている。データ線の数は、2Mである。データ線のそれぞれに接続された主画素の数はNである。データ線のそれぞれに接続された副画素の数は(3/2)Nである。【選択図】図5B

Description

本開示は、表示装置に関する。
液晶表示装置に替わり、OLED(Organic Light−Emitting Diode)表示装置が提案されている。OLED素子は、電流駆動型の自発光素子であるため、低消費電力、高視野角、高コントラスト比を実現できる。
アクティブマトリックス型のカラーOLED表示装置は、マトリックス状に配列された主画素を含み、各主画素は、R(Red)、G(Green)、B(Blue)の副画素で構成されている。OLED表示装置及びその製造方法の特性から、例えば特許文献1に開示されるように、様々な副画素レイアウトが提案されている。
各副画素は、電極を介して有機発光膜に供給する電流を制御する駆動トランジスタと、当該副画素を選択する選択トランジスタとを含む。OLED表示装置は、主画素行と同数の走査線と、主画素列の3倍の数のデータ線とを有する。
フルHDフォーマットに代表されるように、映像(画像)フォーマットの高精細化に伴い、OLED表示装置の高精細化が要求される。高精細化に応じて、必要とする走査線及びデータ線、並びに、ドライバ回路の出力端子数が増加する。しかし、特に小型の表示装置において、ドライバ回路の出力端子数には限界がある。
そこで、例えば、レンダリング技術を使用して、データ線数を低減する表示装置が提案されている。しかし、レンダリング技術は、仮想的に解像度を増加させる技術である。液晶表示装置で広く使用されている技術は、デマルチプレクサを使用して、データ線の出力先副画素を時分割で選択し、リアル解像度の表示を実現しつつドライバ回路のデータ出力端子数を低減できる。
米国特許第8552635号
液晶表示装置と比較して、一般のOLED表示装置は、より長いデータ書き込み時間を必要とする。そのため、デマルチプレクサの動作による遅延時間により、OLED表示装置における書き込み時間が不足し得る。また、デマルチプレクサをパネル上に実装する構成は、より広い額縁領域を必要とする。さらに、高精細化に伴い、データ線と副画素回路との間の距離が小さくなり、クロストークの影響が大きくなる。
したがって、リアル解像度の表示を行うOLED表示装置において、画質の低下を抑えつつ、データ線数を低減できる技術が望まれる。
本発明の一態様の表示装置は、マトリックス状に配列された主画素と、行方向に延び、前記行方向に垂直な列方向に配列された、走査線と、前記列方向に延び、前記行方向に配列された、データ線と、を含む。前記主画素のそれぞれは、第1色副画素、第2色副画素、及び第3色副画素を含む。前記第2色副画素は、前記第1色副画素に対して、前記行方向に配置されている。前記第3色副画素は、前記第1色副画素に対して、前記列方向に配置されている。前記第1色副画素、前記第2色副画素、及び前記第3色副画素それぞれは、トランジスタと、前記トランジスタに接続される第1電極と、前記第1電極上に形成される素子分離膜と、前記素子分離膜に設けた開口を覆うように形成される発光材料部と、前記発光材料部上に形成される第2電極と、を含む。前記素子分離膜の開口が、前記第1色副画素、前記第2色副画素、及び前記第3色副画素それぞれの発光領域を規定する。前記第1色副画素、前記第2色副画素、及び前記第3色副画素は、それぞれ、前記走査線のうちの1本の走査線及び前記データ線のうちの1本のデータ線と接続している。前記行方向における前記主画素の数はMであり、前記列方向における前記主画素の数はNである。前記走査線の数は、(3/2)Nである。前記走査線のそれぞれが接続された副画素の数は、2Mである。前記データ線の数は、2Mである。前記データ線のそれぞれに接続された主画素の数は、Nである。前記データ線のそれぞれに接続された副画素の数は、(3/2)Nである。
本発明の一態様によれば、リアル解像度の表示を行う表示装置において、画質の低下を抑えつつ、データ線数を低減できる。
表示装置の構成例を模式的に示す。 TFT基板上の回路構成を模式的に示す。 画素回路の構成例を示す。 画素回路の他の構成例を示す。 画素回路の他の構成例を示す。 副画素の断面構造の一部を模式的に示す。 副画素の有機発光材料部及び発光領域のレイアウトを示す。 副画素の発光領域及び配線のレイアウト並びに発光領域と配線との接続関係の例を示す。 図5Bと異なる例を示す。 図5Cに示す画素レイアウトにおける、副画素の駆動のタイミングチャートを示す。 副画素の有機発光材料部及び発光領域の他のレイアウトを示す。 副画素の発光領域及び配線のレイアウト並びに発光領域と配線との接続関係の他の例を示す。 図5Bに示すレイアウトにおける、画素回路構成を模式的に示す平面図である。 画素回路の製造における、層のパターニングを説明する図である。 画素回路の製造における、層のパターニングを説明する図である。 画素回路の製造における、層のパターニングを説明する図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではないことに注意すべきである。各図において共通の構成については同一の参照符号が付されている。
[全体構成]
図1は、AMOLED(Active Mtrix Organic Light−Emitting Diode)表示装置10の構成例を模式的に示す。以下において、AMOLED表示装置を単に表示装置と呼ぶ。表示装置10は、発光素子(OLED素子とも呼ぶ)が形成されるTFT(Thin Film Transistor)基板100と、発光素子を封止する封止基板200と、TFT基板100と封止基板200とを接合する接合部(ガラスフリットシール部)300を含んで構成されている。TFT基板100と封止基板200との間には、例えば、乾燥空気が封入されており、接合部300により封止されている。
TFT基板100の表示領域125の外側のカソード電極形成領域114の周囲に、走査ドライバ回路131、エミッションドライバ回路132、保護回路133、ドライバIC134が配置されている。これらは、FPC(Flexible Printed Circuit)135を介して外部の機器と接続される。
走査ドライバ回路131はTFT基板100の走査線を駆動する。エミッションドライバ回路132は、エミッション制御線を駆動して、各副画素の発光期間を制御する。ドライバIC134は、例えば、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)を用いて実装される。FPC135は、静電気放電による破損を防ぐ。ドライバIC134は、走査ドライバ回路131回路及びエミッションドライバ回路132に電源及びタイミング信号(制御信号)を与え、さらに、データ線に映像データに対応するデータ電圧を与える。すなわち、ドライバIC134は、データドライバ回路であり、表示制御機能を有する。
[基板上の配線]
図2は、TFT基板100上の回路構成を模式的に示す。絶縁基板111上に表示及びタッチパネルのための回路が配置されている。表示領域125内において、不図示の主画素がマトリックス状に配置されている。絶縁基板111上の表示領域125内に、データ線105、走査線106、並びにエミッション制御線107が配置されている。図2は、データ線105、走査線106、及びエミッション制御線107の一部のみ図示している。データ線105と並列するように形成され、ドライバIC134に接続される電力供給線は省略されている。
図2の例において、走査線106及びエミッション制御線107は、左右方向に延在し、上下方向に配列されている。走査線106及びエミッション制御線107は、交互に配置されている。データ線105は、上下方向に延在し、左右方向に配列されている。データ線105はドライバIC134及び保護回路133に接続されている。走査線106は走査ドライバ回路131に接続され、エミッション制御線107はエミッションドライバ回路132に接続されている。
以下において、データ線が配列される方向(図2における左右方向)を、行方向と呼ぶ。走査線が配列される方向(図2における上下方向)を、列方向と呼ぶ。行方向及び列方向は、ユーザが表示装置10を使用する時の向きに依存せず、データ線及び走査線のレイアウトにより規定される。
[画素回路]
絶縁基板111上には、複数の副画素のアノード電極にそれぞれ供給する電流を制御する複数の回路(画素回路)が形成されている。図3Aは、画素回路の構成例を示す。各副画素は、第1のトランジスタT1と、第2のトランジスタT2と、第3のトランジスタT3と、保持容量Cとを含む画素回路と、OLED素子E1とを含む。トランジスタは、TFT(Thin Film Transistor)である。以下、第1のトランジスタT1〜第3のトランジスタT3をそれぞれトランジスタT1〜トランジスタT3と略記する。
トランジスタT1は副画素選択用のスイッチである。トランジスタT1はpチャネル型FET(Field Effect Transistor)であり、ゲート端子は、走査線106に接続されている。ドレイン端子は、データ線105に接続されている。ソース端子は、トランジスタT2のゲート端子に接続されている。
トランジスタT2はOLED素子E1の駆動用のトランジスタである。トランジスタT2はpチャネル型FETであり、そのゲートはトランジスタT1のソースに接続されている。トランジスタT2のソース端子は電力供給線108(Vdd)に接続されている。ドレイン端子は、トランジスタT3のソース端子に接続されている。トランジスタT2のゲート端子とソース端子との間に保持容量C1が形成されている。
トランジスタT3は、OLED素子E1への駆動電流の供給と停止を制御するスイッチである。トランジスタT3はpチャネル型FETであり、ゲート端子はエミッション制御線107に接続されている。トランジスタT3のソース端子はトランジスタT2のドレイン端子に接続されている。ドレイン端子は、OLED素子E1に接続されている。
走査ドライバ回路131が走査線106に選択パルスを出力し、トランジスタT1を開状態にする。データ線105を介してドライバIC134から供給されたデータ電圧は、保持容量C1に格納される。保持容量C1は、格納された電圧を、1フレーム期間を通じて保持する。保持電圧によって、トランジスタT2のコンダクタンスがアナログ的に変化し、トランジスタT2は、発光諧調に対応した順バイアス電流をOLED素子E1に供給する。
トランジスタT3は、駆動電流の供給経路上に位置する。エミッションドライバ回路132は、エミッション制御線107に制御信号を出力して、トランジスタT3開閉状態を制御する。トランジスタT3が開状態のとき、駆動電流がOLED素子E1に供給される。トランジスタT3が閉状態のとき、この供給が停止される。トランジスタT3の開閉を制御することにより、1フィールド周期内の点灯期間(デューティ比)を制御することができる。
図3Bは、画素回路の他の構成例を示す。図3Aの画素回路との相違は、トランジスタT1aと、トランジスタT3である。トランジスタT1aは、図3AのトランジスタT1の機能(副画素選択用のスイッチ)と同じ機能を有するスイッチである。なお、トランジスタT1aは、オフ電流を低減させるためにデュアルゲート構造を有する。
トランジスタT3は、様々な目的で使用することができる。トランジスタT3は、例えば、OLED素子E1間のリーク電流によるクロストークを抑制するために、一旦、OLED素子E1のアノード電極を黒信号レベル以下の十分低い電圧にリセットする目的で使用しても良い。なお、トランジスタT3は、オフ電流を低減させるためにデュアルゲート構造を有する。
他にも、トランジスタT3は、トランジスタT2の特性を測定する目的で使用してもよい。例えば、トランジスタT2を飽和領域、スイッチングトランジスタT3を線形領域で動作するようにバイアス条件を選んで、電力供給線108(Vdd)から基準電圧供給線109(Vref)に流れる電流を測定すれば、トランジスタT2の電圧・電流変換特性を正確に測定することができる。画素毎のトランジスタT2の電圧・電流変換特性の違いを補償するデータ信号を外部回路で生成すれば、均一性の高い表示画像を実現できる。
一方、トランジスタT2をオフ状態にしてトランジスタT3をリニア領域で動作させ、OLED素子E1を発光させる電圧を基準電圧供給線109から印加すれば、副画素毎のOLED素子E1の電圧・電流特性を正確に測定することができる。例えば、長時間の使用によってOLED素子E1が劣化した場合にも、その劣化量を補償するデータ信号を外部回路で生成すれば、長寿命化を実現できる。
以下において、副画素及び配線のレイアウト並びに副画素の制御方法(選択駆動方法)の例を説明する。なお、主画素のレイアウトなどについても適宜説明する。説明の容易のため、図3Cに示す画素回路構成を有する副画素の例を説明する。図3Cの画素回路は、図3Aに示す画素回路から、トランジスタT3及びエミッション制御線を省略した構成を有する。以下に説明するレイアウト及び画素制御方法は、図3A又は図3Bに示すような、他の画素回路構成に適用することができる。
図4は、副画素の断面構造の一部を模式的に示す。以下の説明において、上下は、図面における上下を示す。副画素は、赤、緑、又は青のいずれかの色を表示する。赤、緑、及び青の副画素により一つの画素(主画素)が構成される。副画素は、OLED素子及び複数のトランジスタを含む画素回路(図3C参照)を、含んで構成されている。図4は、図3Cに示す画素回路における、駆動トランジスタT2、保持容量C1及びOLED素子E1の構造を模式的に示す。
副画素回路は、絶縁基板151と封止基板200との間に形成されている。副画素回路は、下部電極(例えば、アノード電極162)と、上部電極(例えば、カソード電極166)と、有機発光膜165とを含む。図4は、トップエミッション型の副画素の例を示し、カソード電極166は、有機発光膜165からの光を封止基板200に向けて透過させる透明電極である。副画素は、ボトムエミッション型であってもよい。
カソード電極166は、表示領域125の全面を完全に覆う形状を有する。アノード電極162は、副画素毎に分離して形成されている。有機発光膜165からの光の一部は、アノード電極162によって反射され、カソード電極166を透過して、封止基板200を通って表示装置10の表示面に出射する。なお、副画素は、アノード電極が上部電極であり、カソード電極が下部電極である構成を有してもよい。
絶縁基板151上に、絶縁膜152を介して、トランジスタT2のチャネル部(半導体層)155及び保持容量C1の電極部(ドープされた半導体層)171が形成されている。絶縁基板151は、図2の絶縁基板111に対応する。
チャネル部155及び電極171は同一層であり、例えば、低温ポリシリコン(LTPS:Low−temperature poly silicon)で構成される。例えば、チャネル部155は、異なるドープ量の半導体部で構成され、電極171高濃度ドープされたLTPSである。
チャネル部155の上に、ゲート絶縁膜156を介して、ゲート電極157が形成されている。電極171の上に、ゲート絶縁膜156を介して、電極172が形成されている。ゲート電極157と電極172とは、同一層に形成されており、例えば、各副画素において、ゲート電極157と電極172とは連続している。
ゲート電極157の層上に層間絶縁膜158が形成されている。ソース電極159、ドレイン電極160が、層間絶縁膜158上に形成されている。ソース電極159、ドレイン電極160は、層間絶縁膜158のコンタクトホールを介して、チャネル部155に接続されている。
保持容量C1は、電極171と電力供給線108とを接続する接続部173を含む。接続部173は、層間絶縁膜158のコンタクトホールを介して、電極171に接続されている。ソース電極159、ドレイン電極160及び接続部173は、例えば、高融点金属又はその合金の層に形成される。
ソース電極159、ドレイン電極160及び接続部173の上に、絶縁性の平坦化膜161が形成される。そして、絶縁性の平坦化膜161の上に、アノード電極162が形成されている。アノード電極162は、平坦化膜161のコンタクトホールに形成されたコンタクト部181によってドレイン電極160に接続されている。
アノード電極162の上に、OLED素子を分離する絶縁性の画素定義層(Pixel Defining Layer:PLD)163が形成されている。画素定義層163は、素子分離膜とも呼ぶ。OLED素子は、積層された、アノード電極162、有機発光膜165、及びカソード電極166(の部分)で構成される。OLED素子は、画素定義層163の開口に形成されている。このように、画素定義層163の開口が、各副画素それぞれの発光領域を規定する。
アノード電極162の上に、有機発光膜165が形成されている。有機発光膜165は、画素定義層163の開口及びその周囲において、画素定義層163に付着している。有機発光膜165の上にカソード電極166が形成されている。カソード電極166は、透明電極である。カソード電極166は、有機発光膜165からの可視光の全て又は一部を透過させる。カソード電極166の上には、キャップ層167が形成されている。
TFT基板100と封止基板200とは所定の間隔で固定される。封止基板200は、透明な絶縁基板であって、例えばガラス基板である。TFT基板100と封止基板200との間には空間が保持され、この空間に乾燥した空気等の気体が密封される。この密封構造により、水分等が有機EL素子へ侵入して劣化されるのを防いでいる。なお、封止基板200と異なる封止構造部を使用することもできる。例えば、無機膜と有機膜の積層構造による薄膜封止(TFE:Thin Film Encapsulation)構造部や耐透水性の高い可撓性又は不撓性の封止基板で全面を覆う構造等が使用できる。また、封止基板200の光出射面(前面)に、λ/4位相差板201と偏光板202とが配置され、外部から入射した光の反射を抑制する。
[画素レイアウト]
図5A、5B及5Cは、本開示の画素レイアウトの例を示す。図5Aは、当該画素レイアウトにおける、副画素の有機発光材料部及び発光領域のレイアウトを示す。図5Bは、当該画素レイアウトにおける、副画素の発光領域及び配線のレイアウト並びに発光領域と配線との接続関係の例を示す。図5Cは、図5Bとは異なる例を示す。
図5Aは、4行4列の画素を示し、一つの主画素行541、一つの主画素列551及び一つの主画素501が、例として符号で示されている。各主画素501は、R副画素、G副画素及びB副画素で構成されている。本開示における画素は、隣接する3色の副画素からなる基本構造であり、複数の主画素501が、行方向及び列方向において、M行N列のマトリックス状に配置されている。なお、本開示の概念は、R、G、及びBの色群と異なる色群の画素に適用できる。
各R副画素は、R有機発光材料部511及びR発光領域512を含む。各G副画素は、G有機発光材料部521及びG発光領域522を含む。各B副画素は、B有機発光材料部531及びB発光領域532を含む。有機発光材料部は、図4に示す有機発光膜165に対応する。図5Aの例において、発光材料部及び発光領域は略矩形であるが、他の形状を有してもよい。
発光領域は、有機発光膜165における、アノード電極162とカソード電極166に挟まれた領域である(図4参照)。発光領域は、画素定義層163の開口部を示す。発光領域は、より大きい有機発光材料領域内に含まれている。各色の有機発光材料の付着は、一般に、ファインメタルマスク(FMM)を使用する。各色の有機発光材料の付着は、発光領域よりやや大きめの開口部を有するFMMをTFT基板にアライメントして、選択的に有機発光材料を付着させる。
FMMの開口パタンは、概ね自色の発光領域の外側で他色の発光領域までのほぼ中間の境界線上に開口するように設計される。電流は画素定義層163の開口部のみに流れるので、この部分が発光領域である。
各主画素501において、R副画素とG副画素とが、行方向に配列されている。B副画素は、R副画素及びG副画素に対して、列方向に配置されている。図5Aの例において、R副画素の右側にG副画素が配置されているが、それの位置は逆でもよい。図5Aの例において、B副画素は、R副画素及びG副画素の下側に配置されているが、B副画素は、R副画素及びG副画素の上側に配置されてもよい。
有機発光材料の寿命(発光寿命とも呼ぶ)は、材料に流れる電流密度に依存し、電流密度が増加すると指数関数的に寿命が短くなる。したがって、必要な輝度を確保しながら寿命を確保するためには、最も寿命が短い色の発光面積を相対的に他の色の発光面積より大きくして電流密度を抑制することが有効である。一般に、Bの有機発光材料は、R及びGの有機発光材料よりも寿命が短い。そこで、表示装置10の寿命を長くするため、本例では、B発光領域532の面積を、R発光領域512及びG発光領域522よりも大きくしている。なお、Bと異なる色の有機発光材料の寿命が最も短い場合、当該異なる色の副画素とB副画素とが、入れ替えられる。
隣接する主画素間において、R画素の有機発光材料領部511は分離されており、G画素の有機発光材料領部521も分離されている。列方向において隣接する主画素間において、B画素の有機発光材料領部531は分離されている。
一方、各主画素行において、隣接する二つの主画素のB副画素ペアの有機発光材料領部531は、連続している。なお、B副画素のペアとは、同じ有機発光材料部531の領域内にある2つのB画素である。各主画素行において、隣接するB副画素ペアの有機発光材料領部531は、分離されて、離間している(点線矢印DV参照)。二つのB副画素の有機発光材料領部が連続していることで、B副画素の発光領域532の面積を大きくすることができる。
B副画素ペア間の有機発光材料領部を分離することで、FMMにおけるB副画素のための開口形状を、スリット状に代えて、スロット状にすることができる。これによりFMMの強度を上げ、FMMの製造及び取り扱いを容易にし、B有機発光材料部531の付着精度を上げることができる。
B副画素ペアにおける有機発光材料領部531は連続しているが、B副画素のアノード電極162は分離し、独立に駆動される。そのため、B副画素ペアを構成するB副画素の発光は、独立に制御される。
図5Aに示すように、B副画素ペアは千鳥状に配置されている。隣接する主画素行間において、B副画素ペアの中心位置が、行方向においてずれている。第1主画素行において、奇数列の主画素と次の偶数列の主画素との間で、B副画素ペアが構成されている。第1主画素行に隣接する第2主画素行において、偶数列の主画素と次の奇数列の主画素との間で、B副画素ペアが構成されている。偶数主画素行(2行目、4行目)のB副画素ペア配列は共通であり、奇数主画素行(1行目、3行目)のB副画素ペア配列は共通である。これによりFMMのブリッジ部にかかる応力を平均化することができ、変形を抑えることができる。
図5Aの例において、R副画素において、R発光領域512は、R有機発光材料部の略中央に位置し、その列方向の寸法は、行方向の寸法よりも長い。G副画素において、G発光領域522は、G有機発光材料部521の略中央に位置し、その列方向の寸法は、行方向の寸法よりも長い。
B副画素ペアにおいて、二つのB発光領域532は、それらの中央線について、線対称である。B発光領域532の行方向の寸法は、列方向の寸法よりも長い。発行領域の端から有機発光材料部の端まので距離は、製造プロセスで要求されるマージンにより規定される。
B発光領域532の面積を大きくするため、B発光領域532の中心は、行方向における画素の中心点及び同一画素内のR副画素とG副画素の中心点よりも、ペアを構成する他方の主画素に近い位置にある。B副画素ペアにおけるB発光領域532間の(端間及び中心点における)距離は、異なるB副画素ペアに属する隣接B副画素のB発光領域532間の距離よりも短い。
そのため、行方向におけるB副画素とG副画素の中心点の距離は、B副画素ペアのB副画素ペア間において異なる。R、G及びBにおいて、Bの視感度が最も低く、Gの視感度が最も高い。図5Aに示すように、B副画素ペアを千鳥状に配置することで、G副画素とB副画素の間隔が大きい画素が連続せず、間隔が大きい画素と間隔が小さい画素とが交互に出現する。これにより、B副画素の発光領域を大きくしつつ、表示領域125における視感度の偏りを小さくてカラーエッジの発生を抑制できる。また、B発光領域のサイズや位置を調整することによって、カラーエッジの発生を更に抑制できる。
B発光領域533は、図5Aと異なる態様で形成、配置されてもよい。例えば、主画素行において、B発光領域533は均等に配列されてもよい。これにより、図5Aの構成例と比較して、画像品質を上げることができる。B副画素ペアにおいて、二つのB発光領域532の間の行方向における中心点は、当該画素ペアの間の行方向における中心点と異なっていてもよい。
図5Bは、図5Aと同一の画素レイアウトにおける、副画素の発光領域及び配線のレイアウト並びに発光領域と配線との接続関係を示す。本例において、主画素行の数がN(Nは正の偶数)、主画素列の数がM(Mは自然数)である場合、それらに接続される走査線の数は(3/2)Nであり、データ線の数は2M(=3*M*2/3)である。各走査線に接続された副画素の数は2Mであり、一つの走査線に接続される主画素の数はM又は2Mである。各走査線は、1本の画素行における一部のみの副画素と接続される。各データ線に接続された主画素の数は、Nであり、副画素の数は(3/2)Nである。
図5Bは、四つの画素、4本のデータ線Xam、Xbm、Xam+1、Xbm+1、3本の走査線Yn、Yn+1、Yn+2、及び4本の電力供給線108を示す。表示領域125における他の領域も、図5Bと同様の構成を有する。
n番目(nは自然数)の走査線Ynは、k番目(kは自然数)の主画素行541kにおける全R副画素及び全G副画素に接続され、走査線Ynから供給される走査信号により、この全R副画素及び全G副画素が選択(走査)される。n+1番目の走査線Yn+1は、k番目の主画素行541kにおける全B副画素及びk+1番目の主画素行541k+1における全G副画素に接続され、走査線Yn+1から供給される走査信号により、この全B副画素及び全G副画素が選択される。
n+2番目の走査線Yn+2は、主画素行541k+1における全R副画素及び全B副画素に接続され、走査線Yn+2から供給される走査信号により、この全R副画素及び全B副画素が選択される。このように、本実施の形態の複数の走査線は、1つの主画素行(例えば、主画素行541k)における異なる2色(例えば、R、G)の副画素に接続された第1種走査線(例えば、走査線Yn)と、2つの主画素行(例えば、主画素行541k、541k+1)における異なる2色(例えば、B、G)の副画素に接続された第2種走査線(例えば、走査線Yn+1)とで構成される。
3本の走査線Yn、Yn+1、Yn+2それぞれにより、一つの主画素行を構成する副画素の数(3M)の2/3の数(2M)の副画素が選択される。つまり、3本の走査線により、二つの主画素行の全副画素が選択される。走査線Yn、Yn+2は一つの主画素行における、2M個の副画素を選択し、走査線Yn+1は、二つの主画素行それぞれの、M個の副画素を選択する。表示領域125における他の領域において、走査線Yn、Yn+1、Yn+2と副画素との接続関係と同様の接続関係が繰り返される。
データ線Xamは、m番目(mは自然数)の主画素列551mにおける全R副画素及び半分のB副画素に接続されている。データ線Xbmは、主画素列551mにおける全G副画素及び残り半分のB副画素に接続されている。主画素列551mにおけるB副画素は、データ線Xamとデータ線Xbmに交互に接続されている。図5Bの例において、データ線Xamは奇数番目主画素行のB副画素に接続され、データ線Xbmは、偶数番目主画素行のB副画素に接続されている。
データ線Xam+1は、m+1番目(mは自然数)の主画素列551m+1における全R副画素及び半分のB副画素に接続されている。データ線Xbm+1は、主画素列551m+1における全G副画素及び残り半分のB副画素に接続されている。主画素列551m+1におけるB副画素は、データ線Xam+1とデータ線Xbm+1に交互に接続されている。図5Bの例において、データ線Xam+1は奇数番目主画素行のB副画素に接続され、データ線Xbm+1は、偶数番目主画素行のB副画素に接続されている。
データ線Xam及びXam+1は、R副画素への出力、B副画素への出力、R副画素への出力のループを繰り返す。データ線Xbm及びXbm+1は、G副画素への出力、G副画素への出力、B副画素への出力のループを繰り返す。
データ線Xam、Xbm、Xam+1、Xbm+1は、R副画素及びG副画素と重ならいように配置されている。両端の主画素列より内側において、各データ線はR副画素及びG副画素の間において延びている。データ線Xam、Xbm、Xam+1、Xbm+1と電力供給線108とは、交互に配置されている。図5Bの例において、各電力供給線108は、隣接する1本のデータ線(例えば左側のデータ線)に接続される駆動トランジスタT2を介して電力を副画素に供給する。
表示領域125における他の領域において、データ線Xam、Xbmと副画素との接続関係と同様の接続関係が繰り返される。
図5Cは、副画素とデータ線との接続関係の他の例を示す。図5Cを参照して、図5Bとの相違点を主に説明する。図5Cの例において、データ線Xamは、主画素列551mにおける、全R副画素及び偶数番目主画素行のB副画素に接続されている。データ線Xbmは、主画素列551mにおける、全G副画素及び奇数番目主画素行のB副画素に接続されている。
データ線Xam+1は、主画素列551m+1における、全R副画素及び偶数番目主画素行のB副画素に接続されている。データ線Xbm+1は、主画素列551m+1における、全G副画素及び奇数番目主画素行のB副画素に接続されている。
データ線Xam及びXam+1は、R副画素への出力、R副画素への出力、B副画素への出力のループを繰り返す。データ線Xbm及びXbm+1は、G副画素への出力、B副画素への出力、G副画素への出力のループを繰り返す。
図5B、5Cの例において、データ線は、それぞれ、2色の副画素に接続されている。R副画素は奇数番目データ線にのみ接続され、G副画素は偶数番目データ線のみに接続され、B副画素は、全てのデータ線に接続されている。各色の副画素とデータ線との接続関係は、これらと異なっていてもよい。
図6は、図5Cに示す画素レイアウトにおける、副画素の駆動のタイミングチャートを示す。図6は、データ線Xam及びデータ線Xbmからのデータ信号(以下、信号と記す)の波形、並びに、走査線Yn、Yn+1及びYn+2からの選択パルスの波形を示す。走査線Yn、Yn+1及びYn+2は、異なるタイミングで、順次選択パルスを出力する。なお、走査ドライバ回路131が、走査線Yn、Yn+1及びYn+2に選択パルスを出力する。また、ドライバIC134が、データ線Xam及びデータ線Xbmにデータ信号を出力する。
走査線Ynが選択パルスを出力している間、データ線Xamは、主画素行541kのR副画素に信号を出力する。走査線Ynが選択パルスを出力している間、データ線Xbmは、主画素行541kのG副画素に信号を出力する。
走査線Yn+1が選択パルスを出力している間、データ線Xamは、主画素行541k+1のR副画素に信号を出力する。走査線Yn+1が選択パルスを出力している間、データ線Xbmは、主画素行541kのB副画素に信号を出力する。
走査線Yn+2が選択パルスを出力している間、データ線Xamは、主画素行541k+1のB副画素に信号を出力する。走査線Y+2が選択パルスを出力している間、データ線Xbmは、主画素行541k+1のG副画素に信号を出力する。
走査線Yn、Yn+1及びYn+2は、2水平期間(2H)において、順次選択パルスを出力する。選択パルス幅は共通であり、走査線Yn、Yn+1及びYn+2は、それぞれ、略(2/3)水平期間の間、2M副画素に対して、選択パルスを出力する。1主画素行は3M副画素で構成されている。データ線Xam、Xbmは、各選択パルスにおいて、異なる主画素行の副画素又は同一主画素行の異なる色の副画素に信号を出力する。
上記副画素の選択及び駆動方法によって、M主画素列を2M本のデータ線で駆動することができる。3つの副画素から構成される主画素において、二つの副画素が行方向に配列されており、1つの副画素は列方向に配置されている。したがって、1主画素列あたり2本のデータ線(合計2M本データ線)を、容易にレイアウトすることができる。データ線数の低減により、データ線と画素回路(駆動トランジスタT2のゲート及び保持容量C1)との距離を大きくすることができ、クロストークの影響を低減できる。さらに、電力供給線の線幅を広くし抵抗を小さくできるので、画像均一性を向上できる。
図7A及び7Bは、他の画素レイアウト例を示す。以下において、図5A及び図5Bに示す構成との相違点を主に説明する。図7Aに示すように、画素において、R副画とG副画素とは、列方向に配列されている。B副画素は、R副画及びG副画素に対して行方向に配置されている。R発光領域512及びG発光領域522の行方向における寸法は、列方向における寸法より大きい。B発光領域532の列方向における寸法は、行方向における寸法より大きい。
各主画素列において、隣接する二つの画素のB副画素ペアの有機発光材料領部531は、連続している。各主画素列において、隣接するB副画素ペアの有機発光材料領部531は、分離されて、離間している。
B副画素ペアは千鳥状に配置されている。隣接する主画素列間において、B副画素ペアの中心位置が、列方向においてずれている。隣接する主画素列の一方において、奇数行の画素と次の偶数行の画素との間で、B副画素ペアが構成されている。隣接する主画素列の他方において、偶数行の画素と次の奇数行の画素との間で、B副画素ペアが構成されている。偶数主画素列のB副画素ペア配列は共通であり、奇数主画素列のB副画素ペア配列は共通である。
図7Bに示すように、走査線Ynは、主画素行541kにおける全R副画素及び全B副画素に接続されている。走査線Yn+1は、主画素行541kにおける全G副画素及び主画素行541k+1における全R副画素に接続されている。走査線Yn+2は、主画素行541k+1における全G副画素及び全B副画素に接続されている。
データ線Xamは、主画素列551mにおける全R副画素及び半分のG副画素に接続されている。データ線Xbmは、主画素列551mにおける全B副画素及び残り半分のG副画素に接続されている。主画素列551mにおけるG副画素は、データ線Xamとデータ線Xbmに交互に接続されている。図7Bの例において、データ線Xamは奇数番目主画素行のG副画素に接続され、データ線Xbmは、偶数番目主画素行のG副画素に接続されている。
データ線Xam+1は、主画素列551m+1における全R副画素及び半分のG副画素に接続されている。データ線Xbm+1は、主画素列551m+1における全B副画素及び残り半分のG副画素に接続されている。主画素列551m+1におけるG副画素は、データ線Xam+1とデータ線Xbm+1に交互に接続されている。図7Bの例において、データ線Xam+1は奇数番目主画素行のG副画素に接続され、データ線Xbm+1は、偶数番目主画素行のG副画素に接続されている。
図7A及び図7Bに示す画素レイアウトによって、M主画素列の副画素を(2/3)M本のデータ線で駆動することができる。3つの副画素から構成される画素において、R副画素又はG副画素及びB副画素が行方向に配列されており、R画素とG画素が列方向に配置されている。したがって、(2/3)のデータ線を容易にレイアウトすることができる。
図7A、7Bの構成においては、R副画素及びG副画素が、2本のデータ線と近接する。図5B、5Cに示す構成は、図7Bに示す構成と比較して、データ線と画素回路との間の距離を大きくすることができ、画素回路とのクロストークの点においてより有利である。
図8Aは、図5Bに示すレイアウトにおける、画素回路構成を模式的に示す平面図である。図8Aにおいて、電力供給線108は省略されている。各副画素の駆動トランジスタT2及び保持容量C1は、データ線と重ならず、データ線とゲート線との間に配置されている。各副画素の駆動トランジスタT2(のゲート)とこの駆動トランジスタに隣接するデータ線との距離L1、及び、各副画素の保持容量C1と、この保持容量C1に隣接するデータ線と間の距離L2を長くするように回路設計が可能になるので、フリンジ容量を介したクロストークを低減することができる。
B副画素のアノード電極162及びB発光領域532は、画素の下半分において、走査線に沿って横長に形成されている。R副画素及びG副画素のアノード電極162は、画素の上半分において、行方向に配列されている。R発光領域512及びG発光領域522は、画素の上半分において、行方向に配列されている。B副画素のアノード電極162は、R副画素及びG副画素のアノード電極162に対して列方向に配置され、B発光領域532は、R発光領域512及びG発光領域522に対して、列方向に配置されている。
図8Bから8Dを参照して、画素回路の製造における、層のパターニングを説明する。図8Bから8Dは、異なる層のパターニング示す。画素回路の製造方法は、まず、基板上にCVD(Chemical Vapor Deposition)によって、絶縁膜(例えばシリコン窒化膜)152を形成する。
次に、図8Bに示すように、公知の低温ポリシリコンTFT製造技術を用いて、低温ポリシリコンのパタンを形成する。例えば、CVDによってアモルファスシリコンを堆積し、ELA(Excimer Laser Annealing)により結晶化してポリシリコン層を形成する。スイッチトランジスタT1のチャネル部601、駆動トランジスタT2のチャネル部155、及び保持容量C1の電極171が形成される。駆動トランジスタT2のチャネル長を十分長く確保して出力電流のばらつきを抑える。
低温ポリシリコン層にゲート絶縁膜156を形成した後、図8Cに示すように、第1金属パタンが形成される。第1金属パタンにおいて、走査線Yn、Yn+1、Yn+2(スイッチトランジスタT1のゲート電極)、駆動トランジスタT2のゲート電極157、及び保持容量C1の電極172が形成される。各副画素において、ゲート電極157と電極172とは連続しており、保持容量を増加させる。
第1金属パタンは、例えば、スパッタ法を使用して形成される。第1金属パタンは、例えばMo、W、Nb、MoW、MoNb、Al、Nd、Ti、Cu、Cu合金、Al合金、Ag、Ag合金などからなる群より選択される1又は複数の層で形成される。
第1金属パタン上に、例えばCVD法によって層間絶縁膜158を形成しコンタクトホールを開口した後、図8Dに示すように、第2金属パタンを形成する。第2金属パタンは、スイッチトランジスタT1のソース/ドレイン電極、駆動トランジスタT2のソース/ドレイン電極159/160、データ線Xam、Xbm、Xam+1、Xbm+1、及び電力供給線108を含む。例えば、第2金属パタンは、スパッタ法を使用して、Ti/Al/Tiのアルミ合金で形成される。
次に、感光性の有機材料を堆積し平坦化膜161を形成し、駆動トランジスタT2のドレイン電極160に接続するためのコンタクトホールを開口する。さらに、平坦化膜161上に、アノード電極162を形成する。アノード電極162は、Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr及びこれらの化合物金属で反射膜を堆積し、その上に続けてITO、IZO、ZnO、In等の透明膜を堆積し、パターニングして形成される。アノード電極162は、平坦化膜161のコンタクトホールに形成されたコンタクト部181によってドレイン電極160に接続される。
次に、画素定義層163を形成する。画素定義層163の形成は、例えば、スピンコートによって感光性有機樹脂膜を堆積して、パターニングを行う。画素定義層163により、各副画素の発光領域が分離される。
RGBの色毎に、有機発光材料を成膜して、画素定義層163の開口から露出しているアノード電極162上に、有機発光膜165を形成する。Bの有機発光材料は、左右に隣接する2つ副画素に渡って堆積される。異なる副画素のアノード電極162は分離され、それぞれ異なる駆動トランジスタT2に接続されるため、画素を跨いで有機発光膜165を形成しても問題はない。
有機発光膜165は、例えば正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層によって構成される。有機発光膜165の積層構造は任意であり、単層でもよい。有機発光膜165の材質は副画素の色毎に異なり、有機発光膜165を構成する層の厚みも副画素毎に個別に制御する。
有機発光膜165の上に仕事関数が小さな金属を蒸着してカソード電極166を形成する。カソード電極166は、例えば、Li、Ca、LiF/Ca、LiF/Al、Al、Mg又はこれらの化合物で形成される。さらに、光取り出し効率向上のためキャップ層167を形成する。以上により、RGBの副画素、走査線、データ線及び電力供給線が形成される。
以上で説明した本実施の形態の表示装置における、複数の副画素を含む主画素と、走査線、データ線との接続関係をまとめると以下の内容になる。
複数の走査線(Yn、Yn+1、Yn+2)は、行方向に配置された第1主画素群(例えば、主画素行541kの複数の主画素)に含まれる第1色副画素と第2色副画素とに接続する第1走査線(例えば、走査線Yn)と、第1画素群に隣接する、行方向に配置された第2主画素群(例えば、主画素行541k+1)に含まれる第2色副画素と、第1画素群に含まれる第3色副画素とに接続する第2走査線(例えば、走査線Yn+1)とを含む。
さらに、複数の走査線は、さらに、第2主画素群に含まれる複数の第1色副画素と複数の第3色副画素とに接続する第3走査線(例えば、走査線Yn+2)を含む。
複数のデータ線(例えば、Xam、Xbm、Xam+1、Xbm+1)は、列方向に配置された複数の主画素に含まれる第1色副画素と第3色副画素とに接続する第1データ線(例えば、Xam)と、列方向に配置された複数の主画素に含まれる第2色副画素と第1データ線が接続していない第3色副画素とに接続する第2データ線(例えば、Xbm)とを含む。
図5Bの場合、第1色、第2色、及び第3色は、それぞれ、赤色、緑色、及び青色であり、図5Cの場合、第1色、第2色、及び第3色は、緑色、赤色、及び青色であり、図7Bの場合、赤色、青色、緑色である。
以上のように、本実施形態によれば、リアル解像度を実現しつつ、データ線、電力供給線、及びドライバICの出力端子数を低減することができる。データ線及び電力供給線の密度が低下することで、トランジスタ及び保持容量の配置を容易化できる。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
10 表示装置、100 TFT基板、105、Xam、Xbm、Xam+1、Xbm+1 データ線、106、Yn、Yn+1、Yn+2 走査線、125 表示領域、131 走査ドライバ回路、134 ドライバIC、151 絶縁基板、162 アノード電極、163 画素定義層、165 有機発光膜、166 カソード電極、181 コンタクト、T1 スイッチトランジスタ、T2 駆動ドラン時スタ、C1 保持容量、501 画素、511 R有機発光材料部、512 R発光領域、521 G有機発光材料部、522 G発光領域、531 B有機発光材料部、532 B発光領域、541 主画素行、551 主画素列

Claims (11)

  1. マトリックス状に配列された主画素と、
    行方向に延び、前記行方向に垂直な列方向に配列された、走査線と、
    前記列方向に延び、前記行方向に配列された、データ線と、
    を含み、
    前記主画素のそれぞれは、第1色副画素、第2色副画素、及び第3色副画素を含み、
    前記第2色副画素は、前記第1色副画素に対して、前記行方向に配置され、
    前記第3色副画素は、前記第1色副画素に対して、前記列方向に配置され、
    前記第1色副画素、前記第2色副画素、及び前記第3色副画素それぞれは、トランジスタと、前記トランジスタに接続される第1電極と、前記第1電極上に形成される素子分離膜と、前記素子分離膜に設けた開口を覆うように形成される発光材料部と、前記発光材料部上に形成される第2電極と、を含み、
    前記素子分離膜の開口が、前記第1色副画素、前記第2色副画素、及び前記第3色副画素それぞれの発光領域を規定し、
    前記第1色副画素、前記第2色副画素、及び前記第3色副画素は、それぞれ、前記走査線のうちの1本の走査線及び前記データ線のうちの1本のデータ線と接続し、
    前記行方向における前記主画素の数はM(Mは自然数)であり、前記列方向における前記主画素の数はNであり、
    前記走査線の数は、(3/2)N(Nは正の偶数)であり、
    前記走査線のそれぞれが接続された副画素の数は、2Mであり、
    前記データ線の数は、2Mであり、
    前記データ線のそれぞれに接続された主画素の数は、Nであり、
    前記データ線のそれぞれに接続された副画素の数は、(3/2)Nである、表示装置。
  2. 請求項1に記載の表示装置であって、
    前記第3色の発光材料の発光寿命は、前記第1色及び前記第2色の発光材料の発光寿命よりも短く、
    前記第3色副画素は、前記第1色副画素及び前記第2色副画素の双方に対して、前記列方向に配置されており、
    前記第3色副画素の発光領域は、前記第1色副画素及び前記第2色副画素の発光領域よりも広い、表示装置。
  3. 請求項2に記載の表示装置であって、
    前記第1色、前記第2色、及び前記第3色は、それぞれ、赤色、緑色、及び青色である、表示装置。
  4. 請求項2に記載の表示装置であって、
    前記主画素それぞれにおいて、前記第1色副画素、前記第2色副画素、及び前記第3色副画素の間において発光材料部は分離され、
    前記列方向において隣接する主画素からなるペアそれぞれにおいて、第3色副画素の発光材料部は連続し、前記第3色副画素の間において発光領域は分離され、
    前記列方向において、隣接ペアの間において前記第3色副画素の発光材料部は分離されている、表示装置。
  5. 請求項4に記載の表示装置であって、
    第1主画素行において、隣接する主画素のペアそれぞれは、奇数列の主画素と次の偶数列の主画素で構成され、
    前記第1主画素行に隣接する第2主画素行において、隣接する主画素のペアそれぞれは、偶数列の主画素と次の奇数列の主画素で構成されている、表示装置。
  6. 請求項2に記載の表示装置であって、
    前記主画素それぞれにおいて、前記第1色副画素の発光領域と前記第2色副画素の発光領域との間を、データ線が前記列方向において延びている、
    列方向に延びる電力供給線とデータ線とが、行方向において交互に配列されている、表示装置。
  7. 請求項2に記載の表示装置であって、
    前記第3色副画素の発光領域は、前記第1色副画素及び前記第2色副画素の発光領域よりも大きい、表示装置。
  8. 請求項1に記載の表示装置であって、
    前記走査線は、1本の主画素行に含まれる副画素のうちの2/3の副画素に接続された第1種走査線と、隣接する2本の主画素行の各主画素行に含まれる副画素のうちの1/3の副画素に接続された第2種走査線と、で構成される、表示装置。
  9. 請求項1に記載の表示装置であって、
    前記第1色、前記第2色、及び前記第3色は、それぞれ、赤色、青色、及び緑色であり、
    前記第2色副画素は、前記第1色副画素及び前記第3色副画素に対して、前記行方向において配置されている、表示装置。
  10. マトリクス状に配列された複数の主画素と、
    行方向に延び、前記行方向に垂直な列方向に配列された、複数の走査線と、
    前記列方向に延び、前記行方向に配列された、複数のデータ線と、
    を含み、
    前記主画素のそれぞれは、自発光素子を含む、第1色副画素、第2色副画素、及び第3色副画素を含み、
    前記複数の走査線は、前記行方向に配置された第1主画素群に含まれる第1色副画素と第2色副画素とに接続する第1走査線と、前記第1主画素群に隣接する、前記行方向に配置された第2主画素群に含まれる第2色副画素と、前記第1主画素群に含まれる第3色副画素とに接続する第2走査線とを含み、
    前記複数のデータ線は、前記列方向に配置された複数の主画素に含まれる第1色副画素と第3色副画素とに接続する第1データ線と、前記列方向に配置された複数の主画素に含まれる第2色副画素と前記第1データ線が接続していない第3色副画素とに接続する第2データ線とを含む、表示装置。
  11. 請求項10に記載の表示装置であって、
    前記複数の走査線は、さらに、前記第2主画素群に含まれる複数の第1色副画素と複数の第3色副画素とに接続する第3走査線を含む、表示装置。
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