TW490996B - Color display device - Google Patents
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Description
490996 A7
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（〗） [發明所屬技術領域] 本發明係關於一種具備有自發光元件，例如電場發光 元件（Electro Luminescence，以下稱為「EL」）和薄膜電晶 體（Thin Film Transistor，以下稱為「TFT」）之顯示装置。 [習知技術] 近年來’使用自發光元件之EL元件的EL顯示裝置以 取代CRT或LCD的顯示裝置而為人所注目。 另外，亦已進行具有TFT之顯示裝置的研究開發，以 作為驅動此EL元件之開關元件。 第2圖為有機EL顯示裝置之等效電路圖，第3圖為 有機EL顯示裝置之顯示像素附近的俯視圖，第4圖（a)為 沿第3圖A-A線之截面圖；第4圖（b)為沿第3圖B-B線 之截面圖。又，第5圖為顯示有機EL顯示裝置之顯示像 素的排列。 如第2及第3圖所示，在由閘極信號線5 1和汲極信號 線52所圍住之區域上形成有顯示像素11〇，並呈矩陣式排 列。又，在兩信號線51、52之交點附近設有開關用TFT 之第一 TFT30’該TFT30之源極13s係在與後述之保持電 容電極線54之間兼做構成電容量之電容電極55，同時連 接在EL元件驅動用TFT之第二TFT40的閘極41。第二 TFT之源極43s連接在有機EL元件60之陽極61，另一方 之沒極43d則連接在供給至有機EL元件60之電流源的驅 動電源線53。 又’配置有與閘極信號線51並行的保持電容電極線 ---i---------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1 311731 490996 A7 五、發明說明（2 ) 54。此保持電容電極線54係由鉻等構成，且在隔著閘極絕 緣臈12而與TFT之源極13s連接之電容電極”之間蓄積 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 電荷而構成電容量。該保持電容56係用以保持施加在第二 TFT40之閘極41的電壓而設置者。 如第4圖所示，有機EL顯示裝置係在由玻璃或合成 樹脂等製成之基板或具有導電性之基板，或者半導體基板 等之基板10上依序層疊形成TFT及有機EL元件而成。但 是，使用具導電性之基板及半導體基板作為基板1〇時，係 在這些基板10上形成二氧化矽（Si〇2)或氮化矽（SiN)等之 絕緣膜後才形成第一 TFT、第二TFT以及有機£^顯示元 件。 首先’說明開關用之TFT的第一 TFT30。 如第4圖（a)所示，在由石英玻璃、無鹼玻璃等製成之 絕緣性基板10上，依序層疊由半導體膜膜）而成之主 動層13、位在主動層上方之閘極絕緣膜12、以及兼具有由 鉻（Cr)、鉬（Mo)等高熔點金屬製成之閘極11的閘極信號線 51。另外，具備由鋁（A1)製成之汲極信號線52，並配置有 為有機EL元件的驅動電源且由鋁製成之驅動電源線5 3。 然後，於閘極11、閘極絕緣膜12上之全面形成依照 二氧化矽（Si〇2)膜、氮化矽（SiN)膜及二氧化矽膜之順序層 疊之層間絕緣膜1 5，並設置有在與汲極丨3d相對應所設之 接觸孔填充銘（A1)等金屬的》及極1 6，且更進，-步於全面形 成有由有機樹脂所製成之使表面平坦的平坦化絕緣膜 17 〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 2 311731 A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ----~2Z___ 五、發明說明（3 ) 接著，說明驅動有機EL·元件用之TFT的第二TFT40。 如第4圖（b)所示’在由石英玻璃、無鹼玻璃等所製成 之絕緣1±基板1G上，依序形成有由半導體膜（p_si膜）而成 之主動層43、閘極絕緣膜12、及由鉻（⑺、錮（M〇)等高溶 *金屬製成之閘極41，在該主動層43中，設有通道43c 和位在該通道43c兩侧之源極43s及汲極43d。然後，於 閘極絕緣膜12及主動層43上，全面地形成依照二氧化矽 膜、氮化矽膜及二氧化矽膜之順序層疊之層間絕緣膜丨5， 並配置有在與汲極43d相對應所設之接觸孔填充鋁（A1)等 金屬且連接於驅動電源的驅動電源線53。再於全面設置例 如有機樹脂所製成之使表面平坦的平坦化絕緣膜17。然 後，在與該平坦化絕緣膜17之與源極43s相對應的位置上 形成接觸孔，並在前述平坦化絕緣膜i 7上設置經由該接觸 孔與源極43s接觸之lT〇(Indium Tin Oxide :氧化銦錫）所 製成之透明電極，亦即有機EL元件之陽極6 1。 有機EL元件60係以由ΐτο等透明電極製成之陽極 61、由MTDATA(4,4-雙（3_甲基苯基胺基）二苯基）等製成之 第一電洞輸送層、及由丁卩以^心參㈠-甲基苯基苯胺基） 三苯胺）等製成之第二電洞輸送層的電洞輸送層63、由含 喹吖酮（Quinacridone)衍生物之Bebq2(10-苯〔h〕羥基喹 琳鈹錯合物）等製成之發光層64及由Bebq2等製成之電子 輸送層所構成的發光元件層65、以及由鎂（Mg) ·銀（Ag) 合金’或氟化鋰（LiF)和鋁之積層體等製成之陰極66的順 序所層疊形成之構造。藉由選擇使前述發光元件層65之發 IU·裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 3 311731 490996 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（4 ) 光材料發出預定顏色之光的材料，可構成使各種顏色發光 之顯示像素，如第5圖所示，將各色之顯示像素呈矩陣式 配置便構成有機EL顯示裝置。 此外，有機EL το件係使由陽極注入之電洞與由陰極 注入之電子在發光層的内部再次結合，並激發形成發光層 之有機分子以產生激發性電子―）。在該激發性電子 放射失去活性的過程中1會從I光層#出，1該光會經 由透明絕緣基板從透明的陽極釋放至外部並發光。 [發明欲解決之課題] 如上所述，於使各色發光之各顯示像素，雖連接有用 以驅動連接在其各個顯示像素之有機孔元件的孔元件驅 動用TFT ’但這些TFT係薄膜電晶體尺寸，亦即TFT之半 導體膜和閘極重疊之區域的通道寬度w與通道長度l(於 第3圖為L=L1+L2)間的比W/L皆為均等的TFT。 又，使各色發光之各顯示像素的發光層，其發光率係 依構成前述發光層之有機發光材料而有所不同。 因此，為了配合各色之發光率，而供給不同的電流值 到各色之有機EL元件，以取得與其他顏色相彷之亮度並 達到各色之白色均衡，則必須使供給到各色之驅動電源的 電流值不同，或者使供給至連接在各顯示像素之第一 tft 之汲極信號的電位因應各色而改變。亦 且 的顏色之發光層的有…件中所流動之電 有發光率高的顏色之發光層的有機££元件更多才行。 可是，卻會有為了使各顯示像素之每一顏色所流動之 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 丨.2----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 490996 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（5 ) 驅動電源的電流值不同，而必須將驅動電源線複雜地配置 在設有各顯示像素之區域内；或是為了因應各種顏色而改 變供給至第一 TFT之汲極信號的電位，則必須將供給信號 到第一 TFT的電路構成變複雜的缺點。 因此’本發明係鑑於上述習知缺點而研創者，其目的 在於提供一種EL顯示裝置，係藉由使具有EL元件之各色 顯示像素的EL元件驅動用TFT的尺寸依發光率而異，而 可輕易控制各色顯示像素之白色均衡而不需使電路構成變 複雜。 [解決課題之手段] 本發明之顯示裝置係於各顯示像素具備有自發光元 件，和連接於該自發光元件，並用以驅動供給電流之自發 光元件的薄膜電晶體之彩色顯示裝置中，使各色顯示像素 中任一色之顯不像素之驅動前述自發光元件所用的薄膜電 晶體之電晶體尺寸相異。 又，上述顯示裝置係使前述電晶體尺寸因應前述自發 光元件之發光率而設定之顯示裝置。 更且，該顯示裝置係將高發光率之自發光元件所連接 之驅動自發光元件用的薄膜電晶體之電晶體尺寸設定成比 發光率較該自發光元件之發光率低的自發光元件所連接之 驅動自發光元件用的薄膜電晶體之電晶體尺寸為小。 又，該顯示裝置係將發光率最高之自發光元件所連接 之驅動自發光元件用的薄膜電晶體之電晶體尺寸設定成比 ”他發光率之自發光疋件所連接之驅動自發光元件用的薄 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格_(21G X 297公髮5----- 5 311731 iu ----------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（6 ) 膜電晶體之電晶體尺寸為小。 更進一步地’係前述發光率最高之自發光元件的顏色 為綠色之顯示裝置。 又’該顯示裝置係將發光率最低之自發光元件所連接 之驅動自發光元件用的薄膜電晶體之電晶體尺寸設定成比 其他發光率之自發光元件所連接之驅動自發光元件用的薄 膜電晶體之電晶體尺寸為大。 並且’係前述發光率最低之自發光元件的顏色為紅色 或藍色之顯示裝置。 又’該顯示裝置係隨著發光率的降低而逐次增大前述 驅動自發光元件用之薄膜電晶體的電晶體尺寸。 又，該顯示裝置之前述自發光元件為電場發光元件。 [發明之實施形態] 以下說明本發明之顯示裝置。 第1圖顯不將本發明之顯示裝置應用在EL顯示裝置 100之情形，且係將供給電流至EL元件之EL元件驅動用 TFT的一部分擴大後的俯視圖。 另外，该圖係各顯示像素發出紅色（11〇R)、綠色（u〇G) 及藍色（11 0B)的光之情況，且係僅擴大顯示前述第3圖所 丁之顯不像素中配置在顯不像素之具有驅動用MI的通遒 43c、源極43s及汲極43d的主動層和閘極。 >如該圖所示，於EL顯示裝置刚内，有複數條閘極 #號線51配置在該圖的左右方向，且有複數條没極信號線 53配置在該圖之上下方向> it η ll ___卜万向並且廷些信號線51、Η係互 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格⑽χ 297公着)- 6 311731 • I U----------裝--------訂--------- C請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490996 A7 ------— B7___ 五、發明說明（7 ) 相交又。 在該等之交差點附近係如第3圖所示，形成有連接於 兩信號線51，53並控制供給電流到EL元件6〇之時序的開 關用TFT30;於該TFT30之源極13s連接閘極，並供給電 流至有機EL元件60，以驅動該有機EL元件6〇之EL元 件驅動用TFT40 ;以及於該EL元件驅動用TFT40的源極 43s連接有陽極61的有機EL元件6〇。又，如第1圖所示， 各色之顯示像素110R，110B，u〇G係呈矩陣式排列。有機 EL το件60之構造與在習知技術部分所說明者相同，於此 省略其說明。 在此，說明各顯示像素110R、110B、110G所連接之 EL元件驅動用TFT的電晶體尺寸w/L。 此外，在本發明中，TFT之電晶體尺寸意指TFT之通 道的通道寬度W和通道長度L間的比，亦即為w/L。 於本發明實施形態中，係綠色顯示像素所配置之發光 材料的發光率為最高’紅色顯示像素所配置之發光材料的 發光率為次高，而藍色顯示像素所配置之發光材料的發光 率為最低之情況。亦即係對於綠色之發光率Geff、紅色之 發光率Reff和藍色之發光率Beff三者間之比為Geff ·· Reff : Beff=l〇 : 3·8 : 1.8 的情況作說明。 第1圖中，EL元件驅動用TFT的電晶體尺寸w/L係 L1+L2 〇 由於綠色顯示像素之發光元件層之發光材料的發光率 為最高，因此各顯示像素之驅動用TFT之電晶體尺寸（W/L) I ^----.------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 7 311731 A7 A7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（8 ) 中’係將綠色顯示像素110G之W/L設為最小而形成TFT。 其他顏色之顯示像素110R，110B之W/L係形成比綠 色顯示像素110G之W/L為大。 具體而言’因為各色發光率之比為Geff : Reff :
Beff=l〇: 3.8: 1.8,故假設各TFT的通道長度L=5vm時， 則綠色顯示像素之TFT的通道寬度WG=5 // m、紅色顯示 像素之TFT的通道寬度WR=13 //m、藍色顯示像素之TFT 的通道寬度WB=28/z m。 亦即，成為 WG : WR : WB = 1/ Geff : Ι/Reff : l/Beff=l/l〇 : ι/3·8 : m 8 = 1 : 2 6 : 5 6 = 5 : 13 : 28。 如此，藉由因應各色之發光率設定W/L，便無須按每 一顏色調整而供給EL驅動電源之電流值，又，在供給從 開關用TFT30之源極供給汲極信號線發出之汲極信號到 EL驅動用TFT40之閘極的電壓時，也無須再按每一顏色 做調整。若是調整上述之各個電壓，驅動電源線在EL顯 示裝置之顯示區域内的配置會變得複雜，而因此成為導致 斷線或短路的原因，同時，為了控制供給至EL元件驅動 用TFT之閘極的電壓，也不需要再另外裝設用以控制供給 至開關用TFT之汲極之電壓的電路。 此外，於第1圖雖係顯示將通道寬度w和通道長度乙 中的通道寬度W設為一定之情況，但本發明並不受限於 此，也可設通道長度L為一定，而使通道寬度胃在各色之 顯示像素為互異。亦即，設成綠色顯示像素之通道寬度w 為最小，藍色顯示像素之TFT的通道寬度w比綠色顯示 I ^—------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁)
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五、發明說明（9 ) 像素之情形為大，而紅色顯^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ 為最寬。 彳冢素之TFT的通道寬度w 如此，藉由使各色顯示像音
豕素所連接之EL驅動用TFT 的W/L因應於配置在1顯 料的發先率而万显......像素之發光元件層之發光材 … 、，使來自驅動電源的電壓於各色皆不 同，藉此便無須將驅動電源線複雜地配置在㉛顯示裝置 的顯不區域内，同時使供仏5 便供、、、口至開關用TFT30之汲極信號於 各色皆不同，藉此便可防止電路構成變複雜。 又，本實施形態中係顯示發光之各色為紅、綠、藍時， 使發光率取佳之綠色顯示像素所連接之el驅動用川的 電晶體尺寸皿為最小，發光率不良之紅色顯示像素所連 接之EL驅動用TFT之魏為次大，而發光率最差之藍色 顯示像素所連接之EL驅動用TFT之W/L為最大之情況， 仁亦可依發光層之發光材料的不同，使發光率最佳之顏 色，例如綠色顯示像素和發光率次佳之顏色，例如紅色顯 示像素W/L相同，而只有其餘的顏色，例如藍色顯示像素 的W/L較大，又，使發光率最差之藍色和發光率次不佳之 紅色顯示像素的W/L相同，而剩下之發光率最佳的顏色， 例如綠色顯示像素的W/L較小也可發揮本發明特有的效
並且，本實施形態中，係說明紅色顯示像素u〇R和 藍色顯示像素110B之W/L中，紅色顯示像素n〇R的W/L 較大的情形，但是紅色顯示像素U〇R和藍色顯示像素 110B之W/L的大小順序係因為其發光率為按材料而不 I ^ 裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐） 9 311731 490996 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（i〇 ) 同，故也有因為材料而替換的情形。設顯示像素的各個顏 色為R(紅）、G(綠）、B(藍）時，係將發光率最高之綠色顯示 像素110G所連接之TFT的w/L設為最小。 ’ 再者，要取得顯示裝置之白色均W時，除材料之發光 率外，也要因應各色發光材料之色度而調整流動於各色之 TFT的電流值，但也可因應該色度而調整電晶體尺寸。 另外，本實施形態中，係顯示同色之顯示像素呈上下 方向並列之所謂線條配列的情況，但本發明不限於此，採 用所謂的三角配列也可得到相同的效果。 又，各色發光層之材料，藍色發光層可使用例如 〇XD(噚二唑）、AZM(噚唑甲基-辞錯合物）等，紅色發光層 可使用例如ΖηΡΓ(四苯基卩卜非酸鋅錯合物）等，而綠色發: 層可使用例如BeBq2(10-苯并〔h〕喹琳醇_鋇_鈹錯合物） 等。 如此，在有機EL顯示裝置之各色顯示像素由發光層 之發光率最佳的綠色顯示像素、發光率比綠色顯示像素之 發光率低的紅色顯示像素，和發光率比紅色顯示像素之發 光率更低的藍色顯示像素所構成時，係藉由使綠色顯示像 素所連接之EL元件驅動用TFT之W/L比紅色顯示像素所 連接之EL元件驅動用TFT之W/L為小或相等，而且使紅 色顯不像素所連接之EL元件驅動用TFT之W/L比藍色顯 不像素所連接之EL元件驅動用TFT之W/L為小，就無須 複雜地配置用以使來自驅動電源之電流值按各色顯示像素 而不同的驅動電源配線，並且也不用複雜地設定用以使供 木紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼⑵G χ 297公髮） 赞
·裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --訂------ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 490996 A7 ___ B7 五、發明說明（η ) 給至開關用TFT之沒極信號的偏壓於各色信號皆不同的周 邊電路’故可輕易隨著各色顯示像素之發光材料的發光率 控制電流值，同時，可藉此易於獲得各色之白色均衡。 又，依照上述之方式設定各色顯示像素所連接之TFT 的W/L，得以控制各色亮度之均衡，故可輕易獲得良好白 色均衡之顯示。 此外，本發明實施形態中，已說明EL元件驅動用TFT 具有閘極隔著閘極絕緣膜而設在主動層上方之所謂頂閘極 構造之情形，但是，本發明在具有閘極隔著閘極絕緣膜而 設在主動層下方之所謂底閘極構造之情形也可發揮同樣的 效果。
並且，本實施形態中，雖僅說明EL顯示裝置當中的 數個像素，但本發明也適用於VGA (640X480)、 SVGA (800X600)、XGA (1024X768)、SXGA (1280X1024)等任意 之顯示像素數目。 [發明效果] 根據本發明，可獲得一種可輕易控制各色顯示像素之 白色均衡，而無須將電路構成變複雜的EL顧示裝置。 [圖式之簡單說明] 第1圖為本發明之EL顯示裝置之各色顯示像素之 TFT的一部分擴大俯視圖。 第2圖為本發明之el顯示裝置之等效電路圖。 第3圖為EL·顯示裝置之顯示像素附近之俯視圖ό 第4圖（a)、（b)為EL顯示裝置之截面圖。 丨^----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 311731 490996 A7 B7 五、發明說明（12 ) 第5圖為EL顯示裝置之各色顯示像素之排列的俯視 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖。 [元件符號之簡單說明] 30 第一 TFT 40 第二 TFT 51 閘極信號線 52 汲極信號線 53 驅動電源線 54 保持電容電極線 100 EL顯示裝置 110B 藍色顯示像素 110G 綠色顯示像素 110R 紅色顯示像素 IU----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 12 311731
Claims (1)
- 公告本弟W120164號專利申請案 申請專利範圍修正本 L 一種务洛/一 （9〇年12月28日） ^不裝置’係於各個顯示像素備有自發光 和連接於該自發光几件並用以供給電流之驅 用薄膜電晶體者，其特徵為：於任一色之顯示像 鈐和其他顏色之顯示像素，使前述驅動用薄膜電晶 之電晶體尺寸互異。 2· -種彩色顯示裝置，係於各個顯示像素備有自發光 疋件，和用以控制供給電流至該自發光元件之時序 的開關用薄膜電晶體，其特徵為：於任一色之顯示 像素和其他顏色之顯示像素，使前述驅動用薄膜電 晶體之電晶體尺寸互異。 3.如申請專利範圍第2項之彩色顯示裝置，其中，前 述電晶體尺寸係因應前述自發光元件之發光率而 設定。 4·如申請專利範圍第3項之彩色顯示裝置，其中，係 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 资iEJ 充 將發光率高之自發光元件所連接之驅動用薄膜電 晶體之電晶體尺寸設定成比發光率低之自發光元 件所連接的驅動用薄膜電晶體之電晶體尺寸為 /J> 〇 5·如申請專利範圍第3項之彩色顯示裝置，其中，係 將發光率最高之自發光元件所連接之驅動用薄膜 電晶體之電晶體尺寸設定成比其他發光率之自發 本紙張適用中國國緒準（CNS )A4規格（210X 297公爱) '~ -- 1 311731 490996 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 =件所連接之驅動用薄膜電晶體之電晶體尺寸 6·如申請專利範圍第5項之彩色顯示裝置，其中，前 述發光率最高之自發光元件為綠色。 7. 如申請專利範圍第3項之彩 ”巴顯不裝置，1中，# 將發光率最低之自發光元件 : 、 電晶體之電晶體尺寸設定 用厚膜 一 从此具他發光率之自發 光元件所連接之驅㈣薄膜電晶帛之電晶體尺寸 為大。 8. 如申請專利範圍第7項之彩色顯示裝置，其中，前 述發光率最低之自發光元件為紅色或藍色。 9. 如申請專利範圍第3項之彩色顯示裝置，其中，係 隨著發光率降低，使前述驅動自發光元件所用之薄 膜電TO體之電晶體尺寸依序增大。 10. 如申請專利範圍第i至第9項中任一項之彩色顯示 裝置’其中’前述自發光元件係電場發光元件。 本紙張尺度適用中國國家標準（CN S ) A4規格（210 X 297公楚) 2 311731
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