JP2008152156A - 表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】マトリクス状に配列された複数の画素回路101と、画素回路が接続される少なくとも一つの駆動配線WSLと、駆動配線WSLと交差するように配線され、画素回路が接続される信号線SGLと、を有し、信号線SGLは、複数本が併走するように配線されている。
【選択図】図12
Description
これは有機ELディスプレイなどにおいても同様であるが、有機ELディスプレイは各画素回路に発光素子を有する、いわゆる自発光型のディスプレイであり、液晶ディスプレイに比べて画像の視認性が高い、バックライトが不要、応答速度が速い、等の利点を有する。
また、各発光素子の輝度はそれに流れる電流値によって制御することによって発色の階調を得る、すなわち発光素子が電流制御型であるという点で液晶ディスプレイなどとは大きく異なる。
この表示装置1は、図1に示すように、画素回路(PXLC)2aがm×nのマトリクス状に配列された画素アレイ部2、水平セレクタ(HSEL)3、ライトスキャナ(WSCN)4、水平セレクタ3により選択され輝度情報に応じたデータ信号が供給される信号線(データ線)信号SGL1〜SGLn、およびライトスキャナ4により選択駆動される走査線WSL1〜WSLmを有する。
なお、水平セレクタ3、ライトスキャナ4に関しては、多結晶シリコン上に形成する場合や、MOSIC等で画素の周辺に形成することもある。
図2の画素回路は、多数提案されている回路のうちで最も単純な回路構成であり、いわゆる2トランジスタ駆動方式の回路である。
有機EL発光素子は多くの場合整流性があるため、OLED(Organic Light Emitting Diode)と呼ばれることがあり、図2その他では発光素子としてダイオードの記号を用いているが、以下の説明においてOLEDには必ずしも整流性を要求するものではない。
図2ではTFT11のソースが電源電位VCCに接続され、発光素子13のカソード(陰極)は接地電位GNDに接続されている。図2の画素回路2aの動作は以下の通りである。
走査線WSLを選択状態(ここでは低レベル)とし、信号線SGLに書き込み電位Vdataを印加すると、TFT12が導通してキャパシタC11が充電または放電され、TFT11のゲート電位はVdataとなる。
走査線WSLを非選択状態(ここでは高レベル)とすると、信号線SGLとTFT11とは電気的に切り離されるが、TFT11のゲート電位はキャパシタC11によって安定に保持される。
TFT11および発光素子13に流れる電流は、TFT11のゲート・ソース間電圧Vgsに応じた値となり、発光素子13はその電流値に応じた輝度で発光し続ける。
上記ステップST1のように、走査線WSLを選択してデータ線に与えられた輝度情報を画素内部に伝える操作を、以下「書き込み」と呼ぶ。
上述のように、図2の画素回路2aでは、一度Vdataの書き込みを行えば、次に書き換えられるまでの間、発光素子13は一定の輝度で発光を継続する。
このとき、pチャネルのドライブトランジスタのソースは電源電位VCCに接続されており、このTFT11は常に飽和領域で動作している。よって、下記の式1に示した値を持つ定電流源となっている。
Ids=1/2・μ(W/L)Cox(Vgs−|Vth|)2 …(1)
しかしながら、図2の2トランジスタ駆動は定電流駆動のために有機EL発光素子には上述したように定電流が流れ続け、有機EL発光素子のI−V特性が劣化してもその発光輝度は経時劣化することはない。
このTFT21は飽和領域で駆動されるので、動作点のソース電圧に対したVgsに関して上記式1に示した方程式の電流値の電流Idsを流す。
あるいは、OLEDと直列に接続されるドライブ(駆動)トランジスタやスイッチングトランジスタの他に、移動度やしきい値キャンセル用のTFT等が設けられる構成が採用される場合がある。
このパルス信号が印加されるTFTが2あるいはそれ以上存在する場合には、各パルス信号を印加するタイミングが重要となる。
特に、信号線やゲートラインは層間、同層ショートが起きてしまうと線欠陥となってしまい低歩留まりの原因となる。
この問題は、パネルの大型化、高精細化が進むほど、影響が大きい。
図7は、本第1の実施形態に係る画素回路の具体的な構成を示す回路図である。
また、図7においても、図面に簡単化のために一つの画素回路の具体的な構成を示している。
具体的には、発光素子113のカソードが基準電位Vcatに接続され、アノードが第1のノードND111に接続され、TFT112のソースが第1のノードND111に接続され、TFT111のドレインがパワー駆動線PSLに接続されている。
そして、TFT111のゲートが第2のノードND112に接続されている。
また、キャパシタC111の第1電極が第1のノード111に接続され、キャパシタC111の第2電極が第2のノードND112に接続されている。
信号線SGLと第2のノードND112との間にTFT112のソース・ドレインがそれぞれ接続されている。そして、TFT112のゲートが走査線WSLに接続されている。
図8(A)は走査線WSLに印加されるゲートパルス(走査パルス)GPを、図8(B)はパワー駆動線PSLに印加されるパワー信号PSGを、図8(C)は信号線SGLに印加される入力信号SINを、それぞれ示している。
その後、信号線SGLに輝度情報に応じたデータ信号Vsigを印加し、TFT112を通して第2のノードND112に信号を書き込む。このとき、TFT111に電流を流しながら書き込みを行うことから、同時並列的に、移動度補正が行われる。
そして、TFT112を非導通状態として、輝度情報に応じて発光素子113を発光させる。
特に、信号線やゲートラインは層間、同層ショートが起きてしまうと線欠陥となってしまい低歩留まりの原因となる。
そこで、本実施形態においては、図6および図7においては図示していないが、パネルの歩留まりの向上を図るべく、信号線を本来の1本のみではなく複数本(本実施形態では2本)を、画素配列の各列ごとに併走させて配線させ、たとえば製造後に、信号線SGLと走査線(ゲートライン)WSLとがショートあるいはオープンして不良の画素回路が発生した場合に、2本の信号線を所望の箇所で接続し、かつ切断してその不良画素回路をバイパスするような対策を施している。
以下に、第1〜第3の対策例について説明する。
図10は、パネルの歩留まり向上を図るための第1の対策例を説明するための画素回路の簡略的な等価回路を示す図である。
なお、図9および図10の例においては、位置P2は電源ラインであるパワー信号線PSLと重ならない位置として選定されている。
この場合、不良画素回路をバイパスさせるために、位置P1と位置P3との間おける主信号線SGLMの所定箇所を切断し、位置P2と位置P3との間における主信号線SGLMの所定箇所を切断し、位置P1と位置P2間の主信号線SGLMを予備信号線SGLSに代替させる。
換言すると、第1の対策例においては、ショート若しくはオープンを起こした部分を切断して線欠陥を点欠陥とするという方式がとられている。
図13は、パネルの歩留まり向上を図るための第2の対策例を説明するための画素回路の簡略的な等価回路を示す図である。
そして、不良画素回路がある場合には、主信号線SGLMの切断処理と、位置P1と位置P2で接続配線CNL1,CNL2の接続処理を行う。
それゆえ信号線の周波数は通常の倍となる。その状態で第1の対策例のように信号線を1画素内に複数ハシゴ状に接続してしまうと容量という点では大きくなり、低消費電力化という点で不利になる場合もあり得る。
そこで、本第2の対策例においては、本来の主信号線SGLMと予備(サブ)信号線SGLSの2本を併走させて配線させておくのみとしている。
この場合、不良画素回路をバイパスさせるために、位置P1と位置P3との間おける主信号線SGLMの所定箇所を切断し、位置P2と位置P3との間における主信号線SGLMの所定箇所を切断し、位置P1の主信号線SGLMと予備信号線SGLSをメタルCVD法等により接続配線CNL11で接続し、かつ、位置P2の主信号線SGLMと予備信号線SGLSをCVD法等により接続配線CNL12で接続し、そして、位置P1より処理領域外における予備信号線SGLSを切断し、位置P2より処理領域外における予備信号線SGLSを切断して、位置P1と位置P2間の主信号線SGLMを予備信号線SGLSに代替させる。
図16は、パネルの歩留まり向上を図るための第3の対策例を説明するための画素回路の簡略的な等価回路を示す図である。
この場合、不良画素回路をバイパスさせるために、位置P1と位置P3との間おける主信号線SGLMの所定箇所を切断し、位置P2と位置P3との間における主信号線SGLMの所定箇所を切断し、予備信号線SGLSSの一端位置P1の主信号線SGLMと予備信号線SGLSをメタルCVD法等により接続配線CNL11で接続し、かつ、予備信号線SGLSSの他端位置P2の主信号線SGLMと予備信号線SGLSをCVD法等により接続配線CNL12で接続して、位置P1と位置P2間の主信号線SGLMを予備信号線SGLSに代替させる。
そして、上層にある走査線WSLと、この走査線WSLより下層にある信号線SGLと同層で同材料の低抵抗配線層114とを、SINやSiO2等の層間絶縁膜115に形成したコンタクト116を通して接続し、2段配線構造としている。
さらに、本第1の対策例においては、キャパシタC111を走査線WSLと層の積層方向において、重ならないような位置にずらして配置している。
一般に、TFTのゲート電極は、高抵抗配線、たとえばモリブデン(Mo)、タンタル(Ta)などの金属または合金をスパッタリングなどの方法で成膜して形成される。
また、ライトスキャナ103のゲートパルス(制御信号)GPの走査線WSLへの出力端側と、この出力端から離れた位置のゲートパルスGPのパルス幅の差を小さくすることができ、書込み不足やムラ、シェーディングのない均一な画質を得ることが可能となる。 そして、ゲートラインのトランジェントを高速化することが可能となり、高精細化が実現可能となる、という利点がある。
これに対して、本対策例のように、キャパシタC111を走査線WSLと層の積層方向において、重ならないような位置にずらして配置し、走査線WSL下には信号線SGLのみがオーバーラップする状態となり、寄生容量の増加を防止することができ、ゲートパルスの伝搬速度のいっそうの高速化を実現することが可能となる。
そして、電源ラインPSL上に形成した層間絶縁膜115にコンタクト121が形成され、層間絶縁膜115上に形成したAl等の低抵抗配線層122をコンタクト121を介して電源ラインPSLと接続して多層化し、電源ラインを2段配線構造として、低抵抗化を図り、電圧降下に伴いシェーディング等のムラが発生し、画像にはムラやザラツキとして発生することを改善している。
たとえば、上層の電源用配線層122上に平坦化膜123が形成され、平坦化膜123にコンタクト124が形成され、電源用配線層122は、平坦化膜123上に形成されたアノード電極125とコンタクト124を介して接続される。
なお、図21(A)は走査線WSLに印加されるゲートパルス(走査パルス)GPを、図21(B)はパワー駆動線PSLに印加されるパワー信号PSGを、図21(C)は信号線SGLに印加される入力信号SINを、図21(D)は第2のノードND112の電位VND112を、図21(E)は第1のノードND111の電位VND111を、それぞれ示している。
このとき、駆動トランジスタでるTFT111は飽和領域で動作するように設定されているため、EL発光素子113に流れる電流IdsはTFT111のゲート・ソース間電圧Vgsに応じて式1に示される値をとる。
このとき、TFT111のゲート・ソース間電圧は(Vofs−Vss)という値をとる。このTFT111のゲート・ソース間電圧(Vofs−Vss)がTFT111のしきい値電圧Vthよりも大きくない(低い)としきい値補正動作を行うことができないために、TFT111のゲート・ソース間電圧(Vofs−Vss)がTFT111のしきい値電圧Vthよりも大きく、すなわちVofs−Vss>Vthとする必要がある。
パワー駆動線PSLを電源電圧VccとすることでEL発光素子113のアノード(ノードND111)がTFT111のソースとして機能し、図25に示すように電流が流れる。
EL発光素子113の等価回路は、図25に示すように、ダイオードと容量で表されるため、Vel≦Vcat+Vthel(EL発光素子113のリーク電流がTFT111に流れる電流よりもかなり小さい)の関係を満足する限り、TFT111の電流はキャパシタC111とCelを充電するために使われる。
このとき、容量Celの端子間の電圧Velは時間と共に、図26に示すように上昇してゆく。一定時間経過後、TFT111のゲート・ソース間電圧はVthという値をとる。このとき、Vel=Vofs−Vth≦Vcat+Vthelとなっている。
このとき、TFT111のソース電圧がEL発光素子113のしきい値電圧Vthelとカソード電圧Vcatの和を越えなければ(EL発光素子113のリーク電流がTFT111に流れる電流よりもかなり小さければ)、TFT111に流れる電流はキャパシタC111とCelを充電するのに使用される。
このとき、TFT111のしきい値補正動作は完了しているため、TFT111が流す電流は移動度μを反映したものとなる。
具体的にいうと、図28に示すように、移動度μが大きいものはこのときの電流量が大きく、ソース電圧の上昇も早い。逆に移動度μが小さいものは電流量が小さく、ソース電圧の上昇は遅くなる。これによって、TFT111のゲート・ソース間電圧は移動度μを反映して小さくなり、一定時間経過後に完全に移動度を補正するVgsとなる。
TFT111のゲート・ソース間電圧は一定であるので、TFT111は一定電流Ids'をEL発光素子113に流し、VelはEL発光素子113にIds'という電流が流れる電圧Vxまで上昇し、EL発光素子113は発光する。
本画素回路101においてもEL発光素子113は発光時間が長くなるとそのI-V特性は変化してしまう。そのため図中B点(ノードND111)の電位も変化する。しかしながら、TFT111のゲート・ソース間電圧は一定値に保たれているのでEL発光素子113に流れる電流は変化しない。よってEL発光素子113のI-V特性が劣化しても、一定電流Idsが常に流れ続け、EL発光素子113の輝度が変化することはない。
また、シェーディング、スジムラ等の発生が抑止された画質のよい画像を得ることができる。
ただし、第1〜第3の対策例は、2Tr+1C画素回路を有する表示装置100に対して効果的であるが、これらの対策を、OLEDと直列に接続されるドライブ(駆動)トランジスタやスイッチングトランジスタの他に、移動度やしきい値キャンセル用のTFT等が別途設けられる構成の画素回路を有する表示装置にも適用することが可能である。
以下に、これらの表示装置にうち、5個のトランジスタと1個のキャパシタの5Tr+1C画素回路を有する表示装置の構成例について第2の実施形態として説明する。
図31は、本実施形態に係る画素回路の具体的な構成を示す回路図である。
TFT211により第1のスイッチトランジスタが形成され、TFT213により第2のスイッチトランジスタが形成され、TFT215により第3のスイッチトランジスタが形成され、TFT214により第4のスイッチトランジスタが形成されている。
なお、電源電圧Vccの供給ライン(電源電位)が第1の基準電位に相当し、接地電位GNDが第2の基準電位に相当している。また、VSS1が第4の基準電位に相当し、VSS2が第3の基準電位に相当する。
そして、TFT212のゲートが第2のノードND212に接続され、TFT211のゲートが駆動線DSLに接続されている。
TFT213のドレインが第1のノード211およびキャパシタC211の第1電極に接続され、ソースが固定電位VSS2に接続され、TFT213のゲートが第2のオートゼロ線AZL2に接続されている。また、キャパシタC211の第2電極が第2のノードND212に接続されている。
信号線SGLと第2のノードND212との間にTFT214のソース・ドレインがそれぞれ接続されている。そして、TFT214のゲートが走査線WSLに接続されている。
さらに、第2のノードND212と所定電位Vss1との間にTFT215のソース・ドレインがそれぞれ接続されている。そして、TFT215のゲートが第1のオートゼロ線AZL1に接続されている。
所望の対策を施すことにより、パネル全体で駆動信号(パルス)の配線抵抗や配線容量による遅延に起因するシェーディング、スジムラ等の対策が行われ、シェーディング、スジムラ等の発生が抑止された画質のよい画像を得ることができる。
なお、図32(A)は駆動性DSLに印加される駆動信号DS、図32(B)は走査線WSLに印加される駆動信号WS(第1の実施形態のゲートパルスGPに相当)を、図32(C)は第1のオートゼロ線AZL1に印加される駆動信号AZ1、図32(D)は第2のオートゼロ線AZL2に印加される駆動信号オートゼロ信号AZ2を、図32(E)は第2のノードND112の電位を、図32(F)は第1のノードND111の電位をそれぞれ示している。
その結果、TFT213がオンし、このとき、TFT213を介して電流が流れ、TFT212のソース電位Vs(ノードND211の電位)はVSS2まで下降する。そのため、EL発光素子216に印加される電圧も0Vとなり、EL発光素子216は非発光となる。
この場合、TFT214がオンしてもキャパシタC211に保持されている電圧、すなわち、TFT212のゲート電圧は変わらない。
そして、オートゼロ線AZL2への駆動信号AZ2がローレベルに切り替えられた後、ドライブスキャナ205による駆動線DSLの駆動信号DSが所定期間のみローレベルに切り替えられる。
これにより、TFT213がオフし、TFT215、TFT212がオンすることにより、TFT212,TFT211の経路に電流が流れ、第1のノードの電位は上昇する。
そして、ドライブスキャナ205による駆動線DSLの駆動信号DSがハイレベルに切り替えられ、駆動信号AZ1がローベルに切り替えられる。
以上の結果、ドライブトランジスタTFT212のしきい値Vth補正が行われ、第2のノードND212と第1のノードND211との電位差はVthとなる。
その状態で所定期間経過後にライトスキャナ204による走査線WSLへの駆動信号WSが所定期間ハイレベルに保持され、データ線よりデータをノードND212に書き込み、駆動信号WSがハイレベルの期間にドライブスキャナ205による駆動線DSLの駆動信号DSがハイレベルに切り替えられ、やがて駆動信号WSがローレベルに切り替えられる。
このとき、TFT212がオンし、そして、TFT214がオフし、移動度の補正が行われる。
この場合、TFT214がオフしており、TFT212のゲート・ソース間電圧は一定であるので、TFT212は一定電流IdsをEL発光素子216に流す。これによって、第1のノードND211の電位はEL発光素子216にIdsという電流が流れる電圧Vxまで上昇し、EL発光素子216は発光する。
ここで、本回路においてもEL発光素子は発光時間が長くなるとその電流−電圧(I-V)特性は変化してしまう。そのため、第1のノードND211の電位も変化する。しかしながら、TFT212のゲート・ソース間電圧Vgsは一定値に保たれているのでEL発光素子216に流れる電流は変化しない。よって、EL発光素子216のI-V特性が劣化しても、一定電流Idsが常に流れ続け、EL発光素子216の輝度が変化することはない。
Claims (8)
- マトリクス状に配列された複数の画素回路と、
上記画素回路が接続される少なくとも一つの駆動配線と、
上記駆動配線と交差するように配線され、上記画素回路が接続される信号線と、を有し、
上記信号線は、
複数本が併走するように配線されている
表示装置。 - 上記信号線は、
主信号線と予備信号線の2本が併走するように配線され、
上記主信号線と予備信号線は、信号線の配線方向において、画素回路を挟んで所定の2箇所の第1および第2の位置においてそれぞれ接続配線で接続されている
請求項1記載の表示装置。 - 接続すべき画素回路が不良である場合、上記第1の位置と不良位置との間おける主信号線の所定箇所を切断し、上記第2の位置と上記不良位置との間における主信号線の所定箇所を切断し、上記第1の位置と上記第2の位置間の主信号線を予備信号線に代替させてある
請求項1記載の表示装置。 - 上記信号線は、
主信号線と予備信号線の2本が併走するように配線され、
接続すべき画素回路が不良である場合、信号線の配線方向において、画素回路を挟んで所定の2箇所の第1および第2の位置のうち、上記第1の位置と不良位置との間おける主信号線の所定箇所を切断し、上記第2の位置と上記不良位置との間における主信号線の所定箇所を切断し、上記第1の位置における上記主信号線と上記予備信号線を接続配線で接続し、かつ、上記第2の位置の主信号線と予備信号線を接続配線で接続し、上記第1の位置より処理領域外における上記予備信号線を切断し、上記第2の位置より処理領域外における予備信号線を切断して、上記第1の位置と上記第2の位置間の主信号線を予備信号線に代替させてある
請求項1記載の表示装置。 - 上記信号線は、
主信号線と予備信号線の2本が併走するように配線され、かつ、上記予備信号線は画素回路ごとに配線され、
接続すべき画素回路が不良である場合、信号線の配線方向において、画素回路を挟んで所定の2箇所の第1および第2の位置のうち、上記第1の位置と不良位置との間おける主信号線の所定箇所を切断し、上記第2の位置と上記不良位置との間における主信号線の所定箇所を切断し、上記第1の位置における上記主信号線と上記予備信号線を接続配線で接続し、かつ、上記第2の位置の主信号線と予備信号線を接続配線で接続して、上記第1の位置と上記第2の位置間の主信号線を予備信号線に代替させてある
請求項1記載の表示装置。 - マトリクス状に配列された複数の画素回路と、
上記画素回路が接続される少なくとも一つの駆動配線と、
上記駆動配線と交差するように配線され、上記画素回路が接続される信号線と、を有し、
上記信号線は、
複数本が併走するように配線されている
表示装置の製造方法であって、
上記信号線を、主信号線と予備信号線の2本が併走するように配線し、
上記主信号線と予備信号線を、信号線の配線方向において、画素回路を挟んで所定の2箇所の第1および第2の位置においてそれぞれ接続配線で接続し、
接続すべき画素回路が不良である場合、上記第1の位置と不良位置との間おける主信号線の所定箇所を切断し、
上記第2の位置と上記不良位置との間における主信号線の所定箇所を切断して、上記第1の位置と上記第2の位置間の主信号線を予備信号線に代替させる
表示装置の製造方法。 - マトリクス状に配列された複数の画素回路と、
上記画素回路が接続される少なくとも一つの駆動配線と、
上記駆動配線と交差するように配線され、上記画素回路が接続される信号線と、を有し、
上記信号線は、
複数本が併走するように配線されている
表示装置の製造方法であって、
上記信号線を、主信号線と予備信号線の2本が併走するように配線し、
接続すべき画素回路が不良である場合、信号線の配線方向において、画素回路を挟んで所定の2箇所の第1および第2の位置のうち、上記第1の位置と不良位置との間おける主信号線の所定箇所を切断し、
上記第2の位置と上記不良位置との間における主信号線の所定箇所を切断し、
上記第1の位置における上記主信号線と上記予備信号線を接続配線で接続し、
上記第2の位置の主信号線と予備信号線を接続配線で接続し、
上記第1の位置より処理領域外における上記予備信号線を切断し、
上記第2の位置より処理領域外における予備信号線を切断して、上記第1の位置と上記第2の位置間の主信号線を予備信号線に代替させる
表示装置の製造方法 - マトリクス状に配列された複数の画素回路と、
上記画素回路が接続される少なくとも一つの駆動配線と、
上記駆動配線と交差するように配線され、上記画素回路が接続される信号線と、を有し、
上記信号線は、
複数本が併走するように配線されている
表示装置の製造方法であって、
上記信号線を、主信号線と予備信号線の2本が併走するように配線し、かつ、上記予備信号線を画素回路ごとに配線し、
接続すべき画素回路が不良である場合、信号線の配線方向において、画素回路を挟んで所定の2箇所の第1および第2の位置のうち、上記第1の位置と不良位置との間おける主信号線の所定箇所を切断し、
上記第2の位置と上記不良位置との間における主信号線の所定箇所を切断し、
上記第1の位置における上記主信号線と上記予備信号線を接続配線で接続し、
上記第2の位置の主信号線と予備信号線を接続配線で接続して、上記第1の位置と上記第2の位置間の主信号線を予備信号線に代替させる
表示装置の製造方法。
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