(57)【要約】【課題】  有機ＥＬ素子を備えた発光装置において、画素サイズが小さくなると画素抵抗が増加し、画素間を流れる漏洩電流により消灯状態にある画素が発光してしまう。【解決手段】  第１電極（２）と第２電極（５）とその間に配置された有機化合物層（３，４）とを含んで構成された複数の有機ＥＬ素子（ＥＬ）、第１電極（２）の各々に接続された画素回路（２４，２５，２６）、ならびに第２電極（５）に接続された共通電源（７９）、を有し、  有機化合物層の少なくとも一部が、前記複数の第１電極にまたがって連続して形成され、有機ＥＬ素子は、前記画素回路から断続的な電流の供給を受け、電流停止期間中は発光閾値以下の電圧が印加されることを特徴とする発光装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隔をあけて配置された複数の第１電極、前記第１電極に対向して設けられた第２電極、ならびに前記第１電極と前記第２電極の間に配置された有機化合物層、を含んで構成された複数の有機ＥＬ素子と、前記複数の有機ＥＬ素子を駆動する駆動回路とを有し、前記有機化合物層は、少なくとも一部が、前記複数の第１電極にまたがって連続して形成された発光装置であって、
前記駆動回路が、前記複数の有機ＥＬ素子に、各々の発光輝度に応じた電流と発光閾値以下の電圧とを周期的に切り替えて供給することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記駆動回路が前記電流を供給する期間の長さは、前記駆動回路が、前記有機ＥＬ素子の１つを発光させ、かつ前記有機ＥＬ素子に隣接する有機ＥＬ素子を消灯させる電流の供給を開始してから、前記隣接する有機ＥＬ素子の前記第１電極と前記第２電極の間の電圧が前記有機ＥＬ素子の発光閾値を越えるまでの時間より短いことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記有機化合物層によって生じる隣り合う前記第１電極間の抵抗が前記第１電極と前記第２電極の間の抵抗より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１電極が行列をなして複数配置されており、前記駆動回路が、前記第１電極の行に沿って設けられた複数の走査線と、前記第１電極の列に沿って設けられた複数のデータ線と、前記第１電極に接続された複数の画素回路と、前記第２電極に接続された共通電源とを含み、前記走査線に行ごとに順次選択信号が与えられて、前記データ線の電圧が選択された行の前記画素回路にデータ信号として書き込まれ、前記電流を供給する期間に、前記有機ＥＬ素子に前記データ信号に応じた電流が供給されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項５】
前記画素回路が、電源と前記第１電極の間にソースとドレインが直列に配置された駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタのゲートに接続された保持容量と、前記保持容量と前記データ線の間に接続され、前記走査線の信号によって制御されるスイッチとを含むことを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記電圧が供給される期間に、前記第１電極の電位が、前記第２電極の電位に近づく方に変化することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項７】
前記電圧が供給される期間に、前記第２電極の電位が、前記第１電極の電位に近づく方に変化することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項８】
前記複数の第１電極にまたがって連続して形成された前記有機化合物層が、発光層であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項９】
前記複数の第１電極にまたがって連続して形成された前記有機化合物層が、発光層と前記第１電極の間にある電荷輸送層であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の発光装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の発光装置と、前記発光装置を制御する制御回路とを有する表示装置。
【請求項１１】
請求項１ないし９のいずれか１項に記載の発光装置と、前記発光装置の発する光が照射される感光体とを有する電子写真プリンタ。
【請求項１２】
間隔をあけて配置された複数の第１電極、前記第１電極に対向して設けられた第２電極、ならびに前記第１電極と前記第２電極の間に配置された有機化合物層、を含んで構成された複数の有機ＥＬ素子と、前記複数の有機ＥＬ素子を駆動する駆動回路とを有し、前記有機化合物層は、少なくとも一部が、前記複数の第１電極にまたがって連続して形成されている発光装置の駆動方法であって、
前記駆動回路から前記複数の有機ＥＬ素子の各々に発光輝度に応じた電流を供給する期間と、前記駆動回路から前記複数の有機ＥＬ素子に発光閾値以下の電圧を供給する期間とを一定の周期で切り替えることを特徴とする発光装置の駆動方法。
【請求項１３】
前記電流を供給する期間の開始後、前記有機ＥＬ素子に隣接し、前記駆動回路から電流の供給を受けない有機ＥＬ素子の前記第１電極と前記第２電極の間の電圧が前記有機ＥＬ素子の発光閾値電圧に達する時間より前に、前記電流を供給する期間を終了し、前記電圧を供給する期間を開始することを特徴とする請求項１２に記載の発光装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記第１電極が行列をなして複数配置されており、前記駆動回路が、前記第１電極の行に沿って設けられた複数の走査線と、前記第１電極の列に沿って設けられた複数のデータ線と、前記第１電極に接続された複数の画素回路と、前記第２電極に接続された共通電源とを含んでおり、
前記走査線に行ごとに順次選択信号を与えて、選択した行の前記画素回路に、前記データ線の電圧をデータ信号として書き込み、前記電流を供給する期間に、前記有機ＥＬ素子に前記データ信号に応じた電流を供給することを特徴とする請求項１２または１３に記載の発光装置の駆動方法。
【請求項１５】
前記電流を供給する期間と前記電圧を供給する期間を、前記選択信号に同期して切り替えることを特徴とする請求項１４に記載の発光装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記選択信号が全ての行の前記走査線に与えられる期間内に、各々の前記有機ＥＬ素子に対して前記電流を供給する期間と前記電圧を供給する期間を、それぞれ少なくとも１回、設けることを特徴とする請求項１４または１５に記載の発光装置の駆動方法。
【請求項１７】
前記電流を供給する期間と前記電圧を供給する期間とを切り替える周期を、前記走査線に選択信号を与える期間の２以上の整数倍とすることを特徴とする請求項１４ないし１６のいずれか１項に記載の発光装置の駆動方法。
【請求項１８】
前記電流を供給する期間が前記走査線の１つに前記選択信号を与える期間であり、前記電圧を供給する期間が、前記走査線とは異なる走査線に前記選択信号を与える期間であることを特徴とする請求項１４ないし１７のいずれか１項に記載の発光装置の駆動方法。
【請求項１９】
前記走査線の１つに前記選択信号が与えられる期間内に、前記電流を供給する期間と前記電圧を供給する期間を設けることを特徴とする請求項１４に記載の発光装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光装置およびその駆動方法に関し、特に、複数の有機ＥＬ素子を基板上に多数形成してなる発光装置とその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フラットパネル対応の自発光型デバイスが注目されている。自発光型デバイスとしては、プラズマ発光表示素子、フィールドエミッション素子、有機または無機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子等がある。
【０００３】
このうち、有機ＥＬ素子は、２枚の電極で挟まれた有機化合物層に通電することにより有機化合物層に含まれる発光層が光を放出するものである。赤の有機ＥＬ素子のみを１次元に配置した発光装置は、電子写真プリンタの露光装置として用いられる。カラーディスプレイとしては、緑、青、赤の３色の発光層を塗り分ける方式と、白色の発光層にカラーフィルタを重ねる方式とがある。
【０００４】
有機ＥＬ素子を基板上に複数配置した有機ＥＬアレイは、駆動方式としてパッシブマトリクス、アクティブマトリクスどちらも可能であるが、近年では、有機ＥＬ素子ごとに独立の駆動回路を設けたアクティブマトリクスが主流を占めている。アクティブマトリクスの有機ＥＬアレイは、一方の電極が有機ＥＬ素子ごとに分離しており、この電極が駆動回路に接続される。他方の電極は全有機ＥＬ素子に共通に設けられている。
【０００５】
有機化合物層は、色別に異なる機能を有する層を除いて、全有機ＥＬ素子に共通に全面一括して形成されることが製造工程を簡略にする上から好ましい。しかし、有機化合物層が全面に設けられると、隣りあう２画素間の抵抗が低下し、１つの画素の駆動電流が隣の画素に漏洩する。これによって意図しない画素が発光し、コントラストが低下する。また、隣接画素が異なる色で発光する有機ＥＬ素子である場合は、異なる色が混じることによって色ずれを引き起こす。
【０００６】
アクティブマトリクス方式におけるこのような画素間の電流漏洩を防止するために、特許文献１は、隣接画素間の抵抗値の下限を、最暗状態の表示における輝度で規定すべきことを教示する。特許文献２は、画素間の正孔輸送層をＵＶ照射により高抵抗化する方法を提案する。特許文献３は、電荷輸送層を電極に沿って分離するレリーフパターンを備えた有機ＥＬ装置を開示する。いずれも、画素間の抵抗値を高くすることによって電流の漏洩を抑えようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−０１０５７６号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８４３６号公報
【特許文献３】特表２００３−５３０６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の、画素間の有機化合物層の抵抗を高くすることによって画素間の電流漏洩を防ぐ方法は、ディスプレイやプリンタの高精細化に伴い画素サイズが小さくなるにつれて困難になる。有機化合物層のシート抵抗は大きくは変わらないので、画素寸法と画素間の寸法を相似的に縮小させると、画素間の抵抗は変わらない。一方、画素抵抗すなわち有機ＥＬ素子の２枚の電極間の抵抗は、画素寸法の２乗に逆比例して大きくなる。これに見合う程度に画素間の抵抗を高くすることは、画素間の寸法も小さいので、従来の方法では非常に困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、画素間の電流漏洩を従来とは異なる方法によって解決する。
【００１０】
本発明の第１は、間隔をあけて配置された複数の第１電極、前記第１電極に対向して設けられた第２電極、ならびに前記第１電極と前記第２電極の間に配置された有機化合物層、を含んで構成された複数の有機ＥＬ素子と、前記複数の有機ＥＬ素子を駆動する駆動回路とを有し、前記有機化合物層は、少なくとも一部が、前記複数の第１電極にまたがって連続して形成された発光装置であって、
前記駆動回路が、前記複数の有機ＥＬ素子に、各々の発光輝度に応じた電流と発光閾値以下の電圧とを周期的に切り替えて供給することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第２は、間隔をあけて配置された複数の第１電極、前記第１電極に対向して設けられた第２電極、ならびに前記第１電極と前記第２電極の間に配置された有機化合物層、を含んで構成された複数の有機ＥＬ素子と、前記複数の有機ＥＬ素子を駆動する駆動回路とを有し、前記有機化合物層は、少なくとも一部が、前記複数の第１電極にまたがって連続して形成されている発光装置の駆動方法であって、
前記駆動回路から前記複数の有機ＥＬ素子の各々に発光輝度に応じた電流を供給する期間と、前記駆動回路から前記複数の有機ＥＬ素子に発光閾値以下の電圧を供給する期間とを一定の周期で切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、有機ＥＬ素子を備えた発光装置において、画素サイズが小さくなり画素抵抗が増加しても、画素間抵抗を大きくすることなく、漏洩電流による発光が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る発光装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る発光装置の等価回路図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る画素の平面図である。
【図４】（ａ）画素サイズが大きい場合と（ｂ）小さい場合の、有機ＥＬ素子の電流対電圧特性と画素間抵抗の関係を示す図である。
【図５】画素に電圧を印加した時の隣接画素の応答を示す図である。
【図６】駆動画素に交流電圧を印加したときの隣接画素の電極間電圧を示す図である。
【図７】走査線の選択信号に同期して交流電圧を印加した時の駆動電流および有機発光素子に流れる電流の一例を示す図である。
【図８】走査線の選択信号に同期して交流電圧を印加した時の駆動トランジスタのゲートソース間電圧に対する駆動電流および有機発光素子に流れる電流の一例を示す図である。
【図９】走査線の選択信号の１／４の周波数で交流電圧を印加した時の駆動電流および有機発光素子に流れる電流の一例を示す図である。
【図１０】走査線の選択信号の１／２の周波数で交流電圧を印加した時の駆動電流および有機発光素子に流れる電流の一例を示す図である。
【図１１】青の画素に交流電圧を印加したときの青色の色度が周波数とともに変化する様子を示す図である。
【図１２】第１の実施例に係る発光装置の概略図である。
【図１３】第１の実施例における画素の回路図である。
【図１４】第１の実施例の動作を示すタイミングチャートである。
【図１５】第２の実施例に係る発光装置の概略図である。
【図１６】第２の実施例の動作を示すタイミングチャートである。
【図１７】第３の実施例の動作を示すタイミングチャートである。
【図１８】第４の実施例の動作を示すタイミングチャートである。
【図１９】第５の実施例に掛かる露光装置の平面図である。
【図２０】第５の実施例に掛かる画像形成装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜有機ＥＬ素子の構成＞
図１は、本発明の実施形態である有機ＥＬ素子が配列した発光装置の断面図である。
【００１５】
縦方向に積層された第１電極２、電荷輸送層３、発光層４および第２電極５は、３つの有機ＥＬ素子ＥＬｒ、ＥＬｂ、ＥＬｇ（添え字ｒ、ｂ、ｇはそれぞれ赤、青、緑のカラーフィルタの下にあることを示す）を形成する。これら３色の有機ＥＬ素子が規則的に配列して１つの発光装置を構成している。第１電極２と発光層４の間の電荷輸送層３に加えて、発光層４と第２電極５の間に別の電荷輸送層（不図示）が設けられることもある。各電荷輸送層は機能の異なる複数の層からなるときもある。
【００１６】
電流が第１電極２から第２電極５に流れる場合、第１電極２がアノード、第２電極５がカソードとなる。電荷輸送層３はホール（正孔）を生成し発光層に注入する。逆に、電流が第２電極５から第１電極２に流れる場合、第１電極２がカソード、第２電極５がアノードとなる。電荷輸送層３は電子を生成し発光層に注入する。
【００１７】
第１電極２と第２電極５はまた電荷輸送層３と発光層４を誘電体とする寄生容量を形成している。
【００１８】
第１電極２は、基板１上に有機ＥＬ素子ごとに分離して形成されている。その上の電荷輸送層３、発光層４および第２電極５は、すべての有機ＥＬ素子に共通の層として設けられている。第２電極５の上を封止膜６が覆い、封止膜６の上の第１電極２に対向した位置に、赤、青、緑のカラーフィルタ７、８、９が形成されている。
【００１９】
図１は、発光層４が白色の光で発光し、カラーフィルタで３色を作る発光装置の例であるが、カラーフィルタを用いず、発光層が別々の光で発光する有機ＥＬ素子を用いた発光装置もある。発光層は各色で分離して形成されるが、電荷輸送層は全ての発光層に共通に設けられる。
【００２０】
電荷輸送層３と発光層４は、第１電極２の上だけでなく隣接する第１電極との間にもある。
【００２１】
図２は、図１の発光装置の等価回路図である。
【００２２】
電流は第１電極２から第２電極５へ流れるとし、有機ＥＬ素子ＥＬｒ、ＥＬｂ、ＥＬｇはそれぞれダイオードとして示されている。第１電極２に対応する節点２１、２２、２３にはそれぞれ画素回路２４，２５，２６が接続されている。第２電極５に対応する共通電極７８は共通電源７９に接続され、一定電圧Ｖｃｏｍが印加されている。容量Ｃは第１電極と第２電極が作る寄生容量である。  節点２１と２２、および節点２２と２３は画素間抵抗Ｒｂで接続されている。画素間抵抗Ｒｂは、画素間にある有機化合物層による抵抗であって、ここでは、電荷輸送層３と発光層４が抵抗を形成する有機化合物層である。
【００２３】
第１電極２は、画素ごとに独立に有機ＥＬ素子を駆動するため、間隔をあけて配置されている。しかし、発光層や電荷輸送層などの有機化合物層と第２電極は、画素ごとに異なる材料や膜厚が必要な場合を除き、となりの第１電極にも延びて連続して全画素に共通に形成されている。
【００２４】
隣り合う２つの第１電極２の間にある有機化合物層は、画素間の電気抵抗を決定している。特に、電荷輸送層３は、駆動電圧を下げるために、発光層４よりも抵抗率の低い材料が用いられ、画素間抵抗を主として決定している層である。有機化合物層が隣接する画素と少なくとも一部が共通もしくは接続しているとき、もしくは、全ての有機化合物層をパターニングしていても、一部が第１電極間を物理的に接続していれば画素間に有限の抵抗が生じる。
【００２５】
第１電極２を通る電流はその画素の発光層に流れるほか、画素間抵抗Ｒｂを通して隣の画素に漏洩し、隣の画素の発光層を発光させる。漏洩に関わるのは、主に電荷輸送層３のような発光層４と第１電極の間にある有機化合物層であるが、発光層４も電荷輸送層３より抵抗が小さい場合は漏洩に関わる。一方、発光層４と第２電極の間にも有機化合物層が設けられることがあるが、第２電極は画素に共通の電極であるから、それらの有機化合物層を介した画素間電流は問題とならない。
【００２６】
画素回路２４，２５，２６と有機ＥＬ素子ＥＬｒ、ＥＬｂ、ＥＬｇは、それぞれの組が１つの画素を構成し、色の異なる３つの画素がカラー表示の１単位となる。これが周期的に配列してカラー表示装置などの発光装置を形成する。
【００２７】
有機ＥＬ素子を電流駆動する場合、画素回路２４，２５，２６は、有機ＥＬ素子に階調に応じた電流を供給する電流源である。有機ＥＬ素子を発光させる場合、画素回路は輝度に応じた電流を第１電極に供給する。有機ＥＬ素子を消灯させる場合は電流を０にする。画素回路の具体例は図１２に示されており、以下の実施例１で詳しく説明される。
【００２８】
有機ＥＬ素子を電圧駆動する場合、画素回路は、定電圧源と有機ＥＬ素子をつなぐスイッチと等価である。スイッチを閉じて第１電極に電圧を印加することにより有機ＥＬ素子を発光させる。スイッチを遮断すると、寄生容量Ｃに蓄えられた電荷が有機ＥＬ素子を通して放電され、有機ＥＬ素子は消灯する。
【００２９】
＜画素間の電流漏洩＞
図３は、図１に示した３つの有機ＥＬ素子ＥＬｒ、ＥＬｂ、ＥＬｇの平面図である。カメラの電子ビューファインダに用いられる有機ＥＬ発光装置の画素配置を例にとったもので、赤、青、緑の３画素が１２μｍ平方の領域を占めている。各有機ＥＬ素子は、第１電極２１、２２、２３がそれぞれ１０μｍ×２μｍの長方形で、画素間の距離は２μｍである。
【００３０】
電荷輸送層３は、以下の実施例１で詳しく述べられる有機化合物からなっており、シート抵抗は３０ＧΩ／□、画素間抵抗は６ＧΩになる。発光層４による画素間抵抗への寄与は無視できるとする。
【００３１】
この有機ＥＬ素子を輝度１０００ｃｄ／ｍ２で発光させるとき、必要な電流は、発光効率を１０ｃｄ／Ａとすると１００Ａ／ｍ２である。第１電極が１０μｍ×２μｍの長方形なので、画素あたりの電流は２ｎＡとなる。第１電極と第２電極の間には５Ｖの電圧が発生しているとすると、画素抵抗は２．５ＧΩとなり画素間抵抗６ＧΩと同程度である。
【００３２】
スケールが１０倍の１００μｍ×２０μｍの画素の場合、画素抵抗は２５ＭΩになるから、画素間抵抗６ＧΩに比べて非常に小さい。画素サイズが１０μｍのオーダーになると画素抵抗が画素間抵抗と同じかまたは画素間抵抗より大きくなる。
【００３３】
図４は、有機ＥＬ素子の電流対電圧特性と、駆動している画素とその隣の画素の電圧と電流の関係を示す図である。横軸は有機ＥＬ素子の２つの電極間の電圧、縦軸は有機ＥＬ素子に流れる電流を表している。
【００３４】
有機ＥＬ素子の電流対電圧特性は曲線４１で表されている。発光が生じる最低の電圧を閾値電圧という。閾値電圧Ｖｔｈ以下では電流が流れず発光しない。閾値を超えると電圧に対しては急激に電流が増加する。この例では発光閾値電圧は約２．６Ｖである。
【００３５】
動作点４３の座標は、青の有機ＥＬ素子の電圧Ｖｂと電流Ｉｂを表している。有機ＥＬ素子の電圧Ｖｂと電流Ｉｂの比すなわち画素抵抗Ｒａは、図の原点（不図示）と動作点４３の座標値（Ｖｂ，Ｉｂ）とを結ぶ直線の傾きである。
【００３６】
いま、青の画素回路２５から駆動電流Ｉ０が供給され、その隣の赤と緑の画素回路２４、２６は電流供給を行わないとする。このとき、駆動している青の有機ＥＬ素子の電圧Ｖｂ、電流Ｉｂと、となりの赤の有機ＥＬ素子の電圧Ｖｒと電流Ｉｒは、
Ｉｒ＝（Ｖｂ−Ｖｒ）／Ｒｂ                                    （１）
の関係があり、ＶｒとＩｒは図４で横軸のＶｂの位置を通る傾きＲｂの直線４２と、曲線４１の交点４４の座標で表される。反対側の隣接画素についても同じ電圧と電流になり、駆動電流Ｉ０は、３つの有機ＥＬ素子に流れる電流の総和である。
【００３７】
図４（ａ）は、画素サイズが１００μｍのオーダーの場合を示しており、画素間抵抗Ｒｂが画素抵抗Ｒａより十分高い。直線４２はほとんど水平に近い傾きになる。
【００３８】
図４（ｂ）は、画素サイズが図３に示した１０μｍ×２μｍの場合を示している。画素サイズが小さくなると画素抵抗Ｒａが大きくなり、駆動電流が小さくなる。画素間抵抗Ｒｂは図４（ａ）と同じであるが、図４（ｂ）の縦軸のスケールは図４（ａ）より拡大されており、直線４２の傾きが大きく描かれている。画素抵抗Ｒａが画素間抵抗Ｒｂと同程度になると、直線４２の傾き（の逆数）が大きくなり、発光させている青の画素の電流Ｉｂと、消灯状態としている赤の画素の電流Ｉｒの値が近づいてくる。また、消灯状態にある画素の抵抗Ｒａ‘もＲａと同程度になってくる。
【００３９】
駆動している有機ＥＬ素子（上の例では青の有機ＥＬ素子）に流れる電流Ｉｂと漏洩電流（上の例では赤または緑の有機ＥＬ素子に流れる電流）Ｉｒの比Ｉｒ／Ｉｂは、
Ｉｒ／Ｉｂ＝Ｒａ／（Ｒｂ＋Ｒａ‘）                          （２）
と表わされる。Ｒａは駆動している有機ＥＬ素子の画素抵抗、Ｒａ‘は漏洩電流が流れている有機ＥＬ素子の画素抵抗、Ｒｂは画素間抵抗である。
【００４０】
輝度は電流にほぼ比例するから、式（２）の左辺は青と赤または緑との輝度比と考えてよい。この値が大きくなると色ずれが生じる。左辺は色ずれの許容値以下である必要がある。ＲａとＲｂが同程度になると、Ｒａ‘とＲａも同程度の大きさになり、色ずれが生じる。
【００４１】
また、白色またはそのほかの単色を発光する有機ＥＬ素子を用いた発光装置では、式（２）の左辺は、駆動して発光している画素とその隣の消灯状態にある画素との輝度比である。この値が１に近いと明暗のコントラストが小さくなる。
【００４２】
画素抵抗Ｒａは電流にも依存する。同じ画素サイズでも、輝度が低いときの画素抵抗は高輝度での画素抵抗より大きい。最大輝度で発光しているときの画素抵抗が画素間抵抗より小さい値であっても、低輝度で発光しているときの画素抵抗が画素間抵抗より大きくなることがあり得る。このとき、低輝度であっても発光している画素と消灯している画素との輝度比が１に近くなるので、精確な階調表示ができなくなる。
【００４３】
最も輝度の低い状態は消灯状態であるが、このときは駆動電流がゼロなのでそもそも漏洩電流は流れない。消灯状態を除き最小の駆動電流で発光しているときの漏洩電流が問題となる。画素間抵抗Ｒｂに比べるべき画素抵抗Ｒａは、ゼロでない最小の駆動電流で発光しているときの画素抵抗である。
【００４４】
図３の画素寸法では、最大輝度１０００ｃｄ／ｍ２で２５６階調の表示をさせるとすると、最小輝度は約４ｃｄ／ｍ２、最小画素電流は８ｐＡとなる。このときの電圧は約２．７Ｖ、画素抵抗は３４０ＧΩとなり、画素間抵抗６ＧΩよりはるかに大きい。したがって、隣接する消灯状態の画素にも駆動電流と同程度の漏洩電流が流れることになる。このような画素寸法が小さい発光装置で、画素間抵抗を画素抵抗より高くすることは、先にも述べたとおり非常に困難である。
【００４５】
＜駆動方法＞
本発明は、画素抵抗が画素間抵抗と同じ程度かそれより大きいために、最暗状態にあるべき画素に漏洩電流によって無視できない発光が生じる発光装置について、画素間抵抗を高くすることなく、駆動上の工夫により、最暗状態の輝度を許容値以下に抑えようとするものである。
【００４６】
式（１）、（２）で与えられる有機ＥＬ素子の電流と電圧は、同じ発光状態が継続している定常状態での電流と電圧である。青の有機ＥＬ素子の発光が開始された直後の、赤と緑の有機ＥＬ素子に流れる過渡的な電流は、寄生容量Ｃの影響によって時間的に変化する。
【００４７】
本発明は、ある画素が発光を開始した時点から、隣接画素の電極間電圧が発光閾値電圧に達するまでに、画素間抵抗Ｒｂを介して寄生容量Ｃを充電する必要があるため、時間を要することを利用するものである。
【００４８】
図５（ａ）は、電流を供給して発光させる対象となる画素（以下駆動画素という）の第１電極と第２電極間に３Ｖの電圧を与えたときの、駆動画素と隣接画素の電圧の時間応答を示す。また（ｂ）は輝度の時間応答を示している。隣接画素の駆動回路は電源との接続が切られ、オープン状態にある。
【００４９】
時刻０で駆動画素に電流供給が開始された後、駆動画素の電圧は遅延なく立ち上がる。隣接画素の電圧は電流供給の開始後、徐々に上昇し、０．３ｍｓないし０．４ｍｓの時間後に定常値２．７Ｖに達する。この間、画素間を流れる漏洩電流は、まず隣接画素の寄生容量Ｃを充電する。寄生容量の電圧が発光閾値電圧Ｖｔｈに達しないうちは隣接画素は発光しない。寄生容量Ｃの電圧が発光閾値電圧を超えると、漏洩電流の一部が隣接画素の有機ＥＬ素子にも流れて発光が開始される。
【００５０】
隣接画素が発光を開始するのは電極間電圧が発光閾値電圧を超えてからなので、駆動画素の発光開始から隣接画素の発光開始までには、図５（ｂ）に示すように０．２ｍｓないし０．３ｍｓの遅延が生じる。遅延の時定数はＲｂとＣの積で与えられる。
【００５１】
そこで、駆動画素に発光輝度に応じた電流を供給した後、消灯状態にある隣接画素の電圧が発光閾値電圧に達する前に、駆動画素の電圧を下げて発光閾値電圧以下にすることにより、隣接画素の発光を抑止することができる。言い換えると、駆動画素を発光と消灯の間で切り替えて駆動し、１回の発光の継続時間を、隣接画素の電圧の変動範囲が発光閾値電圧以下になるように設定する。
【００５２】
図６（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれ交流電圧の周波数を１００Ｈｚ、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚに設定したときの第１電極２と第２電極５間の電圧の時間変化である。駆動画素に３Ｖと０Ｖの交流矩形波電圧を印加して、隣接画素の第１電極と第２電極の間の電圧Ｖｒを測定した結果である。駆動画素の第１電極２は３Ｖの定電圧源に接続し、隣接画素の第１電極には何も接続しないで、第２電極に０Ｖと３Ｖの矩形波の交流電圧を印加した。交流電圧のデューティは５０％とした。
（ａ）周波数１００Ｈｚでは、隣接画素の電圧Ｖｒはほぼ定常値は２．８Ｖに達しており、閾値電圧Ｖｔｈ＝２．６Ｖを超えている。隣接画素は閾値電圧を超えた時間に発光していると考えられる。
（ｂ）周波数１ＫＨｚでは、隣接画素の電圧Ｖｒは２．８Ｖに達しているが、閾値電圧２．６Ｖを超える時間の割合が（ａ）よりは少ない。隣接画素の輝度は（ａ）の場合よりは低くなる。
（ｃ）周波数１０ＫＨｚでは、隣接画素の電圧Ｖｒが閾値電圧に到達する直前で駆動画素の電圧Ｖｂが０Ｖになり、隣接画素は閾値電圧に達することができない。この場合、隣接画素の発光は生じない。駆動画素を発した光だけが出力され、駆動画素から隣接画素への漏れ電流による発光は生じないので、色純度の高い青発光が得られる。
【００５３】
このように、隣接画素の電圧は駆動画素に比べて時間的に遅れがあり、駆動画素に電流を供給した後、隣接画素の電圧はＲｂＣの時定数で上昇し始める。この電圧が閾値電圧に到達する直前で駆動画素の電圧を発光閾値以下にし、発光を停止することにより、駆動画素が発光している間の隣接画素の発光が抑えられる。駆動画素への１回の電流供給の継続時間は、隣接画素の電圧変動が閾値電圧に達するまでの時間より短くなるように設定される。
【００５４】
駆動画素の電圧を発光閾値以下にしている間に隣接画素の電圧も低下する。隣接画素の電圧が十分低下した後、再度駆動画素に電流を供給して発光させる。再び隣接画素の電圧が上昇するので、閾値電圧に達する前にまた駆動画素の電圧を発光閾値以下にする。
【００５５】
このようにして、駆動画素に駆動電流を断続的に与え、断続的に発光させる。断続的な駆動電流の大きさ、周波数、デューティを調節することで、駆動する画素の輝度を所望の値にし、かつ隣接画素の発光を抑えることができる。
【００５６】
駆動画素の発光を停止するとき、駆動画素の電圧は必ずしも０Ｖにする必要はなく、有機ＥＬ素子の発光閾値電圧以下であればよい。
【００５７】
駆動画素の発光を停止するときの電圧を発光閾値電圧以上にすると、電流の断続を繰り返すうちに隣接画素の電圧が発光閾値以上に達するので、漏洩電流による発光が生じてしまう。
【００５８】
画素を一定周期で断続的に発光・消灯させる駆動回路とそれを用いた駆動方法は、以下の実施例で詳しく説明されるが、概略は以下のとおりである。
【００５９】
駆動回路は、複数の画素にそれぞれの輝度に応じた電流を供給する期間と、全画素に一斉に閾値以下の電圧を供給する期間とを切り替える。これによって各画素は周期的に発光と非発光の間で切り替えられる。
【００６０】
発光期間中は、駆動回路は、画素ごとに独立の電流を生成し出力する電流源となる。高輝度で発光する画素には大きな電流を供給し、低輝度で発光する画素には小さい電流、消灯させる画素にはゼロの電流を供給する。画素が発光か非発光かの２状態をとるばあいは、全画素に共通の電圧源を用いて、画素ごとにスイッチを設けて電圧源を第１電極に接続するか遮断するかを選択できるようにしてもよい。
【００６１】
一方、電流供給を停止し発光閾値以下の電圧にする期間は、駆動回路を、第１電極と第２電極間に閾値以下の電圧を供給する電圧源に切り替える。この期間の駆動回路は、画素を強制的に閾値以下にする電圧源となる必要がある。電圧源でなく供給電流ゼロの電流源回路を画素に接続すると、第１電極と第２電極間の電圧は発光閾値までは下がるがそれ以下にはならない。このとき、隣接画素の電圧応答は駆動画素の電圧変化に対して時間的に遅れるから、駆動画素への電流の供給と停止との繰り返しが続くと、隣接画素の電圧が徐々に上昇し、発光閾値を超えてしまう。
【００６２】
このように、駆動回路は、電流供給期間は輝度に応じた電流を生成する電流源となり、電流停止期間は発光閾値以下の電圧を出力する電圧源となる。
【００６３】
電流源は、出力インピーダンスが実質上無限大とみなせる回路であり、各画素の第１電極と第２電極間の電圧は、有機ＥＬ素子に流れる電流によって決まる。高い輝度で発光する画素の電圧はその画素の有機ＥＬ素子を流れる電流で決まるが、そのとなりに低輝度で発光する画素または消灯状態の画素があると、高輝度の画素から画素間の抵抗を通じて漏洩電流が流れ、それによって低輝度画素の第１電極と第２電極間の電圧が決まる。これに対して、非発光期間の駆動回路は出力インピーダンスが実質上ゼロの電圧源であって、これによって全画素が強制的に閾値以下の電圧になる。
【００６４】
発光と非発光は周期的に切り替えられる。発光の継続時間や発光を停止するタイミングは、周波数を調節するかまたはデューティを調節することにより設定できる。
【００６５】
１つの周期内で画素の発光が開始されると、となりの消灯状態の画素の電圧は漏洩電流により上昇を始める。この電圧が発光閾値を越える前に、当該画素の電圧を下げ、発光を停止する。
【００６６】
駆動画素を、隣接画素の電圧が閾値電圧に達しないような高周波数帯域の交流で駆動する、または、周波数は低くてもデューティの小さい交流で駆動することにより、閾値電圧に達しないようにすることもできる。
【００６７】
第１電極が行列をなして配置されているマトリクス表示装置においては、行方向に設けられた走査線に行ごとに順次選択信号が印加され、選択信号が印加された行の画素回路に、列方向に設けられたデータ線のデータ信号が書き込まれる。
【００６８】
画像データは周期的に送られてきて、それに応じて画素の輝度信号が書き換えられる。画素に輝度信号が書き込まれてから、次に輝度信号が書き込まれるまでの時間が１フレーム期間（１Ｆ）である。１フレーム期間内に駆動電流の供給と停止を複数回繰り返し、その周波数を高くすることにより隣接画素の電圧が閾値以下になる。
【００６９】
隣接画素の応答時定数が１フレーム期間と同程度またはそれ以上であるときは、１フレーム期間中に点灯と消灯を１回ずつ行うことでも、隣接画素の発光を抑えることができる。
【００７０】
画素に最大輝度の画像信号が書き込まれて発光が開始された後、消灯画素の電圧応答が発光閾値に達するまでの時間が、１フレーム期間の１／３であるときは、１／３フレームの時間が経過した時点で発光を停止し、残りの２／３フレーム期間は消灯の状態にする。これによりフレーム周波数と同じ周波数で、デューティが３３％の交流駆動になる。
【００７１】
また、画素に最大輝度の画像信号が書き込まれて発光が開始された後、消灯画素の電圧応答が発光閾値に達するまでの時間が、１フレーム期間の１／４であるときは、１／４フレームの時間が経過した時点で発光を停止し、２／４フレームの時間が経過した時点で発光を再開し、３／４フレームの時間が経過した時点で発光を再び停止する。これによって、周波数がフレーム周波数の２倍で、デューティが５０％の交流駆動になる。
【００７２】
隣接画素の応答時定数が、１つの行の選択信号印加期間（１Ｈ）と同程度かそれよりさらに短いときは、選択信号に同期して発光と消灯を繰り返す。１行の選択信号印加期間内に発光と消灯を１回ずつ行うか、もしくは交互に複数回繰り返す。
【００７３】
しかし、より高精細になり走査線の数が多くなった場合には、１行の選択信号印加期間が短くなるので、その時間内に発光と消灯を１回ずつまたは複数回繰り返すと、周波数が非常に高くなる。
【００７４】
周波数が高くなると、たしかに隣接画素の発光は抑えられるが、有機ＥＬ素子の寄生容量Ｃを充電及び放電するための電流が無視できなくなる。寄生容量への充放電電流は、発光に寄与せず消費電力を増やすので、少なくすることが好ましい。
【００７５】
図７は、１行の選択期間（１Ｈ）が１７μｓのときの、駆動トランジスタＭ２より供給される駆動電流Ｉ０と、有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉｂを示す図である。駆動電流Ｉ０と有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉｂの差分が有機ＥＬ素子の寄生容量Ｃを充放電する電流である。この例ではＩｂはＩ０の５８％しかなく、発光に寄与しない電流は４２％に達する。
【００７６】
図８は、同じＩ０とＩｂを駆動トランジスタＭ２のゲートソース間電圧に対してプロットしたものである。低電流域では寄生容量の充放電電流の割合が高く、高電流域では有機ＥＬに流れる電流の割合が高くなる。ゲートソース間電圧を変えて駆動電流を徐々に増やしていくと、Ｉｂ／Ｉ０の比率が急激に増加するため、階調制御が困難になる。
【００７７】
走査線数が多くなり、１行の選択期間が短くなったときは、選択信号の分周条件（１Ｈの整数倍の周期））で発光と消灯を繰り返し、そのうちの１Ｈの期間だけで発光を行う。発光と消灯の１周期（発光周期）は、１Ｈの２倍、３倍、４倍など、２以上の任意の整数倍に設定できるが、走査線本数の約数倍にするとフレームごとに同じタイミングで発光するので、フリッカが生じにくく、好ましい。
【００７８】
図９は、発光周期を１Ｈの４倍にしたときの駆動電流Ｉ０と有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉｂを示す図である。比較のために、発光周期を１ＨにしたときのＩ０とＩｂを点線で示した。両者は、同じ輝度、すなわちＩｂの時間積算値が同じになるように、駆動電流Ｉ０を定めてある。
【００７９】
発光周期を１Ｈの４倍にすると、１倍のときに比して有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉｂの波高値は相対的に高くなる。このため、駆動電流Ｉ０のうち有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉｂの割合が相対的に大きくなる（この例ではＩｂ／Ｉ０は７８％）。この結果、消費電力が少なくなり、駆動トランジスタＭ２のゲートソース間電圧に対する有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉｂの増加率が緩やかになって、階調制御が容易になる。隣接画素の応答時定数が１Ｈより長い場合、発光期間を応答時定数に合わせて１Ｈより長くし、そのあとに消灯期間を設けて、発光周期を１Ｈの整数倍にすることもできる。
【００８０】
図１０は、その例であって、発光期間を１Ｈ（１７μｓ）より長い２２μｓにし、発光周期を２Ｈ＝３４μｓとした場合を示す。比較のために、発光周期が１Ｈの場合を点線で示してある。
【００８１】
発光周期が１Ｈの場合に比べて駆動電流を流す時間が約１．３倍（２２μｓ／１７μｓ）になるので、同じ輝度（有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉｂの時間積算値が輝度である）を得るための駆動電流Ｉ０は、ピーク値が発光周期が１Ｈの場合と同じになる。有機ＥＬ素子に流れる電流の波高値の高い期間の割合が、発光周期１Ｈの場合に比して多くなるため、駆動電流Ｉ０のうち有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉｂの割合が相対的に大きくなる。その結果、駆動電流Ｉ０と有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉｂの時間積算値の比は、この場合７１％である。この結果、消費電力が少なくなり、駆動トランジスタＭ２のゲートソース間電圧に対する有機ＥＬ素子に流れる電流Ｉｂの増加率が緩やかになって、階調制御が容易になる。
【００８２】
図１１は、青の有機ＥＬ素子を発光させたときの、赤と緑の有機ＥＬ素子の漏洩電流による色ずれの程度を、交流駆動の周波数に対する変化として示している。横軸に交流電圧の周波数、縦軸に合成した光のＣＩＥｙ値をとっている。Ｖｂは３Ｖである。
【００８３】
周波数が１０ｋＨｚより高いと、漏洩電流が発生せず、ＣＩＥｙ値が一定の色純度の高い青色になっている。周波数が１０ｋＨｚより低い場合は、青の有機ＥＬ素子だけでなく、隣接する赤色・緑色の有機ＥＬ素子も発光してしまい、ＣＩＥｙ値は純粋の青からずれてくる。
【００８４】
以上の説明では駆動電流供給と閾値以下の電圧印加が矩形波的であるとしたが、本発明はその限りではない。隣接画素の電圧が閾値を越える前に駆動画素の電圧が閾値電圧以下に低下するように設定すればよく、駆動電流は三角波や正弦波でもよい。
【００８５】
駆動電流の最大値は、駆動画素の輝度に応じて設定される。駆動画素を発光状態にする電流を供給すると電極間電圧は発光閾値以上となる。電圧印加期間中は閾値以下の電圧に設定される。したがって、駆動画素の第１電極と第２電極の間には有機ＥＬ素子の発光閾値電圧を跨いだ交流電圧が現れる。
【００８６】
図５の測定においては交流電圧を第２電極側に印加したが、第１電極から印加してもよい。
【００８７】
有機ＥＬ素子を電流駆動する期間は、駆動回路は電流源になっており、電流の供給をゼロにすることによって駆動画素は消灯状態となる。駆動回路は、画素の輝度によって第１電極に供給する電流を有限値にするか０にする。
【００８８】
有機ＥＬ素子を電圧駆動する期間は、駆動回路のスイッチにより出力を電流源から電圧源に切り替える。あるいは、実施例１で説明するように、第２電極に接続される共通電源の電圧を第１電極の電位に近づけて、好ましくは駆動回路の電源と等しくして、駆動回路の電流を停止する。また、実施例２に説明するように、駆動回路の電源電圧Ｖｏｌｅｄを低くする、すなわち電源の電位を有機ＥＬ素子の第２電極の電位Ｖｃｏｍに近づけることで電流を遮断することもできる。
【００８９】
実際の交流電圧または交流電流の振幅、周波数、デューティは、駆動画素が時間平均で所定の輝度になるという条件の下で、以下の指針に沿って調節する。
（Ａ）隣接画素の電圧が測定できる場合、隣接画素の電圧が閾値電圧Ｖｔｈを超えないように交流駆動の周波数を上げるか、もしくはデューティを低くする。
（Ｂ）発光装置がＲＧＢで点灯する画素を備えていて、その色度が測定できる場合、ＲＧＢ各色を単色で発光させた時に、色純度が充分高くなるように交流駆動の周波数を上げるか、もしくはデューティを低くする。
（Ｃ）画素単位の輝度が測定できる場合、隣接画素の輝度が最暗状態の輝度の規格値より小さくなるように交流駆動の周波数を上げるか、もしくはデューティを低くする。
【００９０】
上記（Ａ）〜（Ｃ）を漏洩電流による発光が生じているかどうかの判定方法としても使うことができる。電流、色度、輝度のいずれか測定ができれば、有機ＥＬ素子の画素抵抗Ｒａ・画素間抵抗Ｒｂが測定できなくても、漏洩電流による発光が生じている構成であるか否かを判定することができる。
【００９１】
＜有機ＥＬ素子の構成材料と製造方法＞
以下、有機ＥＬ素子を構成する材料と発光装置の製造方法について説明する。
【００９２】
基板１としては、石英、ガラス、シリコンウェハー、樹脂、あるいは金属が用いられる。基板１上には、薄膜トランジスタなどのスイッチング素子および配線を形成する。
【００９３】
第１電極２が反射電極である場合には、クロム、アルミニウム、銀、チタン、又はこれらの合金、積層したものなどを用いる。透明電極として用いる場合には、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの金属酸化物などを用いる。
【００９４】
電荷輸送層３としては、公知の材料を用いることができる。第１電極がアノードのとき、正孔輸送層として、トリフェニルジアミン誘導体、オキソジアゾール誘導体、ポリフィリル誘導体、スチルベン誘導体等を用いることができる。
【００９５】
正孔注入層と正孔輸送層とを積層して、複数の層で正孔輸送層の機能を担ってもよい。正孔注入層としては、酸化モリブデン、酸化タングステン等の酸化物、２，３，５，６−ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ−７，７，８，８−ｔｅｔｒａｃｙａｎｏｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ（Ｆ４ＴＣＮＱ）などの有機物、また、これらの材料と正孔輸送層との混合層を用いる。特にＦ４ＴＣＮＱなどの材料を正孔輸送層と混合させると、低抵抗の正孔注入・輸送層となり、駆動電圧の低減を図ることができる。前記正孔輸送層は各画素共通であり画素間にまたがって設けられるが、干渉を利用して光取り出し効率を高めるために、厚さは色に応じて画素ごとに変えることもある。
【００９６】
発光層４としては公知の発光材料を用いることができる。単体で有機発光層として機能する材料や、発光ドーパント、電荷輸送ドーパント、発光補助ドーパントなどとの混合系材料が用いられる。単色の発光装置においては単一の発光材料が用いられるが、カラー発光装置においては色に応じて異なる材料がもちいられる。
【００９７】
また、本発明における発光層は単層でもよいし、発光層の第２電極側に、他の層を積層させてもよい。例えば、第２電極がカソードの場合、電子輸送層／電子注入層などをさらに設けてもよい。
【００９８】
電子輸送層としては、公知の材料を好適に用いることができる。アルミキノリノール誘導体、オキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体、フェニルキノキサリン誘導体、シロール誘導体、フェナントロリン誘導体等、が用いられる。
【００９９】
電子注入層と電子輸送層とを積層して複数の層で電子輸送層とすることもできる。電子注入層としては、電子供与性のドーパントと電子輸送性の材料の混合物が用いられる。電子供与性のドーパントとしては、アルカリ金属やアルカリ土類金属、希土類金属、及びこれらの化合物がある。
【０１００】
電子注入層は、電子輸送性材料に、アルカリ金属化合物を０．１〜数十％含有させることにより形成される。好ましくは、前記アルカリ金属化合物はセシウム化合物である。より好ましくは、前記セシウム化合物が炭酸セシウム及び炭酸セシウム由来の物質である。
【０１０１】
電子注入層は、炭酸セシウムと電子輸送性材料を共蒸着して形成される。良好な電子注入性を確保するための電子注入層の膜厚は１０〜１００ｎｍである。共蒸着時に炭酸セシウムが分解するなどして、電子注入層内に炭酸セシウム由来の（Ｃｓ１１Ｏ３）Ｃｓ１０や（Ｃｓ１１Ｏ３）Ｃｓ、Ｃｓ１１Ｏ３などのサブオキサイドが形成される場合がある。またセシウムと有機化合物との間で配位化合物が形成される場合がある。
【０１０２】
トップエミッション素子の場合、第２電極７はＩＴＯなどの透明電極を使用する。アルミニウム（Ａｌ）などの不透明な電極を使用してボトムエミッション素子とすることもできる。
【０１０３】
第２電極形成後に封止膜を設ける。封止膜として第２電極上にＳｉＮ等のパッシベーション膜を設け、有機化合物層に対する水等の浸入を抑える。また、別の形態としては、第２電極上に吸湿剤を設けたガラスを接着することもできる。
【０１０４】
カラーフィルタを設けるには、画素のサイズに合わせたカラーフィルタ基板を張り合わせるか、またはＳｉＮ等の封止膜上にカラーフィルタをパターニングする。
【０１０５】
以下、本発明の発光装置の具体例を説明する。
【０１０６】
〔実施例１〕
図１２は、本発明の発光装置７０を含むマトリクス表示装置の構成を示す概略図である。
【０１０７】
発光装置７０は、情報線７１とそれに情報電圧を印加する情報線駆動回路７２、走査線７３とそれを駆動する走査線駆動回路７４を備え、それらの交差部に有機ＥＬ素子（不図示）が配置されている。発光装置７０はさらに、有機ＥＬ素子に流す電流を制御する画素回路７５、画素回路７５に電圧Ｖｏｌｅｄを与える電源７６とそれから延びる電源線７７、有機ＥＬ素子の第２電極同士をつなぐ共通電極７８、それに電圧Ｖｃｏｍを与える共通電源７９、を含んでいる。マトリクス表示装置としては、発光装置７０に加えて、情報線駆動回路７２、走査線駆動回路７４、電源７６、共通電源７９に制御信号を与えて制御する制御回路（不図示）が配備されている。画素回路７５は図２の画素回路２４，２５，２６と同じものである。電源線７７は全ての画素回路７５に電圧Ｖｏｌｅｄを供給している。共通電極７８は図１２の四角領域全体に設けられた面上の電極である。走査線の数は４８０本であり、情報線の数は１９２０本（＝６４０本×ＲＧＢ）である。
【０１０８】
有機ＥＬ素子は、基板１と第１電極２の間に層間絶縁膜、電荷輸送層３と発光層４の間に電子ブロック層を設け、さらに発光層４の上に別の電荷輸送層を設けている。電荷輸送層３は正孔注入層と正孔輸送層の２層で構成される。もう１つの電荷輸送層は電子注入層と電子輸送層の２層で構成される。その他は図１と同じである。
【０１０９】
基板１に画素回路を形成し、その上にＳｉＯからなる層間絶縁膜を形成する。この基板１上にＴｉ膜をスパッタリング法にて５０ｎｍの厚さで形成される。続いて、Ｔｉ膜を画素毎にパターニングし、第１電極２を形成する。第１電極２の形状、大きさ、隣接画素のとの間隔は、図３に示したものと同じである。
【０１１０】
第１電極の上に正孔注入層・正孔輸送層を形成する。正孔注入層は、［化学式１］に示す正孔輸送材料に、ＮＤＰ９（ＮＯＶＡＬＥＤ社製）を０．５ｗｔ％ドープした膜を１５ｎｍ成膜する。正孔輸送層は、以下の［化学式１］に示す正孔輸送材料を１０ｎｍ成膜する。
【０１１１】
正孔輸送層の上に、電子ブロック層として［化学式２］に示す材料を１０ｎｍ成膜する。
【０１１２】
電子ブロック層の上に、白色に発光する発光層として［化学式３］の材料に［化学式４］に示す発光ドーパントを２％、ＴＲＲ−Ｄ１２５（東レ社製）を０．２ｗｔ％ドープした膜を１０ｎｍ成膜する。続いて［化学式３］の材料に［化学式５］に示す発光ドーパントを１ｗｔ％ドープした膜を１０ｎｍの膜厚で形成する。
【０１１３】
さらに、電子輸送層として［化学式６］を１０ｎｍ形成した後、電子注入層としては［化学式６］に示す材料とＣｓ２ＣＯ３を層中のセシウム濃度８．３ｗｔ％となるように共蒸着して形成する。
【０１１４】
電子注入層の上に、第２電極５を形成する。第２電極５は、金属酸化物（ＩＺＯ）を５００ｎｍ成膜する。
【０１１５】
【化１】
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【０１１６】
【化２】
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【０１１７】
【化３】
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【０１１８】
【化４】
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【０１１９】
【化５】
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【０１２０】
【化６】
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【０１２１】
第１電極よりも上の有機化合物層と第２電極は、画素毎のパターニングは行わず、全画素で共通である。第２電極上には、ＳｉＮのパッシベーション膜６を２μｍ成膜する。その上に、ネガ型のアクリル系感光性材料に顔料を分散させたカラーフィルタ７・８・９を、フォトリソグラフィー法で画素毎に形成する。
【０１２２】
図１３は、画素回路７５とそれに接続される有機ＥＬ素子を示す回路図である。
【０１２３】
走査線７３はトランジスタＭ１のゲートに接続している。情報線７１から電圧データＶｄａｔａが入力され、トランジスタＭ１を介して保持容量Ｃ１に保持される。電源Ｖｏｌｅｄと有機ＥＬ素子の第１電極（アノード）の間に直列にトランジスタＭ２が接続されている。トランジスタＭ２は、保持容量Ｃ１の電圧に応じて電流を生成し有機ＥＬ素子ＥＬに供給する駆動トランジスタである。駆動トランジスタＭ２はＰ型のＭＯＳトランジスタであって、ソースが電源線７７を介して電源７６から電源電圧Ｖｏｌｅｄを受け、ドレインが有機ＥＬ素子ＥＬの第１電極（アノード）に接続されている。有機ＥＬ素子ＥＬの第２電極（カソード）は共通電極７８を介して共通電源７９に接続され電圧Ｖｃｏｍを受けている。
【０１２４】
画素回路７５は、駆動トランジスタＭ２によって有機ＥＬ素子に印加する電流を調整する。発光させる画素には輝度に応じた駆動電流が供給され、発光しない画素には電流が供給されない。
【０１２５】
本実施例では、共通電源７９がＶｃｏｍ＝０Ｖ／３Ｖの交流電圧を出力し、第２電極に交流電圧が与えられる。
Ｖｃｏｍ＝０Ｖのとき、駆動トランジスタＭ２のゲートソース間電圧に応じた駆動電流が有機ＥＬ素子ＥＬに供給される。
Ｖｃｏｍ＝３Ｖのとき、駆動トランジスタＭ２が逆向きにオンになり、有機ＥＬ素子ＥＬの寄生容量に蓄えられた電荷を放電し、ソースとドレインを同じ電位（＝３Ｖ）にする。トランジスタＭ２は線形領域でスイッチとして動作し、したがって有機ＥＬ素子ＥＬの電極間に０Ｖの電圧が印加される。これは発光閾値以下の電圧であるから、有機ＥＬ素子ＥＬは発光を停止する。
【０１２６】
図１４は、図１３の画素回路７５の動作を示すタイミングチャートである。走査線７３の走査信号Ｐ１、電源７６の電圧出力Ｖｏｌｅｄ、共通電源７９の出力電圧Ｖｃｏｍの各チャートを示す。
【０１２７】
Ｐ１がＨＩになったタイミングで、容量Ｃ１に情報信号Ｖｄａｔａが書き込まれる。その後は、容量Ｃ１に保持されたＶｄａｔａに従って、駆動トランジスタＭ２が駆動電流を生成する。
【０１２８】
Ｖｏｌｅｄは定電圧（３Ｖ）、Ｖｃｏｍは交流電圧（０Ｖ／３Ｖの矩形波）である。Ｖｃｏｍ＝０Ｖのときは、画素回路から電流が供給され、電流値によって有機ＥＬ素子が発光または消灯する。Ｖｃｏｍ＝３Ｖのとき、画素には駆動電流が流入せず、発光が停止する。
【０１２９】
１フレーム（垂直同期信号）は６０Ｈｚであり、走査線の選択周波数は２８．８ｋＨｚ（＝６０Ｈｚ×走査線数４８０）である。Ｖｃｏｍの周波数も２８．８ｋＨｚ（走査線の選択信号と同期）とした。
【０１３０】
有機ＥＬ素子ＥＬは、書き込み期間を除いて２８．８ｋＨｚで発光と停止を繰り返す。１回の発光時間と消灯時間はともに１７μｓである。
【０１３１】
Ｖｃｏｍの周波数は、走査線の選択周波数と同じか、その逓倍（整数分の１の周波数）であることが望ましい。水平同期信号と同周波数またはその逓倍周波数にすることにより、データ書き込み時の走査信号Ｐ１と情報信号Ｖｄａｔａと共通電源電圧Ｖｃｏｍのタイミングが全ての画素において同じになり、均一な書き込みが行われる。
【０１３２】
本実施例のＶｃｏｍを交流駆動した発光装置では、Ｖｃｏｍを一定電位に固定した場合と比べて、ＲＧＢ各色が出力できる色純度が以下のように改善した。ＲのＣＩＥ（ｘ，ｙ）が（０．６１６，０．３２５）から（０．６６０，０．３２３）、ＧのＣＩＥ（ｘ，ｙ）が（０．２９８，０．５２９）から（０．２６７，０．５８３）、ＢのＣＩＥｘ、ＣＩＥｙが（０．１５４，０．１２８）から（０．１３４，０．１１２）。
【０１３３】
〔実施例２〕
実施例１では、共通電極である第２電極に交流電圧を印加したが、本実施例は第１電極から交流を供給する表示装置の例である。
【０１３４】
発光装置の概略を図１５に示す。実施例１と共通の部分には同じ符号を付した。マトリクス表示装置としては、発光装置７０に加えて、情報線駆動回路７２、走査線駆動回路７４、電源７６、共通電源７９に制御信号を与えて制御する制御回路（不図示）が配備されている。
【０１３５】
実施例１と異なるのは、走査線７３と並行して行ごとに独立した電源線７７を配置した点である。電源７６の代わりに、電源線７７を行単位で駆動する電源線駆動回路１０４を備えている。
有機ＥＬ素子と画素回路は実施例１と同じものを用いた。
【０１３６】
図１６は、本実施例の発光装置の動作を示すタイミングチャートである。ｎ行、ｎ＋１行，ｎ＋２行の各走査線７３の走査信号Ｐ１（ｎ）、Ｐ１（ｎ＋１）、Ｐ１（ｎ＋２）と、ｎ行、ｎ＋１行，ｎ＋２行の各電源線７７の電圧Ｖｏｌｅｄ（ｎ），Ｖｏｌｅｄ（ｎ＋１），Ｖｏｌｅｄ（ｎ＋２）および共通電源７９の電圧Ｖｃｏｍの各チャートが示されている。
ｎ行目の走査信号Ｐ１がＨＩになったタイミングで、ｎ行目の画素回路７５の容量Ｃ１に情報信号Ｖｄａｔａが書き込まれる。Ｖｄａｔａに従ってトランジスタＭ２が電流を生成する。
Ｖｃｏｍは固定電圧（０Ｖ）である。
【０１３７】
電源線駆動回路１０４は、時間タイミングのずれた電圧Ｖｏｌｅｄを各行の電源線７７に出力する。すなわち、書き込み期間中は一定電圧３Ｖを出力し、それ以外の時間は、０／３Ｖの矩形波電圧を出力する。Ｐ１（ｎ）がＨｉｇｈレベルの間、Ｖｏｌｅｄ（ｎ）は３Ｖを印加している。そして、Ｐ１（ｎ）がＬｏｗレベルの間、Ｖｏｌｅｄ（ｎ）はデューティ５０％、１０ＫＨｚの３Ｖ／０Ｖ矩形波交流を出力している。
【０１３８】
情報信号の書き込みは、Ｖｏｌｅｄ＝３Ｖのもとで行ごとに行われる。書き込みが終了した後は、Ｖｏｌｅｄ（ｎ）＝３Ｖのとき、画素回路７５が駆動電流を有機ＥＬ素子に出力する。各有機ＥＬ素子は電流に応じて発光する。Ｖｏｌｅｄ（ｎ）＝０ＶのときＶｏｌｄ＝Ｖｃｏｍなので、画素回路７５は駆動電流を生成することができない、有機ＥＬ素子に電流が供給されないので有機ＥＬ素子はすべて発光しない。
【０１３９】
電源線駆動回路１０４の出力は、走査信号Ｐ１（ｎ）と同期している。電源線７７の電圧Ｖｏｌｅｄ（ｎ）と走査信号Ｐ１（ｎ）が同期していれば、電源線７７の電圧Ｖｏｌｅｄは必ずしも、単一周波数である必要はない。
【０１４０】
本実施例の、電源線７７の電圧Ｖｏｌｅｄ（ｎ）を交流にした発光装置においても、Ｖｏｌｅｄを一定電位に固定した場合と比べて色純度が以下のように改善された。ＲのＣＩＥ（ｘ，ｙ）が（０．６１６，０．３２５）から（０．６６０，０．３２３）、ＧのＣＩＥ（ｘ，ｙ）が（０．２９８，０．５２９）から（０．２６７，０．５８３）、ＢのＣＩＥｘ、ＣＩＥｙが（０．１５４，０．１２８）から（０．１３４，０．１１２）。
【０１４１】
〔実施例３〕
走査線の数を９６０本、情報線の数を３８４０本（＝１２８０本×ＲＧＢ）にし、実施例１より画素数の多い発光装置を作成した。全体の構成は図１２、画素のサイズは図３と同じである。
【０１４２】
本実施例では、共通電源７９がＶｃｏｍ＝０Ｖ／３Ｖの交流電圧を出力し、第２電極に交流電圧が与えられる。
【０１４３】
Ｖｃｏｍ＝０Ｖのとき、駆動トランジスタＭ２のゲートソース間電圧に応じた駆動電流が有機ＥＬ素子ＥＬに供給される。
【０１４４】
Ｖｃｏｍ＝３Ｖのとき、駆動トランジスタＭ２が逆向きにオンになり、有機ＥＬ素子ＥＬの寄生容量に蓄えられた電荷を放電し、ソースとドレインを同じ電位（＝３Ｖ）にする。トランジスタＭ２は線形領域でスイッチとして動作し、したがって有機ＥＬ素子ＥＬの電極間に０Ｖの電圧が印加される。これは発光閾値以下の電圧であるから、有機ＥＬ素子ＥＬは発光を停止する。
【０１４５】
図１７は、実施例３における画素回路７５の動作を示すタイミングチャートである。ｎ行、ｎ＋１行，ｎ＋２行，ｎ＋３行，ｎ＋４行の各走査線７３の走査信号Ｐ１（ｎ）、Ｐ１（ｎ＋１）、Ｐ１（ｎ＋２）、Ｐ１（ｎ＋３）、Ｐ１（ｎ＋４）と、電源７６の電圧出力Ｖｏｌｅｄ、共通電源７９の出力電圧Ｖｃｏｍの各チャートを示す。
【０１４６】
ｎ行目の走査信号Ｐ１がＨＩになったタイミングで、ｎ行目の画素回路７５の容量Ｃ１に情報信号Ｖｄａｔａが書き込まれる。Ｖｄａｔａに従ってトランジスタＭ２が電流を生成する。
【０１４７】
Ｖｏｌｅｄは定電圧（３Ｖ）、Ｖｃｏｍは交流電圧（０Ｖ／３Ｖの矩形波）である。Ｖｃｏｍ＝０Ｖのときは、画素回路から電流が供給され、電流値によって有機ＥＬ素子が発光または消灯する。Ｖｃｏｍ＝３Ｖのとき、画素には駆動電流が流入せず、発光が停止する。
【０１４８】
１フレーム（垂直同期信号）は６０Ｈｚであり、走査線の選択周波数は５７．６ｋＨｚ（＝６０×走査線数９６０）である。Ｖｃｏｍの周波数は１４．４ｋＨｚ（走査線の選択周波数の４分の１）とした。
【０１４９】
有機ＥＬ素子ＥＬは、書き込み期間を除いて１４．４ｋＨｚで発光と停止を繰り返す。１回の発光時間は１４μｓであり、消灯時間は５５μｓである。
【０１５０】
発光期間は走査線の選択信号の期間より小さくした。Ｖｃｏｍの変動に対する駆動トランジスタＭ２のゲート電位Ｖｇの過渡的な変動が終了する期間を設けることにより、Ｖｄａｔａの書き込み終了時のＶｃｏｍの電位が全ての画素において同じになり、均一な書き込みが行われる。
【０１５１】
また、本実施例の回路では、Ｖｄａｔａの書き込み中はＶｃｏｍの変動により若干輝度が変わる行が存在することになるが、周波数が高いのでその割合は全体の輝度に対して少ないため問題となることは殆どなく、均一な発光が行われる。
【０１５２】
より均一な発光を行うために、駆動トランジスタＭ２と有機発光素子の間に発光を制御するスイッチを設け、Ｖｄａｔａの書き込み期間中に発光を停止させてもよい。また、駆動回路は本実施例に限定されるものではない。
【０１５３】
上記により、走査線の選択周波数の整数分の１の分周条件で発光と停止を繰り返すことになる。
【０１５４】
本実施例のＶｃｏｍを交流駆動した発光装置では、Ｖｃｏｍを一定電位に固定した場合と比べて、ＲＧＢ各色が出力できる色純度が以下のように改善した。ＲのＣＩＥ（ｘ，ｙ）が（０．６１６，０．３２５）から（０．６６０，０．３２３）、ＧのＣＩＥ（ｘ，ｙ）が（０．２９８，０．５２９）から（０．２６７，０．５８３）、ＢのＣＩＥｘ、ＣＩＥｙが（０．１５４，０．１２８）から（０．１３４，０．１１２）。また、走査線の選択信号と同期した場合と比べて、駆動トランジスタＭ２のゲートソース間電圧に対する有機ＥＬ素子に流れる電流の上昇率が緩やかになった。
【０１５５】
〔実施例４〕
実施例３と同じ走査線本数９６０本、情報線本数３８４０本（＝１２８０本×ＲＧＢ）の発光装置を作成した。全体の構成は図１２、画素のサイズは図３と同じである。
【０１５６】
本実施例では、Ｖｃｏｍの周波数を２８．８ｋＨｚ（走査線の選択周波数の２分の１）とした。１フレーム（垂直同期信号）は６０Ｈｚであり、走査線の選択周波数は５７．６ｋＨｚ（＝６０×走査線数９６０）である。
【０１５７】
図１８は、本実施例における画素回路７５の動作を示すタイミングチャートである。ｎ行、ｎ＋１行，ｎ＋２行，ｎ＋３行，ｎ＋４行の各走査線７３の走査信号Ｐ１（ｎ）、Ｐ１（ｎ＋１）、Ｐ１（ｎ＋２）、Ｐ１（ｎ＋３）、Ｐ１（ｎ＋４）と、電源７６の電圧出力Ｖｏｌｅｄ、共通電源７９の出力電圧Ｖｃｏｍの各チャートを示す。
【０１５８】
有機ＥＬ素子ＥＬは、書き込み期間を除いて２８．８ｋＨｚで発光と停止を繰り返す。１回の発光時間は２３μｓであり、消灯時間は１２μｓである。
【０１５９】
消灯期間を走査線の選択期間（１Ｈ）より短くしたので、Ｖｃｏｍの変動に対する駆動トランジスタＭ２のゲート電位Ｖｇの過渡的な変動が終了する期間が設けられた。これにより、Ｖｄａｔａの書き込み終了時のＶｃｏｍの電位は全ての画素において同じになり、均一な書き込みが行われる。
【０１６０】
本実施例では、走査線の選択周波数の２分の１の分周周波数で発光と停止を繰り返す。
【０１６１】
本実施例においても、ＲＧＢ各色が出力できる色純度が改善された。また、走査線の選択信号と同期した場合と比べて、駆動トランジスタＭ２のゲートソース間電圧に対する有機ＥＬ素子に流れる電流の上昇率が緩やかになった。
【０１６２】
〔実施例５〕
本発明の発光装置は、電子写真プリンタなどの画像形成装置の露光光源として使用することができる。画像形成装置は、発光装置と、発光装置によって表面に潜像が形成される感光体を備えている。
【０１６３】
図１９（ａ）と（ｂ）は、本実施例の発光装置における有機ＥＬ素子の平面配置を示す図である。本実例の発光装置は、有機ＥＬ素子により形成された発光領域４００を複数有しており、（ａ）は発光領域４００が千鳥配置された例、（ｂ）は直線配置された例である。
有機ＥＬ素子の発光スペクトルは、感光体の感光特性に応じて適宜設定される。
【０１６４】
図２０は、本実施例の発光装置を露光光源として含む画像形成装置の構成を示す概略図であり、副走査方向に沿った断面を示している。
【０１６５】
画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせてカラー画像を形成するカラーモードと、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成するモノクロモードとを選択的に実行可能である。パーソナルコンピュータ等の外部機器からコードデータＤｃがプリントコントローラ４１０に入力されると、コードデータＤｃは、画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。この画像データＤｉは、画像形成装置に内蔵された露光ユニット７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋに入力される。そして、各露光ユニット７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋは、画像データＤｉに基づいて制御される。
【０１６６】
露光ユニット７０Ｙは、本実施形態の発光装置と、その発光装置から射出された光を集光して感光ドラム８５Ｙの表面に露光光を照射するためのレンズと、を有している。また、露光ユニット７０Ｙは、感光ドラム８５Ｙの表面の所定の位置以外に光が照射されないように光吸収部材を有していてもよい。
【０１６７】
画像形成装置の筺体８０内には、露光ユニット７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋの他に、転写ベルト８１、給紙ユニット８２、定着ローラ８３、加圧ローラ８４、が配置されている。さらに、筺体８０内には、感光ドラム８５Ｙ，８５Ｍ，８５Ｃ，８５Ｋ、帯電ローラ８６Ｙ，８６Ｍ，８６Ｃ，８６Ｋ、現像器８７Ｙ，８７Ｍ，８７Ｃ，８７Ｋ、転写ローラ８８Ｙ，８８Ｍ，８８Ｃ，８８Ｋが配置されている。給紙ユニット８２は、着脱自在に構成されている。
【０１６８】
画像形成動作は以下のとおりである。なお、以下では、イエロー（Ｙ）の画像を潜像する場合について述べるが、転写ベルト８１によって用紙が搬送されて、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像が、イエロー（Ｙ）の画像形成と同様に、順次形成される。
【０１６９】
まず、プリントコントローラからの信号に基づき、静電潜像担持体である感光ドラム８５Ｙは、モーター（不図示）によって時計廻りに回転する。そして、この回転に伴って、感光ドラム８５Ｙの感光面が露光光に対して回転する。感光ドラム８５Ｙの上方には、感光ドラム８５Ｙの表面を所望のパターンで帯電するための帯電ローラ８６Ｙが表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ８６Ｙによって一様に帯電された感光ドラム８５Ｙの表面に、露光ユニット７０Ｙによって露光光が照射される。
【０１７０】
露光ユニット７０Ｙから射出された露光光は、画像データＤｉに基づいて照射位置、照射タイミング、照射時間、照射強度などが調整され、露光光によって感光ドラム８５Ｙの表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は、露光光の照射位置よりも感光ドラム８５Ｙの回転方向の下流側に感光ドラム８５Ｙと当接するように配設された現像器８７Ｙによってトナー像として現像される。
【０１７１】
現像器８７Ｙによって現像されたトナー像は、感光ドラム８５Ｙの下方で、感光ドラム８５Ｙに対向するように配設された転写ローラ８８Ｙによって被転写材である用紙の上に転写される。用紙は、給紙ユニット８２内の用紙カセット内に収納されているが、手差しトラーでも給紙が可能である。用紙カセットの端部には、給紙ローラが配設されており、用紙カセット内の用紙を搬送路へ送り込む。
【０１７２】
以上のようにして、トナー像が転写された用紙は、転写ベルト８１によって定着器へと搬送される。定着器は、内部に定着ヒータ（不図示）を有する定着ローラ８３とこの定着ローラ８３に圧接するように配設された加圧ローラ８４とで構成されており、搬送されてきた用紙を定着ローラ８３と加圧ローラ８４とで加圧しながら加熱することにより、用紙上のトナー像を定着させる。
【符号の説明】
【０１７３】
２  第１電極
３  電荷輸送層
４  発光層
５  第２電極
２４，２５，２６，７５  画素回路
７６  電源
７７  電源線
７８  共通電極
７９  共通電源
Ｒａ、Ｒａ’  画素抵抗
Ｒｂ  画素間抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2014052617.tif 000026
【図１９】
2014052617.tif 000027
【図２０】
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