(57)【要約】【課題】有機ＥＬ発光素子を用いた表示装置において、表示面内における画素毎の輝度の低下およびバラツキを低減して高品位な表示装置を提供する。【解決手段】データを供給する複数のデータラインと複数のデータラインに直交する方向に配列された複数のセレクトラインの交差部に画素部と画素部に対応する発光素子がマトリクス状に複数配列され、画素部は、データラインから供給されるデータを発光素子に供給を行って発光素子を発光させて表示を行う表示装置において、画素部は、複数のデータラインにゲートが接続され、複数のデータラインにソースが接続され、電源ラインに接続された第１のＴＦＴトランジスタ１と、ソースと電源ラインとの間に接続され、第1のＴＦＴトランジスタ１から供給される表示データを蓄積するコンデンサ２と、コンデンサ２と電源ラインの間に設けられた複数個の第２のＴＦＴトランジスタ５、６と、を有する。【選択図】      図１
2006178064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に配列され、表示データを供給する複数のデータラインと前記複数のデータラインに直交する方向に配列された複数のセレクトラインの交差部に画素部と前記画素部に対応する発光素子がマトリクス状に複数配列され、前記画素部は、前記複数のデータラインから供給される前記表示データを前記発光素子に供給を行って前記発光素子を発光させることにより表示を行う表示装置において、
前記画素部は、前記複数のデータラインにゲートが接続され、前記複数のデータラインにソースが接続され、電源ラインに接続された第１のＴＦＴトランジスタと、
前記ソースと前記電源ラインとの間に接続され、前記第1のＴＦＴトランジスタから供給される表示データを蓄積するコンデンサと、
前記コンデンサと前記電源ラインの間に設けられた複数個の第２のＴＦＴトランジスタと、
を有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装置に関し、特に表示画像の品位を向上する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ(Organic Electro Luminescence Display：OLED)は、エレクトロルミネッセンス（以下、ＥＬと表記する）という有機化合物が熱をほとんど出さずに電気を光に変える現象を利用しており、超薄型で高コントラスト、高速応答、広視野角のディスプレイとして注目されている。有機ＥＬディスプレイは、アクティブ・マトリックス駆動法を適用すれば、よりエネルギー効率がよい状態で使用できるために上記のメリットに加えて、エネルギー消費を少なくできる特徴がある。これらの理由により、有機ＥＬディスプレイは次世代のディスプレイとして有望視されている。
【０００３】
有機ＥＬディスプレイを発光させるには、第１の従来例として図７に示すような画素回路構成が一般に用いられる。この回路は、データ選択用のｎチャネル型トランジスタ９０と、素子駆動用のｎチャネル型トランジスタ９２と、データ保持用コンデンサ９１と、有機ＥＬ発光素子９３と、輝度データを入力するデータライン（Ｄａｔａ）と、走査に用いるセレクトライン（Ｓｅｌｅｃｔ）と、有機ＥＬ発光素子９３に電流を供給する電源ライン（Ｖｄｄ）で構成される。
【０００４】
この回路の動作は、有機ＥＬ発光素子９３の輝度データを書込むために、Ｓｅｌｅｃｔがハイになり、データ選択用トランジスタ９０がオンすると、Ｄａｔａに入力された輝度データは駆動用トランジスタ９２およびデータ保持用コンデンサ９１に印加され、この電位に基づいて駆動用トランジスタ９２のソースとドレイン間に電流が流れて、有機ＥＬ発光素子９３は設定された輝度データで発光する。その後、次のラインに走査が移行するために、Ｓｅｌｅｃｔがローになり、データ選択用トランジスタ９０がオフしても、データ保持用コンデンサ９１により、駆動用トランジスタ９２のゲート電位は保持されて、有機ＥＬ発光素子９３は設定された輝度データで発光し続ける。
【０００５】
ここで、この有機ＥＬ発光素子９３は電流駆動素子であるため、駆動用トランジスタ９２のばらつきや劣化による電流の変動はそのまま画質の悪化につながる。一般に、ＴＦＴ（Thin
Film Transistor）等のトランジスタの閾値電圧は、製造時にばらつきが発生するとともに、経時変化による劣化が原因で閾値電圧が上昇してしまう。そのため、表示画面にムラが発生することがある。
そこで、画像品位の向上を図るために、駆動用トランジスタの閾値電圧の補正を行い、出力電流を安定させる方法の例が下記特許文献１に開示されている。これについて簡単に説明をする。
【０００６】
第２の従来例として示す図８は、特許文献１に記されている閾値電圧の補正を実現する画素回路構成の例である。この回路は、４つのｐチャネル型トランジスタ１００、１０３、１０４、１０５と、２つのコンデンサ１０１、１０２と、有機ＥＬ発光素子１０６と、輝度データを入力するデータライン（Ｄａｔａ）と、走査に用いるセレクトライン（Ｓｅｌｅｃｔ）と、２本の制御ライン（ＡＺ、ＡＺＢ）と、有機ＥＬ発光素子１０６に電流を供給する電源ライン（Ｖｄｄ）で構成される。
【０００７】
トランジスタ１００はＤａｔａとコンデンサ１０１との間に入るスイッチ、トランジスタ１０３は有機ＥＬ発光素子１０６の駆動用トランジスタ、トランジスタ１０４はトランジスタ１０３のドレイン／ゲート間に入るスイッチ、トランジスタ１０５はトランジスタ１０３と有機ＥＬ発光素子１０６との間に入るスイッチである。また、コンデンサ１０１はデータ電圧を記憶するコンデンサ、コンデンサ１０２は閾値電圧を記憶するコンデンサである。
【０００８】
制御ラインＡＺをローにしてトランジスタ１０４をオンにすると、トランジスタ１０３のドレイン／ゲート電圧が同じになる。このとき、トランジスタ１０３のドレインに電圧がかかっている場合にはトランジスタ１０３は完全にオフになる。トランジスタ１０３のドレインに電圧がかかっていない場合にはトランジスタ１０３の電荷はドレインを通して逃げて行き、やがてトランジスタ１０３がオフになる。このとき、トランジスタ１０３のゲートには閾値電圧が残る。これにより閾値電圧を補正することが可能である。
【０００９】
ところで、近年、有機材料を半導体として用いた有機ＴＦＴが注目を集めている。有機ＴＦＴは、従来の無機材料シリコンでなく、有機半導体材料によって作製する薄膜トランジスタであり、フレキシブルな、例えばプラスチック基板上にも生成できるため、柔軟性がある。そのため、紙のように丸められるフレキシブルディスプレイ、電子ペーパーに応用が期待されている。有機ＴＦＴは、以前までシリコン半導体に比較してキャリア移動度が低かったが、最近、開発が進んでアモルファスシリコンＴＦＴと肩を並べるキャリア移動度が得られるようになってきている。そのため、有機ＥＬ発光素子の駆動用ＴＦＴに用いるための開発が進められている。
【特許文献１】特表２００２−５１４３２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図８に示す画素回路構成の場合、輝度データの書込み時、および有機ＥＬ発光素子１０６の発光時は、ＡＺをハイにしてトランジスタ１０４をオフにする。そのときに、このトランジスタ１０４のリーク電流が大きい場合には、トランジスタ１０３のゲート電圧が上昇してしまい、トランジスタ１０３のソースとドレイン間に設計通りの電流が流れずに、有機ＥＬ発光素子１０６は入力された輝度データよりも低い輝度になってしまう。そのため、表示画面は暗くなるなどの輝度ムラが発生する。
【００１１】
特に、有機ＴＦＴを有機ＥＬ発光素子の駆動用ＴＦＴとして用いた場合、アモルファスシリコンＴＦＴに比較して、トランジスタのオフ時リーク電流が大きいために、画素毎に発光輝度のバラツキが大きくなり、結果として表示装置の表示輝度が不均一となり、従来の回路構成では画質向上は困難であった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、有機ＴＦＴを有機ＥＬ発光素子の駆動用ＴＦＴとして用いた場合において、表示装置の表示面内における画素毎の輝度の低下およびバラツキを低減して高品位な表示を可能とする表示装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、水平方向に配列され、表示データを供給する複数のデータラインと前記複数のデータラインに直交する方向に配列された複数のセレクトラインの交差部に画素部と前記画素部に対応する発光素子がマトリクス状に複数配列され、前記画素部は、前記複数のデータラインから供給される前記表示データを前記発光素子に供給を行って前記発光素子を発光させることにより表示を行う表示装置において、前記画素部は、前記複数のデータラインにゲートが接続され、前記複数のデータラインにソースが接続され、電源ラインに接続された第１のＴＦＴトランジスタと、前記ソースと前記電源ラインとの間に接続され、第1のＴＦＴトランジスタから供給される表示データを蓄積するコンデンサと、前記コンデンサと前記電源ラインの間に設けられた複数個の第２のＴＦＴトランジスタと、を有することを特徴とする表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の表示装置によれば、有機ＴＦＴを有機ＥＬ発光素子の駆動用ＴＦＴとして用いた場合に発生しやすい、画素毎に発光輝度が不均一となる現象を防止でき、輝度低下および輝度ムラのない高品位な有機ＥＬ発光素子による表示を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の実施例である画素回路構成を示した図である。この回路は、４つのｐチャネル型トランジスタ１、４、５、６と、２つのコンデンサ２、３と、有機ＥＬ発光素子７と、輝度データを入力するデータライン（Ｄａｔａ）と、走査に用いるセレクトライン（Ｓｅｌｅｃｔ）と、１本の制御ライン（ＡＺ）と、有機ＥＬ発光素子７に電流を供給する電源ライン（Ｖｄｄ）と、有機ＥＬ発光素子７のカソードに接続されたカソードライン（Ｖｃａ）で構成される。
【００１５】
トランジスタ１はＤａｔａとコンデンサ２との間に入るスイッチ、トランジスタ４は有機ＥＬ発光素子７の駆動用トランジスタ、トランジスタ５はトランジスタ４のドレイン／ゲート間に入るスイッチ、トランジスタ６もトランジスタ４のドレイン／ゲート間に入るスイッチである。また、コンデンサ２はデータ電圧を記憶するコンデンサ、コンデンサ３は閾値電圧を記憶するコンデンサである。
【００１６】
制御ラインＡＺをローにしてトランジスタ５とトランジスタ６をオンにすると、トランジスタ４のドレイン／ゲート電圧が同じになる。このとき、トランジスタ４のドレインに電圧がかかっている場合にはトランジスタ４は完全にオフになる。トランジスタ４のドレインに電圧がかかっていない場合には、トランジスタ４の電荷はドレインを通して逃げて行き、やがてトランジスタ４がオフになる。このとき、トランジスタ４のゲートには閾値電圧が残る。これにより閾値電圧を補正することが可能である。
【００１７】
その後、ＡＺをハイにしてトランジスタ５とトランジスタ６をオフにして、輝度データの書込み、および有機ＥＬ発光素子の発光を行うが、このとき、トランジスタ６のオフ時リーク電流が大きい場合でもトランジスタ５によって電流は完全にせきとめられる。トランジスタを二重にすることで、リーク電流を大幅に低減することが可能である。
【００１８】
図２は、本発明の実施例におけるドライバ構成を示した図である。図の画素部分はそれぞれ図１に示した回路である。表示パネルには、水平方向の画素を駆動するために、データ信号・陽極ドライバ１１が備えられる。電源回路１３からの電源はすべての画素に供給され、画素の垂直方向の駆動には、セレクト信号＆ＡＺ信号・陰極ドライバ１２が備えられる。トランジスタ１４は、画素内にある有機ＥＬ発光素子７のカソード電極Ｖｃａラインとグランドとの間に入るスイッチであり、ゲートに接続されたＣＡラインに入力される信号で制御される。
【００１９】
図２において、例えば、最上段の表示ラインを走査したい場合、陰極ドライバの最上段の電圧を画素のセレクト信号がローとなるように印加する。その他の走査線はセレクト信号がハイとなるように印加する。このとき陽極ドライバから１走査ラインの映像信号に対応する輝度データ電圧を出力し、最上段の水平ライン画素のコンデンサにデータ電圧を加える。ここでセレクト信号をハイにすれば、コンデンサにデータが記録され有機ＥＬ発光素子が発光し、１走査ラインの映像が表示されることとなる。同様に、陰極ドライバを上から順番に駆動し、陽極ドライバから１走査ライン毎に映像信号を出力すれば、すべての表示装置内の画素を走査できることとなる。
【００２０】
図３は、本発明の実施例におけるタイミングチャートを示した図である。各期間における動作について図１を参照して説明する。
期間（ａ）では、Ｓｅｌｅｃｔが立ち下がりトランジスタ１がオンになり、ＡＺが立ち下がりトランジスタ５とトランジスタ６もオンになる。前の周期でＣＡがローなので有機ＥＬ発光素子７には電流が流れる状態になっており、トランジスタ４のドレイン電位はグランドに対して十分に近い電位にある。すなわち、Ｖｇは閾値電圧に対して十分に低電位である。従って、トランジスタ４のゲート／ソース間電圧は十分マイナス方向に振れているので、トランジスタ４はオン状態を保つ。その際、有機ＥＬ発光素子７の電位は閾値電圧程度であり、この期間で有機ＥＬ発光素子７の閾値電圧は補償される。
【００２１】
期間（ｂ）では、ＣＡが立ち上がり、トランジスタ１４がオフになる。電源Ｖｄｄの電流はトランジスタ４のゲートに回り込み、ゲート／ソース間電圧が閾値電圧になるまでゲート／ソース間電圧の電位を押し上げ、閾値電圧になった時点でトランジスタ４はオフになる。ＡＺが立ち上がってトランジスタ５とトランジスタ６がオフになると、コンデンサ３に閾値電圧がプログラムされる。
【００２２】
期間（ｃ）では、ＤａｔａにＶｄｄからＶｄａｔａだけ低い信号を入力すると、トランジスタ４のゲートは浮遊状態にあるため、コンデンサ３に閾値電圧−Ｖｄａｔａがプログラムされる。Ｓｅｌｅｃｔを立ち上げてデータ転送を止める。
【００２３】
期間（ｄ）では、ＣＡが立ち下がり、トランジスタ１４がオンになり、有機ＥＬ発光素子７が発光する。発光を開始してからＤａｔａをＶｄｄに戻す。このとき、トランジスタ６のオフ時リーク電流が大きい場合でも、トランジスタ５によって電流は完全にせきとめられる。このようにトランジスタを二重にすることで、リーク電流を大幅に低減することが可能である。Ｖｇ電圧を見ると、従来は徐々に電圧が降下していくのに対して、本実施例では保持し続けることが分かる。
【００２４】
図４は、本発明の実施例において、動作状態を詳細に説明する図である。
同図（ａ）Ｖｔｈ書込み時の期間では、トランジスタ４２の閾値電圧Ｖｔｈをプログラムするためにトランジスタ４３とトランジスタ４４をオンして、トランジスタ４２のゲートへ電流を流す。トランジスタ４２のゲート電圧Ｖｇ＝Ｖｄｄ−Ｖｔｈになった時点でトランジスタ４２はオフになる。
【００２５】
同図（ｂ）Ｖｄａｔａ書込み時の期間では、トランジスタ４７のゲート電圧Ｖｇ＝Ｖｄｄ−Ｖｔｈ−Ｖｄａｔａをプログラムするためにトランジスタ４８とトランジスタ４９をオフして、トランジスタ４２のゲートへの電流を止める。トランジスタ４９のオフ時リーク電流が大きい場合でもトランジスタ４８によって電流は完全にせきとめられる。
【００２６】
同図（ｃ）発光時の期間では、トランジスタ５２のゲート電圧Ｖｇ＝Ｖｄｄ−Ｖｔｈ−Ｖｄａｔａを保持したまま、Ｖｃａがグランド電位まで下げるため、電源Ｖｄｄの電流がトランジスタ５２のソース／ドレイン間を流れて、有機ＥＬ発光素子５５が発光する。そのとき、その電流がトランジスタ５４にも流れて、トランジスタ５４のオフ時リーク電流が大きい場合でもトランジスタ５３によって電流は完全にせきとめられる。
【００２７】
図５は、本実施例で用いる有機ＴＦＴの層構成を示した図である。
同図（ａ）トップコンタクト型は、フレキシブル基板６６の上にゲート６３を形成して、そのゲートをゲート絶縁膜６５で覆う。その上に、先に有機半導体６４を形成してから、後でドレイン６１とソース６２を形成する。同図（ｂ）ボトムコンタクト型は、フレキシブル基板７６の上にゲート７３を形成して、そのゲートをゲート絶縁膜７５で覆う。その上に、先にドレイン７１とソース７２を形成してから、後で有機半導体７４を形成する。トランジスタの動作や原理は、いずれもアモルファスシリコンＴＦＴと同じである。
【００２８】
図６は、本実施例で用いる表示装置の画素構造を示した図である。フレキシブル基板８３の上には、ＴＦＴ８４が形成され、透明陽極８２への電流をオン／オフする機能を有している。透明陽極８２の上には有機膜発光層８１が形成される。これは、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層の組み合わせからなる。そして陰極８０が備えられる。これは、アルミなどの金属を用いる。なお、ここでは有機膜発光層から出力される光は、ＴＦＴを備えるフレキシブル基板側から出力される下面光取り出し構造である。
【００２９】
以上詳述したように、本発明による表示装置は、データラインとセレクトラインと制御ラインがマトリクス状に形成され、各ラインの交差箇所には発光素子と、発光素子を駆動するための複数のトランジスタおよびコンデンサとで構成された画素部を配置した表示装置であって、この画素部は、前記データラインから入力されたデータを前記セレクトラインの信号に応じて転送する第１のトランジスタおよびデータ値を保持する第１のコンデンサと、保持された前記データの値に応じて発光素子の発光を制御する第２のトランジスタと、第２のトランジスタの閾値電圧を記憶する第２のコンデンサと、それぞれのドレイン電極とソース電極とが直列接続され、前記第２のトランジスタのソース電極とゲート電極間に挿入し、前記制御ラインの制御信号によりオンオフ制御される２つ以上で構成された直列接続トランジスタとを有するものである。
【００３０】
この特徴ある構成により、有機ＴＦＴを有機ＥＬ発光素子の駆動用ＴＦＴとして用いた場合に発生しやすい、画素毎に発光輝度が不均一となる現象を防止でき、輝度低下および輝度ムラのない高品位な有機ＥＬ発光素子による表示を可能とする表示装置が実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による実施例の画素回路構成図である。
【図２】本発明による実施例のドライバ構成図である。
【図３】本発明による実施例のタイミングチャート図である。
【図４】本発明による実施例の動作状態を詳細に説明する図である。
【図５】本発明による実施例で用いる有機ＴＦＴの層構成を示した図である。
【図６】本発明による実施例で用いる画素の構造を示した図である。
【図７】第１の従来例による画素回路構成を示す。
【図８】第２の従来例による画素回路構成を示す。
【符号の説明】
【００３２】
１、４、５、６・・・ＴＦＴ
２、３・・・コンデンサ
７・・・有機ＥＬ発光素子
１１・・・陽極ドライバ
１２・・・陰極ドライバ
１３・・・電源回路
１４・・・トランジスタ
４１、４６、５１・・・コンデンサ
４２、４３、４４、４７、４８、４９、５２、５３、５４・・・ＴＦＴ
４５、５０、５５・・・有機ＥＬ発光素子
６１、７１・・・ドレイン
６２、７２・・・ソース
６３、７３・・・ゲート
６４、７４・・・有機半導体
６５、７５・・・ゲート絶縁膜
６６、７６・・・フレキシブル基板
８０・・・陰極
８１・・・有機膜発光層
８２・・・透明陽極
８３・・・フレキシブル基板
８４・・・ＴＦＴ
【図１】
2006178064.tif 000003
【図２】
2006178064.tif 000004
【図３】
2006178064.tif 000005
【図４】
2006178064.tif 000006
【図５】
2006178064.tif 000007
【図６】
2006178064.tif 000008
【図７】
2006178064.tif 000009
【図８】
2006178064.tif 000010