(57)【要約】【課題】  表示装置の表示面内における画素毎の輝度のばらつきを大幅に低減し、高精度の階調表示ができると共に、電力損失を低減し、かつ、長寿命の表示装置を提供する。【解決手段】  表示装置は、発光素子と第１の駆動部と電源と第２の駆動部とを備える。発光素子は、発光層３０３、３０６、３０９、３１０１を４個積層して１画素内の各色１ドットを形成する。第１の駆動部３０１６ａ〜３０１６ｄは発光層を発光または非発光とするよう駆動し、電源は発光素子に第１の駆動部を介して電流を流す。第２の駆動部はデジタル駆動部とアナログ駆動部とを有し、ｎ個の発光層に対してそれぞれ発光輝度の重み付けを設定した状態でｎ個の発光層を発光させることにより、各ドットの階調を表現するよう駆動する。【選択図】            図１５
2006106670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色のドットにより１画素が構成され、複数の画素が配列された表示装置において、
発光層をｎ個（ｎは２以上の自然数）積層して各ドットを形成する発光素子と、
前記発光素子の前記ｎ個の発光層を発光又は非発光とするよう駆動する第１の駆動部と、
前記第１の駆動部を介して前記発光素子に電流を流す電源と、
前記ｎ個の発光層に対して発光輝度の重み付けを設定した状態で前記ｎ個の発光層を発光させることにより前記各ドットの階調を表現するよう駆動する第２の駆動部とを備え、
前記第２の駆動部は、前記ｎ個の発光層におけるｍ個（ｍはｎ以下の自然数）の発光層をデジタル駆動するデジタル駆動部と、
（ｎ−ｍ）個の発光層を中間調レベルで発光させるようアナログ駆動するアナログ駆動部とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記デジタル駆動部は、前記ｍ個の発光層に対して前記ｍ以下の種類の重み付けを設定し、
前記アナログ駆動部は、前記（ｎ−ｍ）個の発光層に対して前記ｍ個の発光層と共に発光させることにより前記各ドットの階調を表現するような重み付けを設定することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、特にエレクトロルミネッセンスディスプレイなどの発光層を複数層に積層して、画像の階調を表現する表示装置に関する。
【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（ＯＥＬＤ：organic electro luminescence display）は、超薄型、高コントラスト、高速応答、高視野角のディスプレイとして注目されている（以下、エレクトロルミネッセンスをＥＬとも表記する）。有機ＥＬディスプレイは、有機化合物が電気を光に変えるエレクトロルミネッセンスという現象を利用している。また、アクティブ・マトリックス駆動法を適用することにより、エネルギー効率がより良い状態で有機ＥＬディスプレイを使用できるため、エネルギー消費を少なくできる。これらのメリット・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力視されている。
【０００３】
有機ＥＬディスプレイを発光させるには、図２８（ａ）、図２８（ｂ）のような層構成が一般に用いられる。図２８（ａ）は有機ＥＬディスプレイの基本的な層構成を示す。ガラス基板４０の上には陽極４１が形成される。陽極４１は、光を透過させるために透明なＩＴＯ（Indium Tin Oxide）電極を用いる。ＩＴＯ電極はインジウムとスズの酸化物で、液晶表示装置などでも広く使用されている。
【０００４】
陽極４１の上には、有機化合物からなる蛍光体である発光層４２が形成される。有機材料には、低分子系と高分子系の材料が存在するが、材料の特性、用途、製造法に応じて適宜に選択する。発光層４２上には陰極４３が形成される。図２８（ａ）に示す従来例では、発光層４２から出力される光をガラス基板４０の方向から取り出すようにしているので、陰極４３はアルミニウムなどの金属を材質とする電極である。
【０００５】
電源４４から直流電圧を陽極４１と陰極４３の間に印加することによって、陽極４１から正孔が発光層４２に注入され、一方、陰極４３からは電子が発光層４２に注入される。注入された正孔と電子は、発光層４２で再結合して不安定な高いエネルギー状態である励起状態となり、その後すぐに元の安定した低いエネルギー状態である基底状態に戻り、そのときに発光層４２でエネルギーが放出されて発光する。
【０００６】
図２８（ｂ）は５層の層構成からなる有機ＥＬディスプレイを示す。この５層の有機ＥＬディスプレイは、図２８（ｂ）に示すように、ガラス基板４５上に、陽極４６、正孔注入層４７、正孔輸送層４８、発光層４９、電子輸送層５０、電子注入層５１及び陰極５２が順次積層された構造である。この従来例では、陽極４６から正孔を取り出し易いように、正孔注入層４７と、その正孔を発光層４９に輸送する正孔輸送層４８とが設けられている。一方、陰極５２から電子を取り出し易いように、電子注入層５１と、その電子を効率的に発光層４９に輸送するための電子輸送層５０とが設けられている。
【０００７】
電源５３から直流電圧を陽極４６と陰極５２の間に印加することによって、陽極４６から正孔が正孔注入層４７及び正孔輸送層４８をそれぞれ通過して発光層４９に注入される。一方、陰極５２からは電子が電子注入層５１及び電子輸送層５０をそれぞれ通過して発光層４９に注入される。注入された正孔と電子は、発光層４９で再結合して不安定な高いエネルギー状態である励起状態となり、その後すぐに元の安定した低いエネルギー状態である基底状態に戻り、そのときに発光層４９でエネルギーが放出されて発光する。以上のように役割を分担した構造を用いることによって、有機ＥＬディスプレイはより効率的に発光するようになった。
【０００８】
層構成は図２８（ａ）、図２８（ｂ）に示したものだけでなく、２層から４層構造のものもあり、発光層及び電極の特性に合わせて、使用する正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層を自在に組み合わせることができる。更に、有機材料は、正孔注入層と正孔輸送層の両者の機能を持ち合わせた材料もあり、多様に選択できる。有機ＥＬディスプレイは、図示したように陽極４１、４６と陰極４３、５２との間に有機化合物の蛍光体である発光層４２、４９を挟み込む構造であり、この挟まれた発光層４２、４９が発光する。
【０００９】
図２９は従来の表示装置における画素構造の一例の断面図を示す。ガラス基板５４の上には、シリコン酸化膜５５及び薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）５９が形成される。シリコン酸化膜５５は、ガラス基板５４から金属イオンが陽極５６に移動していかないようにする機能を有し、ＴＦＴ５９は画素の発光をオン／オフする機能を有している。シリコン酸化膜５５の上には陽極５６が形成され、その上に有機膜発光層５７が形成される。有機膜発光層５７は、発光層、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層及び電子輸送層の組み合わせからなる。
【００１０】
そして、有機膜発光層５７の上に陰極５８が形成される。陰極５８は、アルミニウムなどの金属を用いる。ここで示した従来例は、有機膜発光層５７から出力される光が、ＴＦＴ５９を備えるガラス基板５４側から取り出される下面光取り出し構造である。なお、発光効率を上げるために陰極５８側から光を取り出すときには、陰極５８に透明なＩＴＯを使用する。これを上面光取り出し構造と呼ぶ。
【００１１】
実際にディスプレイに映像を表示するにあたり、多くの画素駆動法が開発されている。最も一般的な方法は、階調駆動を実現するため画素内にアナログメモリ、及び電圧−電流変換回路を搭載し、アナログメモリの電圧に対応して有機ＥＬ素子の駆動電流を制御する方法である。この階調駆動方法による表示パネルの一例を図３０に示す。図３０は、後述する有機ＥＬとアクティブ素子で構成される画素６７を駆動するための表示パネルドライバの一例の構成図を示す。表示パネルには、二次元マトリクス状に複数の画素６７が配置されている。
【００１２】
表示パネルには、水平方向の画素を駆動するために、水平ドライバ６８が備えられる。電源回路６９はすべての画素６７に電源電圧を供給する。垂直方向に並んだ画素６７の駆動には垂直ドライバ７０が備えられる。例えば、最上段の表示ラインを走査したい場合、垂直ドライバ７０に接続されている水平方向の表示ラインのうち、最上段の表示ラインに供給する電圧を、垂直ドライバ７０内に設けているゲートドライバ６５（図３１に図示）によって各画素をそれぞれオンさせる。また、これと同時に、垂直ドライバ７０は、最上段の表示ライン以外の表示ライン上の各画素６７のゲートドライバ６５がオフとなるとなるような電圧を、最上段の表示ライン以外の表示ラインへ出力する。
【００１３】
このとき、水平ドライバ６８から１走査ライン（表示ライン）の映像信号に対応する電圧を出力し、最上段の表示ラインの各画素６７のコンデンサ６２にデータ電圧を加える。こうすることでコンデンサ６２の両端には電源とデータ電圧が印加され、この電位差を保持するのに十分な電荷が蓄えられる。すなわち、コンデンサ６２には表示データが書き込まれ、記憶される。その後、垂直ドライバ７０をオフにすれば、最上段の表示ラインの各画素６７のコンデンサ６２に記憶されたデータに基づき有機ＥＬが発光し、１走査ラインの映像が表示されることとなる。続けて同様に、垂直ドライバ７０を上から下方向に順番に各表示ライン単位で駆動すると共に、これに同期して水平ドライバ６８から１ライン毎に映像データを出力することにより、表示パネル内の全画素６７を走査できることとなる。
【００１４】
図３１に各画素６７の回路図を示す。有機ＥＬ６０は、図２９の有機膜発光層５７に相当する。有機ＥＬ６０の発光輝度を決めるデータはデータ入力端子６４から入力される。ここでゲートドライバ６５にＴＦＴ６１がオンするように、ＴＦＴ６１のゲートに電圧が加えられると、端子６４に入力されたデータは、ＴＦＴ６１のソースとドレインを通してコンデンサ６２とＴＦＴ６３のゲートにそれぞれ印加される。この電位に基づいて、ＴＦＴ６３のソースとドレイン間を通して有機ＥＬ６０に供給される電流が制御される。
【００１５】
その後、ＴＦＴ６１をオフにすると、電源６６とデータ入力端子６４の間の電位差がコンデンサ６２に記憶される。有機ＥＬ６０は、電流発光デバイスであるために、加えられた電流に比例した明るさで発光する。よって、有機ＥＬ６０が発光する明るさは、端子６４を介して入力されるデータの電位に依存し、このデータから表示装置に出力する映像の階調を表現できる。
【００１６】
図２９で従来の表示装置の画層構造を示し、図３１でそれを階調駆動方法で駆動するための回路を示したが、駆動方法は他にも様々なものが考えられている。例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）信号にて１フレーム内の発光期間をアナログ変調するクランプド・インバータ（CLAMPED INVERTER）法がある（例えば、非特許文献１参照）。この方法は、アクティブ素子であるＴＦＴにおける素子特性である閾値のばらつきを補償でき、ＴＦＴの数も少ないので回路構成も簡単である。また、無発光期間があるために歯切れのある動画表示が可能である。
【００１７】
デジタル表示駆動方法では、有機ＥＬ素子は画素のスイッチトランジスタにより点灯もしくは非点灯状態のいずれかの状態となるよう制御される。この方式の一つとして、画像を時間軸方向に複数のサブフレームに分割し、サブフレームの重み付けの合計で階調を表す方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【００１８】
また、画素を表示装置の表示面内で複数の副画素に分割し、その画素の発光個数で階調を表現する面積分割法がある（例えば、特許文献２参照）。更に、同様な副画素を用いる方式として、第１の副画素を、中間調を含む多階調を表示するようにアナログ駆動制御し、第２の副画素を、明表示または暗表示の２値表示を行うように駆動制御する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【００１９】
【非特許文献１】An Innovative Pixel-Driving Scheme for 64-Level Gray Scale Full-Color Active Matrix OLED Displays、SID2002、32.2
【特許文献１】特開平１０−２１４０６０号公報
【特許文献２】特開平１１−０７３１５９号公報
【特許文献３】特開２００３−２８０５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
図３１に示した回路図により階調駆動方法で各画素を駆動する従来の表示装置は、階調駆動を実現するため画素内にアナログメモリ及び電圧−電流変換回路を搭載し、アナログメモリの電圧に対応して有機ＥＬ素子の駆動電流を制御するものである。しかし、アクティブ素子であるＴＦＴの素子特性が画素毎に大きなばらつきを持つため、有機発光層に流れる電流量にばらつきが発生する。そのため画素毎に発光輝度のばらつきが大きくなり、結果として表示装置の表示輝度が不均一となり、画質の向上は困難であった。
【００２１】
これを改良した非特許文献１記載のクランプド・インバータ法による従来の表示装置は、ＴＦＴのばらつきを無くすために有効なドライブ方法で動作する装置である。ＴＦＴをオン／オフのみで制御し、発光期間をアナログパルス幅で制御する（ＰＷＭ）ことによって階調を表現するアナログ発光期間変調方式により動作するため、ＴＦＴのばらつきの影響を少なくできる。しかし、この駆動方法による従来の表示装置は、発光輝度に応じた電流量が、１つの発光層にすべて流れるので負担が大きく、長寿命化という点で不利である。しかも、階調毎に発光と非発光の期間があるため、フリッカなどの問題が発生することが予見できる。
【００２２】
また、特許文献２記載のサブフレーム法を用いるデジタル駆動法による従来の表示装置においては、表示輝度のばらつきを無くすために画素の有機ＥＬ素子をオン／オフの２値駆動する。また、階調駆動を得るために１フレーム時間を複数のサブフレーム期間に分割し、サブフレーム期間毎に全ての画素を走査し、各階調のビット構成の２値表示データを画素に書き込み、表示期間に階調毎に所定の輝度で所定の時間点灯させている。しかし、このサブフレーム法を用いるデジタル駆動法による従来の表示装置においては、ＴＦＴのばらつきを無くすという効果があるが、同時に動画疑似輪郭等の妨害が発生するという問題がある。
【００２３】
更に、特許文献３記載の面積分割法による従来の表示装置においては、一画素を構成するために複数の副画素が必要であり、今後予想される、パネルの高解像度化の流れに適していない。
【００２４】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、表示装置の表示面内における画素毎の輝度のばらつきを大幅に低減し、高精度の階調表示ができると共に、電力損失を低減し、かつ、長寿命の表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上述した課題を解決するために、本発明は、次の（ａ）、（ｂ）の表示装置を提供するものである。
【００２６】
（ａ）複数色のドットにより１画素が構成され、複数の画素が配列された表示装置において、発光層（３、６、９）をｎ個（ｎは２以上の自然数）積層して各ドットを形成する発光素子と、前記発光素子の前記ｎ個の発光層を発光又は非発光とするよう駆動する第１の駆動部（１６ａ〜１６ｃ）と、前記第１の駆動部を介して前記発光素子に電流を流す電源（３８）と、前記ｎ個の発光層に対して発光輝度の重み付けを設定した状態で前記ｎ個の発光層を発光させることにより前記各ドットの階調を表現するよう駆動する第２の駆動部（３７、３９）とを備え、前記第２の駆動部は、前記ｎ個の発光層におけるｍ個（ｍはｎ以下の自然数）の発光層をデジタル駆動するデジタル駆動部と、（ｎ−ｍ）個の発光層を中間調レベルで発光させるようアナログ駆動するアナログ駆動部とを有することを特徴とする表示装置。
【００２７】
（ｂ）前記デジタル駆動部は、前記ｍ個の発光層に対して前記ｍ以下の種類の重み付けを設定し、前記アナログ駆動部は、前記（ｎ−ｍ）個の発光層に対して前記ｍ個の発光層と共に発光させることにより前記各ドットの階調を表現するような重み付けを設定することを特徴とする（ａ）記載の表示装置。
【発明の効果】
【００２８】
表示装置の表示面内における画素毎の輝度のばらつきを大幅に低減し、高精度の階調表示ができると共に、電力損失を低減し、かつ、長寿命の表示装置とすることができる。
【００２９】
また、本発明によれば、ｍ個の発光層をデジタル駆動すると共に、（ｎ−ｍ）個の発光層をアナログ駆動して、両者の輝度の合計で１ドットの階調表現を行うことにより、第１の駆動部の閾値のばらつきの影響がない状態で発光素子を駆動できる。そのため、所望の多階調表現ができると共に、表示装置における輝度むらを無くすことができ、また、電力損失を低減できる。
【００３０】
また、発光輝度に応じた電流量が、１つの発光層にすべて流れることがないため、各発光層の負担を分散でき、従来と比較してより長寿命な表示装置を実現することができる。
【００３１】
更に、ｎ個の発光層の発光輝度の合計で１ドットの階調表現を行うようにしたため、１つの発光層に発光輝度に応じた電流量を全て流す構成の従来の表示装置に比べて、長寿命な表示装置を構成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
≪第一実施形態≫
図１は、本発明の第一実施形態の表示装置における画素の層構成を示す。表示装置は例えば有機ＥＬディスプレイである。ガラス基板１は表示装置の表示面である。このガラス基板１は、有機膜の層を形成できるものであるならば、プラスチックのようなものであってもよい。このガラス基板１の上に陽極２が形成される。この陽極２としては、例えば透明電極であるＩＴＯなどが使用される。
【００３３】
陽極２の上には有機膜発光層３が形成される。有機膜発光層３は正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、そして有機化合物からなる蛍光体である発光層との組み合わせで構成される。この組み合わせは、有機ＥＬの特性によって適切に選択されなければならない。
【００３４】
有機膜発光層３の上には陰極４が形成される。陰極４として透明電極であるＩＴＯを使用する場合は、そのままでは陰極として動作しないため、ＩＴＯと有機膜発光層３との間に陰極用のリチウムなどを薄く挿入する必要がある。
【００３５】
電源１３が、陽極２と陰極４との間に直流電圧を印加するために接続される。陽極２と陰極４との間に挟まれた有機膜発光層３の発光原理は従来例と同じである。陰極４の上にはシリコン酸化膜１１と陽極５が順次積層形成される。シリコン酸化膜１１は陽極５と陰極４を絶縁する効果を持っている。陽極５の上には上記同様に有機膜発光層６、陰極７、シリコン酸化膜１２、陽極８、有機膜発光層９、そして陰極１０が順次積層形成される。第一実施形態のように陰極１０側から光を取り出さない下面光取り出し構造では、陰極１０はアルミニウムなどの金属とする。
【００３６】
電源１４、１５がそれぞれ、陽極５と陰極７との間、陽極８と陰極１０との間に直流電圧を印加するため接続される。これにより、有機膜発光層６、９には電源１４、１５を通じて陽極５、８と陰極７、１０から変換された電流が供給される。それぞれの有機膜発光層３、６、９は変換された電流値に比例した輝度で発光し、光はガラス基板１側から取り出される。なお、この構造は、有機ＥＬだけでなく無機ＥＬでも勿論実現可能であり、アクティブ駆動だけでなくパッシブ駆動の表示装置でも実現可能である。
【００３７】
有機膜発光層３、６、９は、デジタル駆動すなわち、電源のオン／オフの２値により点灯と消灯（発光または非発光）を切り替えられる。有機膜発光層３、６、９はそれぞれ所定の輝度で発光する材料を選択して形成する。
【００３８】
図２は、本発明の第一実施形態である表示装置の画素構造を示す。図２において、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図２では、１画素を構成する各色（例えば赤、緑、青など）のうちの１ドットを示している。ここで、ガラス基板１上には、アクティブ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１６ａ、１６ｂ、１６ｃが形成され、それぞれ陽極２、５、８に接続される。ＴＦＴ１６ａ〜１６ｃは有機膜発光層３、６、９を駆動制御可能なものであるならば、ｐ−Ｓｉ（低温ポリシリコン）、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）など、どのようなアクティブ素子で作成されていてもよい。
【００３９】
ＴＦＴ１６ａ〜１６ｃは、有機膜発光層３、６、９に印加される電源をオン／オフする回路機能を持ち、電源をオン／オフすることで上記したように、有機膜発光層３、６、９を発光または非発光とするよう駆動する。また、ガラス基板１と陽極２との間に形成されたシリコン酸化膜１７は、ガラス基板１から金属イオンが陽極２に移動していかないようにする膜である。陰極４、陰極７、陰極１０は共通電極である。
【００４０】
図２に示す画素の下側であるガラス基板１側から光を取り出す場合、画素の上側である陰極１０から光が漏れないようにするため、陰極１０はアルミニウムなどの金属で形成される。これによって、有機膜発光層３、６、９からそれぞれ出た光は上下に放射されるが、陰極１０側に出た光は陰極１０で反射して下側に向かうため、ガラス基板１側からのみ取り出されることとなる。
【００４１】
なお、本実施形態ではガラス基板１にＴＦＴ１６ａ〜１６ｃが備えられ、ガラス基板１側から光を取り出す下面光取り出し構造としたが、陰極１０を透明電極で形成し、陽極２をアルミニウムなどの金属で形成して、陰極１０側から光を取り出す上面光取り出し構造としてもよい。
【００４２】
ここで、ＴＦＴ１６ａ〜１６ｃは、通常複数個必要とする。ここでは、ＴＦＴ１６ａ〜１６ｃを素子駆動部（第１の駆動部）と呼ぶこととする。有機膜発光層と素子駆動部とは単位素子となっている。図２に示す有機ＥＬディスプレイは、表示装置の表示面に対して垂直方向に３個の発光層が積層された３層構造の発光素子を有するものである。
【００４３】
図３（ａ）は、図１及び図２に示したように画素が有機膜発光層３、６、９を有する３層構造の場合の、各層の輝度重み付けを表す。輝度重み付けとは、それぞれの有機膜発光層の発光輝度を、ある値を基準として相対的に数値化したものである。ここで有機膜発光層３を第１層、有機膜発光層６を第２層、有機膜発光層９を第３層とし、第１層の輝度を「１」とした場合、第２層が輝度「２」、第３層が輝度「４」となるように有機膜発光層３、６、９の材料、構成を選択する。
【００４４】
ここで、各有機膜発光層３、６、９の輝度は電源電圧をオンとした際の発光輝度を表し、各有機膜発光層３、６、９は電源電圧のオン／オフでデジタル駆動される。
【００４５】
図３（ｂ）は、有機膜発光層が５層構造の場合の、各層の輝度重み付けの一例を示す。５層構造の場合、図１及び図２に示した構造に、更に２つの単位素子が設けられる。この５つの有機膜発光層を光が取り出される側に近い方から順に、第１層、第２層、第３層、第４層及び第５層とし、第１層の輝度を「１」とした場合、第２層は輝度「２」、第３層は輝度「４」、第４層は輝度「８」、第５層は輝度「１６」となる。
【００４６】
有機膜発光層の輝度重み付けは、図３（ａ）、３（ｂ）に示すように２のｎ乗の輝度重み付けにすることが有機膜発光層を少なく形成できるので望ましいが、この限りではない。また、層毎の輝度の重み付けは、図３（ａ）、３（ｂ）で示したような光が取り出される側に近い層から昇順とする必要は無く、降順としても、また任意に並べ替えてもよい。なお、この輝度重み付け方法は、有機ＥＬだけでなく無機ＥＬでも勿論実現可能であり、アクティブ駆動だけでなくパッシブ駆動の表示装置でも実現可能である。
【００４７】
図４は、本発明の第一実施形態の表示装置における画素の階調表現の一例を示す。この例は、図３（ａ）に示した有機膜発光層が３層構造の場合の輝度重み付けの階調表現であり、有機膜発光層が３層であるために、２の３乗、つまり８階調の表現が可能となる。図４において、横軸は有機膜発光層が何層目かを示し、縦軸が表示装置に表示される階調を示す。また、黒丸はその選択された層が点灯することを意味し、印が無い層は発光しない。
【００４８】
例えば、階調「０」では、第１層と第２層と第３層はすべて発光しない。このため、黒となる。階調「１」では、第１層のみ点灯し、この輝度重み付けが「１」であるために階調「１」を表す。階調「２」では、第２層のみが点灯し、この輝度重み付けが「２」であるために階調「２」を表す。階調「３」では、第１層と第２層が共に点灯し、それぞれの輝度重み付けが「１」、「２」であり、この合計「３」が階調となる。階調「４」では、第３層のみ点灯し、この輝度重み付けが「４」であるので階調「４」を表す。
【００４９】
階調「５」では、第１層と第３層が共に発光し、それぞれの輝度重み付けが「１」と「４」であるのでこの合計「５」が階調となる。階調「６」では、第２層と第３層が共に発光し、それぞれの輝度重み付けが「２」と「４」であるので、この合計「６」が階調となる。階調「７」では、第１層と第２層と第３層のすべてが点灯し、この輝度重み付け「１」、「２」、「４」の合計「７」が階調となる。
【００５０】
図５は、本発明の第一実施形態の表示装置の表示パネルのドライバ構成図を示す。図５において、一つの画素３６は図６で後述する画素回路に相当する。表示パネルには、二次元マトリクス状に配置された複数の画素３６にデータを送るための水平ドライバ３７、画素を駆動するための電源回路３８と、垂直方向のラインを選択する垂直ドライバ３９とが備えられている。なおここで、水平ドライバ３７と垂直ドライバ３９とを第２の駆動部とする。
【００５１】
複数の画素３６は、垂直方向に並んだ行Ｙと水平方向に並んだ列Ｘとからなる二次元マトリクス状に配置されている。図５では一例としてＹ１〜Ｙ４の４行で、Ｘ１〜Ｘ６の６列の表示パネルを示している。実際の表示パネルは図５に示すものよりも多くの行列を有しているが、ここでは便宜上このように示した。
【００５２】
第一実施形態では、水平ドライバ３７にはデータドライバ３７１〜３７６が、電源回路３８には電源部３８１〜３８６が、垂直ドライバ３９にはゲートドライバ３９１〜３９４がそれぞれ組み込まれている。
【００５３】
例えば、図５に示す表示パネルの最上段であるＹ１行の表示ラインを走査したい場合、垂直ドライバ３９のゲートドライバ３９１がＹ１行の各画素３６をオンさせる。その他の表示ラインＹ２行〜Ｙ４行は、ゲートドライバ３９２〜３９４がオフさせる。このとき水平ドライバ３７から映像データの１ライン分のデータを出力し、各画素３６に供給する。
【００５４】
次に、ゲートドライバ３９１がＹ１行の各画素３６をオフさせることにより、Ｙ１行の１ラインの映像が表示されることになる。続けて同様に、垂直ドライバ３９をＹ２行のゲートドライバ３９２からＹ４行のゲートドライバ３９４まで順番に駆動し、水平ドライバ３７から１ライン毎に映像データを出力することにより、すべての表示パネル内の画素３６を走査できることとなる。
【００５５】
図６は第一実施形態の画素を駆動するための回路図を示す。図６において、有機ＥＬ発光層１８、１９、２０は、図１及び図２に示した有機膜発光層３、６、９に相当する。第一実施形態の画素３６は、有機ＥＬ発光層１８、１９、２０（有機膜発光層３、６、９）をそれぞれ発光輝度の異なる材料で形成することで図３（ａ）に示した重み付けを行う。従って有機ＥＬ発光層１８、１９、２０それぞれに流れる電流、及びその流れる時間は同じである。
【００５６】
有機ＥＬ発光層１８〜２０の各一端（図ではアノード）は、駆動用ＴＦＴ２４〜２６の各ソース、ドレインを介して電源部３８１を構成する電源３０〜３２に接続されている。また、ＴＦＴ２４〜２６の各ゲートは、ゲートトランジスタとしてのＴＦＴ２７〜２９の各ソースに接続される一方、コンデンサ２１〜２３を介して電源３０〜３２に接続されている。
【００５７】
電源部３８１の電源３０、３１及び３２は、図１に示した電源１３、１４及び１５に相当する。電源３０〜３２は、個別の電源でも共通の電源であってもよく、有機ＥＬ発光層１８〜２０を所定の重み付けで所定の輝度で発光させるように設定する。更に、ＴＦＴ２７〜２９の各ドレインは、データドライバ３７１内のデータ保持部３５０〜３５２に接続され、各ゲートはゲートドライバ３９１に共通接続されている。
【００５８】
ここでは、データドライバ３７１、電源部３８１、ゲートドライバ３９１について示したが、図６に示すように、データドライバ３７２〜３７６、電源部３８２〜３８６、ゲートドライバ３９２〜３９４も同様の構成である。データドライバ３７１〜３７６、電源部３８１〜３８６、ゲートドライバ３９１〜３９４は表示パネルの各行Ｙ、各列Ｘの画素３６を駆動する。
【００５９】
次に、この駆動回路の動作について説明する。図６において、まず、画素３６に表示する所定階調のデータ３３（３ビット）がデータドライバ３７１に入力される。データ３３は、デジタルのシリアルデータ又はパラレルデータであることが望ましい。データドライバ３７１に入力されたデータ３３は、有機ＥＬ発光層１８、１９、２０のうち表示装置に表示する階調に対応した有機ＥＬ発光層を発光させるために使用される。
【００６０】
データ３３の各ビット（１または０）がデータ保持部３５０〜３５２に保持され、ゲートドライバ３９１は、ゲートトランジスタ２７〜２９のゲートに所定の第１の電位を印加してこれらをオン状態にする。データドライバ３７１から出力されるデータが、ゲートトランジスタ２７〜２９の各ドレイン、ソースを通して、コンデンサ２１〜２３に送られる。これにより、コンデンサ２１〜２３の両端には電源とデータ電圧が印加され、その電位差を保持するのに十分な電荷がコンデンサ２１〜２３に蓄えられる。すなわち、データドライバ３７１から出力される表示データが、データ保持のためのコンデンサ２１〜２３に書き込まれ、記憶される。続いてゲートドライバ３９１は、ゲートトランジスタ２７〜２９のゲートに所定の第２の電位を印加してこれらをオフ状態にする。ゲートトランジスタ２７〜２９をオフにすると、コンデンサ２１〜２３に蓄えられた電荷が保持される。コンデンサ２１〜２３に保持される電荷は、電源３０〜３２とデータドライバ３７１の出力電圧との電位差である。
【００６１】
例えば表示装置に階調「５」の映像を表示する場合を説明する。図４より、階調「５」では第１層と第３層の有機ＥＬ発光層１８と２０を点灯させる必要がある。入力されたデータ３３は、データドライバ３７１で対応する有機ＥＬ発光層の信号線に繋がるデータ列に変換されるが、この場合、データ保持部３５０と３５２に有機ＥＬ発光層１８と２０とを発光させるデータが保持される。
【００６２】
このときコンデンサ２１には、ＴＦＴ２４をオンする電圧が印加され、コンデンサ２３にも、ＴＦＴ２６をオンする電圧が印加されているため、ＴＦＴ２４と２６がそれぞれオン状態とされる。一方、コンデンサ２２には、ＴＦＴ２５を駆動する電圧が印加されていないため、ＴＦＴ２５はオフ状態である。
【００６３】
従って、ＴＦＴ２４と２６がオン状態なので、電源３０、３２から電流がＴＦＴ２４、２６の各ドレイン、ソースを通して有機ＥＬ発光層１８、２０に供給され、有機ＥＬ発光層１８、２０が発光する。このとき有機ＥＬ発光層１８と２０の発光輝度の重み付けは「１」と「４」であるので、この合計である階調「５」が表示装置に映し出される。
【００６４】
第一実施形態の画素の駆動において、駆動用ＴＦＴ２４〜２６はオン／オフのみの動作となる。そのため回路構成は図６に示すように駆動用ＴＦＴ２４〜２６をオン／オフするためのデータを蓄えるコンデンサ２１〜２３と、それを保持するためのゲートトランジスタ２７〜２９というとても簡単な回路構成で済む。
【００６５】
また、駆動用ＴＦＴ２４〜２６の動作はオン／オフのみとなるために、従来の有機ＥＬ表示装置で問題であった、アクティブ素子であるＴＦＴの素子特性による閾値ばらつきの影響の無い飽和領域で動作させることができる。このため、表示パネル内における表示輝度むら、および階調ずれ等の問題を限りなく少なくできる。更に、飽和領域での動作はＴＦＴによる電力損が少ないため、従来例と比較すると低消費電力である。
【００６６】
更に、第一実施形態において有機ＥＬに供給される電流は複数の発光層に分散される。有機ＥＬの寿命は電流値の２乗に逆比例するといわれている。電流が複数の層に分散されることによって、一層あたりの電流量を少なくすることができるため、従来の回路構成と比較して長寿命となる。
【００６７】
≪第二実施形態≫
次に、本発明の第二実施形態の表示装置における画素について詳述する。上述した第一実施形態では、各有機膜発光層を所定の輝度で発光するような異なる材料で形成して輝度重み付けを行った。第二実施形態では、各有機膜発光層は同一の材料で形成し、各有機膜発光層に与える電流値及び電流を与える時間を異ならせることで所定の輝度での発光を実現させる。以下、第二実施形態の具体的構成と、第二実施形態の好適な実施例である第一実施例から第七実施例による輝度重み付け方法について詳述する。画素の層構成、画素構造は図１及び図２に示した第一実施形態の画素と同じであるため、その説明を省略する。また各層の輝度重み付けは図３（ａ）に従い、階調表現は図４に従う。
【００６８】
図７は、本発明の第二実施形態の表示装置の表示パネルのドライバ構成図を示す。図７において、一つの画素３６２は後述する図８の画素回路に相当する。図７において、図５と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。第二実施形態の表示パネルには、時間長制御部８００、水平ドライバ３７内にデータドライバ３７１’〜 ３７６’、電流制御部９００、電源回路３８内に電源部３８１’〜３８６’を新たに設けた。
【００６９】
図８は、第二実施形態の画素３６２を駆動する回路を示す。図８において、図６と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。時間長制御部８００内にある時間長テーブル保持部８０は時間長テーブルを保持し、時間長制御信号発生部８１は時間長テーブルより読み出した時間長データに基づき時間長制御信号をセレクタ制御部８２に出力する。切替信号発生部８２０〜８２２は時間長制御信号に基づいてデータドライバ３７１’内のセレクタ８３０〜８３２が選択する端子ａ、ｂを切り替える。セレクタ８３０〜８３２のそれぞれの端子ａにはデータ３３の各ビットが入力され、端子ｂは接地されて０が入力されている。なお、データドライバ３７１’は端子ａの前に図６ですでに示したデータ保持部３５０〜３５２と同等のものを備える。
【００７０】
電流制御部９００内にある電流値テーブル保持部９０は電流値テーブルを保持し、電流制御信号発生部９１は電流値テーブルより読み出した電流値データに基づき各ビットの電流値切替信号Ｓｉ０〜Ｓｉ２を電流値切替信号発生部９１０〜９１２より出力する。また、電流切替信号発生部９１には各フレームの先頭でハイになるフレーム同期パルスを有するフレーム信号Ｓｆが入力される。図９に示すように、電流値切替信号Ｓｉ０〜Ｓｉ２はフレーム信号Ｓｆに同期して切り替えられる。電流値切替信号発生部９１０〜９１２に電源部３８１’を構成する可変器３３０〜３３２がそれぞれ接続され、可変器３３０〜３３２はそれぞれ電流値切替信号Ｓｉ０〜Ｓｉ２に基づいて電流値を切り替える。可変器３３０〜３３２は電源３０〜３２から供給される電流を可変して、所定の電流値の電流をそれぞれ有機ＥＬ発光層１８〜２０に供給する。
【００７１】
なお、ここでは時間長テーブル保持部８０を時間長制御部８００内に、電流値テーブル保持部９０を電流制御部９００内に設けたがこれに限定されることはなく、時間長テーブル保持部８０と電流値テーブル保持部９０を同一の記憶装置内に設けてもよい。
【００７２】
更にここでは、データドライバ３７１’、電源部３８１’、ゲートドライバ３９１について示したが、図８に示すように、データドライバ３７２’〜３７６’、電源部３８２’〜３８６’、ゲートドライバ３９２〜３９４も同様の構成である。データドライバ３７１’〜３７６’、電源部３８１’〜３８６’、ゲートドライバ３９１〜３９４は表示パネルの各行Ｙ、各列Ｘの画素３６２を駆動する。
【００７３】
ここで、全ての実施例は、各有機ＥＬ発光層１８〜２０が発光する発光輝度がそれぞれ「１」、「２」、「４」となるよう重み付けするものとし、特記しない限りは重み付けとはこれを指す。また、有機ＥＬ発光層１８に輝度重み付け「１」を表示する際に、電源３０からＴＦＴ２４へ流れる電流をＩ１とし、ＴＦＴ２４がオンする時間をＴ１とする。同様に有機ＥＬ発光層１９に輝度重み付け「２」を表示する際に、電源３１からＴＦＴ２５へ流れる電流をＩ２とし、ＴＦＴ２５がオンする時間をＴ２とし、有機ＥＬ発光層２０に輝度重み付け「４」を表示する際に、電源３２からＴＦＴ２６へ流れる電流をＩ３とし、ＴＦＴ２６がオンする時間をＴ３とする。
【００７４】
（重み付けの第一実施例）
まず、有機ＥＬ発光層１８、１９、２０へそれぞれ異なった電流値を流し、重み付けする例について示す。ＴＦＴ２４〜２６がオンする時間はＴ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝ｔである。ここで、有機ＥＬ発光層１８へ流れる電流Ｉ１の電流値をｉ、有機ＥＬ発光層１９へ流れる電流Ｉ２の電流値を２ｉ、有機ＥＬ発光層２０へ流れる電流Ｉ３の電流値を４ｉと設定する。上述のように設定された電流値は、電流制御部９００と電源回路３８内の電源部３８１’とで供給される。なお、有機ＥＬ発光層１８〜２０へ流れる電流値と時間長とを掛け合わせたものが、それぞれの層の輝度重み付けとなる。
【００７５】
（重み付けの第二実施例）
次に、有機ＥＬ発光層１８〜２０へ同じ電流値の電流をそれぞれ異なった時間長で流し、重み付けする例について示す。有機ＥＬ発光層１８〜２０へ流れる電流値はそれぞれ等しく、Ｉ１＝Ｉ２＝Ｉ３＝ｉである。ここで、有機ＥＬ発光層１８が点灯している時間Ｔ１の時間長をｔ、有機ＥＬ発光層１９が点灯している時間Ｔ２の時間長は２ｔ、有機ＥＬ発光層２０が点灯している時間Ｔ３の時間長は４ｔと設定する。上述したようにそれぞれの時間長データは時間長制御部８００に設定される。
【００７６】
第一実施例及び第二実施例では、有機ＥＬ発光層１８〜２０への発光輝度の重み付けの方法として、それぞれ異なった電流値を同じ時間流す方法と、同じ電流値の電流をそれぞれ異なった時間長で流す方法について説明したが、これらに限定されることはなく、後述する第三実施例、第四実施例のように２つの方法を共に用いてもよい。
【００７７】
（重み付けの第三実施例）
続いて、電流値と時間長をそれぞれ全て異なるように設定する例について示す。有機ＥＬ発光層１８へ流れる電流Ｉ１を電流値ｉ、点灯している時間Ｔ１を時間長ｔとし、有機ＥＬ発光層１９へ流れる電流Ｉ２を電流値（３／２）ｉ、点灯している時間Ｔ２を時間長（４／３）ｔとし、有機ＥＬ発光層２０へ流れる電流Ｉ３を電流値２ｉ、点灯している時間Ｔ３を時間長２ｔと設定する。
【００７８】
（重み付けの第四実施例）
２つの方法を共に用いる他の一例として、電流値や時間長がそれぞれ部分的に異なるよう設定する例について示す。例えば、有機ＥＬ発光層１８へ流れる電流Ｉ１を電流値ｉ、点灯している時間Ｔ１を時間長ｔとし、有機ＥＬ発光層１９へ流れる電流Ｉ２を電流値ｉ、点灯している時間Ｔ２を時間長２ｔとし、有機ＥＬ発光層２０へ流れる電流Ｉ３を電流値２ｉ、点灯している時間Ｔ３を時間長２ｔと設定する。
【００７９】
次に、上記の第一実施例〜第四実施例を更に改良し、電流値や発光時間長を発光層毎に異なるよう設定しながらも、所定時間内で平均化した場合に各発光層間の電流値や発光時間長を均等にさせる方法について説明する。図１０（ａ）、１０（ｂ）、１０（ｃ）はフレーム毎（インターレース駆動時にはフィールド毎）の階調表現方法を説明するためのテーブルを示す。図１０（ａ）〜１０（ｃ）共に、第１層〜第３層である各有機ＥＬ発光層１８〜２０において、フレーム毎で変化するように設定した電流値や時間長の関係を示す。また、いずれも１フレーム内で全ての発光層が発光した場合の合計輝度は等しい。
【００８０】
（重み付けの第五実施例）
図１０（ａ）は、各有機ＥＬ発光層へ異なる電流値を流すよう設定し、１フレーム毎に切り替えて重み付けする第五実施例のテーブルを示す。なお、時間長ｔは全て等しい。図１０（ａ）のテーブルより、第１フレームでは第１層の電流値を「ｉ」、第２層の電流値を「２ｉ」、第３層の電流値を「４ｉ」と設定する。第２フレームでは、第１層の電流値を「２ｉ」、第２層の電流値を「４ｉ」、第３層の電流値を「ｉ」と設定する。第３フレームでは、第１層の電流値を「４ｉ」、第２層の電流値を「ｉ」、第３層の電流値を「２ｉ」と設定する。このように、各有機ＥＬ発光層に供給する電流の電流値をフレーム毎に切り替えることで、各有機ＥＬ発光層に対する重み付けをフレーム毎に切り替える。第五実施例では、第４フレーム以降は設定された第１フレームから第３フレームまでの各層の電流値を順次繰り返す。
【００８１】
すなわち、３フレームで各層の電流値が一巡するように設定する。従って、第五実施例では３種類の重み付けを設定した。更に、全てのフレームで全ての有機ＥＬ発光層が発光した場合、各有機ＥＬ発光層における合計輝度は３フレーム単位でいずれも同じ値である。このように設定することで、各有機ＥＬ発光層に流れる電流値の総量が平均化され、各有機ＥＬ発光層の寿命が均一化される効果がある。上述したように、電流値テーブル保持部９０に保持された図１０（ａ）のテーブルに基づいて、電流値は切り替えられる。
【００８２】
図１１は第五実施例のタイミングチャートである。図１１（Ａ）〜（Ｃ）は第１層から第３層の各有機ＥＬ発光層の電流印加の状態を示している。図１１（Ａ）〜（Ｃ）の縦方向は表示パネルの各行を示しており、ここでは図７に従ってＹ１〜Ｙ４行として示している。横方向は、時間（ＴＩＭＥ）を示している。また、１フレームは１６．６ミリ秒（ｍｓ）であり、時間の経過に伴いフレームが順次切り替わる。
【００８３】
時刻ｔｍ１において図７のゲートドライバ３９１がＹ１行の各画素３６２をオンすると、Ｙ１行の各画素３６２は時刻ｔｍ２までの時間長ｔで駆動される。続いてゲートドライバ３９２がＹ２行の各画素３６２をオンし、Ｙ２行の各画素３６２は時間長ｔで駆動される。このように、ゲートドライバ３９１〜３９４が順次Ｙ１〜Ｙ４行をオンさせる。時刻ｔｍ３においてＹ４行がオンされ、時刻ｔｍ４までの時間長ｔで駆動される。
【００８４】
（重み付けの第六実施例）
図１０（ｂ）は、各発光層（第１層〜第３層）へ異なった時間長で同じ電流値の電流を流すよう設定し、１フレーム毎に切り替えて重み付けする第六実施例のテーブルを示す。第１フレームでは、第１層の時間長が「ｔ」、第２層の時間長が「２ｔ」、第３層の時間長が「４ｔ」と設定する。第２フレームでは、第１層の時間長が「２ｔ」、第２層の時間長が「４ｔ」、第３層の時間長が「ｔ」と設定する。第３フレームでは、第１層の時間長が「４ｔ」、第２層の時間長が「ｔ」、第３層の時間長が「２ｔ」と設定する。このように各有機発光層に対する重み付けをフレーム毎に切り替えて、第４フレーム以降は、設定された第１フレームから第３フレームまでの各層の時間長を順次繰り返す。
【００８５】
上述したように、時間長テーブル保持部８０に記録された図１０（ｂ）のテーブルに基づいて、時間長は切り替えられる。すなわち、３フレームで各発光層へ流す電流の時間長が一巡するように設定していく。第六実施例では３種類の重み付けを設定した。このように設定することで、各発光層に流れる電流値の総時間量が平均化され、各発光層の寿命が均一化される効果がある。第六実施例では、各発光層は時分割（ＰＷＭ）の発光をするようになっており、よりきめ細かな階調表現ができる。
【００８６】
図１２は第六実施例のタイミングチャートである。図１２（Ａ）〜（Ｃ）は第１層から第３層の各有機膜発光層の電流印加の状態を示している。縦方向及び横方向に示すものは図１１と同じであるため説明を省略する。なお図１２では、図１１における時間長ｔの１／４を時間長ｔとしている。従って図１２の時間長４ｔと図１１の時間長ｔとが等しい。
【００８７】
第五実施例と同様に時刻ｔｍ１においてＹ１行の各画素３６２がオンされると、各画素３６２の第１層は時刻ｔｍ２までの時間長ｔ、第２層は時刻ｔｍ３までの時間長２ｔ、第３層は時刻ｔｍ４までの時間長４ｔで駆動される。
【００８８】
（重み付けの第七実施例）
図１０（ｃ）は、各発光層へそれぞれ異なった電流値で、かつ、それぞれ異なった時間長の電流を流すよう設定し、１フレーム毎に切り替えて重み付けする第七実施例のテーブルを示す。図１０（ｃ）では、第１フレームにおいて、第１層の電流値が「ｉ」で時間長が「ｔ」、第２層の電流値が「（３／２）ｉ」で時間長が「（４／３）ｔ」、第３層の電流値が「２ｉ」で時間長が「２ｔ」と設定する。第２フレーム以降は、輝度重み付けが「１」，「２」，「４」となる電流値と時間長の組み合わせが、各層で３フレーム単位毎に一巡するように設定する。すなわち、各層において第１フレームから第３フレームの間に輝度重み付けが「１」，「２」，「４」となる電流値と時間長の組み合わせが一巡し、各フレームの合計輝度は常に「７」であるよう設定する。第４フレーム以降も同様に設定するが、一巡する組み合わせの順序は図１０（ｃ）に示すように３フレーム毎に変えてもよいし、同じとしてもよい。
【００８９】
第七実施例では３種類の時間長と電流値の組み合わせを設定して、３種類の重み付けを設定した。このように設定することで、各発光層に流れる電流値と時間長の総量が平均化され、各発光層毎の寿命が均一化される効果がある。第七実施例も、各発光層は時分割（ＰＷＭ）の発光をするようになっており、よりきめ細かな階調表現ができる。
【００９０】
図１３は第七実施例の、タイミングチャートである。図１３（Ａ）〜（Ｃ）は第１層から第３層の各発光層の電流印加の状態を示している。図１２で示したものと同じものについては説明を省略する。
【００９１】
図１０（ａ）〜１０（ｃ）では、有機膜発光層が３層の場合の輝度重み付けの一例を示したが、これに限定されることはなく、更に多層化された場合でも適用可能である。その場合には、発光層の層数をｎ層としたとき、それぞれの層に対する重み付けをフレーム毎に切り替え、ｍ種類（ｍはｎ以下の自然数）の電流値と時間長の組み合わせがｎフレームで一巡するように設定する。更に、上記したように各フレームにおいて全ての発光層が発光した場合の合計輝度は、いずれも同じ値となるように設定する。また、全てのフレームで全ての発光層が発光した場合、各発光層における合計輝度はｎフレーム単位でいずれも同じ値となるように設定する。
【００９２】
また、図１０（ａ）〜１０（ｃ）では、各有機発光層毎に全て異なった電流値や時間長を設定したが、これに限定することはない。例えば、第１層〜第３層の電流値や時間長を「１」，「１」，「１」のように同じ電流値や時間長としてもよいし、「１」，「２」，「２」のように部分的に同じ電流値や時間長としてもよい。
【００９３】
なお、以上で述べた実施例では、第１層から第３層、あるいは、第１層から第５層の有機膜発光層を同じ材料で構成するとしたが、これに限定されることはない。有機膜発光層の材料が異なっていても、上記のようにそれぞれの有機膜発光層に対して、電流値や電流を流す時間長を異ならせることにより、トータルとしての輝度を図３（ａ）の場合、第１層が「１」、第２層が「２」、第３層が「４」となるように構成し、図３（ｂ）の場合、第１層が「１」、第２層が「２」、第３層が「４」、第４層が「８」、第５層が「１６」となるように構成していればよい。
【００９４】
第二実施形態の素子によれば、ｎ個の発光素子に対してそれぞれ発光輝度の重み付けを設定した状態でｎ個の発光素子を発光させることにより各ドットの階調表現を行うようにしたため、１個の発光素子にのみ電流を供給して階調表現する従来装置に比べて発光素子が長寿命な表示装置の実現ができる。また、階調毎に発光と非発光の期間がないため、フリッカを無くすことができ、更に、デジタル駆動であるため、素子駆動部にＴＦＴを用いた場合のＴＦＴの持つ素子特性のばらつきによる輝度むらを無くすことができる。
【００９５】
また、第二実施形態の素子によれば、発光素子の各発光層に対して電流を流す時間長及び電流値のうち、一方を同じ値に他方をｍ種類の値として設定したとき、あるいは時間長と電流値の組み合わせをｍ種類の値として設定したとき、ｍ種類の値をｎフレーム（インターレース駆動時にはｎフィールド）の期間で一巡するように設定することにより、各発光層に流れる電流値と時間長の総量を平均化するようにしたため、各発光層の寿命を均一化できる。
【００９６】
≪第三実施形態≫
次に、本発明の第三実施形態の表示装置における画素について詳述する。第一及び第二実施形態では、各有機膜発光層がデジタル駆動されるデジタル駆動層のみで形成されている画素を使用したが、第三実施形態では、アナログ駆動されるアナログ駆動層とデジタル駆動層とからなる画素を使用する。
【００９７】
図１４に、本発明の第三実施形態の表示装置における画素の層構成を示す。表示装置は例えば有機ＥＬディスプレイである。図１４において、ガラス基板３０１は表示装置の表示面である。このガラス基板３０１は、有機膜の層を形成できるものであるならば、プラスチックのようなものであってもよい。このガラス基板３０１の上に陽極３０２が形成される。陽極３０２としては、例えば透明電極であるＩＴＯなどが使用される。
【００９８】
陽極３０２の上には有機膜発光層３０３が形成される。この有機膜発光層３０３は正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、そして有機化合物からなる蛍光体である発光層との組み合わせで構成される。この組み合わせは、有機ＥＬの特性によって適切に選択されなければならない。
【００９９】
有機膜発光層３０３の上には、陰極３０４が形成される。陰極３０４として透明電極であるＩＴＯを使用する場合は、そのままでは陰極として動作しないため、ＩＴＯと有機膜発光層３０３との間に陰極用のリチウムなどを薄く挿入する必要がある。
【０１００】
電源３０１３が、陽極３０２と陰極３０４との間に直流電圧を印加するために接続される。陽極３０２と陰極３０４との間に挟まれた有機膜発光層３０３の発光原理は従来例と同じである。
【０１０１】
陰極３０４の上にはシリコン酸化膜３０１１と陽極３０５が順次積層形成される。シリコン酸化膜３０１１は、陽極３０５と陰極３０４を絶縁する効果を持っている。陽極３０５の上には上記同様に有機膜発光層３０６、陰極３０７、シリコン酸化膜３０１２、陽極３０８、有機膜発光層３０９、陰極３０１０、シリコン酸化膜３１０３、陽極３１００、有機膜発光層３１０１、そして陰極３１０２が順次積層形成される。第三実施形態のように陰極３１０２側から光を取り出さない下面光取り出し構造では、陰極３１０２はアルミニウムなどの金属とする。
【０１０２】
電源３０１４、３０１５、３１０４がそれぞれ、陽極３０５と陰極３０７との間、陽極３０８と陰極３０１０との間、及び陽極３１００と陰極３１０２との間に直流電圧を印加するため接続される。これにより、それぞれの有機膜発光層３０６、３０９、３１０１には電源３０１４、３０１５、３１０４を通じて陽極と陰極とから、直流電圧から変換された電流が供給される。
【０１０３】
それぞれの有機膜発光層３０３、３０６、３０９、３１０１は変換された電流値に比例した輝度で発光し、光はガラス基板３０１側から取り出される。なお、この構造は、有機ＥＬだけでなく無機ＥＬでも勿論実現可能であり、アクティブ駆動だけでなくパッシブ駆動の表示装置でも実現可能である。ここで、有機膜発光層３０３、３０６、３０９は、電源のオン／オフの２値により発光と非発光（点灯と消灯）を切り替えられるデジタル駆動層である。有機膜発光層３０３、３０６、３０９はそれぞれ所定の輝度で発光する材料を選択して形成する。
【０１０４】
これに対し、有機膜発光層３１０１は、電源３１０４から供給される電流量に比例して輝度が変化する材料を選択し、所定の輝度で発光させる。すなわち、有機膜発光層３１０１は、電流の大きさを変化させる動作によって、輝度が変化するアナログ駆動層であり、中間調レベルの発光ができる。従って第三実施形態の素子は、デジタル駆動層が３層、アナログ駆動層が１層の構造である。
【０１０５】
図１５は、本発明の第三実施形態である表示装置の画素構造を示す。図１５において、図１４と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図１５では、１画素を構成する各色（例えば赤、緑、青など）のうちの１ドットを示している。ここで、ガラス基板３０１上には、アクティブ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３０１６ａ、３０１６ｂ、３０１６ｃ、３０１６ｄが形成され、それぞれ陽極３０２、３０５、３０８、３１００に接続される。ＴＦＴ３０１６ａ〜３０１６ｄは有機膜発光層３０３、３０６、３０９、３１０１を駆動制御可能なものであるならば、ｐ−Ｓｉ（低温ポリシリコン）、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）など、どのようなアクティブ素子で作成されていてもよい。
【０１０６】
ＴＦＴ３０１６ａ〜３０１６ｄは、有機膜発光層３０３、３０６、３０９、３１０１に供給される電源をオン／オフする回路機能を持つ。また、ガラス基板３０１と陽極３０２との間に形成されたシリコン酸化膜３０１７は、ガラス基板３０１から金属イオンが陽極３０２に移動していかないようにする膜である。陰極３０４、陰極３０７、陰極３０１０、陰極３１０２は共通電極である。
【０１０７】
図１５に示す画素の下側であるガラス基板３０１側から光を取り出す場合、画素の上側である陰極３１０２側から光が漏れないようにするため、陰極３１０２はアルミニウムなどの金属で形成される。これによって、有機膜発光層３０３、３０６、３０９、３１０１からそれぞれ出射された光は上下に放射されるが、陰極３１０２側に出射された光は陰極３１０２で反射して下側に向かうため、ガラス基板３０１側からのみ取り出されることとなる。
【０１０８】
なお、第三実施形態ではガラス基板３０１にＴＦＴ３０１６ａ〜３０１６ｄが備えられ、ガラス基板３０１側から光を取り出す下面光取り出し構造としたが、陰極３１０２を透明電極で形成し、陽極３０２をアルミニウムなどの金属で形成して、陰極３１０２側から光を取り出す上面光取り出し構造としてもよい。
【０１０９】
ここでＴＦＴ３０１６ａ〜３０１６ｄは、通常複数個必要とする。ここでは、ＴＦＴ３０１６ａ〜３０１６ｄを素子駆動部（第１の駆動部）と呼ぶこととする。有機膜発光層と素子駆動部とは単位素子となっている。図１４に示す有機ＥＬディスプレイは、表示装置の表示面に対して垂直方向に４個の発光層が積層された４層構造の発光素子を有するものである。
【０１１０】
図１４及び図１５に示した第三実施形態の画素における有機膜発光層３０３、３０６、３０９の輝度重み付け方法は、図３（ａ）、３（ｂ）に既に示した方法に従う。有機膜発光層３０３を第１層、有機膜発光層３０６を第２層、有機膜発光層３０９を第３層とする。
【０１１１】
図３（ｂ）は、有機膜発光層が５層構造の場合の例を示すので、図１４及び図１５に示した構造に更に１つの単位素子が設けられた５層構造を考える。５つの有機膜発光層のうち、光が取り出される側に近い方から順に第１層、第２層、第３層、第４層及び第５層とする。
【０１１２】
第三実施形態の表示装置における画素の階調表現の一例は図４に示し、既に説明したとおりである。
【０１１３】
図１６は、本発明の第三実施形態の表示装置の表示パネルのドライバ構成図を示す。図１６において、一つの画素３０３６は後述する図１７の画素回路に相当する。第三実施形態の表示パネルには、二次元マトリクス状に配置された複数の画素３０３６に、アナログデータ及び３ビットのデジタルデータを送るための水平ドライバ３０３７と、画素を駆動するための電源回路３０３８と、垂直方向のラインを選択する垂直ドライバ３０３９とが備えられている。
【０１１４】
複数の画素３０３６は、垂直方向に並んだ行Ｙと水平方向に並んだ列Ｘとからなる二次元マトリクス状に配置されている。図１６では一例としてＹ１〜Ｙ４の４行で、Ｘ１〜Ｘ６の６列の表示パネルを示している。実際の表示パネルは図１６に示すものよりも多くの行列を有しているが、ここでは便宜上このように示した。第三実施形態では、水平ドライバ３０３７にはデータドライバ３３７１〜３３７６が、電源回路３０３８には電源部３３８１〜３３８６が、垂直ドライバ３０３９にはゲートドライバ３３９１〜３３９４がそれぞれ組み込まれている。なおここで、水平ドライバ３０３７及び垂直ドライバ３０３９を第２の駆動部とする。
【０１１５】
例えば、図１６に示す表示パネルの最上段であるＹ１行の表示ラインを走査したい場合、垂直ドライバ３０３９のゲートドライバ３３９１（ゲート用ＴＦＴ）がＹ１行の各画素３０３６をオンさせる。その他の表示ラインＹ２行〜Ｙ４行は、ゲートドライバ３３９２〜３３９４がオフさせる。このとき水平ドライバ３０３７から映像データの１ライン分のデータ（デジタルデータとアナログデータからなる）を出力し、各画素３０３６に供給する。
【０１１６】
次に、ゲートドライバ３３９１がＹ１行の各画素３０３６をオフさせることにより、Ｙ１行の１ラインの映像が表示されることになる。続けて同様に、垂直ドライバ３０３９をＹ２行のゲートドライバ３３９２からＹ４行のゲートドライバ３３９４まで順番に駆動し、水平ドライバ３０３７から１ライン毎に映像データを出力することにより、すべての表示パネル内の画素３０３６を走査できることとなる。
【０１１７】
図１７は、本発明の第三実施形態の画素を駆動するための駆動回路の回路図を示す。図１７において、有機ＥＬ発光層３０１８、３０１９、３０２０、３１０５は、図１４及び図１５に示した有機膜発光層３０３、３０６、３０９、３１０１に相当する。第三実施形態の画素は、デジタル層が３層で、アナログ層が１層の計４層構造を示し、デジタル層を構成するそれぞれの層の輝度重み付けは図３（ａ）と同様に「１」，「２」，「４」である。
【０１１８】
有機ＥＬ発光層３０１８〜３０２０、３１０５の各一端（図ではアノード）は、駆動用ＴＦＴ３０２４〜３０２６、３１０７の各ソース、ドレインを介して電源部３３８１を構成する電源３０３０〜３０３２、３１０９に接続されている。また、ＴＦＴ３０２４〜３０２６、３１０７の各ゲートは、ＴＦＴ３０２７〜３０２９、３１０８の各ソースに接続される一方、コンデンサ３０２１〜３０２３、３１０６を介して電源３０３０〜３０３２、３１０９に接続されている。
【０１１９】
電源３０３０、３０３１、３０３２及び３１０９は、それぞれ図１４に示した電源３０１３、３０１４、３０１５及び３１０４に相当する。電源３０３０〜３０３２及び３１０９は、個別の電源でも共通の電源であってもよく、有機ＥＬ発光層３０１８〜３０２０、３１０５を所定の重み付けで所定の輝度で発光させるように設定する。更に、ＴＦＴ３０２７〜３０２９の各ドレインは、データドライバ３３７１内のデータ保持部３３５０〜３３５２に接続され、各ゲートはゲートドライバ３３９１に共通接続されている。また、ＴＦＴ３１０７のゲートは、ＴＦＴ３１０８のソース、ドレインを介してアナログデータ３１１０が印加される。
【０１２０】
ここでは、データドライバ３３７１、電源部３３８１、ゲートドライバ３３９１について示したが、図１６に示すように、データドライバ３３７２〜３３７６、電源部３３８２〜３３８６、ゲートドライバ３３９２〜３３９４も同様の構成である。データドライバ３３７１〜３３７６、電源部３３８１〜３３８６、ゲートドライバ３３９１〜３３９４は表示パネルの各行Ｙ、各列Ｘの画素３０３６を駆動する。図１７では便宜上、ゲートトランジスタ３０２７〜３０２９とゲートトランジスタ３１０８とに接続するゲートドライバ３３９１（〜３３９４）を別体の如く図示している。
【０１２１】
次に、この駆動回路の動作について説明する。最初に、デジタル層である有機ＥＬ発光層３０１８、３０１９及び３０２０を、オン／オフの２値により発光／非発光を行うようにデジタル駆動させる場合について説明する。
【０１２２】
まず、画素３０３６に表示する所定階調のデータ３０３３（３ビット）がデータドライバ３３７１に入力される。データ３０３３は、デジタルのシリアルデータ又はパラレルデータであることが望ましい。データドライバ３３７１に入力されたデータ３０３３は、有機ＥＬ発光層３０１８〜３０２０のうち表示装置に表示する階調に対応した有機ＥＬ発光層を発光させるために使用される。
【０１２３】
データ３０３３の各ビット（１または０）がデータ保持部３３５０〜３３５２に保持され、ゲートドライバ３３９１は、ゲートトランジスタ３０２７〜３０２９のゲートに所定の第１の電位を印加してこれらをオン状態にする。データドライバ３３７１から出力される表示データが、ゲートトランジスタ３０２７〜３０２９の各ドレイン、ソースを通して、データ保持のためのコンデンサ３０２１〜３０２３に書き込まれ、記憶される。
【０１２４】
続いて、ゲートドライバ３３９１は、ゲートトランジスタ３０２７〜３０２９のゲートに所定の第２の電位を印加してこれらをオフ状態にする。ゲートトランジスタ３０２７〜３０２９をオフにすると、コンデンサ３０２１〜３０２３に蓄えられたデータが保持される。コンデンサ３０２１〜３０２３に保持される電荷は、電源３０３０〜３０３２とデータドライバ３３７１の出力電圧との電位差である。
【０１２５】
例えば、表示装置に階調「５」の映像を表示する場合を例にとって説明する。図４より階調「５」では、第１層と第３層の有機ＥＬ発光層３０１８と３０２０を点灯させる必要がある。ここでは、有機ＥＬ発光層３０１８を第１層、有機ＥＬ発光層３０１９を第２層、有機ＥＬ発光層３０２０を第３層とした。
【０１２６】
入力されたデータ３０３３は、データドライバ３３７１で対応する発光層の信号線に繋がるデータ列に変換されるが、この場合、データ保持部３３５０と３３５２に有機ＥＬ発光層３０１８と３０２０が発光させるデータが保持される。このときコンデンサ３０２１には、ＴＦＴ３０２４をオンする電圧が印加され、コンデンサ３０２３にも、ＴＦＴ３０２６をオンする電圧が印加されているため、ＴＦＴ３０２４と３０２６がそれぞれオン状態とされる。一方、コンデンサ３０２２には、ＴＦＴ３０２５を駆動する電圧が印加されていないため、ＴＦＴ３０２５はオフ状態である。
【０１２７】
従って、ＴＦＴ３０２４と３０２６がオン状態なので、電源３０３０、３０３２から電流がＴＦＴ３０２４、３０２６の各ドレイン、ソースを通して有機ＥＬ発光層３０１８、３０２０に供給され、有機ＥＬ発光層３０１８、３０２０が発光する。このとき有機ＥＬ発光層３０１８と３０２０の発光輝度の重み付けは「１」と「４」であるので、この合計である階調「５」が表示装置に映し出される。
【０１２８】
次に、有機ＥＬ発光層３１０５を用いて中間調レベルの発光を行うように、アナログ駆動させる場合を説明する。まず、画素に表示したい階調のアナログデータ３１１０が入力される。アナログデータ３１１０は、デジタルデータ３０３３で表現できる最小発光輝度よりも小さいレベルの発光輝度に対応した階調のデータが用いられる。
【０１２９】
ここで、表示装置に階調「０．３」を表示する場合を例にして考える。アナログデータ３１１０が入力されると、ゲートドライバ３３９１によりＴＦＴ３１０８がオン状態とされるため、アナログデータ３１１０はＴＦＴ３１０８のドレイン、ソースを介して、データ保持のためのコンデンサ３１０６に蓄えられる。続いて、ゲートドライバ３３９１によりＴＦＴ３１０８がオフ状態に制御されるため、コンデンサ３１０６にアナログデータ３１１０が保持される。
【０１３０】
このとき、コンデンサ３１０６に保持される電荷は、電源３１０９とアナログデータ３１１０との電位差であり、これは階調データ「０．３」に応じた電流量が駆動用ＴＦＴ３１０７に流れるような値である。コンデンサ３１０６に保持された電荷により、駆動用ＴＦＴ３１０７が動作し、電源３１０９から電流がＴＦＴ３１０７のドレイン、ソースを介して有機ＥＬ発光層３１０５に供給され、有機ＥＬ発光層３１０５が発光する。このとき、階調「０．３」が表示装置に映し出される。
【０１３１】
第三実施形態のデジタル駆動法においては、図１７に示した駆動用ＴＦＴ３０２４〜３０２６はオン／オフのみの動作となる。そのため回路構成は駆動用ＴＦＴ３０２４〜３０２６をオン／オフするためのデータを蓄えるコンデンサ３０２１〜３０２３と、これらのコンデンサ３０２１〜３０２３に上記のデータを保持するためのゲート用ＴＦＴ３０２７〜３０２９とからなる、極めて簡単な回路構成で済む。また、駆動用ＴＦＴ３０２４〜３０２６は、オン／オフのスイッチング動作となるために、従来の有機ＥＬ表示装置で問題であった、アクティブ素子であるＴＦＴの素子特性による閾値ばらつきの影響の無い飽和領域で動作させることができる。このため、表示装置面内における表示輝度むら、および階調ずれ等の問題を限りなく少なくできる。
【０１３２】
また、第三実施形態のデジタル駆動法においては、駆動用ＴＦＴ３０２４〜３０２６は、オン／オフのスイッチング動作だけを行うため、ＴＦＴによる電力損が少ない飽和領域で動作させることができる。このため、従来の表示装置と比較すると低消費電力にできる。
【０１３３】
更に第三実施形態においては、有機ＥＬ発光層に供給される電流は、複数の有機ＥＬ発光層に分散される。有機ＥＬの寿命は電流値の２乗に逆比例するといわれている。電流が複数の有機ＥＬ発光層に分散されることによって，一層あたりの電流量を少なくすることができるため、従来の回路構成と比較して長寿命となる。
【０１３４】
更にまた第三実施形態では、デジタル駆動とアナログ駆動の方法として、アナログデータ３１１０はデジタルデータ３０３３で表現できる最小発光輝度よりも小さいレベルの発光輝度に対応した階調のデータが用いられるように構成する方法について説明したが、これに限定されるものではない。アナログデータ３１１０に、デジタルデータ３０３３で表現できる最大発光輝度よりも大きいレベルの発光輝度に対応した階調のデータが用いられるように構成する方法であってもよい。
【０１３５】
（階調表現の第一実施例）
次に、第三実施形態の表示装置における画素の階調表現方法について説明する。
【０１３６】
図１８は、図１４に示した第三実施形態の画素を用いて、直線的特性を持った階調を表現する第一実施例を示す。既述したように、デジタル駆動層は電源のオン／オフの動作によって発光／非発光となり、アナログ駆動層は電流の大きさを変化させることで輝度が変化する。
【０１３７】
図１８において、縦軸は画素全体の発光輝度を示し、横軸は入力データ（入力階調）を示す。後述する図１９〜図２１も同様である。ここで全体の発光輝度は、１画素を構成する積層された複数の有機膜発光層の全体の発光輝度（複数の有機膜発光層の輝度合計）である。
【０１３８】
デジタル駆動層が３層構造の場合、デジタル駆動層のみによる階調表現は０も含めて８段階しか表現できないため、図１８にIで示すように発光輝度レベルの段差が大きくなって細かな階調表現が難しい。デジタル駆動層の層数を増やせば、階調数もそれに応じて増えるが、パネル構造も比例して複雑になり、工法も複雑になってしまう。
【０１３９】
そこで、第三実施形態の画素のようにアナログ層を１層追加してデジタル層の階調段差を補間するように発光させる。具体的には、入力データが「３２」、「６４」、「９６」、「１２８」、「１６０」、「１９２」、「２２４」と３２の倍数の場合は、デジタル駆動層の階調レベルを０〜７まで段階的に先に述べた第１層から第３層である有機膜発光層３０３、３０６、３０９の輝度重み付けにより上げ、発光輝度を上げる。ここで、第１層から第３層に対して図３（ａ）に既に示した３種類の重み付けを設定した。
【０１４０】
入力データが「０」〜「３１」の場合は、デジタル駆動層を駆動するデジタル駆動部は階調レベルを「０」に設定する。アナログ駆動層を駆動するアナログ駆動部は、有機膜発光層３１０１が入力データ「０」〜「３１」に応じて発光するよう階調レベルを設定する。
【０１４１】
同様に、入力データが「３２」〜「６３」の場合は、デジタル駆動層の階調レベルを「１」にして、アナログ駆動層の階調レベルを入力データ「３２」〜「６３」から「３２」を引いた「０」〜「３１」に応じて発光するように設定する。入力データが「６４」〜「９５」の場合は、デジタル駆動層の階調レベルを「２」にして、アナログ駆動層の階調レベルを入力データ「６４」〜「９５」から「６４」を引いた「０」〜「３１」に応じて発光するように設定する。入力データが「９６」〜「１２７」の場合は、デジタル駆動層の階調レベルを「３」にして、アナログ駆動層の階調レベルを入力データ「９６」〜「１２７」から「９６」を引いた「０」〜「３１」に応じて発光するように設定する。
【０１４２】
同様にして、入力データが「１２８」〜「１５９」の場合、「１６０」〜「１９１」の場合、「１９２」〜「２２３」の場合、「２２４」〜「２５５」の場合、デジタル駆動層の階調レベルを「４」、「５」、「６」、「７」と増加させて、アナログ駆動層の階調レベルを「０」〜「３１」に応じて発光するように設定する。
【０１４３】
このように設定することで、アナログ駆動層による輝度レベルは図１８にIIで示すように、直線的な特性を持った階調表現をする。このように、アナログ駆動層はデジタル駆動層のみの構造に比べて、多階調を実現できる効果があり、デジタル駆動層はアナログ駆動層のみの構造に比べて、輝度むらを低減する効果がある。
【０１４４】
（階調表現の第二実施例）
図１９は、第三実施形態の画素が、図１８のような直線的特性ではなく、ガンマ特性を持った階調を表現する第二実施例を示す。画素がデジタル駆動層のみの構造の場合、図１９にIIIで示すように入力データの階調が大きくなるほど発光輝度レベルの段差が大きくなって細かな階調表現が難しい。そこで、アナログ駆動層を１層追加してデジタル駆動層の階調段差を補間するように発光させる。
【０１４５】
ただし、図１８に示した第一実施例と異なり、アナログ駆動層の階調レベルを入力データ「０」〜「３１」に比例させず、ガンマ特性を持たせて発光するように設定する。すなわち、入力データと全体の発光輝度との関係が図１９のような曲線を描くガンマ特性を有するように、アナログ駆動層の輝度レベルが入力データに応じて図１９のIVを示すような設定をする。
【０１４６】
このように設定することで、アナログ駆動層はデジタル駆動層のみの構造に比べて、多階調を実現できる効果があり、デジタル駆動層はアナログ駆動層のみの構造に比べて、輝度むらを低減する効果がある。またディスプレイの特性に合わせたガンマ補正が可能である。
【０１４７】
（階調表現の第三実施例）
図２０は、３層のデジタル駆動層と、２層のアナログ駆動層とで発光素子（多層部）を構成する第三実施形態の画素を用いた、ガンマ特性を持った階調を表現する場合の第三実施例を示す。すでに述べているようにデジタル駆動層が３層構造であると、デジタル駆動層のみによる階調表現は０も含めて８段階しか表現できない。そのため、入力データと全体の発光輝度との関係にガンマ特性を持たせようとすると、図２０にVで示すように発光輝度レベルの段差が大きくなって細かな階調表現が難しい。
【０１４８】
そこで、図２０にVIで示すように、１層目のアナログ駆動層の入力データと発光輝度レベルとの関係がデジタル駆動層の階調段差を補間し、更に図２０にVIIで示すように、２層目のアナログ駆動層の入力データと発光輝度レベルとの関係がガンマ特性を微調整するように発光させる。この２層目のアナログ駆動層は、ディスプレイ毎の特性ばらつき、経時変化に合わせてガンマ特性を変化できるように設定する。
【０１４９】
このように設定することで、アナログ駆動層はデジタル駆動層のみの構造に比べて、多階調を実現できる効果があり、デジタル駆動層はアナログ駆動層のみの構造に比べて、輝度むらを低減する効果がある。またディスプレイの特性に合わせたガンマ補正が可能である。
【０１５０】
（階調表現の第四実施例）
図２１は、３層のデジタル駆動層と、２層のアナログ駆動層とで多層部を構成する第三実施形態の画素を用いた、ピーク輝度を上げる場合の階調表現方法である第四実施例を示す。デジタル駆動層が３層構造であると、デジタル駆動層のみによる階調表現は０も含めて８段階しか表現できない。そのため、入力データと全体の発光輝度との関係のピーク輝度を高めるように設定する場合、図２１にVIIIで示すように発光輝度レベルの段差が大きくなって細かな階調表現が難しい。
【０１５１】
そこで、図２１にIXで示すように、１層目のアナログ駆動層の入力データと発光輝度レベルとの関係がデジタル駆動層の階調段差を補間し、更に図２１にXで示すように、２層目のアナログ駆動層の入力データと発光輝度レベルとの関係が、ピーク輝度が１００％を超えたレベルで表現する時のみ発光させるようにする。
【０１５２】
このように設定することで、アナログ駆動層はデジタル駆動層のみの構造に比べて、多階調を実現できる効果があり、デジタル駆動層はアナログ駆動層のみの構造に比べて、輝度むらを低減する効果がある。また、ピーク輝度を上げることでインパクトのある画像出力が可能である。
【０１５３】
以上説明した第三実施形態の素子は、デジタル層とアナログ層とを組み合わせた構成としたため、ｎ個の発光層の全てをデジタル駆動して発光する構成に比べてアナログ層を形成することで多階調を表現することができ、更には所望の１ドットの所望の階調特性の階調表現ができる。また、ｎ個の発光層の全てをアナログ駆動して発光する構成に比べて、画素毎の輝度のばらつきを大幅に低減できるため、輝度むらや階調ずれを低減できると共に電力損失を低減できる。
【０１５４】
上記の図１８から図２１に示した第一実施例〜第四実施例では、画素が３層のデジタル駆動層と１層または２層のアナログ駆動層を有するものを用いて一例を示したが、これに限定されることはなく、更に多層化された場合でも適用可能である。
【０１５５】
≪第四実施形態≫
図２２は、マルチフォトンを用いた実施形態である本発明の第四実施形態の表示装置における画素の層構成を示す。表示装置は例えば有機ＥＬディスプレイである。図２２において、ガラス基板４０１は表示装置の表示面である。このガラス基板４０１は、有機膜の層を形成できるものであるならば、プラスチックのようなものであってもよい。このガラス基板４０１の上に陽極４０２が形成される。この陽極４０２としては、例えば透明電極であるＩＴＯなどが使用される。
【０１５６】
陽極４０２の上には有機膜発光層４０３が形成される。有機膜発光層４０３は正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層、そして有機化合物からなる蛍光体である発光層との組み合わせで構成される（後述の有機膜発光層４０５、４０７、４０９も同様）。この組み合わせは、有機ＥＬの特性によって適切に選択されなければならない。
【０１５７】
有機膜発光層４０３の上には図２２に示すように電荷生成層４０４が形成される。電荷生成層４０４は、電子と正孔の注入層として動作する。電荷生成層４０４には、ＩＴＯ又はＶ２Ｏ５などが適応できる。電荷生成層４０４の上には有機膜発光層４０５が形成され、更にその上に電荷生成層４０６、有機膜発光層４０７、電荷生成層４０８、有機膜発光層４０９が順次に積層される。そして、有機膜発光層４０９の上には陰極４１０が形成され、電源４１１が陰極４１０と陽極４０２に接続される。
【０１５８】
第四実施形態の表示装置は、陽極４０２と陰極４１０との間に有機膜発光層と電荷生成層とが交互に多層積層された構造で、このような構造のものをマルチフォトンと呼ぶ。ここでは、陽極４０２と陰極４１０との間に挟まれたマルチフォトン構造による発光素子部を、発光ユニットと呼ぶこととする。
【０１５９】
ガラス基板４０１から光を取り出す場合は、陰極４１０はアルミニウムなどの光を反射する金属で形成される。陽極４０２と陰極４１０との間に挟まれた各有機膜発光層４０３、４０５、４０７、４０９の発光原理は従来例と同じである。これに電源４１１が備えられる。
【０１６０】
図２３はマルチフォトンの動作原理を示す。図２３中、図２２と同一構成部分には同一符号を付してある。図２３において、電荷生成層４０４、４０６、４０８は、隣接する有機膜発光層４０３、４０５、４０７、４０９に電子と正孔を注入する機能を持つ。有機膜発光層４０３、４０５、４０７、４０９では、電子と正孔が再結合し、発光する。有機ＥＬから出力される明るさは、それぞれの有機膜発光層４０３、４０５、４０７、４０９から発光される各輝度の合計となる。
【０１６１】
ここではマルチフォトンが、４層の有機膜発光層４０３、４０５、４０７、４０９で構成されているが、それぞれの有機膜発光層に同じ特性の発光材料を用いて、それぞれの層に１層の場合と同じ電圧を印加した場合、従来の有機膜発光層が１層の構成と比較して４倍の輝度が得られる。これより、マルチフォトンで従来の構成と同じ輝度を得る場合、各有機膜発光層を流れる電流を４分の１にすることができるため、有機膜発光層の長寿命化を達成できる。第四実施形態では、マルチフォトンの各層に同じ発光材料を使用する事を前提に考えているが、同じ発光特性が得られる場合にはこの限りではない。
【０１６２】
図２４はマルチフォトンを適応した第四実施形態の表示装置の画素構成を示す。第四実施形態では、まず、ガラス基板４１５の上に陽極４１６が形成され、その上に有機膜発光層４１７が形成される。有機膜発光層４１７は従来例の構成と同じである。有機膜発光層４１７上に陰極４１８が形成される。陽極４１６と陰極４１８には電源４３０から電圧が印加される。
【０１６３】
これらの層の上には、シリコン酸化膜４１９が形成される。シリコン酸化膜４１９は、シリコン酸化膜４１９の上に形成される陽極４２０と、下に形成されている陰極４１８とを電気的に絶縁する効果を持つ。陽極４２０の上に有機膜発光層４２１ａ、電荷生成層４２２、有機膜発光層４２１ｂおよび陰極４２３の順で積層される。陽極４２０と陰極４２３との間の構造は２層構成のマルチフォトンである。
【０１６４】
有機膜発光層４２１ａ及び４２１ｂは有機膜発光層４１７と同材料で形成され、それぞれの層に同じ電圧が加えられた場合、同じ特性で発光する。陽極４２０と陰極４２３との間には電源４３１が接続されて電圧が印加される。
【０１６５】
陰極４２３の上にはシリコン酸化膜４２４が形成される。シリコン酸化膜４２４はシリコン酸化膜４２４の上に形成される陽極４２５と、下に形成されている陰極４２３とを電気的に絶縁する効果を持つ。この陽極４２５の上に有機膜発光層４２６ａ、電荷生成層４２７ａ、有機膜発光層４２６ｂ、電荷生成層４２７ｂ、有機膜発光層４２６ｃ、電荷生成層４２７ｃ、有機膜発光層４２６ｄおよび陰極４２８の順で積層される。陽極４２５と陰極４２８との間の構造は４層構成のマルチフォトンである。
【０１６６】
有機膜発光層４２６ａ〜４２６ｄは有機膜発光層４１７と同材料で形成され、それぞれの層に同じ電圧が加えられた場合、同じ特性で発光する。陽極４２５と陰極４２８との間には電源４３２が接続されて電圧が印加される。なお、陰極４２８側から光を取り出す上面光取り出し構造である場合は、陰極４２８はＩＴＯなどの透明電極で構成される。
【０１６７】
それぞれの有機膜発光層４１７、４２１ａ、４２１ｂ、４２６ａ〜４２６ｄは印加される電流に比例した輝度で発光し、光はガラス基板４１５側から取り出される。ここでは、各有機膜発光層４１７、４２１ａ、４２１ｂ、４２６ａ〜４２６ｄから出力される輝度を同じにするために、各有機膜発光層４１７、４２１ａ、４２１ｂ、４２６ａ〜４２６ｄに同じ電圧が印加されるように、電源４３０、４３１、４３２の電源値を決める。ここでは、電源４３０、４３１、４３２には、１：２：４の比率の電源電圧が印加される。なお、この第四実施形態の構造は、有機ＥＬだけでなく無機ＥＬでも勿論実現可能であり、アクティブ駆動だけでなくパッシブ駆動の表示装置でも実現可能である。
【０１６８】
各マルチフォトン層は、電源のオン／オフの２値により発光と非発光（点灯と消灯）を切り替えることで、それぞれ所定の輝度で発光する。すなわち、電源のオン／オフの動作によって、有機膜発光層４１７、４２１ａ、４２１ｂ、４２６ａ〜４２６ｄはデジタル駆動となる。
【０１６９】
ここで前述したように、一つの陽極と一つの陰極との間に挟まれた、有機膜発光層と電荷生成層とからなるマルチフォトンによる発光部を、発光ユニットと呼ぶこととすると、図２４の表示装置は、図２５に示す画素構造で示される。ここでは、１画素を構成する各色（例えば赤緑青など）のうちの１ドットを示している。図２５中、図２４と同一構成部分には同一符号を付してある。
【０１７０】
図２５において、ガラス基板４１５の上にはシリコン酸化膜４３３、陽極４１６、発光ユニット４３４、陰極４１８が順次積層され、更にその上にはシリコン酸化膜４１９、陽極４２０、発光ユニット４３５、陰極４２３が順次積層される。更にその上には、シリコン酸化膜４２４、陽極４２５、発光ユニット４３６、陰極４２８が順次積層されている。
【０１７１】
発光ユニット４３４は有機膜発光層４１７に相当し、発光ユニット４３５は有機膜発光層４２１ａ、電荷生成層４２２及び有機膜発光層４２１ｂからなる２層のマルチフォトンによる発光部に相当する。発光ユニット４３６は、有機膜発光層４２６ａ、電荷生成層４２７ａ、有機膜発光層４２６ｂ、電荷生成層４２７ｂ、有機膜発光層４２６ｃ、電荷生成層４２７ｃ及び有機膜発光層４２６ｄからなる４層のマルチフォトンによる発光部に相当する。
【０１７２】
ここで第四実施形態において、一つの発光ユニット及びこれを挟む陽極と陰極、陽極と陰極に電源電圧を供給する電源とを合わせて単位素子と呼ぶこととすると、陽極４１６、発光ユニット４３４、陰極４１８は図示しない電源と共に一つの単位素子を構成している。同様に、陽極４２０、発光ユニット４３５、陰極４２３は図示しない電源と共に一つの単位素子を構成しており、陽極４２５、発光ユニット４３６、陰極４２８は図示しない電源と共に一つの単位素子を構成している。従って図２５に示す有機ＥＬディスプレイは、表示装置の表示面に対して垂直方向に３個の単位素子が積層された３層構造の発光素子を有するものである。
【０１７３】
また、ガラス基板４１５上には、図２５に示すように、アクティブ素子である薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４３７ａ、４３７ｂ、４３７ｃが形成され、それぞれ陽極４１６、４２０、４２５に接続される。ＴＦＴ４３７ａ〜４３７ｃは有機膜発光層を駆動制御可能なものであるならば、ｐ−Ｓｉ（低温ポリシリコン）、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、さらには有機トランジスタなどのどのようなアクティブ素子で作成されていてもよい。
【０１７４】
ＴＦＴ４３７ａ〜４３７ｃは、発光ユニット４３４〜４３６に印加される電源をオン／オフする回路機能を持つ。電源をオン／オフすることでＴＦＴ４３７ａ〜４３７ｃは上記したように、発光ユニット４３４〜４３６（発光部）を発光または非発光とするようデジタル駆動する。
【０１７５】
シリコン酸化膜４３３は、ガラス基板４１５から金属イオンが陽極４１６に移動していかないようにする膜である。図示していないが、陰極４１８、陰極４２３、陰極４２８は共通電極である。
【０１７６】
画素の下側であるガラス基板４１５側から光を取り出す場合、画素の上側である陰極４２８側から光が漏れないようにするため、陰極４２８はアルミニウムなどの金属で形成される。これによって、発光ユニット４３４〜４３６から出た光は上下に放射されるが、陰極４２８側に出た光は陰極４２８で反射して下側に向かうため、ガラス基板４１５側からのみ取り出されることとなる。
【０１７７】
ここで、ガラス基板４１５にＴＦＴ４３７ａ〜４３７ｃが備えられ、ガラス基板４１５側から光を取り出す下面光取り出し構造と、陰極４２８を透明電極で形成し、陽極４１６をアルミニウムなどの金属で形成して、陰極４２８側から光を取り出す上面光取り出し構造とがあるが、本発明ではどちらの構造を用いてもよい。ここで、ＴＦＴ４３７ａ〜４３７ｃは、通常複数個必要とする。ここでは、ＴＦＴ４３７ａ〜４３７ｃを素子駆動部（第１の駆動部）と呼ぶこととする。
【０１７８】
図２５に示すように発光ユニットが３層構造の場合、各層の輝度重み付けは図３（ａ）に示すように行う。輝度重み付けとは、それぞれの発光層の発光輝度をある値を基準として相対的に数値化したものである。
【０１７９】
ここで、図２４及び図２５に示した発光ユニット４３４を第１層、発光ユニット４３５を第２層、発光ユニット４３６を第３層とし、第１層の輝度を「１」、第２層が輝度「２」、第３層が輝度「４」と設定する。これは、マルチフォトン構造の各有機膜発光層に印加される電圧が同じである場合、各発光ユニットから出力される輝度は、各発光ユニットが有する有機膜発光層の数の整数倍となることによる。ここで、各発光ユニットの輝度は電源電圧をオンとした際の発光輝度を表し、各発光ユニットは電源電圧のオン／オフでデジタル駆動される。
【０１８０】
図３（ｂ）は、発光ユニットが５層構造の場合の輝度重み付け方法の一例を示す。５層構造の場合、図２４及び図２５に示した構造に更に２つの単位素子が積層され、発光ユニットが全部で５つとなるように形成される。この５つの発光ユニットのうち、光が取り出される側に近い方から順に第１層、第２層、第３層、第４層及び第５層としたとき、図３（ｂ）に示すように、第１層の輝度を「１」とした場合、第２層は輝度「２」、第３層は輝度「４」、第４層は輝度「８」、第５層は輝度「１６」となる。
【０１８１】
図４は、図３（ａ）の輝度重み付けの場合における階調表現の方法を示し、既に説明したとおりである。
【０１８２】
図２６は本発明の第四実施形態の表示装置における画素を用いた表示パネルのドライバ構成図を示す。図２６において、一つの画素４５６は後述する画素回路に相当する。表示パネルには、二次元マトリクス状に配置された複数の画素４５６に、３ビットのデジタルデータを送るための水平ドライバ４５７と、画素を駆動するための電源回路４５８と、垂直方向のラインを選択する垂直ドライバ４５９とが備えられている。
【０１８３】
複数の画素４５６は、垂直方向に並んだ行Ｙと水平方向に並んだ列Ｘとからなる二次元マトリクス状に配置されている。図２６では一例としてＹ１〜Ｙ４の４行で、Ｘ１〜Ｘ６の６列の表示パネルを示している。実際の表示パネルは図２６に示すものよりも多くの行列を有しているが、ここでは便宜上このように示した。
【０１８４】
第四実施形態では、水平ドライバ４５７にはデータドライバ４７１〜４７６が、電源回路４５８には電源部４８１〜４８６が、垂直ドライバ４５９にはゲートドライバ４９１〜４９４がそれぞれ組み込まれている。なおここで、水平ドライバ４５７及び垂直ドライバ４５９を第２の駆動部とする。
【０１８５】
例えば、図２６に示す表示パネルの最上段であるＹ１行の表示ラインを走査したい場合、垂直ドライバ４５９のゲートドライバ４９１がＹ１行の各画素４５６をオンさせる。その他の表示ラインＹ２行〜Ｙ４行は、ゲートドライバ４９２〜４９４がオフさせる。このとき水平ドライバ４５７から映像データの１ライン分のデータを出力し、各画素４５６に供給する。
【０１８６】
次に、ゲートドライバ４９１がＹ１行の各画素４５６をオフさせることにより、Ｙ１行の１ラインの映像が表示されることになる。続けて同様に、垂直ドライバ４５９をＹ２行のゲートドライバ４９２からＹ４行のゲートドライバ４９４まで順番に駆動し、水平ドライバ４５７から１ライン毎に映像データを出力することにより、すべての表示パネル内の画素４５６を走査できることとなる。
【０１８７】
図２７は本発明の第四実施形態の画素を駆動するための回路図を示す。図２７において、発光ダイオードのシンボルで記載した４３４、４３５及び４３６は、図２５に示した発光ユニット４３４、４３５及び４３６に相当する。第四実施形態では、デジタル層が３層構造を示し、デジタル層を構成するそれぞれの有機膜発光層の輝度重み付けは図３（ａ）と同様に「１」，「２」，「４」である。
【０１８８】
また、発光ユニット４３４〜４３６の各一端（図ではアノード）は、駆動用ＴＦＴ４４４〜４４６の各ソース、ドレインを介して電源部４８１を構成する電源４５０〜４５２に接続されている。また、ＴＦＴ４４４〜４４６の各ゲートは、ＴＦＴ４４７〜４４９の各ソースに接続される一方、コンデンサ４４１〜４４３を介して電源４５０〜４５２に接続されている。
【０１８９】
電源４５０〜４５２は、個別の電源でも共通の電源であってもよく、発光ユニット４３４〜４３６を所定の重み付けで所定の輝度で発光させるように設定する。更に、ＴＦＴ４４７〜４４９の各ドレインは、データドライバ４７１内のデータ保持部４６０〜４６２に接続され、各ゲートはゲートドライバ４９１に共通接続されている。
【０１９０】
ここでは、データドライバ４７１、電源部４８１、ゲートドライバ４９１について示したが、図２７に示すように、データドライバ４７２〜４７６、電源部４８２〜４８６、ゲートドライバ４９２〜４９４も同様の構成である。データドライバ４７１〜３７６、電源部４８１〜３８６、ゲートドライバ４９１〜４９４は表示パネルの各行Ｙ、各列Ｘの画素４５６を駆動する。
【０１９１】
次に、この駆動回路の動作について説明する。まず、画素４５６に表示する所定階調のデータ４５３（３ビット）がデータドライバ４７１に入力される。データ４５３は、デジタルのシリアルデータ又はパラレルデータであることが望ましい。データドライバ４７１に入力されたデータ４５３は、発光ユニット４３４、４３５、４３６のうち表示装置に表示する階調に対応した発光ユニットを発光させるために使用される。
【０１９２】
データ４５３の各ビット（１または０）がデータ保持部４６０〜４６２に保持され、ゲートドライバ４９１は、ゲートトランジスタ４４７〜４４９のゲートに所定の第１の電位を印加してこれらをオン状態にする。データドライバ４７１から出力される表示データが、ゲートトランジスタ４４７〜４４９の各ドレイン、ソースを通して、データ保持のためのコンデンサ４４１〜４４３に書き込まれ、記憶される。
【０１９３】
続いてゲートドライバ４９１は、ゲートトランジスタ４４７〜４４９のゲートに所定の第２の電位を印加してこれらをオフ状態にする。ゲートトランジスタ４４７〜４４９をオフにすると、コンデンサ４４１〜４４３に蓄えられた電荷が保持される。コンデンサ４４１〜４４３に保持される電荷は、電源４５０〜４５２とデータドライバ４７１の出力電圧との電位差である。
【０１９４】
いま、表示装置に階調「５」の映像を表示する場合を例にとって説明する。図４より階調「５」では、第１層と第３層の発光ユニット４３４と４３６を点灯させる必要がある。入力されたデータ４５３はデータドライバ４７１で、対応する発光層の信号線に繋がるデータ列に変換される。この場合、データ保持部４６０と４６２に発光ユニット４３４と４３６とを発光させるデータが保持される。
【０１９５】
このときコンデンサ４４１には、ＴＦＴ４４４をオンする電圧が印加され、コンデンサ４４３にも、ＴＦＴ４４６をオンする電圧が印加されているため、ＴＦＴ４４４と４４６がそれぞれオン状態とされる。一方、コンデンサ４４２には、ＴＦＴ４４５を駆動する電圧が印加されていないため、ＴＦＴ４４５はオフ状態である。
【０１９６】
従って、ＴＦＴ４４４と４４６がオン状態なので、電源４５０、４５２から電流がＴＦＴ４４４、４４６の各ドレイン、ソースを通して発光ユニット４３４、４３６に供給され、発光ユニット４３４、４３６が発光する。このとき発光ユニット４３４、４３６の発光輝度の重み付けは「１」と「４」であるので、この合計である階調「５」が表示装置に映し出される。
【０１９７】
第四実施形態の表示パネルのデジタル駆動法においては、駆動用ＴＦＴ４４４〜４４６はオン／オフのみの動作となる。そのため回路構成は駆動用ＴＦＴ４４４〜４４６をオン／オフするためのデータを蓄えるコンデンサ４４１〜４４３と、これらのコンデンサ４４１〜４４３に上記のデータを保持するためのゲート用ＴＦＴ４４７〜４４９とからなる、極めて簡単な回路構成で済む。
【０１９８】
また、駆動用ＴＦＴ４４４〜４４６は、オン／オフのスイッチング動作となるために、従来の有機ＥＬ表示装置で問題であった、アクティブ素子であるＴＦＴの素子特性による閾値ばらつきの影響の無い飽和領域で動作させることができる。このため、表示装置面内における表示輝度むら、および階調ずれ等の問題を限りなく少なくできる。
【０１９９】
更にＴＦＴによる電力損が少ない飽和領域で動作させることができる。このため、従来の表示装置と比較すると低消費電力にできる。
【０２００】
第四実施形態の素子においては、発光ユニット４３４〜４３６にマルチフォトン構造を採用しているために、各有機膜発光層に流れる電流を少なくしたまま従来以上の輝度が得られる。有機ＥＬの寿命は電流値の２乗に逆比例するため、従来の回路構成と比較して長寿命となる。
【０２０１】
更にデジタル表示をするにあたり、各発光ユニットにマルチフォトンを適応し、その各発光層に同じ特性の材料を使用することで、デジタル表示に必要な整数倍の輝度の階調を容易に得ることができる。
【０２０２】
なお、本発明は以上の第一実施形態から第四実施形態のように例えば、第１層から第３層、あるいは、第１層から第５層までの有機膜発光層（発光ユニット）を異なる材料で構成しても同じ材料で構成してもかまわない。例えば有機膜発光層の材料が異なっていても、上記のようにそれぞれの有機膜発光層に対して、電流値や電流を流す時間長を異ならせることにより、トータルとしての輝度を図３（ａ）の場合、第１層が「１」、第２層が「２」、第３層が「４」となるように構成し、図３（ｂ）の場合、第１層が「１」、第２層が「２」、第３層が「４」、第４層が「８」、第５層が「１６」となるように構成していればよい。
【０２０３】
また、有機膜発光層及び発光ユニットの輝度重み付けは、発光層を少なく形成できる２のｎ乗の輝度重み付けにすることが望ましいが、この限りではない。また、層毎の輝度の重み付けは、図３（ａ）、３（ｂ）で示したような光が取り出される側に近い層から昇順とする必要は無く、降順としても、また任意に並べ替えてもよい。
【０２０４】
更には例えば、図４では、各発光層毎に異なった輝度重み付けとして説明してきたがこれに限定されるものではなく、第１層と第２層と第３層の輝度重み付けを「１」，「１」，「１」のように同じ輝度重み付けとしてもよいし、第１層と第２層と第３層の輝度を「１」，「２」，「２」のように部分的に同じ輝度重み付けとしてもよい。
【０２０５】
また、本発明は、有機ＥＬだけでなく無機ＥＬでも勿論実現可能であり、アクティブ駆動だけでなくパッシブ駆動の表示装置でも実現可能である。更に、本発明の素子によれば、一画素を構成するための複数の副画素が不要であるので、今後のパネルの高解像度化に充分対応できる。
【産業上の利用可能性】
【０２０６】
本発明は、エレクトロルミネッセンスを用いた表示デバイスに適用できる。さらに発光層を多層に積層できる構造の表示デバイスであればエレクトロルミネッセンス以外の表示デバイスについても適用可能である。また、小型から大型の表示装置への適用が可能であり、高品位で、かつ、長寿命な表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０２０７】
【図１】第一実施形態の表示装置における画素の層構成を示す図である。
【図２】第一実施形態の画素構造を示す図である。
【図３】有機膜発光層が３層構造と５層構造の各場合の、各層の輝度重み付けの一例を示す図である。
【図４】本発明表示装置における階調表現方法の一例を示す図である。
【図５】第一実施形態の表示パネルのドライバ構成を示す図である。
【図６】第一実施形態の画素を駆動するための回路図である。
【図７】第二実施形態の表示パネルのドライバ構成を示す図である。
【図８】第二実施形態の画素を駆動するための回路図である。
【図９】フレーム信号と電流値切替信号との関係を示す図である。
【図１０】第二実施形態の表示装置におけるフレーム毎の階調表現方法を説明するためのテーブルを示す図である。
【図１１】第五実施例のタイミングチャートである。
【図１２】第六実施例のタイミングチャートである。
【図１３】第七実施例のタイミングチャートである。
【図１４】第三実施形態の表示装置における画素の層構成を示す図である。
【図１５】第三実施形態の画素構造を示す図である。
【図１６】第三実施形態の表示パネルのドライバ構成を示す図である。
【図１７】第三実施形態の画素を駆動するための回路図である。
【図１８】階調表現方法の第一実施例の説明図である。
【図１９】階調表現方法の第二実施例の説明図である。
【図２０】階調表現方法の第三実施例の説明図である。
【図２１】階調表現方法の第四実施例の説明図である。
【図２２】第四実施形態の表示装置における画素の層構成を示す図である。
【図２３】マルチフォトンの動作原理を示す図である。
【図２４】第四実施形態の画素の構成を示す図である。
【図２５】第四実施形態の画素構造を示す図である。
【図２６】第四実施形態の表示パネルのドライバ構成を示す図である。
【図２７】第四実施形態の画素を駆動するための回路図である。
【図２８】有機ＥＬディスプレイの基本的な層構成と５層構成を示す図である。
【図２９】従来の表示装置の画素構造の一例の断面図である。
【図３０】従来の表示装置におけるパネルドライバ構成の一例を示す図である。
【図３１】従来の表示装置における駆動回路の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０２０８】
１  ガラス基板
２、５、８  陽極
３、６、９  有機膜発光層
４、７、１０  陰極
１１、１２、１７  シリコン酸化膜
１３、１４、１５  直流電源
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ  薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１８、１９、２０  有機ＥＬ発光層
２１、２２、２３  コンデンサ
２４、２５、２６  駆動用ＴＦＴ
２７、２８、２９  ゲートＴＦＴ
３５  データドライバ
３６  画素回路
３７  水平ドライバ
３８  電源回路
３９  垂直ドライバ
【図１】
2006106670.tif 000003
【図２】
2006106670.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006106670.tif 000007
【図６】
2006106670.tif 000008
【図７】
2006106670.tif 000009
【図８】
2006106670.tif 000010
【図９】
2006106670.tif 000011
【図１０】
2006106670.tif 000012
【図１１】
2006106670.tif 000013
【図１２】
2006106670.tif 000014
【図１３】
2006106670.tif 000015
【図１４】
2006106670.tif 000016
【図１５】
2006106670.tif 000017
【図１６】
2006106670.tif 000018
【図１７】
2006106670.tif 000019
【図１８】
2006106670.tif 000020
【図１９】
2006106670.tif 000021
【図２０】
2006106670.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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