(57)【要約】【課題】複数の発光素子に共通の電位である共通電極を有する発光装置において、前記共通電極に流れる駆動電流が大きいと電圧変動によりホワイトバランスの崩れや輝度低下などの画質の低下が引き起こされる。【解決手段】各画素が有する３つ以上の発光素子が、陽極が共通電極である発光素子と、陰極が共通電極である発光素子とに２分され、各画素の３つ以上の発光素子を２分する組み合わせは、共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差を、最小とする組み合わせであることを特徴とする表示装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つ以上の発光素子が画素に含まれ、前記複数の発光素子は互いに共通する電位である共通電極を有する表示装置であって、
前記発光素子毎に電流源によって、前記各発光素子に供給する電流を制御し、
前記各画素の前記３つ以上の発光素子は、陽極が前記共通電極である発光素子と、陰極が前記共通電極である発光素子とに２分され、
前記各画素の前記３つ以上の発光素子を２分する組み合わせは、前記共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、前記共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差を、最小とする組み合わせであることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記各画素の前記３つ以上の発光素子が第１〜第３の発光素子の３つであり、前記第１〜第３の発光素子が最大輝度で発光する電流をＩ１＞Ｉ２＞Ｉ３とすると、
前記３つの発光素子を２分する組み合わせは、一方を前記第１の発光素子、他方を前記第２の発光素子と前記第３の発光素子、とすることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記各画素の前記３つ以上の発光素子が第１〜第４の発光素子の４つであり、前記第１〜第４の発光素子が最大輝度で発光する電流をＩ１＞Ｉ２＞Ｉ３＞Ｉ４とすると、
前記４つの発光素子を２分する組み合わせは、一方を前記第１の発光素子と前記第４の発光素子、他方を前記第２の発光素子と前記第３の発光素子、とすることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記電流源は、前記各発光素子の２つの電極のうち、前記共通電極に接続されていない方の電極に接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数色の発光を行う表示装置で用いられる発光素子には、特許文献１及び特許文献２に開示されている発光素子等がある。
【０００３】
特許文献１に開示の多色発光素子では、有機発光層を積層することにより開口率を高めて長寿命化を図っている。この時、発光素子を駆動させるために、発光素子の電極に交流電圧を印加することで、積層された発光素子の上層と下層の発光素子を交互に発光させている。また、特許文献２に開示の多色発光素子では、少なくとも２つの発光素子が積層され、個別に駆動できるように透明導電層で分けられている。発光素子間の電極が共通になっているため、電源が直列に接続される構成となり、表示装置としては、電極の数だけ電源が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７４６３９号公報
【特許文献２】米国特許ＵＳ５７０７７４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の表示装置では、各層の発光素子が交互に発光するため、最大でも５０％の期間しか発光できない。そのため、所望の輝度を得るためには発光時に約２倍の輝度で発光させる必要があり、発光素子の駆動電流が上昇してしまう。それゆえ、積層された発光素子を交互に発光させるのではなく、同時に発光させる方法がある。ただし、その場合は、一般的には発光素子を直列に接続するため、表示装置としての駆動電流は各発光素子の駆動電流の和になり、積層しない場合とほぼ同じ電流が必要になるという問題がある。
【０００６】
また、一般的に発光素子の駆動電流は色毎に異なるので、特許文献２の表示装置では、発光素子と発光素子に挟まれた透明電極に電流が流れる。この透明電極は金属などの透明でない電極に比べて一般的に電気抵抗が大きく、電流が流れた時に、透明電極の電位が変動してしまう。その結果、表示画像によっては、ホワイトバランスが崩れたり、輝度が変動したり、画質が低下するという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、発光素子が積層された構成（積層型発光素子）で、共通電極の電位変動を抑制し、良好な画質の表示を可能とする表示装置を提供することを目的とする。また、電源から全発光素子に供給する電流量を抑制し、電源の小型化及び低消費電力化を可能とする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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、３つ以上の発光素子が画素に含まれ、前記複数の発光素子は互いに共通する電位である共通電極を有する表示装置であって、前記発光素子毎に電流源によって、前記各発光素子に供給する電流を制御し、前記各画素の前記３つ以上の発光素子は、陽極が前記共通電極である発光素子と、陰極が前記共通電極である発光素子とに２分され、前記各画素の前記３つ以上の発光素子を２分する組み合わせは、前記共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、前記共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差を、最小とする組み合わせであることを特徴とする表示装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、発光素子が積層された構成において、共通電極の電位変動を抑制し、良好な画質の表示が可能となる。また、電源から全発光素子に供給する電流量を抑制し、電源の小型化及び低消費電力化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１の表示装置における発光素子の接続関係を示す図である。
【図２】実施例１の表示装置における発光素子の要部構成断面を示す図である。
【図３】実施例１における発光素子とその駆動電流の関係を示す図である。
【図４】発光素子の輝度−電流特性と駆動電流の関係を示す図である。
【図５】本発明の表示装置に好適に用いられる画素回路を示す図である。
【図６】実施例２の表示装置における発光素子の接続関係を示す図である。
【図７】実施例２の表示装置における発光素子の要部構成断面を示す図である。
【図８】実施例２における発光素子とその駆動電流の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の表示装置の実施形態について図面を用いて説明する。
【００１２】
なお、本明細書で特に図示又は記載していない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。また、以下に説明する実施形態は、本発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。
【００１３】
図１は本発明の表示装置の１画素あたりの電気的な接続関係を示した図である。図１において、１１は第１の電源配線、１２は第１の発光素子、１３は第２の電源配線、１４は第２の発光素子、１５は第３の電源配線、１６は第３の発光素子を示している。また、１７は第１の電流制御素子、１８は第２の電流制御素子、１９は第３の電流制御素子、２０は第１の電源電圧、２１は第２の電源電圧を示している。図１では、電流制御素子として、電流源を使用し、各電流源により、各発光素子に供給する電流を制御する。
【００１４】
図２は図１を構成している発光素子の要部断面構成を示した図であり、図１と同一の構成部材は同一の符号で示している。２２、２３、２４、２７は発光素子を挟み込む電極であり、２２、２３、２７は画素電極である。２４は共通電極であり、異なる発光素子間に直列に配置され、第３の電源配線１５に接続されている。２５は保護絶縁膜、２６は絶縁基板である。図２において、第１の発光素子１２は陽極２２が第１の電流制御素子１７に接続され、陰極が共通電極２４になっている。第２の発光素子１４は陰極２３が第２の電流制御素子１８に接続され、陽極が共通電極２４になっている。第３の発光素子１６は陽極２７が第３の電流制御素子１９に接続され、陰極が共通電極２４になっている。このように、第１〜第３の発光素子は、陽極が共通電極２４である発光素子と、陰極が共通電極２４である発光素子とに２分される。ここで、共通電極とは、互いに同電位になっている電極を意味している。図２では、第１の発光素子の陰極と、第２の発光素子の陽極と、第３の発光素子の陰極とが一続きの電極から構成された積層型発光素子の例を示しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、積層型発光素子でなく、かつそれぞれの電極が個別の電極であっても、互いに共通の電位になっている共通電極を有していれば、表示装置に必要な電源の小型化及び低消費電力化を可能とすることができ、本発明の効果を得ることができる。また、第１〜第３の発光素子は、例えば、図３に示す駆動電流で発光する。各発光素子は２つの電極のうちの一方を相互に接続して共通電極２４とし、複数の画素は共通電極２４を相互に接続して配列している。
【００１５】
本発明では、共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差が最小となるように３つ以上の発光素子を配置する。前記合計値の差を最小とすることにより、共通電極の電位変動を抑制し、良好な画質の表示が可能となる。なお、１画素には、陽極が共通電極に接続された発光素子と、陰極が共通電極に接続された発光素子がそれぞれ１つ以上あり、かつ発光素子の数が合計３つ以上であれば良い。また、発光素子としては、少なくとも発光層を含む有機化合物層を電極で挟み、電極間に電圧を印加して前記発光層を発光させる有機ＥＬを用いても良い。発光素子は有機ＥＬ素子に限らず、電圧、又は電流を印加することで発光する自発光型の素子であれば、無機ＥＬ素子等でも本発明を適用することができる。
【００１６】
本発明において、発光素子は一般的に赤、青、緑に対応した色を発光する発光素子が好適に用いられる。どの発光素子がどの色に対応するかは、駆動電流により定義され、発光素子を構成する材料により駆動電流が変化する。
【００１７】
ここで、本発明の表示装置における発光素子の駆動電流は、各画素内の各発光素子の発光を混合して白色光にした場合の各発光素子の駆動電流であることが好ましい。各発光素子の発光で白色光を作る時に必要な発光量は、各発光素子の色度に依存しており、また、各発光素子に必要な発光量を得る為の駆動電流は各発光素子の発光効率に依存している。そして、一般的に白色発光時が表示装置として最も多くの駆動電流を必要とするからである。
【００１８】
本発明における電流制御素子は、例えば、階調表示等の必要に応じてＴＦＴ等のスイッチング素子が発光素子に直列に接続され、駆動電流を制御する。そのため、電流制御素子と発光素子が直列に接続されていれば、その接続順が逆になってもいてもよい。図１では、各電流源により、各発光素子に供給する電流を制御するが、必ずしも電流源を用いなくても良い。
【００１９】
また、本発明において、第３の電源配線に供給される電圧は第１の電源配線に供給される電圧と第２の電源配線に供給される電圧の間の電圧であることが好ましい。その結果、第３の電源配線に流れる電流を抑制することが可能となるからである。また、第１〜第３の電源配線に供給される電圧は０Ｖであることが好ましい。０Ｖは表示装置のロジック部や他の動作部でも用いられることが多く、新たに電圧を作成しなくて済むので、表示装置に供給する電源電圧の種類を削減可能となるからである。
【００２０】
図１では、１画素に発光素子を３つ配置する例を示したが、本発明の表示装置の１画素に配置する発光素子は３つに限定されず、例えば、図６に示すように、１画素に発光素子と電流制御素子を４つずつ配置しても良い。
【００２１】
次に、駆動電流の制御方法について説明する。
【００２２】
本発明の表示装置において、発光素子の駆動電流の制御方法は、アナログ的に電流量を変化させるだけでなく、電流源等の電流制御素子をスイッチとみなしてオン、オフを切り替えることで電流制御を行ってもよい。また、この電流制御素子は、発光素子に印加する電圧に応じて電流が決まる発光素子に接続されている場合、発光素子に印加する電圧を変化させることで、結果的に発光素子のＶ−Ｉ特性に応じた電流を制御する素子であってもよい。
【００２３】
駆動電流制御の一例を、図５を用いて説明する。図５は駆動電流を制御するためのＴＦＴ画素回路の一例である。各発光素子を制御する画素回路は、スイッチング用ＴＦＴ１０１と駆動用ＴＦＴ１０２と、有機ＥＬ素子１０３と、コンデンサ１０４で構成されている。
【００２４】
図５（ａ）は、第１の発光素子および第３の発光素子を駆動する画素回路の例、図５（ｂ）は、第２の発光素子を駆動する画素回路の例である。図５（ａ）および（ｂ）において、スイッチング用ＴＦＴ１０１のゲート電極は、ゲート信号線１０５に接続されている。スイッチング用ＴＦＴ１０１のソース領域はソース信号線１０６に、ドレイン領域は駆動用ＴＦＴ１０２のゲート電極に接続されている。駆動用ＴＦＴ１０２のソース領域は電源供給線１０７に、ドレイン領域は有機ＥＬ素子１０３の一方の電極である画素電極に接続されている。有機ＥＬ素子１０３の他方の電極は対向電極１０８に接続されており、図１の場合はそれぞれ第３の電源配線１５に接続される。コンデンサ１０４は電極のそれぞれが、駆動用ＴＦＴ１０２のゲート電極と電源供給線１０７とに接続されるように形成されている。このように、駆動用ＴＦＴ１０２と有機ＥＬ素子１０３が直列に接続されており、有機ＥＬ素子１０３に流れる電流を駆動用ＴＦＴ１０２で制御する。
【００２５】
また、本発明は各発光素子が同時に発光可能な接続であるが、発光素子毎に時分割で発光する駆動方法にも適用可能である。
【実施例】
【００２６】
以下に、本発明の表示装置の実施例を示す。
【００２７】
［実施例１］
図１は本実施例の表示装置の１画素あたりの接続関係を示した図である。各構成部材等については、上記で説明したとおりである。
【００２８】
図１の表示装置では、第１の発光素子１２と第３の発光素子１６を最大輝度で発光させる電流の合計値と、第２の発光素子１４を最大輝度で発光させる電流との差を最小とすれば良い。各発光素子の駆動電流の大小関係を考慮して、第１〜第３の発光素子を決定する。第１〜第３の発光素子は、どんな構成材料であっても構わない。例えば、第１の発光素子を赤、第２の発光素子を青、第３の発光素子を緑としてもよい。
【００２９】
図３は本実施例における各発光素子の駆動電流を示したものである。第１の発光素子の駆動電流をＩｅｌ１、第２の発光素子の駆動電流をＩｅｌ２、第３の発光素子の駆動電流をＩｅｌ３とすると、駆動電流の大小関係は、
Ｉｅｌ２＞Ｉｅｌ３＞Ｉｅｌ１
となっている。
【００３０】
また、本実施例における駆動電流は、第１〜第３の発光素子の発光を混合して白色光にした場合の各発光素子の駆動電流であることが好ましい。図４は図１の表示装置における各発光素子のＩ−Ｌ特性の一例であり、第１〜第３の発光素子が白色光を作る為に必要な発光量をＬｅｌ１、Ｌｅｌ２、Ｌｅｌ３とした時の、必要となる駆動電流がそれぞれＩｅｌ１、Ｉｅｌ２、Ｉｅｌ３となっている。
【００３１】
図１において、Ｉ１は第１の発光素子と第３の発光素子を駆動させるのに必要な電流の和であり、Ｉ１＝Ｉｅｌ１＋Ｉｅｌ３であれば、第１の発光素子と第３の発光素子を駆動することができる。Ｉ２は第２の発光素子を駆動させるのに必要な電流であり、Ｉ２＝Ｉｅｌ２となる。そして、第３の電源配線に流れる電流Ｉ３はＩ３＝Ｉ１−Ｉ２となる。
【００３２】
本発明では、共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差を最小にすることを目的とする。そのためには、駆動電流が最大である第２の発光素子を他の発光素子と直列に接続する必要がある。この時、前記合計値の差はＩｅｌ１＋Ｉｅｌ３−Ｉｅｌ２となる。仮に第２の発光素子以外の発光素子が他の発光素子と直列に接続されるとすると、前記合計値の差は、第１の発光素子が他の発光素子と直列の時は、Ｉｅｌ２＋Ｉｅｌ３−Ｉｅｌ１、第３の発光素子が他の発光素子と直列の時は、Ｉｅｌ１＋Ｉｅｌ２−Ｉｅｌ３である。これらの接続をした場合、図３に示す駆動電流の大小関係から、前記合計値の差は第２の発光素子が他の発光素子と直列になっている場合よりも必ず大きくなってしまう。よって、駆動電流が最大である第２の発光素子を他の発光素子と直列に接続する。こうすることにより、前記合計値の差が最小になり、その結果、共通電極の電位変動を抑制し、良好な画質の表示を得ることができる。
【００３３】
また、駆動電流が最大である第２の発光素子を他の発光素子と直列に接続することにより、電源から供給される最大電流も最小となる。この時、電源から供給される最大電流はＩｅｌ１＋Ｉｅｌ３かＩｅｌ２のどちらか大きい方である。仮に第２の発光素子以外の発光素子が他の発光素子と直列に接続されるとすると、電源から供給される最大電流は、第１の発光素子が他の発光素子と直列の時は、Ｉｅｌ２＋Ｉｅｌ３、第３の発光素子が他の発光素子と直列の時は、Ｉｅｌ２＋Ｉｅｌ１である。これらの接続をした場合、図３に示す駆動電流の大小関係から、電源から供給される最大電流は第２の発光素子が他の発光素子と直列になっている場合よりも必ず大きくなってしまう。よって、駆動電流が最大である第２の発光素子を他の発光素子と直列に接続することにより、電源から供給される最大電流が最小になり、その結果、電源の小型化や低消費電力化につながる。
【００３４】
［実施例２］
図６は本実施例の表示装置の１画素あたりの電気的な接続関係を示した図であり、図１と同じ構成部材には同一の符号をつけている。３１は第４の発光素子、３２は第４の電流制御素子である。図６では、電流制御素子として、電流源を使用し、各電流源により、各発光素子に供給する電流を制御する。
【００３５】
図７は図６を構成している発光素子の要部断面構成を示した図であり、図６と同一の構成部材は同一の符号で示している。２２、２３、２４、２７、３３は発光素子を挟み込む電極であり、２２、２３、２７、３３は画素電極である。２４は共通電極であり、異なる発光素子間に直列に配置され、第３の電源配線１５に接続されている。２５は保護絶縁膜、２６は絶縁基板である。図７において、第４の発光素子３１が第２の発光素子と並列に接続されている点を除いて、図２と同様の構成となっている。第４の発光素子３１は陰極３３が第４の電流制御素子３２に接続され、陽極が共通電極２４となっている。このように、第１〜第４の発光素子は、陽極が共通電極２４に接続された発光素子と、陰極が共通電極２４に接続された発光素子とに２分される。各発光素子は２つの電極のうちの一方を相互に接続して共通電極２４とし、複数の画素は共通電極２４を相互に接続して配列している。
【００３６】
図６の表示装置では、第１の発光素子１２と第３の発光素子１６が最大輝度で発光する電流の合計値と、第２の発光素子１４と第４の発光素子３１が最大輝度で発光する電流の合計値との差を最小とすれば良い。各発光素子の駆動電流の大小関係を考慮して、第１〜第４の発光素子を決定する。第４の発光素子は、第１〜第３の発光素子と異なる色、例えば、白色、水色、濃赤色、薄緑色などでもよく、第１〜第３の発光素子と同色でも構わない。ただし、製造プロセスを簡易にすることを考慮すると、第４の発光素子は第２の発光素子と同色である方がよい。また、本実施例における駆動電流は、第１〜第４の発光素子の発光を混合して白色光にした場合の各発光素子の駆動電流であることが好ましい。
【００３７】
図８は本実施例における各発光素子の駆動電流を示したものである。第１の発光素子の駆動電流をＩｅｌ１、第２の発光素子の駆動電流をＩｅｌ２、第３の発光素子の駆動電流をＩｅｌ３、第４の発光素子の駆動電流をＩｅｌ４とすると、駆動電流の大小関係は、
Ｉｅｌ１＞Ｉｅｌ２＞Ｉｅｌ４＞Ｉｅｌ３
となっている。第４の発光素子が第２の発光素子と同色の場合等は、Ｉｅｌ４＝Ｉｅｌ２でも構わない。
【００３８】
図６において、Ｉ１は第１の発光素子と第３の発光素子を駆動させるのに必要な電流の和であり、Ｉ１＝Ｉｅｌ１＋Ｉｅｌ３であれば、第１の発光素子と第３の発光素子を駆動することができる。Ｉ２は第２の発光素子と第４の発光素子を駆動させるのに必要な電流であり、Ｉ２＝Ｉｅｌ２＋Ｉｅｌ４となる。そして、第３の電源配線に流れる電流Ｉ３はＩ３＝Ｉ１−Ｉ２となる。
【００３９】
本発明では、共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差を最小にすることを目的とする。そのためには、駆動電流が最大である第１の発光素子と駆動電流が最小である第３の発光素子を並列に接続したものと、他の２つの発光素子を並列に接続したものと、を直列に接続する必要がある。この時、前記合計値の差はＩｅｌ１＋Ｉｅｌ３−Ｉｅｌ２−Ｉｅｌ４となる。仮に、第１の発光素子に、第３の発光素子以外の素子が並列に接続されるとすると、前記合計値の差は、第１の発光素子と第２の発光素子が並列の時は、Ｉｅｌ１＋Ｉｅｌ２−Ｉｅｌ３−Ｉｅｌ４である。また、第１の発光素子と第４の発光素子が並列の時は、Ｉｅｌ１＋Ｉｅｌ４−Ｉｅｌ２−Ｉｅｌ３である。これらの接続をした場合、図８に示す駆動電流の大小関係から、前記合計値の差は第１の発光素子と第３の発光素子が並列に接続されている場合よりも必ず大きくなってしまう。よって、駆動電流が最大である第１の発光素子と駆動電流が最小である第３の発光素子を並列に接続する。こうすることにより、前記合計値の差が最小になり、その結果、共通電極の電位変動を抑制し、良好な画質の表示を得ることができる。
【００４０】
また、駆動電流が最大である第１の発光素子と第３の発光素子を並列に接続することにより、電源から供給される最大電流も最小となる。この時、電源から供給される最大電流はＩｅｌ１＋Ｉｅｌ３かＩｅｌ２＋Ｉｅｌ４のどちらか大きい方である。仮に第１の発光素子に、第３の発光素子以外の素子が並列に接続されるとすると、電源から供給される最大電流は、第１の発光素子と第２の発光素子が並列の時は、Ｉｅｌ１＋Ｉｅｌ２、第１の発光素子と第４の発光素子が並列の時は、Ｉｅｌ１＋Ｉｅｌ４である。これらの接続をした場合、図８に示す駆動電流の大小関係から、電流が供給される最大電流は第１の発光素子と第３の発光素子が並列に接続されている場合よりも必ず大きくなってしまう。よって、駆動電流が最大である第１の発光素子と駆動電流が最小である第３の発光素子を並列に接続することにより、電源から供給される最大電流が最小になり、その結果、電源の小型化や低消費電力化につながる。
【符号の説明】
【００４１】
１２：第１の発光素子、１４：第２の発光素子、１６：第３の発光素子、１７：第１の電流制御素子、１８：第２の電流制御素子、１９：第３の電流制御素子、２４：共通電極、３１：第４の発光素子、３２：第４の電流制御素子
【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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