(57)【要約】【課題】有機ＥＬ素子の雰囲気の温度を検知する温度検知器の配置スペースが削減されると共に、高温状態における素子の劣化が緩和されて寿命が延長された有機ＥＬディスプレイを提供する。【解決手段】それぞれが画素２３を構成するようにマトリクス状に配置された画素ＥＬ素子２４と、その雰囲気の温度をモニタするために設けられたモニタＥＬ素子２５と、画像を表示させるための駆動電流を画素ＥＬ素子２４及びモニタＥＬ素子２５に供給する駆動回路２１と、駆動電流によってモニタＥＬ素子２５に発生する駆動電圧を測定する電圧測定回路２６と、駆動電圧に基づいて画素ＥＬ素子２４の雰囲気の温度を検知する温度検知回路２７とを備えている。温度検知回路２７により検知された温度が高くなったときは、複数の画素ＥＬ素子２４により表示される画像の輝度が低くなるように駆動電流を変化させる電流制御回路２８をさらに備えている。【選択図】  図１
2004205704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが画素を構成するようにマトリクス状に配置された複数の画素ＥＬ素子と、
前記複数の画素ＥＬ素子の雰囲気の温度をモニタするために設けられたモニタＥＬ素子と、
前記複数の画素ＥＬ素子により画像を表示させるための駆動電流を前記複数の画素ＥＬ素子及び前記モニタＥＬ素子に供給する駆動回路と、
前記駆動回路から供給された前記駆動電流によって前記モニタＥＬ素子に発生する駆動電圧を測定する電圧測定回路と、
前記電圧測定回路によって測定された前記駆動電圧に基づいて前記複数の画素ＥＬ素子の雰囲気の温度を検知する温度検知回路とを備えており、
前記温度検知回路により検知された前記温度が高くなったときは、前記複数の画素ＥＬ素子により表示される前記画像の輝度が低くなるように前記駆動電流を変化させる電流制御回路をさらに備えたことを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
【請求項２】
前記電圧測定回路は、前記駆動回路が前記駆動電流を実質的に一定にして前記モニタＥＬ素子へ供給したときに前記駆動電圧を測定する請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【請求項３】
前記電圧測定回路は、低温ポリシリコンＴＦＴにより構成されている請求項１に記載の有機ＥＬディスプレイ。
【請求項４】
それぞれが画素を構成するようにマトリクス状に配置された複数の画素ＥＬ素子と、
前記複数の画素ＥＬ素子により画像を表示させるための駆動電流を前記複数の画素ＥＬ素子に供給する駆動回路と、
前記駆動回路から供給された前記駆動電流によって前記複数の画素ＥＬ素子の一つに発生する駆動電圧を測定する電圧測定回路と、
前記電圧測定回路によって測定された前記駆動電圧に基づいて前記複数の画素ＥＬ素子の雰囲気の温度を検知する温度検知回路とを備えており、
前記温度検知回路により検知された前記温度が高くなったときは、前記複数の画素ＥＬ素子により表示される前記画像の輝度が低くなるように前記駆動電流を変化させる電流制御回路をさらに備えたことを特徴とする有機ＥＬディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機ＥＬディスプレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイに代わり、高品質な表示が可能なディスプレイとして、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子を用いた有機ＥＬディスプレイが注目されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、自己発光型の表示素子であり、視野角が広く、コントラストや視認性に優れている。また、バックライトが不要のため、フラット化と軽量化が可能であり、低消費電力が実現できるなどの利点を有している。
【０００４】
図７に、有機ＥＬディスプレイの単位画素の断面を模式的に示す。ガラス基板１上にゲート絶縁膜３が形成され、その上に層間絶縁膜５、さらにその上に層間絶縁膜９がそれぞれ形成されている。ガラス基板１上にはゲート絶縁膜３によって覆われるようにゲート電極２が形成されている。ゲート絶縁膜３上にはゲート電極２と対向するように配置されたチャンネル保護膜４ａが形成されている。チャンネル保護膜４ａの両脇には半導体薄膜４及び半導体薄膜４ｂがそれぞれ層間絶縁膜５によって覆われるように形成されている。ソース電極６とドレイン電極７が、層間絶縁膜９によって覆われるように層間絶縁膜５上に形成されている。半導体薄膜４及び半導体薄膜４ｂは、層間絶縁膜５を貫通したコンタクト孔を介してそれぞれソース電極６及びドレイン電極７と接続されている。
【０００５】
ゲート電極２、半導体薄膜４、チャンネル保護膜４ａ、及び半導体薄膜４ｂによって薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）８が構成されている。ドレイン電極７はさらに層間絶縁膜９上に形成された画素電極１０（陰極）と接続されている。画素電極１０と対向して、共通電極１２（陽極）が形成されている。画素電極１０と共通電極１２との間に有機ＥＬ素子１１が形成されている。画素電極１０、共通電極１２、及び有機ＥＬ素子１１によって有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）１３が構成されている。
【０００６】
この構造において、薄膜トランジスタ８を介して画素電極１０に直流電流を供給すると共通電極１２からホールが放出され、有機ＥＬ素子１１においてホールと電子が再結合して有機分子が励起されて発光が起こる。
【０００７】
このような有機ＥＬディスプレイでは、一般に寿命が短く、またその寿命は、雰囲気温度が高い程、顕著に短くなることが実用上問題となっている。
【０００８】
図８に、有機ＥＬ素子（初期の輝度：２０００ｃｄ／ｍ2）に直流電流を連続して供給したときの、経過時間（横軸）と初期の発光輝度に対する発光輝度の相対値（縦軸）との関係を雰囲気温度別にグラフにして示す。各グラフの添え字は有機ＥＬ素子の雰囲気温度（℃）を示す。図８に示す例では雰囲気温度２０℃、４０℃、及び６０℃における発光輝度の相対値はいずれも時間の経過に伴って減少している。５０時間経過した時点における発光輝度の相対値は、それぞれ雰囲気温度２０℃では約０．８、雰囲気温度４０℃では約０．７３、雰囲気温度６０℃では約０．６４となっている。このように、有機ＥＬ素子は、時間の経過と共に発光輝度が低下しており、また、雰囲気温度が高くなる程、低下の度合いが大きくなっている。
【０００９】
このような特性は、有機ＥＬ素子を携帯電話や薄型テレビ用等のフラットパネルディスプレイに用いたときに特に好ましくない。これに対して、特許文献１に、有機ＥＬ素子に温度検知器を近接して設け、温度検知器からの出力値に基づいて有機ＥＬ素子を駆動する電流を決定する手段を備えたことにより、雰囲気温度の変化に対して発光輝度を調節する有機ＥＬディスプレイが開示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−１２２３６１号公報（第４頁）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この技術においては、有機ＥＬ素子の雰囲気の温度を検知する温度検知器を配置するスペースが別途必要となり、有機ＥＬディスプレイを携帯電話等の小型の電子機器に装備する場合に特に不利となっていた。
【００１２】
本発明は、このような従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、有機ＥＬ素子の雰囲気の温度を検知する温度検知器の配置スペースが極力削減されると共に、高温状態における素子の劣化が緩和されて寿命が延長された有機ＥＬディスプレイを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の有機ＥＬディスプレイは、次の構成を有する。即ち、それぞれが画素を構成するようにマトリクス状に配置された複数の画素ＥＬ素子と、前記複数の画素ＥＬ素子の雰囲気の温度をモニタするために設けられたモニタＥＬ素子と、前記複数の画素ＥＬ素子により画像を表示させるための駆動電流を前記複数の画素ＥＬ素子及び前記モニタＥＬ素子に供給する駆動回路と、前記駆動回路から供給された前記駆動電流によって前記モニタＥＬ素子に発生する駆動電圧を測定する電圧測定回路と、前記電圧測定回路によって測定された前記駆動電圧に基づいて前記複数の画素ＥＬ素子の雰囲気の温度を検知する温度検知回路とを備えている。前記温度検知回路により検知された前記温度が高くなったときは、前記複数の画素ＥＬ素子により表示される前記画像の輝度が低くなるように前記駆動電流を変化させる電流制御回路をさらに備えていることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、有機ＥＬ素子の雰囲気の温度を検知する温度検知器の配置スペースが極力削減され、温度検知器に用いる部品種類が減り、有機ＥＬディスプレイの低コスト化に寄与する。また、高温状態における素子の劣化が緩和され、有機ＥＬディスプレイの寿命を延長させることができる。
【００１５】
また、前記電圧測定回路は、前記駆動回路が前記駆動電流を実質的に一定にして前記モニタＥＬ素子へ供給したときに前記駆動電圧を測定することが好ましい。
【００１６】
また、前記電圧測定回路は、低温ポリシリコンＴＦＴにより構成されていることが好ましい。この構成により、小型で明るく高精細な携帯電話等に最適なディスプレイが作れるようになり、また、電圧測定回路をパネル基板上に一括形成して搭載できるようになる。
【００１７】
また、上記目的を達成するため、本発明の有機ＥＬディスプレイは、次の構成を有する。即ち、それぞれが画素を構成するようにマトリクス状に配置された複数の画素ＥＬ素子と、前記複数の画素ＥＬ素子により画像を表示させるための駆動電流を前記複数の画素ＥＬ素子に供給する駆動回路と、前記駆動回路から供給された前記駆動電流によって前記複数の画素ＥＬ素子の一つに発生する駆動電圧を測定する電圧測定回路と、前記電圧測定回路によって測定された前記駆動電圧に基づいて前記複数の画素ＥＬ素子の雰囲気の温度を検知する温度検知回路とを備えている。前記温度検知回路により検知された前記温度が高くなったときは、前記複数の画素ＥＬ素子により表示される前記画像の輝度が低くなるように前記駆動電流を変化させる電流制御回路をさらに備えている。
【００１８】
この構成により、有機ＥＬ素子の雰囲気の温度を検知する温度検知器の配置スペースがさらに削減される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に、本実施の形態における有機ＥＬディスプレイ１００の全体構成を示す。有機ＥＬディスプレイ１００は、画像を表示する表示部２０を備えている。
【００２０】
図２は表示部２０の構成を示す平面図である。以下、図２を参照しながら表示部２０の構成を説明する。複数の画素２３がマトリクス状に配置されている。また、Ｘ本の信号線３１が垂直方向に沿って所定の間隔をおいて配設され、Ｙ本の走査線３２が水平方向に沿って所定の間隔をおいて配設されている。ここでは図示を省略するが、共通電極が表示部２０の全面に渡って配設され、画素電極が各画素２３毎に分離して配設されている。各走査線３２は、各画素２３に選択信号用電流を供給するための走査線駆動回路２２と接続され、各信号線３１は、各画素電極に画像信号用電流を供給するための信号線駆動回路２１と接続されている。各画素２３において、画素電極は薄膜トランジスタ８を介して信号線３１と接続され、各薄膜トランジスタ８は走査線３２と接続されている。
【００２１】
この状態で、同一の走査線３２に接続されて横一線に並んだＸ個の画素２３が同時に動作するように選択され、Ｙ本の走査線３２の個々に接続された各薄膜トランジスタ８に選択信号が供給されることにより、信号線３１からの画像信号に応じた画素２３毎のオンオフ状態が設定され、各画素２３において画素ＥＬ素子２４の発光が起こる。このようにして、順次下方の走査線３２が選択され、一巡して表示部２０の全体を覆うことによって、表示部２０において画像が表示される。
【００２２】
図１において、モニタＥＬ素子２５が、表示部２０の外部に配置されている。モニタＥＬ素子２５は、複数の画素ＥＬ素子２４の雰囲気の温度を測定するための有機ＥＬ素子であり、モニタＥＬ素子２５の雰囲気の温度が表示部２０における複数の画素ＥＬ素子２４の雰囲気の温度とほぼ同一になるように配置されている。モニタＥＬ素子２５は、信号線駆動回路２１と接続されており、画素ＥＬ素子２４と同様に画像信号用電流が供給されるようになっている。
【００２３】
電圧測定回路２６は、モニタＥＬ素子２５に接続されている。電圧測定回路２６においては、図３に示す構成の回路によってモニタＥＬ素子２５に発生する駆動電圧を測定する。図３において、定電流源４１は、図１及び図２に示す信号線駆動回路２１に相当する。定電流源４１からモニタＥＬ素子２５に一定の駆動電流が供給されると、モニタＥＬ素子２５に駆動電圧が発生する。この駆動電圧をオペアンプ４２により増幅し、さらにＡ／Ｄ変換器４３によりデジタル信号に変換されてモニタＥＬ素子２５における駆動電圧が測定される。
【００２４】
なお、電圧測定回路２６として、低温ポリシリコンＴＦＴを用いるのが好ましい。これにより、小型で明るく高精細な携帯電話等に最適なディスプレイが作れるようになり、また、電圧測定回路２６をパネル基板上に一括形成して搭載できるようになる。
【００２５】
温度検知回路２７は、電圧測定回路２６に接続されている。温度検知回路２７においては、電圧測定回路２６によって測定された、モニタＥＬ素子２５の駆動電圧に基づいて表示部２０における複数の画素ＥＬ素子２４の雰囲気温度を検知する。この際、図４に示すグラフを用いて、前記駆動電圧から前記雰囲気温度を求める。図４は、有機ＥＬ素子に印可される駆動電圧（横軸）と駆動電流の電流密度（縦軸）との関係を有機ＥＬ素子の雰囲気温度別に示すグラフである。モニタＥＬ素子２５に供給される画像信号用電流の電流密度が１２０Ａ／ｃｍ2で一定の場合において、モニタＥＬ素子２５に印加される駆動電圧が９．２Ｖであるときは、モニタＥＬ素子２５の雰囲気温度は２０℃と検知され、また、駆動電圧が８．１Ｖであるときは雰囲気温度は６０℃と検知される。このように、駆動電流が一定であれば、駆動電圧から雰囲気温度は一意的に定まるので、実際の有機ＥＬディスプレイの動作においては、駆動電圧を雰囲気温度に代用することができる。
【００２６】
電流制御回路２８は、温度検知回路２７に接続されている。電流制御回路２８には外部から画像信号が供給されている。電圧制御回路２８においては、温度検知回路２７により検知された雰囲気温度値に基づいて、信号線駆動回路２１から各画素ＥＬ素子２４に供給される画像信号用電流を制御する。例えば、雰囲気温度が設定値より高い場合は、画像信号用電流を小さくして表示部２０における画像の輝度を低下させ、雰囲気温度が設定値より低い場合は、画像信号用電流を変化させずに表示部２０における画像の輝度を維持する。
【００２７】
図５に、有機ＥＬディスプレイの動作の一例をフローチャートにして示す。まず、有機ＥＬディスプレイを装備した電子機器のパネルのスイッチをオンにする（Ｓ１）と、モニタＥＬ素子２５における駆動電圧が電圧測定回路２６により測定される（Ｓ２）。次に、測定された駆動電圧Ｅ（Ｖ）を予め設定しておいた基準電圧値Ｅ０（Ｖ）と比較する（Ｓ３）。そして、Ｅ≧Ｅ０の場合は、各画素ＥＬ素子２４に供給する画像信号用電流を予め設定しておいた基準電流値Ｉａ（Ａ）に変更する（Ｓ４）。また、Ｅ＜Ｅ０の場合は、予め設定しておいた基準電流値Ｉｂ（Ａ）に変更する（Ｓ５）。この操作は、パネルのスイッチがオンになった直後に１回だけ行われる。そして、各画素ＥＬ素子２４に供給する画像信号用電流が変更されると、次に、パネルをオフとし（Ｓ６）、再度パネルをオンにする（Ｓ１）までは、その後雰囲気温度が変わっても、一旦変更された電流値のまま維持される。
【００２８】
モニタＥＬ素子２５に供給されている画像信号用電流の電流密度が１２０Ａ／ｃｍ2で一定の場合、基準電圧値Ｅ０＝８．９Ｖと設定しておけば、図４を参照して、雰囲気温度４０℃を境界として、画像信号用電流が変更される。例えば、Ｉａを前記画像信号用電流値Ｉ（Ａ）と同じＩ（Ａ）、Ｉｂを画像信号用電流値Ｉ（Ａ）の０．５倍のＩ／２（Ａ）にそれぞれ設定しておくと、４０℃を超える高温雰囲気下で有機ＥＬディスプレイの使用を開始する場合に、画像信号用電流値を小さくして、表示部２０における画像の輝度を低下させることができる。
【００２９】
本実施の形態によれば、複数の画素ＥＬ素子２４の雰囲気の温度を検知する温度検知器が、有機ＥＬ素子であるモニタＥＬ素子２５を用いて構成できるため、温度検知器の配置スペースが極力削減される。また、温度検知器に用いる部品種類が減り、低コスト化に寄与する。さらに、画素ＥＬ素子２４が劣化しやすい高温状態にある場合、画素ＥＬ素子２４を駆動するための画像信号用電流値を小さくして画素ＥＬ素子２４の発光輝度を故意に低下させることで、高温状態における有機ＥＬ素子の劣化が緩和されて有機ＥＬディスプレイの寿命が延長される。
【００３０】
なお、本実施の形態では、パネルのスイッチをオンにする毎に電圧測定回路２６により駆動電圧が測定され、その場合に一定の条件が満たされていると画像信号用電流が変更されるようにしているが、パネルのスイッチがオン状態において、定常的に駆動電圧を測定することにより、一定の条件が満たされる度に画像信号用電流を変更することも可能である。また、パネルのスイッチがオフの状態で、所定のタイミングで駆動電圧を測定することにより、その際一定の条件が満たされている場合に画像信号用電流を変更することも可能である。
【００３１】
また、本実施の形態では、有機ＥＬディスプレイの表示部２０外にモニタＥＬ素子２５を設け、モニタＥＬ素子２５を用いて表示部２０における複数の画素ＥＬ素子２４の雰囲気温度を検知したが、それ以外に、複数の画素ＥＬ素子２４の内の１つをモニタＥＬ素子２５の代わりに用いることも可能である。これにより、複数の画素ＥＬ素子２４の雰囲気の温度を検知する温度検知器の配置スペースがさらに削減される。
【００３２】
また、本実施の形態では、電圧測定回路として、図６に示す回路２６ａを用いることもできる。電圧測定回路２６ａでは、オペアンプ４２により増幅された駆動電圧をオペアンプ４２ａを用いて負帰還させ、出力電圧が０Ｖとなるときに可変抵抗部４４に印可された電圧を読み取ることにより、モニタＥＬ素子２５における駆動電圧が測定される。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、有機ＥＬ素子の雰囲気の温度を検知する温度検知器の配置スペースが極力削減されると共に、高温状態における素子の劣化が緩和されて寿命が延長された有機ＥＬディスプレイが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態における有機ＥＬディスプレイの構成を示すブロック図
【図２】本実施の形態における有機ＥＬディスプレイに設けられた表示部の構成を示す平面図
【図３】本実施の形態における有機ＥＬディスプレイに設けられた電圧測定回路の構成を示す回路図
【図４】本実施の形態における、有機ＥＬ素子における駆動電圧と駆動電流の電流密度との関係を示すグラフ
【図５】本実施の形態における有機ＥＬディスプレイの動作を示すフローチャート
【図６】本実施の形態における有機ＥＬディスプレイに設けられた他の電圧測定回路の構成を示す回路図
【図７】従来の有機ＥＬディスプレイに設けられた単位画素の断面図
【図８】従来の有機ＥＬ素子における経過時間と発光輝度との関係を示すグラフ
【符号の説明】
１  ガラス基板
２  ゲート電極
３  ゲート絶縁膜
４、４ｂ  半導体薄膜
４ａ  チャンネル保護膜
５、９  層間絶縁膜
６  ソース電極
７  ドレイン電極
８  薄膜トランジスタ
１０  画素電極
１１  有機ＥＬ素子
１２  共通電極
１３  有機発光ダイオード
２０  表示部
２１  信号線駆動回路
２２  走査線駆動回路
２３  画素
２４  画素ＥＬ素子
２５  モニタＥＬ素子
２６、２６ａ  電圧測定回路
２７  温度検知回路
２８  電流制御回路
３１  信号線
３２  走査線
４１  定電流源
４２、４２ａ  オペアンプ
４３  Ａ／Ｄ変換器
４４  可変抵抗部
１００  有機ＥＬディスプレイ
【図１】
2004205704.tif 000003
【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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