(57)【要約】【課題】  本発明は、高画質化を実現し、発光素子の劣化を改善することができる表示装置及びその駆動方法、並びに素子基板の提供を課題とする。【解決手段】  本発明は、マトリクス状に配置された複数の画素を有し、前記複数の画素はそれぞれ、発光素子と、トランジスタと、交流駆動用バイパス素子とを有し、前記発光素子と前記トランジスタは直列に接続し、前記交流駆動用バイパス素子と前記トランジスタは並列に接続することを特徴とする表示装置を提供する。【選択図】  図１
2005242323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配置された複数の画素を有し、
前記複数の画素はそれぞれ、発光素子と、トランジスタと、交流駆動用バイパス素子とを有し、
前記発光素子と前記トランジスタは直列に接続し、
前記交流駆動用バイパス素子と前記トランジスタは並列に接続することを特徴とする表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の前記表示装置は電流源を有し、
前記トランジスタは、前記電流源から供給された信号電流の大きさに依存した電流を前記発光素子に出力することを特徴とする表示装置。
【請求項３】
マトリクス状に配置された複数の画素を有し、
前記複数の画素はそれぞれ、発光素子と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、保持容量素子と、交流駆動用バイパス素子とを有し、
前記第３のトランジスタのゲート端子は第３の配線に接続し、前記第３のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は第１の配線に接続し、他方は前記第２のトランジスタのゲート端子に接続し、
前記第２のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は第２の配線を接続し、他方は前記第２のトランジスタのゲート端子に接続し、
前記第４のトランジスタのゲート端子は第４の配線に接続し、前記第４のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は前記第２のトランジスタのゲート端子に接続し、他方は前記第１のトランジスタのゲート端子に接続し、
前記第１のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は前記第２の配線に接続し、他方は発光素子の第１の電極に接続し、
前記発光素子の第２の電極は対向電源に接続し、
前記保持容量素子の一方の端子は前記第２の配線に接続し、他方は第１のトランジスタのゲート端子に接続し、
前記交流駆動用バイパス素子の一方の端子は前記第２の配線に接続し、他方は前記発光素子の第１の電極に接続することを特徴とする表示装置。
【請求項４】
マトリクス状に配置された複数の画素を有し、
前記複数の画素はそれぞれ、発光素子と、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、第３のトランジスタと、第４のトランジスタと、保持容量素子と、交流駆動用バイパス素子とを有し、
前記第３のトランジスタのゲート端子は第３の配線に接続し、前記第３のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は第１の配線に接続し、他方は前記第２のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方に接続し、
前記第２のトランジスタのソース・ドレイン端子の他方の端子は第２の配線と接続し、
前記第４のトランジスタのゲート端子は第４の配線に接続し、前記第４のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は前記第２のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方と前記第３のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方との接続点に接続し、他方は前記第１のトランジスタのゲート端子と前記第２のトランジスタのゲート端子との接続点に接続し、
前記第１のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は前記第２の配線に接続し、他方は発光素子の第１の電極を接続し、
前記発光素子の第２の電極は対向電源に接続し、
前記保持容量素子の一方の端子は前記第２の配線に接続し、他方は第１のトランジスタのゲート端子に接続し、
前記交流駆動用バイパス素子の一方の端子は前記第２の配線に接続し、他方は前記発光素子の第１の電極に接続することを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
交流駆動用バイパス素子はダイオードであることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
交流駆動用バイパス素子はゲート端子とドレイン端子が接続するトランジスタであることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記発光素子は、第１の電極及び第２の電極の一方が透光性を有し、他方が反射性を有することを特徴とする表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記発光素子の第１の電極及び第２の電極は透光性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、自発光素子を有する表示装置及びその駆動方法に関する。また、絶縁表面上に素子を有する素子基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子を代表とする自発光素子を有する表示装置の研究開発が進められており、自発光型ゆえの高画質、広視野角、バックライトが不必要であることによる薄型、軽量等の利点を活かして、幅広い利用が期待されている。一般に、ＥＬ素子に流す電流値とＥＬ素子の輝度は比例関係にある。そのため、電圧値で輝度を制御するＬＣＤとは異なる画素構成が提案されており、例えば、電流値で輝度を制御する画素構成が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開第０１／０６４８４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
発光素子の不良の一例として、発光素子の両電極間にショート箇所が発生する不良が挙げられる。この不良は、発光素子の形成時、画素電極上にゴミ、突起等があり、電界発光層の成膜に不良が生じ、発光素子の両電極が電界発光層を介することなく接触してしまうことによって生ずる。このように発光素子の両電極間にショート箇所が発生した場合、発光素子に順方向バイアスが印加されている状態では、発光素子の全面に電流が流れて発光するが、ショート箇所においては、両電極間を貫通する電流が流れる。ショート箇所に流れる電流は発光に寄与しない。
【０００４】
また、発光素子の不良の一例として、発光素子の成膜工程におけるゴミの付着等により、電界発光層の膜厚が薄くなる不良も挙げられる。この場合、初期は発光するが、膜厚の薄い部分は周辺部よりもストレスが大きく、やがて前述のショート箇所と同様の不良が生じてくる。この不良は、実際の駆動時間に伴った進行性の不良のため、初期のエージング処理等では対応出来ない場合がある。
【０００５】
上記の実情を鑑み、本発明は、高画質化を実現し、発光素子の劣化を改善することができる表示装置及びその駆動方法、並びに素子基板の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した従来技術の課題を解決する方法として、本発明は、発光素子の信頼性向上の一手段として、発光素子に逆方向バイアスを印加する方法を用いる。発光素子に逆方向バイアスを印加すると、発光素子は電気的特性としてダイオードのような整流性を有する。従って、逆方向の電流は流れないが、ショート箇所に電流が流れるため、集中的に電流を流すことで、当該ショート箇所を焼ききるリペアが可能となる。
【０００７】
本発明の表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素を有し、前記複数の画素はそれぞれ、発光素子と、トランジスタと、交流駆動用バイパス素子とを有し、前記発光素子と前記トランジスタは直列に接続し、前記交流駆動用バイパス素子と前記トランジスタは並列に接続することを特徴とする。
【０００８】
上記の表示装置は、電流源を有し、前記トランジスタは、前記電流源から供給された信号電流の大きさに依存した電流を前記発光素子に出力することを特徴とする。
【０００９】
本発明の表示装置は、マトリクス状に配置された複数の画素を有し、前記複数の画素はそれぞれ、発光素子、第１のトランジスタ、第２のトランジスタ、第３のトランジスタ、第４のトランジスタ、保持容量素子、交流駆動用バイパス素子を有する。
【００１０】
そして、前記第３のトランジスタのゲート端子は第３の配線に接続し、前記第３のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は第１の配線に接続し、他方は前記第２のトランジスタのゲート端子に接続し、前記第２のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は第２の配線を接続し、他方は前記第２のトランジスタのゲート端子に接続し、前記第４のトランジスタのゲート端子は第４の配線に接続し、前記第４のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は前記第２のトランジスタのゲート端子に接続し、他方は前記第１のトランジスタのゲート端子に接続し、前記第１のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は前記第２の配線に接続し、他方は発光素子の第１の電極に接続し、前記発光素子の第２の電極は対向電源に接続し、前記保持容量素子の一方の端子は前記第２の配線に接続し、他方は第１のトランジスタのゲート端子に接続し、前記交流駆動用バイパス素子の一方の端子は前記第２の配線に接続し、他方は前記発光素子の第１の電極に接続することを特徴とする。
【００１１】
また、前記第３のトランジスタのゲート端子は第３の配線に接続し、前記第３のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は第１の配線に接続し、他方は前記第２のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方に接続し、前記第２のトランジスタのソース・ドレイン端子の他方の端子は第２の配線と接続し、前記第４のトランジスタのゲート端子は第４の配線に接続し、前記第４のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は前記第２のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方と前記第３のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方との接続点に接続し、他方は前記第１のトランジスタのゲート端子と前記第２のトランジスタのゲート端子との接続点に接続し、前記第１のトランジスタのソース・ドレイン端子の一方は前記第２の配線に接続し、他方は発光素子の第１の電極を接続し、前記発光素子の第２の電極は対向電源に接続し、前記保持容量素子の一方の端子は前記第２の配線に接続し、他方は第１のトランジスタのゲート端子に接続し、前記交流駆動用バイパス素子の一方の端子は前記第２の配線に接続し、他方は前記発光素子の第１の電極に接続することを特徴とする。
【００１２】
また、交流駆動用バイパス素子はダイオード、ゲート端子とドレイン端子が接続するトランジスタであることを特徴とする。
【００１３】
また、前記発光素子は、第１の電極及び第２の電極の一方は透光性を有し、他方は反射性を有することを特徴とする。また前記発光素子の第１の電極及び第２の電極は透光性を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記構成を有する表示装置において、発光素子の画素電極までを形成した状態である素子基板を提供する。より詳しくは、素子基板は、絶縁表面上に、トランジスタと、前記トランジスタに接続する画素電極までを形成した状態のものであり、電界発光層と対向電極を形成していない状態に相当する。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成を有する本発明は、トランジスタの特性ばらつきによる影響、特に駆動用ＴＦＴの特性ばらつきによる影響を抑制し、高画質化を実現した表示装置を提供することができる。また、発光素子の劣化を改善し、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。但し、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、以下に説明する本発明の構成において、同じものを指す符号は異なる図面間で共通して用いる。
【００１７】
本発明の表示装置の構成について説明する。本発明の表示装置は、ソース駆動回路４０２から信号が出力される複数のソース線Ｓ１〜Ｓｌ（ｌは自然数）、第１のゲート駆動回路４０３から信号が出力される第１のゲート線Ｇａ１〜Ｇａｍ（ｍは自然数）、第２のゲート駆動回路４０４から信号が出力される第２のゲート線Ｇｂ１〜Ｇｂｎ（ｎは自然数）がマトリクス状に配置された表示領域４０１を有する（図４参照）。また、表示領域４０１は、ソース線Ｓｘ（ｘは自然数、１≦ｘ≦ｌ）と第１のゲート線Ｇｙ（ｙは自然数、１≦ｙ≦ｍ）および第２のゲート線Ｇｚ（ｚは自然数、１≦ｚ≦ｎ）が絶縁体を介して交差する領域に複数の素子を含む画素４００を複数有する。
【００１８】
画素４００は、発光素子１１３、スイッチ用ＴＦＴ１０３、保持用ＴＦＴ１０４、駆動用ＴＦＴ１０１、変換用ＴＦＴ１０２と交流駆動用バイパス素子１１５と保持容量１１２とを有する（図１参照）。
スイッチ用ＴＦＴ１０３のゲート電極は第１のゲート線１０７に接続し、ソース電極およびドレイン電極の一方はソース線１０５に接続し、他方は変換用ＴＦＴ１０２のゲート電極に接続される。また、変換用ＴＦＴ１０２のソース電極およびドレイン電極の一方は電源線１１０に接続し他方は変換用ＴＦＴ１０２のゲート電極と接続されている。保持用ＴＦＴ１０４のゲート電極は第２のゲート線１０８に接続し、ソース電極およびドレイン電極の一方は変換用ＴＦＴ１０２のゲート電極と接続し、他方は駆動用ＴＦＴ１０１のゲート電極に接続する。駆動用ＴＦＴ１０１のソース電極およびドレイン電極の一方は電源線１１０に接続し、他方は発光素子１１３の第１の電極に接続する。また、発光素子１１３の第２の電極は第２の電源１１４に接続する。保持容量１１２は駆動用ＴＦＴ１０１のゲート電極と電源線１１０の間に接続され、交流駆動用バイパス素子１１５は、発光素子１１３の第１の電極と電源線１１０の間に接続される。ソース線１０５には輝度情報に応じて制御される電流源１０６が接続され、電源線１１０には第１の電源１１１が接続される。
【００１９】
スイッチ用ＴＦＴ１０３、保持用ＴＦＴ１０４の導電型は制約されず、Ｎ型、Ｐ型のどちらの導電型でもよい。また、駆動用ＴＦＴ１０１と変換用ＴＦＴ１０２の導電型も制約されないが、両者とも同じ導電型である必要がある。発光素子１１３の極性が、第１の電極から第２の電極に電流が流れる方向が順方向であるならば、図１の様に駆動用ＴＦＴ１０１と変換用ＴＦＴ１０２はＰ型である方が望ましい。また、第２の電極から第１の電極に電流が流れる方向が順方向である場合は、駆動用ＴＦＴ１０１と変換用ＴＦＴ１０２はＮ型である方が望ましい。
【００２０】
交流駆動用バイパス素子１１５は、発光素子１１３に順方向のバイアスがかかる時にはオフし、発光素子１１３に逆方向のバイアスがかかる時にオンすればよい。例えば、図２（Ａ）の様に、ダイオード２０１で構成されてもよく、当該ダイオード２０１はどのような構成でもよい。また、図２（Ｂ）の様にダイオード接続（ゲート端子とドレイン端子が接続）したトランジスタ２０２を用いてもよいし、ＰＮ接合ダイオード、ＰＩＮ接合ダイオードなどを用いてもよい。また、図２（Ｃ）の様にＴＦＴ２０３を用いてもよい。そして、ＴＦＴ２０３のゲート端子は、制御線２０４により画素４００の外部から制御し、発光素子１１３に逆方向バイアスがかかるときのみ、オンするようにしてもよい。
【００２１】
図１に示す画素４００の動作について説明する。画素４００の動作はプログラミング期間、発光期間、逆バイアス印加期間に分けることができる（図３参照）。まず、図３（Ａ）に示すプログラミング期間では、第１のゲート線１０７、第２のゲート線１０８にＨレベルの信号が入力され、スイッチ用ＴＦＴ１０３および保持用ＴＦＴ１０４はオンし、電流源１０６と変換用ＴＦＴ１０２を接続することで、輝度情報に応じた信号電流Ｉｄａｔａが変換用ＴＦＴ１０２のソース・ドレイン間に流れる。このとき、変換用ＴＦＴ１０２のゲート電極とドレイン電極は互いに接続しているため、変換用ＴＦＴ１０２は飽和領域で動作し、変換用ＴＦＴ１０２のソース・ドレイン間に信号電流Ｉｄａｔａが流れるのに必要なゲート・ソース間電圧が、保持容量１１２に蓄えられる。この後、第１のゲート線１０７および第２のゲート線１０８にＬレベルの信号が入力され、スイッチ用ＴＦＴ１０３および保持用ＴＦＴ１０４がオフし、プログラミング期間が終了し、発光期間に推移する。このとき、第１のゲート線１０７よりも先に、第２のゲート線１０８にＬレベルの信号を出力し、また、スイッチ用ＴＦＴ１０３よりも保持用ＴＦＴ１０４が先にオフする方が好ましい。
【００２２】
図３（Ｂ）で示す発光期間では、プログラミング期間において、保持容量１１２に蓄えられた電位差に応じて駆動用ＴＦＴ１０１により発光素子１１３に電流Ｉｄｒｉｖが供給される。ただし、駆動用ＴＦＴ１０１が飽和領域で動作するように、第２の電源１１４を制御する必要がある。この時、発光素子１１３に供給される電流値Ｉｄｒｉｖは、駆動用ＴＦＴ１０１と変換用ＴＦＴ１０２の移動度および閾値が同一であるならば、信号電流Ｉｄａｔａ、前記駆動用ＴＦＴ１０１および前記変換用ＴＦＴ１０２のチャネル幅とチャネル長の比によって決まり、駆動用ＴＦＴ１０１のチャネル長をＬ１、チャネル幅をＷ１、変換用ＴＦＴ１０２のチャネル長をＬ２、チャネル幅をＷ２とすると、発光素子１１３に供給される電流値Ｉｄｒｉｖは式（１）で表される。
【００２３】
Ｉｄｒｉｖ＝（Ｗ１／Ｌ１）／（Ｗ２／Ｌ２）・Ｉｄａｔａ・・・（１）
【００２４】
このように、表示領域４０１内の画素４００間でＴＦＴの特性にばらつきがあったとしても、隣接するＴＦＴ（駆動用ＴＦＴ１０１と変換用ＴＦＴ１０２）で移動度および閾値にばらつきがない場合には、各画素４００の発光素子に供給される電流は、電流源１０６から供給される信号電流Ｉｄａｔａにのみ依存するため、発光輝度にばらつきのない高画質な表示が可能となる。
【００２５】
次に、図３（Ｃ）で示される逆バイアス印加期間では、第１の電源１１１と第２の電源１１４の電位の関係をプログラミング期間や発光期間とは逆にする。プログラミング期間や発光期間では第１の電源１１１の電位を第２の電源１１４よりも高く、発光素子１１３には順方向バイアスをかけており、交流駆動用バイパス素子１１５には電流は流れないようにする。一方、逆バイアス印加期間では第２の電源１１４の電位を第１の電源１１１よりも高くし、さらに、交流駆動用バイパス素子１１５がオンすることで、発光素子１１３に逆方向バイアスを印加する。通常発光素子１１３は逆方向にバイアスを印加しても電流は流れないが、発光素子１１３内にショート箇所がある場合にはショート箇所に電流が集中するため、ショート箇所を焼き切り、発光素子１１３の劣化を低減し信頼性を高めることができる。本発明は、初期のショート箇所だけでなく、進行性のショート箇所を焼き切り、発光素子１１３の劣化を低減し信頼性を高めることができる。
【００２６】
なお、本実施の形態は代表例として、図１に示される画素の回路構成を用いて説明したが、回路構成は図１に示されるものに限らない。例えば、図９の様に保持用ＴＦＴ１０４の接続位置を変更してもよい。
【００２７】
上記構成を有する本発明は、発光素子１１３に電流を供給する駆動用ＴＦＴ１０１と並列に接続する交流駆動用バイパス素子１１５を設けることで、発光期間と別の逆バイアス印加期間に、発光素子に逆方向バイアスを印加する。そして、発光素子内にショート箇所があったときに、ショート箇所に電流を流れやすくし、ショート箇所を焼き切ることが容易にすることができる。また本発明は、ＴＦＴばらつきに関わらず高画質であり、信頼性の高い表示装置を提供することができる。
【実施例１】
【００２８】
本発明の構成要素である発光素子の構造について説明する。発光素子は、ガラス、石英、金属や有機物等の絶縁表面を有する基板の一表面に設けられた導電層、電界発光層及び導電層の積層体に相当する。発光素子は、電界発光層が複数の層からなる積層型、電界発光層が一つの層からなる単層型、電界発光層が複数の層からなるがその境界が明確ではない混合型のいずれでもよい。また、発光素子の積層構造には、下から陽極に相当する導電層＼電界発光層＼陰極に相当する導電層を積層する順積み構造、下から陰極に相当する導電層＼電界発光層＼陽極に相当する導電層を積層する逆積み構造があるが、光の発する方向に従って、適切な構造を選択するとよい。
【００２９】
電界発光層は、有機化合物又は無機化合物を含む電荷注入輸送物質及び発光材料で形成し、その分子数から低分子系有機化合物、中分子系有機化合物（昇華性を有さず、且つ分子数が２０以下、又は連鎖する分子の長さが１０μｍ以下の有機化合物を指していう）、高分子系有機化合物から選ばれた一種又は複数種の層を含み、電子注入輸送性又は正孔注入輸送性の無機化合物と組み合わせても良い。
【００３０】
電荷注入輸送物質のうち、特に電子輸送性の高い物質としては、例えばトリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、トリス（５−メチル−８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｍｑ3）、ビス（１０−ヒドロキシベンゾ［ｈ］−キノリナト）ベリリウム（略称：ＢｅＢｑ2）、ビス（２−メチル−８−キノリノラト）−４−フェニルフェノラト−アルミニウム（略称：ＢＡｌｑ）など、キノリン骨格またはベンゾキノリン骨格を有する金属錯体等が挙げられる。また正孔輸送性の高い物質としては、例えば４，４’−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：α−ＮＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−ビフェニル（略称：ＴＰＤ）や４，４’，４’’−トリス（Ｎ，Ｎ−ジフェニル−アミノ）−トリフェニルアミン（略称：ＴＤＡＴＡ）、４，４’，４’’−トリス［Ｎ−（３−メチルフェニル）−Ｎ−フェニル−アミノ］−トリフェニルアミン（略称：ＭＴＤＡＴＡ）などの芳香族アミン系（即ち、ベンゼン環−窒素の結合を有する）の化合物が挙げられる。
【００３１】
また、電荷注入輸送物質のうち、特に電子注入性の高い物質としては、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、フッ化セシウム（ＣｓＦ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）等のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属の化合物が挙げられる。また、この他、Ａｌｑ3のような電子輸送性の高い物質とマグネシウム（Ｍｇ）のようなアルカリ土類金属との混合物であってもよい。
【００３２】
また、低分子系有機発光材料では、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）  −４Ｈ−ピラン（略称：ＤＣＪＴ）、４−ジシアノメチレン−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）  −４Ｈ−ピラン（略称：ＤＰＡ）、ペリフランテン、２，５−ジシアノ−１，４−ビス（１０−メトキシ−１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）ベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルキナクリドン（略称：ＤＭＱｄ）、クマリン６、クマリン５４５Ｔ、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（略称：Ａｌｑ3）、９，９’−ビアントリル、９，１０−ジフェニルアントラセン（略称：ＤＰＡ）や９，１０−ビス（２−ナフチル）アントラセン（略称：ＤＮＡ）等を用いることができる。また、この他の物質でもよい。
【００３３】
一方、高分子系有機発光材料は低分子系に比べて物理的強度が高く、素子の耐久性が高い。また塗布により成膜することが可能であるので、素子の作製が比較的容易である。高分子系有機発光材料を用いた発光素子の構造は、低分子系有機発光材料を用いたときと基本的には同じであり、陰極／有機発光層／陽極となる。しかし、高分子系有機発光材料を用いた発光層を形成する際には、低分子系有機発光材料を用いたときのような積層構造を形成させることは難しく、多くの場合２層構造となる。具体的には、陰極／発光層／正孔輸送層／陽極という構造である。
【００３４】
発光色は、発光層を形成する材料で決まるため、これらを選択することで所望の発光を示す発光素子を形成することができる。発光層の形成に用いることができる高分子系の電界発光材料は、ポリパラフェニレンビニレン系、ポリパラフェニレン系、ポリチオフェン系、ポリフルオレン系が挙げられる。
【００３５】
ポリパラフェニレンビニレン系には、ポリ（パラフェニレンビニレン）  ［ＰＰＶ］  の誘導体、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレンビニレン）  ［ＲＯ−ＰＰＶ］、ポリ（２−（２’−エチル−ヘキソキシ）−５−メトキシ−１，４−フェニレンビニレン）［ＭＥＨ−ＰＰＶ］、ポリ（２−（ジアルコキシフェニル）−１，４−フェニレンビニレン）［ＲＯＰｈ−ＰＰＶ］等が挙げられる。ポリパラフェニレン系には、ポリパラフェニレン［ＰＰＰ］の誘導体、ポリ（２，５−ジアルコキシ−１，４−フェニレン）［ＲＯ−ＰＰＰ］、ポリ（２，５−ジヘキソキシ−１，４−フェニレン）等が挙げられる。ポリチオフェン系には、ポリチオフェン［ＰＴ］の誘導体、ポリ（３−アルキルチオフェン）［ＰＡＴ］、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）［ＰＨＴ］、ポリ（３−シクロヘキシルチオフェン）［ＰＣＨＴ］、ポリ（３−シクロヘキシル−４−メチルチオフェン）［ＰＣＨＭＴ］、ポリ（３，４−ジシクロヘキシルチオフェン）［ＰＤＣＨＴ］、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−チオフェン］［ＰＯＰＴ］、ポリ［３−（４−オクチルフェニル）−２，２ビチオフェン］［ＰＴＯＰＴ］等が挙げられる。ポリフルオレン系には、ポリフルオレン［ＰＦ］の誘導体、ポリ（９，９−ジアルキルフルオレン）［ＰＤＡＦ］、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）［ＰＤＯＦ］等が挙げられる。
【００３６】
なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセプター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒には不溶であるため、上述した発光性の有機発光材料との積層が可能である。正孔輸送性の高分子系有機発光材料としては、ＰＥＤＯＴとアクセプター材料としてのショウノウスルホン酸（ＣＳＡ）の混合物、ポリアニリン［ＰＡＮＩ］とアクセプター材料としてのポリスチレンスルホン酸［ＰＳＳ］の混合物等が挙げられる。
【００３７】
また、電界発光層は、発光波長帯の異なる発光層を画素毎に形成して、カラー表示を行う構成としても良い。典型的には、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色に対応した発光層を形成する。この場合にも、画素の光放射側にその発光波長帯の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成とすることで、色純度の向上や、画素部の鏡面化（映り込み）の防止を図ることができる。フィルター（着色層）を設けることで、従来必要であるとされていた円偏光版などを省略することが可能となり、発光層から放射される光の損失を無くすことができる。さらに、斜方から画素部（表示画面）を見た場合に起こる色調の変化を低減すことができる。
【００３８】
または、電界発光層は、単色又は白色の発光を呈する構成としてもよい。白色発光材料を用いる場合には、画素の光放射側に特定の波長の光を透過するフィルター（着色層）を設けた構成としてカラー表示を可能にすることができる。
【００３９】
白色に発光する電界発光層を形成するには、例えば、Ａｌｑ3、部分的に赤色発光色素であるナイルレッドをドープしたＡｌｑ3、Ａｌｑ3、ｐ−ＥｔＴＡＺ、ＴＰＤ（芳香族ジアミン）を蒸着法により順次積層することで白色を得ることができる。また、スピンコートを用いた塗布法によりＥＬを形成する場合には、塗布した後、真空加熱で焼成することが好ましい。例えば、正孔注入層として作用するポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）水溶液（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）を全面に塗布、焼成し、その後、発光層として作用する発光中心色素（１，１，４，４−テトラフェニル−１，３−ブタジエン（ＴＰＢ）、４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノ−スチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ１）、ナイルレッド、クマリン６など）ドープしたポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）溶液を全面に塗布、焼成すればよい。
【００４０】
電界発光層は単層で形成することもでき、ホール輸送性のポリビニルカルバゾール（ＰＶＫ）に電子輸送性の１，３，４−オキサジアゾール誘導体（ＰＢＤ）を分散させてもよい。また、３０ｗｔ％のＰＢＤを電子輸送剤として分散し、４種類の色素（ＴＰＢ、クマリン６、ＤＣＭ１、ナイルレッド）を適当量分散することで白色発光が得られる。ここで示した白色発光が得られる発光素子の他にも、発光層の材料を適宜選択することによって、赤色発光、緑色発光、または青色発光が得られる発光素子を作製することができる。
【００４１】
なお、正孔輸送性の高分子系有機発光材料を、陽極と発光性の高分子系有機発光材料の間に挟んで形成すると、陽極からの正孔注入性を向上させることができる。一般にアクセプター材料と共に水に溶解させたものをスピンコート法などで塗布する。また、有機溶媒には不溶であるため、上述した発光性の有機発光材料との積層が可能である。正孔輸送性の高分子系有機発光材料としては、ＰＥＤＯＴとアクセプター材料としてのショウノウスルホン酸（ＣＳＡ）の混合物、ポリアニリン［ＰＡＮＩ］とアクセプター材料としてのポリスチレンスルホン酸［ＰＳＳ］の混合物等が挙げられる。
【００４２】
さらに、電界発光層は、一重項励起発光材料の他、金属錯体などを含む三重項励起材料を用いても良い。例えば、赤色の発光性の画素、緑色の発光性の画素及び青色の発光性の画素のうち、輝度半減時間が比較的短い赤色の発光性の画素を三重項励起発光材料で形成し、他を一重項励起発光材料で形成する。三重項励起発光材料は発光効率が良いので、同じ輝度を得るのに消費電力が少なくて済むという特徴がある。すなわち、赤色画素に適用した場合、発光素子に流す電流量が少なくて済むので、信頼性を向上させることができる。低消費電力化として、赤色の発光性の画素と緑色の発光性の画素とを三重項励起発光材料で形成し、青色の発光性の画素を一重項励起発光材料で形成しても良い。人間の視感度が高い緑色の発光素子も三重項励起発光材料で形成することで、より低消費電力化を図ることができる。
【００４３】
三重項励起発光材料の一例としては、金属錯体をドーパントとして用いたものがあり、第三遷移系列元素である白金を中心金属とする金属錯体、イリジウムを中心金属とする金属錯体などが知られている。三重項励起発光材料としては、これらの化合物に限られることはなく、上記構造を有し、且つ中心金属に周期表の８〜１０属に属する元素を有する化合物を用いることも可能である。
【００４４】
なお、以上に掲げる発光層を形成する物質は一例であり、正孔注入輸送層、正孔輸送層、電子注入輸送層、電子輸送層、発光層、電子ブロック層、正孔ブロック層などの機能性の各層を適宜積層することで発光素子を形成することができる。また、これらの各層を合わせた混合層又は混合接合を形成しても良い。発光層の層構造は変化しうるものであり、特定の電子注入領域や発光領域を備えていない代わりに、もっぱらこの目的用の電極を備えたり、発光性の材料を分散させて備えたりする変形は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において許容されうるものである。
【００４５】
上記のような材料で形成した発光素子は、順方向にバイアスすることで発光する。発光素子を用いて形成する表示装置の画素は、単純マトリクス方式、若しくはアクティブマトリクス方式で駆動することができる。いずれにしても、個々の画素は、ある特定のタイミングで順方向バイアスを印加して発光させることとなるが、ある一定期間は非発光状態となっている。この非発光時間に逆方向のバイアスを印加することで発光素子の信頼性を向上させることができる。発光素子では、一定駆動条件下で発光強度が低下する劣化や、画素内で非発光領域が拡大して見かけ上輝度が低下する劣化モードがあるが、順方向及び逆方向にバイアスを印加する交流的な駆動を行うことで、劣化の進行を遅くすることができ、発光装置の信頼性を向上させることができる。
【００４６】
発光素子が光を発する方向は、以下の３つに分別することが可能であり、１つは、発光素子が基板側に発光する場合（下面出射）、１つは基板と対向する対向基板側に発光する場合（上面出射）、１つは基板側と対向基板側に発光する場合、つまり基板の一表面及び反対の表面に発光する場合（両面出射）である。両面出射を行う場合、基板及び対向基板は透光性を有することが必須の要件となる。また発光素子から発せられる光には、一重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（蛍光）と三重項励起状態から基底状態に戻る際の発光（リン光）とが含まれて、本発明はその一方又は両方を用いることができる。
【００４７】
発光素子は、広視野角、バックライトを必要としないことによる薄型、軽量を実現し、また応答速度が速いために動画の表示に適する。このような発光素子を用いた表示装置を用いることにより、高機能化と高付加価値化が実現する。本実施例は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【実施例２】
【００４８】
本発明の表示装置の一形態である、表示領域及び駆動回路を搭載したパネルについて図５を用いて説明する。基板４０５上には、発光素子を含む画素を複数含む表示領域４０１、ソース駆動回路４０２、第１及び第２のゲート駆動回路４０３、４０４、接続端子４１５及び接続フィルム４０７が設けられる（図５（Ａ）参照）。接続端子４１５は、異方導電性粒子等を介して、接続フィルム４０７と接続する。接続フィルム４０７はＩＣチップと接続する。
【００４９】
図５（Ｂ）はパネルのＡ−Ａ’における断面図を示し、表示領域４０１に設けられた駆動用ＴＦＴ１０１と、ソース駆動回路４０２に設けられたＣＭＯＳ回路４１４を示す。また、表示領域４０１に設けられた導電層４１１、電界発光層４１２及び導電層４１３を示す。導電層４１１は駆動用ＴＦＴ１０１のソース電極又はドレイン電極に接続する。また、導電層４１１は画素電極として機能し、導電層４１３は対向電極として機能する。導電層４１１、電界発光層４１２及び導電層４１３の積層体は発光素子に相当する。
【００５０】
表示領域４０１と駆動回路４０２〜４０４の周囲にはシール材４０８が設けられ、発光素子は、該シール材４０８と対向基板４０６により封止される。この封止処理は、発光素子を水分から保護するための処理であり、ここではカバー材（ガラス、セラミックス、プラスチック、金属等）により封止する方法を用いるが、熱硬化性樹脂や紫外光硬化性樹脂を用いて封止する方法、金属酸化物や窒化物等のバリア能力が高い薄膜により封止する方法を用いてもよい。
【００５１】
基板４０５上に形成される素子は、非晶質半導体に比べて移動度等の特性が良好な結晶質半導体（ポリシリコン）により形成されること好適であり、そうすると、同一表面上におけるモノシリック化が実現される。上記構成を有するパネルは、接続する外部ＩＣの個数が減少するため、小型・軽量・薄型が実現される。
【００５２】
また、図５（Ｂ）において、導電層４１１は透光性を有する透明導電膜で形成し、導電層４１３は反射性を有する反射膜で形成される。よって、電界発光層４１２から発せられる光は、矢印で示すとおり、導電層４１１を透過して、基板４０５側に出射される。一般的にこのような構成は下面出射方式と呼ばれる。
【００５３】
これに対し、導電層４１１を反射膜で形成し、導電層４１３を透明導電膜で形成することにより、図６（Ａ）に示すように、電界発光層４１２から発せられる光を対向基板４０６側に出射させる構成も可能である。一般的にこのような構成は上面出射方式と呼ばれる。
【００５４】
また、駆動用ＴＦＴ１０１のソース電極又はドレイン電極と導電層４１１とは、絶縁層を介することなく、同一の層に積層形成され、膜の重なりによって直接接続されている。よって、導電層４１１の形成領域は、駆動用ＴＦＴ１０１等が配置されている領域を除いた領域となるため、画素の高精細化等に伴い、開口率の低下が避けられない。よって、図６（Ｂ）に示すように、層間膜４１６を追加し、独立した層に画素電極を設け、上面出射方式とすることにより、ＴＦＴ等が形成されている領域も有効に発行領域として活用出来る。このとき、電界発光層４１２の膜厚によっては、導電層４１１と駆動用ＴＦＴ１０１のソース電極又はドレイン電極とのコンタクト領域において、導電層４１１と導電層４１３とのショートが生ずる可能性があるので、バンク４１７等を設け、ショートを防止する構成が望ましい。
【００５５】
さらに、図８に示すように、導電層４１１と導電層４１３とをいずれも透明導電膜で形成することにより、基板４０５側と対向基板４０６側の両方に電界発光層４１２からの出射光を取り出す構成も可能である。このような構成は両面出射方式と呼ばれる。
【００５６】
図８の場合、上面出射側と下面出射側の発光面積はおおむね等しいが、前述のように、層間膜を追加して画素電極の面積を大きくすれば、上面出射側の開口率が高く出来ることは言うまでも無い。
【００５７】
なお、発光素子が含む電界発光層４１２をＲＧＢの各色に対応して作り分けると、発光素子から発せられる光を赤、青、緑と分けて、フルカラー表示を行うことができる。但し、フルカラー表示を行う方法として、電界発光層４１２を作り分けずに、電界発光層４１２を青色又は白色に対応して作り、カラーフィルタ又は色変換層４５４、４５５を設けてもよい（図６（Ａ）（Ｂ）参照）。
【００５８】
また、図８の両面出射方式を採用する場合は、基板４０５と対向基板４０６の両基板上に偏光板４５０、４５２を設けるとよい。このように、偏光板４５０、４５２を貼り付けると、パネル自体が透明ではなくなるため、周囲のものが透けて見えることはない。偏光板４５０、４５２は、その偏光方向が交差するように配置することで外光を遮断することができる。交差する角度は、４０度乃至９０度、好ましくは７０度乃至９０度、より好ましくは９０度とすればよい。上記構成により、表示を行う領域以外は、黒の表示を行うため、どちらの側から見ても、背景が透けてみえることがない。つまり、偏光板４５０、４５２の配置により、両面表示パネルに外光が透過することなく、発光素子から発光した光のみが透過するため、コントラストが向上する。また、偏光板４５０、４５２は、一方又は双方を回動自在とする手段を付加して、交差する角度を変えることによりパネル自体の透過率を変化させることもできる。すなわち、調光機能を付加することもできる。また、偏光板４５０、４５２の外側には、反射防止膜または反射防止フィルム４５１、４５３を設けて、反射率を低減させると表示品位を高めることができる。その他にも１／２波長板又は１／４波長板（若しくは当該フィルム）を付加しても良い。このように光学機能性フィルムを付加することで、表示品質が向上し、特に黒色のしずみ込みが良いものとすることができる。
【００５９】
なお、本発明は上記の実施例に制約されない。例えば、図５（Ａ）の表示領域４０１は絶縁表面上に形成された非晶質半導体（アモルファスシリコン）をチャネル部としたＴＦＴにより構成し、駆動回路４０２〜４０４はＩＣチップにより構成してもよい。ＩＣチップは、ＣＯＧ方式により基板上に貼り合わせたり、基板に接続する接続フィルムに貼り合わせたりしてもよい。非晶質半導体は、ＣＶＤ法を用いることで、大面積の基板に形成することができ、かつ結晶化の工程が不要であることから、安価なパネルの提供を可能とする。また、この際、インクジェット法に代表される液滴吐出法により導電層を形成すると、より安価なパネルの提供を可能とする。本実施例は、上記の実施の形態、実施例と自由に組み合わせることができる。
【実施例３】
【００６０】
発光素子を含む表示領域を備えた電子機器として、テレビ装置、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置（携帯電話機）、ＰＤＡ等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、モニター、ノート型パソコン、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。以下にはその具体例について説明する。
【００６１】
図７（Ａ）は携帯情報端末であり、本体９２０１、表示部９２０２等を含む。図７（Ｂ）はデジタルビデオカメラであり、表示部９７０１、本体９７０２等を含む。図７（Ｃ）は携帯端末であり、本体９１０１、表示部９１０２等を含む。図７（Ｄ）は携帯型テレビ装置であり、本体９３０１、表示部９３０２等を含む。図７（Ｅ）は携帯型コンピュータであり、本体２２０２、表示部２２０３等を含む。図７（Ｆ）はテレビ装置であり、本体２００１、表示部２００３等を含む。本発明は、表示部を含む表示装置の構成に適用される。本発明の適用により、高画質化と高信頼性を実現した表示画面を提供することができるため、高機能化と高付加価値化を実現した電子機器を提供することができる。本実施例は、上記の実施の形態、実施例と自由に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施の形態を説明する図。
【図２】本発明の実施の形態を説明する図。
【図３】本発明の実施の形態を説明する図。
【図４】本発明の表示装置の構成を説明する図。
【図５】本発明の実施例２を説明する図。
【図６】本発明の実施例２を説明する図。
【図７】本発明の実施例３を説明する図。
【図８】本発明の実施例２を説明する図。
【図９】本発明の実施の形態を説明する図。
【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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