(57)【要約】【課題】画素回路に映像信号として電流信号を書き込む電流書込方式を採用しながらも、低階調域の各階調が本来の明るさよりも明るく表示されるのを抑制する。【解決手段】本発明の有機ＥＬ表示装置は、一対の電源端子ＮＤ１，ＮＤ２間で直列に接続された画素回路及び有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを各々が含んだ複数の画素ＰＸを具備し、前記画素回路は、書込期間において映像信号が電流信号として供給され、前記書込期間に続く有効表示期間において前記映像信号に対応した大きさの駆動電流を前記有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに出力し、低階調域に対応した範囲内において、前記有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光効率は、前記駆動電流の減少に応じて低下することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電源端子間で直列に接続された画素回路及び有機ＥＬ素子を各々が含んだ複数の画素を具備し、
前記画素回路は、書込期間において映像信号が電流信号として供給され、前記書込期間に続く有効表示期間において前記映像信号に対応した大きさの駆動電流を前記有機ＥＬ素子に出力し、
低階調域に対応した範囲内において、前記有機ＥＬ素子の発光効率は、前記駆動電流の減少に応じて低下することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【請求項２】
一対の電源端子間で直列に接続された画素回路及び有機ＥＬ素子を各々が含んだ複数の画素を具備し、
前記画素回路は、書込期間において映像信号が電流信号として供給され、前記書込期間に続く有効表示期間において前記映像信号に対応した大きさの駆動電流を前記有機ＥＬ素子に出力し、
前記駆動電流の最大値の１／３以下の範囲内において、前記有機ＥＬ素子の発光効率は、前記駆動電流の減少に応じて低下することを特徴とする有機ＥＬ表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ表示装置では、駆動電流がばらつくと、輝度むら等の画質不良が生じる。それゆえ、この表示装置でアクティブマトリクス駆動方式を採用した場合には、駆動電流の大きさを制御する駆動制御素子の特性が各画素間でほぼ同一であることが要求される。しかしながら、この表示装置では、通常、駆動制御素子をガラス基板などの絶縁体上に形成するため、その特性にばらつきを生じ易い。
【０００３】
以下の特許文献１には、カレントコピー型の回路を画素回路に採用した有機ＥＬ表示装置が記載されている。
【０００４】
このカレントコピー型の画素回路は、駆動制御素子であるｎチャネルＦＥＴ（Field-Effect Transistor）と、有機ＥＬ素子と、キャパシタとを含んでいる。ｎチャネルＦＥＴのソースは低電位の電源線に接続されており、キャパシタはｎチャネルＦＥＴのゲートと先の電源線との間に接続されている。また、有機ＥＬ素子の陽極は、より高電位の電源線に接続されている。
【０００５】
この画素回路は、以下の方法で駆動する。  
まず、ｎチャネルＦＥＴのドレインとゲートとを接続し、この状態でｎチャネルＦＥＴのドレイン−ソース間に映像信号に対応した大きさの電流Ｉsigを流す。この動作により、キャパシタの両電極間の電圧は、ｎチャネルＦＥＴのチャネルに電流Ｉsigを流すのに必要なゲート−ソース間電圧に設定される。
【０００６】
次に、ｎチャネルＦＥＴのドレインとゲートとの接続を断ち、キャパシタの両電極間の電圧を保持する。続いて、ｎチャネルＦＥＴのドレインを有機ＥＬ素子の陰極に接続する。これにより、有機ＥＬ素子には、先の電流Ｉsigとほぼ等しい大きさの駆動電流が流れる。有機ＥＬ素子は、この駆動電流の大きさに対応した輝度で発光する。
【０００７】
このように、上記のカレントコピー型回路を画素回路に採用すると、書込期間において映像信号として供給した電流Ｉsigとほぼ等しい大きさの駆動電流を、書込期間に続く保持期間においてもｎチャネルＦＥＴのドレインとソースとの間に流すことができる。それゆえ、ｎチャネルＦＥＴの閾値Ｖthだけでなく移動度や寸法などが駆動電流に与える影響も排除することができる。
【０００８】
しかしながら、画素回路に映像信号として電流信号を書き込む表示装置には、小さな映像信号Ｉsigを画素回路に書き込む場合に、キャパシタの両電極間の電圧が設定されるべき値へと変化するまでに比較的長時間を要するという問題がある。そのため、特に、画面の大型化に伴って映像信号線の配線容量が増大した場合や、高精細化に伴って書込期間が短くなった場合などに、キャパシタの両電極間の電圧が設定されるべき値へと変化する前に書込期間が終了することがある。
【０００９】
すなわち、映像信号Ｉsigが小さい場合に書込不足が生じる。このような書込不足が生じると、低階調域の各階調が本来の明るさよりも明るく表示され、その結果、コントラストが低下するという問題を生じる。
【特許文献１】米国特許第６，３７３，４５４Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、画素回路に映像信号として電流信号を書き込む電流書込方式を採用しながらも、低階調域の各階調が本来の明るさよりも明るく表示されるのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１側面によると、一対の電源端子間で直列に接続された画素回路及び有機ＥＬ素子を各々が含んだ複数の画素を具備し、前記画素回路は、書込期間において映像信号が電流信号として供給され、前記書込期間に続く有効表示期間において前記映像信号に対応した大きさの駆動電流を前記有機ＥＬ素子に出力し、低階調域に対応した範囲内において、前記有機ＥＬ素子の発光効率は、前記駆動電流の減少に応じて低下することを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。
【００１２】
本発明の第２側面によると、一対の電源端子間で直列に接続された画素回路及び有機ＥＬ素子を各々が含んだ複数の画素を具備し、前記画素回路は、書込期間において映像信号が電流信号として供給され、前記書込期間に続く有効表示期間において前記映像信号に対応した大きさの駆動電流を前記有機ＥＬ素子に出力し、前記駆動電流の最大値の１／３以下の範囲内において、前記有機ＥＬ素子の発光効率は、前記駆動電流の減少に応じて低下することを特徴とする有機ＥＬ表示装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、画素回路に映像信号として電流信号を書き込む電流書込方式を採用しながらも、低階調域の各階調が本来の明るさよりも明るく表示されるのを抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、同様又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１は、本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図である。図２は、図１のＥＬ表示装置で有機ＥＬ素子に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図である。なお、図２では、有機ＥＬ表示装置を、その表示面，すなわち前面又は光出射面，が下方を向き、背面が上方を向くように描いている。
【００１６】
この有機ＥＬ表示装置は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用した下面発光型の有機ＥＬ表示装置である。この有機ＥＬ表示装置は、例えば、ガラス基板などの絶縁基板ＳＵＢを含んでいる。
【００１７】
基板ＳＵＢ上には、図２に示すように、アンダーコート層ＵＣとして、例えば、ＳｉＮx層とＳｉＯx層とが順次積層されている。アンダーコート層ＵＣ上には、例えばチャネル及びソース・ドレインが形成されたポリシリコン層である半導体層ＳＣ、例えばＴＥＯＳ（TetraEthyl OrthoSilicate）などを用いて形成され得るゲート絶縁膜ＧＩ、及び例えばＭｏＷなどからなるゲート電極Ｇが順次積層されており、それらはトップゲート型のＴＦＴを構成している。この例では、これらＴＦＴは、ｐチャネルＴＦＴであり、図１の画素ＰＸが含む駆動制御素子ＤＲ及びスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３として利用している。
【００１８】
ゲート絶縁膜ＧＩ上には、ゲート電極Ｇと同一の工程で形成可能な走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２がさらに配置されている。走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、図１に示すように、各々が画素ＰＸの行方向（Ｘ方向）に延びており、画素ＰＸの列方向（Ｙ方向）に交互に配列している。これら走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、走査信号線ドライバＹＤＲに接続されている。
【００１９】
図２に示すように、ゲート絶縁膜ＧＩ、ゲート電極Ｇ、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２は、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳｉＯxなどからなる層間絶縁膜ＩＩで被覆されている。層間絶縁膜ＩＩ上にはソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥが配置されており、それらは、例えばＳｉＮxなどからなるパッシベーション膜ＰＳで埋め込まれている。ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有しており、層間絶縁膜ＩＩに設けられたコンタクトホールを介してＴＦＴのソース及びドレインに電気的に接続されている。
【００２０】
層間絶縁膜ＩＩ上には、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥと同一の工程で形成可能な映像信号線ＤＬがさらに配置されている。映像信号線ＤＬは、図１に示すように、各々がＹ方向に延びており、Ｘ方向に配列している。これら映像信号線ＤＬは、映像信号線ドライバＸＤＲに接続されている。なお、典型的には、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２が配置された層間か、又は、映像信号線ＤＬが配置された層間に、図１の電源線ＰＳＬを敷設する。
【００２１】
パッシベーション膜ＰＳ上には、図２に示すように、前面電極として、光透過性の第１電極ＰＥが互いから離間して並置されている。各第１電極ＰＥは、画素電極であり、パッシベーション膜ＰＳに設けた貫通孔を介して、スイッチＳＷ１のドレイン電極ＤＥに接続されている。
【００２２】
第１電極ＰＥは、この例では陽極である。第１電極ＰＥの材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）のような透明導電性酸化物を使用することができる。
【００２３】
パッシベーション膜ＰＳ上には、さらに、隔壁絶縁層ＰＩが配置されている。隔壁絶縁層ＰＩには、第１電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられているか、或いは、第１電極ＰＥが形成する列又は行に対応した位置にスリットが設けられている。ここでは、一例として、隔壁絶縁層ＰＩには、第１電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられていることとする。
【００２４】
隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、有機絶縁層である。隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて形成することができる。
【００２５】
第１電極ＰＥ上には、発光層を含んだ有機物層ＯＲＧが配置されている。発光層は、例えば、発光色が赤色、緑色、又は青色のルミネセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。この有機物層ＯＲＧは、発光層に加え、正孔注入層、正孔注入層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層などもさらに含むことができる。
【００２６】
絶縁パターン層ＰＩ及び有機物層ＯＲＧは、背面電極である第２電極ＣＥで被覆されている。第２電極ＣＥは、画素ＰＸ間で互いに接続された共通電極であり、この例では光反射性の陰極である。第２電極ＣＥは、例えば、パッシベーション膜ＰＳと隔壁絶縁層ＰＩとに設けられたコンタクトホールを介して、映像信号線ＤＬと同一の層上に形成された電極配線（図示せず）に電気的に接続されている。各々の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、第１電極ＰＥ、有機物層ＯＲＧ及び第２電極ＣＥで構成されている。
【００２７】
各画素ＰＸは、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと画素回路とを含んでいる。この例では、画素回路は、図１に示すように、駆動制御素子ＤＲと、出力制御スイッチＳＷ１と、映像信号供給制御スイッチＳＷ２と、ダイオード接続スイッチＳＷ３と、キャパシタＣとを含んでいる。上記の通り、この例では、駆動制御素子ＤＲ及びスイッチＳＷ１乃至ＳＷ３はｐチャネルＴＦＴである。
【００２８】
駆動制御素子ＤＲと出力制御スイッチＳＷ１と有機ＥＬ素子ＯＬＥＤとは、第１電源端子ＮＤ１と第２電源端子ＮＤ２との間で、この順に直列に接続されている。この例では、第１電源端子ＮＤ１は高電位電源端子であり、第２電源端子ＮＤ２は低電位電源端子である。
【００２９】
出力制御スイッチＳＷ１のゲートは、走査信号線ＳＬ１に接続されている。映像信号供給制御スイッチＳＷ２は映像信号線ＤＬと駆動制御素子ＤＲのドレインとの間に接続されており、そのゲートは走査信号線ＳＬ２に接続されている。ダイオード接続スイッチＳＷ３は駆動制御素子ＤＲのドレインとゲートとの間に接続されており、そのゲートは走査信号線ＳＬ２に接続されている。キャパシタＣは、駆動制御素子ＤＲのゲートと定電位端子ＮＤ１’との間に接続されている。
【００３０】
この有機ＥＬ表示装置では、例えば、走査信号線ＳＬ１及びＳＬ２の各々を線順次駆動する。そして、或る画素ＰＸに映像信号を書き込む書込期間では、まず、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ１にスイッチＳＷ１を開く走査信号を電圧信号として出力し、続いて、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ２にスイッチＳＷ２及びＳＷ３を閉じる走査信号を電圧信号として出力する。この状態で、映像信号線ドライバＸＤＲから、先の画素ＰＸが接続された映像信号線ＤＬに映像信号を電流信号として出力し、駆動制御素子ＤＲのゲート−ソース間電圧を、先の映像信号に対応した大きさに設定する。その後、走査信号線ドライバＹＤＲから、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ２にスイッチＳＷ２及びＳＷ３を開く走査信号を電圧信号として出力し、続いて、先の画素ＰＸが接続された走査信号線ＳＬ１にスイッチＳＷ１を閉じる走査信号を電圧信号として出力する。
【００３１】
スイッチＳＷ１を閉じている有効表示期間では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤには、駆動制御素子ＤＲのゲート−ソース間電圧に対応した大きさの駆動電流が流れる。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、駆動電流の大きさに対応した輝度で発光する。
【００３２】
さて、本態様では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが以下の性質を示すような設計を採用する。これについて、図３及び図４を参照しながら説明する。
【００３３】
図３は、有機ＥＬ素子に流す駆動電流とその発光効率との関係の例を示すグラフである。図４は、有機ＥＬ素子に流す駆動電流とその輝度との関係の例を示すグラフである。
【００３４】
図３において、横軸は電流密度を示し、縦軸は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光効率を示している。図４において、横軸は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの輝度を示し、縦軸は電流密度を示している。
【００３５】
図３において、曲線Ｌ１は、本態様に係る有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが示す特性の一例を示しており、曲線Ｌ２は、比較例に係る有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが示す特性の一例を示している。図４において、曲線Ｌ３は、本態様に係る有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが示す特性の一例を示しており、曲線Ｌ４は、比較例に係る有機ＥＬ素子ＯＬＥＤが示す特性の一例を示している。
【００３６】
なお、図３及び図４における「電流密度」は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに流す駆動電流と比例している。また、通常、電流密度がほぼゼロである場合における有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの特性は正確に測定することは難しいので、これを考慮することはない。
【００３７】
一般的な有機ＥＬ表示装置では、図３に曲線Ｌ２で示すように、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光効率は、電流密度に殆ど依存せず、ほぼ一定である。そのため、図４の曲線Ｌ４から明らかなように、低階調表示を行うためには、駆動電流の電流密度，すなわち映像信号Ｉsig，を極めて小さくする必要がある。
【００３８】
これに対し、本態様に係る有機ＥＬ表示装置では、図３に曲線Ｌ１で示すように、低階調域に対応した範囲内において、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光効率は、駆動電流の減少に応じて低下する。そのため、図４の曲線Ｌ３から明らかなように、駆動電流の電流密度，すなわち映像信号Ｉsig，を著しく小さくしなくても、低階調表示を行うことができる。したがって、本態様によると、低階調域の各階調が本来の明るさよりも明るく表示されるのを抑制することができる。
【００３９】
図３の例では、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光効率は、電流密度が０乃至Ｊ1の範囲内において駆動電流の減少に応じて低下し、電流密度がＪ1よりも大きい範囲内においてほぼ一定である。この電流密度Ｊ1は、例えば、電流密度の最大値Ｊmaxの１／４乃至１／２の範囲内とし、典型的には最大値Ｊmaxの約１／３とする。すなわち、電流密度Ｊ1に対応した輝度Ｂ1は、例えば、輝度の最大値Ｂmaxの１／４乃至１／２の範囲内とし、典型的には最大値Ｂmaxの約１／３とする。電流密度Ｊ1及び輝度Ｂ1が小さい場合、書込不足を十分に防止できないことがある。電流密度Ｊ1及び輝度Ｂ1が大きい場合、消費電力が増大することがある。
【００４０】
図３に曲線Ｌ１で示す特性は、例えば、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの製造に以下の方法を採用することにより実現することができる。すなわち、フロライド系の電子注入層の膜厚を調整（薄く）することで注入障壁を高くし電子を少なくする。それにより、低電流密度の領域でキャリアバランスが崩れ、低電流密度の領域の発光効率が低下する有機ＥＬ素子を作成することができる。
【００４１】
以上、下面発光型の有機ＥＬ表示装置について説明したが、上述した技術は、上面発光型の有機ＥＬ表示装置にも適用することができる。また、ここでは、画素回路に図１の構成を採用したが、画素回路には他の構成を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一態様に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図。
【図２】図１のＥＬ表示装置で有機ＥＬ素子に採用可能な構造の一例を概略的に示す断面図。
【図３】有機ＥＬ素子に流す駆動電流とその発光効率との関係の例を示すグラフ。
【図４】有機ＥＬ素子に流す駆動電流とその輝度との関係の例を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４３】
Ｃ…キャパシタ、ＣＥ…第２電極、ＤＥ…ドレイン電極、ＤＬ…映像信号線、ＤＲ…駆動制御素子、Ｇ…ゲート電極、ＧＩ…ゲート絶縁膜、ＩＩ…層間絶縁膜、Ｌ１…曲線、Ｌ２…曲線、Ｌ３…曲線、Ｌ４…曲線、ＮＤ１…第１電源端子、ＮＤ１’…定電位端子、ＮＤ２…第２電源端子、ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子、ＯＲＧ…有機物層、ＰＥ…第１電極、ＰＩ…隔壁絶縁層、ＰＳ…パッシベーション膜、ＰＳＬ…電源線、ＰＸ…画素、ＳＣ…半導体層、ＳＥ…ソース電極、ＳＬ１…走査信号線、ＳＬ２…走査信号線、ＳＵＢ…絶縁基板、ＳＷ１…出力制御スイッチ、ＳＷ２…映像信号供給制御スイッチ、ＳＷ３…ダイオード接続スイッチ、ＵＣ…アンダーコート層、ＸＤＲ…映像信号線ドライバ、ＹＤＲ…走査信号線ドライバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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