(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各画素に対応して独立に形成された複数の陽極と、該複数の陽極に対して共通に形成された陰極と、前記陽極及び陰極とその間の発光層を含んで構成される複数のEL素子と、各画素に対応して設けられ前記複数の陽極と電源電圧ライン間に接続されて前記複数のEL素子を各々電流駆動する複数の薄膜トランジスタとを備えたアクティブ型EL表示装置において、前記陰極に流れ込む電流を検出する電流検出回路と、検出電流に応じて前記EL素子の発光輝度を制御する制御回路とを有し、
前記電流検出回路は検出電流に応じた出力電圧を発生するよう構成され、
前記制御回路は前記出力電圧を反転増幅する反転電圧増幅回路と、該反転電圧増幅回路の出力を電流増幅する電流増幅回路より構成され、
前記制御回路は、前記検出電流の増加に応じて前記電源電圧を低下させ、前記検出電流の減少に応じて前記電源電圧を上昇させることを特徴とするアクティブ型EL表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（TFT）を用いて有機エレクトロルミネッセンス（EL）素子を駆動するアクティブ型のEL表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機EL素子は、自ら発光するため液晶表示装置で必要なバックライトが要らず薄型化に最適であると共に、視野角にも制限が無いため、次世代の表示装置としてその実用化が大きく期待されている。
【０００３】
このような有機EL表示装置には、単純マトリクス構造のパッシブ型と、TFTを用いるアクティブ型の２種類があり、アクティブ型においては、従来、図６に示す駆動回路が用いられていた。
【０００４】
図６において７０が有機EL素子であり、１画素分の駆動回路は、表示信号ライン７５からの表示信号DATAがドレインに印加され、選択信号ライン７６からの選択信号SCANがゲートに印加され、選択信号SCANによりオンオフするスイッチング用TFT７１と、TFT７１のソースと所定の直流電圧Vsc 間に接続され、TFT７１のオン時に供給される表示信号により充電され、TFT７１のオフ時には充電電圧VGを保持するコンデンサ７２と、ドレインが駆動電源電圧Vddを供給する電源ライン７７に接続され、ソースが有機EL素子７０の陽極に接続されると共に、ゲートにコンデンサ７２からの保持電圧VGが供給されることにより有機EL素子７０を電流駆動する駆動用TFT７４によって構成されている。ここでは、有機EL素子の陰極は接地（GND）電位に接続されており、駆動電源電圧Vddは例えば１０Ｖといったと正電位である。また、電圧Vscは例えば、Vddと同一電位あるいは接地（GND）電位とすればよい。
【０００５】
有機EL素子７０は、図７に示すように、ITO等の透明電極から成る陽極５１とMgIn合金から成る陰極５５との間に、MTDATAから成るホール輸送層５２，TPDとRubreneから成る発光層５３，Alq3から成る電子輸送層５４を順に積層して形成されている。そして、陽極５１から注入されたホールと陰極５５から注入された電子とが発光層５３の内部で再結合することにより光が放たれ、図中の矢印で示すように光は透明な陽極側から外部へ放射される。
【０００６】
また、駆動用のTFT７４は、ガラス基板６０上に、ゲート電極６１，ゲート絶縁膜６２，ドレイン領域６３，チャネル領域及びソース領域６４を有するポリシリコン薄膜６５，層間絶縁膜６６，平坦化膜６７を順に積層して形成されており、ドレイン領域６３は電源ライン７７（図６参照）を構成するドレイン電極６８に、そして、ソース領域６４は有機EL素子の陽極である透明電極５１に接続されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の構成においては、EL素子の陰極は接地電位に接続され、陽極に接続されてEL素子を電流駆動するＴＦＴには正の固定の電源電圧Vddが供給されていた。従って、１つのEL素子に流れる最大電流値は固定されており、このため各画素の発光輝度も固定されていた。
【０００８】
ここで、全画面のうち発光画素の占める面積が大きい表示の場合、各発光画素の輝度があまりに高いと眩しくて見づらくなるので、少し低めの輝度で発光するように上記電源電圧を低くして最大電流値を低めに設定したとする。すると、全画面のうち発光画素の占める面積が小さい表示の場合でも、その発光輝度は低くなってしまうので、コントラストが低いはっきりしない表示になってしまう。しかしながら、発光画素の占める面積が小さい表示に合わせて、高めの輝度で発光するように上記電源電圧を高く設定すると、発光画素の占める面積が大きい表示をした場合に、眩しくなり過ぎて見づらくなると共に、消費電力が増大してしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、消費電力を低減しながら、発光画素の占める面積即ち発光画素数に応じて適正なコントラストで見やすい表示を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、各画素に対応して独立に形成された複数の陽極と、該複数の陽極に対して共通に形成された陰極と、前記陽極及び陰極とその間の発光層を含んで構成される複数のEL素子と、各画素に対応して設けられ前記複数の陽極と電源電圧ライン間に接続されて前記複数のEL素子を各々電流駆動する複数の薄膜トランジスタとを備えたアクティブ型EL表示装置において、前記陰極に流れ込む電流を検出する電流検出回路と、検出電流に応じて前記EL素子の発光輝度を制御する制御回路とを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明では、前記制御回路は、前記検出電流の増加に応じて前記電源電圧を低下させ、前記検出電流の減少に応じて前記電源電圧を上昇させることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明では、前記電流検出回路は検出電流に応じた出力電圧を発生するよう構成され、前記制御回路は前記出力電圧を反転増幅する反転電圧増幅回路と、該反転電圧増幅回路の出力を電流増幅する電流増幅回路より構成されたことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明によるEL表示装置に用いるEL表示パネルの回路構成を示しており、基本的には従来と同一構成である。
【００１４】
即ち、この構成は複数の画素を有するアクティブ型であって、有機EL素子２０を駆動する１画素分の駆動回路は、表示信号ライン２５からの表示信号DATAがドレインに印加され、選択信号ライン２６からの選択信号SCANがゲートに印加され、選択信号SCANによりオンオフするスイッチング用TFT２１と、TFT２１のソースと所定の直流電圧Vsc 間に接続され、TFT２１のオン時に供給される表示信号により充電され、TFT２１のオフ時には充電電圧VGを保持するコンデンサ２２と、ドレインが駆動電源電圧Vddを供給する電源ライン２７に接続され、ソースが有機EL素子２０の陽極２０１に接続されると共に、ゲートにコンデンサ２２からの保持電圧VGが供給されることにより有機EL素子２０を電流駆動する駆動用TFT２４によって構成されている。
【００１５】
そして、従来同様、有機EL素子２０の陰極２０２は、接地（GND）電位等の固定電位である端子Ｔに接続され、電圧Vscは例えば１０Ｖの正電位あるいは接地（GND）電位であるが、本実施形態では、電源電圧ライン２７には従来の如く例えば１０Ｖといった正の固定電圧が供給されるのではなく、図１に示す外部回路から可変の電源電圧Vddが供給される。
【００１６】
図４は、複数の画素について、図３に示すEL素子２０及び駆動用ＴＦＴ２４の構造を示す断面図であり、３１は表示信号DATAを供給するアルミニウムより成るドレインライン、３２は電源電圧Vddを供給するアルミニウムより成る電源電圧ライン、３３は選択信号Scanを供給するクロムより成るゲートラインであり、３６が図３の駆動用TFT２４、そして、３７がITOより成り画素電極を構成するEＬ素子２０の陽極２０１を表している。
【００１７】
この駆動用TFT３６は以下のようにして形成する。まず、透明なガラス基板３８上にクロムのゲート電極３９を形成し、その上にゲート絶縁膜４０を成膜する。次にゲート絶縁膜４０の上にポリシリコン薄膜４１を成膜し、これを層間絶縁膜４２で覆った上にドレインライン３１及び電源ライン３２を形成する。更に、平坦化絶縁膜４３を積層し、その上にITOにて成る陽極３７を形成する。そして、ポリシリコン薄膜４１のドレイン領域を電源ライン３２にコンタクトし、ソース領域を陽極３７にコンタクトする。また、図３に示すスイッチングTFT２１の構造も駆動用TFT３６と同一であり、TFT２１に接続されるコンデンサ２２はゲート絶縁膜を挟んだクロム電極とポリシリコン薄膜から構成されている。
【００１８】
また、陽極３７は平坦化絶縁膜４３上に各画素毎に分離して形成されており、その上にホール輸送層４４，発光層４５，電子輸送層４６，陰極４７が順に積層されることにより、EL素子が形成されている。そして、陽極３７から注入されたホールと陰極４７から注入された電子とが発光層４５の内部で再結合することにより光が放たれ、この光が矢印で示すように透明な陽極側から外部へ放射される。また、発光層４５は陽極３７とほぼ同様の形状に画素毎に分離して形成され、更にＲＧＢ毎に異なる発光材料を使用することにより、ＲＧＢの各光が各EL素子から発光される。
【００１９】
ここで、ホール輸送層４４，電子輸送層４６，陰極４７の材料として、例えば、、MTDATA，Alq3，MgIn合金が用いられ、また、Ｒ，Ｇ，Ｂの各々の発光層４５としては、DCM系をドーパントとして含むAlq、キナクリドンをドーパントとして含むAlq、ジスチリルアリーレン系をドーパントとして含むDPVBi系を使用している。
【００２０】
ところで、EL素子の陽極３７は上述したように画素毎に独立して形成されているのに対し、陰極４７は図４に示すように全画素に対して共通して形成されている。図５に示す平面図により更に明らかなように、陰極４７は連続して一面に形成されており、その陰極材料をそのまま引き延ばして外部回路との接続端子Ｔが形成されている。そして、この接続端子Ｔが、TABやFPC等の入力信号基板４８中に設けられた銅等でなる接続端子４９の１本に連結されることにより、EL素子２０の陰極２０２が接地（GND）電位等の固定電位に接続される。また、入力信号基板４８の接続端子４９には電源電圧用の接続端子も用意されており、その接続端子を通して図１に示す外部回路からの電源電圧Vddが、EL表示パネル内の電源ライン２７に供給される。
【００２１】
次に、入出力信号基板４８を介して接続される外部回路について、図１を参照しながら説明する。
【００２２】
図１において、１は端子Ｔと接続され全EL素子２０の陰極２０２に流れ込む電流を入力する入力端子、２は２本の抵抗Ｒ１，Ｒ２とコンデンサから成り陰極に流れ込む電流を検出し、検出した電流に応じた電圧Ｖ１を出力する電流検出回路、３は２本の抵抗とオペアンプより成り出力電圧Ｖ１を反転して電圧増幅する反転電圧増幅回路、４はオペアンプより成りEL素子２０の駆動電流を確保するために電流増幅を行う電流増幅回路であり、その出力電圧が電源電圧Vddとして図３に示す電源ライン２７に供給される。
【００２３】
そこで、図２aに示すように、全画面のうち発光画素（図示の斜線部分）の面積が大きい表示をする場合、各画素に共通な陰極２０２に流れ込む電流が多くなる。電流検出回路２ではＲ１とＲ２で抵抗分割した電圧を出力電圧Ｖ１としているため、陰極２０２に流れ込む電流が多くなると、抵抗分割電圧Ｖ１は上昇する。次の反転電圧増幅回路３では、前段からの出力電圧Ｖ１が反転されて増幅されるので、その出力電圧Ｖ２は低下する。そして、次段の電流増幅回路４で電流が増幅されてその出力が電源ライン２７へ供給される。
【００２４】
よって、図２aに示すように全画面のうち発光画素の面積が大きい表示をする場合は、電源電圧Vddが低下することとなる。EL素子２０を駆動するＴＦＴ２４の電源電圧Vddが低下すれば、当然EL素子２０に流れる電流も減り、EL素子２０の発光輝度は低下する。しかし、全画面のうち発光画素の面積が大きいため、コントラストの低下はそれほど気にならず、むしろ眩しくないため見やすい表示になると共に、消費電力を低減できる。
【００２５】
一方、図２bに示すように、全画面のうち発光画素の面積が小さい表示をする場合、各画素に共通な陰極２０２に流れ込む電流が少なくなり、電流検出回路２での抵抗分割電圧Ｖ１は低下する。そして、反転電圧増幅回路３ではその出力電圧Ｖ２は逆に上昇する。よって、この場合には、電源電圧Vddが上昇し、EL素子２０に流れる電流が増え、EL素子２０の発光輝度は高くなる。つまり、コントラストが高くなり、発光画素の面積が小さくてもはっきりした表示となる。また、この場合は輝度が高くなっても発光画素数が少ないため消費電力を低く抑えたままにできる。
【００２６】
以下、具体的数値を用いて説明する。
【００２７】
例えば、全画素数が１０００００で、全EL素子による全消費電流を１００mAに設定したとする。
【００２８】
そこで、全画素が発光した場合、陰極に流れ込む電流が増えるので図１に示す外部回路は電源電圧Vddを低下させるように働き、結果として１画素当たりの消費電流は、１００mA／１０００００＝１μA と小さくなる。従って、各画素の発光輝度は低くなり、眩しくない表示がなされると共に消費電力が抑えられる。一方、全画素のうち１００画素のみが発光した場合、陰極に流れ込む電流が減るので図１に示す外部回路は電源電圧Vddを上昇させるように働き、１画素に流れる電流は、１００mA／１００＝１mA  と大きくなる。従って、高コントラストの表示が実現できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、発光画素数に応じてEL素子の発光輝度が制御されるので、低消費電力であって適正なコントラストの見やすい表示が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における外部回路構成を示す回路図である。
【図２】図１に示す回路の動作を説明するための説明図である。
【図３】本発明の実施形態におけるEL表示パネルの構成を示す回路図である。
【図４】本発明の実施形態におけるEL表示パネルの構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態におけるEL表示パネルの構造を示す平面図である。
【図６】従来のEL表示装置の構成を示す回路図である。
【図７】従来のEL表示装置の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  端子
２  電流検出回路
３  反転電圧増幅回路
４  電流増幅回路
２０  EL素子
２１  スイッチング用ＴＦＴ
２４  駆動用ＴＦＴ
２０１、３７  陽極
２０２，４７  陰極
４４  ホール輸送層
４５  発光層
４６  電子輸送層
【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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