(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極と陰極間に発光層を有するEL素子と、該EL素子と電源電位間に接続されEL素子を電流駆動する駆動用の薄膜トランジスタと、表示信号ラインに接続され選択信号に応じてオンオフするスイッチング用の薄膜トランジスタと、該スイッチング用の薄膜トランジスタを介して入力された表示信号電圧を保持し、保持電圧を前記駆動用の薄膜トランジスタのゲートに供給するコンデンサとを備えたアクティブ型EL表示装置において、前記駆動用の薄膜トランジスタを、少なくとも二つの薄膜トランジスタを直列接続して構成し、一つの薄膜トランジスタは他の薄膜トランジスタよりもしきい値電圧が高くかつゲートに供給される電圧の上昇に伴うチャネル電流の上昇が急峻であ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３に示す駆動回路が用いられていた。
【０００４】
図３において１０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１５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１６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TFT１１と、TFT１１のソースと所定の直流電圧Vsc 間に接続され、TFT１１のオン時に供給される表示信号により充電され、TFT１１のオフ時には充電電圧VGを保持するコンデンサ１２と、ドレインが駆動電源電圧Vddを供給する電源ライン１７に接続され、ソースが有機EL素子１０の陽極に接続されると共に、ゲートにコンデンサ１２からの保持電圧VGが供給されることにより有機EL素子１０を電流駆動する駆動用TFT１４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１０は、図４に示すように、ITO等の透明電極から成る陽極２１とMgIn合金から成る陰極２５との間に、MTDATAから成るホール輸送層２２，TPDとRubreneから成る発光層２３，Alq3から成る電子輸送層２４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２５から注入された電子とが発光層２３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TFT１４は、ガラス基板３０上に、ゲート電極３１，ゲート絶縁膜３２，ドレイン領域３３，チャネル領域及びソース領域３４を有するポリシリコン薄膜３５，層間絶縁膜３６，平坦化膜３７を順に積層して形成されており、ドレイン領域３３は電源ライン１７（図３参照）を構成するドレイン電極３８に、そして、ソース領域３４は有機EL素子１３の陽極である透明電極２１に接続されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
EL表示装置の発光輝度は、EL素子に流れる電流、即ち駆動用ＴＦＴ１４の駆動電流Idに比例する。図２は、駆動用ＴＦＴ１４のゲート電圧VGと電流Idの関係を示す特性図であり、曲線Aは、トランジスタサイズが大きく且つしきい値電圧VthAが大きい駆動用ＴＦＴを用いた場合を示し、曲線Bは、トランジスタサイズが小さく且つしきい値電圧VthBが小さい駆動用ＴＦＴを用いた場合を示す。
【０００８】
ここで、表示に必要な輝度範囲に対応する電流Idの範囲が、図２に示すようにIdRであるとすると、ゲート電圧VGの使用可能な範囲は曲線Aの場合VGAと狭くなる。特に、輝度範囲IdRの高輝度領域では傾きが大きくなり、わずかなVGの変化で輝度が大きく変化する。従って、ＴＦＴ１１，１４の特性ばらつき及びコンデンサ１２の容量のばらつきにより、画素毎にVGがわずかにばらつくと、それが輝度むらの不良となってしまう。
【０００９】
一方、曲線Bの場合は、曲線Aに比べると傾きが緩やかになるので、上述したようなばらつきによる輝度むら不良は発生しにくいが、ゲート電圧VGの使用可能範囲がVGBと極端に広くなり過ぎてしまう。このため、このような駆動用ＴＦＴを用いてEL素子を駆動した場合には、消費電力が増大してしまうという課題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、消費電力を増大させることなく、輝度むらを防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、陽極と陰極間に発光層を有するEL素子と、該EL素子と電源電位間に接続されEL素子を電流駆動する駆動用の薄膜トランジスタと、表示信号ラインに接続され選択信号に応じてオンオフするスイッチング用の薄膜トランジスタと、該スイッチング用の薄膜トランジスタを介して入力された表示信号電圧を保持し、保持電圧を前記駆動用の薄膜トランジスタのゲートに供給するコンデンサとを備えたアクティブ型EL表示装置において、トランジスタサイズ及びしきい値電圧が異なる複数の薄膜トランジスタを直列接続してアクティブ型EL表示装置を構成したものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるアクティブ型EL表示装置の実施形態を示す回路図であり、EL素子１０の構造は、図４に示す構造と同じである。
【００１３】
この回路は、１画素分の駆動回路を示しており、表示信号ライン５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６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TFT１と、TFT１のソースと所定の直流電圧Vsc 間に接続され、TFT１のオン時に供給される表示信号により充電され、TFT１のオフ時には充電電圧VGを保持するコンデンサ２と、電源ライン７と有機EL素子１０の間に接続され、コンデンサ２からの保持電圧VGに応じて有機EL素子１０を電流駆動する駆動用TFT４によって構成されている。また、従来同様、有機EL素子１０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といった正電位であり、電圧Vscは例えば、Vddと同一電位あるいは接地（GND）電位である。
【００１４】
従来例においては、駆動用ＴＦＴは１個のＴＦＴ１４より構成されていた。しかしながら、本実施形態においては駆動用ＴＦＴ４は、直列接続された２つのＴＦＴ４０及び４１から構成されている。具体的には、ＴＦＴ４０は、ドレインが駆動電源電圧Vddを供給する電源ライン７に接続され、ソースがＴＦＴ４１のドレインに接続され、ＴＦＴ４１のソースが有機EL素子１０の陽極に接続されている。そして、双方のＴＦＴ４０，４１のゲートには、コンデンサ２からの保持電圧VGが共通に供給されている。
【００１５】
また、２つのＴＦＴのうち、一方のＴＦＴ４０は、トランジスタサイズが大きく且つしきい値電圧VthAが大きいＴＦＴで構成しており、そのＶＧ−Ｉｄ特性は図２の曲線Aで示す通りである。また、他方のＴＦＴ４１は、トランジスタサイズが小さく且つしきい値電圧VthBが小さいＴＦＴで構成しており、そのＶＧ−Ｉｄ特性は図２の曲線Bで示す通りである。本実施形態では、これら２つのＴＦＴ４０，４１が直列に接続されているため、電流値はいずれか小さい方の電流値に規制され、従って、EL素子１０を駆動する電流Idは、図２の一点鎖線Cで示すように、曲線Aと曲線Bのうち電流値が小さい曲線に沿って流れることとなる。
【００１６】
この一点鎖線Cは、曲線Aに比べ傾きが緩やかであるので、ＴＦＴ特性やコンデンサ容量のばらつきがわずかにあったとしても、輝度に大きな影響は与えないため、従来に比べて輝度むらを防止でき、それによる不良を低減できるようになる。また、表示に必要な輝度範囲が従来と同様にIdRであるとすれば、ゲート電圧VGとして使用可能な範囲は図２のVGCで示すように、曲線Bに基づく従来の電圧範囲VGB程広くならないので、この駆動用ＴＦＴでEL素子１０を駆動すれば、消費電力を抑えることができる。
【００１７】
尚、上述した実施形態においては、２つのＴＦＴを直列接続して駆動用ＴＦＴを構成したが、３つ以上のＴＦＴを直列接続して構成してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、アクティブ型EL表示装置において、消費電力を増大させることなく、素子のばらつきに基づく表示むらを防止できるようになり、多階調表示における表示品位を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるアクティブ型EL表示装置の実施形態を示す回路である。
【図２】駆動用ＴＦＴのＶＧ−Ｉｄ特性を示す特性図である。
【図３】従来のアクティブ型EL表示装置を示す回路図である。
【図４】  EL素子及び駆動用ＴＦＴの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  EL素子
１，１１  スイッチング用ＴＦＴ
２，１２  コンデンサ
１４，４０，４１  駆動用ＴＦＴ
１５  表示信号ライン
１６  選択信号ライン
１７  電源電圧ライン
【図１】
0004229513.tif 000002
【図２】
0004229513.tif 000003
【図３】
0004229513.tif 000004
【図４】
0004229513.tif 000005