JP2005140918A - 表示装置及びその駆動方法、並びに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の有機EL表示装置は、その1表示単位を構成する画素3に、発光層を含むEL層27を備えた発光素子50と、この発光素子50と電気的に接続された電位制御部51とが設けられた構成を備えており、前記電位制御部51により共通電極28の電位を制御可能となっている。電位制御部51は、複数の発光素子50に跨って形成された共通電極の電位を制御可能に配設されていても良い。
【選択図】 図4
Description
そこで、このような電圧降下を防止するために、画素境界領域に上部電極とコンタクトするリブを設け、補助配線として用いる構成が提案されている(例えば特許文献1参照)。
この構成によれば、発光素子の第2の電極に接続された複数の電位制御部を設けたことで、前記第2の電極の電位を、複数箇所において制御することが可能になり、第2の電極を高抵抗の透明導電材料で形成した場合にも、表示領域内で電圧降下が生じるのを効果的に防止できる。また第2の電極を任意の電位に保持することができるため、発光素子の特性ばらつきに起因して生じる輝度むらを緩和するべく発光素子に印加する電圧を調整することが可能になり、表示むらが低減された高画質の表示を得ることができる。
これらいずれの構成においても、良好な電位制御性を得ることができ、表示輝度の均一性向上を達成できる。上記電位制御素子には、1又は複数の電圧制御回路を追加することができる。
さらには、発光素子の電流制御を行うためにその画素駆動回路に実装される場合がある、カレントミラー回路や電流プログラム回路、電圧プログラム回路を、電位制御部について設けることもできる。この場合、これらのプログラム回路も含めて発光素子と電位制御部とを略同一構成とすることができるため、工数等の増加を抑えつつ、電位制御部による電位制御性の向上効果を得られる。
また本発明の表示装置では、前記電圧補正手段は、前記各画素駆動用スイッチング素子の素子特性と、前記電圧補正情報とを関連づけたルックアップテーブルを備えている構成とすることもできる。
この駆動方法によれば、前記第2の電極の電位を複数箇所にて制御することで、第2の電極自体の抵抗による電圧降下に起因する発光素子の輝度ばらつきのみならず、発光素子の特性ばらつきに起因する輝度ばらつきも低減することができる。これにより、表示輝度の均一性に優れた表示を提供することができる。
あるいは、第2の電極の電位を制御するに際して、前記発光素子に備えられたスイッチング素子の素子特性(閾値又は易導度)に基づき設定した電圧補正情報を用いることもできる。
<有機EL表示装置>
図1は、本発明の表示装置の一例である有機EL表示装置の全体構成を示す平面構成図、図2は、同装置に設けられた1画素の回路構成図、図3は、1画素の断面構成図である。本実施形態の有機EL表示装置は、基板上に配列形成された発光素子の上面側から表示光を取り出すトップエミッション型の有機EL表示装置であって、各発光素子に対応してスイッチング素子が設けられたアクティブマトリクス方式の表示装置である。
本例の有機EL表示装置101は、電気絶縁性および透光性を有する基板20上に、スイッチング用TFT(図示せず)に接続された画素電極が基板20上にマトリクス状に配置されてなる画素形成領域33(図1中の一点鎖線枠内)を具備して構成されている。画素形成領域33は、中央部分の表示領域4(図1中の二点鎖線枠内)と、表示領域4の周囲に配置されたダミー領域5(一点鎖線枠と二点鎖線枠との間の領域)とに区画されている。表示領域4には、それぞれ画素電極を有する3色(R,G,B)の画素3…が、紙面の縦方向および横方向にそれぞれ離間してマトリクス状に配置されている。また、図1における表示領域4の左右には走査線駆動回路80が配置される一方、図1における表示領域4の上下にはデータ線駆動回路93が配置されている。これら走査線駆動回路80、データ線駆動回路93はダミー領域5の周縁部に配置されている。なお、図1においては、走査線およびデータ線の図示は省略している。
発光素子50は、発光層を含んで発光部を成すEL層27と、これに接続された2個のトランジスタ(画素駆動用TFT12及び画素選択用TFT43と、前記画素駆動用TFT12と画素選択用TFT43と接続された蓄積容量70とを備えている。EL層27の陽極側に画素駆動用TFT12のドレインが接続され、陰極側に共通電極28が接続されている。EL層27に駆動電流を供給する画素駆動用TFT12のソースには電源線45が接続され、ゲートには、画素選択用TFT43のドレイン及び蓄積容量70の一方の電極が接続されている。画素選択用TFT43のソースに陽極走査線46が接続され、ゲートには信号線44が接続されている。蓄積容量70の他方の電極には、信号線44に沿って延びる容量線71が接続されている。
また、本実施形態に係る画素3では、上記発光素子50の動作と合わせて、共通電極28に電圧を印加可能になっている。すなわち、電位制御用TFT32のゲートに陰極走査線34を介して走査信号を入力して電位制御部51を選択状態とするとともに、電圧供給線47を介して印加電圧を入力することで、キャパシタ49の容量カップリングにより共通電極28の電位を制御するようになっている。
尚、本実施形態の場合、EL層27の上下に配置される画素電極19及び共通電極28は、画素3毎に区画されているため、電極自体の抵抗による電圧降下はほとんど生じない。
この場合、補正情報算出手段では、保持された電圧値を用いた演算を行い電圧補正情報を算出しても良く、予め用意された演算結果(ルックアップテーブル)を参照することにより電圧補正情報を取得し、電位制御部51に出力する構成であっても良い。ルックアップテーブルを参照する方式では、演算回路を簡素化できるため、回路等の高速動作、また発熱量の低減効果が期待できる。
また、上記電位制御部51としては、図3の回路構成図に示す構成も適用することができる。図3に示す画素3に備えられた電位制御部51は、電位制御用TFT(電位制御素子)53を主体として構成されている。電位制御用TFT53のゲートに電圧供給線47が接続され、ソース・ドレインには、それぞれコモン電極(com.)、共通電極28が接続されている。
電位制御用TFT53は、電圧供給線47を介して入力される信号に応じて共通電極28に印加される電圧を分圧する可変抵抗素子として機能する。このような構成とした場合にも、共通電極28に任意の電圧を印加することができ、もって発光素子50を構成するTFT12の特性ばらつきに起因する発光輝度のばらつきを抑制し、表示領域内で均一な表示輝度が得られる有機EL表示装置を提供することができる。また図3に示す電位制御部51では陰極走査線は設けられておらず、基準電位を供給するコモン電極との間で共通電極28の電位を制御するようになっているため、電位制御部51を選択駆動するための駆動回路の構成を簡素化できるという利点がある。
次に、図4を参照して画素3の具体的な構成について説明する。図4に示す断面構成をみると、本実施形態の有機EL表示装置101は、発光素子50と、これに隣接して設けられた電位制御部51とを備えて構成されている。ガラス等の透光性を有する基板20上に、例えばシリコン酸化膜からなる下地絶縁膜23が形成され、下地絶縁膜23上に、発光素子50の画素駆動用TFT12と、電位制御部51の電位制御用TFT32とが形成されている。
電源線45は、第1層間絶縁膜25およびゲート絶縁膜24を貫通するコンタクトホール15を介して半導体層13の高濃度ソース領域13aに接続されている。一方、中継導電層17は、第1層間絶縁膜25およびゲート絶縁膜24を貫通するコンタクトホール16を介して半導体層13の高濃度ドレイン領域13eに接続されている。
トップエミッション型の発光素子50では、画素電極19はAlや銀等の反射性の金属膜や非透光性の導電膜により形成することができ、場合によっては、ボトムエミッション型の発光素子と同様に、ITO(インジウム錫酸化物)、IZO(インジウム亜鉛酸化物(登録商標))、ICO(インジウムセリウム酸化物)、GZO(ガリウム亜鉛酸化物)、ZnO(亜鉛酸化物)等の透明導電材料で形成することもできる。
さらに、EL層27への水分等の浸入を防止するため、透光性の封止層29が設けられている。
以下、本実施形態の有機EL表示装置101の製造方法の一例を、図4を参照しつつ簡単に説明する。
まず、基板20の一面に、膜厚200〜500nm程度のシリコン酸化膜からなる下地絶縁膜23をプラズマCVD法等により成膜した後、下地絶縁膜23上に膜厚30〜70nm程度のアモルファスシリコン膜からなる半導体層をプラズマCVD法等により成膜する。次に、半導体層に対してレーザアニール等による結晶化処理を施し、半導体層を多結晶シリコン膜とする。次に、半導体層をパターニングして島状の半導体層13,33とした後、膜厚60〜150nm程度のシリコン酸化膜からなるゲート絶縁膜24をプラズマCVD法等により成膜する。次に、ITO等の透光性材料をスパッタ法等により成膜した後、これをパターニングして走査線やゲート電極14,42を形成する。そして、ゲート電極14,42をマスクとしたイオン注入により、半導体層13,33に自己整合的にソース・ドレイン領域を形成する。
後続の製造工程において、液滴吐出法を用いてEL層27を形成する場合、少なくとも画素電極19の表面は親液性を有していることが好ましく、正孔注入輸送層形成材料に水系の溶液を用いる場合、親水性としておくことが望ましい。また、バンク22は画素電極19を平面的に隔離するのみならず、上記液滴吐出法による材料の選択配置を補助すべく機能する。すなわち、バンク22の表面を撥液化処理しておくことで、画素電極19上への材料の配置をより正確かつ円滑に行うことを可能にする。このバンク22の撥液化処理としては、CF4、やSF6、SiF4、やBF3等のガスによるフッ素系プラズマ処理を例示できる。このフッ素系プラズマ処理は、画素電極19及びバンク22の表面に対して一括に行っても良く、この場合にもバンク22表面が優先的に改質されるため、画素電極19表面とバンク22表面とで異なる表面特性(親液/撥液)を得ることができる。
正孔注入輸送層27Aとしては、例えばポリチオフェン誘導体、ポリピロール誘導体など、またはそれらのドーピング体が好適に用いられる。具体的には、3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン/ポリスチレンスルフォン酸(PEDOT/PSS)の分散液、すなわち分散媒としてのポリスチレンスルフォン酸に、3,4−ポリエチレンジオキシチオフェンを分散させ、さらにこれを水に分散させた分散液などを用いることができる。
発光層27Bとしては、蛍光あるいは燐光を発光することが可能な公知の発光材料を用いることができる。具体的には、(ポリ)フルオレン誘導体(PF)、(ポリ)パラフェニレンビニレン誘導体(PPV)、ポリフェニレン誘導体(PP)、ポリパラフェニレン誘導体(PPP)、ポリビニルカルバゾール(PVK)、ポリチオフェン誘導体、ポリジアルキルフルオレン(PDAF)、ポリフルオレンベンゾジアゾール(PFBT)、ポリアルキルチオフェン(PAT)、ポリメチルフェニルシラン(PMPS)などのポリシラン系などが好適に用いられる。また、これらの高分子材料に、ペリレン系色素、クマリン系色素、ローダミン系色素などの高分子系材料や、ルブレン、ペリレン、9,10−ジフェニルアントラセン、テトラフェニルブタジエン、ナイルレッド、クマリン6、キナクリドン等の低分子材料をドープして用いることもできる。発光層27Bは、単色でもよく、赤、青、緑など多色を用いても良い。中間色を用いた4色以上の多色にすることもできる。
最後に、透明樹脂や薄層による封止層29を形成することで有機EL装置101が完成する。
第1の実施形態では、各画素3毎に発光素子50と電位制御部51とが設けられている構成について説明したが、本発明に係る表示装置では、発光素子50と電位制御部51とが1:1に対応している必要はなく、複数の発光素子50が電位制御部51を共有している構成とすることもできる。以下、このような構成を備えた第2の実施形態の有機EL表示装置について、図5及び図6を参照して説明する。
各発光素子50は、上記バンク22により区画された領域内の画素電極19上に、EL層27と、共通28とを積層した構成を備えている。電位制御部51は、3つの発光素子50と共有する共通電極28と、画素電極19とが導電接続された構成を備えている。さらに上記発光素子50…、及び電位制御部51を覆うように封止部材55が披着され、基板20と気密に接着されている。
また、共通電極28自体の抵抗により各発光素子50で電圧降下が生じたとしても、電位制御部51により補正することができ、発光素子50の発光輝度が低下するのを防止することができるため、所定輝度にて発光素子50を発光させることができる。
次に、本発明の第3の実施形態について、図7を参照して説明する。図7は、本実施形態の有機EL表示装置に備えられた表示領域の平面構成図であり、図5に示した平面構成図に相当する図である。図7に示す本実施形態の有機EL表示装置103は、先の第2実施形態の有機EL表示装置102と同様の基本構成を備えており、画素群Psに、平面構成の異なる電位制御部151が含まれている点に特徴を有している。また、図7に示すD−D’線に沿う断面構造は、図6に示した有機EL表示装置102の断面構造と同様である。
あるいは、共通電極28を表示領域4にベタ状に形成し、その平面領域内に複数の電位制御部51を設けても良い。共通電極28が分割されていない場合、典型的には表示領域4の中央部で電極の抵抗による電圧降下が生じやすくなるが、複数箇所に電位制御部51が設けられていれば、上記電圧降下分を補正するための電圧を印加できるため、表示領域内で均一な表示輝度が得られる。またこの構成においても、発光素子50の特性ばらつきに起因する輝度のばらつきをある程度抑制することが可能である。特に、共通電極28として比較的高抵抗の透明導電材料を用いるトップエミッション型の表示装置では有効な構成となる。
本発明は、有機EL表示装置のみならず、他の表示装置にも適用が可能であり、特に電流駆動型の発光素子を備えた表示装置に好適な技術である。また上記実施の形態で例示した各層の材料、膜厚、平面形状等の具体的な記載については適宜変更が可能である。
図8は、本発明に係る電子機器の一例を示す斜視構成図である。同図に示す映像モニタ1200は、先の実施形態の有機EL表示装置(表示装置)を備えた表示部1201と、筐体1202と、スピーカ1203等を備えて構成されている。そして、この映像モニタ1200は、先の有機EL表示装置による均一な明るさの表示が可能である。本発明は、共通電極での電圧降下が顕著となる、例えば画面サイズが対角20インチ以上の大型のEL表示装置で有効な構成となる。
Claims (24)
- 基板上に第1の電極と、発光層を含む機能層と、第2の電極とを順次積層してなる発光素子を複数配列してなる表示領域を備えた表示装置であって、
前記表示領域内に、前記第2の電極の電位を制御する電位制御部が複数設けられていることを特徴とする表示装置。 - 前記表示領域内に複数の前記第2の電極が設けられるとともに、各々の前記第2の電極に対応して前記電位制御部が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記第2の電極は、当該表示装置の1表示単位を構成する複数の前記発光素子に跨って形成されていることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
- 前記第2の電極は、前記発光素子毎に設けられており、各々の前記第2の電極に対応して前記電位制御部が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
- 前記電位制御部は、前記第2の電極と接続されて可変抵抗素子として機能する電位制御素子を含んでいることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記電位制御部は、キャパシタを介して前記第2の電極に接続された電位制御素子を備えていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記複数の発光素子に対応して設けられ、前記第1の電極と導電接続された画素駆動用スイッチング素子をさらに備えており、
前記画素駆動用スイッチング素子と、前記電位制御素子とは、略同一の構成であることを特徴とする請求項5又は6に記載の表示装置。 - 前記電位制御素子は、前記第1の電極と同層に設けられた同一材質の電極部材を介して前記第2の電極と導電接続されていることを特徴とする請求項5ないし7のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記複数の電位制御部に接続された電圧補正手段をさらに備え、
前記電圧補正手段は、前記複数の発光素子の発光特性に基づき算出された電圧補正情報を前記電位制御部に対して供給可能とされていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記電圧補正手段は、前記各第1の電極に印加された電圧値を保持する電圧値保持手段と、該電圧値保持手段に保持された電圧値に基づき電圧補正情報を算出する補正情報算出手段とを備えていることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
- 前記補正情報算出手段は、前記第1の電極の電圧値と、前記電位制御部に出力する電圧補正情報と関連づけたルックアップテーブルを備えていることを特徴とする請求項10に記載の表示装置。
- 前記電圧補正手段は、前記表示領域の輝度分布に基づき設定された電圧補正情報を前記電位制御部に対して供給可能とされていることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
- 前記画素駆動用スイッチング素子は、薄膜トランジスタ素子であり、
前記電圧補正手段は、前記各薄膜トランジスタ素子の閾値又は易導度に基づき設定された電圧補正情報を前記電位制御部に対して供給可能とされていることを特徴とする請求項12に記載の表示装置。 - 前記電圧補正手段は、前記表示領域における輝度分布と、前記電圧補正情報とを関連づけたルックアップテーブルを備えていることを特徴とする請求項12又は13に記載の表示装置。
- 基板上に第1の電極と、発光層を含む機能層と、第2の電極とを順次積層してなる発光素子を複数配列してなる表示領域を備えた表示装置の駆動方法であって、
前記表示領域内の複数箇所において前記第2の電極の電位を制御しつつ表示を行うことを特徴とする表示装置の駆動方法。 - 前記第2の電極が複数設けられた表示装置において、前記複数の第2の電極毎に電位を制御することを特徴とする請求項15に記載の表示装置の駆動方法。
- 前記第2の電極が1表示単位を構成する複数の発光素子に跨って形成された表示装置において、前記第2の電極の電位を、前記表示単位毎に制御することを特徴とする請求項16に記載の表示装置の駆動方法。
- 前記第2の電極が前記各発光素子毎に設けられた表示装置において、前記第2の電極の電位を、前記各発光素子毎に制御することを特徴とする請求項16に記載の表示装置の駆動方法。
- 前記第2の電極の電位を制御するに際して、
前記複数の発光素子の発光特性に基づき設定された電圧補正情報を用いて、前記第2の電極に印加する電圧を補正することを特徴とする請求項15ないし18のいずれか1項に記載の表示装置の駆動方法。 - 前記第2の電極の電位を制御するに際して、
前記複数の発光素子の第1の電極に印加された電圧値に基づき算出した電圧補正情報を用いて、前記第2の電極に印加する電圧を補正することを特徴とする請求項19に記載の表示装置の駆動方法。 - 前記第2の電極への印加電圧を補正するに際して、
前記第1の電極に印加された電圧値と、前記電圧補正情報とを関連づけたルックアップテーブルを参照して前記電圧補正情報を得ることを特徴とする請求項20に記載の表示装置の駆動方法。 - 前記第2の電極の電位を制御するに際して、
前記表示領域の輝度分布に基づく電圧補正情報を用いて、前記第2の電極に印加する電圧を補正することを特徴とする請求項19に記載の表示装置の駆動方法。 - 前記第2の電極への印加電圧を補正するに際して、
前記表示領域の輝度分布と、前記電圧補正情報とを関連づけたルックアップテーブルを参照して前記電圧補正情報を得ることを特徴とする請求項22に記載の表示装置の駆動方法。 - 請求項1ないし14のいずれか1項に記載の表示装置を備えたことを特徴とする電子機器。
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