JP2020183968A - ディスプレイの輝度補償方法及びディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 長期にわたって輝度の変動を抑える縦型有機発光トランジスタを用いたディスプレイの輝度補償方法及びディスプレイを提供する。【解決手段】 複数の縦型有機発光トランジスタと、縦型有機発光トランジスタの特性情報を格納する記憶部を備えるディスプレイの輝度補償方法であって、補正対象とする縦型有機発光トランジスタのゲート電極に輝度検査用の電圧を印加する工程（Ａ）と、補正対象とする縦型有機発光トランジスタのゲート電極に輝度検査用の電圧が印加されることによって、縦型有機発光トランジスタのソース電極に電流を供給する電流供給ラインに流れる電流を測定する工程（Ｂ）と、前記工程（Ｂ）において測定された電流値と、記憶部に格納されている縦型有機発光トランジスタの特性情報に基づいて、縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧の補正値を決定する工程（Ｃ）とを含む。【選択図】 図１

Description

本発明は、ディスプレイの輝度補償方法及びディスプレイに関する。

近年、有機発光ダイオードのような有機半導体素子を光源素子に用いたディスプレイの実用化が進み、市販されるようになっている。有機半導体素子を光源に用いたディスプレイの開発においては、今もなお、さらなる性能向上に向けて、高輝度化、高精細化、低消費電力化、長寿命化といった検討が継続して行われている。

従来、有機ＥＬディスプレイの発光要素は、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」とも称される。）と有機発光ダイオードに流す電流の制御を行うトランジスタで構成される。有機発光ダイオードは、アノード電極とカソード電極の間に挟まれた有機ＥＬ層に、基板上に形成された薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」とも称される。）から入力される電流に応じて発光するデバイスである。

ところが、当該構成に対して下記特許文献１には、制御素子の数を減らし、発光面積を大きくして高輝度化させるための素子として、ゲート電極に印加する電圧を制御することで、流れる電流を調整するトランジスタであって、かつ、当該トランジスタ自体が流れる電流量に応じて発光する縦型有機発光トランジスタ（「ＶＯＬＥＴ」とも称される。）が記載されている。また、下記特許文献２は、縦型有機発光トランジスタを用いたディスプレイが記載されており、ディスプレイの大幅な高輝度化が期待されている。

国際公開第２００９／０３６０７１号 特表２０１４−５０５３２４号公報

縦型有機発光トランジスタは、電界効果トランジスタと同様に、ソース電極、ゲート電極及びドレイン電極を備え、ソース電極がアノード電極に、ドレイン電極がカソード電極に対応している。ソース電極とドレイン電極の間には、ＥＬ素子及び有機半導体層が構成され、それぞれの電極は、ＥＬ素子及び有機半導体層に電流を流すことでＥＬを発光させられるように構成されており、発光によって得られる光が外部へ出射するようにソース電極又はドレイン電極少なくとも一方は透明である様に構成されている。

従来の構成に用いられている有機発光ダイオードは、長期にわたり点灯を続けると、注入された電流に応じて劣化が進行し、徐々に輝度が低下していくことが知られている。これは、有機発光ダイオードにおいて、化学変化や各有機層界面への電荷蓄積等による層間注入効率の変動等が要因であると考えられている。この点は、同じようにアノード電極に相当するソース電極とカソード電極に相当するドレイン電極の間に挟まれたＥＬ素子及び有機半導体層に電流を流すことで発光させる縦型有機発光トランジスタについても同様である。

ところが、本発明者は、鋭意研究により、縦型有機発光トランジスタを用いたディスプレイでは、以下のような課題があることが見出した。縦型有機発光トランジスタは、ＥＬ素子及び有機半導体層に電流を流してＥＬを発行させるために、ゲート電極に対して電圧を印加していると、ゲート電極とゲート絶縁膜層ととの界面、ソース電極と有機半導体層及び表面層等との界面、ゲート絶縁膜層と表面層のそれぞれに電荷が蓄積してしまう。これらの界面に電荷が蓄積することにより、縦型有機発光トランジスタは、ゲート電極に対して所定の電圧を印加しても、有機半導体層に対して製造されたばかりの状態あるいは工場出荷時と同等の電荷が注入されなくなるという現象が発生するため、有機発光ダイオードよりも輝度の低下が速く進行してしまう。そのため縦型有機発光トランジスタを用いたディスプレイは、短期間での特性変動が生じやすく、短寿命となりやすいことから、製品としての信頼性が課題となる。

縦型有機発光トランジスタに流れる電流の変化が生じたとしても、所望の電流が流れるようにフィードバック制御を行う回路を構成することもできるが、複雑な回路構成を追加することになり、素子を配置する領域が必要となってしまう。つまり、発光領域が小さくなり高輝度化を阻害してしまうことになる。

本発明は、上記課題に鑑み、複雑な回路構成を追加することなく、長期にわたって輝度の変動を抑える縦型有機発光トランジスタを用いたディスプレイの輝度補償方法及びディスプレイを提供することを目的とする。

本発明のディスプレイの輝度補償方法は、
複数の縦型有機発光トランジスタと、前記縦型有機発光トランジスタの特性情報を格納する記憶部を備えるディスプレイの輝度補償方法であって、
補正対象とする前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に輝度検査用の電圧を印加する工程（Ａ）と、
補正対象とする前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に輝度検査用の電圧が印加されることによって、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に電流を供給する電流供給ラインに流れる電流を測定する工程（Ｂ）と、
前記工程（Ｂ）において測定された電流値と、前記記憶部に格納されている前記縦型有機発光トランジスタの前記特性情報に基づいて、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧の補正値を決定する工程（Ｃ）とを含むことを特徴とする。

記憶部は、ディスプレイを製造したばかりの状態あるいは工場出荷時の縦型有機発光トランジスタの特性情報が格納されている。ここで、縦型有機発光トランジスタの特性情報とは、例えば、電子移動度（μ）、コンダクタンス（ｇｍ＝Ｉｄ／Ｖｇ）、閾値電圧（Ｖｔ）等である。Ｉｄは縦型有機発光トランジスタのソース電極とドレイン電極間を流れる電流値、Ｖｇは縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加される電圧を示す。

上述の通り、電流供給ライン、もしくは各縦型有機発光トランジスタに流れている電流の電流値が確認され、各縦型有機発光トランジスタは、所望の電流値で流れるように記憶部に格納されている特性情報に基づいてゲート電極に印加される電圧が補正される。つまり、長期にわたって縦型有機発光トランジスタの有機半導体層に供給される電流が、所望の電流値となるように調整される。従って、縦型有機発光トランジスタ自体の劣化による輝度の変動が抑制され、長時間にわたって輝度が補償される。

なお、電流値の測定は、それぞれの縦型有機発光トランジスタに対して個別に実施されてもよく、特定の領域や同一ライン上に配置された縦型有機発光トランジスタに対して一括で実施されてもよい。各々の縦型有機発光トランジスタのソース電極に流れる電流の電流値の測定を行い、ゲート電極に印加する電圧を調整すれば、正確に、ソース電極へ流れる電流を補正し、所望の輝度を得ることができる。

しかし、画素数の大きなディスプレイは、数百万から数千万の縦型有機発光トランジスタによって構成されるため、個別に補正を行うと全ての縦型有機発光トランジスタを補正するのに長い時間を要してしまう。そうすると、ゲート電極に印加される電圧の補正が行われた部分と補正が行われていない部分で輝度に差が生じて画質にムラが生じやすい。従って、特定の領域や同一ライン上に配置された縦型有機発光トランジスタに対して一括で、短時間に補正が行われることが好ましい。

上記輝度補償方法の前記工程（Ａ）は、補正対象としない前記縦型有機発光トランジスタへの電流供給を遮断する工程（Ａ１）を含んでいても構わない。

工程（Ａ）と工程（Ｂ）を行う際は、縦型有機発光トランジスタのゲート電極に対して表示する画像に応じた電圧ではなく、輝度検査用の電圧が印加されるため、画面は一瞬だけ意図しない表示を行うことになる。このとき、瞬間的に明るい画面が表示されると、ディスプレイを見ている人が、画面のちらつき等を感じやすい。そのため、できるだけ暗い画面で行うことが好ましい。

上記方法とすることで、縦型有機発光トランジスタに流れる電流の供給源となる経路を遮断することができ、より暗い画面で補正の工程を実施することができ、かつ、電流をより正確に測定することができる。

上記輝度補償方法の前記工程（Ａ）と前記工程（Ｂ）は、画像の更新間隔の間で実施されることを特徴とする。

縦型有機発光トランジスタの特性は温度による影響も受けやすく、電源投入時に対して温度が上昇している動作時では、縦型有機発光トランジスタのゲート電極に同じ電圧を印加しても流れる電流値が異なる。従って、動作時の温度において電流値を測定して補正する必要がある。

上記方法とすることで、ディスプレイが動作を開始して温度が上昇している間及び動作温度まで上昇している状態において、所望の輝度となるように縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧を補正することで、補正された所望の輝度の発光をさせることができる。また、電源投入後、一回の電流測定によって補正値を決定し、それぞれの縦型有機発光トランジスタのオフセット電圧を求めて記憶しておき、時間経過や温度に応じて縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧をオフセットさせる制御とすることもできる。

また、液晶ディスプレイやディスプレイは、表示される画像の更新間隔の間で表示する画像とは異なる画面を一瞬だけ挿入することで、前の画像から次の画像へ切り替わった際の残像が低減できるという効果も奏する。

上記輝度補償方法の前記工程（Ｂ）は、前記工程（Ｂ）において測定された電流値を前記記憶部に格納する工程（Ｂ１）を含んでいても構わない。

上記方法とすることで、記憶部に格納されているそれぞれの縦型有機発光トランジスタの初期の特性情報のみではなく、前回の工程において測定された電流値や補正した電圧値等との差分を調整するように補正することができる。そのため、電源投入直後においても縦型有機発光トランジスタのソース電極への電流値の測定を行うことなく、最後に補正を行った際の電流値に基づいて、補正を行った状態で画像や動画を表示することができる。

本発明のディスプレイは、
アレイ状に配置された複数の縦型有機発光トランジスタと、
複数の前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極を制御するための電圧を供給するデータラインと、
複数の前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に電流を供給する電流供給ラインと、
それぞれの前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極と前記データラインの間に接続され、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極への電圧供給を制御する第一薄膜トランジスタと、
前記第一薄膜トランジスタのゲート電極に接続され、前記第一薄膜トランジスタを制御する第一ゲートラインと、
少なくとも前記第一ゲートラインに印加する電圧を制御する制御部と、
前記電流供給ラインに流れる電流を測定する電流測定部と、
それぞれの前記縦型有機発光トランジスタの特性情報が格納された記憶部とを備える。
前記制御部は、
補正対象とする前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に輝度検査用の電圧を印加するように制御し、
前記電流測定部は、
補正対象とする前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に輝度検査用の電圧が印加されることによって、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に流れる電流を測定し、測定された電流値を記憶部に格納し、
前記制御部は、
測定された電流値と、前記記憶部に格納されている前記縦型有機発光トランジスタの前記特性情報に基づいて、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧の補正値を決定することを特徴とする。

例えば、制御部は、補正対象とする縦型有機発光トランジスタに接続された第一薄膜トランジスタをオン状態にするように第一ゲートラインの電圧を制御し、このオン状態で、電流測定部によって測定された電流供給ラインの電流値と記憶部に格納された縦型有機発光トランジスタの特性情報とから、データラインに印加する電圧の補正値を決定する。これにより、補正対象の縦型有機発光トランジスタの輝度を補正できる。

上記構成によれば、所望の画像を表示するためにデータラインに印加する電圧を調整できる。これにより、縦型有機発光トランジスタに流れる電流値が補正され、長時間使用しても画質や輝度が変動しないディスプレイを構成でき、長時間にわたる点灯に対して輝度を補償することができる。

上記ディスプレイは、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極とソース電極の間に誘電体層が形成されていても構わない。

ディスプレイが表示する画像は、それぞれの縦型有機発光トランジスタに接続されている第一薄膜トランジスタのオン／オフ状態が順次切り替わり、それぞれの画素に応じて、縦型有機発光トランジスタのゲート電極に所望の電圧が印加されることで更新される。この時、縦型有機発光トランジスタのゲート電極の電圧印加が完了し、第一薄膜トランジスタがオフ状態に切り替えられた後、縦型有機発光トランジスタは、所定の時間の間その輝度を維持しなければならない。つまり、縦型有機発光トランジスタに流れる電流を維持するために、縦型有機発光トランジスタのゲート電極とソース電極との間の電圧を維持しておく必要がある。

そのためには、縦型有機発光トランジスタのゲート電極とソース電極の間にコンデンサのような電荷を維持する素子を接続しなければならない。半導体回路として構成されるコンデンサで電圧維持用の容量値を得ようとすると、非常に大きな素子となってしまい、発光領域を圧迫してしまう。

そこで、上記構成とすることで、発光領域を大きくするために大きく形成されている縦型有機発光トランジスタ内に、寄生素子としてコンデンサを構成することができる。つまり、別途電圧維持用のコンデンサを接続する必要が無く、発光領域を圧迫させることがないため、より高輝度なディスプレイを構成することができる。

上記ディスプレイの前記縦型有機発光トランジスタは、ソース電極及び／又はドレイン電極がカーボンを含む導電性材料によって形成されていても構わない。

さらに、上記ディスプレイの前記縦型有機発光トランジスタは、ソース電極及び／又はドレイン電極がカーボンナノチューブ（「ＣＮＴ」とも称される。）によって形成されていても構わない。

カーボンを含む導電性材料、特にカーボンナノチューブは、電流密度耐性が高く、可視光に対して透光性を有する導電膜を形成することができる。従って、上記のような材料を用いることで、可視光に対して透光性を有し、かつ大きな電流を流すことができる縦型有機発光トランジスタを構成することができる。また、カーボンナノチューブは、機械的強度も高いことから、柔軟性を有するディスプレイを構成することもできる。

上記ディスプレイは、
前記縦型有機発光トランジスタのソース電極と前記電流供給ラインの間に接続され、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極への電流供給を制御する第二薄膜トランジスタと、
前記第二薄膜トランジスタのゲート電極に接続され、前記第二薄膜トランジスタを制御する第二ゲートラインとを備え、
前記制御部は、補正対象としない前記縦型有機発光トランジスタに接続されている前記第二薄膜トランジスタがオフ状態となるように制御しても構わない。

さらに、上記ディスプレイの前記第二薄膜トランジスタは、酸化物半導体によって構成されていても構わない。

通常動作時においては、オン状態である第二薄膜トランジスタがオフ状態に切り替わることによって、縦型有機発光トランジスタに流れる電流の供給経路を遮断することができる。さらに、第二薄膜トランジスタをオフ状態であっても流れてしまう微小な電流（リーク電流）の少ない酸化物半導体で構成することにより、補正対象ではない縦型有機発光トランジスタに流れる電流をさらに小さくすることができる。

本発明によれば、複雑な回路構成を追加することなく、長期にわたって輝度の変動を抑える縦型有機発光トランジスタを用いたディスプレイの輝度補償方法及びディスプレイが実現される。

ディスプレイの一実施形態の一部の模式的な構成図である。 図１の発光部の回路図である。 図１の制御部の構成図である。 基板上に構成される発光部の模式的な素子構成の上面図である。 図４の発光部の側面図である。 ディスプレイの輝度補正手順を示すフローチャートである。 ディスプレイの別実施形態の一部の模式的な構成図である。

以下、本発明のディスプレイの構成について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は、いずれも模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比や個数は、実際の寸法比や個数と必ずしも一致していない。

［構成］
まず、ディスプレイの構成について説明する。図１は、ディスプレイ１の一実施形態の一部の模式的な構成図である。図１に示すように、本実施形態のディスプレイ１は、アレイ状に配列された縦型有機発光トランジスタを含む発光部１０と、縦型有機発光トランジスタのゲート電極に電圧を供給するデータライン１１と、縦型有機発光トランジスタのソース電極に電流を供給する電流供給ライン１２と、第一薄膜トランジスタを制御する第一ゲートライン１３と、第二薄膜トランジスタを制御する第二ゲートライン１４と、制御部１５と、電流供給ライン１２に流れる電流を測定する電流測定部１６と、記憶部１７を備える。

図２は、図１の発光部１０の回路図である。図２に示すように、発光部１０は、縦型有機発光トランジスタ２０と、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極への電圧供給を制御する第一薄膜トランジスタ２１と、縦型有機発光トランジスタ２０のソース電極への電流供給を制御する第二薄膜トランジスタ２２と、縦型有機発光トランジスタ２０のソース電極とゲート電極の間に接続されるコンデンサ２３を備える。

データライン１１は、表示する画像に応じて、縦型有機発光トランジスタ２０の発光輝度を調整するために、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に第一薄膜トランジスタ２１を介して電圧を印加するための配線である。電流供給ライン１２は、縦型有機発光トランジスタ２０のソース電極に第二薄膜トランジスタ２２を介して電流を供給するための配線である。

第一ゲートライン１３は、第一薄膜トランジスタ２１のゲート電極に接続され、第一薄膜トランジスタ２１のオン／オフを制御する、すなわち、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極とデータライン１１との通電を制御する。第二ゲートライン１４は、第二薄膜トランジスタ２２のゲート電極に接続され、第二薄膜トランジスタ２２のオン／オフを制御する、すなわち、縦型有機発光トランジスタ２０のソース電極と電流供給ライン１２との通電を制御する。

電流測定部１６は、同一の電流供給ライン１２に接続されている、発光部１０（縦型有機発光トランジスタ２０）に対して流れている電流量の合計値を測定するように配置されている。

図３は、図１の制御部１５の構成図である。図３に示すように、制御部１５は、データライン１１を駆動する複数のゲートドライバ１５ａ、電流供給ライン１２を駆動する複数のソースドライバ１５ｂ、第一ゲートライン１３の電圧及び第二ゲートライン１４の電圧を制御する複数のゲートコントローラ１５ｃと、電流測定部１６が測定した電流値を受信して記憶部１７に格納するデータ入出力回路１５ｄと、電流測定部１６が測定した電流値と記憶部１７に格納された縦型有機発光トランジスタ２０の特性情報から、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に印加する電圧の補正値を演算する演算処理回路１５ｅを備える。制御に関する詳細は、制御方法の項目にて後述される。

制御部１５を構成するそれぞれのブロックの具体的な構成は、専用回路、ソフトウェアプログラムによって制御されるプロセッサ、又はこれらの組み合わせによって構成される。例えば、専用回路は、縦型有機発光トランジスタ２０と同一基板上に構成された制御信号を生成するロジック回路や各縦型有機発光トランジスタ２０を駆動するためのドライバ回路、又は各ライン（１１，１２，１３，１４）と電気的に接続できるように構成された専用集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣと略称する）や、プログラミングによって専用回路を構築することができるプログラマブルデバイス（ＰＬＤ，ＣＰＬＤ，ＦＰＧＡ）等であってもよい。

プロセッサは、中央処理ユニット（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＣＰＵと略称する）であっても良く、他の汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰと略称する）、ＡＳＩＣ等であってもよい。また、汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよく、プロセッサは、いかなる標準的なプロセッサ等であってもよい。各種処理のステップは、直接にハードウェアプロセッサにより実行されてもよく、プロセッサにおけるハードウェア及びソフトウェア（あるいはソフトウェア機能モジュール）による組合わせで実行されてもよい。さらには、マイクロコントローラ等の制御デバイスを用いても構わない。

記憶部１７は、高速ＲＡＭメモリを含んでもよく、任意のタイプの揮発的又は不揮発的な記憶装置或いはそれらの組み合わせで実現されても構わない。例えば、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、電気消去可能なプログラミング読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、消去可能なプログラミング読取専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、プログラミング読取専用メモリ（ＰＲＯＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気メモリ、フラッショメモリ、磁気ディスク又は光ディスク等が挙げられる。

コンデンサ２３は、第一薄膜トランジスタ２１がオフ状態である間、表示している画像を所定の時間維持するために配置されている、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極とソース電極との間の電圧保持用素子である。

次に、基板上に形成されるそれぞれの素子の構造について説明する。図４は、基板３０上に構成される発光部１０の模式的な素子構成の上面図である。図５は、図４の発光部１０の側面図である。図４及び図５が示すように、縦型有機発光トランジスタ２０、第一薄膜トランジスタ２１及び第二薄膜トランジスタ２２は、データライン１１、電流供給ライン１２と第一ゲートライン１３、第二ゲートライン１４によって区分けされた領域に形成される。

基板３０は、ガラス材、又はＰＥＴ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＮ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリイミドといったプラスチック材等の材料を採用することができる。

なお、以下の説明において、データライン１１と電流供給ライン１２が配線される方向をＸ方向、第一ゲートライン１３と第二ゲートライン１４が配線される方向をＹ方向、これらと直交する方向をＺ方向として、基板３０から離れる方向（＋Ｚ方向）に向かって上層側として説明する。

縦型有機発光トランジスタ２０の構成は、上層からカソード電極に相当するドレイン電極層２０ｄ、有機ＥＬ層２０ｃ、有機半導体層２０ａ、表面層３１の表面にカーボンを含む導電性材料（本実施形態においては、カーボンナノチューブ）を塗布するように構成されたソース電極層２０ｓ、さらにその下層において誘電体で構成されるゲート絶縁膜層２０ｈを介してゲート電極層２０ｇが形成されている。ゲート電極層２０ｇに電圧が印加されると、有機半導体層２０ａとソース電極層２０ｓの間のショットキー障壁が変化し、所定の閾値を超えたところでソース電極層２０ｓから有機半導体層２０ａに対して電流が流れ、縦型有機発光トランジスタ２０が発光する。

本実施形態のディスプレイ１は、基板３０は、可視光に対して透過性を有する素材で構成され、ゲート電極層２０ｇとソース電極層２０ｓは、可視光が通過できるような間隙を有するように構成されることで、有機半導体層２０ａから出射した光が、基板３０を通過して外に出射されることで画像を表示する。このように、基板３０を通過させて光を出射する方式は「ボトムエミッション方式」とも称され、電極間の配線接続がしやすく作製が容易といったメリットを有する。

第一薄膜トランジスタ２１と第二薄膜トランジスタ２２は、それぞれ酸化物半導体層（２１ａ，２２ａ）を介してソース電極層（２１ｓ，２２ｓ）とドレイン電極層（２１ｄ，２２ｄ）が接続され、酸化物半導体層（２１ａ，２２ａ）の下層に、絶縁層又は誘電体層を介してゲート電極層（２１ｇ，２２ｇ）が形成されている。それぞれ、ゲート電極層（２１ｇ，２２ｇ）に電圧が印加されると、酸化物半導体層（２１ａ，２２ａ）にチャネルが形成され、ソース電極層（２１ｓ，２２ｓ）とドレイン電極層（２１ｄ，２２ｄ）が通電する。

第一薄膜トランジスタ２１は、ソース電極層２１ｓがデータライン１１に接続され、ドレイン電極層２１ｄが縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極層２０ｇに接続される。第二薄膜トランジスタ２２は、ソース電極層２２ｓが電流供給ライン１２に接続され、ドレイン電極層２２ｄが縦型有機発光トランジスタ２０のソース電極層２０ｓに接続される。なお、第一薄膜トランジスタ２１は、ソース電極層２１ｓが縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極層２０ｇに接続され、ドレイン電極層２１ｄがデータライン１１に接続されていても構わない。

図４に示すように、縦型有機発光トランジスタ２０は、高輝度を実現するためにできる限り発光領域が大きくなるように形成され、第一薄膜トランジスタ２１と第二薄膜トランジスタ２２は、縦型有機発光トランジスタ２０の発光領域に対して影響が小さいように、区分けされた領域の角に、できる限り小さく形成されている。

図４及び図５において、コンデンサ２３は図示されていないが、図５に示すように、本実施形態の縦型有機発光トランジスタ２０は、ソース電極層２０ｓとゲート電極層２０ｇがゲート絶縁膜層２０ｈを介して対向するように配置されことで、寄生素子としてのコンデンサ２３を備えている。このような寄生素子のコンデンサ２３では、容量値が足りない場合は、追加で別のコンデンサを形成しても構わない。

以下、各層に用いられる材料を例示列挙する。

縦型有機発光トランジスタ２０のドレイン電極層２０ｄは、単層又は多層グラフェン、カーボンナノチューブ、アルミニウム（Ａｌ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化モリブデン（Ｍｏ_XＯ_Y）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を採用し得る。

縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極層２０ｇは、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、イットリウム（Ｙ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ガリウム（Ｇａ）等の金属でドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、二酸化スズ（ＳｎＯ₂）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）等の金属ドープ、非ドープ透明導電性酸化物及びこれらの組み合わせを含む材料、又は、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、カドミウム（Ｃｄ）、ニッケル（Ｎｉ）及びタンタル（Ｔａ）、及びこれらの組み合わせ、さらにはｐ又はｎドープのケイ素（Ｓｉ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等を採用し得る。

縦型有機発光トランジスタ２０の表面層３１とゲート電極層２０ｇの間のゲート絶縁膜層２０ｈは、酸化ケイ素（ＳｉＯ_X）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_X）、チタン酸アルミニウム（ＡｌＴｉＯ_X）、ガラス及びパリレンポリマー、ポリスチレン、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、フルオロポリマー等の有機化合物等を採用し得る。

縦型有機発光トランジスタ２０の有機半導体層２０ａは、ナフタレン、アントラセン、ルブレン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、及びこれらの誘導体のような線形縮合多環芳香族化合物（又はアセン化合物）と、例えば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）系化合物、アゾ化合物、ペリレン系化合物、及びこれらの誘導体のような顔料と、例えばヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン系化合物、ジフェニルメタン系化合物、スチルベン系化合物、アリルビニル化合物、ピラゾリン系化合物、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）、アリルアミン化合物、低分子量アミン誘導体（ａ−ＮＰＤ）、２，２’，７，７’−テトラキス（ジフェニルアミノ）−９，９’−スピロビフルオレン（スピロ−ＴＡＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアモノビフェニル（スピロ−ＮＰＢ）、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（ｍＭＴＤＡＴＡ）、２，２’，７，７’−テトラキス（２，２−ジフェニルビニル）−９，９−スピロビフルオレン（スピロ−ＤＰＶＢｉ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｍｑ３）、及びこれらの誘導体のような低分子化合物と、例えば、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ビフェニル基含有ポリマー、ジアルコキシ基含有ポリマー、アルコキシフェニルＰＰＶ、フェニルＰＰＶ、フェニル／ジアルコシキＰＰＶコポリマー、ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＳＳ）、ポリ（アニリン）（ＰＡＭ）、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリ（ビニルピレン）、ポリ（ビニルアントラセン）、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒドハロゲン化樹脂、及びこれらの変性物のようなポリマー化合物と、例えば、５，５＿−ジパーフルオロヘキシルカルボニル−２，２＿：５＿，２＿：５＿，２＿−クアテルチオフェン（ＤＦＨＣＯ−４Ｔ）、ＤＦＨ−４Ｔ、ＤＦＣＯ−４Ｔ、Ｐ（ＮＤＩ２ＯＤ−Ｔ２）、ＰＤＩ８−ＣＮ２、ＰＤＩＦ−ＣＮ２、Ｆ１６ＣｕＰｃ、及びフラーレン、ナフタレン、ペリレン、並びにオリゴチオフェン誘導体のようなｎ型輸送有機低分子、オリゴマー、若しくはポリマー、さらには、チエノ［３，２−ｂ］チオフェン、ジナフチル［２，３−ｂ：２’，３’−ｆ］チエノ［３，２−ｂ］チオフェン（ＤＮＴＴ）、２−デシル−７−フェニル［１］ベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェン（ＢＴＢＴ）等のチオフェン環を有する芳香族化合物等を採用し得る。

ここで、縦型有機発光トランジスタ２０は、エネルギー準位が適合する有機半導体を適切に選定することによって、ＯＬＥＤディスプレイに標準的に用いられる、正孔注入層・正孔輸送層・有機ＥＬ層・電子輸送層・電子注入層などを好適に用いることができる。そして、外部に出射する光の色は、上述の有機ＥＬ層２０ｃを構成する材料を選択することによって赤、緑、青といった色の光を出射するように調整される。また、縦型有機発光トランジスタ２０は、白色光を出射する構成とすることもでき、同じ縦型有機発光トランジスタ２０を用いて、カラーフィルタで所望の色の光を選択して出射するといった構成とすることもできる。

表面層３１は、ソース電極層２０ｓ（特に、ＣＮＴ層）の固着を目的としてゲート絶縁膜層２０ｈの上に形成される層である。表面層３１を形成する材料としては、シランカップリング材料、アクリル樹脂等から形成されるバインダー樹脂を含む組成物を塗布することで形成することができる。

第一薄膜トランジスタ２１及び第二薄膜トランジスタ２２に構成される酸化物半導体層（２１ａ，２２ａ）は、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体、Ｚｎ−Ｏ系半導体（ＺｎＯ）、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系半導体（ＩＺＯ（登録商標））、Ｚｎ−Ｔｉ−Ｏ系半導体（ＺＴＯ）、Ｃｄ−Ｇｅ−Ｏ系半導体、Ｃｄ−Ｐｂ−Ｏ系半導体、ＣｄＯ（酸化カドミウム）、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｏ系半導体、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ 系半導体（例えばＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂−ＺｎＯ）、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｎ−Ｏ系半導体等を採用し得る。

本実施形態において、第一薄膜トランジスタ２１と第二薄膜トランジスタ２２は、酸化物半導体による薄膜トランジスタとしたが、アモルファスシリコンによる薄膜トランジスタであっても構わない。また、ｐ型とｎ型のいずれであっても構わない。さらに、具体的な構成として、スタガード（ｓｔａｇｇｅｒｄ）型、インバーテッド・スタガード（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｔａｇｇｅｒｄ）型、コープレーナ（ｃｏｐｌａｎａｒ）型、インバーテッド・コープレーナ（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｃｏｐｌａｎａｒ）型等のいずれの構成をも採用し得る。

なお、縦型有機発光トランジスタ２０としては、上記特許文献１及び２にも記載されている縦型有機発光トランジスタ２０も採用し得る。

［制御方法］
最後に、ディスプレイの制御方法について説明する。本実施形態では、図１に示すように、発光部１０がアレイ状に配列され、図１における縦方向における列では、データライン１１と電流供給ライン１２を共有し、図１における横方向における列では、第一ゲートライン１３と第二ゲートライン１４を共有している。

以下の説明においては、上述の構成を前提として、一度に補正対象とする発光部１０は、第一ゲートライン１３及び第二ゲートライン１４を共有する図１における横方向一列の組み合わせで説明する。ただし、一度に補正対象とする発光部１０は、第一ゲートライン１３を共有する図１における横方向について複数の組み合わせで同時に補正してもよく、発光部１０単体を順番に補正しても構わない。

また、本実施形態における輝度補償方法は、ディスプレイ１が画像を表示している状態において、表示している画像から、次の画像を表示するための画像の更新間隔の間で実施される。なお、下記の輝度補償方法は、任意のタイミングで行ってもよく、電源投入時や電源投入時から一定時間間隔毎に行われても構わない。

図５は、ディスプレイ１の輝度補正手順を示すフローチャートである。図５に示すように、ディスプレイ１が、通常の画像表示を行っている状態から補正制御を開始すると、制御部１５のゲートコントローラ１５ｃが、補正対象とする縦型有機発光トランジスタ２０に接続された第二薄膜トランジスタ２２をオン状態に、補正対象としない縦型有機発光トランジスタ２０に接続された第二薄膜トランジスタ２２をオフ状態に切り替える（Ｓ１）。

ステップＳ１を実施後、制御部１５のゲートコントローラ１５ｃが、補正対象とする縦型有機発光トランジスタ２０に接続された第一薄膜トランジスタ２１をオン状態に、補正対象としない縦型有機発光トランジスタ２０に接続された第一薄膜トランジスタ２１をオフ状態に切り替える（Ｓ２）。制御部１５がこのように制御することで、補正対象としない縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極には電圧が印加されず、かつ、ソース電極には電流が供給されない。

上記のように制御された状態で、オン状態の第一薄膜トランジスタ２１に接続されたデータライン１１、又は全てのデータライン１１に輝度検査用電圧を印加する（Ｓ３）。そうすると、電流供給ライン１２には、補正対象となる縦型有機発光トランジスタ２０に、輝度検査用電圧を印加した時のそれぞれの電流値の合計が流れることになる。

そこで、電流測定部１６が、オン状態の第二薄膜トランジスタ２２に接続された電流供給ライン１２、又は全ての電流供給ライン１２に接続された電流を測定する（Ｓ４）。この時、理想的には第二薄膜トランジスタ２２のゲート電極に輝度検査用電圧が印加された時に、電流供給ライン１２からソース電極に向かって流れる電流値に、補正対象となっている縦型有機発光トランジスタ２０の個数を乗じた電流値が測定される。

具体的な電流値を測定の方法は、例えば、Ａ／Ｄ変換器によって電流値を測定する方法や、電流供給ライン１２上に抵抗を配置して、当該抵抗の両端に現れる電圧を所望の電圧値と比較する方法や、分流経路を用意して、電流供給ライン１２に所定の電流値を流した時に、各縦型有機発光トランジスタに流れずに分流経路に流れた電流を電流計で測定し、供給した所定の電流値との差を計測する方法等がある。

制御部１５は、データ入出力回路１５ｄによって特性情報として実際に測定された輝度検査用電圧（Ｖｃ）に対する電流値（Ｉ₁）を取得し、記憶部１７に格納する。この時、制御部１５のデータ入出力回路１５ｄは、記憶部１７から製造したばかりの状態あるいは工場出荷時の輝度検査用電圧（Ｖｃ）に対する電流値（Ｉ₀）を読み出す。そして、演算処理回路１５ｅが、特性情報とのズレを確認し、生じている電流値のズレ（ΔＩ＝Ｉ₁−Ｉ₀）が小さくなるように、データライン１１に印加する電圧の補正値を決定する（Ｓ５）。この時の比較に用いられる特性情報は、演算処理回路１５ｅコンダクタンスによって算出されたコンダクタンス（ｇｍ₁＝Ｉ₁／Ｖｃ）等であっても構わない。

補正値が決定すると、通常の画像表示制御へと戻り、制御部１５のゲートコントローラ１５ｃは、第二薄膜トランジスタ２２をオン状態に切り替え、制御部１５のゲートドライバ１５ａが表示しようとする画像に応じた電圧であって、かつ、補正された電圧をデータライン１１に印加する。

このように、補正された電圧値が縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に印加されることで、劣化によって、ゲート電極に印加された電圧に対して、ソース電極に期待通りの電流が流れなくなった場合であっても、期待する電流値となるようにゲート電極の制御が補正され、輝度の変化を抑制することができ、長時間にわたる点灯に対して輝度を補償することができる。

また、本実施形態の輝度補償方法は、上述の通り、補正対象としない縦型有機発光トランジスタ２０には、ほとんど電流が流れない。従って、一度に補正制御を行っている場合、発光部１０は、第一ゲートライン１３及び第二ゲートライン１４を共有する図１における横方向の一列のみが僅かに発光しているが、その他の縦型有機発光トランジスタ２０が消灯している。従って、画像の更新間隔において黒い画面を挿入することができる。

画像の更新間隔において黒い画面されることで、液晶ディスプレイやディスプレイは、表示される画像の更新間隔の間で表示する画像とは異なる画面を一瞬だけ挿入することで、前の画像から次の画像へ切り替わった際の残像が低減される。ディスプレイは、上記方法によって、残像が抑制されることで画像や動画をよりクリアな表示をすることができる。

［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。

〈１〉 補正値は、記憶部１７に格納されている前回の補正制御時に測定された電流値又はコンダクタンスに基づいて決定されても構わない。前回の補正制御時に測定された値の基づくことで、ディスプレイ１は、時間経過に応じた補正値の修正や、不具合検出に利用することもできる。

〈２〉 図７は、ディスプレイ１の別実施形態の一部の模式的な構成図である。図７が示すように、本発明のディスプレイ１は、第二薄膜トランジスタ２２が備えられていないものとしても構わない。第二薄膜トランジスタ２２は、補正対象としない縦型有機発光トランジスタ２０に電流が流れてしまわないように、電流の経路を遮断するものである。つまり、補正対象としない縦型有機発光トランジスタ２０に対して流れてしまう電流が非常に小さく、補正演算に対して影響を与えるような大きな値とならない場合は、第二薄膜トランジスタ２２を設けなくても構わない。

上記構成とすることで、配線と素子を削減することができ、発光領域をさらに大きくすることができる。従って、より高輝度のディスプレイ１を実現することができる。

〈３〉 有機半導体層２０ａから出射される光を、基板３０とは反対側に出射して画像を表示するように構成されたディスプレイ１であっても構わない。当該構成は「トップエミッション方式」とも称され、縦型有機発光トランジスタ２０と基板３０との間においても素子を構成できるといったメリットを有する。

〈４〉 上述したディスプレイ１が備える構成は、あくまで一例であり、本発明は、図示された各構成に限定されない。

１ ： ディスプレイ
１０ ： 発光部
１１ ： データライン
１２ ： 電流供給ライン
１３ ： 第一ゲートライン
１４ ： 第二ゲートライン
１５ ： 制御部
１５ａ ： ゲートドライバ
１５ｂ ： ソースドライバ
１５ｃ ： ゲートコントローラ
１５ｄ ： データ入出力回路
１５ｅ ： 演算処理回路
１６ ： 電流測定部
１７ ： 記憶部
２０ ： 縦型有機発光トランジスタ
２０ａ ： 有機半導体層
２０ｄ ： ドレイン電極層
２０ｇ ： ゲート電極層
２０ｈ ： ゲート絶縁膜層
２０ｓ ： ソース電極層
２１ ： 第一薄膜トランジスタ
２１ａ ： 酸化物半導体層
２１ｄ ： ドレイン電極層
２１ｇ ： ゲート電極層
２１ｓ ： ソース電極層
２２ ： 第二薄膜トランジスタ
２２ａ ： 酸化物半導体層
２２ｄ ： ドレイン電極層
２２ｇ ： ゲート電極層
２２ｓ ： ソース電極層
２３ ： コンデンサ
２４ ： バンク層
３０ ： 基板
３１ ： 表面層

Claims (10)

1. 複数の縦型有機発光トランジスタと、前記縦型有機発光トランジスタの特性情報を格納する記憶部を備えるディスプレイの輝度補償方法であって、
   補正対象とする前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に輝度検査用の電圧を印加する工程（Ａ）と、
   補正対象とする前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に輝度検査用の電圧が印加されることによって、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に電流を供給する電流供給ラインに流れる電流を測定する工程（Ｂ）と、
   前記工程（Ｂ）において測定された電流値と、前記記憶部に格納されている前記縦型有機発光トランジスタの前記特性情報に基づいて、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧の補正値を決定する工程（Ｃ）とを含むことを特徴とするディスプレイの輝度補償方法。
2. 前記工程（Ａ）は、補正対象としない前記縦型有機発光トランジスタへの電流の供給を遮断する工程（Ａ１）を含むことを特徴とする請求項１に記載のディスプレイの輝度補償方法。
3. 前記工程（Ａ）と前記工程（Ｂ）は、画像の更新間隔の間で実施されることを特徴とする請求項１又は２に記載のディスプレイの輝度補償方法。
4. 前記工程（Ｂ）は、前記工程（Ｂ）において測定された電流値を前記記憶部に格納する工程（Ｂ１）を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のディスプレイの輝度補償方法。
5. 複数の縦型有機発光トランジスタと、
   複数の前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極を制御するための電圧を供給するデータラインと、
   複数の前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に電流を供給する電流供給ラインと、
   それぞれの前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極と前記データラインの間に接続され、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極への電圧供給を制御する第一薄膜トランジスタと、
   前記第一薄膜トランジスタのゲート電極に接続され、前記第一薄膜トランジスタを制御する第一ゲートラインと、
   少なくとも前記第一ゲートラインに印加する電圧を制御する制御部と、
   前記電流供給ラインに流れる電流を測定する電流測定部と、
   それぞれの前記縦型有機発光トランジスタの特性情報が格納された記憶部とを備え、
   前記制御部は、
   補正対象とする前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に輝度検査用の電圧を印加するように制御し、
   前記電流測定部は、
   補正対象とする前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に輝度検査用の電圧が印加されることによって、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に流れる電流を測定し、測定された電流値を記憶部に格納し、
   前記制御部は、
   測定された電流値と、前記記憶部に格納されている前記縦型有機発光トランジスタの前記特性情報に基づいて、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧の補正値を決定することを特徴とするディスプレイ。
6. 前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極とソース電極の間に誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のディスプレイ。
7. 前記縦型有機発光トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極から選ばれる少なくとも一方がカーボンを含む導電性材料によって形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載のディスプレイ。
8. 前記縦型有機発光トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極から選ばれる少なくとも一方がカーボンナノチューブによって形成されていることを特徴とする請求項７に記載のディスプレイ。
9. 前記縦型有機発光トランジスタのソース電極と前記電流供給ラインの間に接続され、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極への電流供給を制御する第二薄膜トランジスタと、
   前記第二薄膜トランジスタのゲート電極に接続され、前記第二薄膜トランジスタを制御する第二ゲートラインとを備え、
   前記制御部は、補正対象としない前記縦型有機発光トランジスタに接続されている前記第二薄膜トランジスタがオフ状態となるように制御することを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載のディスプレイ。
10. 前記第二薄膜トランジスタは、酸化物半導体からなることを特徴とする請求項９に記載のディスプレイ。
    

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