JP2000267597A

JP2000267597A - 表示素子及びその駆動方法、並びに表示装置

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Publication number: JP2000267597A
Application number: JP11070886A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Yamada; 裕康山田
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-29
Anticipated expiration: 2019-03-16
Also published as: JP4161454B2

Abstract

(57)【要約】【課題】表示素子の画素開口率を高くし、製造時の歩
留まりを高くする。【解決手段】有機ＥＬ表示パネル１では、マトリクス
状に配列された各画素のダブルゲートメモリトランジス
タ１１のトップゲートはデータラインＤＬを介してデー
タドライバ３に接続され、ボトムゲートはアドレスライ
ンＡＬを介してアドレスドライバ２に接続され、ドレイ
ンは電圧ラインＶＬを介してＥＬ駆動電圧発生回路４に
接続され、ソースは有機ＥＬ素子１２のアノードに接続
されている。アドレスドライバ２からボトムゲートに供
給する電圧と、データドライバ３からトップゲートに供
給する電圧とによって、ダブルゲートメモリトランジス
タ１１に発光／非発光がメモリされる。ＥＬ駆動電圧発
生回路４から電圧ラインＶＬを介してドレインに電圧が
印加されると、有機ＥＬ素子１２は、その電圧に応じ
て、対応するダブルゲートメモリトランジスタ１１に発
光がメモリされたものが発光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示素子及びその
駆動方法、並びに表示装置に関し、特にメモリ性を持っ
た自発光表示素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】モバイルコンピューティングが盛んにな
るにつれて、平面型の表示装置に対する需要がますます
増してきている。平面型の表示装置としては、従来、液
晶表示装置が一般に用いられてきた。しかしながら、液
晶表示装置には、視野角が狭い、応答特性が悪いといっ
た問題がある。

【０００３】これに対し、近年、応答特性がよく、視野
角が広い平面型自発光表示装置として、有機エレクトロ
ルミネッセンス（ＥＬ）表示装置が注目されている。こ
のような有機ＥＬ表示装置で用いられている有機ＥＬ素
子は、所定の輝度以上の高輝度で発光させようとする
と、発光効率が著しく低下するので、同じ表示輝度（瞬
間的な輝度値と時間と面積とに比例する）を得るために
は、高輝度で短時間発光させるよりも、低輝度で長時間
発光させる方が、有機ＥＬ素子を長寿命化できる。この
ため、有機ＥＬ素子の電極間に印加する電圧にメモリ性
を持たせることが重要になってくる。

【０００４】このような電圧のメモリ性を実現した、従
来の有機ＥＬ表示素子の１画素分の等価回路を、図９に
示す。図示するように、この有機ＥＬ素子は、画素の発
光領域を構成する有機ＥＬ素子２５１と、有機ＥＬ素子
２５１に電圧を印加するための駆動用トランジスタ２５
２と、駆動用トランジスタ２５２が印加する電圧を保持
するキャパシタ２５３と、キャパシタ２５３に画像信号
を選択して書き込むための選択用トランジスタ２５４と
から構成されている。選択用トランジスタ２５４のゲー
トはゲートラインｇｌを介してゲートドライバに、ドレ
インはドレインラインｄｌを介してドレインドライバに
それぞれ接続されている。

【０００５】有機ＥＬ素子２５１を駆動するときは、ゲ
ートドライバからの選択信号によってマトリクスの駆動
しようとする有機ＥＬ素子２５１に対応する選択用トラ
ンジスタ２５４を選択し、選択したラインのキャパシタ
２５３にドレインドライバからドレインラインｄｌ、選
択用トランジスタ２５４を介して画像信号を書き込む。
そして、駆動用トランジスタ２５２は、キャパシタ２５
３に書き込まれた画像信号の大きさに応じて有機ＥＬ素
子２５１を駆動し、有機ＥＬ素子２５１に階調に応じた
電圧を印加することで所望の画像を表示させる。

【０００６】このように従来の有機ＥＬ表示素子では、
駆動用トランジスタ２５２から書き込んだ画像信号をキ
ャパシタ２５３に保持させ、キャパシタ２５３に保持さ
れた画像信号によってほぼ１フレーム期間有機ＥＬ素子
２５１の発光を維持させていた。このため、この有機Ｅ
Ｌ表示素子では、有機ＥＬ素子２５１を高輝度で発光さ
せなくても十分な表示輝度を得ることができ、低消費電
力で効率よく表示画像を得ることができた。

【０００７】しかしながら、上記従来の有機ＥＬ表示素
子では、有機ＥＬ素子２５１の他に駆動用トランジスタ
２５２、キャパシタ２５３及び選択用トランジスタ２５
４を画素毎に形成しなければならなかった。ところで、
このような構成素子のいずれかに欠陥があった場合には
有機ＥＬ表示素子全体が不良品となってしまうが、上記
従来例の有機ＥＬ表示素子では、構成素子数が多く、い
ずれかに欠陥が生じる確率が高くなってしまうため、製
造時の歩留まりが低くなってしまうという問題点があっ
た。

【０００８】また、図１０の平面図に示すように、１画
素分の領域内に、有機ＥＬ素子２５１の他に駆動用トラ
ンジスタ２５２、キャパシタ２５３及び選択用トランジ
スタ２５４を形成する必要があったので、有機ＥＬ素子
２５１を形成できる領域が相対的に小さくなり、画素開
口率が小さくなってしまうという問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来例
の問題点を解消するためになされたものであり、画素開
口率が高く、製造時の歩留まりを高くすることができる
表示素子、及びこの表示素子の駆動方法、並びにこのよ
うな表示素子を用いた自発光型の表示装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の観点にかかる表示素子は、複数の画
素が所定の配列で縦横に配置された表示素子であって、
前記複数の画素はそれぞれ、下部ゲート電極と、前記下
部ゲート電極上に形成された下部ゲート絶縁膜と、入射
された光によって励起されて内部にキャリアを発生する
半導体層と、前記半導体層にそれぞれ接続されたドレイ
ン電極及びソース電極と、前記半導体層並びに前記ドレ
イン電極及びソース電極の上に形成され、前記半導体層
との界面において前記半導体層内に発生したキャリアを
トラップするトラップ領域が形成されている上部ゲート
絶縁膜と、前記上部ゲート絶縁膜上の前記半導体層に対
応する位置に形成され、供給された電圧に応じて前記半
導体層内のキャリアを前記上部ゲート絶縁膜のトラップ
領域にトラップさせる上部ゲート電極とを含むメモリ素
子と、前記メモリ素子のドレイン電極またはソース電極
に接続され、前記下部ゲート電極にデータの読み出しに
対応した電圧が供給されたときに、前記半導体層に形成
されるチャネルを通じて流れる電流によって発光する発
光素子と、を備えることを特徴とする。

【００１１】上記表示素子では、各画素においてメモリ
性をもたせるために、発光素子以外には、上記のメモリ
素子のみを形成すればよい。このメモリ素子の各構成要
素は、順に積層されて構成されており、大きな面積を必
要としない。このため、上記表示素子は、発光素子の相
対的な面積、すなわち画素開口率を高くすることができ
る。また、１画素を構成する素子数も、メモリ素子と発
光素子との２つだけであるので、構成要素となるいずれ
かの素子に欠陥が生じている可能性も低くなり、製造時
における歩留まりが高くなる。

【００１２】上記表示素子において、データの消去また
は書き込み時において前記下部ゲート電極に供給される
電圧は、前記半導体層にチャネルを形成させるものとす
ることができる。この場合、前記上部ゲート絶縁膜にト
ラップされたキャリアのうちの正孔または電子の一方
は、データの読み出し時において前記下部ゲート電極に
供給される電圧によって前記半導体層内に形成されるチ
ャネルをピンチオフさせ、前記ドレイン電極と前記ソー
ス電極との間に電流を流させなくすることによって、前
記発光素子に電流を流させなくするものとすることがで
きる。

【００１３】上記表示素子において、前記上部ゲート電
極に供給される電圧が異なるものとすることによって、
前記トラップ領域にトラップされるキャリアの種類を異
なるものとすればよい。

【００１４】なお、前記発光素子は、例えば、有機エレ
クトロルミネッセンス素子とすることができる。

【００１５】また、上記表示素子において、前記メモリ
素子は、同一の画素の発光素子が発光した光のみを入射
させ、隣接する画素の発光素子が発光した光を遮断する
光遮断手段をさらに含むことを好適とする。

【００１６】上記表示素子において、前記発光素子は、
赤色の波長域の光、緑色の波長域の光及び青色の波長域
の光のすべてを含む光を発するものとすることができ
る。この場合、前記複数の画素のそれぞれは、前記発光
素子が発した光のうちの赤色の波長域の光を透過して外
部に出射する赤カラーフィルタ、前記発光素子が発した
光のうちの緑色の波長域の光を透過して外部に出射する
緑カラーフィルタ、及び前記発光素子が発した光のうち
の青色の光を透過して外部に出射する青カラーフィルタ
のいずれかをさらに備えるものとすることができ、前記
赤カラーフィルタ、緑カラーフィルタ或いは青カラーフ
ィルタは、前記画素の配列に応じた所定の順序で前記複
数の画素のそれぞれに配置することができる。

【００１７】また、上記表示素子において、前記複数の
画素のそれぞれの発光素子は、赤色の波長域の光、緑色
の波長域の光、及び青色の波長域の光のいずれかを発す
るものとすることができる。この場合において、前記赤
色の波長域の光を発する発光素子、緑色の波長域の光を
発する発光素子、或いは青色の波長域の光を発する発光
素子は、前記画素の配列に応じた所定の順序で前記複数
の画素のそれぞれに配置することができる。

【００１８】このような赤、緑、青の異なる波長域の光
を透過するカラーフィルタの表示、或いは赤、緑、青の
異なる波長域の光を発する発光素子の配置によって、上
記表示素子は、フルカラー画像を表示するものとするこ
とができる。

【００１９】上記目的を達成するため、本発明の第２の
観点にかかる表示素子の駆動方法は、画素がマトリクス
状に配置された表示素子の駆動方法であって、前記表示
素子の各画素は、下部ゲート電極と、前記下部ゲート電
極上に形成された下部ゲート絶縁膜と、入射された光に
よって励起されて内部にキャリアを発生する半導体層
と、前記半導体層にそれぞれ接続されたドレイン電極及
びソース電極と、前記半導体層並びに前記ドレイン電極
及びソース電極の上に形成され、前記半導体層との界面
において前記半導体層内に発生したキャリアをトラップ
するトラップ領域が形成されている上部ゲート絶縁膜
と、前記上部ゲート絶縁膜上の前記半導体層に対応する
位置に形成され、供給された電圧に応じて前記半導体層
内のキャリアを前記上部ゲート絶縁膜のトラップ領域に
トラップさせる上部ゲート電極とを含むメモリ素子と、
前記メモリ素子のドレイン電極またはソース電極に接続
され、前記下部ゲート電極にデータの読み出しに対応し
た電圧が供給されたときに、前記半導体層に形成される
チャネルを通じて流れる電流によって発光する発光素子
とを備え、前記駆動方法は、前記マトリクス状の複数の
画素を行毎に選択し、データの消去及び書き込みに対応
した所定の電圧を前記下部ゲート電極に順次供給する選
択ステップと、前記選択ステップによって選択されてい
る行の画素のメモリ素子の上部ゲート電極に、データの
消去または書き込みに対応する電圧を供給し、前記トラ
ップ領域にキャリアのうちの正孔または電子のいずれか
をトラップさせることにより、データをメモリさせるメ
モリステップと、前記選択ステップでの選択の終了後、
次の選択ステップでの選択になるまでの期間、前記複数
の画素のすべてのメモリ素子の下部ゲート電極及び上部
ゲート電極に、データの読み出しに対応した電圧を供給
し、かつ前記ドレイン電極またはソース電極に所定の電
圧を供給して、各メモリ素子にメモリされている状態に
応じて、対応する発光素子に電流を流させて発光させる
発光ステップと、を含むことを特徴とする。

【００２０】上記目的を達成するため、本発明の第３の
観点にかかる表示装置は、下部ゲート電極と、前記下部
ゲート電極上に形成された下部ゲート絶縁膜と、入射さ
れた光によって励起されて内部にキャリアを発生する半
導体層と、前記半導体層にそれぞれ接続されたドレイン
電極及びソース電極と、前記半導体層並びに前記ドレイ
ン電極及びソース電極の上に形成され、前記半導体層と
の界面において前記半導体層内に発生したキャリアをト
ラップするトラップ領域が形成されている上部ゲート絶
縁膜と、前記上部ゲート絶縁膜上の前記半導体層に対応
する位置に形成され、供給された電圧に応じて前記半導
体層内のキャリアを前記上部ゲート絶縁膜のトラップ領
域にトラップさせる上部ゲート電極とを含むメモリ素子
と、前記メモリ素子のドレイン電極またはソース電極に
接続され、前記下部ゲート電極にデータの読み出しに対
応した電圧が供給されたときに、前記半導体層に形成さ
れるチャネルを通じて流れる電流によって発光する発光
素子とを、マトリクス状に配置された複数の画素のそれ
ぞれに備える表示素子と、いずれかの画素の行に対応す
る前記メモリ素子を選択して、データの消去及び書き込
みに応じた電圧を前記下部ゲート電極に順次供給する選
択手段と、前記選択手段から前記下部ゲート電極にデー
タの消去及び書き込みに対応する電圧が供給されている
ときに、対応するメモリ素子の上部ゲート電極にデータ
の消去または書き込みに対応する電圧を供給して、デー
タをメモリさせるメモリ手段と、すべての画素の前記メ
モリ素子の前記下部ゲート電極に、データの読み出しに
対応する電圧を供給する全選択手段と、前記全選択手段
によって前記下部ゲート電極にデータの読み出しに対応
する電圧が供給されているときに、前記ドレイン電極ま
たは前記ソース電極に所定の電圧を供給することで、前
記半導体層に形成されているチャネルを通じて対応する
発光素子に電流を流させる発光手段と、前記選択手段、
前記メモリ手段、前記全選択手段及び前記発光手段をそ
れぞれ制御する制御手段と、を備えることを特徴とす
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について説明する。

【００２２】図１は、この実施の形態にかかる有機ＥＬ
表示装置の構成を示すブロック図である。図示するよう
に、この有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ表示パネル１
と、アドレスドライバ２と、データドライバ３と、ＥＬ
駆動電圧発生回路４と、コントローラ５とから構成され
ている。

【００２３】有機ＥＬ表示パネル１は、（ｍ×ｎ）個の
画素がマトリクス状に形成されたものであり、図中等価
回路図で示すように、各画素にはダブルゲートメモリト
ランジスタ１１と、有機ＥＬ素子１２とが設けられてい
る。

【００２４】ダブルゲートメモリトランジスタ１１は、
２つのゲートのそれぞれに印加する電圧及び入射される
光に応じてデータをメモリするメモリ素子である。ダブ
ルゲートメモリトランジスタ１１のトップゲートはｍ列
のデータラインＤＬ１〜ＤＬｍに接続され、ボトムゲー
トはｎ行のアドレスラインＡＬ１〜ＡＬｎに接続され、
ドレインはｎ行の電圧ラインＶＬ１〜ＶＬｎに接続さ
れ、ソースは有機ＥＬ素子１２のアノードに接続されて
いる。ダブルゲートメモリトランジスタ１１の詳細につ
いては、さらに後述する。

【００２５】有機ＥＬ素子１２は、アノードがダブルゲ
ートメモリトランジスタ１１のソースに接続され、カソ
ードが接地されており、アノード−カソード間に閾値以
上の電圧が印加されることで流れる電流によって、アノ
ードとカソードとの間に設けられた有機半導体が発光す
る自発光素子である。有機ＥＬ素子１２の詳細について
は、さらに後述する。

【００２６】次に、有機ＥＬ表示パネル１の構造につい
て、詳しく説明する。図２（ａ）は、図１の有機ＥＬ表
示パネル１の構造を示す平面図、図２（ｂ）は、図２
（ａ）のＡ−Ａ断面図である。これらの図においては、
有機ＥＬ表示パネル１でマトリクス状に形成されている
画素のうちの１画素分のみを示す。

【００２７】図２（ａ）、（ｂ）に示すように、有機Ｅ
Ｌ表示パネル１では、まず、ガラス基板１０上に、上層
にＣｒと下層に暗色のＣｒＯ_ｘとの２層構造からなり、
遮光性を有するダブルゲートメモリトランジスタ１１の
ボトムゲート電極１１ａが、形成されている。ボトムゲ
ート電極１１ａは、アドレスドライバ２に接続されるア
ドレスラインＡＬと一体で形成されている。

【００２８】ガラス基板上１０に、ボトムゲート電極１
１ａ及び電圧ラインＶＬを覆うようにして、ＳｉＮから
なるボトムゲート絶縁膜１１ｂが形成されている。ボト
ムゲート絶縁膜１１ｂ上で、ボトムゲート電極１１ａに
対応する位置には、ａ−Ｓｉからなるダブルゲートメモ
リトランジスタ１１の半導体層１１ｃが形成されてい
る。

【００２９】半導体層１１ｃの両側には、ｎ＋Ｓｉ層１
１ｄを介してダブルゲートメモリトランジスタ１１のド
レイン電極１１ｅとソース電極１１ｆとが形成されてい
る。ドレイン電極１１ｅは、ＥＬ駆動電圧発生回路４に
接続される電圧ラインＶＬと一体で形成されている。こ
れらの上に、同一の画素の有機ＥＬ層１２ｂに向けた方
向のみを切り欠き、他の画素の有機ＥＬ層１２ｂからの
光を遮る程度の厚さに成膜された、遮光性を有する光ブ
ロック層１１ｇが形成されている。さらにこれらを覆う
ようにして、ボトムゲート絶縁膜１１ｂ上には、ＳｉＮ
からなるトップゲート絶縁膜１１ｈが形成されている。

【００３０】トップゲート絶縁膜１１ｈの上の、半導体
層１１ｃと対向する位置を含むように、ＡｌまたはＡｌ
合金からなる２層構造でなり、遮光性を有するダブルゲ
ートメモリトランジスタ１１のトップゲート電極１１ｉ
が形成されている。トップゲート電極１１ｉは、データ
ドライバ３に接続されるデータラインＤＬと一体で形成
されている。そして、トップゲート絶縁膜１１ｈとデー
タラインＤＬの上には、ＳｉＮからなる絶縁保護膜１１
ｊが形成されている。

【００３１】なお、トップゲート絶縁膜１１ｈは、半導
体層１１ｃ或いはボトムゲート絶縁膜１１ｂとの界面近
傍において、他の部分よりもＳｉの比率が高く、Ｓｉ：
Ｎ≒１：１となっており、キャリア（正孔或いは電子）
をトラップするトラップ領域（図中、「− − − −
−」で示す）が形成されている。なお、ボトムゲート絶
縁膜１１ｂ、及びトップゲート絶縁膜１１ｈのトップゲ
ート電極１１ｉ近傍の領域では、Ｓｉ：Ｎ≒３：４とな
っている。

【００３２】一方、トップゲート絶縁膜１１ｈ上で、ボ
トムゲート電極１１ａ、半導体層１１ｃ、ドレイン電極
１１ｅ、ソース電極１１ｆ及びトップゲート電極１１ｉ
（すなわち、ダブルゲートメモリトランジスタ１１）、
並びにアドレスラインＡＬ、データラインＤＬ及び電圧
ラインＶＬが形成されていない位置には、有機ＥＬ層１
２ｂが発した光のうち所定の波長域の光を透過するカラ
ーフィルタ１３が形成されている。

【００３３】カラーフィルタ１３の上には、透明のＩＴ
Ｏ（Indium Tin Oxide）からなる有機ＥＬ素子１２のア
ノード電極１２ａが形成されている。アノード電極１２
ａは、図２に点線の○で示すコンタクトホールを介して
ダブルゲートメモリトランジスタ１１のソース電極１１
ｆと接続されている。

【００３４】そして、上記のすべてを覆うようにして、
有機ＥＬ表示パネル１の全面に有機ＥＬ層１２ｂが形成
されている。有機ＥＬ層１２ｂの上には、ＭｇＡｇ、Ｍ
ｇＩｎ、ＡｌＬｉなどからなるカソード電極１２ｃが形
成されている。カソード電極１２ｃは、接地されてい
る。

【００３５】なお、有機ＥＬ層１２ｂは、バインダ兼電
荷輸送層であるポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）内に、
３０ｗｔ％の１，３，４−オキサジアゾール、３ｍｏｌ
％のテトラフェニルブタジエン誘導体、０．０４ｍｏｌ
％のクマリン６、０．０２ｍｏｌ％のＤＣＭ１、０．０
１５ｍｏｌ％のナイルレッドを含んでいる。

【００３６】有機ＥＬ層１２ｂは、このような組成を持
つ物質で構成されているので、アノード電極１２ａとカ
ソード電極１２ｃとの間に電圧が印加されることで流れ
る電流により生じる電子と正孔の再結合に伴うエネルギ
ーを吸収して、白色光（赤色の波長域の光、緑色の波長
域の光及び青色の波長域の光をすべて含む）を発する。
また、カソード電極１２ｃは、有機ＥＬ層１２ｂが発し
た光に対して反射性を有すると共に、図の上部からカソ
ード電極１２ｃに入射した光を遮断して、ダブルゲート
メモリトランジスタ１１の半導体層１１ｃに入射される
のを防ぐ。

【００３７】また、カラーフィルタ１３は、有機ＥＬ層
１２ｂが発した白色光のうち、赤色の波長域の光を透過
するもの（Ｒ）、緑色の波長域の光を透過するもの
（Ｇ）、青色の波長域の光を透過するもの（Ｂ）のいず
れかが、図３に示すような対角線配列で各画素に設けら
れている。

【００３８】次に、図４（ａ）〜（ｄ）に示す模式図を
参照して、ダブルゲートメモリトランジスタ１１の動作
原理について、詳しく説明する。

【００３９】まず、発光をメモリさせる場合には、図４
（ａ）に示すように、トップゲート電極１１ｉに−２０
（Ｖ）、ボトムゲート電極１１ａに＋３５（Ｖ）を印加
し、ドレイン電極１１ｅにＶ_ｘ（Ｖ）を印加する。ソー
ス電極１１ｆは、有機ＥＬ素子１２のアノードに接続さ
れ、有機ＥＬ素子１２のカソードは、接地されている。
このとき、ボトムゲート電極１１ａの＋３５（Ｖ）によ
り半導体層１１ｃ内の電子がボトムゲート電極１１ａ側
に引き寄せられ、半導体層１１ｃ内にｎチャネルが形成
される。このｎチャネルを介して電流が流れることによ
って有機ＥＬ素子１２が発光し、その光が半導体層１１
ｃに入射される。これにより半導体層１１ｃが光励起さ
れてキャリア（正孔及び電子）が発生し、そのうちの正
孔が、トップゲート電極１１ｉの−２０（Ｖ）によって
引き寄せられ、ボトムゲート絶縁膜１１ｈのトラップ領
域にトラップされる。なお、この状態は、ダブルゲート
メモリトランジスタ１１におけるデータの消去状態であ
り、後述する表示画像データｉｍｇの値が“１”である
場合に対応する。

【００４０】次に、非発光をメモリさせる場合には、図
４（ｂ）に示すように、トップゲート電極１１ｉに＋２
０（Ｖ）、ボトムゲート電極１１ａに＋３５（Ｖ）を印
加し、ドレイン電極１１ｅにＶ_ｘ（Ｖ）を印加する。ソ
ース電極１１ｆは、有機ＥＬ素子１２のアノードに接続
され、有機ＥＬ素子１２のカソードは、接地されてい
る。このとき、ボトムゲート電極１１ａの＋３５（Ｖ）
により半導体層１１ｃ内の電子がボトムゲート電極１１
ａ側に引き寄せられ、半導体層１１ａ内にｎチャネルが
形成される。このｎチャネルを介して電流が流れること
によって有機ＥＬ素子１２が発光し、その光が半導体層
１１ｃに入射される。これにより半導体層１１ｃが光励
起されてキャリア（正孔及び電子）が発生し、そのうち
の電子が、トップゲート電極１１ｉの＋２０（Ｖ）によ
って引き寄せられ、ボトムゲート絶縁膜１１ｈのトラッ
プ領域にトラップされる。なお、この状態は、ダブルゲ
ートメモリトランジスタ１１におけるデータの書き込み
状態であり、後述する表示画像データｉｍｇの値が
“０”である場合に対応する。

【００４１】また、メモリされた状態で有機ＥＬ素子１
２を発光／非発光させる場合には、図４（ｃ）（ｄ）に
示すように、トップゲート電極１１ｉに０（Ｖ）、ボト
ムゲート電極１１ａに＋１０（Ｖ）を印加し、ドレイン
電極１１ｅにＶ_ｘ（Ｖ）を印加する。ソース電極１１ｆ
は、有機ＥＬ素子１２のアノードに接続され、有機ＥＬ
素子１２のカソードは、接地されている。

【００４２】ここで、発光がメモリされている場合に
は、図４（ｃ）に示すように、トラップ領域にトラップ
されている正孔とボトムゲート電極１１ａの＋１０
（Ｖ）とが作る電界によって、半導体層１１ｃ内にｎチ
ャネルが形成される。このｎチャネルを介して電流が流
れることによって有機ＥＬ素子１２が発光する。なお、
この場合において、有機ＥＬ素子１２の発光により半導
体層１１ｃが光励起されてキャリア（正孔及び電子）が
発生するが、トップゲート電極１１ｉが０（Ｖ）である
ため、実質的にいずれのキャリアもトップゲート電極１
１ｉ側に引き寄せられることはない。

【００４３】一方、非発光がメモリされている場合に
は、図４（ｄ）に示すように、トラップ領域にトラップ
されている電子が作る電界によって、ボトムゲート電極
１１ａの電圧＋１０（Ｖ）の電界を抑え、半導体層１１
ｃ内のｎチャネルがピンチオフされる。すなわち、連続
したｎチャネルが形成されていない状態となる。これに
より、ソース電極１１ｆとドレイン電極１１ｅとの間に
電流が流れず、すなわち、有機ＥＬ素子１２の有機ＥＬ
層１２ｂ内に電流が流れることはないので、有機ＥＬ素
子１２は発光しない。

【００４４】図１に戻ってさらに説明すると、アドレス
ドライバ２は、コントローラ５からの制御信号Ａｃｎｔ
に従って、サブフレーム内での１ライン期間（後述）の
最初にある選択期間（後述）において、有機ＥＬ表示パ
ネル１のアドレスラインＡＬ１〜ＡＬｎのいずれかを順
次選択して、＋３５（Ｖ）の電圧を出力し、選択外のア
ドレスラインＡＬ１〜ＡＬｎには０（Ｖ）を出力する。
この後アドレスドライバ２は、コントローラ５からの制
御信号Ａｃｎｔに従って、１ライン期間での残りの期間
である発光維持期間（後述）において、有機ＥＬ表示パ
ネル１のすべてのアドレスラインＡＬ１〜ＡＬｎに＋１
０（Ｖ）の電圧を出力する。

【００４５】データドライバ３は、コントローラ５から
の制御信号Ｄｃｎｔに従って、後述する表示画像データ
ｉｍｇを１ライン分、順次取り込んでいく。表示画像デ
ータｉｍｇの取り込みは、対応するラインの１つ前のラ
イン期間に行われる。

【００４６】データドライバ３は、コントローラ５から
の制御信号Ｄｃｎｔに従って、取り込んだ１ライン分の
表示画像データｉｍｇで値が“１”のもの（発光を示
す）に対応するデータラインＤＬ１〜ＤＬｍに、選択期
間において−２０（Ｖ）の電圧を出力する。表示画像デ
ータｉｍｇで値が“０”のもの（非発光を示す）に対応
するデータラインＤＬ１〜ＤＬｍには、選択期間におい
て＋２０（Ｖ）の電圧を出力する。データドライバ３
は、発光維持期間においては、すべてのデータラインＤ
Ｌ１〜ＤＬｍに０（Ｖ）を出力する。

【００４７】ＥＬ駆動電圧発生回路４は、コントローラ
５からの制御信号Ｖｃｎｔに従って、０、Ｖ_１、Ｖ_２、
Ｖ_３（Ｖ）のいずれかの電圧を有機ＥＬ表示パネル１の
電圧ラインＶＬ１〜ＶＬｎに出力する。なお、電圧
Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３の値は、有機ＥＬ素子１２の特性に従
って実験的に求められ、有機ＥＬ層１２ｂが発する光の
比が１：２：４となるような値にそれぞれ設定されてい
る。

【００４８】コントローラ５は、外部から入力されたビ
デオ信号から、１サブフレーム期間における各画素の発
光／非発光に対応した表示画像データｉｍｇ、アドレス
ドライバ２を制御するための制御信号Ａｃｎｔ、データ
ドライバ３を制御するための制御信号Ｄｃｎｔ、及びＥ
Ｌ駆動電圧発生回路４を制御するための制御信号Ｖｃｎ
ｔを生成する。このコントローラ５の詳細について、次
に説明する。

【００４９】図５は、コントローラ５の構成を示すブロ
ック図である。図示するように、コントローラ５は、内
部クロック発生回路５０と、同期分離回路５１と、制御
信号生成回路５２と、デコーダ５３と、Ａ／Ｄ変換器５
４と、γ（ガンマ）補正回路５５と、補正テーブル５６
と、画像データメモリ５７と、画像データバッファ５８
と、セレクタ５９とから構成されている。

【００５０】内部クロック発生回路５０は、水晶発振パ
ルス器の発振パルスに従って、内部クロック信号Ｃｋを
発生し、制御信号生成回路５２に供給する。

【００５１】同期分離回路５１は、外部から入力された
ビデオ信号から同期信号（水平同期信号Ｈｓｙｎｃ及び
垂直同期信号Ｖｓｙｎｃと、映像信号（輝度信号Ｙ及び
色差信号Ｃ）とを分離し、同期信号Ｈｓｙｎｃ、Ｖｓｙ
ｎｃを制御信号生成回路５２に、映像信号Ｙ／Ｃをデコ
ーダ５３にそれぞれ供給する。

【００５２】制御信号生成回路５２は、内部クロック発
生回路５０から供給された内部クロック信号Ｃｋと、同
期分離回路５１から供給された同期信号Ｈｓｙｎｃ、Ｖ
ｓｙｎｃとに基づいて、コントローラ５内の各部を制御
するための制御信号Ｉｃｎｔ、アドレスドライバ２を制
御するための制御信号Ａｃｎｔ、データドライバ３を制
御するための制御信号Ｄｃｎｔ、及びＥＬ駆動電圧発生
回路４を制御するための制御信号Ｖｃｎｔを生成する。

【００５３】デコーダ５３は、輝度信号Ｙ及び色差信号
Ｃからなる映像信号Ｙ／ＣからアナログのＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の各信号を生成し、Ａ／Ｄ変換器５４
に供給する。Ａ／Ｄ変換器５４は、アナログのＲＧＢ信
号をそれぞれ画素の配列に従った所定のタイミング毎に
（Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれ１２０度ずつ位相が異なる）、
Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換し、それぞれ３ビッ
トからなるデジタルＲ信号、デジタルＧ信号、デジタル
Ｂ信号をγ補正回路５５に供給する。

【００５４】γ補正回路５５は、補正テーブル５６を参
照して、Ａ／Ｄ変換器５４から供給されたデジタルＲ信
号、デジタルＧ信号、デジタルＢ信号を、それぞれ有機
ＥＬ表示パネル１のガンマ特性に従って、ガンマ補正す
る。補正テーブル５６は、デジタルＲ信号、デジタルＧ
信号、デジタルＢ信号のそれぞれについて、ガンマ補正
前後の値を対応付けて記憶する。

【００５５】画像データメモリ５７は、γ補正回路５５
によってガンマ補正されたデジタルＲ信号、デジタルＧ
信号、デジタルＢ信号（以下、これらをまとめて画像デ
ータＩＭＧという）を少なくとも１フレーム分記憶す
る。

【００５６】画像データバッファ５８は、画像データメ
モリ５７から、制御信号Ｉｃｎｔに従って所定の画素の
画像データＩＭＧを読み出して一時記憶する。セレクタ
５９は、制御信号Ｉｃｎｔに従って、画像データバッフ
ァ５８に一時記憶されている画像データＩＭＧのうちの
表示動作中のサブフレームに対応するビットを選択し、
表示画像データｉｍｇとしてデータドライバ３に供給す
る。

【００５７】なお、画像データＩＭＧは、“０００”〜
“１１１”の３ビットで表される８階調のものであり、
値が大きいほど明るい階調を示す。また、表示画像デー
タｉｍｇは、値が“１”であるときにそのサブフレーム
での発光に対応し、値が“０”であるときにそのサブフ
レームでの非発光に対応する。

【００５８】以下、この実施の形態にかかる有機ＥＬ表
示装置の動作について説明する。コントローラ５には、
外部からビデオ信号が供給される。このビデオ信号は、
同期分離回路５１によって同期信号Ｈｓｙｎｃ、Ｖｓｙ
ｎｃと、映像信号Ｙ／Ｃとに分離され、それぞれ制御信
号生成回路５２と、デコーダ５３とに供給される。

【００５９】制御信号生成回路５２は、供給された同期
信号Ｈｓｙｎｃ、Ｖｓｙｎｃと、内部クロック発生回路
５０が生成した内部クロック信号Ｃｋとに基づいて、制
御信号Ｉｃｎｔ、Ａｃｎｔ、Ｄｃｎｔ、Ｖｃｎｔを生成
する。これらの制御信号の出力タイミングについては、
詳しく後述する。

【００６０】同期分離回路５１から出力された映像信号
Ｙ／Ｃから、デコーダ５３によってアナログのＲＧＢ信
号が生成され、さらに、Ａ／Ｄ変換器５４でＡ／Ｄ変換
されて、それぞれ４ビットからなるデジタルＲ信号、デ
ジタルＧ信号、デジタルＢ信号が生成される。そして、
これらデジタルＲ信号、デジタルＧ信号、デジタルＢ信
号は、γ補正回路５５によってガンマ補正され、画像デ
ータＩＭＧとして画像データメモリ５７に記憶されてい
る。

【００６１】画像データメモリ５７に記憶されている画
像データＩＭＧは、制御信号Ｉｃｎｔに従って順次画像
データバッファ５８に記憶され、セレクタ５９によって
サブフレームに応じたいずれかのビットが選択され、表
示画像データｉｍｇとして、制御信号Ａｃｎｔ、Ｄｃｎ
ｔによるアドレスドライバ２及びデータドライバ３の動
作タイミングとタイミング合わせされて、データドライ
バ３に順次供給される。

【００６２】次に、制御信号Ａｃｎｔ、Ｄｃｎｔ、Ｖｃ
ｎｔによってそれぞれ制御されるアドレスドライバ２、
データドライバ３及びＥＬ駆動電圧発生回路４の動作、
並びにアドレスドライバ２、データドライバ３及びＥＬ
駆動電圧発生回路４から出力される電圧による各画素の
有機ＥＬ素子１２の発光／非発光の動作について、図６
のタイミングチャートを参照して説明する。

【００６３】第１サブフレームの期間（ｔ１０〜ｔ１
ｎ）に入ると、最初のライン期間ｔ１０〜ｔ１１のうち
のタイミングｔ１０〜ｔ１０’の期間（選択期間）にお
いて、アドレスドライバ２は、第１行のアドレスライン
ＡＬ１に出力する電圧を＋３５（Ｖ）とし、その他のア
ドレスラインＡＬ２〜ＡＬｎに出力する電圧を０（Ｖ）
とする。これにより第１行のダブルゲートメモリトラン
ジスタ１１のボトムゲート電極１１ａに＋３５（Ｖ）の
電圧が印加され、前のサブフレームの期間に蓄積された
キャリアが電子であっても半導体層１１ｃ内にｎチャネ
ルが形成される。

【００６４】また、ＥＬ駆動電圧発生回路４は、第１行
の電圧ラインＶＬ１に出力する電圧をＶ_１（Ｖ）とし、
その他の電圧ラインＶＬ２〜ＶＬｎに出力する電圧を０
（Ｖ）とするので、第２行〜第ｎ行の有機ＥＬ素子１２
では、たとえ前のサブフレームの期間にトップゲート絶
縁膜１１ｈに正孔が蓄積されていても、発光しきい値を
越えられず発光しない。これにより、ダブルゲートメモ
リトランジスタ１１の半導体層１１ｃに形成されたｎチ
ャネルを介して第１行の有機ＥＬ素子１２の有機ＥＬ層
１２ｂにのみ電流が流れ、発光する。

【００６５】この光は、対応するダブルゲートメモリト
ランジスタ１１の半導体層１１ｃに入射され、半導体層
１１ｃにキャリア（正孔及び電子）が発生する。また、
データドライバ３は、表示画像データの値が“１”（発
光）に対応するデータラインＤＬに−２０（Ｖ）の電圧
を出力し、第１行のダブルゲートメモリトランジスタ１
１のトップゲート電極１１ｉの−２０（Ｖ）によって正
孔がトラップ領域にトラップされる。一方、データドラ
イバ３は、表示画像データの値が“０”（非発光）に対
応するデータラインＤＬに＋２０（Ｖ）の電圧を出力
し、第１行のダブルゲートメモリトランジスタ１１のト
ップゲート電極１１ｉの＋２０（Ｖ）によって電子がト
ラップ領域にトラップされる。

【００６６】一方、他の行に対応するダブルゲートメモ
リトランジスタ１１では、対応する有機ＥＬ素子１２が
発光しないので、トラップ領域にトラップされているキ
ャリアは、その状態のままで維持される。

【００６７】次に、タイミングｔ１０’〜ｔ１１の期間
（発光維持期間）となると、データドライバ３は、すべ
てのデータラインＤＬ１〜ＤＬｍに０（Ｖ）を出力し、
アドレスドライバ２は、すべてのアドレスラインＡＬ１
〜ＡＬｍに、＋１０（Ｖ）の電圧を出力する。これによ
り、有機ＥＬ表示パネル１上のすべてのダブルゲートメ
モリトランジスタ１１のボトムゲート電極１１ａの電圧
が＋１０（Ｖ）となり、トップゲート電極１１ｉの電圧
が０（Ｖ）となる。

【００６８】これにより、第１行の有機ＥＬ素子１２に
おいて、タイミングｔ１０’〜ｔ１１の期間では、表示
画像データの値が“１”の画素はタイミングｔ１０〜ｔ
１０’に引き続き発光し、次のサブフレームの期間のタ
イミングｔ２０まで間のうちの一定の期間実質的に同じ
輝度で発光し続け、表示画像データの値が“０”の画素
は非発光を次のサブフレームの期間まで維持する。一
方、第２行〜第ｎ行では、前のサブフレームでのタイミ
ングｔ３１から現サブフレームのタイミングｔ１０’ま
での間に書き換えられた表示画像データに応じて発光ま
たは非発光を引き続き持続する。すなわち、データ
“１”の画素では、トラップ領域に正孔がトラップされ
ているダブルゲートメモリトランジスタ１１の半導体層
１１ｃに連続したｎチャネルが維持され、データ“０”
の画素では、電子がトラップされているダブルゲートメ
モリトランジスタ１１の半導体層１１ｃではｎチャネル
がピンチオフされ続けている。

【００６９】このタイミングｔ１０’〜ｔ１１の期間に
おいて、ＥＬ駆動電圧発生回路４は、第１行の電圧ライ
ンＶＬ１に出力する電圧をＶ_１（Ｖ）とし、トラップ領
域に正孔がトラップされているダブルゲートメモリトラ
ンジスタ１１に対応する有機ＥＬ素子１２を、輝度比１
で発光させ、電子がトラップされているダブルゲートメ
モリトランジスタ１１に対応する有機ＥＬ素子１２を発
光させないでおく。

【００７０】また、ＥＬ駆動電圧発生回路４は、第２行
から第ｎ行の電圧ラインＶＬ２〜ＶＬｎに出力する電圧
をＶ_３（Ｖ）とし、前のフレームの第３サブフレーム期
間内においてトラップ領域に正孔がトラップされたダブ
ルゲートメモリトランジスタ１１に対応する有機ＥＬ素
子１２をタイミングｔ１０’〜ｔ１１の期間中も輝度比
４で発光さ続ける。

【００７１】次のライン期間であるタイミングｔ１１〜
ｔ１２の期間では、タイミングｔ１１〜ｔ１１’（選択
期間）において、アドレスドライバ２は、第２行のアド
レスラインＡＬ２にのみ＋３５（Ｖ）の電圧を出力し、
ＥＬ駆動電圧発生回路４は、第２行の電圧ラインＶＬ２
にのみＶ_１（Ｖ）の電圧を出力する。これにより、第１
行のライン期間と同様にして、第２行のダブルゲートメ
モリトランジスタ１１のトラップ領域に、表示画像デー
タｉｍｇの値に応じて正孔または電子がトラップされ
る。

【００７２】また、タイミングｔ１１’〜ｔ１２の期間
（発光維持期間）では、アドレスドライバ２及びデータ
ドライバ３は、第１行のライン期間と同様に動作すると
共に、ＥＬ駆動電圧発生回路４は、第１、第２行の電圧
ラインＶＬ１、ＶＬ２にＶ_１（Ｖ）の電圧を出力し、第
３〜第ｎ行の電圧ラインＶＬ３〜ＶＬｎには、前のフレ
ームの第３サブフレーム期間に引き続きＶ_３（Ｖ）の電
圧を出力する。これにより、対応するダブルゲートメモ
リトランジスタ１１に正孔がトラップされている第１、
第２行の有機ＥＬ素子１２が輝度比１で発光し、第３〜
第ｎ行の有機ＥＬ素子１２が輝度比４で発光する。

【００７３】以下、各ライン期間でアドレスドライバ
２、データドライバ３及びＥＬ駆動電圧発生回路４が同
様に動作して、第ｎ行のライン期間ｔ１（ｎ−１）〜ｔ
１ｎでは、タイミングｔ１（ｎ−１）〜ｔ１（ｎ−
１）’の選択期間において第ｎ行のダブルゲートメモリ
トランジスタ１１のトラップ領域に、表示画像データｉ
ｍｇに応じて正孔または電子がトラップされ、ｔ１（ｎ
−１）’〜ｔ１ｎの発光維持期間では、対応するダブル
ゲートメモリトランジスタ１１のトラップ領域に正孔が
トラップされているすべての有機ＥＬ素子１２が輝度比
１で発光する。

【００７４】このように第ｋ行において、選択時に表示
画像データの値の“１”の画素には、次の第２サブフレ
ームで第ｋ行が選択されるまでの間のうち、ｔ１（ｋ−
１）’〜ｔ１ｋ、ｔ１ｋ’〜ｔ１（ｋ＋１）、……、ｔ
２（ｋ−２）’〜ｔ２（ｋ−１）の期間に輝度比１の発
光を断続的に続ける。したがってどの行の有機ＥＬ素子
１２も、対応するダブルゲートメモリトランジスタ１１
のトラップ領域にトラップされている場合、輝度比１で
発光する期間は同一となる。

【００７５】次に、第２サブフレーム期間（ｔ２０〜ｔ
２ｎ）における動作も第１サブフレーム期間の場合とほ
ぼ同様であるが、第１行のライン期間（ｔ２０〜ｔ２
１）中のタイミングｔ２０’〜ｔ２１の発光維持期間で
は、ＥＬ駆動電圧発生回路４は、第１行の電圧ラインＶ
Ｌ１にＶ_２（Ｖ）の電圧を出力し、第２〜第ｎ行の電圧
ラインＶＬ２〜ＶＬｎにＶ_１（Ｖ）の電圧を出力する。
これにより、対応するダブルゲートメモリトランジスタ
１１のトラップ領域に正孔がトラップされているすべて
の有機ＥＬ素子１２は、第１行のものが輝度比２で、第
２〜第ｎ行のものが輝度比１で発光する。

【００７６】また、第２行のライン期間（ｔ２１〜ｔ２
２）中のタイミングｔ２１’〜ｔ２２の発光維持期間で
は、ＥＬ駆動電圧発生回路４は、第１、第２行の電圧ラ
インＶＬ１、ＶＬ２にＶ_２（Ｖ）の電圧を出力し、第３
〜第ｎ行の電圧ラインＶＬ３〜ＶＬｎにＶ_１（Ｖ）の電
圧を出力する。同様にして、第ｎ行のライン期間（ｔ２
（ｎ−１）〜ｔ２ｎ）中のタイミングｔ２（ｎ−１）’
〜ｔ２ｎの発光維持期間では、ＥＬ駆動電圧発生回路４
は、すべての電圧ラインＶＬ１〜ＶＬｎにＶ_２（Ｖ）の
電圧を出力する。

【００７７】このように、第ｋ行において、選択時に表
示画像データの値の“１”の画素には、次の第３サブフ
レームで第ｋ行が選択されるまでの間のうち、ｔ２（ｋ
−１）’〜ｔ２ｋ、ｔ２ｋ’〜ｔ２（ｋ＋１）、……、
ｔ３（ｋ−２）’〜ｔ３（ｋ−１）の期間に輝度比２の
発光を断続的に続ける。したがって、どの行の有機ＥＬ
素子１２も、対応するダブルゲートメモリトランジスタ
１１のトラップ領域にトラップされている場合、輝度比
２で発光する期間は同一となる。

【００７８】次に、第３サブフレーム期間（ｔ３０〜ｔ
３ｎ）における動作も第１サブフレーム期間の場合とほ
ぼ同様であるが、第１行のライン期間（ｔ３０〜ｔ３
１）中のタイミングｔ３０’〜ｔ３１の発光維持期間で
は、ＥＬ駆動電圧発生回路４は、第１行の電圧ラインＶ
Ｌ１にＶ_３（Ｖ）の電圧を出力し、第２〜第ｎ行の電圧
ラインＶＬ２〜ＶＬｎにＶ_２（Ｖ）の電圧を出力する。
これにより、対応するダブルゲートメモリトランジスタ
１１のトラップ領域に正孔がトラップされているすべて
の有機ＥＬ素子１２は、第１行のものが輝度比４で、第
２〜第ｎ行のものが輝度比２で発光する。

【００７９】また、第２行のライン期間（ｔ３１〜ｔ３
２）中のタイミングｔ３１’〜ｔ３２の発光維持期間で
は、ＥＬ駆動電圧発生回路４は、第１、第２行の電圧ラ
インＶＬ１、ＶＬ２にＶ_３（Ｖ）の電圧を出力し、第３
〜第ｎ行の電圧ラインＶＬ３〜ＶＬｎにＶ_２（Ｖ）の電
圧を出力する。同様にして、第ｎ行のライン期間（ｔ３
（ｎ−１）〜ｔ３ｎ）中のタイミングｔ３（ｎ−１）’
〜ｔ３ｎの発光維持期間では、ＥＬ駆動電圧発生回路４
は、すべての電圧ラインＶＬ１〜ＶＬｎにＶ_３（Ｖ）の
電圧を出力する。

【００８０】このように、どの行の有機ＥＬ素子１２
も、対応するダブルゲートメモリトランジスタ１１のト
ラップ領域にトラップされている場合、輝度比２で発光
する期間は同一となる。第ｋ行において、選択時に表示
画像データの値の“１”の画素には、次の第１サブフレ
ームで第ｋ行が選択されるまでの間のうち、ｔ３（ｋ−
１）’〜ｔ３ｋ、ｔ３ｋ’〜ｔ３（ｋ＋１）、……、ｔ
１（ｋ−２）’〜ｔ１（ｋ−１）の期間に輝度比４の発
光を断続的に続けるので、どの行の有機ＥＬ素子１２
も、対応するダブルゲートメモリトランジスタ１１のト
ラップ領域にトラップされている場合、輝度比４で発光
する期間は同一となる。

【００８１】以上のような動作によって、各サブフレー
ムにおいて発光または非発光した画素毎の有機ＥＬ素子
１２は、１フレームで視覚的に合成されて、画像データ
ＩＭＧに対応する明るさで発光することとなる。そし
て、図３に示すカラーフィルタ１３のＲ、Ｇ、Ｂの配列
による視覚的な混色によって、有機ＥＬ表示パネル１に
カラー画像が表示される。

【００８２】以下、この実施の形態にかかる有機ＥＬ表
示装置の動作について、具体的な例を以て詳しく説明す
る。なお、ここでは、説明を簡単にするため、有機ＥＬ
表示パネル１は、図７に示すように、２×２画素で構成
されるものとし、左上の画素を画素（１，１）、右上の
画素を画素（１，２）、左下の画素を画素（２，１）、
右下の画素を画素（２，２）と、それぞれ呼ぶこととす
る。

【００８３】ここで説明するフレーム中における画素
（１，１）、（１，２）、（２，１）、（２，２）に対
応する画像データＩＭＧは、それぞれ１、３、５、７
（３ビットの表現で、それぞれ“００１”、“０１
１”、“１０１”、“１１１”）であるものとする。ま
た、図中、各画素において×印がされているものは、こ
のフレームに関するデータ以外の動作であることを表し
ている。また、網掛けされている画素は、選択期間にお
いて選択されていないものであることを示している。

【００８４】まず、図７（ａ）に示すように、第１サブ
フレーム、第１ライン期間の選択期間ｔ１０〜ｔ１０’
において、画素（１，１）、（１，２）のダブルゲート
メモリトランジスタ１１のトラップ領域に、正孔または
キャリアをトラップさせる（以下、この例において、キ
ャリアをトラップさせることをメモリ動作という）。こ
こでは、表示画像データｉｍｇは、いずれも“１”とな
るので、正孔のトラップである発光がメモリされる（図
中、□で表す）。そして、図７（ｂ）に示すように、発
光維持期間ｔ１０’〜ｔ１１において、発光がメモリさ
れている画素（１，１）、（１，２）が、輝度比１で発
光させられる。

【００８５】次に、図７（ｃ）に示すように、第１サブ
フレーム、第２ライン期間の選択期間ｔ１１〜ｔ１１’
において、画素（２，１）、（２，２）のダブルゲート
メモリトランジスタ１１へのメモリ動作を行う。ここで
は、表示画像データｉｍｇは、いずれも“１”となるの
で、発光がメモリされる。次に、図７（ｄ）に示すよう
に、発光維持期間ｔ１１’〜ｔ１２において、これまで
に発光がメモリされている画素（１，１）、（１，
２）、（２，１）、（２，２）が、輝度比１で発光させ
られる。

【００８６】次に、図７（ｅ）に示すように、第２サブ
フレーム、第１ライン期間の選択期間ｔ２０〜ｔ２０’
において、画素（１，１）、（１，２）のダブルゲート
メモリトランジスタ１１へのメモリ動作を行う。ここで
は、表示画像データｉｍｇは、画素（１，１）では
“０”、画素（１，２）では“１”となるので、画素
（１，１）には発光が、画素（１，２）には非発光（図
中、黒い□で表す）がメモリされる。次に、図７（ｆ）
に示すように、発光維持期間ｔ２０’〜ｔ２１におい
て、これまでに発光がメモリされている画素（１，２）
が輝度２で、画素（２，１）、（２，２）が輝度比１で
発光させられる。

【００８７】次に、図７（ｇ）に示すように、第２サブ
フレーム、第２ライン期間の選択期間ｔ２１〜ｔ２１’
において、画素（２，１）、（２，２）のダブルゲート
メモリトランジスタ１１へのメモリ動作を行う。ここで
は、表示画像データｉｍｇは、画素（１，１）では
“０”、画素（１，２）では“１”となるので、画素
（１，１）には発光が、画素（１，２）には非発光がメ
モリされる。次に、図７（ｈ）に示すように、発光維持
期間ｔ２１’〜ｔ２２において、これまでに発光がメモ
リされている画素（１，２）、（２，２）が輝度比２で
発光させられる。

【００８８】次に、図７（ｉ）に示すように、第３サブ
フレーム、第１ライン期間の選択期間ｔ３０〜ｔ３０’
において、画素（１，１）、（１，２）のダブルゲート
メモリトランジスタ１１へのメモリ動作を行う。ここで
は、表示画像データｉｍｇは、いずれも“０”となるの
で、画素（１，１）、（１，２）には非発光がメモリさ
れる。次に、図７（ｊ）に示すように、発光維持期間ｔ
３０’〜ｔ３１において、これまでに発光がメモリされ
ている画素（２，２）が輝度比２で発光させられる。

【００８９】次に、図７（ｋ）に示すように、第２サブ
フレーム、第２ライン期間の選択期間ｔ３１〜ｔ３１’
において、画素（２，１）、（２，２）のダブルゲート
メモリトランジスタ１１へのメモリ動作を行う。ここで
は、表示画像データｉｍｇは、いずれも“１”となるの
で、画素（１，１）、（１，２）には発光がメモリされ
る。次に、図７（ｌ）に示すように、発光維持期間ｔ３
１’〜ｔ３２において、これまでに発光がメモリされて
いる画素（２，１）、（２，２）が輝度比４で発光させ
られる。

【００９０】さらに、次のフレーム期間の第１サブフレ
ーム、第１ライン期間に移るが、発光期間を均等にする
ため、画素（２，１）、（２，２）については、第３サ
ブフレームの表示画像データｉｍｇによる発光が行われ
る。すなわち、図７（ｍ）に示すように、選択期間ｔ１
０〜ｔ１０’で次のフレームに対応する表示画像データ
が画素（１，１）、（１，２）にメモリされた後、図７
（ｎ）に示すように、発光維持期間ｔ１０’〜ｔ１１に
おいて、これまでに発光がメモリされている画素（２，
１）、（２，２）が輝度比４で発光させられる。

【００９１】以上の１フレーム期間における画素（１，
１）、（１，２）、（２，１）、（２，２）のそれぞれ
の発光輝度比と回数とを加算し、１フレームで視覚的に
合成される各画素の明るさを求める。すると、図７
（ｏ）に示すように、画素（１，１）、（１，２）、
（２，１）、（２，２）のそれぞれで２、６、１０、１
４となり、画像データＩＭＧの１、３、５、７とその比
が等しくなる。

【００９２】以上説明したように、この実施の形態にか
かる有機ＥＬ表示パネル１では、各画素において、有機
ＥＬ素子１２の他は、ダブルゲートメモリトランジスタ
１１だけしか形成されていない。このため、１画素領域
内における有機ＥＬ素子１２の相対的な面積比を大きく
することが可能となり、画素開口率が大きくなる。ま
た、有機ＥＬ素子１２の他に設ける素子は、ダブルゲー
トメモリトランジスタ１１だけでよいので、製造された
有機ＥＬ表示パネル１のうちのいずれかの素子に欠陥が
ある可能性が低くなり、製造時の歩留まりを高くするこ
とができる。

【００９３】また、各画素の有機ＥＬ素子１２で発光さ
せるべきものは、１ライン期間中の最初にある選択期間
を除いては、１サブフレーム期間の全体で発光させるこ
とができる。このため、発光効率が悪くなる高輝度で短
時間、有機ＥＬ素子１２を発光させなくても、十分な表
示輝度を得ることができ、消費電力を低く抑えることが
可能となる。

【００９４】さらに、この実施の形態にかかる有機ＥＬ
表示装置でも、１フレームの画像を、それぞれ２値画像
で表される複数のサブフレームの画像で表し、各サブフ
レームの画像を順次表示している。このため、各有機Ｅ
Ｌ素子１２が発光した光は、視覚上合成され、サブフレ
ーム毎での発光／非発光に応じて階調を表すことができ
る。しかも、有機ＥＬ素子１２が発光した光は、対角線
配列され、赤、緑、青のそれぞれの波長域の光を透過す
るカラーフィルタ１３を透過しているため、有機ＥＬ表
示パネル１の表示画像としてフルカラー画像を得ること
ができる。

【００９５】本発明は、上記の実施の形態に限られず、
種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可
能な上記の実施の形態の変形態様について、詳しく説明
する。

【００９６】上記の実施の形態では、有機ＥＬ表示パネ
ル１をサブフレーム駆動して、８階調の画像を表示させ
るものとしていた。しかし、本発明は、２値画像を有機
ＥＬ表示パネル１に表示させるものとすることもでき
る。この場合には、電圧ラインＶＬ１〜ＶＬｎに出力す
る電圧の値を細かく制御する必要がなく、図８に示すよ
うに、電圧ラインＶＬ１〜ＶＬｎのすべてに供給する電
圧を定電圧Ｖｄｄとしてもよい。

【００９７】なお、このように有機ＥＬ表示パネル１に
２値画像を表示させる場合には、コントローラ５は、デ
ータドライバ３に供給する表示画像信号ｉｍｇを、輝度
信号Ｙが所定の閾値より大きいかどうかを比較し、この
比較結果に基づいて生成したり、誤差拡散法などを用い
て生成したりすることができる。

【００９８】上記の実施の形態では、有機ＥＬ表示パネ
ル１の各画素において、有機ＥＬ素子１２のアノード電
極１２ａがダブルゲートメモリトランジスタ１１のソー
ス電極１１ｆに接続されていた。これに対して、有機Ｅ
Ｌ素子１２のアノード電極を接地すると共に、カソード
電極１２ｃをダブルゲートメモリトランジスタ１１のド
レイン電極１１ｅに接続するものとしてもよい。この場
合は、ＥＬ駆動電圧発生回路４から出力する電圧を、０
（Ｖ）またはマイナスの値に設定すればよい。

【００９９】上記の実施の形態では、１フレームを表示
輝度の比が１：２：４とする３つのサブフレームに分割
し、各サブフレームを選択することによって８階調の表
示を得ていた。しかしながら、本発明では、サブフレー
ム駆動によって、３階調以上の任意の階調数の画像を表
示することができる。例えば、２ｎ階調の画像を表示す
る場合には、１フレームをｎ個のサブフレームに分割
し、各サブフレームにおける表示輝度の比を１：２：
４：・・・・：２^ｎ−１とすればよい（ｎは１以上の整
数）。このとき、各サブフレームにおいて各画素を選択
発光させるかどうかは、上記の実施の形態と同様に、２
進表示されたその画素の階調値に基づいて決定すればよ
い。

【０１００】上記の実施の形態においては、１フレーム
中において第１サブフレームから順に発光している画素
の表示輝度が大きくなるように、コントローラ５がサブ
フレーム期間を制御していた。しかしながら、本発明に
おいて、１フレーム中でのサブフレームの順序は、発光
している画素の表示輝度が大きい順とするなど、その順
序は任意に設定することができる。

【０１０１】上記の実施の形態では、１フレームを３つ
のサブフレームに分割し、各サブフレームの画像が視覚
上合成されることによって１フレームの画像を表示する
ものとしていた。ところが、このようなサブフレーム駆
動を行う場合には、データドライバ３をかなりの高周波
数で動作させなければならない。このため、本発明で
は、画像データの間引きを行って、例えば、１秒間３０
フレームの画像を実質的に１５フレームとして、上記有
機ＥＬ表示装置の駆動を行ってもよい。

【０１０２】上記の実施の形態では、有機ＥＬ層１２ｂ
が発した白色光のうちの赤色の波長域の光を透過するカ
ラーフィルタと、緑色の波長域の光を透過するカラーフ
ィルタと、青色の波長域の光を透過するカラーフィルタ
とを図３に示すような対角線配列で配置し、フルカラー
画像を表示するものとしていた。しかしながら、カラー
フィルタは、デルタ配列、ストライプ配列或いはスクウ
ェア配列などの他の配列で配置してもよい。

【０１０３】また、このようなカラーフィルタを用い
ず、モノクロ階調画像を表示する有機ＥＬ表示装置とし
てもよい。また、このようなカラーフィルタを用いるこ
となく、有機ＥＬ層１２ｂを構成する材料として、赤色
の波長域の光を発するもの、緑色の波長域の光を発する
もの、及び青色の波長域の光を発するものを選んで、例
えば、図３と同様の順序で配列させて形成することによ
っても、フルカラー画像を表示する有機ＥＬ表示装置を
作成することができる。さらには、有機ＥＬ層１２ｂの
材料を、赤、緑、青のいずれかの波長域の光を発するも
のとし、カラーフィルタの代わりに光の波長を変換して
出射する光変換層を用いてもよい。

【０１０４】この場合、赤色の波長域の光を発する有機
ＥＬ層１２ｂは、アノード電極１２ａからカソード電極
１２ｃの方向に、α−ＮＰＤからなる正孔輸送層と、Ｄ
ＣＭ−１を分散させたＡｌｑ３からなる電子輸送性発光
層とを積層させて構成することができる。緑色の波長域
の光を発する有機ＥＬ層１２ｂは、アノード電極１２ａ
からカソード電極１２ｃの方向に、α−ＮＰＤからなる
正孔輸送層と、Ｂｅｂｑ２からなる電子輸送性発光層と
を積層させて構成することができる。青色の波長域の光
を発する有機ＥＬ層１２ｂは、アノード電極１２ａから
カソード電極１２ｃの方向に、α−ＮＰＤからなる正孔
輸送層と、９６重量％のＤＰＶＢｉと４重量％のＢＣｚ
ＶＢｉからなる発光層と、Ａｌｑ３からなる電子輸送層
を積層させて構成することができる。

【０１０５】上記の実施の形態では、発光素子として上
記したような有機半導体を発光層に適用した有機ＥＬ素
子１２を適用していた。しかしながら、本発明は、有機
ＥＬ素子以外であっても、その電極間に所定値以上の電
圧を印加することによって発光する、無機ＥＬ素子など
の他のタイプの自発光型発光素子を用いた表示装置に適
用することができる。

【０１０６】

【発明の効果】以上説明したように、各画素に設けられ
る素子数を少なくすることができるので、画素開口率が
高く、製造時の歩留まりが高い自発光型の表示素子、表
示装置などを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる有機ＥＬ表示装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】図１の有機ＥＬ表示パネルの構造を示す図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図で
ある。

【図３】図２のカラーフィルタの配列を示す図である。

【図４】図１、図２のダブルゲートメモリの動作原理を
説明する図である。

【図５】図１のコントローラの構成を示すブロック図で
ある。

【図６】本発明の実施の形態にかかる有機ＥＬ表示装置
の動作を示すタイミングチャートである。

【図７】本発明の実施の形態にかかる有機ＥＬ表示装置
の動作の説明図である。

【図８】本発明の実施の形態の変形にかかる有機ＥＬ表
示装置の構成を示すブロック図である。

【図９】従来例の有機ＥＬ表示素子の１画素分の等価回
路図である。

【図１０】図９の有機ＥＬ表示素子の構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

１・・・有機ＥＬ表示パネル、２・・・アドレスドライバ、３
・・・データドライバ、４・・・ＥＬ駆動電圧発生回路、５・・
・コントローラ、１０・・・基板、１１・・・ダブルゲートメ
モリトランジスタ、１１ａ・・・ボトムゲート電極、１１
ｂ・・・ボトムゲート絶縁膜、１１ｃ・・・半導体層、１１ｄ
・・・ｎ＋Ｓｉ層、１１ｅ・・・ドレイン電極、１１ｆ・・・ソ
ース電極、１１ｇ・・・光ブロック層、１１ｈ・・・トップゲ
ート絶縁膜、１１ｉ・・・トップゲート電極、１１ｊ・・・絶
縁保護膜、１２・・・有機ＥＬ素子、１２ａ・・・アノード電
極、１２ｂ有機ＥＬ層、１２ｃ・・・カソード電極、１３・
・・カラーフィルタ、５０・・・内部クロック発生回路、５
１・・・同期分離回路、５２・・・制御信号生成回路、５３・・
・デコーダ、５４・・・Ａ／Ｄ変換器、５５・・・ガンマ
（γ）補正回路、５６・・・補正テーブル、５７・・・画像デ
ータメモリ、５８・・・画像データバッファ、５９・・・セレ
クタ、ＡＬ、ＡＬ１〜ＡＬｎ・・・アドレスライン、Ｄ
Ｌ、ＤＬ１〜ＤＬｍ・・・データライン、ＶＬ、ＶＬ１〜
ＶＬｎ・・・電圧ライン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画素が所定の配列で縦横に配置され
た表示素子であって、前記複数の画素はそれぞれ、下部ゲート電極と、前記下部ゲート電極上に形成された
下部ゲート絶縁膜と、入射された光によって励起されて
内部にキャリアを発生する半導体層と、前記半導体層に
それぞれ接続されたドレイン電極及びソース電極と、前
記半導体層並びに前記ドレイン電極及びソース電極の上
に形成され、前記半導体層との界面において前記半導体
層内に発生したキャリアをトラップするトラップ領域が
形成されている上部ゲート絶縁膜と、前記上部ゲート絶
縁膜上の前記半導体層に対応する位置に形成され、供給
された電圧に応じて前記半導体層内のキャリアを前記上
部ゲート絶縁膜のトラップ領域にトラップさせる上部ゲ
ート電極とを含むメモリ素子と、前記メモリ素子のドレイン電極またはソース電極に接続
され、前記下部ゲート電極にデータの読み出しに対応し
た電圧が供給されたときに、前記半導体層に形成される
チャネルを通じて流れる電流によって発光する発光素子
と、を備えることを特徴とする表示素子。
【請求項２】データの消去または書き込み時において前
記下部ゲート電極に供給される電圧は、前記半導体層に
チャネルを形成させるものであり、前記上部ゲート絶縁膜にトラップされたキャリアのうち
の正孔または電子の一方は、データの読み出し時におい
て前記半導体層内のチャネルをピンチオフさせることを
特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】データの消去及び書き込み時において、前
記上部ゲート電極に供給される電圧が異なるものとする
ことによって、前記トラップ領域にトラップされるキャ
リアの種類を異なるものとすることを特徴とする請求項
１または２に記載の表示素子。
【請求項４】前記発光素子は、有機エレクトロルミネッ
センス素子であることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか１項に記載の表示素子。
【請求項５】前記メモリ素子は、同一の画素の発光素子
が発光した光のみを入射させ、隣接する画素の発光素子
が発光した光を遮断する光遮断手段をさらに含むことを
特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示
素子。
【請求項６】前記発光素子は、赤色の波長域の光、緑色
の波長域の光及び青色の波長域の光のすべてを含む光を
発するものであり、前記複数の画素のそれぞれは、前記発光素子が発した光
のうちの赤色の波長域の光を透過して外部に出射する赤
カラーフィルタ、前記発光素子が発した光のうちの緑色
の波長域の光を透過して外部に出射する緑カラーフィル
タ、及び前記発光素子が発した光のうちの青色の光を透
過して外部に出射する青カラーフィルタのいずれかをさ
らに備え、前記赤カラーフィルタ、緑カラーフィルタ或いは青カラ
ーフィルタは、前記画素の配列に応じた所定の順序で前
記複数の画素のそれぞれに配置されている、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載
の表示素子。
【請求項７】前記複数の画素のそれぞれの発光素子は、
赤色の波長域の光、緑色の波長域の光、及び青色の波長
域の光のいずれかを発するものであり、前記赤色の波長域の光を発する発光素子、緑色の波長域
の光を発する発光素子、或いは青色の波長域の光を発す
る発光素子は、前記画素の配列に応じた所定の順序で前
記複数の画素のそれぞれに配置されていることを特徴と
する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項８】画素がマトリクス状に配置された表示素子
の駆動方法であって、前記表示素子の各画素は、下部ゲート電極と、前記下部ゲート電極上に形成された
下部ゲート絶縁膜と、入射された光によって励起されて
内部にキャリアを発生する半導体層と、前記半導体層に
それぞれ接続されたドレイン電極及びソース電極と、前
記半導体層並びに前記ドレイン電極及びソース電極の上
に形成され、前記半導体層との界面において前記半導体
層内に発生したキャリアをトラップするトラップ領域が
形成されている上部ゲート絶縁膜と、前記上部ゲート絶
縁膜上の前記半導体層に対応する位置に形成され、供給
された電圧に応じて前記半導体層内のキャリアを前記上
部ゲート絶縁膜のトラップ領域にトラップさせる上部ゲ
ート電極とを含むメモリ素子と、前記メモリ素子のドレイン電極またはソース電極に接続
され、前記下部ゲート電極にデータの読み出しに対応し
た電圧が供給されたときに、前記半導体層に形成される
チャネルを通じて流れる電流によって発光する発光素子
とを備え、前記駆動方法は、前記マトリクス状の複数の画素を行毎に選択し、データ
の消去及び書き込みに対応した所定の電圧を前記下部ゲ
ート電極に順次供給する選択ステップと、前記選択ステップによって選択されている行の画素のメ
モリ素子の上部ゲート電極に、データの消去または書き
込みに対応する電圧を供給し、前記トラップ領域にキャ
リアのうちの正孔または電子のいずれかをトラップさせ
ることにより、データをメモリさせるメモリステップ
と、前記選択ステップでの選択の終了後、次の選択ステップ
での選択になるまでの期間、前記複数の画素のすべての
メモリ素子の下部ゲート電極及び上部ゲート電極に、デ
ータの読み出しに対応した電圧を供給し、かつ前記ドレ
イン電極またはソース電極に所定の電圧を供給して、各
メモリ素子にメモリされている状態に応じて、対応する
発光素子に電流を流させて発光させる発光ステップと、を含むことを特徴とする表示素子の駆動方法。
【請求項９】下部ゲート電極と、前記下部ゲート電極上
に形成された下部ゲート絶縁膜と、入射された光によっ
て励起されて内部にキャリアを発生する半導体層と、前
記半導体層にそれぞれ接続されたドレイン電極及びソー
ス電極と、前記半導体層並びに前記ドレイン電極及びソ
ース電極の上に形成され、前記半導体層との界面におい
て前記半導体層内に発生したキャリアをトラップするト
ラップ領域が形成されている上部ゲート絶縁膜と、前記
上部ゲート絶縁膜上の前記半導体層に対応する位置に形
成され、供給された電圧に応じて前記半導体層内のキャ
リアを前記上部ゲート絶縁膜のトラップ領域にトラップ
させる上部ゲート電極とを含むメモリ素子と、前記メモ
リ素子のドレイン電極またはソース電極に接続され、前
記下部ゲート電極にデータの読み出しに対応した電圧が
供給されたときに、前記半導体層に形成されるチャネル
を通じて流れる電流によって発光する発光素子とを、マ
トリクス状に配置された複数の画素のそれぞれに備える
表示素子と、いずれかの画素の行に対応する前記メモリ素子を選択し
て、データの消去及び書き込みに応じた電圧を前記下部
ゲート電極に順次供給する選択手段と、前記選択手段から前記下部ゲート電極にデータの消去及
び書き込みに対応する電圧が供給されているときに、対
応するメモリ素子の上部ゲート電極にデータの消去また
は書き込みに対応する電圧を供給して、データをメモリ
させるメモリ手段と、すべての画素の前記メモリ素子の前記下部ゲート電極
に、データの読み出しに対応する電圧を供給する全選択
手段と、前記全選択手段によって前記下部ゲート電極にデータの
読み出しに対応する電圧が供給されているときに、前記
ドレイン電極または前記ソース電極に所定の電圧を供給
することで、前記半導体層に形成されているチャネルを
通じて対応する発光素子に電流を流させる発光手段と、前記選択手段、前記メモリ手段、前記全選択手段及び前
記発光手段をそれぞれ制御する制御手段と、を備えることを特徴とする表示装置。