JP2003323153A - 発光装置 - Google Patents

発光装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 経時変化により発光素子の電圧電流特性が劣
化すると、該発光素子の両電極間に流れる電流量が少な
くなってしまい、所望の発光輝度を得ることができなか
った。また、駆動用トランジスタの特性にバラツキが生
じると、発光素子に供給する電流量にバラツキが生じて
いた。 【解決手段】 本発明は、経時変化による発光素子の劣
化の影響を抑制するために、一定の電荷を発光素子の両
電極間に流す電気回路を各画素に設けた発光装置を提供
する。また本発明では、各画素に設けられるトランジス
タは、線形領域で動作させ、且つ全てスイッチとしての
み用いることで、トランジスタの特性バラツキの影響を
受けない発光装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は発光素子を用いた発
光装置の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、画像の表示を行う表示装置の開発
が進められている。表示装置としては、液晶素子を用い
て画像の表示を行う液晶表示装置が、高画質、薄型、軽
量などの利点を活かして、携帯電話の表示画面として幅
広く用いられている。
【０００３】一方、発光素子を用いた発光装置の開発も
近年進められている。発光装置は、既存の液晶表示装置
がもつ利点の他、応答速度が速く動画表示に優れ、視野
特性が広いなどの特徴も有しており、動画コンテンツが
利用できる次世代小型モバイル用フラットパネルディス
プレイとして注目されている。
【０００４】発光素子は、有機材料、無機材料、薄膜材
料、バルク材料及び分散材料などの広汎にわたる材料に
より構成される。そのうち、主に有機材料により構成さ
れる有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diod
e : OLED)は代表的な発光素子として挙げられる。発光
素子は、陽極及び陰極、並びに前記陽極と前記陰極との
間に発光層が挟まれた構造を有する。発光層は、上記材
料から選択された１つ又は複数の材料により構成され
る。なお発光素子の両電極間を流れる電流量と発光輝度
は正比例の関係にある。
【０００５】発光装置には、発光素子と少なくとも２つ
のトランジスタを有する画素が複数個設けられている場
合が多い。前記画素において、発光素子と直列に接続さ
れたトランジスタ（以下駆動用トランジスタと表記）
は、該発光素子の発光を制御する役目を担う。駆動用ト
ランジスタのゲート・ソース間電圧（以下VGSと表記）
と、ソース・ドレイン間電圧（以下VDSと表記）を適宜
変化させると、該駆動用トランジスタを主に線形領域で
動作させたり、主に飽和領域で動作させたりすることが
出来る。
【０００６】駆動用トランジスタを主に線形領域（|VGS
-Vth|＞|VDS|）で動作させると、発光素子の両電極間に
流れる電流量は、|VGS|と|VDS|の両者の値によって変化
する。なお駆動用トランジスタを主に線形領域で動作さ
せる駆動方式は、定電圧駆動と呼ばれる。図７（Ｂ）
は、定電圧駆動が適用される画素の概略図である。定電
圧駆動では、駆動用トランジスタをスイッチとして用い
て、必要なときに電源線と発光素子とをショートするこ
とによって、発光素子に電流を流す。
【０００７】一方、駆動用トランジスタを主に飽和領域
（|VGS-Vth|＜|VDS|）で動作させると、発光素子の両電
極間に流れる電流量は、駆動用トランジスタの|VGS|の
変化に大きく依存し、|VDS|の変化に対しては依存しな
い。なお駆動用トランジスタを主に飽和領域で動作させ
る駆動方式は定電流駆動と呼ばれる。図７（Ａ）は、定
電流駆動が適用される画素の概略図である。定電流駆動
では、駆動用トランジスタのゲート電圧を制御すること
によって、必要な電流量を発光素子に流す。つまり、駆
動用トランジスタを電圧制御電流源として用いており、
電源線と発光素子の間に一定の電流が流れるように設定
されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した定電圧駆動を
適用した発光装置では、経時変化による発光素子の劣化
の影響を受けていた。より詳しくは、経時変化により発
光素子の電圧電流特性が劣化すると、発光素子の両電極
間に流れる電流量が少なくなってしまい、所望の発光輝
度を得ることができなかった。
【０００９】一方、定電流駆動を適用した発光装置で
は、発光素子の両電極間には設定された電流を供給する
ため、発光素子の経時変化による劣化の影響を抑制する
ことは可能であった。しかしながら、駆動用トランジス
タの移動度やしきい値などの特性にバラツキが生じる
と、発光素子に供給する電流量にバラツキが生じてしま
っていた。つまり、駆動用トランジスタの特性バラツキ
は、表示画面にそのまま影響を及ぼし、表示画面はムラ
だらけになってしまっていた。
【００１０】また、図７（Ａ）（Ｂ）において、スイッ
チング用トランジスタはｎチャネル型トランジスタを用
い、駆動用トランジスタはソース接地の関係からｐチャ
ネル型トランジスタを用いる場合が多かった。そのた
め、絶縁表面上又は半導体基板上に異なる導電型のトラ
ンジスタを作製するため、その複雑な工程は歩留まり低
下とコスト上昇を招いていた。
【００１１】本発明は上述の問題点を鑑みてなされたも
のであり、経時変化による発光素子の劣化の影響を抑制
した発光装置を提供する。また本発明は駆動用トランジ
スタの特性バラツキの影響を抑制した発光装置を提供す
る。さらに本発明は、異なる導電型のトランジスタを同
一の絶縁表面上に作製することに起因した複雑な作製工
程を簡略化することができる発光装置を提供する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、経時変化によ
る発光素子の劣化の影響を抑制するために、一定の電荷
を発光素子の両電極間に流す電気回路を各画素に設けた
発光装置を提供する。また本発明では、各画素に設けら
れるトランジスタを線形領域で動作させ、且つ全てスイ
ッチとしてのみ用いることで、トランジスタの特性バラ
ツキの影響を受けない発光装置を提供する。
【００１３】さらに本発明では、各画素に設けられるト
ランジスタは全てスイッチとして用いるため、その導電
型は特に限定されない。したがって、各画素を単一極性
のトランジスタで構成することが可能となり、作製工程
を削減することができる。その結果、作製工程における
歩留まりが向上し、作製費用を抑制することができる。
【００１４】本発明の発光装置に設けられる画素の概略
について図８（Ａ）を用いて説明する。図８（Ａ）にお
いて、１１１、１１２はスイッチ、１２０は発光素子、
１２１は信号線、１２２は走査線、１２３は電源線、１
２５は昇圧回路である。昇圧回路１２５に設けられた容
量素子は、発光素子１２０に並列に接続されている。そ
して本発明では、昇圧回路１２５に設けられたスイッチ
を用いて、該容量素子に一定の電荷を蓄積して、その蓄
積された電荷を発光素子１２０の両電極間に流すように
する。
【００１５】発光素子１２０の電流電圧特性を図８
（Ｂ）に示す。図８（Ｂ）から、発光素子１２０の両電
極間を流れる電流量は、発光素子の１２０の両電極間に
印加される電圧によって制御されていることがわかる。
しかしながら、発光素子１２０の両電極間に流れる電流
量と印加される電圧は比例関係ではない。
【００１６】ここで、図８（Ｂ）において１８０で示す
領域の拡大図を図８（Ｃ）に示す。そうすると、発光素
子１２０に印加される電圧がある一定の電圧Vth以下の
場合には、ほとんど電流は流れず、Vthを超えたところ
からほぼ線形に電流が増加し始めている。本明細書で
は、発光素子１２０の両電極間に流れる電流値が線形に
増加しはじめたときの電圧値を発光開始電圧Vthと称す
る。言い換えると、発光素子１２０の印加電圧を増大せ
しめて、発光素子を発光開始電圧（立上り電圧）Vth以
上にすると、発光素子１２０は発光を開始する。
【００１７】本発明は、容量素子と、発光素子とを有す
る画素が複数個設けられた発光装置であって、前記容量
素子の電位差が電源電位Vddと同じ値になるまで当該容
量素子に電荷を供給する手段（以下第１の手段と表記）
と、前記容量素子の電位差が前記発光素子の発光開始電
圧Vthと同じ値になるまで、前記発光素子に電荷を供給
する手段（以下第２の手段と表記）とを有し、前記容量
素子の比例係数Cと、前記発光素子の両電極間に流れる
電荷Aは、A＝C×(Vdd-Vth)を満たすことを特徴とする。
【００１８】本発明は、第１及び第２の容量素子が備え
られた昇圧回路と、発光素子とを有する画素が複数個設
けられた発光装置であって、前記昇圧回路は、前記第１
の容量素子の電位差が電源電位Vddと同じ値になるま
で、当該第１の容量素子に電荷を供給する手段（以下第
３の手段と表記）と、前記第２の容量素子の電位差が電
源電位Vdd及び前記発光素子の発光開始電圧Vthの和と同
じ値になるまで、前記第１の容量素子に保持されている
電荷を前記第２の容量素子に転送する手段（以下第４の
手段と表記）と、前記第２の容量素子の電位差が前記発
光素子の発光開始電圧Vthと同じ値になるまで、前記発
光素子に電荷を供給する手段（以下第５の手段と表記）
とを有し、前記第１の容量素子の比例定数C1及び電位差
V1と、前記第２の容量素子の比例定数C2及び電位差V2、
並びに前記発光素子の両電極間を流れる電荷Aは、A＝C2
×｛(2×C1×Vdd)/(C1+C2)-(C1×Vth)/(C1+C2)｝を満た
すことを特徴とする。
【００１９】前記第１乃至第５の手段とは、画素内に設
けられたスイッチ、前記スイッチを制御する駆動回路及
び前記画素に電流を供給する電流供給手段などに相当す
る。また本発明の発光装置に設けられた画素は複数のス
イッチを有し、前記複数のスイッチは単一極性の複数の
トランジスタであることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）本実施の形態で
は、本発明の発光装置に設けられる画素の構成とその動
作について図４（Ｂ）を用いて説明する。
【００２１】最初に、本実施の形態における画素１０１
の詳しい構成を図４（Ｂ）を用いて説明する。画素１０
１において、１１１〜１１４、１２６はスイッチ、１２
０は発光素子、１２１は信号線、１２２は走査線、１２
３は電源線、１１９、１２７は容量素子である。
【００２２】スイッチ１１１、１２６は直列に接続さ
れ、スイッチ１１２〜１１４は直列に接続されている。
また容量素子１１９と発光素子１２０は並列に接続され
ている。なおスイッチ１１１〜スイッチ１１４、１２６
にはスイッチング機能を有する素子を用いればよく、好
ましくはトランジスタを用いる。スイッチ１１１〜スイ
ッチ１１４、１２６としてトランジスタを用いる場合に
は、各スイッチのオン又はオフを制御する信号を入力す
るために、各スイッチに走査線を設けることが必要とな
るが、図４（Ｂ）においては図示を省略する。なおスイ
ッチ１１３、１１４にはダイオードやゲート・ドレイン
間を接続したトランジスタを用いてもよい。また本実施
の形態においては、電源線の電位はVdd、発光素子１２
０の発光開始電圧（しきい値電圧）はVthとする。また
容量素子１１９の電荷はQ3、比例係数はC3、電位差はV3
とする。
【００２３】なお図４（Ｂ）に示す画素１０１におい
て、スイッチ１１１は画素１０１に対する映像信号の入
力を制御し、スイッチ１１２は発光素子１２０と容量素
子１１９の間の導通又は非導通を制御している。また容
量素子１２７は画素１０１に入力される映像信号を保持
し、スイッチ１２６は容量素子１２７に保持された電荷
を放電することでスイッチ１１２をオフにして発光素子
１２０の発光を停止せしめる機能を有する。このよう
に、３つのスイッチ(トランジスタ)、容量素子及び発光
素子を各画素に設けた発光装置のより詳しい説明につい
ては、特開２００１-３４３９３３号公報に記載されて
いるので、参考にするとよい。また、図１、２に示す各
画素１０１においてスイッチ１１３、１１４及び容量素
子１１９を除いたときにおける動作は、前記公報に記載
された発光装置の動作に準ずるので、参考にするとよ
い。
【００２４】次いで、図４（Ｂ）に示した画素１０１の
動作について説明する。
【００２５】まず、スイッチ１１１がオンになると、信
号線１２１に入力されている映像信号は、スイッチ１１
２に入力される。そして、該映像信号の電位に従って、
スイッチ１１２のオン又はオフが決定する。ここでは、
スイッチ１１２がオンになる映像信号が画素１０１に入
力され、容量素子１２７にはスイッチ１１２がオンの状
態を維持する所定の電荷が保持されているとする。
【００２６】なお各画素１０１に入力される映像信号に
よって、各画素１０１が有する発光素子１２０の発光又
は非発光が決定される。より詳しくは、各画素１０１に
入力される映像信号によって、スイッチ１１２がオンに
なると、発光素子１２０は発光する。またスイッチ１１
２がオフであると、発光素子１２０は非発光となる。
【００２７】この状態において、スイッチ１１４をオン
にして、スイッチ１１１、１１３、１２６はオフにす
る。そうすると、電源線１２３からスイッチ１１４を介
して、容量素子１１９に向かって電流が流れる。電流が
流れると、容量素子１１９の両電極間には電位差が生じ
始め、徐々に電荷が蓄積される。この電荷の蓄積は、容
量素子１１９の両電極間の電位差が電源線１２３の電位
Vddと同じ値になるまで続けられる。そして、容量素子
１１９に対する電荷の蓄積が終了すると、Q3は以下の式
（１）を満たす。
【００２８】
【数１】 Q3=C3×Vdd・・・（１）
【００２９】次いで、スイッチ１１３をオンにして、ス
イッチ１１１、１１４、１２６はオフにする。なおここ
では、スイッチ１１２は画素１０１に入力された映像信
号によってオンになっているとする。そうすると、容量
素子１１９、スイッチ１１３、１１２を介して発光素子
１２０の両電極間に電流が流れる。このとき、容量素子
１１９の電位差が発光素子１２０の発光開始電圧と同じ
値になるまで、発光素子１２０の両電極間には電流が流
れる。つまり、式（１）に示した容量素子１１９の電位
差から、発光素子１２０の発光開始電圧を引いた値が発
光素子１２０に流れる電荷に相当する。この電荷をＡと
おくと、電荷Ａは以下の式（２）を満たす。
【００３０】
【数２】 Ａ=C3×(Vdd-Vth)・・・（２）
【００３１】このようにして一定の電荷Ａが発光素子１
２０の両電極間に流れると、スイッチ１１３をオフに
し、さらにスイッチ１１４をオンにして上述した動作を
繰り返す。なおこの動作は、所定の期間中繰り返して行
われる。所定の期間とは、スイッチ１１２がオンである
期間に相当し、言い換えるとスイッチ１２６が選択され
て、容量素子１２７に保持された電荷が放電されるまで
の期間に相当する。
【００３２】このように本発明は、一定の電荷を発光素
子の両電極間に流す回路を各画素に設けることにより、
経時変化による発光素子の劣化の影響を抑制することが
できる。また本発明では、各画素に設けられるトランジ
スタは、線形領域で動作させ、且つ全てスイッチとして
のみ用いることで、トランジスタの特性バラツキの影響
を抑制することができる。また本発明では、各画素に設
けられるトランジスタは全てスイッチとして用いるた
め、その導電型は特に限定されない。したがって、各画
素を単一極性のトランジスタで構成することが可能とな
り、作製工程を削減することができる。その結果、作製
工程における歩留まりが向上し、また作製費用を抑制す
ることができる。
【００３３】（実施の形態２）本実施の形態では、本発
明の発光装置に設けられる画素の詳しい構成とその動作
について図１、２を用いて説明する。
【００３４】最初に、本実施の形態における画素１０１
の詳しい構成を図１（Ａ）を用いて説明する。画素１０
１において、１１１、１１２、１２６はスイッチ、１２
０は発光素子、１２１は信号線、１２２は走査線、１２
３は電源線、１２５は昇圧回路（charge pump）、１２
７は容量素子である。昇圧回路１２５は、スイッチ１１
３〜スイッチ１１７と容量素子１１８、１１９を有す
る。
【００３５】スイッチ１１１、１２６は直列に接続さ
れ、スイッチ１１２〜１１５は直列に接続され、スイッ
チ１１６、１１７は直列に接続されている。また容量素
子１１８、１１９は並列に接続されている。なおスイッ
チ１１１〜スイッチ１１７、１２６にはスイッチング機
能を有する素子を用いればよく、好ましくはトランジス
タを用いる。なおスイッチ１１３〜スイッチ１１７、１
２６としてトランジスタを用いる場合には、その導電型
は特に限定されない。また各スイッチのオン又はオフを
制御する信号を入力するために、各スイッチに走査線を
設けることが必要となるが、図１、２においては図示を
省略する。昇圧回路１２５が有するスイッチ１１３〜１
１７には、ダイオードやゲート・ドレイン間を接続した
トランジスタを用いてもよい。また本実施の形態におい
ては、容量素子１１８の電荷はQ1、比例係数はC1、容量
素子１１９の電荷はQ2、比例係数はC2とする。さらに電
源線の電位はVdd、発光素子１２０の発光開始電圧はVth
とする。
【００３６】次いで、本発明の発光装置に設けられる画
素１０１の動作について図１、２を用いて説明する。
【００３７】まず、スイッチ１１１がオンになると、信
号線１２１に入力されている映像信号は、スイッチ１１
２に入力される。そして、該映像信号の電位に従って、
スイッチ１１２のオン又はオフが決定する。ここでは、
スイッチ１１２がオンになる映像信号が画素１０１に入
力され、容量素子１２７にはスイッチ１１２がオンの状
態を維持する所定の電荷が保持されているとする。
【００３８】この状態において、容量素子１１９には発
光素子１２０の発光開始電圧が保存されているとする。
そして図１（Ａ）に示すように、昇圧回路１２５におい
て、スイッチ１１５、１１６をオンにして、それ以外の
スイッチをオフにする。そうすると、電源線１２３から
スイッチ１１５、容量素子１１９を介して、スイッチ１
１６に向かって電流が流れる。電流が流れると、容量素
子１１８の両電極間には電位差が生じ始め、徐々に電荷
が蓄積される。この電荷の蓄積は、容量素子１１８の両
電極間の電位差が電源線１２３の電位Vddと同じ値にな
るまで続けられる。そして、容量素子１１８に対する電
荷の蓄積が終了すると、電荷Q1と電荷Q2は以下の式
（３）、（４）を満たす。
【００３９】
【数３】 Q1=C1×Vdd・・・（３）
【００４０】
【数４】 Q2=C2×Vth・・・（４）
【００４１】次いで、図１（Ｂ）に示すように、昇圧回
路１２５において、スイッチ１１４、１１７をオンにし
て、それ以外のスイッチはオフにする。そうすると、電
源線１２３からスイッチ１１７、容量素子１１９を介
し、スイッチ１１４を介して容量素子１１８に向かって
電流が流れる。電流が流れると、容量素子１１８に蓄積
されていた電荷は、容量素子１１９に転送される。この
転送される電荷をΔQ、容量素子１１８の電位差をV1、
容量素子１１９の電位差をV2とすると、以下の式
（５）、（６）が成立する。
【００４２】
【数５】 -(Q1-ΔQ)=C1×V1・・・（５）
【００４３】
【数６】 Q2+ΔQ=C2×V2・・・（６）
【００４４】容量素子１１８、１１９の両電極間の電位
差V1とV2を足した値は、電源線１２５の電位に等しいこ
とから、以下の式（７）が成立する。
【００４５】
【数７】 Vdd=V1+V2・・・（７）
【００４６】そして上記の式（３）〜（７）から、以下
の式（８）に示すように容量素子１１９の電位差V2を求
めることができる。
【００４７】
【数８】 V2=(C2×Vth)/(C1+C2)+(2×C1×Vdd)/(C1+C2)・・・（８）
【００４８】続いて、図２（Ａ）に示すように、昇圧回
路１２５においてスイッチ１１３をオンにして、それ以
外のスイッチはオフにする。このとき、スイッチ１１２
は画素１０１に入力された映像信号によって、オンにな
っている。そうすると、容量素子１１９、スイッチ１１
３、１１２を介して発光素子１２０の両電極間に電流が
流れる。このとき、容量素子１１９の電位差が発光素子
１２０の発光開始電圧と同じ値になるまで、発光素子１
２０の両電極間には電流が流れる。つまり、式（８）に
示した容量素子１１９の電位差から、発光素子１２０の
発光開始電圧を引いた値が発光素子１２０に流れる電荷
に相当する。この電荷をＡとおくと、電荷Ａは以下の式
（９）を満たす。
【００４９】
【数９】 Ａ=C2×｛(2×C1×Vdd)/(C1+C2)-(C1×Vth)/(C1+C2)｝・・・（９）
【００５０】続いて、一定の電荷Ａが発光素子１２０の
両電極間に流れると、図２（Ｂ）に示すように、スイッ
チ１１３をオフにする。このときスイッチ１１２以外の
スイッチもオフを維持する。このようにして、図２
（Ｂ）に示す状態になったら、再び図１（Ａ）の状態に
戻って、上述した動作を繰り返す。
【００５１】なお図１（Ａ）から図２（Ｂ）に示した動
作は所定の期間中繰り返して行われる。所定の期間と
は、スイッチ１１２がオンである期間に相当し、言い換
えるとスイッチ１２６が選択されて、容量素子１２７に
保持された電荷が放電されるまでの期間に相当する。例
えば、時間階調方式が適用された発光装置では、サブフ
レーム期間に相当する。
【００５２】このように本発明は、一定の電荷を発光素
子の両電極間に流す昇圧回路を各画素に設けることによ
り、経時変化による発光素子の劣化の影響を抑制するこ
とができる。また本発明では、各画素に設けられるトラ
ンジスタは、線形領域で動作させ、且つ全てスイッチと
してのみ用いることで、トランジスタの特性バラツキの
影響を抑制することができる。また本発明では、各画素
に設けられるトランジスタは全てスイッチとして用いる
ため、その導電型は特に限定されない。したがって、各
画素を単一極性のトランジスタで構成することが可能と
なり、作製工程を削減することができる。その結果、作
製工程における歩留まりが向上し、また作製費用を抑制
することができる。
【００５３】なお上記の昇圧回路１２５の構成は一つの
実施の形態であり、本発明はこれに限定されない。本発
明の発光装置には、公知の如何なる構成の昇圧回路を適
用することができる。
【００５４】（実施の形態３）本実施の形態では、上述
した実施の形態とは異なる画素１０１の構成について図
３、４（Ａ）を用いて説明する。
【００５５】図３（Ａ）に示す画素１０１は、図１、２
に示した画素１０１においてスイッチ１１６、１１７を
除いた構成になっており、また容量素子１１８の一方の
電極には、クロック信号が直接入力されるようになって
いる。図３（Ａ）に示す画素１０１の構成とその動作の
詳しい説明は、上述の実施の形態に準ずるので、ここで
は省略する。
【００５６】図３（Ｂ）に示す画素１０１は、図１、２
に示した画素１０１に、容量素子１４１、スイッチ１４
２〜１４４を追加して、昇圧回路１２５の段数が１段増
えて３段の構成になっている。該画素１０１において
は、発光素子１２０に流れる電荷Ａは以下の式（１０）
のように示すことができる。
【００５７】
【数１０】 Ａ=C2×｛(3×C1×Vdd)/(C1+C2)-(C1×Vth)/(C1+C2)｝・・・（１ ０）
【００５８】上記の式（１０）では、Vddの項の係数は
３となっているため、電荷Aに対するVthの項の依存は小
さくなる。電荷Aに対するVthの項の依存が小さくなる
と、発光素子１２０の発光開始電圧Vthに対する依存が
小さくなるため、発光素子１２０の経時変化による劣化
の影響をさらに抑制することができる。なお図３（Ｂ）
に示す画素１０１の構成とその動作の詳しい説明は、上
述の実施の形態に準ずるので、ここでは省略する。
【００５９】図４（Ａ）に示す画素１０１は、１６１、
１６２、１７６はスイッチ、１７０は発光素子、１７１
は信号線、１７２は走査線、１７３は電源線、１２５は
昇圧回路（charge pump）、１７７は容量素子である。
昇圧回路１２５は、スイッチ１６３〜スイッチ１６７と
容量素子１６８、１６９を有する。図４（Ａ）に示す画
素１０１の動作の詳しい説明は、上述の実施の形態に準
ずるので、ここでは省略する。
【００６０】なお本実施の形態において、図３（Ａ）で
は２段の昇圧回路１２５を有する画素１０１を示し、図
３（Ｂ）では３段の昇圧回路１２５を有する画素１０１
を示したが、本発明はこれに限定されない。画素１０１
が有する昇圧回路１２５の段数は特に限定されない。
【００６１】（実施の形態４）本実施の形態では、図１
（Ａ）に示した画素１０１を実際にレイアウトした例に
ついて、図９を用いて説明する。
【００６２】図９において、１１１〜１１７、１２６は
トランジスタであり、スイッチとして用いられる。１２
２、１８２〜１８７は走査線、１２１は信号線、１２３
は電源線、１８１はグラウンド線である。１１８、１１
９、１２７は容量素子であり、半導体とゲート配線との
間の容量が用いられている。１８８は画素電極である。
該画素電極１８８上には、発光層と対向電極とが積層し
て形成されるが、図９では図示を省略する。
【００６３】トランジスタ１１１のソース領域又はドレ
イン領域の一方は、発光素子１２０（図示せず）の一方
の電極に接続される。そして本実施の形態では、発光素
子１２０から発せられる光は、基板とは反対側の面に出
射される。図１（Ａ）に示すように、画素１０１内に設
けられている素子の数が多い場合には、発光素子１２０
から発せられる光は、基板とは反対側の面に出射するよ
うにすることが好ましい。
【００６４】また本発明では、容量素子１１８、１１９
に保持することができる電荷の総量が重要になる。図９
に示す画素１０１では、容量素子１１８、１１９の画素
１０１に対する占有面積は同程度であるが、本発明はこ
れに限定されない。各容量素子の画素１０１に対する占
有面積は特に限定されない。
【００６５】（実施の形態５）本実施の形態では、本発
明の発光装置に適用される駆動方式について簡単に説明
する。
【００６６】多階調の画像を表示するときの駆動方式と
しては、大別してアナログ階調方式とデジタル階調方式
が挙げられるが、本発明の発光装置では両方式を適用す
ることが出来る。両方式の相違点は、発光素子の発光、
非発光の各状態において該発光素子を制御する方法にあ
る。前者のアナログ階調方式は、発光素子に流れる電流
量を制御して階調を得るという方式である。また後者の
デジタル階調方式は、発光素子がオン状態（輝度がほぼ
１００％である状態）と、オフ状態（輝度がほぼ０％で
ある状態）の２つの状態のみによって駆動するという方
式である。
【００６７】デジタル階調方式においては、多階調の画
像を表現するためにデジタル階調方式と面積階調方式と
を組み合わせた方式（以下面積階調方式と表記）やデジ
タル階調方式と時間階調方式とを組み合わせた方式（以
下時間階調方式と表記）が提案されている。
【００６８】面積階調方式とは、１画素を複数の副画素
に分割し、各副画素で発光、又は非発光を選択すること
で、１画素において発光している面積と、それ以外の面
積との差をもって階調を表現する方式である。また時間
階調方式とは、特開２００１-５４２６号にて報告され
ているように、発光素子が発光している時間を制御する
ことにより、階調表現を行う方式である。具体的には、
１フレーム期間を長さの異なる複数のサブフレーム期間
に分割し、各期間での発光素子の発光又は非発光を選択
することで、１フレーム期間内で発光した時間の長さの
差をもって階調を表現する。
【００６９】本発明の発光装置は、アナログ階調方式、
デジタル階調方式のいずれも適用することができる。但
し、アナログ階調方式を適用する場合には、各画素に電
位の異なる電源線を複数本設けるか、又は各画素に入力
する信号に合わせて電源線の電位を変える必要が生ず
る。一方、デジタル階調方式を適用する場合には、各画
素の電源線の電位は全て同じで構わないため、隣接する
画素間で電源線を共有することができる。
【００７０】なお多色表示を行う発光装置においては、
１画素にＲＧＢの各色に対応した複数の副画素が設けら
れる。各副画素は、ＲＧＢの各材料の電流密度やカラー
フィルタなどの透過率の相違により、同じ電圧を印加し
たとしても発せられる光の輝度は異なってしまうことが
ある。そのため、各色に対応した各副画素で電源線の電
位を変えることが好ましい。
【００７１】本実施の形態は、実施の形態１〜３と任意
に組み合わせることが可能である。
【００７２】（実施の形態６）本実施の形態では、本発
明の発光装置の概略について図５を用いて説明する。
【００７３】図５（Ａ）に示すように、本発明の発光装
置は基板１０７上に複数の画素１０１がマトリクス状に
配置された画素部１０２を有する。画素部１０２の周辺
には、信号線駆動回路１０３、第１の走査線駆動回路１
０４及び第２の走査線駆動回路１０５を有する。信号線
駆動回路１０３と、第１の走査線駆動回路１０４及び第
２の走査線駆動回路１０５には、ＦＰＣ１０６を介して
外部より信号が供給される。
【００７４】図５（Ａ）においては、１組の信号線駆動
回路１０３と、２組の走査線駆動回路１０４、１０５を
有しているが、本発明はこれに限定されない。駆動回路
の個数は、画素１０１の構成に応じて任意に設計するこ
とができる。また図５（Ａ）においては、画素部１０２
の周辺に設けられる駆動回路は、同一基板上に画素部１
０２と一体形成されているが、本発明はこれに限定され
ない。駆動回路は、画素部１０２が形成された基板１０
７の外部に配置してもよい。
【００７５】なお本明細書における発光装置とは、発光
素子を有する画素部及び駆動回路を基板とカバー材との
間に封入した発光パネル、前記発光パネルにＩＣ等を実
装した発光モジュール、表示装置として用いられる発光
ディスプレイなどを範疇に含む。つまり発光装置は、発
光パネル、発光モジュール及び発光ディスプレイなどの
総称に相当する。
【００７６】次いで、本発明の発光装置に設けられる信
号線駆動回路１０３について図５（Ｂ）を用いて説明す
る。信号線駆動回路１０３は、シフトレジスタ１３１、
第１のラッチ回路１３２及び第２のラッチ回路１３３を
有する。動作を簡単に説明すると、シフトレジスタ１３
１は、フリップフロップ回路（FF）等を複数列用いて構
成され、クロック信号（S-CLK）、スタートパルス（S-S
P）、クロック反転信号（S-CLKb）が入力される。これ
らの信号のタイミングに従って、順次サンプリングパル
スが出力される。
【００７７】シフトレジスタ１３１により出力されたサ
ンプリングパルスは、第１のラッチ回路１３２に入力さ
れる。第１のラッチ回路１３２には、デジタルビデオ信
号が入力されており、サンプリングパルスが入力される
タイミングに従って、各列でビデオ信号を保持してい
く。
【００７８】第１のラッチ回路１３２において、最終列
までビデオ信号の保持が完了すると、水平帰線期間中
に、第２のラッチ回路１３３にラッチパルスが入力さ
れ、第１のラッチ回路１３２に保持されていたビデオ信
号は、一斉に第２のラッチ回路１３３に転送される。そ
うすると、第２のラッチ回路１３３に保持されたビデオ
信号は、１行分が同時に信号線Ｓ1〜Ｓmに入力される。
【００７９】第２のラッチ回路１３３に保持されたビデ
オ信号が信号線Ｓ1〜Ｓmに入力されている間、シフトレ
ジスタ１３１においては再びサンプリングパルスが出力
される。以後この動作を繰り返す。
【００８０】次いで、第１及び第２の走査線駆動回路１
０４、１０５について図５（Ｃ）を用いて説明する。第
１及び第２の走査線駆動回路１０４、１０５は、シフト
レジスタ１３４、バッファ１３５をそれぞれ有する。動
作を簡単に説明すると、シフトレジスタ１３４は、クロ
ック信号（G-CLK）、スタートパルス（G-SP）及びクロ
ック反転信号（G-CLKb）に従って、順次サンプリングパ
ルスを出力する。その後バッファ１３５で増幅されたサ
ンプリングパルスは、走査線に入力されて１行ずつ選択
状態にしていく。
【００８１】なおシフトレジスタ１３４と、バッファ１
３５の間にはレベルシフタを配置してもよい。レベルシ
フタを配置することによって、ロジック回路部とバッフ
ァ部の電圧振幅を変えることが出来る。
【００８２】本実施の形態は、実施の形態１〜４と任意
に組み合わせることが可能である。
【００８３】（実施の形態７）本発明の発光装置の駆動
方法が適用される電子機器として、ビデオカメラ、デジ
タルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウント
ディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装
置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型
パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末
（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機ま
たは電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具
体的にはDigital Versatile Disc（ＤＶＤ）等の記録媒
体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備え
た装置）などが挙げられる。それらの電子機器の具体例
を図６に示す。
【００８４】図６（Ａ）は発光装置であり、筐体２００
１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２
００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明は表
示部２００３に適用することができる。また本発明によ
り、図６（Ａ）に示す発光装置が完成される。発光装置
は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶デ
ィスプレイよりも薄い表示部とすることができる。な
お、発光装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表
示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【００８５】図６（Ｂ）はデジタルスチルカメラであ
り、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、
操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッタ
ー２１０６等を含む。本発明は、表示部２１０２に適用
することができる。また本発明により、図６（Ｂ）に示
すデジタルスチルカメラが完成される。
【００８６】図６（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュ
ータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２
０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、
ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明は、表
示部２２０３に適用することができる。また本発明によ
り、図６（Ｃ）に示す発光装置が完成される。
【００８７】図６（Ｄ）はモバイルコンピュータであ
り、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０
３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含
む。本発明は、表示部２３０２に適用することができ
る。また本発明により、図６（Ｄ）に示すモバイルコン
ピュータが完成される。
【００８８】図６（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画
像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体
２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ
２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、
操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表
示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ
２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明は表
示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に適用することができ
る。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲ
ーム機器なども含まれる。また本発明により図６（Ｅ）
に示す画像表示装置が完成される。
【００８９】図６（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘ
ッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表
示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明は、表
示部２５０２に適用することができる。また本発明によ
り、図６（Ｆ）に示すゴーグル型ディスプレイが完成さ
れる。
【００９０】図６（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２
６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポー
ト２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０
６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キ
ー２６０９等を含む。本発明は、表示部２６０２に適用
することができる。また本発明により、図６（Ｇ）に示
すビデオカメラが完成される。
【００９１】図６（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０
１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０
４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続
ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明
は、表示部２７０３に適用することができる。なお、表
示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示すること
で携帯電話の消費電流を抑えることができる。また本発
明により、図６（Ｈ）に示す携帯電話が完成される。
【００９２】なお、将来的に発光材料の発光輝度が高く
なれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投
影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用
いることも可能となる。
【００９３】また、上記電子機器はインターネットやＣ
ＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて
配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情
報を表示する機会が増してきている。発光材料の応答速
度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
【００９４】また、発光装置は発光している部分が電力
を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報
を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特
に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする
表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景
として文字情報を発光部分で形成するように駆動するこ
とが望ましい。
【００９５】以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広
く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能であ
る。また本実施の形態の電子機器は、実施の形態１〜５
に示したいずれの構成の発光装置を用いても良い。
【００９６】
【発明の効果】本発明は、経時変化による発光素子の劣
化の影響を抑制するために、一定の電荷を発光素子の両
電極間に流す電気回路を各画素に設けた発光装置を提供
する。また本発明では、各画素に設けられるトランジス
タを線形領域で動作させ、且つ全てスイッチとしてのみ
用いることで、トランジスタの特性バラツキの影響を受
けない発光装置を提供する。
【００９７】さらに本発明では、各画素に設けられるト
ランジスタは全てスイッチとして用いるため、その導電
型は特に限定されない。したがって、各画素を単一極性
のトランジスタで構成することが可能となり、作製工程
を削減することができる。その結果、作製工程における
歩留まりが向上し、作製費用を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の発光装置に具備される画素の構成と
その動作を説明する図。
【図２】 本発明の発光装置に具備される画素の構成と
その動作を説明する図。
【図３】 本発明の発光装置に具備される画素の構成を
示す図。
【図４】 本発明の発光装置に具備される画素の構成を
示す図。
【図５】 本発明の発光装置を示す図。
【図６】 本発明の発光装置が適用される電子機器を示
す図。
【図７】 定電流駆動と定電圧駆動の概念図。
【図８】 本発明の発光装置に具備される画素の構成を
示す図。
【図９】 本発明の発光装置に具備される画素のレイア
ウト図。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】容量素子と、発光素子とを有する画素が複
    数個設けられた発光装置であって、 前記容量素子の電位差が電源電位Vddと同じ値になるま
    で当該容量素子に電荷を供給する手段と、前記容量素子
    の電位差が前記発光素子の発光開始電圧Vthと同じ値に
    なるまで前記発光素子に電荷を供給する手段とを有する
    ことを特徴とする発光装置。
  2. 【請求項２】容量素子と、発光素子とを有する画素が複
    数個設けられた発光装置であって、 前記容量素子の電位差が電源電位Vddと同じ値になるま
    で当該容量素子に電荷を供給する手段と、前記容量素子
    の電位差が前記発光素子の発光開始電圧Vthと同じ値に
    なるまで、前記発光素子に電荷を供給する手段とを有
    し、 前記容量素子の比例係数Cと、前記発光素子の両電極間
    に流れる電荷Aは、A＝C×(Vdd-Vth)を満たすことを特徴
    とする発光装置。
  3. 【請求項３】第１及び第２の容量素子が備えられた昇圧
    回路と、発光素子とを有する画素が複数個設けられた発
    光装置であって、 前記昇圧回路は、前記第１の容量素子の電位差が電源電
    位Vddと同じ値になるまで当該第１の容量素子に電荷を
    供給する手段と、 前記第２の容量素子の電位差が電源電位Vdd及び前記発
    光素子の発光開始電圧V thの和と同じ値になるまで前記
    第１の容量素子に保持されている電荷を前記第２の容量
    素子に転送する手段と、 前記第２の容量素子の電位差が前記発光素子の発光開始
    電圧Vthと同じ値になるまで前記発光素子に電荷を供給
    する手段とを有することを特徴とする発光装置。
  4. 【請求項４】第１及び第２の容量素子が備えられた昇圧
    回路と、発光素子とを有する画素が複数個設けられた発
    光装置であって、 前記昇圧回路は、前記第１の容量素子の電位差が電源電
    位Vddと同じ値になるまで、当該第１の容量素子に電荷
    を供給する手段と、前記第２の容量素子の電位差が電源
    電位Vdd及び前記発光素子の発光開始電圧Vthの和と同じ
    値になるまで、前記第１の容量素子に保持されている電
    荷を前記第２の容量素子に転送する手段と、前記第２の
    容量素子の電位差が前記発光素子の発光開始電圧Vthと
    同じ値になるまで、前記発光素子に電荷を供給する手段
    とを有し、 前記第１の容量素子の比例定数C1及び電位差V1と、前記
    第２の容量素子の比例定数C2及び電位差V2、並びに前記
    発光素子の両電極間を流れる電荷Aは、A＝C2×｛(2×C1
    ×Vdd)/(C1+C2)-(C1×Vth)/(C1+C2)｝を満たすことを特
    徴とする発光装置。
  5. 【請求項５】請求項３又は請求項４に記載の前記発光装
    置は、前記第１の容量素子の一方の電極にクロックを入
    力する手段を有することを特徴とする発光装置。
  6. 【請求項６】請求項１乃至請求項４のいずれか一項にお
    いて、 前記画素は複数のスイッチを有し、 前記複数のスイッチは単一極性の複数のトランジスタで
    あることを特徴とする発光装置。
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