JP2004184643A

JP2004184643A - 有機ｅｌ表示装置の駆動方法

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Publication number: JP2004184643A
Application number: JP2002350519A
Authority: JP
Inventors: Naoki Kato; 直樹加藤
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Kyocera Display Corp
Current assignee: Kyocera Display Corp; AGC Inc
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-02
Also published as: JP3830888B2; US20040160393A1; CN1512471A; US7202840B2

Abstract

【課題】横クロストークや輝度むらの発生を抑制する。
【解決手段】走査配線に選択電圧を印加する選択期間中に、定電流回路からデータ配線に定電流を供給する定電流期間の後にそのデータ配線をハイインピーダンス状態にするハイインピーダンス期間を設ける。また、有機ＥＬ素子として、電流効率の電圧依存性が小さい有機ＥＬ素子を用いる。さらに、ＰＷＭにより階調表示を行う際に、ハイインピーダンス期間の終了時のデータ配線の予測電位にもとづいて算出される画素の残留電荷量を、それぞれの階調レベルの発光輝度に応じた電荷量に上乗せした量の電荷を、定電流期間で定電流回路からデータ電極に供給する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス発光素子（以下、有機ＥＬ素子という。）を用いた有機ＥＬ表示装置の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機ＥＬ素子は陽極と陰極間に有機薄膜を有する。両電極に挟持された有機薄膜には無視できない容量が生ずる。また、有機ＥＬ素子は、半導体発光ダイオードに似た特性を有している。陽極側を高電圧側とし、所定の電圧を両電極間に印加して有機薄膜に電流を供給すると発光する。逆に、陰極側を高電位とした場合には電流がほとんど流れず発光しない。そのため、有機ＥＬ素子は、有機ＬＥＤと呼ばれることもある。
【０００３】
有機ＥＬ素子の有機薄膜に定電圧を印加した際、その発光輝度は温度変化や経時変化によって大きく変動する。しかし、電流値に対する有機ＥＬ素子の発光輝度の変動は小さい。所定の表示輝度を行うために、駆動回路に定電流回路を設けて、それぞれの有機ＥＬ素子に定電流を供給する、定電流性の駆動方法を用いることが一般的である。
【０００４】
マトリックス電極の各画素部に有機ＥＬ素子をそれぞれ配置した有機ＥＬ表示装置が実現されている。図９（ａ）に斜視図、図９（ｂ）に断面図を模式的に示す。陽極に接続されるかまたは陽極そのものを形成する複数の陽極配線２と、それに直交する方向に、陰極に接続するかまたは陰極そのものを形成する複数の陰極配線１が配置される。陰極配線１と陽極配線２の交点が画素４となり、両電極間に有機薄膜３が挟持される。このように、ガラス基板５上に有機ＥＬ素子によって構成された画素がマトリックス状に平面配置される。
【０００５】
有機ＥＬ表示装置の表示を単純マトリックス駆動法で行う手法について説明する。以下、陰極配線１、陽極配線２のいずれか一方を走査配線、他方をデータ配線とする。定電圧回路が備えられた走査ドライバに走査配線を接続する。走査配線に対して定電圧性の駆動を行う。そして、走査配線のうちの１本を選択電圧が印加されている選択状態、残りを選択電圧が印加されていない非選択状態として、走査配線を順次走査する。一般的に、走査配線の一方の端から他方の端に対して選択期間毎に１つの走査配線を順次に選択電圧を印加する走査を行い、一定の期間の間にすべての走査配線を走査し、所定の駆動電圧を印加する。
【０００６】
出力段に定電流回路が備えられたデータドライバにデータ配線を接続する。選択した走査配線の表示パターンに対応する表示データを、走査に同期してすべてのデータ配線に供給する。定電流回路からデータ配線に供給された電流パルスは、選択した走査配線とデータ配線との交点に位置する有機ＥＬ素子を通して、選択した走査配線に流れる。
【０００７】
有機ＥＬ素子の画素は、その画素が接続された走査配線が選択されていて、かつデータ配線から電流が供給されている期間だけ発光する。データ配線から電流の供給が止まると発光も停止する。このようにして、データ配線と走査配線との間に挟持された有機ＥＬ素子に対して電流を供給し、すべての走査配線の走査を順次繰り返す。そして、所望の表示パターンに応じて表示画面全体の画素の発光・非発光を制御する。
【０００８】
駆動を行う際に、有機ＥＬ素子の陽極配線２および陰極配線１を、走査配線またはデータ配線のいずれにも設定できる。つまり、陽極配線２を走査配線とし、陰極配線１をデータ配線とするか、または陽極配線２をデータ配線、陰極配線１を走査配線として使用できる。両電極は駆動を行う上で互換性を有している。有機ＥＬ素子の極性と電極との関係を調整して配置すればよい。一般的には、データ配線を陽極配線２に対応させ、走査配線を陰極配線１に対応させることが多い。以後、陰極配線１が走査配線、陽極配線２がデータ配線であるとして有機ＥＬ表示装置の駆動と表示について説明を行う。なお、表示画面を人間が見るときの上下左右にかかわらず、走査配線に対して平行に配列した方向の画素の並びを「行」、データ配線に対して平行な方向に配列した画素の並びを「列」とも呼ぶこととする。
【０００９】
まず、有機ＥＬ素子の陰極に接続した走査配線は以下の電位条件を満たすことが必要である。つまり、選択状態の走査配線の電位は、非選択状態の走査配線の電位より低く設定しなければならない。そのため、選択状態の走査配線の電位をグラウンド（接地）電位とし、非選択状態の走査配線電位に接地電位より高い電位を与えるように駆動を行う。
【００１０】
列側のデータ配線には、その出力データが「画素」を発光させるオンデータである場合には定電流を供給する。出力データが「画素」を非発光とさせるオフデータである場合には、接地電位に等しい定電圧の出力を供給する。つまり、「画素」がオンかオフかによって、定電流性出力または定電圧性出力の間で切り替わるように構成されている。データ配線に対して定電流出力をするのは、上述したように発光輝度を電流値で制御するためである。
【００１１】
また、有機ＥＬ素子に流れる電流の方向は、陽極配線２であるデータ配線から有機薄膜３を通して、陰極配線１である走査配線へ流れるように設定される。そのため、データ配線の電位を、選択状態にある走査配線の電位である接地電位より高く設定する。
【００１２】
図１０の等価回路図に示すように、有機ＥＬ素子は電気的にダイオードのような特性を示すとともに容量性の特性をも示す。定電流回路が備えられたデータドライバから画素に電流を供給し、選択電圧が印加されている行の有機ＥＬ素子の画素を発光させる。しかし、同時に選択電圧が印加されていない非選択の行の画素の容量を充電しなければならない。
【００１３】
表示画面を構成するマトリックスの行数が増加して、データ配線１本あたりに接続された有機ＥＬ素子の画素数が増加すると、全体の容量を充電するために必要な電流が無視できない値になる。その結果、選択電圧が印加されている行の画素に流れる電流が減少して、発光輝度が見込みの値より低くなる。
【００１４】
このような問題点を解決する二つの駆動法が提案されている。第１はリセット駆動である。１本の走査配線から次の走査配線に駆動を切り替える際に、すべての走査配線を一旦等しい電位に設定し、その電位から充電を行って駆動を行う（例えば特許文献１。）。
【００１５】
第２はプリチャージ駆動である。データドライバ側に充電回路をさらに設け、所定の時間だけ各画素の有機ＥＬ素子をあらかじめ充電する。そして、有機ＥＬ素子の駆動電位を高めることによって発光輝度を向上させる（例えば特許文献２。）。
【００１６】
以下、あらかじめすべての走査配線を一旦等しい電位に設定したり、各画素の有機ＥＬ素子をあらかじめ充電したりすることを「容量充電」と呼ぶことにする。
【００１７】
列側がＣ_１、Ｃ_２、Ｃ_３およびＣ_４、行側がＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３およびＲ_４である４×４のマトリックス表示画面で、図１１に示す表示パターンの表示を行う場合の基本的な駆動波形を図１２に示す。ここでは、データドライバからの出力電流パルスの時間幅を変更して行う駆動法について説明する。
【００１８】
図１２に示すように、最大輝度（１００％輝度）で発光させる画素に対して、選択期間のほぼ全幅となるパルス幅で電流パルスを供給する。５０％輝度で発光させる画素に対して、１００％輝度の場合の半分となる幅の電流パルスを供給する。この駆動法がパルス幅変調（以下、ＰＷＭともいう。）である。
【００１９】
なお、有機薄膜３において発光層の陽極側に正孔輸送層を積層し、さらに正孔輸送層と陽極との間に正孔注入層を積層した構造おける正孔注入層として例えば銅フタロシアニンを用いることができるが、高分子有機材料を使用することにより有機ＥＬディスプレイの特性を向上させる技術が報告されている（例えば、特許文献３）。
【００２０】
【特許文献１】
特開平９−２３２０７４号公報（段落００２４〜段落００３２、図１〜図４）
【００２１】
【特許文献２】
特開平１１−４５０７１号公報（段落００２２〜段落００２９、図２）
【００２２】
【特許文献３】
特開２０００−３６３９０号公報（特許請求の範囲）
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の駆動法では、容量充電を実行した後、実際に画素を駆動する。容量充電の実行完了時の画素に印加されている電圧（充電電圧）が、画素を駆動する際にデータ配線に印加される電圧（駆動電圧）にまで達していない場合には、充電電圧と駆動電圧との差が輝度の低下を引き起こすことがある。図１３に、１００％輝度または１００％輝度に近い比較的高い輝度で発光させるときの画素に印加される印加電圧の例を示す。図１３において、横方向に定電流供給期間を示し、縦方向に印加電圧を示す。また、印加電圧の立ち上がり時点は、容量充電の実行完了時である。
【００２４】
図１３（ａ）に示すように充電電圧と駆動電圧とが一致している場合には、画素に直ちに所望の電流が流れる。しかし、図１３（ｂ）に示すように充電電圧よりも駆動電圧が高い場合には、容量充電の実行が完了しても、印加電圧が駆動電圧に達するまで同一列における選択されていない画素にも電流が流れる。その結果、点灯させる画素に投入される電荷が不足し、発光輝度が低下する。また、充電電圧よりも駆動電圧が低い場合には、容量充電の実行が完了した後、選択されている画素に対して、同一列における選択されていない画素の容量からも電流が流れる。その結果、点灯させる画素に投入される電荷が過剰になり、発光輝度が上昇する。
【００２５】
陰極配線１はある程度の抵抗値を有しているので、１行当たりの点灯画素数の相違に応じて陰極に流れ込む電流量が異なる。その結果、表示パターンの相違に応じて陰極電位が相違する。その相違と、充電電圧と駆動電圧との差とに応じて、画素を１００％輝度または１００％輝度に近い比較的高い輝度で発光させるときなど比較的高い輝度で発光させる場合でも、図１４（ｂ）に示すように、表示パターンに応じた横帯状のむらが発生する。この表示状態を横クロストークと呼ぶ。図１４には、（ａ）に示すように表示画面の一部を非点灯にし、他の部分を１００％輝度で発光させたいにもかかわらず、点灯画素数が多い行の陰極電位が上昇し、画素を構成する有機ＥＬ素子に所定の電流が流れず、（ｂ）に示すように所望の発光輝度より暗くなる例が示されている。
【００２６】
ＰＷＭを用いて低い輝度で発光させる場合には、横クロストークの問題がより大きくなる。図１５に、ＰＷＭによって画素を点灯させるときの印加電圧の例を示す。図１５において、横方向に定電流供給期間を示し、縦方向に印加電圧を示す。
【００２７】
図１５（ａ）に示すように充電電圧と駆動電圧とが一致している場合には、画素に直ちに所望の電流が流れる。しかし、図１５（ｂ）に示すように充電電圧と駆動電圧とが異なっている場合には、容量充電の実行が完了しても、印加電圧が駆動電圧に達するまで同一列における選択されていない画素にも電流が流れる。図１５（ｂ）に示すように、低い輝度で発光させる場合には印加電圧が駆動電圧に達しないうちに、電流をデータ配線に供給する駆動期間が終了してしまう。その場合、画素は所望の輝度（要求輝度）よりも低い輝度で発光する。有機ＥＬ表示装置において、すべての画素の電流電圧特性が揃っていれば一律に輝度低下する。しかし、電流電圧特性が異なる場合には、同じ電圧が印加されても画素を流れる電流値が異なって輝度が異なる。なお、画素の電流電圧特性とは、画素に印加される電圧値と画素に流れる電流との関係である。
【００２８】
電流電圧特性にばらつきがある場合、すなわち印加電圧に対して流れる電流が異なる画素がある場合には、同一の輝度で発光させるように定電流駆動しているにもかかわらず、ある画素は要求輝度で発光するが他の画素は低い輝度で発光する。その結果、視認できる程度に輝度が異なってしまう輝度むらが生ずる。
【００２９】
また、１００％輝度または１００％輝度に近い比較的高い輝度で発光させるときよりも、発生する横クロストークの程度が大きくなる。
【００３０】
さらに、有機ＥＬディスプレイにおけるすべての画素を対象として容量充電を実行する場合には、その分の電力が消費される。よって、表示パターンが点灯画素数の少ないパターンであっても、消費電力を、容量充電を実行するために消費される電力より低くすることはできない。
【００３１】
本発明は、上記のような課題を解決するための発明であって、有機ＥＬ表示装置において横クロストークや輝度むらの発生を抑制できるとともに有機ＥＬ表示装置の消費電力を低減できるようにすることを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の駆動方法では、リセット駆動やプリチャージ駆動などの容量充電のための特別な駆動を実行せず、駆動期間を選択期間よりも短く設定し、選択期間における駆動期間において画素に投入される電荷の量を要求輝度に応じた量に制御する。また、駆動期間において画素の容量に蓄積された電荷が、選択期間中の非駆動期間において画素に供給されるように制御する。以下、このような駆動法を電荷制御駆動と呼ぶ。リセット駆動やプリチャージ駆動を実行しない場合には、駆動開始時から陽極電圧が駆動電圧に達するまでの期間において画素に流れる電流が少なく、その期間では発光輝度が見込みの値より低くなることは上述したとおりである。しかし、要求輝度に応じて画素に投入される電荷の量を制御することによって、要求輝度に対して、選択期間における発光量を均一にすることができる。よって、輝度のばらつきを低減することができ、その結果、横クロストークの発生も抑制される。
【００３３】
本発明の態様１は、走査配線に選択電圧を印加する選択期間中に、定電流回路からデータ配線に定電流を供給した後にデータ配線をハイインピーダンス状態にし、有機ＥＬ素子として、選択期間内における有機ＥＬ素子の陽極と陰極との間にかかる電圧の立上がり期間経過後からハイインピーダンス状態の終了時までの期間に陽極と陰極との間にかかる電圧の範囲では、有機ＥＬ素子に流れる電流に対する発光効率の変動が所定範囲内に収まる有機ＥＬ素子を用いることを特徴とする駆動方法を提供する。所定範囲は、例えば１５％である。
【００３４】
態様２は、走査配線に選択電圧を印加する選択期間中に、定電流回路からデータ配線に定電流を供給した後にデータ配線をハイインピーダンス状態にし、ＰＷＭにより階調表示を行い、それぞれの階調レベルで画素を発光させる際に、それぞれの階調レベルの発光輝度に応じた電荷量に、ハイインピーダンス期間の終了時のデータ配線の予測電位にもとづいて算出される残留電荷量を加算した量の電荷を、定電流期間で定電流回路からデータ電極に供給することを特徴とする駆動方法を提供する。態様２によれば、階調レベルが低い場合でも、所望の輝度を得ることができるとともに、輝度むらと横クロストークの発生を抑制できる。
【００３５】
態様３は、態様２において、加算する電荷の量を、有機ＥＬ素子の周囲温度に応じて変化させることを特徴とする駆動方法を提供する。
【００３６】
態様４は、態様１から態様３において、選択期間内における立上がり期間経過後から前記ハイインピーダンス状態の終了時までの期間に陽極と陰極との間にかかる電圧の範囲では、有機ＥＬ素子に流れる電流に対する発光効率の変動が１５％以内である特性の有機ＥＬ素子を用いることを特徴とする駆動方法を提供する。態様４によれば、選択期間中に印加電圧が大きく変化しても均一な輝度を得ることができる。
【００３７】
態様５は、態様４において、正孔注入層に重量平均分子量が１０００以上の高分子有機材料が５０重量％以上含まれる有機ＥＬ素子を用いることを特徴とする駆動方法を提供する。態様５によれば、電流に対する発光効率の電圧依存性が小さい有機ＥＬ素子を実現することができる。
【００３８】
態様６は、態様１から態様５において、フレーム周波数が１２０Ｈｚ以下であって、デューティ比を１／３２〜１／１２８に設定し、ハイインピーダンス期間の時間を（１／デューティ比）μｓ以上に設定することを特徴とする駆動方法を提供する。態様６によれば、本発明の駆動法を効果的に使用できる範囲の一例が特定される。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する、図１は、本発明の電荷制御駆動を従来の駆動法と対比して示す示す概念図である。図２は、有機ＥＬ表示装置における配線の状態を示す概念図である。図３は、データドライバにおける１列分の駆動部分を画素とともに模式的に示す模式図である。図１（ａ），（ｂ）はＰＷＭを用いた従来の駆動法を示し、図１（ｃ），（ｄ）はＰＷＭを用いた本発明の電荷制御駆動を示す。図１において、Ｒは１つの選択期間と次の選択期間との間の休止期間を示す。また、図１（ａ）〜（ｄ）において、上段はデータドライバ４の出力電流波形を示し、下段は陽極電圧波形（陽極配線の電圧波形）を示す。
【００４０】
図２において、データドライバ４は、データ配線としての陽極配線２に駆動時に定電流を与え、走査ドライバ５は、選択する走査配線としての陰極配線１に選択電圧を与える。図３に示すように、データ配線としての陽極配線２は、スイッチ素子４１によって、定電流回路４２に接続される状態、接地電位に接続される状態、およびいずれにも接続されない状態（ハイインピーダンス状態）のいずれかの状態をとることができる。なお、陽極配線２が接地電位に接続されるには、休止期間においてである。以下、図１（ｃ），（ｄ）における定電流が供給されている駆動期間を定電流期間、ハイインピーダンス状態にある期間をハイインピーダンス期間ということがある。
【００４１】
従来の駆動法では、単純マトリックス駆動法で画素を１００％輝度で発光させるときには、図１（ａ）に示すように、容量充電が完了した後、選択期間の最初から最後まで、選択されている画素（選択電圧が印加されている陰極配線１に接続されている画素）に定電流が供給される。また、画素を５０％輝度で発光させるときには、図１（ｂ）に示すように、選択期間における５０％の期間において、選択されている画素に定電流が供給され、残り５０％の期間において陽極配線２の電位が接地電位とされ、画素に電流が流れないようにする。
【００４２】
それに対して、電荷制御駆動では、単純マトリックス駆動法で画素を１００％輝度で発光させるときには、図１（ｃ）に示すように、選択期間における所定期間において、スイッチ４１を定電流回路４２と陽極配線２とが接続される状態にして、選択されている画素に定電流を供給する。また、選択期間における残りの期間において、スイッチ４１を定電流回路４２と陽極配線２とが切り離される状態にして、陽極配線２をハイインピーダンス状態にする。
【００４３】
また、画素を５０％輝度で発光させるときには、図１（ｄ）に示すように、図１（ｃ）に示す定電流期間よりも短い所定期間において、スイッチ４１を定電流回路４２と陽極配線２とが接続された状態にして、選択されている画素に定電流を供給する。また、選択期間における残りの期間において、スイッチ４１を定電流回路４２と陽極配線２とが切り離される状態にして、陽極配線２をハイインピーダンス状態にする。なお、選択されている陰極配線１の電位を選択電圧としての０Ｖ（接地電位）とし、選択されていない陰極配線１の電位を選択電圧よりも高い電位にする。
【００４４】
画素を５０％輝度で発光させるときには、選択期間において有機ＥＬ素子を通過する電荷の量が、１００％輝度で発光させるときの選択期間において有機ＥＬ素子を通過する電荷の量の半分になるように、定電流期間の長さを設定する。５０％輝度以外の階調の場合も、選択期間において有機ＥＬ素子を通過する電荷の量が、１００％輝度で発光させるときの選択期間において有機ＥＬ素子を通過する電荷の量に対して輝度差分だけ少なくなるように、定電流期間の長さを設定する。
【００４５】
また、電荷制御駆動を行う場合の選択期間を従来法での選択期間を同じ時間にするには、定電流期間が従来法での定電流期間の１／２である場合には、定電流回路４１から供給される電流値を従来法での電流値のおおよそ２倍にすればよい。
【００４６】
定電流期間において定電流回路４１から投入される電荷は、１列におけるすべての画素の容量に蓄積されるとともに、選択されている画素のダイオード特性によって、選択されている画素を通過する。選択されている画素を通過することによって画素は発光する。また、ハイインピーダンス期間において、１列におけるすべての画素の容量に蓄積された電荷が、選択されている画素のダイオード特性によって、選択されている画素を通過する。従って、ハイインピーダンス期間においても画素は発光を継続する。
【００４７】
なお、選択期間終了時の陽極配線２の電位をＶ_ＲＥＳＴとすると、Ｖ_ＲＥＳＴと１列分の容量Ｃ_ｃｏｌｍとで決まる量の電荷が、１列分の画素の容量に残留することになる。以下、選択期間の終了時に１列分の画素に残留する電荷の量を残存電荷量という。また、選択期間のうちの定電流期間において定電流回路４２から１列に投入された電荷の量を投入電荷量という。
【００４８】
次に、電荷制御駆動によれば輝度むらが低減される理由について説明する。本発明が適用される有機ＥＬディスプレイの構造は図９に示す従来の有機ＥＬディスプレイの構造と同じでよいが、有機ＥＬディスプレイにおいて使用されている有機ＥＬ素子は、通過電流に対する発光効率（発光輝度／電流密度）の電圧依存性が小さい特性を有することが好ましい。
【００４９】
高分子有機材料を含有したものを正孔注入層として使用すると、画素に対する印加電圧によらず発光効率がほぼ一定になる有機ＥＬ素子を得ることができる。図４に、発光効率の電圧依存性が小さい有機ＥＬ素子の特性例を示す。また、図５に、正孔注入層として銅フタロシアニンを用いた有機ＥＬ素子の特性例を示す。図４および図５において、横軸は画素への印加電圧を示し、縦軸は発光効率を示す。図４に示す特性では、３〜１８Ｖの１５Ｖの電圧範囲において、発光効率の変動の程度（（最大値−最小値）／最小値）は１０％未満である。３〜１８Ｖの範囲は、一般に、選択期間内（ただし、選択期間における画素に印加される電圧の立上がり期間、すなわち有機ＥＬ素子の陽極と陰極との間にかかる電圧がほぼ安定状態に達するまでの期間を除く。）に有機ＥＬ素子の陽極と陰極との間にかかる電圧の範囲を包含しているとみなしてよい。
【００５０】
図１（ｃ），（ｄ）に示すように、電荷制御駆動では、定電流期間において画素への印加電圧は一定ではない。しかし、図４に例示した特性を有する有機ＥＬ素子を用いれば、印加電圧によらず発光効率がほぼ一定である。つまり、印加電圧によらず、選択期間において同じ量の電流が流れると選択期間における発光量は同じである。換言すれば、選択されている画素は、選択期間において有機ＥＬ素子を通過する電荷の量に応じた発光量を呈する。以下、選択期間において有機ＥＬ素子を通過する電荷の量を素子通過電荷量という。素子通過電荷量は（投入電荷量−残存電荷量）である。
【００５１】
それぞれの階調レベルにおいて、素子通過電荷量が一定であれば、選択期間における各階調レベルの発光量は一定になる。また、階調の違いに応じて素子通過電荷量を設定すれば、所望の階調表示を行うことができる。投入電荷量は、定電流回路４２の出力電流値と定電流期間の長さとで決まるので、容易に定めることができる。残存電荷量を制御することは難しいが、１列分の容量Ｃ_ｃｏｌｍを知ることは容易であるから、Ｖ_ＲＥＳＴを予測することができれば残存電荷量をほぼ正確に予測できる。
【００５２】
また、それぞれの階調レベルにおける素子通過電荷量は各階調レベルにおける要求輝度にもとづいて決めることができる。それぞれの階調レベルにおいて必要な素子通過電荷量と残存電荷量とが決まれば、素子通過電荷量に残存電荷量を上乗せした電荷量、すなわち素子通過電荷量に対して残存電荷量を加算した電荷量を投入電荷量とすることによって、各階調レベルの発光量を一定にすることができる。従って、輝度むらを低減することができる。その結果、横クロストークも低減する。投入電荷量に対応した定電流期間すなわち駆動パルス幅を、下記の式１のように表すことができる。
【００５３】
駆動パルス幅＝Ｃ_１×階調レベルの要求輝度＋Ｃ_２（式１）
式１において、Ｃ_１は定数であり、Ｃ_２は残存電荷量に対応した上乗せ分（加算分）に相当する。なお、Ｃ_２は温度に依存する値であり、有機ＥＬ素子の周囲温度に応じて変化させるようにしてもよい。具体的には、有機ＥＬ素子の周囲温度が高い場合にはＣ_２を減らし、有機ＥＬ素子の周囲温度が低い場合にはＣ_２を増やせばよい。
【００５４】
有機ＥＬ素子の特性のばらつき等に起因して、ハイインピーダンス期間開始時の陽極配線２の電位Ｖ_{ｄｒｉｖｅ}がばらつくことがある。しかし、ハイインピーダンス期間を十分長く設定すれば、電位Ｖ_{ｄｒｉｖｅ}のばらつきによらず、画面内において均一な表示を行うことができる。図６は、図４に示す特性を有する有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置を１／６４デューティで電荷制御駆動した場合の到達電位とハイインピーダンス期間の時間（ハイインピーダンス時間）との関係の測定例を示す説明図である。ここで、到達電位とは、陽極配線２の電位のことである。また、実線は、定電流期間終了時すなわちハイインピーダンス期間開始時の陽極配線２の電位Ｖ_{ｄｒｉｖｅ}が１４Ｖであった場合の測定結果を示し、破線は、Ｖ_{ｄｒｉｖｅ}が１６Ｖであった場合の測定結果を示す。
【００５５】
ハイインピーダンス時間の経過とともに到達電位は徐々に低下する。そして、定電流期間終了時のＶ_{ｄｒｉｖｅ}が異なっても、ハイインピーダンス期間の時間であるハイインピーダンス時間が７０μｓ程度であれば、そのときの到達電位の差がかなり小さくなっている。また、ハイインピーダンス時間が７０μｓ程度を越えると、その差はさらに小さくなる。
【００５６】
図７は、図４に例示した特性を有する有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置を１／６４デューティで電荷制御駆動し、ハイインピーダンス時間を９４μｓとした場合の定電流期間終了時の陽極配線２の電圧と到達電位との関係の測定例を示す説明図である。図７に示すように、定電流期間終了時の陽極配線２の電圧に関わらず、９４μｓのハイインピーダンス時間が経過したときの到達電位はほぼ一定である。
【００５７】
図６に示す測定結果にもとづいて、Ｖ_{ｄｒｉｖｅ}がばらついてもハイインピーダンス時間が７０μｓ程度以上であれば、到達電位はほぼ一致するとみなすことができる。例えば、図６に示す測定結果にもとづいて、到達電位を７Ｖと予測する。残存電荷量は、（到達電位×１列分の容量）によって算出できる。このように、図４に示す特性を有する有機ＥＬ素子を用いた有機ＥＬ表示装置では、階調レベルによらず残存電荷量を一意に予測することができ、式１におけるＣ_２を一意に定めることができる。よって、各階調レベルにおける要求輝度に応じた適切な投入電荷量すなわち駆動パルス幅を決定することができる。そして、駆動パルス幅が適切に設定されることにより、素子通過電荷量も階調レベルに応じた適切な量になり、各階調レベルにおいて輝度むらが抑制される。
【００５８】
次に、本発明の駆動法を効果的に使用できる駆動のためのパラメータについて図８を参照して説明する。デューティが小さい場合には選択期間を長くとれるので、従来の駆動法を用いても、輝度むらや横クロストークはさほど発生しない。具体的には、デューティ比が１／３２よりも小さい場合に電荷制御駆動は有効である（図８における「本発明の効果が十分に得られる範囲」を示す直線を参照。）。また、選択期間の全範囲にわたってハイインピーダンス期間を設定することはできないので、使用するデューティに応じたハイインピーダンス時間の制約がある（図８における「ハイインピーダンス時間の最大値」の曲線を参照。）。さらに、例えばフレーム周波数６０Ｈｚにおいて選択期間のうち少なくとも２０％程度の期間が定電流期間に割り当てられることが好ましいので、そこからもハイインピーダンス時間の制約が生ずる（図８における「ハイインピーダンス時間の最小値」の曲線を参照。）。
【００５９】
以上のことから、本発明の駆動法を効果的に使用できるのは、図８において斜線で示される領域である。すなわち、デューティ比が１／３２よりも小さく、かつ、デューティ比が１／１２８よりも大きな範囲（図８において１／１２８よりも左側の領域）であって、ハイインピーダンス期間が選択期間に対して０％よりも大きく８０％以下の範囲である。実用的には、上述したようにハイインピーダンス時間が（１／デューティ比）μｓ程度以上であって、ハイインピーダンス期間が選択期間に対して８０％以下であることが好ましい。また、フレーム周波数が１２０Ｈｚ以下である場合には、デューティ比が１／６４よりも大きければハイインピーダンス期間を選択期間に対して１／２としてもよく、フレーム周波数が７０Ｈｚ以下である場合には、デューティ比が１／８４よりも大きければハイインピーダンス期間を選択期間に対して１／２としてもよい。
【００６０】
以上に説明したように、本実施の形態では、単純マトリクス型の有機ＥＬ表示装置を駆動する際に、発光効率の電圧依存性が小さい有機ＥＬ素子を有する有機ＥＬ表示装置を用い、選択期間において定電流期間に続いてハイインピーダンス期間を設けるようにしたので、特に、ＰＷＭを用いる場合に低階調における輝度むらと横クロストークを低減することができる。すなわち、表示品位を向上させることができる。なお、図４に示すように、発光効率の変動の程度は、選択期間において画素に印加されうる電圧の範囲において１０％未満であるが、その範囲において１５％程度の変動であれば、実用的に電荷制御駆動を使用できると考えられる。
【００６１】
また、容量充電を行わないので、消費電力を低減できる。このことは、特に、点灯画素数が少ない場合すなわち点灯率が低い場合に顕著である。
【００６２】
以下、電荷制御駆動の実施例を示す。
【００６３】
［例１］
ガラス基板上に、単純マトリクスの有機ＥＬ表示素子を形成した。まず、ガラス基板上に膜厚２００ｎｍのＩＴＯを成膜し、これをエッチングして陽極配線２を形成した。次に、膜厚３００ｎｍのクロム（Ｃｒ）とアルミニウム（Ａｌ）の積層膜を成膜し、これをエッチングして有機ＥＬ表示素子内の引き回し配線を形成した。その上に、絶縁膜として感光性のポリイミドを塗布し、露光現像して各画素の発光部となる開口部を形成した。この上に，有機ＥＬ層の一層となる正孔注入層として、高分子有機材料であるＰＴＰＤＥＫを有機溶媒を用いた湿式塗布法により膜厚３０ｎｍの薄膜に形成した。なお、ＰＴＰＤＥＫは、例えばケミプロ化成株式会社製である。また、ＰＴＰＤＥＫの重量平均分子量は１０００以上であり、有機溶媒中に５０重量％以上含まれるようにする。
【００６４】
さらに、その上に、有機ＥＬ層を真空蒸着法により積層した。正孔輸送層としての膜厚１００ｎｍのα−ＮＰＤとを形成し、次いで、有機発光材料による発光層のホスト化合物としてのＡｌｑおよびゲスト化合物の蛍光性色素としてのクマリン６を、膜厚３０ｎｍとなるように同時に蒸着して形成した。この上に、電子輸送層として膜厚３０ｎｍのＡｌｑを蒸着し，さらに陰極界面層としてのＬｉＦを０．５ｎｍ蒸着した。最後に、陰極配線１として、膜厚１００ｎｍのＡｌで走査電極を形成し、陰極引き回し配線に接続した。次に、ガラス基板上に形成された有機ＥＬ層を水分から守るために、他のガラス基板１枚を対向配置し、周辺シール材によって両基板を接合し、内部に乾燥窒素ガスを封入した。
【００６５】
以上のように作製した有機ＥＬ表示素子に駆動回路を接続して有機ＥＬ表示装置を得た。なお、画素数は９６（列）×６４（行）であり、画素ピッチは、０．３５ｍｍ×０．３５ｍｍである。そして、有機ＥＬ表示装置を、フレーム周波数８６Ｈｚ、１／６４デューティで電荷制御駆動した。また、階調数を１６（黒レベルを含む）とした。そして、データドライバ４として、沖電気株式会社製のＭＬ９３６１を使用した。
【００６６】
電荷制御駆動において、選択期間の時間（選択時間）は１８２μｓである。なお、６μｓの休止期間を設けた。表１に示すように、駆動電流は１列あたり０．６ｍＡである。また、最大輝度時の定電流期間である最高階調時の電流印加時間を９８μｓ、黒レベルを除く最低階調時の電流印加時間を１１．５μｓとした。なお、逆ガンマ補正を考慮しているので、最低階調時の輝度は最大輝度の１／１５よりも小さい。さらに、最高階調時のハイインピーダンス期間の時間であるインピーダンス時間を７８μｓすなわち選択時間の４３％とした。ここで、式１のＣ_２に相当する上乗せパルス幅を１０．８μｓとした。
【００６７】
以上のような電荷制御駆動を行った結果、輝度むらは視認できず、クロストークも生じなかった。
【００６８】
【表１】

【００６９】
［例２］
例１で用いた有機ＥＬ表示素子を用いて、フレーム周波数８６Ｈｚ、１／６４デューティで電荷制御駆動した。また、階調数を１６（黒レベルを含む）とした。表１に示すように、駆動電流は１列あたり１．２ｍＡである。また、最大輝度時の定電流期間である最高階調時の電流印加時間を１２７ｓ、黒レベルを除く最低階調時の電流印加時間を５．８μｓとした。さらに、最高階調時のインピーダンス時間を４９μｓすなわち選択時間の７０％とした。また、上乗せパルス幅を５．４μｓとした。
【００７０】
以上のような電荷制御駆動を行った結果、輝度むらは視認できず、クロストークも生じなかった。
【００７１】
［比較例１］
例１で用いた有機ＥＬ表示素子を従来法のリセット駆動により駆動した。フレーム周波数は８６Ｈｚであり、デューティ比は１／６４であり、階調数は１６（黒レベルを含む）である。また、表２に示すように、駆動電流は、例１における駆動電流の半分である１列あたり０．３ｍＡである。
【００７２】
この場合には、横クロストークが視認された。また、例１と同様に作製した有機ＥＬ表示素子のうち駆動電圧に位置分布があるものでは、低階調時に輝度むらが視認された。なお、駆動電圧に位置分布があるとは、有機ＥＬ表示素子において画素の電流電圧特性にばらつきがあることである。
【００７３】
【表２】

【００７４】
［比較例２］
例１で用いた有機ＥＬ表示素子を用いて、フレーム周波数８６Ｈｚ、１／６４デューティで電荷制御駆動した。また、階調数を１６（黒レベルを含む）とした。表２に示すように、駆動電流は１列あたり０．４ｍＡである。また、最大輝度時の定電流期間である最高階調時の電流印加時間を１４７ｓ、黒レベルを除く最低階調時の電流印加時間を１８μｓとした。さらに、最高階調時のインピーダンス時間を２９μｓすなわち選択時間の１６％とした。また、上乗せパルス幅を１６．２μｓとした。
【００７５】
この場合には、輝度むらを確認することはできでなかったが、横クロストークが視認された。
【００７６】
【発明の効果】
本発明の駆動法によれば、有機ＥＬ表示装置の表示品位を向上させることができ、また、特に点灯率が小さい場合に消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電荷制御駆動を従来の駆動法と対比して示す示す概念図。
【図２】有機ＥＬ表示装置における配線の状態を示す概念図。
【図３】データドライバにおける１列分の駆動部分を画素とともに模式的に示す模式図。
【図４】発光効率の電圧依存性が小さい有機ＥＬ素子の特性例を示す説明図。
【図５】銅フタロシアニンを用いた有機ＥＬ素子の特性例を示す説明図。
【図６】到達電位とハイインピーダンス時間との関係の測定例を示す説明図。
【図７】定電流期間終了時の陽極配線の電圧と到達電位との関係の測定例を示す説明図。
【図８】電荷制御駆動を効果的に使用できる範囲を説明するための説明図。
【図９】（ａ）は有機ＥＬ表示装置を示す斜視図、（ｂ）は有機ＥＬ表示装置を示す断面図。
【図１０】有機ＥＬ素子の等価回路図。
【図１１】表示パターンの一例を示す説明図。
【図１２】駆動波形の一例を示す波形図。
【図１３】従来法によって画素に印加される印加電圧の例を示す波形図。
【図１４】横クロストークが発生している様子を示す説明図。
【図１５】従来法によってＰＷＭによって画素を点灯させるときの印加電圧の例を示す波形図。
【符号の説明】
１陽極配線
２陰極配線
３有機薄膜
４データドライバ
５走査ドライバ

Claims

交差するように配置された複数の走査配線と複数のデータ配線との間に有機ＥＬ素子が配置され、それぞれのデータ配線がデータドライバに接続され、それぞれのデータドライバには定電流回路が備えられた有機ＥＬ表示装置を、単純マトリックス駆動によって駆動する駆動方法において、
走査配線に選択電圧を印加する選択期間中に、前記定電流回路からデータ配線に定電流を供給した後にデータ配線をハイインピーダンス状態にし、
前記有機ＥＬ素子として、選択期間内における有機ＥＬ素子の陽極と陰極との間にかかる電圧の立上がり期間経過後から前記ハイインピーダンス状態の終了時までの期間に前記陽極と前記陰極との間にかかる電圧の範囲では、有機ＥＬ素子に流れる電流に対する発光効率の変動が所定範囲内に収まる有機ＥＬ素子を用いる
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の駆動方法。
交差するように配置された複数の走査配線と複数のデータ配線との間に有機ＥＬ素子が配置され、データ配線がデータドライバに接続され、データドライバには定電流回路が備えられた有機ＥＬ表示装置を、単純マトリックス駆動によって駆動する有機ＥＬ表示装置の駆動方法において、
走査配線に選択電圧を印加する選択期間中に、前記定電流回路からデータ配線に定電流を供給した後にデータ配線をハイインピーダンス状態にし、
ＰＷＭにより階調表示を行い、
それぞれの階調レベルで画素を発光させる際に、それぞれの階調レベルの発光輝度に応じた電荷量に、前記ハイインピーダンス期間の終了時のデータ配線の予測電位にもとづいて算出される残留電荷量を加算した量の電荷を、前記定電流期間で前記定電流回路からデータ電極に供給する
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置の駆動方法。
加算する電荷の量を、有機ＥＬ素子の周囲温度に応じて変化させる請求項２に記載の有機ＥＬ表示装置の駆動方法。
所定範囲は１５％である請求項１、２又は３に記載の有機ＥＬ表示装置の駆動方法。
正孔注入層に重量平均分子量が１０００以上の高分子有機材料が５０重量％以上含まれる有機ＥＬ素子を用いる請求項４に記載の有機ＥＬ表示装置の駆動方法。
フレーム周波数が１２０Ｈｚ以下であって、デューティ比を１／３２〜１／１２８に設定し、
ハイインピーダンス期間の時間を（１／デューティ比）μｓ以上に設定する
請求項１、２、３、４又は５に記載の有機ＥＬ表示装置の駆動方法。