JP2006259572A - 有機ｅｌ装置及びその駆動方法並びに電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光層に対して順バイアスと逆バイアスとを交互に印加して駆動する交流駆動を行う場合であっても、実行的な発光時間を短くすることなく表示を行うことができるとともに、全表示領域に占める発光面積の割合に応じた輝度制御を行うことができる有機ＥＬ装置及びその駆動方法、並びに当該有機ＥＬ装置を備える電子機器を提供する。
【解決手段】 有機ＥＬ装置は、対向する画素電極２３と共通陰極５０との間に機能層１１０を備えた構成であり、この機能層１１０は、発光層と、画素電極２３と発光層との間に設けられた陽極バッファ層と、共通陰極５０と発光層との間に設けられた陰極バッファ層とを含んで構成される。電源制御回路ＳＣは、画素電極２３及び共通陰極５０に対して、極性が互いに異なる順バイアス電圧及び逆バイアス電圧を、表示画像の輝度割合に応じて印加時間を異ならせて印加する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、有機ＥＬ装置及びその駆動方法並びに電子機器に関する。

バックライト等を必要としない自発光素子として、近年、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬという）素子を備えた有機ＥＬ装置が注目されている。有機ＥＬ素子は、対向する一対の電極間に有機ＥＬ層、即ち発光素子を備えて構成されたものであり、フルカラー表示を行う有機ＥＬ装置は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色に対応する発光波長帯域を有する発光素子を備えている。対向する一対の電極間に電圧が印加されると、注入された電子と正孔とが発光素子内で再結合し、これより発光素子が発光する。このような有機ＥＬ装置に形成される発光素子は、通常１μｍを下回るほどの薄膜で形成される。また、有機ＥＬ装置は、発光素子そのものが発光するため、従来の液晶表示装置に用いられているようなバックライトも必要ない。従って、有機ＥＬ装置は、その厚みを極めて薄型化することができるという利点を有する。

ところで、一定方向のバイアスを印加して上記の有機ＥＬ装置を直流駆動する場合には、不純物イオンが発光層の内部を拡散して特定の部分に蓄積され、この蓄積された不純物イオンが電極から注入された正孔又は電子をトラップし、発光寿命及び輝度が低下するといった問題が生じていた。この問題を解決するために、例えば以下の特許文献１，２等では、発光時に発光素子に印加される駆動電圧、即ち順バイアスと、この順バイアスの電圧に対して逆極性となる逆バイアスとを交互に印加する交流駆動を行っている。この交流駆動によって発光層に極性の異なる電圧が交互に印加されることにより、発光素子の内部における電荷及び不純物イオンの蓄積や、不純物イオンにより発生した内部電界が緩和されるため、発光素子の発光寿命及び輝度の低下を抑えることができるというものである。

また、表示装置として一般的に用いられているＣＲＴ（Cathode Ray Tube）においては、全表示領域に占める発光領域の割合が小さい場合には、その表示領域の輝度を高めるピーク輝度表示が行われる。例えば、打ち上げ花火の画像を表示する場合には、全表示領域の殆どで黒表示が行われおり、花火が輝いている僅かな部分の表示は輝度を高めた表示がなされる。これにより、表示画像にメリハリをつけることができる。以下の特許文献３には、有機ＥＬ装置において、全表示領域に占める発光領域の割合に応じて有機ＥＬ素子に印加する電圧を変化させてピーク輝度表示を実現する技術が開示されている。
特開平９−２９３５８８号公報 特開２００４-１１４５０６号公報 特開２００２−２９７０９７号公報

しかしながら、上記の交流駆動により発光素子を駆動する場合において、発光素子は通常、陽極、発光層、及び陰極からなる積層構造を有しているため、陽極側から正の電圧が印加され、陰極側に負の電圧が印加されたとき、即ち順バイアスが印加された時にのみ発光が得られる。つまり、交流駆動を用いて逆バイアスが印加されたときには、発光素子は発光しないことになる。このように実効的な発光時間が短くなると表示が暗くなるという問題が生じていた。

また、有機ＥＬ素子に印加する電圧を変化させてピーク輝度表示を実現しようとすると、全表示領域に占める発光面積の割合に応じて個別の電源を設ける必要があるため、有機ＥＬ装置が大型化してしまうという問題があった。また、単一の可変電源を用いる構成も考えられるが、かかる電源を用いた場合には、全表示領域に占める発光面積の割合が大きく駆動電圧が低いときに階調制御が難しくなるという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発光層に対して順バイアスと逆バイアスとを交互に印加して駆動する交流駆動を行う場合であっても、実行的な発光時間を短くすることなく表示を行うことができるとともに、全表示領域に占める発光面積の割合に応じた輝度制御を行うことができる有機ＥＬ装置及びその駆動方法、並びに当該有機ＥＬ装置を備える電子機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の有機ＥＬ装置は、対向する陽極と陰極との間に少なくとも発光層を備えた有機ＥＬ装置であって、前記陽極と前記発光層との間に設けられた導電性材料からなる陽極バッファ層と、前記陰極と前記発光層との間に設けられた導電性材料からなる陰極バッファ層と、前記陽極及び前記陰極に対して、極性が互いに異なる順バイアス電圧及び逆バイアス電圧を、表示画像の輝度割合に応じて印加時間を異ならせて印加する駆動装置とを備えることを特徴としている。
この発明によると、導電性材料からなる陽極バッファ層、発光層、及び導電性材料からなる陰極バッファ層からなる構造を対向する陽極と陰極との間に形成しているため、極性の異なる電圧が交互に印加された場合の何れにおいても常に発光が得られる。従って、発光層の内部における電荷及び不純物イオンの蓄積や不純物イオンにより発生する内部電界が緩和され、実効的な発光時間を短くすることなく表示を行うことが可能となるという効果がある。また、陽極及び陰極に対して、極性が互いに異なる順バイアス電圧及び逆バイアス電圧を、表示画像の輝度割合に応じて印加時間を異ならせて印加しているため、例えば表示画像の輝度割合が小さい場合には高い輝度が得られる順バイアス電圧の印加時間を長くし、逆に表示画像の輝度割合が大きい場合には輝度が低い逆バイアス電圧の印加時間を長くするといった駆動を行うことができる。これにより、表示がその輝度割合に応じた輝度制御を行うことができ、ＣＲＴのようなメリハリのある表示を行うことができるという効果がある。
ここで、表示画像の輝度割合とは、有機ＥＬ装置の有効表示領域内に設けられる発光層の全てを最大輝度で表示させた場合のそれらの輝度の積算値と、表示画像により表示すべき発光層のみを表示させた場合のそれらの輝度の積算値との比をいう。つまり、個々の発光層の最大輝度をＬ_ｍａｘとし、表示画像により表示すべき発光層のみを表示させた場合の個々の発光層の輝度をＬ_ｋ（ｋは表示画像により表示すべき発光層の数）とすると、表示画像の輝度割合Ｌｒは以下の（１）式で表され、０≦Ｌｒ≦１の値を取り得る。
Ｌｒ＝ΣＬ_ｋ／ΣＬ_ｍａｘ ……（１）
また、本発明の有機ＥＬ装置は、前記駆動装置が、前記陽極及び前記陰極に対して、前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧を単位時間当たり２回以上印加することを特徴としている。
この発明によると、順バイアス電圧及び逆バイアス電圧が単位時間当たり２回以上印加されるため、順バイアス電圧を印加したときに得られる輝度と逆バイアス電圧を印加したときに得られる輝度とが異なっていても、ちらつきとして視認されることを防止することができる。
ここで、本発明の有機ＥＬ装置は、前記単位時間が、前記表示画像の１フレームを表示するのに要する時間であることを特徴としている。
この発明によると、表示画像の１フレームを表示するのに要する時間を単位として順バイアス電圧と逆バイアス電圧との印加時間を異ならせているため、駆動装置の構成をさほど複雑化することなく表示画像の輝度割合に応じた輝度制御を行うことができる。
また、本発明の有機ＥＬ装置は、前記駆動装置が、前記単位時間毎に、前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧のうちの何れか一方を他方に優先して先に印加することが望ましい。
或いは、前記駆動装置が、前の単位時間において最後に印加した一方のバイアス電圧とは異なる他方のバイアス電圧を、次の単位時間において先に印加することが望ましい。
また、本発明の有機ＥＬ装置は、前記駆動装置が、前記表示画像の輝度割合に対して、前記発光層の発光輝度が非線形となるように前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧の印加時間を設定することを特徴としている。
この発明によると、表示画像の輝度割合に対する発光層の発光輝度が非線形となるように順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間が設定されるため、従来から用いられているＣＲＴのようにメリハリのある表示を自然に行うことができる。
また、本発明の有機ＥＬ装置は、前記駆動装置が、前記表示画像の輝度割合に対する前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧の印加時間を規定するテーブルを備えており、当該テーブルに基づいて前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧の印加時間を設定することを特徴としている。
この発明によるとテーブルの内容に従って順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間が設定されるため、装置構成の複雑化及びコスト上昇をさほど招かずに表示画像の輝度割合に応じた輝度制御を行うことができる。また、テーブルの内容を変更するだけで順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間を変えることができるため、装置構成の大幅な変更を招くこともない。
また、本発明の有機ＥＬ装置は、前記発光層が、赤色を発光する赤色発光層、緑色を発光する緑色発光層、及び青色を発光する青色発光層を備えており、前記駆動装置は、前記赤色発光層、緑色発光層、及び青色発光層毎に、前記順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間を異ならせることを特徴としている。
この発明によると、赤色発光層、緑色発光層、及び青色発光層毎に順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間を異ならせているため、赤色発光層、緑色発光層、及び青色発光層の間に発光特性の差異があったとしても各々の層の発光輝度を等しく設定することが可能になるという効果がある。
また、本発明の有機ＥＬ装置は、前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層が、導電性高分子からなることを特徴とする。
また、前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層は、エチレンジオキシチオフェンを含む高分子化合物からなることが望ましい。
尚、前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳであってもよい。
ここで、前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層のシート抵抗は、１００Ωｃｍよりも小さいことが望ましい。
上記課題を解決するために、本発明の有機ＥＬ装置の駆動方法は、対向する陽極と陰極との間に少なくとも発光層を備えた有機ＥＬ装置の駆動方法であって、前記陽極と前記発光層との間には導電性材料からなる陽極バッファ層が、前記陰極と前記発光層との間には導電性材料からなる陰極バッファ層がそれぞれ設けられており、前記陽極及び前記陰極に対して、極性が互いに異なる順バイアス電圧及び逆バイアス電圧を、表示画像の輝度割合に応じて印加時間を異ならせて印加することを特徴としている。
この発明によると、導電性材料からなる陽極バッファ層、発光層、及び導電性材料からなる陰極バッファ層からなる構造を対向する陽極と陰極との間に形成しているため、極性の異なる電圧が交互に印加された場合の何れにおいても常に発光が得られる。従って、発光層の内部における電荷及び不純物イオンの蓄積や不純物イオンにより発生する内部電界が緩和され、実効的な発光時間を短くすることなく表示を行うことが可能となるという効果がある。また、陽極及び陰極に対して、極性が互いに異なる順バイアス電圧及び逆バイアス電圧を、表示画像の輝度割合に応じて印加時間を異ならせて印加しているため、例えば表示画像の輝度割合が小さい場合には高い輝度が得られる順バイアス電圧の印加時間を長くし、逆に表示画像の輝度割合が大きい場合には輝度が低い逆バイアス電圧の印加時間を長くするといった駆動を行うことができる。これにより、表示がその輝度割合に応じた輝度制御を行うことができ、ＣＲＴのようなメリハリのある表示を行うことができるという効果がある。
また、本発明の有機ＥＬ装置の駆動方法は、前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧が、前記陽極及び前記陰極に対して単位時間当たり２回以上印加されることを特徴としている。
この発明によると、順バイアス電圧及び逆バイアス電圧が単位時間当たり２回以上印加されるため、順バイアス電圧を印加したときに得られる輝度と逆バイアス電圧を印加したときに得られる輝度とが異なっていても、ちらつきとして視認されることを防止することができる。
ここで、前記単位時間は、前記表示画像の１フレームを表示するのに要する時間であることを特徴としている。
この発明によると、表示画像の１フレームを表示するのに要する時間を単位として順バイアス電圧と逆バイアス電圧との印加時間を異ならせているため、駆動装置の構成をさほど複雑化することなく表示画像の輝度割合に応じた輝度制御を行うことができる。
また、本発明の有機ＥＬ装置の駆動方法は、前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧のうちの何れか一方が、前記単位時間毎に他方に優先して先に印加されることが望ましい。
或いは、前の単位時間において最後に印加した一方のバイアス電圧とは異なる他方のバイアス電圧が、次の単位時間において先に印加されることが望ましい。
また、本発明の有機ＥＬ装置の駆動方法は、前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧の印加時間が、前記表示画像の輝度割合に対して、前記発光層の発光輝度が非線形となるように設定されることを特徴としている。
この発明によると、表示画像の輝度割合に対する発光層の発光輝度が非線形となるように順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間が設定されるため、従来から用いられているＣＲＴのようにメリハリのある表示を自然に行うことができる。
また、本発明の有機ＥＬ装置の駆動方法は、前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧の印加時間が、前記表示画像の輝度割合に対する前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧の印加時間を規定するテーブルに基づいて設定されることを特徴としている。
この発明によるとテーブルの内容に従って順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間が設定されるため、装置構成の複雑化及びコスト上昇をさほど招かずに表示画像の輝度割合に応じた輝度制御を行うことができる。また、テーブルの内容を変更するだけで順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間を変えることができるため、装置構成の大幅な変更を招くこともない。
更に、本発明の有機ＥＬ装置の駆動方法は、前記発光層きち、赤色を発光する赤色発光層、緑色を発光する緑色発光層、及び青色を発光する青色発光層を備えており、前記赤色発光層、緑色発光層、及び青色発光層毎に、前記順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間を異ならせることを特徴としている。
この発明によると、赤色発光層、緑色発光層、及び青色発光層毎に順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間を異ならせているため、赤色発光層、緑色発光層、及び青色発光層の間に発光特性の差異があったとしても各々の層の発光輝度を等しく設定することが可能になるという効果がある。
本発明の電子機器は、上記の有機ＥＬ装置を備えたことを特徴としている。
この構成によれば、良好な表示特性を有する電子機器を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による有機ＥＬ装置及びその駆動方法並びに電子機器について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下に示す各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。

図１は、本発明の一実施形態による有機ＥＬ装置の電気的構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、周辺駆動装置１２と表示パネル部１３とを含んで構成される。周辺駆動装置１２は、ＣＰＵ（中央処理装置）１４、主記憶部１５、グラフィックコントローラ１６、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１７、タイミングコントローラ１８、及びビデオＲＡＭ（ＶＲＡＭ）１９を含んで構成される。尚、ＣＰＵ１４に変えてＭＰＵ（演算処理装置）を備える構成であっても良い。また、表示パネル部１３は、表示パネルＤＰ、行選択ドライバ８０、及びデータドライバ１００を含んで構成される。尚、表示パネル部１３に設けられる表示パネルＤＰには、電源制御回路ＳＣからの電源が供給されている。

周辺駆動装置１２が備えるＣＰＵ１４は、主記憶部１５に記憶された画像データを読み出し、主記憶部１５を用いて展開処理等の各種処理を行ってグラフィックコントローラ１６に出力する。グラフィックコントローラ１６は、データ生成部１６ａ及び輝度情報解析部１６ｂを含んで構成される。データ生成部１６ａは、ＣＰＵ１４から出力された画像データを元に表示パネル部１３に対応した画像データ及び同期信号（垂直同期信号、水平同期信号）を生成する。グラフィックコントローラ１６はデータ生成部１６ａで生成した画像データをＶＲＡＭ１９に転送し、同期信号をタイミングコントローラ１８に出力する。

また、グラフィックコントローラ１６の輝度情報解析部１６ｂはＣＰＵ１４から出力された画像データを元に画像データの輝度割合を算出する。ここで、画像データの輝度割合とは、表示パネルＤＰに設けられる画素（詳細は後述する）の全てを最大輝度で表示させた場合のそれらの輝度の積算値と、画像データにより表示すべき画素のみを表示させた場合のそれらの輝度の積算値との比をいう。

つまり、個々の画素の最大輝度をＬ_ｍａｘとし、画像データにより表示すべき画素のみを表示させた場合の個々の画素の輝度をＬ_ｋ（ｋは画像データにより表示すべき画素の数）とすると、画像データの輝度割合Ｌｒは以下の（２）式で表され、０≦Ｌｒ≦１の値を取り得る。
Ｌｒ＝ΣＬ_ｋ／ΣＬ_ｍａｘ ……（２）

尚、表示パネルＤＰに設けられる画素の全てを最大輝度で表示させた場合、即ち画像データの輝度割合Ｌｒが「１」である場合には、表示パネルＤＰには最も明るい白色表示がなされる。画像データの輝度割合Ｌｒが「１」に近づくにつれて発光する画素数が多くなって発光面積が大きくなり、表示パネルＤＰの全体が白色表示されることになる。逆に、画像データの輝度割合Ｌｒが「０」に近づくにつれて発光する画素数が少なくなって発光面積が小さくなり、表示パネルＤＰの殆どは黒色表示がなされていることになる。

また、輝度情報解析部１６ｂは、算出した画像データの輝度割合とルックアップテーブル１７に格納されている内容とに基づいて、電源制御回路ＳＣが表示パネルＤＰに供給する順バイアスの時間と逆バイアスの時間との比（デューティ比）を決定する。尚、順バイアス及び逆バイアスについての詳細は後述する。グラフィックコントローラ１６は輝度情報解析部１６ｂで決定したデューティ比を上記の同期信号とともにタイミングコントローラ１８に出力する。ルックアップテーブル１７には、画像データの輝度割合に対する順バイアスと逆バイアスとの印加時間を規定するデータが格納されている。尚、ルックアップテーブル１７に格納されたデータに基づいたデューティ比の決定についての詳細は後述する。

ＶＲＡＭ１９は、グラフィックコントローラ１６から出力された画像データを表示パネル部１３のデータドライバ１００に出力し、タイミングコントローラ１８は水平同期信号を表示パネル部１３のデータドライバ１００に出力するとともに、垂直同期信号を表示パネル部１３の行選択ドライバ８０に出力し、更には上記の順バイアス及び逆バイアスを切り替えるための制御信号を電源制御回路ＳＣに出力する。尚、ＶＲＡＭ１９からの画像データとタイミングコントローラ１８からの各種信号とは同期が取られて出力される。

次に、表示パネル部１３の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態による有機ＥＬ装置に設けられる表示パネル部１３の配線構造を示す模式図である。図２に示す表示パネル部１３は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス方式のもので、複数の走査線１０１と、各走査線１０１に対して直角に交差する方向に延びる複数の信号線１０２と、各信号線１０２に並列に延びる複数の電源線１０３とからなる配線構成を有し、走査線１０１と信号線１０２との各交点付近に画素領域Ｘを形成したものである。

このように、本実施形態の有機ＥＬ装置１に設けられる表示パネル部１３は、同色の発光領域が信号線１０２及び電源線１０３に沿って配列され、走査線１０１に沿う方向に赤色発光領域、緑色発光領域、及び青色発光領域が順に繰り返される所謂縦ストライプ構造を有している。各電源線１０３は、電源制御回路ＳＣに接続されている。信号線１０２には、シフトレジスタ、レベルシフタ、ビデオライン、及びアナログスイッチを備えるデータドライバ１００が接続されている。また、走査線１０１には、シフトレジスタ及びレベルシフタを備える行選択ドライバ８０が接続されている。

画素領域Ｘ各々には、走査線１０１を介して走査信号がゲート電極に供給されるスイッチング用ＴＦＴ１１２と、このスイッチング用ＴＦＴ１１２を介して信号線１０２から共有される画素信号を保持する保持容量１１３と、保持容量１１３によって保持された画素信号がゲート電極に供給される駆動用ＴＦＴ１２３と、この駆動用ＴＦＴ１２３を介して電源線１０３に電気的に接続したときに電源線１０３から駆動電流が流れ込む画素電極（電極）２３と、この画素電極２３と共通陰極（電極）５０との間に挟み込まれた機能層１１０とが設けられている。このような画素電極２３と共通陰極５０と機能層１１０とにより、発光素子、即ち有機ＥＬ素子が構成されている。

上記構成の表示パネル部１３においては、走査線１０１が駆動されてスイッチング用ＴＦＴ１１２がオン状態になると、そのときの信号線１０２の電位が保持容量１１３に保持され、保持容量１１３の状態に応じて、駆動用ＴＦＴ１２３のオン・オフ状態が決まる。そして、駆動用ＴＦＴ１２３のチャネルを介して電源線１０３から画素電極２３に電流が流れ、更に機能層１１０を介して共通陰極５０に電流が流れる。すると、機能層１１０は、これを流れる電流量に応じて発光する。

図３は、本発明の一実施形態による有機ＥＬ装置１に設けられる表示パネル部１３の構成を模式的に示す平面図である。図３に示す通り、表示パネル部１３は、光透過性と電気絶縁性とを備える基板２０と、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上にマトリックス状に配置されてなる画素電極域（図示せず）と、画素電極域の周囲に配置されるとともに各画素電極に接続される電源線１０３と、少なくとも画素電極域上に位置する平面視ほぼ矩形の画素部３（図３中一点鎖線枠内）とを備えて構成されている。尚、本実施形態において画素部３は、中央部分の実表示領域４（図中二点鎖線枠内）と、実表示領域４の周囲に配置されたダミー領域５（一点鎖線及び二点鎖線の間の領域）とに区画されている。

実表示領域４には、それぞれ画素電極を有する表示領域Ｒ，Ｇ，Ｂが図中のＡ−Ｂ方向及びＣ−Ｄ方向に規則的に配置されている。また、実表示領域４の図３中両側には、行選択ドライバ８０，８０が配置されている。この行選択ドライバ８０，８０は、ダミー領域５の下層側に位置して設けられている。また、実表示領域４の図３中上方側には検査回路９０が配置されており、この検査回路９０はダミー領域５の下層側に配置されて設けられている。この検査回路９０は、有機ＥＬ装置１の作動状況を検査するための回路であって、例えば検査結果を外部に出力する検査情報出力手段（図示せず）を備え、製造途中や出荷時における表示装置の品質、欠陥の検査を行うことができるように構成されている。

行選択ドライバ８０及び検査回路９０の駆動電圧は、所定の電源部から駆動電圧導通部３１０（図４参照）及び駆動電圧導通部３４０（図４参照）を介して印加されている。また、これら行選択ドライバ８０及び検査回路９０への駆動制御信号及び駆動電圧は、この有機ＥＬ装置１の作動制御を司る所定のメインドライバ等から駆動制御信号導通部３２０（図４参照）及び駆動電圧導通部３５０（図５参照）を介して送信及び印加されるようになっている。尚、この場合の駆動制御信号とは、行選択ドライバ８０及び検査回路９０が信号を出力する際の制御に関連するメインドライバ等からの指令信号である。

図４は図３のＡ−Ｂ線に沿う断面図であり、図５は図３のＣ−Ｄ線に沿う断面図である。図４，図５に示す通り、表示パネル部１３は、基板２０と封止基板３０とが封止樹脂４０を介して貼り合わされてなるものである。基板２０、封止基板３０、及び封止樹脂４０で囲まれた領域においては、封止基板３０の内面に水分や酸素を吸収するゲッター剤４５が貼着されている。また、その空間部は窒素ガスが充填されて窒素ガス充填層４６となっている。このような構成のもとに、表示パネル部１３内部に水分や酸素が浸透するのが抑制され、これにより有機ＥＬ装置１はその長寿命化が図られたものとなっている。

基板２０としては、所謂トップエミッション型の有機ＥＬ装置である場合には、この基板２０の対向側である封止基板３０側から発光光を取り出す構成であるため、透明基板及び不透明基板の何れも用いることができる。不透明基板としては、例えば、アルミナ等のセラミック、ステンレススチール等の金属シートに表面酸化等の絶縁処理を施したものの他に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等が挙げられる。

また、所謂ボトムエミッション型の有機ＥＬ装置である場合には、基板２０側から発光光を取り出す構成であるので、基板２０としては、透明或いは半透明のものが採用される。例えば、ガラス、石英、樹脂（プラスチック、プラスチックフィルム）等が挙げられ、特にガラス基板が好適に用いられる。尚、本実施形態では、基板２０側から発光光を取り出すボトムエミッション型とし、よって基板２０としては透明或いは半透明のものを用いるようにする。封止基板３０としては、例えば電気絶縁性を有する板状部材を採用することができる。また、封止樹脂４０は、例えば熱硬化樹脂或いは紫外線硬化樹脂からなるものであり、特に熱硬化樹脂の一種であるエポキシ樹脂よりなっているのが好ましい。

また、基板２０上には、画素電極２３を駆動するための駆動用ＴＦＴ１２３等を含む回路部１１が形成されている。図６は、駆動用ＴＦＴ１２３等を含む回路部１１の拡大図である。基板２０の表面にはＳｉＯ_２を主体とする下地保護層２８１が下地として形成されており、その上にはシリコン層２４１が形成されている。このシリコン層２４１の表面には、ＳｉＯ_２及び／又はＳｉＮを主体とするゲート絶縁層２８２が形成されている。

また、上記のシリコン層２４１のうち、ゲート絶縁層２８２を挟んでゲート電極２４２と重なる領域がチャネル領域２４１ａとされている。尚、このゲート電極２４２は、図示しない走査線１０１の一部である。一方、シリコン層２４１を覆い、ゲート電極２４２を形成したゲート絶縁層２８２の表面には、ＳｉＯ_２を主体とする第１層間絶縁層２８３が形成されている。

また、シリコン層２４１のうち、チャネル領域２４１ａのソース側には、低濃度ソース領域２４１ｂ及び高濃度ソース領域２４１Ｓが設けられる一方、チャネル領域２４１ａのドレイン側には低濃度ドレイン領域２４１ｃ及び高濃度ドレイン領域２４１Ｄが設けられて、いわゆるＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造となっている。これらのうち、高濃度ソース領域２４１Ｓは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とに亘って開孔するコンタクトホール２４３ａを介して、ソース電極２４３に接続されている。このソース電極２４３は、前述した電源線１０３（図２参照、図６においてはソース電極２４３の位置に紙面垂直方向に延在する）の一部として構成されている。一方、高濃度ドレイン領域２４１Ｄは、ゲート絶縁層２８２と第１層間絶縁層２８３とに亘って開孔するコンタクトホール２４４ａを介して、ソース電極２４３と同一層からなるドレイン電極２４４に接続されている。

ソース電極２４３及びドレイン電極２４４が形成された第１層間絶縁層２８３の上層は、例えばアクリル系の樹脂成分を主体とする第２層間絶縁層２８４によって覆われている。この第２層間絶縁層２８４は、アクリル系の絶縁膜以外の材料、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ_２等を用いることもできる。そして、ＩＴＯからなる画素電極２３が、この第２層間絶縁層２８４の表面上に形成されるとともに、第２層間絶縁層２８４に設けられたコンタクトホール２３ａを介してドレイン電極２４４に接続されている。即ち、画素電極２３は、ドレイン電極２４４を介して、シリコン層２４１の高濃度ドレイン領域２４１Ｄに接続されている。

以上説明した基板２０の上部に形成された下地保護膜２８１から第２層間絶縁層２８４までが回路部１１を構成している。尚、行選択ドライバ８０及び検査回路９０に含まれるＴＦＴ（駆動回路用ＴＦＴ）、即ち、例えばこれらの駆動回路のうち、シフトレジスタに含まれるインバータを構成するＮチャネル型又はＰチャネル型のＴＦＴは、画素電極２３と接続されていない点を除いて前記駆動用ＴＦＴ１２３と同様の構造とされている。

画素電極２３が形成された第２層間絶縁層２８４の表面は、画素電極２３と、例えばＳｉＯ_２等の親液性材料を主体とする親液性制御層２５と、アクリルやポリイミド等からなる有機バンク層２２１とによって覆われている。尚、本実施形態における親液性制御層２５の「親液性」とは、少なくとも有機バンク層２２１を構成するアクリル、ポリイミド等の材料と比べて親液性が高いことを意味するものとする。そして、親液性制御層２５に設けられた開口部２５ａ及び有機バンク層２２１に設けられた開口部２２１ａの開口内部が画素領域をなしている。尚、各色表示領域（画素領域）の境界には、金属クロムをスパッタリング等にて成膜した不図示のＢＭ（ブラックマトリクス）が、有機バンク層２２１と親液性制御層２５との間に位置して形成されている。

そして、各画素領域における画素電極２３の上方には、発光素子（有機ＥＬ素子）Ｒ，Ｇ，Ｂが設けられている。発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂは、陽極として機能する画素電極２３、陽極バッファ層７０、有機ＥＬ物質からなる発光層６０（６０Ｒ、６０Ｇ、６０Ｂ）、陰極バッファ層５２、及び共通陰極５０が順に形成されて構成されている。発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂは、順バイアス印加時には、陽極バッファ層７０から注入された正孔と、陰極バッファ層５２から注入された電子とが発光層６０で結合することにより、赤色、緑色、又は青色の発光をなすようになっている。また、逆バイアス印加時には、陽極バッファ層７０から注入された電子と、陰極バッファ層５２から注入された正孔とが発光層６０で結合することにより、赤色、緑色、又は青色の発光をなすようになっている。

陽極として機能する画素電極２３は、本例ではボトムエミッション型であることから透明導電材料によって形成されている。透明導電材料としてはＩＴＯが好適とされるが、これ以外にも、例えば酸化インジウム・酸化亜鉛系アモルファス透明導電膜（Indium Zinc Oxide ：ＩＺＯ／アイ・ゼット・オー）（登録商標））（出光興産社製）等を用いることができる。尚、本実施形態ではＩＴＯを用いるものとする。また、トップエミッション型である場合には、特に光透過性を備えた材料を採用する必要はなく、例えばＩＴＯの下層側にＡｌ（アルミニウム）等を設けて反射層として用いることもできる。

陽極バッファ層７０の形成材料としては、特に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、即ち、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、更にこれを水やイソプロピルアルコール等の極性溶媒に溶解させたものが好適に用いられる。陽極バッファ層７０のシート抵抗値は１００Ωｃｍよりも小さいことが望ましく、本実施形態では０．１Ωｃｍ以下のものが好適に用いられる。

発光層６０を形成するための材料としては、蛍光或いは燐光を発光することが可能な公知の発光材料が用いられる。また、本実施形態では、フルカラー表示を行うべく、その発光波長帯域が光の三原色にそれぞれ対応して形成されている。即ち、発光波長帯域が赤色に対応した発光層６０Ｒ、緑色に対応した発光層６０Ｇ、青色に対応した発光層６０Ｂの三つの発光層により、１画素が構成され、これらが階調して発光することにより、有機ＥＬ装置１が全体としてフルカラー表示をなすようになっている。

発光層６０の形成材料として具体的には、（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、ポリメチルフェニルシラン（ＰＭＰＳ）等のポリシラン系等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、ローダミン系色素等の高分子系材料や、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。なお、ここでいう「高分子」とは、分子量が散百程度の所謂「低分子」よりも分子量の大きい重合体を意味し、上述の高分子材料には、一般に高分子と呼ばれる分子量１００００以上の重合体の他に、分子量が１００００以下のオリゴマーと呼ばれる低重合体が含まれる。

尚、本実施形態では、赤色の発光層６０Ｒの形成材料としてＭＥＨＰＰＶ（ポリ（３−メトキシ６−（３−エチルヘキシル）パラフェニレンビニレン）を、緑色の発光層６０Ｒの形成材料としてポリジオクチルフルオレンとＦ８ＢＴ（ジオクチルフルオレンとベンゾチアジアゾールの交互共重合体）の混合溶液を、青色の発光層６０Ｒの形成材料としてポリジオクチルフルオレンを用いている。また、これら各発光層６０については、特にその厚さについては制限がなく、また各色毎に好ましい厚さも変わるものの、例えば青色発光層６０Ｂの厚さとしては、６０〜７０ｎｍ程度とするのが好ましい。

陰極バッファ層５２の構成材料としては、陽極バッファ層７０と同様、特に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、即ち、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、更にこれを水やイソプロピルアルコール等の極性溶媒に溶解させたものが好適に用いられる。陰極バッファ層５２のシート抵抗値は１００Ωｃｍよりも小さいことが望ましく、本実施形態では０．１Ωｃｍ以下のものが好適に用いられる。

共通陰極５０は、図４〜図６に示す通り、実表示領域４及びダミー領域５の総面積より広い面積を備え、それぞれを覆うように形成されたものである。この共通陰極５０は化学的に安定な導電性材料であれば特に限定されることなく任意のもの、例えば金属や合金等を使用することが可能であり、具体的にはＡｌ（アルミニウム）が好適に用いられる。この共通陰極５０の厚さとしては、１００ｎｍ〜５００ｎｍ程度とするのが好ましく、特に２００ｎｍ程度とするのが好ましい。厚みが１００ｎｍ未満では保護機能が十分に得られない虞があり、厚みが５００ｎｍを越えると製造時における熱的負荷が高くなり、発光層６０に劣化や変質等の悪影響を及ぼす虞があるからである。尚、本実施形態ではＡｕによって共通陰極５０を形成している。また、特にトップエミッション型の有機ＥＬ装置とする場合には、十分に薄い共通陰極５０を形成してこれに透光性を持たせることが可能であり、或いは透光性を有するＩＴＯ等の導電性材料を用いて共通陰極５０を形成することも可能である。

このような構成からなる有機ＥＬ装置１にあっては、陽極バッファ層及び陰極バッファ層によって、極性の異なる電圧が交互に印加された場合の何れにおいても常に発光が得られる。従って、発光素子の内部における電荷及び不純物イオンの蓄積や不純物イオンにより発生する内部電界が緩和され、実効的な発光時間を短くすることなく表示を行うことが可能となる。

図７は、１つの発光素子の駆動系を模式的に示す図である。図７に示す通り、発光素子は、画素電極２３、陽極バッファ層７０、発光層６０、陰極バッファ層５２、及び共通陰極５０から構成されており、画素電極２３が交流電源ＰＳの陽極に接続されており、共通陰極５０が交流電源ＰＳの陰極に接続されている。尚、交流電源ＰＳは、図２に示す電源制御回路ＳＣに相当するものである。上述した通り、本実施形態の有機ＥＬ装置１は、画素電極２３と共通陰極５０との間に印加されるバイアスが、順バイアス及び逆バイアスの何れであっても発光は得られるが、その発光特性は順バイアス印加時と逆バイアス印加時とでは異なる。

図８は、本実施形態の有機ＥＬ装置１に設けられる発光素子の発光特性の一例を示す図である。図８に示すグラフは、横軸に発光素子に設けられた画素電極２３と共通陰極５０との間に印加する電圧を取り、縦軸に発光素子から得られる発光輝度を取ってある。図８に示す通り、順バイアスを印加した場合（図８中の横軸が正の場合）には電圧の値が大きくなるにつれて徐々に輝度が高くなっており、逆バイアスを印加した場合（図８中の横軸が負の場合）には電圧の絶対値が大きくなるにつれて徐々に輝度が高くなっていることが分かる。このグラフから順バイアスを印加した場合、及び逆バイアスを印加した場合の何れの場合にも発光が得られていることが分かる。

しかしながら、絶対値が等しい順バイアス及び逆バイアスをそれぞれ印加した場合に得られる発光輝度は異なっている。例えば、順バイアスとして＋７．５Ｖの電圧を印加した場合に得られる輝度Ｌ１よりも、逆バイアスとして−７．５Ｖの電圧を印加した場合に得られる輝度Ｌ２が低くなっている。本実施形態では、この特性を利用して、画像データの輝度割合に対して順バイアスと逆バイアスとの印加時間の（デューティ比）を変えることにより、輝度割合に応じた輝度制御を行っている。

図９は、本発明の一実施形態による有機ＥＬ装置の駆動方法の基本的原理を説明するための図である。図９に示すグラフは、横軸に発光素子の発光面積を取り、縦軸に発光素子の発光輝度を取ってある。また、図９においては、発光面積が１０％のときの実表示領域４と発光面積との関係、及び発光面積が１００％のときの実表示領域４と発光面積との関係とを模式的に図示している。図９に示す通り、発光面積が１０％の場合には、実表示領域４の中央部のみが白色表示されており、その大部分は黒色表示されている。これに対し、発光面積が１００％の場合には、実表示領域４全体が白色表示されている。尚、ここにいう実表示領域４に対する発光面積は、前述した輝度割合と同じ意味である。

本実施形態では、基本的には発光面積が大きい場合には、低い輝度が得られる逆バイアスを発光素子に印加し、発光面積が小さい場合には、高い輝度が得られる順バイアスを発光素子に印加している。図９に示す例では、発光面積が１０％のときに順バイアスとして７．５Ｖを印加し、発光面積が１００％のときに逆バイアスとして−７．５Ｖを印加している。尚、順バイアスの印加時間をＴ１、逆バイアスの印加時間をＴ２とし、これらの印加時間の比（デューティ比）をＴ１／（Ｔ１＋Ｔ２）と定義すると、ここでは簡単のために発光面積が１０％のときのデューティ比を１００％とし、発光面積が１００％のときのデューティ比を０％としている。

図１０は、本発明の一実施形態による有機ＥＬ装置の駆動方法の具体例を説明するための図である。尚、図１０に示すグラフも図９に示すグラフと同様に、横軸に発光素子の発光面積を取り、縦軸に発光素子の発光輝度を取ってある。また、図１０においては、発光面積が１０％のときの実表示領域４と発光面積との関係、発光面積が２５％のときの実表示領域４と発光面積との関係、発光面積が５０％のときの実表示領域４と発光面積との関係、及び発光面積が１００％のときの実表示領域４と発光面積との関係を模式的に図示している。

図１０に示す通り、発光面積が１０％のときには順バイアスのみを印加し、逆バイアスを印加しない。つまり、デューティ比が１００％に設定される。尚、印加される順バイアスと逆バイアスの電圧値の絶対値は電源制御回路ＳＣの構成を簡単化するために等しくしてある。発光面積が２５％のときには順バイアスの印加時間を７５％、逆バイアスの印加時間を２５％とし、デューティ比を７５％に設定している。また、発光面積が５０％のときには順バイアスの印加時間を５０％、逆バイアスの印加時間を５０％とし、デューティ比を５０％に設定しており、発光面積が１００％のときには逆バイアスのみを印加し、順バイアスを印加しない。つまり、デューティ比が０％に設定される。尚、図１０に示す例では、発光面積が１０％，２５％，５０％，１００％の場合のみを図示しているが、発光面積の各々に応じてデューティ比を設定することにより、発光面積に応じた輝度制御を連続的に行うことも可能である。

順バイアスと逆バイアスとのデューティ比は、図１に示すルックアップテーブル１７に格納されるデータにより設定される。以上の設定及び制御を行うことにより、発光面積が小さいときの輝度を、発光面積が大きいときの輝度よりも高くすることができ、表示面積に応じた輝度制御を行うことができる。また、順バイアスを印加する場合と逆バイアスとを印加する場合とで、印加電圧の絶対値の値を変えることなく発光面積に応じた輝度制御を行うことができる。これにより、電源制御回路ＳＣのコスト上昇をさほど招かずに発光面積に応じた輝度制御を行うことができる。また、テーブルの内容を変更するだけで順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間を変えることができるため、装置構成の大幅な変更を招くこともない。

ここで、順バイアスと逆バイアスの印加時間は表示画像の１フレームを表示するのに要する時間を単位とするのが望ましい。１フレームを単位とした場合には、発光面積が５０％のときには順バイアス及び逆バイアスを印加する時間は共に０．５フレームを表示するのに要する時間に設定される。尚、デューティ比が０％及び１００％以外の場合には、１フレーム内で順バイアスから逆バイアスに、又は逆バイアスから順バイアスに切り替えられることになるが、ちらつきを防止する観点から順バイアスと逆バイアスとの印加回数は１フレーム内でそれぞれ２回以上であることが望ましい。

また、１フレームを単位として順バイアス及び逆バイアスを切り替えて印加する場合に、１フレームの最初には一方のバイアスを他方のバイアスに優先させて印加するようにしても良い。例えば、１フレームの最初には必ず順バイアスを印加するといった具合である。或いは、先のフレームの最後に印加したバイアスと異なるバイアスを次のフレームで最初に印加するようにしても良い。例えば、先のフレームで最後に印加されたバイアスが順バイアスならば、次のフレームでは先に逆バイアスを印加するといった具合である。また、上記実施形態では、装置構成を簡略化する観点から順バイアスの電圧の絶対値と逆バイアスの電圧の絶対値とを等しくしていたが、これらを異ならせても良い。

ここで、発光面積に応じた輝度制御は、従来のＣＲＴの輝度制御に近づけることが望ましい。図１１は、ＣＲＴとＬＣＤ（液晶表示装置）の輝度制御の一例を示す図である。図１１に示すグラフは、横軸に画像データ及び発光面積を取り、縦軸に輝度を取ってある。尚、横軸に取った画像データは、その値が「０」のときに黒表示が行われ、その値が「１００」のときに白表示が行われる。図１１に示すグラフは２つのグラフに分けられる。つまり、発光面積を１００％に固定して画像データの値を「０」〜「１００」の範囲で変化させた第１グラフＲ１と、画像データの値を「１００」に固定して発光面積は１００％〜０％に変化させた第２グラフＲ２とに分けられる。尚、図中符号Ｈ１を付して示す波線のグラフがＣＲＴの輝度変化を示すグラフであり、符号Ｈ２を付して示す実線のグラフがＬＣＤの輝度変化を示すグラフである。

図１１に示す通り、第１グラフＲ１においては、ＣＲＴの輝度変化を示すグラフＨ１及びＬＣＤの輝度変化を示すグラフＨ２の何れのグラフも画像データの値が大きくなるにつれて輝度の値が高くなることが分かる。しかしながら、第２グラフＲ２においては、ＣＲＴの輝度変化を示すグラフＨ１が発光面積の減少に従って輝度が非線形的に高くなっているのに対し、ＬＣＤの輝度変化を示すグラフＨ２は、一定輝度（画像データの値が「１００」のときの輝度）を保っていることが分かる。従来の有機ＥＬ装置は発光面積に応じた輝度制御が行われていなかったため、ＬＣＤの輝度変化を示すグラフＨ２と同様に、発光面積が変化しても一定輝度で発光していた。

これに対し、本実施形態の有機ＥＬ装置１は上述した駆動方法により、発光面積に応じた輝度制御を行っているため、ＣＲＴのようなメリハリのある表示を行うことができる。ここで、極力ＣＲＴの表示に近づけるために、発光面積に応じた輝度制御は、第２グラフにおけるＣＲＴの輝度変化を示すグラフＨ１の如く発光面積に応じて輝度が非線形に変化するように制御することが望ましい。

図１２は、本発明の他の実施形態による有機ＥＬ装置の電気的構成を示すブロック図である。尚、図１２においては、図１に示す構成と同一の構成又は相当する構成には同一の符号を付している。図１２に示す有機ＥＬ装置１が図１に示す有機ＥＬ装置と異なる点は、図１に示すルックアップテーブル１７に代えて、赤色を発する発光素子、緑色を発する発光素子、及び青色を発する発光素子用のルックアップテーブル１７ａ，１７ｂ，１７ｃをそれぞれ備えた点、及び表示パネルＤＰ及び電源制御回路ＳＣの構成が図１に示すものとは相違する点である。

グラフィックコントローラ１６の輝度情報解析部１６ｂはＣＰＵ１４から出力された画像データを元に画像データの輝度割合を算出する。輝度情報解析部１６ｂは、算出した画像データの輝度割合とルックアップテーブル１７ａ，１７ｂ，１７ｃに格納されている各々の内容とに基づいて、電源制御回路ＳＣが表示パネルＤＰに供給する赤色、緑色、及び青色毎の順バイアスの時間と逆バイアスの時間との比（デューティ比）を決定する。

図１３は、本発明の他の実施形態による有機ＥＬ装置に設けられる表示パネル部１３の配線構造を示す模式図である。図１３に示す表示パネル部１３と図２に示す表示パネル部１３とが異なる点は、各信号線１０２に並列に延びる複数の電源線を、赤色を発する発光素子に対する電源線１０３Ｒ、緑色を発する発光素子に対する電源線１０３Ｇ、及び青色を発する発光素子に対する電源線１０３Ｇとした点である。また、電源制御回路ＳＣは、これらの電源線１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂの各々に個別に順バイアス及び逆バイアスを印加することができるよう構成されている。

以上の構成において、図１２に示すグラフィックコントローラ１６に設けられた輝度情報解析部１６ｂが、ＣＰＵ１４から出力された画像データを元に画像データの輝度割合を算出し、算出した画像データの輝度割合とルックアップテーブル１７ａ，１７ｂ，１７ｃの各々に格納されている内容とに基づいて、電源制御回路ＳＣが表示パネルＤＰに供給する赤色、緑色、及び青色毎の順バイアスの時間と逆バイアスの時間との比（デューティ比）を決定する。グラフィックコントローラ１６は輝度情報解析部１６ｂで決定したデューティ比を上記の同期信号とともにタイミングコントローラ１８に出力する。

そして、タイミングコントローラ１８から電源制御回路ＳＣへ、赤色、緑色、及び青色毎の順バイアス及び逆バイアスを切り替えるための制御信号が出力され、電源制御回路ＳＣはこの制御信号に基づいて、電源線１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂの各々に個別に順バイアス及び逆バイアスを印加する。これにより、赤色、緑色、及び青色毎の発光面積に応じた輝度制御を行うことができる。

尚、この実施形態においても、順バイアスと逆バイアスの印加時間は表示画像の１フレームを表示するのに要する時間を単位とするのが望ましく、順バイアスと逆バイアスとの印加回数は１フレーム内でそれぞれ２回以上であることが望ましい。更に、１フレームを単位として順バイアス及び逆バイアスを切り替えて印加する場合に、１フレームの最初には一方のバイアスを他方のバイアスに優先させて印加するようにしても良く、或いは、先のフレームの最後に印加したバイアスと異なるバイアスを次のフレームで最初に印加するようにしても良い。また、上記実施形態では、装置構成を簡略化する観点から順バイアスの電圧の絶対値と逆バイアスの電圧の絶対値とを等しくしていたが、これらを異ならせても良く、更には色毎に異ならせても良い。

次に、本実施形態による有機ＥＬ装置１の製造方法の一例について簡単に説明する。図１４及び図１５は、本発明の実施形態による有機ＥＬ装置１の製造工程を示す断面図である。尚、図１４及び図１５に示す各断面図は、図３中のＡ−Ｂ線の断面図に対応しており、各製造工程順に示している。まず、図１４（ａ）に示す通り、基板２０上の回路部１１の表面に、画素電極２３を形成する。具体的には、まず基板２０の全面を覆うように、ＩＴＯ等の導電材料からなる導電膜を形成する。その際、第２層間絶縁層２８４のコンタクトホール２３ａの内部に導電材料を充填してコンタクトを形成する。そして、この導電膜をパターニングすることにより画素電極２３を形成するとともに、コンタクトを介して駆動用ＴＦＴ１２３のドレイン電極２４４に導通させる。これと同時に、ダミー領域のダミーパターン２６も形成する。

尚、図４及び図５においては、画素電極２３及びダミーパターン２６を総称して画素電極２３としている。ダミーパターン２６は、実表示領域に形成されている画素電極２３と同様に島状に形成されているが、第２層間絶縁層２８４を介して下層のメタル配線へ接続しない構成とされている。もちろん、表示領域に形成されている画素電極２３とは異なる形状であってもよい。かかる構成の場合には、ダミーパターン２６は少なくとも駆動電圧導通部３１０（３４０）の上方に位置するものも含むものとする。

次いで、図１４（ｂ）に示す通り、画素電極２３、ダミーパターン２６、及び第２層間絶縁層２８４上に、絶縁層である親液性制御層２５を形成する。尚、画素電極２３においては一部が開口する態様にて親液性制御層２５を形成し、開口部２５ａ（図４も参照）において画素電極２３からの正孔移動が可能とされている。続いて、親液性制御層２５において、異なる２つの画素電極２３の間に位置して形成された凸状部に、ＢＭ（図示せず）を形成する。具体的には、親液性制御層２５の上記凸状部に対して、金属クロムを用いスパッタリング法にて成膜する。

次いで、図１４（ｃ）に示す通り、親液性制御層２５の所定位置、詳しくは上記ＢＭを覆うように有機バンク層２２１を形成する。具体的な有機バンク層２２１の形成方法としては、例えばアクリル樹脂やポリイミド樹脂等のレジストを溶媒に溶解したものを、スピンコート法、ディップコート法等の各種塗布法により塗布して有機質層を形成する。尚、有機質層の構成材料は、後述するインクの溶媒に溶解せず、しかもエッチング等によってパターニングし易いものであればどのようなものでもよい。続いて、有機質層をフォトリソグラフィ技術、エッチング技術を用いてパターニングし、有機質層にバンク開口部２２１ａを形成することにより、開口部２２１ａに壁面を有した有機バンク層２２１を形成する。尚、この場合、有機バンク層２２１は、少なくとも駆動制御信号導通部３２０の上方に位置するものを含むものとする。

次いで、有機バンク層２２１の表面に、親液性を示す領域と、撥液性を示す領域とを形成する。本実施形態においては、プラズマ処理によって各領域を形成するものとする。そのプラズマ処理は、予備加熱工程と、有機バンク層２２１の上面及び開口部２２１ａの壁面並びに画素電極２３の電極面２３ｃ、及び親液性制御層２５の上面をそれぞれ親液性にする親インク化工程と、有機バンク層の上面及び開口部の壁面を撥液性にする撥インク化工程と、冷却工程とによって構成される。

即ち、基材（バンク等を含む基板２０）を所定温度、例えば７０〜８０℃程度に加熱し、次いで親インク化工程として大気圧下で酸素を反応ガスとするプラズマ処理（Ｏ_２プラズマ処理）を行う。次いで、撥インク化工程として大気圧下で４フッ化メタンを反応ガスとするプラズマ処理（ＣＦ_４プラズマ処理）を行い、その後、プラズマ処理のために加熱された基材を室温まで冷却することで、親液性及び撥液性が所定箇所に付与されることとなる。

尚、このＣＦ_４プラズマ処理においては、画素電極２３の電極面２３ｃ及び親液性制御層２５についても多少の影響を受けるが、画素電極２３の材料であるＩＴＯ及び親液性制御層２５の構成材料であるＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２等はフッ素に対する親和性に乏しいため、親インク化工程で付与された水酸基がフッ素基で置換されることがなく、親液性が保たれる。

次いで、陽極バッファ層形成工程によって陽極バッファ層７０を形成する。この陽極バッファ層形成工程では、液滴吐出法として、特にインクジェット法が好適に採用される。即ち、このインクジェット法により、陽極バッファ層形成材料を電極面２３ｃ上に選択的に配し、これを塗布する。その後、乾燥処理及び熱処理を行い、電極２３上に陽極バッファ層７０を形成する。陽極バッファ層７０の形成材料としては、前述したＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを水やイソプロピルアルコール等の極性溶媒に溶解させたものが用いられる。

ここで、このインクジェット法による陽極バッファ層７０の形成にあたっては、まず、インクジェットヘッド（図示略）に陽極バッファ層形成材料を充填し、インクジェットヘッドと基材（基板２０）とを相対移動させながら、インクジェットヘッドの吐出ノズルを親液性制御層２５に形成された開口部２５ａ内に位置する電極面２３ｃに対向させる。そして、１滴当たりの液量が制御された液滴を吐出ノズルから電極面２３ｃに吐出する。次に、吐出後の液滴を乾燥処理し、陽極バッファ層材料に含まれる分散媒や溶媒を蒸発させることにより、陽極バッファ層７０を形成する。

このとき、吐出ノズルから吐出された液滴は、親液性処理がなされた電極面２３ｃ上にて広がり、親液性制御層２５の開口部２５ａ内に満たされる。その一方で、撥インク処理された有機バンク層２２１の上面では、液滴がはじかれて付着しない。従って、液滴が所定の吐出位置からずれて、液滴の一部が有機バンク層２２１の表面にかかったとしても、表面が液滴で濡れることがなく、弾かれた液滴が親液性制御層２５の開口部２５ａ内に引き込まれる。

焼成温度としては１００℃〜２００℃の範囲とするのが好ましく、特に１２０℃程度とするのが好ましい。１００℃未満では、形成材料が十分に硬化せず、その上に発光層の形成材料が設けられると、形成材料同士が混ざり含ってしまう虞があるからである。また、含有する溶媒が完全に除去できない虞もある。一方、２００℃を越えると、形成材料が熱により変質し劣化してしまう虞があるからである。尚、この陽極バッファ層形成工程以降では、各種の形成材料や形成した要素の酸化・吸湿を防止すべく、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気等の不活性ガス雰囲気で行うことが好ましい。

次いで、図１５（ａ）に示す通り、発光層形成工程による発光層６０の形成を行う。この発光層形成工程では、上記の陽極バッファ層７０の形成と同様に、液滴吐出法であるインクジェット法が好適に採用される。即ち、インクジェット法により、発光層形成材料を陽極バッファ層７０上に吐出し、その後、乾燥処理及び熱処理を行うことにより、有機バンク層２２１に形成された開口部２２１ａ内に発光層６０を形成する。この発光層６０の形成は、その色毎に行う。尚、インクジェット法（液滴吐出法）を用いることにより、発光層６０の形成材料を、所定位置、即ち画素領域のみに選択的に配置することが可能であり、また個々の位置において吐出量を変えることも可能である。また、発光層形成工程では、陽極バッファ層７０の再溶解を防止するため、発光層形成材料に用いる溶媒として、陽極バッファ層７０に対して不溶な無極性溶媒を用いる。

次いで、図１５（ｂ）に示す通り、陰極バッファ層５２を形成する。陰極バッファ層５２の形成工程では、まず発光層６０及び有機バンク層２２１を覆うように陰極バッファ層５２を形成する。陰極バッファ層５２の形成は、陰極バッファ層５２の構成材料を含む液状体を塗布することによって行う。陰極バッファ層５２の形成材料として前述したＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを採用する場合には、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、更にこれを水やイソプロピルアルコール等の極性溶媒に溶解させる。

このように、分散媒又は溶媒として極性物質を採用すれば、塗布された液状体に対する発光層６０の再溶解を抑制することが可能になる。尚、例外的に発光層６０が極性物質に溶出してしまう場合には、分散媒又は溶媒としてトルエン、キシレン、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、テトラデカン、イソオクタン等の非極性物質を用いてもよい。

そして、上記のように作製した液状体を、発光層６０及び有機バンク層２２１の表面に塗布する。塗布法にはスピンコート法等を採用することができるが、発光層６０や陽極バッファ層７０と同様にインクジェット法を採用することも可能である。更に、塗布された液状体を乾燥及び焼成することにより、陰極バッファ層５２の被膜を形成する。陰極バッファ層５２の成膜温度は、１５０℃以下とすることが望ましい。１５０℃を超える温度で熱処理を行うと、有機物によって構成される発光層６０の機能を低下させる虞があるからである。この点、導電性材料としてＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを採用すれば、１００℃Ｘ１０分程度の条件で焼成することが可能であり、発光層６０に対するダメージを抑制することができる。

次いで、共通陰極５０を形成する。共通陰極５０には、空気中で安定に使用できる導電性材料であれば限定はないが、陽極との仕事関数が小さい材料が望ましい。陽極にＩＴＯを用いた場合であれば、Ａｕ（金）を用いることが可能である。その後、図１５（ｃ）に示す通り、封止基板３０により基板２０の表面を封止する。この封止工程では、内側にゲッター剤４５を貼り付けた封止基板３０を、基板２０に対して封止樹脂４０により接着する。この封止工程は、窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気中で行うのが好ましい。これにより、基板２０、封止基板３０、及び封止樹脂４０によって包囲される空間に、不活性ガスが気密封止される。以上により、本実施形態の有機ＥＬ装置１が形成される。

以上詳述したように、本実施形態の有機ＥＬ装置１及びその製造方法では、陽極バッファ層７０及び陰極バッファ層５２を導電性高分子によって構成した。この構成によれば、極性の異なる順バイアス及び逆バイアスの何れのバイアスを印加する場合であっても常に発光が得られている。従って、発光素子の内部における電荷及び不純物イオンの蓄積や不純物イオンにより発生する内部電界が緩和され、実効的な発光時間を短くすることなく表示を行うことが可能となる。しかも、電圧値及び極性が異なる順バイアスと逆バイアスとを交互に印加しているため、順バイアスを印加する場合と逆バイアスを印加する場合とで発光素子の発光特性が異なっても、ちらつきを防止することができる。

次に、本発明の電子機器について説明する。本発明の電子機器は、上述した有機ＥＬ装置１を表示部として備えるものであり、具体的には図１６に示すものが挙げられる。図１６は、本発明の電子機器の例を示す図である。図１６（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図１６（ａ）において、携帯電話１０００は、上述した有機ＥＬ装置１を用いた表示部１００１を備える。図１６（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を示した斜視図である。図１６（ｂ）において、時計１１００は、上述した有機ＥＬ装置１を用いた表示部１１０１を備える。図１６（ｃ）は、ワープロ、パソコン等の携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図１６（ｃ）において、情報処理装置１２００は、キーボードなどの入力部１２０２、上述した有機ＥＬ装置１を用いた表示部１２０６、情報処理装置本体（筐体）１２０４を備える。図１６（ａ）〜（ｃ）に示すそれぞれの電子機器は、上述した有機ＥＬ装置１を有した表示部１００１，１１０１，１２０６を備えているので、表示部を構成する有機ＥＬ装置の発光素子の長寿命化が図られたものとなる。

本発明の一実施形態による有機ＥＬ装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による有機ＥＬ装置に設けられる表示パネル部１３の配線構造を示す模式図である。 本発明の一実施形態による有機ＥＬ装置１に設けられる表示パネル部１３の構成を模式的に示す平面図である。 図３のＡ−Ｂ線に沿う断面図である。 図３のＣ−Ｄ線に沿う断面図である。 駆動用ＴＦＴ１２３等を含む回路部１１の拡大図である。 １つの発光素子の駆動系を模式的に示す図である。 本実施形態の有機ＥＬ装置１に設けられる発光素子の発光特性の一例を示す図である。 本発明の一実施形態による有機ＥＬ装置の駆動方法の基本的原理を説明するための図である。 本発明の一実施形態による有機ＥＬ装置の駆動方法の具体例を説明するための図である。 ＣＲＴとＬＣＤ（液晶表示装置）の輝度制御の一例を示す図である。 本発明の他の実施形態による有機ＥＬ装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態による有機ＥＬ装置に設けられる表示パネル部１３の配線構造を示す模式図である。 本発明の実施形態による有機ＥＬ装置１の製造工程を示す断面図である。 本発明の実施形態による有機ＥＬ装置１の製造工程を示す断面図である。 本発明の電子機器の例を示す図である。

符号の説明

１……有機ＥＬ装置
２３……画素電極（陽極）
５０……共通陰極（陰極）
５２……陰極バッファ層
６０……発光層
６０Ｒ……発光層（赤色発光層）
６０Ｇ……発光層（緑色発光層）
６０Ｂ……発光層（青色発光層）
７０……陽極バッファ層
１０００……携帯電話（電子機器）
１１００……時計（電子機器）
１２００……情報処理装置（電子機器）
ＳＣ……電源制御回路（駆動装置）

Claims (21)

1. 対向する陽極と陰極との間に少なくとも発光層を備えた有機ＥＬ装置であって、
   前記陽極と前記発光層との間に設けられた導電性材料からなる陽極バッファ層と、
   前記陰極と前記発光層との間に設けられた導電性材料からなる陰極バッファ層と、
   前記陽極及び前記陰極に対して、極性が互いに異なる順バイアス電圧及び逆バイアス電圧を、表示画像の輝度割合に応じて印加時間を異ならせて印加する駆動装置と
   を備えることを特徴とする有機ＥＬ装置。
2. 前記駆動装置は、前記陽極及び前記陰極に対して、前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧を単位時間当たり２回以上印加することを特徴とする請求項１記載の有機ＥＬ装置。
3. 前記単位時間は、前記表示画像の１フレームを表示するのに要する時間であることを特徴とする請求項２記載の有機ＥＬ装置。
4. 前記駆動装置は、前記単位時間毎に、前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧のうちの何れか一方を他方に優先して先に印加することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の有機ＥＬ装置。
5. 前記駆動装置は、前の単位時間において最後に印加した一方のバイアス電圧とは異なる他方のバイアス電圧を、次の単位時間において先に印加することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の有機ＥＬ装置。
6. 前記駆動装置は、前記表示画像の輝度割合に対して、前記発光層の発光輝度が非線形となるように前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧の印加時間を設定することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の有機ＥＬ装置。
7. 前記駆動装置は、前記表示画像の輝度割合に対する前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧の印加時間を規定するテーブルを備えており、当該テーブルに基づいて前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧の印加時間を設定することを特徴とする請求項６記載の有機ＥＬ装置。
8. 前記発光層は、赤色を発光する赤色発光層、緑色を発光する緑色発光層、及び青色を発光する青色発光層を備えており、
   前記駆動装置は、前記赤色発光層、緑色発光層、及び青色発光層毎に、前記順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間を異ならせることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載の有機ＥＬ装置。
9. 前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層は、導電性高分子からなることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか一項に記載の有機ＥＬ装置。
10. 前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層は、エチレンジオキシチオフェンを含む高分子化合物からなることを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載の有機ＥＬ装置。
11. 前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳからなることを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の有機ＥＬ装置。
12. 前記陽極バッファ層及び前記陰極バッファ層のシート抵抗は、１００Ωｃｍよりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の有機ＥＬ装置。
13. 対向する陽極と陰極との間に少なくとも発光層を備えた有機ＥＬ装置の駆動方法であって、
    前記陽極と前記発光層との間には導電性材料からなる陽極バッファ層が、前記陰極と前記発光層との間には導電性材料からなる陰極バッファ層がそれぞれ設けられており、
    前記陽極及び前記陰極に対して、極性が互いに異なる順バイアス電圧及び逆バイアス電圧を、表示画像の輝度割合に応じて印加時間を異ならせて印加することを特徴とする有機ＥＬ装置の駆動方法。
14. 前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧は、前記陽極及び前記陰極に対して単位時間当たり２回以上印加されることを特徴とする請求項１３記載の有機ＥＬ装置の駆動方法。
15. 前記単位時間は、前記表示画像の１フレームを表示するのに要する時間であることを特徴とする請求項１４記載の有機ＥＬ装置の駆動方法。
16. 前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧のうちの何れか一方は、前記単位時間毎に他方に優先して先に印加されることを特徴とする請求項１４又は請求項１５記載の有機ＥＬ装置の駆動方法。
17. 前の単位時間において最後に印加した一方のバイアス電圧とは異なる他方のバイアス電圧が、次の単位時間において先に印加されることを特徴とする請求項１４又は請求項１５記載の有機ＥＬ装置の駆動方法。
18. 前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧の印加時間は、前記表示画像の輝度割合に対して、前記発光層の発光輝度が非線形となるように設定されることを特徴とする請求項１３から請求項１７の何れか一項に記載の有機ＥＬ装置の駆動方法。
19. 前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧の印加時間は、前記表示画像の輝度割合に対する前記順バイアス電圧及び前記逆バイアス電圧の印加時間を規定するテーブルに基づいて設定されることを特徴とする請求項１８記載の有機ＥＬ装置の駆動方法。
20. 前記発光層は、赤色を発光する赤色発光層、緑色を発光する緑色発光層、及び青色を発光する青色発光層を備えており、
    前記赤色発光層、緑色発光層、及び青色発光層毎に、前記順バイアス電圧及び逆バイアス電圧の印加時間を異ならせることを特徴とする請求項１３から請求項１９の何れか一項に記載の有機ＥＬ装置の駆動方法。
21. 請求項１から請求項１２の何れか一項に記載の有機ＥＬ装置を備えたことを特徴とする電子機器。
    

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