JP2011060483A - 有機el表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の発光素子に共通の電位である共通電極を有する発光装置において、前記共通電極に流れる駆動電流が大きいと電圧変動によりホワイトバランスの崩れや輝度低下などの画質の低下が引き起こされる。
【解決手段】各画素が有する3つ以上の発光素子が、陽極が共通電極である発光素子と、陰極が共通電極である発光素子とに2分され、各画素の3つ以上の発光素子を2分する組み合わせは、共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差を、最小とする組み合わせであることを特徴とする表示装置。
【選択図】図1
【解決手段】各画素が有する3つ以上の発光素子が、陽極が共通電極である発光素子と、陰極が共通電極である発光素子とに2分され、各画素の3つ以上の発光素子を2分する組み合わせは、共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差を、最小とする組み合わせであることを特徴とする表示装置。
【選択図】図1
Description
本発明は、有機EL表示装置に関する。
複数色の発光を行う表示装置で用いられる発光素子には、特許文献1及び特許文献2に開示されている発光素子等がある。
特許文献1に開示の多色発光素子では、有機発光層を積層することにより開口率を高めて長寿命化を図っている。この時、発光素子を駆動させるために、発光素子の電極に交流電圧を印加することで、積層された発光素子の上層と下層の発光素子を交互に発光させている。また、特許文献2に開示の多色発光素子では、少なくとも2つの発光素子が積層され、個別に駆動できるように透明導電層で分けられている。発光素子間の電極が共通になっているため、電源が直列に接続される構成となり、表示装置としては、電極の数だけ電源が必要となる。
特許文献1の表示装置では、各層の発光素子が交互に発光するため、最大でも50%の期間しか発光できない。そのため、所望の輝度を得るためには発光時に約2倍の輝度で発光させる必要があり、発光素子の駆動電流が上昇してしまう。それゆえ、積層された発光素子を交互に発光させるのではなく、同時に発光させる方法がある。ただし、その場合は、一般的には発光素子を直列に接続するため、表示装置としての駆動電流は各発光素子の駆動電流の和になり、積層しない場合とほぼ同じ電流が必要になるという問題がある。
また、一般的に発光素子の駆動電流は色毎に異なるので、特許文献2の表示装置では、発光素子と発光素子に挟まれた透明電極に電流が流れる。この透明電極は金属などの透明でない電極に比べて一般的に電気抵抗が大きく、電流が流れた時に、透明電極の電位が変動してしまう。その結果、表示画像によっては、ホワイトバランスが崩れたり、輝度が変動したり、画質が低下するという問題がある。
そこで、本発明は、発光素子が積層された構成(積層型発光素子)で、共通電極の電位変動を抑制し、良好な画質の表示を可能とする表示装置を提供することを目的とする。また、電源から全発光素子に供給する電流量を抑制し、電源の小型化及び低消費電力化を可能とする表示装置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、本発明は、3つ以上の発光素子が画素に含まれ、前記複数の発光素子は互いに共通する電位である共通電極を有する表示装置であって、前記発光素子毎に電流源によって、前記各発光素子に供給する電流を制御し、前記各画素の前記3つ以上の発光素子は、陽極が前記共通電極である発光素子と、陰極が前記共通電極である発光素子とに2分され、前記各画素の前記3つ以上の発光素子を2分する組み合わせは、前記共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、前記共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差を、最小とする組み合わせであることを特徴とする表示装置を提供するものである。
本発明によれば、発光素子が積層された構成において、共通電極の電位変動を抑制し、良好な画質の表示が可能となる。また、電源から全発光素子に供給する電流量を抑制し、電源の小型化及び低消費電力化が可能となる。
以下、本発明の表示装置の実施形態について図面を用いて説明する。
なお、本明細書で特に図示又は記載していない部分に関しては、当該技術分野の周知又は公知技術を適用する。また、以下に説明する実施形態は、本発明の一つの実施形態であって、これらに限定されるものではない。
図1は本発明の表示装置の1画素あたりの電気的な接続関係を示した図である。図1において、11は第1の電源配線、12は第1の発光素子、13は第2の電源配線、14は第2の発光素子、15は第3の電源配線、16は第3の発光素子を示している。また、17は第1の電流制御素子、18は第2の電流制御素子、19は第3の電流制御素子、20は第1の電源電圧、21は第2の電源電圧を示している。図1では、電流制御素子として、電流源を使用し、各電流源により、各発光素子に供給する電流を制御する。
図2は図1を構成している発光素子の要部断面構成を示した図であり、図1と同一の構成部材は同一の符号で示している。22、23、24、27は発光素子を挟み込む電極であり、22、23、27は画素電極である。24は共通電極であり、異なる発光素子間に直列に配置され、第3の電源配線15に接続されている。25は保護絶縁膜、26は絶縁基板である。図2において、第1の発光素子12は陽極22が第1の電流制御素子17に接続され、陰極が共通電極24になっている。第2の発光素子14は陰極23が第2の電流制御素子18に接続され、陽極が共通電極24になっている。第3の発光素子16は陽極27が第3の電流制御素子19に接続され、陰極が共通電極24になっている。このように、第1〜第3の発光素子は、陽極が共通電極24である発光素子と、陰極が共通電極24である発光素子とに2分される。ここで、共通電極とは、互いに同電位になっている電極を意味している。図2では、第1の発光素子の陰極と、第2の発光素子の陽極と、第3の発光素子の陰極とが一続きの電極から構成された積層型発光素子の例を示しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、積層型発光素子でなく、かつそれぞれの電極が個別の電極であっても、互いに共通の電位になっている共通電極を有していれば、表示装置に必要な電源の小型化及び低消費電力化を可能とすることができ、本発明の効果を得ることができる。また、第1〜第3の発光素子は、例えば、図3に示す駆動電流で発光する。各発光素子は2つの電極のうちの一方を相互に接続して共通電極24とし、複数の画素は共通電極24を相互に接続して配列している。
本発明では、共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差が最小となるように3つ以上の発光素子を配置する。前記合計値の差を最小とすることにより、共通電極の電位変動を抑制し、良好な画質の表示が可能となる。なお、1画素には、陽極が共通電極に接続された発光素子と、陰極が共通電極に接続された発光素子がそれぞれ1つ以上あり、かつ発光素子の数が合計3つ以上であれば良い。また、発光素子としては、少なくとも発光層を含む有機化合物層を電極で挟み、電極間に電圧を印加して前記発光層を発光させる有機ELを用いても良い。発光素子は有機EL素子に限らず、電圧、又は電流を印加することで発光する自発光型の素子であれば、無機EL素子等でも本発明を適用することができる。
本発明において、発光素子は一般的に赤、青、緑に対応した色を発光する発光素子が好適に用いられる。どの発光素子がどの色に対応するかは、駆動電流により定義され、発光素子を構成する材料により駆動電流が変化する。
ここで、本発明の表示装置における発光素子の駆動電流は、各画素内の各発光素子の発光を混合して白色光にした場合の各発光素子の駆動電流であることが好ましい。各発光素子の発光で白色光を作る時に必要な発光量は、各発光素子の色度に依存しており、また、各発光素子に必要な発光量を得る為の駆動電流は各発光素子の発光効率に依存している。そして、一般的に白色発光時が表示装置として最も多くの駆動電流を必要とするからである。
本発明における電流制御素子は、例えば、階調表示等の必要に応じてTFT等のスイッチング素子が発光素子に直列に接続され、駆動電流を制御する。そのため、電流制御素子と発光素子が直列に接続されていれば、その接続順が逆になってもいてもよい。図1では、各電流源により、各発光素子に供給する電流を制御するが、必ずしも電流源を用いなくても良い。
また、本発明において、第3の電源配線に供給される電圧は第1の電源配線に供給される電圧と第2の電源配線に供給される電圧の間の電圧であることが好ましい。その結果、第3の電源配線に流れる電流を抑制することが可能となるからである。また、第1〜第3の電源配線に供給される電圧は0Vであることが好ましい。0Vは表示装置のロジック部や他の動作部でも用いられることが多く、新たに電圧を作成しなくて済むので、表示装置に供給する電源電圧の種類を削減可能となるからである。
図1では、1画素に発光素子を3つ配置する例を示したが、本発明の表示装置の1画素に配置する発光素子は3つに限定されず、例えば、図6に示すように、1画素に発光素子と電流制御素子を4つずつ配置しても良い。
次に、駆動電流の制御方法について説明する。
本発明の表示装置において、発光素子の駆動電流の制御方法は、アナログ的に電流量を変化させるだけでなく、電流源等の電流制御素子をスイッチとみなしてオン、オフを切り替えることで電流制御を行ってもよい。また、この電流制御素子は、発光素子に印加する電圧に応じて電流が決まる発光素子に接続されている場合、発光素子に印加する電圧を変化させることで、結果的に発光素子のV−I特性に応じた電流を制御する素子であってもよい。
駆動電流制御の一例を、図5を用いて説明する。図5は駆動電流を制御するためのTFT画素回路の一例である。各発光素子を制御する画素回路は、スイッチング用TFT101と駆動用TFT102と、有機EL素子103と、コンデンサ104で構成されている。
図5(a)は、第1の発光素子および第3の発光素子を駆動する画素回路の例、図5(b)は、第2の発光素子を駆動する画素回路の例である。図5(a)および(b)において、スイッチング用TFT101のゲート電極は、ゲート信号線105に接続されている。スイッチング用TFT101のソース領域はソース信号線106に、ドレイン領域は駆動用TFT102のゲート電極に接続されている。駆動用TFT102のソース領域は電源供給線107に、ドレイン領域は有機EL素子103の一方の電極である画素電極に接続されている。有機EL素子103の他方の電極は対向電極108に接続されており、図1の場合はそれぞれ第3の電源配線15に接続される。コンデンサ104は電極のそれぞれが、駆動用TFT102のゲート電極と電源供給線107とに接続されるように形成されている。このように、駆動用TFT102と有機EL素子103が直列に接続されており、有機EL素子103に流れる電流を駆動用TFT102で制御する。
また、本発明は各発光素子が同時に発光可能な接続であるが、発光素子毎に時分割で発光する駆動方法にも適用可能である。
以下に、本発明の表示装置の実施例を示す。
[実施例1]
図1は本実施例の表示装置の1画素あたりの接続関係を示した図である。各構成部材等については、上記で説明したとおりである。
図1は本実施例の表示装置の1画素あたりの接続関係を示した図である。各構成部材等については、上記で説明したとおりである。
図1の表示装置では、第1の発光素子12と第3の発光素子16を最大輝度で発光させる電流の合計値と、第2の発光素子14を最大輝度で発光させる電流との差を最小とすれば良い。各発光素子の駆動電流の大小関係を考慮して、第1〜第3の発光素子を決定する。第1〜第3の発光素子は、どんな構成材料であっても構わない。例えば、第1の発光素子を赤、第2の発光素子を青、第3の発光素子を緑としてもよい。
図3は本実施例における各発光素子の駆動電流を示したものである。第1の発光素子の駆動電流をIel1、第2の発光素子の駆動電流をIel2、第3の発光素子の駆動電流をIel3とすると、駆動電流の大小関係は、
Iel2>Iel3>Iel1
となっている。
Iel2>Iel3>Iel1
となっている。
また、本実施例における駆動電流は、第1〜第3の発光素子の発光を混合して白色光にした場合の各発光素子の駆動電流であることが好ましい。図4は図1の表示装置における各発光素子のI−L特性の一例であり、第1〜第3の発光素子が白色光を作る為に必要な発光量をLel1、Lel2、Lel3とした時の、必要となる駆動電流がそれぞれIel1、Iel2、Iel3となっている。
図1において、I1は第1の発光素子と第3の発光素子を駆動させるのに必要な電流の和であり、I1=Iel1+Iel3であれば、第1の発光素子と第3の発光素子を駆動することができる。I2は第2の発光素子を駆動させるのに必要な電流であり、I2=Iel2となる。そして、第3の電源配線に流れる電流I3はI3=I1−I2となる。
本発明では、共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差を最小にすることを目的とする。そのためには、駆動電流が最大である第2の発光素子を他の発光素子と直列に接続する必要がある。この時、前記合計値の差はIel1+Iel3−Iel2となる。仮に第2の発光素子以外の発光素子が他の発光素子と直列に接続されるとすると、前記合計値の差は、第1の発光素子が他の発光素子と直列の時は、Iel2+Iel3−Iel1、第3の発光素子が他の発光素子と直列の時は、Iel1+Iel2−Iel3である。これらの接続をした場合、図3に示す駆動電流の大小関係から、前記合計値の差は第2の発光素子が他の発光素子と直列になっている場合よりも必ず大きくなってしまう。よって、駆動電流が最大である第2の発光素子を他の発光素子と直列に接続する。こうすることにより、前記合計値の差が最小になり、その結果、共通電極の電位変動を抑制し、良好な画質の表示を得ることができる。
また、駆動電流が最大である第2の発光素子を他の発光素子と直列に接続することにより、電源から供給される最大電流も最小となる。この時、電源から供給される最大電流はIel1+Iel3かIel2のどちらか大きい方である。仮に第2の発光素子以外の発光素子が他の発光素子と直列に接続されるとすると、電源から供給される最大電流は、第1の発光素子が他の発光素子と直列の時は、Iel2+Iel3、第3の発光素子が他の発光素子と直列の時は、Iel2+Iel1である。これらの接続をした場合、図3に示す駆動電流の大小関係から、電源から供給される最大電流は第2の発光素子が他の発光素子と直列になっている場合よりも必ず大きくなってしまう。よって、駆動電流が最大である第2の発光素子を他の発光素子と直列に接続することにより、電源から供給される最大電流が最小になり、その結果、電源の小型化や低消費電力化につながる。
[実施例2]
図6は本実施例の表示装置の1画素あたりの電気的な接続関係を示した図であり、図1と同じ構成部材には同一の符号をつけている。31は第4の発光素子、32は第4の電流制御素子である。図6では、電流制御素子として、電流源を使用し、各電流源により、各発光素子に供給する電流を制御する。
図6は本実施例の表示装置の1画素あたりの電気的な接続関係を示した図であり、図1と同じ構成部材には同一の符号をつけている。31は第4の発光素子、32は第4の電流制御素子である。図6では、電流制御素子として、電流源を使用し、各電流源により、各発光素子に供給する電流を制御する。
図7は図6を構成している発光素子の要部断面構成を示した図であり、図6と同一の構成部材は同一の符号で示している。22、23、24、27、33は発光素子を挟み込む電極であり、22、23、27、33は画素電極である。24は共通電極であり、異なる発光素子間に直列に配置され、第3の電源配線15に接続されている。25は保護絶縁膜、26は絶縁基板である。図7において、第4の発光素子31が第2の発光素子と並列に接続されている点を除いて、図2と同様の構成となっている。第4の発光素子31は陰極33が第4の電流制御素子32に接続され、陽極が共通電極24となっている。このように、第1〜第4の発光素子は、陽極が共通電極24に接続された発光素子と、陰極が共通電極24に接続された発光素子とに2分される。各発光素子は2つの電極のうちの一方を相互に接続して共通電極24とし、複数の画素は共通電極24を相互に接続して配列している。
図6の表示装置では、第1の発光素子12と第3の発光素子16が最大輝度で発光する電流の合計値と、第2の発光素子14と第4の発光素子31が最大輝度で発光する電流の合計値との差を最小とすれば良い。各発光素子の駆動電流の大小関係を考慮して、第1〜第4の発光素子を決定する。第4の発光素子は、第1〜第3の発光素子と異なる色、例えば、白色、水色、濃赤色、薄緑色などでもよく、第1〜第3の発光素子と同色でも構わない。ただし、製造プロセスを簡易にすることを考慮すると、第4の発光素子は第2の発光素子と同色である方がよい。また、本実施例における駆動電流は、第1〜第4の発光素子の発光を混合して白色光にした場合の各発光素子の駆動電流であることが好ましい。
図8は本実施例における各発光素子の駆動電流を示したものである。第1の発光素子の駆動電流をIel1、第2の発光素子の駆動電流をIel2、第3の発光素子の駆動電流をIel3、第4の発光素子の駆動電流をIel4とすると、駆動電流の大小関係は、
Iel1>Iel2>Iel4>Iel3
となっている。第4の発光素子が第2の発光素子と同色の場合等は、Iel4=Iel2でも構わない。
Iel1>Iel2>Iel4>Iel3
となっている。第4の発光素子が第2の発光素子と同色の場合等は、Iel4=Iel2でも構わない。
図6において、I1は第1の発光素子と第3の発光素子を駆動させるのに必要な電流の和であり、I1=Iel1+Iel3であれば、第1の発光素子と第3の発光素子を駆動することができる。I2は第2の発光素子と第4の発光素子を駆動させるのに必要な電流であり、I2=Iel2+Iel4となる。そして、第3の電源配線に流れる電流I3はI3=I1−I2となる。
本発明では、共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差を最小にすることを目的とする。そのためには、駆動電流が最大である第1の発光素子と駆動電流が最小である第3の発光素子を並列に接続したものと、他の2つの発光素子を並列に接続したものと、を直列に接続する必要がある。この時、前記合計値の差はIel1+Iel3−Iel2−Iel4となる。仮に、第1の発光素子に、第3の発光素子以外の素子が並列に接続されるとすると、前記合計値の差は、第1の発光素子と第2の発光素子が並列の時は、Iel1+Iel2−Iel3−Iel4である。また、第1の発光素子と第4の発光素子が並列の時は、Iel1+Iel4−Iel2−Iel3である。これらの接続をした場合、図8に示す駆動電流の大小関係から、前記合計値の差は第1の発光素子と第3の発光素子が並列に接続されている場合よりも必ず大きくなってしまう。よって、駆動電流が最大である第1の発光素子と駆動電流が最小である第3の発光素子を並列に接続する。こうすることにより、前記合計値の差が最小になり、その結果、共通電極の電位変動を抑制し、良好な画質の表示を得ることができる。
また、駆動電流が最大である第1の発光素子と第3の発光素子を並列に接続することにより、電源から供給される最大電流も最小となる。この時、電源から供給される最大電流はIel1+Iel3かIel2+Iel4のどちらか大きい方である。仮に第1の発光素子に、第3の発光素子以外の素子が並列に接続されるとすると、電源から供給される最大電流は、第1の発光素子と第2の発光素子が並列の時は、Iel1+Iel2、第1の発光素子と第4の発光素子が並列の時は、Iel1+Iel4である。これらの接続をした場合、図8に示す駆動電流の大小関係から、電流が供給される最大電流は第1の発光素子と第3の発光素子が並列に接続されている場合よりも必ず大きくなってしまう。よって、駆動電流が最大である第1の発光素子と駆動電流が最小である第3の発光素子を並列に接続することにより、電源から供給される最大電流が最小になり、その結果、電源の小型化や低消費電力化につながる。
12:第1の発光素子、14:第2の発光素子、16:第3の発光素子、17:第1の電流制御素子、18:第2の電流制御素子、19:第3の電流制御素子、24:共通電極、31:第4の発光素子、32:第4の電流制御素子
Claims (4)
- 3つ以上の発光素子が画素に含まれ、前記複数の発光素子は互いに共通する電位である共通電極を有する表示装置であって、
前記発光素子毎に電流源によって、前記各発光素子に供給する電流を制御し、
前記各画素の前記3つ以上の発光素子は、陽極が前記共通電極である発光素子と、陰極が前記共通電極である発光素子とに2分され、
前記各画素の前記3つ以上の発光素子を2分する組み合わせは、前記共通電極を陽極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値と、前記共通電極を陰極とする発光素子が最大輝度で発光する電流の合計値との差を、最小とする組み合わせであることを特徴とする表示装置。 - 前記各画素の前記3つ以上の発光素子が第1〜第3の発光素子の3つであり、前記第1〜第3の発光素子が最大輝度で発光する電流をI1>I2>I3とすると、
前記3つの発光素子を2分する組み合わせは、一方を前記第1の発光素子、他方を前記第2の発光素子と前記第3の発光素子、とすることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記各画素の前記3つ以上の発光素子が第1〜第4の発光素子の4つであり、前記第1〜第4の発光素子が最大輝度で発光する電流をI1>I2>I3>I4とすると、
前記4つの発光素子を2分する組み合わせは、一方を前記第1の発光素子と前記第4の発光素子、他方を前記第2の発光素子と前記第3の発光素子、とすることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記電流源は、前記各発光素子の2つの電極のうち、前記共通電極に接続されていない方の電極に接続されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の表示装置。
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