JP2012237931A - アクティブマトリクス型有機発光表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機発光ダイオードの色毎に異なる発光効率や電圧-電流特性を補正することができ、有機発光ダイオードの陽極の電位変化に伴う駆動トランジスタのゲート電極−ソース電極間の電圧の変化のばらつきを低減することができるアクティブマトリクス型有機発光表示装置を提供する。
【解決手段】 アクティブマトリクス型有機発光表示装置は、複数色の何れか１色を発光可能な複数の画素ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢを備える。駆動トランジスタＤＲは、発光色毎にチャネル幅Ｗとチャネル長Ｌとの比が異なる。駆動トランジスタＤＲは、発光色毎にそれぞれ、１つのトランジスタ、又は直列に接続された２つ以上のトランジスタで形成される。駆動トランジスタＤＲ内の有機発光ダイオードの陽極側のトランジスタのチャネル幅及びチャネル長は、全ての発光色の画素で等しい。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、アクティブマトリクス型有機発光表示装置に関する。

近年、アクティブマトリクス型有機発光表示装置として、アクティブマトリクス型の有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置が開発されている。アクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置は、基板上に形成された複数の映像信号線及び複数の画素を備えている。各映像信号線には複数の画素が接続されている。

有機ＥＬ表示装置の画素は、例えば、駆動トランジスタと、有機発光ダイオードとしての有機ＥＬ素子と、キャパシタと、スイッチングトランジスタとを含んでいる。駆動トランジスタと有機ＥＬ素子とは、高電位電源線と低電位電源線との間で、この順に直列に接続されている。キャパシタは、駆動トランジスタのゲートに接続されている。スイッチングトランジスタは、映像信号線並びにキャパシタ及び駆動トランジスタのゲート間に接続されている。

映像信号の書き込み時は、スイッチングトランジスタをオンに切替え、映像信号を駆動トランジスタのゲート電極に与える。その後、スイッチングトランジスタをオフに切替え、画素（画素回路）を映像信号線と切り離す。駆動トランジスタのゲート電極の電位は、キャパシタによって保持され、映像信号に応じた電流が駆動トランジスタを介して有機ＥＬ素子に流れ所定の輝度レベルで発光する。

有機ＥＬ素子としては、カラー表示のために、例えば赤、緑および青の三原色の有機ＥＬ素子を用いる。しかし、有機ＥＬ素子の発光効率や電圧-電流特性は、色毎に異なる。この違いを映像信号の電圧値で補正する場合には、外部回路での調整が必要になりコストアップを招いてしまう。このため、駆動トランジスタのＷ（チャネル幅）／Ｌ（チャネル長）サイズを色毎に調整することが一般的に行われる。

特開２００７−３１６５１３号公報

ところで、上記のように、駆動トランジスタのＷ／Ｌサイズを色毎に調整した場合、駆動トランジスタのチャネル容量に起因した輝度変化の遅れ、いわゆる応答速度に関する問題が生じる。

ここで、黒状態であった画素が白状態に変化する場合を例に説明する。有機ＥＬ素子への印加電圧は黒で低く、白で高いため、黒から白への書き込み時には有機ＥＬ素子の陽極の電位は上昇する。この電位上昇の速度は有機ＥＬ素子の容量と、駆動トランジスタと有機ＥＬ素子との電流差分で決まり、書き込み期間が十分に長い場合は電位上昇が書き込み期間中に終了する。しかし走査線数が多い場合やリフレッシュレートが高い場合には書き込み期間終了後、つまり駆動トランジスタのゲート電極がフローティング状態になった以降も有機ＥＬ素子の陽極の電位は上昇する。

この陽極の電位の上昇により、駆動トランジスタのゲート電極−ソース電極間の電圧Ｖｇｓは変化し、駆動トランジスタがｐチャネル型の場合にはオフ方向への電位変化となる。この電圧Ｖｇｓ変化により白の輝度は本来の輝度より低くなり、この状態が１フレーム期間継続し、いわゆるステップ応答の状態になる。また電圧Ｖｇｓの変化はキャパシタとチャネル容量との容量分割で決まり、チャネル容量が大きいほど電圧Ｖｇｓの変化は大きくなるため、駆動トランジスタのチャネル面積の大きい色ほどステップ応答が顕著になる。これは動画のボケのみならず、動画におけるパターンエッジの色づきの問題となる。

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、有機発光ダイオードの色毎に異なる発光効率や電圧-電流特性を補正することができ、有機発光ダイオードの陽極の電位変化に伴う駆動トランジスタのゲート電極−ソース電極間の電圧の変化のばらつきを低減することができるアクティブマトリクス型有機発光表示装置を提供することにある。

一実施形態に係るアクティブマトリクス型有機発光表示装置は、
それぞれ基板上に形成された、複数の映像信号線と、各映像信号線に接続されそれぞれ複数色の何れか１色を発光可能な複数の画素と、高電位電源線と、低電位電源線と、を備え、
各画素は、
前記低電位電源線に接続された陰極、前記陰極に対向配置された陽極、並びに前記陰極及び陽極間に挟持された有機物層を含んだ有機発光ダイオードと、
高電位電源配線に接続されたソース電極、前記有機発光ダイオードの陽極に接続されたドレイン電極、及びゲート電極を含み、発光色毎にチャネル幅とチャネル長との比が異なる駆動トランジスタと、
前記駆動トランジスタのゲート電極に接続された第１電極及び前記第１電極に隙間を置いて対向配置された第２電極を含んだ保持容量と、を有し、
前記駆動トランジスタは、発光色毎にそれぞれ、１つのトランジスタ、又は直列に接続された２つ以上のトランジスタで形成され、
前記駆動トランジスタ内の前記有機発光ダイオードの陽極側のトランジスタの前記チャネル幅及びチャネル長は、全ての発光色の画素で等しい。

図１は、第１の実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図である。 図２は、上記アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の駆動トランジスタ及び有機ＥＬ素子を示す断面図である。 図３は、上記アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置における赤色、緑色及び青色の画素の等価回路を示す図である。 図４は、図３に示した画素の配線構造を示す概略平面図である。 図５は、上記駆動トランジスタの半導体層の位置に対する電位の変化量をグラフで示した図である。 図６は、第２の実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置における赤色、緑色及び青色の画素の等価回路を示す図である。 図７は、図６に示した画素の配線構造を示す概略平面図である。 図８は、直列接続され、チャネル長Ｌが均等な４個のＴＦＴで形成された駆動トランジスタの半導体層の位置に対する電位の変化量をグラフで示した図である。

以下、図面を参照しながら、アクティブマトリクス型有機発光表示装置として、第１の実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置について詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態に係る表示装置を概略的に示す平面図である。図２は、図１の表示装置に採用可能な構造の一例を概略的に示す部分断面図である。なお、図２では、表示装置を、その表示面，すなわち前面又は光出射面、が下方を向き、背面が上方を向くように描いている。図３は、図１の表示装置が含む画素の等価回路図である。図４は、上記画素を概略的に示す平面図である。

図１乃至図４に示すように、この表示装置は、アクティブマトリクス型駆動方式を採用した下面発光型の有機ＥＬ表示装置である。この有機ＥＬ表示装置は、表示パネルＤＰと、映像信号線ドライバＸＤＲと、走査信号線ドライバＹＤＲとを含んでいる。映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは駆動部１０を形成している。

表示パネルＤＰは、例えば、ガラス基板などの絶縁性の基板ＳＵＢを含んでいる。基板ＳＵＢ上には、アンダーコート層ＵＣが形成されている。アンダーコート層ＵＣは、例えば、基板ＳＵＢ上にＳｉＮ_Ｘ層とＳｉＯ_Ｘ層とをこの順に積層してなる。

アンダーコート層ＵＣ上では、半導体層ＳＣが配列している。各半導体層ＳＣは、例えば、ｐ型領域とｎ型領域とを含んだポリシリコン層である。アンダーコート層ＵＣ上では、下部電極Ｃ２がさらに配列している。これら下部電極Ｃ２は、例えば、ｎ^＋型ポリシリコン層である。

半導体層ＳＣ及び下部電極Ｃ２は、ゲート絶縁膜ＧＩで被覆されている。ゲート絶縁膜ＧＩは、例えばＴＥＯＳ（tetraethyl orthosilicate）などを用いて形成することができる。

ゲート絶縁膜ＧＩ上には、走査信号線ＳＬ及び保持容量線ＣＬが形成されている。走査信号線ＳＬ及び保持容量線ＣＬは、各々が後述する画素ＰＸ（ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢ）の行方向（Ｘ方向）に延びており、画素ＰＸの列方向（Ｙ方向）に配列している。走査信号線ＳＬ及び保持容量線ＣＬは、例えばＭｏＷなどからなる。

ゲート絶縁膜ＧＩ上では、上部電極Ｃ１がさらに配列している。これら上部電極Ｃ１は、例えばＭｏＷなどからなる。上部電極Ｃ１は、走査信号線ＳＬ及び保持容量線ＣＬと同一の工程で形成することができる。

上部電極Ｃ１の延出部であるゲート電極Ｇは半導体層ＳＣと交差するように形成され、駆動トランジスタＤＲを構成している。走査信号線ＳＬの延出部は半導体層と交差するように形成され、この延出部は画素スイッチＳＷを構成している。なお、この例では、駆動トランジスタＤＲ及び画素スイッチＳＷは、トップゲート型のｐチャネル薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）である。

上部電極Ｃ１は、下部電極Ｃ２に隙間を置いて重ねられている。第１電極としての上部電極Ｃ１と第２電極としての下部電極Ｃ２とそれらの間に介在しているゲート絶縁膜ＧＩとは、保持容量Ｃｓを構成している。ここでは、保持容量Ｃｓはキャパシタである。

ゲート絶縁膜ＧＩ、走査信号線ＳＬ、保持容量線ＣＬ、及び上部電極Ｃ１は、層間絶縁膜ＩＩで被覆されている。層間絶縁膜ＩＩは、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳｉＯ_Ｘなどからなる。

層間絶縁膜ＩＩ上には、映像信号線ＶＬと、高電位電源線としての電圧電源線ＰＬと、低電位電源線としての基準電圧電源線ＲＬとが形成されている。映像信号線ＶＬ、電圧電源線ＰＬ及び基準電圧電源線ＲＬは、互いに絶縁されている。層間絶縁膜ＩＩ上には、ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥがさらに形成されている。

映像信号線ＶＬは、各々がＹ方向に延びており、Ｘ方向に配列している。映像信号線ＶＬは、画素スイッチＳＷの半導体層のソース領域に接続されている。電圧電源線ＰＬは、複数のストライプ部ＰＬａを有している。ストライプ部ＰＬａは、各々がＹ方向に延びており、Ｘ方向に配列している。ストライプ部ＰＬａは、駆動トランジスタＤＲのソース電極ＳＥと一体に形成されている。

ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、層間絶縁膜ＩＩ及びゲート絶縁膜ＧＩに設けられたコンタクトホールを介して半導体層ＳＣのソース領域及びドレイン領域にそれぞれ接続されている。ソース電極ＳＥ及びドレイン電極ＤＥは、画素ＰＸが含む素子間の接続に利用されている。

映像信号線ＶＬと電圧電源線ＰＬと基準電圧電源線ＲＬとソース電極ＳＥとドレイン電極ＤＥとは、例えば、Ｍｏ／Ａｌ／Ｍｏの三層構造を有している。これらは、同一工程で形成可能である。

映像信号線ＶＬと電圧電源線ＰＬと基準電圧電源線ＲＬとソース電極ＳＥとドレイン電極ＤＥとは、パッシベーション膜ＰＳで被覆されている。パッシベーション膜ＰＳは、例えばＳｉＮ_Ｘなどからなる。

パッシベーション膜ＰＳ上では、画素電極ＰＥが配列している。各画素電極ＰＥは、パッシベーション膜ＰＳに設けたコンタクトホールを介して、駆動トランジスタＤＲのドレイン電極ＤＥに接続されている。

画素電極ＰＥは、この例では光透過性の前面電極である。また、画素電極ＰＥは、この例では陽極である。画素電極ＰＥの材料としては、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明な導電材料を使用することができる。画素電極ＰＥ（陽極）は、後述する対向電極ＣＥ（陰極）に対向配置される。

パッシベーション膜ＰＳ上には、さらに、隔壁絶縁層ＰＩが形成されている。隔壁絶縁層ＰＩには、画素電極ＰＥに対応した位置に貫通孔が設けられているか、或いは、画素電極ＰＥが形成する列又は行に対応した位置にスリットが設けられている。ここでは、一例として、隔壁絶縁層ＰＩは、画素電極ＰＥに対応した位置に貫通孔を有している。隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、有機絶縁層である。隔壁絶縁層ＰＩは、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて形成されている。

画素電極ＰＥ上には、活性層として、発光層を含んだ有機物層ＯＲＧが形成されている。発光層は、複数色の何れか１色として、例えば、発光色が赤色、緑色、又は青色のルミネセンス性有機化合物を含んだ薄膜である。この有機物層ＯＲＧは、発光層に加え、正孔注入層、正孔輸送層、正孔ブロッキング層、電子輸送層、電子注入層などもさらに含むことができる。

隔壁絶縁層ＰＩ及び有機物層ＯＲＧは、対向電極ＣＥで被覆されている。この例では、対向電極ＣＥは、画素ＰＸ間で互いに接続された電極，すなわち共通電極，である。また、この例では、対向電極ＣＥは、陰極であり且つ光反射性の背面電極である。対向電極ＣＥは、例えば、パッシベーション膜ＰＳと隔壁絶縁層ＰＩとに設けられたコンタクトホールを介して、基準電圧電源線ＲＬに電気的に接続されている。各々の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、画素電極ＰＥと、有機物層ＯＲＧと、対向電極ＣＥとを含んでいる。

電圧電源線ＰＬ及び基準電圧電源線ＲＬ（対向電極ＣＥ）には、それぞれ定電圧が印加されている。電圧電源線ＰＬの電位及び基準電圧電源線ＲＬの電位を比べた場合、電圧電源線ＰＬの電位は相対的にハイレベルであり、基準電圧電源線ＲＬの電位は相対的にローレベルである。

電圧電源線ＰＬ（ストライプ部ＰＬａ）は、ハイレベルの一定の電位に設定されるものである。基準電圧電源線ＲＬは、対向電極ＣＥをローレベルの一定の電位に設定するものである。

各画素ＰＸは、駆動トランジスタＤＲと、画素スイッチＳＷと、有機発光ダイオードとしての有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと、保持容量Ｃｓとを含んでいる。上記した通り、この例では、駆動トランジスタＤＲ及び画素スイッチＳＷはｐチャネル薄膜トランジスタである。

駆動トランジスタＤＲと有機ＥＬ素子ＯＬＥＤとは、ストライプ部ＰＬａと基準電圧電源線ＲＬとの間で、この順に直列に接続されている。具体的には、駆動トランジスタＤＲのソース電極はストライプ部ＰＬａに接続されており、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの対向電極ＣＥは基準電圧電源線ＲＬに接続されている。

画素スイッチＳＷは、映像信号線ＶＬ並びに駆動トランジスタＤＲのゲート電極Ｇ及び上部電極Ｃ１間に接続されている。画素スイッチＳＷのゲート電極は走査信号線ＳＬに接続されている。画素スイッチＳＷは、走査信号線ＳＬから供給される制御信号ＳＧに応答してオン（導通状態）又はオフ（非導通状態）に切替えられる。画素スイッチＳＷは、映像信号線ＶＬを介して伝送される映像信号電圧Ｖｓｉｇを出力させるかどうか切替えるものである。

保持容量Ｃｓは、駆動トランジスタＤＲのゲート電極Ｇ及び画素スイッチＳＷのドレイン電極並びに保持容量線ＣＬ間に接続されている。より詳しくは、保持容量Ｃｓの上部電極Ｃ１が駆動トランジスタＤＲのゲート電極Ｇ及び画素スイッチＳＷのドレイン電極に接続されている。保持容量Ｃｓの下部電極Ｃ２が、上部電極Ｃ１に隙間を置いて対向配置され、保持容量線ＣＬに接続されている。保持容量Ｃｓは、映像信号電圧Ｖｓｉｇを保持（記憶）するものである。

映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、この例では、表示パネルＤＰにＣＯＧ（chip on glass）実装されている。映像信号線ドライバＸＤＲ及び走査信号線ドライバＹＤＲは、ＣＯＧ実装する代わりに、ＴＣＰ（tape carrier package）実装してもよい。

映像信号線ドライバＸＤＲには、映像信号線ＶＬが接続されている。映像信号線ドライバＸＤＲは、映像信号線ＶＬに映像信号として映像信号電圧Ｖｓｉｇを出力する。なお、映像信号線ドライバＸＤＲに電圧電源線ＰＬ及び基準電圧電源線ＲＬが接続されていても良く、この場合、映像信号線ドライバＸＤＲは、電圧電源線ＰＬにハイレベルの電源電圧を供給し、基準電圧電源線ＲＬにローレベルの電源電圧を供給すれば良い。

走査信号線ドライバＹＤＲには、走査信号線ＳＬ及び保持容量線ＣＬが接続されている。走査信号線ドライバＹＤＲは、走査信号線ＳＬに走査信号として電圧信号を出力する。加えて、走査信号線ドライバＹＤＲは、保持容量線ＣＬを一定の電位に設定するために保持容量線ＣＬに定電圧を供給する。
アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置は、上記のように形成されている。

次に、上記画素、特に駆動トランジスタＤＲについて詳しく説明する。
画素ＰＸは、それぞれ複数色の何れか１色を発光可能である。ここでは、画素ＰＸは、赤色を発光可能な画素ＰＸＲ、緑色を発光可能な画素ＰＸＧ、及び青色を発光可能な画素ＰＸＢである。

Ｘ方向に隣合って並んだ３つの画素ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢで１つの絵素を形成している。各絵素のＸ方向及びＹ方向のピッチは、２３１μｍである。Ｘ方向の絵素数は１９２０（画素数は１９２０×３）、Ｙ方向の絵素数は１０８０（画素数も１０８０）である。

駆動トランジスタＤＲは、発光色毎にチャネル幅Ｗとチャネル長Ｌとの比Ｗ／Ｌが異なる。駆動トランジスタＤＲは、発光色毎にそれぞれ、１つのトランジスタ、又は直列に接続された２つ以上のトランジスタで形成されている。ここでは、全ての発光色の画素ＰＸの駆動トランジスタＤＲは、直列に接続された２つのトランジスタで形成されている。駆動トランジスタＤＲ内の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの画素電極ＰＥ（陽極）側のトランジスタのチャネル幅Ｗ及びチャネル長Ｌは、全ての発光色の画素ＰＸで等しい。

また、画素ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢにおいて、画素ＰＸＲの駆動トランジスタＤＲのチャネル幅Ｗに対するチャネル長Ｌの比Ｗ／Ｌが最も小さく、画素ＰＸＢの駆動トランジスタＤＲのチャネル幅Ｗに対するチャネル長Ｌの比Ｗ／Ｌが最も大きい。ここでは、駆動トランジスタＤＲは、発光色毎にチャネル長Ｌが異なる。

この実施形態に係る各画素の駆動トランジスタＤＲの各トランジスタのチャネル幅Ｗ及びチャネル長Ｌは、次に示す通りである。

・画素ＰＸＲの駆動トランジスタＤＲの各トランジスタ
画素電極ＰＥ側 ：Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝１４μｍ
基準電圧電源線ＲＬ側：Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝５６μｍ
・画素ＰＸＧの駆動トランジスタＤＲの各トランジスタ
画素電極ＰＥ側 ：Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝１４μｍ
基準電圧電源線ＲＬ側：Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝４２μｍ
・画素ＰＸＢの駆動トランジスタＤＲの各トランジスタ
画素電極ＰＥ側 ：Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝１４μｍ
基準電圧電源線ＲＬ側：Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝１４μｍ
次に、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに発光（画像を表示）させる場合の画素ＰＸの動作について説明する。
上記のように構成されたアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置において、まず、走査信号線ドライバＹＤＲから、画素スイッチＳＷをオン状態とするレベル（オフ電位）、ここでは、ローレベルの制御信号ＳＧが出力される。

このため、画素スイッチＳＷがオンに切替えられる。これにより、駆動トランジスタＤＲのゲート電極Ｇの電位がオン電位に設定されるとともに保持容量Ｃｓの上部電極Ｃ１が、映像信号線ドライバＸＤＲから、映像信号線ＶＬを介して供給される映像信号電圧Ｖｓｉｇにより、映像信号電位 (Ｖｓｉｇ)に設定される。

これにより、画像の階調を得るための電位だけ駆動トランジスタＤＲのゲート電位を変位させることができる。言い換えると、駆動トランジスタＤＲのゲート電極の電位は、所望の発光電流を流すことができる状態に設定される。そして、駆動トランジスタＤＲから駆動信号を有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに出力させる。言い換えると、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに、画像の階調に応じた駆動電流が与えられる。

上記のように構成された第１の実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置によれば、有機ＥＬ表示装置は、それぞれ基板ＳＵＢ上に形成された、複数の映像信号線ＶＬと、複数の画素ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢと、電圧電源線ＰＬと、基準電圧電源線ＲＬとを備えている。各画素は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと、駆動トランジスタＤＲと、保持容量Ｃｓとを有している。

駆動トランジスタＤＲは、発光色毎にチャネル幅Ｗとチャネル長Ｌとの比Ｗ／Ｌが異なる。このため、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの色毎に異なる発光効率や電圧-電流特性を補正することができる。

駆動トランジスタＤＲは、それぞれ２つのトランジスタで形成されている。駆動トランジスタＤＲ内の画素電極ＰＥ（陽極）側のトランジスタのチャネル幅Ｗ及びチャネル長Ｌは、全ての発光色の画素ＰＸで等しい（Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝１４μｍ）。このため、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの電位変化に伴う駆動トランジスタＤＲのゲート電極−ソース電極間の電圧の変化のばらつきを低減することができる。

上記のことから、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの色毎に異なる発光効率や電圧-電流特性を補正することができ、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陽極の電位変化に伴う駆動トランジスタＤＲのゲート電極−ソース電極間の電圧の変化のばらつきを低減することができるアクティブマトリクス型有機発光表示装置を得ることができる。

次に、上記の効果を具体的に説明する。
画素ＰＸＲの有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光効率が２４ｃｄ／Ａ、画素ＰＸＧの有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光効率が３０ｃｄ／Ａ、画素ＰＸＢの有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの発光効率が３ｃｄ／Ａで、１０００ｃｄ／ｍ^２の表面輝度の表示パネルＤＰを得る場合、ＲＧＢ（赤、緑及び青）それぞれのドットには０．７４μＡ、０．９９μＡ及び２．０３μＡの発光電流が必要になる。

駆動トランジスタＤＲが動作するゲート電極−ソース電極間の電圧Ｖｇｓの範囲を−４Ｖ乃至０Ｖ（映像信号Ｖｓｉｇの振り幅が４Ｖ）、駆動トランジスタＤＲの閾値電圧Ｖｔｈを−２Ｖ、移動度を１００ｃｍ^２／Ｖｓｅｃとする。この場合、ＲＧＢのそれぞれのドットに必要な駆動トランジスタＤＲのＷ/Ｌサイズであるが、チャネル幅Ｗを４．５μｍとすると、チャネル長Ｌは、画素ＰＸＲで７０μｍ、画素ＰＸＧで５６μｍ、画素ＰＸＢで２８μｍとなる。

駆動トランジスタＤＲを単一のＴＦＴで構成した場合のこれら駆動トランジスタＤＲのチャネル容量(ドレイン電極−ゲート電極間の容量)は、それぞれ、画素ＰＸＲで７５ｆＦ、画素ＰＸＧで６０ｆＦ、画素ＰＸＢで３０ｆＦ、程度であり、白黒間での有機ＥＬ素子ＯＬＥＤへの印加電圧の差による陽極電位変化量として約４Ｖを考慮すると、黒から白への書き換え１フレーム目での駆動トランジスタＤＲの電圧Ｖｇｓの目減りは、画素ＰＸＲで０．１９Ｖ、画素ＰＸＧで０．１５Ｖ、画素ＰＸＢで０．０８Ｖとなる（保持容量Ｃｓは１．５ｐＦを付加）。

これにより、ＲＧＢの本来の白輝度に対して、それぞれ、画素ＰＸＲで８５％、画素ＰＸＧで８８％及び画素ＰＸＢで９４％として１フレーム目の輝度がとどまり、動画パターンのボケや色づきにつながる。

これに対し、上記第１の実施形態では、駆動トランジスタＤＲを直列に接続された２つのＴＦＴで形成し、陽極側のＴＦＴのチャネル長Ｌを色によらず１４μｍとし、他方のＴＦＴのチャネル長Ｌを、画素ＰＸＲで５６μｍ、画素ＰＸＧで４２μｍ、画素ＰＸＢで１４μｍとしている（チャネル幅Ｗは何れも４．５μｍ）。

この場合、駆動トランジスタＤＲにおいて、陽極に接続されたＴＦＴ以外のソース電極及びドレイン電極の電位はほとんど変化しないため、陽極に接続されたＴＦＴのチャネル容量だけが前述の駆動トランジスタＤＲの電圧Ｖｇｓの目減りに影響することになる。

図５は、直列接続されたＴＦＴで形成された駆動トランジスタＤＲのドレイン電極−ソース電極間の電圧Ｖｄｓが飽和領域動作の範囲で４Ｖ変化する時の半導体層ＳＣ（ノードｎ１）の電位変化を計算した結果であり、全ての画素ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢに共通の結果である。

図５に示すように、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陽極、つまり駆動トランジスタＤＲの最もドレイン領域寄りに接続されるＴＦＴ以外の電位（ノード電位）はほとんど変化しないことが判る。

このため、駆動トランジスタＤＲの電圧Ｖｇｓの電位変化に影響するチャネル容量(ドレイン電極−ゲート電極間の容量)は、ＲＧＢによらず１５ｆＦ程度になり、黒から白への書き換え１フレーム目での駆動トランジスタＤＲの電圧Ｖｇｓの目減りは、ＲＧＢ全てに共通で０．０４Ｖに低減される。

これにより、ＲＧＢの本来の白輝度に対して、全ての画素ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢで９５％以上に１フレーム目の輝度が到達するため、動画パターンのボケや色づきが視認されることを防止することができる。

以上述べたように、色毎に異なるチャネル長Ｌの駆動トランジスタＤＲをそれぞれ２つのＴＦＴの直列接続で形成し、これらの内有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陽極側のＴＦＴのチャネル幅Ｗとチャネル長Ｌを色によらず同一にすることで、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陽極の電位変化に伴う駆動トランジスタＤＲの電圧Ｖｇｓ変化の色毎の相違を低減することができ、ステップ応答の色毎の相違による動画におけるパターンエッジの色づきを抑制することができる。

次に、アクティブマトリクス型有機発光表示装置として、第２の実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置について詳細に説明する。この実施形態において、他の構成は上述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図６は、第２の実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置が含む画素の等価回路図である。図７は、上記画素を概略的に示す平面図である。

図６及び図７に示すように、 駆動トランジスタＤＲは、発光色毎にチャネル幅Ｗとチャネル長Ｌとの比Ｗ／Ｌが異なる。駆動トランジスタＤＲは、発光色毎にそれぞれ、１つのトランジスタ、又は直列に接続された２つ以上のトランジスタで形成されている。ここでは、画素ＰＸＲ及びＰＸＧは、直列に接続された２つのトランジスタで形成され、画素ＰＸＢは単一のトランジスタで形成されている。駆動トランジスタＤＲ内の有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの画素電極ＰＥ（陽極）側のトランジスタのチャネル幅Ｗ及びチャネル長Ｌは、全ての発光色の画素ＰＸで等しい。

また、画素ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢにおいて、画素ＰＸＲの駆動トランジスタＤＲのチャネル幅Ｗに対するチャネル長Ｌの比Ｗ／Ｌが最も小さく、画素ＰＸＢの駆動トランジスタＤＲのチャネル幅Ｗに対するチャネル長Ｌの比Ｗ／Ｌが最も大きい。ここでは、駆動トランジスタＤＲは、発光色毎にチャネル長Ｌが異なる。

この実施形態に係る各画素の駆動トランジスタＤＲの各トランジスタのチャネル幅Ｗ及びチャネル長Ｌは、次に示す通りである。

・画素ＰＸＲの駆動トランジスタＤＲの各トランジスタ
画素電極ＰＥ側 ：Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝１０μｍ
基準電圧電源線ＲＬ側：Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝２０μｍ
・画素ＰＸＧの駆動トランジスタＤＲの各トランジスタ
画素電極ＰＥ側 ：Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝１０μｍ
基準電圧電源線ＲＬ側：Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝１０μｍ
・画素ＰＸＢの駆動トランジスタＤＲのトランジスタ
単一 ：Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝１０μｍ
上記のように構成された第２の実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置によれば、有機ＥＬ表示装置は、それぞれ基板ＳＵＢ上に形成された、複数の映像信号線ＶＬと、複数の画素ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢと、電圧電源線ＰＬと、基準電圧電源線ＲＬとを備えている。各画素は、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと、駆動トランジスタＤＲと、保持容量Ｃｓとを有している。

駆動トランジスタＤＲは、発光色毎にチャネル幅Ｗとチャネル長Ｌとの比Ｗ／Ｌが異なる。このため、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの色毎に異なる発光効率や電圧-電流特性を補正することができる。

駆動トランジスタＤＲは、１つのトランジスタ、又は２つのトランジスタで形成されている。駆動トランジスタＤＲ内の画素電極ＰＥ（陽極）側のトランジスタのチャネル幅Ｗ及びチャネル長Ｌは、全ての発光色の画素ＰＸで等しい（Ｗ＝４．５μｍ、Ｌ＝１０μｍ）。このため、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの電位変化に伴う駆動トランジスタＤＲのゲート電極−ソース電極間の電圧の変化のばらつきを低減することができる。

上記のことから、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの色毎に異なる発光効率や電圧-電流特性を補正することができ、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陽極の電位変化に伴う駆動トランジスタＤＲのゲート電極−ソース電極間の電圧の変化のばらつきを低減することができるアクティブマトリクス型有機発光表示装置を得ることができる。

次に、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ及びＴＦＴ素子の性能が上述した第１の実施形態と同じであることの下に上記の効果を具体的に説明する。ここでは、駆動トランジスタＤＲが動作するゲート電極−ソース電極間の電圧Ｖｇｓの範囲を−３Ｖ乃至０Ｖ（映像信号Ｖｓｉｇの振り幅が３Ｖ）とする。耐圧が低めのドライバＩＣを用いる場合などに対応する例である。

この場合、ＲＧＢのそれぞれのドットに必要な駆動トランジスタＤＲのＷ/Ｌサイズであるが、チャネル幅Ｗを４．５μｍとすると、チャネル長Ｌは、画素ＰＸＲで３０μｍ、画素ＰＸＧで２０μｍ、画素ＰＸＢで１０μｍとなる。

駆動トランジスタＤＲを単一のＴＦＴで構成した場合のこれら駆動トランジスタＤＲのチャネル容量(ドレイン電極−ゲート電極間の容量)は、それぞれ、画素ＰＸＲで３１ｆＦ、画素ＰＸＧで２１ｆＦ、画素ＰＸＢで１１ｆＦ、程度であり、白黒間での有機ＥＬ素子ＯＬＥＤへの印加電圧の差による陽極電位変化量として約４Ｖを考慮すると、黒から白への書き換え１フレーム目での駆動トランジスタＤＲの電圧Ｖｇｓの目減りは、画素ＰＸＲで０．０８Ｖ、画素ＰＸＧで０．０６Ｖ、画素ＰＸＢで０．０３Ｖとなる（保持容量Ｃｓは１．５ｐＦを付加）。

これにより、ＲＧＢの本来の白輝度に対して、それぞれ、画素ＰＸＲで９１％、画素ＰＸＧで９３％及び画素ＰＸＢで９６％として１フレーム目の輝度がとどまり、動画パターンのボケや色づきにつながる。

これに対し、上記第２の実施形態では、画素ＰＸＢの駆動トランジスタＤＲをＬ＝１０μｍの単一のＴＦＴで形成し、画素ＰＸＲ及び画素ＰＸＧの駆動トランジスタＤＲを直列に接続された２つのＴＦＴで形成している。画素ＰＸＲ及び画素ＰＸＧでは、陽極側のＴＦＴのチャネル長Ｌを１０μｍとし、他方のＴＦＴのチャネル長Ｌを、２０μｍ（画素ＰＸＲ）、１０μｍ（画素ＰＸＧ）としている（チャネル幅Ｗは何れも４．５μｍ）。

この場合も、上述した第１の実施形態での説明と同様に、駆動トランジスタＤＲにおいて、陽極に接続されたＴＦＴのチャネル容量だけが影響することになる。これにより電圧Ｖｇｓの電位変化に影響するチャネル容量（ドレイン電極−ゲート電極間の容量）はＲＧＢによらず１１ｆＦ程度になり、黒から白への書き換え１フレーム目での駆動トランジスタＤＲの電圧Ｖｇｓの目減りはＲＧＢとも０．０３Ｖに低減される。

これにより、ＲＧＢの本来の白輝度に対して、全ての画素ＰＸＲ、ＰＸＧ、ＰＸＢで９５％以上に１フレーム目の輝度が到達するため、動画パターンのボケや色づきが視認されることを防止することができる。

以上述べたように、色毎に異なるチャネル長Ｌの駆動トランジスタＤＲの内に単一のＴＦＴで形成された駆動トランジスタが含まれる場合でも、２つのＴＦＴの直列接続で形成される駆動トランジスタＤＲの有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陽極側のＴＦＴのチャネル幅Ｗ及びチャネル長Ｌを、単一ＴＦＴのチャネル幅Ｗ及びチャネル長Ｌと同一にすることで、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陽極の電位変化に伴う駆動トランジスタＤＲの電圧Ｖｇｓ変化の色毎の相違を低減することができ、ステップ応答の色毎の相違による動画におけるパターンエッジの色づきを抑制することができる。

なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。

例えば、駆動トランジスタは、直列に接続された３つ以上のトランジスタで形成されていてもよい。上述した実施形態で例えると、チャネル長Ｌの長い側のＴＦＴをさらに分割し、３個以上のＴＦＴの直列接続した場合であっても上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

図８は、直列接続され、チャネル長Ｌが均等な４個のＴＦＴで形成された駆動トランジスタＤＲのドレイン電極−ソース電極間の電圧Ｖｄｓが飽和領域動作の範囲で４Ｖ変化する時の半導体層ＳＣ（ノードｎ１）の電位変化を計算した結果である。

図８から判るように、４個のＴＦＴを直列接続した場合も、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陽極、つまり駆動トランジスタＤＲの最もドレイン領域寄りに接続されるＴＦＴ以外の電位（ノードｎ１、ｎ２、ｎ３の電位）はほとんど変化しないことが判る。したがって、直列接続するＴＦＴの数によらず、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陽極に接続されるＴＦＴのチャネル幅Ｗ及びチャネル長Ｌを色によらず同一にすることで、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。

駆動トランジスタＤＲ及び画素スイッチＳＷは、ｐチャネル型のトランジスタに限らず、ｎチャネル型のトランジスタにより構成してもよい。

この発明は、上述したアクティブマトリクス型有機発光表示装置（アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置）に限定されるものではなく、各種のアクティブマトリクス型有機発光表示装置（アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置）に適用可能である。

ＳＵＢ…基板、ＤＰ…表示パネル、ＰＸ（ＰＸＲ，ＰＸＧ，ＰＸＢ）…画素、ＶＬ…映像信号線、ＰＬ…電圧電源線、ＰＬａ…ストライプ部、ＲＬ…基準電圧電源線、ＳＬ…走査信号線、ＤＲ…駆動トランジスタ、Ｇ…ゲート電極、ＳＥ…ソース電極、ＤＥ…ドレイン電極、ＳＣ…半導体層、ＯＬＥＤ…有機ＥＬ素子、ＰＥ…画素電極、ＣＥ…対向電極、ＯＲＧ…有機物層、ＳＷ…画素スイッチ、Ｃｓ…保持容量、Ｌ…チャネル長、Ｗ…チャネル幅。

Claims (3)

1. それぞれ基板上に形成された、複数の映像信号線と、各映像信号線に接続されそれぞれ複数色の何れか１色を発光可能な複数の画素と、高電位電源線と、低電位電源線と、を備え、
   各画素は、
   前記低電位電源線に接続された陰極、前記陰極に対向配置された陽極、並びに前記陰極及び陽極間に挟持された有機物層を含んだ有機発光ダイオードと、
   高電位電源配線に接続されたソース電極、前記有機発光ダイオードの陽極に接続されたドレイン電極、及びゲート電極を含み、発光色毎にチャネル幅とチャネル長との比が異なる駆動トランジスタと、
   前記駆動トランジスタのゲート電極に接続された第１電極及び前記第１電極に隙間を置いて対向配置された第２電極を含んだ保持容量と、を有し、
   前記駆動トランジスタは、発光色毎にそれぞれ、１つのトランジスタ、又は直列に接続された２つ以上のトランジスタで形成され、
   前記駆動トランジスタ内の前記有機発光ダイオードの陽極側のトランジスタの前記チャネル幅及びチャネル長は、全ての発光色の画素で等しい、アクティブマトリクス型有機発光表示装置。
2. 前記複数の画素は、赤色、緑色及び青色の何れか１色を発光可能であり、
   前記赤色を発光可能な画素の前記チャネル幅に対するチャネル長の比が最も小さく、
   前記青色を発光可能な画素の前記チャネル幅に対するチャネル長の比が最も大きい、請求項１に記載のアクティブマトリクス型有機発光表示装置。
3. 前記駆動トランジスタは、発光色毎にチャネル長が異なる、請求項１又は２に記載のアクティブマトリクス型有機発光表示装置。

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