JP2020183971A - ディスプレイの点灯方法及びディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑な回路構成を追加することなく、長期間使用しても画質や輝度の変動が抑制されたディスプレイの点灯方法を提供する。【解決手段】 縦型有機発光トランジスタのゲート電極に、表示する画像データに基づいた電圧を印加する工程（Ａ）と、前記工程（Ａ）の実施後、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に印加している電圧の値を基準として、前記工程（Ａ）で前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加した電圧とは正負が逆の電圧を印加する工程（Ｂ）とを含む。【選択図】 図１

Description

本発明は、ディスプレイの点灯方法及びディスプレイに関する。

近年、有機発光ダイオードのような有機半導体素子を光源素子に用いたディスプレイの実用化が進み、市販されるようになっている。有機半導体素子を光源に用いたディスプレイの開発においては、今もなお、さらなる性能向上に向けて、高輝度化、高精細化、低消費電力化、長寿命化といった検討が継続して行われている。

従来、有機ＥＬディスプレイの発光要素は、有機発光ダイオード（「ＯＬＥＤ」とも称される。）と有機発光ダイオードに流す電流の制御を行うトランジスタで構成される。有機発光ダイオードは、アノード電極とカソード電極の間に挟まれた有機ＥＬ層に、基板上に形成された薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」とも称される。）から入力される電流に応じて発光するデバイスである。

ところが、当該構成に対して下記特許文献１には、制御素子の数を減らし、発光面積を大きくして高輝度化させるための素子として、ゲート電極に印加する電圧を制御することで、流れる電流を調整するトランジスタであって、かつ、当該トランジスタ自体が流れる電流量に応じて発光する縦型有機発光トランジスタ（「ＶＯＬＥＴ」とも称される。）が記載されている。また、下記特許文献２は、縦型有機発光トランジスタを用いたディスプレイが記載されており、ディスプレイの大幅な高輝度化が期待されている。

国際公開第２００９／０３６０７１号 特表２０１４−５０５３２４号公報

縦型有機発光トランジスタは、電界効果トランジスタと同様に、ソース電極、ゲート電極及びドレイン電極を備え、ソース電極がアノード電極に、ドレイン電極がカソード電極に対応している。ソース電極とドレイン電極の間には、ＥＬ素子及び有機半導体層が構成され、それぞれの電極は、ＥＬ素子及び有機半導体層に電流を流すことでＥＬを発光させられるように構成されており、発光によって得られる光が外部へ出射するようにソース電極又はドレイン電極少なくとも一方は透明である様に構成されている。

従来の構成に用いられている有機発光ダイオードは、長期にわたり点灯を続けると、注入された電流に応じて劣化が進行し、徐々に輝度が低下していくことが知られている。これは、有機発光ダイオードにおいて、化学変化や各有機層界面への電荷蓄積等による層間注入効率の変動等が要因であると考えられている。この点は、同じようにアノード電極に相当するソース電極とカソード電極に相当するドレイン電極の間に挟まれたＥＬ素子及び有機半導体層に電流を流すことで発光させる縦型有機発光トランジスタについても同様である。

ところが、本発明者は、鋭意研究により、縦型有機発光トランジスタを用いたディスプレイでは、以下のような課題があることが見出した。縦型有機発光トランジスタは、ＥＬ素子及び有機半導体層に電流を流してＥＬを発行させるために、ゲート電極に対して電圧を印加していると、ゲート電極とゲート絶縁膜層との界面、ソース電極と有機半導体層及び表面層等との界面、ゲート絶縁膜層と表面層のそれぞれに電荷が蓄積してしまう。これらの界面に電荷が蓄積することにより、縦型有機発光トランジスタは、ゲート電極に対して所定の電圧を印加しても、ＥＬ素子及び有機半導体層に対して製造されたばかりの状態あるいは工場出荷時と同等の電荷が注入されなくなるという現象が発生するため、有機発光ダイオードよりも輝度の低下が速く進行してしまう。そのため、縦型有機発光トランジスタを用いたディスプレイは、短期間での特性変動が生じやすく、短寿命となりやすいことから、製品としての信頼性が課題となる。

縦型有機発光トランジスタに流れる電流の変化が生じたとしても、所望の電流が流れるようにフィードバック制御を行う回路を構成することもできるが、複雑な回路構成を追加することになり、素子を配置する領域が必要となってしまう。つまり、発光領域が小さくなり高輝度化を阻害してしまうことになる。

本発明は、上記課題に鑑み、複雑な回路構成を追加することなく、長期にわたって輝度の変動を抑える縦型有機発光トランジスタを用いたディスプレイの点灯方法及びディスプレイを提供することを目的とする。

本発明のディスプレイの点灯方法は、
電源投入後、縦型有機発光トランジスタのゲート電極に、表示する画像データに基づいた電圧を印加する工程（Ａ）と、
前記工程（Ａ）の実施後、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に印加している電圧の値を基準として、前記工程（Ａ）で前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加した電圧とは正負が逆の電圧を印加する工程（Ｂ）とを含むことを特徴とする。

まず、従来構成の一つである、有機発光ダイオードと薄膜トランジスタの組み合わせによる構成において上記の方法を実施した場合の作用効果を確認する。薄膜トランジスタの多くは、ソース電極とドレイン電極がゲート電極に対して対称となるように構成される。薄膜トランジスタのゲート電極に正負を逆転させた電圧を印加したとしても、ソース電極と、ソース電極近傍のゲート絶縁膜層界面及び有機半導体界面のみに蓄積された電荷の解放が起きるだけであり、薄膜トランジスタ特性を回復させるといった効果は奏しない。

ところが、縦型有機発光トランジスタを備えるディスプレイにおいて、上記の逆電圧を印加する方法を行うことで、縦型有機発光トランジスタのソース電極と、ゲート絶縁膜層及び有機半導体層との界面等に蓄積された電荷が解放され、縦型有機発光トランジスタの特性が製造されたばかりの状態あるいは工場出荷時の状態に近づくように回復させることができる。

縦型有機発光トランジスタは、ドレイン電極に対してソース電極がゲート電極に大幅に近い位置にあり、かつ、ソース電極がゲート絶縁膜層及びゲート電極のほとんどの部分を覆うように構成されている。そのため、ゲート電極に印加される電圧がソース電極に印加されている電圧に対して高い状態から低い状態、あるいは高い状態から低い状態に逆転することで、トランジスタ特性に影響するソース電極と、ゲート絶縁膜層及び有機半導体層等との界面の電荷蓄積等を効率的に解放することができるという縦型有機発光トランジスタの特性を効果的に利用したことに起因する。

縦型有機発光トランジスタは、上述の通り、ゲート電極に印加する電圧が調整されることで輝度が調整されるため、駆動制御を行うための薄膜トランジスタも不要である。また、上記方法によれば、新たな回路を追加する必要はなく、所定のタイミングでドライバがデータラインに対して逆電圧を印加するための単純な制御回路や制御プログラムを構成するだけで実現できる。従って、縦型有機発光トランジスタの電流値をモニタする検出する構成や、複雑な制御も必要としない。

さらに、上記特許文献１にも記載されているように、ゲート電極とソース電極の間で大きな寄生コンデンサが形成されるため、電圧維持用のコンデンサも別途設ける必要がない。また、容量値が不足し、コンデンサを設けなければならない場合があったとしても、不足分を補うだけの容量値のコンデンサを接続させればよいため、従来構成に対して小さな素子で構成することができる。

従って、上記方法によれば、必要な素子数が少なく、縦型有機発光トランジスタの発光領域を最大限に広げることができ、ディスプレイをより高輝度化させることもできる。

上記点灯方法において、前記工程（Ａ）及び前記工程（Ｂ）は、フレームレート毎に行われていても構わない。

上記方法によれば、表示する画像が更新されるごとに、縦型有機発光トランジスタのソース電極とゲート絶縁膜層及び有機半導体との界面等に蓄積された電荷が解放される。そのため、長時間の電荷蓄積状態による劣化も抑制することができ、ディスプレイの寿命をより長くすることができる。

さらに、表示する画像が更新されるごとに、縦型有機発光トランジスタに供給される電流が停止するため、縦型有機発光トランジスタが点灯していない黒い画面が瞬間的に挿入される。これにより、表示していた画像から次に表示する画像に更新された際の残像を抑制することができる。

上記点灯方法の前記工程（Ｂ）において、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に印加されている電圧（Ｖｓ₂）と、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧（Ｖｇ₂）の差（ΔＶ２＝Ｖｇ₂−Ｖｓ₂）は、前記工程（Ａ）において、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に印加されている電圧（Ｖｓ₁）と、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加された電圧（Ｖｇ₁）との差（Ｖｇ₁−Ｖｓ₁）が大きいほど、大きくなるように制御されていても構わない。

また、上記点灯方法の前記工程（Ｂ）において、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に印加されている電圧と、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧の差は、前記工程（Ａ）において、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に印加されている電圧と、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加された電圧との差と同等となるように制御されていても構わない。

表示する画像データに応じて、縦型有機発光トランジスタのゲート電圧に印加される電圧は異なる。従って、各画像データの表示において、縦型有機発光トランジスタのソース電極と、ゲート絶縁膜層及び有機半導体層との界面等に蓄積される電荷量も異なる。そうすると、縦型有機発光トランジスタのソース電極と、ゲート絶縁膜層及び有機半導体層との界面等に蓄積された電荷を、十分に解放するために必要な電圧も異なる。

そこで、フレームレート毎に画像を表示するために縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加された電圧に応じて、縦型有機発光トランジスタのソース電極と、ゲート絶縁膜層及び有機半導体層との界面等に蓄積された電荷を解放するため、上述のように、縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧を調整することで、縦型有機発光トランジスタのソース電極と、ゲート絶縁膜層及び有機半導体層との界面等に蓄積された電荷を、十分に解放し、特性を回復させることができる。従って、ディスプレイの寿命をさらに長くすることができる。

上記点灯方法の前記工程（Ｂ）において、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に電圧を印加する時間は、前記工程（Ａ）において、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に電圧を印加する時間よりも短くても構わない。

上述のように、表示する画像が更新されるごとに、縦型有機発光トランジスタに供給される電流が停止するため、縦型有機発光トランジスタが点灯していない黒い画面が瞬間的に挿入される。そこで、表示させる画像の表示時間に対して、同じ時間若しくはそれよりも長く黒い画面を表示してしまうと、ディスプレイの表示が点滅を繰り返すような表示や黒い表示になってしまう。

上記方法のように、工程（Ｂ）で前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に電圧を印加する時間が、工程（Ａ）で前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に電圧を印加する時間よりも短ければ、縦型有機発光トランジスタが発光している時間が、消灯している時間よりも長くなり、黒い画面によって点滅を繰り返すような表示や黒い表示になってしまうことを抑制することができる。

本発明のディスプレイは、
複数の縦型有機発光トランジスタと、前記縦型有機発光トランジスタの点灯を制御するための制御部を備えるディスプレイであって、
前記制御部が、上述の点灯方法を実行することによって、画像の表示を行うことを特徴とする。

上記構成とすることで、ディスプレイは、制御部によって適切に表示の制御が実行されるため、滑らかな画像や動画の表示をすることができる。また、データライン、電流供給ライン及びゲートラインに対して、期待される電圧をより正確に印加することができるため、画素を構成する素子等に大きな負荷をかけることなく表示動作や各界面に蓄積された電荷の解放動作を実行することができる。

本発明によれば、複雑な回路構成を追加することなく、長期間使用しても画質や輝度の変動が抑制されたディスプレイの点灯方法が実現される。

ディスプレイの一実施形態の一部の模式的な構成図である。 図１の発光部の回路図である。 図１の制御部の構成図である。 基板上に構成される発光部の模式的な素子構成の上面図である。 図４の発光部の側面図である。 発光部の点灯制御手順を示すフローチャートである。 縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧の変動を示すグラフである。

以下、本発明のディスプレイの構成と点灯方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は、いずれも模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比や個数は、実際の寸法比や個数と必ずしも一致していない。

［構成］
まず、ディスプレイの構成について説明する。図１は、ディスプレイ１の一実施形態の一部の模式的な構成図である。図１に示すように、本実施形態のディスプレイ１は、アレイ状に配列された縦型有機発光トランジスタを含む発光部１０と、縦型有機発光トランジスタのゲート電極に電圧を供給するデータライン１１と、縦型有機発光トランジスタのソース電極に電流を供給する電流供給ライン１２と、薄膜トランジスタを制御するゲートライン１３と、制御部１５を備える。

図２は、ディスプレイ１の一実施形態における発光部１０の模式的な回路図である。図２に示すように、発光部１０は、縦型有機発光トランジスタ２０と、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極への電圧供給を制御する薄膜トランジスタ２１と、縦型有機発光トランジスタ２０のソース電極とゲート電極の間に接続されるコンデンサ２３を備える。

データライン１１は、表示する画像に応じて、縦型有機発光トランジスタ２０の発光輝度を調整するために、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に薄膜トランジスタ２１を介して電圧を印加するための配線である。電流供給ライン１２は、縦型有機発光トランジスタ２０のソース電極に電流を供給するための配線である。

ゲートライン１３は、薄膜トランジスタ２１のゲート電極に接続され、薄膜トランジスタ２１のオン／オフを制御する、すなわち、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極とデータライン１１との通電を制御する。

制御部１５は、データライン１１の電圧、ゲートライン１３の電圧を制御し、各発光部１０（縦型有機発光トランジスタ２０）の発光輝度を調整する。制御に関する詳細は、制御方法の項目にて後述される。

制御部１５を構成するそれぞれのブロックの具体的な構成は、専用回路、ソフトウェアプログラムによって制御されるプロセッサ、又はこれらの組み合わせによって構成される。例えば、専用回路は、縦型有機発光トランジスタ２０と同一基板上に構成された制御信号を生成するロジック回路や各縦型有機発光トランジスタ２０を駆動するためのドライバ回路、又は各ライン（１１，１２，１３，１４）と電気的に接続できるように構成された専用集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ、ＡＳＩＣと略称する）や、プログラミングによって専用回路を構築することができるプログラマブルデバイス（ＰＬＤ，ＣＰＬＤ，ＦＰＧＡ）等であってもよい。

プロセッサは、中央処理ユニット（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、ＣＰＵと略称する）であっても良く、他の汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ、ＤＳＰと略称する）、ＡＳＩＣ等であってもよい。また、汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよく、プロセッサは、いかなる標準的なプロセッサ等であってもよい。各種処理のステップは、直接にハードウェアプロセッサにより実行されてもよく、プロセッサにおけるハードウェア及びソフトウェア（あるいはソフトウェア機能モジュール）による組合わせで実行されてもよい。さらには、マイクロコントローラ等の制御デバイスを用いても構わない。

コンデンサ２３は、薄膜トランジスタ２１がオフ状態である間、表示している画像を所定の時間維持するために配置されている、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極とソース電極との間の電圧保持用素子である。

次に、基板上に形成されるそれぞれの素子の構造について説明する。図４は、基板３０上に構成される発光部１０の模式的な素子構成の上面図である。図５は、図４の発光部１０の側面図である。図４及び図５が示すように、縦型有機発光トランジスタ２０、薄膜トランジスタ２１は、データライン１１、電流供給ライン１２とゲートライン１３によって区分けされた領域に形成される。

基板３０は、ガラス材、又はＰＥＴ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ＰＥＮ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｎａｐｈｔｈａｌａｔｅ）、ポリイミドといったプラスチック材等の材料を採用することができる。

なお、以下の説明において、データライン１１と電流供給ライン１２が配線される方向をＸ方向、ゲートライン１３が配線される方向をＹ方向、これらと直交する方向をＺ方向として、基板３０から離れる方向（＋Ｚ方向）に向かって上層側として説明する。

縦型有機発光トランジスタ２０の構成は、上層からカソード電極に相当するドレイン電極層２０ｄ、有機ＥＬ層２０ｃ、有機半導体層２０ａ、表面層３１の表面にカーボンを含む導電性材料（本実施形態においては、カーボンナノチューブ）を塗布するように構成されたソース電極層２０ｓ、さらにその下層において誘電体で構成されるゲート絶縁膜層２０ｈを介してゲート電極層２０ｇが形成されている。ゲート電極層２０ｇに電圧が印加されると、有機半導体層２０ａとソース電極層２０ｓの間のショットキー障壁が変化し、所定の閾値を超えたところでソース電極層２０ｓから有機半導体層２０ａと有機ＥＬ層２０ｃに対して電流が流れ、縦型有機発光トランジスタ２０が発光する。

本実施形態のディスプレイ１は、基板３０は、可視光に対して透過性を有する素材で構成され、ゲート電極層２０ｇとソース電極層２０ｓは、可視光が通過できるような間隙を有するように構成されることで、有機ＥＬ層２０ｃから出射した光が、基板３０を通過して外に出射されることで画像を表示する。 このように、基板３０を通過させて光を出射する方式は「ボトムエミッション方式」とも称され、電極間の配線接続がしやすく作製が容易といったメリットを有する。

薄膜トランジスタ２１は、酸化物半導体層２１ａを介してソース電極層２１ｓとドレイン電極層２１ｄが接続され、酸化物半導体層２１ａの下層に、絶縁膜層又は誘電体層を介してゲート電極層２１ｇが形成されている。それぞれ、ゲート電極層２１ｇに電圧が印加されると、酸化物半導体層２１ａにチャネルが形成され、ソース電極層２１ｓとドレイン電極層２１ｄが通電する。

薄膜トランジスタ２１は、ソース電極層２１ｓがデータライン１１に接続され、ドレイン電極層２１ｄが縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極層２０ｇに接続される。なお、薄膜トランジスタ２１は、ソース電極層２１ｓが縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極層２０ｇに接続され、ドレイン電極層２１ｄがデータライン１１に接続されていても構わない。

図４に示すように、縦型有機発光トランジスタ２０は、高輝度を実現するためにできる限り発光領域が大きくなるように形成され、薄膜トランジスタ２１は、縦型有機発光トランジスタ２０の発光領域に対して影響が小さいように、区分けされた領域の角に、できる限り小さく形成されている。

図４及び図５において、コンデンサ２３は図示されていないが、図５に示すように、本実施形態の縦型有機発光トランジスタ２０は、ソース電極層２０ｓとゲート電極層２０ｇがゲート絶縁膜層２０ｈを介して対向するように配置されことで、寄生素子としてのコンデンサ２３を備えている。このような寄生素子のコンデンサ２３では、容量値が足りない場合は、追加で別のコンデンサを形成しても構わない。

以下、各層に用いられる材料を例示列挙する。

縦型有機発光トランジスタ２０のドレイン電極層２０ｄは、単層又は多層グラフェン、カーボンナノチューブ、アルミニウム（Ａｌ）、フッ化リチウム（ＬｉＦ）、酸化モリブデン（Ｍｏ_XＯ_Y）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を採用し得る。

縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極層２０ｇは、アルミニウム（Ａｌ）、スズ（Ｓｎ）、イットリウム（Ｙ）、スカンジウム（Ｓｃ）、ガリウム（Ｇａ）等の金属でドープされた酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、二酸化スズ（ＳｎＯ₂）、酸化カドミウム（ＣｄＯ）等の金属ドープ、非ドープ透明導電性酸化物及びこれらの組み合わせを含む材料、又は、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、プラチナ（Ｐｔ）、カドミウム（Ｃｄ）、ニッケル（Ｎｉ）及びタンタル（Ｔａ）、及びこれらの組み合わせ、さらにはｐ又はｎドープのケイ素（Ｓｉ）やガリウムヒ素（ＧａＡｓ）等を採用し得る。

縦型有機発光トランジスタ２０の表面層３１とゲート電極層２０ｇの間のゲート絶縁膜層２０ｈは、酸化ケイ素（ＳｉＯ_X）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_X）、チタン酸アルミニウム（ＡｌＴｉＯ_X）、ガラス及びパリレンポリマー、ポリスチレン、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリメチルメタクリレート、フルオロポリマー等の有機化合物等を採用し得る。

縦型有機発光トランジスタ２０の有機半導体層２０ａは、ナフタレン、アントラセン、ルブレン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、及びこれらの誘導体のような線形縮合多環芳香族化合物（又はアセン化合物）と、例えば銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）系化合物、アゾ化合物、ペリレン系化合物、及びこれらの誘導体のような顔料と、例えばヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン系化合物、ジフェニルメタン系化合物、スチルベン系化合物、アリルビニル化合物、ピラゾリン系化合物、トリフェニルアミン誘導体（ＴＰＤ）、アリルアミン化合物、低分子量アミン誘導体（ａ−ＮＰＤ）、２，２’，７，７’−テトラキス（ジフェニルアミノ）−９，９’−スピロビフルオレン（スピロ−ＴＡＤ）、Ｎ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−４，４’−ジアモノビフェニル（スピロ−ＮＰＢ）、４，４’、４”−トリス［Ｎ−３−メチルフェニル−Ｎ−フェニルアミノ］トリフェニルアミン（ｍＭＴＤＡＴＡ）、２，２’，７，７’−テトラキス（２，２−ジフェニルビニル）−９，９−スピロビフルオレン（スピロ−ＤＰＶＢｉ）、４，４’−ビス（２，２−ジフェニルビニル）ビフェニル（ＤＰＶＢｉ）、（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｍｑ３）、及びこれらの誘導体のような低分子化合物と、例えば、ポリチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ビフェニル基含有ポリマー、ジアルコキシ基含有ポリマー、アルコキシフェニルＰＰＶ、フェニルＰＰＶ、フェニル／ジアルコシキＰＰＶコポリマー、ポリ（２−メトキシ−５−（２’−エチルヘキシルオキシ）−１，４−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＳＳ）、ポリ（アニリン）（ＰＡＭ）、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリ（Ｎ−ビニルカルバゾール）、ポリ（ビニルピレン）、ポリ（ビニルアントラセン）、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒドハロゲン化樹脂、及びこれらの変性物のようなポリマー化合物と、例えば、５，５＿−ジパーフルオロヘキシルカルボニル−２，２＿：５＿，２＿：５＿，２＿−クアテルチオフェン（ＤＦＨＣＯ−４Ｔ）、ＤＦＨ−４Ｔ、ＤＦＣＯ−４Ｔ、Ｐ（ＮＤＩ２ＯＤ−Ｔ２）、ＰＤＩ８−ＣＮ２、ＰＤＩＦ−ＣＮ２、Ｆ１６ＣｕＰｃ、及びフラーレン、ナフタレン、ペリレン、並びにオリゴチオフェン誘導体のようなｎ型輸送有機低分子、オリゴマー、若しくはポリマー、さらには、チエノ［３，２−ｂ］チオフェン、ジナフチル［２，３−ｂ：２’，３’−ｆ］チエノ［３，２−ｂ］チオフェン（ＤＮＴＴ）、２−デシル−７−フェニル［１］ベンゾチエノ［３，２−ｂ］［１］ベンゾチオフェン（ＢＴＢＴ）等のチオフェン環を有する芳香族化合物等を採用し得る。

ここで、縦型有機発光トランジスタ２０は、エネルギー準位が適合する有機半導体を適切に選定することによって、ＯＬＥＤディスプレイに標準的に用いられる、正孔注入層・正孔輸送層・有機ＥＬ層・電子輸送層・電子注入層などを好適に用いることができる。そして、外部に出射する光の色は、上述の有機ＥＬ層２０ｃを構成する材料を選択することによって赤、緑、青といった色の光を出射するように調整される。また、縦型有機発光トランジスタ２０は、白色光を出射する構成とすることもでき、同じ縦型有機発光トランジスタ２０を用いて、カラーフィルタで所望の色の光を選択して出射するといった構成とすることもできる。

表面層３１は、ソース電極層２０ｓ（特に、ＣＮＴ層）の固着を目的としてゲート絶縁膜層２０ｈの上に形成される層である。表面層３１を形成する材料としては、シランカップリング材料、アクリル樹脂等から形成されるバインダー樹脂を含む組成物を塗布することで形成することができる。

薄膜トランジスタ２１に構成される酸化物半導体層２１ａは、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系半導体、Ｚｎ−Ｏ系半導体（ＺｎＯ）、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ系半導体（ＩＺＯ（登録商標））、Ｚｎ−Ｔｉ−Ｏ系半導体（ＺＴＯ）、Ｃｄ−Ｇｅ−Ｏ系半導体、Ｃｄ−Ｐｂ−Ｏ系半導体、ＣｄＯ（酸化カドミウム）、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｏ系半導体、Ｉｎ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｏ 系半導体（例えばＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂−ＺｎＯ）、Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｎ−Ｏ系半導体等を採用し得る。

本実施形態において、薄膜トランジスタ２１は、酸化物半導体による薄膜トランジスタとしたが、アモルファスシリコンによる薄膜トランジスタであっても構わない。また、ｐ型とｎ型のいずれであっても構わない。さらに、具体的な構成として、スタガード（ｓｔａｇｇｅｒｄ）型、インバーテッド・スタガード（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｓｔａｇｇｅｒｄ）型、コープレーナ（ｃｏｐｌａｎａｒ）型、インバーテッド・コープレーナ（ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｃｏｐｌａｎａｒ）型等のいずれの構成をも採用し得る。

有機半導体層２０ａと表面層３１との間は、絶縁のためバンク層２４が形成されており、ソース電極層２０ｓがデータライン１１と接続されている箇所においては、接続のために表面層３１とゲート絶縁膜層２０ｈに形成された間隙を埋めるように、バンク層２４が充填されている。

なお、縦型有機発光トランジスタ２０としては、上記特許文献１及び２にも記載されている縦型有機発光トランジスタ２０も採用し得る。

［制御方法］
最後に、ディスプレイの制御方法について説明する。本実施形態では、図１に示すように、発光部１０がアレイ状に配列され、図１における縦方向における列では、データライン１１と電流供給ライン１２を共有し、図１における横方向における列では、ゲートライン１３を有している。

ディスプレイ１は、電源が投入されて制御が開始すると、一画素に相当する縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に画像データに基づいて定められた電圧を印加すべく、データライン１１に当該電圧を印加する。そして、制御部１５がデータライン１１に印加された電圧を供給する対象となる縦型有機発光トランジスタ２０に接続された薄膜トランジスタ２１をオフ状態からオン状態に切り替える制御を行う。

データライン１１に印加されている電圧が、縦型有機発光トランジスタ２０に供給されると、制御部１５は、薄膜トランジスタ２１をオン状態からオフ状態に切り替える制御を行う。この時、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に印加された電圧は、コンデンサ２３によって維持されることで、発光輝度が維持される。

その後、別画素に相当する縦型有機発光トランジスタ２０に対しても、画像データに基づいて定められた電圧を印加すべく、データライン１１に当該電圧を印加し、制御部１５が、薄膜トランジスタ２１を制御する。

これらの制御をそれぞれの縦型有機発光トランジスタ２０に対して順次行い、全ての縦型有機発光トランジスタ２０に対して、上述の制御が行われることにより、ディスプレイ１に画像が表示される。

上述のように、ディスプレイ１は、各画素に相当する縦型有機発光トランジスタ２０に対して、順次同じ手順を繰り返すため、以下においては、一つの発光部１０の制御手順の詳細について説明する。

図６は、発光部１０の点灯制御手順を示すフローチャートである。図７は、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に印加する電圧の変動を示すグラフである。図７においては、縦軸は、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に印加する電圧の電圧値（Ｖｇ）と縦型有機発光トランジスタ２０のソース電極に印加する電圧の電圧値（Ｖｓ）との差（ΔＶ＝Ｖｇ−Ｖｓ）であり、横軸は時間軸である、

なお、本明細書においては、ΔＶが正であって、その絶対値が大きいほど、縦型有機発光トランジスタ２０が高輝度で発光していることを示すもの、すなわち、ｎ型トランジスタのように構成されているとして説明するが、ΔＶが負であって、その絶対値が大きいほど、縦型有機発光トランジスタ２０が高輝度で発光しているｐ型トランジスタのように構成されていても構わない。

図６及び図７が示すように、まず、表示しようとする画像データに基づいて、対象とする縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に決定された電圧を印加するために、データライン１１に当該電圧を印加する（Ｓ１）。そして、制御部１５は、対象とする縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に接続された薄膜トランジスタ２１をオフ状態からオン状態に切り替える制御を行う（Ｓ２）。

ここで、薄膜トランジスタ２１をオフ状態からオン状態に切り替えてから、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極が、データライン１１に印加されている電圧とのほぼ電圧にまで到達する時間をｔ１とする。なお、ほぼ同じ電圧とは、好ましくは、データライン１１に印加されている電圧に対して９５％以上の電圧であり、より好ましくは、９９％以上の電圧である。

時間ｔ１が経過すると、制御部１５は、薄膜トランジスタ２１をオン状態からオフ状態に切り替えられ（Ｓ３）、コンデンサ２３によって、所定の期間ｔ２の間だけ電圧値（ΔＶ１）が維持される（Ｓ４）。

所定の期間ｔ２だけ、電圧値（ΔＶ１）が維持された後、制御部１５は、ステップＳ１においてデータライン１１に印加する電圧を決定するための基とした画像データに基づいて、各画素に相当する縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に、ΔＶ１とは正負が逆転するような電圧の電圧値をデータライン１１に印加する（Ｓ５）。そして、制御部１５は、対象とする縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に接続された薄膜トランジスタ２１をオフ状態からオン状態に切り替える制御を行う（Ｓ６）。

ここで、薄膜トランジスタ２１をオフ状態からオン状態に切り替えてから、縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極が、データライン１１に印加されている電圧とほぼ同じ電圧にまで到達する時間をｔ３とする。

時間ｔ３が経過すると、制御部１５は、薄膜トランジスタ２１をオン状態からオフ状態に切り替えられ（Ｓ７）、コンデンサ２３によって、所定の期間ｔ４の間だけ電圧値（Ｖｇ₂）が維持される（Ｓ８）。

さらに、所定の期間ｔ４だけ、電圧値（ΔＶ２）が維持された後、制御部１５は、次に表示しようとする画像データに基づいて、対象とする縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に決定された電圧を印加するために、データライン１１に当該電圧を印加する（Ｓ９）。その後は、以上の動作を電源が停止、若しくは制御が停止されるまでステップＳ２〜ステップＳ９を繰り返す。

本実施形態においては、図７にも示すように、各時間についてｔ２＞ｔ４となるように設定し、ΔＶ１＝−ΔＶ２となるように制御しているが、各時間の長さ及び電圧値の関係は、それぞれ任意に定めることができる。

上記構成において、上記点灯方法を行うことで、縦型有機発光トランジスタ２０のソース電極層２０ｓと、ゲート絶縁膜層２０ｈ及び有機半導体層２０ａとの界面等に蓄積された電荷が解放され、縦型有機発光トランジスタ２０の特性が製造されたばかりの状態あるいは工場出荷時の状態に近づくように回復させることができる。従って、ディスプレイ１は、長期にわたって輝度の変化を抑制される。

また、本実施形態の点灯方法は、上述の通り、ｔ４である状態では、縦型有機発光トランジスタ２０がオフ状態であり、ほとんど電流が流れない。従って、フレームレートの間隔において黒い画面が挿入される。

液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイは、フレームレートの間隔で表示する画像とは異なる画面が一瞬だけ挿入されることで、前の画像から次の画像へ切り替わった際の残像が低減される。そこで、ディスプレイ１は、上記方法によって、残像が抑制されることで画像や動画をより鮮明な表示をすることができる。

［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。

〈１〉 上述の点灯方法において、Ｖｇ₂を縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極に印加するＶｇ₂は、Ｖｇ₁によらず、所定の電圧値を印加するように構成されていても構わない。

〈２〉 上述の点灯方法において、Ｖｇ₂を縦型有機発光トランジスタ２０のゲート電極への印加は、必ずしも表示する画像を更新する度に実施されるものでなくてもよく、数回の画像更新が行われる度に実施されるものであっても構わない。

〈３〉 有機ＥＬ層２０ｃから出射される光を、基板３０とは反対側に出射して画像を表示するように構成されたディスプレイ１であっても構わない。当該構成は「トップエミッション方式」とも称され、縦型有機発光トランジスタ２０と基板３０との間においても素子を構成できるといったメリットを有する。

〈４〉 上述したディスプレイ１が備える構成及び制御方法は、あくまで一例であり、本発明は、図示された各構成に限定されない。

１ ： ディスプレイ
１０ ： 発光部
１１ ： データライン
１２ ： 電流供給ライン
１３ ： ゲートライン
１５ ： 制御部
１５ａ ： ゲートドライバ
１５ｂ ： ソースドライバ
１５ｃ ： ゲートコントローラ
１５ｅ ： 演算処理回路
２０ ： 縦型有機発光トランジスタ
２０ａ ： 有機半導体層
２０ｄ ： ドレイン電極層
２０ｇ ： ゲート電極層
２０ｈ ： ゲート絶縁膜層
２０ｓ ： ソース電極層
２１ ： 薄膜トランジスタ
２１ａ ： 酸化物半導体層
２１ｄ ： ドレイン電極層
２１ｇ ： ゲート電極層
２１ｓ ： ソース電極層
２３ ： コンデンサ
２４ ： バンク層
３０ ： 基板
３１ ： 表面層

Claims (6)

1. 縦型有機発光トランジスタのゲート電極に、表示する画像データに基づいた電圧を印加する工程（Ａ）と、
   前記工程（Ａ）の実施後、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に印加している電圧の値を基準として、前記工程（Ａ）で前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加した電圧とは正負が逆の電圧を印加する工程（Ｂ）とを含むことを特徴とするディスプレイの点灯方法。
2. 前記工程（Ａ）及び前記工程（Ｂ）は、フレームレート毎に行われることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイの点灯方法。
3. 前記工程（Ｂ）において、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に印加されている電圧と、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧の差は、前記工程（Ａ）において、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に印加されている電圧と、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加された電圧との差が大きいほど、大きくなるように制御されることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイの点灯方法。
4. 前記工程（Ｂ）において、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に印加されている電圧と、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加する電圧の差は、前記工程（Ａ）において、前記縦型有機発光トランジスタのソース電極に印加されている電圧と、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に印加された電圧との差と同等となるように制御されることを特徴とする請求項２に記載のディスプレイの点灯方法。
5. 前記工程（Ｂ）において、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に電圧を印加する時間は、前記工程（Ａ）において、前記縦型有機発光トランジスタのゲート電極に電圧を印加する時間よりも短いことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載のディスプレイの点灯方法。
6. 複数の縦型有機発光トランジスタと、前記縦型有機発光トランジスタの点灯を制御するための制御部を備えるディスプレイであって、
   前記制御部が、請求項１〜５のいずれか一項に記載の点灯方法を実行することによって、画像の表示を行うことを特徴とするディスプレイ。
   

Images