JP3268998B2 - 表示装置 - Google Patents

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JP3268998B2
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    • G09G2320/0252Improving the response speed

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は表示装置に係り、詳
しくは、エレクトロルミネッセンス素子を用いた表示装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エレクトロルミネッセンス(EL;Electro
Luminescence)素子には、セレンや亜鉛などの無機化合
物薄膜を発光材料として用いる無機EL素子と、有機化
合物を発光材料として用いる有機EL素子とがある。有
機EL素子には、(1) 発光効率が高い、(2) 駆動電圧が
低い、(3) 発光材料を選択することで様々な色(緑、
赤、青、黄など)を表示可能、(4) 自発光型であるため
表示が鮮明でバックライトが不要、(5) 面発光であり、
視野角依存性が無い、(6) 薄型で軽量、(7) 製造プロセ
スの最高温度が低いため、基板材料にプラスチックフィ
ルムなどのような安価で柔らかい材質を用いることが可
能、などの優れた特徴がある。そこで、近年、CRTや
LCDに代わる表示装置として、有機EL素子を用いた
表示装置(以下、有機EL表示装置という)が注目され
ている。
【0003】マトリックスに配置された点(ドット、画
素)で表示を行うドットマトリックスの有機EL表示装
置には、単純マトリックス方式とアクティブマトリック
ス方式とがある。
【0004】図5〜図7に、従来の単純マトリックス方
式の有機EL表示装置を示す。図5は、単純マトリック
ス方式の有機EL表示装置101の一部断面斜視図であ
る。図6は、図5を矢印A−A方向から見た断面図であ
る。
【0005】ガラスや合成樹脂などから成る透明絶縁基
板102上に、ITO(Indium TinOxide)などの透明
電極から成る複数の陽極103、ホール輸送層104、
発光層105、電子輸送層106、複数の陰極107が
この順番で積層形成されている。各層104〜106は
有機化合物から成り、その各層104〜106と陽極1
03および陰極107とによって有機EL素子108が
構成されている。
【0006】各陽極103はそれぞれ平行に配置され、
各陰極107もそれぞれ平行に配置されている。そし
て、各陽極103と各陰極107とはそれぞれ直交する
ように配置されている。
【0007】有機EL素子108においては、陽極10
3から注入されたホールと、陰極107から注入された
電子とが発光層105の内部で再結合し、発光層105
を形成する有機分子を励起して励起子が生じる。この励
起子が放射失活する過程で発光層105から光が放た
れ、図6の矢印γに示すように、この光が透明な陽極1
03から透明絶縁基板102を介して外部へ放出され
る。
【0008】ここで、ホール輸送層104は、陽極10
3からホールを注入させ易くする機能と、陰極107か
ら注入された電子をブロックする機能とを有する。ま
た、電子輸送層106は、陰極107から電子を注入さ
せ易くする機能を有する。
【0009】このように構成された有機EL表示装置1
01によれば、発光効率の高い有機EL素子108を得
ることが可能になり、有機EL表示装置101の輝度を
向上させることができる。
【0010】図7に、有機EL表示装置101を陽極1
03側から見た平面図を示す。尚、図7において、陽極
103および陰極107の他の部材については省略して
ある。
【0011】有機EL素子108において、交差した各
陽極103(103a〜103b)と各陰極107(1
07a〜107c)との間にそれぞれ挟まれた領域に各
発光領域Bが形成され、その発光領域Bが前記した作用
によって発光する。つまり、マトリックスに配置された
各発光領域Bが有機EL表示装置101の各画素とな
る。
【0012】単純マトリックス方式では、発光させたい
発光領域Bに対応する陽極103に駆動電源のプラス側
を接続し、その発光領域Bに対応する陰極107に駆動
電源のマイナス側を接続して、その陽極103および陰
極107に通電する。
【0013】例えば、陽極103bと陰極107aとの
交差点Cに位置する発光領域Bを発光させたい場合に
は、陽極103bをプラス側、陰極107aをマイナス
側として通電する。すると、矢印αに示すように順方向
電流が流れる。
【0014】このとき、矢印βに示すように流れるリー
ク電流により、陽極103bと陰極107aとの交差点
Cに位置する発光領域Bだけでなく、その交差点Cに近
接する交差点に位置した発光領域Bにも通電がなされる
ことがある。その結果、交差点Cに位置する発光領域B
だけでなく、陽極103aと陰極107aとの交差点
D、陽極103cと陰極107aとの交差点E、陽極1
03bと陰極107bとの交差点Fにそれぞれ位置する
各発光領域Bについても、発光してしまうことがある。
この現象は、EL素子のリーク電流特性による光学的ク
ロストークの発生と呼ばれる。
【0015】また、図6の矢印δに示すように、発光層
105から放たれた光が電子輸送層107の内部で散乱
し、陽極103で反射されて不要な場所から外部へ放出
されることがある。さらに、図6の矢印εに示すよう
に、発光層105から放たれた光がホール輸送層104
の内部で散乱して不要な場所から外部へ放出されること
がある。そして、図6の矢印ηに示すように、発光層1
05から放たれた光が、発光層105とホール輸送層1
04との屈折率の差に伴う光導波効果によって光ガイド
され、不要な場所から外部へ放出されることもある。こ
れらの結果、有機EL表示装置101において、所望の
画素以外の場所が発光してしまうことになる。この現象
は、EL素子の構造に起因する光散乱による光学的クロ
ストークの発生と呼ばれる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、EL
素子のリーク電流特性による光学的クロストークや、E
L素子の構造に起因する光散乱による光学的クロストー
クが発生すると、有機EL表示装置101のコントラス
トが悪化して解像度が低下し、精細な画像が得られなく
なる。特に、EL素子を用いたフルカラーの有機EL表
示装置では、色の「にじみ」が生じたり、鮮やかさに欠
ける画像しか得られなくなる。
【0017】また、単純マトリックス方式は、表示パネ
ル上にマトリックスに配置された各画素の有機EL素子
108を走査信号に同期して外部から直接駆動するた
め、有機EL素子108だけで表示装置の表示パネルが
構成されている。そのため、走査線数が増大すると1つ
の画素に割り当てられる駆動時間(デューティ)が少な
くなり、コントラストが低下するという問題がある。
【0018】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、高精細な画像を得るこ
とが可能なエレクトロルミネッセンス素子を用いた表示
装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の表示装
置は、エレクトロルミネッセンス素子と、そのエレクト
ロルミネッセンス素子と並列に接続された付加容量と、
前記エレクトロルミネッセンス素子と直列に接続された
ダイオード型の画素駆動素子とを備えた画素がマトリッ
クス状に配置されたアクティブマトリックス方式の表示
装置であって、前記付加容量と直列に接続された付加抵
抗を備え、前記付加抵抗および付加容量と前記エレクト
ロルミネッセンス素子とが並列に接続されたことをその
要旨とする。
【0020】請求項2に記載の表示装置は、請求項1に
記載の発明において、前記エレクトロルミネッセンス素
子と付加容量とが積層構造を成すことをその要旨とす
【0021】請求項3に記載の表示装置は、請求項1又
は2に記載の発明において、前記エレクトロルミネッセ
ンス素子は、第1の電極と第2の電極との間に挟まれた
発光素子層を備えたことをその要旨とする
【0022】請求項4に記載の表示装置は、請求項3に
記載の発明において、前記発光素子層が有機化合物から
成る有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたことを
その要旨とする
【0023】請求項5に記載の表示装置は、請求項4に
記載の発明において、前記発光素子層は発光層と、少な
くともホール輸送層または電子輸送層のいずれか一方と
を備える有機エレクトロルミネッセンス素子を用いたこ
とをその要旨とする
【0024】尚、以下に述べる発明の実施の形態におい
て、特許請求の範囲または課題を解決するための手段に
記載の「第1の電極」は陽極51に対応し、同じく「発
光素子層」は各層52〜54から構成され、同じく「第
2の電極」は陰極55に対応し、同じく「エレクトロル
ミネッセンス素子」は有機エレクトロルミネッセンス素
子13に対応し、同じく「画素駆動素子」はMIMダイ
オード16に対応する。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面に従って説明する。図1は、本実施形態の有
機EL表示装置の1つの画素を示す概略断面図である。
図2は、本実施形態の有機EL表示装置の1つの画素を
示す概略平面図である。尚、図1は、図2のA−A線断
面図である。
【0026】アクティブマトリックス方式をとる有機E
L表示装置11の1つの画素12は、有機EL素子1
3、付加容量(補助容量)14、付加抵抗15、画素駆
動素子としてのMIM(Metal Insulator Metal )ダイ
オード16から構成されている。
【0027】MIMダイオード16は、タンタルから成
るカソード電極21、シリコン酸化膜から成る絶縁膜2
2、クロムから成るアノード電極23の積層構造から成
り、絶縁基板31上に形成されている。
【0028】付加抵抗15は絶縁基板31上に形成され
た配線層から成り、その配線層は、MIMダイオード1
6のアノード電極23が絶縁基板31上に延出されるこ
とによって形成されている。
【0029】付加容量14は対向する各電極41,42
および絶縁膜43によって構成されている。タンタルか
ら成る電極41は、絶縁基板31上に形成されている。
電極41上には、シリコン酸化膜から成る絶縁膜43を
介して、クロムから成る電極42が形成されている。そ
して、電極42は、付加抵抗15を形成する配線層と接
続されている。電極41はMIMダイオード16のカソ
ード電極21と同時に形成され、電極42はMIMダイ
オード16のアノード電極23と同時に形成され、絶縁
膜43はMIMダイオード16の絶縁膜22と同時に形
成される。
【0030】有機EL素子13は、ITOなどの透明電
極から成る陽極51、ホール輸送層52、発光層53、
電子輸送層54、アルミニウム合金から成る陰極55の
積層構造から成る。各層52〜54は有機化合物から成
る。
【0031】陰極55は、シリコン酸化膜から成る絶縁
膜56を介して、付加容量14を構成する電極42上に
形成されている。また、陰極55は、絶縁膜56に形成
されたコンタクトホール57を介して、MIMダイオー
ド16のアノード電極23に接続されている。
【0032】陽極51は、各絶縁膜56,43に形成さ
れたコンタクトホール58を介して、付加容量14の電
極41に接続されている。図3に、本実施形態の有機E
L表示装置11のブロック構成を示す。
【0033】有機EL表示装置11は、表示パネル20
1、ゲートドライバ202、ドレインドライバ(データ
ドライバ)203から構成されている。表示パネル20
1には各ゲート配線(走査線)G1 …Gn,Gn+1 …Gm
と各ドレイン配線(データ線)D1 …Dn,Dn+1 …Dm
とが配置されている。各ゲート配線G1 〜Gm と各ドレ
イン配線D1 〜Dm とはそれぞれ直交し、その直交部分
にそれぞれ画素12が設けられている。つまり、マトリ
ックス状に配置された各画素12によって表示パネル2
01が形成されている。
【0034】そして、各ゲート配線G1 〜Gm はゲート
ドライバ202に接続され、ゲート信号(走査信号)が
印加されるようになっている。また、各ドレイン配線D
1 〜Dm はドレインドライバ203に接続され、データ
信号が印加されるようになっている。これらのドライバ
202,203によって周辺駆動回路104が構成され
ている。
【0035】ここで、各ゲート配線G1 〜Gm は、MI
Mダイオード16のカソード電極21によって形成され
ている。また、各ドレイン配線D1 〜Dm は、絶縁基板
31上に延出された付加容量14の電極41によって形
成されている。
【0036】図4に、ゲート配線Gn とドレイン配線D
n との直交部分に設けられている画素12の等価回路を
示す。ゲート配線Gn とドレイン配線Dn との間には、
MIMダイオード16、付加抵抗15、付加容量14が
この順番で直列に接続されている。有機EL素子13
は、付加抵抗15および付加容量14と並列に接続され
ている。
【0037】本実施形態においては、以下の作用および
効果を得ることができる。 〔1〕各画素12においては、ゲート配線G1 〜Gm と
ドレイン配線D1 〜Dm の電位差を制御して、MIMダ
イオード16の導通・非導通状態を制御することによ
り、有機EL素子13の駆動を行う。
【0038】つまり、各配線Gn ,Dn 間の電圧がMI
Mダイオード16のスレッショルド電圧よりも高くなる
ようにゲート配線Gn の電圧を制御すると、MIMダイ
オード16が導通状態になる。すると、ドレイン配線D
n に印加されたデータ信号で、有機EL素子13の静電
容量と付加容量14とが充電され、画素12にデータ信
号が書き込まれる。そのデータ信号によって有機EL素
子13の駆動が行われる。
【0039】反対に、各配線Gn ,Dn 間の電圧がMI
Mダイオード16のスレッショルド電圧よりも低くなる
ようにゲート配線Gn の電圧を制御すると、MIMダイ
オード16が非導通状態になる。すると、その時点でド
レイン配線Dn に印加されていたデータ信号は、電荷の
状態で有機EL素子13の静電容量と付加容量14とに
よって保持される。このように、画素12へ書き込みた
いデータ信号を各ドレイン配線D1 〜Dm に与えて、各
ゲート配線G1 〜Gm の電圧を制御することにより、各
画素12に任意のデータ信号を保持させておくことがで
きる。そして、次に、MIMダイオード16が導通状態
になるまで、引き続き有機EL素子13の駆動が行われ
る。
【0040】〔2〕上記〔1〕より、ゲート配線数(走
査線数)が増大して1つの画素12に割り当てられる駆
動時間が少なくなっても、有機EL素子13の駆動が影
響を受けることはなく、表示パネル201に表示される
画像のコントラストが低下することもない。従って、ア
クティブマトリックス方式の有機EL表示装置11によ
れば、単純マトリックス方式の有機EL表示装置に比べ
てはるかに高画質な表示が可能となる。
【0041】〔3〕画素12の特性として重要なもの
に、書き込み特性と保持特性とがある。書き込み特性に
対して要求されるのは、表示パネル201の仕様から定
められた単位時間内に、各画素12の有機EL素子13
に対して所望のデータ信号を十分に書き込むことができ
るかどうかという点である。また、保持特性に対して要
求されるのは、各画素12の有機EL素子13に一旦書
き込んだデータ信号を、表示パネル201の仕様から定
められた必要な時間だけ保持することができるかどうか
という点である。
【0042】有機EL素子13は、付加抵抗15および
付加容量14と並列に接続されている。そのため、付加
容量14の静電容量分だけ、画素12の書き込み特性お
よび保持特性が向上する。その結果、高画質なアクティ
ブマトリックス方式の有機EL表示装置11を実現する
ことができる。
【0043】ここで、付加抵抗15が設けられているの
は、有機EL素子13の内部抵抗が小さいためである。
つまり、有機EL素子13は内部抵抗が小さいため、付
加抵抗15が設けられていない場合、有機EL素子13
の内部抵抗と付加容量14とによる時定数が小さくな
り、画素12にデータ信号を保持可能な時間が短くなる
ことから、保持特性が低下してしまう。そこで、付加抵
抗15を設けることにより、有機EL素子13の内部抵
抗の不足分を補うわけである。尚、付加抵抗15の抵抗
値は、配線層における不純物のドーズ量を変えたり、配
線層を長く引き回すことにより、自由に設定することが
できる。そのため、必要な保持特性が得られるように、
付加抵抗15の抵抗値を高くすることができる。
【0044】〔4〕有機EL素子13は、絶縁膜56を
介して付加容量14上に形成されている。つまり、有機
EL素子13と付加容量14とは積層構造を成してい
る。そのため、付加容量14を設けることによって、絶
縁基板31(表示パネル201)における画素12の占
有面積が増大することはない。
【0045】尚、上記実施形態は以下のように変更して
もよく、その場合でも同様の作用および効果を得ること
ができる。 (1)絶縁基板31上に有機EL素子13を形成し、有
機EL素子13上に絶縁膜56を介して付加容量14を
形成する。つまり、上記実施形態では有機EL素子13
を付加容量14の上側に形成したが、これを逆にして、
有機EL素子13を付加容量14の下側に形成する。
尚、このように絶縁基板31上に有機EL素子13を形
成した場合には、絶縁基板31として透明絶縁基板を用
いる必要がある。
【0046】(2)MIMダイオード16を、その他の
ダイオード型の画素駆動素子に置き代える。ダイオード
型の画素駆動素子としては、ZnO(酸化亜鉛)バリス
タ,MSI(Metal Semi-Insulator)ダイオード,BT
B(Back To Back diode),RD(Ring Diode)などが
ある。
【0047】(3)有機EL素子13の発光色を変える
には、発光層53を形成する有機化合物の材質を変えれ
ばよく、緑色発光の場合はBebq2 (10−ベンゾ
〔h〕キノリノール−ベリリウム錯体)、青色発光の場
合はOXD(オキサジアゾール)またはAZM(アゾメ
チン−亜鉛錯体)、青緑色発光の場合はPYR(ピラゾ
リン)、黄色発光の場合はZnq2 (8−キノリノール
−亜鉛錯体)、赤色発光の場合はZnPr(ポリフィリ
ン−亜鉛錯体)を用いればよい。このようにすれば、有
機EL表示装置11にカラー表示を行わせることができ
る。
【0048】(4)有機EL素子13からホール輸送層
52を省き、陽極51および陰極55を除く有機化合物
層を、発光層53と電子輸送層54の2層構造にする。 (5)有機EL素子13から電子輸送層54を省き、陽
極51および陰極55を除く有機化合物層を、ホール輸
送層52と発光層53の2層構造にする。
【0049】(6)有機EL素子13において、ホール
輸送層52を第1のホール輸送層と第2のホール輸送層
との2層構造にする。このようにすれば、発光効率の極
めて高い有機EL素子13を得ることが可能になり、有
機EL表示装置の輝度をさらに向上させることができ
る。
【0050】(7)有機EL素子を用いた表示装置では
なく、無機EL素子を用いた表示装置に適用する。 以上、各実施形態について説明したが、各実施形態から
把握できる請求項以外の技術的思想について、以下にそ
れらの効果と共に記載する。
【0051】(イ)請求項5に記載の表示装置におい
て、前記有機エレクトロルミネッセンス素子は第1ホー
ル輸送層と第2ホール輸送層との2層構造から成るホー
ル輸送層を備える有機エレクトロルミネッセンス素子を
用いた表示装置。
【0052】このようにすれば、発光効率の極めて高い
有機エレクトロルミネッセンス素子を得ることが可能に
なり、表示装置の輝度をさらに向上させることができ
る。 (ロ)請求項1〜5のいずれか1項に記載の表示装置に
おいて、前記画素駆動素子は、MIMダイオード、酸化
亜鉛バリスタ、MSIダイオード,BTB、RDから成
るグループから選択された一つの素子である表示装置。
【0053】このようにすれば、画素駆動素子を容易に
具体化することができる。
【0054】
【発明の効果】請求項1〜5のいずれか1項に記載の発
明によれば、高精細な画像を得ることが可能なエレクト
ロルミネッセンス素子を用いた表示装置を提供すること
ができる。
【0055】請求項1に記載の発明によれば、付加容量
の静電容量とエレクトロルミネッセンス素子の静電容量
との合成容量の増大により、画素の書き込み特性および
保持特性が向上する。更に、付加抵抗を設けることによ
り、エレクトロルミネッセンス素子の内部抵抗の不足分
を補い、保持特性をさらに向上させることができる。
【0056】請求項2に記載の発明によれば、エレクト
ロルミネッセンス素子と付加容量とが積層構造を成すた
め、付加容量を設けることによって画素が不要に大きく
なるのを防止することができる。
【0057】
【0058】請求項4に記載の発明によれば、有機エレ
クトロルミネッセンス素子の優れた特徴を備えた表示装
置を提供することができる。請求項5に記載の発明によ
れば、発光効率の高い有機エレクトロルミネッセンス素
子を得ることが可能になり、表示装置の輝度を向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の概略断面図。
【図2】一実施形態の概略平面図。
【図3】一実施形態のブロック図。
【図4】一実施形態の画素の等価回路図。
【図5】従来の形態の一部断面斜視図。
【図6】従来の形態の概略断面図。
【図7】従来の形態の概略平面図。
【符号の説明】
12…画素 13…有機エレクトロルミネッセンス素子 14…付加容量 15…付加抵抗 16…画素駆動素子としてのMIMダイオード 51…第1の電極としての陽極 52…発光素子層を構成するホール輸送層 53…発光素子層を構成する発光層 54…発光素子層を構成する電子輸送層 55…第2の電極としての陰極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−125683(JP,A) 特開 平8−54836(JP,A) 特開 昭57−125993(JP,A) 特開 昭63−135996(JP,A) 特開 平3−165491(JP,A) 特開 平7−235378(JP,A) 特開 平2−284120(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09F 9/30 - 9/46

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エレクトロルミネッセンス素子と、その
    エレクトロルミネッセンス素子と並列に接続された付加
    容量と、前記エレクトロルミネッセンス素子と直列に接
    続されたダイオード型の画素駆動素子とを備えた画素が
    マトリックス状に配置されたアクティブマトリックス方
    式の表示装置であって、前記付加容量と直列に接続され
    た付加抵抗を備え、前記付加抵抗および付加容量と前記
    エレクトロルミネッセンス素子とが並列に接続された表
    示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の表示装置において、前
    記エレクトロルミネッセンス素子と付加容量とが積層構
    造を成す表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の表示装置におい
    て、前記エレクトロルミネッセンス素子は、第1の電極
    と第2の電極との間に挟まれた発光素子層を備えた表示
    装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の表示装置において、前
    記発光素子層が有機化合物から成る有機エレクトロルミ
    ネッセンス素子を用いた表示装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の表示装置において、前
    記発光素子層は発光層と、少なくともホール輸送層また
    は電子輸送層のいずれか一方とを備える有機エレクトロ
    ルミネッセンス素子を用いた表示装置。
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