JP3838063B2 - 有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置に好適な電気光学装置の駆動方法及び電気光学装置、及びこれら電気光学装置を備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機材料を発光素子の発光材料として用いる有機エレクトロルミネッセンス（電界発光）表示装置は、広視野角性に優れ、また、表示装置の薄型化、軽量化、小型化及び低消費電力化などの市場からの要請に対して十分対応できるポテンシャルを有するものとして、最近注目されている。
【０００３】
有機エレクトロルミネッセンス表示装置は従来の液晶表示装置などとは異なり、発光素子の発光状態を電流で制御する必要があるが、そのような方法のひとつに、Conductance Control法（T. Shimoda, M. Kimura, et al., Proc. Asia Display 98, 217、M. Kimura, et al., IEEE Trans. Elec. Dev. 46, 2282 (1999)、M. Kimura, et al., Proc. IDW 99, 171、M. Kimura, et al., Dig. AM-LCD 2000, to be published）がある。この方法は発光素子の発光状態を電流値によりアナログ的に制御する方法であり、具体的には発光素子の駆動に関与するドライビングトランジスタのゲート電極に与える電位を変化させることにより行われる。しかし、電流特性のばらつきの生じ易い薄膜トランジスタを用いる場合は、個々のトランジスタの電流特性の違いが直接、発光素子の発光状態の不均一性として反映されてしまう場合がある。
【０００４】
そこで、面積階調法（M. Kimura, et al., Proc. Euro Display '99 Late-News Papers, 71、特開平9-233107、M. Kimura, et al., Proc. IDW 99, 171、M. Kimura, et al., J. SID, to be published、 M. Kimura, et al., Dig. AM-LCD 2000, to be published）が考え出された。面積階調法とは、上述のConductance Control法とは異なり、中間輝度の発光状態を用いることなしに発光素子の発光状態を制御する方法である。すなわち、マトリクス状に配置された画素を複数の副画素に分割し、それらの副画素に含まれる発光素子の完全な発光状態または完全な非発光状態の２状態のいずれかを選択し、複数の副画素のうち完全な発光状態にある副画素の総面積を変化させて階調表示を行う方法である。面積階調法では、中間輝度の発光状態に対応する中間的な電流値を設定する必要がないので、発光素子を駆動するトランジスタの電流特性の影響が低減され、画質の均一性向上が達成される。しかし、この方法では階調数が副画素数により制限されてしまい、階調数をより多くするためには画素をより多くの副画素に分割する必要があるので画素構造が複雑になるという問題点がある。
【０００５】
それに対して、時間階調法（M. Kimura, et al., Proc. IDW 99, 171、M. Kimura, et al., Dig. AM-LCD 2000, to be published, M. Mizukami, et al., Dig. SID 2000, 912、K. Inukai, et al., Dig. SID 2000, 924）が考え出された。
【０００６】
時間階調法とは、１フレームにおける発光素子の完全な発光状態にある期間を変化させて階調を得る方法である。従って、面積階調法のように階調数を多くするために多くの副画素を設ける必要がなく、面積階調法との併用も可能であるため、デジタル的に階調表示を行うための有望な方法として期待されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、「 K. Inukai, et al., Dig. SID 2000, 924」で報告されているSES（Simultaneous-Erasing-Scan）という時間階調法では、走査線に加えてリセット線がさらに必要となり、発光面積が縮小するという問題点がある。 そこで、本発明の第１の目的は、リセット線なしに電気光学装置の階調を得る方法を提供することであり、特に有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの電気光学装置の階調を時間階調法により得る方法を提供することである。また、この駆動方法により駆動される電気光学装置を提供することが第２の目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法は、走査線と、データ線と、有機エレクトロルミネッセンス素子と、電源線と、この有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するため前記有機エレクトロルミネッセンス素子と前記電源線との間に接続された第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法であって、前記第１のトランジスタのゲート電極には、第１の制御電圧、もしくは、第２の制御電圧のいずれかが与えられ、前記第１の制御電圧は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第１のトランジスタに流れる電流が前記第１のトランジスタのゲート電極に与える制御電圧に対してほぼ一定となり、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極に与えられた際に前記有機エレクトロルミネッセンス素子をオン状態とする電圧であり、前記第２の制御電圧は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第１のトランジスタに流れる電流が前記第１のトランジスタのゲート電極に与える制御電圧に対してほぼ一定となり、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極に与えられた際に前記有機エレクトロルミネッセンス素子をオフ状態とする電圧であり、前記走査線を介して第１のオン信号を前記第２のトランジスタに与え、前記第１のオン信号を与える期間に対応して前記データ線及び前記第２のトランジスタを介して前記第１の制御電圧もしくは前記第２の制御電圧のいずれかをデータに応じて前記第１のトランジスタのゲート電極に与えるセットステップと、前記走査線を介して第２のオン信号を前記第２のトランジスタに与え、前記第２のオン信号を与える期間に対応して前記データ線及び前記第２のトランジスタを介して前記第２の制御電圧を前記第１のトランジスタのゲート電極に与えるリセットステップと、を含み、前記セットステップと前記リセットステップとからなるセット−リセット動作を複数回繰り返されており、前記セット−リセット動作の時間間隔の比が、時間間隔のうち最小の時間間隔を基準として１：２：・・・：２ｎ（ｎは１以上の整数）となるように設定されている
ことを特徴とする。
また、上記の目的を達成するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法は、走査線と、データ線と、有機エレクトロルミネッセンス素子と、電源線と、この有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するため前記有機エレクトロルミネッセンス素子と前記電源線との間に接続された第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法であって、前記第１のトランジスタのゲート電極には、第１の制御電圧、もしくは、第２の制御電圧のいずれかが与えられ、前記第１の制御電圧は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第１のトランジスタに流れる電流が前記第１のトランジスタのゲート電極に与える制御電圧に対してほぼ一定となり、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極に与えられた際に前記有機エレクトロルミネッセンス素子をオン状態とする電圧であり、前記第２の制御電圧は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第１のトランジスタに流れる電流が前記第１のトランジスタのゲート電極に与える制御電圧に対してほぼ一定となり、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極に与えられた際に前記有機エレクトロルミネッセンス素子をオフ状態とする電圧であり、前記第１の制御電圧もしくは前記第２の制御電圧のいずれかをデータに応じて前記データ線に与える第１の期間と、前記第２の制御電圧を前記データ線に与える第２の期間とを有し、前記第１の期間に応じて前記走査線を介して前記第２のトランジスタに第１のオン信号を与え、前記第１の制御電圧もしくは前記第２の制御電圧を前記第２のトランジスタを介して前記第１のトランジスタのゲート電極に与えるセットステップと、前記第２の期間に応じて前記走査線を介して前記第２のトランジスタに第２のオン信号を与え、前記第２の制御電圧を前記第２のトランジスタを介して前記第１のトランジスタのゲート電極に与えるリセットステップと、を含み、前記セットステップと前記リセットステップとからなるセット−リセット動作を複数回繰り返されており、前記セット−リセット動作の時間間隔の比が、時間間隔のうち最小の時間間隔を基準として１：２：・・・：２ｎ（ｎは１以上の整数）となるように設定されていることを特徴とする。
【０００９】
なお、本明細書を通して、オン信号とはスイッチングトランジスタのオン状態を選択する信号を意味する。また、本明細書を通して、「第１のオン信号を前記走査線を介して前記スイッチングトランジスタに与え、前記第１のオン信号を与える期間に対応して前記ドライビングトランジスタの導通または非導通を選択するセット信号を前記データ線及び前記スイッチングトランジスタを介して前記ドライビングトランジスタに与えるステップ」を「セットステップ」と定義し、「第２のオン信号を前記走査線を介して前記スイッチングトランジスタに与え、前記第２のオン信号に与える期間に対応して前記ドライビングトランジスタを非導通とするリセット信号を前記データ線及び前記スイッチングトランジスタを介して前記ドライビングトランジスタに与えるステップ」を「リセットステップ」と定義する。第１のオン信号と第２のオン信号とは必ずしも連続した２つのオン信号を意味するのではなく、時間的に離散的に設定された場合をも含む。
【００１０】
本発明の第２の電気光学装置の駆動方法は、水平走査期間は前記セットステップを行うための第１の副水平走査期間と、前記リセットステップを行うための第２の副水平走査期間と、を含むことを特徴とする。ここで、第１の副水平走査期間と第２の副水平走査期間とは互いに異なっている必要がある。このため、前記セットステップと前記リセットステップとは重複することがない。なお、前記第１の副水平走査期間と前記第２の副水平走査期間とは必ずしも連続した２つの副水平走査期間を意味するのではなく、離散的に設定された場合をも含む。また、前記第１の副水平走査期間と前記第２の副水平走査期間とは必ずしも同一の水平走査期間に含まれる必要はなく、異なる水平走査期間に含まれても良い。
【００１１】
本発明の第３の電気光学装置の駆動方法は、上記の電気光学装置の駆動方法において、第１の水平走査期間に前記セットステップを行い、第２の水平走査期間に前記リセットステップを行うこと、特徴とする。ここで、第１の水平走査期間と第２の水平走査期間とは互いに異なっている必要がある。このため、前記セットステップと前記リセットステップとは重複することがない。なお、前記セットステップ及び前記リセットステップは一つの水平走査期間の全時間を使用して行う必要はなく、水平走査期間内に行えば良い。また、本明細書を通して、第１の水平走査期間及び第２の水平走査期間とは必ずしも連続した２つの水平走査期間を意味するではなく、離散的に設定された場合をも含む。
【００１２】
本発明の第４の電気光学装置の駆動方法は、上記の電気光学装置の駆動方法において、前記セットステップと前記リセットステップとで規定される前記セット−リセット動作を複数回繰り返すことにより階調を得ること、を特徴とする。このため、前記セットステップで電気光学素子の状態を選択し、前記リセットステップまでその状態を保持するので、このセット−リセット動作を複数回繰り返すことにより、階調を得ることが可能となる。なお、本明細書を通して、セット−リセット動作は先に定義されたセットステップとリセットステップとで規定される動作と定義する。
【００１３】
本発明の第５の電気光学装置の駆動方法は、上記の電気光学装置の駆動方法において、複数回繰り返す前記セットステップと前記リセットステップとの間の時間間隔がそれぞれ異なっていること、を特徴とする。
【００１４】
本発明の第６の電気光学装置の駆動方法は、上記の電気光学装置の駆動方法において、複数回繰り返す前記セットステップと前記リセットステップとの間の時間間隔がすべて異なっており、これら時間間隔の比が、前記時間間隔のうち最小の時間間隔を基準としておよそ１：２：・・・：２ｎ（ｎは１以上の整数）となるように設定されていることを特徴とする。例えば、前記時間間隔の比が１：２の２回のセット−リセット動作を行う場合、０、１、２、３の４階調の表示が可能である。一方、前記時間間隔の比が１：１の２回のセット−リセット動作を行う場合、０、１、２の３階調となる。つまり、この電気光学装置の駆動方法では、セット−リセット動作の最小限の繰り返しで最大限の階調数が得られる。なお、前記時間間隔の比は必ずしも正確に１：２：・・・：２ｎ（ｎは１以上の整数）である必要はなく、必要とされる階調精度に耐えうる程度に正確であれば良い。
【００１５】
本発明の第７の電気光学装置の駆動方法は、上記の電気光学装置の駆動方法において、前記セット信号は、前記ドライビングトランジスタの導通または非導通を選択する代わりに、前記ドライビングトランジスタの導通状態を決定する信号であること、を特徴とする。これは、ドライビングトランジスタの導通及び非導通の２つの状態以外にも中間的な導通状態が選択されうることを意味しており、セット信号が連続的な値または離散的に設定された３つ以上の値を有する電圧として与えられることにより実現することができる。この駆動方法は多くの階調数を実現するのに有効な方法である。
【００１６】
本発明の第８の電気光学装置の駆動方法は、上記の電気光学装置の駆動方法において、前記電気光学素子が有機エレクトロルミネッセンス素子であること、を特徴とする。有機エレクトロルミネッセンス素子は一般的に消費電力が小さいという利点を有している。
【００１７】
本発明の第１の電気光学装置は、上記の電気光学装置の駆動方法によって駆動されること、を特徴とする。
【００１８】
本発明の第２の電気光学装置は、走査線とデータ線との交点に対応して、電気光学素子と、この電気光学素子を駆動するドライビングトランジスタと、このドライビングトランジスタを制御するスイッチングトランジスタと、を備えた電気光学装置であって、前記スイッチングトランジスタをオン状態またはオフ状態とする信号を発生させ、これに対応して前記ドライビングトランジスタをセットまたはリセットする信号を発生させる駆動回路を含むこと、を特徴とする。
【００１９】
本発明の電気光学装置は、走査線と、データ線と、電気光学素子と、この電気光学素子を駆動する第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を備えた電気光学装置であって、第１の期間において、前記第２のトランジスタをオン状態とする第１のオン信号を走査線に供給し、第２の期間において、前記第２のトランジスタをオン状態とする第２のオン信号を走査線に供給する走査線ドライバーと、前記第１の期間において、前記第１のトランジスタの導通又は非道通を選択するセット信号を前記データ線に供給し、前記第２の期間において、前記第１のトランジスタを非道通にするリセット信号を前記データ線に供給するデータ線ドライバーとを有すること、を特徴とする。
本発明の電気光学装置は、走査線と、データ線と、電気光学素子と、この電気光学素子を駆動する第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を備えた電気光学装置であって、第１の期間において、前記第１のトランジスタの導通又は非道通を選択するセット信号を前記データ線に供給し、第２の期間において、前記第１のトランジスタを非道通にするリセット信号を前記データ線に供給するデータ線ドライバーと、前記第１の期間において、前記第２のトランジスタをオン状態とする第１のオン信号を走査線に供給し、第２のトランジスタを介して前記セット信号を前記第１のトランジスタのゲート電極に供給し、前記第２の期間において、前記第２のトランジスタをオン状態とする第２のオン信号を走査線に供給し、第２のトランジスタを介して前記リセット信号を前記第１のトランジスタのゲート電極に供給する走査線ドライバーとを有すること、を特徴とする。
本発明の第３の電気光学装置は、走査線とデータ線との交点に対応して、電気光学素子と、この電気光学素子を駆動するドライビングトランジスタと、このドライビングトランジスタを制御するスイッチングトランジスタと、を備えた電気光学装置であって、前記スイッチングトランジスタをオン状態またはオフ状態とする信号を前記走査線に供給する走査線ドライバーと、前記走査線ドライバーの動作に対応して前記ドライビングトランジスタをセットまたはリセットする信号を前記データ線に供給するデータ線ドライバーと、を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第４の電気光学装置は、走査線とデータ線との交点に対応して、電気光学素子と、この電気光学素子を駆動するドライビングトランジスタと、このドライビングトランジスタを制御するスイッチングトランジスタと、を備えた電気光学装置であって、前記電気光学素子をセットするセットステップ及び前記電気光学素子をリセットするリセットステップを行うためのオン信号が走査線を介してスイッチングトランジスタに与えられること、を特徴とする。なお、ここでセットステップ及びリセットステップの意味は、請求項１におけるセットステップ及びリセットステップとそれぞれ実質的に同じ意味である。このため、本発明の第１〜第４の電気光学装置は時間階調法を行うためのリセット線を必要としない。従って、十分な電気光学素子の占有面積が確保できるという利点を有する。なお、さらに多くの階調数を必要とする場合は、この電気光学装置の画素内に副画素を設けるなどすれば、面積階調法との併用もできる。
【００２１】
本発明の第５の電気光学装置は、上記の電気光学装置において、前記電気光学素子が有機エレクトロルミネッセンス素子であること、を特徴とする。
【００２２】
本発明の第１の電子機器は、上記の電気光学装置が実装されてなる電子機器であること、を特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例を説明する。
【００２４】
本発明の実施例に係る基本的回路は、摂氏６００度以下の低温プロセスで形成された多結晶シリコン薄膜トランジスタ（低温ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴ）を備えている。低温ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴは、大面積で安価なガラス基板上に形成でき、パネル上に駆動回路を内蔵できるので、電気光学装置の製造に適している。また、小サイズでも電流供給能力が高いので、高精細な電流発光表示素子にも適している。なお、低温ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴ以外にも非晶質シリコン薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ ＴＦＴ）、シリコンベースのトランジスタまたは有機半導体を用いる、いわゆる有機薄膜トランジスタにより駆動される電気光学装置に対しても、本発明は適用可能である。
【００２５】
本発明の実施例に係る電気光学装置の画素等価回路を図１に示す。ここでは、電気光学素子として発光素子を用いた。走査線（Ｓ１）、データ線（Ｄ１）及び電源線（Ｖ）が形成され、走査線（Ｓ１）とデータ線（Ｄ１）の交点に対応して、発光素子（Ｌ１１）と、発光素子（Ｌ１１）を駆動するドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）と、このドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）を制御するスイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）と、キャパシタ（Ｃ１１）と、を備えた電気光学装置であり、発光素子（Ｌ１１）の一端は、陰極（Ａ）に接続されている。ここではドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）はｐ型であるため、低電位のデータ信号によりドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）の導通が選択され、発光素子（Ｌ１１）は発光状態となる。一方、高電位のデータ信号によりドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）の非導通が選択され、発光素子は非発光状態となる。なお、この図に示した画素等価回路では、スイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）はｎ型、ドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）はｐ型であるが、これには限定されない。
【００２６】
図２は、本発明の実施例に係る電気光学装置の配線及び画素配置を示す図である。複数の走査線（Ｓ１、Ｓ２．．．．）および複数のデータ線（Ｄ１、Ｄ２．．．．）により画素がマトリクス状に形成され、各走査線とデータ線との交点に対応して、複数の画素が形成されている。例えば、 Ｓ１とＤ１の交点に対応して画素１１が設けられている。画素は図１に示したようなスイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）、キャパシタ（Ｃ１１）、ドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）、発光素子（Ｌ１１）を含むものが基本的であるが、画素内に複数の副画素を含んでいるものであっても良い。なお、この図においては電源線を省略している。
【００２７】
図３には、本発明の実施例に係る電気光学装置の駆動方法を示す。なお、ここでは水平走査期間（Ｈ）が２つの副水平走査期間（ＳＨ１及びＳＨ２）から成っており、また、走査信号及びデータ信号は高電位の信号または低電位の信号のいずれかである。走査線（Ｓ１）には第１の走査信号ＳＳ（Ｓ１）が供給され、第２の走査線（Ｓ２）には第２の走査信号ＳＳ（Ｓ２）が供給され、第３の走査線（Ｓ３）には走査信号ＳＳ（Ｓ３）供給される。第１のデータ線Ｄ１には第１のデータ信号ＤＳ（Ｄ１）が供給され、第２のデータ線Ｄ２には第２のデータ信号ＤＳ（Ｄ２）が供給され、第３のデータ線Ｄ３には第３のデータ信号ＤＳ（Ｄ３）が供給される。ＤＳ（Ｄ１）、ＤＳ（Ｄ２）及びＤＳ（Ｄ３）において、斜線で示された部分はセット信号を示し、それ以外の部分はリセット信号を示す。ここでは、セット信号として発光素子を発光状態とする低電位のデータ信号を与えているが、発光素子を非発光状態とする場合は高電位のセット信号を与えれば良い。
【００２８】
水平走査期間Ｈ１の副水平走査期間ＳＨ１に、「走査線（Ｓ１）を介してスイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）に第１のオン信号を与え、前記第１のオン信号を与える期間に対応してドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）の導通または非導通を選択するセット信号をデータ線Ｄ１及びスイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）を介してドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）に与える」セットステップにより発光素子の発光または非発光を選択する。水平走査期間Ｈ２の副水平走査期間ＳＨ２に「走査線（Ｓ１）を介してスイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）に第２のオン信号が与えられ、前記第２のオン信号を与える期間に対応してドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）の非導通を選択するリセット信号をデータ線Ｄ１及びスイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）を介して前記ドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）にリセット信号を与える」リセットステップにより発光素子の非発光を選択する。前記セットステップと前記リセットステップとに対応して、第１行第１列の画素１１における発光期間（Ｅ１）が設定される。なお、信号に対してトランジスタまたは発光素子が応答するのに多少の時間を要することがあるため、この図に示したように発光期間の開始時間と終了時間がそれぞれセットステップの開始時間及びリセットステップの終了時間から多少ずれることがある。また、この図では第１及び第２のオン信号を与える期間とセット及びリセット信号を与える期間とがそれぞれ完全に重なっているが、使用状況やスペックによっては必ずしも完全に重なっている必要がない場合がある。
【００２９】
次の走査線（Ｓ２）におけるセットステップ及びリセットステップは、走査線（Ｓ１）におけるセットステップ及びリセットステップとは重ならないように行うが、図３に示したように最も近いタイミングで行うことが好ましい。以下、同様にして、３番目の走査線（Ｓ３）以降の各走査線についてセットステップ及びリセットステップを行い、一つの垂直走査期間が終了後、次の垂直走査期間に移行し、各走査線について同様にセットステップ及びリセットステップを行う。ここでは、発光期間Ｅ１、Ｅ２及びＥ３の長さの比はおよそ１：２：４であるが、これにより０、１、２、３、４、５、６、７の８階調が得られる。
【００３０】
図３は、水平走査期間を２つの副水平走査期間に分割した場合の実施例を示したが、図４に示したようにセットステップまたはリセットステップを水平走査期間単位で設定することもできる。図４では、水平走査期間に完全に一致させるようにセットステップの期間及びリセットステップの期間を設定している。しかし、必ずしも一つの水平走査期間の全時間を使ってセットステップ及びリセットステップを行わなくとも良い。
【００３１】
複数回のセット−リセット動作のうち一部あるいは全部のセット−リセット動作を同一の水平走査期間に行っても良い。そのような実施例を図５に示す。この実施例では、水平走査期間（Ｈ）内の４つに分割された副水平走査期間（ＳＨ）を単位として、セットステップ及びリセットステップを行い、最初の一回のセット−リセット動作を同一の水平走査期間内に行っている。２回目以降のセット−リセット動作では、セットステップを行う副水平走査期間と、リセットステップを行う副水平走査期間と、は異なる水平走査期間に属している。各垂直走査期間において、１番目の走査線（Ｓ１）における水平走査期間終了後、２番目の走査線（Ｓ２）におけるセット−リセット動作を開始する。以下、同様にして、３番目の走査線（Ｓ３）以降の各走査線についてセット−リセット動作を行う。
【００３２】
なお、図３〜５に示したいずれの電気光学装置の駆動方法においても、セットステップとリセットステップとの間の時間間隔の短いセット−リセット動作から順次行っているが、時間間隔の短いセット−リセット動作を最初に行う必要は必ずしもなく、時間間隔の異なるセット−リセット動作をどのような順番で行うかについては使用状況やスペックなどに応じて選択できる。また、図３〜５に示した電気光学装置の駆動方法のように、データ線ドライバーなどの周辺回路系を単純化するために、一定の周期でリセット信号を与えることが好ましいが、必ずしも一定の周期でリセット信号を与える必要はなく、所望の発光期間の長さに対応させて、スイッチングトランジスタに与えるオン信号とリセット信号とのタイミングを適宜設定すれば良い。
【００３３】
図６は、本発明の実施例に発光素子の電流特性を示す図である。横軸はドライビングトランジスタのゲート電極に与える制御電位(Ｖｓｉｇ)、縦軸は有機エレクトロルミネッセンス素子における電流値（ＩＩｅｐ）である。有機エレクトロルミネッセンス素子における電流値と発光輝度は、ほぼ比例関係にあるので、縦軸は発光輝度に対応しているものと考えてもよい。本実施例では有機エレクトロルミネッセンス素子を完全なオン状態または完全なオフ状態の２状態のいずれかに制御することが好ましい。従って、完全なオン状態または完全なオフ状態においては、電流値（ＩＩｅｐ）はほぼ一定なので、トランジスタ特性が変動しても、発光素子における電流値はほとんど変化せず、発光輝度もほぼ一定となる。このことから、画質均一性を実現することが可能となる。
【００３４】
図７は本発明の実施例に係る電気光学装置の薄膜トランジスタの製造工程を示す図である。まず、ガラス基板１上に、ＳｉＨ4を用いたＰＥＣＶＤや、Ｓｉ2Ｈ6を用いたＬＰＣＶＤにより、アモルファスシリコンを形成する。エキシマレーザー等のレーザー照射や、固相成長により、アモルファスシリコンを多結晶化させ、多結晶シリコン層２を形成する（図７(ａ)）。多結晶シリコン層２をパターニングした後、ゲート絶縁膜３を形成し、さらにゲート電極４を形成する（図７(ｂ)）。リンやボロンなどの不純物をゲート電極４を用いて自己整合的に多結晶シリコン層２に打ち込み、ＭＯＳトランジスタ５ａ及び５ｂを形成する。なお、ここでは５ａ及び５ｂはそれぞれｐ型トランジスタ及びｎ型トランジスタである。第１層間絶縁膜６を形成した後、コンタクトホールを開孔し、さらにソース電極およびドレイン電極７を形成する（図７（ｃ））。次に、第２層間絶縁膜８を形成した後、コンタクトホールを開孔し、さらにＩＴＯから成る画素電極９を形成する（図７(ｄ)）。
【００３５】
図８は、本発明の実施例に係る電気光学装置の画素の製造工程を表わす図である。まず、密着層１０を形成し、発光領域に対応して開口部を形成する。層間層１１を形成した後、開口部を形成する（図８（ａ））。次に、酸素プラズマやＣＦ4プラズマなどのプラズマ処理を行うことにより基板表面の濡れ性を制御する。その後、正孔注入層１２および発光層１３をスピンコート、スキージ塗り、インクジェットプロセスなどの液相プロセスや、スパッタ、蒸着などの真空プロセスにより形成し、さらにアルミニウムなどの金属を含んだ陰極１４を形成する。最後に封止層１５を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子を完成させる（図８（ｂ））。密着層１０の役割は、基板と層間層１１との密着性を向上し、また、正確な発光面積を得ることである。層間層１１の役割は、ゲート電極４やソース電極およびドレイン電極７から陰極１４を遠ざけて、寄生容量を低減すること、及び、液相プロセスで正孔注入層１２や発光層１３を形成する際に、表面の濡れ性を制御し、正確なパターニングを行うことである。
【００３６】
つぎに、以上に説明した電気光学装置を適用した電子機器のいくつかの事例について説明する。図９は前述の電気光学装置を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示ユニット１１０６とにより構成され、この表示ユニット１１０６が前述の電気光学装置１００を備えている。
【００３７】
また、図１０は前述の電気光学装置１００をその表示部に適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２のほか、受話口１２０４、送話口１２０６とともに、前述の電気光学装置１００を備えている。
【００３８】
また、図１１は前述の電気光学装置１００を、そのファインダに適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には外部機器との接続についても簡易的に示している。ここで通常のカメラは、被写体の光像によりフィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号を生成する。ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース１３０２の背面には、前述の電気光学装置１００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、電気光学装置１００は被写体を表示するファインダとして機能する。また、ケース１３０２の観察側（図においては裏面側）には、光学レンズやＣＣＤなどを含んだ受光ユニット１３０４が設けられている。
【００３９】
撮影者が電気光学装置１００に表示された被写体像を確認しシャッタボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、回路基板１３０８のメモリに転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００にあっては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図に示されるように、前者のビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニタ１４３０が、また、後者のデータ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ１４３０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により回路基板１３０８のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ１４３０や、パーソナルコンピュータ１４４０に出力される構成になっている。
【００４０】
なお、本発明の電気光学装置１００が適用される電子機器としては、図９のパーソナルコンピュータや、図１０の携帯電話、図１１のディジタルスチルカメラの他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した電気光学装置１００が適用可能なのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る電気光学装置の画素等価回路を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る電気光学装置の画素配置を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る電気光学装置の駆動方法を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る電気光学装置の駆動方法を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る電気光学装置の駆動方法を示す図である。
【図６】本発明の実施例に係る発光素子の電流特性を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係る電気光学装置の製造工程の一部を示す図である。
【図８】本発明の実施例に係る電気光学装置の製造工程を一部を示す図である。
【図９】本発明の一実施例による電気光学装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した場合の一例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例による電気光学装置を、携帯電話機の表示部に適用した場合の一例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施例による電気光学装置を、ファインダ部分に適用したディジタルスチルカメラの斜視図を示す図である。
【符号の説明】
Ｖ 電源線
Ａ 陰極
Ｌ１１ 発光素子
ＤＴ１１ ドライビングトランジスタ
ＳＴ１１ スイッチングトランジスタ
Ｃ１１ キャパシタ
Ｓ１ １番目の走査線
Ｓ２ ２番目の走査線
Ｄ１ １番目のデータ線
Ｄ２ ２番目のデータ線
Ｈ 水平走査期間
Ｈ１ 最初の水平走査期間
Ｈ２ ２番目の水平走査期間
Ｈ３ ３番目の水平走査期間
Ｈ４ ４番目の水平走査期間
ＳＨ 副水平走査期間
ＳＨ１ １番目の副水平走査期間
ＳＨ２ ２番目の副水平走査期間
ＳＳ（Ｓ１） １番目の走査線の走査信号
ＳＳ（Ｓ２） ２番目の走査線の走査信号
ＳＳ（Ｓ３） ３番目の走査線の走査信号
ＤＳ（Ｄ１） １番目のデータ線のデータ信号
ＤＳ（Ｄ２） ２番目のデータ線のデータ信号
ＤＳ（Ｄ３） ３番目のデータ線のデータ信号
Ｅ１ 画素１１の第１の発光期間
Ｅ２ 画素１１の第２の発光期間
Ｅ３ 画素１１の第３の発光期間
Ｖｓｉｇ 制御電位
ＩＩｅｐ 電流値
１ ガラス基板
２ 多結晶シリコン層
３ ゲート絶縁膜
４ ゲート電極
５ａ ｐ型トランジスタ
５ｂ ｎ型トランジスタ
６ 第１層間絶縁膜
７ ソース電極およびドレイン電極
８ 第２層間絶縁膜
９ 画素電極
１０ 密着層
１１ 層間層
１２ 正孔注入層
１３ 発光層
１４ 陰極
１５ 封止層
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス表示装置の駆動方法及び有機エレクトロルミネッセンス表示装置に好適な電気光学装置の駆動方法及び電気光学装置、及びこれら電気光学装置を備えた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機材料を発光素子の発光材料として用いる有機エレクトロルミネッセンス（電界発光）表示装置は、広視野角性に優れ、また、表示装置の薄型化、軽量化、小型化及び低消費電力化などの市場からの要請に対して十分対応できるポテンシャルを有するものとして、最近注目されている。
【０００３】
有機エレクトロルミネッセンス表示装置は従来の液晶表示装置などとは異なり、発光素子の発光状態を電流で制御する必要があるが、そのような方法のひとつに、Conductance Control法（T. Shimoda, M. Kimura, et al., Proc. Asia Display 98, 217、M. Kimura, et al., IEEE Trans. Elec. Dev. 46, 2282 (1999)、M. Kimura, et al., Proc. IDW 99, 171、M. Kimura, et al., Dig. AM-LCD 2000, to be published）がある。この方法は発光素子の発光状態を電流値によりアナログ的に制御する方法であり、具体的には発光素子の駆動に関与するドライビングトランジスタのゲート電極に与える電位を変化させることにより行われる。しかし、電流特性のばらつきの生じ易い薄膜トランジスタを用いる場合は、個々のトランジスタの電流特性の違いが直接、発光素子の発光状態の不均一性として反映されてしまう場合がある。
【０００４】
そこで、面積階調法（M. Kimura, et al., Proc. Euro Display '99 Late-News Papers, 71、特開平9-233107、M. Kimura, et al., Proc. IDW 99, 171、M. Kimura, et al., J. SID, to be published、 M. Kimura, et al., Dig. AM-LCD 2000, to be published）が考え出された。面積階調法とは、上述のConductance Control法とは異なり、中間輝度の発光状態を用いることなしに発光素子の発光状態を制御する方法である。すなわち、マトリクス状に配置された画素を複数の副画素に分割し、それらの副画素に含まれる発光素子の完全な発光状態または完全な非発光状態の２状態のいずれかを選択し、複数の副画素のうち完全な発光状態にある副画素の総面積を変化させて階調表示を行う方法である。面積階調法では、中間輝度の発光状態に対応する中間的な電流値を設定する必要がないので、発光素子を駆動するトランジスタの電流特性の影響が低減され、画質の均一性向上が達成される。しかし、この方法では階調数が副画素数により制限されてしまい、階調数をより多くするためには画素をより多くの副画素に分割する必要があるので画素構造が複雑になるという問題点がある。
【０００５】
それに対して、時間階調法（M. Kimura, et al., Proc. IDW 99, 171、M. Kimura, et al., Dig. AM-LCD 2000, to be published, M. Mizukami, et al., Dig. SID 2000, 912、K. Inukai, et al., Dig. SID 2000, 924）が考え出された。
【０００６】
時間階調法とは、１フレームにおける発光素子の完全な発光状態にある期間を変化させて階調を得る方法である。従って、面積階調法のように階調数を多くするために多くの副画素を設ける必要がなく、面積階調法との併用も可能であるため、デジタル的に階調表示を行うための有望な方法として期待されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、「 K. Inukai, et al., Dig. SID 2000, 924」で報告されているSES（Simultaneous-Erasing-Scan）という時間階調法では、走査線に加えてリセット線がさらに必要となり、発光面積が縮小するという問題点がある。 そこで、本発明の第１の目的は、リセット線なしに電気光学装置の階調を得る方法を提供することであり、特に有機エレクトロルミネッセンス表示装置などの電気光学装置の階調を時間階調法により得る方法を提供することである。また、この駆動方法により駆動される電気光学装置を提供することが第２の目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法は、走査線と、データ線と、有機エレクトロルミネッセンス素子と、電源線と、この有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するため前記有機エレクトロルミネッセンス素子と前記電源線との間に接続された第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法であって、前記第１のトランジスタのゲート電極には、第１の制御電圧、もしくは、第２の制御電圧のいずれかが与えられ、前記第１の制御電圧は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第１のトランジスタに流れる電流が前記第１のトランジスタのゲート電極に与える制御電圧に対してほぼ一定となり、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極に与えられた際に前記有機エレクトロルミネッセンス素子をオン状態とする電圧であり、前記第２の制御電圧は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第１のトランジスタに流れる電流が前記第１のトランジスタのゲート電極に与える制御電圧に対してほぼ一定となり、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極に与えられた際に前記有機エレクトロルミネッセンス素子をオフ状態とする電圧であり、前記走査線を介して第１のオン信号を前記第２のトランジスタに与え、前記第１のオン信号を与える期間に対応して前記データ線及び前記第２のトランジスタを介して前記第１の制御電圧もしくは前記第２の制御電圧のいずれかをデータに応じて前記第１のトランジスタのゲート電極に与えるセットステップと、前記走査線を介して第２のオン信号を前記第２のトランジスタに与え、前記第２のオン信号を与える期間に対応して前記データ線及び前記第２のトランジスタを介して前記第２の制御電圧を前記第１のトランジスタのゲート電極に与えるリセットステップと、を含み、前記セットステップと前記リセットステップとからなるセット−リセット動作を複数回繰り返されており、前記セット−リセット動作の時間間隔の比が、時間間隔のうち最小の時間間隔を基準として１：２：・・・：２ｎ（ｎは１以上の整数）となるように設定されている
ことを特徴とする。
また、上記の目的を達成するために、本発明の有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法は、走査線と、データ線と、有機エレクトロルミネッセンス素子と、電源線と、この有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するため前記有機エレクトロルミネッセンス素子と前記電源線との間に接続された第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法であって、前記第１のトランジスタのゲート電極には、第１の制御電圧、もしくは、第２の制御電圧のいずれかが与えられ、前記第１の制御電圧は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第１のトランジスタに流れる電流が前記第１のトランジスタのゲート電極に与える制御電圧に対してほぼ一定となり、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極に与えられた際に前記有機エレクトロルミネッセンス素子をオン状態とする電圧であり、前記第２の制御電圧は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第１のトランジスタに流れる電流が前記第１のトランジスタのゲート電極に与える制御電圧に対してほぼ一定となり、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極に与えられた際に前記有機エレクトロルミネッセンス素子をオフ状態とする電圧であり、前記第１の制御電圧もしくは前記第２の制御電圧のいずれかをデータに応じて前記データ線に与える第１の期間と、前記第２の制御電圧を前記データ線に与える第２の期間とを有し、前記第１の期間に応じて前記走査線を介して前記第２のトランジスタに第１のオン信号を与え、前記第１の制御電圧もしくは前記第２の制御電圧を前記第２のトランジスタを介して前記第１のトランジスタのゲート電極に与えるセットステップと、前記第２の期間に応じて前記走査線を介して前記第２のトランジスタに第２のオン信号を与え、前記第２の制御電圧を前記第２のトランジスタを介して前記第１のトランジスタのゲート電極に与えるリセットステップと、を含み、前記セットステップと前記リセットステップとからなるセット−リセット動作を複数回繰り返されており、前記セット−リセット動作の時間間隔の比が、時間間隔のうち最小の時間間隔を基準として１：２：・・・：２ｎ（ｎは１以上の整数）となるように設定されていることを特徴とする。
【０００９】
なお、本明細書を通して、オン信号とはスイッチングトランジスタのオン状態を選択する信号を意味する。また、本明細書を通して、「第１のオン信号を前記走査線を介して前記スイッチングトランジスタに与え、前記第１のオン信号を与える期間に対応して前記ドライビングトランジスタの導通または非導通を選択するセット信号を前記データ線及び前記スイッチングトランジスタを介して前記ドライビングトランジスタに与えるステップ」を「セットステップ」と定義し、「第２のオン信号を前記走査線を介して前記スイッチングトランジスタに与え、前記第２のオン信号に与える期間に対応して前記ドライビングトランジスタを非導通とするリセット信号を前記データ線及び前記スイッチングトランジスタを介して前記ドライビングトランジスタに与えるステップ」を「リセットステップ」と定義する。第１のオン信号と第２のオン信号とは必ずしも連続した２つのオン信号を意味するのではなく、時間的に離散的に設定された場合をも含む。
【００１０】
本発明の第２の電気光学装置の駆動方法は、水平走査期間は前記セットステップを行うための第１の副水平走査期間と、前記リセットステップを行うための第２の副水平走査期間と、を含むことを特徴とする。ここで、第１の副水平走査期間と第２の副水平走査期間とは互いに異なっている必要がある。このため、前記セットステップと前記リセットステップとは重複することがない。なお、前記第１の副水平走査期間と前記第２の副水平走査期間とは必ずしも連続した２つの副水平走査期間を意味するのではなく、離散的に設定された場合をも含む。また、前記第１の副水平走査期間と前記第２の副水平走査期間とは必ずしも同一の水平走査期間に含まれる必要はなく、異なる水平走査期間に含まれても良い。
【００１１】
本発明の第３の電気光学装置の駆動方法は、上記の電気光学装置の駆動方法において、第１の水平走査期間に前記セットステップを行い、第２の水平走査期間に前記リセットステップを行うこと、特徴とする。ここで、第１の水平走査期間と第２の水平走査期間とは互いに異なっている必要がある。このため、前記セットステップと前記リセットステップとは重複することがない。なお、前記セットステップ及び前記リセットステップは一つの水平走査期間の全時間を使用して行う必要はなく、水平走査期間内に行えば良い。また、本明細書を通して、第１の水平走査期間及び第２の水平走査期間とは必ずしも連続した２つの水平走査期間を意味するではなく、離散的に設定された場合をも含む。
【００１２】
本発明の第４の電気光学装置の駆動方法は、上記の電気光学装置の駆動方法において、前記セットステップと前記リセットステップとで規定される前記セット−リセット動作を複数回繰り返すことにより階調を得ること、を特徴とする。このため、前記セットステップで電気光学素子の状態を選択し、前記リセットステップまでその状態を保持するので、このセット−リセット動作を複数回繰り返すことにより、階調を得ることが可能となる。なお、本明細書を通して、セット−リセット動作は先に定義されたセットステップとリセットステップとで規定される動作と定義する。
【００１３】
本発明の第５の電気光学装置の駆動方法は、上記の電気光学装置の駆動方法において、複数回繰り返す前記セットステップと前記リセットステップとの間の時間間隔がそれぞれ異なっていること、を特徴とする。
【００１４】
本発明の第６の電気光学装置の駆動方法は、上記の電気光学装置の駆動方法において、複数回繰り返す前記セットステップと前記リセットステップとの間の時間間隔がすべて異なっており、これら時間間隔の比が、前記時間間隔のうち最小の時間間隔を基準としておよそ１：２：・・・：２ｎ（ｎは１以上の整数）となるように設定されていることを特徴とする。例えば、前記時間間隔の比が１：２の２回のセット−リセット動作を行う場合、０、１、２、３の４階調の表示が可能である。一方、前記時間間隔の比が１：１の２回のセット−リセット動作を行う場合、０、１、２の３階調となる。つまり、この電気光学装置の駆動方法では、セット−リセット動作の最小限の繰り返しで最大限の階調数が得られる。なお、前記時間間隔の比は必ずしも正確に１：２：・・・：２ｎ（ｎは１以上の整数）である必要はなく、必要とされる階調精度に耐えうる程度に正確であれば良い。
【００１５】
本発明の第７の電気光学装置の駆動方法は、上記の電気光学装置の駆動方法において、前記セット信号は、前記ドライビングトランジスタの導通または非導通を選択する代わりに、前記ドライビングトランジスタの導通状態を決定する信号であること、を特徴とする。これは、ドライビングトランジスタの導通及び非導通の２つの状態以外にも中間的な導通状態が選択されうることを意味しており、セット信号が連続的な値または離散的に設定された３つ以上の値を有する電圧として与えられることにより実現することができる。この駆動方法は多くの階調数を実現するのに有効な方法である。
【００１６】
本発明の第８の電気光学装置の駆動方法は、上記の電気光学装置の駆動方法において、前記電気光学素子が有機エレクトロルミネッセンス素子であること、を特徴とする。有機エレクトロルミネッセンス素子は一般的に消費電力が小さいという利点を有している。
【００１７】
本発明の第１の電気光学装置は、上記の電気光学装置の駆動方法によって駆動されること、を特徴とする。
【００１８】
本発明の第２の電気光学装置は、走査線とデータ線との交点に対応して、電気光学素子と、この電気光学素子を駆動するドライビングトランジスタと、このドライビングトランジスタを制御するスイッチングトランジスタと、を備えた電気光学装置であって、前記スイッチングトランジスタをオン状態またはオフ状態とする信号を発生させ、これに対応して前記ドライビングトランジスタをセットまたはリセットする信号を発生させる駆動回路を含むこと、を特徴とする。
【００１９】
本発明の電気光学装置は、走査線と、データ線と、電気光学素子と、この電気光学素子を駆動する第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を備えた電気光学装置であって、第１の期間において、前記第２のトランジスタをオン状態とする第１のオン信号を走査線に供給し、第２の期間において、前記第２のトランジスタをオン状態とする第２のオン信号を走査線に供給する走査線ドライバーと、前記第１の期間において、前記第１のトランジスタの導通又は非道通を選択するセット信号を前記データ線に供給し、前記第２の期間において、前記第１のトランジスタを非道通にするリセット信号を前記データ線に供給するデータ線ドライバーとを有すること、を特徴とする。
本発明の電気光学装置は、走査線と、データ線と、電気光学素子と、この電気光学素子を駆動する第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を備えた電気光学装置であって、第１の期間において、前記第１のトランジスタの導通又は非道通を選択するセット信号を前記データ線に供給し、第２の期間において、前記第１のトランジスタを非道通にするリセット信号を前記データ線に供給するデータ線ドライバーと、前記第１の期間において、前記第２のトランジスタをオン状態とする第１のオン信号を走査線に供給し、第２のトランジスタを介して前記セット信号を前記第１のトランジスタのゲート電極に供給し、前記第２の期間において、前記第２のトランジスタをオン状態とする第２のオン信号を走査線に供給し、第２のトランジスタを介して前記リセット信号を前記第１のトランジスタのゲート電極に供給する走査線ドライバーとを有すること、を特徴とする。
本発明の第３の電気光学装置は、走査線とデータ線との交点に対応して、電気光学素子と、この電気光学素子を駆動するドライビングトランジスタと、このドライビングトランジスタを制御するスイッチングトランジスタと、を備えた電気光学装置であって、前記スイッチングトランジスタをオン状態またはオフ状態とする信号を前記走査線に供給する走査線ドライバーと、前記走査線ドライバーの動作に対応して前記ドライビングトランジスタをセットまたはリセットする信号を前記データ線に供給するデータ線ドライバーと、を含むことを特徴とする。
【００２０】
本発明の第４の電気光学装置は、走査線とデータ線との交点に対応して、電気光学素子と、この電気光学素子を駆動するドライビングトランジスタと、このドライビングトランジスタを制御するスイッチングトランジスタと、を備えた電気光学装置であって、前記電気光学素子をセットするセットステップ及び前記電気光学素子をリセットするリセットステップを行うためのオン信号が走査線を介してスイッチングトランジスタに与えられること、を特徴とする。なお、ここでセットステップ及びリセットステップの意味は、請求項１におけるセットステップ及びリセットステップとそれぞれ実質的に同じ意味である。このため、本発明の第１〜第４の電気光学装置は時間階調法を行うためのリセット線を必要としない。従って、十分な電気光学素子の占有面積が確保できるという利点を有する。なお、さらに多くの階調数を必要とする場合は、この電気光学装置の画素内に副画素を設けるなどすれば、面積階調法との併用もできる。
【００２１】
本発明の第５の電気光学装置は、上記の電気光学装置において、前記電気光学素子が有機エレクトロルミネッセンス素子であること、を特徴とする。
【００２２】
本発明の第１の電子機器は、上記の電気光学装置が実装されてなる電子機器であること、を特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例を説明する。
【００２４】
本発明の実施例に係る基本的回路は、摂氏６００度以下の低温プロセスで形成された多結晶シリコン薄膜トランジスタ（低温ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴ）を備えている。低温ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴは、大面積で安価なガラス基板上に形成でき、パネル上に駆動回路を内蔵できるので、電気光学装置の製造に適している。また、小サイズでも電流供給能力が高いので、高精細な電流発光表示素子にも適している。なお、低温ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴ以外にも非晶質シリコン薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ ＴＦＴ）、シリコンベースのトランジスタまたは有機半導体を用いる、いわゆる有機薄膜トランジスタにより駆動される電気光学装置に対しても、本発明は適用可能である。
【００２５】
本発明の実施例に係る電気光学装置の画素等価回路を図１に示す。ここでは、電気光学素子として発光素子を用いた。走査線（Ｓ１）、データ線（Ｄ１）及び電源線（Ｖ）が形成され、走査線（Ｓ１）とデータ線（Ｄ１）の交点に対応して、発光素子（Ｌ１１）と、発光素子（Ｌ１１）を駆動するドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）と、このドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）を制御するスイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）と、キャパシタ（Ｃ１１）と、を備えた電気光学装置であり、発光素子（Ｌ１１）の一端は、陰極（Ａ）に接続されている。ここではドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）はｐ型であるため、低電位のデータ信号によりドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）の導通が選択され、発光素子（Ｌ１１）は発光状態となる。一方、高電位のデータ信号によりドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）の非導通が選択され、発光素子は非発光状態となる。なお、この図に示した画素等価回路では、スイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）はｎ型、ドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）はｐ型であるが、これには限定されない。
【００２６】
図２は、本発明の実施例に係る電気光学装置の配線及び画素配置を示す図である。複数の走査線（Ｓ１、Ｓ２．．．．）および複数のデータ線（Ｄ１、Ｄ２．．．．）により画素がマトリクス状に形成され、各走査線とデータ線との交点に対応して、複数の画素が形成されている。例えば、 Ｓ１とＤ１の交点に対応して画素１１が設けられている。画素は図１に示したようなスイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）、キャパシタ（Ｃ１１）、ドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）、発光素子（Ｌ１１）を含むものが基本的であるが、画素内に複数の副画素を含んでいるものであっても良い。なお、この図においては電源線を省略している。
【００２７】
図３には、本発明の実施例に係る電気光学装置の駆動方法を示す。なお、ここでは水平走査期間（Ｈ）が２つの副水平走査期間（ＳＨ１及びＳＨ２）から成っており、また、走査信号及びデータ信号は高電位の信号または低電位の信号のいずれかである。走査線（Ｓ１）には第１の走査信号ＳＳ（Ｓ１）が供給され、第２の走査線（Ｓ２）には第２の走査信号ＳＳ（Ｓ２）が供給され、第３の走査線（Ｓ３）には走査信号ＳＳ（Ｓ３）供給される。第１のデータ線Ｄ１には第１のデータ信号ＤＳ（Ｄ１）が供給され、第２のデータ線Ｄ２には第２のデータ信号ＤＳ（Ｄ２）が供給され、第３のデータ線Ｄ３には第３のデータ信号ＤＳ（Ｄ３）が供給される。ＤＳ（Ｄ１）、ＤＳ（Ｄ２）及びＤＳ（Ｄ３）において、斜線で示された部分はセット信号を示し、それ以外の部分はリセット信号を示す。ここでは、セット信号として発光素子を発光状態とする低電位のデータ信号を与えているが、発光素子を非発光状態とする場合は高電位のセット信号を与えれば良い。
【００２８】
水平走査期間Ｈ１の副水平走査期間ＳＨ１に、「走査線（Ｓ１）を介してスイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）に第１のオン信号を与え、前記第１のオン信号を与える期間に対応してドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）の導通または非導通を選択するセット信号をデータ線Ｄ１及びスイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）を介してドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）に与える」セットステップにより発光素子の発光または非発光を選択する。水平走査期間Ｈ２の副水平走査期間ＳＨ２に「走査線（Ｓ１）を介してスイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）に第２のオン信号が与えられ、前記第２のオン信号を与える期間に対応してドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）の非導通を選択するリセット信号をデータ線Ｄ１及びスイッチングトランジスタ（ＳＴ１１）を介して前記ドライビングトランジスタ（ＤＴ１１）にリセット信号を与える」リセットステップにより発光素子の非発光を選択する。前記セットステップと前記リセットステップとに対応して、第１行第１列の画素１１における発光期間（Ｅ１）が設定される。なお、信号に対してトランジスタまたは発光素子が応答するのに多少の時間を要することがあるため、この図に示したように発光期間の開始時間と終了時間がそれぞれセットステップの開始時間及びリセットステップの終了時間から多少ずれることがある。また、この図では第１及び第２のオン信号を与える期間とセット及びリセット信号を与える期間とがそれぞれ完全に重なっているが、使用状況やスペックによっては必ずしも完全に重なっている必要がない場合がある。
【００２９】
次の走査線（Ｓ２）におけるセットステップ及びリセットステップは、走査線（Ｓ１）におけるセットステップ及びリセットステップとは重ならないように行うが、図３に示したように最も近いタイミングで行うことが好ましい。以下、同様にして、３番目の走査線（Ｓ３）以降の各走査線についてセットステップ及びリセットステップを行い、一つの垂直走査期間が終了後、次の垂直走査期間に移行し、各走査線について同様にセットステップ及びリセットステップを行う。ここでは、発光期間Ｅ１、Ｅ２及びＥ３の長さの比はおよそ１：２：４であるが、これにより０、１、２、３、４、５、６、７の８階調が得られる。
【００３０】
図３は、水平走査期間を２つの副水平走査期間に分割した場合の実施例を示したが、図４に示したようにセットステップまたはリセットステップを水平走査期間単位で設定することもできる。図４では、水平走査期間に完全に一致させるようにセットステップの期間及びリセットステップの期間を設定している。しかし、必ずしも一つの水平走査期間の全時間を使ってセットステップ及びリセットステップを行わなくとも良い。
【００３１】
複数回のセット−リセット動作のうち一部あるいは全部のセット−リセット動作を同一の水平走査期間に行っても良い。そのような実施例を図５に示す。この実施例では、水平走査期間（Ｈ）内の４つに分割された副水平走査期間（ＳＨ）を単位として、セットステップ及びリセットステップを行い、最初の一回のセット−リセット動作を同一の水平走査期間内に行っている。２回目以降のセット−リセット動作では、セットステップを行う副水平走査期間と、リセットステップを行う副水平走査期間と、は異なる水平走査期間に属している。各垂直走査期間において、１番目の走査線（Ｓ１）における水平走査期間終了後、２番目の走査線（Ｓ２）におけるセット−リセット動作を開始する。以下、同様にして、３番目の走査線（Ｓ３）以降の各走査線についてセット−リセット動作を行う。
【００３２】
なお、図３〜５に示したいずれの電気光学装置の駆動方法においても、セットステップとリセットステップとの間の時間間隔の短いセット−リセット動作から順次行っているが、時間間隔の短いセット−リセット動作を最初に行う必要は必ずしもなく、時間間隔の異なるセット−リセット動作をどのような順番で行うかについては使用状況やスペックなどに応じて選択できる。また、図３〜５に示した電気光学装置の駆動方法のように、データ線ドライバーなどの周辺回路系を単純化するために、一定の周期でリセット信号を与えることが好ましいが、必ずしも一定の周期でリセット信号を与える必要はなく、所望の発光期間の長さに対応させて、スイッチングトランジスタに与えるオン信号とリセット信号とのタイミングを適宜設定すれば良い。
【００３３】
図６は、本発明の実施例に発光素子の電流特性を示す図である。横軸はドライビングトランジスタのゲート電極に与える制御電位(Ｖｓｉｇ)、縦軸は有機エレクトロルミネッセンス素子における電流値（ＩＩｅｐ）である。有機エレクトロルミネッセンス素子における電流値と発光輝度は、ほぼ比例関係にあるので、縦軸は発光輝度に対応しているものと考えてもよい。本実施例では有機エレクトロルミネッセンス素子を完全なオン状態または完全なオフ状態の２状態のいずれかに制御することが好ましい。従って、完全なオン状態または完全なオフ状態においては、電流値（ＩＩｅｐ）はほぼ一定なので、トランジスタ特性が変動しても、発光素子における電流値はほとんど変化せず、発光輝度もほぼ一定となる。このことから、画質均一性を実現することが可能となる。
【００３４】
図７は本発明の実施例に係る電気光学装置の薄膜トランジスタの製造工程を示す図である。まず、ガラス基板１上に、ＳｉＨ4を用いたＰＥＣＶＤや、Ｓｉ2Ｈ6を用いたＬＰＣＶＤにより、アモルファスシリコンを形成する。エキシマレーザー等のレーザー照射や、固相成長により、アモルファスシリコンを多結晶化させ、多結晶シリコン層２を形成する（図７(ａ)）。多結晶シリコン層２をパターニングした後、ゲート絶縁膜３を形成し、さらにゲート電極４を形成する（図７(ｂ)）。リンやボロンなどの不純物をゲート電極４を用いて自己整合的に多結晶シリコン層２に打ち込み、ＭＯＳトランジスタ５ａ及び５ｂを形成する。なお、ここでは５ａ及び５ｂはそれぞれｐ型トランジスタ及びｎ型トランジスタである。第１層間絶縁膜６を形成した後、コンタクトホールを開孔し、さらにソース電極およびドレイン電極７を形成する（図７（ｃ））。次に、第２層間絶縁膜８を形成した後、コンタクトホールを開孔し、さらにＩＴＯから成る画素電極９を形成する（図７(ｄ)）。
【００３５】
図８は、本発明の実施例に係る電気光学装置の画素の製造工程を表わす図である。まず、密着層１０を形成し、発光領域に対応して開口部を形成する。層間層１１を形成した後、開口部を形成する（図８（ａ））。次に、酸素プラズマやＣＦ4プラズマなどのプラズマ処理を行うことにより基板表面の濡れ性を制御する。その後、正孔注入層１２および発光層１３をスピンコート、スキージ塗り、インクジェットプロセスなどの液相プロセスや、スパッタ、蒸着などの真空プロセスにより形成し、さらにアルミニウムなどの金属を含んだ陰極１４を形成する。最後に封止層１５を形成し、有機エレクトロルミネッセンス素子を完成させる（図８（ｂ））。密着層１０の役割は、基板と層間層１１との密着性を向上し、また、正確な発光面積を得ることである。層間層１１の役割は、ゲート電極４やソース電極およびドレイン電極７から陰極１４を遠ざけて、寄生容量を低減すること、及び、液相プロセスで正孔注入層１２や発光層１３を形成する際に、表面の濡れ性を制御し、正確なパターニングを行うことである。
【００３６】
つぎに、以上に説明した電気光学装置を適用した電子機器のいくつかの事例について説明する。図９は前述の電気光学装置を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。この図において、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示ユニット１１０６とにより構成され、この表示ユニット１１０６が前述の電気光学装置１００を備えている。
【００３７】
また、図１０は前述の電気光学装置１００をその表示部に適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。この図において、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２のほか、受話口１２０４、送話口１２０６とともに、前述の電気光学装置１００を備えている。
【００３８】
また、図１１は前述の電気光学装置１００を、そのファインダに適用したディジタルスチルカメラの構成を示す斜視図である。なお、この図には外部機器との接続についても簡易的に示している。ここで通常のカメラは、被写体の光像によりフィルムを感光するのに対し、ディジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの撮像素子により光電変換して撮像信号を生成する。ディジタルスチルカメラ１３００におけるケース１３０２の背面には、前述の電気光学装置１００が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、電気光学装置１００は被写体を表示するファインダとして機能する。また、ケース１３０２の観察側（図においては裏面側）には、光学レンズやＣＣＤなどを含んだ受光ユニット１３０４が設けられている。
【００３９】
撮影者が電気光学装置１００に表示された被写体像を確認しシャッタボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、回路基板１３０８のメモリに転送・格納される。また、このディジタルスチルカメラ１３００にあっては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、図に示されるように、前者のビデオ信号出力端子１３１２にはテレビモニタ１４３０が、また、後者のデータ通信用の入出力端子１３１４にはパーソナルコンピュータ１４３０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により回路基板１３０８のメモリに格納された撮像信号が、テレビモニタ１４３０や、パーソナルコンピュータ１４４０に出力される構成になっている。
【００４０】
なお、本発明の電気光学装置１００が適用される電子機器としては、図９のパーソナルコンピュータや、図１０の携帯電話、図１１のディジタルスチルカメラの他にも、液晶テレビや、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した電気光学装置１００が適用可能なのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る電気光学装置の画素等価回路を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る電気光学装置の画素配置を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係る電気光学装置の駆動方法を示す図である。
【図４】本発明の実施例に係る電気光学装置の駆動方法を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る電気光学装置の駆動方法を示す図である。
【図６】本発明の実施例に係る発光素子の電流特性を示す図である。
【図７】本発明の実施例に係る電気光学装置の製造工程の一部を示す図である。
【図８】本発明の実施例に係る電気光学装置の製造工程を一部を示す図である。
【図９】本発明の一実施例による電気光学装置を、モバイル型のパーソナルコンピュータに適用した場合の一例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例による電気光学装置を、携帯電話機の表示部に適用した場合の一例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施例による電気光学装置を、ファインダ部分に適用したディジタルスチルカメラの斜視図を示す図である。
【符号の説明】
Ｖ 電源線
Ａ 陰極
Ｌ１１ 発光素子
ＤＴ１１ ドライビングトランジスタ
ＳＴ１１ スイッチングトランジスタ
Ｃ１１ キャパシタ
Ｓ１ １番目の走査線
Ｓ２ ２番目の走査線
Ｄ１ １番目のデータ線
Ｄ２ ２番目のデータ線
Ｈ 水平走査期間
Ｈ１ 最初の水平走査期間
Ｈ２ ２番目の水平走査期間
Ｈ３ ３番目の水平走査期間
Ｈ４ ４番目の水平走査期間
ＳＨ 副水平走査期間
ＳＨ１ １番目の副水平走査期間
ＳＨ２ ２番目の副水平走査期間
ＳＳ（Ｓ１） １番目の走査線の走査信号
ＳＳ（Ｓ２） ２番目の走査線の走査信号
ＳＳ（Ｓ３） ３番目の走査線の走査信号
ＤＳ（Ｄ１） １番目のデータ線のデータ信号
ＤＳ（Ｄ２） ２番目のデータ線のデータ信号
ＤＳ（Ｄ３） ３番目のデータ線のデータ信号
Ｅ１ 画素１１の第１の発光期間
Ｅ２ 画素１１の第２の発光期間
Ｅ３ 画素１１の第３の発光期間
Ｖｓｉｇ 制御電位
ＩＩｅｐ 電流値
１ ガラス基板
２ 多結晶シリコン層
３ ゲート絶縁膜
４ ゲート電極
５ａ ｐ型トランジスタ
５ｂ ｎ型トランジスタ
６ 第１層間絶縁膜
７ ソース電極およびドレイン電極
８ 第２層間絶縁膜
９ 画素電極
１０ 密着層
１１ 層間層
１２ 正孔注入層
１３ 発光層
１４ 陰極
１５ 封止層
Claims (2)
- 走査線と、データ線と、有機エレクトロルミネッセンス素子と、電源線と、この有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するため前記有機エレクトロルミネッセンス素子と前記電源線との間に接続された第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法であって、
前記第１のトランジスタのゲート電極には、第１の制御電圧、もしくは、第２の制御電圧のいずれかが与えられ、
前記第１の制御電圧は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第１のトランジスタに流れる電流が前記第１のトランジスタのゲート電極に与える制御電圧に対してほぼ一定となり、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極に与えられた際に前記有機エレクトロルミネッセンス素子をオン状態とする電圧であり、
前記第２の制御電圧は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第１のトランジスタに流れる電流が前記第１のトランジスタのゲート電極に与える制御電圧に対してほぼ一定となり、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極に与えられた際に前記有機エレクトロルミネッセンス素子をオフ状態とする電圧であり、
前記走査線を介して第１のオン信号を前記第２のトランジスタに与え、前記第１のオン信号を与える期間に対応して前記データ線及び前記第２のトランジスタを介して前記第１の制御電圧もしくは前記第２の制御電圧のいずれかをデータに応じて前記第１のトランジスタのゲート電極に与えるセットステップと、
前記走査線を介して第２のオン信号を前記第２のトランジスタに与え、前記第２のオン信号を与える期間に対応して前記データ線及び前記第２のトランジスタを介して前記第２の制御電圧を前記第１のトランジスタのゲート電極に与えるリセットステップと、
を含み、
前記セットステップと前記リセットステップとからなるセット−リセット動作を複数回繰り返されており、
前記セット−リセット動作の時間間隔の比が、時間間隔のうち最小の時間間隔を基準として１：２：・・・：２ｎ（ｎは１以上の整数）となるように設定されている
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。 - 走査線と、データ線と、有機エレクトロルミネッセンス素子と、電源線と、この有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するため前記有機エレクトロルミネッセンス素子と前記電源線との間に接続された第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を備えた有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法であって、
前記第１のトランジスタのゲート電極には、第１の制御電圧、もしくは、第２の制御電圧のいずれかが与えられ、
前記第１の制御電圧は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第１のトランジスタに流れる電流が前記第１のトランジスタのゲート電極に与える制御電圧に対してほぼ一定となり、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極に与えられた際に前記有機エレクトロルミネッセンス素子をオン状態とする電圧であり、
前記第２の制御電圧は、前記有機エレクトロルミネッセンス素子及び前記第１のトランジスタに流れる電流が前記第１のトランジスタのゲート電極に与える制御電圧に対してほぼ一定となり、かつ、前記第１のトランジスタのゲート電極に与えられた際に前記有機エレクトロルミネッセンス素子をオフ状態とする電圧であり、
前記第１の制御電圧もしくは前記第２の制御電圧のいずれかをデータに応じて前記データ線に与える第１の期間と、前記第２の制御電圧を前記データ線に与える第２の期間とを有し、
前記第１の期間に応じて前記走査線を介して前記第２のトランジスタに第１のオン信号を与え、前記第１の制御電圧もしくは前記第２の制御電圧を前記第２のトランジスタを介して前記第１のトランジスタのゲート電極に与えるセットステップと、
前記第２の期間に応じて前記走査線を介して前記第２のトランジスタに第２のオン信号を与え、前記第２の制御電圧を前記第２のトランジスタを介して前記第１のトランジスタのゲート電極に与えるリセットステップと、
を含み、
前記セットステップと前記リセットステップとからなるセット−リセット動作を複数回繰り返されており、
前記セット−リセット動作の時間間隔の比が、時間間隔のうち最小の時間間隔を基準として１：２：・・・：２ｎ（ｎは１以上の整数）となるように設定されている
ことを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス装置の駆動方法。
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