JP4229513B2 - アクティブ型el表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ(TFT)を用いて有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を駆動するアクティブ型のEL表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機EL素子は、自ら発光するため液晶表示装置で必要なバックライトが要らず薄型化に最適であると共に、視野角にも制限が無いため、次世代の表示装置としてその実用化が大きく期待されている。
【0003】
この有機EL表示装置には、単純マトリクス構造のパッシブ型と、TFTを用いるアクティブ型の2種類があり、アクティブ型においては、従来、図3に示す駆動回路が用いられていた。
【0004】
図3において10が有機EL素子であり、1画素分の駆動回路は、表示信号ライン15からの表示信号DATAがドレインに印加され、選択信号ライン16からの選択信号SCANがゲートに印加され、選択信号SCANによりオンオフするスイッチング用TFT11と、TFT11のソースと所定の直流電圧Vsc 間に接続され、TFT11のオン時に供給される表示信号により充電され、TFT11のオフ時には充電電圧VGを保持するコンデンサ12と、ドレインが駆動電源電圧Vddを供給する電源ライン17に接続され、ソースが有機EL素子10の陽極に接続されると共に、ゲートにコンデンサ12からの保持電圧VGが供給されることにより有機EL素子10を電流駆動する駆動用TFT14によって構成されている。ここでは、有機EL素子の陰極は接地(GND)電位に接続されており、駆動電源電圧Vddは例えば10Vといったと正電位である。また、電圧Vscは例えば、Vddと同一電位あるいは接地(GND)電位とすればよい。
【0005】
有機EL素子10は、図4に示すように、ITO等の透明電極から成る陽極21とMgIn合金から成る陰極25との間に、MTDATAから成るホール輸送層22,TPDとRubreneから成る発光層23,Alq3から成る電子輸送層24を順に積層して形成されている。そして、陽極51から注入されたホールと陰極25から注入された電子とが発光層23の内部で再結合することにより光が放たれ、図中の矢印で示すように光は透明な陽極側から外部へ放射される。
【0006】
また、駆動用のTFT14は、ガラス基板30上に、ゲート電極31,ゲート絶縁膜32,ドレイン領域33,チャネル領域及びソース領域34を有するポリシリコン薄膜35,層間絶縁膜36,平坦化膜37を順に積層して形成されており、ドレイン領域33は電源ライン17(図3参照)を構成するドレイン電極38に、そして、ソース領域34は有機EL素子13の陽極である透明電極21に接続されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
EL表示装置の発光輝度は、EL素子に流れる電流、即ち駆動用TFT14の駆動電流Idに比例する。図2は、駆動用TFT14のゲート電圧VGと電流Idの関係を示す特性図であり、曲線Aは、トランジスタサイズが大きく且つしきい値電圧VthAが大きい駆動用TFTを用いた場合を示し、曲線Bは、トランジスタサイズが小さく且つしきい値電圧VthBが小さい駆動用TFTを用いた場合を示す。
【0008】
ここで、表示に必要な輝度範囲に対応する電流Idの範囲が、図2に示すようにIdRであるとすると、ゲート電圧VGの使用可能な範囲は曲線Aの場合VGAと狭くなる。特に、輝度範囲IdRの高輝度領域では傾きが大きくなり、わずかなVGの変化で輝度が大きく変化する。従って、TFT11,14の特性ばらつき及びコンデンサ12の容量のばらつきにより、画素毎にVGがわずかにばらつくと、それが輝度むらの不良となってしまう。
【0009】
一方、曲線Bの場合は、曲線Aに比べると傾きが緩やかになるので、上述したようなばらつきによる輝度むら不良は発生しにくいが、ゲート電圧VGの使用可能範囲がVGBと極端に広くなり過ぎてしまう。このため、このような駆動用TFTを用いてEL素子を駆動した場合には、消費電力が増大してしまうという課題がある。
【0010】
そこで、本発明は、消費電力を増大させることなく、輝度むらを防止することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、陽極と陰極間に発光層を有するEL素子と、該EL素子と電源電位間に接続されEL素子を電流駆動する駆動用の薄膜トランジスタと、表示信号ラインに接続され選択信号に応じてオンオフするスイッチング用の薄膜トランジスタと、該スイッチング用の薄膜トランジスタを介して入力された表示信号電圧を保持し、保持電圧を前記駆動用の薄膜トランジスタのゲートに供給するコンデンサとを備えたアクティブ型EL表示装置において、トランジスタサイズ及びしきい値電圧が異なる複数の薄膜トランジスタを直列接続してアクティブ型EL表示装置を構成したものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明によるアクティブ型EL表示装置の実施形態を示す回路図であり、EL素子10の構造は、図4に示す構造と同じである。
【0013】
この回路は、1画素分の駆動回路を示しており、表示信号ライン5からの表示信号DATAがドレインに印加され、選択信号ライン6からの選択信号SCANがゲートに印加され、選択信号SCANによりオンオフするスイッチング用TFT1と、TFT1のソースと所定の直流電圧Vsc 間に接続され、TFT1のオン時に供給される表示信号により充電され、TFT1のオフ時には充電電圧VGを保持するコンデンサ2と、電源ライン7と有機EL素子10の間に接続され、コンデンサ2からの保持電圧VGに応じて有機EL素子10を電流駆動する駆動用TFT4によって構成されている。また、従来同様、有機EL素子10の陰極は接地(GND)電位に接続されており、駆動電源電圧Vddは例えば10Vといった正電位であり、電圧Vscは例えば、Vddと同一電位あるいは接地(GND)電位である。
【0014】
従来例においては、駆動用TFTは1個のTFT14より構成されていた。しかしながら、本実施形態においては駆動用TFT4は、直列接続された2つのTFT40及び41から構成されている。具体的には、TFT40は、ドレインが駆動電源電圧Vddを供給する電源ライン7に接続され、ソースがTFT41のドレインに接続され、TFT41のソースが有機EL素子10の陽極に接続されている。そして、双方のTFT40,41のゲートには、コンデンサ2からの保持電圧VGが共通に供給されている。
【0015】
また、2つのTFTのうち、一方のTFT40は、トランジスタサイズが大きく且つしきい値電圧VthAが大きいTFTで構成しており、そのVG−Id特性は図2の曲線Aで示す通りである。また、他方のTFT41は、トランジスタサイズが小さく且つしきい値電圧VthBが小さいTFTで構成しており、そのVG−Id特性は図2の曲線Bで示す通りである。本実施形態では、これら2つのTFT40,41が直列に接続されているため、電流値はいずれか小さい方の電流値に規制され、従って、EL素子10を駆動する電流Idは、図2の一点鎖線Cで示すように、曲線Aと曲線Bのうち電流値が小さい曲線に沿って流れることとなる。
【0016】
この一点鎖線Cは、曲線Aに比べ傾きが緩やかであるので、TFT特性やコンデンサ容量のばらつきがわずかにあったとしても、輝度に大きな影響は与えないため、従来に比べて輝度むらを防止でき、それによる不良を低減できるようになる。また、表示に必要な輝度範囲が従来と同様にIdRであるとすれば、ゲート電圧VGとして使用可能な範囲は図2のVGCで示すように、曲線Bに基づく従来の電圧範囲VGB程広くならないので、この駆動用TFTでEL素子10を駆動すれば、消費電力を抑えることができる。
【0017】
尚、上述した実施形態においては、2つのTFTを直列接続して駆動用TFTを構成したが、3つ以上のTFTを直列接続して構成してもよい。
【0018】
【発明の効果】
本発明によれば、アクティブ型EL表示装置において、消費電力を増大させることなく、素子のばらつきに基づく表示むらを防止できるようになり、多階調表示における表示品位を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるアクティブ型EL表示装置の実施形態を示す回路である。
【図2】駆動用TFTのVG−Id特性を示す特性図である。
【図3】従来のアクティブ型EL表示装置を示す回路図である。
【図4】 EL素子及び駆動用TFTの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
10 EL素子
1,11 スイッチング用TFT
2,12 コンデンサ
14,40,41 駆動用TFT
15 表示信号ライン
16 選択信号ライン
17 電源電圧ライン
Claims (1)
- 陽極と陰極間に発光層を有するEL素子と、該EL素子と電源電位間に接続されEL素子を電流駆動する駆動用の薄膜トランジスタと、表示信号ラインに接続され選択信号に応じてオンオフするスイッチング用の薄膜トランジスタと、該スイッチング用の薄膜トランジスタを介して入力された表示信号電圧を保持し、保持電圧を前記駆動用の薄膜トランジスタのゲートに供給するコンデンサとを備えたアクティブ型EL表示装置において、前記駆動用の薄膜トランジスタを、少なくとも二つの薄膜トランジスタを直列接続して構成し、一つの薄膜トランジスタは他の薄膜トランジスタよりもしきい値電圧が高くかつゲートに供給される電圧の上昇に伴うチャネル電流の上昇が急峻であることを特徴とするアクティブ型EL表示装置。
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