JP4373114B2

JP4373114B2 - 発光装置および電子機器

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Publication number: JP4373114B2
Application number: JP2003099287A
Authority: JP
Inventors: 優山崎; 彩安西; 光明納
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2023-04-02
Also published as: JP2004004708A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光素子を用いた発光装置の技術に関し、より詳しくは多色表示を行う発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、画像の表示を行う表示装置の開発が進められている。表示装置としては、液晶素子を用いて画像の表示を行う液晶表示装置が、高画質、薄型、軽量などの利点を活かして、携帯電話やパソコンの表示装置として幅広く用いられている。
【０００３】
一方、発光素子を用いた発光装置の開発も近年進められている。発光装置は、既存の液晶表示装置がもつ利点の他、応答速度が速く動画表示に優れ、視野特性が広いなどの特徴も有しており、動画コンテンツが利用できる次世代小型モバイル用フラットパネルディスプレイとして注目されている。
【０００４】
発光素子は、有機材料、無機材料、薄膜材料、バルク材料及び分散材料などの広汎にわたる材料により構成される。そのうち、主に有機材料により構成される有機発光ダイオード(Organic Light Emitting Diode : OLED)は代表的な発光素子として挙げられる。発光素子は、陽極及び陰極、並びに前記陽極と前記陰極との間に発光層が挟まれた構造を有する。発光層は、上記材料から選択された１つ又は複数の材料により構成される。
【０００５】
最近では、１画素を光の３原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ(青)に対応した３つの副画素に分割し、各色の副画素を階調表示することで、多色表示を行う発光装置の開発が活発に進められている。多色表示を行うための代表的な方式としては、Ｒ、Ｇ、Ｂの３原色の各色に応じた発光材料を用いた３つの発光素子を形成する方式、白色発光の発光素子とＲＧＢのカラーフィルタを組み合わせた方式、任意の色を発する発光素子と蛍光材料に代表される色変換材料とを組み合わせた方式の３つの方法が挙げられる。
【０００６】
また発光装置においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの三色の組み合わせでいろいろな色を作る加法混色と呼ばれる方法を用いて多色表示を行う。これは、人間の目が光の波長に強く反応するセンサを持っていて、目に入ってくる光の波長を上手く分割して感じ取ることで色を認識することを利用している。
【０００７】
ここで、前記加法混色について図８を用いて説明する。図８（Ａ）は、縦軸を明るさ、横軸を光の波長にしたときのグラフである。図８（Ａ）に示すように、可視光線は波長の長さによって、長い波長＝赤の領域、中くらいの波長＝緑の領域、短い波長＝青の領域の３つに分割される。また図８（Ｂ）に示すように、光は３原色の組み合わせによってイエロー、マゼンタ、シアンが作られる。そして、赤、緑、青の光が均等に目に入ってきたとき、その色は白と認識される。このように、３原色（赤、緑、青）の各原色の明るさ（バランス）を調整することで、いろいろな色が再現される。
【０００８】
ところで、発光装置の駆動方法としては、アナログ階調方式とデジタル階調方式が挙げられる。前者のアナログ階調方式は、発光素子に流れる電流量を制御して階調を得るという方式である。後者のデジタル階調方式は、発光素子がオン状態（輝度がほぼ１００％である状態）と、オフ状態（輝度がほぼ０％である状態）の２つの状態のみによって駆動するという方式である。デジタル階調方式においては、このままでは２階調しか表示出来ないため、別の方式と組み合わせて多階調の画像を表示する面積階調方式や時間階調方式などが提案されている。
【０００９】
また発光装置に多階調の画像を表示するときの駆動方式としては、電圧入力方式と電流入力方式が挙げられる。前者の電圧入力方式は、画素に入力するビデオ信号（電圧）を駆動用素子のゲート電極に入力して、該駆動用素子を用いて発光素子の輝度を制御する方式である。また後者の電流入力方式では、設定された信号電流を発光素子の両電極間に流すことにより、該発光素子の輝度を制御する方式である。なお電圧入力方式と電流入力方式は、前述したアナログ階調方式及びデジタル階調方式の両方が適用される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
多色表示に必要な各色に対応した発光材料において、所定の輝度を得るための電流密度はそれぞれ異なっている。光の３原色に対応した発光材料を例に挙げると、赤色の発光材料の輝度が、青色及び緑色の発光材料の輝度に比べて低いものが多い。
【００１１】
さらに、カラーフィルタや蛍光フィルタ等の色変換層の光透過率は、各色によってそれぞれ異なっている。そうすると、発光素子から発せられる輝度は均一であっても、色変換層を透過して得られる輝度にはバラツキが生じてしまう。
【００１２】
上述した発光材料やカラーフィルタ等の色変換層をそのまま副画素に用いると、色毎に各副画素の発光輝度にバラツキが生じてしまう。また図８を用いて説明したように、白色の表現は、表示画面において、ＲＧＢの３原色を全て発光させた状態で行う。そのため、各色の発色具合によっては、白が赤に偏ったり、青に偏ったりして、白色が正確に表示されなくなってしまう。その結果、表示画面に輝度ムラが生じたり、ホワイトバランスが悪くなったりしてしまう。そうすると、所望の色彩が得られず、正確な階調で表現された画像の表示が困難になってしまう。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多階調の画像を表現するために、デジタル階調方式を採用する。そしてデジタル階調方式では、発光素子をオン状態（輝度がほぼ１００％の状態）にするとき、各副画素に同じ電圧のデジタルビデオ信号が入力されることに着目し、各副画素に同じ信号電圧を入力したときに発する輝度を発光指数と定義する。
【００１４】
より詳しくは、各副画素に同じ信号電圧を入力したとき、各副画素が有する発光素子の両電極間の電流値に基づいた輝度を発光指数と定義する。
【００１５】
本発明は、上記の発光指数を用いて色毎に各副画素に入力する信号を補正することで、色毎に各副画素の発光輝度のバラツキを改善した発光装置を提供する。より詳しくは、発光指数が一番低い色の副画素の階調数が最大となるように、色毎に各副画素に入力する信号の階調情報を補正する発光装置を提供する。そして本発明は各副画素に入力する信号の階調情報を補正することで、表示画面における輝度ムラ及びホワイトバランスを改善し、高画質で階調再現性及び色再現性を向上させた発光装置を提供する。
【００１６】
なお本発明において、信号を補正するとは、デジタルビデオ信号の電圧を補正するという意味ではなく、信号自体を補正するという意味であり、より詳しくは信号の階調情報（階調）を補正するという意味である。また信号の階調情報とは、１から最大階調目までのうちのｎ番目（ｎは自然数）の階調を表現する情報に相当する。そして信号が画素に入力されると、該信号の階調情報に応じて、該画素は階調表現を行う。
【００１７】
また前記副画素とは、ＲＧＢの３原色の各色に対応した材料が用いられた副画素、３原色から選択された色と、その色と補色関係にある色を組み合わせた材料が用いられた副画素、任意の色の発光材料を組み合わせた材料が用いられた副画素、白色又は混合色を発する発光材料及びカラーフィルタが用いられた副画素、又は蛍光材料等に代表される色変換材料が用いられた副画素などが相当する。各副画素は、ＲＧＢから選択された１つの光を発することが好ましいが、本発明はこれに限定されない。橙色、青緑色などのＲＧＢ以外の光を発する副画素も含まれる。なお前記副画素は、単に画素と表記される場合もあるが、本明細書では各色に対応したものを副画素と表記し、複数の副画素を有するものを画素と表記する。
【００１８】
本発明は、発光素子を具備した複数の副画素を有する画素と、信号電圧の階調情報を補正する信号補正回路を有する発光装置であって、前記信号補正回路は、前記複数の副画素に同じ信号電圧を入力したときの前記発光素子の輝度の逆数と前記信号電圧との積を算出する手段を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、互いに異なる色の光を発する発光素子を具備した複数の副画素を有する画素と、信号電圧の階調情報を補正する信号補正回路を有する発光装置であって、前記信号補正回路は、前記複数の副画素の各発光指数の逆数と前記信号電圧との積を算出する手段を有し、前記複数の副画素の各々は、前記発光素子に電流を供給する駆動手段と、前記駆動手段に電流を供給する電流供給手段とを有し、前記複数の副画素の各々が有する前記電流供給手段は同じ電源に接続されていることを特徴とする。
【００２０】
上記の通り、本発明は、副画素毎に定められた発光指数の逆数と、副画素に入力する信号との積を算出する。この算出された積は、補正された信号に相当し、この補正された信号を用いて、多階調表示を行う。そうすると、各副画素でバランスが取られて、同じ電源に接続しても、階調再現性を向上させることができる。
【００２１】
本発明は、１画素が互いに異なる色の光を発する３つの副画素で構成され、前記副画素の発光指数に応じて、信号の階調情報に補正を行う信号補正回路を有する発光装置である。そして、前記３つの副画素は、第１及び第２の電極を備えた発光手段と、前記発光手段に所定の電流を供給する駆動手段と、前記駆動手段に電流を供給する電流供給手段とをそれぞれ有し、前記信号補正回路は、前記３つの副画素の発光指数がα：β：γであるとき、前記３つの副画素に入力する信号の階調情報に、（１／α）：（１／β）：（１／γ）を掛けた階調情報の信号を算出する手段を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明は、前記３つの副画素における前記電流供給手段は共通であることを特徴とする。つまり、前記３つの副画素における前記電流供給手段は同じ電源に接続されていることを特徴とする。これは前記３つの副画素には、同じ電圧のビデオ信号が入力されるため、同じ電源から電圧を供給できることによる。その結果、副画素の開口率を向上させることが出来る。
【００２３】
また前記発光装置は、水平走査が行われる行方向と、行に直交する列方向に複数の画素が配列された画素部を有し、前記複数の画素における前記電流供給手段は共通であることを特徴とする。つまり、前記複数の画素における前記電流供給手段は同じ電源に接続されていることを特徴とする。これは、前記画素には同じ電圧のビデオ信号が入力されるため、同じ電源から電圧を供給できることによる。つまり各色に対応した副画素毎に電源を設ける必要はなく、全ての画素に同じ電源から電圧を供給することが出来る。そのため、発光装置に必要な電源の数を削減することが可能となり、小型化及び薄型化が実現される。
【００２４】
本発明は、１画素が互いに異なる色の光を発する３つの副画素で構成され、前記副画素の発光指数に応じて、信号の階調情報に補正を行う信号補正回路と、単位フレーム期間内に、複数のサブフレーム期間を設定する時分割信号発生回路とを有する発光装置である。そして、信号補正回路は、前記３つの副画素の発光指数がα：β：γであるとき、前記３つの副画素に入力する信号の階調情報に、（１／α）：（１／β）：（１／γ）を掛けた階調情報の信号を算出する手段を有し、前記時分割信号発生回路は、前記信号補正回路において算出された信号を用いて、前記複数のサブフレーム期間の各々における前記副画素の発光又は非発光（点灯又は非点灯）を設定する手段とを有することを特徴とする。
【００２５】
なお前記副画素の発光（点灯）とは、発光手段に電流が供給されて副画素から光が発せられている状態に相当する。また前記副画素の非発光（非点灯）とは、発光手段の両電極間に電位差が生じておらず電流が供給されていない状態に相当する。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本実施の形態では、本発明の発光装置の構成について図１、２を用いて説明する。
【００２７】
最初に発光装置の構成について図１を用いて説明する。発光装置は、基板１０７上に（ｍ×ｎ）個の画素１０１がマトリクス状に配置された画素部１０２を有する。画素１０１は、ＲＧＢの各色に対応した３つの副画素を有する。なお前記３つの副画素とは、発光素子自体の発光を用いた副画素や、カラーフィルタや蛍光フィルタ等の色変換層を用いた副画素などが相当し、どのような構成を有する副画素を用いてもよい。
【００２８】
また図１では、同じ色の副画素を横に並べた横ストライプ配列が図示されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、同じ色の副画素を縦に並べた縦ストライプ配列、副画素を各行で半副画素毎ずらしたデルタ配列、１副画素毎ずらしたモザイク配列、又は４つの副画素で１画素を構成するスクエア配列を用いてもよい。さらに図１では、画素１０１は３つの副画素を有し、前記３つの副画素はＲＧＢの各色に対応した光を発するが、本発明はこれに限定されない。画素１０１が有する副画素の個数、及び副画素から発せられる光の色は任意に設定することが出来る。
【００２９】
各副画素が有する発光素子は、陽極及び陰極、並びに前記陽極と前記陰極との間に発光層が挟まれた構造を有する。前記発光層は、有機材料、無機材料及びバルク材料などから選択された１つ又は複数の材料により構成される。なお発光層は、各副画素で同じ膜厚であることが望ましいが、本発明はこれに限定されない。各副画素で発光層の膜厚を変えることで、色毎の発光輝度のばらつきをさらに低減することが出来る。
【００３０】
画素部１０２の周辺には、信号線駆動回路１０３、第１の走査線駆動回路１０４及び第２の走査線駆動回路１０５を有する。信号線駆動回路１０３、第１及び第２の走査線駆動回路１０４、１０５には、ＦＰＣ１０６を介して外部より信号が供給される。なお信号線駆動回路１０３、第１及び第２の走査線駆動回路１０４、１０５は、画素部１０２が形成された基板１０７の外部に配置してもよい。また図１では、１つの信号線駆動回路と、２つの走査線駆動回路が設けられているが、これらの個数は特に限定されない。これらの個数は、画素１０１の構成に応じて、任意に設定することが出来る。
【００３１】
また発光装置は、発光素子を有する画素部及び駆動回路を基板とカバー材との間に封入した発光パネル、前記発光パネルにＩＣ等を実装した発光モジュール、表示装置として用いられる発光ディスプレイなどを範疇に含む。つまり発光装置は、発光パネル、発光モジュール及び発光ディスプレイなどの総称に相当する。
【００３２】
そして信号線駆動回路１０３は、ＦＰＣ１０６を介して、Ａ／Ｄ変換回路１１１、信号補正回路１１２及び時分割信号発生回路１１３に接続される。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換回路１１１では、外部から入力されたアナログビデオ信号（Analog Data）をデジタルビデオ信号（Digital Data）に変換する。信号補正回路１１２では、Ａ／Ｄ変換回路１１１から入力された信号を、色毎に各副画素の発光指数に対応させた信号に補正する。時分割信号発生回路１１３では、信号補正回路１１２から入力された信号を時間階調方式に対応させた信号にする。
【００３４】
続いて、Ａ／Ｄ変換回路１１１、信号補正回路１１２及び時分割信号発生回路１１３の動作について図２を用いて詳しく説明する。
【００３５】
本発明では、ＲＧＢの各副画素の発光指数をＲ：Ｇ：Ｂ＝α：β：γとおく。この発光指数は、予め測定した結果に基づいて、信号補正回路１１２に設けられた記憶媒体に記憶させておいてもよいし、ある期間毎に発光指数を測定して、その測定した結果を反映させるようにしてもよい。また発光指数は、外部から任意のときに任意の値に調節できるようにしてもよい。例えば、電気通信回線を用いて電子機器を操作している場合には、データをダウンロードすることで、発光指数の値を調節してもよい。そうすると、使用している電子機器の表示部のホワイトバランスを簡単に調節することができる。
【００３６】
ここで、Ａ／Ｄ変換回路１１１から出力されるＲの信号をＤａｔａ_R、Ｇの信号をＤａｔａ_G、Ｂの信号をＤａｔａ_Bとおく。そして本発明では、各副画素の輝度のバラツキを改善するために、ＲＧＢの各信号が表す階調情報にＲ：Ｇ：Ｂ＝（１／α）：（１／β）：（１／γ）を掛ける。但しこのときには、発光指数が一番低い色の信号の階調数が最大となるように調整する。つまり、発光指数が一番低い色の信号の階調情報には１を掛けることで、その色の信号の階調数が最大となるように調整する。本実施の形態では、Ｒの発光指数が一番低いと仮定し、ＲＧＢの各信号が表す階調情報にＲ：Ｇ：Ｂ＝１：（α／β）：（α／γ）を掛ける。
【００３７】
このようにして、信号補正回路１１２において、Ａ／Ｄ変換回路１１１から入力された信号はＲＧＢの各副画素の発光指数に対応させた信号に補正される。そして、信号補正回路１１２において補正されたＲＧＢの各信号は、時分割信号発生回路１１３に入力される。
【００３８】
次いで、信号補正回路１１２の動作について、図２（Ｂ）を用いてより詳しく説明する。ＲＧＢの各副画素が有する駆動手段に３．０Ｖの同じ信号電圧が印加されたとき、発光手段が発する光の輝度はそれぞれ１００カンデラ、１１４カンデラ、１０８カンデラであったとする。このとき、ＲＧＢの各副画素の発光指数は、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝（１．０）：（１．１４）：（１．０８）となり、Ｒが一番低い。
【００３９】
ここで、Ａ／Ｄ変換回路１１１から信号補正回路１１２に入力されたＲＧＢの各信号が全て同じであると仮定し、ＲＧＢの各信号が全て１２８番目の階調情報を表す信号であったとする。
【００４０】
このとき、Ｒの発光指数が一番低いため、Ｒの階調数が最大となるようにＤａｔａ_Rには１を掛けて１２８番目の階調情報を表す信号に補正される。Ｄａｔａ_Gには、（α／β）＝０．８８を掛けて１１２番目の階調情報を表す信号に補正される。Ｄａｔａ_Bには、（α／γ）＝０．９２を掛けて１１８番目の階調情報を表す信号に補正される。このようにして、信号補正回路１１２では、ＲＧＢの各副画素の発光指数に合わせて信号の階調情報が補正される。そして補正された階調情報を表す信号（Ｄａｔａ_R＝１２８、Ｄａｔａ_G＝１１２、Ｄａｔａ_B＝１１８）は、時分割信号発生回路１１３に入力される。
【００４１】
なお信号補正回路１１２において変換された信号には、必要に応じてγ補正を行ってもよい。また本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換回路１１１において、アナログ信号をデジタル信号に変換した後に、信号補正回路１１２において色毎の発光指数に応じて信号を補正しているが、本発明はこれに限定されない。Ａ／Ｄ変換回路１１１を設けず、アナログ信号をそのまま信号補正回路１１２に入力してもよい。
【００４２】
本発明は、発光指数を用いて色毎に各副画素に入力する信号を補正することで、色毎に各副画素の発光輝度のバラツキを改善することが出来る。より詳しくは、発光指数が一番低い色の副画素の階調数が最大となるように、色毎に各副画素に入力する信号の階調情報を補正する。その結果、表示画面における輝度ムラ及びホワイトバランスが改善され、高画質で階調再現性及び色再現性を向上することが出来る。
【００４３】
なお上記の副画素は、発光素子自体の発光を用いた画素と、カラーフィルタや蛍光フィルタ等の色変換層を用いた画素に大別できるが、前者の発光素子自体の発光を用いた画素の発光指数は、主に各色の発光材料の電流密度に依存する。また、後者のカラーフィルタや蛍光フィルタ等の色変換層を用いた画素の発光指数は、主に各色の色変換層の光透過率に依存する。
【００４４】
なお本実施の形態では、色毎に各副画素に入力する信号を補正し、色毎に各副画素の発光輝度が同じ値になるように揃えて、ホワイトバランスを調節するとしたが、本発明はこれに限定されない。各副画素の発する光の色目によっては、色毎の各副画素の発光輝度を多少異なるようにした方が、ホワイトバランスをより調整できる場合がある。つまり、各副画素の発する光の色に応じて、信号を補正すればよい。
【００４５】
上記構成を有する本発明は、各副画素が有する電源共通線に同じ電源を接続することが可能であり、各副画素に電源供給線を配置する必要がないため、作製プロセスの削減につながり、歩留まりが向上する。さらに、各副画素に電源供給線を配置した場合と同じ開口率で充分な場合には、電源供給線を配置しない分だけ画素のサイズを小さくすることができるため、高開口率化につながる。
【００４６】
（実施の形態２）
本実施の形態では、画素部１０２のｉ列ｊ行目に配置された画素１０１の構成とその動作について、図３、４を用いて説明する。
【００４７】
画素１０１は３つの副画素１４１〜１４３を有する。信号線Ｓ_i、第１走査線Ｇｒ_j、第２走査線Ｒｒ_j及び電源線Ｖ_kに囲まれた領域がＲの副画素１４１に相当し、信号線Ｓ_i、第１走査線Ｇｇ_j、第２走査線Ｒｇ_j及び電源線Ｖ_kに囲まれた領域がＧの副画素１４２に相当する。信号線Ｓ_i、第１走査線Ｇｂ_j、第２走査線Ｒｂ_j及び電源線Ｖ_kに囲まれた領域がＢの副画素１４１に相当する。
【００４８】
各副画素１４１〜１４３は、スイッチング用トランジスタ１３１、駆動用トランジスタ１３２、消去用トランジスタ１３３及び発光素子１３４を有する。
【００４９】
副画素１４１において、スイッチング用トランジスタ１３１と消去用トランジスタ１３３は直列に接続され、信号線Ｓ_iと電源線Ｖ_kとの間に配置されている。スイッチング用トランジスタ１３１のゲート電極は第１走査線Ｇｒ_jに接続され、消去用トランジスタ１３３のゲート電極は第２走査線Ｒｒ_jに接続されている。駆動用トランジスタ１３２の第１の電極は電源線Ｖ_kに接続され、第２の電極は発光素子１３４の一方の電極に接続されている。発光素子１３４の他方の電極は対向電源１３５に接続されている。なお副画素１４２、１４３の構成の説明は、副画素１４１の構成の説明に準ずるので、ここでは省略する。
【００５０】
本明細書では、駆動用トランジスタ１３２の第２の電極に接続された発光素子１３４の一方の電極を画素電極と呼び、対向電源１３５に接続された他方の電極を対向電極と呼ぶ。
【００５１】
図３において、ｉ列目に配置された画素１０１は、（ｉ＋１）列目に配置された画素１０１と電源線Ｖ_kを共有している。これは、各画素１０１には同じ信号電圧が印加されるため、同じ電源から電圧を供給できることに起因する。つまり、一列単位で電源線を設ける必要はなく、隣接する列同士で電源線を共有することが出来る。その結果、画素１０１の開口率を向上させることが出来る。
【００５２】
さらに図３において、ＲＧＢの各副画素１４１〜１４３は電源線Ｖ_kを共有している。これは、ＲＧＢの各副画素１４１〜１４３には同じ信号電圧が印加されるため、同じ電源から電圧を供給できることに起因する。つまり、各副画素にそれぞれ電源線を設ける必要はなく、隣接する副画素同士で電源線を共有することが出来る。その結果、発光装置に設ける電源の数を削減することが出来るため、該発光装置の小型化及び薄型化が実現される。
【００５３】
なお図３では、隣接する２つの列同士で電源線を共有していたが、本発明はこれに限定されない。任意の数の列同士で電源線を共有することも出来る。また各副画素が縦ストライプ配置されている場合には、隣接する行同士で電源線を共有してもよい。
【００５４】
また、電源線を共有せずに各列に電源線を配置してもよい。この場合には、電源線に接続される電源を色毎に設けて、色毎に電源の電位を調節してもよい。そうすると、色毎に各副画素のばらつきをさらに低減することが出来る。
【００５５】
図３には特に図示していないが、駆動用トランジスタ１３２のゲート・ソース間電圧を保持するための手段として、容量素子を配置してもよい。しかしながら、駆動用トランジスタ１３２のゲート・ソース間電圧を保持するための手段として駆動用トランジスタ１３２のゲート容量及びチャネル容量、並びに配線等の寄生容量などを用いる場合には、新たに容量素子を配置しなくてもよい。
【００５６】
スイッチング用トランジスタ１３１は、各副画素１４１〜１４３への信号の入力を制御する機能を有する。スイッチング用トランジスタ１３１はスイッチとしての機能を有していればよいので、その導電型は特に限定されない。ｎチャネル型及びｐチャネル型のどちらの導電型を有するトランジスタを用いてもよい。
【００５７】
駆動用トランジスタ１３２は、発光素子１３４の発光を制御する機能を有する。駆動用トランジスタ１３２の導電型は特に限定されないが、駆動用トランジスタ１３２がｐチャネル型であるとき、画素電極が陽極となり、対向電極が陰極となる。また駆動用トランジスタ１３２がｎチャネル型であるとき、画素電極が陰極となり、対向電極が陽極となる。
【００５８】
消去用トランジスタ１３３は、各副画素１４１〜１４３の発光を停止せしめる機能を有する。消去用トランジスタ１３３はスイッチとしての機能を有していればよいので、その導電型は特に限定されない。ｎチャネル型及びｐチャネル型のどちらの導電型を有するトランジスタを用いてもよい。
【００５９】
また各副画素１４１〜１４３を構成するトランジスタは、ゲート電極が１本のシングルゲート構造だけではなく、ゲート電極が２本のダブルゲート構造やゲート電極が３本のトリプルゲート構造などのマルチゲート構造を有していてもよい。またゲート電極が半導体の上部に配置されたトップゲート構造、ゲート電極が半導体の下部に配置されたボトムゲート構造のどちらの構造を有していてもよい。
【００６０】
次いで、本発明の発光装置の動作について、図４を用いて説明する。図４に示したタイミングチャートは、横軸は時間を示し、縦軸は走査線を示す。
【００６１】
本発明の発光装置では時間階調方式を採用しているので、１フレーム期間は複数のサブフレーム期間ＳＦに分割される。各サブフレーム期間ＳＦは、アドレス期間Ｔａ及びサステイン期間Ｔｓ、又はアドレス期間Ｔａ及びサステイン期間Ｔｓ、並びに消去期間Ｔｅを有する。
【００６２】
消去期間Ｔｅは、アドレス期間Ｔａよりも短いサステイン期間Ｔｓを有するサブフレーム期間ＳＦにのみ設けられる。これはサステイン期間Ｔｓの終了後、直ちに次のアドレス期間Ｔａが開始しないようにするためである。仮にサステイン期間Ｔｓの終了後、直ちにアドレス期間Ｔａが開始されると、同じタイミングで走査線が２本選択されてしまい、信号線から画素に信号が正確に入力されなくなるからである。
【００６３】
時間階調方式では、各サブフレーム期間ＳＦにおける発光期間の長さを異なるものとし、各サブフレーム期間ＳＦの発光、又は非発光の組み合わせにより階調を表現する。図４に示した例では、階調数を５ビットとして、１フレーム期間を５つのサブフレーム期間ＳＦ１〜ＳＦ５に分割している。そして各サブフレーム期間が有するサステイン期間Ｔｓ１〜Ｔｓ５の長さをＴｓ１：Ｔｓ２：Ｔｓ３：Ｔｓ４：Ｔｓ５＝１６：８：４：２：１というように２のべき乗として、多階調が得られるようにしている。つまり、ｎビット階調を表現するときは、サステイン期間Ｔｓ１〜Ｔｓｎの長さの比は、２^(n-1)：２^(n-2)：・・・：２¹：２⁰となる。
【００６４】
アドレス期間Ｔａは、各画素にデジタルビデオ信号を書き込む期間であり、各サブフレーム期間ＳＦでの長さは等しい。サステイン期間Ｔｓは、各画素に書き込まれたビデオ信号に基づいて、発光素子が発光、又は非発光を行う期間である。
【００６５】
ここで、副画素１４１を例に挙げて、上記のアドレス期間Ｔａ及びサステイン期間Ｔｓ、並びに消去期間Ｔｅの各期間における動作について説明する。
【００６６】
まずアドレス期間Ｔａにおいて、第１走査線Ｇｒｊはパルスが入力されてＨレベルとなり、スイッチング用トランジスタ１３１はオンする。そうすると、信号線Ｓｉに出力されたデジタルビデオ信号が駆動用トランジスタ１３２のゲート電極に入力される。
【００６７】
次いで、サステイン期間Ｔｓにおいては、駆動用トランジスタ１３２がオンすることによって、電源線Ｖ_kの電位と対向電源１３５との電位差によって発光素子１３４に電流が流れて発光する。また駆動用トランジスタ１３２がオフのときは、発光素子１３４に電流は流れず、非発光となる。
【００６８】
続いて、消去期間Ｔｅにおいて、第２走査線Ｒｒｊはパルスが入力されてＨレベルとなり、消去用トランジスタ１３３がオンする。消去用トランジスタ１３３がオンすると、駆動用トランジスタ１３２のゲート・ソース間電圧がゼロとなり、駆動用トランジスタ１３２はオフする。そうすると、発光素子１３４には電流が流れなくなり、非発光の状態となる。なお消去期間Ｔｅは、サブフレーム期間ＳＦ５のみ設けられている。これはサブフレーム期間ＳＦ５においては、アドレス期間Ｔａ５よりも短いサステイン期間Ｔｓ５を有しているため、該サステイン期間Ｔｓ５の終了後、直ちに次のアドレス期間が開始しないようにするためである。
【００６９】
図４のタイミングチャートでは、サブフレーム期間ＳＦ１〜ＳＦ５が順に出現していたが、本発明はこれに限定されない。サブフレーム期間はランダムに出現してもよい。また擬似輪郭等の防止のため、任意のサブフレーム期間を分割して出現させてもよい。
【００７０】
本実施の形態は、実施の形態１と任意に組み合わせることが可能である。
【００７１】
（実施の形態３）
本実施の形態では、信号線駆動回路１０３、第１及び第２の走査線駆動回路１０４、１０５の構成とその動作について、図５を用いて説明する。
【００７２】
最初に信号線駆動回路１０３について図５（Ａ）を用いて説明する。信号線駆動回路１０３は、シフトレジスタ１１４、第１のラッチ回路１１５及び第２のラッチ回路１１６を有する。
【００７３】
ここで、信号線駆動回路１０３の動作を簡単に説明する。シフトレジスタ１１４は、フリップフロップ回路（FF）等を複数列用いて構成され、クロック信号（S-CLK）、スタートパルス（S-SP）、クロック反転信号（S-CLKb）が入力される。これらの信号のタイミングに従って、順次サンプリングパルスが出力される。
【００７４】
シフトレジスタ１１４により出力されたサンプリングパルスは、第１のラッチ回路１１５に入力される。第１のラッチ回路１１５には、デジタルビデオ信号が入力されており、サンプリングパルスが入力されるタイミングに従って、各列でビデオ信号を保持していく。
【００７５】
第１のラッチ回路１１５において、最終列までビデオ信号の保持が完了すると、水平帰線期間中に、第２のラッチ回路１１６にラッチパルスが入力され、第１のラッチ回路１１５に保持されていたビデオ信号は、一斉に第２のラッチ回路１１６に転送される。すると、第２のラッチ回路１１６に保持されたビデオ信号は、１行分が同時に信号線Ｓ₁〜Ｓ_nに入力される。
【００７６】
第２のラッチ回路１１６に保持されたビデオ信号が信号線Ｓ₁〜Ｓ_nに入力されている間、シフトレジスタ１１４においては再びサンプリングパルスが出力される。以後この動作を繰り返す。
【００７７】
次いで第１及び第２の走査線駆動回路１０４、１０５について図５（Ｂ）を用いて説明する。第１及び第２の走査線駆動回路１０４、１０５は、シフトレジスタ１２１、バッファ１２２を有する。動作を簡単に説明すると、シフトレジスタ１２１は、クロック信号（G-CLK）、スタートパルス（G-SP）及びクロック反転信号（G-CLKb）に従って、順次サンプリングパルスを出力する。その後バッファ１２２で増幅されたサンプリングパルスは、走査線に入力されて１行ずつ選択状態にしていく。そして選択された走査線によって制御される画素には、順に信号線Ｓ₁〜Ｓ_nからデジタルビデオ信号が書き込まれる。
【００７８】
なおシフトレジスタ１２１と、バッファ１２２の間にはレベルシフタ回路を配置した構成にしてもよい。レベルシフタ回路を配置することによって、ロジック回路部とバッファ部の電圧振幅を変えることが出来る。
【００７９】
本実施の形態は、実施の形態１、２と任意に組み合わせることが可能である。
【００８０】
（実施の形態４）
本実施の形態では、図３に示した回路構成の画素１０１を、実際にレイアウトした例について図６を用いて説明する。
【００８１】
図６において、Ｓｉはソース信号線、Ｇｒｉは第１走査線、Ｒｒｊは第２走査線、Ｖｋは電流供給線である。１３１はスイッチング用トランジスタ、１３３は消去用トランジスタ、１３２は駆動用トランジスタ、１４５は画素電極である。発光素子が有する発光層及び対向電極の図示は省略している。
【００８２】
スイッチング用トランジスタ１３１、消去用トランジスタ１３３はダブルゲート型トランジスタとしているが、本発明はこれに限定されず、シングルゲート型であっても、任意の数のマルチゲート型であっても良い。
【００８３】
図６において、ｉ列目に配置された画素は、（ｉ＋１）列目に配置された画素と電源線Ｖ_kを共有している。これは、各画素には同じ信号電圧が印加されるため、同じ電源から電圧を供給できることに起因する。つまり、一つの列単位で電源線を設ける必要はなく、隣接する列同士で電源線を共有することが出来る。その結果、画素の開口率を向上させることが出来る。
【００８４】
さらに図６において、ＲＧＢの各副画素１４１〜１４３は電源線Ｖ_kを共有している。これは、ＲＧＢの各副画素１４１〜１４３には同じ信号電圧が印加されるため、同じ電源から電圧を供給できることに起因する。つまり、各副画素にそれぞれ電源線を設ける必要はなく、隣接する副画素同士で電源線を共有することが出来る。その結果、発光装置に設ける電源の数を削減することが出来るため、該発光装置の小型化及び薄型化が実現される。
【００８５】
また駆動用トランジスタ１３２のゲート・ソース間電圧を保持するための手段として、容量素子を配置してもよい。しかしながら、駆動用トランジスタ１３２のゲート・ソース間電圧を保持するための手段として駆動用トランジスタ１３２のゲート容量及びチャネル容量、並びに配線等の寄生容量などを場合には、新たに容量素子を配置しなくてもよい。
【００８６】
なお図６においては、各副画素１４１〜１４３の画素ピッチが全て同じであるが、本発明はこれに限定されない。各副画素１４１〜１４３の画素ピッチを色毎の発光指数に応じて適宜変えてもよい。そうすると、色毎の発光輝度のばらつきをさらに低減することが出来る。
【００８７】
また図６においては、カラーフィルタ方式を採用した画素を図示している。該カラーフィルタは、第１走査線Ｇｒｊに対して水平方向にストライプ状に塗り分けている。左右方向に隣接している副画素同士は同じ色の光を発するので、該カラーフィルタのパターニングは行っていない。
【００８８】
本実施の形態は、実施の形態１〜３と任意に組み合わせることが可能である。
【００８９】
（実施の形態５）
本発明の発光装置の駆動方法が適用される電子機器として、ビデオカメラ、デジタルカメラ、ゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）、ナビゲーションシステム、音響再生装置（カーオーディオ、オーディオコンポ等）、ノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器、携帯情報端末（モバイルコンピュータ、携帯電話、携帯型ゲーム機または電子書籍等）、記録媒体を備えた画像再生装置（具体的にはDigital Versatile Disc（ＤＶＤ）等の記録媒体を再生し、その画像を表示しうるディスプレイを備えた装置）などが挙げられる。それらの電子機器の具体例を図７に示す。
【００９０】
図７（Ａ）は発光装置であり、筐体２００１、支持台２００２、表示部２００３、スピーカー部２００４、ビデオ入力端子２００５等を含む。本発明は表示部２００３に適用することができる。また本発明により、図７（Ａ）に示す発光装置が完成される。発光装置は自発光型であるためバックライトが必要なく、液晶ディスプレイよりも薄い表示部とすることができる。なお、発光装置は、パソコン用、ＴＶ放送受信用、広告表示用などの全ての情報表示用表示装置が含まれる。
【００９１】
図７（Ｂ）はデジタルスチルカメラであり、本体２１０１、表示部２１０２、受像部２１０３、操作キー２１０４、外部接続ポート２１０５、シャッター２１０６等を含む。本発明は、表示部２１０２に適用することができる。また本発明により、図７（Ｂ）に示すデジタルスチルカメラが完成される。
【００９２】
図７（Ｃ）はノート型パーソナルコンピュータであり、本体２２０１、筐体２２０２、表示部２２０３、キーボード２２０４、外部接続ポート２２０５、ポインティングマウス２２０６等を含む。本発明は、表示部２２０３に適用することができる。また本発明により、図７（Ｃ）に示す発光装置が完成される。
【００９３】
図７（Ｄ）はモバイルコンピュータであり、本体２３０１、表示部２３０２、スイッチ２３０３、操作キー２３０４、赤外線ポート２３０５等を含む。本発明は、表示部２３０２に適用することができる。また本発明により、図７（Ｄ）に示すモバイルコンピュータが完成される。
【００９４】
図７（Ｅ）は記録媒体を備えた携帯型の画像再生装置（具体的にはＤＶＤ再生装置）であり、本体２４０１、筐体２４０２、表示部Ａ２４０３、表示部Ｂ２４０４、記録媒体（ＤＶＤ等）読み込み部２４０５、操作キー２４０６、スピーカー部２４０７等を含む。表示部Ａ２４０３は主として画像情報を表示し、表示部Ｂ２４０４は主として文字情報を表示するが、本発明は表示部Ａ、Ｂ２４０３、２４０４に適用することができる。なお、記録媒体を備えた画像再生装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。また本発明により図７（Ｅ）に示す画像表示装置が完成される。
【００９５】
図７（Ｆ）はゴーグル型ディスプレイ（ヘッドマウントディスプレイ）であり、本体２５０１、表示部２５０２、アーム部２５０３を含む。本発明は、表示部２５０２に適用することができる。また本発明により、図７（Ｆ）に示すゴーグル型ディスプレイが完成される。
【００９６】
図７（Ｇ）はビデオカメラであり、本体２６０１、表示部２６０２、筐体２６０３、外部接続ポート２６０４、リモコン受信部２６０５、受像部２６０６、バッテリー２６０７、音声入力部２６０８、操作キー２６０９、接眼部２６１０等を含む。本発明は、表示部２６０２に適用することができる。また本発明により、図７（Ｇ）に示すビデオカメラが完成される。
【００９７】
図７（Ｈ）は携帯電話であり、本体２７０１、筐体２７０２、表示部２７０３、音声入力部２７０４、音声出力部２７０５、操作キー２７０６、外部接続ポート２７０７、アンテナ２７０８等を含む。本発明は、表示部２７０３に適用することができる。なお、表示部２７０３は黒色の背景に白色の文字を表示することで携帯電話の消費電流を抑えることができる。また本発明により、図７（Ｈ）に示す携帯電話が完成される。
【００９８】
なお、将来的に発光材料の発光輝度が高くなれば、出力した画像情報を含む光をレンズ等で拡大投影してフロント型若しくはリア型のプロジェクターに用いることも可能となる。
【００９９】
また、上記電子機器はインターネットやＣＡＴＶ（ケーブルテレビ）などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。発光材料の応答速度は非常に高いため、発光装置は動画表示に好ましい。
【０１００】
また、発光装置は発光している部分が電力を消費するため、発光部分が極力少なくなるように情報を表示することが望ましい。従って、携帯情報端末、特に携帯電話や音響再生装置のような文字情報を主とする表示部に発光装置を用いる場合には、非発光部分を背景として文字情報を発光部分で形成するように駆動することが望ましい。
【０１０１】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。また本実施の形態の電子機器は、実施の形態１〜４に示したいずれの構成の発光装置を用いても良い。
【０１０２】
【発明の効果】
本発明は色毎に各副画素に入力する信号を補正することで、色毎に各副画素の発光輝度のバラツキを改善することが出来る。より詳しくは、発光指数を用いて色毎に信号の階調情報を補正することで、色毎に各副画素の発光輝度のバラツキを改善することが出来る。その結果、表示画面における輝度ムラ及びホワイトバランスが改善され、高画質で階調再現性及び色再現性を向上することが出来る。
【０１０３】
また本発明の発光装置における各副画素には、同じ電圧のデジタルビデオ信号が入力されるため、同じ電源から電圧を供給できる。そのため、列又は行単位で電源線を設ける必要はなく、隣接する列又は行同士で電源線を共有することが出来る。その結果、各副画素の開口率を向上させることが出来る。
【０１０４】
さらにＲＧＢの各副画素には、同じ電圧のデジタルビデオ信号が入力されるため、同じ電源から電圧を供給できる。そのため、ＲＧＢの各副画素に電源線を設ける必要はなく、隣接する副画素同士で電源線を共有することが出来る。その結果、発光装置に必要な電源の数を削減することが出来るため、該発光装置の小型化及び薄型化が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発光装置を示す図。
【図２】本発明の発光装置を示す図。
【図３】本発明の発光装置に設けられた画素の回路図。
【図４】本発明の発光装置の駆動方法を説明する図。
【図５】本発明の発光装置の信号線駆動回路及び走査線駆動回路を示す図。
【図６】本発明の発光装置に設けられた画素のレイアウト図。
【図７】本発明が適用される電子機器の図。
【図８】加法混色を説明する図。

Claims

画素と、信号補正回路を有し、
前記画素は、複数の副画素を有し、
前記複数の副画素の各々は、発光素子を有し、
前記信号補正回路は、前記複数の副画素に同じ信号を入力したときの前記発光素子の輝度の逆数を算出し、前記逆数と第１の信号の階調情報の積である第２の信号を算出し、前記第２の信号を前記複数の副画素に出力する回路であり、
前記複数の副画素の各々が含む前記発光素子は、同じ電源線に接続されていることを特徴とする発光装置。
画素と、信号補正回路を有し、
前記画素は、複数の副画素を有し、
前記複数の副画素の各々は、発光素子とトランジスタを有し、
前記信号補正回路は、前記複数の副画素に同じ信号を入力したときの前記発光素子の輝度の逆数を算出し、前記逆数と第１の信号の階調情報の積である第２の信号を算出し、前記第２の信号を前記複数の副画素に出力する回路であり、
前記トランジスタのソース又はドレインの一方は電源線に接続され、前記トランジスタのソース又はドレインの他方は前記発光素子に接続され、
前記複数の副画素の各々が含む前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、同じ電源線に接続されていることを特徴とする発光装置。
画素と、信号補正回路を有し、
前記画素は、複数の副画素を有し、
前記複数の副画素の各々は、発光素子、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有し、
前記信号補正回路は、前記複数の副画素に同じ信号を入力したときの前記発光素子の輝度の逆数を算出し、前記逆数と第１の信号の階調情報の積である第２の信号を算出し、前記第２の信号を前記複数の副画素に出力する回路であり、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は電源線に接続され、前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は前記発光素子に接続され、前記第１のトランジスタのゲートは前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方はソース線に接続され、前記第２のトランジスタのゲートはゲート線に接続され、
前記複数の副画素の各々が含む前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、同じ電源線に接続されていることを特徴とする発光装置。
画素と、信号補正回路を有し、
前記画素は、複数の副画素を有し、
前記複数の副画素の各々は、発光素子を有し、
前記信号補正回路は、前記複数の副画素に同じ信号を入力したときの前記発光素子の輝度の逆数を算出し、最も低い前記輝度と前記逆数の積をそれぞれ算出し、前記積と第１の信号の階調情報の積である第２の信号を算出し、前記第２の信号を前記複数の副画素に出力する回路であり、
前記複数の副画素の各々が含む前記発光素子は、同じ電源線に接続されていることを特徴とする発光装置。
画素と、信号補正回路を有し、
前記画素は、複数の副画素を有し、
前記複数の副画素の各々は、発光素子とトランジスタを有し、
前記信号補正回路は、前記複数の副画素に同じ信号を入力したときの前記発光素子の輝度の逆数を算出し、最も低い前記輝度と前記逆数の積をそれぞれ算出し、前記積と第１の信号の階調情報の積である第２の信号を算出し、前記第２の信号を前記複数の副画素に出力する回路であり、
前記トランジスタのソース又はドレインの一方は電源線に接続され、前記トランジスタのソース又はドレインの他方は前記発光素子に接続され、
前記複数の副画素の各々が含む前記トランジスタのソース又はドレインの一方は、同じ電源線に接続されていることを特徴とする発光装置。
画素と、信号補正回路を有し、
前記画素は、複数の副画素を有し、
前記複数の副画素の各々は、発光素子、第１のトランジスタおよび第２のトランジスタを有し、
前記信号補正回路は、前記複数の副画素に同じ信号を入力したときの前記発光素子の輝度の逆数を算出し、最も低い前記輝度と前記逆数の積をそれぞれ算出し、前記積と第１の信号の階調情報の積である第２の信号を算出し、前記第２の信号を前記複数の副画素に出力する回路であり、
前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は電源線に接続され、前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方は前記発光素子に接続され、前記第１のトランジスタのゲートは前記第２のトランジスタのソース又はドレインの一方に接続され、
前記第２のトランジスタのソース又はドレインの他方はソース線に接続され、前記第２のトランジスタのゲートはゲート線に接続され、
前記複数の副画素の各々が含む前記第１のトランジスタのソース又はドレインの一方は、同じ電源線に接続されていることを特徴とする発光装置。
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
前記発光素子は、赤、緑または青色を発光する発光素子であることを特徴とする発光装置。
請求項１乃至請求項６のいずれか一項において、
カラーフィルタまたは蛍光フィルタを有することを特徴とする発光装置。
請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の前記発光装置を用いた電子機器。