JP4869497B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、有機発光素子を用いた表示装置及びその駆動方法に関する。より詳細には有機発光素子を交流で駆動する表示装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、基板上にトランジスタ、たとえばＴＦＴ（Thin Film Transistor ： 薄膜トランジスタ）を形成する技術が大幅に進歩し、アクティブマトリクス型の表示装置の開発が進められている。アクティブマトリクス型は、単純マトリクス型にみられるクロストークの問題を解決できるため、単純マトリクス型に比べて高精細、高コントラストな表示が実現できる。
【０００３】
とくに、ポリシリコンを活性層に用いたＴＦＴは、従来のアモルファスシリコンを用いたＴＦＴよりも電界効果移動度が高いので、高速動作が可能である。このため、従来、基板に駆動回路を外付けして行っていた画素の輝度の制御を、画素と同一の基板上に形成した駆動回路で行うことができる。このようなアクティブマトリクス型の表示装置は、同一基板上にさまざまな回路や素子を作りこむことでき表示装置を小型化することができる。
【０００４】
さらに近年、有機発光素子を用いた表示装置（有機発光ディスプレイと以下に称する）の開発が盛んになっている。有機発光素子は自発光型であり、液晶表示装置と違いバックライト等の光源を必要としない。このため表示装置の軽量化や薄型化を実現する手段として有望視されており、携帯電話や個人向け携帯型情報端末（Personal Digital Assistant : PDA）などに用いることが期待されている。
【０００５】
有機発光素子とは、有機化合物層が二つの電極に挟まれたダイオード構造を有し、一方の電極から正孔が注入されるとともに、他方の電極から電子が注入されることにより、有機化合物層の内部で電子と正孔とが再結合して発光をする発光体をいう。有機発光素子は、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ： electroluminescence）、例えば蛍光（fluorescence）、燐光（phosphorescence）などを発光する。有機発光素子は、そのダイオード構造から有機発光ダイオード（Organic Light Emitting Diode : OLED）ともよばれている。
【０００６】
有機発光素子の素子構成は、陽極／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／陰極となっているものが多い。この構成は非常に発光効率が高く、現在、研究開発が進められている有機発光素子はほとんどこの構成を採用している。正孔注入層、電子注入層は片方または両方を設けない場合もある。ただし、発光層は、ここに電流が流れることによってキャリヤーが再結合して発光するため、有機発光層に不可欠の構成要素である。
【０００７】
有機化合物層とは、電子、正孔といったキャリヤーの輸送層や、高い量子収率を有する材料からなる発光層などを総称した名称である。よって上述した発光層、正孔注入層、電子注入層は有機化合物層に含まれる。
【０００８】
有機発光素子は高い整流特性を有しており、陽極を陰極より高電位にすると、有機化合物層に電流が流れ、キャリヤーの再結合による発光が起こる。逆に、陽極を陰極より低電位にすると、有機化合物層には電流は流れず発光は起こらない。有機発光素子のようなダイオード構造では、電流の流れやすい方向に加える電圧を順バイアス、流れにくい方向に加える電圧を逆バイアスという。
【０００９】
図１９に従来のアクティブマトリクス型の有機発光ディスプレイの画素部の等価回路を示す。
【００１０】
ゲート信号線（Ｇ₁〜Ｇ_n）は各画素９００が有するスイッチング用ＴＦＴ９０１のゲート電極に接続されている。また、スイッチング用ＴＦＴのソース、ドレインとはそれぞれ、一方がデータ信号を入力するソース信号線（Ｓ₁〜Ｓ_n）に、他方が各画素が有する電流制御用ＴＦＴ９０２のゲート電極および各画素が有するコンデンサー９０３の一方の電極にそれぞれ接続されている。コンデンサーの他方の電極は電源供給線（Ｖ₁〜Ｖ_m）に接続されている。
【００１１】
電流制御用ＴＦＴのソースとドレインとはそれぞれ、一方が電源供給線に、他方が各画素が有する有機発光素子９０５の画素電極に接続されている。有機発光素子の対向電極は、有機発光素子の画素電極と対向して設けられ画素電極の基準電位となる電極である。
【００１２】
対向電極は、説明の便宜上対向電源９０６に接続しているとする。電源供給線と対向電源との電位差は、有機発光素子が発光を行う電圧程度に設定されている。
【００１３】
有機発光素子９０５の陽極と陰極とはそれぞれ、一方が画素電極であり、他方が対向電極である。有機発光素子の陽極が電流制御用ＴＦＴのソースまたはドレインに接続されている場合には、有機発光素子の陽極が画素電極になり、有機発光素子の陰極が対向電極になる。逆に、陰極が電流制御用ＴＦＴのソースまたはドレインに接続されている場合には、有機発光素子の陰極が画素電極に、有機発光素子の陽極が対向電極になる。
【００１４】
有機発光素子が発光する光の輝度は次のように決定される。ゲート信号線からスイッチング用ＴＦＴ９０１のゲート電極に選択信号が入力されスイッチング用ＴＦＴがオンの状態（導通状態）になる。すると、ソース信号線に入力されるデータ信号は、スイッチング用ＴＦＴを介して電流制御用ＴＦＴ９０２のゲート電極に入力される。電流制御用ＴＦＴのゲート電極の電位は、コンデンサー９０３により保持される。よって、次に画素にデータ信号が入力されるまで電流制御用ＴＦＴ９０２のゲート電極と電源供給線（Ｖ₁〜Ｖ_m）との電位の差、つまり電流制御用ＴＦＴのゲート電圧は一定の値に維持される。
【００１５】
電流制御用ＴＦＴがオンの状態になると、電流制御用ＴＦＴの半導体層から、電流制御用ＴＦＴの半導体層に直列に接続されている有機発光素子へと電流が流れる。有機発光素子に流れる電流の量に応じて有機発光素子が発光する光の強度が決まる。電流制御用ＴＦＴに流れる電流の量は各画素に入力されるデータ信号によって制御されるため、データ信号の電位によって各画素の発光の輝度を制御できる。
【００１６】
一般に、有機発光素子を直流で駆動するということは、対向電極、画素電極のいずれか一方の電極を陰極とし、他方の電極を陽極としたときに陽極を陰極より高電位に維持して直流電流を流して発光を持続させることをいう。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら有機発光素子を直流で駆動すると、有機発光素子が発光する光の輝度は経時的に低下する。直流で駆動すると輝度が劣化する原因は、有機化合物層の界面にイオン性不純物が蓄積すること、有機化合物層を構成する分子が電界に沿って一様な方向に分極することなどにより、有機発光素子の画素電極、対向電極から加わる電界と逆方向の電界が有機化合物層の内部に発生するためなどと考えられている。
【００１８】
とくに、有機発光素子の陰極と、陽極との間に加える電圧を常に一定にして有機発光素子を駆動する場合（以降、定電圧方式と称する）は、時間が経過するにつれて著しく有機発光素子の発光する光の輝度が低下する。定電圧方式では、陽極、陰極に加える電圧の強度は常に一定であるため、有機発光層の内部にできる電界の強度が増大するにつれて、有機化合物層に実効的に加わる電圧が低下して、有機発光素子が発光する光の輝度が低下する。
【００１９】
この輝度劣化を抑えるためには、有機発光素子を交流で駆動する必要がある。有機発光素子を交流で駆動するとは、有機発光素子に極性の異なる電圧を交互に加えることをいう。すなわち、発光に必要な順バイアスの他に、逆バイアスを加えることをいう。順バイアスと逆バイアスとは、強さや印加時間が必ずしも等しくなくてもよい。ごくわずかな逆バイアスしか印加しない場合であっても、交流と称することにする。
【００２０】
しかしながら、上述した従来の回路では、たとえ交流電源を有機発光素子の対向電極、電源供給線に接続して設けたとしても、有機発光素子に充分な逆バイアスをかけられないことがある。以下、その説明をする。
【００２１】
図１９に示した回路は、対向電源９０６と電源供給線（Ｖ₁〜Ｖ_m）との間に電流制御用ＴＦＴ９０２のソース又は、ドレインと有機発光素子９０５とが直列に接続されている閉回路を構成する。この閉回路において、交流で電圧を有機発光素子に加えたときの動作を説明する。説明を簡便にするため、電流制御用ＴＦＴは以下、ｐチャネル型としておく。ｐチャネル型のＴＦＴは、ゲートの電位をソース、すなわち電源供給線の電位よりもしきい値を超える値だけ低くするとオン状態になる。
【００２２】
そこで、有機発光素子に順バイアスをかけるときは、有機発光素子９０５の対向電極の電位をＬｏのレベルにして、電源供給線の電位をＨｉのレベルにして、電源供給線（電流制御用ＴＦＴのソース）の電位よりも電流制御用ＴＦＴのゲートの電位をしきい値を超える値だけ低くする。すると、電流制御用ＴＦＴがオンの状態、つまり導通状態になり、有機発光素子９０５に電流が流れ有機発光素子は発光する。
【００２３】
そして、電源供給線及び対向電極の電位を変えずに有機発光素子に流れる電流を止めるときには、電流制御用ＴＦＴのゲートの電位をソースの電位よりも高くして電流用ＴＦＴをオフの状態にする。
【００２４】
いま、電流制御用ＴＦＴがオンの状態として、有機発光素子に逆バイアスをかけるために、電源供給線と対向電極の電位を反転させたとする。すなわち、有機発光素子９０５の対向電極の電位をＨｉのレベルにして、電源供給線の電位をＬｏのレベルにする。このとき、対向電極、有機発光素子、電流制御用ＴＦＴ、電源供給線よりなる直列回路は、ソースフォロワと等価である。したがって、電流制御用ＴＦＴのゲート電位は低い値であることから、ここで大きな電圧降下が生じ、有機発光素子には十分な逆バイアスがかからない。
【００２５】
このように、対向電源９０６と電源供給線との間に交流波形を出力しても有機発光素子に充分な逆バイアスがかからないことがある。これは、有機発光素子の画素電極を陰極とし、対向電極を陽極としたときに、有機発光素子に陽極から陰極に電流が流れるように電流制御用ＴＦＴをｎチャネル型とした場合でも同様である。
【００２６】
このように上述した従来の回路構成では、有機発光素子を交流で駆動することは困難であり、直流電圧の印加によって有機発光素子の輝度は経時的に大きく低下するという問題点が生じていた。
【００２７】
そこで本発明は、有機発光素子に交流電圧を加えて駆動を行い、有機発光素子の輝度の低下を防止して、表示品位の向上を図る構成の表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決する手段】
整流特性を有する素子（以降、整流素子と称する）を、従来の回路に付加することで有機発光素子を交流で駆動することができる。
【００２９】
整流素子と電流制御用ＴＦＴの半導体層とが並列に接続されている回路であれば、整流素子と電流制御用ＴＦＴの半導体層との一方が高抵抗化しても、他方が低抵抗であれば、この低抵抗な抵抗に応じた電圧を有機発光素子にかけることができる。
【００３０】
整流素子とは、印加電圧と整流素子に流れる電流との関係を表わす特性曲線が原点に関して非対称な整流特性を有する素子をいう。一方の極性の電圧を整流素子に加えると電流が流れるが、他方の極性の電圧を整流素子に加えると電流がほとんど流れない。電流の流れやすい方向を順方向、流れにくい方向を逆方向という。
【００３１】
図１７を参照しながら、本発明を適用した回路の一例を説明する。図１７は画素１００の等価回路である。本発明は、交流電源１０６に電流制御用ＴＦＴ１０２の半導体層と有機発光素子１０５が直列に接続している従来の閉回路に、整流素子１０９を電流制御用ＴＦＴ１０２の半導体層と並列に設ける構成である。説明の便宜上、電流制御用ＴＦＴの導電型はｐチャネル型としておく。
【００３２】
図１７で交流電源１０６と電源供給線（Ｖ_i）、交流電源１０６と有機発光素子１０５を点線で結んでいる。これは、画素１００がマトリクス状に配置されている画素部の外部に交流電源が配置され、交流電源と画素部とを接続する接続配線１１３を経由して交流電源から画素１００に交流波形を供給することを意味している。
【００３３】
有機発光素子に順バイアスをかけるのは次のようにする。有機発光素子１０５の対向電極の電位をＬｏのレベルにして、電源供給線（Ｖ_i）の電位をＨｉのレベルにした上で、電流制御用ＴＦＴ１０２のゲートの電位を電源供給線の電位よりもしきい値以上低くする。すると、電流制御用ＴＦＴがオンの状態、つまり導通状態になる。その結果、順バイアスが有機発光素子にかかり、整流素子１０９には、逆方向に電圧が加わる。
【００３４】
有機発光素子に逆バイアスをかけるのは次のようにする。有機発光素子１０５の対向電極の電位をＨｉのレベルにして、電源供給線（Ｖ_i）の電位をＬｏのレベルにする。このとき、電流制御用ＴＦＴのゲート電位の高低いかんにかかわず、整流素子１０９に順方向に電圧がかかり、有機発光素子に逆バイアスがかかる。
【００３５】
このように、整流素子１０９と電流制御用ＴＦＴ１０２の半導体層とが並列に接続している回路では、交流電源１０６が出力する電圧の極性によって、整流素子または電流制御用ＴＦＴの半導体層の少なくとも一方がそこに電流が流れるくらいに低抵抗化する。こうして、順バイアス、逆バイアスのいずれであっても交流電源により有機発光素子に加えることができる。
【００３６】
交流駆動を可能とするために整流素子１０９の順方向は、電流制御用ＴＦＴ１０２がオンの状態に流れる電流の方向と逆の方向とする。換言すれば、整流素子１０９の順方向を、ダイオード構造を有する有機発光素子１０５の順方向と互いに逆の方向にする。
【００３７】
図１７に示す回路は本発明の一例であり、電流制御用ＴＦＴ１０２の導電型、整流素子１０９の整流方向、ダイオード構造を有する有機発光素子１０５の整流方向は、本発明の効果を発現する範囲で自由に決定することができる。
【００３８】
図１８（Ａ）〜（Ｂ）は交流で有機発光素子を駆動するときの波形図の例を示す。横軸は時間を、縦軸は電圧を示す。交流電源から信号を入力して駆動するときに、対向電極の電位（Ｖ_c）を一定にして電源供給線の電位（Ｖ_Vi）を変える図１８（Ａ）に示す駆動方法、対向電極の電位（Ｖ_c）と電源供給線の電位（Ｖ_{V i}）の双方の電位を変える図１８（Ｂ）に示す駆動方法のいずれを採用することもできる。
【００３９】
ただし、一般には対向電極と電源供給線の双方の電位を変える図１８（Ｂ）に示す駆動方法を採用する方がより好ましい。図１８（Ｂ）は、図１８（Ａ）の駆動方法に比べて交流電源から出力される電圧の振幅が小さくなるため、低電圧駆動の交流電源を用いることができ交流電源の低コスト化が可能になる。交流電源の電圧の振幅を小さくすると、交流電源を構成する回路にかかる負荷が低減し交流電源の信頼性が向上する。さらに、電源系の総数が少なくなることも低コストの点からみて有利である。
【００４０】
本発明の表示装置の構成を以下に説明する。
複数の画素を備えた表示装置であって、前記画素の各々はトランジスタと、有機発光素子と、整流特性を有する素子とが設けられており、前記トランジスタのソース又はドレインは一方が前記有機発光素子の画素電極に接続されており、他方が前記交流電源の一方に接続されており、
前記整流特性を有する素子は前記交流電源の前記一方と、前記有機発光素子の前記画素電極とに接続されており、
前記有機発光素子の対向電極は前記交流電源の他方に接続されており、
前記整流特性を有する素子の順方向と、前記有機発光素子の順バイアスとが逆向きであることを特徴とする表示装置。
【００４１】
複数の画素を備えた表示装置であって、前記画素の各々は、スイッチング用トランジスタと、電流制御用トランジスタと、整流用トランジスタと、有機発光素子とが設けられており、
前記スイッチング用トランジスタのゲートはゲート信号線に、ソースまたはドレインは一方がソース信号線に、他方が前記電流制御用トランジスタのゲートに接続されており、
前記電流制御用トランジスタのソースまたはドレインは一方が交流電源の一方に、他方が前記有機発光素子の画素電極に接続されており、
前記整流用トランジスタのゲートは前記交流電源の一方に、ソースまたはドレインは一方が前記交流電源の一方に他方が前記有機発光素子の画素電極に接続されており、
前記有機発光素子の対向電極は前記交流電源の他方に接続されており、
前記電流制御用トランジスタと前記整流用トランジスタとは、導電型が同じであることを特徴とする表示装置。
【００４２】
前記構成において、前記有機発光素子の前記画素電極が陽極、前記対向電極が陰極であり、前記電流制御用トランジスタ及び前記整流用トランジスタの導電型がｐチャネル型であることを特徴とする表示装置。あるいは、前記有機発光素子の前記画素電極が陰極、前記対向電極が陽極であり、前記電流制御用トランジスタ及び前記整流用トランジスタの導電型がｎチャネル型であることを特徴とする表示装置。
【００４３】
前記各構成において、前記トランジスタあるいは、前記スイッチング用トランジスタ、前記電流制御用トランジスタ、及び前記整流用トランジスタは薄膜トランジスタであることを特徴とする表示装置。
【００４４】
前記各構成において、前記複数の画素は、ガラス基板上に前記画素の駆動回路とともに一体形成されていることを特徴とする表示装置。
【００４５】
または、複数の画素を備え、前記画素の各々はトランジスタ、整流特性を有する素子、及び有機発光素子を有し、前記トランジスタのソースまたはドレインは一方が交流電源の一方に、他方が前記有機発光素子の画素電極に接続されており、
前記整流特性を有する素子は一方が前記交流電源の一方に他方が前記有機発光素子の画素電極に接続されており、
前記有機発光素子の対向電極は前記交流電源の他方に接続されている表示装置の駆動方法であって、
前記交流電源で前記整流特性を有する素子の順方向に電圧をかけるときは前記有機発光素子に逆バイアスがかかり、前記整流特性を有する素子の逆方向に電圧をかけるときは前記有機発光素子にかかる前記逆バイアスが除去されることを特徴とする表示装置の駆動方法。
【００４６】
複数の画素を備え、前記画素の各々はスイッチング用トランジスタ、電流制御用トランジスタ、整流用トランジスタ、及び有機発光素子を有し、
前記スイッチング用トランジスタのゲートはゲート信号線に、ソースまたはドレインは一方がソース信号線に、他方が前記電流制御用トランジスタのゲートに接続されており、
前記電流制御用トランジスタのソースまたはドレインは一方が交流電源の一方に、他方が前記有機発光素子の画素電極に接続されており、
前記整流用トランジスタのゲートは前記交流電源の一方に、ソースまたはドレインは一方が前記交流電源の一方に他方が前記有機発光素子の画素電極に接続されており、
前記有機発光素子の対向電極は前記交流電源の他方に接続されている表示装置の駆動方法であって、
前記交流電源から前記整流用トランジスタの順方向に電圧をかけるときは前記有機発光素子に逆バイアスがかかり、前記整流用トランジスタの逆方向に電圧をかけるときは前記有機発光素子にかかる前記逆バイアスが除去されることを特徴とする表示装置の駆動方法。
【００４７】
前記各構成において、前記有機発光素子にデータ信号を入力するアドレス期間と、前記データ信号に応じて前記有機発光素子が発光または非発光の状態になるサステイン期間とを有し、前記アドレス期間から前記サステイン期間へと変化するときに、前記交流電源から出力される電圧の極性が変わることを特徴とする表示装置の駆動方法。
【００４８】
前記各構成において、前記アドレス期間と、前記サステイン期間との間に前記アドレス期間と極性の等しい電圧が交流電源から出力される待機期間があることを特徴とする表示装置の駆動方法。
【００４９】
前記各構成において、前記アドレス期間と、長さの異なる前記サステイン期間とを複数設けて一つのフレーム期間を構成し、時分割階調表示を行うことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【００５０】
前記各構成において、前記交流電源で前記逆バイアスと前記順バイアスとを前記有機発光素子にかけるときに、前記有機発光素子の前記画素電極の電位と、前記対向電極の電位とが同時に変わることを特徴とする表示装置の駆動方法。
【００５１】
以上の構成からなる本発明を、以下に示す実施形態、実施例にて詳細に説明する。なお、実施形態、実施例は適宜に組み合わせて用いることが可能である。また、本発明の構成は、以下に示す実施形態、実施例に限定的に使われるものではない。
【００５２】
【発明の実施の形態】
[実施形態１]
本発明の構成を時分割駆動による階調表示を行う有機発光ディスプレイに適用した例を説明する。時分割駆動による階調表示とは、発光時間の異なる期間を複数組み合わせて、各画素の階調を制御する階調の表示方法である。
【００５３】
図１（Ａ）は画素の等価回路である。各画素１００にゲート信号線（Ｇ_j）、ソース信号線（Ｓ_i）から信号が入力される。各画素はスイッチング用ＴＦＴ１０１、電流制御用ＴＦＴ１０２、コンデンサー１０３、整流用ＴＦＴ１０４、有機発光素子１０５を有する。交流電源１０６は電源供給線（Ｖ_i）と有機発光素子１０５の対向電極に電位を与えている。
【００５４】
スイッチング用ＴＦＴ１０１のゲート電極は、選択信号を入力するゲート信号線（Ｇj）に接続されている。スイッチング用ＴＦＴのソースとドレインとは、一方が「０」または「１」の情報を有するデジタルの画像データ信号（以降、デジタルデータ信号と称する）を入力するソース信号線（Ｓ_i）に、他方が電流制御用ＴＦＴ１０２のゲート電極及び各画素が有するコンデンサー１０３の一方の電極にそれぞれ接続されている。コンデンサーの他方の電極は電源供給線（Ｖ_i）に接続されている。コンデンサー１０３は、スイッチング用ＴＦＴ１０２が非選択状態にあるとき、電流制御用ＴＦＴ１０２のゲート電圧を保持するために設けられている。
【００５５】
電流制御用ＴＦＴ１０２は、ソースとドレインとが、一方は電源供給線（Ｖ_i）に、他方は有機発光素子１０５の画素電極にそれぞれ接続されている。
【００５６】
整流用ＴＦＴ１０４のソースとドレインとは、一方が電源供給線（Ｖ_i）に、他方が有機発光素子１０６の画素電極にそれぞれ接続されている。整流用ＴＦＴ１０４のゲート電極は電源供給線（Ｖ_i）に接続されている。整流用ＴＦＴ１０４は、そのゲート電極とソースまたはドレインの一方が接続されているため、一方向へのみ電流が流れる整流特性を有する
【００５７】
整流用ＴＦＴ１０４と、電流制御用ＴＦＴ１０２とは導電型を等しくすることが望ましい。本実施の形態では、電流制御用ＴＦＴと整流用ＴＦＴの導電型はｐチャネル型とする。なお、スイッチング用ＴＦＴ１０１の導電型はｎチャネル型にしてもよいしｐチャネル型にしてもよい。
【００５８】
整流用ＴＦＴ１０４の整流特性は、整流用ＴＦＴがｐチャネル型であり、そのゲートとソースまたはドレインの一方が接続されているため、有機発光素子の側から電源供給線の側へのみ電流が流れやすい特性である。
【００５９】
有機発光素子１０５は、有機化合物層と、有機化合物層を挟む陰極と陽極とからなる。本実施の形態では電流制御用ＴＦＴ１０２と整流用ＴＦＴ１０４とに接続する有機発光素子の画素電極を陽極とし、有機発光素子の対向電極を陰極とし、画素電極から対向電極へと電流を流し、有機発光素子を発光させる構成とする。
【００６０】
交流電源１０６は、有機発光素子１０５の対向電極と、電源供給線（Ｖ_i）とに接続されている。本実施の形態では、対向電極の電位と、電源供給線の電位とは双方の電位を同時に変えて交流駆動を行う。対向電極の電位と、電源供給線の電位とは電流制御用ＴＦＴがオンの状態になったときに有機発光素子が発光する程度に電位差が設けられている。
【００６１】
本実施の形態とは逆に、電流制御用ＴＦＴと整流用ＴＦＴをｎチャネル型として用い、有機発光素子の画素電極を陰極とし、対向電極を陽極として対向電極から画素電極へと有機発光素子に電流を流して発光させてもよい。
【００６２】
図１（Ｂ）は画素部の等価回路である。画素部１１０は画素１００がマトリクス状に配置されており、ゲート信号線（Ｇ₁〜Ｇ_n）、ソース信号線（Ｓ₁〜Ｓ_m）と、交流電源（図示しない）とから各画素に信号を入力して、各画素の輝度を制御する。
【００６３】
ゲート信号線（Ｇ₁〜Ｇ_n）は、各画素が有するスイッチング用ＴＦＴのゲート電極に接続されている。スイッチング用ＴＦＴのソースとドレインとは、一方がソース信号線（Ｓ₁〜Ｓ_m）に、他方がコンデンサーと電流制御用ＴＦＴのゲート電極とに接続されている。
【００６４】
電流制御用ＴＦＴのソースまたはドレインのうち、一方が電源供給線（Ｖ₁〜Ｖ_m）に、他方が有機発光素子の画素電極に接続されている。整流用ＴＦＴのゲート電極は電源供給線（Ｖ₁〜Ｖ_m）に接続されている。整流用ＴＦＴのソースまたはドレインは一方が電源供給線（Ｖ₁〜Ｖ_m）に、他方が有機発光素子の画素電極に接続されている。有機発光素子の対向電極と電源供給線（Ｖ₁〜Ｖ_m）とは交流電源に接続されている。
【００６５】
本実施の形態では、簡明にするため、単色画素とした上で、画素部にマトリクス状に配置されたすべての画素で有機発光素子に加える電圧と有機発光素子の発光強度の関係が同じであるとして説明する。このため、電源供給線（Ｖ₁〜Ｖ_m）の電位は画素部に設けられているすべての画素で共通の電位となっている。対向電極も画素部に設けられているすべての画素で共通の電位となっている。
【００６６】
次に、図１の画素部の回路を有する有機発光ディスプレイの駆動方法について説明する。まず、図２を用いて本実施の形態の時分割駆動による階調表示の一例について説明する。
【００６７】
１フレーム期間（Ｆ）は、ｎ個のサブフレーム期間（ＳＦ₁〜ＳＦ_n）に分割される。説明を簡略にするため、第１のサブフレーム期間（Ｆ₁）と第２のサブフレーム期間（Ｆ₂）だけを図示する。１フレーム期間とは、階調制御された1つの画像を形成する期間をいう。本実施形では、１秒間に６０以上のフレーム期間が設けられている。１秒間に表示される画像の数が６０より少なくなると、視覚的にフリッカ等の画像が目立ち始める。
【００６８】
サブフレーム期間（ＳＦ₁〜ＳＦ_n）は、１フレーム期間をさらに分割した期間である。階調数が多くなるにつれて１フレーム期間の分割数も増え、駆動回路を高い周波数で駆動しなければならない。
【００６９】
１つのサブフレーム期間はアドレス期間（Ｔａ）とサブフレーム期間（Ｔｓ）とに分けられる。アドレス期間とは、１つのサブフレーム期間において全画素にデータを入力するのに要する期間であり、サステイン期間とは、画素に入力されたデータに応じて有機発光素子に一定の電流を流して表示を行う期間である。
【００７０】
ｎ個のサブフレーム期間（ＳＦ₁〜ＳＦ_n）がそれぞれ有するアドレス期間（Ｔａ₁〜Ｔａ_n）の長さは一定である。ｎ個のサブフレーム期間（ＳＦ₁〜ＳＦ_n）がそれぞれ有するサステイン期間（Ｔｓ）の長さは異なる。サブフレーム期間（ＳＦ₁〜ＳＦ_n）の長さはそれぞれＴｓ₁〜Ｔｓ_nである。
【００７１】
サステイン期間の長さは、Ｔｓ₁：Ｔｓ₂：Ｔｓ₃：…：Ｔｓ_(n-2)：Ｔｓ_(n-1)：Ｔｓ_n＝２¹：２²：２³：…：２^(n-2)：２^(n-1)となるように設定する。サブフレーム期間によってサステイン期間の長さが異なるが、サブフレーム期間（ＳＦ₁〜ＳＦ_n）を出現させる順序はどのようにしてもよい。このサステイン期間の組み合わせで２ⁿ階調のうち所望の階調表示を行うことができる。
【００７２】
次に、図２に示されたタイミングで時分割階調の表示を行うために画素に入力する信号を図３のタイミングチャートを用いて説明する。説明を簡単にするために、１フレーム期間のうち、第１のサブフレーム期間と第２のサブフレーム期間だけが図示されている。
【００７３】
第１のサブフレーム期間（ＳＦ₁）は、第１のアドレス期間（Ｔａ₁）と第１のサステイン期間（Ｔｓ₁）とからなる。アドレス期間は、第１のライン期間（Ｌ₁）〜第ｎのライン期間（Ｌ_n）に分割される。
【００７４】
第１のライン期間（Ｌ₁）は、ゲート信号線（Ｇ₁）に選択信号が入力され、ゲート信号線（Ｇ₁）に接続されているスイッチング用ＴＦＴのすべてがオンの状態になる期間である。
【００７５】
ゲート信号線（Ｇ₁）に接続されているスイッチング用ＴＦＴがオンの状態で、ソース信号線（Ｓ₁〜Ｓ_m）に順にデジタルデータ信号が入力される。デジタルデータ信号は、オン状態になったスイッチング用ＴＦＴを介して電流制御用ＴＦＴのゲート電極に入力される。
【００７６】
そして、ソース信号線（Ｓ₁〜Ｓ_m）に入力されたデジタルデータ信号は、オンの状態のスイッチング用ＴＦＴを介して電流制御用ＴＦＴのゲート電極に入力される。また、コンデンサーにもデジタルデータ信号が入力され保持される。
【００７７】
コンデンサーにデジタルデータ信号が保持されているため、電流制御用ＴＦＴのゲート電極の電位は、ゲート信号線（Ｇ₁）に接続されているスイッチング用ＴＦＴがオフの状態になっても保持される。
【００７８】
ｍ列目のソース信号線（Ｓ_m）にデジタルデータ信号が入力されると、第１のライン期間（Ｌ₁）が終了する。なお、ソース信号線（Ｓ₁〜Ｓ_m）へのデジタルデータ信号の入力が終了するまでの期間と水平帰線期間とを合わせて１つのライン期間としてもよい。
【００７９】
第２のライン期間（Ｌ₂）は、ゲート信号線（Ｇ₂）に選択信号が入力され、ゲート信号線Ｇ₂に接続されているスイッチング用ＴＦＴがすべてオンの状態になる期間である。そしてスイッチング用ＴＦＴをオンにした状態で、信号線（Ｓ₁〜Ｓ_n）に順にデジタルデータ信号が入力される。デジタルデータ信号は、スイッチング用ＴＦＴを介して電流制御用ＴＦＴのゲート電極に入力される。また、コンデンサーにもデジタルデータ信号が入力され保持される。
【００８０】
上述した動作を第ｎのライン期間まで繰り返し、すべての画素にデジタルデータ信号が入力される。すなわち、すべての画素にデジタルデータ信号が入力されるまでの期間が、アドレス期間である。なお、すべての画素にデジタルデータ信号が入力される期間と垂直帰線期間とを合わせてアドレス期間としてもよい。
【００８１】
アドレス期間は電源供給線（Ｖ₁〜Ｖ_n）の電位が、電流制御用ＴＦＴのゲート電極の電位に比べて低電位に保たれている。このため、電流制御用ＴＦＴはオフの状態となる。しかし、整流用ＴＦＴには順方向に電圧がかかり、整流用ＴＦＴを介して、有機発光素子には逆バイアスがかかる。このとき、有機発光素子には電流が流れないため、有機発光素子は非発光の状態に保たれる。
【００８２】
第１のアドレス期間（Ｔａ₁）が終了すると第１のサステイン期間（Ｔｓ₁）が始まる。サステイン期間が始まると、交流電源から出力される電圧の極性が変わる。交流電源から入力される波形が変わることで、電源供給線の電位（Ｖ₁〜Ｖ_n）が対向電極の電位（Ｃ）に比べて高電位になる。
【００８３】
サステイン期間に電流制御用ＴＦＴがオンの状態になり、有機発光素子にしきい値以上の電圧がかかると有機発光素子は発光する。ただし、電流制御用ＴＦＴのゲートに非発光のデジタルデータ信号が書きこまれていた画素においてはオフの状態が維持される。いずれにしても、アドレス期間に印加されていた有機発光素子の逆バイアスは除かれる。
【００８４】
こうして、有機発光素子が発光する任意のサブフレーム期間においてアドレス期間とサステイン期間とで極性の異なる電圧が有機発光素子にかかる交流の駆動がされる。なお、本発明の回路を用いた交流の駆動の方法は、これに限定されるものではない。
【００８５】
第１のサステイン期間が終わると、交流電源から出力される電圧の極性が変わり、第１のサブフレーム期間が終わる。第１のサブフレーム期間が終わると、第２のサブフレーム期間が始まる。
【００８６】
第１のサステイン期間が終わり、交流電源から出力される電圧の極性が変わると、電源供給線の電位より電流制御用ＴＦＴのゲートの電位がしきい値以上低くなり、オフの状態になる。すると、整流用ＴＦＴがオンの状態になり、すべての画素の有機発光素子は逆バイアスがかかることで非発光の状態になる。
【００８７】
第２のサブフレーム期間において、第２のアドレス期間が始まり、第１のライン期間から第ｎのライン期間にかけて、順次、画素にデジタルデータ信号を入力し、全画素にデジタルデータ信号を入力したら第２のアドレス期間が終わり、第２のサステイン期間に入る。第２のサステイン期間が終了すると第２のサブフレーム期間が終了する。
【００８８】
以下、第３のサブフレームから第ｎのサブフレームまで同様の動作を繰り返し、順次、アドレス期間とサステイン期間を設定し、それぞれのサステイン期間で表示を行う。
【００８９】
第ｎのサブフレーム期間が終了したら第１のフレーム期間が終了する。このとき、画素が発光していたサステイン期間の長さを積算することによって、その画素の階調が決まる。
【００９０】
以上のように、有機発光ディスプレイを駆動しながら、有機発光素子を交流で駆動することができる。本発明は時分割駆動の有機発光ディスプレイに適用することができる。
【００９１】
本実施の形態によれば、整流用ＴＦＴを各画素に設け、交流電源を用いて電源供給線、対向電極の電位の双方を変えるだけの簡便な手段で、有機発光素子に加える電圧の極性を変えて、交流駆動をすることができる。
【００９２】
[実施形態２]
カラー有機発光ディスプレイにおいて赤、青、緑の光を表示する画素で発光層の材料が異なり、各色の画素によって、有機発光素子にかかる電圧と有機発光素子の発光強度の関係が異なるときは、電源供給線、または対向電極の電位の片方を画素が表示する色毎に変えてもよい。
【００９３】
例えば、図４の波形図に示す有機発光ディスプレイの駆動方法を用いることができる。交流電源から、電源供給線、有機発光素子の対向電極に与える電位が示されている。画素が表示する色によって電源供給線の電位を変える。横軸が時間を、縦軸が電圧を示す。簡単のため、第１のサブフレーム（ＳＦ₁）と、第２のサブフレーム（ＳＦ₂）だけが図示されている。第１のフレーム期間を構成する複数のサブフレーム期間は、アドレス期間（Ｔａ₁〜Ｔａ₂）とサステイン期間（Ｔｓ₁〜Ｔｓ₂）とに分けられる。アドレス期間からサステイン期間へと変わるときに、交流電源から出力される波形が変わる。対向電極の電位（Ｖ_c）を基準とした電源供給線の電位は、赤色を発光する画素の電源供給線の電位（Ｖ_ViR）、青色を発光する画素の電源供給線の電位（Ｖ_ViB）、緑色を発光する画素の電源供給線の電位（Ｖ_ViG）でそれぞれ変わる。
【００９４】
また、有機発光素子の発光する色が白色で、カラーフィルターを透過することでカラー表示を行う場合や、モノカラー表示の場合は、有機発光素子の発光層の材料がすべての画素で共通である。この場合は、すべての画素で対向電極の電位、電源供給線の電位をそれぞれ共通にするとよい。この電源供給線（Ｖ₁〜_m）、対向電極（Ｃ）の電位をそれぞれ共通にした例は実施形態１で、図３を用いてすでに説明した。
【００９５】
[実施形態３]
本実施の形態では、アドレス期間が終わってから一定の待機期間をおいて、交流電源から出力される交流電圧の極性を変えて、サステイン期間を始める。
【００９６】
本実施の形態の有機発光ディスプレイの画素部の回路は実施形態１と同じである。有機発光ディスプレイの駆動方法が実施形態1と異なる。そこで、有機発光ディスプレイの駆動を示す図５のタイミングチャートを参照しながら実施形態１との違いを説明する。図３と同等機能を有する部位に同じ符号を付し異なる部分を中心に説明する。説明の便宜上、第１のサブフレーム期間（ＳＦ₁）と、第２のサブフレーム期間（ＳＦ₂）だけを図示する。サブフレーム期間（ＳＦ）はアドレス期間（Ｔａ）と、待機期間（Ｔｗ）と、サステイン期間（Ｔｓ）とに分けられる。
【００９７】
例えば、第１のアドレス期間（Ｔａ₁）、第１の待機期間（Ｔｗ₁）では、整流用ＴＦＴに順方向に電圧がかかるため有機発光素子に逆バイアスがかかる。したがって、有機発光素子は発光しない。
【００９８】
第１の待機期間（Ｔｗ₁）が終了した後に、交流電源から出力される波形を変えて、第１のサステイン期間（Ｔｓ₁）が始まる。交流電源から出力される波形が変わると、有機発光素子の対向電極（Ｃ）、電源供給線（Ｖ₁〜Ｖ_m）の電位が変わる。
【００９９】
第１のサステイン期間では、画素に入力されたデジタルデータ信号に応じて電流制御用ＴＦＴのオン、オフが決まる。電流制御用ＴＦＴがオンの状態ならば有機発光素子が発光、オフの状態ならば非発光となる。いずれにしても、有機発光素子にかかる逆バイアスは除去される。
【０１００】
本実施の形態により待機期間の長さを調節することで、一つのサブフレーム期間において、有機発光素子に逆バイアスがかかる時間を調節することができる。待機期間からサステイン期間への切り換えは、交流電源から出力される波形を変更するだけでよく、複雑な回路を要しない。
【０１０１】
[実施形態４]
本実施形態ではアナログ駆動により階調を表示する有機発光ディスプレイの駆動の方法の一例を説明する。アナログ駆動とは、有機発光素子に流れる電流の量をアナログ的に変化させることで有機発光素子が発光する光の強度を制御して階調表示を行う方法をいう。
【０１０２】
本実施例の画素部の回路を図６（Ａ）〜図６（Ｂ）に示す。ゲート信号線（Ｇ₁〜Ｇ_n）は、各画素が有するスイッチング用ＴＦＴ１０１のゲート電極に接続されている。スイッチング用ＴＦＴのソースとドレインとは、一方がソース信号線（Ｓ₁〜Ｓ_m）に、他方が各画素が有する電流制御用ＴＦＴ１０２のゲート電極とコンデンサー１０３とに接続されている。電流制御用ＴＦＴのソースとドレインとは、一方が電源供給線（Ｖ₁〜Ｖ_m）に、他方が各画素が有する有機発光素子１０５に接続されている。電源供給線は整流用ＴＦＴ１０４のゲート電極と、コンデンサー１０３とに接続されている。整流用ＴＦＴのソースとドレインとは、一方が電源供給線に、他方が有機発光素子の画素電極に接続されている。
【０１０３】
本実施の形態では有機発光素子は画素電極が陰極、対向電極が陽極となる。有機発光素子に順方向に電流を流すために、電流制御用ＴＦＴはｎチャネル型とする。整流用ＴＦＴも、電流制御用ＴＦＴと同様に、ｎチャネル型として電流制御用ＴＦＴがオン状態のときに流れる電流の方向と逆方向の整流作用を持たせる。スイッチング用ＴＦＴはｎチャネル型、ｐチャネル型のいずれの導電型でも構わない。
【０１０４】
電流制御用ＴＦＴはｎチャネル型のため、電流制御用ＴＦＴのゲートの電位がしきい値以上に電源供給線の電位よりも高いときは、電流制御用ＴＦＴがオンの状態になる。
【０１０５】
整流用ＴＦＴはｎチャネル型であり、そのゲート電極が電源供給線と同電位になっているため、順方向電流の向きは有機発光素子の側から電源供給線の側へと電流が流れる向きになる。
【０１０６】
図６に示される回路を有する有機発光ディスプレイをアナログ階調で駆動させるためのタイミングチャートを図７〜図８を参照しながら説明する。
【０１０７】
図７のタイミングチャートに示すように、それぞれのフレーム期間は、一つのアドレス期間（Ｔａ）と一つのサステイン期間（Ｔｓ）とに分割される。アドレス期間は、すべての画素に、順次、アナログ信号を入力する期間である。サステイン期間は、画素に入力されたアナログ信号の電位に応じて有機発光素子に電流が流れ、画素に入力されたアナログ信号の電位に応じて階調表示をする期間である。
【０１０８】
図８に各画素に入力する信号を示す。第１のフレーム（Ｆ₁）のアドレス期間（Ｔａ₁）が始まると同時に、第１のライン期間（Ｌ₁）が始まる。第１のライン期間とはゲート信号線（Ｇ₁）が選択されている期間である。
【０１０９】
なお、ゲート信号線はｎ本あるので、アドレス期間中にｎ個のライン期間が設けられている。解像度が高くなるにつれて、ライン期間の数も増えて、駆動回路を高い周波数で駆動しなければならない。
【０１１０】
第１のライン期間において、ゲート信号線に選択信号が入力される。ソース信号線（Ｓ₁〜Ｓ_m）にはアナログ的に電位が変わるデータ信号（アナログデータ信号）が入力される。ゲート信号線に選択信号が入力されスイッチング用ＴＦＴがオンの状態になっているため、スイッチング用ＴＦＴを介してソース信号線から電流制御用ＴＦＴのゲート電極にアナログデータ信号が入力される。アナログデータ信号の電位は、電流制御用ＴＦＴのソースまたはドレインの一方と、電源供給線とに接続されているコンデンサーによって保持される。
【０１１１】
ソース信号線（Ｓ_m）から画素に信号が入力されたら、第１のライン期間（Ｌ₁）が終了する。なお、ソース信号線（Ｓ₁〜Ｓm）へのアナログのビデオ信号の入力が終了するまでの期間と水平帰線期間とを合わせて１つのライン期間としても良い。第１のライン期間が終了すると同時に、第２のライン期間が始まる。
【０１１２】
第２のライン期間（Ｌ₂）が始まるとゲート信号線（Ｇ₂）に選択信号が入力される。そして第１のライン期間（Ｌ₁）と同様にソース信号線（Ｓ₁〜Ｓm）に順にアナログのビデオ信号が入力される。
【０１１３】
そしてすべてのゲート信号線（Ｇ₁〜Ｇn）に選択信号が入力されると、すべてのライン期間（Ｌ₁〜Ｌ_n）が終了する。すべてのライン期間が終了するとアドレス期間が終了する。なおすべてのライン期間（Ｌ₁〜Ｌ_n）と垂直帰線期間とを合わせてアドレス期間としてもよい。
【０１１４】
アドレス期間では、整流特性を有する整流用ＴＦＴに、順方向に電圧が印加されているため、有機発光素子には逆バイアスが印加される。したがって、有機発光素子は非発光の状態である。
【０１１５】
アドレス期間が終わるとサステイン期間が始まる。サステイン期間が始まると、交流電源から出力される電圧の極性が反転する。
【０１１６】
交流電源から出力される電圧の極性が反転すると、電流制御用ＴＦＴのゲート電圧の大きさに応じて電流制御用ＴＦＴに電流が流れる。電流制御用ＴＦＴを流れる電流の量は、アドレス期間にそのゲートに入力されたアナログデータ信号の電位の高さによって制御される。
【０１１７】
電流制御用ＴＦＴに流れる電流の量に応じて有機発光素子が発光する光の強度が制御される。再びアドレス期間に入ると有機発光素子には逆バイアスが加わり、サステイン期間とアドレス期間とで極性の異なる電圧が有機発光素子に加わり交流の駆動がされる。
【０１１８】
整流用ＴＦＴは整流特性を有し、サステイン期間では整流特性の逆方向に電圧がかかっているため、サステイン期間に整流用ＴＦＴには電流が流れない。
【０１１９】
サステイン期間が終わると、交流電源から出力される電圧の極性が変わる。第１のフレームのサステイン期間が終わると同時に、第２のフレーム期間が始まり、第２のフレーム期間のアドレス期間が始まる。以降、同様の動作を繰り返して、１フレーム期間ごとに階調制御された画像を表示する。
【０１２０】
なお本実施形態では、以上でアドレス期間において有機発光素子に逆バイアスをかける例を説明したがこれに限定されるものではない。交流電源から出力される波形を適宜に変えてアドレス期間と、サステイン期間は有機発光素子に順バイアスをかけて、待機期間は逆バイアスをかけることも可能である。
【０１２１】
[実施形態５]
本発明は、アナログ駆動をするときに電源供給線と有機発光素子の対向電極の電位とを反転させるときを変えることで、自由に有機発光素子に極性の異なる電圧をかける時間を変えることができる。
【０１２２】
本実施の形態の画素部の回路は、図６を用いて説明したものと同じにつき説明を省略する。
【０１２３】
本発明の一実施の形態につき図面を参照して説明する。図９は、本実施の形態の駆動方法のタイミングチャートである。図８と同等機能を有する部分は同じ符号を付し、図８と異なる部分について説明する。
【０１２４】
アドレス期間（Ｔａ）が終わると待機期間（Ｔｗ）が始まり、待機期間が終わるとサステイン期間（Ｔｓ）が始まる。電源供給線と有機発光素子の対向電極の電位とは、アドレス期間、待機期間では一定の電位を維持し、待機期間が終わりサステイン期間が始まると反転する。
【０１２５】
アドレス期間と待機期間とにおいては、ダイオード構造の有機発光素子に逆バイアスがかかるため、有機発光素子は非発光の状態である。サステイン期間においては、ダイオード構造の有機発光素子に順バイアスがかかる。こうして、アドレス期間および待機期間と、サステイン期間とで有機発光素子にかかる電圧の極性を変えることができる。
【０１２６】
整流用ＴＦＴに逆方向に電圧がかかり、有機発光素子に順バイアスがかかる場合と、整流用ＴＦＴに順方向に電圧がかかり、有機発光素子に逆バイアスがかかる場合とは、電源供給線の電位、対向電極の電位を交流電源を用いて変えることで制御できる。つまり、交流電源から出力される電圧の極性によって、有機発光素子にかかる電圧の極性が定まる。
【０１２７】
本実施の例では待機期間の長さを定めることで、有機発光素子に異なる極性の電圧をかける時間を自由に定めることができる。
【０１２８】
【実施例】
[実施例１]
本発明は有機発光素子を用いたあらゆる表示装置に適用することができる。図１０はその一例であり、ＴＦＴを用いて作製されるアクティブマトリクス型の表示装置の例を示す。
【０１２９】
実施例のＴＦＴはチャネル形成領域を形成する半導体層の材質により、アモルファスシリコンＴＦＴやポリシリコンＴＦＴと区別されることがあるが、本発明はそのどちらにも適用することができる。ただし、電界移動度の高いポリシリコンＴＦＴを用いる方が、有機発光素子の発光強度を高めることができるため、本実施例のＴＦＴはポリシリコンＴＦＴを用いることが好ましい。
【０１３０】
基板４０１は、石英やコーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板を用いる。
【０１３１】
次いで、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜からなる下地膜４０２が設けられる。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜４０２ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）形成し、同様にＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜４０２ｂを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では下地膜４０２を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成してもよい。
【０１３２】
次いで、半導体層を成膜し、パターニングして、第１の半導体層４０３、第２の半導体層４０４、第３の半導体層４０５、第４の半導体層４０６、第５の半導体層４０７、第６の半導体層４０８を形成する。
【０１３３】
さらにこれら半導体層を覆ってゲート絶縁膜４０９を形成する。ゲート絶縁膜は、ＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏとから作製される窒化酸化シリコン膜であり、ここでは１０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜１５０ｎｍの厚さで形成する。
【０１３４】
さらに、スパッタ法により窒化タンタル（ＴａＮ）を形成し、続いて、アルミニウム（Ａｌ）を主成分とするアルミ合金を形成する。この二層に積層された導電膜をパターニングして、ゲート信号線４１０、島状のゲート電極４１１、容量電極４１２、ゲート電極４１３を形成し、これら電極をマスクとして自己整合的に不純物元素を添加する。
【０１３５】
次いで、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜を第１の層間絶縁膜４１４として１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）形成する。第１の層間絶縁膜として酸化窒化膜を形成することも可能である。さらに、有機樹脂膜からなる第２の層間絶縁膜４１５を０．５〜１０μｍ（好ましくは１〜３μｍ）形成する。第２の層間絶縁膜はアクリル樹脂膜、ポリイミド樹脂膜などを好適に用いることができる。第２の層間絶縁膜は半導体層、ゲート電極等に起因する凹凸を平坦化するに充分な厚さとすることが望ましい。
【０１３６】
さらに、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜を保護膜４１６として１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）の厚さで形成する。後述する有機発光素子を構成する電極材料である陰極はアルカリ成分を含有するが、保護膜はこのアルカリ成分が流出し、ＴＦＴの電気特性を劣化させることを防ぐ。本実施例では保護膜を酸化窒化シリコン膜で形成したが、酸化窒化シリコン膜の代わりに窒化シリコン膜を用いてもよい。
【０１３７】
次いで、第１の層間絶縁膜、第２の層間絶縁膜、保護膜、ゲート絶縁膜を選択的にエッチングして、コンタクトホールを形成し、さらにこのコンタクトホールを覆うように導電体膜を成膜して、パターニングする。この導電体膜は、膜厚５０ｎｍのＴｉ膜と、膜厚５００ｎｍの合金膜（ＡｌとＴｉとの合金膜）との積層構造とする。
【０１３８】
そして、駆動回路部４３８においては、配線４１７〜４２０を形成する。画素部においては、ソース信号線４２１、接続電極４２２、ドレイン側の電極４２３、電源供給線４２４を形成する。スイッチング用ＴＦＴ４３４のソースにソース信号線４２１が接続しており、ドレインに接続電極４２２が接続している。図示してはいないが接続電極４２２は電流制御用ＴＦＴ４３６のゲート電極４１２と接続する。電流制御用ＴＦＴ４３６のソースに電源供給配線４２４が接続しており、ドレインにドレイン側の電極４２３が接続している。整流用ＴＦＴのゲート電極４１２とドレインとが電源供給線４２４に接続しており、ソースがドレイン側の電極４２３に接続している。なお、スイッチング用ＴＦＴはｎチャネル型ＴＦＴであり、電流制御用ＴＦＴと、整流用ＴＦＴはｐチャネル型ＴＦＴである。
【０１３９】
電源供給線は、有機発光素子が発光する赤、青、緑の画素毎に共通の電極である。すなわち、電源供給線は画素部において、有機発光素子の発光する色毎に設けられている。
【０１４０】
以上のようにして、ｎチャネル型ＴＦＴ４３２、ｐチャネル型ＴＦＴ４３３を有する駆動回路部４３８と、スイッチング用ＴＦＴ４３４、整流用ＴＦＴ４３５、電流制御用ＴＦＴ４３６、保持容量４３７を有する画素部４３９とを同一基板上に形成することができる。
【０１４１】
次いで、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウム錫）膜を真空スパッタ法で成膜して、このＩＴＯ膜をドレイン側の電極４２３に接するように画素毎にパターニングして有機発光素子の陽極（画素電極）４２６を形成する。ＩＴＯは仕事関数が４．５〜５．０ｅＶと高く、正孔を効率良く有機発光層に注入することができる。
【０１４２】
次いで、感光性樹脂膜を成膜して、陽極の周縁部の内側にあるこの感光性樹脂膜をパターニングにより除去して、バンク４２５を形成する。バンクは後述する有機化合物層をバンクの滑らかな傾斜面に沿って形成することで、有機発光素子の画素電極の周縁部において有機化合物層が断線し、この断線箇所で画素電極と対向電極とが短絡することを防いでいる。
【０１４３】
次いで、有機発光素子の有機化合物層４２７を蒸着法で成膜する。有機化合物層は、単層又は積層構造で用いられるが、積層構造で用いた方が発光効率は良い。一般的には陽極上に正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層の順に形成されるが、正孔輸送層／発光層／電子輸送層、または正孔注入層／正孔輸送層／発光層／電子輸送層／電子注入層のような構造でも良い。本発明では公知のいずれの構造を用いても良い。
【０１４４】
なお、本実施例ではＲＧＢに対応した三種類の発光層を蒸着する方式でカラー表示を行う。具体的な発光層としては、赤色に発光する発光層にはシアノポリフェニレン、緑色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレンまたはポリアルキルフェニレンを用いれば良い。発光層の厚さは３０〜１５０ｎｍとすれば良い。上記の例は発光層として用いることのできる有機化合物の一例であり、これに限定されるものではない。
【０１４５】
次いで、有機発光素子の陰極（対向電極）４２８を蒸着法で形成する。陰極は、ＭｇＡｇやＬｉＦなどのアルカリ成分を少量含有する光反射性の材料を用いる。陰極の厚さは１００ｎｍ〜２００ｎｍとする。対向電極は、各画素に共通の電極として画素部の全面を覆うように形成され、配線を経由してＦＰＣ（Flexible Print Circuit：フレキシブルプリント配線板）に電気的に接続されている。
【０１４６】
こうして陽極、陰極に有機化合物層が挟まれた構成の有機発光素子が形成される。有機発光素子４２９の画素電極は透明電極であり、陽極に重ねて光反射性の対向電極を形成している。このため、図１０の矢印に示す側から有機発光素子の発光する光を放射させることができる。
【０１４７】
次いで、保護膜４３０としてＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜を形成し、有機発光ディスプレイの封止領域に浸入する水蒸気や酸素などによって、有機発光素子が劣化することを防ぐ。
【０１４８】
上述の構成で形成される基板を本明細書ではアクティブマトリクス基板と称する。
【０１４９】
次いで、充填材４４０を画素部４３９、駆動回路部４３８を覆うように形成する。この充填材は、接着性があり封止基板を接着する機能を有するものを用いる。充填材としては、ＰＶＣ（ポリビニルクロライド）、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ＰＶＢ（ポリビニルブチラル）またはＥＶＡ（エチレンビニルアセテート）を用いることができる。この充填材の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好ましい。
【０１５０】
さらに、封止基板４３１が接着性を有する充填材によりアクティブマトリクス基板と貼り合わせられ、有機発光素子の封入が終了する。
【０１５１】
さらに、公知の方法でＦＰＣ（Flexible Print Circuit ： フレキシブルプリント配線板）が異方性導電樹脂を用いて接続配線に接続される。接続配線は外部機器との接続端子となるＦＰＣから信号を受け取り、画素、駆動回路に信号を伝達する。
【０１５２】
図１１〜図１2は、このようにして作製された本実施例の有機発光ディスプレイの画素部の上面図である。図１１〜図１2を参照しながら本実施例の画素部の構成を説明する。
【０１５３】
図１１〜図１2は、図１０と共通する要素は同じ符号を用いて示している。図１１〜図１2を鎖線Ａ−Ａ'、鎖線Ｂ−Ｂ'、 鎖線Ｃ−Ｃ'、鎖線Ｄ−Ｄ'で切断した断面が図１０において示されている。
【０１５４】
基板上の各画素に第１の半導体層４０３と、第２の半導体層４０４と、第３の半導体層４０５、第４の半導体層４０６が形成されている。
【０１５５】
これらの半導体層上に形成されたゲート絶縁膜（図示せず）に接して行方向に配置されたゲート信号線４１０と、島状のゲート電極４１１と、列方向に島状に配置された容量電極４１２とが形成されている。
【０１５６】
これらのゲート信号線、島状のゲート電極、容量電極をマスクとして自己整合的に半導体層に不純物元素が添加され、半導体層にソースまたはドレインが形成されている。
【０１５７】
これらの配線、電極等を覆って無機材料からなる第１の層間絶縁膜、有機材料からなる第２の層間絶縁膜、保護膜（いずれも図示せず）が成膜されている（図１１）。
【０１５８】
コンタクトホール５０１〜５０９が形成されている。保護膜に接して導電膜を形成し、この導電膜をパターニングしてソース信号線４２１、接続電極４２２、ドレイン側の電極４２３、電源供給線４２４が形成されている。
【０１５９】
列方向に配置されるソース信号線４２１は、コンタクトホール５０１を介して第１の半導体層４０３に接している。接続電極４２２は、コンタクトホール５０２を介して第１の半導体層４０１に接しており、さらにコンタクトホール５０３を介して容量電極４１２に接している。列方向に配置される電源供給線４２４は、コンタクトホール５０４を介して島状のゲート電極４１１に接しており、さらにコンタクトホール５０５を介して第２の半導体層４０４に接しており、さらにコンタクトホール５０６を介して第４の半導体層４０６に接している。ドレイン側の電極４２３は、コンタクトホール５０８を介して第２の半導体層４０４に接しており、さらにコンタクトホール４１２を介して第３の半導体層４０５に接している。
【０１６０】
スイッチング用ＴＦＴは、そのゲート電極であるゲート信号線４１０から選択信号が入力されると、ソース信号線４２１に入力されたデータ信号を第１の半導体層に形成されるチャネルを経由して接続電極４２２へと入力する。
【０１６１】
スイッチング用ＴＦＴを介してソース信号線から接続電極４２２へと入力されるデータ信号は接続電極と接続する容量電極４１２に入力される。
【０１６２】
電流制御用ＴＦＴは、そのゲート電極である容量電極４１２にデータ信号が入力されると、このデータ信号の電位の高さに応じて電源供給線４２４とドレイン側の電極４２３とのあいだに電流が流れ、この電流が電流制御用ＴＦＴに直列に接続している有機発光素子へと流れる。
【０１６３】
整流用ＴＦＴは、そのゲート電極である島状のゲート電極４１１と、ソースまたはドレインの一方が電源供給線４２４に接続されており、順方向に電流が流れやすい整流特性を有する。
【０１６４】
コンデンサーは、一方の電極である第４の半導体層４０６に電源供給線の電位が付与され、他方の電極である容量電極４１２とゲート絶縁膜（図示せず）を挟んで重なる領域で容量を形成する。
【０１６５】
ＩＴＯ膜がドレイン側の電極４２３に接するように画素毎にパターニングされて有機発光素子の画素電極（陽極）４２６が形成されている。感光性樹脂膜からなるバンクは、図１2の点線に囲まれた領域の外側に形成されている。
【０１６６】
有機発光素子の有機化合物層は発光層だけからなり、図１2の点線で囲まれた領域の内側に赤色、緑色、青色の画素に対応した発光色を発光する発光層が形成されている。
【０１６７】
有機発光素子の陰極は、各画素に共通の電極として画素部の全面を覆うように形成され、配線を経由してＦＰＣに電気的に接続されている。
【０１６８】
このような画素の等価回路は図１３に示され、図１０と共通する要素は同じ符号を用いて示している。スイッチング用ＴＦＴ４３４をマルチゲート構造とし、電流制御用ＴＦＴ４３６にはゲート電極とオーバーラップするＬＤＤを設けている。ポリシリコンを用いたＴＦＴは、高い動作速度を示すが故にホットキャリア注入などの劣化も起こりやすい。そのため、画素内において機能に応じて構造の異なるＴＦＴ（オフ電流の十分に低いスイッチング用ＴＦＴと、ホットキャリア注入に強い電流制御用ＴＦＴ）を形成することは、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能な（動作性能の高い）表示装置を作製する上で非常に有効である。
【０１６９】
[実施例２]
本発明において、有機発光素子の有機化合物層として用いる有機物質は低分子系有機物質であっても、高分子系有機物質であってもよい。低分子系有機物質はＡｌｑ₃（トリ−８−キノリライト−アルミニウム）、ＴＰＤ（トリフェニレルアミン誘導体）等を中心とした材料が知られている。高分子系有機物質として、π共役ポリマー系の物質が挙げられる。代表的には、ＰＰＶ（ポリフェニレンビニレン）、ＰＶＫ（ポリビニルカルバゾール）、ポリカーボネート等が挙げられる。
【０１７０】
高分子系有機物質は、スピンコーティング法、ディッピング法、ディスペンス法、印刷法またはインクジェット法など簡易な薄膜形成方法で形成でき、低分子系有機物質に比べて耐熱性が高い。
【０１７１】
また、本発明の有機発光ディスプレイが有する有機発光素子において、その有機発光素子が有する有機化合物層が電子輸送層と正孔輸送層とを有している場合、電子輸送層と成功輸送層とを無機の材料、例えば非晶質のＳｉまたは非晶質のＳｉ_1-xＣ_x等の非晶質半導体層で構成してもよい。
【０１７２】
非晶質半導体には多数のトラップ準位が存在し、かつ非晶質半導体が他の層と接する界面において多量の界面準位を形成する。そのため、有機発光素子は低い電圧で発光させることができるとともに、高輝度化を図ることもできる。
【０１７３】
また有機化合物層にドーパントを添加し、有機発光素子の発光の色を変化させてもよい。ドーパントとして、ＤＣＭ１、ナイルレッド、ルブレン、クマリン６、ＴＰＢ、キナクリドン等が挙げられる。
【０１７４】
[実施例３]
本実施例では、本発明の有機発光ディスプレイの外観図の一例を図１４を用いて説明する。図１４は、有機発光素子の形成されたアクティブマトリクス基板において、有機発光素子の封入まで行い、さらにＦＰＣ（Flexible Print Circuit：フレキシブルプリント配線板）を設けた状態を示す斜視図である。図９と同等機能を有する部分は同じ符号を付す。点線で囲まれた４３８ａはゲート信号側駆動回路部、４３８ｂはソース信号側駆動回路部、４３９は画素部である。また、４３１は封止基板である。図示してはいないが、封止基板と基板４０１との間隙に充填材を設けてもよい。
【０１７５】
なお、４４１はゲート信号側駆動回路部４３８ａ、ソース信号側駆動回路部４３８ｂ、画素部４３９に入力される信号を伝達するための接続配線であり、外部機器との接続端子となるＦＰＣ４４２から信号を受け取る。
【０１７６】
ソース信号側駆動回路部、ゲート信号側駆動回路部はｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴとを相補的に組み合わせたＣＭＯＳ回路を用いて形成される。
【０１７７】
ソース信号側駆動回路部、ゲート信号側駆動回路部は時分割駆動、アナログ駆動など有機発光ディスプレイの駆動方式に応じて公知の回路を採用する。
【０１７８】
[実施例４]
本発明を実施して形成された発光装置は様々な電気器具に内蔵され、画素部は映像表示部として用いられる。本発明の電子装置としては、携帯電話、ＰＤＡ、電子書籍、ビデオカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、記録媒体を備えた画像再生装置、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）プレーヤー、デジタルカメラ、などが挙げられる。それら電子装置の具体例を図１５、図１６に示す。
【０１７９】
図１５（Ａ）は携帯電話であり、表示用パネル９００１、操作用パネル９００２、接続部９００３からなり、表示用パネル９００１には表示装置９００４、音声出力部９００５、アンテナ９００９などが設けられている。操作パネル９００２には操作キー９００６、電源スイッチ９００７、音声入力部９００８などが設けられている。本発明は表示装置９００４に適用することができる。
【０１８０】
図１５（Ｂ）はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体９２０１、カメラ部９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表示装置９２０５で構成されている。本発明は表示装置９２０５に適用することができる。このような電子装置には、３インチから５インチクラスの表示装置が用いられるが、本発明の表示装置を用いることにより、携帯型情報端末の軽量化を図ることができる。
【０１８１】
図１５（Ｃ）は携帯書籍であり、本体９３０１、表示装置９２０２〜９３０３、記憶媒体９３０４、操作スイッチ９３０５、アンテナ９３０６から構成されており、ミニディスク（ＭＤ）やＤＶＤに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。本発明は表示装置９３０２〜９３０３に用いることができる。携帯書籍は、４インチから１２インチクラスの表示装置が用いられるが、本発明の表示装置を用いることにより、携帯書籍の軽量化と薄型化を図ることができる。
【０１８２】
図１５（Ｄ）はビデオカメラであり、本体９４０１、表示装置９４０２、音声入力部９４０３、操作スイッチ９４０４、バッテリー９４０５、受像部９４０６などで構成されている。本発明は表示装置９４０２に適用することができる。
【０１８３】
図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体９６０１、画像入力部９６０２、表示装置９６０３、キーボード９６０４で構成される。本発明は表示装置９６０３に適用することができる。
【０１８４】
図１６（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレーヤーであり、本体９７０１、表示装置９７０２、スピーカ部９７０３、記録媒体９７０４、操作スイッチ９７０５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示装置９７０２に適用することができる。
【０１８５】
図１６（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体９８０１、表示装置９８０２、接眼部９８０３、操作スイッチ９８０４、受像部（図示しない）で構成される。本発明は表示装置９８０２に適用することができる。
【０１８６】
本発明の表示装置は図１５（Ａ）の携帯電話、図１５（Ｂ）のモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末、図１５（Ｃ）の携帯書籍、図１６（Ａ）のパーソナルコンピュータに用い、スタンバイモードにおいて黒色の背景を表示することで機器の消費電力を抑えることができる。
【０１８７】
また、図１５（Ａ）で示す携帯電話操作において、操作キーを使用している時に輝度を下げ、操作スイッチの使用が終わったら輝度を上げることで低消費電力化することができる。また、着信した時に表示装置の輝度を上げ、通話中は輝度を下げることによっても低消費電力化することができる。また、継続的に使用している場合に、リセットしない限り時間制御で表示がオフになるような機能を持たせることで低消費電力化を図ることもできる。なお、これらはマニュアル制御であっても良い。
【０１８８】
ここでは図示しなかったが、本発明はその他にもナビゲーションシステムをはじめ冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、固定電話機、ファクシミリなどに組み込む表示装置としても適用することも可能である。このように本発明の適用範囲はきわめて広く、さまざまな製品に適用することができる。
【０１８９】
【発明の効果】
本発明の有機発光ディスプレイの画素では、整流素子を使用することで有機発光素子に容易に逆バイアスを加えることができる。その結果、直流駆動によって発生する有機発光素子の輝度の低下を抑制し、良好な表示品位を確保することができる。
【０１９０】
また、有機発光素子を交流で駆動するときに、有機発光素子の対向電極、電源供給線の電位の双方を変える駆動を用いれば、交流波形を出力する交流電源を低電圧で駆動することができ、交流電源の長期動作の安定性、交流電源の低コスト化を実現することが可能となる。
【０１９１】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の有機発光ディスプレイの画素、画素部の回路図の一例。
【図２】 実施形態１の時分割階調表示をする駆動のタイミングチャート。
【図３】 実施形態１の時分割階調表示をする駆動のタイミングチャート。
【図４】 実施形態２の有機発光素子の交流駆動の方法を示す波形図の一例。
【図５】 実施形態３の時分割階調表示をする駆動のタイミングチャート。
【図６】 実施形態４の有機発光ディスプレイの画素、画素部の回路図の一例。
【図７】 実施形態４のアナログ階調表示をする駆動のタイミングチャート。
【図８】 実施形態４のアナログ階調表示をする駆動のタイミングチャート。
【図９】 実施形態５のアナログ階調表示をする駆動のタイミングチャート。
【図１０】 実施例１の有機発光ディスプレイの画素部、駆動回路部の断面図。
【図１１】 実施例１の有機発光ディスプレイの画素部の上面図。
【図１２】 実施例１の有機発光ディスプレイの画素部の上面図。
【図１３】 実施例１の有機発光ディスプレイの画素の回路図。
【図１４】 実施例３の有機発光ディスプレイの外観を示す斜視図。
【図１５】 実施例５の電子機器の一例を示す斜視図。
【図１６】 実施例５の電子機器の一例を示す斜視図。
【図１７】 本発明の有機発光ディスプレイの画素の回路図の一例。
【図１８】 本発明の交流駆動の方法を示す波形図の一例。
【図１９】 従来の有機発光ディスプレイの画素の回路図の一例。
【符号の説明】
１００ 画素
１０１ スイッチング用ＴＦＴ
１０２ 電流制御用ＴＦＴ
１０３ コンデンサー
１０４ 整流用ＴＦＴ
１０５ 有機発光素子
１０６ 交流電源
１０９ 整流素子

Claims (3)

1. 複数の画素を備え、前記画素の各々を交流駆動し、
   前記画素の各々は、トランジスタと、有機発光素子と、整流素子と、を有し、
   前記トランジスタのソースまたはドレインの一方は、前記有機発光素子の画素電極に接続され、
   前記トランジスタのソースまたはドレインの他方は、電源供給線に接続され、
   前記整流素子の一端は、前記電源供給線に接続され、
   前記整流素子の他端は、前記有機発光素子の前記画素電極に接続され、
   前記整流素子の前記他端から前記一端へ流れる電流の向きが順方向であることを特徴とする表示装置。
2. 複数の画素を備え、前記画素の各々を交流駆動し、
   前記画素の各々は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、有機発光素子と、を有し、
   前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、電源供給線に接続され、
   前記第１のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記有機発光素子の画素電極に接続され、
   前記第２のトランジスタのゲートおよびソースまたはドレインの一方は、前記電源供給線に接続され、
   前記第２のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記有機発光素子の前記画素電極に接続されていることを特徴とする表示装置。
3. 請求項２において、
   前記第１のトランジスタと、前記第２のトランジスタとは、同じ導電型であることを特徴とする表示装置。

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