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有機EL表示装置
説明

有機EL表示装置

【課題】有機EL表示装置において、ユーザーシーンに応じて「光の利用効率を高めて正面輝度(発光効率)を増大した表示」か、「視野角が大きい表示」かを選択できる有機EL表示装置を提供する。
【解決手段】各画素が、互いに光学特性の異なる副画素101,102で構成され、画素及び副画素がそれぞれ千鳥状に配置され、副画素101,102が独立して制御される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を用いた有機EL表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
有機EL表示装置は、有機EL素子を有する複数の画素を基板上にマトリクス配置して構成される。それぞれの画素において、有機EL素子は、有機EL素子を駆動するための駆動用TFT(薄膜トランジスタ)と、有機EL素子に電源供給する電源線とに直列に接続されている。そして、電源線から供給された電源に応じて有機EL素子が発光し、該発光が有機EL表示装置外に出射される。
【0003】
有機EL素子の課題として、光取り出し効率が悪いことが知られている。これは、有機EL素子では、発光層から光が様々な角度で出射するため、保護層と外部空間との境界面で全反射成分が多く発生し、発光光が素子内部に閉じ込められてしまうからである。この課題を解決するために、様々な構成が提案されている。例えば、特許文献1には、有機EL素子を封止する酸化窒化シリコン(SiNxy)膜上に樹脂からなるレンズアレイを配置して正面への光取り出し効率を向上させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2004−39500号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献1に開示されたレンズアレイを設ける構成では、集光効果により表示装置の正面輝度の向上が実現できる。一方で、表示装置の斜め方向の輝度は減少してしまうため、大きい視野角が得られない。また、前記した課題は、レンズアレイを用いた有機EL素子に限ったものではなく、緩衝効果を付与した有機EL素子等でも同様であり、強め合いの干渉効果が効く方向では輝度が高まるが、干渉効果が弱まる方向では輝度は低くなってしまう。このような構成も、大きい視野角が得られない。
【0006】
ユーザーシーンによっては、大きい視野角が求められる場面もあるが、有機EL素子の上にレンズアレイを設けた構成は、そのような場面では使用しづらいことになる。
【0007】
本発明の目的は、有機EL素子を用いた有機EL表示装置において、ユーザーシーンに応じて、「光の利用効率を高めて正面輝度(発光効率)を増大した表示」か、「視野角が大きい表示」かを選択できる表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本願発明は、複数の画素を有し、各画素が、同じ色相で、且つ、光学特性が異なる第1の副画素と第2の副画素を有し、各画素は、前記第1の副画素と第2の副画素それぞれに対応する有機EL素子と、前記有機EL素子それぞれに電流を供給する駆動用TFTと、を有し、第1の副画素は第2の副画素よりも正面輝度が大きく、前記画素の前記第1の副画素と第2の副画素は同一の階調表示信号によって各々独立に発光制御され、前記画素及び前記各画素の第1の副画素どうしが千鳥状に配置されていることを特徴とする有機EL表示装置である。
【発明の効果】
【0009】
本発明では、有機EL表示装置において、各画素を光学特性の異なる複数の副画素で構成し、各副画素の発光期間を独立して制御する。これにより、ユーザーシーンに応じて「正面輝度(発光効率)の向上」か「視野角が大きい表示」かを選択することができる。
【0010】
また、正面輝度を増大した副画素のみを用いた駆動では、正面輝度を増大していない副画素と同等の輝度を低電流で得られるため、低消費電力化が実現できる。
【0011】
また、光学特性の異なる複数の副画素を、同時に或いは時系列に駆動することで、視野角特性を維持しつつ、光の利用効率を高めることができる。
【0012】
また、本発明では、画素を千鳥状に配置し、複数の副画素のそれぞれを千鳥状に配置していることにより、解像感を向上した有機EL表示装置を提供することができる。また、画素を千鳥状に配置したことにより、発光期間制御用TFTのゲート線を交差することなく配置することができ、ゲート線を単層で構成できる。これにより、ゲート線の寄生容量の増加を低減してゲート制御信号の立ち上がり、立ち下がりの遅延を低減し、製造コスト或いは配線短絡可能性を低減した有機EL表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の有機EL表示装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。
【図2】本発明の有機EL表示装置の一実施形態の画素配列と配線接続形態とを模式的に示す図である。
【図3】本発明の有機EL表示装置の一実施形態の1画素の断面構成を模式的に示す図である。
【図4】本発明の有機EL表示装置の一実施形態の輝度の角度依存性を示す図である。
【図5】本発明の有機EL表示装置の一実施形態の画素回路を示す図である。
【図6】図5の画素回路を備えた本発明の有機EL表示装置の駆動シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図7】比較例となる有機EL表示装置の画素配列と配線接続形態とを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。図1は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)の一実施形態の構成を模式的に表す平面図である。本例の有機EL表示装置は、図1に示すように、複数の画素100がm行×n列の2次元状に配列されて構成された表示領域10と、表示領域10の周辺に行制御回路11、列制御回路12を有する。ここでm、nは自然数とする。表示領域内の各画素100の画素回路は、有機EL素子と、有機EL素子に供給される電流を制御するためのTFT(薄膜トランジスタ;Thin Film Transistor)から構成される。各画素100の中の副画素の配列に関しては後述する。また、有機EL素子とは、二つの電極と、この二つの電極間に配置された発光層を含む有機化合物層からなる構造のことを表す。
【0015】
行制御回路11の各出力端子からは複数のゲート制御信号P1(1)乃至P1(m)、P2(1)乃至P2(m)、P31(1)乃至P31(m)、P32(1)乃至P32(m)が出力される。ゲート制御信号P1はゲート線111を介して、ゲート制御信号P2はゲート線112を介して、ゲート制御信号P31はゲート線1131を介して、ゲート制御信号P32はゲート線1132を介して各行の画素回路に入力される。列制御回路12には映像信号が入力され、各出力端子から階調表示信号であるデータ電圧Vdata及び基準電圧Vslが出力される。階調表示信号であるデータ電圧Vdata及び基準電圧Vslはデータ線121を介して各列の画素回路に入力される。尚、データ電圧を出力するデータ配線と、基準電圧を出力する基準電圧線を別々の配線として、接続を切り替えてもよい。階調表示信号として入力されるデータ電圧は、黒表示に対応する最小階調表示信号電圧と、白表示に対応する最大階調表示信号電圧の間の電圧値をとり、これにより、階調表示を行なう。
【0016】
本例の有機EL表示装置の画素構成と画素配列について、図2(a)を参照して説明する。本例の有機EL表示装置は、R(赤),G(緑)、B(青)の三つの異なる色相の画素100R,100G,100Bを有する。それらが、図2(a)に示すように、表示領域内に平面的に配置されている。表示領域内の各画素100は、さらに、同じ色相であり、且つ光学特性が異なる複数の副画素を有する。副画素とは、基板に垂直な方向で、有機化合物層が後述する反射電極と上部電極とに直接接して挟まれる領域である。本例では画素100Rが第1の副画素101Rと第2の副画素102Rを,画素100Gが第1の副画素101Gと第2の副画素102Gを、画素100Bが第1の副画素101Bと第2の副画素102Bとを有する。
【0017】
第1の副画素101は、第1の有機EL素子と、該第1の有機EL素子に供給される電流を制御するためのTFTから構成される画素回路により構成される。第2の副画素102は、第2の有機EL素子と、該第2の有機EL素子に供給される電流を制御するためのTFTから構成される画素回路により構成される。各画素100において、該画素の第1の副画素101の画素回路と第2の副画素102の画素回路とは、少なくとも駆動用TFTを共有している。従って、各画素100において、該画素の第1の副画素101の第1の有機EL素子と、第2の副画素102の第2の有機EL素子とは、同一の駆動用TFTによって駆動される。
【0018】
各画素100において、該画素の第1の副画素101の画素回路と第2の副画素102の画素回路とは、少なくとも駆動用TFTを共有している。従って、各画素100において、該画素の第1の副画素101の第1の有機EL素子と、第2の副画素102の第2の有機EL素子とは、同一の駆動用TFTによって駆動される。
【0019】
本例において、第1の副画素101は後述するように有機EL素子の上面にレンズ(集光レンズ)を配した構成により正面輝度を高めた副画素であり、第2の副画素102はレンズを持たず、第1の副画素101よりも視野角が大きい副画素である。
【0020】
本発明においては、画素100は千鳥状に配置(千鳥配置)されている。ここで、千鳥配置とは、n列目の画素、n+1列目の画素、n+2列目の画素に着目したとき、3つの画素から2つの画素を選びそれらを結んだ直線上に、これら3つの画素の重心位置がない配置である。このように千鳥配置された画素に対し、光学特性の異なる副画素101、102の各画素100内での位置は、全ての画素100において同一であり、図2においては、それぞれ上側、下側に位置している。即ち、副画素101、102もそれぞれ千鳥状に配置されている。このように、画素100を千鳥配置とし、光学特性の異なる副画素101、102の各画素内での位置を全ての画素において同一とし、副画素101、102もそれぞれ千鳥状に配置した。
【0021】
つまり、画素どうし、副画素101どうし、副画素102どうし、が千鳥状に配置されている。係る構成により、図2に示すように、一列おきに、副画素101、102の位置が列方向にずれた構成となるため、列方向の解像感を向上した表示を行うことができる。
【0022】
また、このように解像感を向上した表示が可能な配置において、後述するように、発光期間制御用TFTとこの発光期間制御用TFTに制御信号を入力するゲート線との接続配線を、同画素内の別の副画素の発光期間制御用TFTに制御信号を入力するゲート線と交差することなく配置することができる。
【0023】
また、本例では、このように解像感を向上した表示が可能な配置において、千鳥配置された第1の副画素101の第1の有機EL素子の上面にレンズ26が配置されている。即ち、図2(a)に示すように、レンズ26も千鳥配置されている。このように、レンズ26が千鳥配置されていることで、レンズ26を直線状に配置する構成と比較して、レンズ径を約1.6倍とすることができ、レンズによる集光に寄与する範囲を約2.5倍にすることができる。即ち、レンズの集光効果を高めることができる。
【0024】
図3は、本例の有機EL表示装置の1画素領域の断面構成を模式的に表す図である。本例の有機EL表示装置は、図3(a)に示すように、基板20上に回路素子部(不図示)が形成されている。回路素子部には、スイッチング用TFT(不図示)、駆動用TFT(不図示)と走査信号線を含むゲート線、データ線、電源線の配線構造(不図示)が形成されている。回路素子部上には、平坦化層(不図示)が形成されている。平坦化層には、平坦化層上部に形成される電極と回路素子部との導通をとるためのコンタクトホール(不図示)が形成されている。
【0025】
表示領域10では、平坦化層上に反射電極21が形成されている。反射電極21は、コンタクトホールを介して、駆動用TFTと接続されている。反射電極21は、光反射性の部材であることが好ましく、例えばCr、Al、Ag、Au、Pt等の材料を用いることができる。反射電極21に光反射性の部材を用いることで、光取り出し効率を向上できる。また、反射機能を上記したような光反射性部材によって確保し、電極としての機能を、前記光反射性部材上に形成したITO膜等の透明導電膜によって確保するような構成も反射電極21に含まれる。この場合の反射電極21の反射面は前記光反射性部材の表面となる。反射電極の成膜及びパターニング手法としては、公知の手法を適用することができる。反射電極は、第1の副画素101と第2の副画素102において分離され、それぞれ回路素子部と接続されており、第1の有機EL素子171と第2の有機EL素子172を独立に駆動できる構成となっている。
【0026】
反射電極21上には、反射電極21のエッジを覆うように隔壁(バンク)22が形成されている。隔壁22には、反射電極21の中央部が露出されるように開口部が設けられている。隔壁22の材料としては、アクリル樹脂やポリイミド樹脂等の公知の材料を用いることができる。反射電極21上の開口部には、有機化合物層(有機EL層)23が形成されている。有機化合物層23は、シャドーマスクを用いた蒸着法により形成される。有機化合物層23は、発光層を含み、その他に、正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等を含んでいても良い。有機化合物層23を構成する、発光層を含む有機層には、公知の材料を用いることができる。
【0027】
有機化合物層23上には、半透明性の上部電極24が形成されている。上部電極24には、ITOなどの透明導電膜や、Ag、Alなどの金属材料を10nm乃至30nm程度の膜厚で形成した半透過膜を用いることができ、蒸着法やスパッタリング法等の公知の手法で形成される。上部電極24は、表示領域10の外側にてコンタクト部(不図示)を介して回路素子部と接続されている。
【0028】
上記に説明した反射電極21、有機化合物層23、上部電極24により、副画素101、102に、それぞれ有機EL素子171、172が形成されている。
【0029】
上部電極24上には、有機EL素子171,172を水分や酸素から保護するための封止層25が形成されている。封止層25は、無機材料からなる無機層を含んでいる。封止層25の構成として、無機層単層構成であってもよいし、無機層と有機樹脂等からなる有機層が積層された構成であってもよい。封止層25中の無機層には、SiN等の公知の無機材料を用いることができる。無機層の層厚は0.1μm以上10μm以下が好ましく、スパッタリング法やCVD法等の手法により形成するのが好ましい。このようにすることで、有機EL素子を良好に被覆することができ、保護性を高めることができる。また、有機樹脂を積層する構成では、有機樹脂の膜厚は、工程中に表面に付着して除去できない異物を覆って保護性能を向上させるために、1μm以上が好ましい。尚、保護層25は、図3(a)では、隔壁22の形状に沿って形成させているが、表面が平坦であってもよい。有機材料を用いることで、表面を平坦にすることが可能である。
【0030】
本例では、さらに第1の副画素101の第1の有機EL素子171上にレンズ(集光レンズ)26が形成されている。第2の有機EL素子172の上は平坦面である。この構成により、第1の有機EL素子171からの出射光をレンズ26により集光することで、第1の副画素101の正面輝度を、第2の副画素102の正面輝度よりも増大させている。
【0031】
レンズ26は樹脂材料を加工することにより形成されている。具体的には、レンズ26は、型押しなどの方法により形成可能である。それ以外にも、レンズは、下記i)乃至v)のいずれかの方法によっても作製可能である。
i)フォトリソグラフィーなどによってパターニングされた樹脂層を熱処理し、リフローによって樹脂層をレンズ形状に変形させる方法。
ii)均一の厚さに形成された光硬化型樹脂層を、面内方向に分布を持った光で露光し、この樹脂層を現像することによってレンズを形成する方法。
iii)イオンビーム或いは電子ビーム、レーザー等を用いて、均一の厚さに形成された樹脂材料の表面をレンズ形状に加工する方法。
iv)各画素に適量の樹脂を滴下して自己整合的にレンズを形成する方法。
v)有機EL素子が形成された基板とは別個に、レンズが予め形成された樹脂シートを用意し、両者をアライメントした後、貼り合せることによりレンズを形成する方法。
【0032】
保護層25を多層にして、一部の層に有機樹脂を用いる場合、その樹脂をレンズ形状に加工してもよい。この場合、図3(b)のような断面構成になる。樹脂を用いると表面を平坦にすることが可能になり、図3(b)のようにレンズ無しの領域も平坦にすることができる。
【0033】
このような構成により、レンズ26が形成された第1の有機EL素子171では、有機化合物層23から出射された光は、上部電極24を透過する。次いで保護層25、レンズ26を透過して、有機EL表示装置の外部へ出射される。レンズ26が形成されている構成では、レンズが無い場合に比べて、出射角度が基板垂直方向に近づく。従って、レンズ26があった場合の方が基板垂直方向への集光効果が向上する。即ち、表示装置としては、正面方向における光の利用効率を高めることができる。また、レンズ26が形成された構成においては、発光層から斜めに出射された光の出射界面に対する入射角度が垂直に近くなるため、全反射する光量が減少する。その結果、光取り出しの効率も向上する。
【0034】
一方、レンズが形成されていない有機EL素子172では、有機化合物層23の発光層から斜めに出射された光は、保護層25から出射する際に、さらに斜めになって出射する。
【0035】
本例では、このようにして副画素101と102の光学特性を異ならせている。第1の副画素101はレンズの集光効果により正面輝度を高めた副画素であり、第2の副画素102はレンズによる集光を行なわない視野角が大きい副画素である。
【0036】
図4に、R画素における第1の副画素101Rと第2の副画素102Rの輝度の角度依存性を示す。図4では、第2の副画素102Rの正面輝度を1とし、正面から傾いた角度での輝度を相対輝度値として示している。図4に示すように、第1の副画素101Rは正面輝度の高い光学特性を示し、第2の副画素102Rは視野角の大きい光学特性を有する。G画素、B画素についても、同じ構成であれば同様の特性を持っている。
【0037】
本発明において、画素を構成する複数の副画素が互いに光学特性が異なる具体的な構成としては、上述のように副画素のうちの一つにおいて、有機EL素子の発光面側にレンズを設ける構成に限定されない。例えば、有機EL素子171と172を光学干渉条件の異なる有機EL素子とすることで、一方の副画素(第1の副画素)の正面輝度を増大させることができる。
【0038】
以下、本例の有機EL装置の駆動方法、及び配線配置について説明する。
【0039】
図5は、本発明の有機EL表示装置の一実施形態の各画素の画素回路の構成例を表す図である。本例の有機EL表示装置では、図5に示すように、画素毎に、スイッチング用TFTである選択用TFT161、消去用TFT163、第1の発光期間制御用TFT1641、第2の発光期間制御用TFT1642を有している。さらに、駆動用TFT162、保持容量15、第1の有機EL素子171、第2の有機EL素子172を備えている。また、画素回路には電源線13、データ線121、ゲート線111、112、1131、1132が接続されている。そして、本例では、選択用TFT161、第1の発光期間制御用TFT1641、第2の発光期間制御用TFT1642、消去用TFT163はN型TFT、駆動用TFT162はP型TFTである。
【0040】
本例の有機EL表示装置では、図5に示すように、選択用TFT161、消去用TFT163、駆動用TFT162、保持容量15、電源線13、データ線121、ゲート線111,112からなる部分を第1の副画素101と第2の副画素102で共用している。そして、駆動用TFT162のドレイン端子が消去用TFT163の片側の端子と接続された先で、第1の発光期間制御用TFT1641及び第2の発光期間制御用TFT1642とに分岐して接続されている。
【0041】
以下、接続形態の詳細について説明する。
【0042】
選択用TFT161は、ゲート端子がゲート線111に、片側の端子がデータ線121に、残りの端子が保持容量15に接続されている。
【0043】
消去用TFT163は、ゲート端子がゲート線112に、片側の端子が駆動用TFT162のゲート端子に接続されている。そして、残りの端子が駆動用TFT162のドレイン端子及び第1の発光期間制御用TFT1641及び第2の発光期間制御用TFT1642のドレイン端子と接続されている。
【0044】
駆動用TFT162は、ソース端子が電源線13に、ドレイン端子が消去用TFT163の片側の端子及び第1の発光期間制御用TFT1641、第2の発光期間制御用TFT1642のドレイン端子に接続されている。
【0045】
第1の発光期間制御用TFT1641、第2の発光期間制御用TFT1642は、それぞれゲート端子がゲート線1131、ゲート線1132に、ソース端子が第1の有機EL素子171、第2の有機EL素子172の陽極に接続されている。第1の有機EL素子171、第2の有機EL素子172は、陰極が接地線14に接続されている。保持容量15は、選択用TFT161と駆動用TFT162のゲート端子及び消去用TFT163の片側の端子間に配置されている。
【0046】
本例の有機EL表示装置では、有機EL素子171が第1の副画素101に、有機EL素子172が第2の副画素102と対応し、それぞれの有機EL素子は、第1の発光期間制御用TFT1641及び第2の発光期間制御用TFT1642により発光制御される。本例の構成では、第1の発光期間制御用TFT1641と第2の発光期間制御用TFT1642のゲート端子が、それぞれ独立なゲート線1131、1132と接続されている。そのため、ゲート制御信号P31とP32により、第1の副画素101と第2の副画素102を独立に発光制御することができる。従って、第1の副画素101と第2の副画素102は、同時に点灯・消灯することもできるし、独立して点灯・消灯させて駆動することもできる。また、第1の有機EL素子171と第2の有機EL素子172には、同じ駆動用TFT162から電流が供給されるため、同一の階調表示信号によって発光が制御される。
【0047】
第1の副画素101と第2の副画素102とを独立して駆動する場合、第2の副画素102のみを点灯させた場合に、視野角が大きい表示が実現可能である。また、第1の副画素101のみを点灯させた場合、視野角は小さくなるが、正面輝度が高い表示が実現できる。また、正面輝度を増大した第1の副画素101を低電流で駆動することで、正面輝度を増大していない画素と同じ輝度を低電流で得られるため、低消費電力が実現できる。
【0048】
従って、本例の有機EL表示装置では、ユーザーがその必要性に応じて、「光の利用効率を高めて正面輝度を増大した表示」か「視野角が大きい表示」か「低消費電力の表示」か、を選択できる。
【0049】
第1の副画素101と第2の副画素102を同時に駆動する場合、正面輝度を増大した第1の副画素101により、正面輝度を高めつつ、視野角が大きい第2の副画素102によって斜め方向への輝度の低下が抑制され、視野角特性が改善される。即ち、視野角特性を維持しつつ、光の利用効率を高めた表示を実現可能である。
【0050】
次に、本発明の有機EL表示装置の配線接続形態と配線配置について説明する。
【0051】
図2(b)は、本発明の有機EL表示装置の一実施形態の配線接続形態と配線配置の概略を示す図である。図2(b)では、図2(a)に対し、レンズの図示を省略している。また、ゲート線については、発光期間制御用TFTのゲート線1131、1132のみを図示し、選択用TFTと消去用TFTのゲート線111、112の図示は省略している。図2(b)において、黒丸部は結線部を表す。
【0052】
本発明の有機EL表示装置では、画素100を千鳥配置とし、千鳥配置された画素に対し光学特性の異なる副画素101、102の各画素内での位置を全ての画素において同一としてそれぞれ千鳥配置としている。そのため、各行目の画素は、1列おきに列方向に半画素分(副画素分)ずれて配置されている。a行b+1列目の画素100の列方向の配置位置は、a行b列目の画素100の列方向の配置位置とa+1行b列目の画素100の列方向の配置位置の間の位置である。また、a行b+2列目の画素100の列方向の配置位置は、a−1行b+1列目の画素100の列方向の配置位置とa行b+1列目の画素100の列方向の配置位置の間の位置である。つまり、a行b+2列目の画素100の列方向の配置位置は、a行b列目と同じ列方向の配置位置となる。そして、a行のゲート線1131は、a行b列目の画素100内の第1の副画素101と第2の副画素102の間に配置され、a−1行b+1列目の画素100の第2の副画素102とa行b+1列目の画素100の第1の副画素101の間に配置されている。そして、a行のゲート線1132は、a行b列目の画素100の第2の副画素102とa+1行b列目の画素100の第1の副画素101との間に配置され、a行b+1列目の画素100内の第1の副画素101と第2の副画素102の間に配置されている。ここで、a、bは自然数である。
【0053】
このようにすることで、ゲート線1131を、ゲート線1132と交差することなく、各画素のレンズを配した第1の副画素101の発光制御用TFT1641のゲート端子と接続することができる。また、ゲート線1132を、ゲート線1131と交差することなく、各画素のレンズを配していない第2の副画素102の発光制御用TFT1642のゲート端子と接続することができる。
【0054】
本例の比較例として、図7(a)に一例を挙げて、画素配列、配線接続形態、配線配置について説明する。本比較例の有機EL表示装置は、画素配列、配線接続形態、配線配置を除いて、表示装置の層構成や画素回路等は本発明の有機EL表示装置と同様である。以下に違いのある点を説明する。
【0055】
本比較例では、画素100は、行及び列のいずれの方向にも直線状に配置されている。直線状に配置された画素に対し、光学特性の異なる副画素101、102の各画素内での位置を、b列目とb+1列目において交互に異ならせて配置している。図7においては、上下位置を行方向において互い違いにしている。このようにして副画素101、102をそれぞれ千鳥配置とし、本発明と同様に解像感を向上した表示を可能とした構成としている。即ち、副画素どうしのみが千鳥配置されている。また、千鳥配置された第1の副画素101中の有機EL素子の上面にレンズが配置され、レンズ26も千鳥配置にすることで、レンズ径を約1.6倍とすることができ、レンズによる集光に寄与する範囲を約2.5倍にできる。即ち、レンズ26の集光効果を高めることができる。
【0056】
図7(b)は本比較例の有機EL表示装置の配線接続形態と配線配置の概略を示す図である。図7(b)では、図7(a)に対し、レンズの図示を省略している。また、ゲート線について、発光期間制御用TFTのゲート線1131、1132のみを図示している。選択用TFTと消去用TFTのゲート線111、112の図示は省略している。
【0057】
本比較例の有機EL表示装置では、画素が直線状に配置されている。そのため、発光制御用TFT1641,1642のゲート端子と接続するためには、図7(b)に示すように、a行に対応するゲート線1131、1132が、a行の画素100中を通るよう配置される。ゲート線1131,1132を単一層で構成した場合には、一列おきに、ゲート線1131から発光期間制御用TFT1641を介して第1の有機EL素子171へ接続する配線経路と、ゲート線1132とが交差する箇所が発生する。同様に、一列おきに、ゲート線1132から発光期間制御用TFT1642を介して第2の有機EL素子172へ接続する配線経路と、ゲート線1131とが交差する箇所が発生する。
【0058】
このため、本比較例の有機EL表示装置では、この交差箇所の配線構成を以下のような構成としなければならない。例えば、ゲート線1131,1132を二層からなる構成とし、この二層の間に絶縁層を配する構成とする。或いは、発光期間制御用TFT1641、1642から有機EL素子171、172へゲート線とは異なる層で形成された配線により、ゲート線1131或いは1132を横切って接続する構成等としなければならない。
【0059】
交差箇所において、このいずれの配線構成においても、ゲート線1131或いは1132と、これと交差する配線間との寄生容量により、ゲート線1131或いは1132の寄生容量が増加する。このため、ゲート制御信号P31或いはP32の立ち上がり、立ち下がりに遅延が生じる。
【0060】
ゲート制御信号は表示領域10の周辺の行制御回路11から入力されるが、本比較例では、一列おきにゲート線1131或いは1132に交差箇所が発生する。そのため、表示領域10の内側ほど、上述したゲート制御信号P31或いはP32の立ち上がり、立ち下がりの遅延が大きくなる。このため、輝度むらが生じることがある。
【0061】
また、ゲート線1131、1132を二層からなる構成として、この二層の間に絶縁層を配する構成では、製造コストが増加する。
【0062】
また、発光期間制御用TFT1641、1642からゲート線1131,1132を横切って有機EL素子171、172へと接続する配線として、ゲート線とは異なる層を用いる場合は以下の問題が生じる。即ち、その層に新たな配線が形成される分だけ、製造工程における異物等によって特にその層と同層の配線と短絡する可能性が高まる。
【0063】
比較例の有機EL表示装置では、副画素101、102どうしが千鳥配置され、解像感を向上した表示とレンズ径の増大を可能としている。しかしながら、比較例では画素が直線状で、副画素101、102の各画素内での位置を、一列おきに異ならせている。そのため、一列おきに、ゲート線1131、1132と副画素101,102の発光期間制御用TFT1641,1642のゲート端子との接続配線が、ゲート線1131、1132と交差する箇所が発生する。
【0064】
これに対し、本発明の有機EL表示装置では、画素100を千鳥配置とし、千鳥配置された画素に対し光学特性の異なる副画素101、102の各画素内での位置を全ての画素において同一とすることで副画素101、102をそれぞれ千鳥配置とした。この構成により、副画素101、102の発光期間制御用TFT1641,1642のゲート端子と、ゲート線1131、1132とが、ゲート線1131,1132と交差することなく、接続可能な構成となっている。具体的には、ゲート線1131,1132のうち、一方が画素100内の、第1の副画素101と第2の副画素102との間に配置され、他方は、隣の画素との間に配置されている。より具体的には、b列目では、ゲート線1131は、画素100内の第1の副画素101Rと第2の副画素102Rとの間に配置され、ゲート線1132は、隣接する2つの画素100Rの間に配置されている。b+1列目では、ゲート線1131は、隣接する2つの画素100Gの間に配置され、ゲート線1132は、画素100内の第1の副画素101Gと第2の副画素102Gとの間に配置されている。これにより、上述したゲート線1131、1132の寄生容量が増加することを抑制できる。また、ゲート線1131、1132を単一の層で形成することができる。これにより、上述した、製造コストの増加、配線短絡可能性の増加の問題を発生させずに済む。
【0065】
図6に、図5の画素回路を備えた本発明の有機EL表示装置のi行目にある画素回路の駆動シーケンスのタイミングチャートの一例を示す。本例の駆動シーケンスは、1フレーム内において、階調表示信号が各画素に書き込まれるプログラム期間(A)乃至(D)を有する。そして、残りの期間は任意の比率により、対象画素の有機EL素子が発光する発光期間(E)と、対象画素の有機EL素子が非発光に制御される非発光期間(F)とに分かれている。
【0066】
プログラム期間である期間(A)乃至(D)は、対象列の対象行に関し、階調表示信号が対象画素に書き込まれる自行プログラム期間(B)、(C)と、対象行以外の画素に階調表示信号が書き込まれる他行プログラム期間(A)、(D)とからなる。自行プログラム期間は、ディスチャージ期間(B)と、書き込み期間(C)とからなる。V(i−1)、V(i)、V(i+1)は、対象列の、1フレーム期間におけるi−1行(対象行の1行前)、i行(対象行)、i+1行(対象行の1行後)の画素回路に入力されるデータ電圧Vdataを示す。
【0067】
以下、駆動シーケンス中の各期間における動作を説明する。
【0068】
(A)他行プログラム期間(対象行よりも前)
この期間では、対象行の画素回路において、ゲート線111にP1(i)としてLowレベル(Lレベル)の信号が入力され、選択用TFT161はオフ状態となっている。また、ゲート線112にP2(i)としてLレベルの信号が入力され、消去用TFT163はオフ状態となっている。この状態では、対象行であるi行の画素回路には、前の行に関する階調表示信号であるデータ電圧Vdataは入力されない。ゲート線1131、1132には共にLレベルの信号が入力され、発光期間制御用TFT1641、1642は共にオフ状態となっている。
【0069】
(B)ディスチャージ期間
この期間では、ゲート線111、112、及び1131にHighレベル(Hレベル)の信号が入力され、選択用TFT161、消去用TFT163、発光期間制御用TFT1641はオン状態となっている。ゲート線1132にはLレベルの信号が入力され、発光期間制御用TFT1642はオフ状態となっている。また、データ線121には対象行の階調表示信号であるデータ電圧V(i)が設定され、保持容量15のデータ線側にデータ電圧V(i)が入力される。
【0070】
消去用TFT163がオン状態になるため、駆動用TFT162のゲート端子と接地線14が、発光期間制御用TFT1641及び有機EL素子171を介して接続される。そして、駆動用TFT162のゲート電圧が直前の状態での電圧に関わらず、接地線電位Vocomに近い電圧となり、駆動用TFT162がオン状態となる。
【0071】
(C)書き込み期間
この期間では、ゲート線1131、1132にLレベルの信号が入力され、発光期間制御用TFT1641,1642はオフ状態となっている。これにより、駆動用TFT162のドレイン端子からゲート端子へと電流が流れ、駆動用TFT162のゲート−ソース間電圧が駆動用TFT162の閾値電圧に近づく。保持容量15の、駆動用TFT162のゲート端子と接続されている側に、この時の駆動用TFT162のゲート電圧が入力される。また、データ線121には、期間(B)から引き続き、対象行の階調表示信号であるデータ電圧V(i)が設定されており、保持容量15のデータ線側にデータ電圧V(i)が入力される。保持容量15には、駆動用TFT162のゲート電圧と、データ電圧V(i)の差分の電圧に対応する電荷が充電され、階調表示信号のプログラムが行なわれる。
【0072】
(D)他行プログラム期間(対象行よりも後)
この期間では、ゲート線111、112、1131、1132にLレベルの信号が入力され、選択用TFT162、消去用TFT163、発光期間制御用TFT1641、1642はオフ状態となっている。このため、データ線電圧が後の行に関する階調表示信号であるデータ電圧Vdataに変化しても、(C)の期間で保持容量15に充電された電荷は保持される。
【0073】
(E)発光期間
この期間では、ゲート線111にHレベルの信号が入力され、選択用TFT161がオン状態となっている。また、データ線121に、基準電圧Vslが設定される。このため、保持容量15のデータ線側に基準電圧Vslが入力される。この期間では消去用TFT163はオフ状態となっているため、(C)の期間で保持容量15に充電された電荷は保持されている。このため、データ電圧V(i)と基準電圧Vslの差分だけ、駆動用TFT162のゲート電圧が変化する。
【0074】
ゲート線111には、この後、期間(E)、期間(F)の間、Hレベルの信号が入力され、ゲート線112には、この後、期間(E)、期間(F)の間、Lレベルの信号が入力される。このため、選択用TFT161のオン状態、及び消去用TFT163のオフ状態は、期間(E)、期間(F)の間で維持され、駆動用TFT162のゲート電圧は、この期間で一定電圧に保たれる。また、この期間では、ゲート線1131にHレベルの信号が入力され、発光期間制御用TFT1641がオン状態となる。このため、駆動用TFT162のゲート電圧に応じた電流が有機EL素子171に供給され、この供給電流に応じた階調の輝度で有機EL素子171(第1の副画素101)が発光する。また、この期間では、ゲート線1132にLレベルの信号が入力され、発光期間制御用TFT1642はオフ状態となっている。このため有機EL素子172は通電されず、第2の副画素102では発光が起こらない。
【0075】
本実施形態では、第1の副画素101中の有機EL素子171は、正面輝度を増大した有機EL素子であるので、この発光期間(E)において正面輝度の高い表示が実現される。
【0076】
(F)非発光期間
この期間では、データ線1131、1132にLレベルの信号が入力され、発光期間制御用TFT1641、1642がオフ状態となる。このため、この期間では有機EL素子171、172は非発光となる。
【0077】
上述の駆動シーケンスによる駆動では、発光期間(E)において、第1の副画素101を発光させたが、本発明ではこれに限定されない。本発明の有機EL装置では、発光期間(E)における発光期間制御用TFT1641、1642のオン、オフ状態を切り替えることにより、第1の副画素101と第2の副画素102を任意に選択して発光させることが可能である。例えば、発光期間(E)において、発光期間制御用TFT1641をオフとし、発光期間制御用TFT1642をオンとすることにより、視野角が大きい表示を実現することができる。
【0078】
また、発光期間(E)において、発光期間制御用TFT1641、1642を共にオンとした駆動を行なってもよい。この場合、正面輝度を増大した第1の副画素101により、正面輝度を高めつつ、視野角が大きい第2の副画素102によって斜め方向への輝度の低下が抑制され、視野角特性が改善される。即ち、視野角特性を維持しつつ、光の利用効率を高めた表示を実現可能である。
【0079】
尚、図5に示した画素回路、及び図6に示した駆動シーケンスは、本発明の実施形態の一例であり、本発明はこの画素回路、駆動シーケンスに限定されるものではない。
【符号の説明】
【0080】
100:画素、101:第1の副画素、102:第2の副画素、26:レンズ、171,172:有機EL素子、162:駆動用TFT、1641,1642:発光期間制御用TFT

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の画素を有し、
各画素が、同じ色相で、且つ、光学特性が異なる第1の副画素と第2の副画素を有し、
各画素は、前記第1の副画素と第2の副画素それぞれに対応する有機EL素子と、前記有機EL素子それぞれに電流を供給する駆動用TFTと、を有し、
第1の副画素は第2の副画素よりも正面輝度が大きく、
前記画素の前記第1の副画素と第2の副画素は同一の階調表示信号によって各々独立に発光制御され、
前記画素及び前記各画素の第1の副画素どうしが千鳥状に配置されていることを特徴とする有機EL表示装置。
【請求項2】
前記第1の副画素は、前記有機EL素子の光取り出し側にレンズを有することを特徴とする請求項1に記載の有機EL表示装置。
【請求項3】
前記各画素は、前記第1の副画素に対応する前記有機EL素子の発光期間を制御する第1の発光期間制御用TFTと、前記第2の副画素に対応する前記有機EL素子の発光期間を制御する第2の発光期間制御用TFTを有し、
前記駆動用TFTは、前記第1の発光期間制御用TFT又は第2の発光期間制御用TFTを介して前記第1の副画素又は第2の副画素に対応する有機EL素子に電流を供給し、
前記各画素には、前記第1の発光期間制御用TFTを制御する第1のゲート線と前記第2の発光期間制御用TFTを制御する第2のゲート線のうちいずれか一方が配置されることを特徴とする請求項1又は2に記載の有機EL表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−113965(P2012−113965A)
【公開日】平成24年6月14日(2012.6.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−261917(P2010−261917)
【出願日】平成22年11月25日(2010.11.25)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】