表示素子及び表示システム
【課題】色毎で発光素子への駆動電圧或いは駆動電流が異なる表示素子において、大規模な駆動回路を用いずに、駆動基板上の配線抵抗と容量から生じる充放電時間差を縮め、表示画像以外の色付きが観られない良好な表示を得る。
【解決手段】表示素子１は、ＲＧＢの発色を示す発光素子を有する複数の画素が、同一面上に複数配置される。各画素には、対応するＲ画像信号配線２、Ｇ画像信号配線３、Ｂ画像信号配線４が接続される。各画像信号配線は、対応する画素の色毎に抵抗が異なるよう配線される。Ｒ画像信号配線２の配線幅Ｗ１、Ｇ画像信号配線３の配線幅Ｗ２、及びＢ画像信号配線４の配線幅Ｗ３は、それぞれ異なる。
【解決手段】表示素子１は、ＲＧＢの発色を示す発光素子を有する複数の画素が、同一面上に複数配置される。各画素には、対応するＲ画像信号配線２、Ｇ画像信号配線３、Ｂ画像信号配線４が接続される。各画像信号配線は、対応する画素の色毎に抵抗が異なるよう配線される。Ｒ画像信号配線２の配線幅Ｗ１、Ｇ画像信号配線３の配線幅Ｗ２、及びＢ画像信号配線４の配線幅Ｗ３は、それぞれ異なる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示素子に係り、特に有機エレクトロルミネッセンス（以下、「ＥＬ」と略す）素子より成る表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示素子で用いる発光素子として、発光ダイオード（Light Emitting Diode）（以下、「ＬＥＤ」と略す）が近年注目されている。発光素子の駆動方法については、電流駆動または電圧駆動の方法が提案されている。以下、発光素子として電流駆動型有機ＥＬ素子を例にとり、従来の発光駆動について述べる。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）とも呼ばれ、高輝度発光が可能な面状の自発光が得られるものである。このＥＬ素子は、一対の電極（陽極及び陰極）間に発光層となる有機層をその機能に応じて積層し、その有機層の機能積層数を増やすことにより（非特許文献１、２参照）、低電圧で高効率な発光を可能としている。有機ＥＬ素子の基本となる素子構成は、陽極及び陰極間に有機層から成るＥＬ発光層及び正孔輸送層を備え、陽極／正孔輸送層／ＥＬ発光層／陰極の積層構造からなりたっている。この素子構成を基本として、ＥＬ発光層と陰極との間に有機層から成る電子輸送層を加え、陽極／正孔輸送層／ＥＬ発光層／電子輸送層／陰極の積層構造とすることで、高効率が図られてきた。更に、ＥＬ発光層を通過するキャリアを阻止するためにＥＬ発光層と電子輸送層の間にブロッキング層が設けられたり、低電圧でキャリアの注入が可能となるように陰極と電子輸送層の間に電子注入層としての金属薄膜が設けられたりしている。こうすることで、発光効率の改善が試みられてきた。
【０００４】
このような発光素子として有機ＥＬ素子を用いた表示素子では、発光層内への正孔と電子の注入により発光輝度が制御される。この表示素子の駆動方法としては、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ（Thin Film Transistor）」と略す）で構成されたアクティブ・マトリクス型定電圧駆動または定電流駆動などが知られている（例えば、特許文献１参照）。これらの駆動により自発光することから、有機ＥＬ素子は高密度化され、表示素子として用いられようとしている。また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を発光する有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの薄膜ディスプレイも実現できる。
【０００５】
上記の表示素子で用いる画像信号線は、通常、図２５に示されるように、Ｒ画素に接続された画像信号線７６、Ｇ画素に接続された画像信号線７７、Ｂ画素に接続された画像信号線７８が、同じ幅、同じ厚さ、同じ材料でパターニングされている。
【特許文献１】特開２００１−１４７６５９号公報
【特許文献２】特開２００３−２５５８８４号公報
【非特許文献１】C.W.Tang、他１名、"Organic electroluminescent diodes"、 Applied Physics Letters、米国、第５１巻、１９８７年、ｐ．９１３−９１５
【非特許文献２】C.W.Tang、他２名、"Electroluminescent of doped organic thin films"、Journal of Applied Physics、米国、第６５巻、１９８９年、ｐ．３６１０−３６１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来例の定電圧駆動型の表示素子の場合、発光素子を電極間やＴＦＴを介して定電圧により発光させるためには、画像信号源から画素回路までの画像信号線の抵抗により減少した電流での寄生容量の電荷の充電または放電時間が必要となる。この寄生容量への電荷が充電または放電完了しない状態で走査信号線が非選択状態になった場合には、有機ＥＬ発光素子の発光は所定の輝度に達しない状態で発光する。このときの充放電時間は、画像信号電圧が小さいときは短く、画像信号電圧が大きいときは長くかかる。従って、定電圧駆動発光素子の発光電圧が低くて高輝度なほど、画像信号電圧が小さく充放電時間は短くて済む。逆に発光素子の発光電圧が高くならないと所定の輝度が得られない場合には、画像信号電圧が大きくなり充放電時間は長くなる。
【０００７】
この表示素子をＲＧＢの各色に対応する複数の発光素子より成るカラー・マトリクス表示素子に適用する場合を考える。この場合、Ｂの発光素子の発光電圧が低くてＲの発光電圧が高い場合は、ホワイトバランス比にも依るが、Ｒの画像信号電圧が高くなり、Ｂの画像信号電圧が低くなる場合が多い。このため、図２６で示されるように、表示素子１に黒色の帯（黒帯）８３と白色の帯（白帯）８１とのストライプを表示した場合には、白帯８１の上部は画像信号電圧が低く充放電時間の短い青色８０が先に表示され始める（青にじみ表示）。これに対し黒帯８３の上部には、画像信号電圧が低く充放電時間の長い赤色８２が残って表示されることになる（赤にじみ表示）。
【０００８】
また、従来例の定電圧駆動型の表示素子の場合、発光素子を電極間やＴＦＴを介して定電流により発光させるためには、画像信号線の抵抗による補償電圧の上昇までの寄生容量の充電または放電時間が必要となる。この容量への電荷が充電または放電完了しない状態で保持信号線が非選択状態になった場合には、有機ＥＬ発光素子の発光は所定の輝度に達しない状態で発光する。このときの充放電時間は、画像信号電流が大きいときは短く、画像信号電圧が小さいときは長くかかる。従って、定電流駆動発光素子の電流効率が低く発光電流が大きくならないと所定の輝度が得られない場合には、画像信号電流は大きくなり充放電時間が短くて済む。逆に定電流駆動発光素子が高電流効率で発光電流が小さくても高輝度なほど画像信号電流が小さくなるため、充放電時間は長くなる。
【０００９】
この表示素子をＲＧＢの各色に対応する複数の発光素子より成るカラー・マトリクス表示素子に適用する場合を考える。この場合、Ｂの発光素子の発光電流が大きくてＲの発光電流が小さい場合は、ホワイトバランス比にも依るが、Ｒの画像信号電流が少なくなり、Ｂの画像信号電流は多くなる場合が多い。このため、前述した図２６で示されるように、表示素子１に黒帯８３と白帯８１のストライプを表示した場合には、白帯８１の上部は画像信号電流が大きく充放電時間の短い青色８０が先に表示され始める。これに対し黒帯８３の上部には、画像信号電流が小さく充放電時間の長い赤色８２が残って表示されることになる。この対策として、充放電時間を短くするために大電流で発光する低効率な発光素子を全色に用いることが考えられる。しかし、この場合には、消費電力の点で不利となる。
【００１０】
上記に関連して、特許文献２では、配線の抵抗分で発生する電圧降下による輝度の変動を駆動回路で補償制御する手段を備えた駆動制御装置が開示されている。しかし、この装置では、これらの制御を行なうためには、大規模な駆動回路を用意する必要があった。
【００１１】
本発明は、色毎で発光素子への駆動電圧或いは駆動電流が異なる表示素子において、大規模な駆動回路を用いずに、駆動基板上の配線抵抗と容量から生じる充放電時間差を縮め、表示画像以外の色付きが観られない良好な表示を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る表示素子は、異なる発色を示す発光素子を有する画素が、同一面上に複数配置された表示素子において、前記複数の画素に接続された複数の画像信号配線を有し、前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に抵抗が異なるよう配線されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る表示素子は、異なる発色を示す発光素子を有する画素が、同一面上に複数配置された表示素子において、前記複数の画素に接続された複数の画像信号配線を有し、前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に容量が異なるように配線されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、色毎で発光素子への駆動電圧、或いは駆動電流が異なる表示素子において、大規模な駆動回路を用いずに、駆動基板上の配線抵抗と容量から生じる充放電時間差を縮めることが可能となる。これにより、電流駆動表示素子で表示画像以外の色付きが観られない良好な表示が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本実施の形態は、有機ＥＬ素子を定電圧駆動する際に駆動基板上の配線抵抗と容量から生じる充放電時間、即ち有機ＥＬ素子の画像信号電圧印加に対しての各色発光素子の所望輝度に達する時間の差から生じる画像の課題を軽減するものである。また、本実施の形態は、有機ＥＬ素子を定電流駆動する際に駆動基板上の配線抵抗と容量から生じる充放電時間、即ち有機ＥＬ素子の画像信号電圧印加に対しての各色発光素子の所望輝度に達する時間の差から生じる画像の課題を軽減するものである。
【００１７】
このため、本実施の形態では、異なる発色を示す発光素子よりなる画素が接続された画像信号配線の抵抗または容量を異ならせることを主眼としている。具体的には、発色別に画像信号配線の抵抗を異ならせるために、異なった材料で配線したり、異なった配線幅で配線したり、異なった厚さで配線したりする手段を用いる。また、発色別に画像信号配線の容量を異ならせるために、走査配線との配線交点を異なった配線幅で配線したり、走査配線との間に異なった厚さの絶縁層を配線したり、走査配線との間に異なった材料の絶縁層を配線したりする手段を用いる。
【００１８】
こうすることで、大規模な駆動回路を用いずに表示素子の製造材料で上記の課題に対処することができる。すなわち、発光電圧が低く充放電時間の短い有機ＥＬ発光素子と発光電圧が高く充放電時間の長い有機ＥＬ発光素子を一枚のパネル上で混在させても、画像信号電圧源から配線の抵抗を介して寄生する容量および保持容量への充放電時間差が表示へ酷く作用しない。また、発光電流が大きく充放電時間の短い有機ＥＬ発光素子と発光電流が小さく充放電時間の長い有機ＥＬ発光素子を一枚のパネル上で混在させても、画像信号電流源から配線の抵抗を介して寄生する容量への充放電時間差が表示へ酷く作用しない。
【００１９】
従って、色毎で発光素子への駆動電圧、或いは駆動電流が異なる表示素子において、大規模な駆動回路を用いずに、駆動基板上の配線抵抗と容量から生じる充放電時間差を縮めることが可能となる。これにより、電流駆動表示素子で表示画像以外の色付きが観られない良好な表示が可能となる。
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
まず、本発明の第１の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本実施例は、有機ＥＬ素子を定電圧駆動する構成の表示素子に適用したものである。
【００２２】
図２４に示す表示システムは、定電圧駆動型の表示素子１、垂直シフトレジスタ１０３、水平シフトレジスタ９２、駆動電圧ラッチ９１、電圧電流変換部９４、および表示コントローラ１０８を有している。表示コントローラ１０８は、コントローラ９９の制御の元で外部より供給される画像データ１０１をタイミングジェネレータ９８に同期して記憶部１００に取り込む。垂直シフトレジスタ１０３は、表示コントローラ１０８からのスタートパルス９３及びシフトクロック１０２に同期して、表示素子１の各走査信号線１０７を順次選択走査していく。水平シフトレジスタ９２は、表示コントローラ１０８からのスタートパルス９５及びシフトクロック９７に同期して、ラッチ信号を生成する。駆動電圧ラッチ９１は、そのラッチ信号により、表示コントローラ１０８からの画像データ１００に対応する駆動電圧信号９６をラッチする。電圧電流変換部９４は、ラッチされた駆動電圧値を電流に変換し、垂直シフトレジスタ１０３と同期して走査ライン毎に画像信号配線１０４〜１０６を介して表示素子１の各画素に供給する。表示素子１では、供給された駆動電圧に対応する容量を保持し、これに応じた駆動電流を有機ＥＬ素子に供給して発光させる。
【００２３】
図１７は、上記の定電圧駆動を行なう画素内の定電圧駆動回路の例を示す。図１８は、図１７に示す駆動回路の動作タイミングを説明するタイミングチャートである。
【００２４】
まず、画像信号線３２を通して画像信号電圧が印加される。その後に走査信号線３３が選択され、ＰチャネルのＴＦＴ３４がＯＮ状態となる。これにより、容量３０には、画像信号線３２に印加された画像信号電圧レベルが保持される。この時点で、ＮチャネルのＴＦＴ３６は、有機ＥＬ発光素子３７に今回の設定電圧に対応した電流を流す。その後に走査信号線３３が非選択状態にされ、ＰチャネルのＴＦＴ３４がＯＦＦ状態となる。その後も、ＮチャネルのＴＦＴ３６は、容量３０に設定されたゲート電圧に対応した電流を有機ＥＬ発光素子３７に流し続ける。上記の一連の動作で、有機ＥＬ発光素子３７は発光する。
【００２５】
図２１及び図２２は、上記の有機ＥＬ素子において、積層された有機薄膜を陽極および陰極で狭持した素子構成を示す図である。図２１及び図２２において、５１はガラス基板、５２はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明な陽極、５３は正孔輸送層、５４は発光層、５５は電子輸送層、５６は陰極、５７は電源、５８は正孔、５９は電子である。図２２に示すように、陽極５２及び陰極５６間に接続された電源５７により、陽極５２側に正電圧、陰極５６側に負電圧を印加する。これにより、正孔輸送層５３を通った正孔５８と電子輸送層５５を通った電子５９が発光層５４内で励起子を形成し、再結合により発光する。
【００２６】
ここで、画素に用いられる有機ＥＬ素子の発光層には、例えば３重項状態から燐光を発する図２３（ａ）〜（ｃ）に示される構造式を有する材料が、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光材料として用いられる。同図（ａ）〜（ｃ）に示す発光材料は、電荷を運ぶ電荷輸送基（カルバゾール）と、燐光基（イリジウム錯体）とが鎖状に繋がった構造の燐光性高分子（分子量：１２０００〜１６０００）を用いたものである。なお、燐光材料としては、イリジウム錯体に限らず、他の材料でもよい。また、発光材料は、本発明では燐光材料に限らず、従来から用いられている蛍光材料を用いてもよい。
【００２７】
上記構成の有機ＥＬ素子を用いた発光素子よりなる画素は、前述した図２４の表示素子１に示されるように列方向に画像信号線１０４、行方向に走査配線１０７が接続され、マトリックス状に配置されている。なお、Ｒ画像信号線１０４はＲの画素に、Ｇ画像信号線１０５はＧの画素に、Ｂ画像信号線１０６はＢの画素に夫々接続されている。
【００２８】
このような基板では、前述した図１７に示すように各画素までの画像信号配線に抵抗３５と容量３１が寄生する。この抵抗３５は線端で約１００ｋΩであり、容量３１は線端で約３０ｐＦである。また、保持容量３０は５ｐＦである。これらの抵抗と容量により電圧の立ち上がりと立ち下がりに遅延が生じる。上述の容量と配線抵抗により画像信号電圧の印加から電圧源から１番離れた画素の輝度の立ち上がり波形を観てみると、図９乃至１１のようになっている。
【００２９】
図９はＲ画像信号線、図１０はＧ画像信号線、そして、図１１はＢ画像信号線の立ち上がり波形である。ここで、Ｂの発光素子の画像信号線電圧＞Ｇの発光素子の画像信号線電圧＞Ｒの発光素子の画像信号線電圧であり、所定輝度までの立ち上がり時間は、この順になっている。この計算式より画像信号電圧が高い方がｔ＝Ｃ×Ｖ÷ｉ（ｔ：充電時間、Ｃ：容量、Ｖ：電圧、ｉ：電流）の関係より長い時間が必要となる。なお、図９乃至１１のグラフの縦軸は光応答を測定するフォトマルチプライアの電圧出力となっている。
【００３０】
図１５は、上記の光応答をより定量的に計算した結果を示してある。ここで、電圧は、略有機ＥＬ素子＋駆動ＴＦＴのゲート電圧にかかる電圧である。目標輝度を得るためには同図に示す同並びの電圧値までデータ配線を充電する必要がある。また、輝度は駆動電流に対する目標輝度であり、電流と輝度の交点で示される値は目標輝度相当の電圧までデータ配線を充電する時間である。例えば、１０Ｖの大画像信号電圧で１０００ｃｄ／ｍ２を得るための１００ｋΩのデータ配線には０．１ｍＡが流れ充放電時間は３３．１２μＳである。なお、本実施例では、図１５に示すデータ配線充放電時間をデータ線容量が３０ｐＦと仮定して計算している。ＲＧＢの発光画素よりなる表示素子１では、ホワイトバランスを考慮した必要輝度が、Ｒで５０ｃｄ／ｍ２、Ｇで１００ｃｄ／ｍ２、Ｂで２５ｃｄ／ｍ２である。この時、Ｒ画像信号線の「有機ＥＬ素子＋駆動ＴＦＴのゲートにかかる電圧」は６Ｖ、Ｇ画像信号線の「有機ＥＬ素子＋駆動ＴＦＴのゲートにかかる電圧」は５Ｖ、Ｂ画像信号線の「有機ＥＬ素子＋駆動ＴＦＴのゲートにかかる電圧」は４Ｖがかかっていた。
【００３１】
本実施例では、画素の色毎に、対応する画像信号線を異なる配線幅で配線している。即ち、図１に示すようにＲ画像信号線２の配線幅Ｗ１は３．３μｍ幅で、Ｇ画像信号線３の配線幅Ｗ２は４．２μｍ幅で、Ｂ画像信号線４の配線幅Ｗ３は５μｍ幅でパターニングした（Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３）。なお、走査信号線１４、１５、１６の交点は５μｍ幅のままである。このとき、Ｒ画像信号線には６０μＡ、Ｇ画像信号線にも１６６μＡ、Ｂ画像信号線にも１５９μＡが流れていた。配線の抵抗と容量の違いで色毎の駆動電流と配線時定数の関係が調整され、ＲＧＢの立ち上がり波形は３色ともに略図１０に示すような波形に一致した。この結果、図２６に示すような色毎による発光ずれは観察されなくなった。
【実施例２】
【００３２】
次に、本発明の第２の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本実施例も、第１の実施例と同様に、有機ＥＬ素子を定電圧駆動する構成の表示素子に適用したものである。なお、第１の実施例と同様の構成要素については、その説明を簡略又は省略する。
【００３３】
本実施例では、画素の色毎に、対応する画像信号線を異なる厚さで配線している。即ち、図２に示すようにＲ画像信号線５の厚さｄ１は３３０ｎｍ厚で、Ｇ画像信号線６の厚さｄ２は４２０ｎｍ厚で、Ｂの画像信号線７の厚さｄ３は５００ｎｍ厚でパターニングした（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３）。これにより、配線の抵抗の違いで色毎の駆動電圧と配線時定数の関係が調整され、ＲＧＢの立ち上がり波形は３色ともに略図１０に示すような波形に一致した。この結果、図２６に示すような色毎による発光ずれは観察されなくなった。
【実施例３】
【００３４】
次に、本発明の第３の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本実施例も、第１の実施例と同様に、有機ＥＬ素子を定電圧駆動する構成の表示素子に適用したものである。なお、第１の実施例と同様の構成要素については、その説明を簡略又は省略する。
【００３５】
本実施例では、画素の色毎に、対応する画像信号線を異なる材料で配線している。即ち、図３に示すようにＲ画像信号線８はＣｒ材料で、Ｇ画像信号線９はＭｏ材料で、Ｂ画像信号線１０はＡｌ材料でパターニングした。それぞれの配線材料の抵抗率は図７に示す通りであり、Ｃｒは１２．７μΩ・ｃｍ、Ｍｏは５μΩ・ｃｍ、Ａｌは２．５μΩ・ｃｍである。
【００３６】
これらの色毎の配線材料の違いにより、色毎の駆動電圧と配線時定数の関係が調整され、ＲＧＢの立ち上がり波形は３色ともに略図１０に示すような波形に一致した。この結果、図２６に示すような色毎による発光ずれは観察されなくなった。
【実施例４】
【００３７】
次に、本発明の第４の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本実施例は、有機ＥＬ素子を定電流駆動する構成の表示素子に適用したものである。なお、有機ＥＬ素子の素子構成については前述した図２１及び図２２と同様であり、発光材料については図２３と同様であり、表示素子の全体構成については図２４と同様であるため、その説明を省略する。
【００３８】
図１９は、定電流駆動を行なう画素内定電流駆動回路の例を示す。この回路は、例えば前述した特許文献１で開示されたようなアクティブ・マトリクス型で電流駆動を行なう有機ＥＬ表示素子で用いられる。図２０は、図１９に示す回路の駆動タイミングを説明するタイミングチャートである。
【００３９】
まず、走査信号線４３が選択され、ＮチャネルのＴＦＴ４５がＯＮ状態となる。それから、画像信号線４２を通して有機ＥＬ発光素子３７の駆動電流が印加され有効状態とされる。その後に保持信号線４４が選択され、ＰチャネルのＴＦＴ４７をＯＮする。これにより、ＰチャネルのＴＦＴ４６は駆動電流を自身のチャネルに流して変換された電圧レベルをゲートに発生させ、容量４０はＴＦＴ４６のゲートに生じた電圧レベルを保持する。この時点で、ＰチャネルのＴＦＴ４８は、有機ＥＬ発光素子３７に今回の設定電流を流す。次に、保持信号線４４が非選択されＴＦＴ４７がＯＦＦとなると、ＰチャネルのＴＦＴ４８は有機ＥＬ発光素子３７に、保持容量４０の電圧レベルに対応した定電流を流す。上記の一連の動作で有機ＥＬ発光素子３７は発光する。
【００４０】
上記の発光素子よりなる画素は、前述した図２４の表示素子１に示されるように列方向に画像信号線１０４、行方向に走査配線１０７が接続され、マトリックス状に配置されている。なお、Ｒ画像信号線１０４はＲの画素に、Ｇ画像信号線１０５はＧの画素に、Ｂ画像信号線１０６はＢの画素に夫々接続されている。
【００４１】
このような基板では、前述した図１９に示すように各画素までの画像信号配線に容量４１が寄生する。この容量４１は約１０〜２０ｐＦであり、略配線の長さに比例する値である。この容量４１と配線抵抗により画像信号電流の印加から電流源から１番離れた画素の輝度の立ち上がり波形を観てみると、図１２乃至１４のようになっている。
【００４２】
図１４はＢ画像信号線、図１３はＧ画像信号線、そして、図１２はＲ画像信号線の立ち上がり波形である。ここで、Ｂの発光素子の駆動電流＞Ｇの発光素子の駆動電流＞Ｒの発光素子の駆動電流であり、所定輝度までの立ち上がり時間はこの順になっている。駆動電流は少ない方がｔ＝Ｃ×Ｖ÷ｉ（ｔ：充電時間、Ｃ：容量、Ｖ：電圧、ｉ：電流）の関係より長い時間が必要となる。なお、図１２及至１４のグラフの縦軸は光応答を測定するフォトマルチプライアの電圧出力となっている。
【００４３】
図１６は、上記の応答をより定量的に計算した結果を示してある。ここで、電圧は有機ＥＬ素子にかかる電圧であり、電流と電圧の交点で示される値は目標輝度相当の電圧までデータ配線を充電する時間である。例えば、８０．８ｎＡの大駆動電流で１０００ｃｄ／ｍ２を得るため電圧は３Ｖでありそのときののデータ配線充放電時間は０．３７１ｍＳである。なお、本実施例では、図１６に示すデータ配線充放電時間をデータ線容量が１０ｐＦと仮定して計算している。
【００４４】
ＲＧＢの発光画素よりなる表示素子１では、ホワイトバランスを考慮した必要輝度が、Ｒで５０ｃｄ／ｍ２、Ｇで１００ｃｄ／ｍ２、Ｂで２５ｃｄ／ｍ２である。この時Ｒには１６１．６ｎＡ、Ｇには３２３．２ｎＡ、Ｂには１０２８ｎＡが画像信号線１０４乃至１０６に流れていた。また、そのときの電圧は、夫々、２．１Ｖ、２．４Ｖ、２．７Ｖであった。
【００４５】
本実施例では、画素の色毎に、対応する画像信号線における走査信号線との配線交点の配線幅が異なるように配線している。即ち、図４に示すようにＲ画像信号線１１と走査のための走査信号線（ゲート線）１４との交点の配線幅Ｗ４は５μｍ幅でパターニングした。また、Ｇ画像信号線１２と走査のための走査信号線１４との交点の配線幅Ｗ５は２．９μｍ幅でパターニングした。さらに、Ｂ画像信号線１３と走査信号線１４との交点の配線幅Ｗ６は１μｍ幅でパターニングした（Ｗ４＞Ｗ５＞Ｗ６）。
【００４６】
これにより、配線の容量の違いで色毎の駆動電流と配線時定数の関係が調整され、ＲＧＢの立ち上がり波形は３色ともに略１３に示すような波形に一致した。この結果、図２６に示すような色毎による発光ずれは観察されなくなった。
【実施例５】
【００４７】
次に、本発明の第５の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本実施例も、第１の実施例と同様に、有機ＥＬ素子を定電流駆動する構成の表示素子に適用したものである。なお、第１の実施例と同様の構成要素については、その説明を簡略又は省略する。
【００４８】
本実施例では、画素の色毎に、対応する画像信号線における走査信号線との間の絶縁膜の厚さが異なるように配線している。即ち、図５に示すようにＲ画像信号線１７と走査のための走査信号線（ゲート線）（非図示）との間の絶縁膜２０の厚さｄ４は５００ｎｍ厚でパターニングした。また、Ｇ画像信号線１８と走査信号線との間の絶縁膜２１の厚さｄ５は２９０ｎｍ厚でパターニングした。さらに、Ｂ画像信号線１９と走査信号線との間の絶縁膜２２の厚さｄ６は１００ｎｍ厚でパターニングした（ｄ４＞ｄ５＞ｄ６）。
【００４９】
これにより、配線の容量の違いで色毎の駆動電流と配線時定数の関係が調整され、ＲＧＢの立ち上がり波形は３色ともに略図１３に示すような波形に一致した。この結果、図２６に示すような色毎による発光ずれは観察されなくなった。
【実施例６】
【００５０】
以下、本発明の第６の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本実施例も、第１の実施例と同様に、有機ＥＬ素子を定電流駆動する構成の表示素子に適用したものである。なお、第１の実施例と同様の構成要素については、その説明を簡略又は省略する。
【００５１】
本実施例では、画素の色毎に、対応する画像信号線における走査信号線との間の絶縁膜の材料が異なるように配線している。即ち、図６に示すようにＲ画像信号線２３と走査のための走査信号線（ゲート線）（非図示）との間の絶縁膜２６の材料は、ＳｉＯ２を用いてパターニングした。また、Ｇ画像信号線２４と走査信号線との間の絶縁膜２７の材料は、Ｓｉ３Ｎ４を用いてパターニングした。さらに、Ｂ画像信号線２５と走査信号線との間の絶縁膜２８の材料は、Ｔａ２Ｏ５を用いてパターニングした。
【００５２】
それぞれの配線材料の比誘電率は、図８に示す通りであり、ＳｉＯ２は４．０、Ｓｉ３Ｎ４は９．０、Ｔａ２Ｏ５は２５．０である。これらの絶縁膜材料の比誘電率の違いにより、色毎の駆動電流と配線時定数の関係が調整され、ＲＧＢの立ち上がり波形は３色ともに略図１３に示すような波形に一致した。この結果、図２６に示すような色毎による発光ずれは観察されなくなった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、有機ＥＬ素子を用いた表示素子の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施例に係る表示素子の画像信号配線を示す平面図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る表示素子の画像信号配線を示す側面図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る表示素子の画像信号配線を示す平面図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る表示素子の画像信号配線を示す平面図である。
【図５】本発明の第５の実施例に係る表示素子の画像信号配線を示す側面図である。
【図６】本発明の第６の実施例に係る表示素子の画像信号配線を示す側面図である。
【図７】第３の実施例において、配線材料と抵抗率を表す図である。
【図８】第６の実施例において、配線材料と比誘電率を表す図である。
【図９】第１〜第３の実施例において、抵抗および容量を含む配線で接続された画素の画像信号に対する光応答波形を示すグラフである。
【図１０】第１〜第３の実施例において、抵抗および容量を含む配線で接続された画素の画像信号に対する光応答波形を示すグラフである。
【図１１】第１〜第３の実施例において、抵抗および容量を含む配線で接続された画素の画像信号に対する光応答波形を示すグラフである。
【図１２】第４〜第６の実施例において、容量を含む配線で接続された画素の画像信号に対する光応答波形を示すグラフである。
【図１３】第４〜第６の実施例において、容量を含む配線で接続された画素の画像信号に対する光応答波形を示すグラフである。
【図１４】第４〜第６の実施例において、容量を含む配線で接続された画素の画像信号に対する光応答波形を示すグラフである。
【図１５】第１〜第３の実施例において、配線用抵抗と容量の充電にかかる時間を表す図である。
【図１６】第４〜第６の実施例において、本実施例の容量の充電にかかる時間を表す図である。
【図１７】第１〜第３の実施例の表示素子で用いる画素内定電圧駆動回路の構成を示す回路図である。
【図１８】図１７の画素内駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図１９】第４〜第６の実施例の表示素子で用いる画素内定電流駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２０】図１９の画素内駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図２１】第１〜第６の実施例の表示素子で用いる有機ＥＬの素子構成を示す図である。
【図２２】第１〜第６の実施例の表示素子で用いる有機ＥＬの発光原理を示す図である。
【図２３】（ａ）〜（ｃ）は、第１〜第６の実施例の表示素子で用いる発光材料の分子構造を示す図である。
【図２４】第１〜第６の実施例の表示素子を用いた表示システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２５】従来例の表示素子の画像信号配線を示す平面図である。
【図２６】従来例の表示の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 表示素子
２、５、８、１１、１７、２３ Ｒ画像信号線
３、６、９、１２、１８、２４ Ｇ画像信号線
４、７、１０、１３、１９、２５ Ｂ画像信号線
１４〜１６ 走査信号線
２０〜２２、２６〜２８ 絶縁膜
３０、３１ 容量
３２ 画像信号線
３３ 走査信号線
３４ ＰチャネルＴＦＴ
３５、３６ ＮチャネルＴＦＴ
３７ 有機ＥＬ発光素子
４０、４１ 容量
４２ 画像信号線
４３ 走査信号線
４４、４６〜４８ ＰチャネルＴＦＴ
４５ ＮチャネルＴＦＴ
５１ ガラス基板
５２ 陽極
５３ 正孔輸送層
５４ 発光層
５５ 電子輸送層
５６ 陰極
５７ 電源
５８ 正孔
５９ 電子
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示素子に係り、特に有機エレクトロルミネッセンス（以下、「ＥＬ」と略す）素子より成る表示素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
表示素子で用いる発光素子として、発光ダイオード（Light Emitting Diode）（以下、「ＬＥＤ」と略す）が近年注目されている。発光素子の駆動方法については、電流駆動または電圧駆動の方法が提案されている。以下、発光素子として電流駆動型有機ＥＬ素子を例にとり、従来の発光駆動について述べる。
【０００３】
有機ＥＬ素子は、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）とも呼ばれ、高輝度発光が可能な面状の自発光が得られるものである。このＥＬ素子は、一対の電極（陽極及び陰極）間に発光層となる有機層をその機能に応じて積層し、その有機層の機能積層数を増やすことにより（非特許文献１、２参照）、低電圧で高効率な発光を可能としている。有機ＥＬ素子の基本となる素子構成は、陽極及び陰極間に有機層から成るＥＬ発光層及び正孔輸送層を備え、陽極／正孔輸送層／ＥＬ発光層／陰極の積層構造からなりたっている。この素子構成を基本として、ＥＬ発光層と陰極との間に有機層から成る電子輸送層を加え、陽極／正孔輸送層／ＥＬ発光層／電子輸送層／陰極の積層構造とすることで、高効率が図られてきた。更に、ＥＬ発光層を通過するキャリアを阻止するためにＥＬ発光層と電子輸送層の間にブロッキング層が設けられたり、低電圧でキャリアの注入が可能となるように陰極と電子輸送層の間に電子注入層としての金属薄膜が設けられたりしている。こうすることで、発光効率の改善が試みられてきた。
【０００４】
このような発光素子として有機ＥＬ素子を用いた表示素子では、発光層内への正孔と電子の注入により発光輝度が制御される。この表示素子の駆動方法としては、薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ（Thin Film Transistor）」と略す）で構成されたアクティブ・マトリクス型定電圧駆動または定電流駆動などが知られている（例えば、特許文献１参照）。これらの駆動により自発光することから、有機ＥＬ素子は高密度化され、表示素子として用いられようとしている。また、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を発光する有機ＥＬ素子を用いることにより、フルカラーの薄膜ディスプレイも実現できる。
【０００５】
上記の表示素子で用いる画像信号線は、通常、図２５に示されるように、Ｒ画素に接続された画像信号線７６、Ｇ画素に接続された画像信号線７７、Ｂ画素に接続された画像信号線７８が、同じ幅、同じ厚さ、同じ材料でパターニングされている。
【特許文献１】特開２００１−１４７６５９号公報
【特許文献２】特開２００３−２５５８８４号公報
【非特許文献１】C.W.Tang、他１名、"Organic electroluminescent diodes"、 Applied Physics Letters、米国、第５１巻、１９８７年、ｐ．９１３−９１５
【非特許文献２】C.W.Tang、他２名、"Electroluminescent of doped organic thin films"、Journal of Applied Physics、米国、第６５巻、１９８９年、ｐ．３６１０−３６１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来例の定電圧駆動型の表示素子の場合、発光素子を電極間やＴＦＴを介して定電圧により発光させるためには、画像信号源から画素回路までの画像信号線の抵抗により減少した電流での寄生容量の電荷の充電または放電時間が必要となる。この寄生容量への電荷が充電または放電完了しない状態で走査信号線が非選択状態になった場合には、有機ＥＬ発光素子の発光は所定の輝度に達しない状態で発光する。このときの充放電時間は、画像信号電圧が小さいときは短く、画像信号電圧が大きいときは長くかかる。従って、定電圧駆動発光素子の発光電圧が低くて高輝度なほど、画像信号電圧が小さく充放電時間は短くて済む。逆に発光素子の発光電圧が高くならないと所定の輝度が得られない場合には、画像信号電圧が大きくなり充放電時間は長くなる。
【０００７】
この表示素子をＲＧＢの各色に対応する複数の発光素子より成るカラー・マトリクス表示素子に適用する場合を考える。この場合、Ｂの発光素子の発光電圧が低くてＲの発光電圧が高い場合は、ホワイトバランス比にも依るが、Ｒの画像信号電圧が高くなり、Ｂの画像信号電圧が低くなる場合が多い。このため、図２６で示されるように、表示素子１に黒色の帯（黒帯）８３と白色の帯（白帯）８１とのストライプを表示した場合には、白帯８１の上部は画像信号電圧が低く充放電時間の短い青色８０が先に表示され始める（青にじみ表示）。これに対し黒帯８３の上部には、画像信号電圧が低く充放電時間の長い赤色８２が残って表示されることになる（赤にじみ表示）。
【０００８】
また、従来例の定電圧駆動型の表示素子の場合、発光素子を電極間やＴＦＴを介して定電流により発光させるためには、画像信号線の抵抗による補償電圧の上昇までの寄生容量の充電または放電時間が必要となる。この容量への電荷が充電または放電完了しない状態で保持信号線が非選択状態になった場合には、有機ＥＬ発光素子の発光は所定の輝度に達しない状態で発光する。このときの充放電時間は、画像信号電流が大きいときは短く、画像信号電圧が小さいときは長くかかる。従って、定電流駆動発光素子の電流効率が低く発光電流が大きくならないと所定の輝度が得られない場合には、画像信号電流は大きくなり充放電時間が短くて済む。逆に定電流駆動発光素子が高電流効率で発光電流が小さくても高輝度なほど画像信号電流が小さくなるため、充放電時間は長くなる。
【０００９】
この表示素子をＲＧＢの各色に対応する複数の発光素子より成るカラー・マトリクス表示素子に適用する場合を考える。この場合、Ｂの発光素子の発光電流が大きくてＲの発光電流が小さい場合は、ホワイトバランス比にも依るが、Ｒの画像信号電流が少なくなり、Ｂの画像信号電流は多くなる場合が多い。このため、前述した図２６で示されるように、表示素子１に黒帯８３と白帯８１のストライプを表示した場合には、白帯８１の上部は画像信号電流が大きく充放電時間の短い青色８０が先に表示され始める。これに対し黒帯８３の上部には、画像信号電流が小さく充放電時間の長い赤色８２が残って表示されることになる。この対策として、充放電時間を短くするために大電流で発光する低効率な発光素子を全色に用いることが考えられる。しかし、この場合には、消費電力の点で不利となる。
【００１０】
上記に関連して、特許文献２では、配線の抵抗分で発生する電圧降下による輝度の変動を駆動回路で補償制御する手段を備えた駆動制御装置が開示されている。しかし、この装置では、これらの制御を行なうためには、大規模な駆動回路を用意する必要があった。
【００１１】
本発明は、色毎で発光素子への駆動電圧或いは駆動電流が異なる表示素子において、大規模な駆動回路を用いずに、駆動基板上の配線抵抗と容量から生じる充放電時間差を縮め、表示画像以外の色付きが観られない良好な表示を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明に係る表示素子は、異なる発色を示す発光素子を有する画素が、同一面上に複数配置された表示素子において、前記複数の画素に接続された複数の画像信号配線を有し、前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に抵抗が異なるよう配線されることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る表示素子は、異なる発色を示す発光素子を有する画素が、同一面上に複数配置された表示素子において、前記複数の画素に接続された複数の画像信号配線を有し、前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に容量が異なるように配線されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、色毎で発光素子への駆動電圧、或いは駆動電流が異なる表示素子において、大規模な駆動回路を用いずに、駆動基板上の配線抵抗と容量から生じる充放電時間差を縮めることが可能となる。これにより、電流駆動表示素子で表示画像以外の色付きが観られない良好な表示が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本実施の形態は、有機ＥＬ素子を定電圧駆動する際に駆動基板上の配線抵抗と容量から生じる充放電時間、即ち有機ＥＬ素子の画像信号電圧印加に対しての各色発光素子の所望輝度に達する時間の差から生じる画像の課題を軽減するものである。また、本実施の形態は、有機ＥＬ素子を定電流駆動する際に駆動基板上の配線抵抗と容量から生じる充放電時間、即ち有機ＥＬ素子の画像信号電圧印加に対しての各色発光素子の所望輝度に達する時間の差から生じる画像の課題を軽減するものである。
【００１７】
このため、本実施の形態では、異なる発色を示す発光素子よりなる画素が接続された画像信号配線の抵抗または容量を異ならせることを主眼としている。具体的には、発色別に画像信号配線の抵抗を異ならせるために、異なった材料で配線したり、異なった配線幅で配線したり、異なった厚さで配線したりする手段を用いる。また、発色別に画像信号配線の容量を異ならせるために、走査配線との配線交点を異なった配線幅で配線したり、走査配線との間に異なった厚さの絶縁層を配線したり、走査配線との間に異なった材料の絶縁層を配線したりする手段を用いる。
【００１８】
こうすることで、大規模な駆動回路を用いずに表示素子の製造材料で上記の課題に対処することができる。すなわち、発光電圧が低く充放電時間の短い有機ＥＬ発光素子と発光電圧が高く充放電時間の長い有機ＥＬ発光素子を一枚のパネル上で混在させても、画像信号電圧源から配線の抵抗を介して寄生する容量および保持容量への充放電時間差が表示へ酷く作用しない。また、発光電流が大きく充放電時間の短い有機ＥＬ発光素子と発光電流が小さく充放電時間の長い有機ＥＬ発光素子を一枚のパネル上で混在させても、画像信号電流源から配線の抵抗を介して寄生する容量への充放電時間差が表示へ酷く作用しない。
【００１９】
従って、色毎で発光素子への駆動電圧、或いは駆動電流が異なる表示素子において、大規模な駆動回路を用いずに、駆動基板上の配線抵抗と容量から生じる充放電時間差を縮めることが可能となる。これにより、電流駆動表示素子で表示画像以外の色付きが観られない良好な表示が可能となる。
【００２０】
以下、本発明の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００２１】
まず、本発明の第１の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本実施例は、有機ＥＬ素子を定電圧駆動する構成の表示素子に適用したものである。
【００２２】
図２４に示す表示システムは、定電圧駆動型の表示素子１、垂直シフトレジスタ１０３、水平シフトレジスタ９２、駆動電圧ラッチ９１、電圧電流変換部９４、および表示コントローラ１０８を有している。表示コントローラ１０８は、コントローラ９９の制御の元で外部より供給される画像データ１０１をタイミングジェネレータ９８に同期して記憶部１００に取り込む。垂直シフトレジスタ１０３は、表示コントローラ１０８からのスタートパルス９３及びシフトクロック１０２に同期して、表示素子１の各走査信号線１０７を順次選択走査していく。水平シフトレジスタ９２は、表示コントローラ１０８からのスタートパルス９５及びシフトクロック９７に同期して、ラッチ信号を生成する。駆動電圧ラッチ９１は、そのラッチ信号により、表示コントローラ１０８からの画像データ１００に対応する駆動電圧信号９６をラッチする。電圧電流変換部９４は、ラッチされた駆動電圧値を電流に変換し、垂直シフトレジスタ１０３と同期して走査ライン毎に画像信号配線１０４〜１０６を介して表示素子１の各画素に供給する。表示素子１では、供給された駆動電圧に対応する容量を保持し、これに応じた駆動電流を有機ＥＬ素子に供給して発光させる。
【００２３】
図１７は、上記の定電圧駆動を行なう画素内の定電圧駆動回路の例を示す。図１８は、図１７に示す駆動回路の動作タイミングを説明するタイミングチャートである。
【００２４】
まず、画像信号線３２を通して画像信号電圧が印加される。その後に走査信号線３３が選択され、ＰチャネルのＴＦＴ３４がＯＮ状態となる。これにより、容量３０には、画像信号線３２に印加された画像信号電圧レベルが保持される。この時点で、ＮチャネルのＴＦＴ３６は、有機ＥＬ発光素子３７に今回の設定電圧に対応した電流を流す。その後に走査信号線３３が非選択状態にされ、ＰチャネルのＴＦＴ３４がＯＦＦ状態となる。その後も、ＮチャネルのＴＦＴ３６は、容量３０に設定されたゲート電圧に対応した電流を有機ＥＬ発光素子３７に流し続ける。上記の一連の動作で、有機ＥＬ発光素子３７は発光する。
【００２５】
図２１及び図２２は、上記の有機ＥＬ素子において、積層された有機薄膜を陽極および陰極で狭持した素子構成を示す図である。図２１及び図２２において、５１はガラス基板、５２はＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明な陽極、５３は正孔輸送層、５４は発光層、５５は電子輸送層、５６は陰極、５７は電源、５８は正孔、５９は電子である。図２２に示すように、陽極５２及び陰極５６間に接続された電源５７により、陽極５２側に正電圧、陰極５６側に負電圧を印加する。これにより、正孔輸送層５３を通った正孔５８と電子輸送層５５を通った電子５９が発光層５４内で励起子を形成し、再結合により発光する。
【００２６】
ここで、画素に用いられる有機ＥＬ素子の発光層には、例えば３重項状態から燐光を発する図２３（ａ）〜（ｃ）に示される構造式を有する材料が、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光材料として用いられる。同図（ａ）〜（ｃ）に示す発光材料は、電荷を運ぶ電荷輸送基（カルバゾール）と、燐光基（イリジウム錯体）とが鎖状に繋がった構造の燐光性高分子（分子量：１２０００〜１６０００）を用いたものである。なお、燐光材料としては、イリジウム錯体に限らず、他の材料でもよい。また、発光材料は、本発明では燐光材料に限らず、従来から用いられている蛍光材料を用いてもよい。
【００２７】
上記構成の有機ＥＬ素子を用いた発光素子よりなる画素は、前述した図２４の表示素子１に示されるように列方向に画像信号線１０４、行方向に走査配線１０７が接続され、マトリックス状に配置されている。なお、Ｒ画像信号線１０４はＲの画素に、Ｇ画像信号線１０５はＧの画素に、Ｂ画像信号線１０６はＢの画素に夫々接続されている。
【００２８】
このような基板では、前述した図１７に示すように各画素までの画像信号配線に抵抗３５と容量３１が寄生する。この抵抗３５は線端で約１００ｋΩであり、容量３１は線端で約３０ｐＦである。また、保持容量３０は５ｐＦである。これらの抵抗と容量により電圧の立ち上がりと立ち下がりに遅延が生じる。上述の容量と配線抵抗により画像信号電圧の印加から電圧源から１番離れた画素の輝度の立ち上がり波形を観てみると、図９乃至１１のようになっている。
【００２９】
図９はＲ画像信号線、図１０はＧ画像信号線、そして、図１１はＢ画像信号線の立ち上がり波形である。ここで、Ｂの発光素子の画像信号線電圧＞Ｇの発光素子の画像信号線電圧＞Ｒの発光素子の画像信号線電圧であり、所定輝度までの立ち上がり時間は、この順になっている。この計算式より画像信号電圧が高い方がｔ＝Ｃ×Ｖ÷ｉ（ｔ：充電時間、Ｃ：容量、Ｖ：電圧、ｉ：電流）の関係より長い時間が必要となる。なお、図９乃至１１のグラフの縦軸は光応答を測定するフォトマルチプライアの電圧出力となっている。
【００３０】
図１５は、上記の光応答をより定量的に計算した結果を示してある。ここで、電圧は、略有機ＥＬ素子＋駆動ＴＦＴのゲート電圧にかかる電圧である。目標輝度を得るためには同図に示す同並びの電圧値までデータ配線を充電する必要がある。また、輝度は駆動電流に対する目標輝度であり、電流と輝度の交点で示される値は目標輝度相当の電圧までデータ配線を充電する時間である。例えば、１０Ｖの大画像信号電圧で１０００ｃｄ／ｍ２を得るための１００ｋΩのデータ配線には０．１ｍＡが流れ充放電時間は３３．１２μＳである。なお、本実施例では、図１５に示すデータ配線充放電時間をデータ線容量が３０ｐＦと仮定して計算している。ＲＧＢの発光画素よりなる表示素子１では、ホワイトバランスを考慮した必要輝度が、Ｒで５０ｃｄ／ｍ２、Ｇで１００ｃｄ／ｍ２、Ｂで２５ｃｄ／ｍ２である。この時、Ｒ画像信号線の「有機ＥＬ素子＋駆動ＴＦＴのゲートにかかる電圧」は６Ｖ、Ｇ画像信号線の「有機ＥＬ素子＋駆動ＴＦＴのゲートにかかる電圧」は５Ｖ、Ｂ画像信号線の「有機ＥＬ素子＋駆動ＴＦＴのゲートにかかる電圧」は４Ｖがかかっていた。
【００３１】
本実施例では、画素の色毎に、対応する画像信号線を異なる配線幅で配線している。即ち、図１に示すようにＲ画像信号線２の配線幅Ｗ１は３．３μｍ幅で、Ｇ画像信号線３の配線幅Ｗ２は４．２μｍ幅で、Ｂ画像信号線４の配線幅Ｗ３は５μｍ幅でパターニングした（Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３）。なお、走査信号線１４、１５、１６の交点は５μｍ幅のままである。このとき、Ｒ画像信号線には６０μＡ、Ｇ画像信号線にも１６６μＡ、Ｂ画像信号線にも１５９μＡが流れていた。配線の抵抗と容量の違いで色毎の駆動電流と配線時定数の関係が調整され、ＲＧＢの立ち上がり波形は３色ともに略図１０に示すような波形に一致した。この結果、図２６に示すような色毎による発光ずれは観察されなくなった。
【実施例２】
【００３２】
次に、本発明の第２の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本実施例も、第１の実施例と同様に、有機ＥＬ素子を定電圧駆動する構成の表示素子に適用したものである。なお、第１の実施例と同様の構成要素については、その説明を簡略又は省略する。
【００３３】
本実施例では、画素の色毎に、対応する画像信号線を異なる厚さで配線している。即ち、図２に示すようにＲ画像信号線５の厚さｄ１は３３０ｎｍ厚で、Ｇ画像信号線６の厚さｄ２は４２０ｎｍ厚で、Ｂの画像信号線７の厚さｄ３は５００ｎｍ厚でパターニングした（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３）。これにより、配線の抵抗の違いで色毎の駆動電圧と配線時定数の関係が調整され、ＲＧＢの立ち上がり波形は３色ともに略図１０に示すような波形に一致した。この結果、図２６に示すような色毎による発光ずれは観察されなくなった。
【実施例３】
【００３４】
次に、本発明の第３の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本実施例も、第１の実施例と同様に、有機ＥＬ素子を定電圧駆動する構成の表示素子に適用したものである。なお、第１の実施例と同様の構成要素については、その説明を簡略又は省略する。
【００３５】
本実施例では、画素の色毎に、対応する画像信号線を異なる材料で配線している。即ち、図３に示すようにＲ画像信号線８はＣｒ材料で、Ｇ画像信号線９はＭｏ材料で、Ｂ画像信号線１０はＡｌ材料でパターニングした。それぞれの配線材料の抵抗率は図７に示す通りであり、Ｃｒは１２．７μΩ・ｃｍ、Ｍｏは５μΩ・ｃｍ、Ａｌは２．５μΩ・ｃｍである。
【００３６】
これらの色毎の配線材料の違いにより、色毎の駆動電圧と配線時定数の関係が調整され、ＲＧＢの立ち上がり波形は３色ともに略図１０に示すような波形に一致した。この結果、図２６に示すような色毎による発光ずれは観察されなくなった。
【実施例４】
【００３７】
次に、本発明の第４の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本実施例は、有機ＥＬ素子を定電流駆動する構成の表示素子に適用したものである。なお、有機ＥＬ素子の素子構成については前述した図２１及び図２２と同様であり、発光材料については図２３と同様であり、表示素子の全体構成については図２４と同様であるため、その説明を省略する。
【００３８】
図１９は、定電流駆動を行なう画素内定電流駆動回路の例を示す。この回路は、例えば前述した特許文献１で開示されたようなアクティブ・マトリクス型で電流駆動を行なう有機ＥＬ表示素子で用いられる。図２０は、図１９に示す回路の駆動タイミングを説明するタイミングチャートである。
【００３９】
まず、走査信号線４３が選択され、ＮチャネルのＴＦＴ４５がＯＮ状態となる。それから、画像信号線４２を通して有機ＥＬ発光素子３７の駆動電流が印加され有効状態とされる。その後に保持信号線４４が選択され、ＰチャネルのＴＦＴ４７をＯＮする。これにより、ＰチャネルのＴＦＴ４６は駆動電流を自身のチャネルに流して変換された電圧レベルをゲートに発生させ、容量４０はＴＦＴ４６のゲートに生じた電圧レベルを保持する。この時点で、ＰチャネルのＴＦＴ４８は、有機ＥＬ発光素子３７に今回の設定電流を流す。次に、保持信号線４４が非選択されＴＦＴ４７がＯＦＦとなると、ＰチャネルのＴＦＴ４８は有機ＥＬ発光素子３７に、保持容量４０の電圧レベルに対応した定電流を流す。上記の一連の動作で有機ＥＬ発光素子３７は発光する。
【００４０】
上記の発光素子よりなる画素は、前述した図２４の表示素子１に示されるように列方向に画像信号線１０４、行方向に走査配線１０７が接続され、マトリックス状に配置されている。なお、Ｒ画像信号線１０４はＲの画素に、Ｇ画像信号線１０５はＧの画素に、Ｂ画像信号線１０６はＢの画素に夫々接続されている。
【００４１】
このような基板では、前述した図１９に示すように各画素までの画像信号配線に容量４１が寄生する。この容量４１は約１０〜２０ｐＦであり、略配線の長さに比例する値である。この容量４１と配線抵抗により画像信号電流の印加から電流源から１番離れた画素の輝度の立ち上がり波形を観てみると、図１２乃至１４のようになっている。
【００４２】
図１４はＢ画像信号線、図１３はＧ画像信号線、そして、図１２はＲ画像信号線の立ち上がり波形である。ここで、Ｂの発光素子の駆動電流＞Ｇの発光素子の駆動電流＞Ｒの発光素子の駆動電流であり、所定輝度までの立ち上がり時間はこの順になっている。駆動電流は少ない方がｔ＝Ｃ×Ｖ÷ｉ（ｔ：充電時間、Ｃ：容量、Ｖ：電圧、ｉ：電流）の関係より長い時間が必要となる。なお、図１２及至１４のグラフの縦軸は光応答を測定するフォトマルチプライアの電圧出力となっている。
【００４３】
図１６は、上記の応答をより定量的に計算した結果を示してある。ここで、電圧は有機ＥＬ素子にかかる電圧であり、電流と電圧の交点で示される値は目標輝度相当の電圧までデータ配線を充電する時間である。例えば、８０．８ｎＡの大駆動電流で１０００ｃｄ／ｍ２を得るため電圧は３Ｖでありそのときののデータ配線充放電時間は０．３７１ｍＳである。なお、本実施例では、図１６に示すデータ配線充放電時間をデータ線容量が１０ｐＦと仮定して計算している。
【００４４】
ＲＧＢの発光画素よりなる表示素子１では、ホワイトバランスを考慮した必要輝度が、Ｒで５０ｃｄ／ｍ２、Ｇで１００ｃｄ／ｍ２、Ｂで２５ｃｄ／ｍ２である。この時Ｒには１６１．６ｎＡ、Ｇには３２３．２ｎＡ、Ｂには１０２８ｎＡが画像信号線１０４乃至１０６に流れていた。また、そのときの電圧は、夫々、２．１Ｖ、２．４Ｖ、２．７Ｖであった。
【００４５】
本実施例では、画素の色毎に、対応する画像信号線における走査信号線との配線交点の配線幅が異なるように配線している。即ち、図４に示すようにＲ画像信号線１１と走査のための走査信号線（ゲート線）１４との交点の配線幅Ｗ４は５μｍ幅でパターニングした。また、Ｇ画像信号線１２と走査のための走査信号線１４との交点の配線幅Ｗ５は２．９μｍ幅でパターニングした。さらに、Ｂ画像信号線１３と走査信号線１４との交点の配線幅Ｗ６は１μｍ幅でパターニングした（Ｗ４＞Ｗ５＞Ｗ６）。
【００４６】
これにより、配線の容量の違いで色毎の駆動電流と配線時定数の関係が調整され、ＲＧＢの立ち上がり波形は３色ともに略１３に示すような波形に一致した。この結果、図２６に示すような色毎による発光ずれは観察されなくなった。
【実施例５】
【００４７】
次に、本発明の第５の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本実施例も、第１の実施例と同様に、有機ＥＬ素子を定電流駆動する構成の表示素子に適用したものである。なお、第１の実施例と同様の構成要素については、その説明を簡略又は省略する。
【００４８】
本実施例では、画素の色毎に、対応する画像信号線における走査信号線との間の絶縁膜の厚さが異なるように配線している。即ち、図５に示すようにＲ画像信号線１７と走査のための走査信号線（ゲート線）（非図示）との間の絶縁膜２０の厚さｄ４は５００ｎｍ厚でパターニングした。また、Ｇ画像信号線１８と走査信号線との間の絶縁膜２１の厚さｄ５は２９０ｎｍ厚でパターニングした。さらに、Ｂ画像信号線１９と走査信号線との間の絶縁膜２２の厚さｄ６は１００ｎｍ厚でパターニングした（ｄ４＞ｄ５＞ｄ６）。
【００４９】
これにより、配線の容量の違いで色毎の駆動電流と配線時定数の関係が調整され、ＲＧＢの立ち上がり波形は３色ともに略図１３に示すような波形に一致した。この結果、図２６に示すような色毎による発光ずれは観察されなくなった。
【実施例６】
【００５０】
以下、本発明の第６の実施例について図面を用いて詳細に説明する。本実施例も、第１の実施例と同様に、有機ＥＬ素子を定電流駆動する構成の表示素子に適用したものである。なお、第１の実施例と同様の構成要素については、その説明を簡略又は省略する。
【００５１】
本実施例では、画素の色毎に、対応する画像信号線における走査信号線との間の絶縁膜の材料が異なるように配線している。即ち、図６に示すようにＲ画像信号線２３と走査のための走査信号線（ゲート線）（非図示）との間の絶縁膜２６の材料は、ＳｉＯ２を用いてパターニングした。また、Ｇ画像信号線２４と走査信号線との間の絶縁膜２７の材料は、Ｓｉ３Ｎ４を用いてパターニングした。さらに、Ｂ画像信号線２５と走査信号線との間の絶縁膜２８の材料は、Ｔａ２Ｏ５を用いてパターニングした。
【００５２】
それぞれの配線材料の比誘電率は、図８に示す通りであり、ＳｉＯ２は４．０、Ｓｉ３Ｎ４は９．０、Ｔａ２Ｏ５は２５．０である。これらの絶縁膜材料の比誘電率の違いにより、色毎の駆動電流と配線時定数の関係が調整され、ＲＧＢの立ち上がり波形は３色ともに略図１３に示すような波形に一致した。この結果、図２６に示すような色毎による発光ずれは観察されなくなった。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、有機ＥＬ素子を用いた表示素子の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施例に係る表示素子の画像信号配線を示す平面図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る表示素子の画像信号配線を示す側面図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る表示素子の画像信号配線を示す平面図である。
【図４】本発明の第４の実施例に係る表示素子の画像信号配線を示す平面図である。
【図５】本発明の第５の実施例に係る表示素子の画像信号配線を示す側面図である。
【図６】本発明の第６の実施例に係る表示素子の画像信号配線を示す側面図である。
【図７】第３の実施例において、配線材料と抵抗率を表す図である。
【図８】第６の実施例において、配線材料と比誘電率を表す図である。
【図９】第１〜第３の実施例において、抵抗および容量を含む配線で接続された画素の画像信号に対する光応答波形を示すグラフである。
【図１０】第１〜第３の実施例において、抵抗および容量を含む配線で接続された画素の画像信号に対する光応答波形を示すグラフである。
【図１１】第１〜第３の実施例において、抵抗および容量を含む配線で接続された画素の画像信号に対する光応答波形を示すグラフである。
【図１２】第４〜第６の実施例において、容量を含む配線で接続された画素の画像信号に対する光応答波形を示すグラフである。
【図１３】第４〜第６の実施例において、容量を含む配線で接続された画素の画像信号に対する光応答波形を示すグラフである。
【図１４】第４〜第６の実施例において、容量を含む配線で接続された画素の画像信号に対する光応答波形を示すグラフである。
【図１５】第１〜第３の実施例において、配線用抵抗と容量の充電にかかる時間を表す図である。
【図１６】第４〜第６の実施例において、本実施例の容量の充電にかかる時間を表す図である。
【図１７】第１〜第３の実施例の表示素子で用いる画素内定電圧駆動回路の構成を示す回路図である。
【図１８】図１７の画素内駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図１９】第４〜第６の実施例の表示素子で用いる画素内定電流駆動回路の構成を示す回路図である。
【図２０】図１９の画素内駆動回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図２１】第１〜第６の実施例の表示素子で用いる有機ＥＬの素子構成を示す図である。
【図２２】第１〜第６の実施例の表示素子で用いる有機ＥＬの発光原理を示す図である。
【図２３】（ａ）〜（ｃ）は、第１〜第６の実施例の表示素子で用いる発光材料の分子構造を示す図である。
【図２４】第１〜第６の実施例の表示素子を用いた表示システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２５】従来例の表示素子の画像信号配線を示す平面図である。
【図２６】従来例の表示の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 表示素子
２、５、８、１１、１７、２３ Ｒ画像信号線
３、６、９、１２、１８、２４ Ｇ画像信号線
４、７、１０、１３、１９、２５ Ｂ画像信号線
１４〜１６ 走査信号線
２０〜２２、２６〜２８ 絶縁膜
３０、３１ 容量
３２ 画像信号線
３３ 走査信号線
３４ ＰチャネルＴＦＴ
３５、３６ ＮチャネルＴＦＴ
３７ 有機ＥＬ発光素子
４０、４１ 容量
４２ 画像信号線
４３ 走査信号線
４４、４６〜４８ ＰチャネルＴＦＴ
４５ ＮチャネルＴＦＴ
５１ ガラス基板
５２ 陽極
５３ 正孔輸送層
５４ 発光層
５５ 電子輸送層
５６ 陰極
５７ 電源
５８ 正孔
５９ 電子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる発色を示す発光素子を有する画素が、同一面上に複数配置された表示素子において、
前記複数の画素に接続された複数の画像信号配線を有し、
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に抵抗が異なるよう配線されることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に異なる材料で配線されることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に異なる配線幅で配線されることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項４】
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に異なる厚さで配線されることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項５】
前記画素は、前記発光素子の発色が互いに異なる第１の画素、第２の画素、第３の画素を有し、
前記複数の画像信号配線は、前記第１の画素に接続される第１の画像信号配線と、前記第２の画素に接続される第２の画像信号配線と、前記第３の画素に接続される第３の画像信号配線とを有し、
前記第１の画像信号配線、前記第２の画像信号配線、及び前記第３の画像信号配線は、それぞれ抵抗が異なるよう配線されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項６】
異なる発色を示す発光素子を有する画素が、同一面上に複数配置された表示素子において、
前記複数の画素に接続された複数の画像信号配線を有し、
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に容量が異なるように配線されることを特徴とする表示素子。
【請求項７】
前記複数の画素に接続される複数の走査配線をさらに有し、
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に前記走査配線との配線交点が異なる配線幅で配線されることを特徴とする請求項６に記載の表示素子。
【請求項８】
前記複数の画素に接続される複数の走査配線をさらに有し、
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に前記走査配線との間の絶縁層の厚さが異なるように配線されることを特徴とする請求項６に記載の表示素子。
【請求項９】
前記複数の画素に接続される複数の走査配線をさらに有し、
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に前記走査配線との間の絶縁層の材料が異なるように配線されることを特徴とする請求項６に記載の表示素子。
【請求項１０】
前記画素は、前記発光素子の発色が互いに異なる第１の画素、第２の画素、第３の画素を有し、
前記複数の画像信号配線は、前記第１の画素に接続される第１の画像信号配線と、前記第２の画素に接続される第２の画像信号配線と、前記第３の画素に接続される第３の画像信号配線とを有し、
前記第１の画像信号配線、前記第２の画像信号配線、及び前記第３の画像信号配線は、それぞれ容量が異なるよう配線されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１１】
前記表示素子は、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請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１２】
前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、燐光材料、または／および蛍光材料を用いたものであることを特徴とする請求項１１に記載の表示素子。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の表示素子を用いたことを特徴とする表示システム。
【請求項１】
異なる発色を示す発光素子を有する画素が、同一面上に複数配置された表示素子において、
前記複数の画素に接続された複数の画像信号配線を有し、
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に抵抗が異なるよう配線されることを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に異なる材料で配線されることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項３】
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に異なる配線幅で配線されることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項４】
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に異なる厚さで配線されることを特徴とする請求項１に記載の表示素子。
【請求項５】
前記画素は、前記発光素子の発色が互いに異なる第１の画素、第２の画素、第３の画素を有し、
前記複数の画像信号配線は、前記第１の画素に接続される第１の画像信号配線と、前記第２の画素に接続される第２の画像信号配線と、前記第３の画素に接続される第３の画像信号配線とを有し、
前記第１の画像信号配線、前記第２の画像信号配線、及び前記第３の画像信号配線は、それぞれ抵抗が異なるよう配線されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項６】
異なる発色を示す発光素子を有する画素が、同一面上に複数配置された表示素子において、
前記複数の画素に接続された複数の画像信号配線を有し、
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に容量が異なるように配線されることを特徴とする表示素子。
【請求項７】
前記複数の画素に接続される複数の走査配線をさらに有し、
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に前記走査配線との配線交点が異なる配線幅で配線されることを特徴とする請求項６に記載の表示素子。
【請求項８】
前記複数の画素に接続される複数の走査配線をさらに有し、
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に前記走査配線との間の絶縁層の厚さが異なるように配線されることを特徴とする請求項６に記載の表示素子。
【請求項９】
前記複数の画素に接続される複数の走査配線をさらに有し、
前記複数の画像信号配線は、対応する前記画素の色毎に前記走査配線との間の絶縁層の材料が異なるように配線されることを特徴とする請求項６に記載の表示素子。
【請求項１０】
前記画素は、前記発光素子の発色が互いに異なる第１の画素、第２の画素、第３の画素を有し、
前記複数の画像信号配線は、前記第１の画素に接続される第１の画像信号配線と、前記第２の画素に接続される第２の画像信号配線と、前記第３の画素に接続される第３の画像信号配線とを有し、
前記第１の画像信号配線、前記第２の画像信号配線、及び前記第３の画像信号配線は、それぞれ容量が異なるよう配線されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１１】
前記表示素子は、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請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の表示素子。
【請求項１２】
前記有機エレクトロルミネッセンス素子は、燐光材料、または／および蛍光材料を用いたものであることを特徴とする請求項１１に記載の表示素子。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の表示素子を用いたことを特徴とする表示システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図１５】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図１５】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００８−１０７４４（Ｐ２００８−１０７４４Ａ）
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１８１６６７（Ｐ２００６−１８１６６７）
【出願日】平成１８年６月３０日（２００６．６．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月３０日（２００６．６．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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