表示装置及びその駆動方法
【課題】非線形二端子素子を用いて有機ＥＬ表示装置をマトリクス駆動する。
【解決手段】 第１組のストライプ電極１０４と、該第１組のストライプ電極に交差する第２組のストライプ電極１１６と、該第１組および第２組のストライプ電極の各電極の交差する点にある複数の画素とを基板１０２上に備え、画素のそれぞれには、前記第１組のストライプ電極に電気的に接続された非線形二端子素子からなるスイッチング素子１１４と、該スイッチング素子と電気的に接続され、前記第２組のストライプ電極に電気的に接続された発光部１１０と、有機誘電体を誘電層として含み、該発光部に並列となるように、該スイッチング素子及び前記第２組のストライプ電極に電気的に接続されたコンデンサー部１０６とが備えられている表示装置。
【解決手段】 第１組のストライプ電極１０４と、該第１組のストライプ電極に交差する第２組のストライプ電極１１６と、該第１組および第２組のストライプ電極の各電極の交差する点にある複数の画素とを基板１０２上に備え、画素のそれぞれには、前記第１組のストライプ電極に電気的に接続された非線形二端子素子からなるスイッチング素子１１４と、該スイッチング素子と電気的に接続され、前記第２組のストライプ電極に電気的に接続された発光部１１０と、有機誘電体を誘電層として含み、該発光部に並列となるように、該スイッチング素子及び前記第２組のストライプ電極に電気的に接続されたコンデンサー部１０６とが備えられている表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイパネルの自発光表示装置および該表示装置の駆動方法に関する。より具体的には、本発明は、複数の行と複数の列よりなるマトリックス構成になされた発光する画素をスイッチング素子によって駆動する表示装置、その製造方法、及び表示装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器用のフラットディスプレイとして液晶ディスプレイの普及が目覚しい。液晶ディスプレイは、液晶の光シャッター機能によりバックライトの光をｏｎ／ｏｆｆ制御し、カラーフィルターを用いて色彩を得る。これに対し、有機ＥＬディスプレイ、あるいは有機ＬＥＤディスプレイは、各画素が個々に自発光するため、カラーフィルターが不要になるために視野角が広くなるという利点があるばかりでなく、バックライトが不要であることから薄型化が可能になり、かつフレキシブルな基板上に形成が可能である等、多くの利点を持っている。このため、有機ＥＬディスプレイは次世代のディスプレイとして期待されている。
【０００３】
この有機ＥＬディスプレイパネルの駆動方式は、大別して２つの種類に分けることができる。第１の駆動方式は、パッシブマトリックス型（あるいは、デューティー駆動方式、単純マトリックス方式）と呼ばれているものである。これは、複数のストライプ電極が行と列にマトリックス状に組み合わされ、行電極と列電極のそれぞれの交点に位置する画素を行電極と列電極に加えた駆動信号により発光させる。発光制御のための信号は、通常、行方向には１行毎に時系列で走査され、同一行の各列には同時に印加される。このパッシブマトリクス型の駆動方式は、各画素には通常はアクティブ素子を設けず、行の走査周期のうち各行のデューティー期間にのみ発光制御するようにした方式である。第２の駆動方式は、各画素にスイッチング素子を持ち、行の走査周期内にわたって発光が可能なアクティブマトリックス型と呼ばれるものである。
【０００４】
アクティブマトリクス型の駆動方式の利点について説明する。例として、１００行×１５０列のパネル全面を１００Ｃｄ／ｍ２の表示輝度で発光させる場合を想定する。この場合、アクティブマトリックス型では各画素は基本的に常時発光しているため、画素の面積率や各種の損失を考慮しない場合には、１００Ｃｄ／ｍ２で発光させれば良い。しかし、パッシブマトリックス型で同じ表示輝度を得ようとすると、各画素を駆動するデューティー比が１／１００になり、そのデューティー期間（選択期間）のみが発光時間となるため、発光時間内の発光輝度を１００倍の１００００Ｃｄ／ｍ２とする必要がある。
【０００５】
ここで、発光輝度を増すためには有機ＥＬ素子に流す電流を増大させればよい。しかし、電流を増大させるとともに有機ＥＬ発光の効率が低下することが知られている。この効率の低下により、アクティブマトリックス型の駆動方式とパッシブマトリックス型の駆動方式を同じ表示輝度で比較した場合、パッシブマトリクス型では相対的に消費電力が大きくなる。また、有機ＥＬ素子に流す電流を増すと、発熱等による材料の劣化が生じやすく、表示装置の寿命が短くなるという不都合がある。一方、これらの効率及び寿命の観点から最大電流を制限すると、同じ表示輝度を得るために発光期間を長くする必要が生じる。しかしながら、パッシブマトリックス型駆動方式での発光時間を定めるデューティー比はパネルの行数の逆数であることから、発光期間の延長は、表示容量（駆動ライン数）の制限に結びつく。これらの点から、大面積、高精細度のパネルを実現するにはアクティブマトリックス型の駆動方式を用いる必要があった。
【０００６】
大面積、高精細度に適したアクティブマトリックス型の駆動方式では、画素のスイッチング素子としてポリシリコンを用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられる。しかしながら、例えば、ポリシリコンを用いるＴＦＴを形成するプロセス温度は少なくとも２５０℃以上の高温であり、フレキシブルなプラスティック基板を用いることが困難である問題点がある。また、アクティブマトリクス型の駆動方式を用いる表示装置は、製造コストが高くなる問題点がある。例えば、アクティブマトリクス基板の製造コストがディスプレイパネル全体のコストの５０％以上を占めてしまう。
【０００７】
こういった従来の有機ＥＬディスプレイパネルが有する種々の問題点に対処するため、特開２００１−１６０４９２号公報（特許文献１）には、新しいタイプの有機薄膜ＥＬ素子が開示されている。
【０００８】
この特許文献１には、「従来の有機薄膜ＥＬ素子とは異なり、発光・非発光状態が過去の印加電圧の加え方に応じたメモリ性を有し、この結果、ＯＮ／ＯＦＦ信号を加えることにより発光・非発光状態を制御できるような新しいタイプの有機薄膜ＥＬ素子とその駆動方法」が記載されている。より具体的に述べると、「有機薄膜と電極の片面又は両面との間に、所定の値以上の電圧を印加することによって絶縁体から導体に転移する物質の薄膜から形成された電流スイッチング層を設ける。電極に所定電圧を印加して、電流スイッチング層を絶縁体から導体に転移させることによって有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子を発光状態を出現させ、さらに、電圧を電流スイッチング層が導体から絶縁体に転移するまで減ずることによって有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の非発光状態を出現させるように駆動する。特に好ましい態様として、該有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子に一定電圧を印加した状態に保持し、この一定電圧に正負のパルス電圧を重畳することにより発光状態と非発光状態をスイッチングするよう駆動することができる。」という点が開示されている。
【０００９】
また、国際公開第０１／１５２３３号パンフレット（特許文献２）には有機薄膜トランジスタにより画素の駆動制御を行う事が開示されている。これによれば、駆動素子が有機材料より成るため、低温での製造プロセスが可能であり、従ってフレキシブルなプラスティック基板を用いることが可能となる。また、安価な材料やプロセスを選定できるため低コスト化も可能となる。
【００１０】
また、上記のスイッチング素子に関連する従来技術として、有機ＬＥＤの駆動を可能にするための「真空蒸着法によるＣｕ：ＴＣＮＱ錯体薄膜の形成とスイッチング素子」（第４９回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集、２００２年３月 東海大学 湘南校舎、第３分冊、２７ａ−Ｍ−５）（非特許文献１）が知られている。さらに、Ｌ．Ｐ．Ｍａ氏らによる論文「Ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｉｓｔａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ ｍｅｍｏｒｙ ｃｅｌｌｓ」（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．８０，ｎｕｍｂｅｒ １６，２２ Ａｐｒｉｌ ２００２，２００２ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ）（非特許文献２）には、アミノイミダゾールジカーボネト（ＡＩＤＣＮ）を用いたスイッチング素子を用いて有機ＥＬ素子を２値で駆動しメモリ等への適用可能性を示している。これらの素子は、いずれも、ある電圧に対して２値の抵抗値を持ち、その切り替えは適切なパルスを印加することにより行われるものである。この抵抗値切り替えに要する時間は１０ｎｓｅｃ程度であることから、通常のディスプレイ駆動には充分な応答性が確保できるが、マトリクス構成（ドットマトリクス表示）のディスプレイ装置を駆動する具体的な方法については、いずれの文献にも開示されていない。
【００１１】
通常、マトリクス構成の表示素子は以下のように駆動される。まず単一の画素の場合について述べる。ここで例示したスイッチング素子は、高抵抗特性１１４Ａ（ｏｆｆ状態）と低抵抗特性１１４Ｂ（ｏｎ状態）の２つの電圧・電流特性を持つものであり（図１１参照）、バイアスＶｂをかけた状態で印加電圧をＶｔｈ２以上にするとｏｆｆ→ｏｎに遷移し、印加電圧をＶｔｈ１以下にするとｏｎ→ｏｆｆへと遷移する、特性を有している。従ってｏｆｆ→ｏｎへの遷移にはＶｔｈ２以上のパルス、ｏｎ→ｏｆｆへの遷移にはＶｔｈ１以下のパルスを印加することにより、抵抗値の切り替えが可能である。
【００１２】
図９に示すような積層構造にされた表示画素を有する表示装置１２において、図１０のように、各行が順次選択されて走査表示を行い、各行においては、その選択期間にある行にデータを書き込む動作を行なう。ドットマトリックスに構成されたディスプレイ装置において、このように列と行を定義してマトリックス状に複数の画素を配列したドットマトリクス表示を行なう場合を想定して以下説明する。なお、図９の表示装置１２においては、ガラス基板１２０の片面に、行電極１０４、発光部１１０、画素電極１１２、スイッチング素子１１４、列電極１１６が形成されている。
【００１３】
このようなマトリックス状に配置された複数の表示画素においては、ある行の画素につき上記の制御を行い、次の走査周期までバイアスをＶｔｈ１からＶｔｈ２の範囲に維持することにより、デューティー期間に制限されることなく、スイッチング素子をｏｎ／ｏｆｆいずれか一方の状態に維持することが可能となる。このような制御を行った場合に生ずる問題点としては以下のものがある。すなわち、上述したようなスイッチング素子（図９参照）を用いて走査周期中（フレーム期間中）にスイッチング素子への電圧印加を維持する必要があるため、常にマトリックス全面の画素に電圧を印加しなくてはならず、選択された行以外の行の回路も接続状態に維持する必要がある。これにより、一つの行の切り替え信号が他の行全てに印加されることになる。その結果、図９に示したようなスイッチング素子１１４を用いた場合に、従来のパッシブマトリックス方式の駆動方法をそのまま用いてマトリックス全面にある画素のｏｎ／ｏｆｆ制御を行うことは困難である。
【特許文献１】特開２００１−１６０４９２号公報
【特許文献２】国際公開第０１／１５２３３号パンフレット
【非特許文献１】小山田崇人、「真空蒸着法によるＣｕ：ＴＣＮＱ錯体薄膜の形成とスイッチング素子」（第４９回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集、２００２年３月 東海大学 湘南校舎、第３分冊、２７ａ−Ｍ−５）
【非特許文献２】Ｌ．Ｐ．Ｍａ ｅｔ ａｌ．，″Ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｉｓｔａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ ｍｅｍｏｒｙ ｃｅｌｌｓ″，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．８０，ｎｕｍｂｅｒ １６，２２Ａｐｒｉｌ ２００２，２００２ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記問題点を解決するために、本願の発明者の一部による特許出願（特願２００２−２５５７６３号）には、マトリックス構成の表示素子の駆動方法として、行方向には１行毎に順次デューティー駆動し且つ同一行内の該当する列には発光制御のための信号を同時に付加することにより、当該画素を電流駆動で発光させる発光パネルの駆動方法であって、予め定めたウインドウ期間中に供給される発光指示信号もしくは消光指示信号に応答して特定の画素を発光もしくは消光させる際に、デューティー駆動される行については所定電圧を印加するとともに、その他の行については前記ウインドウ期間中のみ該所定電圧を既定オフセット値だけオフセットさせた電圧を印加する方法が記載されている。
【００１５】
特願２００２−２５５７６３号に記載された上記方法によれば、マトリックス構成の表示素子を実現することができる。この方法では各画素で得られる発光状態はＯＮ／ＯＦＦの２値であり、階調性を得るには画面のデューティー駆動周波数を増加させ、周期毎での発光レベルを変えるか、画素面積による階調を得る手段を取る必要があった。しかしながら、これらの方法では駆動素子に高い応答性が求められ、あるいは画像の解像度に影響を与えるなどの制限から、得られる階調レベルは充分なものでは無かった。例えばデューティー駆動周波数を通常の６０Ｈｚから４８０Ｈｚとする事により８階調の制御を行う事が可能である。しかし、所謂フルカラー（１６７７万色）を得るには３色で各２５６階調が必要とされる。素子の応答性等の点からは、駆動周波数をこれ以上大きくすることが困難であり、パッシブマトリクス方式で周波数を増加させてフルカラー表示を得るのは困難である。
【００１６】
また、従来のシリコン製のＴＦＴ等を用いる事により、フルカラー表示を得る事は可能である。しかし、前述のように、フレキシブルなプラスティック基板においてシリコンによるＴＦＴを作製することは、困難であり、また、高コストである。
【００１７】
よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、有機ＥＬディスプレイパネルなどの表示装置において、多階調表示を低コストで実現し、フレキシブル基板上に作製し得る表示装置、及びその駆動方法を提供するものである。
【００１８】
また、有機ＥＬ素子において、発光輝度が高いほど効率が低くなり、寿命も短くなる点に鑑み、本発明の他の目的は、コンデンサーが有機ＥＬ発光素子と並列接続された薄膜発光素子において、発光素子やコンデンサーの面積を十分に確保して良好な表示特性の得られる表示装置及びその製造方法を提供するものである。
【００１９】
さらに、図３に例示するように、一般に有機ＥＬの電気抵抗は低電圧では著しく高いため、キャパシタ電荷の放電は一定電圧に到達すると減衰が著しく遅くなる。このため図１５のようにキャパシタの電荷が次のデューティー期間まで残留することとなり、次のフレーム期間の発光量に影響を与える。これを防止するためには、キャパシタの残留電荷を一旦消去して前歴の影響を抑制することが必要となる。特に発光しないフレームで光が残る場合はＯＮ／ＯＦＦ比が低下することとなる。この対策として、例えば特開２００１−３５０４３１号公報には、キャパシタと発光部は別の配線に接続し、非発光時にはキャパシタ部に逆バイアスの電圧をかけて残留電荷を消去する方法が開示されておいる。また、特開２００３−２２８３２６にも同様の方法が開示されている。これらの手段により前歴の消去は可能になる。しかしながら、この時に放電される電力は発光に寄与しないので無効な電力となり、ディスプレーパネルの消費電力を増大させる原因となる。また蓄積させた電荷の総てが発光に寄与するものとならない事は、発光量にばらつきを生じさせるという問題を生じる。また、画素への配線を増やす必要が生じる事から、製造コストをも増大させるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明においては、互いに平行に複数形成された第１組のストライプ電極と、該第１組のストライプ電極に交差する方向に、互いに平行に複数形成された第２組のストライプ電極と、該第１組のストライプ電極の各電極と、第２組のストライプ電極の各電極との立体的に交差する点にある複数の画素とを基板上に備えてなり、該複数の画素のそれぞれには、前記第１組のストライプ電極の一つに電気的に接続された非線形二端子素子からなるスイッチング素子と、該スイッチング素子と電気的に接続され、前記第２組のストライプ電極の一つに電気的に接続された発光部と、有機誘電体を誘電層として含み、該発光部に電気的に並列となるように、該スイッチング素子及び前記第２組のストライプ電極の該電極に電気的に接続されたコンデンサー部とが備えられている表示装置が提供される。
【００２１】
パッシブマトリックス型（あるいは、デューティー駆動方式、単純マトリックス方式）による駆動方法に類似の駆動方法を用い、非線形二端子素子をスイッチング素子として用いると、スイッチング素子の作用によってホールド形表示（デューティー期間のみならず、非デューティー期間においても表示に寄与する表示）が可能となる。この際、コンデンサー部は非デューティー期間における発光表示に必要な電荷を蓄積するために用いられる。このコンデンサー部を用いることにより、二端子素子においてもホールド型表示が実現する。
【００２２】
本発明においては、この誘電体層を有機誘電体よりなるものとする事により、成膜温度を高温とする必要がなく、基板の変形にも対応することができる。
【００２３】
本発明においては、コンデンサー部には、誘電層として、有機誘電体ではなく、セラミクス系材料を用いることもできる。つまり、チタン酸バリウムストロンチウム酸化物を誘電層として含み、該発光部に電気的に並列となるように、該スイッチング素子及び前記第２組のストライプ電極の該電極に電気的に接続されたコンデンサー部を有する表示装置も提供される。
【００２４】
本発明において、誘電体層に有機誘電体を用いる場合において、前記誘電層を分散された多数の導電性微粒子をさらに含むものとすることが好適である。また、前記スイッチング素子は、双安定素子またはダイオード素子とすることが好適である。金属微粒子を分散した場合、蒸着条件に依存するものの、実効的な比誘電率は５０〜１５０の値が得られる。本発明では、有機誘電体を用いる場合において、好ましくは、比誘電率が５０以上、さらに好ましくは１００以上の有機誘電体を用いることができる。
【００２５】
本発明において、チタン酸バリウムストロンチウム酸化物を誘電層に含む場合には、比誘電率は２５０〜８００程度の値が得られる。また、チタン酸バリウムストロンチウム酸化物では、電気耐圧が高く、５０ＭＶ／ｍ程度の値を得ることができ、最大１５０ＭＶ／ｍもの値が得られる。本発明では、セラミクス系材料を用いる場合において、好ましくは、比誘電率が２５０以上の材料とすることができる。また、本発明では、セラミクス系材料を用いる場合において、好ましくは電気耐圧が５０ＭＶ／ｍである材料とすることができる。
【００２６】
本発明においては、前記スイッチング素子は、アルミニウム／ジシアノ系化合物／アルミニウムの積層構造を有するものや、ポリエチレンジオキシチオフェン膜とポリフェニレンビニレン膜の積層膜を有するものや、アルミニウム薄膜／フラーレン薄膜／銅薄膜の積層構造を有するものや、アルミニウム電極／ブタジエン化合物／金電極の積層構造を有するものが好適である。
【００２７】
本発明においては、前記ダイオードがＣ６０またはペンタセンの何れかを有しているものが好適である。
【００２８】
導電性微粒子を用いると、誘電層の実効誘電率が上昇するために、小さな面積で十分な容量を備えるコンデンサー部を形成することができる。これにより、発光部の面積を大きくすることができ、発光部の電流密度を低下させて、発光部の発光効率及び寿命の改善を図ることができる。また、本発明の表示装置において双安定素子を用いると、非デューティー期間における発光を維持するコンデンサー部と協働して、より高い表示容量（表示ライン数）での表示と発光効率や寿命の両立が可能となる。ダイオード素子を用いる場合にも、ダイオード素子が導通状態にあるときにコンデンサー部への十分な充電が可能となり、高い表示容量での表示と発光効率や寿命の両立が可能となる。また本発明において、Ｃ６０またはペンタセン有するダイオードでは、電圧印加時の電圧降下が他の有機材料に比して低い。即ち、電力損失が抑制されるため消費電力の点で極めて有利となる。
【００２９】
本発明において、前記発光部と前記コンデンサー部とが同一平面に配置されているものや、前記発光部と前記コンデンサー部の前記誘電体層とを電気的に分離する絶縁部をさらに有するものが好適である。発光部とコンデンサー部とが同一平面に配置されていると、簡単な構造で本発明の表示装置を作成することができる。
【００３０】
本発明において、前記基板を可撓性基板とすることも好適である。本発明においては、処理温度の高いプロセスを用いることなく表示装置を作製することが可能であるため、可撓性基板を用いることができる。可撓性基板により、ガラス基板を用いる場合に比べて、軽量で高い耐衝撃性を備える表示装置が実現される。
【００３１】
本発明において、前記発光部と前記コンデンサー部と前記スイッチング素子とは、基板上に形成され、薄膜からなるとともに、それぞれが両面に電極層を備えており、該発光部と該コンデンサー部と前記スイッチング素子とは、それぞれの電極層とともに、その順もしくは逆の順に前記基板上に順次積層されており、前記発光部のコンデンサー側の電極と前記スイッチング素子のコンデンサー側の電極との電気的接続は、前記コンデンサー部に設けられ、第１のバイアを介してなされており、前記コンデンサー部の発光部側の電極と前記第２組のストライプ電極の前記電極との電気的接続は、前記発光部に設けられ、第２のバイアを介してなされており、前記発光部と前記コンデンサー部とを絶縁する絶縁部をさらに備えたものである表示装置も好適である。
【００３２】
ここで、バイアは、スルーホールともいい、層間の電気的接続を行なうための手段として、当業者には周知である。積層配置された発光部とコンデンサー部を用いると、発光部とコンデンサー部とに広い面積を用いることができ、発光部の効率や寿命と、コンデンサー部の容量とを両立することができる。
【００３３】
本発明において、前記第１のバイアは、前記コンデンサー部の領域のある辺に沿って、該コンデンサー部の側面を経由するように設けられ、絶縁体で内張りされており、前記第２のバイアは、前記発光部の領域のある辺に沿って、該発光部の側面を経由するように設けられ、絶縁体で内張りされており、該絶縁体が前記絶縁部と連続しているもの、とすることも好適である。
【００３４】
コンデンサー部と発光部を積層する場合に、コンデンサー部の側面や発光部の側面を経由して電気的接続を確保するためのバイアを配置することにより、簡単な構造でバイアを構成することができる。このバイアは、絶縁部と連続した絶縁体で内張りされているものとすることもできる。これにより、表示装置の構造がより簡単になる。
【００３５】
本発明においては、前記第１組または前記第２組のストライプ電極として、前記基板上に備えられた電極層を備え、該電極層のストライプ電極の向きに交差するように複数延在し、該電極層のストライプ電極の向きに隣り合った画素を仕切るとともに、前記基板に平行な方向に突出するオーバーハング部を上部に有する電気絶縁性の隔壁をさらに有することが好適である。
【００３６】
また、本発明においては、表示装置の製造方法も提供される。即ち、電極層を含む前記発光部を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと、前記絶縁部を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと、電極層を含む前記コンデンサー部を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと、電極層を含む前記スイッチング素子を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップとを含む、上記に記載された表示装置を製造する方法が提供される。
【００３７】
オーバーハング部を用いることにより、高コストなフォトプロセスを用いずに作製可能な表示装置が提供される。このような表示装置では、マスクを介する成膜工程であるマスクデポ工程を極力配して良好な表示の表示装置を製造することが可能となる。
【００３８】
本発明の他の態様においては、前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行うものであり、ある選択された行のデューティー期間において、前記スイッチング素子を導電状態とする信号を該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第１のステップと、次いで、前記発光部を発光させるための電荷を、導通状態にある前記スイッチング素子を介して、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって前記コンデンサー部に蓄積する第２のステップと、次いで、前記スイッチング素子を非導電状態とする信号を該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第３のステップとを有し、前記選択された行の非デューティー期間において、前記コンデンサー部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させることにより、該発光部を発光させるステップを有する上記いずれかの表示装置の駆動方法が提供される。
【００３９】
本発明では、行と列（あるいは、ＸとＹ）により各画素が指定され、画素により表示画像を得るドットマトリクス駆動を行なう駆動方法が提供される。この際、非線形二端子素子を導通状態とする信号は、非線形二端子素子がヒステリシス特性を示さない素子である場合や、ヒステリシス特性を示す素子（例：双安定素子）である場合においても用いることができ、通常は、高い電圧を印加する信号とする。その後に電荷を蓄積する際には、その非線形に端子素子の特性に応じて、電荷の蓄積に十分な電流を流せる信号を印加する。
【００４０】
ここで、発光部を発光させるための電荷は、所要の発光輝度を実現するための電荷とすることにより、この電荷量に応じて階調表示を行なうことが可能となる。
【００４１】
さらに、非導通状態とする場合には、スイッチング素子を通じて漏れるリーク電流を実用上非導通状態とみなせる程度に抑えることができるような信号とする。このような信号は、行電極と列電極とによって、スイッチング素子及びそれに直列に接続されて、互いに並列に接続されている発光部及びコンデンサー部に印加されるが、スイッチング素子の開閉動作を適切に行なわせる信号とすることが好適である。非導通状態とする信号は、特に双安定素子を用いる場合に有効である。
【００４２】
また、上記第１のステップと第２のステップは、それぞれ、予め定められた第１のウインドウ期間と予め定められた第２のウインドウ期間において行なうことができる。この第１および第２のウインドウ期間は、ある選択される行ごとに定まるデューティー期間に、この順に定められる時間間隔である。
【００４３】
本発明においては、前記第１のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加することが好適である。また、前記第１のステップにおいて、前記選択された行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と逆極性の電圧オフセット信号を印加することも好適である。加えて、前記第３のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加することも好適である。さらには、第３のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加することも好適である。
【００４４】
選択された行のデューティー期間における第１のステップ、第３のステップにおいて、選択されていない行（選択された行以外の行）の行電極に、列電極に印加した電圧信号（電圧パルス等）をキャンセルするような同極性のオフセット信号を印加すると、選択された行においてのみ、スイッチング素子を導通状態へ遷移させたり、非導通状態へ遷移させたりすることができる。また、選択された行の行電極に、列電極に印加した電圧信号（電圧パルス等）に加算されるように逆極性のオフセット信号を印加すると、列電極の電圧に重ねてそのオフセット電圧が印加されるため、同様に、選択された行においてのみ、スイッチング素子を導通状態へ遷移させたり、非導通状態へ遷移させたりすることができる。
【００４５】
スイッチング素子を導通状態にしたり、非導通状態にするためには、スイッチング素子の特性と、さらに、それに直列に接続されて電圧が分配される素子の電圧の分担率とを考慮して、スイッチング素子を導通状態にするしきい値を越えるような、あるいは、非導通状態にするしきい値を下回るような電圧信号を、選択された行の行電極と列電極により印加する。また、選択されていない行の行電極に印加するオフセット電圧は、これらのしきい値を越えないよう（あるいは、下回らないよう）に設定される。
【００４６】
本発明の他の態様として、上記いずれかに記載の表示装置を駆動する方法であって、前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行うものであり、ある選択された行のデューティー期間において、前記スイッチング素子を導電状態とし、さらに、前記発光部を発光させるための電荷を、導通状態にある前記スイッチング素子を介して、該行電極と該列電極によって前記コンデンサー部に蓄積する第１のステップを有し、前記選択された行の非デューティー期間において、前記コンデンサー部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させることにより、該発光部を発光させるステップを有する表示装置の駆動方法も提供される。
【００４７】
また、本発明のさらに他の態様として、前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行なうものであり、あるフレーム期間中の選択された行のデューティー期間において、前記スイッチング素子に逆方向バイアス電圧を印加し、前記スイッチング素子を介して前記コンデンサー部に蓄積した電荷を放電可能な状態とするための信号を、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第１のステップと、前記スイッチング素子に順方向バイアス電圧を印加して、前記スイッチング素子を導電状態とすることにより、前記発光部を発光させるための電荷を、導通状態にある前記スイッチング素子を介して、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって前記コンデンサー部に蓄積する第２のステップとを有し、前記フレーム期間中の前記選択された行の非デューティー期間において、前記コンデンサー部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させることにより、該発光部を発光させるステップを有し、前記選択された行について、前記フレーム期間の次のフレーム期間におけるデューティー期間の前記第１のステップにより、前記コンデンサー部に残存している電荷を放電する表示装置の駆動方法も提供される
【００４８】
スイッチング素子が、高電圧において低抵抗を示し低電圧で高い抵抗を示すようなダイオード素子である場合、スイッチング素子に高い電圧がかかると、ダイオード素子を介したコンデンサーへの充電が可能となり、電圧が下がると充電された電荷はダイオード素子を通じて漏れることが無く、マトリクス駆動が可能となる。
【００４９】
また、デューティー期間において、それまでにコンデンサーに蓄積している電荷を放電させる逆方向バイアスを用いれば、確実に前のフレームで充電された電荷を放電させることができる。
【００５０】
本発明の表示装置において、整流素子を用いた場合の画素発光制御の手順例を以下に示す。これは、図６に示したような列電極（データ信号線、あるいはＹ電極）１１６と、行電極（タイミング信号線、あるいはＸ電極）１０４のストライプ電極を組合わせた列電極と行電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行うものであり、ある選択された行のデューティー期間において、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって前記整流素子を導通状態とし前記キャパシタ部に電荷を蓄積する第１のステップと、次いで、前記整流素子を非導電状態とする信号を該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第２のステップとを有し、前記選択された行の非デューティー期間においては、前記キャパシタ部に蓄積した電荷により該発光部に流れる電流を保持させる第３のステップを有する。また、次のデューティー期間においては、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって該発光部を導通状態とし、前記キャパシタ部に残存する電荷を放出する第４のステップと、前記該発光部を非導電状態とする信号を該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第５のステップからなる。
【００５１】
整流素子を介してキャパシタ部に電荷を蓄積する際には、その整流素子の特性に応じて、電荷の蓄積に十分な電流を流せる信号を印加する。またこの電荷は、所要の発光輝度を実現するための電荷とすることができ、電荷量に応じて階調表示を行なうことが可能となる。
【００５２】
さらに、非導通状態とする場合にリーク電流を実用上非導通状態とみなせる程度に抑えることができるような信号とすることも好適である。
【００５３】
また、上記第４、５のステップを予め定められた第１のウインドウ期間７０６に行い、第１、２のステップを予め定められた第２のウインドウ期間７０５において行なうことができる。この第１および第２のウインドウ期間は、ある選択される行ごとに定まるデューティー期間に、この順に定められる時間間隔である。第４、５のステップは残留電荷の放出による前歴の消去であり、第１、２のステップは次の信号の書込みに相当するので、上記の順序で行うことが好適である。
【００５４】
整流素子は、高電圧において低抵抗を示し低電圧で高い抵抗を示す場合、整流素子に高い電圧がかかると整流素子を介したキャパシタへの充電が可能となり、電圧が下がると充電された電荷は整流素子を通じて漏れることが無く、マトリクス駆動が可能となる。
【００５５】
本発明においては、第１電極と、第２電極と、該第１電極に電気的に接続された整流素子と、該整流素子と電気的に接続され該第２組の電極に電気的に接続された発光部と、該発光部に電気的に並列となるように該整流素子及び前記第２組の電極に電気的に接続されたキャパシタ部とを備えてなる表示装置の駆動方法であって、デューティー期間において、前記第１電極と前記第２電極の両方、もしくはいずれか一方に電圧オフセット信号を印加し、前記キャパシタ部に残存する電荷を発光部を介して放電させる第１のステップと、次いで、前記発光部を発光させるための電荷を前記キャパシタ部に蓄積する第２のステップとを有し、非デューティー期間において、前記キャパシタ部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させて、該発光部を発光させるステップを有する、表示装置の駆動方法が提供される。
【００５６】
デューティー期間に第１のステップとしてその以前の駆動によってキャパシタに残留している電荷を放電させることにより、非発光の表示にそれ以前の駆動の影響による発光が影響しないという効果を有する。
【００５７】
さらに、上記表示装置の駆動方法において、前記第１電極が互いに平行に複数形成された第１組のストライプ電極の一つであり、前記第２電極が該第１組のストライプ電極に交差する方向に互いに平行に複数形成された第２組のストライプ電極の一つであり、前記表示装置は、該第１組のストライプ電極の各電極と第２組のストライプ電極の各電極との交差する点にある複数の画素を基板上に備えており、前記整流素子が、前記第１組のストライプ電極の一つに電気的に接続され、該複数の画素のそれぞれに備えられた整流素子であり、前記発光部が、前記整流素子と前記第２組のストライプ電極の一つとに電気的に接続され、該複数の画素のそれぞれに備えられた発光部であり、キャパシタ部が、該発光部に並列となるように、該整流素子及び前記第２組のストライプ電極の該電極に電気的に接続され、該複数の画素のそれぞれに備えられたキャパシタ部であり、前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行ないうものであることを特徴とすると、好適である。これにより、多数のストライプ電極を用いてドットマトリクス表示を行なうことができる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、スイッチング素子、発光素子、コンデンサーの総てを厚さ１００ｎｍ程度の有機電子材料薄膜と金属電極薄膜よりなるものとする事ができる。これにより、表示装置の低コスト化、大面積化や、表示装置への可撓性基板の適用が容易となる効果がある。また、多階調表示が低コストで実現される。コンデンサーが有機ＥＬ発光素子と並列接続された薄膜発光素子において、発光素子やコンデンサーへの面積的な制限を最小限にする表示装置やその製法が提供される。
【００５９】
また、コンデンサー部の誘電層に、比誘電率の高い材料である分散された多数の導電性微粒子を含む有機誘電体層を用いたり、比誘電率の高いチタン酸バリウムストロンチウム酸化物を用いる本発明の好ましい構成によれば、誘電率が高くて少ない面積で多くの電荷を蓄えることができ、発光部とコンデンサー部を物理的に並置する場合に発光部の面積を稼ぎ、電流密度を小さくして高い発光効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明における表示素子の構成例を示す説明図である。
【図２】スイッチング素子として双安定素子を用いる場合の表示素子の等価回路を例示した説明図である。
【図３】スイッチング素子として双安定素子を用いる場合の表示素子にかかる電圧と発光状態の一例を示す説明図である。
【図４】直列に接続された有機ＥＬ素子および双安定素子に電圧を印加した時の電圧配分を示す説明図である。
【図５】デューティー期間、非デューティー期間に各表示素子にかかる電圧印加方法の一例を示す説明図である。
【図６】スイッチング素子として整流素子を用いる場合の等価回路を示す説明図である。
【図７】スイッチング素子として整流素子を用いる場合の表示素子にかかる電圧と発光状態の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態における表示装置の構造と製造方法を示す説明図である。
【図９】従来の、有機ＥＬ素子とスイッチング素子を直列接続（積層）した構成例を示す断面図である。
【図１０】ディスプレイ装置用のマトリックス構成を例示した説明図である。
【図１１】Ｏｆｆ信号電圧がプラスの場合のスイッチング素子の電圧・電流特性を示す図である。
【図１２】スイッチング素子として整流素子を用いる場合の表示素子にかかる電圧と発光状態の図７の他の例を示す説明図である。
【図１３】有機電子材料としてＣ６０を用いたダイオード素子の電圧・電流特性の一例を示す図である。
【図１４】有機電子材料としてペンタセンを用いたダイオード素子の電圧・電流特性の一例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態における有機ＥＬ素子に流れる電流の時間変化を示す図である。
【図１６】有機電子材料としてポリエチレンジオキシチオフェン膜とポリフェニレンビニレン膜を用いたダイオード素子の電圧・電流特性の一例を示す図である。
【図１７】実施例２における有機ＥＬ素子の電圧・電流特性の一例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態における各電極に印加する電圧波形及び各電極や素子に印加される電圧波形、並びに、発光強度の時間変化を示す特性図である。
【図１９】電圧波形及び発光強度の時間変化における一部を拡大した特性図である。
【図２０】本発明の発光素子の電気特性例を示す説明図である。
【図２１】本発明の実施の形態における表示装置のある画素の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０２、８０２ プラスティック基板
１０４、８０４ 行電極、タイミング信号線、Ｘ電極
１１６、８３４ 列電極、データ信号線、Ｙ電極
１１０ 発光部
１１４ スイッチング素子
１０６ コンデンサー部
１１２ 画素電極
７０２ デューティー期間
７０４ 非デューティー期間
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
［実施の形態１］
［概要］
以下に実施の形態１を詳述する。実施の形態１においては、デューティー期間においてマトリックスのデューティー駆動される行の画素に並列に接続されたコンデンサーへ発光量に応じた電荷を蓄積し、デューティー期間外の時間には当該コンデンサーからの放電によって発光を継続する。
【００６３】
従来、コンデンサーに用いる誘電体としてセラミック酸化物系の材料が多く用いられてきたが、基板の変形に追従できないなどの問題があった。本実施の形態は、導電性微粒子を分散させた有機誘電体によって誘電体層を構成する事により、従来のコンデンサーの欠点を解消したものである。また、本実施の形態におけるスイッチング素子としては、印加される電圧が第１の閾値より大きくなった後は導電状態を呈し、第２の閾値より小さくなった後は非導電状態を呈するスイッチング素子（双安定素子）、もしくは整流素子（ダイオード素子）を用いる。これらの素子は薄膜面の垂直方向に電流を流すため発光素子との積層状態で用いることが容易であるとともに、薄膜の面内方向に電流を流すのに比べて電流経路の面積が大きくとれるため大きな電流を得やすいという特徴がある。特に双安定素子はパルス状の電界を印加することにより電気抵抗を数桁のオーダーで変化させる事が可能であり、制御性、発光素子とのマッチングの点で簡便であり、かつ電流有効面積が大きいことから大電流を得やすく、また転移速度も大きいなど、好適なスイッチング素子である。
【００６４】
これらのスイッチング素子を介して、各行にはそのデューティー期間において、各発光部に並列に接続されたコンデンサーへ電荷が蓄積される。非デューティー期間には、各画素はスイッチング素子により信号線（例えば、列電極）から電気的に隔離され、コンデンサーに蓄積された電荷により発光を継続する。蓄積される電荷量は所要の発光強度に応じて調整可能であるので、容易に階調表示を得ることができる。
【００６５】
なお、本発明においては、好ましくは、コンデンサとしてセラミック酸化物系を用いることが可能である。例えば、代表的な強誘電体であるチタン酸バリウムストロンチウムをＲＦマグネトロンスパッタ法により数１００ｎｍの厚さで成膜し、これを約６５０℃で熱処理をすることにより良好なコンデンサを得ることが出来る。なお、例えば、特開２００２−２８０３８０号公報に記載があるように、プラズマアニールをすることで、チタン酸バリウムストロンチウムを低温成膜した場合であっても、例えば、比誘電率が４０を超えるような高い誘電率が得られることが知られている。
【００６６】
［詳細］
図１は本実施の形態における表示装置１０について、そのうちの一つの画素の断面構造を示す断面図である。プラスティック基板１０２の一方の面に、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）による透明電極材料により、行電極１０４が形成されている。この行電極１０４は、タイミング信号線やＸ電極などと呼ばれることもある（例えば、図２）。この行電極１０４は、互いに平行なストライプ状の複数の電極にパターニングされている。図では、その１画素を拡大しているため、パターニングされている全体は示していない。行電極１０４には、隔壁１０８によって分離されるように、有機ＥＬ素子による発光部１１０とコンデンサー部１０６が並置されている。さらに、金属（例えば、アルミニウム）によって作製された画素電極１１２が形成され、スイッチング素子１１４が形成されて、金属によって作製され、行電極１０４に交差するように互いに平行なストライプ状の複数の電極にパターニングされた列電極１１６が形成されている。この列電極１１６は、データ信号線やＹ電極などと呼ばれることもある（例えば、図２）。各電極や有機ＥＬ素子、スイッチング素子、コンデンサー部などは薄膜により形成され、有機ＥＬ素子やスイッチング素子の電流は膜面に垂直に流れる。
【００６７】
スイッチング素子１１４として双安定素子２０２を用いる場合について説明する。図２はこの場合の表示装置１０のある画素についての等価回路図であり、図３は、ある画素について、列電極（データ信号線、あるいはＹ電極）１１６に印加される電圧波形（図３ａ）と、行電極（タイミング信号線、あるいはＸ電極）１０４に印加される電圧波形（図３ｂ）と、それらから算出される、発光部１１０及びスイッチング素子１１４にかかる電圧波形（図３ｃ）を概略的に示す図である。発光部１１０の発光状態３１４も、図３ｃに示されている。
【００６８】
各画素の双安定素子２０２は、その画素が属する行のデューティー期間３０２内（選択期間内）に、まず、列電極１１６のオン信号３０６の電圧と行電極１０４の電圧の差のうち、双安定素子２０２に分配される電圧によって導電状態となる。そして、充電電圧３１０にされている列電極（データ信号線）１１６からの電流が、コンデンサー部１０６に流れ込んで蓄積される。デューティー期間３０２以外の期間（非デューティー期間３０４）になる直前に、双安定素子２０２が、列電極１１６のオフ信号３０８の電圧と行電極１０４の信号キャンセル用オフセット電圧３１２の差のうち、双安定素子２０２に分配される電圧によって非導電状態となり、画素電極１１２が列電極１１６から切断される。この切断の後は、コンデンサー１０６が放電することにより発光状態３１４が継続する。
【００６９】
図４は、デューティー期間３０２、非デューティー期間３０４に発光部１１０と双安定素子２０２に分配される電圧の関係を示す。図４のコンデンサー４０２ａは、双安定素子２０２が非導通状態（ｏｆｆ状態）にある場合を示し、抵抗４０２ｂは、双安定素子２０２が導通状態（ｏｎ状態）にある場合を示す等価回路要素である。行電極と列電極の間の電位差は、非導通状態においては全て双安定素子２０２に分配されるが、導通状態においてはα（０＜α＜１）だけの割合が双安定素子２０２に分配される。なお、双安定素子２０２の動作は、図１１の従来の双安定素子の動作特性図に示されたものと概ね同様である。
【００７０】
次に、図５について詳細に説明する。図５ａは選択行のデューティー期間における当該選択行の電圧波形を示し、図５ｂは、図５ａと同じ時間における、非選択行の電圧波形を示す。なお、比較しているのは、選択行に属するある画素と、その画素と同じ列の非選択行に属す別の画素との２つの画素における波形である。列電極１１６はこれらの両画素に共通しているものであり、電圧波形５１６が印加される。
【００７１】
選択行においては、タイミング信号線１０４の電圧波形５０８には何らのバイアス電圧も印加されていない。これに対し、非選択行においては、タイミング信号線１０４の電圧波形５１０にオフセット電圧Ｖｃと−Ｖｄがオン信号５０２とオフ信号５０６に合わせて印加されている。双安定素子２０２に対する電圧は、選択行においては、電圧波形５１６のうちのα倍が印加されるのに対し、非選択行においては、電圧波形ＶｄからＶｃを除いた電圧（オン信号５０２の期間）や電圧波形ＶｄにＶｃを加えた電圧（オフ信号５０６の期間）が印加される。非選択行において加えられたオフセット電圧は、データ信号線１１６からの導通、非導通の切替信号の影響を非選択行において回避するためのものである。なお、この方法とは逆に、デューティー期間においてタイミング信号線に適切なバイアスを印加することにより導通、非導通の切替信号を与え、非デューティー期間はバイアスを与えない方法も当然可能である。
【００７２】
次に、これらの電圧の関係について説明する。このスイッチング素子にはバイアス電圧Ｖｂが印加されており、当初ｏｆｆ状態であったものが、デューティー期間の最初の時点でｏｎへの切替信号（Ｖｏｎ）が印加されて電流が立ち上がり、デューティー期間の間ｏｎ状態が維持される。デューティー期間終了の時点でｏｆｆへの切替信号（−Ｖｏｆｆ）により電流が立ち下がる。ＶｏｎおよびＶｏｆｆは、切り替えの閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２に対し、Ｖｂ＋Ｖｏｎ＞Ｖｔｈ２，Ｖｂ−Ｖｏｆｆ＜Ｖｔｈ１となるよう設定される。当該行以外の行では、図５に示すようにそれぞれのウインドウ内でのバイアスを−Ｖｃ，Ｖｄだけオフセットさせ、該当行以外の行でスイッチングが起こることを防ぐ。この方法による場合の電圧値を、双安定素子の特性、特に閾値電圧と以下の関係式を満たすように設定することで、良好な動作を得ることができる。
α（Ｖｂ−Ｖｏｆｆ）＜Ｖｔｈ１＜αＶｂ （式１）
Ｖｔｈ１＜（Ｖｂ−Ｖｃ）＜Ｖｔｈ２ （式２）
Ｖｔｈ１＜（Ｖｏｎ＋Ｖｂ−Ｖｃ）＜Ｖｔｈ２ （式３）
Ｖｔｈ１＜（Ｖｂ＋Ｖｄ）＜Ｖｔｈ２ （式４）
Ｖｔｈ１＜（Ｖｂ＋Ｖｄ−Ｖｏｆｆ）＜Ｖｔｈ２（式５）
【００７３】
図６はスイッチング素子として整流素子６０２を用いる場合の等価回路であり、図７は、ある画素について、列電極（データ信号線、あるいはＹ電極）１１６に印加される電圧波形（図７ａ）と、行電極（タイミング信号線、あるいはＸ電極）１０４に印加される電圧波形（図７ｂ）と、それらから算出される、発光部１１０及びスイッチング素子１１４にかかる電圧波形（図７ｃ）を概略的に示す図である。発光部１１０の発光状態７１０も、図７ｃに示されている。その場合の電圧と発光状態の一例を示す説明図である。整流素子は高い電圧領域で抵抗が小さくなる非線形性を有している。デューティー期間７０２内にはタイミング信号線（行電極）１０４にマイナスバイアス−Ｖｂを印加し、整流素子の抵抗を小さくすることで導通状態を得る。データ信号線に印加されるのがＶｏｎである場合には整流素子に印加される電圧はＶｏｎ＋Ｖｂとなる。非デューティー期間７０４にはバイアスを印加せず、低電圧での駆動とすることで実質的に非導電状態となる。
【００７４】
また、図７においては、発光部があるフレーム期間に発光状態に制御されると、そのフレームの終了時においてもコンデンサに電荷が残留し、次のフレーム期間の発光部の状態（発光状態、もしくは非発光状態）に影響を与える可能性がある。特に、次のフレームが非発光状態である場合には、適切な消光信号によって前の発光状態の履歴を消去する必要がある。のために、本実施の形態では、例えば図１２に示すように、各行のデューティー期間を２つに分割し、各列電極には、ある期間内において電圧ＶＬｏｎの発光信号電圧、もう一つの期間内において電圧−ＶＬｏｆｆの非発光（消光）信号電圧を印加し、各行電極には、選択期間（デューティー期間）内のそれぞれの期間において電圧ＶＡｏｎの電圧と電圧−ＶＡｏｆｆの電圧を印加している。本実施の形態では、発光信号電圧を印加する期間はデューティー期間の後半であり、消光電圧信号を印加する期間はデューティー期間の前半である。また、各行電極において印加する電圧波形は、発光信号、非発光信号とは逆極性のバイアス電圧となる。このような行電極と列電極の電圧波形によって、デューティー期間の後半に発光部１１０が発光し、非デューティー期間にはコンデンサの作用によってその発光が継続し、次のフレームのデューティー期間の前半に発光部１１０の発光が停止する（発光強度変化１５０）。図１３に例示するように、有機電子材料としてＣ６０を用いたダイオード素子６０２の逆バイアス電流は逆バイアス電圧とともに大きくなるので、充分な逆バイアス電圧を印加することにより、コンデンサ１０６に残留した電荷を放電させることが可能である。なお、図１３ではフレーム期間の開始をデューティー期間の開始と一致させて描いているが、一般には、この期間の開始のタイミングは必ずしも一致するとは限らない。
【実施例１】
【００７５】
ＩＴＯ付ポリエチレンテレフタラート基板上にフォトプロセスにより絶縁性の隔壁を作製し、区切られた２つの領域を一組として、その一方に発光素子、一方にコンデンサーを形成した。それぞれの面積は同一とした。更にこの２つの素子の両方を覆う形でスイッチング素子を形成した。ＩＴＯは１．０ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１５列のストライプ電極となるようパターニングが予めなされている。
【００７６】
まず発光素子としてポリエチレンジオキシチオフェン膜とポリフェニレンビニレン膜をインクジェット法により順次形成し、その後、カルシウム膜を真空蒸着により成膜して有機ＥＬ層を形成した。各層の厚さは、それぞれ１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍとした。
【００７７】
次に、コンデンサー素子は真空蒸着法により、絶縁性有機物としてアミノイミダゾールジシアネート（化合物１）、導電性微粒子としてアルミニウムを用いてこれらを共蒸着法にて誘電体層を形成し、その後、電極層としてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、コンデンサーを形成した。なお、電極層、誘電体層、電極層は、それぞれ、１３０ｎｍ、４０ｎｍ、１３０ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、４×１０−４Ｐａ（３×１０−６ｔｏｒｒ）の真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は抵抗加熱方式により成膜速度は３０ｎｍ／ｓｅｃで行い、導電性微粒子としてアルミニウムを含有するアミノイミダゾールジシアネートは、共蒸着法により作製した。蒸着は抵抗加熱方式であり、成膜速度はアミノイミダゾールジシアネートが２０ｎｍ／ｓｅｃ、アルミニウムが１０ｎｍ／ｓｅｃである。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【００７８】
これに連続してアルミニウム、ジシアノ系化合物（化合物１）、アルミニウムを順次、それぞれ１００ｎｍ、３０ｎｍと１００ｎｍ厚さで２つの素子の両方を覆う形で真空蒸着成膜することにより、有機ＥＬとコンデンサーに直列にスイッチング素子部を形成した。この層構成で、スイッチング素子部は後述するような双安定特性を示した。スイッチング素子部の最後の電極は、前記ＩＴＯ電極とは直交して、１ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１０行のストライプ電極となるようパターニングを行った。これによって１５列，１０行のマトリックスを形成して、実施例１の表示装置を作製した。
（化合物１）
【化１】
【００７９】
スイッチング素子の性能は、Ｖｔｈ１が０．０Ｖ、Ｖｔｈ２が５．０Ｖ、バイアス４．０Ｖでのｏｎ状態での電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２、ｏｆｆ状態での電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ２であった。ｏｎ状態での有機ＥＬ素子の電圧降下は３．５Ｖ、発光強度は３０Ｃｄ／ｍ２であり、ｏｆｆ状態での電圧降下、発光は観測されなかった。
【００８０】
パネル全体の走査周波数を２４０Ｈｚ、すなわち走査周期を約４．２ｍｓｅｃとすると、各行あたりのデューティー期間は０．４２ｍｓｅｃとなる。スイッチング素子（双安定素子）のｏｎ／ｏｆｆの切替えのためのウインドウ時間幅を０．０１ｍｓｅｃ、切替信号のパルス幅を０．００５ｍｓｅｃとし、Ｖｂ＝４．０Ｖ、Ｖｏｎ＝１．５Ｖ、Ｖｏｆｆ１＝４．０Ｖ，Ｖｏｆｆ２＝５．５Ｖ、Ｖｃ＝１．５Ｖ、Ｖｄ＝０．８Ｖと設定することにより、パネルは順調に動作した。この時のコンデンサーに蓄積される電荷量は最大約１２μＱ／ｃｍ２、双安定素子の最大電流密度は約４０ｍＡ／ｃｍ２であった。最大電流密度に関しては、スイッチング素子の有効面積が、コンデンサーや発光素子の約２倍であることから、その分だけ低い値で動作可能であった。また、これによりパネルの平均輝度として２５Ｃｄ／ｍ２を得た。また、デューティー期間中の充電電荷量の総量は電流時間を変えることで容易に制御可能であり、これにより発光輝度の階調を得る事ができた。
【実施例２】
【００８１】
コンデンサーに導電性微粒子を分散させて、誘電率を増大させる実施例について説明する。この導電性微粒子として金を用い、電極層、誘電体層、電極層の膜厚を、それぞれ、１１０ｎｍ、８０ｎｍ、１１０ｎｍとした他は実施例１と同様に試料を作製し、実施例１と同様の試験を行った。同様の条件でパネルは順調に動作し、コンデンサーに蓄積される電荷量は最大約１５μＱ／ｃｍ２、双安定素子の最大電流密度は約４０ｍＡ／ｃｍ２であった。また、これによりパネルの平均輝度として３０Ｃｄ／ｍ２を得た。発光輝度の階調は実施例１と同様に容易に得る事ができた。
【実施例３】
【００８２】
ＩＴＯ付ポリエチレンテレフタラート基板上にフォトプロセスにより絶縁性の隔壁を作製した後、ポリエチレンジオキシチオフェン膜とポリフェニレンビニレン膜をインクジェット法により順次形成し、その後、カルシウム膜を真空蒸着により成膜して整流素子を形成した。各層の厚さはそれぞれ２００ｎｍ、４０ｎｍ、１２０ｎｍ厚さであった。その後、同隔壁の半分の領域に有機ＥＬ層として、銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）／アルミニウムキノリン（Ａｌｑ３）／カルシウム電極を順次真空蒸着で成膜した。各層の厚さは、それぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ，５０ｎｍ、１００ｎｍとした。この後、残りの半分の領域にコンデンサー部を実施例１と同様に構成した。有機ＥＬ部とコンデンサー部の蒸着領域の選択はメタルマスクによった。有機ＥＬ部とコンデンサー部の蒸着の後、両素子を被う共通電極としてアルミニウム膜を蒸着した。このアルミニウム膜は前記ＩＴＯ電極とは直交して、１ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１０行のストライプ電極となるようパターニングを行った。これによって１５列，１０行のマトリックスを形成している。
【００８３】
上記の整流素子と有機ＥＬ素子の順方向の電流電圧特性を図１６、１７に示す。また、電圧降下を測定したところ、例えば電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２とするための電圧降下は、整流素子では約３．５Ｖであるのに対し、有機ＥＬ素子部では６．２Ｖであった。即ち、本実施例においては、合計９．７Ｖの印加により、コンデンサーを６．２Ｖで充電することが可能であった。また、この際、最大電荷蓄積量として約１９μＱ／ｃｍ２を得た。本実施例においては、パネルの平均輝度として５０Ｃｄ／ｍ２を得た。デューティー期間における充電電荷量は、電流時間を変えること、もしくは電圧値を変えることで容易に制御可能であり、これにより発光輝度の階調を得る事ができた。
【実施例４】
【００８４】
コンデンサーに用いる導電性微粒子として金を用い、電極層、誘電体層、電極層の膜厚を、それぞれ、１１０ｎｍ、８０ｎｍ、１１０ｎｍとした他は実施例３と同様に試料を作製し、印加電圧を１５Ｖとした他は実施例３と同様の試験を行った。同様の条件でパネルは順調に動作し、コンデンサーに蓄積される電荷量は最大約３０μＱ／ｃｍ２、双安定素子の最大電流密度は約６０ｍＡ／ｃｍ２であった。また、これによりパネルの平均輝度として５０Ｃｄ／ｍ２を得た。発光輝度の階調は実施例３と同様に容易に得る事ができた。
【実施例５】
【００８５】
ＩＴＯ付ポリエチレンテレフタラート基板上にフォトプロセスにより絶縁性の隔壁を作製した後、各画素のうち同隔壁によって仕切られた一方の半分の領域に有機ＥＬ層として銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）／アルミキノリン（Ａｌｑ３）／カルシウム電極を順次真空蒸着で成膜した。各層の厚さは、それぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとした。この後、各画素のうち隔壁によって仕切られた残りの半分の領域にコンデンサー部を実施例１と同様に構成した。有機ＥＬ部とコンデンサー部の蒸着領域の選択はメタルマスクにより行なった。ＥＬ部とコンデンサー部の蒸着の後、整流素子として、両素子を被うようにアルミニウム膜を蒸着し、その上にフラーレン（Ｃ６０）、銅を連続して蒸着した。各層の膜厚は、１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍとした。最後の銅膜は、前記ＩＴＯ電極とは直交して、１ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１０行のパターニングを行なった。これによって、１５列１０行の画素マトリクスを形成している。
【００８６】
上記の整流素子と有機ＥＬ素子の電圧降下を測定したところ、例えば電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２とするための電圧降下では、整流素子では約０．５Ｖであるのに対し、有機ＥＬ素子部では６．２Ｖであった。即ち、本実施例においては、合計６．７Ｖの印加により、コンデンサーを６．２Ｖで充電することが可能であった。また、この際、最大電荷蓄積量として約１９μＱ／ｃｍ２を得た。これにより、パネルの平均輝度として５０Ｃｄ／ｍ２を得た。デューティー期間内充電電荷量は充電時間を変えること、若しくは、電圧値を変えることで容易に制御可能であり、これにより発光輝度の階調を得ることができた。
【実施例６】
【００８７】
試料ＩＴＯ電極と銅電極のピッチをともに０．５ｍｍ、幅０．３ｍｍとし、それぞれ１００列および１００行を形成した他は、実施例５と同様にして実施例６の試料を得た。この結果、電気特性、発光特性は実施例５と同等の値を得た。このようにして得られた試料を用いて、電圧８Ｖ、フレーム周波数１２０Ｈｚの条件で駆動を行った。
【００８８】
このように駆動した試料を用いて電圧降下を測定したところ、整流素子では約０．７Ｖであるのに対し、有機ＥＬ素子部では７．３Ｖであった。即ち、本実施例においては、合計８Ｖの印加により、コンデンサーを７．３Ｖで充電することが可能であった。また、この際、最大電荷蓄積量は約２１μＱ／ｃｍ２であった。本実施例においては、パネルの平均輝度として７０Ｃｄ／ｍ２を得た。図１５にはこの時の有機ＥＬ素子に流れる電流の時間変化を示す。
【実施例７】
【００８９】
ＩＴＯ付ポリエチレンテレフタラート基板上にフォトプロセスにより絶縁性の隔壁を作製した後、各画素のうち同隔壁によって仕切られた一方の半分の領域に有機ＥＬ層として銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）／アルミキノリン（Ａｌｑ３）／アルミニウム電極を順次真空蒸着で成膜した。各層の厚さは、それぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとした。この後、各画素のうち隔壁によって仕切られた残りの半分の領域にコンデンサー部を実施例１と同様に構成した。有機ＥＬ部とコンデンサー部の蒸着領域の選択はメタルマスクによった。ＥＬ部とコンデンサー部の蒸着の後、整流素子として、有機ＥＬ部とコンデンサー部を被って画素ごとの島状の電極になるようにマスク蒸着を行なって金膜を蒸着し、その上にペンタセン膜、アルミ膜を連続して蒸着した。各層の膜厚は、それぞれ、１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍとした。最後のアルミ膜は、前記ＩＴＯ電極とは直交して、１ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１０行のパターニングを行った。これによって、１５列１０行の画素マトリクスを形成している。
【００９０】
上記の整流素子と有機ＥＬ素子の順方向の電圧降下を測定したところ、例えば電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２とするための電圧降下は、整流素子では約２．０Ｖであるのに対し、有機ＥＬ素子部では６．２Ｖであった。即ち、本実施例においては、合計８．２Ｖの印加により、コンデンサーを６．２Ｖで充電することが可能であった。また、この際、最大電荷蓄積量として約１９μＱ／ｃｍ２を得た。これによりパネルの平均輝度として５４Ｃｄ／ｍ２を得た。デューティー期間内充電電荷量は充電時間を変えること、若しくは、電圧値を変えることで容易に制御可能であり、これにより発光輝度の階調を得ることができた。また、実施例５に比して高い平均輝度が得られたのは、本実施例で用いた整流素子の電気特性（図１４）においては、実施例５の整流素子の電気特性（図１３）よりも逆バイアスでの漏れ電流が小さく、有機ＥＬに流れる電流効率が高くなったためと推定される。
【実施例８】
【００９１】
ガラス基板上に、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をＲＦマグネトロンスパッタ法により成膜した後、通常のフォトリソグラフ法を用いて１．０ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍでストライプ状に１５列の電極列を形成した。更に当該ＩＴＯ電極上に１．０ｍｍピッチ、幅０．３ｍｍで白金膜を５０ｎｍの厚さで形成し、チタン酸バリウムストロンチウム酸化物を形成する下地電極をＩＴＯ電極上に島状に形成した。更にその上にＲＦマグネトロンスパッタ法と通常のフォトリソグラフ法を用いて、白金膜上にチタン酸バリウムストロンチウム酸化物を厚さ１００ｎｍで形成し、その後酸素雰囲気中１時間の熱処理を行ってコンデンサーとした。その後、そのコンデンサーに接する形で隔壁を形成し、実施例５と同様にして発光素子を形成した。その後は実施例５と同様にして実施例８の試料を得た。
【００９２】
上記の整流素子と有機ＥＬ素子に順方向に電圧を印加した際の電圧降下は、例えば電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２とするための電圧降下では、整流素子では約０．５Ｖであるのに対し、有機ＥＬ素子部では６．２Ｖであった。即ち、本実施例においては、合計６．７Ｖの印加により、コンデンサーを６．２Ｖで充電することが可能であり、最大電荷蓄積量として約４０μＱ／ｃｍ２を得た。これにより、パネルの平均輝度として１００Ｃｄ／ｍ２を得た。デューティー期間内充電電荷量は充電時間を変えること、若しくは、電圧値を変えることで容易に制御可能であり、これにより発光輝度の階調を得ることができた。
【実施例９】
【００９３】
ＩＴＯ電極と銅膜の列、行のマトリックス数を５０列、５０行とした他は実施例５と同様として実施例６の試料を作製した。駆動電圧波形は、図１２に示すような波形とした。このとき、フレーム周波数は６００Ｈｚ（フレーム周期：約１．７ｍｓ）とした。各行のデューティ期間は１．７ｍｓ／５０＝３５μｓとなる。ＶＬｏｎとＶＡｏｎをともに３．３５Ｖとすることにより、デューティ期間の後半で実施例５と同様にコンデンサーには約１９μＱ／ｃｍ２の電荷が蓄積される。コンデンサーに蓄積された電荷は非デューティ期間に有機ＥＬの発光部１１０を通じて放電される。有機ＥＬ発光部１１０の電圧電流特性は非線形であるので放電特性は単純な数式では表されないが、フレーム周期である１．７ｍｓ経過後の残留電位（発光部１１０およびコンデンサー１０６にかかる電位差）は約２．８Ｖであった。次のフレームのデューティ期間の前半で、ＶＬｏｆｆとＶＡｏｆｆをともに４Ｖとする消去信号を印加した。この時、発光部１１０およびコンデンサー１０６にかかる電位差はＶＬｏｆｆの印加により一旦ＶＬｏｆｆ分だけ上昇し、Ｘ（タイミング信号線）電極を基準にした場合のＹ電極の電位、即ち、ダイオード６０２にかかる逆方向バイアス電圧は約１０Ｖとなる。図１３に例示したように逆バイアス８Ｖでは１００ｍＡ／ｃｍ２以上の電流密度が得られることから、コンデンサー１０６に残留した電荷はダイオード６０２を通して放出される。これを繰返し印加する事により、各フレームの発光状態を、発光させるべき画素において適切に発光させ、同じ画素が消光させるときには適切に消光させることができ、良好に制御できる事を確認した。
【００９４】
また特に、整流素子の有機材料として、Ｃ６０、もしくはペンタセンを用いた場合、電圧印加時の電圧降下が他の有機材料に比して低い。即ち、整流素子における電力損失が抑制されるため消費電力の点で極めて有利となる。これは、これらの材料の電荷移動度が他の材料に比して高いことに起因するものである。
【００９５】
［実施の形態２］
［概要］
上述した実施の形態１では、有機誘電体よりなるコンデンサーを有機ＥＬ発光素子と並列接続し、これにスイッチング素子を直列接続することにより、すべての素子を有機薄膜で構成した。ここで、実施の形態１においては、発光部と、それに並列に接続されたコンデンサーとが限られた画素面積を分け合っている。具体的には、実施の形態１の表示装置（図１の構成）では、発光部１１０の領域とコンデンサー部１０６の領域が平面的に配置されている。このため、大きな面積が取れないことが制約となる場合がある。この面積の制限を無くすことにより、発光素子にかかる電流負荷を低減し、コンデンサーの面積も大きく取ることができる実施の形態２について、以下説明する。
【００９６】
本実施の形態では、表示装置の構成要素である発光装置（発光部）、コンデンサー部、スイッチング装置を基板上にほぼ画素面積に近い面積となるように形成し、素子間の配線を素子の側面を利用して行う事により、発光部及びコンデンサー部について実施の形態１の場合よりも広い面積を確保し、性能の改善を図る。当該配線は、素子側面を絶縁体で覆ったバイアを経由して接続されて、短絡などの障害が起こりにくいようにされる。このような表示装置は、オーバーハング部を持つ隔壁を用い、斜め蒸着法によってその隔壁をマスクとして利用することにより実現される。
【００９７】
［詳細］
具体的には、実施の形態２においては、図８ｈに示される構造の表示装置を実現し、図１に示した構成の回路と同様の電気的な接続関係をそのままにして、発光部１１０とコンデンサー部１０６を積層配置する。これにより、より広い発光領域とコンデンサー領域を実現する。各素子が薄膜として形成され、電流が各素子中を膜面に垂直に流れる構成となっている点は、実施の形態１と同様である。以下、この構造を実現するための表示装置の製造方法について説明する。
【００９８】
まず図８ａに示されるように、プラスティック基板８０２のある面に透明導電材料よりなる電極膜８０４を、たとえば０．２μｍの膜厚に成膜する。表示装置をマトリックス構成にして複数の画素を形成する場合には、電極膜８０４をさらにフォトリソグラフィー法およびエッチングによってパターニングし、例えば、０．３ｍｍピッチ、０．２８ｍｍ幅の帯状の形状のストライプ電極に形成される。図８では、そのようなストライプ電極の延びる方向は、図面内左右方向である。
【００９９】
次に、図８ｂに示されるように隔壁８０６を形成する。この工程では、隔壁のベース部８０８の材料として例えば非感光性のポリイミドを、スピンコート法で４μｍ膜厚に透明電極上に形成し、さらに隔壁の上部のオーバーハング部８１０の材料としてＳｉＯ２を、ポリイミド膜上に例えばスパッタリング法で０．５μｍ膜厚に形成する。その後ＳｉＯ２膜、及びポリイミド膜を、フォトプロセスによりパターニンングし、オーバーハング部８１０を持った隔壁８０６を形成する。このようなＴ字型の断面の隔壁８１０は、初めにＯ２などのガスを用いてリアクティブイオンエッチング（異方性エッチング）を行い、ポリイミド膜７０をアンダーカットがないように垂直にドライエッチングし（図の矢印８１２）、その後、アルカリ溶液で３０秒間程度ウエットエッチングを行いポリイミド膜の側面８１６を等方的にエッチングすることで形成できる（図の矢印８１４）。
【０１００】
次に、図８ｃに示されるように発光部１１０として例えば薄膜の有機ＥＬ素子を、プラスティック基板８０２の法線方向に対して一定角度θをなすような斜めの方向から蒸着する。斜め蒸着を行うことにより、隔壁８０６により影になる部分には発光素子は形成されず、プラスティック基板上の電極は露出したままとなっている。発光部１１０は、電子輸送層、再結合層、ホール輸送層からなるＥＬ発光層８１８と、金属電極層８２０とからなる。
【０１０１】
次に、図８ｄに示されるように有機絶縁膜８２２をプラスティック基板８０２に垂直方向から蒸着する。この場合、隔壁８０６のオーバーハング部８１０の影となるため、隔壁沿いの部分には絶縁膜８２２は蒸着されない。
【０１０２】
次に、図８ｅに示されるように図８ｃとは逆の方向に傾けた斜め蒸着によりコンデンサー部１０６を蒸着する。コンデンサーの一方の電極は、絶縁膜８２２で内張りされたバイア８３０（図８ｄ）を介してプラスティック基板上の電極膜８０４と接続するように金属電極８２４によって形成され、その後、コンデンサーを構成する誘電体層８２６を形成する。さらに金属電極８２８を形成する。この際、透明電極材料からなる電極膜８０４が図８の紙面内左右方向に延びる複数のストライプ状の平行な行電極とされて、紙面に垂直な方向にパターニングされて区切られている場合には、金属電極８２４および金属電極８２８も電極膜８０４に合わせて紙面に垂直な方向に区切られて島状にされていなくてはならない。このため、電極膜８０４がストライプ状である場合には、図８ｅの蒸着において金属電極８２４および金属電極８２８が透明電極のパターンに合わせてパターニングされるように、適当な開口部を有する蒸着マスクとしてメタルマスク（図示しない）を介して蒸着する。
【０１０３】
図８ｅに示したように、コンデンサー部１０６と発光部１１０は有機絶縁膜８２２により隔てて形成される。ここで、図８ｄまでで形成されたＥＬ発光層８１８から金属電極８２８までの膜厚は合計して約３００ｎｍであり、透明電極材料からなる電極膜８０４が露出しているバイア８３０（図８ｄ）の図面左右方向の幅（約２μｍ）に比べて充分に小さいので、これのマスクとしての作用はほとんど無視することができるため、図８ｅにおける金属電極８２４の成膜に影響することは無い。
【０１０４】
次に、図８ｆに示されるように図８ｄと同様にして有機絶縁膜８２２ａをガラス基板に垂直に蒸着し、有機絶縁膜８２２と連続するように形成する。発光部１１０の金属電極８２０に接続可能なバイア８３２は、この絶縁膜８２２ａによって内張りされる。次いで、図８ｇに示されるように金属電極８２８ａを、バイア８３２を介して金属電極８２２に接続されるように隔壁の両側から隔壁間全面に蒸着する。この際、金属電極８２８の場合と同様に、電極膜８０４がストライプ状である場合には、蒸着マスクを用いてパターニングも行なう。金属電極８２８と８２８ａが図１の画素電極１１２の作用をする。さらに、図８ｈに示されるように、スイッチング素子１１４、電極層８３４を隔壁の両側から隔壁間全面に蒸着する。
【０１０５】
以上の工程により、薄膜発光素子と薄膜コンデンサーが互いに並列接続され、その双方に薄膜スイッチング素子が直列接続された構成において、発光部とコンデンサー部の面積を拡大した表示装置８０を作製する事ができる。
【実施例１０】
【０１０６】
ポリエチレンテレフタラート基板上に厚さ０．２μｍのＩＴＯ電極を形成した後、フォトプロセスにより１．０ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１５列のパターニングを施した。次に日本ゼオン製ネガフォトレジストＬＡＸ−１を４μｍスピンコートにより塗布し、ＳｉＯ２膜を０．５μｍ厚だけスパッタにより成膜した。その後、前述と同様の方法にてエッチングすることにより、前記ＩＴＯ電極とは直角方向に１．０ｍｍピッチで１０行の隔壁を得た。隔壁の幅は３００μｍ、高さ４．５μｍ、オーバーハングは２μｍであった。
【０１０７】
次に発光素子として、Ｌｉ／アルミニウムキノリン（Ａｌｑ３）（化合物２）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）（化合物２）／銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）を図８ｃに示す方向から順次真空蒸着で成膜した。各層の厚さは、それぞれ５ｎｍ、５０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとした。これらの蒸着源は基板から垂直方向に２００ｍｍの距離、基板中心から紙面左側に１００ｍｍの距離に配置され、開口直径が５ｍｍのルツボを用いた。その後、絶縁層としてパーフルオロテトラコサン（ｎ−Ｃ２４Ｆ５０）を１００ｎｍ、図８ｄに示す方向から蒸着した。
（化合物２）
【化２】
（化合物３）
【化３】
【０１０８】
次に、コンデンサー素子は図８ｅに示す方向から、電極としてアルミニウム、誘電体層としてアミノイミダゾールジシアネートと導電性微粒子としてアルミニウムを共蒸着法にて形成し、その後、電極層としてアルミニウムを順次連続して斜め蒸着して形成した。誘電体層を蒸着する前後のアルミニウムの蒸着においては、ＩＴＯ電極のパターンのスペース部分に相当する場所にアルミニウムの蒸着を防止するメタルマスクを用いた。各層の膜厚は、１００ｎｍ、４０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとした。この時の蒸着源は基板から垂直方向に２００ｍｍの距離、基板中心から紙面右側に１００ｍｍの距離に配置され、開口直径が５ｍｍのルツボを用いた。
【０１０９】
その後、絶縁層としてパーフルオロテトラコサン（ｎ−Ｃ２４Ｆ５０）を１００ｎｍ、図８ｆに示す方向から蒸着した。
【０１１０】
続いて、図８ｇ、ｈに示す方向から、ダイオード素子としてアルミニウム電極／ブタジエン化合物（化合物４）／金電極を膜厚１００ｎｍ，８０ｎｍ，１００ｎｍとして成膜した。
（化合物４）
【化４】
【０１１１】
以上の真空蒸着を行った蒸着装置は拡散ポンプ排気で、４×１０−４Ｐａ（３×１０−６ｔｏｒｒ）の真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は抵抗加熱方式により成膜速度３０ｎｍ／ｓｅｃで行い、導電性微粒子としてアルミニウムを含有するアミノイミダゾールジシアネートは、共蒸着法により作製した。蒸着は抵抗加熱方式であり、成膜速度はアミノイミダゾールジシアネートが２０ｎｍ／ｓｅｃ、アルミニウムが１０ｎｍ／ｓｅｃである。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【０１１２】
上記の構成において、パネルの平均輝度として２５Ｃｄ／ｍ２を得る条件は以下の通りであった。即ち、パネル全体の走査周波数を２４０Ｈｚ、すなわち走査周期を約４．２ｍｓｅｃとすると、各行あたりのデューティー期間は０．４２ｍｓｅｃとなる。発光素子面積は１画素の約４９％を占めるので、約５０Ｃｄ／ｍ２での発光が必要であった。当該発光素子の効率は約２．５Ｃｄ／Ａであるので、発光を走査周期４．２ｍｓｅｃの間継続するには、５０／２．５×４．２×１０−３＝０．０８４Ｑ／ｍ２＝８．４μＱ／ｃｍ２以上の電荷がコンデンサーに充電される必要があった。これをデューティー期間０．４２ｍｓｅｃの間にコンデンサーへ注入するには、スイッチング素子には２０ｍＡ／ｃｍ２以上の電流が流れる必要がある。実際には、デューティー期間中にも発光素子に電流は流れるので、スイッチング素子にはこれらの電流が重畳され、最高約２２ｍＡ／ｃｍ２の電流が流れた。
【０１１３】
これを従来の図１の構成の場合と比較した。図１の構成では、発光素子の面積が本実施例の約半分であるので発光面での輝度は１００Ｃｄ／ｍ２が必要となり、コンデンサーに蓄積されるべき電荷量は前記の２倍の約１７μＱ／ｃｍ２が必要であった。デューティー期間でのスイッチング素子の電流密度は最高約２２ｍＡ／ｃｍ２であり、実施例１と大きな違いは無かった。
【実施例１１】
【０１１４】
ポリエチレンテレフタラート基板上に厚さ０．２μｍのアルミニウム電極を形成した後、フォトプロセスにより１．０ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１５列のストライブ電極となるようにパターニングを施した。次に日本ゼオン製ネガフォトレジストＬＡＸ−１を４μｍスピンコートにより、ＳｉＯ２膜を０．５μｍスパッタにより成膜した。その後、前述と同様の方法にてエッチングすることにより、前記アルミニウム電極とは直角方向に１．０ｍｍピッチで１０行の隔壁を得た。隔壁の幅は３００μｍ、高さ４．５μｍ、オーバーハングは２μｍであった。
【０１１５】
次にダイオード素子として、金電極／ブタジエン化合物（化合物４）／アルミニウム電極を膜厚１００ｎｍ，８０ｎｍ，１００ｎｍとして成膜し、その後、図８ｃのような斜め蒸着を用いて実施例１のコンデンサーを成膜し、図８ｄのように有機絶縁膜を形成した。発光素子としては、だけ図８ｅのように、銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）／アルミニウムキノリン（Ａｌｑ３）をそれぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ、５０ｎｍ蒸着した後、Ｌｉを５ｎｍ蒸着し、図８ｆのように有機絶縁膜を形成した後に、図８ｇのように、その上にＩＴＯをスパッタにより成膜した。このようにして、実施例１１の表示装置を得た。
【０１１６】
上記の構成において、パネルの平均輝度として５０Ｃｄ／ｍ２を得る条件は以下の通りであった。即ち、パネル全体の走査条件を実施例１と同じに設定した時、当該発光素子の効率は約２．０Ｃｄ／Ａであるので、発光を走査周期４．２ｍｓｅｃの間継続するには、５０／２．０×４．２×１０−３＝０．１０５Ｑ／ｍ２＝１０．５μＱ／ｃｍ２以上の電荷がコンデンサーに充電される必要があった。これをデューティー期間０．４２ｍｓｅｃの間にコンデンサーへ注入するには、スイッチング素子には２５ｍＡ／ｃｍ２以上の電流が流れる必要がある。実際には、デューティー期間中にも発光素子に電流は流れるので、スイッチング素子にはこれらの電流が重畳され、最高約２８ｍＡ／ｃｍ２の電流が流れた。
これを従来の構成と比較すると、実施例１と同様に発光素子の面積が約半分であるので発光面での輝度は１００Ｃｄ／ｍ２が必要となり、コンデンサーに蓄積されるべき電荷量は前記の２倍の約２１μＱ／ｃｍ２が必要であった。
【実施例１２】
【０１１７】
ガラス基板上に、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をＲＦマグネトロンスパッタ法により成膜した後、通常のフォトリソグラフ法を用いて１．０ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍでストライプ状に１５列の列電極を形成した。更に１．０ｍｍピッチ、幅０．６ｍｍのストライプ形状となるように、ＲＦマグネトロンスパッタ法と通常のフォトリソグラフ法を用いて、１０行のチタン酸バリウムストロンチウム酸化物のコンデンサ領域を厚さ１００ｎｍだけ形成した。そして、ＲＦマグネトロンスパッタ法と通常のフォトリソグラフ法を用いて、画素単位の島状の形状になるようにＩＴＯによる電極を厚さ１００ｎｍだけ形成した。さらに、酸素雰囲気中１時間の熱処理を行ってコンデンサーを作製した。当該コンダンサーは実質的にほとんど透明であり、その後に形成される発光部１１０の光は、このコンデンサーを通して外部へ出射される。次に、日本ゼオン製ネガフォトレジストＬＡＸ−１をスピンコートにより４μｍ厚に成膜し、ＳｉＯ２膜をスパッタにより０．５μｍ厚に成膜した。その後、前述と同様の方法にてエッチングすることにより、前記ＩＴＯ電極とは直角方向に１．０ｍｍピッチで１０行の隔壁を得た。隔壁の幅は３００μｍ、高さ４．５μｍ、オーバーハングは２μｍであった。前記コンデンサーはこれらの隔壁の間に配される。
【０１１８】
次に発光素子として、銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）／アルミニウムキノリン（Ａｌｑ３）をそれぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ、５０ｎｍ厚だけ蒸着した後、Ｌｉを５ｎｍ蒸着し、ダイオード素子として、銅電極／Ｃ６０／アルミニウム電極を膜厚１００ｎｍ，８０ｎｍ，１００ｎｍに成膜した。
【０１１９】
上記の構成において、パネルの平均輝度として７０Ｃｄ／ｍ２を得る条件は以下の通りであった。即ち、パネル全体の走査条件を実施例１と同じに設定した時、当該発光素子の効率は約２．０Ｃｄ／Ａであるので、発光を走査周期４．２ｍｓｅｃの間継続するには、７０／２．０×４．２×１０−３＝０．１４７Ｑ／ｍ２＝１４．７μＱ／ｃｍ２以上の電荷がコンデンサーに充電される必要があった。これをデューティー期間０．４２ｍｓｅｃの間にコンデンサーへ注入するには、スイッチング素子には３５ｍＡ／ｃｍ２以上の電流が流れる必要がある。実際には、デューティー期間中にも発光素子に電流は流れるので、スイッチング素子にはこれらの電流が重畳され、最高約３７ｍＡ／ｃｍ２の電流が流れた。
これを従来の構成と比較すると、実施例１と同様に発光素子の面積が約半分であるので発光面での輝度は１４０Ｃｄ／ｍ２が必要となり、コンデンサーに蓄積されるべき電荷量は前記の２倍の約３０μＱ／ｃｍ２が必要であった。
【０１２０】
このように同じ平均輝度を得るのに必要な発光素子の輝度は、図１の実施の形態１の構成に比べて実施例１では１／２となり、素子寿命が約２倍になることが期待できる。もしくは同じ寿命で２倍の輝度を得ることも可能である。
【０１２１】
［実施の形態３］
［概要］
本発明の駆動方法の例を図１８を用いて示す。本駆動方法は、例えば、図６に示した構成において用いられる。図６はスイッチング素子として整流素子６０２を用いる場合の等価回路であり、図１８は、ある画素に関連し、１フレーム期間において、列電極（データ信号線、あるいはＹ電極）１１６に印加される電圧波形（図１８ａ）と、行電極（タイミング信号線、あるいはＸ電極）１０４に印加される電圧波形（図１８ｅ）と、それらから算出される、発光部１１０及びスイッチング素子１１４の接合部Ａにかかる電圧波形（図１９ｃ）、及びそれらの電位差（図１８ｂ、図１８ｄ）を示したものである。また、あわせて、発光部１１０の発光状態も図１８ｅに示す。
【０１２２】
さらに、図１９ａ〜ｆにより、図１８ａ〜ｆそれぞれのデューティー期間内における変化を時間を拡大して詳細に示す。整流素子６０２（図６）は、高い電圧領域で抵抗が小さくなる非線形性を有している。デューティー期間７０２の後半７０５内には、タイミング信号線Ｘ（行電極）１０４にマイナスバイアス−ＶＸｏｎを印加し（図１９ｅ）、整流素子の抵抗を小さくさせて導通状態とする。このとき、データ信号線１１６に印加される電圧をＶＹｏｎとすると（図１９ａ）、Ｘ−Ｙ間の電位差（図示しない）はＶＸｏｎ＋ＶＹｏｎとなる。整流素子６０２、発光素子１１０、キャパシタ１０６の電気的接合点をＡ部と呼ぶ（図６）と、整流素子の順方向抵抗が発光素子の順方向抵抗より充分小さくなるようにすれば、データ信号線Ｙ１１６の電位とＡ部の電位はほぼ等しくなる。この結果、Ａ部の電位はＹの電位に近いＶＡｏｎとなり、Ａ−Ｘ間の電位差は（ＶＸｏｎ＋ＶＡｏｎ）となる。非デューティー期間７０４にはタイミング信号線Ｘ１０４の電圧はＶＸｏｎから０Ｖにされるが、この時、Ａ部は絶縁状態となっており（即ち、整流素子に対し逆バイアスの関係になっており）、電荷のやり取りがなくなる。その結果、Ａ部の電圧はＶＸｏｎ分だけ低下して、（ＶＸｏｎ＋ＶＡｏｎ）となる。
【０１２３】
非デューティー期間７０４においては、タイミング信号線Ｘ１０４およびデータ信号線Ｙ１１６にはバイアスを印加せず、低電圧で駆動することで整流素子６０２を実質的に非導電状態とする。このとき、各画素の発光強度は画素毎のＶＹｏｎの大きさによって制御する事ができる。
【０１２４】
前述のように、あるフレーム期間が発光状態に制御されると、そのフレーム期間終了時にキャパシタに電荷が残留し、次のフレーム期間の発光状態、もしくは非発光状態に影響を与える可能性がある。特に次のフレーム期間が非発光状態である場合には、適切な消光信号によって前の発光状態の履歴を消去する必要がある。そこで、例えば図７に示すように、各行のデューティー期間を前半７０６と後半７０５の２つに分割し、前半７０６の期間内に残留電荷を放電させる。次のフレーム期間の信号は、デューティー期間の後半７０５に付加する事により、次のフレームの表示を所望のものとすることができる。
【０１２５】
［詳細］
本実施の形態の駆動方法においては、タイミング信号線Ｘ（行電極）１０４とデータ信号線Ｙ（列電極）１１６の両方、もしくはいずれか一方に、それぞれ−ＶＸｅ、−ＶＹｅのバイアス電圧を印加する（図１９ａおよび図１９ｃ）。これによりキャパシタに残留した電荷が発光素子１１０を介して放電されて、上記の課題を解決することができる。直前の非デューティー期間の終わりにＡ部に残留した電位をＶＡｒとすると（図１９ｃ）、タイミング信号線Ｘ（行電極）１０４とデータ信号線Ｙ（列電極）１１６にバイアス電圧−ＶＸｅおよび−ＶＹｅをそれぞれ印加することにより、ＡとＸの電位差はＶＡｒ＋ＶＸｅとなり、ＹとＡの電位差は−ＶＡｒ−ＶＹｅとなる。ここで、ＡとＸの電位差はＶＡｒ＋ＶＸｅとなるために、整流素子の順方向したがってＡからＸへは電流が流れるが、ＹからＡへは逆バイアスとなり電流は流れない。ＡとＸの電位差は非デューティー期間内のＶＡｒより大きくなるため放電は速やかに進み、Ａの電位はＸの電位に近づく。特にＶＸｅ＜ＶＹｅの場合は、Ａの電位が−ＶＹｅに達すると整流素子６０２を介してＹからの電荷注入が起こり、電位はそれ以上低下しなくなる。この場合はＡの電位はより安定化することが可能であるが、一定値になった後にＹからＸへ電流が流れて発光部１０６は発光しつづける状態となりコントラスト比（ｏｎ／ｏｆｆ比）が低下する可能性がある。これに対しＶＸｅ＞ＶＹｅとすると（図１９ｄ）、Ｙからの電荷注入は抑制されるので、残留電荷のみが発光に寄与する事となり、コントラスト比の制御が容易になる。いずれの場合も、ＶＹｅはデータ信号線Ｙ（列電極）１１６を介して付加されるため、各画素の履歴を反映させることが可能であり、求められる画質に対して最適な値を選定する事が出来る。
【０１２６】
本実施の形態においては、前記整流素子は、例えば、アルミニウム薄膜／フラーレン薄膜／銅薄膜の積層構造を有するものや、アルミニウム電極／ペンタセン化合物／金電極の積層構造を有するものが好適であるがそれに限定されるものではなく、多くの有機電子材料が適用可能である。
【０１２７】
キャパシタについては、各種金属酸化物、例えばシリコン、アルミ、タンタル、チタン、ストロンチウム、バリウムなどの酸化物、あるいはこれらの混合酸化物を用いることが可能である。また、導電性微粒子を有機材料に分散させると、誘電層の実効誘電率が上昇するために、小さな面積で十分な容量を備えるキャパシタ部を形成することができるので、これを用いる事も可能である。特に後者の場合は低温プロセスでの形成が可能であり、プラスチック基板を用いる場合には好適である。
【０１２８】
本実施の形態においては、デューティー期間においてマトリックスのデューティー駆動される行の画素中のキャパシタへ、発光量に応じた電荷を第１の整流素子を介して蓄積し、デューティー期間外の時間には当該キャパシタで保持される電位によって発光部へ流れる電流保持して発光を継続する。
【０１２９】
本実施の形態におけるスイッチング素子としては、高速動作が可能な整流素子を用いている。また、基板として耐熱性を有するガラス等を基板として用いる場合は、キャパシタとしてセラミック酸化物系を用いることが可能である。例えば、代表的な強誘電体であるチタン酸バリウムストロンチウムをＲＦマグネトロンスパッタ法により数１００ｎｍの厚さで成膜し、これを約６５０℃で熱処理をすることにより良好なキャパシタを得ることが出来る。また、プラスチック基板を用いる場合はキャパシタとしては、導電性微粒子を分散させた有機誘電体によって誘電体層を構成する事が出来る。
【０１３０】
これらの整流素子を介して、各行にはそのデューティー期間において、各発光部に並列に接続されたキャパシタへ電荷が蓄積される。非デューティー期間には、各画素は整流素子により信号線（例えば、列電極）から電気的に隔離され、キャパシタに蓄積された電荷により発光を継続する。蓄積される電荷量は所要の発光強度に応じて調整可能であるので、容易に階調表示を得ることができる。
【０１３１】
図２１は本実施の形態における表示装置について、そのうちの一つの画素の構造例を示す断面図である。透明基板１０２の一方の面に、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）による透明電極材料により、行電極１０４が形成される。この行電極１０４は、互いに平行なストライプ状の複数の電極にパターニングされている。このように形成された行電極１０４上とその周辺に隔壁１０８をフォトレジスト等により形成する。次に、行電極１０４上の隔壁によって仕切られた部分に、有機ＥＬ素子等による発光部１１０とキャパシタ部１０６を並置するように形成する。次に、画素単位に孤立した島状の電極面（画素電極）１１２、薄膜整流素子６０２を形成する。次に整流素子６０２の上に、行電極１０４に交差するように互いに平行なストライプ状の複数の電極にパターニングされた金属により列電極１１６を形成する。各電極や有機ＥＬ素子、薄膜整流素子、キャパシタ部などは薄膜により形成され、有機ＥＬ素子や薄膜整流素子の電流は膜面に垂直に流れる。
【実施例１３】
【０１３２】
ポリエチレンテレフタラート基板上に通常のフォトプロセスとスパッタにより行電極としてＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）透明電極よりなるストライプ電極を１００組形成した。１００組の電極のピッチは５００μｍとし、各電極の幅は４５０μｍとした。また、各電極の厚さは１００ｎｍとした。その後、絶縁性の隔壁をフォトプロセスにより電極の長手方向に１００組形成した。パターンのピッチは５００μｍとし、各組は隔壁により２つの領域に分けられる。これにより、１００×１００組の画素が形成された。次いで、ＩＴＯ電極の長手方向に上には、区切られた２つの領域を一組として、その一方に発光素子、一方にキャパシタを形成した。それぞれの面積は２２０μｍ×４５０μｍで同一とした。
【０１３３】
発光素子として有機ＥＬ層を、銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）（アルドチッチ社製）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）（アルドチッチ社製）／アルミニウムキノリン（Ａｌｑ３）（アルドチッチ社製）／カルシウム電極を順次真空蒸着で成膜した。各層の厚さは、それぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとした。
【０１３４】
また、キャパシタ素子は真空蒸着法により、絶縁性有機物としてアミノイミダゾールジシアネート（化合物１）、導電性微粒子としてアルミニウムを用いてこれらを共蒸着法にて誘電体層を形成した。具体的には、アルミニウム層、アミノイミダゾールジシアネート層、アミノイミダゾールジシアネートとアルミニウムの共蒸着層、アミノイミダゾールジシアネート層、アルミニウム層を順次連続して薄膜を形成した。各層の膜厚は、それぞれ、６０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、６０ｎｍの厚さとした。
【０１３５】
整流素子については、アルミニウムよりなる電極上にＣ６０（アルドチッチ社製）（１２０ｎｍ厚）とＣｕ電極（６０ｎｍ厚）を成膜して作製した。その後、列電極１１６をアルミニウム蒸着により形成した。上記の成膜に用いた蒸着装置は拡散ポンプ排気で、蒸着は４×１０−４Ｐａ（３×１０−６ｔｏｒｒ）の真空度で行った。また、アルミニウムの蒸着は抵抗加熱方式により成膜速度は３０ｎｍ／ｓｅｃで行い、導電性微粒子としてアルミニウムを含有するアミノイミダゾールジシアネートは、共蒸着法により作製した。蒸着は抵抗加熱方式であり、成膜速度はアミノイミダゾールジシアネートが２０ｎｍ／ｓｅｃ、アルミニウムが１０ｎｍ／ｓｅｃである。
【実施例１４】
【０１３６】
整流素子として、アルミニウム膜（１００ｎｍ）、ペンタセン膜（５０ｎｍ）、金膜（１００ｎｍ）を連続して蒸着して形成した以外は、実施例１３と同様にして実施例１４の試料を得た。
【実施例１５】
【０１３７】
基板としてガラスを用い、基板上に、行電極としてＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）透明電極よりなるストライプ電極を交互に５０組形成した後、ＩＴＯ電極上に白金膜を５０ｎｍの厚さで形成し、更にＲＦマグネトロンスパッタ法と通常のフォトリソグラフ法を用いて、白金膜上にチタン酸ストロンチウム・バリウム酸化物を厚さ１００ｎｍで形成し、その後酸素雰囲気中１時間の熱処理を行ってキャパシタとした。その他は実施例１３と同様の工程として、実施例１５の試料を得た。
【０１３８】
以上の実施例の試料をフレーム周波数６０Ｈｚ、フレーム期間は約１７ｍｓとした。各行のデューティ期間は１７ｍｓ／１００＝１７０μｓとなる。各実施例における整流素子抵抗、キャパシタンス容量とそれらから求められる充電プロセスの時定数は表１に示す通りであり、このデューティ期間１７０μｓ内で充分な応答が可能であった。
【表１】
【０１３９】
一方、非デューティ期間における放電プロセスの時定数は表２の通りであった。ここで、有機ＥＬの素子抵抗値は、電圧８Ｖ付近までを直線近似した値を用いている。
【表２】
【０１４０】
このように上記の試算では放電プロセスの時定数はフレーム期間１７ｍｓに比して充分小さいが、前述のように有機ＥＬの素子抵抗値は低電圧では大きくなるため、各フレーム期間の間にはキャパシタからの放電は終了しなかった。各実施例における残留電圧と本発明の方法による電圧印加条件、及び、本発明の方法を用いない場合の特性（それぞれ比較例１，２，３）を下表に示す。本発明の駆動方法を用いることにより、残留電圧の影響が抑制され、高いＯＮ／ＯＦＦ比が得られることがわかる。ここで、ＯＮ／ＯＦＦ比は下表で示す発光状態と、ＶＹｏｎ＝−ＶＸｏｎとした非発光状態を交互に繰り返した時の発光強度比をしめしており、本発明の方法を用いない場合には残留電位による発光強度に相当するものである。表３から明らかなように、残留電位の影響を本発明の駆動方法により抑制できた。また、キャパシタに蓄積された電荷はそのほとんどが発光素子を通して放電されるため消費電力が抑制されることは明らかである。
【表３】
【０１４１】
なお、上記の実施例では、整流素子と有機ＥＬ素子の極性が、図２の例とは逆になっており、それに伴い電圧値も図１、図７とは逆の極性となるが、理解を容易にするため、上表では図１、図７の極性に合わせて数値を示している。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明によれば、整流素子を用いた有機ＥＬディスプレイパネルなどの表示装置の駆動方法において、低コストで発光量が安定であり、特にコントラスト比（ＯＮ／ＯＦＦ比）が高く、かつ消費電力の少ない駆動方法を提供することが出来る。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイパネルの自発光表示装置および該表示装置の駆動方法に関する。より具体的には、本発明は、複数の行と複数の列よりなるマトリックス構成になされた発光する画素をスイッチング素子によって駆動する表示装置、その製造方法、及び表示装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器用のフラットディスプレイとして液晶ディスプレイの普及が目覚しい。液晶ディスプレイは、液晶の光シャッター機能によりバックライトの光をｏｎ／ｏｆｆ制御し、カラーフィルターを用いて色彩を得る。これに対し、有機ＥＬディスプレイ、あるいは有機ＬＥＤディスプレイは、各画素が個々に自発光するため、カラーフィルターが不要になるために視野角が広くなるという利点があるばかりでなく、バックライトが不要であることから薄型化が可能になり、かつフレキシブルな基板上に形成が可能である等、多くの利点を持っている。このため、有機ＥＬディスプレイは次世代のディスプレイとして期待されている。
【０００３】
この有機ＥＬディスプレイパネルの駆動方式は、大別して２つの種類に分けることができる。第１の駆動方式は、パッシブマトリックス型（あるいは、デューティー駆動方式、単純マトリックス方式）と呼ばれているものである。これは、複数のストライプ電極が行と列にマトリックス状に組み合わされ、行電極と列電極のそれぞれの交点に位置する画素を行電極と列電極に加えた駆動信号により発光させる。発光制御のための信号は、通常、行方向には１行毎に時系列で走査され、同一行の各列には同時に印加される。このパッシブマトリクス型の駆動方式は、各画素には通常はアクティブ素子を設けず、行の走査周期のうち各行のデューティー期間にのみ発光制御するようにした方式である。第２の駆動方式は、各画素にスイッチング素子を持ち、行の走査周期内にわたって発光が可能なアクティブマトリックス型と呼ばれるものである。
【０００４】
アクティブマトリクス型の駆動方式の利点について説明する。例として、１００行×１５０列のパネル全面を１００Ｃｄ／ｍ２の表示輝度で発光させる場合を想定する。この場合、アクティブマトリックス型では各画素は基本的に常時発光しているため、画素の面積率や各種の損失を考慮しない場合には、１００Ｃｄ／ｍ２で発光させれば良い。しかし、パッシブマトリックス型で同じ表示輝度を得ようとすると、各画素を駆動するデューティー比が１／１００になり、そのデューティー期間（選択期間）のみが発光時間となるため、発光時間内の発光輝度を１００倍の１００００Ｃｄ／ｍ２とする必要がある。
【０００５】
ここで、発光輝度を増すためには有機ＥＬ素子に流す電流を増大させればよい。しかし、電流を増大させるとともに有機ＥＬ発光の効率が低下することが知られている。この効率の低下により、アクティブマトリックス型の駆動方式とパッシブマトリックス型の駆動方式を同じ表示輝度で比較した場合、パッシブマトリクス型では相対的に消費電力が大きくなる。また、有機ＥＬ素子に流す電流を増すと、発熱等による材料の劣化が生じやすく、表示装置の寿命が短くなるという不都合がある。一方、これらの効率及び寿命の観点から最大電流を制限すると、同じ表示輝度を得るために発光期間を長くする必要が生じる。しかしながら、パッシブマトリックス型駆動方式での発光時間を定めるデューティー比はパネルの行数の逆数であることから、発光期間の延長は、表示容量（駆動ライン数）の制限に結びつく。これらの点から、大面積、高精細度のパネルを実現するにはアクティブマトリックス型の駆動方式を用いる必要があった。
【０００６】
大面積、高精細度に適したアクティブマトリックス型の駆動方式では、画素のスイッチング素子としてポリシリコンを用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が用いられる。しかしながら、例えば、ポリシリコンを用いるＴＦＴを形成するプロセス温度は少なくとも２５０℃以上の高温であり、フレキシブルなプラスティック基板を用いることが困難である問題点がある。また、アクティブマトリクス型の駆動方式を用いる表示装置は、製造コストが高くなる問題点がある。例えば、アクティブマトリクス基板の製造コストがディスプレイパネル全体のコストの５０％以上を占めてしまう。
【０００７】
こういった従来の有機ＥＬディスプレイパネルが有する種々の問題点に対処するため、特開２００１−１６０４９２号公報（特許文献１）には、新しいタイプの有機薄膜ＥＬ素子が開示されている。
【０００８】
この特許文献１には、「従来の有機薄膜ＥＬ素子とは異なり、発光・非発光状態が過去の印加電圧の加え方に応じたメモリ性を有し、この結果、ＯＮ／ＯＦＦ信号を加えることにより発光・非発光状態を制御できるような新しいタイプの有機薄膜ＥＬ素子とその駆動方法」が記載されている。より具体的に述べると、「有機薄膜と電極の片面又は両面との間に、所定の値以上の電圧を印加することによって絶縁体から導体に転移する物質の薄膜から形成された電流スイッチング層を設ける。電極に所定電圧を印加して、電流スイッチング層を絶縁体から導体に転移させることによって有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子を発光状態を出現させ、さらに、電圧を電流スイッチング層が導体から絶縁体に転移するまで減ずることによって有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子の非発光状態を出現させるように駆動する。特に好ましい態様として、該有機薄膜エレクトロルミネッセンス素子に一定電圧を印加した状態に保持し、この一定電圧に正負のパルス電圧を重畳することにより発光状態と非発光状態をスイッチングするよう駆動することができる。」という点が開示されている。
【０００９】
また、国際公開第０１／１５２３３号パンフレット（特許文献２）には有機薄膜トランジスタにより画素の駆動制御を行う事が開示されている。これによれば、駆動素子が有機材料より成るため、低温での製造プロセスが可能であり、従ってフレキシブルなプラスティック基板を用いることが可能となる。また、安価な材料やプロセスを選定できるため低コスト化も可能となる。
【００１０】
また、上記のスイッチング素子に関連する従来技術として、有機ＬＥＤの駆動を可能にするための「真空蒸着法によるＣｕ：ＴＣＮＱ錯体薄膜の形成とスイッチング素子」（第４９回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集、２００２年３月 東海大学 湘南校舎、第３分冊、２７ａ−Ｍ−５）（非特許文献１）が知られている。さらに、Ｌ．Ｐ．Ｍａ氏らによる論文「Ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｉｓｔａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ ｍｅｍｏｒｙ ｃｅｌｌｓ」（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．８０，ｎｕｍｂｅｒ １６，２２ Ａｐｒｉｌ ２００２，２００２ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ）（非特許文献２）には、アミノイミダゾールジカーボネト（ＡＩＤＣＮ）を用いたスイッチング素子を用いて有機ＥＬ素子を２値で駆動しメモリ等への適用可能性を示している。これらの素子は、いずれも、ある電圧に対して２値の抵抗値を持ち、その切り替えは適切なパルスを印加することにより行われるものである。この抵抗値切り替えに要する時間は１０ｎｓｅｃ程度であることから、通常のディスプレイ駆動には充分な応答性が確保できるが、マトリクス構成（ドットマトリクス表示）のディスプレイ装置を駆動する具体的な方法については、いずれの文献にも開示されていない。
【００１１】
通常、マトリクス構成の表示素子は以下のように駆動される。まず単一の画素の場合について述べる。ここで例示したスイッチング素子は、高抵抗特性１１４Ａ（ｏｆｆ状態）と低抵抗特性１１４Ｂ（ｏｎ状態）の２つの電圧・電流特性を持つものであり（図１１参照）、バイアスＶｂをかけた状態で印加電圧をＶｔｈ２以上にするとｏｆｆ→ｏｎに遷移し、印加電圧をＶｔｈ１以下にするとｏｎ→ｏｆｆへと遷移する、特性を有している。従ってｏｆｆ→ｏｎへの遷移にはＶｔｈ２以上のパルス、ｏｎ→ｏｆｆへの遷移にはＶｔｈ１以下のパルスを印加することにより、抵抗値の切り替えが可能である。
【００１２】
図９に示すような積層構造にされた表示画素を有する表示装置１２において、図１０のように、各行が順次選択されて走査表示を行い、各行においては、その選択期間にある行にデータを書き込む動作を行なう。ドットマトリックスに構成されたディスプレイ装置において、このように列と行を定義してマトリックス状に複数の画素を配列したドットマトリクス表示を行なう場合を想定して以下説明する。なお、図９の表示装置１２においては、ガラス基板１２０の片面に、行電極１０４、発光部１１０、画素電極１１２、スイッチング素子１１４、列電極１１６が形成されている。
【００１３】
このようなマトリックス状に配置された複数の表示画素においては、ある行の画素につき上記の制御を行い、次の走査周期までバイアスをＶｔｈ１からＶｔｈ２の範囲に維持することにより、デューティー期間に制限されることなく、スイッチング素子をｏｎ／ｏｆｆいずれか一方の状態に維持することが可能となる。このような制御を行った場合に生ずる問題点としては以下のものがある。すなわち、上述したようなスイッチング素子（図９参照）を用いて走査周期中（フレーム期間中）にスイッチング素子への電圧印加を維持する必要があるため、常にマトリックス全面の画素に電圧を印加しなくてはならず、選択された行以外の行の回路も接続状態に維持する必要がある。これにより、一つの行の切り替え信号が他の行全てに印加されることになる。その結果、図９に示したようなスイッチング素子１１４を用いた場合に、従来のパッシブマトリックス方式の駆動方法をそのまま用いてマトリックス全面にある画素のｏｎ／ｏｆｆ制御を行うことは困難である。
【特許文献１】特開２００１−１６０４９２号公報
【特許文献２】国際公開第０１／１５２３３号パンフレット
【非特許文献１】小山田崇人、「真空蒸着法によるＣｕ：ＴＣＮＱ錯体薄膜の形成とスイッチング素子」（第４９回応用物理学関係連合講演会 講演予稿集、２００２年３月 東海大学 湘南校舎、第３分冊、２７ａ−Ｍ−５）
【非特許文献２】Ｌ．Ｐ．Ｍａ ｅｔ ａｌ．，″Ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｂｉｓｔａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ ｍｅｍｏｒｙ ｃｅｌｌｓ″，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．８０，ｎｕｍｂｅｒ １６，２２Ａｐｒｉｌ ２００２，２００２ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記問題点を解決するために、本願の発明者の一部による特許出願（特願２００２−２５５７６３号）には、マトリックス構成の表示素子の駆動方法として、行方向には１行毎に順次デューティー駆動し且つ同一行内の該当する列には発光制御のための信号を同時に付加することにより、当該画素を電流駆動で発光させる発光パネルの駆動方法であって、予め定めたウインドウ期間中に供給される発光指示信号もしくは消光指示信号に応答して特定の画素を発光もしくは消光させる際に、デューティー駆動される行については所定電圧を印加するとともに、その他の行については前記ウインドウ期間中のみ該所定電圧を既定オフセット値だけオフセットさせた電圧を印加する方法が記載されている。
【００１５】
特願２００２−２５５７６３号に記載された上記方法によれば、マトリックス構成の表示素子を実現することができる。この方法では各画素で得られる発光状態はＯＮ／ＯＦＦの２値であり、階調性を得るには画面のデューティー駆動周波数を増加させ、周期毎での発光レベルを変えるか、画素面積による階調を得る手段を取る必要があった。しかしながら、これらの方法では駆動素子に高い応答性が求められ、あるいは画像の解像度に影響を与えるなどの制限から、得られる階調レベルは充分なものでは無かった。例えばデューティー駆動周波数を通常の６０Ｈｚから４８０Ｈｚとする事により８階調の制御を行う事が可能である。しかし、所謂フルカラー（１６７７万色）を得るには３色で各２５６階調が必要とされる。素子の応答性等の点からは、駆動周波数をこれ以上大きくすることが困難であり、パッシブマトリクス方式で周波数を増加させてフルカラー表示を得るのは困難である。
【００１６】
また、従来のシリコン製のＴＦＴ等を用いる事により、フルカラー表示を得る事は可能である。しかし、前述のように、フレキシブルなプラスティック基板においてシリコンによるＴＦＴを作製することは、困難であり、また、高コストである。
【００１７】
よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、有機ＥＬディスプレイパネルなどの表示装置において、多階調表示を低コストで実現し、フレキシブル基板上に作製し得る表示装置、及びその駆動方法を提供するものである。
【００１８】
また、有機ＥＬ素子において、発光輝度が高いほど効率が低くなり、寿命も短くなる点に鑑み、本発明の他の目的は、コンデンサーが有機ＥＬ発光素子と並列接続された薄膜発光素子において、発光素子やコンデンサーの面積を十分に確保して良好な表示特性の得られる表示装置及びその製造方法を提供するものである。
【００１９】
さらに、図３に例示するように、一般に有機ＥＬの電気抵抗は低電圧では著しく高いため、キャパシタ電荷の放電は一定電圧に到達すると減衰が著しく遅くなる。このため図１５のようにキャパシタの電荷が次のデューティー期間まで残留することとなり、次のフレーム期間の発光量に影響を与える。これを防止するためには、キャパシタの残留電荷を一旦消去して前歴の影響を抑制することが必要となる。特に発光しないフレームで光が残る場合はＯＮ／ＯＦＦ比が低下することとなる。この対策として、例えば特開２００１−３５０４３１号公報には、キャパシタと発光部は別の配線に接続し、非発光時にはキャパシタ部に逆バイアスの電圧をかけて残留電荷を消去する方法が開示されておいる。また、特開２００３−２２８３２６にも同様の方法が開示されている。これらの手段により前歴の消去は可能になる。しかしながら、この時に放電される電力は発光に寄与しないので無効な電力となり、ディスプレーパネルの消費電力を増大させる原因となる。また蓄積させた電荷の総てが発光に寄与するものとならない事は、発光量にばらつきを生じさせるという問題を生じる。また、画素への配線を増やす必要が生じる事から、製造コストをも増大させるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明においては、互いに平行に複数形成された第１組のストライプ電極と、該第１組のストライプ電極に交差する方向に、互いに平行に複数形成された第２組のストライプ電極と、該第１組のストライプ電極の各電極と、第２組のストライプ電極の各電極との立体的に交差する点にある複数の画素とを基板上に備えてなり、該複数の画素のそれぞれには、前記第１組のストライプ電極の一つに電気的に接続された非線形二端子素子からなるスイッチング素子と、該スイッチング素子と電気的に接続され、前記第２組のストライプ電極の一つに電気的に接続された発光部と、有機誘電体を誘電層として含み、該発光部に電気的に並列となるように、該スイッチング素子及び前記第２組のストライプ電極の該電極に電気的に接続されたコンデンサー部とが備えられている表示装置が提供される。
【００２１】
パッシブマトリックス型（あるいは、デューティー駆動方式、単純マトリックス方式）による駆動方法に類似の駆動方法を用い、非線形二端子素子をスイッチング素子として用いると、スイッチング素子の作用によってホールド形表示（デューティー期間のみならず、非デューティー期間においても表示に寄与する表示）が可能となる。この際、コンデンサー部は非デューティー期間における発光表示に必要な電荷を蓄積するために用いられる。このコンデンサー部を用いることにより、二端子素子においてもホールド型表示が実現する。
【００２２】
本発明においては、この誘電体層を有機誘電体よりなるものとする事により、成膜温度を高温とする必要がなく、基板の変形にも対応することができる。
【００２３】
本発明においては、コンデンサー部には、誘電層として、有機誘電体ではなく、セラミクス系材料を用いることもできる。つまり、チタン酸バリウムストロンチウム酸化物を誘電層として含み、該発光部に電気的に並列となるように、該スイッチング素子及び前記第２組のストライプ電極の該電極に電気的に接続されたコンデンサー部を有する表示装置も提供される。
【００２４】
本発明において、誘電体層に有機誘電体を用いる場合において、前記誘電層を分散された多数の導電性微粒子をさらに含むものとすることが好適である。また、前記スイッチング素子は、双安定素子またはダイオード素子とすることが好適である。金属微粒子を分散した場合、蒸着条件に依存するものの、実効的な比誘電率は５０〜１５０の値が得られる。本発明では、有機誘電体を用いる場合において、好ましくは、比誘電率が５０以上、さらに好ましくは１００以上の有機誘電体を用いることができる。
【００２５】
本発明において、チタン酸バリウムストロンチウム酸化物を誘電層に含む場合には、比誘電率は２５０〜８００程度の値が得られる。また、チタン酸バリウムストロンチウム酸化物では、電気耐圧が高く、５０ＭＶ／ｍ程度の値を得ることができ、最大１５０ＭＶ／ｍもの値が得られる。本発明では、セラミクス系材料を用いる場合において、好ましくは、比誘電率が２５０以上の材料とすることができる。また、本発明では、セラミクス系材料を用いる場合において、好ましくは電気耐圧が５０ＭＶ／ｍである材料とすることができる。
【００２６】
本発明においては、前記スイッチング素子は、アルミニウム／ジシアノ系化合物／アルミニウムの積層構造を有するものや、ポリエチレンジオキシチオフェン膜とポリフェニレンビニレン膜の積層膜を有するものや、アルミニウム薄膜／フラーレン薄膜／銅薄膜の積層構造を有するものや、アルミニウム電極／ブタジエン化合物／金電極の積層構造を有するものが好適である。
【００２７】
本発明においては、前記ダイオードがＣ６０またはペンタセンの何れかを有しているものが好適である。
【００２８】
導電性微粒子を用いると、誘電層の実効誘電率が上昇するために、小さな面積で十分な容量を備えるコンデンサー部を形成することができる。これにより、発光部の面積を大きくすることができ、発光部の電流密度を低下させて、発光部の発光効率及び寿命の改善を図ることができる。また、本発明の表示装置において双安定素子を用いると、非デューティー期間における発光を維持するコンデンサー部と協働して、より高い表示容量（表示ライン数）での表示と発光効率や寿命の両立が可能となる。ダイオード素子を用いる場合にも、ダイオード素子が導通状態にあるときにコンデンサー部への十分な充電が可能となり、高い表示容量での表示と発光効率や寿命の両立が可能となる。また本発明において、Ｃ６０またはペンタセン有するダイオードでは、電圧印加時の電圧降下が他の有機材料に比して低い。即ち、電力損失が抑制されるため消費電力の点で極めて有利となる。
【００２９】
本発明において、前記発光部と前記コンデンサー部とが同一平面に配置されているものや、前記発光部と前記コンデンサー部の前記誘電体層とを電気的に分離する絶縁部をさらに有するものが好適である。発光部とコンデンサー部とが同一平面に配置されていると、簡単な構造で本発明の表示装置を作成することができる。
【００３０】
本発明において、前記基板を可撓性基板とすることも好適である。本発明においては、処理温度の高いプロセスを用いることなく表示装置を作製することが可能であるため、可撓性基板を用いることができる。可撓性基板により、ガラス基板を用いる場合に比べて、軽量で高い耐衝撃性を備える表示装置が実現される。
【００３１】
本発明において、前記発光部と前記コンデンサー部と前記スイッチング素子とは、基板上に形成され、薄膜からなるとともに、それぞれが両面に電極層を備えており、該発光部と該コンデンサー部と前記スイッチング素子とは、それぞれの電極層とともに、その順もしくは逆の順に前記基板上に順次積層されており、前記発光部のコンデンサー側の電極と前記スイッチング素子のコンデンサー側の電極との電気的接続は、前記コンデンサー部に設けられ、第１のバイアを介してなされており、前記コンデンサー部の発光部側の電極と前記第２組のストライプ電極の前記電極との電気的接続は、前記発光部に設けられ、第２のバイアを介してなされており、前記発光部と前記コンデンサー部とを絶縁する絶縁部をさらに備えたものである表示装置も好適である。
【００３２】
ここで、バイアは、スルーホールともいい、層間の電気的接続を行なうための手段として、当業者には周知である。積層配置された発光部とコンデンサー部を用いると、発光部とコンデンサー部とに広い面積を用いることができ、発光部の効率や寿命と、コンデンサー部の容量とを両立することができる。
【００３３】
本発明において、前記第１のバイアは、前記コンデンサー部の領域のある辺に沿って、該コンデンサー部の側面を経由するように設けられ、絶縁体で内張りされており、前記第２のバイアは、前記発光部の領域のある辺に沿って、該発光部の側面を経由するように設けられ、絶縁体で内張りされており、該絶縁体が前記絶縁部と連続しているもの、とすることも好適である。
【００３４】
コンデンサー部と発光部を積層する場合に、コンデンサー部の側面や発光部の側面を経由して電気的接続を確保するためのバイアを配置することにより、簡単な構造でバイアを構成することができる。このバイアは、絶縁部と連続した絶縁体で内張りされているものとすることもできる。これにより、表示装置の構造がより簡単になる。
【００３５】
本発明においては、前記第１組または前記第２組のストライプ電極として、前記基板上に備えられた電極層を備え、該電極層のストライプ電極の向きに交差するように複数延在し、該電極層のストライプ電極の向きに隣り合った画素を仕切るとともに、前記基板に平行な方向に突出するオーバーハング部を上部に有する電気絶縁性の隔壁をさらに有することが好適である。
【００３６】
また、本発明においては、表示装置の製造方法も提供される。即ち、電極層を含む前記発光部を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと、前記絶縁部を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと、電極層を含む前記コンデンサー部を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと、電極層を含む前記スイッチング素子を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップとを含む、上記に記載された表示装置を製造する方法が提供される。
【００３７】
オーバーハング部を用いることにより、高コストなフォトプロセスを用いずに作製可能な表示装置が提供される。このような表示装置では、マスクを介する成膜工程であるマスクデポ工程を極力配して良好な表示の表示装置を製造することが可能となる。
【００３８】
本発明の他の態様においては、前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行うものであり、ある選択された行のデューティー期間において、前記スイッチング素子を導電状態とする信号を該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第１のステップと、次いで、前記発光部を発光させるための電荷を、導通状態にある前記スイッチング素子を介して、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって前記コンデンサー部に蓄積する第２のステップと、次いで、前記スイッチング素子を非導電状態とする信号を該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第３のステップとを有し、前記選択された行の非デューティー期間において、前記コンデンサー部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させることにより、該発光部を発光させるステップを有する上記いずれかの表示装置の駆動方法が提供される。
【００３９】
本発明では、行と列（あるいは、ＸとＹ）により各画素が指定され、画素により表示画像を得るドットマトリクス駆動を行なう駆動方法が提供される。この際、非線形二端子素子を導通状態とする信号は、非線形二端子素子がヒステリシス特性を示さない素子である場合や、ヒステリシス特性を示す素子（例：双安定素子）である場合においても用いることができ、通常は、高い電圧を印加する信号とする。その後に電荷を蓄積する際には、その非線形に端子素子の特性に応じて、電荷の蓄積に十分な電流を流せる信号を印加する。
【００４０】
ここで、発光部を発光させるための電荷は、所要の発光輝度を実現するための電荷とすることにより、この電荷量に応じて階調表示を行なうことが可能となる。
【００４１】
さらに、非導通状態とする場合には、スイッチング素子を通じて漏れるリーク電流を実用上非導通状態とみなせる程度に抑えることができるような信号とする。このような信号は、行電極と列電極とによって、スイッチング素子及びそれに直列に接続されて、互いに並列に接続されている発光部及びコンデンサー部に印加されるが、スイッチング素子の開閉動作を適切に行なわせる信号とすることが好適である。非導通状態とする信号は、特に双安定素子を用いる場合に有効である。
【００４２】
また、上記第１のステップと第２のステップは、それぞれ、予め定められた第１のウインドウ期間と予め定められた第２のウインドウ期間において行なうことができる。この第１および第２のウインドウ期間は、ある選択される行ごとに定まるデューティー期間に、この順に定められる時間間隔である。
【００４３】
本発明においては、前記第１のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加することが好適である。また、前記第１のステップにおいて、前記選択された行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と逆極性の電圧オフセット信号を印加することも好適である。加えて、前記第３のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加することも好適である。さらには、第３のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加することも好適である。
【００４４】
選択された行のデューティー期間における第１のステップ、第３のステップにおいて、選択されていない行（選択された行以外の行）の行電極に、列電極に印加した電圧信号（電圧パルス等）をキャンセルするような同極性のオフセット信号を印加すると、選択された行においてのみ、スイッチング素子を導通状態へ遷移させたり、非導通状態へ遷移させたりすることができる。また、選択された行の行電極に、列電極に印加した電圧信号（電圧パルス等）に加算されるように逆極性のオフセット信号を印加すると、列電極の電圧に重ねてそのオフセット電圧が印加されるため、同様に、選択された行においてのみ、スイッチング素子を導通状態へ遷移させたり、非導通状態へ遷移させたりすることができる。
【００４５】
スイッチング素子を導通状態にしたり、非導通状態にするためには、スイッチング素子の特性と、さらに、それに直列に接続されて電圧が分配される素子の電圧の分担率とを考慮して、スイッチング素子を導通状態にするしきい値を越えるような、あるいは、非導通状態にするしきい値を下回るような電圧信号を、選択された行の行電極と列電極により印加する。また、選択されていない行の行電極に印加するオフセット電圧は、これらのしきい値を越えないよう（あるいは、下回らないよう）に設定される。
【００４６】
本発明の他の態様として、上記いずれかに記載の表示装置を駆動する方法であって、前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行うものであり、ある選択された行のデューティー期間において、前記スイッチング素子を導電状態とし、さらに、前記発光部を発光させるための電荷を、導通状態にある前記スイッチング素子を介して、該行電極と該列電極によって前記コンデンサー部に蓄積する第１のステップを有し、前記選択された行の非デューティー期間において、前記コンデンサー部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させることにより、該発光部を発光させるステップを有する表示装置の駆動方法も提供される。
【００４７】
また、本発明のさらに他の態様として、前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行なうものであり、あるフレーム期間中の選択された行のデューティー期間において、前記スイッチング素子に逆方向バイアス電圧を印加し、前記スイッチング素子を介して前記コンデンサー部に蓄積した電荷を放電可能な状態とするための信号を、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第１のステップと、前記スイッチング素子に順方向バイアス電圧を印加して、前記スイッチング素子を導電状態とすることにより、前記発光部を発光させるための電荷を、導通状態にある前記スイッチング素子を介して、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって前記コンデンサー部に蓄積する第２のステップとを有し、前記フレーム期間中の前記選択された行の非デューティー期間において、前記コンデンサー部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させることにより、該発光部を発光させるステップを有し、前記選択された行について、前記フレーム期間の次のフレーム期間におけるデューティー期間の前記第１のステップにより、前記コンデンサー部に残存している電荷を放電する表示装置の駆動方法も提供される
【００４８】
スイッチング素子が、高電圧において低抵抗を示し低電圧で高い抵抗を示すようなダイオード素子である場合、スイッチング素子に高い電圧がかかると、ダイオード素子を介したコンデンサーへの充電が可能となり、電圧が下がると充電された電荷はダイオード素子を通じて漏れることが無く、マトリクス駆動が可能となる。
【００４９】
また、デューティー期間において、それまでにコンデンサーに蓄積している電荷を放電させる逆方向バイアスを用いれば、確実に前のフレームで充電された電荷を放電させることができる。
【００５０】
本発明の表示装置において、整流素子を用いた場合の画素発光制御の手順例を以下に示す。これは、図６に示したような列電極（データ信号線、あるいはＹ電極）１１６と、行電極（タイミング信号線、あるいはＸ電極）１０４のストライプ電極を組合わせた列電極と行電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行うものであり、ある選択された行のデューティー期間において、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって前記整流素子を導通状態とし前記キャパシタ部に電荷を蓄積する第１のステップと、次いで、前記整流素子を非導電状態とする信号を該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第２のステップとを有し、前記選択された行の非デューティー期間においては、前記キャパシタ部に蓄積した電荷により該発光部に流れる電流を保持させる第３のステップを有する。また、次のデューティー期間においては、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって該発光部を導通状態とし、前記キャパシタ部に残存する電荷を放出する第４のステップと、前記該発光部を非導電状態とする信号を該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第５のステップからなる。
【００５１】
整流素子を介してキャパシタ部に電荷を蓄積する際には、その整流素子の特性に応じて、電荷の蓄積に十分な電流を流せる信号を印加する。またこの電荷は、所要の発光輝度を実現するための電荷とすることができ、電荷量に応じて階調表示を行なうことが可能となる。
【００５２】
さらに、非導通状態とする場合にリーク電流を実用上非導通状態とみなせる程度に抑えることができるような信号とすることも好適である。
【００５３】
また、上記第４、５のステップを予め定められた第１のウインドウ期間７０６に行い、第１、２のステップを予め定められた第２のウインドウ期間７０５において行なうことができる。この第１および第２のウインドウ期間は、ある選択される行ごとに定まるデューティー期間に、この順に定められる時間間隔である。第４、５のステップは残留電荷の放出による前歴の消去であり、第１、２のステップは次の信号の書込みに相当するので、上記の順序で行うことが好適である。
【００５４】
整流素子は、高電圧において低抵抗を示し低電圧で高い抵抗を示す場合、整流素子に高い電圧がかかると整流素子を介したキャパシタへの充電が可能となり、電圧が下がると充電された電荷は整流素子を通じて漏れることが無く、マトリクス駆動が可能となる。
【００５５】
本発明においては、第１電極と、第２電極と、該第１電極に電気的に接続された整流素子と、該整流素子と電気的に接続され該第２組の電極に電気的に接続された発光部と、該発光部に電気的に並列となるように該整流素子及び前記第２組の電極に電気的に接続されたキャパシタ部とを備えてなる表示装置の駆動方法であって、デューティー期間において、前記第１電極と前記第２電極の両方、もしくはいずれか一方に電圧オフセット信号を印加し、前記キャパシタ部に残存する電荷を発光部を介して放電させる第１のステップと、次いで、前記発光部を発光させるための電荷を前記キャパシタ部に蓄積する第２のステップとを有し、非デューティー期間において、前記キャパシタ部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させて、該発光部を発光させるステップを有する、表示装置の駆動方法が提供される。
【００５６】
デューティー期間に第１のステップとしてその以前の駆動によってキャパシタに残留している電荷を放電させることにより、非発光の表示にそれ以前の駆動の影響による発光が影響しないという効果を有する。
【００５７】
さらに、上記表示装置の駆動方法において、前記第１電極が互いに平行に複数形成された第１組のストライプ電極の一つであり、前記第２電極が該第１組のストライプ電極に交差する方向に互いに平行に複数形成された第２組のストライプ電極の一つであり、前記表示装置は、該第１組のストライプ電極の各電極と第２組のストライプ電極の各電極との交差する点にある複数の画素を基板上に備えており、前記整流素子が、前記第１組のストライプ電極の一つに電気的に接続され、該複数の画素のそれぞれに備えられた整流素子であり、前記発光部が、前記整流素子と前記第２組のストライプ電極の一つとに電気的に接続され、該複数の画素のそれぞれに備えられた発光部であり、キャパシタ部が、該発光部に並列となるように、該整流素子及び前記第２組のストライプ電極の該電極に電気的に接続され、該複数の画素のそれぞれに備えられたキャパシタ部であり、前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行ないうものであることを特徴とすると、好適である。これにより、多数のストライプ電極を用いてドットマトリクス表示を行なうことができる。
【発明の効果】
【００５８】
本発明によれば、スイッチング素子、発光素子、コンデンサーの総てを厚さ１００ｎｍ程度の有機電子材料薄膜と金属電極薄膜よりなるものとする事ができる。これにより、表示装置の低コスト化、大面積化や、表示装置への可撓性基板の適用が容易となる効果がある。また、多階調表示が低コストで実現される。コンデンサーが有機ＥＬ発光素子と並列接続された薄膜発光素子において、発光素子やコンデンサーへの面積的な制限を最小限にする表示装置やその製法が提供される。
【００５９】
また、コンデンサー部の誘電層に、比誘電率の高い材料である分散された多数の導電性微粒子を含む有機誘電体層を用いたり、比誘電率の高いチタン酸バリウムストロンチウム酸化物を用いる本発明の好ましい構成によれば、誘電率が高くて少ない面積で多くの電荷を蓄えることができ、発光部とコンデンサー部を物理的に並置する場合に発光部の面積を稼ぎ、電流密度を小さくして高い発光効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明における表示素子の構成例を示す説明図である。
【図２】スイッチング素子として双安定素子を用いる場合の表示素子の等価回路を例示した説明図である。
【図３】スイッチング素子として双安定素子を用いる場合の表示素子にかかる電圧と発光状態の一例を示す説明図である。
【図４】直列に接続された有機ＥＬ素子および双安定素子に電圧を印加した時の電圧配分を示す説明図である。
【図５】デューティー期間、非デューティー期間に各表示素子にかかる電圧印加方法の一例を示す説明図である。
【図６】スイッチング素子として整流素子を用いる場合の等価回路を示す説明図である。
【図７】スイッチング素子として整流素子を用いる場合の表示素子にかかる電圧と発光状態の一例を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態における表示装置の構造と製造方法を示す説明図である。
【図９】従来の、有機ＥＬ素子とスイッチング素子を直列接続（積層）した構成例を示す断面図である。
【図１０】ディスプレイ装置用のマトリックス構成を例示した説明図である。
【図１１】Ｏｆｆ信号電圧がプラスの場合のスイッチング素子の電圧・電流特性を示す図である。
【図１２】スイッチング素子として整流素子を用いる場合の表示素子にかかる電圧と発光状態の図７の他の例を示す説明図である。
【図１３】有機電子材料としてＣ６０を用いたダイオード素子の電圧・電流特性の一例を示す図である。
【図１４】有機電子材料としてペンタセンを用いたダイオード素子の電圧・電流特性の一例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態における有機ＥＬ素子に流れる電流の時間変化を示す図である。
【図１６】有機電子材料としてポリエチレンジオキシチオフェン膜とポリフェニレンビニレン膜を用いたダイオード素子の電圧・電流特性の一例を示す図である。
【図１７】実施例２における有機ＥＬ素子の電圧・電流特性の一例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態における各電極に印加する電圧波形及び各電極や素子に印加される電圧波形、並びに、発光強度の時間変化を示す特性図である。
【図１９】電圧波形及び発光強度の時間変化における一部を拡大した特性図である。
【図２０】本発明の発光素子の電気特性例を示す説明図である。
【図２１】本発明の実施の形態における表示装置のある画素の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０２、８０２ プラスティック基板
１０４、８０４ 行電極、タイミング信号線、Ｘ電極
１１６、８３４ 列電極、データ信号線、Ｙ電極
１１０ 発光部
１１４ スイッチング素子
１０６ コンデンサー部
１１２ 画素電極
７０２ デューティー期間
７０４ 非デューティー期間
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
［実施の形態１］
［概要］
以下に実施の形態１を詳述する。実施の形態１においては、デューティー期間においてマトリックスのデューティー駆動される行の画素に並列に接続されたコンデンサーへ発光量に応じた電荷を蓄積し、デューティー期間外の時間には当該コンデンサーからの放電によって発光を継続する。
【００６３】
従来、コンデンサーに用いる誘電体としてセラミック酸化物系の材料が多く用いられてきたが、基板の変形に追従できないなどの問題があった。本実施の形態は、導電性微粒子を分散させた有機誘電体によって誘電体層を構成する事により、従来のコンデンサーの欠点を解消したものである。また、本実施の形態におけるスイッチング素子としては、印加される電圧が第１の閾値より大きくなった後は導電状態を呈し、第２の閾値より小さくなった後は非導電状態を呈するスイッチング素子（双安定素子）、もしくは整流素子（ダイオード素子）を用いる。これらの素子は薄膜面の垂直方向に電流を流すため発光素子との積層状態で用いることが容易であるとともに、薄膜の面内方向に電流を流すのに比べて電流経路の面積が大きくとれるため大きな電流を得やすいという特徴がある。特に双安定素子はパルス状の電界を印加することにより電気抵抗を数桁のオーダーで変化させる事が可能であり、制御性、発光素子とのマッチングの点で簡便であり、かつ電流有効面積が大きいことから大電流を得やすく、また転移速度も大きいなど、好適なスイッチング素子である。
【００６４】
これらのスイッチング素子を介して、各行にはそのデューティー期間において、各発光部に並列に接続されたコンデンサーへ電荷が蓄積される。非デューティー期間には、各画素はスイッチング素子により信号線（例えば、列電極）から電気的に隔離され、コンデンサーに蓄積された電荷により発光を継続する。蓄積される電荷量は所要の発光強度に応じて調整可能であるので、容易に階調表示を得ることができる。
【００６５】
なお、本発明においては、好ましくは、コンデンサとしてセラミック酸化物系を用いることが可能である。例えば、代表的な強誘電体であるチタン酸バリウムストロンチウムをＲＦマグネトロンスパッタ法により数１００ｎｍの厚さで成膜し、これを約６５０℃で熱処理をすることにより良好なコンデンサを得ることが出来る。なお、例えば、特開２００２−２８０３８０号公報に記載があるように、プラズマアニールをすることで、チタン酸バリウムストロンチウムを低温成膜した場合であっても、例えば、比誘電率が４０を超えるような高い誘電率が得られることが知られている。
【００６６】
［詳細］
図１は本実施の形態における表示装置１０について、そのうちの一つの画素の断面構造を示す断面図である。プラスティック基板１０２の一方の面に、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）による透明電極材料により、行電極１０４が形成されている。この行電極１０４は、タイミング信号線やＸ電極などと呼ばれることもある（例えば、図２）。この行電極１０４は、互いに平行なストライプ状の複数の電極にパターニングされている。図では、その１画素を拡大しているため、パターニングされている全体は示していない。行電極１０４には、隔壁１０８によって分離されるように、有機ＥＬ素子による発光部１１０とコンデンサー部１０６が並置されている。さらに、金属（例えば、アルミニウム）によって作製された画素電極１１２が形成され、スイッチング素子１１４が形成されて、金属によって作製され、行電極１０４に交差するように互いに平行なストライプ状の複数の電極にパターニングされた列電極１１６が形成されている。この列電極１１６は、データ信号線やＹ電極などと呼ばれることもある（例えば、図２）。各電極や有機ＥＬ素子、スイッチング素子、コンデンサー部などは薄膜により形成され、有機ＥＬ素子やスイッチング素子の電流は膜面に垂直に流れる。
【００６７】
スイッチング素子１１４として双安定素子２０２を用いる場合について説明する。図２はこの場合の表示装置１０のある画素についての等価回路図であり、図３は、ある画素について、列電極（データ信号線、あるいはＹ電極）１１６に印加される電圧波形（図３ａ）と、行電極（タイミング信号線、あるいはＸ電極）１０４に印加される電圧波形（図３ｂ）と、それらから算出される、発光部１１０及びスイッチング素子１１４にかかる電圧波形（図３ｃ）を概略的に示す図である。発光部１１０の発光状態３１４も、図３ｃに示されている。
【００６８】
各画素の双安定素子２０２は、その画素が属する行のデューティー期間３０２内（選択期間内）に、まず、列電極１１６のオン信号３０６の電圧と行電極１０４の電圧の差のうち、双安定素子２０２に分配される電圧によって導電状態となる。そして、充電電圧３１０にされている列電極（データ信号線）１１６からの電流が、コンデンサー部１０６に流れ込んで蓄積される。デューティー期間３０２以外の期間（非デューティー期間３０４）になる直前に、双安定素子２０２が、列電極１１６のオフ信号３０８の電圧と行電極１０４の信号キャンセル用オフセット電圧３１２の差のうち、双安定素子２０２に分配される電圧によって非導電状態となり、画素電極１１２が列電極１１６から切断される。この切断の後は、コンデンサー１０６が放電することにより発光状態３１４が継続する。
【００６９】
図４は、デューティー期間３０２、非デューティー期間３０４に発光部１１０と双安定素子２０２に分配される電圧の関係を示す。図４のコンデンサー４０２ａは、双安定素子２０２が非導通状態（ｏｆｆ状態）にある場合を示し、抵抗４０２ｂは、双安定素子２０２が導通状態（ｏｎ状態）にある場合を示す等価回路要素である。行電極と列電極の間の電位差は、非導通状態においては全て双安定素子２０２に分配されるが、導通状態においてはα（０＜α＜１）だけの割合が双安定素子２０２に分配される。なお、双安定素子２０２の動作は、図１１の従来の双安定素子の動作特性図に示されたものと概ね同様である。
【００７０】
次に、図５について詳細に説明する。図５ａは選択行のデューティー期間における当該選択行の電圧波形を示し、図５ｂは、図５ａと同じ時間における、非選択行の電圧波形を示す。なお、比較しているのは、選択行に属するある画素と、その画素と同じ列の非選択行に属す別の画素との２つの画素における波形である。列電極１１６はこれらの両画素に共通しているものであり、電圧波形５１６が印加される。
【００７１】
選択行においては、タイミング信号線１０４の電圧波形５０８には何らのバイアス電圧も印加されていない。これに対し、非選択行においては、タイミング信号線１０４の電圧波形５１０にオフセット電圧Ｖｃと−Ｖｄがオン信号５０２とオフ信号５０６に合わせて印加されている。双安定素子２０２に対する電圧は、選択行においては、電圧波形５１６のうちのα倍が印加されるのに対し、非選択行においては、電圧波形ＶｄからＶｃを除いた電圧（オン信号５０２の期間）や電圧波形ＶｄにＶｃを加えた電圧（オフ信号５０６の期間）が印加される。非選択行において加えられたオフセット電圧は、データ信号線１１６からの導通、非導通の切替信号の影響を非選択行において回避するためのものである。なお、この方法とは逆に、デューティー期間においてタイミング信号線に適切なバイアスを印加することにより導通、非導通の切替信号を与え、非デューティー期間はバイアスを与えない方法も当然可能である。
【００７２】
次に、これらの電圧の関係について説明する。このスイッチング素子にはバイアス電圧Ｖｂが印加されており、当初ｏｆｆ状態であったものが、デューティー期間の最初の時点でｏｎへの切替信号（Ｖｏｎ）が印加されて電流が立ち上がり、デューティー期間の間ｏｎ状態が維持される。デューティー期間終了の時点でｏｆｆへの切替信号（−Ｖｏｆｆ）により電流が立ち下がる。ＶｏｎおよびＶｏｆｆは、切り替えの閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２に対し、Ｖｂ＋Ｖｏｎ＞Ｖｔｈ２，Ｖｂ−Ｖｏｆｆ＜Ｖｔｈ１となるよう設定される。当該行以外の行では、図５に示すようにそれぞれのウインドウ内でのバイアスを−Ｖｃ，Ｖｄだけオフセットさせ、該当行以外の行でスイッチングが起こることを防ぐ。この方法による場合の電圧値を、双安定素子の特性、特に閾値電圧と以下の関係式を満たすように設定することで、良好な動作を得ることができる。
α（Ｖｂ−Ｖｏｆｆ）＜Ｖｔｈ１＜αＶｂ （式１）
Ｖｔｈ１＜（Ｖｂ−Ｖｃ）＜Ｖｔｈ２ （式２）
Ｖｔｈ１＜（Ｖｏｎ＋Ｖｂ−Ｖｃ）＜Ｖｔｈ２ （式３）
Ｖｔｈ１＜（Ｖｂ＋Ｖｄ）＜Ｖｔｈ２ （式４）
Ｖｔｈ１＜（Ｖｂ＋Ｖｄ−Ｖｏｆｆ）＜Ｖｔｈ２（式５）
【００７３】
図６はスイッチング素子として整流素子６０２を用いる場合の等価回路であり、図７は、ある画素について、列電極（データ信号線、あるいはＹ電極）１１６に印加される電圧波形（図７ａ）と、行電極（タイミング信号線、あるいはＸ電極）１０４に印加される電圧波形（図７ｂ）と、それらから算出される、発光部１１０及びスイッチング素子１１４にかかる電圧波形（図７ｃ）を概略的に示す図である。発光部１１０の発光状態７１０も、図７ｃに示されている。その場合の電圧と発光状態の一例を示す説明図である。整流素子は高い電圧領域で抵抗が小さくなる非線形性を有している。デューティー期間７０２内にはタイミング信号線（行電極）１０４にマイナスバイアス−Ｖｂを印加し、整流素子の抵抗を小さくすることで導通状態を得る。データ信号線に印加されるのがＶｏｎである場合には整流素子に印加される電圧はＶｏｎ＋Ｖｂとなる。非デューティー期間７０４にはバイアスを印加せず、低電圧での駆動とすることで実質的に非導電状態となる。
【００７４】
また、図７においては、発光部があるフレーム期間に発光状態に制御されると、そのフレームの終了時においてもコンデンサに電荷が残留し、次のフレーム期間の発光部の状態（発光状態、もしくは非発光状態）に影響を与える可能性がある。特に、次のフレームが非発光状態である場合には、適切な消光信号によって前の発光状態の履歴を消去する必要がある。のために、本実施の形態では、例えば図１２に示すように、各行のデューティー期間を２つに分割し、各列電極には、ある期間内において電圧ＶＬｏｎの発光信号電圧、もう一つの期間内において電圧−ＶＬｏｆｆの非発光（消光）信号電圧を印加し、各行電極には、選択期間（デューティー期間）内のそれぞれの期間において電圧ＶＡｏｎの電圧と電圧−ＶＡｏｆｆの電圧を印加している。本実施の形態では、発光信号電圧を印加する期間はデューティー期間の後半であり、消光電圧信号を印加する期間はデューティー期間の前半である。また、各行電極において印加する電圧波形は、発光信号、非発光信号とは逆極性のバイアス電圧となる。このような行電極と列電極の電圧波形によって、デューティー期間の後半に発光部１１０が発光し、非デューティー期間にはコンデンサの作用によってその発光が継続し、次のフレームのデューティー期間の前半に発光部１１０の発光が停止する（発光強度変化１５０）。図１３に例示するように、有機電子材料としてＣ６０を用いたダイオード素子６０２の逆バイアス電流は逆バイアス電圧とともに大きくなるので、充分な逆バイアス電圧を印加することにより、コンデンサ１０６に残留した電荷を放電させることが可能である。なお、図１３ではフレーム期間の開始をデューティー期間の開始と一致させて描いているが、一般には、この期間の開始のタイミングは必ずしも一致するとは限らない。
【実施例１】
【００７５】
ＩＴＯ付ポリエチレンテレフタラート基板上にフォトプロセスにより絶縁性の隔壁を作製し、区切られた２つの領域を一組として、その一方に発光素子、一方にコンデンサーを形成した。それぞれの面積は同一とした。更にこの２つの素子の両方を覆う形でスイッチング素子を形成した。ＩＴＯは１．０ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１５列のストライプ電極となるようパターニングが予めなされている。
【００７６】
まず発光素子としてポリエチレンジオキシチオフェン膜とポリフェニレンビニレン膜をインクジェット法により順次形成し、その後、カルシウム膜を真空蒸着により成膜して有機ＥＬ層を形成した。各層の厚さは、それぞれ１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍとした。
【００７７】
次に、コンデンサー素子は真空蒸着法により、絶縁性有機物としてアミノイミダゾールジシアネート（化合物１）、導電性微粒子としてアルミニウムを用いてこれらを共蒸着法にて誘電体層を形成し、その後、電極層としてアルミニウムを順次連続して薄膜を形成し、コンデンサーを形成した。なお、電極層、誘電体層、電極層は、それぞれ、１３０ｎｍ、４０ｎｍ、１３０ｎｍの厚さとなるように成膜した。また、蒸着装置は拡散ポンプ排気で、４×１０−４Ｐａ（３×１０−６ｔｏｒｒ）の真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は抵抗加熱方式により成膜速度は３０ｎｍ／ｓｅｃで行い、導電性微粒子としてアルミニウムを含有するアミノイミダゾールジシアネートは、共蒸着法により作製した。蒸着は抵抗加熱方式であり、成膜速度はアミノイミダゾールジシアネートが２０ｎｍ／ｓｅｃ、アルミニウムが１０ｎｍ／ｓｅｃである。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【００７８】
これに連続してアルミニウム、ジシアノ系化合物（化合物１）、アルミニウムを順次、それぞれ１００ｎｍ、３０ｎｍと１００ｎｍ厚さで２つの素子の両方を覆う形で真空蒸着成膜することにより、有機ＥＬとコンデンサーに直列にスイッチング素子部を形成した。この層構成で、スイッチング素子部は後述するような双安定特性を示した。スイッチング素子部の最後の電極は、前記ＩＴＯ電極とは直交して、１ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１０行のストライプ電極となるようパターニングを行った。これによって１５列，１０行のマトリックスを形成して、実施例１の表示装置を作製した。
（化合物１）
【化１】
【００７９】
スイッチング素子の性能は、Ｖｔｈ１が０．０Ｖ、Ｖｔｈ２が５．０Ｖ、バイアス４．０Ｖでのｏｎ状態での電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２、ｏｆｆ状態での電流密度が０．１ｍＡ／ｃｍ２であった。ｏｎ状態での有機ＥＬ素子の電圧降下は３．５Ｖ、発光強度は３０Ｃｄ／ｍ２であり、ｏｆｆ状態での電圧降下、発光は観測されなかった。
【００８０】
パネル全体の走査周波数を２４０Ｈｚ、すなわち走査周期を約４．２ｍｓｅｃとすると、各行あたりのデューティー期間は０．４２ｍｓｅｃとなる。スイッチング素子（双安定素子）のｏｎ／ｏｆｆの切替えのためのウインドウ時間幅を０．０１ｍｓｅｃ、切替信号のパルス幅を０．００５ｍｓｅｃとし、Ｖｂ＝４．０Ｖ、Ｖｏｎ＝１．５Ｖ、Ｖｏｆｆ１＝４．０Ｖ，Ｖｏｆｆ２＝５．５Ｖ、Ｖｃ＝１．５Ｖ、Ｖｄ＝０．８Ｖと設定することにより、パネルは順調に動作した。この時のコンデンサーに蓄積される電荷量は最大約１２μＱ／ｃｍ２、双安定素子の最大電流密度は約４０ｍＡ／ｃｍ２であった。最大電流密度に関しては、スイッチング素子の有効面積が、コンデンサーや発光素子の約２倍であることから、その分だけ低い値で動作可能であった。また、これによりパネルの平均輝度として２５Ｃｄ／ｍ２を得た。また、デューティー期間中の充電電荷量の総量は電流時間を変えることで容易に制御可能であり、これにより発光輝度の階調を得る事ができた。
【実施例２】
【００８１】
コンデンサーに導電性微粒子を分散させて、誘電率を増大させる実施例について説明する。この導電性微粒子として金を用い、電極層、誘電体層、電極層の膜厚を、それぞれ、１１０ｎｍ、８０ｎｍ、１１０ｎｍとした他は実施例１と同様に試料を作製し、実施例１と同様の試験を行った。同様の条件でパネルは順調に動作し、コンデンサーに蓄積される電荷量は最大約１５μＱ／ｃｍ２、双安定素子の最大電流密度は約４０ｍＡ／ｃｍ２であった。また、これによりパネルの平均輝度として３０Ｃｄ／ｍ２を得た。発光輝度の階調は実施例１と同様に容易に得る事ができた。
【実施例３】
【００８２】
ＩＴＯ付ポリエチレンテレフタラート基板上にフォトプロセスにより絶縁性の隔壁を作製した後、ポリエチレンジオキシチオフェン膜とポリフェニレンビニレン膜をインクジェット法により順次形成し、その後、カルシウム膜を真空蒸着により成膜して整流素子を形成した。各層の厚さはそれぞれ２００ｎｍ、４０ｎｍ、１２０ｎｍ厚さであった。その後、同隔壁の半分の領域に有機ＥＬ層として、銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）／アルミニウムキノリン（Ａｌｑ３）／カルシウム電極を順次真空蒸着で成膜した。各層の厚さは、それぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ，５０ｎｍ、１００ｎｍとした。この後、残りの半分の領域にコンデンサー部を実施例１と同様に構成した。有機ＥＬ部とコンデンサー部の蒸着領域の選択はメタルマスクによった。有機ＥＬ部とコンデンサー部の蒸着の後、両素子を被う共通電極としてアルミニウム膜を蒸着した。このアルミニウム膜は前記ＩＴＯ電極とは直交して、１ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１０行のストライプ電極となるようパターニングを行った。これによって１５列，１０行のマトリックスを形成している。
【００８３】
上記の整流素子と有機ＥＬ素子の順方向の電流電圧特性を図１６、１７に示す。また、電圧降下を測定したところ、例えば電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２とするための電圧降下は、整流素子では約３．５Ｖであるのに対し、有機ＥＬ素子部では６．２Ｖであった。即ち、本実施例においては、合計９．７Ｖの印加により、コンデンサーを６．２Ｖで充電することが可能であった。また、この際、最大電荷蓄積量として約１９μＱ／ｃｍ２を得た。本実施例においては、パネルの平均輝度として５０Ｃｄ／ｍ２を得た。デューティー期間における充電電荷量は、電流時間を変えること、もしくは電圧値を変えることで容易に制御可能であり、これにより発光輝度の階調を得る事ができた。
【実施例４】
【００８４】
コンデンサーに用いる導電性微粒子として金を用い、電極層、誘電体層、電極層の膜厚を、それぞれ、１１０ｎｍ、８０ｎｍ、１１０ｎｍとした他は実施例３と同様に試料を作製し、印加電圧を１５Ｖとした他は実施例３と同様の試験を行った。同様の条件でパネルは順調に動作し、コンデンサーに蓄積される電荷量は最大約３０μＱ／ｃｍ２、双安定素子の最大電流密度は約６０ｍＡ／ｃｍ２であった。また、これによりパネルの平均輝度として５０Ｃｄ／ｍ２を得た。発光輝度の階調は実施例３と同様に容易に得る事ができた。
【実施例５】
【００８５】
ＩＴＯ付ポリエチレンテレフタラート基板上にフォトプロセスにより絶縁性の隔壁を作製した後、各画素のうち同隔壁によって仕切られた一方の半分の領域に有機ＥＬ層として銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）／アルミキノリン（Ａｌｑ３）／カルシウム電極を順次真空蒸着で成膜した。各層の厚さは、それぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとした。この後、各画素のうち隔壁によって仕切られた残りの半分の領域にコンデンサー部を実施例１と同様に構成した。有機ＥＬ部とコンデンサー部の蒸着領域の選択はメタルマスクにより行なった。ＥＬ部とコンデンサー部の蒸着の後、整流素子として、両素子を被うようにアルミニウム膜を蒸着し、その上にフラーレン（Ｃ６０）、銅を連続して蒸着した。各層の膜厚は、１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍとした。最後の銅膜は、前記ＩＴＯ電極とは直交して、１ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１０行のパターニングを行なった。これによって、１５列１０行の画素マトリクスを形成している。
【００８６】
上記の整流素子と有機ＥＬ素子の電圧降下を測定したところ、例えば電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２とするための電圧降下では、整流素子では約０．５Ｖであるのに対し、有機ＥＬ素子部では６．２Ｖであった。即ち、本実施例においては、合計６．７Ｖの印加により、コンデンサーを６．２Ｖで充電することが可能であった。また、この際、最大電荷蓄積量として約１９μＱ／ｃｍ２を得た。これにより、パネルの平均輝度として５０Ｃｄ／ｍ２を得た。デューティー期間内充電電荷量は充電時間を変えること、若しくは、電圧値を変えることで容易に制御可能であり、これにより発光輝度の階調を得ることができた。
【実施例６】
【００８７】
試料ＩＴＯ電極と銅電極のピッチをともに０．５ｍｍ、幅０．３ｍｍとし、それぞれ１００列および１００行を形成した他は、実施例５と同様にして実施例６の試料を得た。この結果、電気特性、発光特性は実施例５と同等の値を得た。このようにして得られた試料を用いて、電圧８Ｖ、フレーム周波数１２０Ｈｚの条件で駆動を行った。
【００８８】
このように駆動した試料を用いて電圧降下を測定したところ、整流素子では約０．７Ｖであるのに対し、有機ＥＬ素子部では７．３Ｖであった。即ち、本実施例においては、合計８Ｖの印加により、コンデンサーを７．３Ｖで充電することが可能であった。また、この際、最大電荷蓄積量は約２１μＱ／ｃｍ２であった。本実施例においては、パネルの平均輝度として７０Ｃｄ／ｍ２を得た。図１５にはこの時の有機ＥＬ素子に流れる電流の時間変化を示す。
【実施例７】
【００８９】
ＩＴＯ付ポリエチレンテレフタラート基板上にフォトプロセスにより絶縁性の隔壁を作製した後、各画素のうち同隔壁によって仕切られた一方の半分の領域に有機ＥＬ層として銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）／アルミキノリン（Ａｌｑ３）／アルミニウム電極を順次真空蒸着で成膜した。各層の厚さは、それぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとした。この後、各画素のうち隔壁によって仕切られた残りの半分の領域にコンデンサー部を実施例１と同様に構成した。有機ＥＬ部とコンデンサー部の蒸着領域の選択はメタルマスクによった。ＥＬ部とコンデンサー部の蒸着の後、整流素子として、有機ＥＬ部とコンデンサー部を被って画素ごとの島状の電極になるようにマスク蒸着を行なって金膜を蒸着し、その上にペンタセン膜、アルミ膜を連続して蒸着した。各層の膜厚は、それぞれ、１００ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍとした。最後のアルミ膜は、前記ＩＴＯ電極とは直交して、１ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１０行のパターニングを行った。これによって、１５列１０行の画素マトリクスを形成している。
【００９０】
上記の整流素子と有機ＥＬ素子の順方向の電圧降下を測定したところ、例えば電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２とするための電圧降下は、整流素子では約２．０Ｖであるのに対し、有機ＥＬ素子部では６．２Ｖであった。即ち、本実施例においては、合計８．２Ｖの印加により、コンデンサーを６．２Ｖで充電することが可能であった。また、この際、最大電荷蓄積量として約１９μＱ／ｃｍ２を得た。これによりパネルの平均輝度として５４Ｃｄ／ｍ２を得た。デューティー期間内充電電荷量は充電時間を変えること、若しくは、電圧値を変えることで容易に制御可能であり、これにより発光輝度の階調を得ることができた。また、実施例５に比して高い平均輝度が得られたのは、本実施例で用いた整流素子の電気特性（図１４）においては、実施例５の整流素子の電気特性（図１３）よりも逆バイアスでの漏れ電流が小さく、有機ＥＬに流れる電流効率が高くなったためと推定される。
【実施例８】
【００９１】
ガラス基板上に、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をＲＦマグネトロンスパッタ法により成膜した後、通常のフォトリソグラフ法を用いて１．０ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍでストライプ状に１５列の電極列を形成した。更に当該ＩＴＯ電極上に１．０ｍｍピッチ、幅０．３ｍｍで白金膜を５０ｎｍの厚さで形成し、チタン酸バリウムストロンチウム酸化物を形成する下地電極をＩＴＯ電極上に島状に形成した。更にその上にＲＦマグネトロンスパッタ法と通常のフォトリソグラフ法を用いて、白金膜上にチタン酸バリウムストロンチウム酸化物を厚さ１００ｎｍで形成し、その後酸素雰囲気中１時間の熱処理を行ってコンデンサーとした。その後、そのコンデンサーに接する形で隔壁を形成し、実施例５と同様にして発光素子を形成した。その後は実施例５と同様にして実施例８の試料を得た。
【００９２】
上記の整流素子と有機ＥＬ素子に順方向に電圧を印加した際の電圧降下は、例えば電流密度が４０ｍＡ／ｃｍ２とするための電圧降下では、整流素子では約０．５Ｖであるのに対し、有機ＥＬ素子部では６．２Ｖであった。即ち、本実施例においては、合計６．７Ｖの印加により、コンデンサーを６．２Ｖで充電することが可能であり、最大電荷蓄積量として約４０μＱ／ｃｍ２を得た。これにより、パネルの平均輝度として１００Ｃｄ／ｍ２を得た。デューティー期間内充電電荷量は充電時間を変えること、若しくは、電圧値を変えることで容易に制御可能であり、これにより発光輝度の階調を得ることができた。
【実施例９】
【００９３】
ＩＴＯ電極と銅膜の列、行のマトリックス数を５０列、５０行とした他は実施例５と同様として実施例６の試料を作製した。駆動電圧波形は、図１２に示すような波形とした。このとき、フレーム周波数は６００Ｈｚ（フレーム周期：約１．７ｍｓ）とした。各行のデューティ期間は１．７ｍｓ／５０＝３５μｓとなる。ＶＬｏｎとＶＡｏｎをともに３．３５Ｖとすることにより、デューティ期間の後半で実施例５と同様にコンデンサーには約１９μＱ／ｃｍ２の電荷が蓄積される。コンデンサーに蓄積された電荷は非デューティ期間に有機ＥＬの発光部１１０を通じて放電される。有機ＥＬ発光部１１０の電圧電流特性は非線形であるので放電特性は単純な数式では表されないが、フレーム周期である１．７ｍｓ経過後の残留電位（発光部１１０およびコンデンサー１０６にかかる電位差）は約２．８Ｖであった。次のフレームのデューティ期間の前半で、ＶＬｏｆｆとＶＡｏｆｆをともに４Ｖとする消去信号を印加した。この時、発光部１１０およびコンデンサー１０６にかかる電位差はＶＬｏｆｆの印加により一旦ＶＬｏｆｆ分だけ上昇し、Ｘ（タイミング信号線）電極を基準にした場合のＹ電極の電位、即ち、ダイオード６０２にかかる逆方向バイアス電圧は約１０Ｖとなる。図１３に例示したように逆バイアス８Ｖでは１００ｍＡ／ｃｍ２以上の電流密度が得られることから、コンデンサー１０６に残留した電荷はダイオード６０２を通して放出される。これを繰返し印加する事により、各フレームの発光状態を、発光させるべき画素において適切に発光させ、同じ画素が消光させるときには適切に消光させることができ、良好に制御できる事を確認した。
【００９４】
また特に、整流素子の有機材料として、Ｃ６０、もしくはペンタセンを用いた場合、電圧印加時の電圧降下が他の有機材料に比して低い。即ち、整流素子における電力損失が抑制されるため消費電力の点で極めて有利となる。これは、これらの材料の電荷移動度が他の材料に比して高いことに起因するものである。
【００９５】
［実施の形態２］
［概要］
上述した実施の形態１では、有機誘電体よりなるコンデンサーを有機ＥＬ発光素子と並列接続し、これにスイッチング素子を直列接続することにより、すべての素子を有機薄膜で構成した。ここで、実施の形態１においては、発光部と、それに並列に接続されたコンデンサーとが限られた画素面積を分け合っている。具体的には、実施の形態１の表示装置（図１の構成）では、発光部１１０の領域とコンデンサー部１０６の領域が平面的に配置されている。このため、大きな面積が取れないことが制約となる場合がある。この面積の制限を無くすことにより、発光素子にかかる電流負荷を低減し、コンデンサーの面積も大きく取ることができる実施の形態２について、以下説明する。
【００９６】
本実施の形態では、表示装置の構成要素である発光装置（発光部）、コンデンサー部、スイッチング装置を基板上にほぼ画素面積に近い面積となるように形成し、素子間の配線を素子の側面を利用して行う事により、発光部及びコンデンサー部について実施の形態１の場合よりも広い面積を確保し、性能の改善を図る。当該配線は、素子側面を絶縁体で覆ったバイアを経由して接続されて、短絡などの障害が起こりにくいようにされる。このような表示装置は、オーバーハング部を持つ隔壁を用い、斜め蒸着法によってその隔壁をマスクとして利用することにより実現される。
【００９７】
［詳細］
具体的には、実施の形態２においては、図８ｈに示される構造の表示装置を実現し、図１に示した構成の回路と同様の電気的な接続関係をそのままにして、発光部１１０とコンデンサー部１０６を積層配置する。これにより、より広い発光領域とコンデンサー領域を実現する。各素子が薄膜として形成され、電流が各素子中を膜面に垂直に流れる構成となっている点は、実施の形態１と同様である。以下、この構造を実現するための表示装置の製造方法について説明する。
【００９８】
まず図８ａに示されるように、プラスティック基板８０２のある面に透明導電材料よりなる電極膜８０４を、たとえば０．２μｍの膜厚に成膜する。表示装置をマトリックス構成にして複数の画素を形成する場合には、電極膜８０４をさらにフォトリソグラフィー法およびエッチングによってパターニングし、例えば、０．３ｍｍピッチ、０．２８ｍｍ幅の帯状の形状のストライプ電極に形成される。図８では、そのようなストライプ電極の延びる方向は、図面内左右方向である。
【００９９】
次に、図８ｂに示されるように隔壁８０６を形成する。この工程では、隔壁のベース部８０８の材料として例えば非感光性のポリイミドを、スピンコート法で４μｍ膜厚に透明電極上に形成し、さらに隔壁の上部のオーバーハング部８１０の材料としてＳｉＯ２を、ポリイミド膜上に例えばスパッタリング法で０．５μｍ膜厚に形成する。その後ＳｉＯ２膜、及びポリイミド膜を、フォトプロセスによりパターニンングし、オーバーハング部８１０を持った隔壁８０６を形成する。このようなＴ字型の断面の隔壁８１０は、初めにＯ２などのガスを用いてリアクティブイオンエッチング（異方性エッチング）を行い、ポリイミド膜７０をアンダーカットがないように垂直にドライエッチングし（図の矢印８１２）、その後、アルカリ溶液で３０秒間程度ウエットエッチングを行いポリイミド膜の側面８１６を等方的にエッチングすることで形成できる（図の矢印８１４）。
【０１００】
次に、図８ｃに示されるように発光部１１０として例えば薄膜の有機ＥＬ素子を、プラスティック基板８０２の法線方向に対して一定角度θをなすような斜めの方向から蒸着する。斜め蒸着を行うことにより、隔壁８０６により影になる部分には発光素子は形成されず、プラスティック基板上の電極は露出したままとなっている。発光部１１０は、電子輸送層、再結合層、ホール輸送層からなるＥＬ発光層８１８と、金属電極層８２０とからなる。
【０１０１】
次に、図８ｄに示されるように有機絶縁膜８２２をプラスティック基板８０２に垂直方向から蒸着する。この場合、隔壁８０６のオーバーハング部８１０の影となるため、隔壁沿いの部分には絶縁膜８２２は蒸着されない。
【０１０２】
次に、図８ｅに示されるように図８ｃとは逆の方向に傾けた斜め蒸着によりコンデンサー部１０６を蒸着する。コンデンサーの一方の電極は、絶縁膜８２２で内張りされたバイア８３０（図８ｄ）を介してプラスティック基板上の電極膜８０４と接続するように金属電極８２４によって形成され、その後、コンデンサーを構成する誘電体層８２６を形成する。さらに金属電極８２８を形成する。この際、透明電極材料からなる電極膜８０４が図８の紙面内左右方向に延びる複数のストライプ状の平行な行電極とされて、紙面に垂直な方向にパターニングされて区切られている場合には、金属電極８２４および金属電極８２８も電極膜８０４に合わせて紙面に垂直な方向に区切られて島状にされていなくてはならない。このため、電極膜８０４がストライプ状である場合には、図８ｅの蒸着において金属電極８２４および金属電極８２８が透明電極のパターンに合わせてパターニングされるように、適当な開口部を有する蒸着マスクとしてメタルマスク（図示しない）を介して蒸着する。
【０１０３】
図８ｅに示したように、コンデンサー部１０６と発光部１１０は有機絶縁膜８２２により隔てて形成される。ここで、図８ｄまでで形成されたＥＬ発光層８１８から金属電極８２８までの膜厚は合計して約３００ｎｍであり、透明電極材料からなる電極膜８０４が露出しているバイア８３０（図８ｄ）の図面左右方向の幅（約２μｍ）に比べて充分に小さいので、これのマスクとしての作用はほとんど無視することができるため、図８ｅにおける金属電極８２４の成膜に影響することは無い。
【０１０４】
次に、図８ｆに示されるように図８ｄと同様にして有機絶縁膜８２２ａをガラス基板に垂直に蒸着し、有機絶縁膜８２２と連続するように形成する。発光部１１０の金属電極８２０に接続可能なバイア８３２は、この絶縁膜８２２ａによって内張りされる。次いで、図８ｇに示されるように金属電極８２８ａを、バイア８３２を介して金属電極８２２に接続されるように隔壁の両側から隔壁間全面に蒸着する。この際、金属電極８２８の場合と同様に、電極膜８０４がストライプ状である場合には、蒸着マスクを用いてパターニングも行なう。金属電極８２８と８２８ａが図１の画素電極１１２の作用をする。さらに、図８ｈに示されるように、スイッチング素子１１４、電極層８３４を隔壁の両側から隔壁間全面に蒸着する。
【０１０５】
以上の工程により、薄膜発光素子と薄膜コンデンサーが互いに並列接続され、その双方に薄膜スイッチング素子が直列接続された構成において、発光部とコンデンサー部の面積を拡大した表示装置８０を作製する事ができる。
【実施例１０】
【０１０６】
ポリエチレンテレフタラート基板上に厚さ０．２μｍのＩＴＯ電極を形成した後、フォトプロセスにより１．０ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１５列のパターニングを施した。次に日本ゼオン製ネガフォトレジストＬＡＸ−１を４μｍスピンコートにより塗布し、ＳｉＯ２膜を０．５μｍ厚だけスパッタにより成膜した。その後、前述と同様の方法にてエッチングすることにより、前記ＩＴＯ電極とは直角方向に１．０ｍｍピッチで１０行の隔壁を得た。隔壁の幅は３００μｍ、高さ４．５μｍ、オーバーハングは２μｍであった。
【０１０７】
次に発光素子として、Ｌｉ／アルミニウムキノリン（Ａｌｑ３）（化合物２）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）（化合物２）／銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）を図８ｃに示す方向から順次真空蒸着で成膜した。各層の厚さは、それぞれ５ｎｍ、５０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとした。これらの蒸着源は基板から垂直方向に２００ｍｍの距離、基板中心から紙面左側に１００ｍｍの距離に配置され、開口直径が５ｍｍのルツボを用いた。その後、絶縁層としてパーフルオロテトラコサン（ｎ−Ｃ２４Ｆ５０）を１００ｎｍ、図８ｄに示す方向から蒸着した。
（化合物２）
【化２】
（化合物３）
【化３】
【０１０８】
次に、コンデンサー素子は図８ｅに示す方向から、電極としてアルミニウム、誘電体層としてアミノイミダゾールジシアネートと導電性微粒子としてアルミニウムを共蒸着法にて形成し、その後、電極層としてアルミニウムを順次連続して斜め蒸着して形成した。誘電体層を蒸着する前後のアルミニウムの蒸着においては、ＩＴＯ電極のパターンのスペース部分に相当する場所にアルミニウムの蒸着を防止するメタルマスクを用いた。各層の膜厚は、１００ｎｍ、４０ｎｍ、１００ｎｍの厚さとした。この時の蒸着源は基板から垂直方向に２００ｍｍの距離、基板中心から紙面右側に１００ｍｍの距離に配置され、開口直径が５ｍｍのルツボを用いた。
【０１０９】
その後、絶縁層としてパーフルオロテトラコサン（ｎ−Ｃ２４Ｆ５０）を１００ｎｍ、図８ｆに示す方向から蒸着した。
【０１１０】
続いて、図８ｇ、ｈに示す方向から、ダイオード素子としてアルミニウム電極／ブタジエン化合物（化合物４）／金電極を膜厚１００ｎｍ，８０ｎｍ，１００ｎｍとして成膜した。
（化合物４）
【化４】
【０１１１】
以上の真空蒸着を行った蒸着装置は拡散ポンプ排気で、４×１０−４Ｐａ（３×１０−６ｔｏｒｒ）の真空度で行なった。また、アルミニウムの蒸着は抵抗加熱方式により成膜速度３０ｎｍ／ｓｅｃで行い、導電性微粒子としてアルミニウムを含有するアミノイミダゾールジシアネートは、共蒸着法により作製した。蒸着は抵抗加熱方式であり、成膜速度はアミノイミダゾールジシアネートが２０ｎｍ／ｓｅｃ、アルミニウムが１０ｎｍ／ｓｅｃである。各層の蒸着は同一蒸着装置で連続して行い、蒸着中に試料が空気と接触しない条件で行った。
【０１１２】
上記の構成において、パネルの平均輝度として２５Ｃｄ／ｍ２を得る条件は以下の通りであった。即ち、パネル全体の走査周波数を２４０Ｈｚ、すなわち走査周期を約４．２ｍｓｅｃとすると、各行あたりのデューティー期間は０．４２ｍｓｅｃとなる。発光素子面積は１画素の約４９％を占めるので、約５０Ｃｄ／ｍ２での発光が必要であった。当該発光素子の効率は約２．５Ｃｄ／Ａであるので、発光を走査周期４．２ｍｓｅｃの間継続するには、５０／２．５×４．２×１０−３＝０．０８４Ｑ／ｍ２＝８．４μＱ／ｃｍ２以上の電荷がコンデンサーに充電される必要があった。これをデューティー期間０．４２ｍｓｅｃの間にコンデンサーへ注入するには、スイッチング素子には２０ｍＡ／ｃｍ２以上の電流が流れる必要がある。実際には、デューティー期間中にも発光素子に電流は流れるので、スイッチング素子にはこれらの電流が重畳され、最高約２２ｍＡ／ｃｍ２の電流が流れた。
【０１１３】
これを従来の図１の構成の場合と比較した。図１の構成では、発光素子の面積が本実施例の約半分であるので発光面での輝度は１００Ｃｄ／ｍ２が必要となり、コンデンサーに蓄積されるべき電荷量は前記の２倍の約１７μＱ／ｃｍ２が必要であった。デューティー期間でのスイッチング素子の電流密度は最高約２２ｍＡ／ｃｍ２であり、実施例１と大きな違いは無かった。
【実施例１１】
【０１１４】
ポリエチレンテレフタラート基板上に厚さ０．２μｍのアルミニウム電極を形成した後、フォトプロセスにより１．０ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍで１５列のストライブ電極となるようにパターニングを施した。次に日本ゼオン製ネガフォトレジストＬＡＸ−１を４μｍスピンコートにより、ＳｉＯ２膜を０．５μｍスパッタにより成膜した。その後、前述と同様の方法にてエッチングすることにより、前記アルミニウム電極とは直角方向に１．０ｍｍピッチで１０行の隔壁を得た。隔壁の幅は３００μｍ、高さ４．５μｍ、オーバーハングは２μｍであった。
【０１１５】
次にダイオード素子として、金電極／ブタジエン化合物（化合物４）／アルミニウム電極を膜厚１００ｎｍ，８０ｎｍ，１００ｎｍとして成膜し、その後、図８ｃのような斜め蒸着を用いて実施例１のコンデンサーを成膜し、図８ｄのように有機絶縁膜を形成した。発光素子としては、だけ図８ｅのように、銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）／アルミニウムキノリン（Ａｌｑ３）をそれぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ、５０ｎｍ蒸着した後、Ｌｉを５ｎｍ蒸着し、図８ｆのように有機絶縁膜を形成した後に、図８ｇのように、その上にＩＴＯをスパッタにより成膜した。このようにして、実施例１１の表示装置を得た。
【０１１６】
上記の構成において、パネルの平均輝度として５０Ｃｄ／ｍ２を得る条件は以下の通りであった。即ち、パネル全体の走査条件を実施例１と同じに設定した時、当該発光素子の効率は約２．０Ｃｄ／Ａであるので、発光を走査周期４．２ｍｓｅｃの間継続するには、５０／２．０×４．２×１０−３＝０．１０５Ｑ／ｍ２＝１０．５μＱ／ｃｍ２以上の電荷がコンデンサーに充電される必要があった。これをデューティー期間０．４２ｍｓｅｃの間にコンデンサーへ注入するには、スイッチング素子には２５ｍＡ／ｃｍ２以上の電流が流れる必要がある。実際には、デューティー期間中にも発光素子に電流は流れるので、スイッチング素子にはこれらの電流が重畳され、最高約２８ｍＡ／ｃｍ２の電流が流れた。
これを従来の構成と比較すると、実施例１と同様に発光素子の面積が約半分であるので発光面での輝度は１００Ｃｄ／ｍ２が必要となり、コンデンサーに蓄積されるべき電荷量は前記の２倍の約２１μＱ／ｃｍ２が必要であった。
【実施例１２】
【０１１７】
ガラス基板上に、厚さ１００ｎｍのＩＴＯ膜をＲＦマグネトロンスパッタ法により成膜した後、通常のフォトリソグラフ法を用いて１．０ｍｍピッチ、幅０．７ｍｍでストライプ状に１５列の列電極を形成した。更に１．０ｍｍピッチ、幅０．６ｍｍのストライプ形状となるように、ＲＦマグネトロンスパッタ法と通常のフォトリソグラフ法を用いて、１０行のチタン酸バリウムストロンチウム酸化物のコンデンサ領域を厚さ１００ｎｍだけ形成した。そして、ＲＦマグネトロンスパッタ法と通常のフォトリソグラフ法を用いて、画素単位の島状の形状になるようにＩＴＯによる電極を厚さ１００ｎｍだけ形成した。さらに、酸素雰囲気中１時間の熱処理を行ってコンデンサーを作製した。当該コンダンサーは実質的にほとんど透明であり、その後に形成される発光部１１０の光は、このコンデンサーを通して外部へ出射される。次に、日本ゼオン製ネガフォトレジストＬＡＸ−１をスピンコートにより４μｍ厚に成膜し、ＳｉＯ２膜をスパッタにより０．５μｍ厚に成膜した。その後、前述と同様の方法にてエッチングすることにより、前記ＩＴＯ電極とは直角方向に１．０ｍｍピッチで１０行の隔壁を得た。隔壁の幅は３００μｍ、高さ４．５μｍ、オーバーハングは２μｍであった。前記コンデンサーはこれらの隔壁の間に配される。
【０１１８】
次に発光素子として、銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）／アルミニウムキノリン（Ａｌｑ３）をそれぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ、５０ｎｍ厚だけ蒸着した後、Ｌｉを５ｎｍ蒸着し、ダイオード素子として、銅電極／Ｃ６０／アルミニウム電極を膜厚１００ｎｍ，８０ｎｍ，１００ｎｍに成膜した。
【０１１９】
上記の構成において、パネルの平均輝度として７０Ｃｄ／ｍ２を得る条件は以下の通りであった。即ち、パネル全体の走査条件を実施例１と同じに設定した時、当該発光素子の効率は約２．０Ｃｄ／Ａであるので、発光を走査周期４．２ｍｓｅｃの間継続するには、７０／２．０×４．２×１０−３＝０．１４７Ｑ／ｍ２＝１４．７μＱ／ｃｍ２以上の電荷がコンデンサーに充電される必要があった。これをデューティー期間０．４２ｍｓｅｃの間にコンデンサーへ注入するには、スイッチング素子には３５ｍＡ／ｃｍ２以上の電流が流れる必要がある。実際には、デューティー期間中にも発光素子に電流は流れるので、スイッチング素子にはこれらの電流が重畳され、最高約３７ｍＡ／ｃｍ２の電流が流れた。
これを従来の構成と比較すると、実施例１と同様に発光素子の面積が約半分であるので発光面での輝度は１４０Ｃｄ／ｍ２が必要となり、コンデンサーに蓄積されるべき電荷量は前記の２倍の約３０μＱ／ｃｍ２が必要であった。
【０１２０】
このように同じ平均輝度を得るのに必要な発光素子の輝度は、図１の実施の形態１の構成に比べて実施例１では１／２となり、素子寿命が約２倍になることが期待できる。もしくは同じ寿命で２倍の輝度を得ることも可能である。
【０１２１】
［実施の形態３］
［概要］
本発明の駆動方法の例を図１８を用いて示す。本駆動方法は、例えば、図６に示した構成において用いられる。図６はスイッチング素子として整流素子６０２を用いる場合の等価回路であり、図１８は、ある画素に関連し、１フレーム期間において、列電極（データ信号線、あるいはＹ電極）１１６に印加される電圧波形（図１８ａ）と、行電極（タイミング信号線、あるいはＸ電極）１０４に印加される電圧波形（図１８ｅ）と、それらから算出される、発光部１１０及びスイッチング素子１１４の接合部Ａにかかる電圧波形（図１９ｃ）、及びそれらの電位差（図１８ｂ、図１８ｄ）を示したものである。また、あわせて、発光部１１０の発光状態も図１８ｅに示す。
【０１２２】
さらに、図１９ａ〜ｆにより、図１８ａ〜ｆそれぞれのデューティー期間内における変化を時間を拡大して詳細に示す。整流素子６０２（図６）は、高い電圧領域で抵抗が小さくなる非線形性を有している。デューティー期間７０２の後半７０５内には、タイミング信号線Ｘ（行電極）１０４にマイナスバイアス−ＶＸｏｎを印加し（図１９ｅ）、整流素子の抵抗を小さくさせて導通状態とする。このとき、データ信号線１１６に印加される電圧をＶＹｏｎとすると（図１９ａ）、Ｘ−Ｙ間の電位差（図示しない）はＶＸｏｎ＋ＶＹｏｎとなる。整流素子６０２、発光素子１１０、キャパシタ１０６の電気的接合点をＡ部と呼ぶ（図６）と、整流素子の順方向抵抗が発光素子の順方向抵抗より充分小さくなるようにすれば、データ信号線Ｙ１１６の電位とＡ部の電位はほぼ等しくなる。この結果、Ａ部の電位はＹの電位に近いＶＡｏｎとなり、Ａ−Ｘ間の電位差は（ＶＸｏｎ＋ＶＡｏｎ）となる。非デューティー期間７０４にはタイミング信号線Ｘ１０４の電圧はＶＸｏｎから０Ｖにされるが、この時、Ａ部は絶縁状態となっており（即ち、整流素子に対し逆バイアスの関係になっており）、電荷のやり取りがなくなる。その結果、Ａ部の電圧はＶＸｏｎ分だけ低下して、（ＶＸｏｎ＋ＶＡｏｎ）となる。
【０１２３】
非デューティー期間７０４においては、タイミング信号線Ｘ１０４およびデータ信号線Ｙ１１６にはバイアスを印加せず、低電圧で駆動することで整流素子６０２を実質的に非導電状態とする。このとき、各画素の発光強度は画素毎のＶＹｏｎの大きさによって制御する事ができる。
【０１２４】
前述のように、あるフレーム期間が発光状態に制御されると、そのフレーム期間終了時にキャパシタに電荷が残留し、次のフレーム期間の発光状態、もしくは非発光状態に影響を与える可能性がある。特に次のフレーム期間が非発光状態である場合には、適切な消光信号によって前の発光状態の履歴を消去する必要がある。そこで、例えば図７に示すように、各行のデューティー期間を前半７０６と後半７０５の２つに分割し、前半７０６の期間内に残留電荷を放電させる。次のフレーム期間の信号は、デューティー期間の後半７０５に付加する事により、次のフレームの表示を所望のものとすることができる。
【０１２５】
［詳細］
本実施の形態の駆動方法においては、タイミング信号線Ｘ（行電極）１０４とデータ信号線Ｙ（列電極）１１６の両方、もしくはいずれか一方に、それぞれ−ＶＸｅ、−ＶＹｅのバイアス電圧を印加する（図１９ａおよび図１９ｃ）。これによりキャパシタに残留した電荷が発光素子１１０を介して放電されて、上記の課題を解決することができる。直前の非デューティー期間の終わりにＡ部に残留した電位をＶＡｒとすると（図１９ｃ）、タイミング信号線Ｘ（行電極）１０４とデータ信号線Ｙ（列電極）１１６にバイアス電圧−ＶＸｅおよび−ＶＹｅをそれぞれ印加することにより、ＡとＸの電位差はＶＡｒ＋ＶＸｅとなり、ＹとＡの電位差は−ＶＡｒ−ＶＹｅとなる。ここで、ＡとＸの電位差はＶＡｒ＋ＶＸｅとなるために、整流素子の順方向したがってＡからＸへは電流が流れるが、ＹからＡへは逆バイアスとなり電流は流れない。ＡとＸの電位差は非デューティー期間内のＶＡｒより大きくなるため放電は速やかに進み、Ａの電位はＸの電位に近づく。特にＶＸｅ＜ＶＹｅの場合は、Ａの電位が−ＶＹｅに達すると整流素子６０２を介してＹからの電荷注入が起こり、電位はそれ以上低下しなくなる。この場合はＡの電位はより安定化することが可能であるが、一定値になった後にＹからＸへ電流が流れて発光部１０６は発光しつづける状態となりコントラスト比（ｏｎ／ｏｆｆ比）が低下する可能性がある。これに対しＶＸｅ＞ＶＹｅとすると（図１９ｄ）、Ｙからの電荷注入は抑制されるので、残留電荷のみが発光に寄与する事となり、コントラスト比の制御が容易になる。いずれの場合も、ＶＹｅはデータ信号線Ｙ（列電極）１１６を介して付加されるため、各画素の履歴を反映させることが可能であり、求められる画質に対して最適な値を選定する事が出来る。
【０１２６】
本実施の形態においては、前記整流素子は、例えば、アルミニウム薄膜／フラーレン薄膜／銅薄膜の積層構造を有するものや、アルミニウム電極／ペンタセン化合物／金電極の積層構造を有するものが好適であるがそれに限定されるものではなく、多くの有機電子材料が適用可能である。
【０１２７】
キャパシタについては、各種金属酸化物、例えばシリコン、アルミ、タンタル、チタン、ストロンチウム、バリウムなどの酸化物、あるいはこれらの混合酸化物を用いることが可能である。また、導電性微粒子を有機材料に分散させると、誘電層の実効誘電率が上昇するために、小さな面積で十分な容量を備えるキャパシタ部を形成することができるので、これを用いる事も可能である。特に後者の場合は低温プロセスでの形成が可能であり、プラスチック基板を用いる場合には好適である。
【０１２８】
本実施の形態においては、デューティー期間においてマトリックスのデューティー駆動される行の画素中のキャパシタへ、発光量に応じた電荷を第１の整流素子を介して蓄積し、デューティー期間外の時間には当該キャパシタで保持される電位によって発光部へ流れる電流保持して発光を継続する。
【０１２９】
本実施の形態におけるスイッチング素子としては、高速動作が可能な整流素子を用いている。また、基板として耐熱性を有するガラス等を基板として用いる場合は、キャパシタとしてセラミック酸化物系を用いることが可能である。例えば、代表的な強誘電体であるチタン酸バリウムストロンチウムをＲＦマグネトロンスパッタ法により数１００ｎｍの厚さで成膜し、これを約６５０℃で熱処理をすることにより良好なキャパシタを得ることが出来る。また、プラスチック基板を用いる場合はキャパシタとしては、導電性微粒子を分散させた有機誘電体によって誘電体層を構成する事が出来る。
【０１３０】
これらの整流素子を介して、各行にはそのデューティー期間において、各発光部に並列に接続されたキャパシタへ電荷が蓄積される。非デューティー期間には、各画素は整流素子により信号線（例えば、列電極）から電気的に隔離され、キャパシタに蓄積された電荷により発光を継続する。蓄積される電荷量は所要の発光強度に応じて調整可能であるので、容易に階調表示を得ることができる。
【０１３１】
図２１は本実施の形態における表示装置について、そのうちの一つの画素の構造例を示す断面図である。透明基板１０２の一方の面に、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）による透明電極材料により、行電極１０４が形成される。この行電極１０４は、互いに平行なストライプ状の複数の電極にパターニングされている。このように形成された行電極１０４上とその周辺に隔壁１０８をフォトレジスト等により形成する。次に、行電極１０４上の隔壁によって仕切られた部分に、有機ＥＬ素子等による発光部１１０とキャパシタ部１０６を並置するように形成する。次に、画素単位に孤立した島状の電極面（画素電極）１１２、薄膜整流素子６０２を形成する。次に整流素子６０２の上に、行電極１０４に交差するように互いに平行なストライプ状の複数の電極にパターニングされた金属により列電極１１６を形成する。各電極や有機ＥＬ素子、薄膜整流素子、キャパシタ部などは薄膜により形成され、有機ＥＬ素子や薄膜整流素子の電流は膜面に垂直に流れる。
【実施例１３】
【０１３２】
ポリエチレンテレフタラート基板上に通常のフォトプロセスとスパッタにより行電極としてＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）透明電極よりなるストライプ電極を１００組形成した。１００組の電極のピッチは５００μｍとし、各電極の幅は４５０μｍとした。また、各電極の厚さは１００ｎｍとした。その後、絶縁性の隔壁をフォトプロセスにより電極の長手方向に１００組形成した。パターンのピッチは５００μｍとし、各組は隔壁により２つの領域に分けられる。これにより、１００×１００組の画素が形成された。次いで、ＩＴＯ電極の長手方向に上には、区切られた２つの領域を一組として、その一方に発光素子、一方にキャパシタを形成した。それぞれの面積は２２０μｍ×４５０μｍで同一とした。
【０１３３】
発光素子として有機ＥＬ層を、銅フタロシアニン（ＣｕＰＣ）（アルドチッチ社製）／ナフチルフェニルジアミン（ＮＰＢ）（アルドチッチ社製）／アルミニウムキノリン（Ａｌｑ３）（アルドチッチ社製）／カルシウム電極を順次真空蒸着で成膜した。各層の厚さは、それぞれ１００ｎｍ、５０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとした。
【０１３４】
また、キャパシタ素子は真空蒸着法により、絶縁性有機物としてアミノイミダゾールジシアネート（化合物１）、導電性微粒子としてアルミニウムを用いてこれらを共蒸着法にて誘電体層を形成した。具体的には、アルミニウム層、アミノイミダゾールジシアネート層、アミノイミダゾールジシアネートとアルミニウムの共蒸着層、アミノイミダゾールジシアネート層、アルミニウム層を順次連続して薄膜を形成した。各層の膜厚は、それぞれ、６０ｎｍ、４０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、６０ｎｍの厚さとした。
【０１３５】
整流素子については、アルミニウムよりなる電極上にＣ６０（アルドチッチ社製）（１２０ｎｍ厚）とＣｕ電極（６０ｎｍ厚）を成膜して作製した。その後、列電極１１６をアルミニウム蒸着により形成した。上記の成膜に用いた蒸着装置は拡散ポンプ排気で、蒸着は４×１０−４Ｐａ（３×１０−６ｔｏｒｒ）の真空度で行った。また、アルミニウムの蒸着は抵抗加熱方式により成膜速度は３０ｎｍ／ｓｅｃで行い、導電性微粒子としてアルミニウムを含有するアミノイミダゾールジシアネートは、共蒸着法により作製した。蒸着は抵抗加熱方式であり、成膜速度はアミノイミダゾールジシアネートが２０ｎｍ／ｓｅｃ、アルミニウムが１０ｎｍ／ｓｅｃである。
【実施例１４】
【０１３６】
整流素子として、アルミニウム膜（１００ｎｍ）、ペンタセン膜（５０ｎｍ）、金膜（１００ｎｍ）を連続して蒸着して形成した以外は、実施例１３と同様にして実施例１４の試料を得た。
【実施例１５】
【０１３７】
基板としてガラスを用い、基板上に、行電極としてＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）透明電極よりなるストライプ電極を交互に５０組形成した後、ＩＴＯ電極上に白金膜を５０ｎｍの厚さで形成し、更にＲＦマグネトロンスパッタ法と通常のフォトリソグラフ法を用いて、白金膜上にチタン酸ストロンチウム・バリウム酸化物を厚さ１００ｎｍで形成し、その後酸素雰囲気中１時間の熱処理を行ってキャパシタとした。その他は実施例１３と同様の工程として、実施例１５の試料を得た。
【０１３８】
以上の実施例の試料をフレーム周波数６０Ｈｚ、フレーム期間は約１７ｍｓとした。各行のデューティ期間は１７ｍｓ／１００＝１７０μｓとなる。各実施例における整流素子抵抗、キャパシタンス容量とそれらから求められる充電プロセスの時定数は表１に示す通りであり、このデューティ期間１７０μｓ内で充分な応答が可能であった。
【表１】
【０１３９】
一方、非デューティ期間における放電プロセスの時定数は表２の通りであった。ここで、有機ＥＬの素子抵抗値は、電圧８Ｖ付近までを直線近似した値を用いている。
【表２】
【０１４０】
このように上記の試算では放電プロセスの時定数はフレーム期間１７ｍｓに比して充分小さいが、前述のように有機ＥＬの素子抵抗値は低電圧では大きくなるため、各フレーム期間の間にはキャパシタからの放電は終了しなかった。各実施例における残留電圧と本発明の方法による電圧印加条件、及び、本発明の方法を用いない場合の特性（それぞれ比較例１，２，３）を下表に示す。本発明の駆動方法を用いることにより、残留電圧の影響が抑制され、高いＯＮ／ＯＦＦ比が得られることがわかる。ここで、ＯＮ／ＯＦＦ比は下表で示す発光状態と、ＶＹｏｎ＝−ＶＸｏｎとした非発光状態を交互に繰り返した時の発光強度比をしめしており、本発明の方法を用いない場合には残留電位による発光強度に相当するものである。表３から明らかなように、残留電位の影響を本発明の駆動方法により抑制できた。また、キャパシタに蓄積された電荷はそのほとんどが発光素子を通して放電されるため消費電力が抑制されることは明らかである。
【表３】
【０１４１】
なお、上記の実施例では、整流素子と有機ＥＬ素子の極性が、図２の例とは逆になっており、それに伴い電圧値も図１、図７とは逆の極性となるが、理解を容易にするため、上表では図１、図７の極性に合わせて数値を示している。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】
本発明によれば、整流素子を用いた有機ＥＬディスプレイパネルなどの表示装置の駆動方法において、低コストで発光量が安定であり、特にコントラスト比（ＯＮ／ＯＦＦ比）が高く、かつ消費電力の少ない駆動方法を提供することが出来る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に複数形成された第１組のストライプ電極と、
該第１組のストライプ電極に交差する方向に、互いに平行に複数形成された第２組のストライプ電極と、
該第１組のストライプ電極の各電極と、第２組のストライプ電極の各電極との立体的に交差する点にある複数の画素と
を基板上に備えてなり、該複数の画素のそれぞれには、
前記第１組のストライプ電極の一つに電気的に接続された非線形二端子素子からなるスイッチング素子と、
該スイッチング素子と電気的に接続され、前記第２組のストライプ電極の一つに電気的に接続された発光部と、
有機誘電体を誘電層として含み、該発光部に電気的に並列となるように、該スイッチング素子及び前記第２組のストライプ電極の該電極に電気的に接続されたコンデンサー部と
が備えられている表示装置。
【請求項２】
互いに平行に複数形成された第１組のストライプ電極と、
該第１組のストライプ電極に交差する方向に、互いに平行に複数形成された第２組のストライプ電極と、
該第１組のストライプ電極の各電極と、第２組のストライプ電極の各電極との立体的に交差する点にある複数の画素と
を基板上に備えてなり、該複数の画素のそれぞれには、
前記第１組のストライプ電極の一つに電気的に接続された非線形二端子素子からなるスイッチング素子と、
該スイッチング素子と電気的に接続され、前記第２組のストライプ電極の一つに電気的に接続された発光部と、
チタン酸バリウムストロンチウム酸化物を誘電層として含み、該発光部に電気的に並列となるように、該スイッチング素子及び前記第２組のストライプ電極の該電極に電気的に接続されたコンデンサー部と
が備えられている表示装置。
【請求項３】
前記誘電層は、分散された多数の導電性微粒子をさらに含むものである、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子は、双安定素子またはダイオード素子である、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記ダイオードがＣ６０またはペンタセンの何れかを有している、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記発光部と前記コンデンサー部とが同一平面に配置されている、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項７】
前記基板が可撓性基板である、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項８】
前記発光部と前記コンデンサー部と前記スイッチング素子とは、基板上に形成され、薄膜からなるとともに、それぞれが両面に電極層を備えており、
該発光部と該コンデンサー部と前記スイッチング素子とは、それぞれの電極層とともに、その順もしくは逆の順に前記基板上に順次積層されており、
前記発光部のコンデンサー側の電極と前記スイッチング素子のコンデンサー側の電極との電気的接続は、前記コンデンサー部に設けられ、第１のバイアを介してなされており、
前記コンデンサー部の発光部側の電極と前記第２組のストライプ電極の前記電極との電気的接続は、前記発光部に設けられ、第２のバイアを介してなされており、
前記発光部と前記コンデンサー部とを絶縁する絶縁部をさらに備えたものである、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項９】
前記第１のバイアは、前記コンデンサー部の領域のある辺に沿って、該コンデンサー部の側面を経由するように設けられ、絶縁体で内張りされており、
前記第２のバイアは、前記発光部の領域のある辺に沿って、該発光部の側面を経由するように設けられ、絶縁体で内張りされており、
該絶縁体が前記絶縁部と連続しているものである、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第１組または前記第２組のストライプ電極として、前記基板上に備えられた電極層を備え、
該電極層のストライプ電極に交差する方向に複数延在し、隣り合った画素を該電極層のストライプ電極の向きに仕切るとともに、前記基板に平行な方向に突出するオーバーハング部を上部に有する電気絶縁性の隔壁をさらに有する、請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
電極層を含む前記発光部を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと、
前記絶縁部を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと、
電極層を含む前記コンデンサー部を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと、
電極層を含む前記スイッチング素子を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと
を含む、請求項１０に記載された表示装置を製造する方法。
【請求項１２】
前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行なうものであり、
ある選択された行のデューティー期間において、
前記スイッチング素子を導電状態とする信号を該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第１のステップと、
次いで、前記発光部を発光させるための電荷を、導通状態にある前記スイッチング素子を介して、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって前記コンデンサー部に蓄積する第２のステップと、
次いで、前記スイッチング素子を非導電状態とする信号を該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第３のステップと
を有し、
前記選択された行の非デューティー期間において、前記コンデンサー部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させることにより、該発光部を発光させるステップを有する請求項１〜１０のいずれかに記載の表示装置を駆動する方法。
【請求項１３】
前記第１のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１２に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記第１のステップにおいて、前記選択された行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と逆極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１２に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１５】
前記第３のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１２に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記第３のステップにおいて、前記選択された行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と逆極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１２に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１７】
前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行なうものであり、
あるフレーム期間中の選択された行のデューティー期間において、
前記スイッチング素子に逆方向バイアス電圧を印加し、前記スイッチング素子を介して前記コンデンサー部に蓄積した電荷を放電可能な状態とするための信号を、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第１のステップと、
前記スイッチング素子に順方向バイアス電圧を印加して、前記スイッチング素子を導電状態とすることにより、前記発光部を発光させるための電荷を、導通状態にある前記スイッチング素子を介して、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって前記コンデンサー部に蓄積する第２のステップと
を有し、
前記フレーム期間中の前記選択された行の非デューティー期間において、前記コンデンサー部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させることにより、該発光部を発光させるステップを有し、
前記選択された行について、前記フレーム期間の次のフレーム期間におけるデューティー期間の前記第１のステップにより、前記コンデンサー部に残存している電荷を放電する、請求項１〜１０のいずれかに記載の表示装置を駆動する方法。
【請求項１８】
前記第１のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１７に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１９】
前記第１のステップにおいて、前記選択された行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と逆極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１７に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項２０】
前記第２のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１７に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項２１】
前記第２のステップにおいて、前記選択された行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と逆極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１７に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項２２】
第１電極と、第２電極と、該第１電極に電気的に接続された整流素子と、該整流素子と電気的に接続され該第２組の電極に電気的に接続された発光部と、該発光部に電気的に並列となるように該整流素子及び前記第２組の電極に電気的に接続されたキャパシタ部とを備えてなる表示装置の駆動方法であって、
デューティー期間において、
前記第１電極と前記第２電極の両方、もしくはいずれか一方に電圧オフセット信号を印加し、前記キャパシタ部に残存する電荷を発光部を介して放電させる第１のステップと、
次いで、前記発光部を発光させるための電荷を前記キャパシタ部に蓄積する第２のステップと
を有し、
非デューティー期間において、前記キャパシタ部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させて、該発光部を発光させるステップを有する、表示装置の駆動方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の表示装置の駆動方法であって、
前記第１電極が互いに平行に複数形成された第１組のストライプ電極の一つであり、
前記第２電極が該第１組のストライプ電極に交差する方向に互いに平行に複数形成された第２組のストライプ電極の一つであり、
前記表示装置は、該第１組のストライプ電極の各電極と第２組のストライプ電極の各電極との交差する点にある複数の画素を基板上に備えており、
前記整流素子が、前記第１組のストライプ電極の一つに電気的に接続され、該複数の画素のそれぞれに備えられた整流素子であり、
前記発光部が、前記整流素子と前記第２組のストライプ電極の一つとに電気的に接続され、該複数の画素のそれぞれに備えられた発光部であり、
キャパシタ部が、該発光部に並列となるように、該整流素子及び前記第２組のストライプ電極の該電極に電気的に接続され、該複数の画素のそれぞれに備えられたキャパシタ部であり、
前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行ないうものであることを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項１】
互いに平行に複数形成された第１組のストライプ電極と、
該第１組のストライプ電極に交差する方向に、互いに平行に複数形成された第２組のストライプ電極と、
該第１組のストライプ電極の各電極と、第２組のストライプ電極の各電極との立体的に交差する点にある複数の画素と
を基板上に備えてなり、該複数の画素のそれぞれには、
前記第１組のストライプ電極の一つに電気的に接続された非線形二端子素子からなるスイッチング素子と、
該スイッチング素子と電気的に接続され、前記第２組のストライプ電極の一つに電気的に接続された発光部と、
有機誘電体を誘電層として含み、該発光部に電気的に並列となるように、該スイッチング素子及び前記第２組のストライプ電極の該電極に電気的に接続されたコンデンサー部と
が備えられている表示装置。
【請求項２】
互いに平行に複数形成された第１組のストライプ電極と、
該第１組のストライプ電極に交差する方向に、互いに平行に複数形成された第２組のストライプ電極と、
該第１組のストライプ電極の各電極と、第２組のストライプ電極の各電極との立体的に交差する点にある複数の画素と
を基板上に備えてなり、該複数の画素のそれぞれには、
前記第１組のストライプ電極の一つに電気的に接続された非線形二端子素子からなるスイッチング素子と、
該スイッチング素子と電気的に接続され、前記第２組のストライプ電極の一つに電気的に接続された発光部と、
チタン酸バリウムストロンチウム酸化物を誘電層として含み、該発光部に電気的に並列となるように、該スイッチング素子及び前記第２組のストライプ電極の該電極に電気的に接続されたコンデンサー部と
が備えられている表示装置。
【請求項３】
前記誘電層は、分散された多数の導電性微粒子をさらに含むものである、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記スイッチング素子は、双安定素子またはダイオード素子である、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記ダイオードがＣ６０またはペンタセンの何れかを有している、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記発光部と前記コンデンサー部とが同一平面に配置されている、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項７】
前記基板が可撓性基板である、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項８】
前記発光部と前記コンデンサー部と前記スイッチング素子とは、基板上に形成され、薄膜からなるとともに、それぞれが両面に電極層を備えており、
該発光部と該コンデンサー部と前記スイッチング素子とは、それぞれの電極層とともに、その順もしくは逆の順に前記基板上に順次積層されており、
前記発光部のコンデンサー側の電極と前記スイッチング素子のコンデンサー側の電極との電気的接続は、前記コンデンサー部に設けられ、第１のバイアを介してなされており、
前記コンデンサー部の発光部側の電極と前記第２組のストライプ電極の前記電極との電気的接続は、前記発光部に設けられ、第２のバイアを介してなされており、
前記発光部と前記コンデンサー部とを絶縁する絶縁部をさらに備えたものである、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項９】
前記第１のバイアは、前記コンデンサー部の領域のある辺に沿って、該コンデンサー部の側面を経由するように設けられ、絶縁体で内張りされており、
前記第２のバイアは、前記発光部の領域のある辺に沿って、該発光部の側面を経由するように設けられ、絶縁体で内張りされており、
該絶縁体が前記絶縁部と連続しているものである、請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第１組または前記第２組のストライプ電極として、前記基板上に備えられた電極層を備え、
該電極層のストライプ電極に交差する方向に複数延在し、隣り合った画素を該電極層のストライプ電極の向きに仕切るとともに、前記基板に平行な方向に突出するオーバーハング部を上部に有する電気絶縁性の隔壁をさらに有する、請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
電極層を含む前記発光部を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと、
前記絶縁部を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと、
電極層を含む前記コンデンサー部を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと、
電極層を含む前記スイッチング素子を、前記隔壁をマスクとした斜め蒸着により形成するステップと
を含む、請求項１０に記載された表示装置を製造する方法。
【請求項１２】
前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行なうものであり、
ある選択された行のデューティー期間において、
前記スイッチング素子を導電状態とする信号を該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第１のステップと、
次いで、前記発光部を発光させるための電荷を、導通状態にある前記スイッチング素子を介して、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって前記コンデンサー部に蓄積する第２のステップと、
次いで、前記スイッチング素子を非導電状態とする信号を該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第３のステップと
を有し、
前記選択された行の非デューティー期間において、前記コンデンサー部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させることにより、該発光部を発光させるステップを有する請求項１〜１０のいずれかに記載の表示装置を駆動する方法。
【請求項１３】
前記第１のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１２に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１４】
前記第１のステップにおいて、前記選択された行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と逆極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１２に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１５】
前記第３のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１２に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１６】
前記第３のステップにおいて、前記選択された行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と逆極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１２に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１７】
前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行なうものであり、
あるフレーム期間中の選択された行のデューティー期間において、
前記スイッチング素子に逆方向バイアス電圧を印加し、前記スイッチング素子を介して前記コンデンサー部に蓄積した電荷を放電可能な状態とするための信号を、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって印加する第１のステップと、
前記スイッチング素子に順方向バイアス電圧を印加して、前記スイッチング素子を導電状態とすることにより、前記発光部を発光させるための電荷を、導通状態にある前記スイッチング素子を介して、該行電極または該列電極あるいはそれらの両方によって前記コンデンサー部に蓄積する第２のステップと
を有し、
前記フレーム期間中の前記選択された行の非デューティー期間において、前記コンデンサー部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させることにより、該発光部を発光させるステップを有し、
前記選択された行について、前記フレーム期間の次のフレーム期間におけるデューティー期間の前記第１のステップにより、前記コンデンサー部に残存している電荷を放電する、請求項１〜１０のいずれかに記載の表示装置を駆動する方法。
【請求項１８】
前記第１のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１７に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項１９】
前記第１のステップにおいて、前記選択された行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と逆極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１７に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項２０】
前記第２のステップにおいて、前記選択された行以外の行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と同極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１７に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項２１】
前記第２のステップにおいて、前記選択された行の行電極に、前記列電極に印加した電圧信号と逆極性の電圧オフセット信号を印加する、請求項１７に記載の表示装置の駆動方法。
【請求項２２】
第１電極と、第２電極と、該第１電極に電気的に接続された整流素子と、該整流素子と電気的に接続され該第２組の電極に電気的に接続された発光部と、該発光部に電気的に並列となるように該整流素子及び前記第２組の電極に電気的に接続されたキャパシタ部とを備えてなる表示装置の駆動方法であって、
デューティー期間において、
前記第１電極と前記第２電極の両方、もしくはいずれか一方に電圧オフセット信号を印加し、前記キャパシタ部に残存する電荷を発光部を介して放電させる第１のステップと、
次いで、前記発光部を発光させるための電荷を前記キャパシタ部に蓄積する第２のステップと
を有し、
非デューティー期間において、前記キャパシタ部に蓄積した電荷を、前記発光部を通じて放電させて、該発光部を発光させるステップを有する、表示装置の駆動方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の表示装置の駆動方法であって、
前記第１電極が互いに平行に複数形成された第１組のストライプ電極の一つであり、
前記第２電極が該第１組のストライプ電極に交差する方向に互いに平行に複数形成された第２組のストライプ電極の一つであり、
前記表示装置は、該第１組のストライプ電極の各電極と第２組のストライプ電極の各電極との交差する点にある複数の画素を基板上に備えており、
前記整流素子が、前記第１組のストライプ電極の一つに電気的に接続され、該複数の画素のそれぞれに備えられた整流素子であり、
前記発光部が、前記整流素子と前記第２組のストライプ電極の一つとに電気的に接続され、該複数の画素のそれぞれに備えられた発光部であり、
キャパシタ部が、該発光部に並列となるように、該整流素子及び前記第２組のストライプ電極の該電極に電気的に接続され、該複数の画素のそれぞれに備えられたキャパシタ部であり、
前記表示装置が、前記第１組および前記第２組のストライプ電極を組合わせた行電極と列電極とによって各画素がアドレスされるデューティー駆動方式のドットマトリクス表示を行ないうものであることを特徴とする表示装置の駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１７８５９
【国際公開日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【発行日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１３１７６（Ｐ２００５−５１３１７６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１１６０３
【国際出願日】平成１６年８月１２日（２００４．８．１２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【発行日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１１６０３
【国際出願日】平成１６年８月１２日（２００４．８．１２）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機ホールディングス株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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