表示装置及び表示装置の駆動方法
【課題】 安定した電位制御が可能で、輝度低下及びムラ等の画素部の信頼性向上を可能にする装置及び駆動方法を提供する。
【解決手段】 発光装置において、画素部１０は、第１基板１１及び第２基板１２を備え、第１基板１１上に間隙を空けて第１電極１３及び第２電極１４が設けられ、第１基板１１と第２基板１２とが離間対向するように隔壁電極１６に保持されている構造を有する。第１基板１１及び第２基板１２の間には、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を注入する発光層１６が設けられている。電極間に印加する駆動電圧の極性を周期的に反転させる際に、画像データでの階調で発光層１５に印加される電圧より高い電圧が印加される。
【解決手段】 発光装置において、画素部１０は、第１基板１１及び第２基板１２を備え、第１基板１１上に間隙を空けて第１電極１３及び第２電極１４が設けられ、第１基板１１と第２基板１２とが離間対向するように隔壁電極１６に保持されている構造を有する。第１基板１１及び第２基板１２の間には、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を注入する発光層１６が設けられている。電極間に印加する駆動電圧の極性を周期的に反転させる際に、画像データでの階調で発光層１５に印加される電圧より高い電圧が印加される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学発光を用いた表示装置及び表示装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置は、フルカラー表示及び薄型化が可能であるため、ディスプレイへの応用が期待されている。しかしながら、有機ＥＬ表示装置は、電荷が注入されることに起因する種々の欠点を有している。例えば、有機ＥＬ表示装置は、直流電圧が印加されて駆動されるため、片方の電極に不純物が蓄積することで装置の寿命が短くなるといった問題がある。このような欠点を解決するものとして、電圧を印加することで化学反応を誘発し、これにより化学発光する電気化学発光（Electrochemiluminescence、以下ＥＣＬと称す）を用いた表示装置が開発されている。ＥＣＬ表示装置では、直流だけでなく、交流駆動も可能なため、上記のような問題を回避することができる。
【０００３】
ＥＣＬ表示装置は、流動性のある液体により発光層が構成されるので、発光層が固体である有機ＥＬ表示装置と比較して、電気化学発光物質が循環しやすい。従って、焼付き等の固定点不良が起こりにくく、一般的に信頼性が高い。また、ＥＣＬ装置は、電気化学発光を示す発光材料を含む溶液及びその溶液に電圧を印加する電極等による単層構造で構成され、有機ＥＬ表示装置のように、電極上に電荷輸送層を積層させる必要がない。このため、低コストで生産することができる。さらに、ＥＣＬ表示装置は、電気化学反応に基づく原理から低電圧で駆動させることができる。
【０００４】
通常の表示装置では、２つの電極に電位差を印加することで光学特性が制御される。一方、ＥＣＬ表示装置の発光では、電気化学反応が利用されることから、発光材料の酸化還元電位を正確に電極に印加して制御する必要がある。２電極系では、電極間にある電位差を印加する場合、個々の電極電位を直接測定することは困難である。このため、正確に各電極に電位を印加するためには、基準となる一定の電極反応を示す参照電極を設け、この参照電極と各電極との電位差を測定することで各電極の電位を制御することが必要である。
【０００５】
特許文献１には、電気化学発光物質の溶液、溶液に電位を印加する電極、及び基準となる参照電極を備えた電気化学発光セルが開示されている。しかし、駆動方法に関して具体的に記述されていない。
【特許文献１】特開平１０−１３５５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の表示装置においては、電圧の極性反転時に輝度の低下及びムラ等が生じる問題があり、安定した電位制御が可能で、素子の信頼性が高い表示装置及びその駆動方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、安定した電位制御が可能で、輝度低下、ムラ等の阻止の信頼向上を可能にする表示装置及び表示装置の駆動方法を提供することにある。
【０００８】
本発明によれば、
第１の基板と、
前記第１の基板上に離間して設けられる第１及び第２の電極と、
前記第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を略平行に保持し、第１及び第２の電極に対して基準の電位を与える隔壁電極と、
前記第１の基板、前記第２の基板及び隔壁電極に囲まれる空間に設けられ、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を含む発光層と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する少なくとも一部の極性を周期的に反転させる駆動電圧を発生させ、前記駆動電圧の極性の反転時には、画像データの階調に応じた電圧より高い前記駆動電圧を発生させる電圧源と、
を備えることを特徴とする表示装置が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、
第１の基板と、
前記第１の基板上に離間して設けられる第１及び第２の電極と、
前記第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を略平行に保持し、第１及び第２の電極に対して基準の電位を与える隔壁電極と、
前記第１の基板、前記第２の基板、及び隔壁電極に囲まれる空間に設けられ、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を含む発光層と、から構成される画素部を有する表示部であって、
前記画素部は、マトリックス状に配列され、行毎に配線される複数の走査線及び列毎に配線される複数の信号線で接続され、前記走査線及び前記信号線の交点に対応して設けられ、前記発光層の発光により表示を行う表示部と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する少なくとも一部の極性を周期的に反転させる駆動電圧を発生させ、前記駆動電圧の極性の反転時には、画像データの階調に応じて印加される電圧より高い前記駆動電圧を発生させる電圧源を有する走査線駆動回路であって、
前記複数の走査線が接続され、入力される画像信号に基づいて前期画素部の行毎に順次駆動電圧を印加する走査線駆動回路と、
前記複数の信号線が接続され、入力される前記画像信号に基づいて前期表示素子を列毎に駆動制御する画素駆動回路と、
を具備したことを特徴とする表示装置が提供される。
【００１０】
更に、この発明によれば、
第１の基板と、
前記第１の基板上に離間して設けられる第１及び第２の電極と、
前記第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を略平行に保持し、第１及び第２の電極に対して基準の電位を与える隔壁電極と、
前記第１の基板、前記第２の基板、及び隔壁電極に囲まれる空間に設けられ、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を含む発光層と、から構成される表示装置であって、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する少なくとも一部の極性を周期的に反転させる駆動電圧を発生させ、前記駆動電圧の極性の反転時には、画像データの階調に応じた電圧より高い前記駆動電圧を印加して前記発光層を発光させることを特徴とする表示装置の駆動方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の表示装置及びその駆動方法においては、印加する電圧の少なくとも一部の極性を周期的に反転させる。この極性反転時に、画像データでの階調で発光層に印加される電圧より高い電圧が印加されることで、安定した電位制御が可能で、輝度低下、ムラ等の素子の信頼性向上が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、必要に応じて図面を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る表示装置及びその駆動方法を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の概略構成を示している。表示装置は、表示部１を備え、この表示部１には、基板１１上に複数の画素部１０がマトリックス状に配列されている。表示部１には、マトリックス配列の画素部１０の行毎に各走査線が接続配線され、この複数の走査線が走査線駆動回路２に接続されている。この走査線駆動回路２は、各画素部１０を駆動する為の駆動電圧を発生させる電圧源２Ａを有し、走査線駆動回路２に画像信号が入力されると、この画像信号に応じて走査線に順次駆動電圧が印加されて各行の画素部１０が選択される。また、表示部１には、マトリックス配列の画素部１０の列毎に各信号線が接続配線され、この複数の信号線が画素駆動回路３に接続されている。この画素駆動回路３に画像信号が入力されると、この画像信号に応じて信号線毎に画素部１０が駆動制御される。従って、走査線駆動回路２及び画素駆動回路３に画像信号が入力されると、この画像信号に応じて個々の画素部１０が駆動されて発光される。
【００１４】
図２は、図１に示した画素部１０を概略的に示している。画素部１０は、第１基板１１を備え、第１基板１１上に間隙を空けて第１電極１３及び第２電極１４が設けられている。この第１電極１３及び第２電極１４は、同一の大きさ、即ち、同一のディメンションを有するように形成されている。また、画素部１０は、第１基板１１に対向して配置される第２基板１２及び隔壁電極１６を備え、この隔壁電極１６で第１基板１１と第２基板１２とが離間して平行に保持されている。この隔壁電極１６は、第１電極１３及び第２電極１４に対する電位の基準を与える電気化学反応に直接関与しない参照電極として設けられている。この参照電極は、接地されて電位が常に一定に保たれている。また、この参照電極は、電解液等に対して安定な材料、例えば、銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）で形成されている。
【００１５】
第１基板１１、第２基板１２、及び隔壁電極１６に囲まれる空間には、発光層１５として発光材料及び電解質を含む溶液が封入されている。この発光材料には、電気化学発光（ＥＣＬ）を示す材料、即ち、電圧を印加されて電気化学的酸化、或いは、還元反応を起こして励起され、失活する際に発光する性質を有する材料が含まれている。また、この発光層１５には、隔壁電極１６を参照電極として機能させる為の塩化物イオン（Ｃｌ−）が含まれている。
【００１６】
発光層１５においては、図３に示されるように、第１電極１３及び第２電極１４間への電圧の印加により、ＥＣＬ材料は、一方の電極（陽極）付近で酸化されて酸化種、即ち、カチオンラジカルが生成される。また、他方の電極（陰極）付近で還元されて還元種、即ち、アニオンラジカルが生成される。このカチオンラジカル及びアニオンラジカルは、溶液中を移動し、両者が会合してＥＣＬ材料の励起状態が生成される。ＥＣＬ材料は、この励起状態から失活する際に発光する。この現象を利用して、画像信号に基づいて駆動される画素部１０を発光させることができる。一般に、ＥＣＬ材料を含む溶液に電圧を印加して発光する表示装置では、印加する電圧は、直流電圧及び交流電圧のどちらでも可能である。直流電圧で駆動される場合には、図３に示されるように、例えば、第１電極１３でカチオンラジカルが生成されると、このカチオンラジカルは、第２電極１４へ向けて移動する。この時、アニオンラジカルが第２電極１４で生成され、第１電極１３に向けて移動する。この移動中に、カチオンラジカル及びアニオンラジカルが会合して発光が起こる。交流駆動の場合には、各電極にカチオンラジカルとアニオンラジカルとが交互に発生されるため、各電極付近で反応が起こる。
【００１７】
以上のように、極性反転を行わない場合、即ち、直流電圧で駆動する場合においても、発光表示が可能である。しかし、ＥＣＬ材料に含まれるイオン性不純物が一方の電極に蓄積して画素部１０の信頼性が低下する。一方、通常の周波数が短い交流電圧で駆動する場合には、図４に示すように、例えば、第１電極１３の電位が電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２の値で周期的に反転される場合、ＥＣＬ材料がアニオンラジカルから元に戻る逆反応及びＥＣＬ材料がカチオンラジカルから元に戻る逆反応が一部で起こることになる。これにより、反応効率が低下する。また、電気２重層コンデンサの充電にも電力を要するので、消費電力の増大につながる。そこで、図１に示される表示装置では、第１電極１３及び第２電極１４間に擬似直流電圧（周波数の長い交流電圧）を印加させて、発光層１５のＥＣＬ材料を発光させる。この場合、図３に示されるように、直流駆動と略同様の挙動をするが、アニオンラジカル及びカチオンラジカルが生成される電極が周期的に入れ替わることになる。
【００１８】
尚、発光層１５においては、ＥＣＬ材料の酸化反応及び還元反応が容易に起こるようにする為にＥＣＬ材料と共に支持塩を含むことが好ましい。
【００１９】
次に、図５Ａ〜図７Ｃを参照して図２に示される画素部１０を駆動する方法を説明する。前述したように、図２に示される画素部１０では、第１電極１３及び第２電極１４間に擬似直流電圧を印加している。この電圧の少なくとも１部の極性が周期的に反転され、この極性反転時には、画像データの階調に応じて印加される電圧、即ち、所望の発光を得る為に印加される電圧より絶対値が大きい電圧が発光層１５に印加される。図５Ａには、第１電極１３に印加される従来の矩形の駆動電圧が示されている。図５Ｂ及び図５Ｃには、図５Ａに示される駆動電圧が印加された場合の第１電極１３の電流値及び画素部１０の発光輝度との関係を概略的に示されている。第２電極１４の隔壁電極１６に対する電位は、図示しないが、画素部１０の発光状態中では、第１電極１３と逆極性の電位になる。例えば、図５Ａに示されるように、第１電極１３の電位がＶ１及びＶ２となるように周期的に印加し、この電位を逆極性の電圧を第２電極１４に印加する。ここで、Ｖ１は、ＥＣＬ材料が酸化されてカチオンラジカルが生成される正の値の酸化電位であり、Ｖ２は、ＥＣＬ材料が還元されてアニオンラジカルが生成される負の還元電位である。このような駆動電圧を第１電極１３及び第２電極１４間に印加すると、第１電極１３及び第２電極１４付近でＥＣＬ材料のアニオンラジカル及びカチオンラジカルが交互に生成される。そして、このアニオンラジカルとカチオンラジカルとが会合すると、励起状態のＥＣＬ材料が生成され、このＥＣＬ材料の失活過程において発光が起こる。画素部１０は、駆動電圧を印加しなければ非発光状態となる。しかしながら、図５Ｃに示すように、駆動電圧を印加する場合には、極性反転直後に不安定状態による光量の変動が起きて一瞬輝度が低下する。この輝度の低下を防止する為に、図１に示される走査線駆動回路は、更に、極性反転時に従来の駆動電圧より高い電圧を極性反転時に印加する為の補助電圧源２Ａを備えている。この補助電圧源２Ａは、図６に示すような補助電圧を発生させる。これにより、図７Ａに示されるように、駆動電圧が還元電位Ｖ２から酸化電位Ｖ１に極性反転された直後には、駆動電圧が酸化電位Ｖ１より大きな値となり、また、駆動電圧が酸化電位Ｖ１から還元電位Ｖ２に極性反転された直後には、還元電位Ｖ２より小さな値となる駆動電圧が電極間に印加されることになる。図７Ｂ及び図７Ｃには、図７Ａに示される駆動電圧を印加した場合における第２電極１４の電流値及び画素部１０の発光輝度との関係が概略的に示されている。このような駆動電圧が印加されて画素部１０が駆動される（オーバードライブ駆動）と、光量の変動が減り、図７Ｃに示されるように、輝度の低下が防止される。極性を反転させる周期は、３０ミリ秒〜３分とすればよい。また、極性反転は、走査線毎にランダムに切り替える、或いは、走査線毎に駆動電圧の位相をずらして行われる。これにより、表示部１に生じる細かいちらつき所謂フリッカを防止することができる。
【００２０】
図１に示される表示装置において階調表示は、例えば以下のように実施される。即ち、図１に示される表示装置では、発光層１５に印加させる電圧による変調及び発光回数による変調を組み合わせることで多階調表示される。図８には、ＥＣＬ材料を含む発光層１５に印加される印加電圧と発光輝度との関係が示されている。図８に示されるように、電圧変調法による多階調表示には、画素部１０の輝度−電圧特性の立ち上がりが急峻ではなく、ある程度の勾配を有していることが必要である。しかし、この電圧変調法のみでは、例えば１２８階調表示を実現しようとすると電圧調整が困難であるため、発光回数による変調方法を組み合わせることによって多階調で画像が表示される。このような多階調表示では、最小輝度を階調レベル１とし、順次輝度が２倍ずつ増加した階調レベルが電圧変調で作られる。具体的には、電圧変調により階調レベル１、２、４、８、１６が作られ、この階調レベルにおいては、それぞれの発光回数が複数回、例えば、２回に制限されている。アクティブマトリクス型の表示装置では、図９に示すように、表示部１の画素部１０毎にキャパシタ５及びＴＦＴ６を含む回路を備え、走査線及び信号線を介してオン/オフのデータ及び階調データがキャパシタ５に記憶され、その階調データに従って表示部１の画素部１０が夫々発光される。従って、一回のデータ書き込みで画素部１０の発光回数を制御することができる。
【００２１】
これらの階調レベルを実現する具体的な電圧値は、発光層１５に含まれるＥＣＬ材料により異なっている。そして、上述した階調レベル１６での表示に対応した電圧の印加を前提として発光回数が４、８、１６回に変更されて階調レベル３２、６４、１２８が実現される。発光回数の制御のみで多階調表示される場合には、１フレーム内の時間に１２８階調に対応するパルスを印加する必要があり、発光回数の制御のみで多階調表示を実現するのは、困難である。しかし、上述したような電圧及び発光回数の制御による階調表示においては、１フレーム内の時間（１６．７ｍｓｅｃ）における最大の発光回数は３８回になり、発光回数のみで階調表示させる場合に比べて発光に要する時間が短縮される。
【００２２】
前述した画像データの階調に応じて印加される電圧とは、この各階調レベルに応じて印加される電圧を指している。
【００２３】
次に、図２に示される画素部１０の各構成の材料について説明する。観測面が第１基板１１側である場合には、第１基板１１は、可視光領域で吸収が少ない材料で形成されることが好ましい。このような材料には、例えば、ガラス、或いは、プラスチック（ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ＰＣ）等が挙げられる。
【００２４】
第１基板１１上に設けられる第１電極１３及び第２電極１４は、透明な電極材料で形成されることが好ましい。このような透明な電極材料としては、金属酸化物半導体では、遷移金属の酸化物、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、亜鉛、錫、インジウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステンの酸化物、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＳｒＮｂ２Ｏ６のようなペロブスカイト、これらの複合酸化物又は酸化物混合物、或いは、ＧａＮ等が挙げられる。また、第２基板１２側を観測面とする場合には、第１電極１３及び第２電極１４は、透明である必要がなく、Ａｌ及びＡｇ等で形成されることが出来る。第１電極１３と第２電極１４は、開口率を上げるために大きい方が好ましく、また、同じ材料で、同じ大きさに形成されることが好ましい。
【００２５】
表示面ではないが、第２基板１２には、第１基板１１と同じ材料で形成されることができる。また、観測面が第２基板１２側である場合には、第２基板１２は、可視光領域で吸収が少ない材料で形成されることが好ましい。
【００２６】
発光層１５に含まれるＥＣＬ材料としては、多環芳香族化合物であるナフタセン誘導体（ルブレン、５，１２−ジフェニルナフタセン）、アントラセン誘導体（９，１０−ジフェニルアントラセン）、ペンタセン誘導体（６，１０−ジフェニルペンタセン）、ペリフランテン誘導体（ジベンゾテトラ（メチルフェニル）ペリフランテン）等、或いは、π電子共役高分子であるポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等、或いは、ヘテロ芳香族化合物であるクマリン等、或いは、キレート金属錯体であるＲｕ（ｂｐｙ）３２＋等、或いは、有機金属化合物であるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等、或いは、キレートランタノイド錯体などが挙げられる。
【００２７】
発光層１５に注入される溶液には、ＥＣＬ材料の酸化・還元反応を容易に生じさせる為の支持塩が含まれることが好ましい。また、支持塩を含む場合には、この支持塩をイオンに解離させる為の溶媒（液体電解質用）、或いは、この溶媒で膨潤したゲル状の高分子（固体電解質用）が含まれることが好ましい。
【００２８】
この支持塩としては、Tetrabutylammonium perchlorate、ヘキサフルオロりん酸カリウム、トリフッ化メタンスルホン酸リチウム、過塩素酸リチウム、テトラフルオロほう酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム、tripropyl amine、及びtetra-n-butylammonium fluoroborate等が挙げられる。
【００２９】
また、溶媒としては、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、プロピレンカーボネート、ｏ−ジクロロベンゼン、グリセリン、水、エチルアルコール、プロピルアルコール、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ＮＭＰ、２−メチルテトラヒドロフラン、トルエン、テトラヒドロフラン、ベンゾニトリル、シクロヘキサン、ノルマルヘキサン、アセトン、ニトロベンゼン、１，３−ジオキソラン、フラン、及びベンゾトリフルオリド等が挙げられる。
【００３０】
また、ゲル状の高分子としては、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）と６フッ化プロピレン（ＨＦＰ）の共重合体、及びポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等が挙げられる。
【００３１】
この発光層１５の形成方法は、上述の溶媒に支持塩及びＥＣＬ材料を溶解させれば良く、第１電極１３及び第２電極１４が設けられた第１基板１１と第２基板１２との間に注入すれば良い。また、発光層１５には、隔壁電極１６を参照電極として機能させる為の塩化物イオン（Ｃｌ−）が含まれる。隔壁電極１６は、第１基板１１上に、銀ペーストをスクリーン印刷等の塗布法で形成される。
【００３２】
図１０には、実施の形態に係る表示装置の画素部１０の変形例が概略的に示されている。この画素部１０では、図１０に示されるように、第１電極２３が第１基板１１上に、第２電極２４が第２基板１２上に対向して設けられている。この電極の設置場所以外の構成は、上述した実施の形態と同一である。このような構成を有する画素部１０では、表示面側となる基板及び電極は、光透過性の材料で形成され、好ましくは、可視光領域で吸収が少ない材料で形成されると良い。
【００３３】
以上のように、本実施の形態に係る表示装置では、擬似直流電圧（周波数の長い交流電圧）で駆動される。この駆動電流の極性反転時には、画像データの階調に応じて印加される電圧より絶対値が大きい電圧が発光層１５に印加されることで、輝度低下及びムラ等を抑えることができる。
【００３４】
次に、発明者が実際に上述した実施の形態に係る表示装置を作製した実施例を説明する。
【００３５】
（実施例１）
２．５インチ四方の表示装置を、以下のように作製している。実施例１では、各画素部１０を図２に示される画素部１０と同じ構成とし、１つの画素部１０のサイズが１００μｍ四方になるように作製している。発光層１５には、単色で発光するＥＣＬ材料を含む溶媒が注入されている。
【００３６】
第１基板１１として厚さ１．１ｍｍのガラスからなる基板を用い、膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜をスパッタにより形成し、パターニングして第１電極１３及び第２電極１４としている。また、第２基板１２としてガラス基板を用いている。第１基板１１上に高さが２０μｍの隔壁電極１６として銀ペーストをスクリーン印刷で形成し、第１基板１１と第２基板１２との間を２０μｍのギャップを有するように対向配置し、注入口を残して基板周囲に封止接着剤であるエポキシ樹脂で固めて画素部１０を作製している。
【００３７】
１０ｍＭ（ｍＭは、１０−３ｍｏｌ／ｌを表わす）のＬｉＣＦ３ＳＯ３と９０ｍＭのＴＢＡＰ（テトラブチルアンモニウムパークロレート）及び１ｍＭの塩化カリウム（塩化物イオン）を支持塩として、また、１０ｍＭのｒｕｂｕｒｅｎｅをＥＣＬ材料として、ｏ−ＤＣＢ（オルトジクロロベンゼン）／ＡＮ（アセトニトリル）（３／１）溶媒に溶解させている。そして、この溶媒を画素部１０に注入し、発光層１５としている。
【００３８】
第１電極１３及び第２電極１４間に図６Ａに示されるような擬似直流電圧を印加し、隔壁電極１６を参照電極として機能させると、黄色の発光が観測され、電位の反動なく安定した動作が得られた。
【００３９】
（比較例１）
実施例１との比較例として、２．５インチ四方の表示装置を、以下のように作製している。
【００４０】
比較例１では、図１１に示されるように画素部１０を１つの画素部１０のサイズが１００μｍ四方になるように作製している。発光層３５には、単色で発光するＥＣＬ材料を含む溶媒が注入されている。
【００４１】
比較例１では、図１１に示されるように、第１基板３１として厚さ１．１ｍｍのガラスからなる基板を用い、この第１基板３１上に膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜をスパッタにより形成し、パターニングして第１電極３３及び第２電極３４としている。この第１電極３３及び第２電極３４は、櫛形に形成されて互いに噛み合うように配置されている。また、第１基板３１上に膜厚１０００ÅのＡｇ膜をスパッタにより形成し、パターニングして２０μｍ四方の参照電極３６としている。第２基板３２として、ガラス基板を用い、第１基板３３と第２基板３４との間を２μｍのギャップを有するようにスペーサ３７で保持し、第１電極３３及び第２電極３４を貼り合わせて表示装置を作製している。
【００４２】
この画素部１０の第１電極３３及び第２電極３４間に交流電圧を印加すると、黄色の発光が観測された。しかし、この比較例では、１０％の輝度の変動が観測された。
【００４３】
（実施例２）
２．５インチ四方の表示装置を、以下のように作製している。実施例２では、各画素部１０を図１０に示される画素部１０と同じ構成とし、１つの画素部１０のサイズが１００μｍ四方になるように作製している。発光層１５には、単色で発光するＥＣＬ材料を含む溶媒が注入されている。
【００４４】
第１基板１１として厚さ１．１ｍｍのガラスからなる基板を用い、膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜をスパッタにより形成し、パターニングして第１電極２３としている。同様に、第２基板１２として厚さ１．１ｍｍのガラスからなる基板を用い、膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜をスパッタにより形成し、パターニングして第２電極２４としている。第１基板１１上に高さが２０μｍの隔壁電極１６として銀ペーストをスクリーン印刷で形成し、第１電極２３と第２電極２４との間を１０μｍのギャップを有するように対向配置し、注入口を残して基板周囲に封止接着剤であるエポキシ樹脂で固めて画素部１０を作製している。
【００４５】
１０ｍＭのＬｉＣＦ３ＳＯ３と９０ｍＭのＴＢＡＰ（テトラブチルアンモニウムパークロレート）及び１Ｍの塩化カリウム（塩化物イオン）を支持塩として、また、１０ｍＭのｒｕｂｕｒｅｎｅをＥＣＬ材料として、ｏ−ＤＣＢ（オルトジクロロベンゼン）／ＡＮ（アセトニトリル）（３／１）溶媒に溶解させている。そして、この溶媒を画素部１０に注入し、発光層１５としている。
【００４６】
第１電極２３及び第２電極２４間に図６Ａに示されるような擬似直流電圧を印加し、隔壁電極２６を参照電極として機能させると、黄色の発光が観測され、電位の反動なく安定した動作が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る表示装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示した画素部を概略的に示す断面図である。
【図３】図２に示した第１電極及び第２電極に直流、交流、或いは、擬似交流電圧を印加した場合における電気化学発光反応が起こる様子を概略的に示す模式図である。
【図４】図２に示した画素部において、アニオンラジカル及びカチオンラジカルが生成、或いは、消滅する電位と電流との関係を示すグラフである。
【図５Ａ】図２に示した画素部に印加される従来用いられてきた駆動電圧を概略的に示すグラフである。
【図５Ｂ】図２に示した画素部に図５Ａに示した駆動電圧を印加した場合における第１電極に流れる電流値の時間変化を概略的に示すグラフである。
【図５Ｃ】図２に示した画素部に図５Ａに示した駆動電圧を印加した場合における表示装置の輝度の時間変化を概略的に示すグラフである。
【図６】図１に示した電源部における補助電圧を概略的に示すグラフである。
【図７Ａ】図１に示した画素部に印加される駆動電圧を概略的に示すグラフである。
【図７Ｂ】図２に示した画素部に図７Ａに示した駆動電圧を印加した場合における第１電極に流れる電流値の時間変化を概略的に示すグラフである。
【図７Ｃ】図２に示した画素部に図７Ａに示した駆動電圧を印加した場合における表示装置の輝度の時間変化を概略的に示すグラフである。
【図８】ＥＣＬ材料に印加される電圧と輝度との関係を示すグラフである。
【図９】図１に示される画素部の駆動回路の構成を示す概略図である。
【図１０】図２に示した画素部の変形例を概略的に示す断面図である。
【図１１】比較例に係る画素部を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…表示部、２…走査線駆動回路、２Ａ…電圧源、３…画素駆動回路、５…キャパシタ、６…ＴＦＴ、１０…画素部、１１，３１…基板、１２，３２…第２基板、１３，２３，３３…第１電極、１４，２４，３４…第２電極、１５，３５…発光層、１６，…隔壁電極、３６…参照電極、３７…スペーサ、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学発光を用いた表示装置及び表示装置の駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ（Electroluminescence）表示装置は、フルカラー表示及び薄型化が可能であるため、ディスプレイへの応用が期待されている。しかしながら、有機ＥＬ表示装置は、電荷が注入されることに起因する種々の欠点を有している。例えば、有機ＥＬ表示装置は、直流電圧が印加されて駆動されるため、片方の電極に不純物が蓄積することで装置の寿命が短くなるといった問題がある。このような欠点を解決するものとして、電圧を印加することで化学反応を誘発し、これにより化学発光する電気化学発光（Electrochemiluminescence、以下ＥＣＬと称す）を用いた表示装置が開発されている。ＥＣＬ表示装置では、直流だけでなく、交流駆動も可能なため、上記のような問題を回避することができる。
【０００３】
ＥＣＬ表示装置は、流動性のある液体により発光層が構成されるので、発光層が固体である有機ＥＬ表示装置と比較して、電気化学発光物質が循環しやすい。従って、焼付き等の固定点不良が起こりにくく、一般的に信頼性が高い。また、ＥＣＬ装置は、電気化学発光を示す発光材料を含む溶液及びその溶液に電圧を印加する電極等による単層構造で構成され、有機ＥＬ表示装置のように、電極上に電荷輸送層を積層させる必要がない。このため、低コストで生産することができる。さらに、ＥＣＬ表示装置は、電気化学反応に基づく原理から低電圧で駆動させることができる。
【０００４】
通常の表示装置では、２つの電極に電位差を印加することで光学特性が制御される。一方、ＥＣＬ表示装置の発光では、電気化学反応が利用されることから、発光材料の酸化還元電位を正確に電極に印加して制御する必要がある。２電極系では、電極間にある電位差を印加する場合、個々の電極電位を直接測定することは困難である。このため、正確に各電極に電位を印加するためには、基準となる一定の電極反応を示す参照電極を設け、この参照電極と各電極との電位差を測定することで各電極の電位を制御することが必要である。
【０００５】
特許文献１には、電気化学発光物質の溶液、溶液に電位を印加する電極、及び基準となる参照電極を備えた電気化学発光セルが開示されている。しかし、駆動方法に関して具体的に記述されていない。
【特許文献１】特開平１０−１３５５４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の表示装置においては、電圧の極性反転時に輝度の低下及びムラ等が生じる問題があり、安定した電位制御が可能で、素子の信頼性が高い表示装置及びその駆動方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、安定した電位制御が可能で、輝度低下、ムラ等の阻止の信頼向上を可能にする表示装置及び表示装置の駆動方法を提供することにある。
【０００８】
本発明によれば、
第１の基板と、
前記第１の基板上に離間して設けられる第１及び第２の電極と、
前記第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を略平行に保持し、第１及び第２の電極に対して基準の電位を与える隔壁電極と、
前記第１の基板、前記第２の基板及び隔壁電極に囲まれる空間に設けられ、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を含む発光層と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する少なくとも一部の極性を周期的に反転させる駆動電圧を発生させ、前記駆動電圧の極性の反転時には、画像データの階調に応じた電圧より高い前記駆動電圧を発生させる電圧源と、
を備えることを特徴とする表示装置が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、
第１の基板と、
前記第１の基板上に離間して設けられる第１及び第２の電極と、
前記第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を略平行に保持し、第１及び第２の電極に対して基準の電位を与える隔壁電極と、
前記第１の基板、前記第２の基板、及び隔壁電極に囲まれる空間に設けられ、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を含む発光層と、から構成される画素部を有する表示部であって、
前記画素部は、マトリックス状に配列され、行毎に配線される複数の走査線及び列毎に配線される複数の信号線で接続され、前記走査線及び前記信号線の交点に対応して設けられ、前記発光層の発光により表示を行う表示部と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する少なくとも一部の極性を周期的に反転させる駆動電圧を発生させ、前記駆動電圧の極性の反転時には、画像データの階調に応じて印加される電圧より高い前記駆動電圧を発生させる電圧源を有する走査線駆動回路であって、
前記複数の走査線が接続され、入力される画像信号に基づいて前期画素部の行毎に順次駆動電圧を印加する走査線駆動回路と、
前記複数の信号線が接続され、入力される前記画像信号に基づいて前期表示素子を列毎に駆動制御する画素駆動回路と、
を具備したことを特徴とする表示装置が提供される。
【００１０】
更に、この発明によれば、
第１の基板と、
前記第１の基板上に離間して設けられる第１及び第２の電極と、
前記第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を略平行に保持し、第１及び第２の電極に対して基準の電位を与える隔壁電極と、
前記第１の基板、前記第２の基板、及び隔壁電極に囲まれる空間に設けられ、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を含む発光層と、から構成される表示装置であって、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する少なくとも一部の極性を周期的に反転させる駆動電圧を発生させ、前記駆動電圧の極性の反転時には、画像データの階調に応じた電圧より高い前記駆動電圧を印加して前記発光層を発光させることを特徴とする表示装置の駆動方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の表示装置及びその駆動方法においては、印加する電圧の少なくとも一部の極性を周期的に反転させる。この極性反転時に、画像データでの階調で発光層に印加される電圧より高い電圧が印加されることで、安定した電位制御が可能で、輝度低下、ムラ等の素子の信頼性向上が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、必要に応じて図面を参照しながら、本発明の一実施の形態に係る表示装置及びその駆動方法を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る表示装置の概略構成を示している。表示装置は、表示部１を備え、この表示部１には、基板１１上に複数の画素部１０がマトリックス状に配列されている。表示部１には、マトリックス配列の画素部１０の行毎に各走査線が接続配線され、この複数の走査線が走査線駆動回路２に接続されている。この走査線駆動回路２は、各画素部１０を駆動する為の駆動電圧を発生させる電圧源２Ａを有し、走査線駆動回路２に画像信号が入力されると、この画像信号に応じて走査線に順次駆動電圧が印加されて各行の画素部１０が選択される。また、表示部１には、マトリックス配列の画素部１０の列毎に各信号線が接続配線され、この複数の信号線が画素駆動回路３に接続されている。この画素駆動回路３に画像信号が入力されると、この画像信号に応じて信号線毎に画素部１０が駆動制御される。従って、走査線駆動回路２及び画素駆動回路３に画像信号が入力されると、この画像信号に応じて個々の画素部１０が駆動されて発光される。
【００１４】
図２は、図１に示した画素部１０を概略的に示している。画素部１０は、第１基板１１を備え、第１基板１１上に間隙を空けて第１電極１３及び第２電極１４が設けられている。この第１電極１３及び第２電極１４は、同一の大きさ、即ち、同一のディメンションを有するように形成されている。また、画素部１０は、第１基板１１に対向して配置される第２基板１２及び隔壁電極１６を備え、この隔壁電極１６で第１基板１１と第２基板１２とが離間して平行に保持されている。この隔壁電極１６は、第１電極１３及び第２電極１４に対する電位の基準を与える電気化学反応に直接関与しない参照電極として設けられている。この参照電極は、接地されて電位が常に一定に保たれている。また、この参照電極は、電解液等に対して安定な材料、例えば、銀／塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）で形成されている。
【００１５】
第１基板１１、第２基板１２、及び隔壁電極１６に囲まれる空間には、発光層１５として発光材料及び電解質を含む溶液が封入されている。この発光材料には、電気化学発光（ＥＣＬ）を示す材料、即ち、電圧を印加されて電気化学的酸化、或いは、還元反応を起こして励起され、失活する際に発光する性質を有する材料が含まれている。また、この発光層１５には、隔壁電極１６を参照電極として機能させる為の塩化物イオン（Ｃｌ−）が含まれている。
【００１６】
発光層１５においては、図３に示されるように、第１電極１３及び第２電極１４間への電圧の印加により、ＥＣＬ材料は、一方の電極（陽極）付近で酸化されて酸化種、即ち、カチオンラジカルが生成される。また、他方の電極（陰極）付近で還元されて還元種、即ち、アニオンラジカルが生成される。このカチオンラジカル及びアニオンラジカルは、溶液中を移動し、両者が会合してＥＣＬ材料の励起状態が生成される。ＥＣＬ材料は、この励起状態から失活する際に発光する。この現象を利用して、画像信号に基づいて駆動される画素部１０を発光させることができる。一般に、ＥＣＬ材料を含む溶液に電圧を印加して発光する表示装置では、印加する電圧は、直流電圧及び交流電圧のどちらでも可能である。直流電圧で駆動される場合には、図３に示されるように、例えば、第１電極１３でカチオンラジカルが生成されると、このカチオンラジカルは、第２電極１４へ向けて移動する。この時、アニオンラジカルが第２電極１４で生成され、第１電極１３に向けて移動する。この移動中に、カチオンラジカル及びアニオンラジカルが会合して発光が起こる。交流駆動の場合には、各電極にカチオンラジカルとアニオンラジカルとが交互に発生されるため、各電極付近で反応が起こる。
【００１７】
以上のように、極性反転を行わない場合、即ち、直流電圧で駆動する場合においても、発光表示が可能である。しかし、ＥＣＬ材料に含まれるイオン性不純物が一方の電極に蓄積して画素部１０の信頼性が低下する。一方、通常の周波数が短い交流電圧で駆動する場合には、図４に示すように、例えば、第１電極１３の電位が電圧Ｖ１及び電圧Ｖ２の値で周期的に反転される場合、ＥＣＬ材料がアニオンラジカルから元に戻る逆反応及びＥＣＬ材料がカチオンラジカルから元に戻る逆反応が一部で起こることになる。これにより、反応効率が低下する。また、電気２重層コンデンサの充電にも電力を要するので、消費電力の増大につながる。そこで、図１に示される表示装置では、第１電極１３及び第２電極１４間に擬似直流電圧（周波数の長い交流電圧）を印加させて、発光層１５のＥＣＬ材料を発光させる。この場合、図３に示されるように、直流駆動と略同様の挙動をするが、アニオンラジカル及びカチオンラジカルが生成される電極が周期的に入れ替わることになる。
【００１８】
尚、発光層１５においては、ＥＣＬ材料の酸化反応及び還元反応が容易に起こるようにする為にＥＣＬ材料と共に支持塩を含むことが好ましい。
【００１９】
次に、図５Ａ〜図７Ｃを参照して図２に示される画素部１０を駆動する方法を説明する。前述したように、図２に示される画素部１０では、第１電極１３及び第２電極１４間に擬似直流電圧を印加している。この電圧の少なくとも１部の極性が周期的に反転され、この極性反転時には、画像データの階調に応じて印加される電圧、即ち、所望の発光を得る為に印加される電圧より絶対値が大きい電圧が発光層１５に印加される。図５Ａには、第１電極１３に印加される従来の矩形の駆動電圧が示されている。図５Ｂ及び図５Ｃには、図５Ａに示される駆動電圧が印加された場合の第１電極１３の電流値及び画素部１０の発光輝度との関係を概略的に示されている。第２電極１４の隔壁電極１６に対する電位は、図示しないが、画素部１０の発光状態中では、第１電極１３と逆極性の電位になる。例えば、図５Ａに示されるように、第１電極１３の電位がＶ１及びＶ２となるように周期的に印加し、この電位を逆極性の電圧を第２電極１４に印加する。ここで、Ｖ１は、ＥＣＬ材料が酸化されてカチオンラジカルが生成される正の値の酸化電位であり、Ｖ２は、ＥＣＬ材料が還元されてアニオンラジカルが生成される負の還元電位である。このような駆動電圧を第１電極１３及び第２電極１４間に印加すると、第１電極１３及び第２電極１４付近でＥＣＬ材料のアニオンラジカル及びカチオンラジカルが交互に生成される。そして、このアニオンラジカルとカチオンラジカルとが会合すると、励起状態のＥＣＬ材料が生成され、このＥＣＬ材料の失活過程において発光が起こる。画素部１０は、駆動電圧を印加しなければ非発光状態となる。しかしながら、図５Ｃに示すように、駆動電圧を印加する場合には、極性反転直後に不安定状態による光量の変動が起きて一瞬輝度が低下する。この輝度の低下を防止する為に、図１に示される走査線駆動回路は、更に、極性反転時に従来の駆動電圧より高い電圧を極性反転時に印加する為の補助電圧源２Ａを備えている。この補助電圧源２Ａは、図６に示すような補助電圧を発生させる。これにより、図７Ａに示されるように、駆動電圧が還元電位Ｖ２から酸化電位Ｖ１に極性反転された直後には、駆動電圧が酸化電位Ｖ１より大きな値となり、また、駆動電圧が酸化電位Ｖ１から還元電位Ｖ２に極性反転された直後には、還元電位Ｖ２より小さな値となる駆動電圧が電極間に印加されることになる。図７Ｂ及び図７Ｃには、図７Ａに示される駆動電圧を印加した場合における第２電極１４の電流値及び画素部１０の発光輝度との関係が概略的に示されている。このような駆動電圧が印加されて画素部１０が駆動される（オーバードライブ駆動）と、光量の変動が減り、図７Ｃに示されるように、輝度の低下が防止される。極性を反転させる周期は、３０ミリ秒〜３分とすればよい。また、極性反転は、走査線毎にランダムに切り替える、或いは、走査線毎に駆動電圧の位相をずらして行われる。これにより、表示部１に生じる細かいちらつき所謂フリッカを防止することができる。
【００２０】
図１に示される表示装置において階調表示は、例えば以下のように実施される。即ち、図１に示される表示装置では、発光層１５に印加させる電圧による変調及び発光回数による変調を組み合わせることで多階調表示される。図８には、ＥＣＬ材料を含む発光層１５に印加される印加電圧と発光輝度との関係が示されている。図８に示されるように、電圧変調法による多階調表示には、画素部１０の輝度−電圧特性の立ち上がりが急峻ではなく、ある程度の勾配を有していることが必要である。しかし、この電圧変調法のみでは、例えば１２８階調表示を実現しようとすると電圧調整が困難であるため、発光回数による変調方法を組み合わせることによって多階調で画像が表示される。このような多階調表示では、最小輝度を階調レベル１とし、順次輝度が２倍ずつ増加した階調レベルが電圧変調で作られる。具体的には、電圧変調により階調レベル１、２、４、８、１６が作られ、この階調レベルにおいては、それぞれの発光回数が複数回、例えば、２回に制限されている。アクティブマトリクス型の表示装置では、図９に示すように、表示部１の画素部１０毎にキャパシタ５及びＴＦＴ６を含む回路を備え、走査線及び信号線を介してオン/オフのデータ及び階調データがキャパシタ５に記憶され、その階調データに従って表示部１の画素部１０が夫々発光される。従って、一回のデータ書き込みで画素部１０の発光回数を制御することができる。
【００２１】
これらの階調レベルを実現する具体的な電圧値は、発光層１５に含まれるＥＣＬ材料により異なっている。そして、上述した階調レベル１６での表示に対応した電圧の印加を前提として発光回数が４、８、１６回に変更されて階調レベル３２、６４、１２８が実現される。発光回数の制御のみで多階調表示される場合には、１フレーム内の時間に１２８階調に対応するパルスを印加する必要があり、発光回数の制御のみで多階調表示を実現するのは、困難である。しかし、上述したような電圧及び発光回数の制御による階調表示においては、１フレーム内の時間（１６．７ｍｓｅｃ）における最大の発光回数は３８回になり、発光回数のみで階調表示させる場合に比べて発光に要する時間が短縮される。
【００２２】
前述した画像データの階調に応じて印加される電圧とは、この各階調レベルに応じて印加される電圧を指している。
【００２３】
次に、図２に示される画素部１０の各構成の材料について説明する。観測面が第１基板１１側である場合には、第１基板１１は、可視光領域で吸収が少ない材料で形成されることが好ましい。このような材料には、例えば、ガラス、或いは、プラスチック（ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ＰＣ）等が挙げられる。
【００２４】
第１基板１１上に設けられる第１電極１３及び第２電極１４は、透明な電極材料で形成されることが好ましい。このような透明な電極材料としては、金属酸化物半導体では、遷移金属の酸化物、例えば、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ストロンチウム、亜鉛、錫、インジウム、イットリウム、ランタン、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステンの酸化物、ＳｒＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、ＳｒＮｂ２Ｏ６のようなペロブスカイト、これらの複合酸化物又は酸化物混合物、或いは、ＧａＮ等が挙げられる。また、第２基板１２側を観測面とする場合には、第１電極１３及び第２電極１４は、透明である必要がなく、Ａｌ及びＡｇ等で形成されることが出来る。第１電極１３と第２電極１４は、開口率を上げるために大きい方が好ましく、また、同じ材料で、同じ大きさに形成されることが好ましい。
【００２５】
表示面ではないが、第２基板１２には、第１基板１１と同じ材料で形成されることができる。また、観測面が第２基板１２側である場合には、第２基板１２は、可視光領域で吸収が少ない材料で形成されることが好ましい。
【００２６】
発光層１５に含まれるＥＣＬ材料としては、多環芳香族化合物であるナフタセン誘導体（ルブレン、５，１２−ジフェニルナフタセン）、アントラセン誘導体（９，１０−ジフェニルアントラセン）、ペンタセン誘導体（６，１０−ジフェニルペンタセン）、ペリフランテン誘導体（ジベンゾテトラ（メチルフェニル）ペリフランテン）等、或いは、π電子共役高分子であるポリパラフェニレンビニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリフルオレン誘導体等、或いは、ヘテロ芳香族化合物であるクマリン等、或いは、キレート金属錯体であるＲｕ（ｂｐｙ）３２＋等、或いは、有機金属化合物であるトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム等、或いは、キレートランタノイド錯体などが挙げられる。
【００２７】
発光層１５に注入される溶液には、ＥＣＬ材料の酸化・還元反応を容易に生じさせる為の支持塩が含まれることが好ましい。また、支持塩を含む場合には、この支持塩をイオンに解離させる為の溶媒（液体電解質用）、或いは、この溶媒で膨潤したゲル状の高分子（固体電解質用）が含まれることが好ましい。
【００２８】
この支持塩としては、Tetrabutylammonium perchlorate、ヘキサフルオロりん酸カリウム、トリフッ化メタンスルホン酸リチウム、過塩素酸リチウム、テトラフルオロほう酸テトラ−ｎ−ブチルアンモニウム、tripropyl amine、及びtetra-n-butylammonium fluoroborate等が挙げられる。
【００２９】
また、溶媒としては、アセトニトリル、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、プロピレンカーボネート、ｏ−ジクロロベンゼン、グリセリン、水、エチルアルコール、プロピルアルコール、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ＮＭＰ、２−メチルテトラヒドロフラン、トルエン、テトラヒドロフラン、ベンゾニトリル、シクロヘキサン、ノルマルヘキサン、アセトン、ニトロベンゼン、１，３−ジオキソラン、フラン、及びベンゾトリフルオリド等が挙げられる。
【００３０】
また、ゲル状の高分子としては、ポリアクリルニトリル（ＰＡＮ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）と６フッ化プロピレン（ＨＦＰ）の共重合体、及びポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等が挙げられる。
【００３１】
この発光層１５の形成方法は、上述の溶媒に支持塩及びＥＣＬ材料を溶解させれば良く、第１電極１３及び第２電極１４が設けられた第１基板１１と第２基板１２との間に注入すれば良い。また、発光層１５には、隔壁電極１６を参照電極として機能させる為の塩化物イオン（Ｃｌ−）が含まれる。隔壁電極１６は、第１基板１１上に、銀ペーストをスクリーン印刷等の塗布法で形成される。
【００３２】
図１０には、実施の形態に係る表示装置の画素部１０の変形例が概略的に示されている。この画素部１０では、図１０に示されるように、第１電極２３が第１基板１１上に、第２電極２４が第２基板１２上に対向して設けられている。この電極の設置場所以外の構成は、上述した実施の形態と同一である。このような構成を有する画素部１０では、表示面側となる基板及び電極は、光透過性の材料で形成され、好ましくは、可視光領域で吸収が少ない材料で形成されると良い。
【００３３】
以上のように、本実施の形態に係る表示装置では、擬似直流電圧（周波数の長い交流電圧）で駆動される。この駆動電流の極性反転時には、画像データの階調に応じて印加される電圧より絶対値が大きい電圧が発光層１５に印加されることで、輝度低下及びムラ等を抑えることができる。
【００３４】
次に、発明者が実際に上述した実施の形態に係る表示装置を作製した実施例を説明する。
【００３５】
（実施例１）
２．５インチ四方の表示装置を、以下のように作製している。実施例１では、各画素部１０を図２に示される画素部１０と同じ構成とし、１つの画素部１０のサイズが１００μｍ四方になるように作製している。発光層１５には、単色で発光するＥＣＬ材料を含む溶媒が注入されている。
【００３６】
第１基板１１として厚さ１．１ｍｍのガラスからなる基板を用い、膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜をスパッタにより形成し、パターニングして第１電極１３及び第２電極１４としている。また、第２基板１２としてガラス基板を用いている。第１基板１１上に高さが２０μｍの隔壁電極１６として銀ペーストをスクリーン印刷で形成し、第１基板１１と第２基板１２との間を２０μｍのギャップを有するように対向配置し、注入口を残して基板周囲に封止接着剤であるエポキシ樹脂で固めて画素部１０を作製している。
【００３７】
１０ｍＭ（ｍＭは、１０−３ｍｏｌ／ｌを表わす）のＬｉＣＦ３ＳＯ３と９０ｍＭのＴＢＡＰ（テトラブチルアンモニウムパークロレート）及び１ｍＭの塩化カリウム（塩化物イオン）を支持塩として、また、１０ｍＭのｒｕｂｕｒｅｎｅをＥＣＬ材料として、ｏ−ＤＣＢ（オルトジクロロベンゼン）／ＡＮ（アセトニトリル）（３／１）溶媒に溶解させている。そして、この溶媒を画素部１０に注入し、発光層１５としている。
【００３８】
第１電極１３及び第２電極１４間に図６Ａに示されるような擬似直流電圧を印加し、隔壁電極１６を参照電極として機能させると、黄色の発光が観測され、電位の反動なく安定した動作が得られた。
【００３９】
（比較例１）
実施例１との比較例として、２．５インチ四方の表示装置を、以下のように作製している。
【００４０】
比較例１では、図１１に示されるように画素部１０を１つの画素部１０のサイズが１００μｍ四方になるように作製している。発光層３５には、単色で発光するＥＣＬ材料を含む溶媒が注入されている。
【００４１】
比較例１では、図１１に示されるように、第１基板３１として厚さ１．１ｍｍのガラスからなる基板を用い、この第１基板３１上に膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜をスパッタにより形成し、パターニングして第１電極３３及び第２電極３４としている。この第１電極３３及び第２電極３４は、櫛形に形成されて互いに噛み合うように配置されている。また、第１基板３１上に膜厚１０００ÅのＡｇ膜をスパッタにより形成し、パターニングして２０μｍ四方の参照電極３６としている。第２基板３２として、ガラス基板を用い、第１基板３３と第２基板３４との間を２μｍのギャップを有するようにスペーサ３７で保持し、第１電極３３及び第２電極３４を貼り合わせて表示装置を作製している。
【００４２】
この画素部１０の第１電極３３及び第２電極３４間に交流電圧を印加すると、黄色の発光が観測された。しかし、この比較例では、１０％の輝度の変動が観測された。
【００４３】
（実施例２）
２．５インチ四方の表示装置を、以下のように作製している。実施例２では、各画素部１０を図１０に示される画素部１０と同じ構成とし、１つの画素部１０のサイズが１００μｍ四方になるように作製している。発光層１５には、単色で発光するＥＣＬ材料を含む溶媒が注入されている。
【００４４】
第１基板１１として厚さ１．１ｍｍのガラスからなる基板を用い、膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜をスパッタにより形成し、パターニングして第１電極２３としている。同様に、第２基板１２として厚さ１．１ｍｍのガラスからなる基板を用い、膜厚１０００ÅのＩＴＯ膜をスパッタにより形成し、パターニングして第２電極２４としている。第１基板１１上に高さが２０μｍの隔壁電極１６として銀ペーストをスクリーン印刷で形成し、第１電極２３と第２電極２４との間を１０μｍのギャップを有するように対向配置し、注入口を残して基板周囲に封止接着剤であるエポキシ樹脂で固めて画素部１０を作製している。
【００４５】
１０ｍＭのＬｉＣＦ３ＳＯ３と９０ｍＭのＴＢＡＰ（テトラブチルアンモニウムパークロレート）及び１Ｍの塩化カリウム（塩化物イオン）を支持塩として、また、１０ｍＭのｒｕｂｕｒｅｎｅをＥＣＬ材料として、ｏ−ＤＣＢ（オルトジクロロベンゼン）／ＡＮ（アセトニトリル）（３／１）溶媒に溶解させている。そして、この溶媒を画素部１０に注入し、発光層１５としている。
【００４６】
第１電極２３及び第２電極２４間に図６Ａに示されるような擬似直流電圧を印加し、隔壁電極２６を参照電極として機能させると、黄色の発光が観測され、電位の反動なく安定した動作が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る表示装置を概略的に示すブロック図である。
【図２】図１に示した画素部を概略的に示す断面図である。
【図３】図２に示した第１電極及び第２電極に直流、交流、或いは、擬似交流電圧を印加した場合における電気化学発光反応が起こる様子を概略的に示す模式図である。
【図４】図２に示した画素部において、アニオンラジカル及びカチオンラジカルが生成、或いは、消滅する電位と電流との関係を示すグラフである。
【図５Ａ】図２に示した画素部に印加される従来用いられてきた駆動電圧を概略的に示すグラフである。
【図５Ｂ】図２に示した画素部に図５Ａに示した駆動電圧を印加した場合における第１電極に流れる電流値の時間変化を概略的に示すグラフである。
【図５Ｃ】図２に示した画素部に図５Ａに示した駆動電圧を印加した場合における表示装置の輝度の時間変化を概略的に示すグラフである。
【図６】図１に示した電源部における補助電圧を概略的に示すグラフである。
【図７Ａ】図１に示した画素部に印加される駆動電圧を概略的に示すグラフである。
【図７Ｂ】図２に示した画素部に図７Ａに示した駆動電圧を印加した場合における第１電極に流れる電流値の時間変化を概略的に示すグラフである。
【図７Ｃ】図２に示した画素部に図７Ａに示した駆動電圧を印加した場合における表示装置の輝度の時間変化を概略的に示すグラフである。
【図８】ＥＣＬ材料に印加される電圧と輝度との関係を示すグラフである。
【図９】図１に示される画素部の駆動回路の構成を示す概略図である。
【図１０】図２に示した画素部の変形例を概略的に示す断面図である。
【図１１】比較例に係る画素部を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…表示部、２…走査線駆動回路、２Ａ…電圧源、３…画素駆動回路、５…キャパシタ、６…ＴＦＴ、１０…画素部、１１，３１…基板、１２，３２…第２基板、１３，２３，３３…第１電極、１４，２４，３４…第２電極、１５，３５…発光層、１６，…隔壁電極、３６…参照電極、３７…スペーサ、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板上に離間して設けられる第１及び第２の電極と、
前記第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を略平行に保持し、第１及び第２の電極に対して基準の電位を与える隔壁電極と、
前記第１の基板、前記第２の基板及び隔壁電極に囲まれる空間に設けられ、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を含む発光層と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する少なくとも一部の極性を周期的に反転させる駆動電圧を発生させ、前記駆動電圧の極性の反転時には、画像データの階調に応じた電圧より高い前記駆動電圧を発生させる電圧源と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
第１の基板と、
前記第１の基板上に離間して設けられる第１及び第２の電極と、
前記第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を略平行に保持し、第１及び第２の電極に対して基準の電位を与える隔壁電極と、
前記第１の基板、前記第２の基板、及び隔壁電極に囲まれる空間に設けられ、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を含む発光層と、から構成される画素部を有する表示部であって、
前記画素部は、マトリックス状に配列され、行毎に配線される複数の走査線及び列毎に配線される複数の信号線で接続され、前記走査線及び前記信号線の交点に対応して設けられ、前記発光層の発光により表示を行う表示部と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する少なくとも一部の極性を周期的に反転させる駆動電圧を発生させ、前記駆動電圧の極性の反転時には、画像データの階調に応じて印加される電圧より高い前記駆動電圧を発生させる電圧源を有する走査線駆動回路であって、
前記複数の走査線が接続され、入力される画像信号に基づいて前期画素部の行毎に順次駆動電圧を印加する走査線駆動回路と、
前記複数の信号線が接続され、入力される前記画像信号に基づいて前期表示素子を列毎に駆動制御する画素駆動回路と、
を具備したことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記第２の電極は、前記第２の基板上に設けられることを特徴とする請求項１、或いは請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記電圧源は、前記駆動電圧の極性反転の周期が３０ミリ秒乃至３分であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記電圧源は、前記駆動電圧の極性反転する時期が前記走査線毎に異なることを特徴とする請求項２乃至請求項３いずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
第１の基板と、
前記第１の基板上に離間して設けられる第１及び第２の電極と、
前記第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を略平行に保持し、第１及び第２の電極に対して基準の電位を与える隔壁電極と、
前記第１の基板、前記第２の基板、及び隔壁電極に囲まれる空間に設けられ、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を含む発光層と、から構成される表示装置であって、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する少なくとも一部の極性を周期的に反転させる駆動電圧を発生させ、前記駆動電圧の極性の反転時には、画像データの階調に応じた電圧より高い前記駆動電圧を印加して前記発光層を発光させることを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項１】
第１の基板と、
前記第１の基板上に離間して設けられる第１及び第２の電極と、
前記第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を略平行に保持し、第１及び第２の電極に対して基準の電位を与える隔壁電極と、
前記第１の基板、前記第２の基板及び隔壁電極に囲まれる空間に設けられ、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を含む発光層と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する少なくとも一部の極性を周期的に反転させる駆動電圧を発生させ、前記駆動電圧の極性の反転時には、画像データの階調に応じた電圧より高い前記駆動電圧を発生させる電圧源と、
を備えることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
第１の基板と、
前記第１の基板上に離間して設けられる第１及び第２の電極と、
前記第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を略平行に保持し、第１及び第２の電極に対して基準の電位を与える隔壁電極と、
前記第１の基板、前記第２の基板、及び隔壁電極に囲まれる空間に設けられ、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を含む発光層と、から構成される画素部を有する表示部であって、
前記画素部は、マトリックス状に配列され、行毎に配線される複数の走査線及び列毎に配線される複数の信号線で接続され、前記走査線及び前記信号線の交点に対応して設けられ、前記発光層の発光により表示を行う表示部と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する少なくとも一部の極性を周期的に反転させる駆動電圧を発生させ、前記駆動電圧の極性の反転時には、画像データの階調に応じて印加される電圧より高い前記駆動電圧を発生させる電圧源を有する走査線駆動回路であって、
前記複数の走査線が接続され、入力される画像信号に基づいて前期画素部の行毎に順次駆動電圧を印加する走査線駆動回路と、
前記複数の信号線が接続され、入力される前記画像信号に基づいて前期表示素子を列毎に駆動制御する画素駆動回路と、
を具備したことを特徴とする表示装置。
【請求項３】
前記第２の電極は、前記第２の基板上に設けられることを特徴とする請求項１、或いは請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記電圧源は、前記駆動電圧の極性反転の周期が３０ミリ秒乃至３分であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置。
【請求項５】
前記電圧源は、前記駆動電圧の極性反転する時期が前記走査線毎に異なることを特徴とする請求項２乃至請求項３いずれかに記載の表示装置。
【請求項６】
第１の基板と、
前記第１の基板上に離間して設けられる第１及び第２の電極と、
前記第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、
前記第１の基板及び前記第２の基板を略平行に保持し、第１及び第２の電極に対して基準の電位を与える隔壁電極と、
前記第１の基板、前記第２の基板、及び隔壁電極に囲まれる空間に設けられ、電気化学的な酸化反応、或いは、還元反応を経て発光する発光材料を含む発光層と、から構成される表示装置であって、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加する少なくとも一部の極性を周期的に反転させる駆動電圧を発生させ、前記駆動電圧の極性の反転時には、画像データの階調に応じた電圧より高い前記駆動電圧を印加して前記発光層を発光させ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５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−６０８９３（Ｐ２０１０−６０８９３Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２７００２（Ｐ２００８−２２７００２）
【出願日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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