表示装置
【課題】 装置の大型化や、消費電力の増加をさせることなく、表示むらが抑制されたフルカラー表示装置を提供する。
【解決手段】 白色表示において、同一画素内に含まれる有機ＥＬ素子それぞれに流れる電流の比が、電源線で生じる電圧降下の大きさにかかわらず一定となるように、駆動する有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性に応じて画素回路のインピーダンスを調整する。
【解決手段】 白色表示において、同一画素内に含まれる有機ＥＬ素子それぞれに流れる電流の比が、電源線で生じる電圧降下の大きさにかかわらず一定となるように、駆動する有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性に応じて画素回路のインピーダンスを調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自発光方式の表示装置に関わり、より詳しくは有機ＥＬ素子を用いた表示装置に関わるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ）素子を用いたフルカラー表示装置が注目され、開発が進められている。中でも、低消費電力化が可能な、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型表示装置の開発が盛んである。
【０００３】
図２に、アクティブマトリクス型表示装置の配線の例を示す。表示装置には、周辺回路１を介して発光素子を駆動するための信号を送伝する走査線２、画像データを送伝するデータ線３が交差して配置されており、表示領域５内の交差する箇所には、画素回路６が配置されている。さらに、表示装置の外部にある１つの電源から、外部接続端子７を介して前記画素回路６のそれぞれに電力を供給する電源線４が配置されている。
【０００４】
画素回路６の詳細を図３に示す。図３において、図２と同じ部材には同じ符号を付してある。画素回路６は、赤色（Ｒ）発光素子、緑色（Ｇ）発光素子、青色（Ｂ）発光素子のいずれかの発光素子８と、それぞれの発光素子８を駆動するための薄膜トランジスタ（駆動トランジスタもしくは駆動ＴＦＴ）９とを有している。さらに、画像データを書き込む画素回路を選択するためのスイッチ１０と、書き込まれた画像データを保持する容量１１とを有している。駆動ＴＦＴ９は、容量１１に保持されたデータに応じて、発光素子８に流す駆動電流を制御する役割を担っている。最寄りのＲ、Ｇ、Ｂの各色の発光素子を１つずつ含む領域は、画素１２と呼ばれ、発光素子を１つ含む領域は、副画素と呼ばれる。
【０００５】
ところで、電源線４には無視できない配線抵抗があるため、電圧降下が生じる。この電圧降下量に応じて各発光素子８への印加電位が画素ごとに変動してしまい、表示画像に輝度むらや色度むら等の表示むらが生じることが知られている。例えば、図２の画素Ｂは、画素Ａよりも電源からの距離が長いため、電源線の配線抵抗が大きく、電源電圧の降下（電圧降下）も大きくなる。つまり、Ｂ画素に含まれる発光素子に印加される電圧は、Ａ画素に含まれる発光素子に印加される電圧よりも低くなる。その結果、Ｂ画素はＡ画素より暗い表示になってしまう。
【０００６】
特許文献１では、互いに連結された電源線を画像表示部の四方に設け、電源線の電圧降下を均一にさせて発光輝度を均一にする工夫をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１１３５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フルカラー表示装置の場合、電源線の電圧降下に起因する表示むらとして、色度むらも問題となる。フルカラー表示装置では、白色表示（白色点）をするためのＲ、Ｇ、Ｂ各発光素子の輝度バランスがあらかじめ決められている。この白色点が、表示領域内で一様に保たれない場合に色度むらとして認識される。
【０００９】
本発明者らは、有機ＥＬ素子を用いた表示装置の電圧降下に起因する表示むらについて官能評価を行った結果、表示領域における色度むらは、輝度むらよりも表示むらとして人の目に認識されやすいことを見出した。３インチサイズのＶＧＡ型の表示装置で行った官能評価結果の一例を図１に示す。評価の際、表示パネルの白色点は色温度６５００Ｋ（ＣＩＥｘｙ座標で（ｘ，ｙ）＝（０．３１３，０．３２９））に調整し、全面白色表示から表示領域中央部の輝度及び色を段階的に変化させて評価を行った結果、以下のことがわかった。表示領域内の最も明るい部分と最も暗い部分との輝度差が２０％程度あっても、両者の色度差がなければ、表示むらとして認識されない。ところが、最も明るい部分と最も暗い部分との輝度差が５％程度であったとしても、両者の色度差がΔｕ′ｖ′＝０．００５より大きければ、表示むらとして認識されてしまう。つまり、特許文献１で人に認識されない程度に輝度むらを改善したとしても、色度むらがあれば表示むらとして認識されてしまい、フルカラー表示装置の表示性能としては不十分となる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明に係る表示装置は、
２次元的に配置された複数の画素と、
前記複数の画素に対して電源電圧を供給する電源線と、
を有するフルカラー表示装置であって、
前記画素は、
互いに異なるＩ−Ｖ特性を有する複数の有機ＥＬ素子と、
前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれを駆動する駆動トランジスタと、を含む複数の画素回路を含み、
白色表示において、同一画素内に含まれる有機ＥＬ素子それぞれに流れる電流の比が、前記電源線で生じる電圧降下の大きさにかかわらずほぼ一定となるように、前記画素回路のインピーダンスが調整されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電源線の配線抵抗に起因する表示領域内の色度むらを簡略な方法で低減し、消費電力が小さく、かつ、表示性能の高いフルカラー表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】表示装置の電圧降下に起因する表示むらの官能評価を示す図。
【図２】一般的な表示装置の配線図。
【図３】１画素の回路構成図。
【図４】副画素の断面構成図。
【図５】各色の発光素子のＩ−Ｖ特性とＴＦＴのＩｄ−Ｖｄ特性の説明図。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる画素電極レイアウト図。
【図７】ＴＦＴの構成図。
【図８】本発明の第２の実施形態にかかる、各色の発光素子のＩ−Ｖ特性とＴＦＴのＩｄ−Ｖｄ特性との関係図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図４は、有機ＥＬ素子を用いた一般的な副画素の構造を示した断面図である。副画素内には、支持基板２０の上に形成された絶縁層２１の上に、有機ＥＬ素子を駆動するための画素回路が形成されている。図４では、駆動ＴＦＴ９のみを記載し、他の画素回路の要素は省略している。駆動トランジスタ（駆動ＴＦＴ）９は、無機絶縁材料からなる層間絶縁膜２２で覆われた後、さらに有機絶縁材料からなる平坦化膜２３で覆われている。平坦化膜２３の上には、反射電極２４と透明電極２５とからなる画素電極が配置されている。反射電極２４の端部を覆うように有機絶縁材料からなるバンク２６が形成され、バンク２６の開口部によって発光領域２７が規定されている。発光領域２７の画素電極の上には、発光層を含む有機化合物層２８と、上部電極２９とが順次形成されている。画素電極と、上部電極２９と、画素電極及び上部電極に挟まれた有機化合物層２８との積層体が有機ＥＬ素子である。透明電極２５は、平坦化膜２３と層間絶縁膜２２とに設けられたコンタクトホール３０を介して、駆動ＴＦＴ９に電気的に接続されている。
【００１４】
Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの色の発光を得るため、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光素子の発光層には、互いに異なる発光層材料が用いられる。発光層材料が異なれば、発光素子のＩ−Ｖ特性も互いに異なる。図５に、例としてＲ発光素子の駆動電圧が、Ｇ発光素子及びＢ発光素子の駆動電圧よりも高い場合について、それぞれ発光素子のＩ−Ｖ特性と、それらを駆動するＴＦＴのＩｄ−Ｖｄ特性とを示す。４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、それぞれＲ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子のＩ−Ｖ特性である。４１、４２は、それぞれ電圧降下ΔＶの小さい画素、電圧降下ΔＶの大きい画素におけるＴＦＴのＩｄ−Ｖｄ特性である。Ｖｄｄは、電源電圧を示している。Ｉｄ−Ｖｄ特性のＶｄの変化に対してＩｄの変化の小さい領域は飽和領域、Ｖｄの変化に比例して大きく変化する領域は線形領域と呼ばれる。Ｉ−Ｖ特性４Ｒ、４Ｇ、４Ｂのそれぞれと、Ｉｄ−Ｖｄ特性４１、４２とが交差する点が、各発光素子を駆動する電圧および電流を決める駆動点となる。
【００１５】
一般的なアクティブマトリクス駆動では、複数の素子間でＩ−Ｖ特性がばらついてもＩｄのばらつきを小さくすることができるため、駆動点が飽和領域内に含まれるように設計される。これにより、表示領域内の発光素子を一様に駆動することが可能となる。また、表示装置の消費電力を抑えるには、各発光素子をできるだけ低い電源電圧で駆動させる必要があるため、最も駆動電圧の高いＲ発光素子の駆動点は、飽和領域内において最も線形領域近くに設定される。
【００１６】
電圧降下ΔＶの小さい画素では、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂと、４１との交差点、すなわち各発光素子の駆動点は、いずれもＴＦＴの飽和領域にある。ところが、電圧降下ΔＶの大きい画素では、４Ｒと４２との交差点、すなわちＲ発光素子の駆動点がＴＦＴの飽和領域から外れて、駆動電流が大きく低下してしまう。つまり、表示装置に白色表示をさせた際、電圧降下ΔＶの小さい画素では、発光素子はいずれも所定の輝度で発光し、所定の白色点での発光を得ることができる。しかし、電圧降下ΔＶの大きい画素では、Ｒ発光素子の駆動電流が他の色の発光素子の駆動電流に比べて大きく減少するため、Ｒの輝度が大きく低下してしまい、得られる光は所定の白色点からずれてしまう。このような現象により、表示領域内のΔＶの小さい画素からなる領域では所定の白色、ΔＶの大きい画素からなる領域ではシアンに色づいた白色に見え、色度むらが認識される。
【００１７】
そこで、本発明では、表示領域内の最も電圧降下の大きい画素にあわせて、各色の画素回路のインピーダンスを互いに異ならせ、発光素子の駆動電流の減少量を調整する。そして、電圧降下によって発光素子の輝度が低下しても、Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度バランスを保って画素の色度ずれを低減する。具体的には、次式の関係を満たすように各色の画素回路のインピーダンスを決定する。
（Ｉｒ−ΔＩｒ）：（Ｉｇ−ΔＩｇ）：（Ｉｂ−ΔＩｂ）
＝Ｉｒ：Ｉｇ：Ｉｂ ・・・（１）
Ｉｒ、Ｉｇ、Ｉｂは、画素を所定の白色点、所定の輝度で発光させるために必要な、各色の発光素子の駆動電流量を表し、ΔＩｒ、ΔＩｇ、ΔＩｂは、最も電圧降下の大きい画素に含まれる各色の発光素子の駆動電流の減少量を表している。なお、（１）式の等号は、厳密な一致のみを表すものではなく、官能評価で表示むらと認識されない程度の誤差範囲を有していてもよい。例えば、図１の官能評価結果に基づいて誤差範囲を算出すると、以下のｎの範囲であれば色度むらを十分に低減することが可能である。
【００１８】
【数１】
【００１９】
この（２）式は図１に示される表示むらの許容ラインに基づき、その内側（値の小さくなる方向）に入る条件を近似的に表したものである。以下、図１について説明する。
【００２０】
図１の縦軸は表示領域内の最も明るい部分と最も暗い部分との輝度差の比率を表すΔＬ／Ｌという値であり、以下のように定義される。
ΔＬ／Ｌ＝（ΔＬｒ＋ΔＬｇ＋ΔＬｂ）／（Ｌｒ＋Ｌｇ＋Ｌｂ） ・・・（３）
Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂは、画素を所定の白色点、所定の輝度で発光させるために必要な、各色の発光素子の輝度を表し、ΔＬｒ、ΔＬｇ、ΔＬｂは、最も電圧降下の大きい画素に含まれる各色の発光素子の輝度が電圧降下によって低下する量を表している。また、これらは前述のＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂ、ΔＩｒ、ΔＩｇ、ΔＩｂを用いて以下のように表される。
【００２１】
【数２】
【００２２】
ηｒ、ηｇ、ηｂは電流効率を表しており、ここでは近似的に一定値として扱う。
【００２３】
図１の横軸は表示領域内の最も明るい部分と最も暗い部分との色度差を表すΔｕ′ｖ′という値であり、以下の式に表されるようにＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色度図上における２点間のｕ′、ｖ′座標の直線距離を意味する。この表色系は均等色空間と呼ばれ、色度図上の色度点間の幾何学的距離が、輝度の等しい色の感覚差にほぼ比例するように定められていることが特徴である。
【００２４】
座標ｕ′、ｖ′はそれぞれ三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚあるいは座標ｘ、ｙから以下の式により変換して求めることができる。
【００２５】
【数３】
【００２６】
すなわち、図１は上述のようにして定義されたΔＬ／Ｌ及びΔｕ′ｖ′とを複合的にランダムに変えたときに人間が表示むらを許容する限界を示したものである。ΔＬ／Ｌ及びΔｕ′ｖ′として定義される２種類の表示むらが混在することにより表示むらの許容限界が厳しくなることを示している。
【００２７】
表示領域以内の各画素回路のインピーダンスは、表示領域内の最も電圧降下の大きい画素において、例えば図１に示したような官能評価から得られる表示むらの許容ラインの内側に入る条件を満たす値にしておけばよく、画素ごとに調整する必要はない。なぜなら、電圧降下の小さい画素ほど発光素子の駆動点は飽和領域に近づくため、駆動電流の減少量の差が小さくなり、電圧降下の影響が小さくなるからである。なお、図１は官能評価の一例であるため、許容ラインはこれに限定されるものではない。許容ラインは、官能評価に用いるパネルの仕様や評価者によって変動するため、それぞれの官能評価結果に応じて決めることができる。
【００２８】
（第１の実施形態）
本実施例では、画素回路のインピーダンスを画素電極のレイアウト、すなわち画素電極の配線抵抗で調整する例について、図４の副画素構成を例にとって説明する。さらに、引き続き、Ｒ発光素子の駆動電圧が、Ｇ発光素子及びＢ発光素子の駆動電圧よりも高いフルカラー表示装置について説明する。
【００２９】
ある１つの画素に含まれるＲ、Ｇ、Ｂ各発光素子の電圧降下量ΔＶは、電源配線での降下量をΔＶａｎｏｄ、ＴＦＴ電極での降下量をΔＶｔｆｔ、画素電極での降下量をΔＶｐｉｘとすると、次式で表される。ここで、ΔＶｔｆｔ、ΔＶｐｉｘが、画素回路における電圧降下量となる。
ΔＶ＝ΔＶａｎｏｄ＋ΔＶｔｆｔ＋ΔＶｐｉｘ ・・・（４）
従来の表示装置では、ΔＶｔｆｔ及びΔＶｐｉｘはΔＶａｎｏｄに対して無視できるほど小さいので、ΔＶ≒ΔＶａｎｏｄと近似される。さらに、１つの画素に含まれるＲ、Ｇ、Ｂ各副画素は互いに近接しているため、ΔＶａｎｏｄは同一画素内の発光素子間でほぼ等しくなる。
【００３０】
本実施例では、画素回路のインピーダンスを調整してΔＶに対して無視できない量のΔＶｐｉｘを生じさせ、表示領域内の最も電圧降下の大きい画素について（１）式を満たすように、画素電極レイアウトを決める。
Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素回路での電圧降下は次の式で表すことができる。
【００３１】
【数４】
【００３２】
ΔＶ（ｒ）、ΔＶ（ｇ）、ΔＶ（ｂ） は、それぞれＲ、Ｇ、Ｂ各発光素子の電圧降下量を表し、ΔＶｐｉｘ（ｒ）、ΔＶｐｉｘ（ｇ）、ΔＶｐｉｘ（ｂ）は、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの画素電極による電圧降下量を表す。
【００３３】
図４の副画素構成の画素電極は、反射電極２４と透明電極２５とから構成されている。反射電極２４は、金属材料で形成されるので電気抵抗が非常に低く、また、微小面積でもあるため、反射電極２４による電圧降下はほとんどない。そこで、比較的電気抵抗の高い透明電極２５のレイアウトによって画素電極のインピーダンスを調整する。図６に画素電極レイアウトの例を示す。図６（ａ）はＲ発光素子のレイアウト、図６（ｂ）はＧとＢの発光素子のレイアウトである。Ｒ発光素子には、電圧降下量をできるだけ小さくできる画素電極レイアウトを用いるのが好ましい。ここで、図６において、図４と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。以下、図面の説明において同様とする。
Ｇ発光素子とＢ発光素子の画素電極のレイアウト設計について説明する。透明電極の抵抗率をρ、膜厚をｄ、配線幅をｗ、ＧおよびＢの透明電極の配線長をそれぞれｌ（ｇ）、ｌ（ｂ）とする。画素内で（１）式を満たすためには、ΔＶ（ｒ）すなわち（Ｉｒ−ΔＩｒ）を基準として、Ｇ副画素およびＢ副画素が次式を満たすように、画素電極レイアウトを決めればよい。
【００３４】
【数５】
【００３５】
画素回路のインピーダンスを調整するため、透明電極にある程度高い抵抗率を有する材料を用いる。具体的には、酸化インジウムと酸化錫の化合物膜（ＩＴＯ）や酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物膜等の従来知られている酸化物導電材料を好適に用いることができる。そして、シート抵抗が１０００〜３０００Ω／□となる膜厚に形成するのが好ましい。
【００３６】
以上、本実施例では、具体的な画素電極のレイアウトを示して各副画素内のインピーダンスを調整する方法について説明したが、このレイアウトに限られるものではない。透明電極が発光領域を覆い、かつ、コンタクトホール３０で駆動ＴＦＴ９と電気的に接続していれば、それ以外の領域をどのようにレイアウトしてもよい。
【００３７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態として、駆動ＴＦＴにより画素回路のインピーダンス調整を行う場合について説明する。実施例１同様、Ｒ発光素子の駆動電圧が、Ｇ発光素子及びＢ発光素子の駆動電圧よりも高いフルカラー表示装置とする。
【００３８】
図７はアクティブマトリクス型の表示装置に用いられる発光素子の駆動ＴＦＴの例を示している。ＴＦＴはソース６２、ドレイン６３、チャネル６４、ゲート絶縁膜６５、ゲート６６を有している。チャネルの形状はチャネル長Ｌ及びチャネル幅Ｗによって規定され、Ｌ／Ｗ比はＴＦＴの特性に影響を与えるパラメーターとして知られている。ＴＦＴのソース・ドレイン間電流Ｉｄとソース・ドレイン間電圧Ｖｄとの関係は以下の通りである。
Ｉｄ＝（Ｗ／Ｌ）＊μＣ０（Ｖｇ−Ｖｔｈ−Ｖｄ／２）＊Ｖｄ・・・（７）
μは電子の移動度、Ｃ０はゲート絶縁膜の単位面積当たりの容量、Ｖｇはゲート電圧、Ｖｔｈは閾値電圧である。
【００３９】
ＴＦＴのＩｄ−Ｖｄ特性の線形領域においては、Ｖｄ≪｜Ｖｇ−Ｖｔｈ｜として、Ｉｄを次式で表すことができる。
Ｉｄ＝（Ｗ／Ｌ）＊μＣ０（Ｖｇ−Ｖｔｈ）＊Ｖｄ ・・・（８）
また、飽和領域のＩｄは、Ｖｄ＝｜Ｖｇ−Ｖｔｈ｜を式（１）に代入した次式で与えられる。
Ｉｄ＝（Ｗ／Ｌ）＊μＣ０（Ｖｇ−Ｖｔｈ）２／２ ・・・（９）
式（９）から、飽和領域において所望のＩｄの値を得るためには、Ｖｄに係らずＷ、Ｌ、μ、Ｃｏ、Ｖｇ、Ｖｔｈをパラメータとして調整すれば良いことがわかる。ところが、Ｌ、μ、Ｃｏ、ＶｔｈでＴＦＴの特性を制御するのは非常に難しく、これらはＩｄを調整するパラメータには適さない。そこで、Ｌ、μ、Ｃｏ、Ｖｔｈは一定として、ＷとＶｇをＩｄを調整するパラメータとして用いる。
【００４０】
例えば、Ｗの値だけを小さくすると、線形領域の傾きＩｄ／ＶｄはＷに比例して小さくなると同時に、飽和領域におけるＩｄの値も小さくなることが（８）式と（９）式から理解される。Ｗの変更により駆動ＴＦＴの飽和領域のＩｄが小さくなってしまうと、画素を所望の白色点で発光させるのに必要な駆動電流を各発光素子に供給できなくなる可能性がある。この場合は、画像信号のゲインを大きくしてＶｇを大きくすれば、Ｗ変更前のＩｄを得ることができる。つまり、本実施例では、各色の画素回路ごとに駆動ＴＦＴのチャネル幅Ｗとゲート電圧Ｖｇとを変えて、線形領域における勾配Ｉｄ／Ｖｄを調整するとともにＩｄの値を維持し、各発光素子の駆動点を制御する。
【００４１】
説明を簡略化するため、（７）式をＩｄ＝ｆ（Ｗ，Ｖｄ）と表記し、表示領域内のうち最も電圧降下の大きな画素におけるＶｄをＶｄ（ｍａｘ）とする。画素を所望の白色点で発光させるために必要な各色の発光素子の電流量を、それぞれＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂとすると、各色の発光素子の駆動電流の減少量ΔＩｒ、ΔＩｇ、ΔＩｂは以下のように表される。
【００４２】
【数６】
【００４３】
Ｗｒ，Ｗｇ，Ｗｂは、各色の発光素子の駆動ＴＦＴのチャネル幅である。この関係式が（１）式を満たすように、駆動ＴＦＴのチャネル幅Ｗｒ，Ｗｇ，Ｗｂを決めると良い。
【００４４】
図８は、画素内の各発光素子のＩ−Ｖ特性が図５の関係にある場合について、チャネル幅を、（１）式および（１０）式に基づいて算出した駆動ＴＦＴと発光素子との駆動点を示した図である。ＧとＢの発光素子の駆動ＴＦＴのチャネル幅は、Ｒ発光素子の駆動ＴＦＴのチャネル幅よりも小さい構成になっている。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ発光素子に対応している。
【００４５】
図８の（ａ）と（ｂ）、（ｃ）とを比較すると、ＧおよびＢ発光素子の駆動ＴＦＴのＩｄ−Ｖｄ特性は、Ｒ発光素子の駆動ＴＦＴよりも、線形領域の傾斜が大きくなり、飽和領域と線形領域の境界部分が低電圧側になっている。そのため、Ｇ発光素子とＢ発光素子の駆動点が、Ｒ発光素子同様に飽和領域と線形領域との境界近くに位置している。これにより、電圧降下によるＲ発光素子の駆動電流の減少量、すなわち、Ｒの輝度の低下にあわせて、Ｇ、Ｂの駆動電流の減少量、すなわち、ＢとＧとの輝度を調整することができるため、白色点を保つことが可能となる。その結果、面内の色度むらを低減することができる。
【００４６】
本実施形態は、駆動ＴＦＴのチャネル電極幅による画素回路のインピーダンス調整について説明したが、これに限定されるものではない。例えばソース電極・ドレイン電極へのドーピング濃度を副画素間で変えることにより、インピーダンスの調整を行なってもよい。また、本実施形態は副画素の電極レイアウトに制限を与えるものではないので、第１の実施形態と併用することも可能である。
【００４７】
以上、本発明をトップエミッション構成を前提に説明してきたが、透明基板上に透明電極を形成し、その上に有機ＥＬ層、金属電極を順次積層したボトムエミッション構成においても実施することは可能であり、特に限定されるものではない。また、画素回路間で電圧降下の大きさに有意な差をもたらすものであれば、画素電極のレイアウトや駆動ＴＦＴ以外の手段で画素回路のインピーダンスを調整する方法を採用してもよい。例えば、コンタクトホールの形状を副画素ごとに変えてもよい。コンタクトホールの径は小さいほど、ＴＦＴのドレイン電極と透明電極との接触抵抗が大きくなり、画素回路のインピーダンスも大きくなる。また、表示装置の電源配線や画素のレイアウトなども、図２に限定されるものではない。
【００４８】
以上、本発明によれば、電圧降下によって各発光素子の駆動電流が減少しても、減少後の駆動電流を所定の白色点で発光するための所定比率Ｉｒ：Ｉｇ：Ｉｂに保つことができる。これにより、それぞれの発光素子の駆動点を低電圧に設定した低消費電力の表示装置においても、電圧降下による色度むらが抑えられ、表示むらの低減された高い表示性能を実現することができる。
【実施例】
【００４９】
本発明にかかる有機ＥＬ表示装置について、具体的に行なった実施例（シミュレーション例）について説明する。本実施例では、画素電極の配線抵抗によって画素回路のインピーダンスの調整を行なった。
【００５０】
本実施例では、副画素領域が３０μｍ×９５μｍサイズの画素を、６０ｍｍ×４５ｍｍサイズの表示領域内に２次元に配し、バンクの開口率を２０％とした。表示装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の有機ＥＬ素子から構成され、各色はＣＩＥｘｙ座標において、Ｒ：（ｘ，ｙ）＝（０．６７，０．３３）、Ｇ：（ｘ，ｙ）＝（０．２５，０．６９）、Ｇ：（ｘ，ｙ）＝（０．１４，０．０８）とした。この時、各色の発光素子を点灯させて得られる白色点は、色温度６５００Ｋの白：（ｘ，ｙ）＝（０．３１３，０．３２９）である。白色点で１０００ｃｄ／ｍ２の輝度を得るため、各色の輝度を、Ｒは２６４ｃｄ／ｍ２、Ｇは６３０ｃｄ／ｍ２、Ｂは１０６ｃｄ／ｍ２とした。この時の各色の発光素子の駆動電流は、それぞれ４９ｍＡ、７０ｍＡ、８４ｍＡである。また、各発光素子のＩ−Ｖ特性は図５のようになっており、Ｒ発光素子のＩ−Ｖ特性４Ｒに比較して、Ｇ発光素子及びＢ色発光素子のＩ−Ｖ特性４Ｇ，４Ｂが低電圧側にある。
【００５１】
電源線は、０．１Ω／□のＡｌ配線を用いて、図２と同様に複数の画素に共通な配線として配置した。表示領域の外において長辺に沿って配置されている配線の幅を２５０μｍ、短辺に沿って配置されている配線幅を２５０μｍ、表示領域内の配線幅を４μｍとした。
【００５２】
画素回路のインピーダンスは、Ｒの副画素の画素電極レイアウトを図６（ａ）、Ｇ、Ｂの各副画素の画素電極レイアウトを図６（ｂ）とし、（６）式に基づいて計算を行なった。駆動ＴＦＴのＬ／Ｗ比は、各副画素においていずれも３対１とした。透明電極はシート抵抗２２００ΩのＩＴＯとして、ｌ（ｇ）＝４８０μｍ、ｌ（ｂ）＝３００μｍとなった。
【００５３】
上述の設計の表示装置の表示領域全体を１０００ｃｄ／ｍ２で白色点灯した際の、輝度むらと色度むらの計算結果を図２を用いて説明する。表示領域の最も電圧降下の小さい画素Ａでは輝度１０００ｃｄ／ｍ２、色度（ｘ，ｙ）＝（０．１３，０．３２９）で白色点灯すると算出された。ところが、表示領域の最も電圧降下の大きい画素Ｂでは、最も輝度が低下して輝度９０９ｃｄ／ｍ２、色度（ｘ，ｙ）＝（０．３０９，０．３２９）で白色点灯すると算出された。
【００５４】
ここで、白色色度の計算方法について説明する。まず赤緑青それぞれの色度（ｘ，ｙ）とそれぞれの輝度Ｌｒ−ΔＬｒ、Ｌｇ−ΔＬｇ、Ｌｂ−ΔＬｂとから三刺激値（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ，Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ，Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を求める。それらの赤緑青の加法混色により得られる白の三刺激値は以下のように表すことができる。
【００５５】
【数７】
【００５６】
その後、式（３）の関係から三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを色度ｘ、ｙまたはｕ′、ｖ′へ変換することで、画素Ｂでの白色色度が求まる。
【００５７】
このようにして表示領域の輝度むら量（（Ａの輝度−Ｂの輝度）／Ａの輝度）としてΔＬ／Ｌ＝９％、色度むら量としてΔｕ′ｖ′＝０．００２９という値を得た。
【００５８】
（比較例）
比較例として、従来のようにＲ、Ｇ、Ｂの各副画素の電極レイアウトがいずれも図６（ａ）のようになっている点を除いて、実施例と同様の条件でシミュレーションを行なった。比較例において表示領域全体を白色点灯した場合の、輝度むらと色度むらの計算した。表示領域の最も電圧降下の小さい画素Ａでは輝度１０００ｃｄ／ｍ２、色度（０．３１３，０．３２９）で点灯、表示領域の最も電圧降下の大きい画素Ｂ点で最も輝度が低下し、輝度９３８ｃｄ／ｍ２、色度（０．３０５，０．３３０）で点灯すると算出された。このとき表示領域の輝度むら量としてΔＬ／Ｌ＝６％、色度むら量として、Δｕ′ｖ′＝０．００５５という値を得た。
【００５９】
本実施例の計算値と比較例の計算値とを比較すると表１のようになり、表示領域内における輝度むら量は比較例よりも本実施例の方が大きいが、色度むら量は比較例よりも本実施例の方が小さくなった。実際の見た目と対応させるために、図１を参照すると、比較例における表示むらが許容されないのに対し、本実施例における表示むらは許容されるということが解る。
【００６０】
すなわち、表示装置を白色点灯させた場合の表示品質としては、本実施例の表示装置の方が比較例の表示装置よりも優っている。
【００６１】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、有機ＥＬ表示装置のような自発光型表示装置に好適に利用され、表示装置は放送波を受信し表示するテレビジョン受像機のようにそれ単体で動作する表示装置であってもよいし、デジタルカメラなど別の装置の内部に組み込まれる表示装置であっても良い。
【符号の説明】
【００６３】
４ 電源線
４Ｒ 赤色発光素子のＩ−Ｖ特性
４Ｇ 緑色発光素子のＩ−Ｖ特性
４Ｂ 青色発光素子のＩ−Ｖ特性
６ 画素回路
８ 有機ＥＬ素子
９ 駆動トランジスタ（駆動ＴＦＴ）
１２ 画素
２４ 反射電極
２５ 透明電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自発光方式の表示装置に関わり、より詳しくは有機ＥＬ素子を用いた表示装置に関わるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス（以下、有機ＥＬ）素子を用いたフルカラー表示装置が注目され、開発が進められている。中でも、低消費電力化が可能な、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型表示装置の開発が盛んである。
【０００３】
図２に、アクティブマトリクス型表示装置の配線の例を示す。表示装置には、周辺回路１を介して発光素子を駆動するための信号を送伝する走査線２、画像データを送伝するデータ線３が交差して配置されており、表示領域５内の交差する箇所には、画素回路６が配置されている。さらに、表示装置の外部にある１つの電源から、外部接続端子７を介して前記画素回路６のそれぞれに電力を供給する電源線４が配置されている。
【０００４】
画素回路６の詳細を図３に示す。図３において、図２と同じ部材には同じ符号を付してある。画素回路６は、赤色（Ｒ）発光素子、緑色（Ｇ）発光素子、青色（Ｂ）発光素子のいずれかの発光素子８と、それぞれの発光素子８を駆動するための薄膜トランジスタ（駆動トランジスタもしくは駆動ＴＦＴ）９とを有している。さらに、画像データを書き込む画素回路を選択するためのスイッチ１０と、書き込まれた画像データを保持する容量１１とを有している。駆動ＴＦＴ９は、容量１１に保持されたデータに応じて、発光素子８に流す駆動電流を制御する役割を担っている。最寄りのＲ、Ｇ、Ｂの各色の発光素子を１つずつ含む領域は、画素１２と呼ばれ、発光素子を１つ含む領域は、副画素と呼ばれる。
【０００５】
ところで、電源線４には無視できない配線抵抗があるため、電圧降下が生じる。この電圧降下量に応じて各発光素子８への印加電位が画素ごとに変動してしまい、表示画像に輝度むらや色度むら等の表示むらが生じることが知られている。例えば、図２の画素Ｂは、画素Ａよりも電源からの距離が長いため、電源線の配線抵抗が大きく、電源電圧の降下（電圧降下）も大きくなる。つまり、Ｂ画素に含まれる発光素子に印加される電圧は、Ａ画素に含まれる発光素子に印加される電圧よりも低くなる。その結果、Ｂ画素はＡ画素より暗い表示になってしまう。
【０００６】
特許文献１では、互いに連結された電源線を画像表示部の四方に設け、電源線の電圧降下を均一にさせて発光輝度を均一にする工夫をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１１３５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
フルカラー表示装置の場合、電源線の電圧降下に起因する表示むらとして、色度むらも問題となる。フルカラー表示装置では、白色表示（白色点）をするためのＲ、Ｇ、Ｂ各発光素子の輝度バランスがあらかじめ決められている。この白色点が、表示領域内で一様に保たれない場合に色度むらとして認識される。
【０００９】
本発明者らは、有機ＥＬ素子を用いた表示装置の電圧降下に起因する表示むらについて官能評価を行った結果、表示領域における色度むらは、輝度むらよりも表示むらとして人の目に認識されやすいことを見出した。３インチサイズのＶＧＡ型の表示装置で行った官能評価結果の一例を図１に示す。評価の際、表示パネルの白色点は色温度６５００Ｋ（ＣＩＥｘｙ座標で（ｘ，ｙ）＝（０．３１３，０．３２９））に調整し、全面白色表示から表示領域中央部の輝度及び色を段階的に変化させて評価を行った結果、以下のことがわかった。表示領域内の最も明るい部分と最も暗い部分との輝度差が２０％程度あっても、両者の色度差がなければ、表示むらとして認識されない。ところが、最も明るい部分と最も暗い部分との輝度差が５％程度であったとしても、両者の色度差がΔｕ′ｖ′＝０．００５より大きければ、表示むらとして認識されてしまう。つまり、特許文献１で人に認識されない程度に輝度むらを改善したとしても、色度むらがあれば表示むらとして認識されてしまい、フルカラー表示装置の表示性能としては不十分となる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明に係る表示装置は、
２次元的に配置された複数の画素と、
前記複数の画素に対して電源電圧を供給する電源線と、
を有するフルカラー表示装置であって、
前記画素は、
互いに異なるＩ−Ｖ特性を有する複数の有機ＥＬ素子と、
前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれを駆動する駆動トランジスタと、を含む複数の画素回路を含み、
白色表示において、同一画素内に含まれる有機ＥＬ素子それぞれに流れる電流の比が、前記電源線で生じる電圧降下の大きさにかかわらずほぼ一定となるように、前記画素回路のインピーダンスが調整されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電源線の配線抵抗に起因する表示領域内の色度むらを簡略な方法で低減し、消費電力が小さく、かつ、表示性能の高いフルカラー表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】表示装置の電圧降下に起因する表示むらの官能評価を示す図。
【図２】一般的な表示装置の配線図。
【図３】１画素の回路構成図。
【図４】副画素の断面構成図。
【図５】各色の発光素子のＩ−Ｖ特性とＴＦＴのＩｄ−Ｖｄ特性の説明図。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる画素電極レイアウト図。
【図７】ＴＦＴの構成図。
【図８】本発明の第２の実施形態にかかる、各色の発光素子のＩ−Ｖ特性とＴＦＴのＩｄ−Ｖｄ特性との関係図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図４は、有機ＥＬ素子を用いた一般的な副画素の構造を示した断面図である。副画素内には、支持基板２０の上に形成された絶縁層２１の上に、有機ＥＬ素子を駆動するための画素回路が形成されている。図４では、駆動ＴＦＴ９のみを記載し、他の画素回路の要素は省略している。駆動トランジスタ（駆動ＴＦＴ）９は、無機絶縁材料からなる層間絶縁膜２２で覆われた後、さらに有機絶縁材料からなる平坦化膜２３で覆われている。平坦化膜２３の上には、反射電極２４と透明電極２５とからなる画素電極が配置されている。反射電極２４の端部を覆うように有機絶縁材料からなるバンク２６が形成され、バンク２６の開口部によって発光領域２７が規定されている。発光領域２７の画素電極の上には、発光層を含む有機化合物層２８と、上部電極２９とが順次形成されている。画素電極と、上部電極２９と、画素電極及び上部電極に挟まれた有機化合物層２８との積層体が有機ＥＬ素子である。透明電極２５は、平坦化膜２３と層間絶縁膜２２とに設けられたコンタクトホール３０を介して、駆動ＴＦＴ９に電気的に接続されている。
【００１４】
Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの色の発光を得るため、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光素子の発光層には、互いに異なる発光層材料が用いられる。発光層材料が異なれば、発光素子のＩ−Ｖ特性も互いに異なる。図５に、例としてＲ発光素子の駆動電圧が、Ｇ発光素子及びＢ発光素子の駆動電圧よりも高い場合について、それぞれ発光素子のＩ−Ｖ特性と、それらを駆動するＴＦＴのＩｄ−Ｖｄ特性とを示す。４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、それぞれＲ発光素子、Ｇ発光素子、Ｂ発光素子のＩ−Ｖ特性である。４１、４２は、それぞれ電圧降下ΔＶの小さい画素、電圧降下ΔＶの大きい画素におけるＴＦＴのＩｄ−Ｖｄ特性である。Ｖｄｄは、電源電圧を示している。Ｉｄ−Ｖｄ特性のＶｄの変化に対してＩｄの変化の小さい領域は飽和領域、Ｖｄの変化に比例して大きく変化する領域は線形領域と呼ばれる。Ｉ−Ｖ特性４Ｒ、４Ｇ、４Ｂのそれぞれと、Ｉｄ−Ｖｄ特性４１、４２とが交差する点が、各発光素子を駆動する電圧および電流を決める駆動点となる。
【００１５】
一般的なアクティブマトリクス駆動では、複数の素子間でＩ−Ｖ特性がばらついてもＩｄのばらつきを小さくすることができるため、駆動点が飽和領域内に含まれるように設計される。これにより、表示領域内の発光素子を一様に駆動することが可能となる。また、表示装置の消費電力を抑えるには、各発光素子をできるだけ低い電源電圧で駆動させる必要があるため、最も駆動電圧の高いＲ発光素子の駆動点は、飽和領域内において最も線形領域近くに設定される。
【００１６】
電圧降下ΔＶの小さい画素では、４Ｒ、４Ｇ、４Ｂと、４１との交差点、すなわち各発光素子の駆動点は、いずれもＴＦＴの飽和領域にある。ところが、電圧降下ΔＶの大きい画素では、４Ｒと４２との交差点、すなわちＲ発光素子の駆動点がＴＦＴの飽和領域から外れて、駆動電流が大きく低下してしまう。つまり、表示装置に白色表示をさせた際、電圧降下ΔＶの小さい画素では、発光素子はいずれも所定の輝度で発光し、所定の白色点での発光を得ることができる。しかし、電圧降下ΔＶの大きい画素では、Ｒ発光素子の駆動電流が他の色の発光素子の駆動電流に比べて大きく減少するため、Ｒの輝度が大きく低下してしまい、得られる光は所定の白色点からずれてしまう。このような現象により、表示領域内のΔＶの小さい画素からなる領域では所定の白色、ΔＶの大きい画素からなる領域ではシアンに色づいた白色に見え、色度むらが認識される。
【００１７】
そこで、本発明では、表示領域内の最も電圧降下の大きい画素にあわせて、各色の画素回路のインピーダンスを互いに異ならせ、発光素子の駆動電流の減少量を調整する。そして、電圧降下によって発光素子の輝度が低下しても、Ｒ、Ｇ、Ｂの輝度バランスを保って画素の色度ずれを低減する。具体的には、次式の関係を満たすように各色の画素回路のインピーダンスを決定する。
（Ｉｒ−ΔＩｒ）：（Ｉｇ−ΔＩｇ）：（Ｉｂ−ΔＩｂ）
＝Ｉｒ：Ｉｇ：Ｉｂ ・・・（１）
Ｉｒ、Ｉｇ、Ｉｂは、画素を所定の白色点、所定の輝度で発光させるために必要な、各色の発光素子の駆動電流量を表し、ΔＩｒ、ΔＩｇ、ΔＩｂは、最も電圧降下の大きい画素に含まれる各色の発光素子の駆動電流の減少量を表している。なお、（１）式の等号は、厳密な一致のみを表すものではなく、官能評価で表示むらと認識されない程度の誤差範囲を有していてもよい。例えば、図１の官能評価結果に基づいて誤差範囲を算出すると、以下のｎの範囲であれば色度むらを十分に低減することが可能である。
【００１８】
【数１】
【００１９】
この（２）式は図１に示される表示むらの許容ラインに基づき、その内側（値の小さくなる方向）に入る条件を近似的に表したものである。以下、図１について説明する。
【００２０】
図１の縦軸は表示領域内の最も明るい部分と最も暗い部分との輝度差の比率を表すΔＬ／Ｌという値であり、以下のように定義される。
ΔＬ／Ｌ＝（ΔＬｒ＋ΔＬｇ＋ΔＬｂ）／（Ｌｒ＋Ｌｇ＋Ｌｂ） ・・・（３）
Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂは、画素を所定の白色点、所定の輝度で発光させるために必要な、各色の発光素子の輝度を表し、ΔＬｒ、ΔＬｇ、ΔＬｂは、最も電圧降下の大きい画素に含まれる各色の発光素子の輝度が電圧降下によって低下する量を表している。また、これらは前述のＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂ、ΔＩｒ、ΔＩｇ、ΔＩｂを用いて以下のように表される。
【００２１】
【数２】
【００２２】
ηｒ、ηｇ、ηｂは電流効率を表しており、ここでは近似的に一定値として扱う。
【００２３】
図１の横軸は表示領域内の最も明るい部分と最も暗い部分との色度差を表すΔｕ′ｖ′という値であり、以下の式に表されるようにＣＩＥ１９７６ＵＣＳ色度図上における２点間のｕ′、ｖ′座標の直線距離を意味する。この表色系は均等色空間と呼ばれ、色度図上の色度点間の幾何学的距離が、輝度の等しい色の感覚差にほぼ比例するように定められていることが特徴である。
【００２４】
座標ｕ′、ｖ′はそれぞれ三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚあるいは座標ｘ、ｙから以下の式により変換して求めることができる。
【００２５】
【数３】
【００２６】
すなわち、図１は上述のようにして定義されたΔＬ／Ｌ及びΔｕ′ｖ′とを複合的にランダムに変えたときに人間が表示むらを許容する限界を示したものである。ΔＬ／Ｌ及びΔｕ′ｖ′として定義される２種類の表示むらが混在することにより表示むらの許容限界が厳しくなることを示している。
【００２７】
表示領域以内の各画素回路のインピーダンスは、表示領域内の最も電圧降下の大きい画素において、例えば図１に示したような官能評価から得られる表示むらの許容ラインの内側に入る条件を満たす値にしておけばよく、画素ごとに調整する必要はない。なぜなら、電圧降下の小さい画素ほど発光素子の駆動点は飽和領域に近づくため、駆動電流の減少量の差が小さくなり、電圧降下の影響が小さくなるからである。なお、図１は官能評価の一例であるため、許容ラインはこれに限定されるものではない。許容ラインは、官能評価に用いるパネルの仕様や評価者によって変動するため、それぞれの官能評価結果に応じて決めることができる。
【００２８】
（第１の実施形態）
本実施例では、画素回路のインピーダンスを画素電極のレイアウト、すなわち画素電極の配線抵抗で調整する例について、図４の副画素構成を例にとって説明する。さらに、引き続き、Ｒ発光素子の駆動電圧が、Ｇ発光素子及びＢ発光素子の駆動電圧よりも高いフルカラー表示装置について説明する。
【００２９】
ある１つの画素に含まれるＲ、Ｇ、Ｂ各発光素子の電圧降下量ΔＶは、電源配線での降下量をΔＶａｎｏｄ、ＴＦＴ電極での降下量をΔＶｔｆｔ、画素電極での降下量をΔＶｐｉｘとすると、次式で表される。ここで、ΔＶｔｆｔ、ΔＶｐｉｘが、画素回路における電圧降下量となる。
ΔＶ＝ΔＶａｎｏｄ＋ΔＶｔｆｔ＋ΔＶｐｉｘ ・・・（４）
従来の表示装置では、ΔＶｔｆｔ及びΔＶｐｉｘはΔＶａｎｏｄに対して無視できるほど小さいので、ΔＶ≒ΔＶａｎｏｄと近似される。さらに、１つの画素に含まれるＲ、Ｇ、Ｂ各副画素は互いに近接しているため、ΔＶａｎｏｄは同一画素内の発光素子間でほぼ等しくなる。
【００３０】
本実施例では、画素回路のインピーダンスを調整してΔＶに対して無視できない量のΔＶｐｉｘを生じさせ、表示領域内の最も電圧降下の大きい画素について（１）式を満たすように、画素電極レイアウトを決める。
Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素回路での電圧降下は次の式で表すことができる。
【００３１】
【数４】
【００３２】
ΔＶ（ｒ）、ΔＶ（ｇ）、ΔＶ（ｂ） は、それぞれＲ、Ｇ、Ｂ各発光素子の電圧降下量を表し、ΔＶｐｉｘ（ｒ）、ΔＶｐｉｘ（ｇ）、ΔＶｐｉｘ（ｂ）は、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの画素電極による電圧降下量を表す。
【００３３】
図４の副画素構成の画素電極は、反射電極２４と透明電極２５とから構成されている。反射電極２４は、金属材料で形成されるので電気抵抗が非常に低く、また、微小面積でもあるため、反射電極２４による電圧降下はほとんどない。そこで、比較的電気抵抗の高い透明電極２５のレイアウトによって画素電極のインピーダンスを調整する。図６に画素電極レイアウトの例を示す。図６（ａ）はＲ発光素子のレイアウト、図６（ｂ）はＧとＢの発光素子のレイアウトである。Ｒ発光素子には、電圧降下量をできるだけ小さくできる画素電極レイアウトを用いるのが好ましい。ここで、図６において、図４と同じ部材には同じ符号を付して説明を省略する。以下、図面の説明において同様とする。
Ｇ発光素子とＢ発光素子の画素電極のレイアウト設計について説明する。透明電極の抵抗率をρ、膜厚をｄ、配線幅をｗ、ＧおよびＢの透明電極の配線長をそれぞれｌ（ｇ）、ｌ（ｂ）とする。画素内で（１）式を満たすためには、ΔＶ（ｒ）すなわち（Ｉｒ−ΔＩｒ）を基準として、Ｇ副画素およびＢ副画素が次式を満たすように、画素電極レイアウトを決めればよい。
【００３４】
【数５】
【００３５】
画素回路のインピーダンスを調整するため、透明電極にある程度高い抵抗率を有する材料を用いる。具体的には、酸化インジウムと酸化錫の化合物膜（ＩＴＯ）や酸化インジウムと酸化亜鉛の化合物膜等の従来知られている酸化物導電材料を好適に用いることができる。そして、シート抵抗が１０００〜３０００Ω／□となる膜厚に形成するのが好ましい。
【００３６】
以上、本実施例では、具体的な画素電極のレイアウトを示して各副画素内のインピーダンスを調整する方法について説明したが、このレイアウトに限られるものではない。透明電極が発光領域を覆い、かつ、コンタクトホール３０で駆動ＴＦＴ９と電気的に接続していれば、それ以外の領域をどのようにレイアウトしてもよい。
【００３７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態として、駆動ＴＦＴにより画素回路のインピーダンス調整を行う場合について説明する。実施例１同様、Ｒ発光素子の駆動電圧が、Ｇ発光素子及びＢ発光素子の駆動電圧よりも高いフルカラー表示装置とする。
【００３８】
図７はアクティブマトリクス型の表示装置に用いられる発光素子の駆動ＴＦＴの例を示している。ＴＦＴはソース６２、ドレイン６３、チャネル６４、ゲート絶縁膜６５、ゲート６６を有している。チャネルの形状はチャネル長Ｌ及びチャネル幅Ｗによって規定され、Ｌ／Ｗ比はＴＦＴの特性に影響を与えるパラメーターとして知られている。ＴＦＴのソース・ドレイン間電流Ｉｄとソース・ドレイン間電圧Ｖｄとの関係は以下の通りである。
Ｉｄ＝（Ｗ／Ｌ）＊μＣ０（Ｖｇ−Ｖｔｈ−Ｖｄ／２）＊Ｖｄ・・・（７）
μは電子の移動度、Ｃ０はゲート絶縁膜の単位面積当たりの容量、Ｖｇはゲート電圧、Ｖｔｈは閾値電圧である。
【００３９】
ＴＦＴのＩｄ−Ｖｄ特性の線形領域においては、Ｖｄ≪｜Ｖｇ−Ｖｔｈ｜として、Ｉｄを次式で表すことができる。
Ｉｄ＝（Ｗ／Ｌ）＊μＣ０（Ｖｇ−Ｖｔｈ）＊Ｖｄ ・・・（８）
また、飽和領域のＩｄは、Ｖｄ＝｜Ｖｇ−Ｖｔｈ｜を式（１）に代入した次式で与えられる。
Ｉｄ＝（Ｗ／Ｌ）＊μＣ０（Ｖｇ−Ｖｔｈ）２／２ ・・・（９）
式（９）から、飽和領域において所望のＩｄの値を得るためには、Ｖｄに係らずＷ、Ｌ、μ、Ｃｏ、Ｖｇ、Ｖｔｈをパラメータとして調整すれば良いことがわかる。ところが、Ｌ、μ、Ｃｏ、ＶｔｈでＴＦＴの特性を制御するのは非常に難しく、これらはＩｄを調整するパラメータには適さない。そこで、Ｌ、μ、Ｃｏ、Ｖｔｈは一定として、ＷとＶｇをＩｄを調整するパラメータとして用いる。
【００４０】
例えば、Ｗの値だけを小さくすると、線形領域の傾きＩｄ／ＶｄはＷに比例して小さくなると同時に、飽和領域におけるＩｄの値も小さくなることが（８）式と（９）式から理解される。Ｗの変更により駆動ＴＦＴの飽和領域のＩｄが小さくなってしまうと、画素を所望の白色点で発光させるのに必要な駆動電流を各発光素子に供給できなくなる可能性がある。この場合は、画像信号のゲインを大きくしてＶｇを大きくすれば、Ｗ変更前のＩｄを得ることができる。つまり、本実施例では、各色の画素回路ごとに駆動ＴＦＴのチャネル幅Ｗとゲート電圧Ｖｇとを変えて、線形領域における勾配Ｉｄ／Ｖｄを調整するとともにＩｄの値を維持し、各発光素子の駆動点を制御する。
【００４１】
説明を簡略化するため、（７）式をＩｄ＝ｆ（Ｗ，Ｖｄ）と表記し、表示領域内のうち最も電圧降下の大きな画素におけるＶｄをＶｄ（ｍａｘ）とする。画素を所望の白色点で発光させるために必要な各色の発光素子の電流量を、それぞれＩｒ、Ｉｇ、Ｉｂとすると、各色の発光素子の駆動電流の減少量ΔＩｒ、ΔＩｇ、ΔＩｂは以下のように表される。
【００４２】
【数６】
【００４３】
Ｗｒ，Ｗｇ，Ｗｂは、各色の発光素子の駆動ＴＦＴのチャネル幅である。この関係式が（１）式を満たすように、駆動ＴＦＴのチャネル幅Ｗｒ，Ｗｇ，Ｗｂを決めると良い。
【００４４】
図８は、画素内の各発光素子のＩ−Ｖ特性が図５の関係にある場合について、チャネル幅を、（１）式および（１０）式に基づいて算出した駆動ＴＦＴと発光素子との駆動点を示した図である。ＧとＢの発光素子の駆動ＴＦＴのチャネル幅は、Ｒ発光素子の駆動ＴＦＴのチャネル幅よりも小さい構成になっている。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれＲ、Ｇ、Ｂ発光素子に対応している。
【００４５】
図８の（ａ）と（ｂ）、（ｃ）とを比較すると、ＧおよびＢ発光素子の駆動ＴＦＴのＩｄ−Ｖｄ特性は、Ｒ発光素子の駆動ＴＦＴよりも、線形領域の傾斜が大きくなり、飽和領域と線形領域の境界部分が低電圧側になっている。そのため、Ｇ発光素子とＢ発光素子の駆動点が、Ｒ発光素子同様に飽和領域と線形領域との境界近くに位置している。これにより、電圧降下によるＲ発光素子の駆動電流の減少量、すなわち、Ｒの輝度の低下にあわせて、Ｇ、Ｂの駆動電流の減少量、すなわち、ＢとＧとの輝度を調整することができるため、白色点を保つことが可能となる。その結果、面内の色度むらを低減することができる。
【００４６】
本実施形態は、駆動ＴＦＴのチャネル電極幅による画素回路のインピーダンス調整について説明したが、これに限定されるものではない。例えばソース電極・ドレイン電極へのドーピング濃度を副画素間で変えることにより、インピーダンスの調整を行なってもよい。また、本実施形態は副画素の電極レイアウトに制限を与えるものではないので、第１の実施形態と併用することも可能である。
【００４７】
以上、本発明をトップエミッション構成を前提に説明してきたが、透明基板上に透明電極を形成し、その上に有機ＥＬ層、金属電極を順次積層したボトムエミッション構成においても実施することは可能であり、特に限定されるものではない。また、画素回路間で電圧降下の大きさに有意な差をもたらすものであれば、画素電極のレイアウトや駆動ＴＦＴ以外の手段で画素回路のインピーダンスを調整する方法を採用してもよい。例えば、コンタクトホールの形状を副画素ごとに変えてもよい。コンタクトホールの径は小さいほど、ＴＦＴのドレイン電極と透明電極との接触抵抗が大きくなり、画素回路のインピーダンスも大きくなる。また、表示装置の電源配線や画素のレイアウトなども、図２に限定されるものではない。
【００４８】
以上、本発明によれば、電圧降下によって各発光素子の駆動電流が減少しても、減少後の駆動電流を所定の白色点で発光するための所定比率Ｉｒ：Ｉｇ：Ｉｂに保つことができる。これにより、それぞれの発光素子の駆動点を低電圧に設定した低消費電力の表示装置においても、電圧降下による色度むらが抑えられ、表示むらの低減された高い表示性能を実現することができる。
【実施例】
【００４９】
本発明にかかる有機ＥＬ表示装置について、具体的に行なった実施例（シミュレーション例）について説明する。本実施例では、画素電極の配線抵抗によって画素回路のインピーダンスの調整を行なった。
【００５０】
本実施例では、副画素領域が３０μｍ×９５μｍサイズの画素を、６０ｍｍ×４５ｍｍサイズの表示領域内に２次元に配し、バンクの開口率を２０％とした。表示装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の有機ＥＬ素子から構成され、各色はＣＩＥｘｙ座標において、Ｒ：（ｘ，ｙ）＝（０．６７，０．３３）、Ｇ：（ｘ，ｙ）＝（０．２５，０．６９）、Ｇ：（ｘ，ｙ）＝（０．１４，０．０８）とした。この時、各色の発光素子を点灯させて得られる白色点は、色温度６５００Ｋの白：（ｘ，ｙ）＝（０．３１３，０．３２９）である。白色点で１０００ｃｄ／ｍ２の輝度を得るため、各色の輝度を、Ｒは２６４ｃｄ／ｍ２、Ｇは６３０ｃｄ／ｍ２、Ｂは１０６ｃｄ／ｍ２とした。この時の各色の発光素子の駆動電流は、それぞれ４９ｍＡ、７０ｍＡ、８４ｍＡである。また、各発光素子のＩ−Ｖ特性は図５のようになっており、Ｒ発光素子のＩ−Ｖ特性４Ｒに比較して、Ｇ発光素子及びＢ色発光素子のＩ−Ｖ特性４Ｇ，４Ｂが低電圧側にある。
【００５１】
電源線は、０．１Ω／□のＡｌ配線を用いて、図２と同様に複数の画素に共通な配線として配置した。表示領域の外において長辺に沿って配置されている配線の幅を２５０μｍ、短辺に沿って配置されている配線幅を２５０μｍ、表示領域内の配線幅を４μｍとした。
【００５２】
画素回路のインピーダンスは、Ｒの副画素の画素電極レイアウトを図６（ａ）、Ｇ、Ｂの各副画素の画素電極レイアウトを図６（ｂ）とし、（６）式に基づいて計算を行なった。駆動ＴＦＴのＬ／Ｗ比は、各副画素においていずれも３対１とした。透明電極はシート抵抗２２００ΩのＩＴＯとして、ｌ（ｇ）＝４８０μｍ、ｌ（ｂ）＝３００μｍとなった。
【００５３】
上述の設計の表示装置の表示領域全体を１０００ｃｄ／ｍ２で白色点灯した際の、輝度むらと色度むらの計算結果を図２を用いて説明する。表示領域の最も電圧降下の小さい画素Ａでは輝度１０００ｃｄ／ｍ２、色度（ｘ，ｙ）＝（０．１３，０．３２９）で白色点灯すると算出された。ところが、表示領域の最も電圧降下の大きい画素Ｂでは、最も輝度が低下して輝度９０９ｃｄ／ｍ２、色度（ｘ，ｙ）＝（０．３０９，０．３２９）で白色点灯すると算出された。
【００５４】
ここで、白色色度の計算方法について説明する。まず赤緑青それぞれの色度（ｘ，ｙ）とそれぞれの輝度Ｌｒ−ΔＬｒ、Ｌｇ−ΔＬｇ、Ｌｂ−ΔＬｂとから三刺激値（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ，Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ，Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を求める。それらの赤緑青の加法混色により得られる白の三刺激値は以下のように表すことができる。
【００５５】
【数７】
【００５６】
その後、式（３）の関係から三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを色度ｘ、ｙまたはｕ′、ｖ′へ変換することで、画素Ｂでの白色色度が求まる。
【００５７】
このようにして表示領域の輝度むら量（（Ａの輝度−Ｂの輝度）／Ａの輝度）としてΔＬ／Ｌ＝９％、色度むら量としてΔｕ′ｖ′＝０．００２９という値を得た。
【００５８】
（比較例）
比較例として、従来のようにＲ、Ｇ、Ｂの各副画素の電極レイアウトがいずれも図６（ａ）のようになっている点を除いて、実施例と同様の条件でシミュレーションを行なった。比較例において表示領域全体を白色点灯した場合の、輝度むらと色度むらの計算した。表示領域の最も電圧降下の小さい画素Ａでは輝度１０００ｃｄ／ｍ２、色度（０．３１３，０．３２９）で点灯、表示領域の最も電圧降下の大きい画素Ｂ点で最も輝度が低下し、輝度９３８ｃｄ／ｍ２、色度（０．３０５，０．３３０）で点灯すると算出された。このとき表示領域の輝度むら量としてΔＬ／Ｌ＝６％、色度むら量として、Δｕ′ｖ′＝０．００５５という値を得た。
【００５９】
本実施例の計算値と比較例の計算値とを比較すると表１のようになり、表示領域内における輝度むら量は比較例よりも本実施例の方が大きいが、色度むら量は比較例よりも本実施例の方が小さくなった。実際の見た目と対応させるために、図１を参照すると、比較例における表示むらが許容されないのに対し、本実施例における表示むらは許容されるということが解る。
【００６０】
すなわち、表示装置を白色点灯させた場合の表示品質としては、本実施例の表示装置の方が比較例の表示装置よりも優っている。
【００６１】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、有機ＥＬ表示装置のような自発光型表示装置に好適に利用され、表示装置は放送波を受信し表示するテレビジョン受像機のようにそれ単体で動作する表示装置であってもよいし、デジタルカメラなど別の装置の内部に組み込まれる表示装置であっても良い。
【符号の説明】
【００６３】
４ 電源線
４Ｒ 赤色発光素子のＩ−Ｖ特性
４Ｇ 緑色発光素子のＩ−Ｖ特性
４Ｂ 青色発光素子のＩ−Ｖ特性
６ 画素回路
８ 有機ＥＬ素子
９ 駆動トランジスタ（駆動ＴＦＴ）
１２ 画素
２４ 反射電極
２５ 透明電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元に配置された複数の画素と、
前記複数の画素に対して電源電圧を共通に供給する電源線と、
を有するフルカラー表示装置であって、
前記画素は、
互いに異なるＩ−Ｖ特性を有する複数の有機ＥＬ素子と、
前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれを駆動する駆動トランジスタと、を含む複数の画素回路を含み、
白色表示において、同一画素内に含まれる有機ＥＬ素子それぞれに流れる電流の比が、前記電源線で生じる電圧降下の大きさにかかわらずほぼ一定となるように、前記画素回路のインピーダンスが調整されていることを特徴とするフルカラー表示装置。
【請求項２】
前記有機ＥＬ素子は画素電極を有しており、前記画素回路のインピーダンスは、前記画素電極の配線抵抗によって調整されていることを特徴とする請求項１に記載のフルカラー表示装置。
【請求項３】
前記画素回路のインピーダンスは、前記駆動トランジスタのチャネル長によって調整されていることを特徴とする請求項１に記載のフルカラー表示装置。
【請求項４】
前記画素回路のインピーダンスは、Ｉ−Ｖ特性の立ち上がりの小さい有機ＥＬ素子が含まれる画素回路ほど大きな値になっていることを特徴とする請求項１に記載のフルカラー表示装置。
【請求項１】
２次元に配置された複数の画素と、
前記複数の画素に対して電源電圧を共通に供給する電源線と、
を有するフルカラー表示装置であって、
前記画素は、
互いに異なるＩ−Ｖ特性を有する複数の有機ＥＬ素子と、
前記複数の有機ＥＬ素子のそれぞれを駆動する駆動トランジスタと、を含む複数の画素回路を含み、
白色表示において、同一画素内に含まれる有機ＥＬ素子それぞれに流れる電流の比が、前記電源線で生じる電圧降下の大きさにかかわらずほぼ一定となるように、前記画素回路のインピーダンスが調整されていることを特徴とするフルカラー表示装置。
【請求項２】
前記有機ＥＬ素子は画素電極を有しており、前記画素回路のインピーダンスは、前記画素電極の配線抵抗によって調整されていることを特徴とする請求項１に記載のフルカラー表示装置。
【請求項３】
前記画素回路のインピーダンスは、前記駆動トランジスタのチャネル長によって調整されていることを特徴とする請求項１に記載のフルカラー表示装置。
【請求項４】
前記画素回路のインピーダンスは、Ｉ−Ｖ特性の立ち上がりの小さい有機ＥＬ素子が含まれる画素回路ほど大きな値になっていることを特徴とする請求項１に記載のフルカラー表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−９５５９２（Ｐ２０１１−９５５９２Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５０６４２（Ｐ２００９−２５０６４２）
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月３０日（２００９．１０．３０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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