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JP4092827B2 - 表示装置 - Google Patents

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JP4092827B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表示装置、特に、薄膜トランジスタ(以下TFTと記す)により駆動され、液相プロセスにて形成される高分子系の有機エレクトロルミネッセンス素子(以下OELDと記す)を備えた、薄膜トランジスタ駆動有機エレクトロルミネッセンス表示装置(以下TFT-OELDと記す)に関する。
【０００２】
【従来の技術】
TFT-OELDは、軽量・薄型・小型・高精細・広視角・低消費電力等を実現する表示装置として、将来的に有望視されている。図１に、従来のTFT-OELDを、図２に、その断面図を示す。ここでは、ひとつの画素11のみ図記しているが、実際には複数行・複数列の多数の画素11が存在する。ここでは、OLED18は高分子系であり、スピンコート・ブレード塗り・インクジェット等の液相プロセスにより形成される。
【０００３】
図１に示したような構造の場合、階調を実現するためには、ドライビングTFT17のゲート電圧を変化させ、コンダクタンスを変化させることで、OELD18を流れる電流を制御する必要がある。しかしながら、この方式によれば、特に中間調において、ドライビング
TFT17のトランジスタ特性のバラツキが、OELD18の輝度バラツキとして表れてしまい、画面が不均一となってしまうという問題が発生する。
【０００４】
そこで、図３に示すように、OELD18の発光面積を変化させることで、階調を実現する方式が考え出された（特願平9-233107号）。図４に、この方式の駆動方法を示す。走査線12に走査電位31が印加され、信号線13は、信号線(下位ビット)131および信号線
(上位ビット)132から成り、各々、信号電位32として、信号電位(下位ビット)321および信号電位(上位ビット)322が印加される。ドライビングTFT17は、ドライビングTFT(下位ビット)171およびドライビングTFT(上位ビット)172から成り、OELD18は、OELD(下位ビット)181およびOELD(上位ビット)182から成る。この例では、2ビット4階調について考えているため、OELD(下位ビット)181およびOELD(上位ビット)182の面積比は、1:2となる。
【０００５】
この方式では、ドライビングTFT17は、近似的に完全なオン状態および近似的に完全なオフ状態の、2状態のどちらかをとる。オン状態では、ドライビングTFT17の抵抗は、OELD18の抵抗に比べて、無視できるほど小さく、ドライビングTFT17およびOELD18を流れる電流量は、ほぼOELD17の抵抗のみで決まる。故に、ドライビングTFT17のトランジスタ特性のバラツキが、OELD18の輝度バラツキとして表れることはない。また、オフ状態では、OELD18に印加される電圧が、しきい値電圧以下になるため、OELD18は全く発光せず、やはり、ドライビングTFT17のトランジスタ特性のバラツキが、OELD18の輝度バラツキとして表れることはない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図５は、図３および図４に示した、OELD18の発光面積を変化させることで階調表示を実現するTFT-OELDの、断面図である。図５(a)は、OELD(下位ビット)181の断面図で、図５(b)は、OELD(上位ビット)182の断面図である。OELD(下位ビット)181の発光部25
と、OELD(上位ビット)182の発光部25との比は、1:2になることが望まれている。
【０００７】
発光層22は、高分子系のOELDであり、液相プロセスにて形成される。バンク24の表面は、撥液性になっており、発光層22は残らないので、OELD18はパターニングされ、その面積が決定される。バンク24の側面については、撥液性になるか親液性になるか
は、材料・プロセスに依存する。
【０００８】
図５では、バンク24の側面が、親液性の場合を仮定している。液相プロセス特有の現象として、発光層22が、バンク24の側面に引き寄せられたような断面形状となっている。この場合、発光層22のより薄い部分を電流は流れ、この部分が発光部25となる。ここで述べたような、発光層22の断面形状は、液体の量・液体の物性・液体の初期位置・基板の状態・温度・雰囲気などに敏感で、制御するのは困難である。すなわち、望みどおりの発光面積の絶対値を得ることは、難しい。このため、OELD(下位ビット)181の発光部25と、OELD(上位ビット)182の発光部25との比を、正確に1:2にすることは困難で、結局、正確な階調を得ることは、難しい。
【０００９】
図６は、図５と同様、OELD(下位ビット)181の断面図(図６(a))およびOELD(上位ビット)182の断面図(図５(b))である。図６では、バンク24の側面が、撥液性の場合を仮定している。液相プロセス特有の現象として、発光層22が、バンク24の側面から遠ざかるよ
うな断面形状となっている。この場合も、発光層22のより薄い部分を電流は流れ、この部分が発光部25となる。このときも、図５の場合と同様に、OELD(下位ビット)181の発光部25と、OELD(上位ビット)182の発光部25との比を、正確に1:2にすることは困難
で、正確な階調を得ることは、難しい。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、正確な発光部25の比を得て、正確な階調を得ることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
(1) 請求項１記載の本発明は、各画素に、複数のTFTおよび複数のOELDが形成され、TFTおよびOELDは、直列に接続され、TFTのオン・オフ状態を切り替え、OELDを発光させる面積を制御することで、階調を実現する、表示装置において、複数のOELD
は、各々同じ形状であり、OELDを発光させる個数を制御することで、階調を実現することを特徴とする、表示装置である。
【００１２】
本構成によれば、OELDが、液相プロセス特有の現象として、バンクの側面に引き寄せられたような断面形状あるいはバンクの側面から遠ざかるような断面形状となった場合でも、各OELDの発光部を同一な面積とし、正確な階調を得ることが、可能となる。
何故なら、本構成でも、望みどおりの発光面積の絶対値を得ることは、難しいが、複数のOELDの発光面積は互いに等しくなるため、これらの個数を制御することで、発光面積の比を正確にすることが可能だからである。
【００１３】
(2) 請求項２記載の本発明は、請求項１記載の、表示装置において、複数のOELDは、円形であることを特徴とする、表示装置である。
【００１４】
本構成によれば、より正確に各OELDの発光部を同一な面積とし、正確な階調を得ることが、可能となる。その理由は、次のとおりである。OELDが矩形等の頂点を持っている形状の場合には、その頂点部の引き寄せられる、あるいは、頂点部が満たされな
いなどの現象が発生する可能性がある。この現象は、上記した断面形状の問題と同じ理由で、正確な階調を得るための妨げになる。この現象は、上記した断面形状の問題よりも、さらに液体の量・液体の物性・液体の初期位置・基板の状態・温度・雰囲気などに敏感で、隣接するOELD間でも制御するのは困難である。OELDを円形にすることで、この現象を回避できる。
【００１５】
(3) 請求項３記載の本発明は、請求項１記載の、表示装置において、複数のOELDは、横方向あるいは縦方向に、等間隔に配置されていることを特徴とする、表示装置である。
【００１６】
本構成によれば、より正確に各OELDの発光部を同一な面積とし、正確な階調を得ることが、可能となる。その理由は、次のとおりである。スピンコート・ブレード塗りでOELDを形成するときは、一旦画素全体に塗布された発光層が、バンク表面の撥液性のために、自然とバンクの凹部に流れ込む。インクジェットのよる場合も、ときにはこのようになる。このとき、バンク凹部の周囲の凸部の面積が広いところでは、この部分に塗布された発光層が、すべてバンク凹部に流れ込むため、発光層は厚くなる。バンク凹部の周囲の凸部の面積が狭いところでは、発光層は薄くなる。結局、発光層の膜厚のバラツキが発生する。複数のOELDを、横方向あるいは縦方向に、等間隔に配置することで、このバラツキを回避できる。
【００１７】
また、本構成によれば、インクジェットプロセスによりOELDを形成する場合に、等間隔でインク吐出すればよいため、製造が簡単となる可能性がある。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１９】
（実施例１）
図７は、本発明の実施例１に係るTFT-OELDの、画素を示す図である。ここでは、ひとつの画素11のみ図記しているが、実際には複数行・複数列の多数の画素11が存在する。
【００２０】
OELD(下位ビット)181は、OELD(下位ビット・矩形)1811から成り、OELD(上位ビット)182は、OELD(上位ビット・第1・矩形)18211とOELD(上位ビット・第2・矩形)18221から成っている。請求項１で示したように、OELD(下位ビット・矩形)1811・OELD(上位ビット・第1・矩形)18211・OELD(上位ビット・第2・矩形)18221は同じ形状をしているので、同じ発光面積が得られ、発光するOELD18の個数を変化させることで、正確な階調を得ることが可能となる。
【００２１】
（実施例２）
図８は、本発明の実施例２に係るTFT-OELDの、画素を示す図である。ここでは、ひとつの画素11のみ図記しているが、実際には複数行・複数列の多数の画素11が存在する。
【００２２】
OELD(下位ビット)181は、OELD(下位ビット・円形)1812から成り、OELD(上位ビット)182は、OELD(上位ビット・第1・円形)18212とOELD(上位ビット・第2・円形)18222から成っている。請求項２で示したように、OELD(下位ビット・円形)1812・OELD(上位ビット・第1・円形)18212・OELD(上位ビット・第2・円形)18222は、円形となっているので、より正確に同じ発光面積が得られ、正確な階調を得ることが可能となる。
【００２３】
（実施例３）
図９は、本発明の実施例３に係るTFT-OELDの、画素を示す図である。ここでは、ひとつの画素11のみ図記しているが、実際には複数行・複数列の多数の画素11が存在する。
【００２４】
OELD(下位ビット)181は、OELD(下位ビット・円形)1812から成り、OELD(上位ビット)182は、OELD(上位ビット・第1・円形)18212とOELD(上位ビット・第2・円形)18222から成っている。請求項３で示したように、OELD(下位ビット・円形)1812・OELD(上位ビット・第1・円形)18212・OELD(上位ビット・第2・円形)18222は、その画素11の内部だけでなく、隣接する画素11に対しても、横方向および縦方向に、等間隔に配置されている。このため、より正確に各OELDの発光部を同一な面積とし、正確な階調を得ることが、可能となる。
【００２５】
なお、各画素に形成されるＥＬ素子として、実施例１では、矩形状の素子を例として示し、実施例２，３では、円形状の素子を示したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、多角形状や楕円形状の素子でも正確な階調を得る事ができる。特に、楕円形状の素子は、円形状の場合と同様に、矩形状としたときの頂点部がないので、頂点部が発光層により満たされないという問題は一切ない。
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によればエレクトロルミネッセンス素子の発光させる発光部面積を制御することにより、正確な階調を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の、TFTのコンダクタンスを変化させることで階調表示を実現するTFT-OELDの、画素を示す図。
【図２】 TFT-OELDの、断面図。
【図３】従来の、OELDの発光面積を変化させることで階調表示を実現するTFT-OELDの、画素を示す図。
【図４】従来の、OELDの発光面積を変化させることで階調表示を実現するTFT-OELDの、駆動方法を示す図。
【図５】従来の、OELDの発光面積を変化させることで階調表示を実現するTFT-OELDにおける、OELDの断面図（バンク側面が親液性の場合）。(a)はOELD(下位ビット)の図、(b)はOELD(上位ビット)の図。
【図６】従来の、OELDの発光面積を変化させることで階調表示を実現するTFT-OELDにおける、OELDの断面図（バンク側面が撥液性の場合）。(a)はOELD(下位ビット)の図、(b)はOELD(上位ビット)の図。
【図７】本発明の実施例１に係るTFT-OELDの画素を示す図。
【図８】本発明の実施例２に係るTFT-OELDの画素を示す図。
【図９】本発明の実施例３に係るTFT-OELDの画素を示す図。
【符号の説明】
１１ 画素
１２ 走査線
１３ 信号線
１３１ 信号線(下位ビット)
１３２ 信号線(上位ビット)
１４ 電流供給線
１５ 保持容量
１５１ 保持容量(下位ビット)
１５２ 保持容量(上位ビット)
１６ サンプリングTFT
１６１ サンプリングTFT(下位ビット)
１６２ サンプリングTFT(上位ビット)
１７ ドライビングTFT
１７１ ドライビングTFT(下位ビット)
１７２ ドライビングTFT(上位ビット)
１８ OELD
１８１ OELD(下位ビット)
１８１１ OELD(下位ビット・矩形)
１８１２ OELD(下位ビット・円形)
１８２ OELD(上位ビット)
１８２１１ OELD(上位ビット・第1・矩形)
１８２２１ OELD(上位ビット・第2・矩形)
１８２１２ OELD(上位ビット・第1・円形)
１８２２２ OELD(上位ビット・第2・円形)
２１ 陽極
２２ 発光層
２３ 陰極
２４ バンク
２５ 発光部
３１ 走査電位
３２１ 信号電位(下位ビット)
３２２ 信号電位(上位ビット)

Claims (6)

  1. 複数の画素を有し、各画素に複数の薄膜トランジスタ及び複数の有機エレクトロルミネッセンス素子を備える表示装置であって、
    前記各有機エレクトロルミネッセンス素子は各々同じ形状であり、
    前記各薄膜トランジスタはオン状態あるいはオフ状態のいずれかをとり、
    前記各薄膜トランジスタのオン・オフ状態を切り替えることで前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子の発光する個数を制御して階調表示すること
    を特徴とする表示装置。
  2. 請求項１に記載の表示装置において、
    前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子は円形であること
    を特徴とする表示装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の表示装置において、
    前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子は横方向に等間隔に配置されていること
    を特徴とする表示装置。
  4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の表示装置において、
    前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子は縦方向に等間隔に配置されていること
    を特徴とする表示装置。
  5. 請求項１に記載の表示装置において、
    少なくとも第１、第２の信号線をさらに備え、
    前記各画素は、
    さらに、前記第１の信号線に接続された第１のサンプリング薄膜トランジスタ、及び前記第２の信号線に接続された第２のサンプリング薄膜トランジスタを含み、
    前記複数の有機エレクトロルミネッセンス素子のうち、１個の有機エレクトロルミネッセンス素子が前記第１のサンプリング薄膜トランジスタを介して前記第１の信号線から供給される信号で発光が制御されるとともに、前記１個の有機エレクトロルミネッセンス素子以外の２個の有機エレクトロルミネッセンス素子が前記第２のサンプリング薄膜トランジスタを介して前記第２の信号線から供給される信号で発光が制御されること
    を特徴とする表示装置。
  6. 請求項５に記載の表示装置において、
    複数の走査線をさらに備え、
    前記第１のサンプリング薄膜トランジスタのゲート及び前記第２のサンプリング薄膜トランジスタのゲートが前記複数の走査線のうちの共通の１つの走査線に接続されていること
    を特徴とする表示装置。
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