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JPH1173158A - 表示素子 - Google Patents

表示素子

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Publication number
JPH1173158A
JPH1173158A JP9233107A JP23310797A JPH1173158A JP H1173158 A JPH1173158 A JP H1173158A JP 9233107 A JP9233107 A JP 9233107A JP 23310797 A JP23310797 A JP 23310797A JP H1173158 A JPH1173158 A JP H1173158A
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JP
Japan
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light emitting
bit
resistance
emitting element
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP9233107A
Other languages
English (en)
Inventor
Mutsumi Kimura
睦 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
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Priority to TW087113913A priority patent/TW385420B/zh
Priority to US09/297,263 priority patent/US6518941B1/en
Priority to CNB988015862A priority patent/CN1146849C/zh
Priority to PCT/JP1998/003756 priority patent/WO1999012150A1/ja
Priority to DE69833257T priority patent/DE69833257T2/de
Priority to KR1019997003441A priority patent/KR100594828B1/ko
Priority to EP98938969A priority patent/EP0949603B1/en
Publication of JPH1173158A publication Critical patent/JPH1173158A/ja
Priority to US10/321,656 priority patent/US7236164B2/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流発光表示素子において、トランジスタの
コンダクタンスの不均一性に起因する、発光素子の発光
強度の不均一性を低減し、画質の向上を実現することで
ある。 【解決手段】 各画素に発光強度が各々異なる複数の発
光素子を形成し、各発光素子の発光または非発光を制御
することにより、階調を表現する。デジタル信号が各画
素まで伝達され、各発光素子に直列に接続された薄膜ト
ランジスタにより、制御する。各発光素子の発光強度
は、公比２の等比数列である。 薄膜トランジスタのオ
ン抵抗は、発光素子のオン抵抗よりも小さく、薄膜トラ
ンジスタのオフ抵抗は、発光素子のオフ抵抗よりも大き
い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表示素子、特に、
薄膜トランジスタおよび電流により発光する素子を備え
た表示素子（以下、電流発光表示素子と表記する）に関
する。
【０００２】
【従来の技術】大型・高精細・広視角・低消費電力を実
現する、将来的に非常に有望な電流発光表示素子とし
て、薄膜トランジスタ有機エレクトロルミネッセンス素
子（以下、ＴＦＴ−ＯＥＬＤと表記する）が挙げられ
る。
【０００３】従来のＴＦＴ−ＯＥＬＤの駆動を調査する
ために、日本特許情報機構のＰＡＴＯＬＩＳにより、以
下の検索式をもちいて検索したところ、７１件がヒット
した。
【０００４】（ＥＬ＋（エレクトロ＊ルミネセンス））
＊表示＊駆動＊（法＋方法＋方式）これら全てを精査し
たところ、典型的な従来のＴＦＴ−ＯＥＬＤの駆動は、
以下に説明するようになものである。
【０００５】図５に、従来のＴＦＴ−ＯＥＬＤの等価回
路を示す。ここでは、１画素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が存在する。
【０００６】シフトレジスタ１０１からパルスが出力さ
れ、アナログ信号供給線１０２２のアナログ信号は、伝
送スイッチ１０３２を通じて、ソース線１０４２へ伝達
される。このとき選択されているゲート線１０９に対し
ては、アナログ信号は、スイッチングトランジスタ１０
５２を通じて、保持容量１０６２に伝達される。アナロ
グ信号によりカレントトランジスタ１０７２のコンダク
タンスが制御され、有機ＥＬ素子１０８２はアナログ信
号に対応した強度で発光する。
【０００７】図６に、従来のＴＦＴ−ＯＥＬＤの駆動方
法を示す。
【０００８】第０列のシフトレジスタのパルスＳＲ０に
より、アナログ信号Ａは、第０列のソース線の電位Ｓ０
へと伝達される。また、第１列のシフトレジスタのパル
スＳＲ１により、アナログ信号Ａは、第１列のソース線
の電位Ｓ１へと伝達される。まず、第０行のゲート線の
パルスＧ０が印加されているときは、第０列のソース線
の電位Ｓ０は、第０行・第０列の保持容量の電位Ｃ００
に伝達され、第１列のソース線の電位Ｓ１は、第０行・
第１列の保持容量の電位Ｃ０１に伝達される。次に、第
１行のゲート線のパルスＧ１が印加されているときは、
第０列のソース線の電位Ｓ０は、第１行・第０列の保持
容量の電位Ｃ１０に伝達され、第１列のソース線の電位
Ｓ１は、第１行・第１列の保持容量の電位Ｃ１１に伝達
される。各保持容量１０６２の電位、すなわち対応する
アナログ信号Ａに従って、各有機ＥＬ素子１０８２が所
定の強度で発光する。
【０００９】また、液晶表示素子の駆動方法のひとつ
に、面積階調方式が挙げられる。液晶表示素子では、中
間電圧で、法線方向から逸脱した方向において、透過率
の変化や階調反転が顕著である。面積階調方式はこの課
題を解決することを目的としたもので、全透過、全不透
過の面積比率により、階調を表現するものである。これ
により、液晶表示素子の広視角化が実現されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来例では、有機ＥＬ
素子１０８２の発光強度を制御するために、アナログ信
号を用いて、カレントトランジスタ１０７２のコンダク
タンスを制御していた。すなわち、中間調を得るために
は、カレントトランジスタ１０７２のコンダクタンスと
有機ＥＬ素子１０８２のコンダクタンスとを同等にし
て、カレントトランジスタ１０７２と有機ＥＬ素子１０
８２との電圧分割により、有機ＥＬ素子１０８２に印加
される電圧を制御しなければならない。しかし、このよ
うなとき、パネル内またはパネル間でカレントトランジ
スタ１０７２のコンダクタンスに不均一性が生じた場
合、そのまま有機ＥＬ素子１０８２の発光強度の不均一
性として視認されてしまうという問題があった。
【００１１】そこで、本発明の目的は、表示素子、また
は電流発光表示素子、特にＴＦＴ−ＯＥＬＤにおいて、
トランジスタのコンダクタンスの不均一性に起因する、
発光素子、特に有機ＥＬ素子の発光強度の不均一性を低
減し、画質の向上を実現することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）請求項１記載の本発明は、複数の走査線および複
数の信号線と、前記走査線と前記信号線によりマトリク
ス状に形成された画素とを有し、前記画素に複数の薄膜
トランジスタおよび複数の発光素子が形成されてなる表
示素子において、前記薄膜トランジスタおよび前記発光
素子は各々直列に接続され、前記発光素子の発光強度が
各々異なることを特徴とする。
【００１３】本構成によれば、各々異なる発光強度であ
る複数の発光素子のそれぞれを、完全にオン状態あるい
は完全にオフ状態のどちらかになるように制御するとい
う階調方式が可能となる。これにより、薄膜トランジス
タのコンダクタンスの不均一性に起因する、発光素子の
発光強度の不均一性を低減することが可能となる。
【００１４】（２）請求項２記載の本発明は、請求項１
記載の表示素子において、デジタル信号が、画素まで伝
達されることを特徴とする、表示素子である。
【００１５】本構成によれば、画素毎に、各々異なる発
光強度である複数の発光素子のそれぞれを、完全にオン
状態あるいは完全にオフ状態のどちらかになるように制
御することが可能となる。
【００１６】（３）請求項３記載の本発明は、請求項１
記載の表示素子において、発光素子の発光強度が、公比
２の等比数列であることを特徴とする、表示素子であ
る。
【００１７】本構成によれば、画素毎にＤＡコンバータ
を備えることになり、デジタル信号に対応した発光強度
特性を得ることが可能となる。
【００１８】（４）請求項４記載の本発明は、請求項１
記載の表示素子において、薄膜トランジスタのオン抵抗
が、発光素子のオン抵抗よりも小さく、薄膜トランジス
タのオフ抵抗が、発光素子のオフ抵抗よりも大きいこと
を特徴とする、表示素子である。
【００１９】本構成によれば、薄膜トランジスタのオン
状態とオフ状態とを切り替えることにより、発光素子の
オン状態とオフ状態を切り替えることが可能となる。
【００２０】好ましくは、薄膜トランジスタのオン抵抗
は、発光素子のオン抵抗に比べて、無視できるほど小さ
いほうがよい。このとき、発光素子を流れる電流は、発
光素子のオン抵抗のみで決定され、薄膜トランジスタの
オン抵抗が多少増減しようと、関係ない。故に、トラン
ジスタのコンダクタンスの不均一性に起因する、発光強
度の不均一性は、抑制される。さらに、好ましくは、薄
膜トランジスタのオフ抵抗は、発光素子のオフ抵抗に比
べて、極めて大きくほうがよい。このとき、発光素子を
確実にオフ状態にすることができる。
【００２１】（５）請求項５記載の本発明は、請求項１
記載の表示素子において、薄膜トランジスタが、６００
℃以下の低温プロセスで形成された、多結晶シリコン薄
膜トランジスタであることを特徴とする、表示素子であ
る。
【００２２】本構成によれば、安価かつ大面積を実現す
るのと同時に、発光素子の駆動が可能な高移動度、高信
頼性等の特長を得ることが可能となる。
【００２３】（６）請求項６記載の本発明は、請求項１
記載の表示素子において、発光素子が、インクジェット
プロセスで形成された、有機エレクトロルミネッセンス
素子であることを特徴とする、表示素子である。
【００２４】本構成によれば、高発光効率・長寿命等の
優れた特性を実現する有機エレクトロルミネッセンス素
子を、パネル上にパターニングすることが可能になる。
【００２５】
【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。
【００２６】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの等価回路図である。ここでは、
１画素のみ図記しているが、実際には複数行・複数列の
多数の画素が存在する。
【００２７】シフトレジスタ１０１からパルスが出力さ
れ、第０〜３ビットのデジタル信号供給線１０２１０〜
１０２１３のデジタル信号は、それぞれ第０〜３ビット
の伝送スイッチ１０３１０〜１０３１３を通じて、それ
ぞれ第０〜３ビットのソース線１０４１０〜１０４１３
へ伝達される。すなわち、デジタル信号が、各画素まで
伝達されている。このとき選択されているゲート線１０
９に対しては、デジタル信号は、それぞれ第０〜３ビッ
トのスイッチングトランジスタ１０５１０〜１０５１３
を通じて、それぞれ第０〜３ビットの保持容量１０６１
０〜１０６１３に伝達される。薄膜トランジスタである
カレントトランジスタ１０７１０〜１０７１３と、電流
素子である有機ＥＬ素子１０８１０〜１０８１３とは、
各々直列に接続されている。故に、デジタル信号により
第０〜３ビットのカレントトランジスタ１０７１０〜１
０７１３のオン・オフが制御され、第０〜３ビットの有
機ＥＬ素子１０８１０〜１０８１３はデジタル信号に対
応して発光または非発光となる。
【００２８】図２に、本発明の実施例１に係るＴＦＴ−
ＯＥＬＤの平面図および断面図を示す。
【００２９】発光素子である第０〜３ビットの有機ＥＬ
素子１０８１０〜１０８１３の面積が、各々異なってい
るため、発光強度が各々異なり。いわゆる面積階調方式
が可能となる。また、その面積すなわち発光強度が、公
比２の等比数列となっており、ＤＡコンバータの機能
も、各画素毎に内蔵していることになる。
【００３０】ここでは、シフトレジスタ１０１、第０〜
３ビットの伝送スイッチ１０３１０〜１０３１３、第０
〜３ビットのスイッチングトランジスタ１０５１０〜１
０５１３、カレントトランジスタ１０７１０〜１０７１
３等を構成する薄膜トランジスタが、６００℃以下の低
温プロセスで形成された、多結晶シリコン薄膜トランジ
スタである。ただし、同等の機能を持つものであれば、
他の素子でも構わない。また、第０〜３ビットの有機Ｅ
Ｌ素子１０８１０〜１０８１３は、インクジェットプロ
セスで形成されている。ただし、他のプロセスで形成さ
れていたり、有機ＥＬ素子以外の電流発光素子であって
もかまわない。
【００３１】図３に、本発明の実施例１に係るＴＦＴ−
ＯＥＬＤの駆動方法を示す。
【００３２】第０列のシフトレジスタのパルスＳＲ０に
より、第０および１ビットのデジタル信号Ｄ０およびＤ
１は、第０列・第０および１ビットのソース線の電位Ｓ
００およびＳ０１へと伝達される。また、第１列のシフ
トレジスタのパルスＳＲ１により、第０および１ビット
のデジタル信号Ｄ０およびＤ１は、第１列・第０および
１ビットのソース線の電位Ｓ１０およびＳ１１へと伝達
される。まず、第０行のゲート線のパルスＧ０が印加さ
れているときは、第０列・第０および１ビットのソース
線の電位Ｓ００およびＳ０１は、第０行・第０列・第０
および１ビットの保持容量の電位Ｃ０００およびＣ００
１に伝達され、第１列・第０および１ビットのソース線
の電位Ｓ１０およびＳ１１は、第０行・第１列・第０お
よび１ビットの保持容量の電位Ｃ０１０およびＣ０１１
に伝達される。次に、第１行のゲート線のパルスが印加
されているときは、第０列・第０および１ビットのソー
ス線の電位Ｓ００およびＳ０１は、第１行・第０列・第
０、１ビットの保持容量の電位Ｃ１００およびＣ１０１
に伝達され、第１列・第０および１ビットのソース線の
電位Ｓ１０およびＳ１１は、第１行・第１列・第０およ
び１ビットの保持容量の電位Ｃ１１０およびＣ１１１に
伝達される。各保持容量の電位、すなわち対応するデジ
タル信号に従って、各有機ＥＬ素子が所定の発光または
非発光となる。
【００３３】ここで、オン状態のカレントトランジスタ
の抵抗は、オン状態の有機ＥＬ素子の抵抗に比べて、無
視できるほど小さくなっている。このため、有機ＥＬ素
子を流れる電流は、共通電極１１０と上側電極１１１間
電圧に対する、有機ＥＬ素子の抵抗のみで決定され、カ
レントトランジスタの抵抗が多少増減しようと、関係な
い。故に、トランジスタのコンダクタンスの不均一性に
起因する、発光強度の不均一性は、抑制される。また、
オフ状態のカレントトランジスタの抵抗は、オフ状態の
有機ＥＬ素子の抵抗に比べて、極めて大きくなってい
る。このため確実に有機ＥＬ素子をオフ状態にすること
ができる。
【００３４】（実施例２）図４は、本発明の実施例２に
係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの等価回路図である。
【００３５】本実施例のＴＦＴ−ＯＥＬＤの動作・機能
・効果は、実施例１とほぼ同等である。ただし、本実施
例では、ゲート線１０９を下位ビット用ゲート線１０９
０および上位ビット用ゲート線１０９１に分割し、おの
おの第０ビットと第１ビット、および、第２ビットと第
３ビットの機能を受け持たせている。これにより、デジ
タル供給線の本数、１列あたりの伝送スイッチおよびソ
ース線の本数を、４から２に減少させることができる。
ただし、ゲート線の走査信号、シフトレジスタのパルス
およびデジタル信号の周波数は倍増する。
【００３６】（他の実施例）本発明は、電流発光表示素
子において、トランジスタのコンダクタンスの不均一性
に起因する、発光素子の発光強度の不均一性を低減する
ことを目的とするため、液晶表示素子の面積階調方式と
は、本質的に異なる。実際、電流発光表示素子において
は、発光強度さえ異なれば、面積が異なっている必要さ
えない。ただし、その構造には、類似した点が見られ
る。故に、液晶表示素子の面積階調方式に対して発表さ
れている実施例の多くは、本発明の階調方式に適用する
ことが可能で、その発表に記述されている効果が期待で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの等
価回路図。
【図２】本発明の実施例１に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの平
面図および断面図。
【図３】本発明の実施例１に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの駆
動方法。
【図４】本発明の実施例２に係るＴＦＴ−ＯＥＬＤの等
価回路図。
【図５】従来のＴＦＴ−ＯＥＬＤの等価回路図。
【図６】従来のＴＦＴ−ＯＥＬＤの駆動方法。
【符号の説明】
１０１ シフトレジスタ １０２１０ 第０ビットのデジタル信号供給線 １０２１１ 第１ビットのデジタル信号供給線 １０２１２ 第２ビットのデジタル信号供給線 １０２１３ 第３ビットのデジタル信号供給線 １０２２ アナログ信号供給線 １０３１０ 第０ビットの伝送スイッチ １０３１１ 第１ビットの伝送スイッチ １０３１２ 第２ビットの伝送スイッチ １０３１３ 第３ビットの伝送スイッチ １０３２ 伝送スイッチ １０４１０ 第０ビットのソース線 １０４１１ 第１ビットのソース線 １０４１２ 第２ビットのソース線 １０４１３ 第３ビットのソース線 １０４２ ソース線 １０５１０ 第０ビットのスイッチングトランジスタ １０５１１ 第１ビットのスイッチングトランジスタ １０５１２ 第２ビットのスイッチングトランジスタ １０５１３ 第３ビットのスイッチングトランジスタ １０５２ スイッチングトランジスタ １０６１０ 第０ビットの保持容量 １０６１１ 第１ビットの保持容量 １０６１２ 第２ビットの保持容量 １０６１３ 第３ビットの保持容量 １０６２ 保持容量 １０７１０ 第０ビットのカレントトランジスタ １０７１１ 第１ビットのカレントトランジスタ １０７１２ 第２ビットのカレントトランジスタ １０７１３ 第３ビットのカレントトランジスタ １０７２ カレントトランジスタ １０８１０ 第０ビットの有機ＥＬ素子 １０８１１ 第１ビットの有機ＥＬ素子 １０８１２ 第２ビットの有機ＥＬ素子 １０８１３ 第３ビットの有機ＥＬ素子 １０８２ 有機ＥＬ素子 １０９ ゲート線 １０９０ 下位ビット用ゲート線 １０９１ 上位ビット用ゲート線 １１０ 共通電極 １１１ 上側電極 ＳＲ０ 第０列のシフトレジスタのパルス ＳＲ１ 第１列のシフトレジスタのパルス Ｄ０ 第０ビットのデジタル信号 Ｄ１ 第１ビットのデジタル信号 Ａ アナログ信号 Ｓ００ 第０列・第０ビットのソース線の電位 Ｓ０１ 第０列・第１ビットのソース線の電位 Ｓ１０ 第１列・第０ビットのルソース線の電位 Ｓ１１ 第１列・第１ビットのソース線の電位 Ｓ０ 第０列のソース線の電位 Ｓ１ 第１列のソース線の電位 Ｇ０ 第０行のゲート線のパルス Ｇ１ 第１行のゲート線のパルス Ｃ０００ 第０行・第０列・第０ビットの保持容量の電
位 Ｃ００１ 第０行・第０列・第１ビットの保持容量の電
位 Ｃ０１０ 第０行・第１列・第０ビットの保持容量の電
位 Ｃ０１１ 第０行・第１列・第１ビットの保持容量の電
位 Ｃ１００ 第１行・第０列・第０ビットの保持容量の電
位 Ｃ１０１ 第１行・第０列・第１ビットの保持容量の電
位 Ｃ１１０ 第１行・第１列・第０ビットの保持容量の電
位 Ｃ１１１ 第１行・第１列・第１ビットの保持容量の電
位 Ｃ００ 第０行・第０列の保持容量の電位 Ｃ０１ 第０行・第１列の保持容量の電位 Ｃ１０ 第１行・第０列の保持容量の電位 Ｃ１１ 第１行・第１列の保持容量の電位

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の走査線および複数の信号線と、前
    記走査線と前記信号線によりマトリクス状に形成された
    画素とを有し、前記画素に複数の薄膜トランジスタおよ
    び複数の発光素子が形成されてなる表示素子において、 前記薄膜トランジスタおよび前記発光素子は各々直列に
    接続され、前記発光素子の発光強度が各々異なることを
    特徴とする表示素子。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の表示素子において、デジ
    タル信号が、前記画素まで伝達されることを特徴とする
    表示素子。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の表示素子において、 前記発光素子の発光強度が、公比２の等比数列であるこ
    とを特徴とする表示素子。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の表示素子において、 前記薄膜トランジスタのオン抵抗が、前記発光素子のオ
    ン抵抗よりも小さく、 前記薄膜トランジスタのオフ抵抗が、前記発光素子のオ
    フ抵抗よりも大きいことを特徴とする表示素子。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の表示素子において、 前記薄膜トランジスタが、６００℃以下の低温プロセス
    で形成された、多結晶シリコン薄膜トランジスタである
    ことを特徴とする表示素子。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の表示素子において、 前記発光素子が、インクジェットプロセスで形成され
    た、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特
    徴とする表示素子。
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