(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
近年、画像表示を行う表示装置の分野では、画素の発光素子として、流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の光学素子、例えば有機EL素子を用いた表示装置が開発され、商品化が進められている(例えば、特許文献1参照)。有機EL素子は、液晶素子などと異なり自発光素子である。そのため、有機EL素子を用いた表示装置(有機EL表示装置)では、光源(バックライト)が必要ないので、光源を必要とする液晶表示装置と比べて画像の視認性が高く、消費電力が低く、かつ素子の応答速度が速い。
【0003】
有機EL表示装置では、液晶表示装置と同様、その駆動方式として単純(パッシブ)マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とがある。前者は、構造が単純であるものの、大型かつ高精細の表示装置の実現が難しいなどの問題がある。そのため、現在では、アクティブマトリクス方式の開発が盛んに行なわれている。この方式は、画素ごとに配した発光素子に流れる電流を、発光素子ごとに設けた駆動回路内に設けた能動素子(一般にはTFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ))によって制御するものである。
【0004】
図15は、一般的な有機EL表示パネルの概略構成を表したものである。
図15に記載の表示パネル100は、複数の表示画素120が2次元配置された表示領域100Aを備えている。
【0005】
各表示画素120は、赤色用のサブピクセル120R、緑色用のサブピクセル120Gおよび青色用のサブピクセル120Bを含んで構成されている。サブピクセル120R,120G,120Bは、
図16に示したように、有機EL素子
121R,121G,121Bおよびそれに接続された画素回路122により構成されている。なお、
図16は、サブピクセル120R,120G,120Bの回路構成を表したものである。以下、サブピクセル120R,120G,120Bの総称として、サブピクセル120を用いるものとする。また、有機EL素子
121R,121G,121Bの総称として、有機EL素子
121を用いるものとする。
【0006】
画素回路122は、書込トランジスタTws、保持容量Cs、駆動トランジスタTdrによって構成されたものであり、2Tr1Cの回路構成となっている。ゲート線WSLが行方向に延在して形成されており、書込トランジスタTwsのゲート123Aに接続されている。ドレイン線DSLも行方向に延在して形成されており、駆動トランジスタTdrのドレイン124Cに接続されている。また、信号線DTLは列方向に延在して形成されており、書込トランジスタTwsのドレイン123Cに接続されている。書込トランジスタTwsのソース123Bは、駆動トランジスタTdrのゲート124Aと、保持容量Csの一端(端子125A)とに接続されている。駆動トランジスタTdrのソース124Bと保持容量Csの他端(端子125B)とが、有機EL素子
121のアノード127Aに接続されている。有機EL素子
121のカソード127Bは、外部カソード線CTLに接続されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、上記のサブピクセル120がボトムエミッション構造となっている場合には、書込トランジスタTwsが発光面側に配置されており、発光面から入射した外光が書込トランジスタTwsに直接、入射し得る。通常、トランジスタに光が入射した場合には、
図17に示したように、トランジスタ特性が変化し、オフ領域のリーク電流が増加する。そのため、書込トランジスタTwsに外光が入射した場合には、書込トランジスタTwsのリーク電流が増加するので、保持容量Csにチャージされていた電荷がリークし、
駆動トランジスタTdrのゲート−ソース間の電圧Vgsが低下し、輝度が低下してしまうという問題があった。
【0009】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、外光に起因する輝度の低下を低減することの可能
な表示装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
参考例に係る表示パネルは、自発光素子と、自発光素子を駆動する画素回路とを画素ごとに備えたものである。画素回路は、保持容量と、映像信号に対応する電圧を保持容量に書き込む第1トランジスタと、保持容量の電圧に基づいて有機EL素子を駆動する第2トランジスタとを有している。
参考例に係る表示パネルは、さらに、自発光素子から発せられた光を外部に出射する光出射面を有し、かつ、光出射面から第1トランジスタへ入射する外光を遮る遮光層を有している。
【0011】
本発明による表示装置は、自発光素子と、自発光素子を駆動する画素回路とを画素ごとに有する表示パネルと、画素回路を駆動する駆動回路とを備えたものである。この表示装置に含まれる表示パネルは、上記の表示パネルと同一の構成要素を有している。本発明による電子機器は、上記の表示装置を備えたものである。
【0012】
参考例に係る表示パネル、
本発明に係る表示装置
、および
本発明に係る電子機器では、光出射面から第1トランジスタへ入射する外光を遮る遮光層が設けられている。これにより、外光が第1トランジスタに直接入射するのを防ぐことができる。
【0013】
本発明において、表示パネルが、第1トランジスタのゲートに接続されたゲート線を有している場合に、遮光層が、ゲート線と並行して延在する帯状の形状となっていてもよい。このとき、遮光層が上述したように帯状の形状となっている場合に、遮光層が金属材料で構成されていることが好ましい。このようにした場合には、遮光層に対して外部から所定の信号を入力することが可能となる。
【発明の効果】
【0014】
参考例に係る表示パネル、
本発明に係る表示装置
、および
本発明に係る電子機器によれば、外光が第1トランジスタに直接入射するのを防ぐようにしたので、外光に起因して第1トランジスタのリーク電流の増加を低減することができる。その結果、外光に起因する輝度の低下を低減することができる。
【0015】
また、本発明において、遮光層がゲート線と並行して延在する金属配線となっている場合に、さらに、遮光層と交差する方向に延在する複数の検出線を設け、ゲート線に入力する走査信号を遮光層にも入力するとともに、各検出線に検出信号を入力するようにしたときには、表示パネルをタッチセンサとして機能させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第1の実施の形態
書込トランジスタの直下に遮光層が設けられている例
2.第2の実施の形態
遮光層がタッチセンサの走査電極として用いられている例
3.モジュールおよび適用例
【0018】
<1.第1の実施の形態>
[構成]
図1は、第1の実施の形態に係る表示装置1の全体構成の一例を表したものである。この表示装置1は、表示パネル10と、表示パネル10を駆動する駆動回路20とを備えている。
【0019】
表示パネル10は、複数の表示画素14が2次元配置された表示領域10Aを有している。表示パネル10は、外部から入力された映像信号20Aに基づく画像を、各表示画素14をアクティブマトリクス駆動することにより表示するものである。各表示画素14は、赤色用のサブピクセル13Rと、緑色用のサブピクセル13Gと、青色用のサブピクセル13Bとを含んでいる。なお、以下では、サブピクセル13R,11G,11Bの総称としてサブピクセル13を用いるものとする。
【0020】
図2は、サブピクセル13の回路構成の一例を表したものである。サブピクセル13は、
図2に示したように、有機EL素子11と、有機EL素子11に並列接続された容量Csubと、有機EL素子11を駆動する画素回路12とを有している。有機EL素子11は、特許請求の範囲の「自発光素子」の一具体例に相当する。なお、サブピクセル13Rには、有機EL素子11として、赤色光を発する有機EL素子11Rが設けられている。同様に、サブピクセル13Gには、有機EL素子11として、緑色光を発する有機EL素子11Gが設けられている。サブピクセル13Bには、有機EL素子11として、青色光を発する有機EL素子11Bが設けられている。
【0021】
画素回路12は、例えば、書込トランジスタTwsと、駆動トランジスタTdrと、保持容量Csとを含んで構成されたものであり、2Tr1Cの回路構成となっている。なお、画素回路12は、2Tr1Cの回路構成に限られるものではなく、互いに直列接続された2つの書込トランジスタTwsを有していてもよいし、上記以外のトランジスタや、容量を有していてもよい。
【0022】
書込トランジスタTwsは、映像信号に対応する電圧を保持容量Csに書き込むトランジスタである。駆動トランジスタTdrは、書込トランジスタTwsによって書き込まれた保持容量Csの電圧に基づいて有機EL素子11を駆動するトランジスタである。トランジスタTws,Tdrは、例えば、nチャネルMOS型の薄膜トランジスタ(TFT(Thin Film Transistor))により構成されている。なお、トランジスタTws,Tdrは、pチャネルMOS型のTFTにより構成されていてもよい。
【0023】
なお、本実施の形態の書込トランジスタTwsが特許請求の範囲の「第1トランジスタ」の一具体例に相当し、本実施の形態の駆動トランジスタTdrが特許請求の範囲の「第2トランジスタ」の一具体例に相当する。また、本実施の形態の保持容量Csが特許請求の範囲の「保持容量」の一具体例に相当する。
【0024】
駆動回路20は、タイミング生成回路21、映像信号処理回路22、データ線駆動回路23、ゲート線駆動回路24およびドレイン線駆動回路25を有している。駆動回路20は、また、データ線駆動回路23の出力に接続されたデータ線DTLと、ゲート線駆動回路24の出力に接続されたゲート線WSLと、ドレイン線駆動回路25の出力に接続されたドレイン線DSLとを有している。駆動回路20は、さらに、有機EL素子11のカソードに接続されたグラウンド線GNDを有している。なお、グラウンド線GNDは、グラウンドに接続されるものであり、グラウンドに接続されたときにグラウンド電圧(参照電圧)となる。
【0025】
タイミング生成回路21は、例えば、データ線駆動回路23、ゲート線駆動回路24およびドレイン線駆動回路25が連動して動作するように制御するものである。タイミング生成回路21は、例えば、外部から入力された同期信号20Bに応じて(同期して)、これらの回路に対して制御信号21Aを出力するようになっている。
【0026】
映像信号処理回路22は、例えば、外部から入力されたデジタルの映像信号20Aを補正すると共に、補正した後の映像信号をアナログに変換して信号電圧22Bをデータ線駆動回路23に出力するものである。
【0027】
データ線駆動回路23は、制御信号21Aの入力に応じて(同期して)、映像信号処理回路22から入力されたアナログの信号電圧22Bを、各データ線DTLを介して、選択対象の表示画素14(またはサブピクセル13)に書き込むものである。データ線駆動回路23は、例えば、信号電圧22Bと、映像信号とは無関係の一定電圧とを出力することが可能となっている。
【0028】
ゲート線駆動回路24は、制御信号21Aの入力に応じて(同期して)、複数のゲート線WSLに選択パルスを順次印加して、複数の表示画素14(またはサブピクセル13)をゲート線WSL単位で順次選択するものである。ゲート線駆動回路24は、例えば、書込トランジスタTwsをオンさせるときに印加する電圧と、書込トランジスタTwsをオフさせるときに印加する電圧とを出力することが可能となっている。
【0029】
ドレイン線駆動回路25は、制御信号21Aの入力に応じて(同期して)、所定の電圧を、各ドレイン線DSLを介して、各画素回路12の駆動トランジスタTdrのドレインに出力するようになっている。ドレイン線駆動回路25は、例えば、有機EL素子11を発光させるときに印加する電圧と、有機EL素子11を消光させるときに印加する電圧とを出力することが可能となっている。
【0030】
次に、
図2、
図3を参照して、各構成要素の接続関係および配置について説明する。なお、
図3は、サブピクセル13のレイアウトの一例を表したものである。
【0031】
ゲート線WSLは、行方向に延在して形成されており、コンタクト37Aを介して、書込トランジスタTwsのゲート31Aに接続されている。ドレイン線DSLも行方向に延在して形成されており、コンタクト37Bを介して、駆動トランジスタTdrのドレイン32Cに接続されている。データ線DTLは列方向に延在して形成されており、コンタクト37Cを介して、書込トランジスタTwsのドレイン31Cに接続されている。書込トランジスタTwsのソース31Bは駆動トランジスタTdrのゲート32Aと、保持容量Csの一端(端子33A)に接続されている。駆動トランジスタTdrのソース32Bと保持容量Csの他端(端子33B)とが、コンタクト37Dを介して、有機EL素子11のアノード35Aに接続されている。有機EL素子11のカソード35Bは、グラウンド線GNDに接続されている。容量Csubの一端(端子36A)は、保持容量Csの一端(端子33A)と、駆動トランジスタTdrのソース31Bと、有機EL素子11のアノード35Aとに接続されている。容量Csubの他端(端子36B)は、コンタクト37Eを介して、グラウンド線GNDに接続されている。
【0032】
次に、表示パネル10における書込トランジスタTwsおよびその近傍の断面構成について説明する。
図4は、表示パネル10における書込トランジスタTwsおよびその近傍(図中のα)の断面構成の一例を表したものである。表示パネル10は、例えば、
図4に示したように、書込トランジスタTwsおよびその近傍において、基板40上に、遮光層SHD、絶縁層41、ゲート電極31A、ゲート絶縁膜42、チャネル層31D、絶縁層43、基板44を基板40側からこの順に有している。表示パネル10は、さらに、例えば、
図4に示したように、チャネル層31Dの両脇に、書込トランジスタTwsのドレイン31Cおよびソース31Bを有している。ドレイン31Cは、チャネル層31Dの一端に接しており、ソース31Bは、チャネル層31Dの他端に接している。
【0033】
基板40,44は、例えば、ガラス基板,シリコン(Si)基板あるいは樹脂基板などからなる。遮光層SHDは、基板40上に形成されたものであり、具体的には、基板40と、書込トランジスタTwsのゲート電極31Aとの間に配置されている。遮光層SHDは、少なくとも、チャネル層31Dと対向する領域に形成されており、基板40側から入射してきた外光がチャネル層31Dに入射するのを妨げる役割を有している。遮光層SHDは、例えば、金属材料によって構成されている。遮光層SHDは、例えば、
図4、
図5に示したように、行方向に延在しており、ゲート線WSLと並行して延在する帯状の形状となっている。このとき、各遮光層SHDは、行方向に一列に配置された各書込トランジスタTwsのチャネル層31Dを覆っている。なお、書込トランジスタTwsがLDD(Lightly Doped Drain) 構造を有している場合には、遮光層SHDは、チャネル層31Dだけでなく、LDDと対向する領域にも形成されていることが好ましい。
【0034】
[動作・効果]
次に、本実施の形態の表示装置1の動作および効果について説明する。本実施の形態の表示装置1では、各サブピクセル13において画素回路12がオンオフ制御され、各サブピクセル13の有機EL素子11に駆動電流が注入されることにより、正孔と電子とが再結合して発光が起こる。この光は、カソード35Bおよび基板40を透過して、基板40の裏面に相当する光出射面40Aから外部に取り出される。その結果、表示パネル10において画像が表示される。
【0035】
ところで、本実施の形態のように、表示パネル10がボトムエミッション構造となっている場合には、書込トランジスタTwsが光出射面40A側に配置されており、光出射面40Aから入射した外光がトランジスタTwsに直接、入射し得る。通常、トランジスタに光が入射した場合には、
図17に示したように、トランジスタ特性が変化し、オフ領域のリーク電流が増加する。そのため、書込トランジスタTwsに外光が入射した場合には、書込トランジスタTwsのリーク電流が増加するので、保持容量Csにチャージされていた電荷がリークし、駆動トランジスタTdrのゲート−ソース間の電圧Vgsが低下し、輝度が低下してしまうという問題があった。
【0036】
一方、本実施の形態の表示装置1では、光出射面40Aから書込トランジスタTwsへ入射する外光を遮る遮光層SHDが設けられている。これにより、外光が書込トランジスタTwsに直接入射するのを防ぐことができる。これにより、外光に起因して書込トランジスタTwsのリーク電流の増加を低減することができ、外光に起因する輝度の低下を低減することができる。
【0037】
<2.第2の実施の形態>
[構成]
図6は、第2の実施の形態に係る表示装置2の全体構成の一例を表したものである。この表示装置2は、表示パネル50と、表示パネル50を駆動する駆動回路20とを備えている。この表示装置2は、静電容量型のタッチセンサを表示パネル50の内部に備えたものである。つまり、表示パネル50は、タッチセンサ内蔵型(インセル型)の表示パネルである。
【0038】
図7は、表示パネル50の断面構成の一例を表したものである。表示パネル50は、例えば、
図7に示したように、基板44と、絶縁層43と、書込トランジスタTwsを含むサブピクセル13と、遮光層SHDおよび基板40を含んで構成された積層パネル部51を有している。この表示パネル50は、また、例えば、
図7に示したように、基板45の表面に複数の検出電極DETが形成された検出パネル部52を有している。この表示パネル50において、積層パネル部51および検出パネル部52は、例えば、基板40と検出電極DETとが互いに向き合うようにして、接着層46を介して貼り合わされている。
【0039】
複数の検出電極DETは、例えば、
図8(A)に示したように、列方向に延在して形成されており、遮光層SHDと交差(例えば直交)している。
【0040】
本実施の形態の駆動回路20では、ゲート線駆動回路24は、各ゲート線WSLだけでなく、各遮光層SHDにも接続されており、各遮光層SHDに選択パルス(例えば
図8(B)のSHD1,SHD2の信号波形)が印加されるようになっている。つまり、本実施の形態では、各遮光層SHDは、タッチセンサの走査電極として用いられている。
【0041】
また、本実施の形態では、駆動回路20は、各検出電極DETに接続された検出回路26を有している。検出回路26は、例えば、
図8(B)のDET1,DET2に記載したように、各検出電極DETに検出パルスを印加し、各検出電極DETの電圧情報を外部に出力するようになっている。検出回路26は、例えば、指などの物体が検出電極DET2に近接した場合には、その物体が検出電極DET2に近接することによる容量変化に起因した歪みを有する波形を外部に出力するようになっている。
【0042】
[効果]
本実施の形態では、複数の遮光層SHDがタッチセンサの走査電極として用いられており、表示パネル50において遮光層SHDと交差する方向に延在する複数の検出電極DETが設けられている。これにより、簡易な構成で、外光に起因する輝度の低下を低減しつつ、タッチセンサの機能を付与することができる。
【0043】
<3.モジュールおよび適用例>
以下、上記実施の形態で説明した表示装置1の適用例について説明する。表示装置1は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
【0044】
[モジュール]
表示装置1は、例えば、
図9に示したようなモジュールとして、後述する適用例1〜5などの種々の電子機器に組み込まれる。このモジュールは、例えば、基板3の一辺に、表示パネル10,50を封止する部材(図示せず)から露出した領域210を設け、この露出した領域210に、タイミング生成回路21、映像信号処理回路22、データ線駆動回路23、ゲート線駆動回路24およびドレイン線駆動回路25の配線を延長して外部接続端子(図示せず)を形成したものである。外部接続端子には、信号の入出力のためのフレキシブルプリント配線基板(FPC;Flexible Printed Circuit)220が設けられていてもよい。
【0045】
[適用例1]
図10は、表示装置1が適用されるテレビジョン装置の外観を表したものである。このテレビジョン装置は、例えば、フロントパネル310およびフィルターガラス320を含む映像表示画面部300を有しており、この映像表示画面部300は、表示装置1により構成されている。
【0046】
[適用例2]
図11は、表示装置1が適用されるデジタルカメラの外観を表したものである。このデジタルカメラは、例えば、フラッシュ用の発光部410、表示部420、メニュースイッチ430およびシャッターボタン440を有しており、その表示部420は、表示装置1により構成されている。
【0047】
[適用例3]
図12は、表示装置1が適用されるノート型パーソナルコンピュータの外観を表したものである。このノート型パーソナルコンピュータは、例えば、本体510,文字等の入力操作のためのキーボード520および画像を表示する表示部530を有しており、その表示部530は、表示装置1により構成されている。
【0048】
[適用例4]
図13は、表示装置1が適用されるビデオカメラの外観を表したものである。このビデオカメラは、例えば、本体部610,この本体部610の前方側面に設けられた被写体撮影用のレンズ620,撮影時のスタート/ストップスイッチ630および表示部640を有しており、その表示部640は、表示装置1により構成されている。
【0049】
[適用例5]
図14は、表示装置1が適用される携帯電話機の外観を表したものである。この携帯電話機は、例えば、上側筐体710と下側筐体720とを連結部(ヒンジ部)730で連結したものであり、ディスプレイ740,サブディスプレイ750,ピクチャーライト760およびカメラ770を有している。そのディスプレイ740またはサブディスプレイ750は、表示装置1により構成されている。
【0050】
以上、上記各実施の形態および適用例を挙げて本発明を説明したが、本発明はそれらに限定されるものではなく、種々変形が可能である。
【0051】
例えば、上記実施の形態等では、表示装置がアクティブマトリクス型である場合について説明したが、アクティブマトリクス駆動のための画素回路12の構成は上記実施の形態等で説明したものに限られない。従って、必要に応じて容量素子やトランジスタを画素回路12に追加することが可能である。その場合、画素回路12の変更に応じて、上述したタイミング生成回路21、映像信号処理回路22、データ線駆動回路23、ゲート線駆動回路24およびドレイン線駆動回路25のほかに、必要な駆動回路を追加してもよい。また、この場合に、書込トランジスタTwsに相当するトランジスタが複数存在するときには、複数の書込トランジスタTwsのうち少なくとも1つに対して遮光層SHDが設けられていればよく、全てに対して遮光層SHDが設けられていることが好ましい。
【0052】
また、上記実施の形態等では、データ線駆動回路23、ゲート線駆動回路24およびドレイン線駆動回路25の駆動をタイミング生成回路21および映像信号処理回路22が制御していたが、他の回路がこれらの駆動を制御するようにしてもよい。また、データ線駆動回路23、ゲート線駆動回路24およびドレイン線駆動回路25の制御は、ハードウェア(回路)で行われていてもよいし、ソフトウェア(プログラム)で行われていてもよい。
【0053】
また、上記実施の形態等では、書込トランジスタTwsのソースおよびドレインや、駆動トランジスタTdrのソースおよびドレインが固定されたものとして説明されていたが、いうまでもなく、電流の流れる向きによっては、ソースとドレインの対向関係が上記の説明とは逆になることがある。
【0054】
また、上記実施の形態等では、遮光層SHDに対して1ラインずつ順次、選択パルスが入力される場合について説明されていたが、遮光層SHDに対して複数ラインごとに順次、選択パルスが入力されるようになっていてもよい。この場合には、ゲート線駆動回路24は、例えば、共通化したラインのうち1つのラインの選択パルスを遮光層SHDに対して入力するようにすればよい。
【0055】
また、上記実施の形態等では、書込トランジスタTwsおよび駆動トランジスタTdrがnチャネルMOS型のTFTにより形成されているものとして説明されていたが、書込トランジスタTwsおよび駆動トランジスタTdrの少なくとも一方がpチャネルMOS型のTFTにより形成されていてもよい。なお、駆動トランジスタTdrがpチャネルMOS型のTFTにより形成されている場合には、上記実施の形態等において、有機EL素子11のアノード35Aがカソードとなり、有機EL素子11のカソード35Bがアノードとなる。また、上記実施の形態等において、書込トランジスタTwsおよび駆動トランジスタTdrは、常に、アモルファスシリコン型のTFTやマイクロシリコン型のTFTである必要はなく、例えば、低温ポリシリコン型のTFTであってもよい。