特許 6285158 有機ＥＬ表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6285158

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】有機ＥＬ表示装置

(51)【国際特許分類】

   G09G 3/3233 20160101AFI20180215BHJP

   G09G 3/30 20060101ALI20180215BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20180215BHJP

   H01L 51/50 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   G09G3/3233

   G09G3/30 J

   G09G3/30 K

   G09G3/20 641D

   G09G3/20 642K

   G09G3/20 612U

   G09G3/20 624B

   G09G3/20 641G

   H05B33/14 A

【請求項の数】16

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-243783(P2013-243783)

(22)【出願日】2013年11月26日

(65)【公開番号】特開2015-102723(P2015-102723A)

(43)【公開日】2015年6月4日

【審査請求日】2016年9月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】502356528

【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】特許業務法人はるか国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】植竹 猶基

【審査官】 橋本 直明

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１２８４５８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２８６４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４７７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５８６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６８４３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１３９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５２４８７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１１３４４８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２２７１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０９５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２６７８９２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０９Ｇ ３／３２３３

Ｇ０９Ｇ ３／２０

Ｇ０９Ｇ ３／３０

Ｈ０１Ｌ ５１／５０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の画素回路を有し第１の色を表示する第１の画素と、
前記第１の画素に隣接し、第２の画素回路を有し、前記第１の色とは異なる第２の色を表示する第２の画素と、を有する有機ＥＬ表示装置であって、
前記第１の画素回路は、
第１の発光領域を備える大発光素子と、
前記第１の発光領域よりも小さい第２の発光領域を備える小発光素子と、
前記小発光素子に電流を供給するか否かと、前記大発光素子に電流を供給するか否かと、前記第１の画素回路が表示する階調に応じて、前記小発光素子と前記大発光素子との一方、或いは両方に供給する前記電流の量とを制御する電流制御回路と、を有し、
前記第２の画素回路は、第３の発光領域を備える発光素子を一つのみ有し、且つ前記発光素子に供給する電流の量を調整する電流調整回路を有し、
前記第１の画素の発光領域は、前記第１の発光領域と前記第２の発光領域とからなり、
前記第２の画素の発光領域は、前記第３の発光領域のみからなり、
前記電流制御回路は、前記階調が閾値以下の場合に前記小発光素子へ前記電流を供給し、前記大発光素子へ前記電流を供給せず、前記階調が前記閾値より大きい場合には、前記大発光素子と前記小発光素子との両方に前記電流を供給する、
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

【請求項2】

前記第１の画素回路に含まれる電流制御回路は、前記第１の画素回路が表示する階調が前記閾値より大きい場合に、前記大発光素子に供給する電流の量が、前記階調の増加に応じて単純単調増加するように前記大発光素子に電流を供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載の有機ＥＬ表示装置。

【請求項3】

前記電流制御回路は、ソースおよびドレインを含む駆動トランジスタを含み、
前記駆動トランジスタは、前記第１の画素回路が表示する階調に応じて前記小発光素子および前記大発光素子のうち前記電流が供給されるものに供給する電流の量を調節する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の有機ＥＬ表示装置。

【請求項4】

前記大発光素子の一端は、スイッチを介して前記駆動トランジスタのソースおよびドレインのうち一方に接続される、
ことを特徴とする請求項３に記載の有機ＥＬ表示装置。

【請求項5】

前記電流制御回路は、
前記階調が閾値と等しい場合には、前記小発光素子へ第１の電流を供給し、
前記階調が、前記閾値より大きく且つ前記閾値の次の階調である場合は、前記小発光素子へ前記第１の電流よりも小さい第２の電流を供給することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。

【請求項6】

前記電流制御回路は、
前記階調が閾値と等しい場合には、前記小発光素子へ第１の電流を供給し、
前記階調が、前記閾値より大きく且つ前記閾値の次の階調である場合は、前記小発光素子へ第２の電流を供給し、
前記第１の電流の電流密度は、前記第２の電流の電流密度よりも大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。

【請求項7】

複数のサブ画素を備える画素をさらに有し、
前記第１の画素と前記第２の画素は、前記複数のサブ画素に含まれる、ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。

【請求項8】

前記電流制御回路は、前記階調に応じて前記電流の量を制御する駆動トランジスタを有し、
前記駆動トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方に、前記大発光素子と前記小発光素子とが並列に接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。

【請求項9】

前記一方と前記大発光素子との間には、スイッチが配置されていることを特徴とする請求項８に記載の有機ＥＬ表示装置。

【請求項10】

前記スイッチはトランジスタであり、
前記トランジスタのゲート電極には、前記スイッチへ入力される信号を記憶するメモリ回路が接続されていることを特徴とする請求項９に記載の有機ＥＬ表示装置。

【請求項11】

第１の画素回路を有し第１の色を表示する第１の画素と、
前記第１の画素に隣接し、第２の画素回路を有し、前記第１の色とは異なる第２の色を表示する第２の画素と、を有する有機ＥＬ表示装置であって、
前記第１の画素回路は、
第１の発光領域を備える大発光素子と、
前記第１の発光領域よりも小さい第２の発光領域を備える小発光素子と、
前記小発光素子に電流を供給するか否かと、前記大発光素子に電流を供給するか否かと、前記第１の画素回路が表示する階調に応じて、前記小発光素子と前記大発光素子との一方、或いは両方に供給する前記電流の量とを制御する電流制御回路と、を有し、
前記第２の画素回路は、第３の発光領域を備える発光素子を一つのみ有し、且つ前記発光素子に供給する電流の量を調整する電流調整回路を有し、
前記第１の画素の発光領域は、前記第１の発光領域と前記第２の発光領域とからなり、
前記第２の画素の発光領域は、前記第３の発光領域のみからなり、
前記電流制御回路は、前記階調が閾値以下の場合に前記小発光素子へ前記電流を供給し、前記大発光素子へ前記電流を供給せず、前記階調が前記閾値より大きいと共に、前記閾値よりも大きい第２の閾値より小さい場合には、前記大発光素子のみに前記電流を供給し、前記階調が前記第２の閾値より大きい場合には、前記大発光素子と前記小発光素子との両方に前記電流を供給する、
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

【請求項12】

前記第１の画素回路に含まれる電流制御回路は、前記第１の画素回路が表示する階調が前記閾値より大きい場合に、前記大発光素子に供給する電流の量が、前記階調の増加に応じて単純単調増加するように前記大発光素子に電流を供給する、
ことを特徴とする請求項１１に記載の有機ＥＬ表示装置。

【請求項13】

第１の画素回路を有し第１の色を表示する第１の画素と、
前記第１の画素に隣接し、第２の画素回路を有し、前記第１の色とは異なる第２の色を表示する第２の画素と、を有する有機ＥＬ表示装置であって、
前記第１の画素回路は、
第１の発光領域を備える大発光素子と、
前記第１の発光領域よりも小さい第２の発光領域を備える小発光素子と、
前記小発光素子に電流を供給するか否かと、前記大発光素子に電流を供給するか否かと、前記第１の画素回路が表示する階調に応じて、前記小発光素子と前記大発光素子との一方、或いは両方に供給する前記電流の量とを制御する電流制御回路と、を有し、
前記第２の画素回路は、第３の発光領域を備える発光素子を一つのみ有し、且つ前記発光素子に供給する電流の量を調整する電流調整回路を有し、
前記第１の画素の発光領域は、前記第１の発光領域と前記第２の発光領域とからなり、
前記第２の画素の発光領域は、前記第３の発光領域のみからなり、
前記電流制御回路は、前記階調が閾値以下の場合に前記小発光素子へ前記電流を供給し、前記大発光素子へ前記電流を供給せず、前記階調が前記閾値より大きい場合には少なくとも前記大発光素子に前記電流を供給し、
前記電流制御回路は、前記階調に応じて前記電流の量を制御する駆動トランジスタを有し、
前記駆動トランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方に、前記大発光素子と前記小発光素子とが並列に接続されている、
ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

【請求項14】

前記一方と前記大発光素子との間には、スイッチが配置されている、
ことを特徴とする請求項１３に記載の有機ＥＬ表示装置。

【請求項15】

前記スイッチはトランジスタであり、
前記トランジスタのゲート電極には、前記スイッチへ入力される信号を記憶するメモリ回路が接続されていることを特徴とする請求項１４に記載の有機ＥＬ表示装置。

【請求項16】

前記電流制御回路は、
前記階調が前記閾値より大きいと共に、前記閾値よりも大きい第２の閾値より小さい場合には、前記大発光素子のみに前記電流を供給し、
前記階調が前記第２の閾値より大きい場合には、前記大発光素子と前記小発光素子との両方に前記電流を供給する、
ことを特徴とする請求項１３から１５のいずれかに記載の有機ＥＬ表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は有機ＥＬ表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年は有機ＥＬ表示装置の開発が盛んに行われている。また、有機ＥＬ表示装置の各画素に多階調を表現させる有機ＥＬ表示装置や、フルカラー表示を実現する有機ＥＬ表示装置も普及しつつある。

【0003】

特許文献１には、有機ＥＬ表示装置が表示する各画素に多階調を表現させるため、電流プログラム方式を用いて各画素に含まれる発光素子を流れる電流の大きさを制御すること、そして所定の階調レベル以下では面積階調方式の画素回路で階調を表示し、所定の階調レベルより高い階調を電流プログラム方式の画素回路で階調を表示することが開示されている。

【0004】

特許文献２には、電流密度の変化による色バランスの変化を防ぐために、パルス幅変調制御や面積階調制御を用いて階調を表現することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５−１４８３０６号公報

【特許文献2】特開２００４−２２６６７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

低い階調（輝度）を表現させるために発光素子を流れる電流を少なくすると、発光素子を流れる電流の密度が低下する。有機ＥＬ（Electro-Luminescence）発光素子は、電流密度があるレベルより低下すると輝度のコントロールが難しくなる。

【0007】

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、画素が表現すべき階調が低い場合にその画素の階調に応じた輝度をより正確に表現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本出願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下
の通りである。

【0009】

（１）第１の色を表示するための第１の画素回路であって、大発光素子と、前記大発光素子より発光領域が狭い小発光素子と、前記小発光素子および前記大発光素子のそれぞれに電流を供給するか否かと、前記第１の画素回路が表示する階調に応じて前記小発光素子および前記大発光素子のうち前記電流が供給されるものに供給する前記電流の量を制御する電流制御回路と、を含む第１の画素回路を含み、前記第１の画素回路に含まれる電流制御回路は、前記第１の画素回路が表示する階調が閾値以下の場合に前記小発光素子に電流を供給し、前記第１の画素回路が表示する階調が前記閾値より大きい場合には少なくとも前記大発光素子に電流を供給する、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

【0010】

（２）（１）において、前記第１の画素回路に含まれる電流制御回路は、前記第１の画素回路が表示する階調が前記閾値より大きい場合に、前記大発光素子に供給する電流の量が、前記階調の増加に応じて単純単調増加するように前記大発光素子に電流を供給する、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

【0011】

（３）（１）または（２）において、前記電流制御回路は、ソースおよびドレインを含む駆動トランジスタを含み、前記駆動トランジスタは、前記第１の画素回路が表示する階調に応じて前記小発光素子および前記大発光素子のうち前記電流が供給されるものに供給する電流の量を調節する、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

【0012】

（４）（３）において、前記大発光素子の一端は、スイッチを介して前記駆動トランジスタのソースおよびドレインのうち一方に接続される、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

【0013】

（５）（１）から（４）のいずれかにおいて、前記第１の色と異なる第２の色を表示するための第２の画素回路であって、１つの発光素子と、前記１つの発光素子に供給する電流の量を調整する電流調整回路と、を含む第２の画素回路をさらに含む、ことを特徴とする有機ＥＬ表示装置。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、画素が表現すべき階調が低い場合にその画素の階調に応じた輝度をより正確に表現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の構成の一例を示す回路図である。

【図2】画素の一例を示す図である。

【図3】画素回路の一例を示す回路図である。

【図4】サブ画素の断面の一例を示す図である。

【図5】小発光素子および大発光素子を流れる電流量と階調との関係を示す図である。

【図6】小発光素子および大発光素子を流れる電流の電流密度と階調との関係の一例を示す図である。

【図7】発光素子が出力する光の青成分の強度と、相対電流密度との関係の一例を示す図である。

【図8】白色の発光素子の発光スペクトルと相対電流密度との関係の一例を示す図である。

【図9】画素の他の一例を示す図である。

【図10】図９に示す赤および緑のサブ画素を構成する画素回路の一例を示す図である。

【図11】図９に示す赤および緑のサブ画素を構成する画素回路に含まれる発光素子を流れる電流と諧調との関係の一例を示す図である。

【図12】画素の他の一例を示す図である。

【図13】画素の他の一例を示す図である。

【図14】画素の他の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下では、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。出現する構成要素のうち同一機能を有するものには同じ符号を付し、その説明を省略する。以下では、白色の有機ＥＬ素子とカラーフィルタとを組み合わせた有機ＥＬ表示装置について説明する。

【0017】

本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置は、表示領域ＤＡと額縁領域とを含むアレイ基板と、アレイ基板の額縁領域上に配置される集積回路パッケージと、額縁領域に接続されるフレキシブル基板と、アレイ基板に対向し、カラーフィルタＣＦを含むカラーフィルタ基板とを含む。アレイ基板上の額縁領域は表示領域ＤＡを囲んでいる。

【0018】

図１は、本発明の実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置の構成の一例を示す回路図である。アレイ基板上の表示領域ＤＡ内には、複数の画素ＰＸがマトリクス状に配置されている。なお、図１では１列×２行の２つの画素ＰＸしか示されていないが、実際には１２８０列×７２０行などの多数の画素ＰＸが配置されている。各画素ＰＸは、赤の画素回路ＰＣＲ、緑の画素回路ＰＣＧ、青の画素回路ＰＣＢ、を含む。赤の画素回路ＰＣＲ，緑の画素回路ＰＣＧ，青の画素回路ＰＣＢはそれぞれ赤のサブ画素ＰＲ、緑のサブ画素ＰＧ、青のサブ画素ＰＢを表示するための回路であり、図１に示す例では赤の画素回路ＰＣＲ，緑の画素回路ＰＣＧ，青の画素回路ＰＣＢは横方向に並んでいる。

【0019】

画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢの列のそれぞれに対応して１本のデータ線ＤＬと１本の制御線ＷＬとが設けられている。データ線ＤＬおよび制御線ＷＬの本数はそれぞれ画素ＰＸの列の数に画素ＰＸあたりのサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢの数（図１の例では３）をかけた数になる。複数のデータ線ＤＬは、表示領域ＤＡ内を上下方向に並んで延び、その一端はデータ線駆動回路ＸＤＶに接続されている。また複数の制御線ＷＬも表示領域ＤＡ内を上下方向に並んで延び、一端がデータ線駆動回路ＸＤＶに接続される。

【0020】

データ線駆動回路ＸＤＶには映像データが入力され、データ線駆動回路ＸＤＶは映像データに含まれるサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢの階調に応じた映像信号および制御信号を生成し、それぞれデータ線ＤＬおよび制御線ＷＬに出力する。

【0021】

また画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢの行のそれぞれに対応して１本の走査線ＧＬが設けられている。走査線ＧＬの数は画素ＰＸの行数である。複数の走査線ＧＬは、表示領域ＤＡを左右方向に並んで延び、その一端は走査線駆動回路ＹＤＶに接続される。また画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢのそれぞれには電源電圧を供給する電源線ＰＬが接続されている。

【0022】

図２はある画素ＰＸの一例を示す図である。図２は、有機ＥＬ表示装置の表示領域ＤＡ内の画素ＰＸを外側からみた場合の配置を示す図である。各画素ＰＸは、赤のサブ画素ＰＲ、緑のサブ画素ＰＧ、青のサブ画素ＰＢを含んでおり、またサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢは、それぞれ大発光領域ＬＲ，ＬＧ，ＬＢと、小発光領域ＳＲ，ＳＧ，ＳＢとを含んでいる。カラーフィルタ基板上には、サブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢのための赤、緑、青のカラーフィルタＣＦが設けられており、サブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢの間に相当する領域には光を遮るブラックマトリクスＢＭが設けられている。大発光領域ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは小発光領域ＳＲ，ＳＧ，ＳＢよりも広くなっている。なお、説明の容易のため、大発光領域ＬＲ，ＬＧ，ＬＢのいずれかを大発光領域ＬＡと呼び、小発光領域ＳＲ，ＳＧ，ＳＢのいずれかを小発光領域ＳＡと呼ぶ。小発光領域ＳＡの大きさは大発光領域ＬＡの大きさの１／５から１／４が好適である。

【0023】

図３は、画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢの一例を示す回路図である。画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢのそれぞれは、大発光素子ＬＬと、小発光素子ＳＬと、電流制御回路ＣＴとを含む。

【0024】

電流制御回路ＣＴは、データ線ＤＬおよび制御線ＷＬから入力される映像信号や制御信号に基づいて、大発光素子ＬＬおよび小発光素子ＳＬのそれぞれに電流を流すか否かと、大発光素子ＬＬおよび小発光素子ＳＬに電流が供給される際にそれらに供給する電流の量とを制御する。電流制御回路ＣＴは、駆動トランジスタＤＲと、領域選択スイッチＲＳと、記憶容量Ｃ１と、画素スイッチＰＳと、メモリ回路ＭＥと、を含む。大発光素子ＬＬは大発光領域ＬＲ，ＬＧ，ＬＢの光を出力する素子であり、小発光素子ＳＬは、小発光領域ＳＲ，ＳＧ，ＳＢの光を出力する素子である。大発光素子ＬＬおよび小発光素子ＳＬは、いずれも白色（赤色、緑色、青色の３原色全て）を発光するタイプの有機ＥＬ素子である。

【0025】

駆動トランジスタＤＲは、映像信号に応じて、大発光素子ＬＬおよび小発光素子ＳＬのうち電流が供給されるものに供給する電流の量を調節する。駆動トランジスタＤＲはｐチャネル型の薄膜トランジスタであり、ソース電極は電源線ＰＬに接続され、ドレイン電極は小発光素子ＳＬのアノードに接続される。またドレイン電極は、領域選択スイッチＲＳを介して大発光素子ＬＬにも接続される。領域選択スイッチＲＳは、大発光素子ＬＬに電流を流すか否かを選択するためのスイッチである。また領域選択スイッチＲＳは、薄膜トランジスタであり、ゲート電極はメモリ回路ＭＥに接続されている。なお、駆動トランジスタＤＲなどの薄膜トランジスタはｎチャネル型の薄膜トランジスタであっても構わない。

【0026】

ここで、駆動トランジスタＤＲと小発光素子ＳＬとを直接繋ぐ代わりに、小発光素子ＳＬが領域選択スイッチＲＳと異なる選択スイッチを介して駆動トランジスタＤＲのドレイン電極に接続されていてもよい。この場合、その選択スイッチもメモリ回路ＭＥに接続される。

【0027】

画素スイッチＰＳは薄膜トランジスタであり、走査線ＧＬから走査信号が供給される水平期間にオンになり、画素スイッチＰＳがオンになるとデータ線ＤＬから供給される映像信号などを記憶容量Ｃ１などに供給する。また記憶容量Ｃ１はデータ線ＤＬから供給される映像信号と電源線ＰＬの電位との電位差を記憶し、その電位差により駆動トランジスタＤＲが流す電流の量を制御する。メモリ回路ＭＥは走査線ＧＬから走査信号が供給される際に制御線ＷＬに供給される電位を記憶し、次のフレーム（垂直走査期間経過後）にその画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢが走査されるまでその電位に基づいて領域選択スイッチＲＳのゲート電極に電位を供給し、領域選択スイッチＲＳをオンまたはオフするよう制御する。なお、大発光素子ＬＬ用の選択スイッチがある場合には、例えば領域選択スイッチＲＳに送る電位をＮＯＴ論理回路で処理した電位を供給してもよいし、別途第２の制御線を設けてデータ線駆動回路ＸＤＶから選択スイッチ制御用の信号を取得し、メモリ回路ＭＥが別途その信号の電位を記憶し、選択スイッチのゲート電極にその記憶された電位を供給してもよい。

【0028】

図４は、サブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢのうち１つの断面の一例を示す図である。アレイ基板は、ガラス基板ＳＵＢ１と、ガラス基板ＳＵＢ１上に形成された電流制御回路ＣＴと、平坦化膜ＦＬと、大発光素子ＬＬの反射電極ＬＲＥと、小発光素子ＳＬの反射電極ＳＲＥと、バンクＢＮと、有機発光層ＥＬと、透明電極ＴＥとを含む。反射電極ＬＲＥと、有機発光層ＥＬおよび透明電極ＴＥのうち反射電極ＬＲＥの上方にある部分とは大発光素子ＬＬに相当し、反射電極ＳＲＥと、有機発光層ＥＬおよび透明電極ＴＥのうち反射電極ＳＲＥの上方にある部分とは小発光素子ＳＬに相当する。また、カラーフィルタ基板は、ガラス基板ＳＵＢ２と、カラーフィルタＣＦと、ブラックマトリクスＢＭとを含んでいる。

【0029】

図４や図２から明らかなように大発光領域ＬＡと小発光領域ＳＡとの間にはブラックマトリクスＢＭは形成されていない。また有機発光層ＥＬのうち、大発光素子ＬＬに相当する領域と小発光素子ＳＬに相当する領域とが接続されている。大発光素子ＬＬと小発光素子ＳＬとの間で有機発光層ＥＬを切断しなくても、小発光素子ＳＬの反射電極ＳＲＥのみに電圧がかかれば小発光領域ＳＡのみが発光し、もし大発光素子ＬＬの反射電極ＬＲＥのみに電圧がかかれば大発光領域ＬＡのみが発光する。このようにすることで各サブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢにおいて発光する領域の割合を増やすことができる。

【0030】

次に、小発光素子ＳＬおよび大発光素子ＬＬを用いて画像データが示す階調に応じた輝度をサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢに表現させる方法について説明する。サブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢの階調は映像データとしてデータ線駆動回路ＸＤＶに入力される。データ線駆動回路ＸＤＶはサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢごとに、その階調に応じて小発光素子ＳＬのみを発光させるか、大発光素子ＬＬを発光させるかを判定する。データ線駆動回路ＸＤＶは閾値Ｄ１以下の階調では小発光素子ＳＬのみを発光させると判定し、その閾値Ｄ１を超える階調では小発光素子ＳＬと大発光素子ＬＬとを発光させると判定する。なお、駆動トランジスタＤＲと大発光素子ＬＬとの間に選択スイッチがある場合には、閾値Ｄ１を超える階調では大発光素子ＬＬのみに電流を流し、さらに別の閾値Ｄ２を超える場合に大発光素子ＬＬと小発光素子ＳＬとの両方に電流を流すようにしてもよい。

【0031】

そして、データ線駆動回路ＸＤＶはその判定結果と階調とに応じた映像信号の電位と大発光素子ＬＬに電流を流すか否かを制御する制御信号とを生成し、画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢが走査線駆動回路ＹＤＶにより走査されるタイミングでその画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢに接続されるデータ線ＤＬに生成された映像信号および制御信号を供給する。画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢに含まれる電流制御回路ＣＴは供給された映像信号と制御信号とを記憶し、小発光素子ＳＬおよび大発光素子ＬＬを流れる電流の量を制御する。より具体的には電流制御回路ＣＴは制御信号により、閾値Ｄ１以下の階調では領域選択スイッチＲＳをオフにし、閾値Ｄ１を超える階調では領域選択スイッチＲＳをオンにする。

【0032】

図５は、小発光素子ＳＬおよび大発光素子ＬＬを流れる電流量と階調との関係を示す図である。図５に示すグラフにおいて、実線が大発光素子ＬＬに流れる電流量と階調との関係を示し、破線が小発光素子ＳＬに流れる電流量と階調との関係を示す。閾値Ｄ１以下の階調では小発光素子ＳＬを流れる電流の量は階調の増加に応じて単純単調増加する一方、大発光素子ＬＬには電流が流れない。また、閾値Ｄ１を超える階調では、小発光素子ＳＬと大発光素子ＬＬとの両方に電流が流れ、階調が増加するにつれ、大発光素子ＬＬおよび小発光素子ＳＬを流れる電流の量はそれぞれ単純単調増加する。ただし、閾値Ｄ１の次の階調では大発光素子ＬＬを流れる電流が生じるのに対応して小発光素子ＳＬを流れる電流の階調が閾値Ｄ１の階調よりも減っている。

【0033】

このように電流を流すことで、電流密度の低下を抑えることができる。図６は、小発光素子ＳＬおよび大発光素子ＬＬを流れる電流の電流密度と階調との関係を示す図である。仮に閾値Ｄ１以下の階調で大発光素子ＬＬにも電流を流すようにすると、階調が最低階調から閾値Ｄ１まで増加するにつれ、電流密度が０からαに単純単調増加するため、閾値Ｄ１以下の階調では電流密度がα以下となる。一方、閾値Ｄ１以下の階調で小発光素子ＳＬのみに電流を流し、大発光素子ＬＬに電流を流さないようにすると、小発光素子ＳＬを流れる電流の電流密度は大発光素子ＬＬに電流を流す場合に比べ、おおよそ（（小発光素子ＳＬの面積＋大発光素子ＬＬの面積）／小発光素子ＳＬの面積）倍になるため、閾値Ｄ１以下における電流密度の低下を抑えられる。それにより、電流密度がα以下になる階調Ｄ３は、Ｄ１より低くなる。

【0034】

図７は、有機ＥＬ素子が出力する光の青成分の強度と、相対電流密度との関係を示す図である。図７は相対電流密度は最大の階調における１００とした比を示し、相対発光強度は光の赤成分の発光強度を１とした際の比を示す。相対電流密度がある大きさを超える範囲ＴＢは、相対電流密度がそれより小さな範囲ＴＡに比べ、電流密度の変化に伴う相対発光強度の変化が小さく線形的であるため、補正などによる輝度の調整が容易である。一方、範囲ＴＡでは電流密度の変化に伴い相対発光強度が非線形的に大きく変化する。この範囲ＴＡでは発光強度そのものの変化も急峻となるため、補正しても輝度の調整が極めて難しい。本実施形態では輝度の調整が容易な範囲ＴＢをより低い階調でも用いることが可能になるため、より正確に階調に応じた輝度を実現することが可能になる。

【0035】

また、有機ＥＬ表示装置がより正確な色調を表現することも可能となる。図８は、白色の有機ＥＬ素子の発光スペクトルと相対電流密度との関係の一例を示す図である。図８からわかるように、相対電流密度の低下に伴う相対発光強度の減少の大きさは青、緑、赤の成分で異なっている。電流密度が低下すると特定の色成分の発光強度が他の色成分の発光強度に比べて大きく減少するため、例えば電流密度が小さくなると発光色が黄色っぽくなるなど、発光素子が出力する光の色調が変化してしまう。本実施形態では低諧調においてこの電流密度の低下を抑えるため、色調の変化も抑えることが可能になる。なお、電流密度の低下に伴い相対発光強度が低下しやすい色は有機ＥＬ素子の製造方法などにより異なるため、発光素子の種類によっては、青以外の色の成分が電流密度によって変化する場合もありうる。

【0036】

ここで、画素ＰＸに含まれるサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢの一部を大発光素子ＬＬと小発光素子ＳＬとを含む画素回路で実現し、残りを１つの発光素子ＩＬを含む画素回路で実現してもよい。図９は、画素ＰＸの他の一例を示す図である。図８の例において電流密度の低下に伴う相対発光強度の減少が少ないのが赤色と緑色のサブ画素ＰＲ，ＰＧであるので、赤のサブ画素ＰＲおよび緑のサブ画素ＰＧは、１つの発光領域ＩＲ，ＩＧのみを含んでおり、青のサブ画素ＰＢと異なり大発光領域ＬＢと小発光領域ＳＢとに分割されていない。

【0037】

図１０は、図９に示す赤及び緑のサブ画素ＰＲ，ＰＧを構成する画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧの一例を示す図である。画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧが有する発光素子ＩＬの数は１であり、その発光素子ＩＬは駆動トランジスタＤＲに接続されている。画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧは領域選択スイッチＲＳやメモリ回路ＭＥを含まず、制御線ＷＬも必要としない。

【0038】

図１１は、図９に示す赤及び緑のサブ画素ＰＲ，ＰＧを構成する画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧに含まれる発光素子ＩＬを流れる電流と階調との関係の一例を示す図である。発光素子ＩＬを流れる電流の量は、階調が増加するにつれて単純単調増加している。したがって、赤と緑のサブ画素ＰＲ，ＰＧでは例えば閾値Ｄ１より低い階調で相対発光強度が低くなる傾向は生じるものの、青のサブ画素ＰＢに比べればその低下量は少ない。映像信号の補正などを行えばこの低下に伴う色調への影響を限定することができる。したがって、図９に示す画素ＰＸの例では、より正確な色調の表現を可能にしつつ、図２の例と比べて制御線ＷＬなどの配線や薄膜トランジスタの数を削減し、アレイ基板の回路構成を簡略化することが可能となる。

【0039】

ここまでは画素ＰＸを３つのサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢで表現する例について説明したが、１つの画素ＰＸを４つのサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢ，ＰＷで構成してもよい。この場合にも大発光素子ＬＬと小発光素子ＳＬとを用いて輝度をより正確に表現したり、より正確な色調を表現することができる。

【0040】

図１２は、画素ＰＸの他の一例を示す図である。画素ＰＸは４つのサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢ，ＰＷからなる。図１３の例では、白のサブ画素ＰＷは白の大発光領域ＬＷと白の小発光領域ＳＷとを有する。また赤のサブ画素ＰＲは赤の大発光領域ＬＲと赤の小発光領域ＳＲとを有し、緑のサブ画素ＰＧは緑の大発光領域ＬＧと緑の小発光領域ＳＧとを有し、青のサブ画素ＰＢは青の大発光領域ＬＢと青の小発光領域ＳＢとを有する。白のサブ画素ＰＷは、図示しない白の画素回路ＰＣＷにより実現される。白の画素回路ＰＣＷの構成は画素回路ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢと同様の構成であり、データ線駆動回路ＸＤＶから供給される映像信号と制御信号とに基づいて大発光素子ＬＬと小発光素子ＳＬとを流れる電流を制御する。

【0041】

白のサブ画素ＰＷでは、カラーフィルタＣＦを介さない光が出力されるため、図８で説明した色調の変化が生じると、その色調の変化がそのまま有機ＥＬ表示装置を観る者に伝わってしまう。図１２の例では、白の画素回路ＰＣＷにおいても低輝度の際に小発光素子ＳＬのみを発光させることで、色調の変化を直接的に抑えることができる。

【0042】

図１３は、画素ＰＸの他の一例を示す図である。図１３の例では、白のサブ画素ＰＷは白の大発光領域ＬＷと白の小発光領域ＳＷとを有し、青のサブ画素ＰＢは青の大発光領域ＬＢと青の小発光領域ＳＢとを有する。一方、赤のサブ画素ＰＲおよび緑のサブ画素ＰＧは、それぞれ１つの発光領域ＩＲ，ＩＧのみを含んでいる。図８の例の場合において、相対発光強度の変化の大きい青と、色調が変化しやすい白とは小発光素子ＳＬを設ける必要性が高いからである。こうすることで、４つのサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢ，ＰＷからなる画素ＰＸの輝度や色調をより正確に表現しつつ、回路の簡略化をはかることができる。

【0043】

図１４は、画素ＰＸの他の一例を示す図である。図１４の例では、青のサブ画素ＰＢは青の大発光領域ＬＢと青の小発光領域ＳＢとを有する。一方、白のサブ画素ＰＷ、赤のサブ画素ＰＲ、緑のサブ画素ＰＧは、それぞれ１つの発光領域ＩＷ，ＩＲ，ＩＧのみを含んでいる。そして、データ線駆動回路ＸＤＶは閾値Ｄ１より小さい階調では白のサブ画素ＰＷを発光させない映像信号を画素回路ＰＣＷに向けて出力し、代わりに赤、緑、青のサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢを発光させるように映像信号を出力する。こうすれば赤、緑、青のサブ画素ＰＲ，ＰＧ，ＰＢに含まれる小発光素子ＳＬまたは発光素子ＩＬに流れる電流を増加させることができ、輝度や色調の表現を図１３の例より正確に制御することが可能になる。また階調がＤ１より低い場合にはサブ画素ＰＷを用いるメリットである低消費電力化は得られないものの、低い階調ではもともと消費電力削減の効果は小さいため、全体として見れば十分に低消費電力化を図ることができる。

【符号の説明】

【0044】

ＤＡ 表示領域、ＤＬ データ線、ＰＬ 電源線、ＷＬ 制御線、ＧＬ 走査線、ＰＣＲ，ＰＣＧ，ＰＣＢ，ＰＣＷ 画素回路、ＰＸ 画素、ＸＤＶ データ線駆動回路、ＹＤＶ 走査線駆動回路、ＩＲ，ＩＧ，ＩＷ 発光領域、ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ，ＬＷ，ＬＡ 大発光領域、ＳＲ，ＳＧ，ＳＢ，ＳＷ，ＳＡ 小発光領域、ＰＲ，ＰＧ，ＰＢ，ＰＷ サブ画素、ＰＸ 画素、ＣＴ 電流制御回路、Ｃ１ 記憶容量、ＭＥ メモリ回路、ＤＲ 駆動トランジスタ、ＩＬ 発光素子、ＬＬ 大発光素子、ＳＬ 小発光素子、ＰＳ 画素スイッチ、ＲＳ 領域選択スイッチ、ＢＭ ブラックマトリクス、ＢＮ バンク、ＣＦ カラーフィルタ、ＥＬ 有機発光層、ＦＬ 平坦化膜、ＳＵＢ１ ガラス基板、ＳＵＢ２ ガラス基板、ＬＲＥ 反射電極、ＳＲＥ 反射電極、ＴＥ 透明電極。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】