JP2002351400A - アクティブマトリクス型表示装置およびアクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッセンス表示装置、並びにそれらの駆動方法 - Google Patents

アクティブマトリクス型表示装置およびアクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッセンス表示装置、並びにそれらの駆動方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 黒浮きを無くすためにデータ線毎にリーク素
子を設け、データ線毎にバイアス電流を流すようにした
場合に、バイアス電流にばらつきがあると、データ線毎
に輝度がばらつき、筋むらとなって現れる。 【解決手段】 アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装
置において、データ線に対して書き込み電流を打ち消す
方向の電流を流す電流バイアス回路をデータ線毎に設
け、この電流バイアス回路として、データ線１４からＴ
ＦＴ３４を介して与えられる電流をＴＦＴ３１で電圧に
変換し、この電圧をＴＦＴ３５を介してキャパシタ３３
に保持し、このキャパシタ３３の保持電圧をＴＦＴ３６
で電流に変換してバイアス電流としてデータ線１４に流
す構成の回路を用いて、データ線間のバイアス電流のば
らつきをなくすようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画素毎に能動素子
を有して当該能動素子によって画素単位で表示制御が行
われるアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動
方法に関し、特に流れる電流によって輝度が変化する電
気光学素子を画素の表示素子として用いるアクティブマ
トリクス型表示装置および当該電気光学素子として有機
材料のエレクトロルミネッセンス(以下、有機ＥＬ(elec
troluminescence)と記す)素子を用いるアクティブマト
リクス型有機ＥＬ表示装置およびそれらの駆動方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】表示装置、例えば画素の表示素子として
液晶セルを用いた液晶ディスプレイなどにおいては、多
数の画素をマトリクス状に配列し、表示すべき画像情報
に応じて画素毎に光強度を制御することによって画像の
表示駆動が行われるようになっている。この表示駆動
は、画素の表示素子として有機ＥＬ素子を用いた有機Ｅ
Ｌディスプレイなどでも同様である。
【０００３】ただし、有機ＥＬディスプレイの場合は、
画素の表示素子として発光素子を用いる、いわゆる自発
光型のディスプレイであるため、液晶ディスプレイに比
べて画像の視認性が高い、バックライトが不要、応答速
度が速い等の利点を有する。また、各発光素子の輝度が
それに流れる電流値によって制御される、即ち有機ＥＬ
素子が電流制御型であるという点で、液晶セルが電圧制
御型である液晶ディスプレイなどとは大きく異なる。
【０００４】有機ＥＬディスプレイにおいては、液晶デ
ィスプレイと同様、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を採
ることができる。ただし、前者は構造が単純であるもの
の、大型かつ高精細のディスプレイの実現が難しいなど
の問題がある。このため、近年、画素内部の発光素子に
流れる電流を、同様に画素内部に設けた能動素子、例え
ば絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（一般には、薄膜
トランジスタ(Thin Film Transistor;ＴＦＴ)によって
制御する、アクティブマトリクス方式の開発が盛んに行
われている。
【０００５】図１６に、アクティブマトリクス型の有機
ＥＬディスプレイにおける画素回路（単位画素の回路）
の従来例を示す（より詳細には、米国特許第５，６８
４，３６５号公報、特開平８−２３４６８３号公報を参
照）。
【０００６】この従来例に係る画素回路は、図１６から
明らかなように、アノード（陽極）が正電源Ｖｄｄに接
続された有機ＥＬ素子１０１と、ドレインが有機ＥＬ素
子１０１のカソード（陰極）に接続され、ソースがグラ
ンドに接続「以下、「接地」と記す」されたＴＦＴ１０
２と、ＴＦＴ１０２のゲートとグランドとの間に接続さ
れたキャパシタ１０３と、ドレインがＴＦＴ１０２のゲ
ートに、ソースがデータ線１０６に、ゲートが走査線１
０５にそれぞれ接続されたＴＦＴ１０４とを有する構成
となっている。
【０００７】ここで、有機ＥＬ素子は多くの場合整流性
があるため、ＯＬＥＤ(Organic Light Emitting Diode)
と呼ばれることがある。したがって、図１６およびその
他の図では、ＯＬＥＤとしてダイオードの記号を用いて
示している。ただし、以下の説明において、ＯＬＥＤに
は必ずしも整流性を要求するものではない。
【０００８】上記構成の画素回路の動作は次の通りであ
る。先ず、走査線１０５の電位を選択状態（ここでは、
高レベル）とし、データ線１０６に書き込み電位Ｖｗを
印加すると、ＴＦＴ１０４が導通してキャパシタ１０３
が充電または放電され、ＴＦＴｌ０２のゲート電位は書
き込み電位Ｖｗとなる。次に、走査線１０５の電位を非
選択状態（ここでは、低レベル）とすると、走査線１０
５とＴＦＴｌ０２とは電気的に切り離されるが、ＴＦＴ
ｌ０２のゲート電位はキャパシタ１０３によって安定に
保持される。
【０００９】そして、ＴＦＴｌ０２およびＯＬＥＤ１０
１に流れる電流は、ＴＦＴｌ０２のゲート・ソース間電
圧Ｖｇｓに応じた値となり、ＯＬＥＤ１０１はその電流
値に応じた輝度で発光し続ける。ここで、走査線１０５
を選択してデータ線１０６に与えられた輝度情報を画素
内部に伝える動作を、以下、「書き込み」と呼ぶことと
する。上述のように、図１６に示す画素回路では、一度
電位Ｖｗの書き込みを行えば、次に書き込みが行われる
までの間、ＯＬＥＤ１０１は一定の輝度で発光を継続す
る。
【００１０】このような画素回路（以下、単に画素と記
す場合もある）１１１を図１７に示すようにマトリクス
状に多数並べ、走査線１１２−１〜１１２−ｎを走査線
駆動回路１１３によって順次選択しながら、電圧駆動型
のデータ線駆動回路（電圧ドライバ）１１４からデータ
線１１５−１〜１１５−ｍを通して書き込みを繰り返す
ことにより、アクティブマトリクス型表示装置（有機Ｅ
Ｌディスプレイ）を構成することができる。ここでは、
ｍ列ｎ行の画素配列を示している。この場合、当然のこ
とながら、データ線がｍ本、走査線がｎ本となる。
【００１１】単純マトリクス型表示装置では、各発光素
子は、選択された瞬間にのみ発光するのに対し、アクテ
ィブマトリクス型表示装置では、書き込み終了後も発光
素子が発光を継続する。このため、アクティブマトリク
ス型表示装置は、単純マトリクス型表示装置に比べて発
光素子のピーク輝度、ピーク電流を下げられるなどの点
で、とりわけ大型・高精細のディスプレイでは有利とな
る。
【００１２】ところで、アクティブマトリクス型有機Ｅ
Ｌディスプレイにおいては、能動素子として一般的に、
ガラス基板上に形成されたＴＦＴ（薄膜電界効果トラン
ジスタ）が利用される。ところが、このＴＦＴの形成に
使用されるアモルファスシリコン（非晶質シリコン）や
ポリシリコン（多結晶シリコン）は、単結晶シリコンに
比べて結晶性が悪く、導電機構の制御性が悪いために、
形成されたＴＦＴは特性のばらつきが大きいことが良く
知られている。
【００１３】特に、比較的大型のガラス基板上にポリシ
リコンＴＦＴを形成する場合には、ガラス基板の熱変形
等の問題を避けるため、通常、アモルファスシリコン膜
の形成後、レーザアニール法によって結晶化が行われ
る。しかしながら、大きなガラス基板に均一にレーザエ
ネルギーを照射することは難しく、ポリシリコンの結晶
化の状態が基板内の場所によってばらつきを生ずること
が避けられない。この結果、同一基板上に形成したＴＦ
Ｔでも、そのしきい値Ｖｔｈが画素によって数百ｍＶ、
場合によっては１Ｖ以上ばらつくこともまれではない。
【００１４】この場合、例えば異なる画素に対して同じ
電位Ｖｗを書き込んでも、画素によってＴＦＴのしきい
値Ｖｔｈがばらつくことになる。これにより、ＯＬＥＤ
（有機ＥＬ素子）に流れる電流Ｉｄｓは画素毎に大きく
ばらついて全く所望の値からはずれる結果となり、ディ
スプレイとして高い画質を期待することはできない。こ
のことは、しきい値Ｖｔｈのみではなく、キャリアの移
動度μなどのばらつきについても同様のことが言える。
【００１５】かかる問題を改善するため、本願発明者
は、一例として、図１８に示す電流書き込み型の画素回
路を提案している（国際公開番号ＷＯ０１／０６４８４
の公報参照）。
【００１６】この電流書き込み型画素回路は、図１８か
ら明らかなように、アノードが正電源Ｖｄｄに接続され
たＯＬＥＤ１２１と、ドレインがＯＬＥＤ１２１のカソ
ードに接続され、ソースが接地されたＮチャネルＴＦＴ
１２２と、このＴＦＴ１２２のゲートとグランドとの間
に接続されたキャパシタ１２３と、ドレインがデータ線
１２８に、ゲートが走査線１２７にそれぞれ接続された
ＰチャネルＴＦＴ１２４と、ドレインがＴＦＴ１２４の
ソースに接続され、ソースが接地されたＮチャネルＴＦ
Ｔ１２５と、ドレインがＴＦＴ１２５のドレインに、ソ
ースがＴＦＴ１２２のゲートに、ゲートが走査線１２７
にそれぞれ接続されたＰチャネルＴＦＴ１２６とを有す
る構成となっている。
【００１７】上記構成の画素回路が図１６に示す画素回
路と決定的に異なる点は、次の通りである。すなわち、
図１６に示す画素回路においては輝度データが電圧の形
で画素に与えられるのに対して、図１８に示す画素回路
においては輝度データが電流の形で画素に与えられる点
にある。
【００１８】先ず、輝度情報を書き込む際には、走査線
１２７を選択状態（ここでは、低レベル）にし、データ
線１２８に輝度情報に応じた電流Ｉｗを流す。この電流
Ｉｗは、ＴＦＴ１２４を通してＴＦＴ１２５に流れる。
このとき、ＴＦＴ１２５に生ずるゲート・ソース間電圧
をＶｇｓとする。ＴＦＴ１２５のゲート・ドレイン間は
短絡されているので、ＴＦＴ１２５は飽和領域で動作す
る。
【００１９】よって、良く知られたＭＯＳトランジスタ
の式にしたがって Ｉｗ＝μ１Ｃｏｘ１Ｗ１／Ｌ１／２（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ１）2 ……（１） が成立する。（１）式において、Ｖｔｈ１はＴＦＴ１２
５のしきい値、μ１はキャリアの移動度、Ｃｏｘ１は単
位面積当たりのゲート容量、Ｗ１はチャネル幅、Ｌ１は
チャネル長である。
【００２０】次に、ＯＬＥＤ１２１に流れる電流をＩｄ
ｒｖとすると、この電流ＩｄｒｖはＯＬＥＤ１２１と直
列に接続されたＴＦＴｌ２２によって電流値が制御され
る。図１８に示す画素回路では、ＴＦＴｌ２２のゲート
・ソース間電圧が（１）式のＶｇｓに一致するので、Ｔ
ＦＴｌ２２が飽和領域で動作すると仮定すれば、 Ｉｄｒｖ＝μ２Ｃｏｘ２Ｗ２／Ｌ２／２（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ２）2 …（２） となる。
【００２１】ちなみに、ＭＯＳトランジスタが飽和領域
で動作する条件は、一般に、 |Ｖｄｓ|＞|Ｖｇｓ−Ｖｔ| ……（３） であることが知られている。（２）式、（３）式の各パ
ラメータの意味は（１）式と同様である。ここで、ＴＦ
Ｔ１２５とＴＦＴ１２２とは、小さな画素内部に近接し
て形成されるため、事実上、μ１＝μ２、Ｃｏｘｌ＝Ｃ
ｏｘ２、Ｖｔｈｌ＝Ｖｔｈ２と考えられる。すると、
（１）式と（２）式とから容易に Ｉｄｒｖ／Ｉｗ＝（Ｗ２／Ｗ１）／（Ｌ２／Ｌ１） ……（４） が導かれる。
【００２２】すなわち、キャリアの移動度μ、単位面積
当たりのゲート容量Ｃｏｘ、しきい値Ｖｔｈの値自体が
パネル面内で、あるいはパネル毎にばらついたとして
も、ＯＬＥＤ１２１に流れる電流Ｉｄｒｖは正確に書き
込み電流Ｉｗに比例するので、結果として、ＯＬＥＤ１
２１の発光輝度を正確に制御できる。例えば、特にＷ２
＝Ｗ１、Ｌ２＝Ｌ１と設計すれば、Ｉｄｒｖ／Ｉｗ＝
１、即ちＴＦＴ特性のばらつきによらず、書き込み電流
ＩｗとＯＬＥＤ１２１に流れる電流Ｉｄｒｖとは同一の
値となる。
【００２３】図１９は、電流書き込み型画素回路の他の
回路例を示す回路図である。本回路例に係る画素回路
は、図１８に示す回路例の画素回路とはトランジスタの
導電型（Ｎチャネル／Ｐチャネル）の関係が逆になって
いる。すなわち、図１８のＮチャネルＴＦＴ１２２，１
２５がＰチャネルＴＦＴ１３２，１３５に、図１８のＰ
チャネルＴＦＴ１２４，１２６がＮチャネルＴＦＴ１３
４，１３６にそれぞれ置換されている。また、電流の流
れる向き等も異なっているが、動作原理は全く同じであ
る。
【００２４】上述した図１８および図１９に示すような
電流書き込み型画素回路をマトリクス状に並べることに
より、アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置を構成
することが可能である。図２０にその構成例を示す。
【００２５】図２０において、マトリクス状にｍ列ｎ行
分だけ配置された電流書き込み型の画素回路１４１の各
々に対して、各行毎に走査線１４２−１〜１４２−ｎが
配線されている。そして、走査線１４２−１〜１４２−
ｎに対して図１８のＴＦＴ１２４のゲート（または、図
１９のＴＦＴ１３４のゲート）が、さらに図１８のＴＦ
Ｔ１２６のゲート（または、図１９のＴＦＴ１３６のゲ
ート）がそれぞれ画素毎に接続される。走査線１４２−
１〜１４２−ｎは、走査線駆動回路１４３によって順に
駆動される。
【００２６】また、画素回路１４１の各々に対して、各
列毎にデータ線１４４−１〜１４４−ｍが配線されてい
る。これらデータ線１４４−１〜１４４−ｍの各一端
は、電流駆動型のデータ線駆動回路（電流ドライバＣ
Ｓ）１４５の各列の出力端に接続されている。そして、
このデータ線駆動回路１４５によってデータ線１４４−
１〜１４４−ｍを通して各画素に対して輝度情報の書き
込みが行われる。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】このように、画素回路
として、図１８または図１９に示すような、輝度データ
が電流値の形で与えられる回路、即ち電流書き込み型画
素回路を採用した場合、低輝度データの書き込みが難し
いという課題がある。例えば、黒に極めて近い低輝度デ
ータの書き込みではゼロに極めて近い微小電流を書き込
むことになるが、この場合、図１８の回路例で言えばＴ
ＦＴ１２５のインピーダンスが高くなり、大きな寄生容
量を持つデータ線の電位が安定するまでに長い時間がか
かる。これは、図２０のデータ線駆動回路１４５の内部
動作についても同様であり、微小電流を高速かつ正確に
供給することは一般に難しい。
【００２８】さらに、黒データの書き込みは書き込み電
流値がゼロということであるが、完全な黒を書き込むに
は理論的には無限大の時間を要する。つまり、黒を書き
込む直前の走査サイクルにおいて、仮に高輝度データ
（大きめの電流）が書き込まれた場合、図１８のデータ
線１２８や図２０のデータ線１４４−１〜１４４−ｍは
比較的高い電位にある。そして、その直後の走査サイク
ルで黒を書く際に、図１８のＴＦＴ１２５の作用によっ
てデータ線電位が低下していくが、電位の低下につれて
ＴＦＴ１２５のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓが小さくな
るため、その駆動電流が減少して電位低下が急速に緩慢
になり、理論的には無限大の時間が経過した後、データ
線電位がＴＦＴ１２５のしきい値電圧Ｖｔｈになる。
【００２９】現実の書き込み時間は有限（常識的には１
走査周期以内）であるから、書き込み終了時、図１８の
ＴＦＴ１２２のゲート・ソース間電圧はＴＦＴ１２５の
しきい値電圧Ｖｔｈよりも高い。先に述べたように、Ｔ
ＦＴ１２２はＴＦＴ１２５と近接して配置されるため、
そのしきい値電圧もほぼＶｔｈであり、そのゲート・ソ
ース間電圧がしきい値電圧Ｖｔｈよりも高いということ
は、ＴＦＴ１２２が完全にはカットオフしないというこ
とを意味する。
【００３０】この事情を図２１の特性（Ａ）に示す。現
象的には、黒を書いたつもりの画素も、実際は弱く発光
することになる（以下、この現象を「黒浮き」と称する
ことがある）。液晶ディスプレイには無い有機ＥＬディ
スプレイの大きな特長としてコントラスト比の高さが挙
げられるが、これは発光素子に電流を流さないことによ
って完全な「黒」表示が可能なことに起因する。しかる
に、わずかであっても黒浮きがあると、画像のコントラ
スト比を著しく損なうため、これは無視できない問題と
なる。
【００３１】この問題を解決するために、本願発明者
は、先述した特許出願（国際公開番号ＷＯ０１／０６４
８４の公報参照）において、データ線毎にリーク素子
（以下、電流バイアス素子、あるいは電流バイアス回路
と呼ぶことがある）を設けることで、高コントラストな
画像表示を可能とする技術も提案している。その回路構
成の一例を図２２に示す。同図において、データ線１２
８とグランドとの間に接続されたＮチャネルＴＦＴ１２
９がリーク素子である。このＴＦＴ１２９のゲート電位
Ｖｇとしては、最も単純には一定電位が与えられる。
【００３２】ＴＦＴ１２９は、書き込み電流駆動回路
（図２０のデータ線駆動回路１４５）による駆動電流Ｉ
ｄを打ち消す方向のバイアス電流Ｉｂを流すため、先述
した黒書き込み時のデータ線電位の低下速度が速く、と
りわけデータ線電位が有限の時間でしきい値電圧Ｖｔｈ
を下回るということは、完全な黒書き込みが可能である
ことを意味する。すなわち、データ線毎にリーク素子を
設けることで、高コントラストな画像の表示が可能とな
る。この事情を図２１の特性（Ｂ）に示す。
【００３３】ところが、データ線毎にリーク素子を設け
る従来技術では、次のような問題が生ずる。すなわち、
リーク素子（電流バイアス素子）としては、図２２に示
すように、ＴＦＴを利用するのが現実的である。しか
し、冒頭に述べたように、ＴＦＴは特性ばらつきが大き
いため、バイアス電流Ｉｂにもばらつきが生じ易い。図
２２において、輝度データの書き込み時に画素に流れる
実質的な書き込み電流Ｉｗは、書き込み電流駆動回路が
駆動する電流Ｉｄからバイアス電流Ｉｂを差し引いた電
流であるから、データ線毎に発光素子の輝度がばらつく
結果となり、現実的には表示画像の筋状のむら（筋む
ら）となって現れる。
【００３４】これは特に、バイアス電流Ｉｂの電流値を
大きく設定する程に顕著な問題となって現れるため、バ
イアス電流Ｉｂを大きな電流値に設定することは不可能
であった。なお、電流バイアス素子としては単純な抵抗
素子でも良いが、適当な抵抗値を精度良く、かつ小面積
で形成することは一般に難しい上、ばらつきの制御が難
しいという点ではＴＦＴの場合と基本的には相違は無
い。
【００３５】本発明は、上記課題に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは、電流書き込み型画素
回路を用いた場合において、表示画像のむらを生じるこ
となく、高品位な黒および低輝度階調表示が可能で、な
おかつ、輝度むらの無い画像表示が可能なアクティブマ
トリクス型表示装置およびアクティブマトリクス型有機
ＥＬ表示装置、並びにそれらの駆動方法を提供すること
にある。
【００３６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、流れる電流によって輝度が変化する電
気光学素子を有する画素回路がマトリクス状に配置され
てなる画素部と、輝度に応じた大きさの書き込み電流を
画素回路の各々に対してデータ線を介して供給すること
によって輝度情報の書き込みを行う電流書き込み型画素
駆動回路と、データ線毎に設けられ、データ線に対して
書き込み電流を打ち消す方向の駆動電流を流す電流駆動
回路とを備えたアクティブマトリクス型表示装置におい
て、この電流駆動回路が、その流すべき駆動電流値の情
報を電流の形で与えられ、その与えられた電流を電圧の
形に変換する変換部と、この変換部で変換された電圧を
保持する保持部と、この保持部で保持された電圧を電流
に変換し、この電流を駆動電流としてデータ線に流す駆
動部とを有する構成を採っている。
【００３７】上記構成のアクティブマトリクス型表示装
置または電気光学素子として有機ＥＬ素子を用いたアク
ティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置において、電流駆
動回路では先ず、画素へのデータ書き込みが行われない
期間に駆動電流値の情報が電流の形で与えられると、こ
の電流を電圧の形に変換して保持する。その後、各画素
へのデータ書き込みが行われる際に、保持した電圧を電
流に変換して書き込み電流を打ち消す方向の駆動電流と
してデータ線に流し、これをバイアス電流として利用す
る。このとき、上記駆動電流値の情報に基づく一定の駆
動電流がデータ線に流れるため、バイアス電流がデータ
線毎にばらつくことがない。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【００３９】［第１実施形態］図１は、本発明の第１実
施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の概略構
成図である。ここでは、各画素の電気光学素子として有
機ＥＬ素子を、能動素子として電界効果トランジスタ、
例えばポリシリコンＴＦＴをそれぞれ用い、ポリシリコ
ンＴＦＴを形成した基板上に有機ＥＬ素子を形成してな
るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置に適用した
場合を例に採って説明するものとする。
【００４０】図１において、電流書き込み型画素回路１
１がマトリクス状にｍ列ｎ行分だけ配置されている。電
流書き込み型画素回路１１としては、例えば、図１８に
示した回路構成のものが用いられる。これら画素回路１
１の各々に対して、各行毎に走査線１２−１〜１２−ｎ
が配線されている。走査線１２−１〜１２−ｎは、走査
線駆動回路１３によって順に駆動される。
【００４１】また、画素回路１１の各々に対して、各列
毎にデータ線１４−１〜１４−ｍが配線されている。こ
れらデータ線１４−１〜１４−ｍの各一端は、電流駆動
型のデータ線駆動回路（電流ドライバ）１５の各列の出
力端に接続されている。データ線駆動回路１５は、デー
タ線１４−１〜１４−ｍを通して画素回路１１の各々に
対して輝度データを書き込む。データ線駆動回路１５が
配置された例えば反対側には、データ線１４−１〜１４
−ｍ毎に電流バイアス回路１６−１〜１６−ｍが設けら
れている。そして、これら電流バイアス回路１６−１〜
１６−ｍに対して制御線１７が共通に配線されている。
【００４２】ここで、有機ＥＬ素子の構造の一例につい
て説明する。図２に、有機ＥＬ素子の断面構造を示す。
同図から明らかなように、有機ＥＬ素子は、透明ガラス
などからなる基板２１上に、透明導電膜からなる第１の
電極（例えば、陽極）２２を形成し、その上にさらに正
孔輸送層２３、発光層２４、電子輸送層２５および電子
注入層２６を順次堆積させて有機層２７を形成した後、
この有機層２７の上に金属からなる第２の電極（例え
ば、陰極）２８を形成した構成となっている。そして、
第１の電極２２と第２の電極２８との間に直流電圧Ｅを
印加することで、発光層２４において電子と正孔が再結
合する際に発光するようになっている。
【００４３】続いて、電流バイアス回路１６（１６−１
〜１６−ｍ）の具体的な構成例について、いくつか例を
挙げて説明する。
【００４４】（第１具体例）図３は、電流バイアス回路
１６の第１具体例を示す回路図である。図３において、
データ線１４とグランドとの間には例えばＮチャネルＴ
ＦＴ３１が接続されている。また、ＴＦＴ３１のドレイ
ンとゲートとの間には、例えばＰチャネルＴＦＴ３２が
接続されている。このＴＦＴ３２のゲートは、制御線１
７に接続されている。ＴＦＴ３１のゲートとグランドと
の間には、キャパシタ３３が接続されている。
【００４５】次に、第１具体例に係る電流バイアス回路
１６の回路動作について説明する。先ず、データ書き込
みが行われない垂直ブランキング期間中に制御線１７を
低レベルにしてＴＦＴ３２を導通状態とし、電流源ＣＳ
によって電流Ｉｂをデータ線１４に流す。このとき、Ｔ
ＦＴ３１は、そのゲート・ドレイン間をＴＦＴ３２によ
って短絡された状態にあるため飽和領域で動作する。な
お、電流Ｉｂを流す電流源ＣＳとしては、図１のデータ
線駆動回路１５を用いることができるが、それ専用の電
流源を別途設けても良いことは勿論である。これは、後
述する別の具体例の場合にも同様のことが言える。
【００４６】電流Ｉｂは、ＴＦＴ３１のドレイン・ソー
ス間を流れるので、このときＭＯＳトランジスタ特性、
すなわち Ｉｂ＝μＣｏｘＷ／Ｌ／２（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）2 ……（５） に従い、電流Ｉｂの大きさに応じたゲート・ソース間電
圧Ｖｇｓが生じる。ここで、各パラメータの意味は
（１）式の場合と同様である。
【００４７】ＴＦＴ３１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ
はキャパシタ３３に蓄えられる。この状態で制御線１７
を高レベルとしてＴＦＴ３２を非導通状態とすると、キ
ャパシタ３３によってＴＦＴ３１のゲート・ソース間電
圧Ｖｇｓが保持される。その後、各画素へのデータ書き
込みが行われる際に、ＴＦＴ３１は、キャパシタ３３に
保持された電圧を電流に変換してデータ線１４に流す。
このとき、ＴＦＴ３１は飽和領域で動作していれば、
（５）式にしたがって、書き込まれた電流値Ｉｂと等し
い電流値を流す電流源として動作する。
【００４８】ここで、（５）式の各パラメータは、一般
にデータ線毎に、あるいは製造パネル毎にばらつくこと
になる。しかし、本具体例に係る電流バイアス回路が流
す電流値は、これらのパラメータの値によらず、書き込
まれた電流値Ｉｂと等しい。すなわち、データ線毎、あ
るいは製造パネル毎のばらつきを生じない。なお、ＴＦ
Ｔ３１が飽和領域で動作するためには、（３）式が成り
立つこと、即ちデータ線電位がある程度高い必要があ
る。
【００４９】次に、第１具体例に係る電流バイアス回路
を図１の電流バイアス回路１６−１〜１６−ｍとして用
いた場合のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の
動作について、図４のタイミングチャートを用いて以下
に説明する。
【００５０】先ず、各画素回路１１へのデータ書き込み
に先立ち、電流バイアス回路１６−１〜１６−ｍの制御
線１７が選択（ここでは、低レベル）される。このと
き、データ線駆動回路１５が電流バイアス回路１６−１
〜１６−ｍに電流Ｉｂを流す。その後、制御線１７が非
選択（ここでは、高レベル）とされる。電流Ｉｂの電流
値は、特段の理由がなければ各データ線１４−１〜１４
−ｍに対して共通の値である。
【００５１】続いて、各画素回路１１の走査線１２−１
〜１２−ｎが順次選択されながらデータの書き込みが行
われる。この書き込み動作において、前述の通り、電流
バイアス回路１６−１〜１６−ｍは電流Ｉｂを流し続け
る。したがって、図２１において説明したように、図１
に示すアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置は、高
品位な黒レベル表示が可能である上、ＴＦＴの特性ばら
つきによる表示画像の筋むらを生ずることがない。
【００５２】また、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置
においては、電流バイアス回路１６−１〜１６−ｍにバ
イアス電流値を書き込む際、輝度データの書き込みに使
用されるデータ線駆動回路１５およびデータ線１４−１
〜１４−ｍをそのまま使用する構成となっているため、
構成上、図２０に示す従来例に係る有機ＥＬ表示装置に
比べて殆ど複雑化していないことも優れた点である。
【００５３】なお、電流バイアス回路１６−１〜１６−
ｍに対するバイアス電流値の書き込みは、画素回路１１
へのデータ書き込みが行われていない垂直ブランキング
期間を利用して、１フレーム毎に行われるのが合理的で
ある。
【００５４】（第２具体例）図５は、電流バイアス回路
１６の第２具体例を示す回路図であり、図中、図３と同
等部分には同一符号を付して示している。
【００５５】図５において、ＴＦＴ３１はゲートとドレ
インが共通接続されている。このＴＦＴ３１のドレイン
（ゲート）とデータ線１４との間には例えばＰチャネル
ＴＦＴ３４が接続されている。また、ＴＦＴ３１のゲー
ト（ドレイン）には、例えばＰチャネルＴＦＴ３５のソ
ースが接続されている。ＴＦＴ３４，３５の各ゲートは
制御線１７に接続されている。
【００５６】キャパシタ３３はＴＦＴ３５のドレインと
グランドとの間に接続されている。ＴＦＴ３５のドレイ
ンには、例えばＮチャネルＴＦＴ３６のゲートが接続さ
れている。ＴＦＴ３６は、ドレインがデータ線１４に接
続され、ソースが接地されている。ＴＦＴ３１とＴＦＴ
３６とは近接配置されることでほぼ同一のトランジスタ
特性を有し、カレントミラー回路を形成している。
【００５７】次に、第２具体例に係る電流バイアス回路
１６の回路動作について説明する。先ず、制御線１７を
低レベルにしてＴＦＴ３４およびＴＦＴ３５を導通状態
として、電流源ＣＳによって電流Ｉｗをデータ線１４に
流す。ＴＦＴ３１は、そのゲート・ドレイン間が短絡さ
れているため飽和領域で動作する。電流ＩｗはノードＮ
で電流Ｉ１と電流Ｉ２とに分流する。そして、電流Ｉ１
は導通状態にあるＴＦＴ３４を通してＴＦＴ３４に流
れ、電流Ｉ２はＴＦＴ３６に流れる。
【００５８】ＴＦＴ３１とＴＦＴ３６とは、導通状態に
あるＴＦＴ３５によって各ゲートが同電位とされている
ので、以下の各式が成立する。 Ｉ１＝μＣｏｘＷ１／Ｌ１／２（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）2 ……（６） Ｉ２＝μＣｏｘＷ２／Ｌ２／２（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）2 ……（７） Ｉｗ＝Ｉ１＋Ｉ２ ……（８） ここで、各パラメータの意味は（１）式に準ずる。ま
た、ＴＦＴ３１とＴＦＴ３６とは近接配置されるため、
キャリアの移動度μ、単位面積当たりのゲート容量Ｃｏ
ｘおよびしきい値電圧Ｖｔｈが等しいとしている。
【００５９】（６）式〜（８）式より容易に Ｉ２＝（Ｗ２／Ｌ２）／（Ｗ１／Ｌ１＋Ｗ２／Ｌ２）・Ｉｗ ……（９） を導くことができる。ＴＦＴ３１のゲート・ソース間電
圧Ｖｇｓは、ＴＦＴ３５を通してキャパシタ３３に蓄え
られる。この状態で制御線１７を高レベルとしてＴＦＴ
３４およびＴＦＴ３５を非導通にすると、キャパシタ３
３によってＴＦＴ３１のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓが
保持されるため、ＴＦＴ３６が飽和領域で動作していれ
ば、（９）式で与えられる電流Ｉ２を流す電流源として
動作する。
【００６０】すなわち、（６）式、（７）式の移動度
μ、ゲート容量Ｃｏｘおよびしきい値電圧Ｖｔｈは一般
にデータ線毎に、あるいは製造パネル毎にばらつくが、
本具体例に係る電流バイアス回路が流す電流値はこれら
のパラメータによらず、電流Ｉ２となる。これがバイア
ス電流値であるから、（９）式の電流Ｉ２を電流Ｉｂに
書き換えれば、 Ｉｂ＝（Ｗ２／Ｌ２）／（Ｗ１／Ｌ１＋Ｗ２／Ｌ２）・Ｉｗ ……（10） となり、このバイアス電流値Ｉｂは、データ線毎、ある
いは製造パネル毎のばらつきを生じない。
【００６１】図３の第１具体例に係る電流バイアス回路
においては、書き込み電流Ｉｗとバイアス電流Ｉｂとが
一致したが、図５の第２具体例に係る電流バイアス回路
においては、カレントミラー回路を形成するＴＦＴ３１
およびＴＦＴ３６のチャネル長やチャネル幅の設定、即
ちミラー比の設定によって書き込み電流Ｉｗとバイアス
電流Ｉｂとの比を制御できるのが特徴である。なお、Ｔ
ＦＴ３６が飽和領域で動作するためには、（３）式が成
り立つこと、即ちデータ線電位がある程度高い必要があ
る。
【００６２】（第２具体例の変形例１）なお、第２具体
例に係る電流バイアス回路では、ＴＦＴ３４とＴＦＴ３
５とを同一の制御線１７によって制御する構成を採って
いるが、図６に示すように、ＴＦＴ３４とＴＦＴ３５と
を別々の制御線１７Ａ，１７Ｂ（制御線１，２）によっ
て制御する構成を採ることも可能である。このとき、図
７のタイミングチャートに示すように、ＴＦＴ３５を制
御する制御線２（１７Ｂ）が、ＴＦＴ３４を制御する制
御線１（１７Ａ）に先立って非選択となる。
【００６３】このように、ＴＦＴ３４とＴＦＴ３５とを
別々の制御線１７Ａ，１７Ｂによる制御の下に、ＴＦＴ
３５をＴＦＴ３４に先立って非導通状態とすることによ
り、第２具体例に係る電流バイアス回路の場合のよう
に、制御線１７が非選択となる瞬間に、ＴＦＴ３４のイ
ンピーダンスが上昇し、所定の電流ＩｗがＴＦＴ３１に
流れなくなるような懸念はなく、したがってより確実な
動作が可能となる。
【００６４】（第２具体例の変形例２）また、第２具体
例に係る電流バイアス回路では、ＴＦＴ３１のゲートと
ドレインを直接短絡するとともに、ＴＦＴ３５をＴＦＴ
３１のゲート（ドレイン）とＴＦＴ３６のゲートとの間
に挿入する構成を採っているが、図８に示すように、Ｔ
ＦＴ３１のゲートとＴＦＴ３６のゲートとを直接接続
し、ＴＦＴ３５をＴＦＴ３１のゲートとドレインとの間
に挿入する構成を採っても、全く同じ動作を行うことが
できる。
【００６５】（第３具体例）図９は、電流バイアス回路
１６の第３具体例を示す回路図であり、図中、図６と同
等部分には同一符号を付して示している。
【００６６】本具体例では、第２具体例の変形例１に係
る構成に加えて、データ線１４とＴＦＴ３６のドレイン
との間に例えばＰチャネルＴＦＴ３７を挿入し、このＴ
ＦＴ３７を制御線１７Ｃ（制御線３）によって制御する
構成となっている。制御線３は、図１０のタイミングチ
ャートに示すように、制御線１が低レベルになるときに
高レベルとなる。
【００６７】このように、制御線１が低レベルとなり、
ＴＦＴ３４が導通状態となって書き込みが行われるとき
に、制御線３が高レベルとなり、ＴＦＴ３７が非導通状
態となることにより、書き込み電流ＩｗはＴＦＴ３６に
は流れない。したがって、 Ｉｗ＝μＣｏｘＷ１／Ｌ１／２（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）2 ……（11） Ｉｂ＝μＣｏｘＷ２／Ｌ２／２（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）2 ……（12） となる。これにより、 Ｉｂ＝（Ｗ２／Ｌ２）／（Ｗ１／Ｌ１）・Ｉｗ ……（13） が得られる。
【００６８】すなわち、第２具体例の変形例１に係る電
流バイアス回路では、（10）式から明らかなように、書
き込み電流Ｉｗよりバイアス電流Ｉｂは小さくならざる
を得ないのに対して、本変形例に係る電流バイアス回路
では、書き込み電流Ｉｗとバイアス電流Ｉｂとの比を自
由に選ぶことができる。さらに、制御線３を高レベルに
することによって、必要に応じて本電流バイアス回路の
動作を停止させることが可能である。
【００６９】なお、以上説明した電流バイアス回路１６
の各具体例およびその変形例において、スイッチ用トラ
ンジスタとして主にＰチャネルＭＯＳトランジスタを、
その他には主にＮチャネルＭＯＳトランジスタを使用し
て回路を構成しているが、これは一例であって、本発明
の適用はこれに限定されるものではない。
【００７０】［第２実施形態］図１１は、本発明の第２
実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の概略
構成図である。本実施形態においても、第１実施形態の
場合と同様に、各画素の電気光学素子として有機ＥＬ素
子を、能動素子として電界効果トランジスタ、例えばポ
リシリコンＴＦＴをそれぞれ用い、ポリシリコンＴＦＴ
を形成した基板上に有機ＥＬ素子を形成してなるアクテ
ィブマトリクス型有機ＥＬ表示装置に適用した場合を例
に採って説明するものとする。
【００７１】図１１において、電流書き込み型画素回路
４１がマトリクス状にｍ列ｎ行分だけ配置されている。
電流書き込み型画素回路４１としては、例えば、図１９
に示した回路構成のものが用いられる。これら画素回路
４１の各々に対して、各行毎に走査線４２−１〜４２−
ｎが配線されている。走査線４２−１〜４２−ｎは、走
査線駆動回路４３によって順に駆動される。
【００７２】また、画素回路４１の各々に対して、各列
毎にデータ線４４−１〜４４−ｍが配線されている。こ
れらデータ線４４−１〜４４−ｍの各一端は、電流駆動
型のデータ線駆動回路（電流ドライバ）４５の各列の出
力端に接続されている。データ線駆動回路４５は、デー
タ線４４−１〜４４−ｍを通して画素回路１１の各々に
対して輝度データを書き込む。
【００７３】ここで、第１実施形態では、データ線駆動
回路１５を１行分（１系統）で構成していたのに対し、
本実施形態では、データ線駆動回路４５を２行分（２系
統）の電流ドライバ（ＣＤ）４５Ａ−１〜４５Ａ−ｍ，
４５Ｂ−１〜４５Ｂ−ｍで構成している。これら２行分
の電流ドライバ回路４５Ａ−１〜４５Ａ−ｍ，４５Ｂ−
１〜４５Ｂ−ｍには、外部から輝度データｓｉｎが供給
される。また、２行分の電流ドライバ回路４５Ａ−１〜
４５Ａ−ｍ，４５Ｂ−１〜４５Ｂ−ｍは、１走査線期間
の周期で極性が反転し、かつ互いに逆相の２系統の駆動
制御信号によって駆動制御されるようになっている。
【００７４】２行分の電流ドライバ回路４５Ａ−１〜４
５Ａ−ｍ，４５Ｂ−１〜４５Ｂ−ｍを水平走査するため
に水平スキャナ（ＨＳＣＡＮ）４６が設けられている。
この水平スキャナ４６には、水平スタートパルスｈｓｐ
および水平クロック信号ｈｃｋが入力される。水平スキ
ャナ４６は例えばシフトレジスタからなり、水平スター
トパルスｈｓｐの入力後、水平クロック信号ｈｃｋの遷
移（立ち上がりおよび立ち下がり）に対応して、１系統
の書き込み制御信号ｗｅ１〜ｗｅｍを順次発生する。こ
の１系統の書き込み制御信号ｗｅ１〜ｗｅｍは、２行分
の電流ドライバ回路４５Ａ−１〜４５Ａ−ｍ，４５Ｂ−
１〜４５Ｂ−ｍに供給される。
【００７５】このように、データ線駆動回路４５を２行
分（２系統）の電流ドライバ４５Ａ−１〜４５Ａ−ｍ，
４５Ｂ−１〜４５Ｂ−ｍで構成することで、これら２行
分の電流ドライバ４５Ａ−１〜４５Ａ−ｍ，４５Ｂ−１
〜４５Ｂ−ｍを走査線の切り替わり毎に被書き込み状態
／駆動状態として交互に動作させることができる。これ
により、データ線駆動回路４５への書き込み時間とデー
タ線４４−１〜４４−ｍの駆動時間との両方を、概ね１
走査周期分確保することができるため、確実な動作が可
能となる。
【００７６】本実施形態ではさらに、データ線駆動回路
４５が配置された例えば反対側に設けられる電流バイア
ス回路４７についても、データ線駆動回路４５が２行分
の電流ドライバ４５Ａ−１〜４５Ａ−ｍ，４５Ｂ−１〜
４５Ｂ−ｍで構成されているのに対応して、データ線４
４−１〜４４−ｍ毎に設けられた２行分（２系統）の電
流バイアス回路４７Ａ−１〜４７Ａ−ｍ，４７Ｂ−１〜
４７Ｂ−ｍによって構成されている。
【００７７】これら２行分の電流バイアス回路４７Ａ−
１〜４７Ａ−ｍ，４７Ｂ−１〜４７Ｂ−ｍにはそれぞ
れ、２系統の制御線、即ち書き込み制御線４８（４８−
１，４８−２）と駆動制御線４９（４９−１，４９−
２）が配線されている。電流バイアス回路４７（４７Ａ
−１〜４７Ａ−ｍ，４７Ｂ−１〜４７Ｂ−ｍ）として
は、一例として、図１２に示す回路構成のものが用いら
れる。
【００７８】図１２において、データ線４４には例えば
ＮチャネルＴＦＴ５１のドレインが接続されている。こ
のＴＦＴ５１のゲートは駆動制御線４８に接続されてい
る。ＴＦＴ５１のソースとグランドとの間には、例えば
ＰチャネルＴＦＴ５２が接続されている。また、ＴＦＴ
５２のドレインとゲートとの間には、例えばＮチャネル
ＴＦＴ５３が接続されている。このＴＦＴ５３のゲート
は、書き込み制御線４９に接続されている。ＴＦＴ５２
のゲートとグランドとの間には、キャパシタ５４が接続
されている。
【００７９】上記具体例に係る電流バイアス回路４７
は、図３に示した第１具体例に係る電流バイアス回路１
６と基本的な構成および動作は同じであるが、データ電
流を流す向きが異なっており、それに伴って、トランジ
スタの導電型（Ｎチャネル／Ｐチャネル）の関係が逆に
なっている。また、構成上において、データ線４４との
間にＴＦＴ５１が挿入されている点で相違している。
【００８０】次に、上記構成の第２実施形態に係るアク
ティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の動作について、
図１３のタイミングチャートに基づいて説明する。
【００８１】先ず、垂直ブランキング期間内であって、
第１行の電流ドライバ４５Ａ−１〜４５Ａ−ｍが被書き
込み状態である期間において、これら電流ドライバ４５
Ａ−１〜４５Ａ−ｍにバイアスデータ（輝度データｓｉ
ｎの高レベル）を書き込む。このバイアスデータは電圧
の形で与えられても良いし、電流の形で与えられても良
い。続いて、第１行の電流ドライバ４５Ａ−１〜４５Ａ
−ｍをデータ線駆動状態にするとともに、書き込み制御
線ｂｗ１（４８−１）および駆動制御線ｂｄ１（４９−
１）を共に高レベルとすることで、第１行の電流バイア
ス回路４７Ａ−１〜４７Ａ−ｍにバイアス電流Ｉｂが書
き込まれる。
【００８２】同様に、第２行の電流ドライバ４５Ｂ−１
〜４５Ｂ−ｍが被書き込み状態である期間において、こ
れら電流ドライバ４５Ｂ−１〜４５Ｂ−ｍにバイアス電
流を書き込み、続いて第２行の電流バイアス回路４７Ｂ
−１〜４７Ｂ−ｍをデータ線駆動状態にするとともに、
書き込み制御線ｂｗ２（４８−２）および駆動制御線ｂ
ｄ２（４９−２）を共に高レベルとすることで、第２行
の電流バイアス回路４７Ｂ−１〜４７Ｂ−ｍにバイアス
電流Ｉｂが書き込まれる。
【００８３】一方、輝度データ書き込み期間において、
第１行の電流ドライバ４５Ａ−１〜４５Ａ−ｍが駆動を
行う走査サイクルでは、駆動制御線ｂｄ１を高レベル、
即ち第１行の電流バイアス回路４７Ａ−１〜４７Ａ−ｍ
が動作するようにし、第２行の電流ドライバ４５Ｂ−１
〜４５Ｂ−ｍが駆動を行う走査サイクルでは、駆動制御
線ｂｄ２を高レベル、即ち第２行の電流バイアス回路４
７Ｂ−１〜４７Ｂ−ｍが動作するようにする。
【００８４】ところで、データ線駆動回路４５は、与え
られたバイアスデータに対応してバイアス電流Ｉｂを生
成するが、バイアス電流Ｉｂの電流値はＴＦＴの特性ば
らつき等の要因で、回路毎（データ線毎）にばらつく可
能性がある。
【００８５】これに対して、第１実施形態（図１）にお
いては、バイアス電流の生成と画像データ電流の生成と
を同一のデータ線駆動回路１５が行うため、バイアス電
流値の誤差が相殺される。すなわち、先ず、生成された
バイアス電流値Ｉｂはデータ線１４−１〜１４−ｍ毎に
設置された電流バイアス回路１６−１〜１６−ｍに書き
込まれ、保持される。
【００８６】続いて、輝度データの書き込み時、上記バ
イアスデータに等しい輝度データがデータ線駆動回路４
５に与えられた場合、データ線駆動回路４５はバイアス
電流値Ｉｂに等しい駆動電流を発生する。このとき、電
流バイアス回路１６−１〜１６−ｍがこれを相殺する電
流をデータ線１４−１〜１４−ｍに流すので、画素回路
１１に書き込まれる電流値はバイアス電流値Ｉｂによら
ずゼロとなる。
【００８７】すなわち、バイアスデータに等しい輝度デ
ータをデータ線駆動回路４５に与えれば、このデータ線
駆動回路４５に存在するばらつきによらず、全データ線
に亘って正確な黒レベルや黒レベル付近の階調を実現で
き、より輝度むらの少ない画像を表示できる。
【００８８】本実施形態でも、データ線駆動回路４５と
して、２行分の電流ドライバ４５Ａ−１〜４５Ａ−ｍ，
４５Ｂ−１〜４５Ｂ−ｍを備えてなるアクティブマトリ
クス型有機ＥＬ表示装置において、２行分の電流ドライ
バ４５Ａ−１〜４５Ａ−ｍ，４５Ｂ−１〜４５Ｂ−ｍが
それぞれ生成するバイアス電流値を保持するために、２
行分の電流バイアス回路４７Ａ−１〜４７Ａ−ｍ，４７
Ｂ−１〜４７Ｂ−ｍを設置し、これらを輝度データの書
き込み期間においては電流ドライバ４５Ａ−１〜４５Ａ
−ｍ，４５Ｂ−１〜４５Ｂ−ｍの各動作に同期して動作
させるようにしたことで、同様の作用効果を得ることが
できる。
【００８９】なお、本実施形態では、電流バイアス回路
４７の具体例として、第１実施形態の第１具体例に係る
電流バイアス回路１６と基本的な構成および動作は同じ
ものを例に採ったが、これに限られるものではなく、第
１実施形態の他の具体例あるいはその変形例に対応した
回路構成のものを用いることも可能である。
【００９０】次に、上述した第１,第２実施形態に係る
アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置に代表される
画像表示装置における階調表示方法について説明する。
ここでは、一例として、８ビットのディジタル信号によ
って輝度情報が与えられる場合を例に採って説明するも
のとする。
【００９１】図１４は一般的に望ましいとされる階調表
示特性を示す特性図であり、図１５は本発明に係る階調
表示特性を示す特性図である。これらの図において、横
軸はディジタル入力値（０−２５５）を示し、縦軸はデ
ィジタル入力値に対応する輝度値ないし電流値を示して
いる。
【００９２】図１４の特性図では、輝度情報が８ビット
のディジタル信号によって与えられる場合、表示できる
輝度値は最大で２５６（＝２8 ）段階に制限される。こ
の場合、図１４に示すように、低輝度時により細かい輝
度ステップで表示を行う方が人間の視覚特性上都合が良
いことが知られている。さらに、画像のコントラスト感
を高めるためには、最低輝度部の数階調程度を、入力に
関係なくほぼゼロ輝度とした方が良い場合が多いため、
図１４はこれらを考慮した特性（いわゆるγカーブ特
性）となっている。
【００９３】これに対して、図１５の特性図では、最小
入力部分の電流がほぼゼロとなっているのは図１４と同
様であるが、その他の部分において図１４の特性に対し
てバイアス電流Ｉｂ分だけかさ上げ（上乗せ）された形
になっている。第１,第２実施形態に係るアクティブマ
トリクス型有機ＥＬ表示装置においては、先述した電流
バイアス回路１６，４７によって、データ線駆動回路１
５，４５の駆動電流Ｉｄからバイアス電流Ｉｂだけ差し
引いた電流が画素回路１１，４１への実質的な書き込み
電流Ｉｗとなるので、書き込み電流Ｉｗの特性は図１５
の特性と一致する。
【００９４】図２０の従来例に係るアクティブマトリク
ス型有機ＥＬ表示装置においては、画素の発光輝度は少
なくとも低輝度部においては概ね書き込み電流Ｉｗに比
例するので、発光輝度の特性が図１４の特性を持つこと
になり、望ましい階調表示を実現できる。この場合、第
１,第２実施形態に係るアクティブマトリクス型有機Ｅ
Ｌ表示装置のデータ線駆動回路１５，４５が駆動すべき
最小の電流は、黒（電流ゼロ）を除けばバイアス電流Ｉ
ｂであり、ゼロに極めて近い微小な電流値を扱う必要が
ない。
【００９５】上述したように、第１,第２実施形態に係
るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置において、
データ線に輝度情報に応じた大きさの電流を流すデータ
線駆動回路が、表示すべき輝度情報に対して概ねバイア
ス電流Ｉｂの値分だけ上乗せした電流をデータ線に流す
ようにしたことにより、バイアス電流Ｉｂを大きく設定
しても、従来例のような画像むらを生ずることがないた
め、書き込み電流に予めバイアス電流Ｉｂ程度の電流値
を上乗せすることによって低輝度部の正確な階調再現を
行うことが可能となる。
【００９６】すなわち、本来表示すべき輝度に対応する
書き込み電流Ｉｗにバイアス電流Ｉｂを上乗せして書き
込んだ場合、これを打ち消す方向で大きさＩｂの電流を
電流バイアス回路１６，４７が流すことから、画素回路
１１，４１にはＩｗの電流が流れるので、本来の階調表
示がなされる。
【００９７】この際、書き込み電流Ｉｗを流すデータ線
駆動回路１５，４５から見た場合、黒（電流ゼロ）を除
けばＩｂが電流の最小レベルとなる。したがって、黒に
近い低輝度データを書き込む場合において、ゼロに近い
微小な電流を取り扱う必要がなく、高速かつ高精度な動
作が容易に実現可能となる。一方、書き込み電流Ｉｗを
ゼロとすれば、比較的大きなバイアス電流Ｉｂの作用に
より、完全な黒を高速に画素に書き込むことができる。
【００９８】なお、上記各実施形態においては、画素の
表示素子として有機ＥＬ素子を、能動素子としてポリシ
リコン薄膜トランジスタをそれぞれ用い、ポリシリコン
薄膜トランジスタを形成した基板上に有機ＥＬ素子を形
成してなるアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置に
適用する場合を例に採って説明したが、本発明はこれに
限られるものではなく、画素の表示素子として、流れる
電流によって輝度が変化する電流制御型の電気光学素子
を用いるアクティブマトリクス型表示装置全般に適用可
能である。
【００９９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
輝度データ電流を打ち消す方向の駆動電流をバイアス電
流として各データ線に流すとともに、そのバイアス電流
値がデータ線間でばらつかないようにしたことにより、
黒データを含む低輝度データの高速な書き込みを実現で
き、かつ輝度むらのない画像表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアクティブマトリ
クス型表示装置の概略構成図である。
【図２】有機ＥＬ素子の構成の一例を示す断面構造図で
ある。
【図３】電流バイアス回路の第１具体例を示す回路図で
ある。
【図４】第１具体例に係る電流バイアス回路を用いたア
クティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の動作を説明す
るためのタイミングチャートである。
【図５】電流バイアス回路の第２具体例を示す回路図で
ある。
【図６】第２具体例の変形例１を示す回路図である。
【図７】変形例１に係るタイミングチャートである。
【図８】第２具体例の変形例２を示す回路図である。
【図９】電流バイアス回路の第３具体例を示す回路図で
ある。
【図１０】第３具体例に係るタイミングチャートであ
る。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るアクティブマト
リクス型表示装置の概略構成図である。
【図１２】電流バイアス回路の一具体例を示す回路図で
ある。
【図１３】第２実施形態に係るアクティブマトリクス型
表示装置の動作を説明するためのタイミングチャートで
ある。
【図１４】一般的に望ましいとされる階調表示特性を示
す特性図である。
【図１５】本発明に係る階調表示特性を示す特性図であ
る。
【図１６】従来例に係る電圧書き込み型画素回路の回路
構成を示す回路図である。
【図１７】従来例に係る電圧書き込み型画素回路を用い
たアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示すブロ
ック図である。
【図１８】従来例１に係る電流書き込み型画素回路の回
路構成を示す回路図である。
【図１９】従来例２に係る電流書き込み型画素回路の回
路構成を示す回路図である。
【図２０】従来例に係る電流書き込み型画素回路を用い
たアクティブマトリクス型表示装置の構成例を示すブロ
ック図である。
【図２１】電流バイアス回路の効果の説明図である。
【図２２】リーク素子を用いた従来例に係る電流書き込
み型画素回路の回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１１，４１…有機ＥＬ素子、１２−１〜１２−ｎ，４２
−１〜４２−ｎ…走査線、１３，４３…走査線駆動回
路、１４，１４−１〜１４−ｍ，４４，４４−１〜４４
−ｍ…データ線、１５，４５…データ線駆動回路、１
６，１６−１〜１６−ｍ，４７，４７Ａ−１〜４７Ａ−
ｍ，４７Ｂ−１〜４７Ｂ−ｍ…電流バイアス回路、２３
…正孔輸送層、２４…発光層、２５…電子輸送層、２７
…有機層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年４月１６日（２００２．４．１
６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】ＴＦＴ１２９は、データ線駆動回路（図２
０のデータ線駆動回路１４５）による駆動電流Ｉｄを打
ち消す方向のバイアス電流Ｉｂを流すため、先述した黒
書き込み時のデータ線電位の低下速度が速く、とりわけ
データ線電位が有限の時間でしきい値電圧Ｖｔｈを下回
るということは、完全な黒書き込みが可能であることを
意味する。すなわち、データ線毎にリーク素子を設ける
ことで、高コントラストな画像の表示が可能となる。こ
の事情を図２１の特性（Ｂ）に示す。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】ところが、データ線毎にリーク素子を設け
る従来技術では、次のような問題が生ずる。すなわち、
リーク素子（電流バイアス素子）としては、図２２に示
すように、ＴＦＴを利用するのが現実的である。しか
し、冒頭に述べたように、ＴＦＴは特性ばらつきが大き
いため、バイアス電流Ｉｂにもばらつきが生じ易い。図
２２において、輝度データの書き込み時に画素に流れる
実質的な書き込み電流Ｉｗは、データ線駆動回路が駆動
する電流Ｉｄからバイアス電流Ｉｂを差し引いた電流で
あるから、データ線毎に発光素子の輝度がばらつく結果
となり、現実的には表示画像の筋状のむら（筋むら）と
なって現れる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、流れる電流によって輝度が変化する電
気光学素子を有する画素回路がマトリクス状に配置され
てなる画素部と、輝度に応じた大きさの書き込み電流を
画素回路の各々に対してデータ線を介して供給すること
によって輝度情報の書き込みを行うデータ線駆動回路
と、データ線毎に設けられ、データ線に対して書き込み
電流を打ち消す方向の駆動電流を流す電流駆動回路とを
備えたアクティブマトリクス型表示装置において、この
電流駆動回路（以下の実施形態例では、電流バイアス回
路に相当する）が、その流すべき駆動電流値の情報を電
流の形で与えられ、その与えられた電流を電圧の形に変
換する変換部と、この変換部で変換された電圧を保持す
る保持部と、この保持部で保持された電圧を電流に変換
し、この電流を駆動電流としてデータ線に流す駆動部と
を有する構成を採っている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４１】また、画素回路１１の各々に対して、各列
毎にデータ線１４−１〜１４−ｍが配線されている。こ
れらデータ線１４−１〜１４−ｍの各一端は、電流駆動
型のデータ線駆動回路（電流ドライバ）１５の各列の出
力端に接続されている。データ線駆動回路１５は、デー
タ線１４−１〜１４−ｍを通して画素回路１１の各々に
対して輝度データを書き込む。データ線駆動回路１５が
配置された例えば反対側には、データ線１４−１〜１４
−ｍ毎に配された電流バイアス回路１６−１〜１６−ｍ
からなる電流バイアス回路（電流駆動回路）１６が設け
られている。そして、この電流バイアス回路１６内の各
電流バイアス回路１６−１〜１６−ｍに対して制御線１
７が共通に配線されている。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９８】なお、上記各実施形態においては、画素の
表示素子として有機ＥＬ素子を、能動素子としてポリシ
リコン薄膜トランジスタをそれぞれ用い、ポリシリコン
薄膜トランジスタを形成した基板上に有機ＥＬ素子を形
成してなるアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置に
適用する場合を例に採って説明したが、本発明はこれに
限られるものではなく、輝度情報が電流の形で与えられ
る電流書き込み型の画素回路を用いるアクティブマトリ
クス型表示装置全般に適用可能である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｂ 33/14 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 流れる電流によって輝度が変化する電気
    光学素子を有する画素回路がマトリクス状に配置されて
    なる画素部と、 輝度に応じた大きさの書き込み電流を前記画素回路の各
    々に対してデータ線を介して供給することによって輝度
    情報の書き込みを行う電流書き込み型画素駆動回路と、 データ線毎に設けられ、当該データ線に対して前記書き
    込み電流を打ち消す方向の駆動電流を流す電流駆動回路
    とを備え、 前記電流駆動回路は、 その流すべき駆動電流値の情報を電流の形で与えられ、
    その与えられた電流を電圧の形に変換する変換部と、 前記変換部で変換された電圧を保持する保持部と、 前記保持部で保持された電圧を電流に変換し、この電流
    を前記駆動電流としてデータ線に流す駆動部とを有する
    ことを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置。
  2. 【請求項２】 前記変換部は、ドレインとゲートが電気
    的に短絡された状態にあるとき、前記駆動電流値の情報
    が電流の形で供給されることによってそのゲート・ソー
    ス間に電圧を発生する第１の絶縁ゲート型電界効果トラ
    ンジスタを含み、 前記保持部は、前記第１の絶縁ゲート型電界効果トラン
    ジスタのゲート・ソース間に発生する電圧を保持するキ
    ャパシタを含み、 前記駆動部は、前記キャパシタの保持電圧に基づいて前
    記駆動電流をデータ線に流す第２の絶縁ゲート型電界効
    果トランジスタを含むことを特徴とする請求項１記載の
    アクティブマトリクス型表示装置。
  3. 【請求項３】 前記変換部は、前記第１の絶縁ゲート型
    電界効果トランジスタに対して前記駆動電流値の情報を
    電流の形で選択的に供給する第１のスイッチ素子を含
    み、 前記保持部は、前記第１の絶縁ゲート型電界効果トラン
    ジスタのゲート・ソース間に発生する電圧を前記キャパ
    シタに選択的に供給するとともに、前記第１のスイッチ
    素子に先立って非導通状態となる第２のスイッチ素子を
    含むことを特徴とする請求項２記載のアクティブマトリ
    クス型表示装置。
  4. 【請求項４】 前記第１の絶縁ゲート型電界効果トラン
    ジスタと前記第２の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
    とが同一のトランジスタであることを特徴とする請求項
    ２記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の絶縁ゲート型電界効果トラン
    ジスタと前記第２の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
    とが、近接して配置された２つの異なるトランジスタで
    あることを特徴とする請求項２記載のアクティブマトリ
    クス型表示装置。
  6. 【請求項６】 前記駆動電流値の情報は、前記データ線
    を介して前記電流駆動回路に与えられることを特徴とす
    る請求項１記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  7. 【請求項７】 前記駆動電流値の情報は、前記画素回路
    に対してデータ書き込みが行われていない期間に前記電
    流駆動回路に与えられることを特徴とする請求項１記載
    のアクティブマトリクス型表示装置。
  8. 【請求項８】 前記電流駆動型画素駆動回路は１本のデ
    ータ線について２個ずつ設けられ、一方の画素駆動回路
    がデータ線を駆動する間に他方の画素駆動回路が画像情
    報の取り込みを行い、 前記電流駆動回路は１本のデータ線について２個ずつ設
    けられ、この２個の電流駆動回路が輝度情報の書き込み
    期間において前記２個の画素駆動回路の各動作に同期し
    て動作することを特徴とする請求項１記載のアクティブ
    マトリクス型表示装置。
  9. 【請求項９】 前記電流駆動回路は、表示すべき輝度情
    報に対して概ね前記駆動電流値分だけ上乗せされた電流
    をデータ線に流すことを特徴とする請求項１記載のアク
    ティブマトリクス型表示装置。
  10. 【請求項１０】 流れる電流によって輝度が変化する電
    気光学素子を表示素子として用いた電流書き込み型の画
    素回路がマトリクス状に配置されてなる画素部と、輝度
    に応じた大きさの書き込み電流を前記画素回路の各々に
    対してデータ線を介して供給することによって輝度情報
    の書き込みを行う電流書き込み型画素駆動回路と、デー
    タ線毎に設けられ、当該データ線に対して前記書き込み
    電流を打ち消す方向の駆動電流を流す電流駆動回路とを
    備えたアクティブマトリクス型表示装置において、 前記画素回路への輝度情報の書き込みが行われていない
    期間中に、その流すべき駆動電流値の情報を電流の形で
    前記電流駆動回路に与えるとともに、その電流を電圧の
    形で前記電流駆動回路に保持させ、 その後前記画素回路への輝度情報の書き込みが行われる
    際に、前記電流駆動回路からその保持した電圧に応じた
    電流を前記駆動電流としてデータ線に流すことを特徴と
    するアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法。
  11. 【請求項１１】 第１、第２の電極およびこれら電極間
    に発光層を含む有機層を有する有機エレクトロルミネッ
    センス素子を有する画素回路がマトリクス状に配置され
    てなる画素部と、 輝度に応じた大きさの書き込み電流を前記画素回路の各
    々に対してデータ線を介して供給することによって輝度
    情報の書き込みを行う電流書き込み型画素駆動回路と、 データ線毎に設けられ、当該データ線に対して前記書き
    込み電流を打ち消す方向の駆動電流を流す電流駆動回路
    とを備え、 前記電流駆動回路は、 その流すべき駆動電流値の情報を電流の形で与えられ、
    その与えられた電流を電圧の形に変換する変換部と、 前記変換部で変換された電圧を保持する保持部と、 前記保持部で保持された電圧を電流に変換し、この電流
    を前記駆動電流としてデータ線に流す駆動部とを有する
    ことを特徴とするアクティブマトリクス型有機エレクト
    ロルミネッセンス表示装置。
  12. 【請求項１２】 前記変換部は、ドレインとゲートが電
    気的に短絡された状態にあるとき、前記駆動電流値の情
    報が電流の形で供給されることによってそのゲート・ソ
    ース間に電圧を発生する第１の絶縁ゲート型電界効果ト
    ランジスタを含み、 前記保持部は、前記第１の絶縁ゲート型電界効果トラン
    ジスタのゲート・ソース間に発生する電圧を保持するキ
    ャパシタを含み、 前記駆動部は、前記キャパシタの保持電圧に基づいて前
    記駆動電流をデータ線に流す第２の絶縁ゲート型電界効
    果トランジスタを含むことを特徴とする請求項１１記載
    のアクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッセン
    ス表示装置。
  13. 【請求項１３】 前記変換部は、前記第１の絶縁ゲート
    型電界効果トランジスタに対して前記駆動電流値の情報
    を電流の形で選択的に供給する第１のスイッチ素子を含
    み、 前記保持部は、前記第１の絶縁ゲート型電界効果トラン
    ジスタのゲート・ソース間に発生する電圧を前記キャパ
    シタに選択的に供給するとともに、前記第１のスイッチ
    素子に先立って非導通状態となる第２のスイッチ素子を
    含むことを特徴とする請求項１２記載のアクティブマト
    リクス型有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
  14. 【請求項１４】 前記第１の絶縁ゲート型電界効果トラ
    ンジスタと前記第２の絶縁ゲート型電界効果トランジス
    タとが同一のトランジスタであることを特徴とする請求
    項１２記載のアクティブマトリクス型有機エレクトロル
    ミネッセンス表示装置。
  15. 【請求項１５】 前記第１の絶縁ゲート型電界効果トラ
    ンジスタと前記第２の絶縁ゲート型電界効果トランジス
    タとが、近接して配置された２つの異なるトランジスタ
    であることを特徴とする請求項１２記載のアクティブマ
    トリクス型有機エレクトロルミネッセンス表示装置。
  16. 【請求項１６】 前記駆動電流値の情報は、前記データ
    線を介して前記電流駆動回路に与えられることを特徴と
    する請求項１１記載のアクティブマトリクス型有機エレ
    クトロルミネッセンス表示装置。
  17. 【請求項１７】 前記駆動電流値の情報は、前記画素回
    路に対してデータ書き込みが行われていない期間に前記
    電流駆動回路に与えられることを特徴とする請求項１１
    記載のアクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッ
    センス表示装置。
  18. 【請求項１８】 前記電流駆動型画素駆動回路は１本の
    データ線について２個ずつ設けられ、一方の画素駆動回
    路がデータ線を駆動する間に他方の画素駆動回路が画像
    情報の取り込みを行い、 前記電流駆動回路は１本のデータ線について２個ずつ設
    けられ、この２個の電流駆動回路が輝度情報の書き込み
    期間において前記２個の画素駆動回路の各動作に同期し
    て動作することを特徴とする請求項１１記載のアクティ
    ブマトリクス型有機エレクトロルミネッセンス表示装
    置。
  19. 【請求項１９】 前記電流駆動回路は、表示すべき輝度
    情報に対して概ね前記駆動電流値分だけ上乗せされた電
    流をデータ線に流すことを特徴とする請求項１１記載の
    アクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッセンス
    表示装置。
  20. 【請求項２０】 流れる電流によって輝度が変化する電
    気光学素子を表示素子として用いた電流書き込み型の画
    素回路がマトリクス状に配置されてなる画素部と、輝度
    に応じた大きさの書き込み電流を前記画素回路の各々に
    対してデータ線を介して供給することによって輝度情報
    の書き込みを行う電流書き込み型画素駆動回路と、デー
    タ線毎に設けられ、当該データ線に対して前記書き込み
    電流を打ち消す方向の駆動電流を流す電流駆動回路とを
    備えたアクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッ
    センス表示装置において、 前記画素回路への輝度情報の書き込みが行われていない
    期間中に、その流すべき駆動電流値の情報を電流の形で
    前記電流駆動回路に与えるとともに、その電流を電圧の
    形で前記電流駆動回路に保持させ、 その後前記画素回路への輝度情報の書き込みが行われる
    際に、前記電流駆動回路からその保持した電圧に応じた
    電流を前記駆動電流としてデータ線に流すことを特徴と
    するアクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッセ
    ンス表示装置の駆動方法。
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