JP2002358049A - 発光素子の駆動回路、及びアクティブマトリクス型表示パネル - Google Patents

発光素子の駆動回路、及びアクティブマトリクス型表示パネル

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JP2002358049A
JP2002358049A JP2001164349A JP2001164349A JP2002358049A JP 2002358049 A JP2002358049 A JP 2002358049A JP 2001164349 A JP2001164349 A JP 2001164349A JP 2001164349 A JP2001164349 A JP 2001164349A JP 2002358049 A JP2002358049 A JP 2002358049A
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transistor
electrode
light emitting
emitting element
main electrode
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JP2001164349A
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Shigeki Kondo
茂樹 近藤
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Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機EL素子に代表される電流制御型の発光
素子の駆動回路の高性能化、低コスト化を目的とする。 【解決手段】 第1トランジスタのゲート電極が前記走
査線に接続され、前記第1トランジスタの第1主電極が
第2トランジスタのゲート電極及び第1主電極と前記信
号線とに接続され、前記第1トランジスタの第2主電極
が第3トランジスタのゲート電極と前記蓄積容量の第1
電極とに接続され、前記第2トランジスタの第2主電極
が前記発光素子の第1電極と前記第3トランジスタの第
2主電極とに接続され、前記第3トランジスタの第1主
電極が第1電源と前記蓄積容量の第2電極とに接続さ
れ、前記発光素子の第2電極が第2電源に接続された構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、テレビ、携帯端
末、車載用ディスプレイなどに用いられる表示パネル、
該表示パネルに用いられる電流制御型の発光素子の駆動
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】有機エレクトロルミネッセンス素子(有
機EL素子)等の電流制御型の発光素子を用いた表示パ
ネルは、陰極線管(CRT)やプラズマディスプレイパ
ネルと同様、自発光型の表示デバイスである。液晶ディ
スプレイと異なり、照明のためのバックライトを必要と
せず、低消費電力化が可能なこと、また視野角依存が少
ないという特徴もあり、フラットパネルディスプレイ
(FPD)として、テレビ、携帯端末、車載用ディスプ
レイへ広く応用され、今後の発展も期待されている。駆
動方式には、パッシブ方式とアクティブ方式があるが、
カラー表示、解像度、低消費電力を実現する上でアクテ
ィブ方式が優れている。
【0003】図9は従来例として、発光素子として有機
EL素子を用いた、アクティブマトリクス駆動における
最も単純な、一画素あたり2ヶの薄膜トランジスタ(T
FT)による、アナログ階調方式の駆動回路である。
【0004】図9において、201は有機EL素子、2
02、203はTFT、204は信号線、205は走査
線、207は電源線、208は接地、209は蓄積容量
である。
【0005】図9の動作を以下に説明する。
【0006】走査線205に印加される電圧によってT
FT202がオン状態となると、信号線204からの電
圧が209の蓄積容量に印加され、TFT202がオフ
状態になっても蓄積容量209によってTFT203の
ゲート電極は電圧を印加され続ける為、TFT203は
オン状態を続け、有機EL素子201は発光状態のまま
となる。ここで、TFT203に印加する電圧に応じ
て、即ち、信号線204から与えられるアナログ電圧に
応じてTFT203のゲート電極は電圧を与えられ、電
源線207からTFT203に供給される電流は制御さ
れる。この結果、発光状態は制御され、中間調表示を行
う。
【0007】また、時間階調方式は階調を有機EL素子
の点灯時間によって制御する方式であり、2000SI
D 36.1で報告されている。アナログ諧調方式との
違いは、有機EL素子は発光時は最高輝度で発光し、発
光時間によって階調を表現する点である。
【0008】このように、画像に階調性を出すために、
従来、アナログ階調方式、時間階調方式等が知られてい
る。
【0009】アナログ階調方式では、有機EL素子に電
流を供給するTFTのゲート電位を、ビデオ信号に応じ
て制御する、即ち、TFTのコンダクタンスを制御する
必要がある。しかしながら、TFTの特性のバラツキに
より、信号線を介して画素に転送されるビデオ信号が均
一であっても、表示にムラが生じてしまうことがある。
例えば、図9の駆動回路において、駆動TFT203の
th特性にばらつきがあると(図10実線と点線)、同
じ信号(ゲート)電圧VAによって駆動されたとして
も、発光素子に供給される電流値がIA、IBのように異
なってしまい、表示時に輝度ムラが生じて表示品位を落
とすことになる。
【0010】これに対して、特許第2953465号や
International Display Res
earch Conf.(IDRC)2000 Dig
est 頁358、などに記載されている、カレントミ
ラー回路が提案されている。
【0011】図8に、特許第2953465号に記載さ
れている駆動回路図を示した。この駆動回路は、3個の
ch−TFT、及び、1個の蓄積容量からなっており、
また、トランジスタ105のドレインには、負荷108
が接続されている。負荷108は、例えば定電流駆動を
要する有機EL素子である。このようにして構成された
駆動回路には、トランジスタ104及び105からなる
カレントミラー回路が含まれている。
【0012】このように構成された駆動回路の動作につ
いて説明する。
【0013】入力端子101に画像信号等の入力信号が
入力されると、この信号の電圧に応じて抵抗103に電
流が流れる。そして、抵抗103に流れる電流は、ドレ
イン及びソースが相互に接続されたトランジスタ104
に流れ、トランジスタ104にゲート−ソース間電圧が
発生する。
【0014】そして、制御端子102に入力されたアド
レス信号がロウレベルでスイッチ用トランジスタ106
が導通状態の場合には、トランジスタ104に発生した
ゲート−ソース間電圧は、スイッチ用トランジスタ10
6を介して電荷保持容量素子107及びトランジスタ1
05のゲートに印加される。このとき、トランジスタ1
04及び105はカレントミラー回路を構成しているた
め、抵抗103に流れる電流に比例した電流がトランジ
スタ105のドレイン電流として流れる。即ち、トラン
ジスタ104とトランジスタ105とのパターンサイズ
の比によって決定される電流、例えばトランジスタ10
4及び105が同一パターンサイズで構成されている場
合には、抵抗103に流れる電流と等しい電流がトラン
ジスタ105のドレインとソースとの間を流れる。これ
により、負荷108が駆動される。
【0015】次に、制御端子102に入力されたアドレ
ス信号がハイレベルでスイッチ用トランジスタ106が
遮断状態となると、トランジスタ104及び105から
なるカレントミラー回路も遮断される。しかし、スイッ
チ用トランジスタ106が導通状態の時に、入力端子1
01の信号電圧に応じた電流がトランジスタ104に流
れ、その電流に応じたトランジスタ104のゲート−ソ
ース間電圧が電荷保持容量素子107に印加されてい
る。このため、スイッチ用トランジスタ106が遮断さ
れた後にも、この電圧がトランジスタ105のゲートに
印加されるので、このゲート電圧に応じた電流が負荷1
08に供給される。即ち、スイッチ用トランジスタ10
6が遮断状態でも、負荷108には入力端子101の信
号電圧に応じた電流が供給され続ける。
【0016】この回路をアクティブマトリクス方式の有
機EL素子の駆動回路に適用した場合、入力端子101
には入力画像信号が入力され、その階調データによって
発光輝度が変化する。また、制御端子102にはアドレ
ス信号が入力され、入力端子101からの画像信号に対
応する画素が電荷保持容量素子107に選択的に読み込
まれ、次の新しい画像信号が入力されるまで電荷が保持
され、画素は発光し続ける。
【0017】このように、カレントミラー回路は、外部
定電流源(図8では、入力端子に印加される電圧により
抵抗103を流れる電流)の電流に応じたゲート電圧が
立ち上がるので、基本的にVthなどTFT特性のばらつ
きの影響を受けない回路といえる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
カレントミラー回路を発光素子の駆動回路として用いて
表示パネルを作製しようとした場合、回路に流れる電流
を制御する外部定電流源に大きな出力能力が要求される
ことになる。従来は、図8における抵抗103のような
定電流源を各画素毎に設けるとそのばらつきの影響が生
じるため、駆動回路とは別に共通の定電流源を、比較的
精度良く、かつ高集積に作成できるバイポーラトランジ
スタやMOSトランジスタなどのトランジスタ回路を用
いて設けるのが一般的である。例えば、図5に示すよう
に、全画素共通の定電流源15を設け、それを各画素毎
に転送する方式である。有機EL素子などの電流制御型
の発光素子を各画素に持つ表示パネルの場合、その外部
定電流源からの電流により発光輝度が制御される。図5
のような構成をとり、駆動回路として図8のような回路
を用いた場合、外部定電流源の電流出力能力は、1回の
走査で選択される画素数(通常は、1本の走査線に接続
されている画素数)分の電流供給能力が必要になる。例
えば、有機EL素子を発光素子とした場合、画素として
必要な白輝度を得るための電流量は、100μm×10
0μmの大きさの画素を想定した場合、約2〜3μA程
度である。表示パネルとして、カラーでVGAの解像度
を持つものを考えると、1本の走査線に接続されている
総画素数は、640×3=1920画素となり、外部定
電流源の電流供給能力は、 2〜3μA×1920=3840〜5760μA だけ必要になる。これだけの電流が、実際には、わずか
数μm〜数10μmの大きさのトランジスタのエミッタ
・ベース接合面、或いは、ドレイン・ウエル接合面を流
れることになり、そのトランジスタの発熱等による信頼
性の低下が問題となる。この問題を避けるためにはトラ
ンジスタのサイズを充分大きくすれば良いが、素子面積
の増大を招きコストアップの要因ともなってしまう。
【0019】また、現在、長寿命化、低消費電力化の観
点から発光効率を上げるための研究開発が盛んに行われ
ているが、現状での有機EL素子の最大効率を得る為の
駆動電流値は、100μm×100μmの画素サイズに
対しておよそ2〜3μAである。
【0020】一方、有機EL素子は、通常、発光層を含
む複数の材料層の積層により構成される(例えば、SI
D96、Digest p.181、月刊ディスプレイ
1998、10月号、p.9など)。これらの層は、キ
ャリアである電子、正孔の注入効率や輸送効率、発光層
での発光効率を向上させる目的で、異なるエネルギーバ
ンド構造を持つ材料が選択される。これら異なるエネル
ギーバンド構造を持つ材料の接合により材料の接合界面
には必ず接合容量が存在する。この各界面での接合容量
の合成容量として、有機EL素子の接合容量はおよそ2
5nF/cm2であり、100μm×100μmの画素
は2.5pFの容量を持つことになる。本発明者らは、
発光素子に実質的に存在するこの接合容量が、発光素子
の実質的な応答速度に影響することを見出した。
【0021】アナログ階調方式で8ビット階調を得よう
とすると、最小電流は 2〜3μA÷28≒8〜12nA となる。
【0022】一般的に有機EL素子の発光閾値電圧は2
〜3Vであり、8ビット階調を得る為の最小電流で発光
させる為には接合容量C×閾値電圧Vth=最小電流I
min×時間tより 時間t=2.5pF×2〜3V/8〜12nA ≒420μs〜940μs となり、VGAクラスの画像表示装置においても動画の
表示ができないことになる。
【0023】時間階調方式は、最高輝度での発光時間を
1フレーム内でオン・オフさせて階調を得る方式である
が、8ビット階調を得ようとすると、最小オン時間は 1/60÷28≒65μS となる。
【0024】画素サイズを同様に考えると、発光までに
要する時間tは t=2.5pF×2〜3V÷2〜3μA ≒1.7〜3.75μA となり、発光時間に対して重大な影響は与えない。
【0025】しかしながら、前述のように長寿命、低消
費電力化のために発光効率向上の研究開発がなされてお
り、現在での目標値は100〜200nAで最大効率を
得ることにある。
【0026】この場合、発光までに要する時間tは t=25〜75μS となり、時間階調方式では発光効率向上に対応できない
ことになる。
【0027】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、具体的な解決手段を提供することを目的とするも
のである。
【0028】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数のトランジスタと、蓄積容量と、電
流制御型の発光素子と、走査線及び信号線と、を少なく
とも備えた発光素子の駆動回路において、第1トランジ
スタのゲート電極が前記走査線に接続され、前記第1ト
ランジスタの第1主電極が第2トランジスタのゲート電
極及び第1主電極と前記信号線とに接続され、前記第1
トランジスタの第2主電極が第3トランジスタのゲート
電極と前記蓄積容量の第1電極とに接続され、前記第2
トランジスタの第2主電極が前記発光素子の第1電極と
前記第3トランジスタの第2主電極とに接続され、前記
第3トランジスタの第1主電極が第1電源と前記蓄積容
量の第2電極とに接続され、前記発光素子の第2電極が
第2電源に接続されたことを特徴とする発光素子の駆動
回路を提供する。
【0029】また、複数のトランジスタと、蓄積容量
と、電流制御型の発光素子と、走査線及び信号線と制御
信号線と、を少なくとも備えた発光素子の駆動回路にお
いて、第1トランジスタのゲート電極が前記走査線に接
続され、前記第1トランジスタの第1主電極が第2トラ
ンジスタのゲート電極及び第1主電極と前記信号線とに
接続され、前記第1トランジスタの第2主電極が第3ト
ランジスタのゲート電極と前記蓄積容量の第1電極とに
接続され、前記第2トランジスタの第2主電極が第4ト
ランジスタの第1主電極に接続され、前記第3トランジ
スタの第1主電極が第1電源と前記蓄積容量の第2電極
とに接続され、前記第3トランジスタの第2主電極が前
記発光素子の第1電極と前記第4トランジスタの第2主
電極とに接続され、第4トランジスタのゲート電極が前
記制御信号線に接続され、前記発光素子の第2電極が第
2電源に接続されたことを特徴とする発光素子の駆動回
路を提供する。
【0030】また本発明は、上述の発光素子の駆動回路
において、更に第5トランジスタと、リセット線と、を
有し、該第5トランジスタの第1主電極が前記蓄積容量
の第1電極及び第2電極のうちのどちらか一方に接続さ
れ、前記第5トランジスタの第2主電極が前記蓄積容量
の残りの電極に接続され、前記第5トランジスタのゲー
ト電極は前記リセット線に接続されたこと、さらには、
前記トランジスタが薄膜トランジスタであること、さら
には、前記第3トランジスタのゲート幅Wとゲート長L
との比W/Lが、前記第2トランジスタのW/Lより大
きいこと、さらには、前記信号線が、外部定電流源に接
続されていること、さらには、前記外部定電流源から前
記信号線を介して前記第2トランジスタに供給される電
流が、前記発光素子の発光閾値電流より小さい電流であ
ること、さらには、前記発光素子が有機エレクトロルミ
ネセンス素子であることを特徴とする発光素子の駆動回
路を含むものである。
【0031】さらに本発明は、少なくとも複数の走査線
及び信号線がマトリクス状に配置された基板と、該基板
上に配置された各々の走査線と信号線との対に接続され
た上述の発光素子の駆動回路を備えた画素と、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パネルを
も提供するものである。
【0032】本発明において、トランジスタの第1主電
極、第2主電極とは、ゲート電極以外の2電極を表し、
例えば、第1主電極がドレイン電極であれば、第2主電
極はソース電極となる。
【0033】本発明において、発光素子の第1電極、第
2電極とは、それぞれ2つの電極のうちのどちらか一方
の電極を表しており、本発明の範囲の中で駆動回路の設
計を行った結果の電流の流れる向きを考慮して適切な接
続を選択すればよい。
【0034】本発明において、蓄積容量の第1電極、第
2電極とは、それぞれ2つの電極のうちのどちらか一方
の電極を表しており、一般に蓄積容量には極性はないの
で、これらが入れ替わることに意味はない。すなわち、
本発明はこれらが入れ替わった場合をも当然に含むもの
である。
【0035】
【発明の実施の形態】(実施形態1)図1に、本発明の
発光素子の駆動回路の一実施形態を表す回路図を示す。
【0036】本実施形態の駆動回路は、3個のTFTと
1個の蓄積容量からなっている。本実施形態において
は、第1〜第3トランジスタが、TFT1〜3にそれぞ
れ対応し、第1、第2主電極はドレイン電極、ソース電
極にそれぞれ対応している。また、本発明において使用
する発光素子としては、発光閾値電流が存在する電流制
御型の発光素子であれば制限はないが、後述のように本
発明は、本実施形態に限らず、発光素子を等価回路で表
した際に直列に接続された状態の接合容量を有し、発光
させるために該容量を充電する必要がある型の発光素子
を用いる際に特に顕著な効果を発揮するものである。こ
のような発光素子としては、従来の技術においても例示
した有機EL素子が挙げられ、本実施形態においてもこ
れを使用している。さらに本発明における、第1電源、
第2電源とは、電流を供給する目的で設けられた端子と
いう意味であり、例えば第1電源側に電池などの電力源
を接続し、第2電源は接地にする場合や、その逆、或い
は第1電源、第2電源の両方に電力源を接続するといっ
た形態でも良い。本実施形態においては、第1電源が電
源線6に対応し、第2電源が接地8に対応する。
【0037】TFT1のゲート電極が走査線4に接続さ
れ、TFT1のドレイン電極がTFT2のゲート電極及
びドレイン電極と信号線5を介して定電流源15とに接
続され、TFT1のソース電極がTFT3のゲート電極
と蓄積容量9の第1電極とに接続され、TFT2のソー
ス電極が有機EL素子7のアノード電極とTFT3のソ
ース電極とに接続され、TFT3のドレイン電極が電源
線6と蓄積容量9の第2電極とに接続され、有機EL素
子7のカソード電極が接地8に接続されている。
【0038】図8の従来例の駆動回路との違いは、図8
では負荷(有機EL素子)を駆動するためにTFT10
5のみが接続されているが、本実施形態では、TFT2
およびTFT3の2個のTFTが有機EL素子7の駆動
を行うために接続されている点である。この2つのTF
Tの機能については後述する。
【0039】定電流源15から映像情報に基づいた信号
電流がTFT2に流れ、それに応じてTFT2にゲート
−ソース間電圧が発生する。この信号電流は、TFT2
のソースから有機EL素子にも流れる。このとき定電流
源の電流値を有機EL素子の発光閾値電流以下に設定し
ておけば有機EL素子7は発光しない。
【0040】次に走査線4が選択されるとTFT1がオ
ンし、TFT2に発生したソース−ゲート間電圧がTF
T1を介して蓄積容量9及びTFT3のゲート電極に印
加される。このときTFT2及びTFT3はカレントミ
ラー回路を構成しているため、定電流源15の信号電流
に比例した電流がTFT3に流れる。結果、有機EL素
子7には、TFT2に流れる電流とTFT3に流れる電
流の和が流れる。この電流量の和を有機EL素子の発光
輝度に合わせた値に調整することで有機EL素子は所定
輝度で発光する。
【0041】次に走査線4が非選択状態になると、TF
T1がオフし、TFT2及びTFT3からなるカレント
ミラー回路も遮断される。しかし、TFT1がオンの時
にTFT2に流れる電流に対応した電圧が蓄積容量9に
保持されているため、この電圧に応じた電流が、電源線
6からTFT3を介して有機EL素子7に供給される。
次に走査線4が選択され新たな信号電流が定電流源6か
らTFT3に供給されるまで有機EL素子7は所定輝度
で発光しつづける。
【0042】ここで、TFT2およびTFT3の機能、
すなわち、外部定電流源15からTFT2を介して有機
EL素子7に供給される電流、電源線6からTFT3を
介して有機EL素子に供給される電流の役割について述
べる。
【0043】先述したように、定電流源15の出力電流
値、言い換えれば、TFT2を介して有機EL素子7に
流れる電流は、有機EL素子の発光閾値電流よりも低い
電流値に調整されている。一方、TFT3を介して有機
EL素子7に流れる電流により有機EL素子は発光す
る。
【0044】ここで、TFT2及びTFT3はカレント
ミラー回路を構成しており、TFT3を介して有機EL
素子に流れる電流値は、TFT3とTFT2のサイズ比
(W/L比、W:ゲート幅、L:ゲート長)により決定
される。ここで、サイズ比は、TFT3から流れる電流
により有機EL素子7が発光するように、TFT3のW
/LをTFT2のW/Lより大きく設定する。例えば、
有機EL素子の発光閾値電流を約10nA、映像表示時
に必要な有機EL素子の電流範囲を約2μA(階調10
0%白)〜20nA(階調最小ビットに相当する輝度)
とする。このとき、外部定電流源15の出力電流、すな
わちTFT2に流れる電流値を10nA〜0.1nA、
TFT3のW/LをTFT2のW/Lの200倍、に設
定すれば、TFT3を介して有機EL素子に流れる電流
値は2μA〜20nAとなり、有機EL素子は所定の輝
度で発光する。
【0045】一方、TFT2を介して有機EL素子7に
流れる電流値は、10nAの発光閾値電流以下であり、
この電流が流れても有機EL素子7が発光することはな
い。このように設定することで、TFT2から流れてく
る電流は、まず初期段階で、有機EL素子に実質的に存
在する接合容量を充電する。初期の接合容量の充電が完
了すると、電流は有機EL素子(単純にはダイオードと
考えられる)に流れ始める。この後、有機EL素子ダイ
オードの電圧は、外部定電流源15で制限された電流値
に応じた電圧で一定になる。
【0046】図7に有機EL素子の電流−電圧特性の模
式図を示した。図中、Ith、Vthは有機EL素子の発光
閾値を示す。本実施形態では、外部定電流源によりTF
T2を流れる電流を、発光閾値電流値以下(Ir値)に
制限している。この制限された電流が有機EL素子側に
流れ始め、その結果、ダイオードのインピーダンスが徐
々に低下していく。最終的には、有機EL素子の電圧
は、図で示すVr値で一定になるまで、徐々にダイオー
ドのインピーダンスが低下し、Vrで一定になる。その
後、ダイオード電圧が変動することがあっても、常にT
FT2を介して電流が供給されつづけるので、接合容量
は常に充電されつづけ、かつ、有機EL素子ダイオード
電圧はVrに落ち着く。
【0047】発光素子を発光させることなく、電流Ir
により接合容量は常に発光閾値以下の電荷が注入され
る。有機EL素子のVthは2V程度であり、Ithは、1
00μm角の画素サイズを想定した場合、10nA程度
である。例えば、Ir値設定として、Vr値電圧が発光閾
値電圧の4分の1まで余裕を見て設定するなどが適切と
思われるが、余裕値としてどこまで見るかは、作製プロ
セス等のばらつき、消費電力等の仕様、で決められるべ
きである。
【0048】このように設定した駆動回路において、有
機EL素子の発光閾値をVth、有機EL素子に実質的に
存在する接合容量をC,発光に必要な電流をI、プリ設
定電圧値をVr、とすると、発光までに要する時間t
は、以下のように示される。
【0049】t=(Vth−Vr)×C/I ここで、前述したように、発光電流が100nAの場合
を想定する。
【0050】例えばVth−Vr=2−0.5=1.5V
となるように、Ir値を設定するし、接合容量は、10
0μm角の素子サイズを想定して、2.5pFであると
すると、発光までに要する時間t は、 t=1.5×2.5pF/100nA =37.5μS となり、8ビット階調に必要な最小時間65μSを実現
することが可能となる。
【0051】また、本実施形態においては、駆動回路に
共通接続される外部定電流源は、各画素毎に有機EL素
子の発行閾値電流以下の電流を供給するだけでよく、例
えば、1画素当り10nAの電流供給能力があれば良
い。VGAの解像度を持つ場合、外部定電流源として
は、 10nA×1920=1.92μA の能力を持てばよい。この値は、先述した従来の定電流
源能力の2000〜3000分の1であり、外部定電流
源回路を構成するトランジスタ素子のサイズを充分小さ
くすることが可能である。
【0052】(実施形態2)図2に、本発明の第2の実
施形態の回路図を示す。図1と同じ機能を持つ素子には
同一の番号を付与してある。本実施形態では、TFT2
のソース電極は、有機EL素子7のアノード電極、及
び、抵抗14を介して接地に接続されている。
【0053】本実施形態では、TFT2を介して流れる
電流は、抵抗14と有機EL素子7の両方に流れる。有
機EL素子に流れる電流は、第1の実施形態と同様、発
光閾値電流以下に制限されるが、抵抗14に流れる電流
値には基本的に制限はない。したがって、TFT2に流
れる電流量を実施形態1より多くすることができるた
め、カレントミラー回路のミラー比(TFT3とTFT
2のサイズ比)を実施形態1ほど大きくとらなくてもよ
くなる。すなわち、TFT3のサイズをより小さくする
ことができる。たとえば、抵抗に流れる電流を発光閾値
電流の10倍となるように設定する。もともと発光閾値
電流は、前述のように約20nAと非常に小さい。した
がって、抵抗に流れる電流を10倍に設定しても消費電
流の上昇は低く抑えられる。有機EL素子の発光制御に
必要な電流値が最大2μAとすると、TFT3のサイズ
はTFT2に比べ、約10倍あればよくなる。これは、
画素サイズが小さくなってくると大きなメリットとな
る。
【0054】(実施形態3)図3に、本発明の第3の実
施形態による回路図を示す。図1と同じ機能を持つ素子
には同一の番号を付与してある。本実施形態では、TF
T2と有機EL素子7との間に第4のTFT10を挿入
した。
【0055】第1の実施形態では、TFT2を介して有
機EL素子には常時電流が供給される構成であったが、
本実施形態では、TFT10の開閉を制御することでT
FT2から有機EL素子に流れる電流量を制御できる。
TFT10の開閉を制御する制御信号線11は、全画素
共通に接続されている。第1の実施形態でも示したよう
にTFT2を介してまず有機EL素子の接合容量を充電
する。このタイミングは、全ての行の走査が終了し、次
の画面走査が始まるまでの、いわゆる垂直ブランキング
期間内に行う。その後の動作は実施形態1と同様であ
る。
【0056】本実施形態によれば、TFT2を介して有
機EL素子に流れる、発光閾値以下の電流においても常
時流れるのではなく、有機EL素子に実質的に存在する
接合容量を充電するだけの必要最小限の電流消費に抑え
られる。また、その時間については、先述の数値例を用
いるならば、Vr=0.5V、Ir=10nA、接合容量
2.5pFとして、 t=2.5pF×0.5V/10nA =125μsec. であり、垂直ブランキング期間(NTSC規格では数m
sec.)内であれば十分充電可能である。
【0057】(実施形態4)図4に、本発明の第4の実
施形態による回路図を示す。図1〜3と同じ機能を持つ
素子には同一の番号を付与してある。本実施形態では、
TFT2と有機EL素子7との間に第4のTFT10を
挿入し、かつ、蓄積容量の電荷を制御できるようにTF
T12及びリセット線13を追加した。
【0058】リセット線13からの信号によって蓄積容
量9の電荷を放電し、TFT3のゲート電圧を閾値電圧
以下にすることで、TFT3を介した定電流の有機EL
素子への供給を禁止することができ、確実に有機EL素
子の発光を停止させることができる。
【0059】また、TFT12を動作させることによ
り、常に蓄積容量9の電荷を電源線6の一定電圧にリセ
ットすることができ、TFT2から信号電圧を蓄積容量
9にチャージするときに、常に同じソース電圧でTFT
2を動作させることができ、電荷の蓄積動作を安定させ
ることができるようになる。
【0060】(実施形態5)少なくとも複数の走査線及
び信号線がマトリクス状に配置された基板と、該基板上
に配置された各々の走査線と信号線との対に接続された
上述の発光素子の駆動回路を備えた画素と、を有するア
クティブマトリクス型表示パネルを作製した。回路ブロ
ックは、図5に示したような従来のものと同じ構成が可
能である。図5において、16は走査ドライバ、17は
信号ドライバである。これらを含め、上記の走査線、信
号線や、制御信号線、リセット線に駆動信号を与えるド
ライバには、既存のドライバを上記本発明に合わせて適
宜設計変更することで容易に適用可能である。
【0061】なお、定電流源は図5に示すように全画素
共通に設けても良いし、図6に示すように各信号線毎に
設けても良い。
【0062】TFTの特性ばらつきに影響されない、階
調性に優れた、かつ、画像の切れの良い(発光素子の応
答速度を感じさせない)画像表示を得ることができた。
【0063】また、外部定電流源を構成する回路規模も
従来に比べ小さくすることができ、表示パネル全体の大
きさを小さくすることができた。
【0064】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
TFTの特性ばらつきに影響されない、優れた階調性を
持つ表示パネルを実現できる。
【0065】また、本発明によれば、定電流源の信号電
流を有機EL素子の接合容量の充電に用いる構成とする
ことで、素子の応答速度を動画表示可能な速度に引き上
げることができる。
【0066】また、更に、本発明によれば、外部定電流
源を構成する回路規模を従来に比べ大幅に小さくするこ
とができ、その分回路面積を小さくでき、コストを低減
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の発光素子の駆動回路の一実施形態を表
す回路図である。
【図2】本発明の発光素子の駆動回路の一実施形態を表
す回路図である。
【図3】本発明の発光素子の駆動回路の一実施形態を表
す回路図である。
【図4】本発明の発光素子の駆動回路の一実施形態を表
す回路図である。
【図5】複数の発光素子の駆動回路を組み込んだ表示パ
ネルの概念図である。
【図6】複数の発光素子の駆動回路を組み込んだ表示パ
ネルの概念図である。
【図7】有機EL素子の電流−電圧特性を示す模式図で
ある。
【図8】従来の駆動回路の一例を表す回路図である。
【図9】従来の駆動回路の一例を表す回路図である。
【図10】2つの薄膜トランジスタの特性差を示す模式
図である。
【符号の説明】
1〜3,10,12 薄膜トランジスタ(TFT) 4 走査線 5 信号線 6 電源線 7 発光素子 8 接地 9 蓄積容量 11 制御信号線 13 リセット線 14 抵抗 15 定電流源 16 走査ドライバ 17 信号ドライバ
───────────────────────────────────────────────────── 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) G09G 3/20 621 G09G 3/20 621F 621M 624 624B 641 641E H04N 5/70 H04N 5/70 A H05B 33/14 H05B 33/14 A Fターム(参考) 3K007 AB02 AB05 AB11 BA06 BB07 DA01 DB03 EB00 GA04 5C058 AA12 BA02 BA35 BB25 5C080 AA06 BB05 DD03 DD08 DD22 DD26 DD27 EE29 FF11 JJ02 JJ03 JJ05 5C094 AA05 AA10 AA13 AA15 AA22 AA31 AA45 AA53 AA56 BA03 BA27 CA19 CA25 DA09 DB01 DB04 EA04 EA07 EB02 FA01 FB01 FB02 FB12 FB14 FB15

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のトランジスタと、蓄積容量と、電
    流制御型の発光素子と、走査線及び信号線と、を少なく
    とも備えた発光素子の駆動回路において、第1トランジ
    スタのゲート電極が前記走査線に接続され、前記第1ト
    ランジスタの第1主電極が第2トランジスタのゲート電
    極及び第1主電極と前記信号線とに接続され、前記第1
    トランジスタの第2主電極が第3トランジスタのゲート
    電極と前記蓄積容量の第1電極とに接続され、前記第2
    トランジスタの第2主電極が前記発光素子の第1電極と
    前記第3トランジスタの第2主電極とに接続され、前記
    第3トランジスタの第1主電極が第1電源と前記蓄積容
    量の第2電極とに接続され、前記発光素子の第2電極が
    第2電源に接続されたことを特徴とする発光素子の駆動
    回路。
  2. 【請求項2】 複数のトランジスタと、蓄積容量と、電
    流制御型の発光素子と、走査線及び信号線及び制御信号
    線と、を少なくとも備えた発光素子の駆動回路におい
    て、第1トランジスタのゲート電極が前記走査線に接続
    され、前記第1トランジスタの第1主電極が第2トラン
    ジスタのゲート電極及び第1主電極と前記信号線とに接
    続され、前記第1トランジスタの第2主電極が第3トラ
    ンジスタのゲート電極と前記蓄積容量の第1電極とに接
    続され、前記第2トランジスタの第2主電極が第4トラ
    ンジスタの第1主電極に接続され、前記第3トランジス
    タの第1主電極が第1電源と前記蓄積容量の第2電極と
    に接続され、前記第3トランジスタの第2主電極が前記
    発光素子の第1電極と前記第4トランジスタの第2主電
    極とに接続され、第4トランジスタのゲート電極が前記
    制御信号線に接続され、前記発光素子の第2電極が第2
    電源に接続されたことを特徴とする発光素子の駆動回
    路。
  3. 【請求項3】 更に第5トランジスタと、リセット線
    と、を有し、該第5トランジスタの第1主電極が前記蓄
    積容量の第1電極及び第2電極のうちのどちらか一方に
    接続され、前記第5トランジスタの第2主電極が前記蓄
    積容量の残りの電極に接続され、前記第5トランジスタ
    のゲート電極は前記リセット線に接続されたことを特徴
    とする請求項1又は2に記載の発光素子の駆動回路。
  4. 【請求項4】 前記トランジスタが薄膜トランジスタで
    あることを特徴とする請求項1から3のうちのいずれか
    1項に記載の発光素子の駆動回路。
  5. 【請求項5】 前記第3トランジスタのゲート幅Wとゲ
    ート長Lとの比W/Lが、前記第2トランジスタのW/
    Lより大きいことを特徴とする請求項4に記載の発光素
    子の駆動回路。
  6. 【請求項6】 前記信号線が、定電流源に接続されてい
    ることを特徴とする請求項1から5のうちのいずれか1
    項に記載の発光素子の駆動回路。
  7. 【請求項7】 前記定電流源から前記信号線を介して前
    記第2トランジスタに供給される電流が、前記発光素子
    の発光閾値電流より小さい電流であることを特徴とする
    請求項6に記載の発光素子の駆動回路。
  8. 【請求項8】 前記発光素子が有機エレクトロルミネセ
    ンス素子であることを特徴とする請求項1から7のうち
    のいずれか1項に記載の発光素子の駆動回路。
  9. 【請求項9】 少なくとも複数の走査線及び信号線がマ
    トリクス状に配置された基板と、該基板上に配置された
    各々の走査線と信号線との対に接続された請求項1から
    8のうちのいずれか1項に記載の発光素子の駆動回路を
    備えた画素と、を有することを特徴とするアクティブマ
    トリクス型表示パネル。
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