JP2004252110A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ドライバ素子の特性変動による輝度のばらつきを抑制する画像表示装置を実現すること。
【解決手段】画素回路２は、走査線５によって駆動状態が制御される薄膜トランジスタ１４と、信号線７の電位を薄膜トランジスタ１４を介して供給される薄膜トランジスタ１５を有する。薄膜トランジスタ１５はドライバ素子として有機ＥＬ素子１３に流れる電流値を制御する。閾値電圧を導出する際には、アース線６をフローティング状態にして薄膜トランジスタ１５をオン状態とし、薄膜トランジスタ１５を通過してアース線６に流入する電荷に起因したアース線６の電位変動を制御部８によって検知し、薄膜トランジスタ１５の閾値電圧を導出する。
【選択図】 図２
【解決手段】画素回路２は、走査線５によって駆動状態が制御される薄膜トランジスタ１４と、信号線７の電位を薄膜トランジスタ１４を介して供給される薄膜トランジスタ１５を有する。薄膜トランジスタ１５はドライバ素子として有機ＥＬ素子１３に流れる電流値を制御する。閾値電圧を導出する際には、アース線６をフローティング状態にして薄膜トランジスタ１５をオン状態とし、薄膜トランジスタ１５を通過してアース線６に流入する電荷に起因したアース線６の電位変動を制御部８によって検知し、薄膜トランジスタ１５の閾値電圧を導出する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電流発光素子を用いた画像表示装置に関し、表示部において表示される輝度を均一化したアクティブマトリックス型の画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自ら発光する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置で必要なバックライトが不要で装置の薄型化に最適であるとともに、視野角にも制限がないため、次世代の表示装置として実用化が期待されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置においては、駆動方式として単純（パッシブ）マトリックス型とアクティブマトリックス型とを採ることができる。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困難であるとの問題がある。このため、近年、画素内部の発光素子に流れる電流を、同時に画素内に設けた能動素子、たとえば、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ： 薄膜トランジスタ）によって制御する、アクティブマトリックス型の表示装置の開発が盛んに行われている。
【０００４】
図９に、従来技術にかかるアクティブマトリックス方式の有機ＥＬ表示装置における画素回路を示す。従来技術にかかる画素回路は、正側が正電源Ｖｄｄに接続された有機ＥＬ素子１０５と、ドレイン電極が有機ＥＬ素子１０５の負側に接続され、ソース電極がグランドに接続され、ドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１０４と、薄膜トランジスタ１０４のゲート電極とグランドとの間に接続されたコンデンサ１０３と、ドレイン電極が薄膜トランジスタ１０４のゲート電極に、ソース電極が信号線１０１に、ゲート電極が走査線１０６にそれぞれ接続され、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１０２とを有する構造をとる。
【０００５】
上記画素回路の動作を以下に説明する。走査線１０６の電位を高レベルとすると、薄膜トランジスタ１０２がオン状態となり、信号線１０１に書き込み電位を印加すると、コンデンサ１０３が充電または放電され、薄膜トランジスタ１０４のゲート電極には所定の電位が書き込まれる。次に、走査線１０６の電位を低レベルとすると、薄膜トランジスタ１０２は導通せず、走査線１０６と薄膜トランジスタ１０２は電気的に切り離されるが、薄膜トランジスタ１０４のゲート電位はコンデンサ１０３によって安定に保持される。
【０００６】
そして、薄膜トランジスタ１０４および有機ＥＬ素子１０５に流れる電流は、薄膜トランジスタ１０４のゲート・ソース間電位Ｖｇｓに応じた値となり、有機ＥＬ素子１０５はその電流値に応じた輝度で発光し続ける。上述のように図９に示す画素回路では一度電位の書き込みを行えば、つぎに書き込みが行われるまでの間、有機ＥＬ素子１０５は一定の輝度で発光を継続する（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
ところで、画像表示装置においてドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１０４のチャネル層は、一般に多結晶シリコンまたは非晶質シリコンが使用されている。多数の画素を配置し、各画素に対応してドライバ素子が多数設けられる画像表示装置では、薄膜トランジスタごとの特性のばらつきを抑制するため、非晶質シリコンを使用することが好ましい。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２３４６８３号公報（第１０頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非晶質シリコンによってチャネル層が形成された薄膜トランジスタをドライバ素子として使用した場合、図９に示す従来の画像表示装置では長時間に渡って高品位の画像表示を行うことが困難であるという問題が存在する。非晶質シリコンを用いた薄膜トランジスタは、長時間に渡ってチャネル層に電流を流した場合、徐々に閾値電圧が変動することが知られており、一定のゲート電圧を印加し続けても閾値電圧の変動に応じてチャネル層を流れる電流の値は変化するためである。上記のように有機ＥＬ素子１０５は薄膜トランジスタ１０４と直列に接続されており、チャネル層を流れる電流の値の変動に応じて有機ＥＬ素子１０５に流れる電流の値は変化する。このため、信号線１０１から同一電位を供給されたにもかかわらず、閾値電圧が変動することによって有機ＥＬ素子１０５の輝度は変動し、高品位の画像表示が困難となる。
【００１０】
従って、非晶質シリコンを用いた薄膜トランジスタをドライバ素子として使用した実際の画像表示装置では、図９に示す画素回路に加えて画素ごとに電圧補償回路が配置されている。具体的には、薄膜トランジスタ１０４のゲート電極に対して、信号線１０１から供給される電位に加え、閾値電圧の変動分を補償する電位を電圧補償回路から与えられる構造とすることによって高品位の画像表示を実現している。しかし、かかる電圧補償回路は１画素あたり２〜３個の薄膜トランジスタによって形成されており、有機ＥＬ素子を配置する基板上に電圧補償回路用の領域を別途設ける必要性が生じる。従って、有機ＥＬ素子１０５を高密度に配置することができず、高精細な画像表示が困難となるという問題が新たに生じる。
【００１１】
また、チャネル層が劣化することにより、薄膜トランジスタ１０４は閾値電圧のみならず、ゲート電位に応じて流れる電流値が変化するいわゆる直線領域の傾斜も変動することが知られている。直線領域の傾斜の変動が有機ＥＬ素子１０５の輝度に及ぼす影響は閾値電圧変動よりも低いものの、高品位の画像表示を行うためにはかかる変動を無視することは好ましくない。
【００１２】
本発明は、上記した従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、画像表示装置の表示部において表示される輝度が均一であるアクティブマトリックス型の画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる画像表示装置は、電流発光素子に流入する電流値を制御することによって画像表示を行う画像表示装置であって、前記電流発光素子に電流を供給する電流源と、少なくとも第１および第２の端子を備え、該複数の端子間に与えられた電位差に基づいて前記電流源から前記電流発光素子に流入する電流値を制御するドライバ素子と、前記第１の端子に印加する電位を供給する信号線と、前記第２の端子と電気的に接続された導電部材と、前記電流源から前記第２の端子に供給された電荷の量に対応した前記導電部材の電位に基づいて、前記ドライバ素子の閾値電圧を導出する閾値電圧導出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
この請求項１の発明によれば、ドライバ素子をオンした状態で電流源からドライバ素子に電流を流入させ、第２の端子に接続された導電部材に蓄積された電荷に起因した電位に基づいて閾値電圧を導出することとしたため、電圧補償回路を設けずに閾値電圧の導出を行うことができる。
【００１５】
また、請求項２にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記ドライバ素子は、閾値電圧導出の開始時に推定閾値電圧よりも高い電圧が前記第１の端子と前記第２の端子との間に印加されてオン状態となり、前記導電部材は、前記ドライバ素子がオン状態となった後に前記ドライバ素子および前記電流発光素子を介して前記電流源から供給される電荷が蓄積されることによって電位が上昇することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記ドライバ素子は、オン状態となった後に前記導電部材が所定電位まで上昇することによってオフ状態となり、前記閾値電圧導出手段は、前記ドライバ素子がオフ状態となった後の前記導電部材の電位に基づいて閾値電圧を導出することを特徴とする。
【００１７】
この請求項３の発明によれば、ドライバ素子がオフ状態となった時点における前記導電部材の電位に基づいて閾値電圧を導出することとしたため、実際の閾値電圧に対応した電位を利用することが可能となり、正確な閾値電圧の導出が可能である。
【００１８】
また、請求項４にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記閾値電圧導出手段は、前記ドライバ素子がオン状態となった後であって、前記導電部材が所定電位まで上昇することによって前記ドライバ素子がオフ状態となる前の２以上の異なる時刻における前記導電部材の電位に基づいて閾値電圧を導出することを特徴とする。
【００１９】
この請求項４の発明によれば、ドライバ素子がオフ状態となる前の任意の３以上の時刻における導電部材の電位を用いて閾値電圧を導出することとしたため、短時間で閾値電圧を導出することができる。
【００２０】
また、請求項５にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記閾値電圧導出手段は、前記第２の端子および前記導電部材と接続されたコンデンサの容量の総和と、前記第１の端子に印加される電位とをパラメータとして閾値電圧を導出することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項６にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記閾値電圧導出手段は、前記閾値電圧を導出すると共に前記ドライバ素子の電流通過部分における移動度および前記電流通過部分の形状に応じた係数を導出することを特徴とする。なお、「電流通過部分」とは、例えばドライバ素子が薄膜トランジスタによって構成される場合、オン状態におけるチャネル層に対応する部分のことを言う。
【００２２】
この請求項６の発明によれば、電流通過部分に関係した係数を導出することとしたため、かかる係数を用いてより正確にドライバ素子の特性変動を補償することができる。
【００２３】
また、請求項７にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記導電部材の電位と前記ドライバ素子の閾値電圧とを対応づけたデータベースをさらに備え、前記閾値電圧導出手段は、前記ドライバ素子がオン状態となった後の１以上の時刻における前記導電部材の電位に基づいてデータベースを参照することによって閾値電圧を導出することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項８にかかる画像表示装置は、上記の発明において、画像表示の際に前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧が前記閾値導出手段によって導出された閾値電圧と表示画像に対応したデータ電圧との和になるよう前記第１の端子に対して電位を供給することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項９にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記信号線は、前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧が、前記閾値電圧導出手段によって導出された閾値電圧と前記表示画像に対応したデータ電圧との和に対して前記ドライバ素子の電流通過部分の移動度および前記電流通過部分の形状に応じた係数に基づいて決定される値を乗算した電位となるよう前記第１の端子に対して電位を供給することを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１０にかかる画像表示装置は、上記の発明において、画像表示の際にほぼ一定の電位を供給する定電位供給手段と、画像表示の際に前記定電位供給手段と前記導電部材とを接続し、閾値電圧導出の際に前記定電位供給手段と前記導電部材とを絶縁するスイッチング手段とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１１にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記ドライバ素子は薄膜トランジスタであって、前記第１の端子はゲート電極に対応し、前記第２の端子はソース電極に対応し、ドレイン電極をさらに有することを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１２にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電流発光素子は、有機ＥＬ素子であることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である画像表示装置について説明する。なお、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００３０】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１にかかる画像表示装置について説明する。本実施の形態１にかかる画像表示装置は、ドライバ素子として薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリックス方式の画像表示装置であって、ドライバ素子と接続したアース線の電位制御を停止した状態で一度ドライバ素子をオン状態にしてアース線に電荷を蓄積した後、ドライバ素子が再びオフ状態となるゲート・ソース間電圧を制御部で導出し、画像表示の際には、導出した閾値電圧と、表示輝度に対応したデータ電圧とをドライバ素子のゲート電極に印加して画像表示を行う。
【００３１】
図１は、本実施の形態１にかかる画像表示装置の全体構造を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、マトリックス状に多数配置された画素回路２を備えた有機ＥＬパネル１と、有機ＥＬパネル１に対して、走査線５およびアース線６を介して接続されたＹドライバ３と、信号線７を介して接続されたＸドライバ４とを備える。また、Ｙドライバ３は、所定の電気信号を外部に出力可能な構造を有し、出力された電気信号は制御部８に入力した後、記憶部９に数値データとして記憶される。さらに、制御部８から出力される電気信号と、映像信号供給部１０から出力される表示画像に対応した電気信号とを加算する加算部１１を備え、加算された電気信号はＸドライバ４を介して各画素回路２に供給される。また、画素回路２に備えられた電流発光素子に対して電流を供給する電流源１２を備える。
【００３２】
図２は、画素回路２の回路構造と、画素回路２の周囲の構成要素について示す図である。なお、図２はあくまで本実施の形態１にかかる画像表示装置の理解を容易にするための図であって、実際の構造とは必ずしも一致しないことに注意する必要がある。
【００３３】
図２に示すように、画素回路２は、ゲート電極に走査線５が、一方のソース／ドレイン電極に信号線７が接続され、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１４と、薄膜トランジスタ１４の他方のソース／ドレイン電極とゲート電極が接続され、ドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１５とを有する。また、アノード電極が薄膜トランジスタ１５のドレイン電極に接続され、カソード電極が電流源１２に接続された有機ＥＬ素子１３と、薄膜トランジスタ１５のゲート電極と接続されたコンデンサ１６とを備え、有機ＥＬ素子１３は電流源１２と接続されている。また、薄膜トランジスタ１５のソース電極はアース線６に接続され、薄膜トランジスタ１５のゲート電極とアース線６との間には書き込まれた電位を保持するためのコンデンサ１６が配置されている。なお、アース線６は、有機ＥＬパネル１内に存在する他の配線構造との間に寄生容量１７が存在する。
【００３４】
また、Ｙドライバ３は、図２に示すように、走査線５と電気的に接続された走査線電位供給部１８と、アース線６と接続可能な定電位供給部１９とを有する。さらに、Ｙドライバ３は、アース線６の接続先を定電位供給部１９または制御部８のいずれかに選択する切替部２０を備える。
【００３５】
走査線電位供給部１８は、走査線５に電位を供給するためのもので、薄膜トランジスタ１４の駆動状態を制御するためのものである。具体的には、ドライバ素子である薄膜トランジスタ１５に電位を書き込む際に、信号線７から薄膜トランジスタ１５に対して電位を供給するために、スイッチング素子である薄膜トランジスタ１４をオン状態にする必要がある。走査線電位供給部１８は、電位を書き込む際に走査線５を介して薄膜トランジスタ１４のゲート電極に所定の電位を供給することで薄膜トランジスタ１４をオン状態にし、薄膜トランジスタ１５に対する電位書き込みを可能としている。
【００３６】
定電位供給部１９は、アース線６を一定の電位に維持するためのものである。すなわち、アース線６と薄膜トランジスタ１５のゲート電極との間には書き込まれた電位を保持するためのコンデンサ１６が存在する。アース線６の電位が変動することによって、かかる電位変動の影響を受けて、コンデンサ１６と接続された薄膜トランジスタ１５のゲート電極の電位も変動することとなる。従って、薄膜トランジスタ１５のチャネル層を流れる電流値が影響を受け、有機ＥＬ素子１３の輝度が変動する。また、アース線６の電位が変動することによって有機ＥＬ素子１３のアノード・カソード間の電圧が変動し、輝度が変動する。かかる弊害を避けるため、画像表示を行う際にはアース線６は定電位供給部１９に接続され、一定の電位、通常は０電位に維持されている。
【００３７】
切替部２０は、アース線６の接続先を切り替えるためのものである。上記のように、画像表示を行う際にはアース線６の電位を一定に保持するため、切替部２０はアース線６と定電位供給部１９とを接続する。一方、後述するように薄膜トランジスタ１５の閾値電圧を導出する際にはアース線６をフローティングとして機能させた上で、アース線６の電位を測定する必要がある。このため、切替部２０は閾値電圧導出の際にはアース線６と定電位供給部１９との間を絶縁すると共に、アース線６と制御部８とを接続することとしている。なお、制御部８はアース線６の電位にほとんど影響を与えず、かつアース線６の電位を導出可能な機能を有するものとする。従って、切替部２０によってアース線６と制御部８とが接続された場合、アース線６は実質的にフローティングとして機能する。
【００３８】
次に、本実施の形態１にかかる画像表示装置の動作について説明する。図３（ａ）は、画像表示の際における画素回路２の状態を示し、図３（ｂ）、図３（ｃ）は薄膜トランジスタ１５の閾値電圧を導出する際における画素回路２の状態を示す。
【００３９】
まず、画像表示の際における画像表示装置の動作について簡単に説明する。図３（ａ）に示すように、画像表示の際にはアース線６と定電位供給部１９とが接続され、アース線６の電位は一定値、例えば０電位に維持され、アース線６に接続された薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓも０電位に維持される。そして、走査線５から高電位が供給されることによって薄膜トランジスタ１４はオン状態となり、信号線７から供給される電位が薄膜トランジスタ１５のゲート電極およびコンデンサ１６に供給される。従って、薄膜トランジスタ１５におけるゲート・ソース間電圧はＶｇとなる。ここで、供給された電位Ｖｇは薄膜トランジスタ１５をオン状態にするために十分な電位であるものとし、薄膜トランジスタ１５のチャネル層には、電位Ｖｇの値に応じた値の電流が流れる。発光素子たる有機ＥＬ素子１３は薄膜トランジスタ１５に接続されていることから、有機ＥＬ素子１３には薄膜トランジスタ１５のチャネル層と等しい電流が流れ、かかる電流の値に応じた輝度で発光する。
【００４０】
次に、閾値電圧導出の際における画像表示装置の動作について説明する。図３（ｂ）に示すように、閾値電圧導出の際には、アース線６は定電位供給部１９から絶縁され、制御部８と接続される。そのため、閾値電圧導出の際にはアース線６に対して電位制御は行われず、アース線６は実質的にフローティングとして機能する。
【００４１】
まず、図３（ｂ）に示す接続状態の回路に対して画像表示の際と同様にゲート電極の電位Ｖｇを所定の値とすることによって薄膜トランジスタ１５をオン状態にし、電流源１２から有機ＥＬ素子１３、薄膜トランジスタ１５を介してアース線６に対して電流を流す。上記のようにアース線６はフローティングとして機能することから、流入した電流に起因してアース線６には徐々に電荷が蓄積される。このため、アース線６の電位は０から上昇し、アース線６に接続された薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓは０よりも大きな値となる。信号線７を介して供給されたゲート電極の電位Ｖｇはほぼ一定に保持されているため、薄膜トランジスタ１５におけるゲート・ソース間電圧（＝Ｖｇ−Ｖｓ）は、Ｖｇよりも小さくなる。
【００４２】
薄膜トランジスタ１５がオン状態である限り電流源１２からアース線６に対して電流が流入し続け、蓄積される電荷に基づいてアース線６の電位およびアース線６に接続された薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓは上昇し続ける。一方、薄膜トランジスタ１５のゲート電極の電位Ｖｇはほぼ一定の値に維持されることからソース電極の電位Ｖｓの上昇に応じてソース・ゲート間電圧は徐々に低下する。
【００４３】
そして、薄膜トランジスタ１５のソース・ゲート間電圧が薄膜トランジスタ１５の閾値電圧まで低下すると、図３（ｃ）に示すように、薄膜トランジスタ１５がオフ状態となり電流源１２からの電流の流入が停止するため、電位Ｖｓの上昇も停止する。仮にこの時点のソース電極の電位ＶｓをＶｃとすると、薄膜トランジスタ１５の閾値電圧はＶｇ−Ｖｃとなる。
【００４４】
電位Ｖｇは信号線７から与えられるもので既知の値のため、電流源１２からの電流の流入が停止した時点におけるソース電極の電位Ｖｓ（＝Ｖｃ）の値を制御部８で検知することによって、薄膜トランジスタ１５の閾値電圧を導出することが可能である。薄膜トランジスタ１５がオン状態になってから再びオフ状態になるまでに要する時間は経験則上１秒程度であることが知られており、実際にはオン状態になってから１秒程度経過した後にアース電極の電位Ｖｓを制御部８で検知することによって、閾値電圧の導出が行われる。
【００４５】
次に、有機ＥＬパネル１内に多数がマトリックス状に配置されたそれぞれの画素回路２における薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位を制御部８に伝達する構造について説明する。図４は、実施の形態１にかかる画像表示装置において、Ｙドライバ３を構成するＹドライバユニット３ｎの構造を示す図であって、図４を参照して複数の画素回路に属するアース線から得られるソース電極の電位を制御部８へ伝達するメカニズムを説明する。
【００４６】
Ｙドライバ３は、図４に示す構造の場合、マトリックス状に配置された画素回路２に対して複数の行に渡って制御するユニットを複数備えた構造を有する。ここでは便宜上、画素回路２は有機ＥＬパネル１上にＭ×Ｎ列配置され、Ｙドライバを構成するユニットにはそれぞれｍ個（ｍ＜Ｍ）の行に渡って配置された複数の画素回路２に属する薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓに対応したアナログ信号をアース線６を介して入力し、デジタル信号に変換するためのものである。また、図４に示すＹドライバユニット３ｎは、前段に配置されるＹドライバユニット３ｎ−１（図示省略）からの電気信号を入力可能であると共に、後段に配置されるＹドライバユニット３ｎ＋１（図示省略）に対して電気信号を出力している。
【００４７】
Ｙドライバユニット３ｎは、走査線５に接続された走査線電位供給部１８、アース線６と接続可能な定電位供給部１９およびセレクタ部２１と、アース線６との接続を制御する切替部２０とを備える。また、セレクタ部２１を通過したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ部２３を備え、Ａ／Ｄコンバータ部２３で変換されたデジタル信号が外部に出力される構造を有する。
【００４８】
セレクタ部２１とＡ／Ｄコンバータ部２３との間に配置されたセレクタ部２２ａ〜２２ｃは、Ａ／Ｄコンバータ部２３に入力されるアナログ信号を選択するためのものである。上記のようにＹドライバユニット３ｎは複数の行に渡って配置された画素回路からのデータを出力するものであって、かかる機能を実現するためにセレクタ部２２ａ〜２２ｃは、それぞれ異なるアース線からの電気信号を入力可能な構造を有する。かかるセレクタ部２２ａ〜２２ｃを順次選択して、入力された電気信号をＡ／Ｄコンバータ部２３に入力することで、異なる行に配置された画素回路における電位Ｖｓの値を連続データとして出力することが可能である。
【００４９】
また、Ｙドライバユニット３ｎは、前段に配置されるＹドライバユニット３ｎ−１から出力された電気信号を中継して後段に配置されるＹドライバユニット３ｎ＋１に出力する構造も有する。具体的には、Ｙドライバユニット３ｎは、Ａ／Ｄコンバータ部２３から出力される電気信号と、Ｙドライバユニット３ｎ−１から入力された電気信号のいずれか一方を通過させるセレクタ部２４を備え、ラッチ部２５がセレクタ部２４を制御する構造を有する。
【００５０】
閾値電圧を測定する際におけるＹドライバユニット３ｎの動作について説明する。まず、前段に配置されたＹドライバユニット３ｎ−１から入力された電気信号がセレクタ部２４およびラッチ部２５を通過して後段に配置されたＹドライバユニット３ｎ＋１に出力される。Ｙドライバユニット３ｎ−１からの信号入力が終了した後、ラッチ部２５の制御によってセレクタ部２４が切り替えられ、アース線６を介して画素回路２から入力された電気信号をＡ／Ｄコンバータ部２３によってデジタル化し、セレクタ部２４、ラッチ部２５を通過してＹドライバユニット３ｎ＋１に出力される。ここで、セレクタ部２２ａ〜２２ｃは順次切り替わることによって異なる行に配置された画素回路からの電気信号を順次デジタル変換してＹドライバユニット３ｎ＋１に出力する。
【００５１】
すなわち、閾値電圧導出の際に、Ｙドライバユニット３ｎは、まず前段に位置するＹドライバユニット３ｎ−１で得られた電気信号を後段のＹドライバユニット３ｎ＋１に伝送し、その後自身が得た電気信号をＹドライバユニット３ｎ＋１に出力する。後段に配置されるＹドライバユニット３ｎ＋１の動作も同様であって、まず前段のＹドライバユニット３ｎから入力された電気信号を後段のＹドライバユニット３ｎ＋２（図示省略）に伝送し、その後に自身が得た電気信号をＹドライバユニット３ｎ＋２に出力する。従って、Ｙドライバ３を構成するユニットのうち、最後段に位置するＹドライバユニットからは、すべてのＹドライバユニットで得られた電気信号が連続データとして制御部８に出力されることとなる。
【００５２】
そして、制御部８において個々の画素回路におけるドライバ素子の閾値電圧が導出され、画素回路と対応づけられて記憶部９に記憶される。閾値電圧の導出としては、例えばあらかじめ記憶部９に閾値電圧導出の際における信号線７の電位Ｖｇを記憶しておき、制御部８でＶｇ−Ｖｓの演算を行うことによって導出が可能である。画像表示を行う際には、かかる閾値電圧Ｖｔｈと、映像信号供給部１０から供給され、表示画像に対応したデータ電圧ＶＤとが加算部１１で加算され、信号線７を介してそれぞれのドライバ素子に対してＶＤ＋Ｖｔｈが与えられ、かかる電位に対応した輝度で有機ＥＬ素子が発光することとなる。
【００５３】
次に、本実施の形態１にかかる画像表示装置の利点について説明する。まず、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、有機ＥＬパネル１に電圧補償回路を設けることなく閾値電圧を補償することが可能である。電圧補償回路を省略することが可能であるため、有機ＥＬパネル１上で画素回路２の占有面積を大きくすることが可能である。従って、同一面積の有機ＥＬパネル１上で画素回路２を多数配置することが可能となり、高精細な画像表示が可能な画像表示装置を実現することが可能となる。また、画素回路２を構成する薄膜トランジスタ、有機ＥＬ素子等を大型化することも可能であり、この場合、例えばチャネル層の大きい薄膜トランジスタを配置することで高移動度のスイッチング素子を実現し、短時間で電位書き込みが可能な画像表示装置を実現することができる。
【００５４】
さらに、電圧補償回路を省略することで有機ＥＬパネル１の製造歩留まりを従来よりも向上させることができる。既に説明したように、電圧補償回路は２〜３個の薄膜トランジスタを必要とするため、電圧補償回路を組み込んだ有機ＥＬ表示パネルを製造する際には、電圧補償回路を有さないものと比較して２倍以上の薄膜トランジスタを形成する必要がある。薄膜トランジスタの個数が増えるに従って製造歩留まりは低下することから、電圧補償回路を省略した本実施の形態１の場合、薄膜トランジスタの数を減らした分だけ製造歩留まりを向上させることができる。
【００５５】
また、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、アース線６を実質的にフローティングの状態として閾値電圧の導出を行っている。そのため、閾値電圧導出のために有機ＥＬパネル１上に別途回路構造を設ける必要がないという利点も有する。アース線６は有機ＥＬ素子１３のアノード側をグラウンドに電気的に接続するため従来から設けられているものであるため、アース線６を利用することで有機ＥＬパネル１上に別途回路構造を設けることなく閾値電圧の導出が可能となる利点を有する。
【００５６】
また、アース線６を利用することによる別の利点も存在する。本実施の形態１ではフローティングに対する電荷の蓄積を利用して閾値電圧を導出しているが、かかる態様の場合、フローティングに所望量の電荷が蓄積されるには一定の時間を必要とする。しかしながら、アース線６は多数の画素回路２によって形成される行ごとに存在し、マトリックス状に配置された画素回路２の行数と等しい本数だけ配置されている。それぞれのアース線６を同時にフローティング状態とし、閾値電圧導出を行うための電荷の蓄積をアース線６ごとに同時に行うことが可能である。また、同一列に属する画素回路は、同一の信号線７と電気的に接続されている。従って、同一の列に配置された画素回路に属するドライバ素子は、単一の信号線７から供給される電位によって同時にオンすることが可能であり、同一列に属する画素回路について、一度に閾値電圧の導出が可能である。
【００５７】
また、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、個々の画素回路におけるドライバ素子の閾値電圧を直接測定し、閾値電圧の変動を考慮した電位を信号線７から画素回路２に供給する構造を有する。このため、個々のドライバ素子の閾値電圧変動を正確に検知することが可能であって、閾値電圧の変動による有機ＥＬ素子１３の輝度のばらつきを高い精度で抑制することが可能である。
【００５８】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる画像表示装置について説明する。本実施の形態２にかかる画像表示装置は、基本的な構造は実施の形態１と同様であるが、フローティング状態のアース線を利用した閾値電圧導出の際に、閾値電圧に到達する前にゲート・ソース間電圧を複数回測定し、測定データに所定の演算を施すことにより閾値電圧を導出する構造を有する。また、本実施の形態２では、閾値電圧のみならず、チャネル層を流れる電流の値がゲート・ソース間電圧の値の変化に対してほぼ直線状に変化する範囲（以下、「直線領域」と称する。）における変化率の変動をも考慮して信号線７からドライバ素子に対して供給する電位を決定している。
【００５９】
図５は、実施の形態２にかかる画像表示装置の構造を示す図である。図５に示すように、実施の形態２にかかる画像表示装置は、マトリックス状に配置された画素回路２を備えた有機ＥＬパネル１と、有機ＥＬパネル１に対して走査線５およびアース線６を介して接続されたＹドライバ３と、信号線７を介して接続されたＸドライバ４とを備える。また、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、Ｙドライバ３からの電気信号を入力可能な制御部８と、制御部８から与えられた電気信号に基づいて所定の演算を行い、演算結果を制御部８に出力する演算部２７と、制御部８を介して演算結果を入力して記憶し、制御部８の要求に従って演算結果を制御部８に出力する記憶部９とを備える。さらに、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、表示画像に対応した電気信号を出力する映像信号供給部１０と、映像信号供給部１０から出力される電気信号と制御部８から出力される電気信号とを加算してＸドライバ４に供給する加算部１１とを備える。なお、本実施の形態２において、実施の形態１と同様の名称、符号を付したものは、以下で特に言及しない場合、実施の形態１と同等の構造および機能を有することとして説明を省略する。また、実施の形態２にかかる画像表示装置は、実施の形態１の場合と同様に、図２、図４に対応する構造を有することとする。
【００６０】
本実施の形態２にかかる画像表示装置は、実施の形態１と同様に、閾値電圧導出の際にアース線６をフローティング状態とし、アース線６を介してドライバ素子たる薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位を利用して薄膜トランジスタ１５の閾値電圧を導出している。しかしながら、本実施の形態２にかかる画像表示装置では、薄膜トランジスタ１５がオフ状態になってからソース電極の電位を測定するのではなく、薄膜トランジスタ１５がオン状態を維持している間、すなわち薄膜トランジスタ１５のゲート・ソース間電圧が閾値電圧に到達する前にアース線６を介してソース電極の電位を複数回測定する。そして、得られたソース電極の電位に基づいて演算を行い、薄膜トランジスタ１５の閾値電圧および直線領域における電圧−電流特性の傾斜の変動値を検出している。
【００６１】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本実施の形態２において薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位を測定する工程を示す図である。また、図７はソース電極の電位測定時における薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位の変動およびゲート・ソース間電圧の変動を示すグラフである。図７において、曲線ｌ１はソース電極の電位変動を示し、曲線ｌ２はゲート・ソース間電圧変動を示している。以下、図６（ａ）〜（ｃ）および図７を参照してソース電極の電位測定について説明する。
【００６２】
図６（ａ）に示すように、切替部２０によってアース線６の接続先を制御部８に切り替えた上で走査線５の電位を上昇させ、スイッチング素子たる薄膜トランジスタ１４をオン状態にする。そして、薄膜トランジスタ１５のゲート電極は、信号線７から供給される電位Ｖｇを与えられてオン状態となり、有機ＥＬ素子１３および薄膜トランジスタ１５のチャネル層に電流が流れる。かかる電流に起因してフローティング状態となったアース線６に電荷が蓄積され、ｔ＝ｔ１においてアース線６に接続された薄膜トランジスタのソース電極の電位Ｖｓは、Ｖｃｏｍ（ｔ１）となる。本実施の形態２におけるソース電極の電位Ｖｓの測定は、まずｔ＝ｔ１において行われ、Ｖｓ＝Ｖｃｏｍ（ｔ）が得られる
【００６３】
そして、図６（ｂ）に示すように、ｔ＝ｔ１から所定時間だけ経過したｔ＝ｔ２において再びソース電極の電位測定を行う。ｔ＝ｔ２に至るまでフローティング状態のアース線６には流入電流に起因して電荷がさらに蓄積されるため、ｔ＝ｔ２においてはｔ＝ｔ１と比較して薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓも上昇する。このため、ｔ＝ｔ２（＞ｔ１）の時点におけるソース電極の電位Ｖｓは、図７に示すように、Ｖｃｏｍ（ｔ１）と異なるＶｃｏｍ（ｔ２）となる。図６（ｂ）に示す工程では、ｔ＝ｔ２においてソース電極の測定を行い、以上でソース電極の測定を終了する。
【００６４】
その後、図６（ｃ）に示すように、薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓはさらに上昇し、電位Ｖｓの値がゲート電位Ｖｇとの差分値が閾値電圧に等しいＶｃとなった時点で薄膜トランジスタはオフ状態となる。図７に示すように、図６（ｃ）に示す状態となるには１秒程度を要するが、上記のように本実施の形態２では図６（ｃ）の状態となる前に測定を終了している。従って、薄膜トランジスタ１５の閾値電圧導出に要する時間は１秒よりも短くなる。
【００６５】
次に、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すソース電極の電位Ｖｓの測定結果に基づいて演算部２７で行われる演算工程について説明する。薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓ、薄膜トランジスタ１５の閾値電圧Ｖｔｈおよび測定時において信号線７から供給される薄膜トランジスタ１５のゲート電極の電位Ｖｇとの間には、
Ｖｓ（ｔ）＝Ｖｇ−Ｖｔｈ−［（βｔ／２Ｃｐ）＋｛１／（Ｖｇ−Ｖｔｈ）｝］−１ ・・・（１）
の関係が存在する。ここで、Ｃｐは、薄膜トランジスタ１５のソース電極およびソース電極と電気的に直接接続された（すなわち、同電位となる）配線等が有する容量の総和である。なお、電位Ｖｓの測定を行う際のゲート電極の電位Ｖｇは、薄膜トランジスタ１５のソース・ドレイン間電圧Ｖｄに対して、Ｖｄ＞Ｖｇの関係を満たしている。本実施の形態２にかかる画像表示装置の場合、ソース電極に対してアース線６が電気的に直接接続されているため、アース線６と薄膜トランジスタ１５のゲート電極との間に位置するコンデンサ１６の容量の他、アース線６が他の配線構造との間に有する寄生容量１７の容量等について合計した値となる。また、本実施の形態２では、一本のアース線６に対して同一の行に位置する画素回路２のすべてがコンデンサ１６を備えた構造を有するため、これらの容量すべてについて和を取る必要がある。なお、本実施の形態２において、ＣｐおよびＶｇの値はあらかじめ記憶部９に記憶され、これらの値は演算を行う際に制御部８を介して演算部２７に供給されることとする。
【００６６】
また、（１）式において、係数βは薄膜トランジスタ１５の移動度およびチャネル層の形状に基づいて決定される値である。かかる係数βおよび閾値電圧Ｖｔｈは薄膜トランジスタの長期使用によって徐々に変動する値であるが、ｔ１≦ｔ≦ｔ２の間には変動を無視しても実質的に問題はなく、演算部２７ではかかる時間範囲では時間依存性がないものとして計算される。
【００６７】
（１）式において、Ｃｐ、Ｖｇは既知の値であって、Ｖｓ（ｔ）は測定によって求められる値である。すなわち、Ｃｐは回路構造から導出可能な値であって、ソース電極の電位を測定する時点では既知の値ととらえることができる。また、Ｖｇは信号線７から供給される値であって、Ｘドライバ４によって制御される値であることから既知の値として扱うことができる。また、Ｖｓ（ｔ）は図６（ａ）、図６（ｂ）に示す工程で測定される値である。
【００６８】
従って、（１）式で未知数となるのはＶｔｈおよび係数βである。このため、本実施の形態２では（１）式に異なる時刻ｔ１、ｔ２における値を代入してＶｔｈおよび係数βを変数とする方程式を２式作成し、連立方程式を解くことによってＶｔｈおよび係数βを導出している。本実施の形態２にかかる画像表示装置では、以上の工程を演算部２７で行うことによって薄膜トランジスタ１５の閾値電圧を導出している。
【００６９】
さらに、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、演算部２７で係数βを導出することによって長期使用によって変動する薄膜トランジスタ１５の電気特性をより正確に補償することができる。長期使用によって薄膜トランジスタ１５は閾値電圧のみならず、ゲート・ソース間電圧の変化に応じてチャネル層を流れる電流値が変化する直線領域の傾斜も変化する。従って、チャネル層を流れる電流値を均一に保持するためにはかかる傾斜の変化も考慮して信号線７から供給する電位を決定する必要がある。長期の使用に起因した傾斜の変化は係数βの初期値β０と係数βの差分値に比例し、より正確には直線領域における傾斜の変化量Δａは、
Δａ＝（β−β０）／２β０ ・・・（３）
で与えられる。従って、信号線７から供給される電位Ｖｇの値に対して、特性変動が生じた薄膜トランジスタ１５では係数βの変動を補償するために（−Δａ×Ｖｇ）の電位を加える必要がある。すなわち、閾値電圧の変動と係数βの変動を考慮すると、実際に信号線７から薄膜トランジスタ１５のゲート電極に供給する電位Ｖｇは、
Ｖｇ＝Ｖｔｈ＋ＶＤ−｛（β−β０）／２β０｝×Ｖｇ ・・・（４）
の関係式を満たす必要がある。（４）式をＶｇについて解くと、
Ｖｇ＝（Ｖｔｈ＋ＶＤ）×｛２β０／（β０＋β）｝ ・・・（５）
となる。本実施の形態２にかかる画像表示装置では、演算部２７で導出されたＶｔｈ、係数βと、映像信号供給部１０から供給されるＶＤとに基づいて、加算部１１は（５）式に従ってＶｇを導出し、かかるＶｇに対応した電気信号をＸドライバ４に供給している。
【００７０】
本実施の形態２にかかる画像表示装置の利点を説明する。まず、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、実施の形態１と同様に、電圧補償回路を省略することが可能であるため、高精細の画像表示が可能な画像表示装置の実現や、有機ＥＬ素子や薄膜トランジスタ等を大型化する事が可能である。また、薄膜トランジスタの個数を低減することが可能であるため、製造歩留まりを向上させることができる。さらには、アース線６を利用して有機ＥＬパネル１の外部で閾値電圧を検知することで閾値電圧検出のために有機ＥＬパネル１内に特別の回路を設ける必要がなく、アース線６が多数設けられるため、一度に多数の薄膜トランジスタの閾値電圧を導出することが可能である。
【００７１】
また、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、薄膜トランジスタ１５がオフ状態となる前にソース電極の電位を検出することによって、さらに短時間で閾値電圧を導出することが可能である。すなわち、薄膜トランジスタ１５が一度オンした後にオフするまでには通常１秒程度の時間を必要とする。一方、本実施の形態２では、図７に例示するように時刻ｔ１、ｔ２は０．２秒程度となっている。実際には図７の例よりも短い時間で複数回のソース電極の電位を検知することが可能であり、例えば０．０１秒程度で必要な回数のソース電極の電位の検知が可能である。従って薄膜トランジスタ１５がオフ状態となった後にソース電極の電位を検知する場合と比較して必要な時間は１／１００程度となり、きわめて短時間で閾値電圧を導出することが可能となる。例えば本実施の形態２にかかる画像表示装置がＳＸＧＡの場合であっても、すべての画素回路に属するドライバ素子の閾値電圧の導出に要する時間は１５秒以下となる。
【００７２】
さらに、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、閾値電圧のみならず係数βの値も導出することとしたため、薄膜トランジスタ１５の電圧−電流特性の直線領域における傾斜の変動も補償することが可能である。具体的には（３）式に示す傾斜の変化量Δａの分だけ信号線７から供給する電位Ｖｇを補償することによって、薄膜トランジスタ１５の特性変動をより正確に補償することが可能である。
【００７３】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３にかかる画像表示装置について説明する。実施の形態３にかかる画像表示装置は、基本的な構造は実施の形態１および実施の形態２と同様であるが、フローティング状態のアース線を利用して薄膜トランジスタのソース電極を測定した後、データベースを参照して薄膜トランジスタの閾値電圧および係数βを導出して信号線から供給する電位を調整する構造を有する。
【００７４】
図８は、実施の形態３にかかる画像表示装置の全体構造を示す図である。図８に示すように、本実施の形態３にかかる画像表示装置は、マトリックス状に配置された画素回路２を備えた有機ＥＬパネル１と、有機ＥＬパネル１に対して走査線５およびアース線６を介して接続されたＹドライバ３と、信号線７を介して接続されたＸドライバ４とを備える。また、本実施の形態３にかかる画像表示装置は、Ｙドライバ３からの電気信号を入力可能な制御部８と、制御部８に入力された電気信号の値に基づいて閾値電圧および係数βの値を参照可能なデータベース２８と、データベース２８を参照することによって得られた閾値電圧および計数係数βの値を記憶する記憶部９とを備える。さらに、表示画像に対応した電気信号を出力する映像信号供給部１０と、映像信号供給部１０から出力される電気信号とを加算してＸドライバ４に供給する加算部１１とを備える。なお、実施の形態３において、実施の形態１および実施の形態２と同様の名称、符号を付したものは以下で特に言及しない限り、実施の形態１等と同等の構造および機能を有することとして説明を省略する。
【００７５】
本実施の形態３にかかる画像表示装置は、実施の形態１および実施の形態２と同様に、閾値電圧導出の際にアース線６をフローティング状態とし、アース線６を介してドライバ素子たる薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位を測定している。しかしながら、本実施の形態３にかかる画像表示装置は、実施の形態１および実施の形態２と異なり、ゲート・ソース間電圧が閾値電圧に到達する前に測定を行った後、測定結果に基づいてデータベース２８を参照する事によって閾値電圧および係数βを導出している。
【００７６】
データベース２８のデータ構造としては様々な態様が考えられるが、一例として測定開始後所定時間経過したソース電極の電位に対して閾値電圧および係数βが記録された構造が考えられる。薄膜トランジスタ１５のチャネル層の形状およびチャネル層を形成するシリコンの結晶構造等が既知の場合、閾値電圧および係数βの変動パターンの傾向は経験則上ある程度明らかであるため、仮にソース電極の電位を複数回測定しなくとも閾値電圧および係数βの値を一定の精度で導出することが可能である。もちろん、複数回測定し、かかる測定結果に基づいてデータベース２８を参照することとしても良い。そして、導出した閾値電圧および係数βの値を用いて加算部１１において（５）式に基づいた計算を行い、導出した結果をＸドライバ４に出力することで、薄膜トランジスタ１５の特性変動を補償した電位Ｖｇを供給することが可能となる。
【００７７】
データベース２８を参照するにあたって用いるパラメータとしては、ソース電極の電位以外のものも用いることとしても良い。例えば、薄膜トランジスタ１５の特性は使用期間、より正確には薄膜トランジスタ１５のチャネル層を通過したキャリアの量に応じて変化する。このため、ソース電極の電位に加えて使用期間、使用時にチャネル層を通過する電流量の平均値等をあらかじめ導出して記憶部９に記憶し、かかる値も参照パラメータとして使用することによってさらに精度の高い閾値電圧等の導出が可能となる。また、実施の形態１と同様の手法によって閾値電圧Ｖｔｈを導出し、閾値電圧Ｖｔｈの値を用いてデータベース２８を参照して係数βを導出することとしても良い。
【００７８】
以上説明したように、本実施の形態３にかかる画像表示装置は、実施の形態１および実施の形態２における利点に加えて、データベース２８を用いることによって、ソース電極の電位測定に要する時間および回数を減少させることが可能となる。また、閾値電圧および係数βを導出するために演算を行う必要がないため、簡易な構造の画像表示装置を実現することができる。
【００７９】
以上、本発明について実施の形態１〜３に渡って説明したが、本発明は上記記載内容に限定されるのではなく、当業者であれば様々な実施例、変形例等に想到する事が可能である。例えば、実施の形態１〜３では、画像表示装置がＹドライバ３およびＸドライバ４とは別に制御部８等を設けた構造を有する。しかしながら、制御部８等をＹドライバ３内またはＸドライバ４内に設けることとしても良い。
【００８０】
また、実施の形態２および実施の形態３では、閾値電圧のみならず係数βも導出することとしている。しかしながら、簡易な構造で画像表示装置を実現する場合には係数βの導出を省略し、閾値電圧の変動のみを考慮して信号線７から供給する電位Ｖｇを決定することとしても良い。有機ＥＬ素子１３の輝度に与える影響は係数βの変動よりも閾値電圧の変動の方が大きいため、閾値電圧変動のみを考慮しても一定の精度で有機ＥＬ素子１３の輝度を均一化することが可能なためである。
【００８１】
また、実施の形態１〜３では電流発光素子として有機ＥＬ素子を用いたが、電流発光素子を例えば無機ＥＬ素子、発光ダイオード等としても良い。具体的には、流入する電流の値に応じて輝度が変化する発光素子であれば、本発明における画像表示装置に使用することが可能である。また、ドライバ素子のソース電極の電位測定に用いる配線構造についても、アース線６を利用するのではなく別途配線構造を設けることも可能である。
【００８２】
さらに、本発明においてドライバ素子は、チャネル層がアモルファスシリコンによって形成される薄膜トランジスタであることを前提にしている。しかしながら、チャネル層がポリシリコンによって形成される薄膜トランジスタによってドライバ素子が形成される場合にも本発明を適用することが可能である。ポリシリコンを用いてチャネル層を形成した場合、粒径等のばらつきにより画素ごとに薄膜トランジスタの特性にばらつきが生じる。かかる薄膜トランジスタの特性のばらつきを補償するために本発明を適用することで、有機ＥＬ素子等の電流発光素子の輝度を均一化することが可能である。
【００８３】
また、実施の形態１〜３ではドライバ素子として薄膜トランジスタを使用している。しかしながら、かかる構造以外であっても、少なくとも２端子を有し、かかる２端子間に印加される電圧によって通過電流を制御可能な構造のものであれば本発明を適用することが可能である。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ドライバ素子をオンした状態で電流源からドライバ素子に電流を流入させ、第２の端子に接続された導電部材に蓄積された電荷に起因した電位に基づいて閾値電圧を導出することとしたため、電圧補償回路を設けずに閾値電圧の導出を行うことができるという効果を奏する。
【００８５】
また、この発明によれば、ドライバ素子がオフ状態となった時点における前記導電部材の電位に基づいて閾値電圧を導出することとしたため、実際の閾値電圧に対応した電位を利用することが可能となり、正確な閾値電圧の導出ができるという効果を奏する。
【００８６】
また、この発明によれば、ドライバ素子がオフ状態となる前の任意の３以上の時刻における導電部材の電位を用いて閾値電圧を導出することとしたため、短時間で閾値電圧を導出することができるという効果を奏する。
【００８７】
また、この発明によれば、電流通過部分に関係した係数を導出することとしたため、かかる係数を用いてより正確にドライバ素子の特性変動を補償することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる画像表示装置の全体構造を示す図である。
【図２】画像表示装置を構成する画素回路および画素回路の周辺回路との関係を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１にかかる画像表示装置の動作を説明するための図である。
【図４】画像表示装置を構成するＹドライバユニットの構造を示す図である。
【図５】実施の形態２にかかる画像表示装置の全体構造を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、実施の毛板２にかかる画像表示装置の動作を説明するための図である。
【図７】閾値電圧導出時におけるドライバ素子たる薄膜トランジスタのソース電極の時間変化と、ゲート・ソース間電圧の時間変化を示すグラフである。
【図８】実施の形態３にかかる画像表示装置の全体構造を示す図である。
【図９】従来技術にかかる画像表示装置を構成する画素回路の構造を示す等価回路図である。
【符号の説明】
１ 有機ＥＬパネル
２ 画素回路
３ Ｙドライバ
３ｎ Ｙドライバユニット
４ Ｘドライバ
５ 走査線
６ アース線
７ 信号線
８ 制御部
９ 記憶部
１０ 映像信号供給部
１１ 加算部
１２ 電流源
１３ 有機ＥＬ素子
１４ 薄膜トランジスタ
１５ 薄膜トランジスタ
１６ コンデンサ
１７ 寄生容量
１８ 走査線電位供給部
１９ 定電位供給部
２０ 切替部
２１ セレクタ部
２２ａ セレクタ部
２３ コンバータ部
２４ セレクタ部
２５ ラッチ部
２７ 演算部
２８ データベース
１０１ 信号線
１０２ 薄膜トランジスタ
１０３ コンデンサ
１０４ 薄膜トランジスタ
１０５ 素子
１０６ 走査線
【発明の属する技術分野】
この発明は、電流発光素子を用いた画像表示装置に関し、表示部において表示される輝度を均一化したアクティブマトリックス型の画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自ら発光する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置で必要なバックライトが不要で装置の薄型化に最適であるとともに、視野角にも制限がないため、次世代の表示装置として実用化が期待されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置においては、駆動方式として単純（パッシブ）マトリックス型とアクティブマトリックス型とを採ることができる。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困難であるとの問題がある。このため、近年、画素内部の発光素子に流れる電流を、同時に画素内に設けた能動素子、たとえば、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ： 薄膜トランジスタ）によって制御する、アクティブマトリックス型の表示装置の開発が盛んに行われている。
【０００４】
図９に、従来技術にかかるアクティブマトリックス方式の有機ＥＬ表示装置における画素回路を示す。従来技術にかかる画素回路は、正側が正電源Ｖｄｄに接続された有機ＥＬ素子１０５と、ドレイン電極が有機ＥＬ素子１０５の負側に接続され、ソース電極がグランドに接続され、ドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１０４と、薄膜トランジスタ１０４のゲート電極とグランドとの間に接続されたコンデンサ１０３と、ドレイン電極が薄膜トランジスタ１０４のゲート電極に、ソース電極が信号線１０１に、ゲート電極が走査線１０６にそれぞれ接続され、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１０２とを有する構造をとる。
【０００５】
上記画素回路の動作を以下に説明する。走査線１０６の電位を高レベルとすると、薄膜トランジスタ１０２がオン状態となり、信号線１０１に書き込み電位を印加すると、コンデンサ１０３が充電または放電され、薄膜トランジスタ１０４のゲート電極には所定の電位が書き込まれる。次に、走査線１０６の電位を低レベルとすると、薄膜トランジスタ１０２は導通せず、走査線１０６と薄膜トランジスタ１０２は電気的に切り離されるが、薄膜トランジスタ１０４のゲート電位はコンデンサ１０３によって安定に保持される。
【０００６】
そして、薄膜トランジスタ１０４および有機ＥＬ素子１０５に流れる電流は、薄膜トランジスタ１０４のゲート・ソース間電位Ｖｇｓに応じた値となり、有機ＥＬ素子１０５はその電流値に応じた輝度で発光し続ける。上述のように図９に示す画素回路では一度電位の書き込みを行えば、つぎに書き込みが行われるまでの間、有機ＥＬ素子１０５は一定の輝度で発光を継続する（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
ところで、画像表示装置においてドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１０４のチャネル層は、一般に多結晶シリコンまたは非晶質シリコンが使用されている。多数の画素を配置し、各画素に対応してドライバ素子が多数設けられる画像表示装置では、薄膜トランジスタごとの特性のばらつきを抑制するため、非晶質シリコンを使用することが好ましい。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２３４６８３号公報（第１０頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非晶質シリコンによってチャネル層が形成された薄膜トランジスタをドライバ素子として使用した場合、図９に示す従来の画像表示装置では長時間に渡って高品位の画像表示を行うことが困難であるという問題が存在する。非晶質シリコンを用いた薄膜トランジスタは、長時間に渡ってチャネル層に電流を流した場合、徐々に閾値電圧が変動することが知られており、一定のゲート電圧を印加し続けても閾値電圧の変動に応じてチャネル層を流れる電流の値は変化するためである。上記のように有機ＥＬ素子１０５は薄膜トランジスタ１０４と直列に接続されており、チャネル層を流れる電流の値の変動に応じて有機ＥＬ素子１０５に流れる電流の値は変化する。このため、信号線１０１から同一電位を供給されたにもかかわらず、閾値電圧が変動することによって有機ＥＬ素子１０５の輝度は変動し、高品位の画像表示が困難となる。
【００１０】
従って、非晶質シリコンを用いた薄膜トランジスタをドライバ素子として使用した実際の画像表示装置では、図９に示す画素回路に加えて画素ごとに電圧補償回路が配置されている。具体的には、薄膜トランジスタ１０４のゲート電極に対して、信号線１０１から供給される電位に加え、閾値電圧の変動分を補償する電位を電圧補償回路から与えられる構造とすることによって高品位の画像表示を実現している。しかし、かかる電圧補償回路は１画素あたり２〜３個の薄膜トランジスタによって形成されており、有機ＥＬ素子を配置する基板上に電圧補償回路用の領域を別途設ける必要性が生じる。従って、有機ＥＬ素子１０５を高密度に配置することができず、高精細な画像表示が困難となるという問題が新たに生じる。
【００１１】
また、チャネル層が劣化することにより、薄膜トランジスタ１０４は閾値電圧のみならず、ゲート電位に応じて流れる電流値が変化するいわゆる直線領域の傾斜も変動することが知られている。直線領域の傾斜の変動が有機ＥＬ素子１０５の輝度に及ぼす影響は閾値電圧変動よりも低いものの、高品位の画像表示を行うためにはかかる変動を無視することは好ましくない。
【００１２】
本発明は、上記した従来技術の欠点に鑑みてなされたものであり、画像表示装置の表示部において表示される輝度が均一であるアクティブマトリックス型の画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる画像表示装置は、電流発光素子に流入する電流値を制御することによって画像表示を行う画像表示装置であって、前記電流発光素子に電流を供給する電流源と、少なくとも第１および第２の端子を備え、該複数の端子間に与えられた電位差に基づいて前記電流源から前記電流発光素子に流入する電流値を制御するドライバ素子と、前記第１の端子に印加する電位を供給する信号線と、前記第２の端子と電気的に接続された導電部材と、前記電流源から前記第２の端子に供給された電荷の量に対応した前記導電部材の電位に基づいて、前記ドライバ素子の閾値電圧を導出する閾値電圧導出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
この請求項１の発明によれば、ドライバ素子をオンした状態で電流源からドライバ素子に電流を流入させ、第２の端子に接続された導電部材に蓄積された電荷に起因した電位に基づいて閾値電圧を導出することとしたため、電圧補償回路を設けずに閾値電圧の導出を行うことができる。
【００１５】
また、請求項２にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記ドライバ素子は、閾値電圧導出の開始時に推定閾値電圧よりも高い電圧が前記第１の端子と前記第２の端子との間に印加されてオン状態となり、前記導電部材は、前記ドライバ素子がオン状態となった後に前記ドライバ素子および前記電流発光素子を介して前記電流源から供給される電荷が蓄積されることによって電位が上昇することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記ドライバ素子は、オン状態となった後に前記導電部材が所定電位まで上昇することによってオフ状態となり、前記閾値電圧導出手段は、前記ドライバ素子がオフ状態となった後の前記導電部材の電位に基づいて閾値電圧を導出することを特徴とする。
【００１７】
この請求項３の発明によれば、ドライバ素子がオフ状態となった時点における前記導電部材の電位に基づいて閾値電圧を導出することとしたため、実際の閾値電圧に対応した電位を利用することが可能となり、正確な閾値電圧の導出が可能である。
【００１８】
また、請求項４にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記閾値電圧導出手段は、前記ドライバ素子がオン状態となった後であって、前記導電部材が所定電位まで上昇することによって前記ドライバ素子がオフ状態となる前の２以上の異なる時刻における前記導電部材の電位に基づいて閾値電圧を導出することを特徴とする。
【００１９】
この請求項４の発明によれば、ドライバ素子がオフ状態となる前の任意の３以上の時刻における導電部材の電位を用いて閾値電圧を導出することとしたため、短時間で閾値電圧を導出することができる。
【００２０】
また、請求項５にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記閾値電圧導出手段は、前記第２の端子および前記導電部材と接続されたコンデンサの容量の総和と、前記第１の端子に印加される電位とをパラメータとして閾値電圧を導出することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項６にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記閾値電圧導出手段は、前記閾値電圧を導出すると共に前記ドライバ素子の電流通過部分における移動度および前記電流通過部分の形状に応じた係数を導出することを特徴とする。なお、「電流通過部分」とは、例えばドライバ素子が薄膜トランジスタによって構成される場合、オン状態におけるチャネル層に対応する部分のことを言う。
【００２２】
この請求項６の発明によれば、電流通過部分に関係した係数を導出することとしたため、かかる係数を用いてより正確にドライバ素子の特性変動を補償することができる。
【００２３】
また、請求項７にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記導電部材の電位と前記ドライバ素子の閾値電圧とを対応づけたデータベースをさらに備え、前記閾値電圧導出手段は、前記ドライバ素子がオン状態となった後の１以上の時刻における前記導電部材の電位に基づいてデータベースを参照することによって閾値電圧を導出することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項８にかかる画像表示装置は、上記の発明において、画像表示の際に前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧が前記閾値導出手段によって導出された閾値電圧と表示画像に対応したデータ電圧との和になるよう前記第１の端子に対して電位を供給することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項９にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記信号線は、前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧が、前記閾値電圧導出手段によって導出された閾値電圧と前記表示画像に対応したデータ電圧との和に対して前記ドライバ素子の電流通過部分の移動度および前記電流通過部分の形状に応じた係数に基づいて決定される値を乗算した電位となるよう前記第１の端子に対して電位を供給することを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１０にかかる画像表示装置は、上記の発明において、画像表示の際にほぼ一定の電位を供給する定電位供給手段と、画像表示の際に前記定電位供給手段と前記導電部材とを接続し、閾値電圧導出の際に前記定電位供給手段と前記導電部材とを絶縁するスイッチング手段とをさらに備えたことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１１にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記ドライバ素子は薄膜トランジスタであって、前記第１の端子はゲート電極に対応し、前記第２の端子はソース電極に対応し、ドレイン電極をさらに有することを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１２にかかる画像表示装置は、上記の発明において、前記電流発光素子は、有機ＥＬ素子であることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である画像表示装置について説明する。なお、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００３０】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１にかかる画像表示装置について説明する。本実施の形態１にかかる画像表示装置は、ドライバ素子として薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリックス方式の画像表示装置であって、ドライバ素子と接続したアース線の電位制御を停止した状態で一度ドライバ素子をオン状態にしてアース線に電荷を蓄積した後、ドライバ素子が再びオフ状態となるゲート・ソース間電圧を制御部で導出し、画像表示の際には、導出した閾値電圧と、表示輝度に対応したデータ電圧とをドライバ素子のゲート電極に印加して画像表示を行う。
【００３１】
図１は、本実施の形態１にかかる画像表示装置の全体構造を模式的に示す図である。図１に示すように、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、マトリックス状に多数配置された画素回路２を備えた有機ＥＬパネル１と、有機ＥＬパネル１に対して、走査線５およびアース線６を介して接続されたＹドライバ３と、信号線７を介して接続されたＸドライバ４とを備える。また、Ｙドライバ３は、所定の電気信号を外部に出力可能な構造を有し、出力された電気信号は制御部８に入力した後、記憶部９に数値データとして記憶される。さらに、制御部８から出力される電気信号と、映像信号供給部１０から出力される表示画像に対応した電気信号とを加算する加算部１１を備え、加算された電気信号はＸドライバ４を介して各画素回路２に供給される。また、画素回路２に備えられた電流発光素子に対して電流を供給する電流源１２を備える。
【００３２】
図２は、画素回路２の回路構造と、画素回路２の周囲の構成要素について示す図である。なお、図２はあくまで本実施の形態１にかかる画像表示装置の理解を容易にするための図であって、実際の構造とは必ずしも一致しないことに注意する必要がある。
【００３３】
図２に示すように、画素回路２は、ゲート電極に走査線５が、一方のソース／ドレイン電極に信号線７が接続され、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１４と、薄膜トランジスタ１４の他方のソース／ドレイン電極とゲート電極が接続され、ドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１５とを有する。また、アノード電極が薄膜トランジスタ１５のドレイン電極に接続され、カソード電極が電流源１２に接続された有機ＥＬ素子１３と、薄膜トランジスタ１５のゲート電極と接続されたコンデンサ１６とを備え、有機ＥＬ素子１３は電流源１２と接続されている。また、薄膜トランジスタ１５のソース電極はアース線６に接続され、薄膜トランジスタ１５のゲート電極とアース線６との間には書き込まれた電位を保持するためのコンデンサ１６が配置されている。なお、アース線６は、有機ＥＬパネル１内に存在する他の配線構造との間に寄生容量１７が存在する。
【００３４】
また、Ｙドライバ３は、図２に示すように、走査線５と電気的に接続された走査線電位供給部１８と、アース線６と接続可能な定電位供給部１９とを有する。さらに、Ｙドライバ３は、アース線６の接続先を定電位供給部１９または制御部８のいずれかに選択する切替部２０を備える。
【００３５】
走査線電位供給部１８は、走査線５に電位を供給するためのもので、薄膜トランジスタ１４の駆動状態を制御するためのものである。具体的には、ドライバ素子である薄膜トランジスタ１５に電位を書き込む際に、信号線７から薄膜トランジスタ１５に対して電位を供給するために、スイッチング素子である薄膜トランジスタ１４をオン状態にする必要がある。走査線電位供給部１８は、電位を書き込む際に走査線５を介して薄膜トランジスタ１４のゲート電極に所定の電位を供給することで薄膜トランジスタ１４をオン状態にし、薄膜トランジスタ１５に対する電位書き込みを可能としている。
【００３６】
定電位供給部１９は、アース線６を一定の電位に維持するためのものである。すなわち、アース線６と薄膜トランジスタ１５のゲート電極との間には書き込まれた電位を保持するためのコンデンサ１６が存在する。アース線６の電位が変動することによって、かかる電位変動の影響を受けて、コンデンサ１６と接続された薄膜トランジスタ１５のゲート電極の電位も変動することとなる。従って、薄膜トランジスタ１５のチャネル層を流れる電流値が影響を受け、有機ＥＬ素子１３の輝度が変動する。また、アース線６の電位が変動することによって有機ＥＬ素子１３のアノード・カソード間の電圧が変動し、輝度が変動する。かかる弊害を避けるため、画像表示を行う際にはアース線６は定電位供給部１９に接続され、一定の電位、通常は０電位に維持されている。
【００３７】
切替部２０は、アース線６の接続先を切り替えるためのものである。上記のように、画像表示を行う際にはアース線６の電位を一定に保持するため、切替部２０はアース線６と定電位供給部１９とを接続する。一方、後述するように薄膜トランジスタ１５の閾値電圧を導出する際にはアース線６をフローティングとして機能させた上で、アース線６の電位を測定する必要がある。このため、切替部２０は閾値電圧導出の際にはアース線６と定電位供給部１９との間を絶縁すると共に、アース線６と制御部８とを接続することとしている。なお、制御部８はアース線６の電位にほとんど影響を与えず、かつアース線６の電位を導出可能な機能を有するものとする。従って、切替部２０によってアース線６と制御部８とが接続された場合、アース線６は実質的にフローティングとして機能する。
【００３８】
次に、本実施の形態１にかかる画像表示装置の動作について説明する。図３（ａ）は、画像表示の際における画素回路２の状態を示し、図３（ｂ）、図３（ｃ）は薄膜トランジスタ１５の閾値電圧を導出する際における画素回路２の状態を示す。
【００３９】
まず、画像表示の際における画像表示装置の動作について簡単に説明する。図３（ａ）に示すように、画像表示の際にはアース線６と定電位供給部１９とが接続され、アース線６の電位は一定値、例えば０電位に維持され、アース線６に接続された薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓも０電位に維持される。そして、走査線５から高電位が供給されることによって薄膜トランジスタ１４はオン状態となり、信号線７から供給される電位が薄膜トランジスタ１５のゲート電極およびコンデンサ１６に供給される。従って、薄膜トランジスタ１５におけるゲート・ソース間電圧はＶｇとなる。ここで、供給された電位Ｖｇは薄膜トランジスタ１５をオン状態にするために十分な電位であるものとし、薄膜トランジスタ１５のチャネル層には、電位Ｖｇの値に応じた値の電流が流れる。発光素子たる有機ＥＬ素子１３は薄膜トランジスタ１５に接続されていることから、有機ＥＬ素子１３には薄膜トランジスタ１５のチャネル層と等しい電流が流れ、かかる電流の値に応じた輝度で発光する。
【００４０】
次に、閾値電圧導出の際における画像表示装置の動作について説明する。図３（ｂ）に示すように、閾値電圧導出の際には、アース線６は定電位供給部１９から絶縁され、制御部８と接続される。そのため、閾値電圧導出の際にはアース線６に対して電位制御は行われず、アース線６は実質的にフローティングとして機能する。
【００４１】
まず、図３（ｂ）に示す接続状態の回路に対して画像表示の際と同様にゲート電極の電位Ｖｇを所定の値とすることによって薄膜トランジスタ１５をオン状態にし、電流源１２から有機ＥＬ素子１３、薄膜トランジスタ１５を介してアース線６に対して電流を流す。上記のようにアース線６はフローティングとして機能することから、流入した電流に起因してアース線６には徐々に電荷が蓄積される。このため、アース線６の電位は０から上昇し、アース線６に接続された薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓは０よりも大きな値となる。信号線７を介して供給されたゲート電極の電位Ｖｇはほぼ一定に保持されているため、薄膜トランジスタ１５におけるゲート・ソース間電圧（＝Ｖｇ−Ｖｓ）は、Ｖｇよりも小さくなる。
【００４２】
薄膜トランジスタ１５がオン状態である限り電流源１２からアース線６に対して電流が流入し続け、蓄積される電荷に基づいてアース線６の電位およびアース線６に接続された薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓは上昇し続ける。一方、薄膜トランジスタ１５のゲート電極の電位Ｖｇはほぼ一定の値に維持されることからソース電極の電位Ｖｓの上昇に応じてソース・ゲート間電圧は徐々に低下する。
【００４３】
そして、薄膜トランジスタ１５のソース・ゲート間電圧が薄膜トランジスタ１５の閾値電圧まで低下すると、図３（ｃ）に示すように、薄膜トランジスタ１５がオフ状態となり電流源１２からの電流の流入が停止するため、電位Ｖｓの上昇も停止する。仮にこの時点のソース電極の電位ＶｓをＶｃとすると、薄膜トランジスタ１５の閾値電圧はＶｇ−Ｖｃとなる。
【００４４】
電位Ｖｇは信号線７から与えられるもので既知の値のため、電流源１２からの電流の流入が停止した時点におけるソース電極の電位Ｖｓ（＝Ｖｃ）の値を制御部８で検知することによって、薄膜トランジスタ１５の閾値電圧を導出することが可能である。薄膜トランジスタ１５がオン状態になってから再びオフ状態になるまでに要する時間は経験則上１秒程度であることが知られており、実際にはオン状態になってから１秒程度経過した後にアース電極の電位Ｖｓを制御部８で検知することによって、閾値電圧の導出が行われる。
【００４５】
次に、有機ＥＬパネル１内に多数がマトリックス状に配置されたそれぞれの画素回路２における薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位を制御部８に伝達する構造について説明する。図４は、実施の形態１にかかる画像表示装置において、Ｙドライバ３を構成するＹドライバユニット３ｎの構造を示す図であって、図４を参照して複数の画素回路に属するアース線から得られるソース電極の電位を制御部８へ伝達するメカニズムを説明する。
【００４６】
Ｙドライバ３は、図４に示す構造の場合、マトリックス状に配置された画素回路２に対して複数の行に渡って制御するユニットを複数備えた構造を有する。ここでは便宜上、画素回路２は有機ＥＬパネル１上にＭ×Ｎ列配置され、Ｙドライバを構成するユニットにはそれぞれｍ個（ｍ＜Ｍ）の行に渡って配置された複数の画素回路２に属する薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓに対応したアナログ信号をアース線６を介して入力し、デジタル信号に変換するためのものである。また、図４に示すＹドライバユニット３ｎは、前段に配置されるＹドライバユニット３ｎ−１（図示省略）からの電気信号を入力可能であると共に、後段に配置されるＹドライバユニット３ｎ＋１（図示省略）に対して電気信号を出力している。
【００４７】
Ｙドライバユニット３ｎは、走査線５に接続された走査線電位供給部１８、アース線６と接続可能な定電位供給部１９およびセレクタ部２１と、アース線６との接続を制御する切替部２０とを備える。また、セレクタ部２１を通過したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ部２３を備え、Ａ／Ｄコンバータ部２３で変換されたデジタル信号が外部に出力される構造を有する。
【００４８】
セレクタ部２１とＡ／Ｄコンバータ部２３との間に配置されたセレクタ部２２ａ〜２２ｃは、Ａ／Ｄコンバータ部２３に入力されるアナログ信号を選択するためのものである。上記のようにＹドライバユニット３ｎは複数の行に渡って配置された画素回路からのデータを出力するものであって、かかる機能を実現するためにセレクタ部２２ａ〜２２ｃは、それぞれ異なるアース線からの電気信号を入力可能な構造を有する。かかるセレクタ部２２ａ〜２２ｃを順次選択して、入力された電気信号をＡ／Ｄコンバータ部２３に入力することで、異なる行に配置された画素回路における電位Ｖｓの値を連続データとして出力することが可能である。
【００４９】
また、Ｙドライバユニット３ｎは、前段に配置されるＹドライバユニット３ｎ−１から出力された電気信号を中継して後段に配置されるＹドライバユニット３ｎ＋１に出力する構造も有する。具体的には、Ｙドライバユニット３ｎは、Ａ／Ｄコンバータ部２３から出力される電気信号と、Ｙドライバユニット３ｎ−１から入力された電気信号のいずれか一方を通過させるセレクタ部２４を備え、ラッチ部２５がセレクタ部２４を制御する構造を有する。
【００５０】
閾値電圧を測定する際におけるＹドライバユニット３ｎの動作について説明する。まず、前段に配置されたＹドライバユニット３ｎ−１から入力された電気信号がセレクタ部２４およびラッチ部２５を通過して後段に配置されたＹドライバユニット３ｎ＋１に出力される。Ｙドライバユニット３ｎ−１からの信号入力が終了した後、ラッチ部２５の制御によってセレクタ部２４が切り替えられ、アース線６を介して画素回路２から入力された電気信号をＡ／Ｄコンバータ部２３によってデジタル化し、セレクタ部２４、ラッチ部２５を通過してＹドライバユニット３ｎ＋１に出力される。ここで、セレクタ部２２ａ〜２２ｃは順次切り替わることによって異なる行に配置された画素回路からの電気信号を順次デジタル変換してＹドライバユニット３ｎ＋１に出力する。
【００５１】
すなわち、閾値電圧導出の際に、Ｙドライバユニット３ｎは、まず前段に位置するＹドライバユニット３ｎ−１で得られた電気信号を後段のＹドライバユニット３ｎ＋１に伝送し、その後自身が得た電気信号をＹドライバユニット３ｎ＋１に出力する。後段に配置されるＹドライバユニット３ｎ＋１の動作も同様であって、まず前段のＹドライバユニット３ｎから入力された電気信号を後段のＹドライバユニット３ｎ＋２（図示省略）に伝送し、その後に自身が得た電気信号をＹドライバユニット３ｎ＋２に出力する。従って、Ｙドライバ３を構成するユニットのうち、最後段に位置するＹドライバユニットからは、すべてのＹドライバユニットで得られた電気信号が連続データとして制御部８に出力されることとなる。
【００５２】
そして、制御部８において個々の画素回路におけるドライバ素子の閾値電圧が導出され、画素回路と対応づけられて記憶部９に記憶される。閾値電圧の導出としては、例えばあらかじめ記憶部９に閾値電圧導出の際における信号線７の電位Ｖｇを記憶しておき、制御部８でＶｇ−Ｖｓの演算を行うことによって導出が可能である。画像表示を行う際には、かかる閾値電圧Ｖｔｈと、映像信号供給部１０から供給され、表示画像に対応したデータ電圧ＶＤとが加算部１１で加算され、信号線７を介してそれぞれのドライバ素子に対してＶＤ＋Ｖｔｈが与えられ、かかる電位に対応した輝度で有機ＥＬ素子が発光することとなる。
【００５３】
次に、本実施の形態１にかかる画像表示装置の利点について説明する。まず、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、有機ＥＬパネル１に電圧補償回路を設けることなく閾値電圧を補償することが可能である。電圧補償回路を省略することが可能であるため、有機ＥＬパネル１上で画素回路２の占有面積を大きくすることが可能である。従って、同一面積の有機ＥＬパネル１上で画素回路２を多数配置することが可能となり、高精細な画像表示が可能な画像表示装置を実現することが可能となる。また、画素回路２を構成する薄膜トランジスタ、有機ＥＬ素子等を大型化することも可能であり、この場合、例えばチャネル層の大きい薄膜トランジスタを配置することで高移動度のスイッチング素子を実現し、短時間で電位書き込みが可能な画像表示装置を実現することができる。
【００５４】
さらに、電圧補償回路を省略することで有機ＥＬパネル１の製造歩留まりを従来よりも向上させることができる。既に説明したように、電圧補償回路は２〜３個の薄膜トランジスタを必要とするため、電圧補償回路を組み込んだ有機ＥＬ表示パネルを製造する際には、電圧補償回路を有さないものと比較して２倍以上の薄膜トランジスタを形成する必要がある。薄膜トランジスタの個数が増えるに従って製造歩留まりは低下することから、電圧補償回路を省略した本実施の形態１の場合、薄膜トランジスタの数を減らした分だけ製造歩留まりを向上させることができる。
【００５５】
また、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、アース線６を実質的にフローティングの状態として閾値電圧の導出を行っている。そのため、閾値電圧導出のために有機ＥＬパネル１上に別途回路構造を設ける必要がないという利点も有する。アース線６は有機ＥＬ素子１３のアノード側をグラウンドに電気的に接続するため従来から設けられているものであるため、アース線６を利用することで有機ＥＬパネル１上に別途回路構造を設けることなく閾値電圧の導出が可能となる利点を有する。
【００５６】
また、アース線６を利用することによる別の利点も存在する。本実施の形態１ではフローティングに対する電荷の蓄積を利用して閾値電圧を導出しているが、かかる態様の場合、フローティングに所望量の電荷が蓄積されるには一定の時間を必要とする。しかしながら、アース線６は多数の画素回路２によって形成される行ごとに存在し、マトリックス状に配置された画素回路２の行数と等しい本数だけ配置されている。それぞれのアース線６を同時にフローティング状態とし、閾値電圧導出を行うための電荷の蓄積をアース線６ごとに同時に行うことが可能である。また、同一列に属する画素回路は、同一の信号線７と電気的に接続されている。従って、同一の列に配置された画素回路に属するドライバ素子は、単一の信号線７から供給される電位によって同時にオンすることが可能であり、同一列に属する画素回路について、一度に閾値電圧の導出が可能である。
【００５７】
また、本実施の形態１にかかる画像表示装置は、個々の画素回路におけるドライバ素子の閾値電圧を直接測定し、閾値電圧の変動を考慮した電位を信号線７から画素回路２に供給する構造を有する。このため、個々のドライバ素子の閾値電圧変動を正確に検知することが可能であって、閾値電圧の変動による有機ＥＬ素子１３の輝度のばらつきを高い精度で抑制することが可能である。
【００５８】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２にかかる画像表示装置について説明する。本実施の形態２にかかる画像表示装置は、基本的な構造は実施の形態１と同様であるが、フローティング状態のアース線を利用した閾値電圧導出の際に、閾値電圧に到達する前にゲート・ソース間電圧を複数回測定し、測定データに所定の演算を施すことにより閾値電圧を導出する構造を有する。また、本実施の形態２では、閾値電圧のみならず、チャネル層を流れる電流の値がゲート・ソース間電圧の値の変化に対してほぼ直線状に変化する範囲（以下、「直線領域」と称する。）における変化率の変動をも考慮して信号線７からドライバ素子に対して供給する電位を決定している。
【００５９】
図５は、実施の形態２にかかる画像表示装置の構造を示す図である。図５に示すように、実施の形態２にかかる画像表示装置は、マトリックス状に配置された画素回路２を備えた有機ＥＬパネル１と、有機ＥＬパネル１に対して走査線５およびアース線６を介して接続されたＹドライバ３と、信号線７を介して接続されたＸドライバ４とを備える。また、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、Ｙドライバ３からの電気信号を入力可能な制御部８と、制御部８から与えられた電気信号に基づいて所定の演算を行い、演算結果を制御部８に出力する演算部２７と、制御部８を介して演算結果を入力して記憶し、制御部８の要求に従って演算結果を制御部８に出力する記憶部９とを備える。さらに、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、表示画像に対応した電気信号を出力する映像信号供給部１０と、映像信号供給部１０から出力される電気信号と制御部８から出力される電気信号とを加算してＸドライバ４に供給する加算部１１とを備える。なお、本実施の形態２において、実施の形態１と同様の名称、符号を付したものは、以下で特に言及しない場合、実施の形態１と同等の構造および機能を有することとして説明を省略する。また、実施の形態２にかかる画像表示装置は、実施の形態１の場合と同様に、図２、図４に対応する構造を有することとする。
【００６０】
本実施の形態２にかかる画像表示装置は、実施の形態１と同様に、閾値電圧導出の際にアース線６をフローティング状態とし、アース線６を介してドライバ素子たる薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位を利用して薄膜トランジスタ１５の閾値電圧を導出している。しかしながら、本実施の形態２にかかる画像表示装置では、薄膜トランジスタ１５がオフ状態になってからソース電極の電位を測定するのではなく、薄膜トランジスタ１５がオン状態を維持している間、すなわち薄膜トランジスタ１５のゲート・ソース間電圧が閾値電圧に到達する前にアース線６を介してソース電極の電位を複数回測定する。そして、得られたソース電極の電位に基づいて演算を行い、薄膜トランジスタ１５の閾値電圧および直線領域における電圧−電流特性の傾斜の変動値を検出している。
【００６１】
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本実施の形態２において薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位を測定する工程を示す図である。また、図７はソース電極の電位測定時における薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位の変動およびゲート・ソース間電圧の変動を示すグラフである。図７において、曲線ｌ１はソース電極の電位変動を示し、曲線ｌ２はゲート・ソース間電圧変動を示している。以下、図６（ａ）〜（ｃ）および図７を参照してソース電極の電位測定について説明する。
【００６２】
図６（ａ）に示すように、切替部２０によってアース線６の接続先を制御部８に切り替えた上で走査線５の電位を上昇させ、スイッチング素子たる薄膜トランジスタ１４をオン状態にする。そして、薄膜トランジスタ１５のゲート電極は、信号線７から供給される電位Ｖｇを与えられてオン状態となり、有機ＥＬ素子１３および薄膜トランジスタ１５のチャネル層に電流が流れる。かかる電流に起因してフローティング状態となったアース線６に電荷が蓄積され、ｔ＝ｔ１においてアース線６に接続された薄膜トランジスタのソース電極の電位Ｖｓは、Ｖｃｏｍ（ｔ１）となる。本実施の形態２におけるソース電極の電位Ｖｓの測定は、まずｔ＝ｔ１において行われ、Ｖｓ＝Ｖｃｏｍ（ｔ）が得られる
【００６３】
そして、図６（ｂ）に示すように、ｔ＝ｔ１から所定時間だけ経過したｔ＝ｔ２において再びソース電極の電位測定を行う。ｔ＝ｔ２に至るまでフローティング状態のアース線６には流入電流に起因して電荷がさらに蓄積されるため、ｔ＝ｔ２においてはｔ＝ｔ１と比較して薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓも上昇する。このため、ｔ＝ｔ２（＞ｔ１）の時点におけるソース電極の電位Ｖｓは、図７に示すように、Ｖｃｏｍ（ｔ１）と異なるＶｃｏｍ（ｔ２）となる。図６（ｂ）に示す工程では、ｔ＝ｔ２においてソース電極の測定を行い、以上でソース電極の測定を終了する。
【００６４】
その後、図６（ｃ）に示すように、薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓはさらに上昇し、電位Ｖｓの値がゲート電位Ｖｇとの差分値が閾値電圧に等しいＶｃとなった時点で薄膜トランジスタはオフ状態となる。図７に示すように、図６（ｃ）に示す状態となるには１秒程度を要するが、上記のように本実施の形態２では図６（ｃ）の状態となる前に測定を終了している。従って、薄膜トランジスタ１５の閾値電圧導出に要する時間は１秒よりも短くなる。
【００６５】
次に、図６（ａ）〜図６（ｃ）に示すソース電極の電位Ｖｓの測定結果に基づいて演算部２７で行われる演算工程について説明する。薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位Ｖｓ、薄膜トランジスタ１５の閾値電圧Ｖｔｈおよび測定時において信号線７から供給される薄膜トランジスタ１５のゲート電極の電位Ｖｇとの間には、
Ｖｓ（ｔ）＝Ｖｇ−Ｖｔｈ−［（βｔ／２Ｃｐ）＋｛１／（Ｖｇ−Ｖｔｈ）｝］−１ ・・・（１）
の関係が存在する。ここで、Ｃｐは、薄膜トランジスタ１５のソース電極およびソース電極と電気的に直接接続された（すなわち、同電位となる）配線等が有する容量の総和である。なお、電位Ｖｓの測定を行う際のゲート電極の電位Ｖｇは、薄膜トランジスタ１５のソース・ドレイン間電圧Ｖｄに対して、Ｖｄ＞Ｖｇの関係を満たしている。本実施の形態２にかかる画像表示装置の場合、ソース電極に対してアース線６が電気的に直接接続されているため、アース線６と薄膜トランジスタ１５のゲート電極との間に位置するコンデンサ１６の容量の他、アース線６が他の配線構造との間に有する寄生容量１７の容量等について合計した値となる。また、本実施の形態２では、一本のアース線６に対して同一の行に位置する画素回路２のすべてがコンデンサ１６を備えた構造を有するため、これらの容量すべてについて和を取る必要がある。なお、本実施の形態２において、ＣｐおよびＶｇの値はあらかじめ記憶部９に記憶され、これらの値は演算を行う際に制御部８を介して演算部２７に供給されることとする。
【００６６】
また、（１）式において、係数βは薄膜トランジスタ１５の移動度およびチャネル層の形状に基づいて決定される値である。かかる係数βおよび閾値電圧Ｖｔｈは薄膜トランジスタの長期使用によって徐々に変動する値であるが、ｔ１≦ｔ≦ｔ２の間には変動を無視しても実質的に問題はなく、演算部２７ではかかる時間範囲では時間依存性がないものとして計算される。
【００６７】
（１）式において、Ｃｐ、Ｖｇは既知の値であって、Ｖｓ（ｔ）は測定によって求められる値である。すなわち、Ｃｐは回路構造から導出可能な値であって、ソース電極の電位を測定する時点では既知の値ととらえることができる。また、Ｖｇは信号線７から供給される値であって、Ｘドライバ４によって制御される値であることから既知の値として扱うことができる。また、Ｖｓ（ｔ）は図６（ａ）、図６（ｂ）に示す工程で測定される値である。
【００６８】
従って、（１）式で未知数となるのはＶｔｈおよび係数βである。このため、本実施の形態２では（１）式に異なる時刻ｔ１、ｔ２における値を代入してＶｔｈおよび係数βを変数とする方程式を２式作成し、連立方程式を解くことによってＶｔｈおよび係数βを導出している。本実施の形態２にかかる画像表示装置では、以上の工程を演算部２７で行うことによって薄膜トランジスタ１５の閾値電圧を導出している。
【００６９】
さらに、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、演算部２７で係数βを導出することによって長期使用によって変動する薄膜トランジスタ１５の電気特性をより正確に補償することができる。長期使用によって薄膜トランジスタ１５は閾値電圧のみならず、ゲート・ソース間電圧の変化に応じてチャネル層を流れる電流値が変化する直線領域の傾斜も変化する。従って、チャネル層を流れる電流値を均一に保持するためにはかかる傾斜の変化も考慮して信号線７から供給する電位を決定する必要がある。長期の使用に起因した傾斜の変化は係数βの初期値β０と係数βの差分値に比例し、より正確には直線領域における傾斜の変化量Δａは、
Δａ＝（β−β０）／２β０ ・・・（３）
で与えられる。従って、信号線７から供給される電位Ｖｇの値に対して、特性変動が生じた薄膜トランジスタ１５では係数βの変動を補償するために（−Δａ×Ｖｇ）の電位を加える必要がある。すなわち、閾値電圧の変動と係数βの変動を考慮すると、実際に信号線７から薄膜トランジスタ１５のゲート電極に供給する電位Ｖｇは、
Ｖｇ＝Ｖｔｈ＋ＶＤ−｛（β−β０）／２β０｝×Ｖｇ ・・・（４）
の関係式を満たす必要がある。（４）式をＶｇについて解くと、
Ｖｇ＝（Ｖｔｈ＋ＶＤ）×｛２β０／（β０＋β）｝ ・・・（５）
となる。本実施の形態２にかかる画像表示装置では、演算部２７で導出されたＶｔｈ、係数βと、映像信号供給部１０から供給されるＶＤとに基づいて、加算部１１は（５）式に従ってＶｇを導出し、かかるＶｇに対応した電気信号をＸドライバ４に供給している。
【００７０】
本実施の形態２にかかる画像表示装置の利点を説明する。まず、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、実施の形態１と同様に、電圧補償回路を省略することが可能であるため、高精細の画像表示が可能な画像表示装置の実現や、有機ＥＬ素子や薄膜トランジスタ等を大型化する事が可能である。また、薄膜トランジスタの個数を低減することが可能であるため、製造歩留まりを向上させることができる。さらには、アース線６を利用して有機ＥＬパネル１の外部で閾値電圧を検知することで閾値電圧検出のために有機ＥＬパネル１内に特別の回路を設ける必要がなく、アース線６が多数設けられるため、一度に多数の薄膜トランジスタの閾値電圧を導出することが可能である。
【００７１】
また、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、薄膜トランジスタ１５がオフ状態となる前にソース電極の電位を検出することによって、さらに短時間で閾値電圧を導出することが可能である。すなわち、薄膜トランジスタ１５が一度オンした後にオフするまでには通常１秒程度の時間を必要とする。一方、本実施の形態２では、図７に例示するように時刻ｔ１、ｔ２は０．２秒程度となっている。実際には図７の例よりも短い時間で複数回のソース電極の電位を検知することが可能であり、例えば０．０１秒程度で必要な回数のソース電極の電位の検知が可能である。従って薄膜トランジスタ１５がオフ状態となった後にソース電極の電位を検知する場合と比較して必要な時間は１／１００程度となり、きわめて短時間で閾値電圧を導出することが可能となる。例えば本実施の形態２にかかる画像表示装置がＳＸＧＡの場合であっても、すべての画素回路に属するドライバ素子の閾値電圧の導出に要する時間は１５秒以下となる。
【００７２】
さらに、本実施の形態２にかかる画像表示装置は、閾値電圧のみならず係数βの値も導出することとしたため、薄膜トランジスタ１５の電圧−電流特性の直線領域における傾斜の変動も補償することが可能である。具体的には（３）式に示す傾斜の変化量Δａの分だけ信号線７から供給する電位Ｖｇを補償することによって、薄膜トランジスタ１５の特性変動をより正確に補償することが可能である。
【００７３】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３にかかる画像表示装置について説明する。実施の形態３にかかる画像表示装置は、基本的な構造は実施の形態１および実施の形態２と同様であるが、フローティング状態のアース線を利用して薄膜トランジスタのソース電極を測定した後、データベースを参照して薄膜トランジスタの閾値電圧および係数βを導出して信号線から供給する電位を調整する構造を有する。
【００７４】
図８は、実施の形態３にかかる画像表示装置の全体構造を示す図である。図８に示すように、本実施の形態３にかかる画像表示装置は、マトリックス状に配置された画素回路２を備えた有機ＥＬパネル１と、有機ＥＬパネル１に対して走査線５およびアース線６を介して接続されたＹドライバ３と、信号線７を介して接続されたＸドライバ４とを備える。また、本実施の形態３にかかる画像表示装置は、Ｙドライバ３からの電気信号を入力可能な制御部８と、制御部８に入力された電気信号の値に基づいて閾値電圧および係数βの値を参照可能なデータベース２８と、データベース２８を参照することによって得られた閾値電圧および計数係数βの値を記憶する記憶部９とを備える。さらに、表示画像に対応した電気信号を出力する映像信号供給部１０と、映像信号供給部１０から出力される電気信号とを加算してＸドライバ４に供給する加算部１１とを備える。なお、実施の形態３において、実施の形態１および実施の形態２と同様の名称、符号を付したものは以下で特に言及しない限り、実施の形態１等と同等の構造および機能を有することとして説明を省略する。
【００７５】
本実施の形態３にかかる画像表示装置は、実施の形態１および実施の形態２と同様に、閾値電圧導出の際にアース線６をフローティング状態とし、アース線６を介してドライバ素子たる薄膜トランジスタ１５のソース電極の電位を測定している。しかしながら、本実施の形態３にかかる画像表示装置は、実施の形態１および実施の形態２と異なり、ゲート・ソース間電圧が閾値電圧に到達する前に測定を行った後、測定結果に基づいてデータベース２８を参照する事によって閾値電圧および係数βを導出している。
【００７６】
データベース２８のデータ構造としては様々な態様が考えられるが、一例として測定開始後所定時間経過したソース電極の電位に対して閾値電圧および係数βが記録された構造が考えられる。薄膜トランジスタ１５のチャネル層の形状およびチャネル層を形成するシリコンの結晶構造等が既知の場合、閾値電圧および係数βの変動パターンの傾向は経験則上ある程度明らかであるため、仮にソース電極の電位を複数回測定しなくとも閾値電圧および係数βの値を一定の精度で導出することが可能である。もちろん、複数回測定し、かかる測定結果に基づいてデータベース２８を参照することとしても良い。そして、導出した閾値電圧および係数βの値を用いて加算部１１において（５）式に基づいた計算を行い、導出した結果をＸドライバ４に出力することで、薄膜トランジスタ１５の特性変動を補償した電位Ｖｇを供給することが可能となる。
【００７７】
データベース２８を参照するにあたって用いるパラメータとしては、ソース電極の電位以外のものも用いることとしても良い。例えば、薄膜トランジスタ１５の特性は使用期間、より正確には薄膜トランジスタ１５のチャネル層を通過したキャリアの量に応じて変化する。このため、ソース電極の電位に加えて使用期間、使用時にチャネル層を通過する電流量の平均値等をあらかじめ導出して記憶部９に記憶し、かかる値も参照パラメータとして使用することによってさらに精度の高い閾値電圧等の導出が可能となる。また、実施の形態１と同様の手法によって閾値電圧Ｖｔｈを導出し、閾値電圧Ｖｔｈの値を用いてデータベース２８を参照して係数βを導出することとしても良い。
【００７８】
以上説明したように、本実施の形態３にかかる画像表示装置は、実施の形態１および実施の形態２における利点に加えて、データベース２８を用いることによって、ソース電極の電位測定に要する時間および回数を減少させることが可能となる。また、閾値電圧および係数βを導出するために演算を行う必要がないため、簡易な構造の画像表示装置を実現することができる。
【００７９】
以上、本発明について実施の形態１〜３に渡って説明したが、本発明は上記記載内容に限定されるのではなく、当業者であれば様々な実施例、変形例等に想到する事が可能である。例えば、実施の形態１〜３では、画像表示装置がＹドライバ３およびＸドライバ４とは別に制御部８等を設けた構造を有する。しかしながら、制御部８等をＹドライバ３内またはＸドライバ４内に設けることとしても良い。
【００８０】
また、実施の形態２および実施の形態３では、閾値電圧のみならず係数βも導出することとしている。しかしながら、簡易な構造で画像表示装置を実現する場合には係数βの導出を省略し、閾値電圧の変動のみを考慮して信号線７から供給する電位Ｖｇを決定することとしても良い。有機ＥＬ素子１３の輝度に与える影響は係数βの変動よりも閾値電圧の変動の方が大きいため、閾値電圧変動のみを考慮しても一定の精度で有機ＥＬ素子１３の輝度を均一化することが可能なためである。
【００８１】
また、実施の形態１〜３では電流発光素子として有機ＥＬ素子を用いたが、電流発光素子を例えば無機ＥＬ素子、発光ダイオード等としても良い。具体的には、流入する電流の値に応じて輝度が変化する発光素子であれば、本発明における画像表示装置に使用することが可能である。また、ドライバ素子のソース電極の電位測定に用いる配線構造についても、アース線６を利用するのではなく別途配線構造を設けることも可能である。
【００８２】
さらに、本発明においてドライバ素子は、チャネル層がアモルファスシリコンによって形成される薄膜トランジスタであることを前提にしている。しかしながら、チャネル層がポリシリコンによって形成される薄膜トランジスタによってドライバ素子が形成される場合にも本発明を適用することが可能である。ポリシリコンを用いてチャネル層を形成した場合、粒径等のばらつきにより画素ごとに薄膜トランジスタの特性にばらつきが生じる。かかる薄膜トランジスタの特性のばらつきを補償するために本発明を適用することで、有機ＥＬ素子等の電流発光素子の輝度を均一化することが可能である。
【００８３】
また、実施の形態１〜３ではドライバ素子として薄膜トランジスタを使用している。しかしながら、かかる構造以外であっても、少なくとも２端子を有し、かかる２端子間に印加される電圧によって通過電流を制御可能な構造のものであれば本発明を適用することが可能である。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ドライバ素子をオンした状態で電流源からドライバ素子に電流を流入させ、第２の端子に接続された導電部材に蓄積された電荷に起因した電位に基づいて閾値電圧を導出することとしたため、電圧補償回路を設けずに閾値電圧の導出を行うことができるという効果を奏する。
【００８５】
また、この発明によれば、ドライバ素子がオフ状態となった時点における前記導電部材の電位に基づいて閾値電圧を導出することとしたため、実際の閾値電圧に対応した電位を利用することが可能となり、正確な閾値電圧の導出ができるという効果を奏する。
【００８６】
また、この発明によれば、ドライバ素子がオフ状態となる前の任意の３以上の時刻における導電部材の電位を用いて閾値電圧を導出することとしたため、短時間で閾値電圧を導出することができるという効果を奏する。
【００８７】
また、この発明によれば、電流通過部分に関係した係数を導出することとしたため、かかる係数を用いてより正確にドライバ素子の特性変動を補償することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる画像表示装置の全体構造を示す図である。
【図２】画像表示装置を構成する画素回路および画素回路の周辺回路との関係を示す図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態１にかかる画像表示装置の動作を説明するための図である。
【図４】画像表示装置を構成するＹドライバユニットの構造を示す図である。
【図５】実施の形態２にかかる画像表示装置の全体構造を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、実施の毛板２にかかる画像表示装置の動作を説明するための図である。
【図７】閾値電圧導出時におけるドライバ素子たる薄膜トランジスタのソース電極の時間変化と、ゲート・ソース間電圧の時間変化を示すグラフである。
【図８】実施の形態３にかかる画像表示装置の全体構造を示す図である。
【図９】従来技術にかかる画像表示装置を構成する画素回路の構造を示す等価回路図である。
【符号の説明】
１ 有機ＥＬパネル
２ 画素回路
３ Ｙドライバ
３ｎ Ｙドライバユニット
４ Ｘドライバ
５ 走査線
６ アース線
７ 信号線
８ 制御部
９ 記憶部
１０ 映像信号供給部
１１ 加算部
１２ 電流源
１３ 有機ＥＬ素子
１４ 薄膜トランジスタ
１５ 薄膜トランジスタ
１６ コンデンサ
１７ 寄生容量
１８ 走査線電位供給部
１９ 定電位供給部
２０ 切替部
２１ セレクタ部
２２ａ セレクタ部
２３ コンバータ部
２４ セレクタ部
２５ ラッチ部
２７ 演算部
２８ データベース
１０１ 信号線
１０２ 薄膜トランジスタ
１０３ コンデンサ
１０４ 薄膜トランジスタ
１０５ 素子
１０６ 走査線
Claims (12)
- 電流発光素子に流入する電流値を制御することによって画像表示を行う画像表示装置であって、
前記電流発光素子に電流を供給する電流源と、
少なくとも第１および第２の端子を備え、該複数の端子間に与えられた電位差に基づいて前記電流源から前記電流発光素子に流入する電流値を制御するドライバ素子と、
前記第１の端子に電位を供給する信号線と、
前記第２の端子と電気的に接続された導電部材と、
前記電流源から前記第２の端子に供給された電荷の量に対応した前記導電部材の電位に基づいて、前記ドライバ素子の閾値電圧を導出する閾値電圧導出手段と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 - 前記ドライバ素子は、閾値電圧導出の開始時に推定閾値電圧よりも高い電圧が前記第１の端子と前記第２の端子との間に印加されてオン状態となり、
前記導電部材は、前記ドライバ素子がオン状態となった後に前記ドライバ素子および前記電流発光素子を介して前記電流源から供給される電荷が蓄積されることによって電位が上昇することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。 - 前記ドライバ素子は、オン状態となった後に前記導電部材が所定電位まで上昇することによってオフ状態となり、
前記閾値電圧導出手段は、前記ドライバ素子がオフ状態となった後の前記導電部材の電位に基づいて閾値電圧を導出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。 - 前記閾値電圧導出手段は、前記ドライバ素子がオン状態となった後であって、前記導電部材が所定電位まで上昇することによって前記ドライバ素子がオフ状態となる前の２以上の異なる時刻における前記導電部材の電位に基づいて閾値電圧を導出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像表示装置。
- 前記閾値電圧導出手段は、前記第２の端子および前記導電部材と接続されたコンデンサの容量の総和と、前記第１の端子に印加される電位とをパラメータとして閾値電圧を導出することを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
- 前記閾値電圧導出手段は、前記閾値電圧を導出すると共に前記ドライバ素子の電流通過部分における移動度および前記電流通過部分の形状に応じた係数を導出することを特徴とする請求項４または５に記載の画像表示装置。
- 前記導電部材の電位と前記ドライバ素子の閾値電圧とを対応づけたデータベースをさらに備え、
前記閾値電圧導出手段は、前記ドライバ素子がオン状態となった後の１以上の時刻における前記導電部材の電位に基づいてデータベースを参照することによって閾値電圧を導出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像表示装置。 - 画像表示の際に前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧が前記閾値導出手段によって導出された閾値電圧と表示画像に対応したデータ電圧との和になるよう前記第１の端子に対して電位を供給することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の画像表示装置。
- 前記信号線は、前記第１の端子と前記第２の端子との間の電圧が、前記閾値電圧導出手段によって導出された閾値電圧と前記表示画像に対応したデータ電圧との和に対して前記ドライバ素子の電流通過部分の移動度および前記電流通過部分の形状に応じた係数に基づいて決定される値を乗算した電位となるよう前記第１の端子に対して電位を供給することを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
- 画像表示の際にほぼ一定の電位を供給する定電位供給手段と、
画像表示の際に前記定電位供給手段と前記導電部材とを接続し、閾値電圧導出の際に前記定電位供給手段と前記導電部材とを絶縁するスイッチング手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の画像表示装置。 - 前記ドライバ素子は薄膜トランジスタであって、前記第１の端子はゲート電極に対応し、前記第２の端子はソース電極に対応し、ドレイン電極をさらに有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の画像表示装置。
- 前記電流発光素子は、有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の画像表示装置。
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