JP2005195756A - 画素回路及び表示装置とこれらの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ドライブトランジスタの閾電圧の経時変化を抑制可能な画素回路を提供する。
【解決手段】 サンプリングトランジスタＴｒ１は、ゲートが走査線ＷＳによって選択された時ソース／ドレイン間が導通して信号線ＤＬから信号Ｖｓｉｇをサンプリングして保持容量Ｃ１に保持する。ドライブトランジスタＴｒ２は、ゲートＧが保持容量Ｃ１に保持された信号電位によってソースＳ基準で正極性となる順バイアスを受け、且つ順バイアスに応じてソース／ドレイン間に流れる電流Ｉｄｓで負荷素子ＥＬに通電する。逆バイアス印加手段９は、容量Ｃ１に負電位Ｖｍｂを書き込むスイッチングトランジスタＴｒ４からなり、ドライブトランジスタＴｒ２のゲートＧに、ソースＳ基準で負極性となる逆バイアスとして負電位Ｖｍｂを印加し、順バイアスの印加によって生じた閾電圧の上方変動を下方修正する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、画素毎に配した負荷素子を電流駆動する画素回路に関する。又この画素回路がマトリクス状に配列された表示装置であって、特に各画素回路内に設けた絶縁ゲート型電界効果トランジスタによって有機ＥＬ発光素子などの負荷素子に通電する電流量を制御する、いわゆるアクティブマトリクス型の表示装置に関する。

画像表示装置、例えば液晶ディスプレイなどでは、多数の液晶画素をマトリクス状に並べ、表示すべき画像情報に応じて画素毎に入射光の透過強度又は反射強度を制御することによって画像を表示する。これは、有機ＥＬ素子を画素に用いた有機ＥＬディスプレイなどにおいても同様であるが、液晶画素と異なり有機ＥＬ素子は自発光素子である。その為、有機ＥＬディスプレイは液晶ディスプレイに比べて画像の視認性が高く、バックライトが不要であり、応答速度が速いなどの利点を有する。又、各発光素子の輝度レベル（階調）はそれに流れる電流値によって制御可能であり、いわゆる電流制御型であるという点で液晶ディスプレイなどとは大きく異なる。

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マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とがある。前者は構造が単純であるものの、大型且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為、現在はアクティブマトリクス方式の開発が盛んに行なわれている。この方式は、各画素回路内部の発光素子に流れる電流を、画素回路内部に設けた能動素子（一般には薄膜トランジスタ，ＴＦＴ）によって制御するものである。
ＵＳＰ５，６８４，３６５ 特開平８−２３４６８３号公報

従来の画素回路は、行状の走査線と列状の信号線とが交差する部分に各々配されている。各画素回路は、少くとも薄膜型のサンプリングトランジスタと保持容量と薄膜型のドライブトランジスタと発光素子などの負荷素子とを含んでいる。サンプリングトランジスタは、そのゲートが走査線によって選択された時ソース／ドレイン間が導通して信号線から映像信号をサンプリングする。サンプリングされた信号は保持容量に書き込まれ保持される。ドライブトランジスタは、そのゲートが保持容量に接続され、ソース／ドレインの片方が発光素子などの負荷素子に接続している。ドライブトランジスタのゲートは、保持容量に保持された信号電位によってソース基準で正極性となる順バイアスを受ける。ドライブトランジスタはこの順バイアスに応じてソース／ドレイン間に電流を流し、発光素子に通電する。一般に発光素子の輝度は通電量に比例している。更にドライブトランジスタの通電量は保持容量に書き込まれた信号電位によって制御される。従って、発光素子は映像信号に応じた輝度で発光することになる。

ドライブトランジスタの動作特性は以下の式で表わされる。
Ｉｄｓ＝（１／２）μ（Ｗ／Ｌ）Ｃｏｘ（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）^２
このトランジスタ特性式において、Ｉｄｓはドレイン電流を表わしている。Ｖｇｓはソースを基準としてゲートに印加される電圧を表わしており、これが正の値である時上記の順バイアスと呼んでいる。Ｖｔｈはトランジスタの閾電圧である。その他μはトランジスタのチャネルを構成する半導体薄膜の移動度を表わし、Ｗはチャネル幅を表わし、Ｌはチャネル長を表わし、Ｃｏｘはゲート容量を表わしている。このトランジスタ特性式から明らかな様に、薄膜トランジスタは飽和領域で動作する時、ゲート電圧Ｖｇｓが閾電圧Ｖｔｈを超えて正側に大きくなると、オン状態となってドレイン電流Ｉｄｓが流れる。換言すると順バイアス（Ｖｇｓ）が閾電圧（Ｖｔｈ）を超えるとオン状態となる。逆にＶｇｓがＶｔｈを下回ると薄膜トランジスタはカットオフし、ドレイン電流Ｉｄｓは流れなくなる。

ところで薄膜トランジスタの閾電圧Ｖｔｈは必ずしも一定ではなく経時的に変動する傾向にある。前述のトランジスタ特性式から明らかな様に、ドライブトランジスタの閾電圧Ｖｔｈが変動すると、ゲート電圧Ｖｇｓが一定であってもドレイン電流Ｉｄｓが変動する。これにより発光素子の通電量が変わってしまう為発光輝度の変化が生じるという課題がある。すなわち所定の映像信号を送っても実際の発光輝度が変化してしまう為意図する表示が得られないという課題がある。

上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明はドライブトランジスタの閾電圧の経時変化を抑制可能な画素回路及び表示装置とこれらの駆動方法を提供することを目的とする。係る目的を達成する為に以下の手段を講じた。即ち本発明は、行状の走査線と列状の信号線とが交差する部分に各々配された画素回路であって、少くとも薄膜型のサンプリングトランジスタと保持容量と薄膜型のドライブトランジスタと負荷素子とを含む。前記サンプリングトランジスタは、ゲートが該走査線によって選択された時ソース／ドレイン間が導通して該信号線から信号をサンプリングし且つサンプリングした信号を該保持容量に保持させる。前記ドライブトランジスタは、ゲートが該保持容量に保持された信号電位によってソース基準で正極性となる順バイアスを受け、且つ該順バイアスに応じてソース／ドレイン間に流れる電流で該負荷素子に通電する。特徴事項として、該ドライブトランジスタのゲートにソース基準で負極性となる逆バイアスを所定時間印加する逆バイアス印加手段を備えており、該順バイアスの印加によって生じた該ドライブトランジスタの閾電圧の変動を所定時間の該逆バイアスの印加によって補正する。前記逆バイアス印加手段は、該ドライブトランジスタのゲートに逆バイアスを印加する為にオン／オフ駆動される薄膜型のスイッチングトランジスタを含む。前記スイッチングトランジスタは、順バイアスのゲートパルスに応じてオン状態となって、該ドライブトランジスタのゲートに対する逆バイアスの印加を開始する。前記スイッチングトランジスタがオン状態にある時間は、逆バイアスを印加する所定時間より短く設定されており、順バイアスのゲートパルスの印加によるスイッチングトランジスタ自体の閾電圧の変動を軽減する。

好ましくは、前記スイッチングトランジスタは、ドレインが該ドライブトランジスタのゲートに接続し、ソースが該ドライブトランジスタのソース電位よりも低く設定された負電位の電源に接続し、該ゲートパルスが入力された時ドレイン／ソース間がオン状態となって該負電位を逆バイアスとして該ドライブトランジスタのゲートに印加するとともに、該負電位を該保持容量に書き込む。前記保持容量は、該スイッチングトランジスタがオフした後該保持した負電位によって該ドライブトランジスタに対する逆バイアスの印加を所定時間まで維持する。
又好ましくは、該負荷素子の通電に先だって該ドライブトランジスタの閾電圧を検知しあらかじめその変動をキャンセルする為に必要な電位を該保持容量に保持させて、該ドライブトランジスタのゲートに印加する閾電圧キャンセル回路を備えている。前記閾電圧キャンセル回路は、該ドライブトランジスタの閾電圧を検知するための検知トランジスタを含んでいる。前記検知トランジスタは、そのソース／ドレインが、該ドライブトランジスタのドレインとゲートとの間に接続され、そのゲートは該ドライブトランジスタの閾電圧を検知するとき以外負電位に維持されている。前記スイッチングトランジスタは、そのソースが該検知トランジスタのゲートに接続し、これに印加される負電位を逆バイアスとして利用する。

又本発明は、行状の走査線と、列状の信号線と、両者が交差する部分に各々配された画素回路とからなる表示装置を包含する。各画素回路は、少くとも薄膜型のサンプリングトランジスタと保持容量と薄膜型のドライブトランジスタと発光素子とを含む。前記サンプリングトランジスタは、ゲートが該走査線によって選択された時ソース／ドレイン間が導通して該信号線から映像信号をサンプリングし且つサンプリングした映像信号を該保持容量に保持させる。前記ドライブトランジスタは、ゲートが該保持容量に保持された信号電位によってソース基準で正極性となる順バイアスを受け、且つ該順バイアスに応じてソース／ドレイン間に流れる電流で該発光素子を通電して表示を行なう。特徴事項として、各画素回路は、該ドライブトランジスタのゲートにソース基準で負極性となる逆バイアスを所定時間印加する逆バイアス印加手段を備えており、該順バイアスの印加によって生じた該ドライブトランジスタの閾電圧の変動を所定時間の該逆バイアスの印加によって補正する。前記逆バイアス印加手段は、該ドライブトランジスタのゲートに逆バイアスを印加する為にオン／オフ駆動される薄膜型のスイッチングトランジスタを含む。前記スイッチングトランジスタは、順バイアスのゲートパルスに応じてオン状態となって、該ドライブトランジスタのゲートに対する逆バイアスの印加を開始する。前記スイッチングトランジスタがオン状態にある時間は、逆バイアスを印加する所定時間より短く設定されており、順バイアスのゲートパルスの印加によるスイッチングトランジスタ自体の閾電圧の変動を軽減する。

好ましくは、前記スイッチングトランジスタは、ドレインが該ドライブトランジスタのゲートに接続し、ソースが該ドライブトランジスタのソース電位よりも低く設定された負電位の電源に接続し、該ゲートパルスが入力された時ドレイン／ソース間がオン状態となって該負電位を逆バイアスとして該ドライブトランジスタのゲートに印加するとともに、該負電位を該保持容量に書き込む。前記保持容量は、該スイッチングトランジスタがオフした後該保持した負電位によって該ドライブトランジスタに対する逆バイアスの印加を所定時間まで維持する。
又好ましくは、該発光素子の通電に先だって該ドライブトランジスタの閾電圧を検知しあらかじめその変動をキャンセルする為に必要な電位を該保持容量に保持させて、該ドライブトランジスタのゲートに印加する閾電圧キャンセル回路を備えている。前記閾電圧キャンセル回路は、該ドライブトランジスタの閾電圧を検知するための検知トランジスタを含む。前記検知トランジスタは、そのソース／ドレインが、該ドライブトランジスタのドレインとゲートとの間に接続され、そのゲートは該ドライブトランジスタの閾電圧を検知するとき以外負電位に維持されている。前記スイッチングトランジスタは、そのソースが該検知トランジスタのゲートに接続し、これに印加される負電位を逆バイアスとして利用する。

又本発明は、行状の走査線と列状の信号線とが交差する部分に各々配されており、少くとも薄膜型のサンプリングトランジスタと保持容量と薄膜型のドライブトランジスタと負荷素子とを含む画素回路の駆動方法であって、前記サンプリングトランジスタは、ゲートが該走査線によって選択された時ソース／ドレイン間が導通して該信号線から信号をサンプリングし且つサンプリングした信号を該保持容量に保持させ、前記ドライブトランジスタは、ゲートが該保持容量に保持された信号電位によってソース基準で正極性となる順バイアスを受け、且つ該順バイアスに応じてソース／ドレイン間に流れる電流で該負荷素子に通電し、更に該ドライブトランジスタのゲートにソース基準で負極性となる逆バイアスを印加する逆バイアス印加手順を行い、該順バイアスの印加によって生じた該ドライブトランジスタの閾電圧の変動を該逆バイアスの印加によって補正する。前記逆バイアス印加手順は、該ドライブトランジスタのゲートに逆バイアスを印加する為に薄膜型のスイッチングトランジスタをオン／オフ駆動する手順を含み、前記スイッチングトランジスタが順バイアスのゲートパルスに応じてオン状態となった時、該ドライブトランジスタのゲートに対する逆バイアスの印加を開始し、前記スイッチングトランジスタがオン状態にある時間は、逆バイアスを印加する所定時間より短く設定されており、順バイアスのゲートパルスの印加によるスイッチングトランジスタ自体の閾電圧の変動を軽減することを特徴とする。

又本発明は、行状の走査線と、列状の信号線と、両者が交差する部分に各々配された画素回路とからなる表示装置の駆動方法を包含する。前記画素回路は少くとも薄膜型のサンプリングトランジスタと保持容量と薄膜型のドライブトランジスタと発光素子とを含み、前記サンプリングトランジスタは、ゲートが該走査線によって選択された時ソース／ドレイン間が導通して該信号線から映像信号をサンプリングし且つサンプリングした映像信号を該保持容量に保持させ、前記ドライブトランジスタは、ゲートが該保持容量に保持された信号電位によってソース基準で正極性となる順バイアスを受け、且つ該順バイアスに応じてソース／ドレイン間に流れる電流で該発光素子を通電して表示を行なう。特徴事項として、該ドライブトランジスタのゲートにソース基準で負極性となる逆バイアスを所定時間印加する逆バイアス印加手順を行ない、該順バイアスの印加によって生じた該ドライブトランジスタの閾電圧の変動を所定時間の該逆バイアスの印加によって補正する。前記逆バイアス印加手順は、該ドライブトランジスタのゲートに逆バイアスを印加する為に薄膜型のスイッチングトランジスタをオン／オフ駆動する手順を含み、前記スイッチングトランジスタが順バイアスのゲートパルスに応じてオン状態となった時、該ドライブトランジスタのゲートに対する逆バイアスの印加を開始する。前記スイッチングトランジスタがオン状態にある時間は、逆バイアスを印加する所定時間より短く設定されており、順バイアスのゲートパルスの印加によるスイッチングトランジスタ自体の閾電圧の変動を軽減する。

発明者は、薄膜トランジスタのゲートに反復的もしくは持続的に順バイアスが印加されると、閾電圧が正方向に変動する傾向があることを発見した。換言すると薄膜トランジスタは継続的な順バイアスの印加により閾電圧が上方シフトする傾向にある。これに対し薄膜トランジスタはゲートに逆バイアスを印加すると、閾電圧が下方シフトする傾向にあることが判明した。ここで逆バイアスとはソース電位を基準にして負の電位となるゲート電圧を意味している。画素回路のドライブトランジスタは、ゲートが保持容量に保持された映像信号電位によって順バイアスを受け、且つこの順バイアスに応じてソース／ドレイン間に流れる電流で発光素子に通電している。従って何ら対策を施さないと、ドライブトランジスタの閾電圧は上方変動してしまう。これを放置すると前述のトランジスタ特性式から明らかな様にドレイン電流が変動し発光輝度の劣化をもたらす。そこで本発明は逆バイアス印加手段を設け、適当なタイミングでドライブトランジスタのゲートに逆バイアスを印加する様にしている。これにより順バイアスの印加で生じたドライブトランジスタの閾電圧の上方変動を、逆バイアスの印加で下方修正し、以って閾電圧の変動を抑制することが可能となる。

特に本発明では、この逆バイアス印加手段を、ドライブトランジスタのゲートに逆バイアスを印加する為にオン／オフ駆動されるスイッチングトランジスタで構成している。このスイッチングトランジスタは順バイアスのゲートパルスに応じてオン状態となって、ドライブトランジスタのゲートに対する逆バイアスの印加を開始する。この様にスイッチングトランジスタにも順バイアスが印加されるので、閾電圧が変動する可能性がある。この点に鑑み、本発明ではスイッチングトランジスタがオン状態にある時間が、ドライブトランジスタに逆バイアスを印加する時間より短く設定されており、極力順バイアスの影響を少なくしている。これにより、順バイアスのゲートパルスの印加によるスイッチングトランジスタ自体の閾電圧の変動を軽減することが可能となる。よってスイッチングトランジスタの誤動作を防止でき、常にドライブトランジスタに対して適切なタイミングで逆バイアスを確実に印加できる様になる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず最初に本発明の背景を明らかにする為、図１を参照してアクティブマトリクス表示装置及びこれに含まれる画素回路の一般的な構成を参考例として説明する。図示する様に、アクティブマトリクス表示装置は主要部となる画素アレイ１と周辺の回路群とで構成されている。周辺の回路群は水平セレクタ２、ドライブスキャナ３、ライトスキャナ４などを含んでいる。

画素アレイ１は行状の走査線ＷＳと列状の信号線ＤＬと両者の交差する部分にマトリクス状に配列した画素回路５とで構成されている。信号線ＤＬは水平セレクタ２によって駆動される。走査線ＷＳはライトスキャナ４によって走査される。尚、走査線ＷＳと平行に別の走査線ＤＳも配線されており、これはドライブスキャナ３によって走査される。各画素回路５は、走査線ＷＳによって選択された時信号線ＤＬから信号をサンプリングする。更に走査線ＤＳによって選択された時、該サンプリングされた信号に応じて負荷素子を駆動する。この負荷素子は各画素回路５に形成された電流駆動型の発光素子などである。

図２は、図１に示した画素回路５の基本的な構成を示す参考図である。本画素回路５は、サンプリング用薄膜トランジスタ（サンプリングトランジスタＴｒ１）、ドライブ用薄膜トランジスタ（ドライブトランジスタＴｒ２）、スイッチング用薄膜トランジスタ（スイッチングトランジスタＴｒ３）、保持容量Ｃ１、負荷素子（有機ＥＬ発光素子）などで構成されている。

サンプリングトランジスタＴｒ１は走査線ＷＳによって選択された時導通し、信号線ＤＬから映像信号をサンプリングして保持容量Ｃ１に保持する。ドライブトランジスタＴｒ２は保持容量Ｃ１に保持された信号電位に応じて発光素子ＥＬに対する通電量を制御する。スイッチングトランジスタＴｒ３は走査線ＤＳによって制御され、発光素子ＥＬに対する通電をオン／オフする。すなわち、ドライブトランジスタＴｒ２は通電量に応じて発光素子ＥＬの発光輝度（明るさ）を制御する一方、スイッチングトランジスタＴｒ３は発光素子ＥＬの発光時間を制御している。これらの制御により、各画素回路５に含まれる発光素子ＥＬは映像信号に応じた輝度を呈し、画素アレイ１に所望の表示が映し出される。

図３は、図２に示した画素アレイ１及び画素回路５の動作説明に供するタイミングチャートである。１フィールド期間（１ｆ）の先頭で、１水平期間（１Ｈ）の間１行目の画素回路５に走査線ＷＳを介して選択パルスｗｓ［１］が印加され、サンプリングトランジスタＴｒ１が導通する。これにより信号線ＤＬから映像信号がサンプリングされ、保持容量Ｃ１に書き込まれる。保持容量Ｃ１の一端はドライブトランジスタＴｒ２のゲートに接続している。従って、映像信号が保持容量Ｃ１に書き込まれると、ドライブトランジスタＴｒ２のゲート電位が、書き込まれた信号電位に応じて上昇する。この時、他の走査線ＤＳを介してスイッチングトランジスタＴｒ３に選択パルスｄｓ［１］が印加される。この間発光素子ＥＬは発光を続ける。１フィールド期間１ｆの後半はｄｓ［１］がローレベルになるので発光素子ＥＬは非発光状態となる。パルスｄｓ［１］のデューティを調整することで、発光期間と非発光期間の割合を調整でき、所望の画面輝度が得られる。次の水平期間に移行すると、２行目の画素回路に対し、各走査線ＷＳ，ＤＳからそれぞれ走査用の信号パルスｗｓ［２］，ｄｓ［２］が印加される。

図４は、発光素子として画素回路５に組み込まれる有機ＥＬ素子の電流−電圧（Ｉ−Ｖ）特性の経時変化を示すグラフである。グラフにおいて、実線で示す曲線が初期状態時の特性を示し、破線で示す曲線が経時変化後の特性を示している。一般的に、有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性は、グラフに示す様に時間が経過すると劣化してしまう。図２に示した参考例の画素回路はドライブトランジスタがソースフォロワ構成となっており、ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性の経時変化に対処できず、発光輝度の劣化が生じるという問題がある。

図５の（Ａ）は、初期状態におけるドライブトランジスタＴｒ２と発光素子ＥＬの動作点を示すグラフである。図において、縦軸はドライブトランジスタＴｒ２のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓを示し、縦軸はドレイン・ソース間電流Ｉｄｓを示している。図示する様に、ソース電位はドライブトランジスタＴｒ２と発光素子ＥＬとの動作点で決まり、その電圧値はゲート電圧によって異なる値を持つ。ドライブトランジスタＴｒ２は飽和領域で動作するので、動作点のソース電圧に対応したＶｇｓに関し、前述のトランジスタ特性式で規定された電流値の駆動電流Ｉｄｓを流す。

しかしながら発光素子ＥＬのＩ−Ｖ特性は図４に示した様に経時劣化する。図５の（Ｂ）に示す様に、この経時劣化により動作点が変化してしまい、同じゲート電圧を印加してもトランジスタのソース電圧は変化してしまう。これによりドライブトランジスタＴｒ２のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは変化してしまい、流れる電流値が変動する。同時に発光素子ＥＬに流れる電流値も変化する。この様に発光素子ＥＬのＩ−Ｖ特性が変化すると、図２に示した参考例のソースフォロワ構成の画素回路では、発光素子ＥＬの輝度が経時的に変化してしまうという問題がある。

図６は画素回路の他の参考例を表わしており、図２に示した先の参考例の問題点に対処したものである。理解を容易にする為、図２の参考例と対応する部分には対応する参照符号を付けてある。改良点は、スイッチングトランジスタＴｒ３の結線を代えたことであり、これによりブートストラップ機能を実現している。具体的には、スイッチングトランジスタＴｒ３のソースは接地され、ドレインはドライブトランジスタＴｒ２のソース（Ｓ）と保持容量Ｃ１の一方の電極とに接続され、ゲートには走査線ＤＳが接続している。尚保持容量Ｃ１の他方の電極はドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に接続されている。

図７は、図６に示した画素回路５の動作説明に供するタイミングチャートである。フィールド期間１ｆのうち最初の水平期間１Ｈで、ライトスキャナ４から走査線ＷＳを介して１行目の画素回路５に選択パルスｗｓ［１］が送られる。尚［ ］の中の数字は、マトリクス配置された画素回路の行番号に対応している。選択パルスが印加されるとサンプリングトランジスタＴｒ１が導通し、信号線ＤＬから入力信号Ｖｉｎがサンプリングされ、保持容量Ｃ１に書き込まれる。この時スイッチングトランジスタＴｒ３にはドライブスキャナ３から走査線ＤＳを介して選択パルスｄｓ［１］が印加されており、オン状態となっている。従って保持容量Ｃ１の片方の電極並びにドライブトランジスタＴｒ２のソース（Ｓ）はＧＮＤレベルとなっている。このＧＮＤレベルを基準として保持容量Ｃ１に入力信号Ｖｉｎが書き込まれる為、ドライブトランジスタＴｒ２のゲート電位（Ｇ）はＶｉｎになる。

この後サンプリングトランジスタＴｒ１に対する選択パルスｗｓ［１］が解除され、続いてスイッチングトランジスタＴｒ３に対する選択パルスｄｓ［１］も解除される。これによりサンプリングトランジスタＴｒ１及びスイッチングトランジスタＴｒ３はオフする。従ってドライブトランジスタＴｒ２のソース（Ｓ）はＧＮＤから切り離され、発光素子ＥＬのアノードに対する接続ノードとなる。

ドライブトランジスタＴｒ２は保持容量Ｃ１に保持された入力信号Ｖｉｎをゲートに受け、その値に応じてドレイン電流をＶｃｃ側からＧＮＤ側に向かって流す。この通電により発光素子ＥＬは発光を行なう。その際、発光素子ＥＬに対する通電により電圧降下が生じるが、その分だけソース電位（Ｓ）がＧＮＤ側からＶｃｃ側に向かって上昇する。図７のタイミングチャートではこの上昇分をΔVで表わしている。保持容量Ｃ１の一端はＴｒ２のソース（Ｓ）に接続され、他端はハイインピーダンスのゲート（Ｇ）に接続されている。従ってソース電位（Ｓ）がΔＶだけ上昇するとその分だけゲート電位（Ｇ）も持ち上がり、正味の入力信号Ｖｉｎはそのまま維持される。従って、発光素子ＥＬの電流−電圧特性に応じてソース電位（Ｓ）がΔＶだけ変動しても、常にゲート電圧Ｖｇｓ＝Ｖｉｎが成立し、ドレイン電流は一定に保たれる。すなわちドライブトランジスタＴｒ２はソースフォロワ構成であるにも関わらず、上述したブートストラップ機能により、発光素子ＥＬに対し定電流源として機能する。

この後選択パルスｄｓ［１］がハイレベルに復帰するとスイッチングトランジスタＴｒ３が導通し、発光素子ＥＬに供給されるべき電流はバイパスされるので非発光状態になる。この様にしてフィールド期間１ｆが終了すると、次のフィールド期間に入り、再びサンプリングトランジスタＴｒ１に選択パルスｗｓ［１］が印加され入力映像信号Ｖｉｎ＊のサンプリングが行なわれる。先のフィールド期間と今回のフィールド期間ではサンプリングされる映像信号のレベルが異なる場合があるので、これを区別する為入力映像信号Ｖｉｎに＊印を付してある。尚、この様な映像信号の書き込み及び発光動作は線順次（行単位）で行なわれる。この為画素の各行に対し選択パルスｗｓ［１］、ｗｓ［２］・・・が順次印加されることになる。同様に選択パルスｄｓ［１］、ｄｓ［２］・・・も順次印加されることになる。

以上の様に図６の画素回路は、ドライブトランジスタＴｒ２がＮチャネル型であっても発光素子ＥＬを定電流駆動でき、発光素子ＥＬのＩ−Ｖ特性の経時変化による輝度劣化を防ぐことができた。しかしながら、エージングによる経時変化は発光素子ＥＬだけではなくアモルファスシリコンやポリシリコンの薄膜を素子領域とする薄膜トランジスタも、その閾電圧Ｖｔｈが変動してしまう。図６に示した画素回路５でＶｔｈ変動が最も顕著になるのはドライブトランジスタＴｒ２である。これは１フィールド期間（１ｆ）発光素子ＥＬに電流を流し続ける為、ドライブトランジスタＴｒ２がオン状態に維持されその間ゲートに順バイアスがかかっているからである。一般に薄膜トランジスタのＶｔｈ変動は、オン状態が持続する時間（順バイアスが印加されている時間）及び順バイアス値にある関数で比例して大きくなる傾向にある。前述のトランジスタ特性式から明らかな様に、Ｖｔｈが変動するとゲート電圧Ｖｇｓが一定であっても、発光素子ＥＬを駆動する電流Ｉｄｓが変化してしまう。この為、発光素子ＥＬの輝度劣化が生じてしまう。本発明は、このＶｔｈ変動に対処する為、ドライブトランジスタのゲートに逆バイアスをかけて回路的に補正するものである。

図８は、薄膜トランジスタのゲートバイアスと閾電圧変動との関係を示すグラフである。アモルファスシリコン薄膜トランジスタやポリシリコン薄膜トランジスタのデバイス特性は、図８のグラフに示す様に、ゲート／ソース間に電圧Ｖｇｓを印加し一定の時間エージングすると、Ｖｇｓがプラスの場合（すなわち順バイアスが印加されていると）Ｖｔｈはプラスにシフトする。逆にＶｇｓがマイナスで印加されると（すなわち逆バイアスが印加されると）Ｖｔｈ変動はマイナスにシフトする特性を持っている。そして、Ｖｇｓの絶対値が大きければ大きい程、Ｖｔｈ変動の絶対値も大きくなる傾向にあることが判明した。本発明はこのデバイス特性を積極的に利用して、１フィールドのうち発光期間に順バイアスをかけ非発光期間に逆バイアスをかける様にしている。すなわちドライブトランジスタに対し＋Ｖｇｓが印加されている発光期間以外の非発光期間では、ドライブトランジスタに−Ｖｇｓを印加する。そして、Ｖｇｓの電圧値及び電圧印加時間を調整して、結果的にＶｔｈ変動を抑制している。つまり発光期間になると繰り返し印加される順バイアスでドライブトランジスタの閾電圧Ｖｔｈは上方シフトする。これを下方修正する為に、非発光期間にドライブトランジスタに対して逆バイアスを印加し、以って閾電圧変動を抑制している。

図９は、本発明の元になったプロトタイプを表わしており、（Ａ）は構成を示す回路図、（Ｂ）は動作を示すタイミングチャートである。このプロトタイプは図６に示した参考例の画素回路の問題点を解決するものであって、上述した原理に基づき逆バイアス印加手段を画素回路中に導入したものである。

（Ａ）に示す様に、本画素回路５は、行状の走査線ＷＳと列状の信号線ＤＬとが交差する部分に配されている。画素回路５は、薄膜型のサンプリングトランジスタＴｒ１と保持容量Ｃ１と同じく薄膜型のドライブトランジスタＴｒ２と負荷素子（発光素子ＥＬ）とを含む。サンプリングトランジスタＴｒ１はゲートが走査線ＷＳによって選択された時ソース／ドレイン間が導通して、信号線ＤＬから映像信号Ｖｓｉｇをサンプリングし、且つサンプリングした信号Ｖｓｉｇを保持容量Ｃ１に保持させる。ドライブトランジスタＴｒ２は、そのゲート（Ｇ）が保持容量Ｃ１に保持された信号電位によってソース（Ｓ）基準で正極性となる順バイアスを受け、且つこの順バイアスに応じてソース／ドレイン間に流れる電流Ｉｄｓで発光素子ＥＬに通電する。

本プロトタイプの特徴事項として画素回路５は逆バイアス印加手段９を備えている。この逆バイアス印加手段９は、ドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）にソース（Ｓ）基準で負極性となる逆バイアスを印加するものであって、順バイアスの印加によって生じたドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧Ｖｔｈの変動を逆バイアスの印加によって補正するものである。この逆バイアス印加手段９は、ドライブトランジスタＴｒ２の動作特性及び動作点に応じて逆バイアスの電圧値及び印加時間を設定し、以って閾電圧Ｖｔｈの変動を過不足なく補正する。例えばこの逆バイアス印加手段９は、順バイアスの印加時間より逆バイアスの印加時間が短い程、順バイアスの絶対値より逆バイアスの絶対値を大きく設定可能である。

本プロトタイプによると、この逆バイアス印加手段９は、ドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に逆バイアスを印加する為にオン／オフ駆動される薄膜型のスイッチングトランジスタＴｒ４を含む。このスイッチングトランジスタＴｒ４は、ドレインがドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に接続し、ソースがドライブトランジスタＴｒ２のソース（Ｓ）電位よりも低く設定された負電位Ｖｍｂの電源に接続し、ゲートに制御線ＭＢＳを介してパルスが入力された時ドレイン／ソース間がオンして負電位Ｖｍｂを逆バイアスとしてドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に印加する。スイッチングトランジスタＴｒ４のゲートに入力されるパルスの印加時間及び振幅と、スイッチングトランジスタＴｒ４のソースに供給される負電位Ｖｍｂのレベルとは、ドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧Ｖｔｈの変動を抑える為最適に設定されている。加えて制御線ＭＢＳから供給されるパルスの振幅及び負電位ＶｍｂのレベルはスイッチングトランジスタＴｒ４自身の閾電圧の変動を抑える様に設定されている。尚負荷素子は通電によって発光する有機ＥＬ素子からなり、スイッチングトランジスタＴｒ４は制御線ＭＢＳを介してゲートに入力されるパルスに応答してドライブトランジスタＴｒ２をオン／オフ制御し、以って有機ＥＬ素子の発光時間と非発光時間を規定している。

（Ｂ）を参照して、引続き本プロトタイプに係る画素回路５の動作を説明する。フィールド期間１ｆの先頭に位置する水平期間（１Ｈ）で走査線ＷＳに選択パルスが印加され、サンプリングトランジスタＴｒ１が導通する。本実施形態ではスイッチングトランジスタＴｒ３のゲートにもこの選択パルスが同時に印加される様になっている。この結果サンプリングされた映像信号Ｖｓｉｇは保持容量Ｃ１に入力信号Ｖｉｎとして保持される。選択パルスが解除されると直ちにドライブトランジスタＴｒ２はＶｉｎに応答してドレイン電流Ｉｄｓを流し、発光素子ＥＬを通電駆動する。発光期間の当初でブートストラップ動作が働き、ドライブトランジスタＴｒ２のソース（Ｓ）が発光素子ＥＬの特性変動分ΔＶだけ上昇する。これに伴いゲート（Ｇ）電位も上昇するので入力信号Ｖｉｎは一定に維持される。この発光期間中ドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）には順バイアスが印加される。

続いて非発光期間が始まる時間もしくはその付近の時間に逆バイアス印加手段９を構成するスイッチングトランジスタＴｒ４をオンさせる。このオペレーションによりトランジスタＴｒ４がオンの時間はドライブトランジスタＴｒ２のゲート電位（Ｇ）がＶｍｂの電圧となる。又ドライブトランジスタＴｒ２のソース（Ｓ）は、ゲート電圧が下がっていくことから電流値が下がり、これに伴う発光素子ＥＬの電圧降下が起こり最終的にカソード電位（ＧＮＤ）まで下がる。この結果、ドライブトランジスタＴｒ２のゲート／ソース間に−Ｖｍｂの逆バイアスをかけることができる。この様にしてＶｔｈ変動が最も起き易いドライブトランジスタＴｒ２のゲート／ソース間に逆バイアスを印加して、Ｖｔｈ変動を補正する。尚、Ｖｍｂ電圧やＭＢＳパルス振幅、又これに伴うＷＳパルス振幅は、トランジスタの正常動作とＶｔｈ変動を補正できる電圧や振幅に設定する。本プロトタイプにより非晶質シリコンＴＦＴやポリシリコンＴＦＴの閾電圧が変動しても、回路上で自動的に補正をかけることができる為、ＥＬ発光素子の輝度劣化を防ぐことができ、高品質な有機ＥＬディスプレイを提供できる。

ところで図９に示したプロトタイプは、逆バイアス印加手段９としてスイッチングトランジスタＴｒ４を含んでいる。図９（Ｂ）のタイミングチャートから明らかな様に、このスイッチングトランジスタＴｒ４は逆バイアス期間中（非発光期間内）ゲートパルスＭＢＳがハイレベルにあってオンしている。すなわちスイッチングトランジスタＴｒ４自体に非発光期間中順バイアスがかかっていることになる。結局スイッチングトランジスタＴｒ４の閾電圧が変動してしまう恐れがある。これを放置すると、閾電圧の上方変動を招き、最悪の場合スイッチングトランジスタＴｒ４はオンしなくなり、ドライブトランジスタＴｒ２に逆バイアスを印加できなくなる恐れがある。これを回避する為には、スイッチングトランジスタＴｒ４に印加するゲートパルスＭＢＳの振幅を大きくし、ロー側の電位を大きく負電位とすれば、スイッチングトランジスタＴｒ４にも逆バイアスをかけることができるので、閾電圧上方変動の問題は解決することが可能である。しかしながら、ゲートパルスのロー側を大きく負電位にする為には、ダイナミックレンジを大きくしなければならず、スイッチングトランジスタＴｒ４にゲートパルスを供給するパルスドライバの耐圧に影響しコスト増にもなる。

図１０は、図９に示したプロトタイプを改良した本発明の実施形態であって、（Ａ）は構成を示す回路図、（Ｂ）は動作を示すタイミングチャートである。本実施形態は基本的には図９に示したプロトタイプと共通する点が多く、対応する部分には対応する参照番号を付して理解を容易にしている。

図１０の（Ａ）に示す様に、本実施形態の画素回路５は、サンプリングトランジスタＴｒ１と保持容量Ｃ１とドライブトランジスタＴｒ２と負荷素子ＥＬを含んでいる。サンプリングトランジスタＴｒ１は、ゲートが走査線ＷＳによって選択された時ソース／ドレイン間が導通して信号線ＤＬから信号Ｖｓｉｇをサンプリングし且つサンプリングした信号Ｖｓｉｇを保持容量Ｃ１に保持させる。ドライブトランジスタＴｒ２は、ゲートが保持容量Ｃ１に保持された信号電位によってソース（Ｓ）基準で正極性となる順バイアス（Ｖｇｓ）を受け、且つ順バイアス（Ｖｇｓ）に応じてソース／ドレイン間に流れる電流ＩＤＳで負荷素子ＥＬに通電する。本実施形態の特徴事項として、逆バイアス印加手段９を備えており、ドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）にソース（Ｓ）基準で負極性となる逆バイアスＶｍｂを所定時間印加する。この様にして、順バイアスの印加によって生じたドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧の変動を所定時間の逆バイアスＶｍｂの印加によって補正する。

逆バイアス印加手段９はドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に逆バイアスＶｍｂを印加する為にオン／オフ駆動される薄膜型のスイッチングトランジスタＴｒ４を含んでいる。このスイッチングトランジスタＴｒ４は、順バイアスのゲートパルスＭＢＳに応じてオン状態となって、ドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に対する逆バイアスＶｍｂの印加を開始する。ここで図１０（Ｂ）のタイミングチャートから明らかな様に、スイッチングトランジスタＴｒ４がオン状態にある時間（逆バイアス書き込み時間）は、逆バイアスを印加する所定時間（逆バイアス期間）より短く設定されており、順バイアスのゲートパルスＭＢＳの印加によるスイッチングトランジスタＴｒ４自体の閾電圧の変動を軽減している。

具体的に見ると、スイッチングトランジスタＴｒ４は、ドレインがドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に接続し、ソースがドライブトランジスタＴｒ２のソース（Ｓ）電位よりも低く設定された負電位（Ｖｍｂ）の電源に接続し、ゲートパルスＭＢＳが入力された時ドレイン／ソース間がオン状態となって負電位Ｖｍｂを逆バイアスとしてドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に印加するとともに、この負電位Ｖｍｂを保持容量Ｃ１に書き込む様にしている。ここで再び図１０（Ｂ）のタイミングチャートを参照すると明らかな様に、保持容量Ｃ１は、スイッチングトランジスタＴｒ４がオフした後、保持した負電位ＶｍｂによってドライブトランジスタＴｒ２に対する逆バイアスの印加を所定時間（非発光期間）まで維持する。換言すると、逆バイアス印加期間は、スイッチングトランジスタＴｒ４がオン状態にある逆バイアス書込期間とオフ状態にある逆バイアス保持期間とに分かれている。図９に示したプロトタイプと比較すれば明らかな様に、本実施形態はスイッチングトランジスタＴｒ４のオン状態にある時間が短縮されているので、順バイアスの印加による閾電圧の上方変動を軽減もしくは無視できる。

図９のプロトタイプでは、スイッチングトランジスタＴｒ４を逆バイアス期間中常にオンさせている為、ゲートパルスＭＢＳはハイレベルとなっている。これに対し図１０の改良形態では、スイッチングトランジスタＴｒ４のオン時間はタイミングチャートに示す様に短縮されている。つまり短縮化されたオン時間以外はオフさせている。この為、スイッチングトランジスタＴｒ４に短い時間しか順バイアスが印加されない為、閾電圧変動は少なくて済む。ここで、逆バイアス印加期間でスイッチングトランジスタＴｒ４がオフしている状態では、保持容量Ｃ１によってドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）電位はＶｍｂとなっている。これは、先にスイッチングトランジスタＴｒ４がオンした時、保持容量Ｃ１に負電位Ｖｍｂを充電しているからである。つまりスイッチングトランジスタＴｒ４がオフしていても逆バイアスＶｍｂがホールドされ、この結果、ドライブトランジスタＴｒ２にも必要な逆バイアスを印加し続けることができる。この様にして、本発明の画素回路は、逆バイアス印加手段によってドライブトランジスタの閾変動を補正しながら、逆バイアス印加用のスイッチングトランジスタ自体の閾変動も軽減できる様にしている。

図１１は、図２に示した単純な画素回路に改良を加えた別の参考例に係る画素回路を表わしており、（Ａ）は構成を示した回路図、（Ｂ）は動作を示したタイミングチャートである。

（Ａ）に示す様に、この参考例は、図２の単純な画素回路に、ブートストラップ回路６と閾電圧キャンセル回路７を加えた構成となっている。尚、図６に示した先の参考例は、単純な画素回路にブートストラップ回路のみを加えた構成である。図１１に示すように、ブートストラップ回路６は発光素子ＥＬの特性変動を吸収する様に、ドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に印加される信号電位のレベルを自動的に制御するものであり、スイッチングトランジスタＴｒ３を含んでいる。このスイッチングトランジスタＴｒ３のゲートには走査線ＷＳが接続し、ソースは電源電位Ｖｓｓに接続し、ドレインは保持容量Ｃ１の一端に接続するとともにドライブトランジスタＴｒ２のソース（Ｓ）に接続している。走査線ＷＳに選択パルスが印加されると、サンプリングトランジスタＴｒ１がオンするとともにスイッチングトランジスタＴｒ３もオンする。これにより、結合容量Ｃ２を介して保持容量Ｃ１に映像信号Ｖｓｉｇが書き込まれる。この後走査線ＷＳから選択パルスが解除されるとスイッチングトランジスタＴｒ３がオフする為、保持容量Ｃ１は電源電位Ｖｓｓから切り離され、ドライブトランジスタＴｒ２のソース（Ｓ）に結合される。この後走査線ＤＳに選択パルスが印加されるとスイッチングトランジスタＴｒ７がオンしドライブトランジスタＴｒ２を通って駆動電流が発光素子ＥＬに供給される。発光素子ＥＬは発光を開始するとともにその電流／電圧特性に応じアノード電位が上昇しドライブトランジスタＴｒ２のソース電位の上昇をもたらす。この時保持容量Ｃ１はＶｓｓから切り離されている為ソース電位の上昇とともに保持された信号電位も上昇（ブートストラップ）し、ドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）の電位上昇をもたらす。すなわち、発光素子ＥＬの特性変動があっても、ドライブトランジスタＴｒ２のゲート電圧Ｖｇｓは常に保持容量Ｃ１に保持された正味の信号電位と一致する様になっている。この様なブートストラップ動作により、発光素子ＥＬの特性変動があっても、常にドライブトランジスタＴｒ２のドレイン電流は保持容量Ｃ１に保持された信号電位によって一定に保たれ、発光素子ＥＬの輝度の変化が生じない。この様なブートストラップ手段６を追加することで、ドライブトランジスタＴｒ２は発光素子ＥＬに対し正確な定電流源として機能できる。

閾電圧キャンセル回路７はドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧の変動をキャンセルする様にドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に印加される信号電位のレベルを調節するものであり、スイッチングトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６を含んでいる。スイッチングトランジスタＴｒ５のゲートは別の走査線ＡＺに接続され、ドレイン／ソースはドライブトランジスタＴｒ２のゲートとドレインとの間に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒ６のゲートは同じく走査線ＡＺに接続され、ソースは所定のオフセット電圧Ｖｏｆｓに接続され、ドレインは結合容量Ｃ２の一方の電極に接続されている。尚、図示の例ではオフセット電圧Ｖｏｆｓ、電源電位Ｖｓｓ、カソード電圧（ＧＮＤ）はそれぞれ異なった電位を取り得るが、場合により全て共通の電位（例えばＧＮＤ）に合わせてもよい。

走査線ＡＺに制御パルスが印加されるとスイッチングトランジスタＴｒ５が導通し、Ｖｃｃ側からドライブトランジスタＴｒ２のゲートに向かって電流が流れる為、ゲート（Ｇ）電位が上昇する。これによりドライブトランジスタＴｒ２にドレイン電流が流れ出し、ソース（Ｓ）の電位が上昇する。ちょうどゲート電位（Ｇ）とソース電位（Ｓ）の電位差ＶｇｓがドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧Ｖｔｈと一致したところで、前述のトランジスタ特性式に従って、ドレイン電流は流れなくなる。この時のソース／ゲート間電圧ＶｇｓがトランジスタＴｒ２の閾電圧Ｖｔｈとして保持容量Ｃ１に書き込まれる。この保持容量Ｃ１に書き込まれたＶｔｈは信号電位Ｖｓｉｇに上載せしてドライブトランジスタＴｒ２のゲートに印加されるので、閾電圧Ｖｔｈの効果はキャンセルされる。従ってドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧Ｖｔｈが経時的に変動しても、閾電圧キャンセル回路７はこの変動をキャンセルすることができる。

（Ｂ）は各走査線ＷＳ，ＤＳ，ＡＺに印加される走査パルス波形とドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）及びソース（Ｓ）の電位波形を表わすタイミングチャートである。図示する様にＶｔｈキャンセル期間に入ると走査線ＡＺにパルスが印加され、スイッチングトランジスタＴｒ５が導通して、Ｔｒ２のゲート電位が上昇する。その後走査線ＤＳのパルスが立ち下がる為電源Ｖｃｃ側からの電流供給が断たれる。これによりゲート電位とソース電位の差が縮小しちょうどＶｔｈとなったところで電流が０になる。この結果、ＶｔｈがＴｒ２のゲート／ソース間に接続された保持容量Ｃ１に書き込まれる。次に走査線ＷＳに選択パルスが印加されるとサンプリングトランジスタＴｒ１がオンし、結合容量Ｃ２を介して保持容量Ｃ１に信号Ｖｓｉｇが書き込まれる。これにより、ドライブトランジスタＴｒ２のゲートに入力される信号Ｖｉｎは先に書き込まれたＶｔｈと所定のゲインで保持されたＶｓｉｇの和となる。更に走査線ＤＳにパルスが印加され、スイッチングトランジスタＴｒ７がオンする。これによりドライブトランジスタＴｒ２が入力ゲート信号Ｖｉｎに応じてドレイン電流を発光素子ＥＬに供給し、発光が開始する。これにより発光素子ＥＬのアノード電位がΔＶだけ上昇するが、ブートストラップ効果によりこのΔＶがドライブトランジスタＴｒ２に対する入力信号Ｖｉｎに上載せされる。以上の閾電圧キャンセル機能及びブートストラップ機能により、ドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧変動や発光素子ＥＬの特性変動があっても、これらをキャンセルして発光輝度を一定に保つことが可能である。

ところでドライブトランジスタＴｒ２のゲートには１フィールド期間１ｆを通してソースよりも高い電圧が印加されており、常時順バイアスがかかった状態となっている。ゲートに対する順バイアスの継続的な印加により、ドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧Ｖｔｈは上方変動する。この変動は閾電圧キャンセル回路７によりキャンセル可能であるが、変動が程度を超えるとキャンセル機能が追いつかず発光素子ＥＬの輝度変化をもたらす恐れがある。又スイッチングトランジスタＴｒ７は発光期間中オン状態となり順バイアスがかかっている。これによりスイッチングトランジスタＴｒ７の閾電圧は上方変動し、最悪の場合にはスイッチングトランジスタＴｒ７が常時カットオフ状態に陥ることも有り得る。

図１２は本発明に係る画素回路の他の実施形態を示しており、図１１の画素回路の問題点に対処する為、ドライブトランジスタＴｒ２及びスイッチングトランジスタＴｒ７にそれぞれ閾電圧変動抑制用の逆バイアス印加手段を付けたものである。

ドライブトランジスタＴｒ２に対する逆バイアス印加手段は、スイッチングトランジスタＴｒ４で構成されている。Ｔｒ４のゲートには追加の走査線ＷＳ２が接続し、ソースには負電源Ｖｍｂが接続し、ドレインはドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に接続している。この走査線ＷＳ２はサンプリングトランジスタＴｒ１やスイッチングトランジスタＴｒ３に接続する走査線ＷＳ１と走査タイミングが異なる為、両者を別々に分けて、ＷＳ１とＷＳ２にしている。ここで負電源Ｖｍｂの電位は接地電位ＧＮＤよりも低く設定されている。従って画素回路の動作に影響を与えないタイミングでＷＳ２に選択パルスが印加されると、Ｔｒ４がオンしドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に逆バイアス（Ｖｍｂ）を印加することができる。これにより順バイアスの継続的な印加で上方シフトしたトランジスタＴｒ２の閾電圧Ｖｔｈを下方修正することができる。

スイッチングトランジスタＴｒ７に対する逆バイアス印加手段は、走査線ＤＳに接続したドライブスキャナ３（図１参照）に組み込まれている。発光期間ではスイッチングトランジスタＴｒ７のゲートに走査線ＤＳを介して順バイアスが印加され、ドレイン電流がＶｃｃからＧＮＤに向かって流れる。非発光期間に入ると走査線ＤＳの電位がＧＮＤ以下となり、スイッチングトランジスタＴｒ７に逆バイアスが印加される。これによりＴｒ７の閾電圧の上方変動を下方修正できる。

図１３は、図１２に示した画素回路の動作説明に供するタイミングチャートである。走査線ＷＳ１に印加されるパルスをｗｓ１で表わし、走査線ＷＳ２に印加されるパルスをｗｓ２で表わし、走査線ＡＺに印加されるパルスをａｚで表わし、走査線ＤＳに印加されるパルスをｄｓで表わしている。更に、ドライブトランジスタＴｒ２のゲート電位（Ｇ）、ドレイン電位（Ｄ）及びソース電位（Ｓ）の変動をパルスｄｓのレベル変化と重ねて表わしてある。尚、ドライブトランジスタＴｒ２のドレイン電位（Ｄ）は同時にスイッチングトランジスタＴｒ７のソース電位となっている。

Ｖｔｈキャンセル期間ではパルスａｚがトランジスタＴｒ５及びＴｒ６に印加され、ドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧Ｖｔｈが検知される。この検知されたＶｔｈはＴｒ２のゲート電位（Ｇ）とソース電位（Ｓ）との間の差として保持容量Ｃ１に保持される。次にパルスｗｓ１がサンプリングトランジスタＴｒ１及びスイッチングトランジスタＴｒ３に印加されると、映像信号Ｖｓｉｇがサンプリングされ、結合容量Ｃ２を介して保持容量Ｃ１に書き込まれる。保持容量Ｃ１に書き込まれたＶｔｈ及びＶｓｉｇの和が、Ｔｒ２のゲート電位（Ｇ）とソース電位（Ｓ）の差としてタイミングチャートに表われている。更に発光期間に入ってスイッチングトランジスタＴｒ７にパルスｄｓが印加されると、ドライブトランジスタＴｒ２を通してドレイン電流が発光素子ＥＬに流れる。これによりソース電位（Ｓ）が上昇するが、ブートストラップ機能によりゲート電位（Ｇ）との電位差は一定に保たれる。ソース電位（Ｓ）の上昇に伴ってドレイン電位（Ｄ）も上昇する。このドレイン電位（Ｄ）はスイッチングトランジスタＴｒ７のソース電位となっているが、パルスＤＳの振幅はこのドレイン電位（Ｄ）よりも十分高く設定されているので、トランジスタＴｒ７のオン動作に必要な順バイアスＶａが印加できる。その後非発光期間に入るとパルスＤＳがローレベルに切り替わり、トランジスタＴｒ７はカットオフする。ドレイン電流の遮断によりドライブトランジスタＴｒ２のドレイン電位（Ｄ）はＶｃｃ側からＧＮＤまで下がる。この時パルスｄｓのローレベルはＧＮＤよりも低く設定されている為、スイッチングトランジスタＴｒ７のゲートには逆バイアスＶｂが印加される。又非発光期間にはトランジスタＴｒ４のゲートにパルスｗｓ２が印加される。これによりＴｒ４が導通し逆バイアスＶｍｂがドライブトランジスタＴｒ２のゲート（Ｇ）に印加される。以上の説明から明らかな様に、ドライブトランジスタＴｒ２及びスイッチングトランジスタＴｒ７にそれぞれ適切なタイミングで逆バイアスが印加される為、それぞれの閾電圧の変動を抑制できる。

図１４は本発明に係る画素回路の別の実施形態を表わしており、図１２に示した先の実施形態の改良版となっている。理解を容易にする為、図１２に示した実施形態と対応する部分には対応する参照番号を付してある。先の実施形態と同様に、本実施形態も閾電圧キャンセル回路を備えている。前述した様に、この閾電圧キャンセル回路は、負荷素子ＥＬの通電に先立ってドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧を検知し、あらかじめその影響をキャンセルする為に必要な電位を保持容量Ｃ１に保持させて、ドライブトランジスタＴｒ２のゲートに印加するものである。この閾電圧キャンセル回路は、ドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧を検知する為の検知トランジスタＴｒ５を含んでいる。検知トランジスタＴｒ５は、そのソース／ドレインが、ドライブトランジスタＴｒ２のドレイン（Ｄ）とゲート（Ｇ）との間に接続され、そのゲートはドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧を検知する時以外負電位に維持されている。換言すると、検知トランジスタＴｒ５のゲートには走査線ＡＺを介してパルスが印加され、ドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧を検知して保持容量Ｃ１に書き込んでいる。この走査線ＡＺの基準レベルは負電位に設定されている。従って、検知トランジスタＴｒ５のゲートはドライブトランジスタＴｒ２の閾電圧を検知する時以外負電位に維持されていることになる。本実施形態の特徴事項として、逆バイアス印加用のスイッチングトランジスタＴｒ４は、そのソースが検知トランジスタＴｒ５のゲートに接続し、これに印加される負電位を逆バイアスとして利用している。換言すると、逆バイアス印加用のスイッチングトランジスタＴｒ４のソースには走査線ＡＺが接続されている。これにより、別途負電位Ｖｍｂの電源ラインを用意する必要がなくなり、画素回路のレイアウトを簡略化できる。この様に本改良版は、スイッチングトランジスタＴｒ４のソース側となるノードを負電位Ｖｍｂに接続せず、走査線ＡＺに接続する。逆バイアス印加期間中、スイッチングトランジスタＴｒ４がオンしている状態の時、走査線ＡＺは負電位にある為、図１２の実施形態と同等の効果が得られ、ドライブトランジスタＴｒ２の閾変動を容易に抑えることが可能である。

アクティブマトリクス表示装置及び画素回路の一般的な構成を示すブロック図である。 画素回路の参考例を示す回路図である。 図２に示した画素回路の動作説明に供するタイミングチャートである。 有機ＥＬ素子のＩ−Ｖ特性の経時変化を示すグラフである。 ドライブトランジスタと有機ＥＬ素子の動作点の経時変化を示すグラフである。 画素回路の他の参考例を示す回路図である。 図６に示した画素回路の動作説明に供するタイミングチャートである。 薄膜トランジスタのデバイス特性を示すグラフである。 本発明に係る画素回路の実施形態を示す模式図である。 本発明に係る画素回路のプロトタイプを示す回路図及びタイミングチャートである。 画素回路の別の参考例を示す模式図である。 本発明に係る画素回路の他の実施形態を示す回路図である。 図１２に示した実施形態の動作説明に供するタイミングチャートである。 本発明に係る画素回路の更なる改良形態を示す回路図である。

符号の説明

１・・・画素アレイ、２・・・水平セレクタ、３・・・ドライブスキャナ、４・・・ライトスキャナ、５・・・画素回路、９・・・逆バイアス印加手段

Claims (8)

1. 行状の走査線と列状の信号線とが交差する部分に各々配された画素回路であって、
   少くとも薄膜型のサンプリングトランジスタと保持容量と薄膜型のドライブトランジスタと負荷素子とを含み、
   前記サンプリングトランジスタは、ゲートが該走査線によって選択された時ソース／ドレイン間が導通して該信号線から信号をサンプリングし且つサンプリングした信号を該保持容量に保持させ、
   前記ドライブトランジスタは、ゲートが該保持容量に保持された信号電位によってソース基準で正極性となる順バイアスを受け、且つ該順バイアスに応じてソース／ドレイン間に流れる電流で該負荷素子に通電し、
   該ドライブトランジスタのゲートにソース基準で負極性となる逆バイアスを所定時間印加する逆バイアス印加手段を備えており、該順バイアスの印加によって生じた該ドライブトランジスタの閾電圧の変動を所定時間の該逆バイアスの印加によって補正し、
   前記逆バイアス印加手段は、該ドライブトランジスタのゲートに逆バイアスを印加する為にオン／オフ駆動される薄膜型のスイッチングトランジスタを含み、
   前記スイッチングトランジスタは、順バイアスのゲートパルスに応じてオン状態となって、該ドライブトランジスタのゲートに対する逆バイアスの印加を開始し、
   前記スイッチングトランジスタがオン状態にある時間は、逆バイアスを印加する所定時間より短く設定されており、順バイアスのゲートパルスの印加によるスイッチングトランジスタ自体の閾電圧の変動を軽減することを特徴とする画素回路。
2. 前記スイッチングトランジスタは、ドレインが該ドライブトランジスタのゲートに接続し、ソースが該ドライブトランジスタのソース電位よりも低く設定された負電位の電源に接続し、該ゲートパルスが入力された時ドレイン／ソース間がオン状態となって該負電位を逆バイアスとして該ドライブトランジスタのゲートに印加するとともに、該負電位を該保持容量に書き込み、
   前記保持容量は、該スイッチングトランジスタがオフした後該保持した負電位によって該ドライブトランジスタに対する逆バイアスの印加を所定時間まで維持することを特徴とする請求項１記載の画素回路。
3. 該負荷素子の通電に先だって該ドライブトランジスタの閾電圧を検知しあらかじめその変動をキャンセルする為に必要な電位を該保持容量に保持させて、該ドライブトランジスタのゲートに印加する閾電圧キャンセル回路を備えており、
   前記閾電圧キャンセル回路は、該ドライブトランジスタの閾電圧を検知するための検知トランジスタを含んでおり、
   前記検知トランジスタは、そのソース／ドレインが、該ドライブトランジスタのドレインとゲートとの間に接続され、そのゲートは該ドライブトランジスタの閾電圧を検知するとき以外負電位に維持されており、
   前記スイッチングトランジスタは、そのソースが該検知トランジスタのゲートに接続し、これに印加される負電位を逆バイアスとして利用することを特徴とする請求項２記載の画素回路。
4. 行状の走査線と、列状の信号線と、両者が交差する部分に各々配された画素回路とからなり、前記画素回路は、少くとも薄膜型のサンプリングトランジスタと保持容量と薄膜型のドライブトランジスタと発光素子とを含み、前記サンプリングトランジスタは、ゲートが該走査線によって選択された時ソース／ドレイン間が導通して該信号線から映像信号をサンプリングし且つサンプリングした映像信号を該保持容量に保持させ、前記ドライブトランジスタは、ゲートが該保持容量に保持された信号電位によってソース基準で正極性となる順バイアスを受け、且つ該順バイアスに応じてソース／ドレイン間に流れる電流で該発光素子を通電して表示を行なう表示装置において、
   前記画素回路は、該ドライブトランジスタのゲートにソース基準で負極性となる逆バイアスを所定時間印加する逆バイアス印加手段を備えており、該順バイアスの印加によって生じた該ドライブトランジスタの閾電圧の変動を所定時間の該逆バイアスの印加によって補正し、
   前記逆バイアス印加手段は、該ドライブトランジスタのゲートに逆バイアスを印加する為にオン／オフ駆動される薄膜型のスイッチングトランジスタを含み、
   前記スイッチングトランジスタは、順バイアスのゲートパルスに応じてオン状態となって、該ドライブトランジスタのゲートに対する逆バイアスの印加を開始し、
   前記スイッチングトランジスタがオン状態にある時間は、逆バイアスを印加する所定時間より短く設定されており、順バイアスのゲートパルスの印加によるスイッチングトランジスタ自体の閾電圧の変動を軽減することを特徴とする表示装置。
5. 前記スイッチングトランジスタは、ドレインが該ドライブトランジスタのゲートに接続し、ソースが該ドライブトランジスタのソース電位よりも低く設定された負電位の電源に接続し、該ゲートパルスが入力された時ドレイン／ソース間がオン状態となって該負電位を逆バイアスとして該ドライブトランジスタのゲートに印加するとともに、該負電位を該保持容量に書き込み、
   前記保持容量は、該スイッチングトランジスタがオフした後該保持した負電位によって該ドライブトランジスタに対する逆バイアスの印加を所定時間まで維持することを特徴とする請求項４記載の表示装置。
6. 該発光素子の通電に先だって該ドライブトランジスタの閾電圧を検知しあらかじめその変動をキャンセルする為に必要な電位を該保持容量に保持させて、該ドライブトランジスタのゲートに印加する閾電圧キャンセル回路を備えており、
   前記閾電圧キャンセル回路は、該ドライブトランジスタの閾電圧を検知するための検知トランジスタを含んでおり、
   前記検知トランジスタは、そのソース／ドレインが、該ドライブトランジスタのドレインとゲートとの間に接続され、そのゲートは該ドライブトランジスタの閾電圧を検知するとき以外負電位に維持されており、
   前記スイッチングトランジスタは、そのソースが該検知トランジスタのゲートに接続し、これに印加される負電位を逆バイアスとして利用することを特徴とする請求項５記載の表示装置。
7. 行状の走査線と列状の信号線とが交差する部分に配され、少くとも薄膜型のサンプリングトランジスタと保持容量と薄膜型のドライブトランジスタと負荷素子とを含み、前記サンプリングトランジスタは、ゲートが該走査線によって選択された時ソース／ドレイン間が導通して該信号線から信号をサンプリングし且つサンプリングした信号を該保持容量に保持させ、前記ドライブトランジスタは、ゲートが該保持容量に保持された信号電位によってソース基準で正極性となる順バイアスを受け、且つ該順バイアスに応じてソース／ドレイン間に流れる電流で該負荷素子に通電する画素回路の駆動方法において、
   該ドライブトランジスタのゲートにソース基準で負極性となる逆バイアスを所定時間印加する逆バイアス印加手順を行ない、該順バイアスの印加によって生じた該ドライブトランジスタの閾電圧の変動を所定時間の該逆バイアスの印加によって補正し、
   前記逆バイアス印加手順は、該ドライブトランジスタのゲートに逆バイアスを印加する為に薄膜型のスイッチングトランジスタをオン／オフ駆動する手順を含み、
   前記スイッチングトランジスタが順バイアスのゲートパルスに応じてオン状態となった時、該ドライブトランジスタのゲートに対する逆バイアスの印加を開始し、
   前記スイッチングトランジスタがオン状態にある時間は、逆バイアスを印加する所定時間より短く設定されており、順バイアスのゲートパルスの印加によるスイッチングトランジスタ自体の閾電圧の変動を軽減することを特徴とする画素回路の駆動方法。
8. 行状の走査線と、列状の信号線と、両者が交差する部分に各々配された画素回路とからなり、前記画素回路は少くとも薄膜型のサンプリングトランジスタと保持容量と薄膜型のドライブトランジスタと発光素子とを含み、前記サンプリングトランジスタは、ゲートが該走査線によって選択された時ソース／ドレイン間が導通して該信号線から映像信号をサンプリングし且つサンプリングした映像信号を該保持容量に保持させ、前記ドライブトランジスタは、ゲートが該保持容量に保持された信号電位によってソース基準で正極性となる順バイアスを受け、且つ該順バイアスに応じてソース／ドレイン間に流れる電流で該発光素子を通電して表示を行なう表示装置の駆動方法において、
   該ドライブトランジスタのゲートにソース基準で負極性となる逆バイアスを所定時間印加する逆バイアス印加手順を行ない、該順バイアスの印加によって生じた該ドライブトランジスタの閾電圧の変動を所定時間の該逆バイアスの印加によって補正し、
   前記逆バイアス印加手順は、該ドライブトランジスタのゲートに逆バイアスを印加する為に薄膜型のスイッチングトランジスタをオン／オフ駆動する手順を含み、
   前記スイッチングトランジスタが順バイアスのゲートパルスに応じてオン状態となった時、該ドライブトランジスタのゲートに対する逆バイアスの印加を開始し、
   前記スイッチングトランジスタがオン状態にある時間は、逆バイアスを印加する所定時間より短く設定されており、順バイアスのゲートパルスの印加によるスイッチングトランジスタ自体の閾電圧の変動を軽減することを特徴とする表示装置の駆動方法。

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