JP2008032770A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光色ごとに異なる電気光学素子の容量の影響を受けることなく、ホワイトバランスを保った画表示を実現可能にする。
【解決手段】有機ＥＬ素子３１に加えて、当該有機ＥＬ素子３１を駆動する駆動トランジスタ３２と、入力信号電圧Ｖｓｉｇをサンプリングして画素内に書き込む書き込みトランジスタ３３と、駆動トランジスタ３２のゲートとソースとの間に接続され、書き込みトランジスタ３３によって書き込まれた入力信号電圧Ｖｓｉｇを保持する保持容量３７とを少なくとも有する画素回路１１が、有機ＥＬ素子３１の発光色が異なる複数色（本例では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色）を単位として配置されてなる有機ＥＬ表示装置において、保持容量３７の容量値Ｃｃｓを発光色が異なる画素間で異ならせるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関し、特に電気光学素子を含む画素がマトリクス状（行列状）に配置されてなる表示装置に関する。

近年、画表示を行う表示装置の分野では、画素の発光素子として、流れる電流値に応じて発光輝度が変化するいわゆる電流駆動型の電気光学素子、例えば有機ＥＬ(electro luminescence) 素子を含む画素回路がマトリクス状に多数配置されてなる有機ＥＬ表示装置が開発され、商品化が進められている。有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子が自発光素子であることから、液晶セルを含む画素によって光源（バックライト）からの光強度を制御する液晶表示装置に比べて、画像の視認性が高い、バックライトが不要、素子の応答速度が速い等の特長を持っている。

有機ＥＬ表示装置では、液晶表示装置と同様、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、単純マトリクス方式の表示装置は、構造が簡単であるものの、大型でかつ高精細な表示装置の実現が難しいなどの問題がある。そのため、近年、電気光学素子に流れる電流を、当該電気光学素子と同じ画素回路内に設けた能動素子、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表示装置の開発が盛んに行われている。

アクティブマトリクス方式の有機ＥＬ表示装置においては、画素（画素回路）が、有機ＥＬ素子に加えて、当該有機ＥＬ素子を駆動する駆動トランジスタと、入力信号電圧をサンプリングして画素内に書き込む書き込みトランジスタと、駆動トランジスタのゲートに接続され、書き込みトランジスタによって書き込まれた入力信号電圧を保持する保持容量とを少なくとも有する構成となっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−３４５７２２号公報

上記構成の有機ＥＬ表示装置において、駆動トランジスタは、飽和領域で動作するように設計されているために定電流源として動作する。その結果、駆動トランジスタのソースにアノード電極が接続された有機ＥＬ素子には、駆動トランジスタから次式（１）で与えられる一定のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓが供給される。
Ｉｄｓ＝（１／２）・μ（Ｗ／Ｌ）Ｃｏｘ（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）² ……（１）
ここで、Ｖｔｈは駆動ＴＦＴ２０２の閾値電圧、μはキャリアの移動度、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長、Ｃｏｘは単位面積当たりのゲート容量、Ｖｇｓはゲート・ソース間電圧である。

複数の発光色、例えばＲ（赤），Ｇ（緑）,Ｂ(青)の３色を単位として画素が配置されてなるカラー表示装置にあっては、各色を発光する有機ＥＬ素子の材料や膜厚が異なることによって各色を発光する有機ＥＬ素子の容量Ｃｏｌｅｄが異なる。ここで、保持容量の容量値をＣｃｓ、駆動トランジスタのゲート電位の上昇分をΔＶｇとすると、駆動トランジスタのソース電位の上昇分ΔＶｓは、
ΔＶｓ＝ΔＶｇ×｛Ｃｃｓ／（Ｃｏｌｅｄ＋Ｃｃｓ）｝ ……（２）
となる。

上記式（２）から明らかなように、Ｒ，Ｇ，Ｂで有機ＥＬ素子の容量Ｃｏｌｅｄが異なると、駆動トランジスタのゲート電位の上昇分ΔＶｇがＲ，Ｇ，Ｂで同じでも、駆動トランジスタのソース電位の上昇分ΔＶｓがＲ，Ｇ，Ｂで異なることになる。駆動トランジスタのソース電位は有機ＥＬ素子のアノード電位でもある。したがって、Ｒ，Ｇ，Ｂで有機ＥＬ素子の容量Ｃｏｌｅｄが異なると、有機ＥＬ素子の駆動電圧にＲ，Ｇ，Ｂで違いが生じる。

これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素に同一レベル（電圧値）の信号電圧Ｖｓｉｇを入力したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各有機ＥＬ素子の駆動電圧が信号電圧Ｖｓｉｇに対応した電圧値にならないためにホワイトバランスが崩れる。ここに、「ホワイトバランスが崩れる」ということは、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素に白表示のための信号電圧Ｖｓｉｇを入力したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素による表示色が完全な白にならないと言うことである。ホワイトバランスが崩れると、自然に色合いの画表示を実現できないことになる。

そこで、本発明は、発光色ごとに異なる電気光学素子の容量の影響を受けることなく、ホワイトバランスを保った画表示を実現可能な表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、電気光学素子と、前記電気光学素子を駆動する駆動トランジスタと、入力信号電圧をサンプリングして画素内に書き込む書き込みトランジスタと、前記駆動トランジスタのゲートとソースとの間に接続され、前記書き込みトランジスタによって書き込まれた前記入力信号電圧を保持する保持容量とを有する画素が、前記電気光学素子の発光色が異なる複数色を単位として配置されてなる表示装置において、前記保持容量の容量値を発光色が異なる画素間で異ならせた構成を採っている。

上記構成の表示装置において、電気光学素子は容量を持ち、その容量値が発光色ごとに異なる。駆動トランジスタのゲートに入力信号電圧が印加されたとき、当該駆動トランジスタのソース電位は、保持容量と電気光学素子の容量との容量比によって決まる。このとき、保持容量の容量値を発光色が異なる画素間で異ならせる、具体的には電気光学素子の容量値の発光色ごとの違いに対応して各画素の保持容量の容量値を設定することで、発光色が異なる各画素への同一レベルの信号電圧の入力に対して、各色の電気光学素子の駆動電圧が入力信号電圧に対応した電圧値になるために、発光色ごとに異なる電気光学素子の容量の影響を受けることなく、ホワイトバランスを保つことができる。

本発明によれば、発光色ごとに異なる電気光学素子の容量の影響を受けることなく、ホワイトバランスを保つことができるために、より自然な色合いの画表示を実現できる。

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。

図１は、本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置および当該表示装置に用いられる画素回路の構成を示す回路図である。

（画素アレイ部）
図１に示すように、本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置は、画素の発光素子として、デバイス流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の電気光学素子、例えば有機ＥＬ素子３１を用い、当該有機ＥＬ素子３１を含む画素回路（画素）１１がマトリクス状（行列状）に２次元配置されてなる画素アレイ部１２を有している。ここでは、図面の簡略化のために、ある１つの画素回路１１についてその具体的な回路構成を示している。

この画素アレイ部１２において、画素回路１１の各々に対して、画素行ごとに走査線１３、駆動線１４および第一，第二補正用走査線１５，１６がそれぞれ配線され、また画素列ごとにデータ線（信号線）１７が配線されている。この画素アレイ部１２の周囲には、走査線１３を走査駆動する書き込み走査回路１８と、駆動線１４を走査駆動する駆動走査回路１９と、第一，第二補正用走査線１５，１６を走査駆動する第一，第二補正用走査回路２０，２１と、輝度情報に応じたデータ信号（映像信号）をデータ線１７に供給するデータ線駆動回路２２とが配置されている。

本例では、書き込み走査回路１８および駆動走査回路１９が画素アレイ部１２を挟んで一方側（例えば、図の右側）に配置され、その反対側に第一，第二補正用走査回路２０，２１が配置された構成となっている。ただし、これらの配置関係は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。書き込み走査回路１８、駆動走査回路１９および第一，第二補正用走査回路２０，２１は、走査線１３、駆動線１４および第一，第二補正用走査線１５，１６を走査駆動するに当たって、書き込み信号ＷＳ、駆動信号ＤＳおよび第一，第二補正用走査信号ＡＺ１，ＡＺ２を適宜出力する。

画素アレイ部１２は、通常、ガラス基板などの透明絶縁基板上に形成され、平面型（フラット型）のパネル構造となっている。画素アレイ部１２の各画素回路１１は、アモルファスシリコンＴＦＴ（薄膜トランジスタ）または低温ポリシリコンＴＦＴを用いて形成することができる。本実施形態では、画素回路１１を低温ポリシリコンＴＦＴで形成する場合を例に挙げて説明するものとする。低温ポリシリコンＴＦＴを用いる場合には、書き込み走査回路１８、駆動走査回路１９、第一，第二補正用走査回路２０，２１およびデータ線駆動回路２２についても、画素アレイ部１１を形成するパネル上に一体的に形成することができる。

（画素回路）
画素回路１１は、有機ＥＬ素子３１に加えて、駆動トランジスタ３２、書き込みトランジスタ３３、スイッチングトランジスタ３４〜３６および保持容量３７を構成素子として有する回路構成となっている。

この画素回路１１においては、駆動トランジスタ３２、書き込みトランジスタ３３およびスイッチングトランジスタ３５，３６としてＮチャネル型のＴＦＴが用いられ、スイッチングトランジスタ３４としてＰチャネル型のＴＦＴが用いられている。ただし、ここでの駆動トランジスタ３２、書き込みトランジスタ３３およびスイッチングトランジスタ３４〜３６の導電型の組み合わせは一例に過ぎず、これらの組み合わせに限られるものではない。

有機ＥＬ素子３１は、カソード電極が第１の電源電位ＶＳＳ（ここでは、接地電位ＧＮＤ）に接続されている。駆動トランジスタ３２は、有機ＥＬ素子３１を電流駆動するためのものであり、ソースが有機ＥＬ素子３１のアノード電極に接続されてソースフォロア回路を形成している。つまり、図２に示すように、駆動トランジスタ３２のソース電位（ソース電圧）は、駆動トランジスタ３２と有機ＥＬ素子３１との動作点で決まり、ゲート電位によって異なる電圧値を持つ。

書き込みトランジスタ３３は、ソースがデータ線１７に接続され、ドレインが駆動トランジスタ３２のゲートに接続され、ゲートが走査線１３に接続されている。スイッチングトランジスタ３４は、ソースが第２の電源電位ＶＤＤ（ここでは、正の電源電位）に接続され、ドレインが駆動トランジスタ３２のドレインに接続され、ゲートが駆動線１４に接続されている。スイッチングトランジスタ３５は、ドレインが第３の電源電位Ｖｉｎｉ１に接続され、ソースが書き込みトランジスタ３３のドレイン（駆動トランジスタ３２のゲート）に接続され、ゲートが第一補正用走査線１５に接続されている。

スイッチングトランジスタ３６は、ドレインが駆動トランジスタ３２のソースと有機ＥＬ素子３１のアノード電極との接続ノードＮ１１に接続され、ソースが第４の電源電位Ｖｉｎｉ２（ここでは、負の電源電位）に接続され、ゲートが第二補正用走査線１６に接続されている。保持容量３７は、一端が駆動トランジスタ３２のゲートと書き込みトランジスタ３３のドレインとの接続ノードＮ１２に接続され、他端が駆動トランジスタ３２のソースと有機ＥＬ素子３１のアノード電極との接続ノードＮ１１に接続されている。

上述した接続関係にて各構成素子が接続されてなる画素回路１１において、各構成素子は次のような作用をなす。すなわち、書き込みトランジスタ３３は、導通状態となることにより、データ線１７を通して供給される入力信号電圧Ｖｓｉｇをサンプリングして画素内に書き込む。この書き込まれた信号電圧Ｖｓｉｇは、保持容量３７に保持される。スイッチングトランジスタ３４は、導通状態になることにより、電源電位ＶＤＤから駆動トランジスタ３２に電流を供給する。

駆動トランジスタ３２は、スイッチングトランジスタ３４が導通状態にあるときに、保持容量３７に保持された信号電圧Ｖｓｉｇに応じた電流値を有機ＥＬ素子３１に供給することによって当該有機ＥＬ素子３１を発光駆動する（電流駆動）。すなわち、スイッチングトランジスタ３４の導通／非導通により、有機ＥＬ素子３１の発光／非発光を制御するデューティ駆動が行われる。スイッチングトランジスタ３５，３６は、適宜導通状態になることにより、有機ＥＬ素子３１の電流駆動に先立って駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈを検知し、あらかじめその影響をキャンセルするために当該検知した閾値電圧Ｖｔｈを保持容量３７に保持する。

この画素回路１１では、正常な動作を保証するための条件として、第４の電源電位Ｖｉｎｉ２は、第３の電源電位Ｖｉｎｉ１から駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈを差し引いた電位よりも低くなるように設定されている。すなわち、Ｖｉｎｉ２＜Ｖｉｎｉ１−Ｖｔｈのレベル関係となっている。また、有機ＥＬ素子３１のカソード電位Ｖｃａｔ（ここでは、接地電位ＧＮＤ）に有機ＥＬ素子３１の閾値電圧Ｖｔｈｅｌを加えたレベルは、第３の電源電位Ｖｉｎｉ１から駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈを差し引いたレベルよりも高くなるように設定されている。すなわち、Ｖｃａｔ＋Ｖｔｈｅｌ＞Ｖｉｎｉ１−Ｖｔｈ（＞Ｖｉｎｉ２）のレベル関係となっている。

［回路動作の説明］
続いて、上記構成の画素回路１１をマトリクス状に２次元配置してなるアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の回路動作について、図３のタイミング波形図を用いて説明する。

図３には、あるｉ行目の画素回路１１を駆動する際に、書き込み走査回路１８から走査線１３を介して画素回路１１に与えられる書き込み信号ＷＳ、駆動走査回路１９から駆動線１４を介して画素回路１１に与えられる駆動信号ＤＳおよび第一，第二補正用走査回路２０，２１から第一，第二補正用走査線１５，１６を介して画素回路１１に与えられる第一，第二補正用走査信号ＡＺ１，ＡＺ２のタイミング関係、ならびに駆動トランジスタ３２のゲート電位Ｖｇおよびソース電位Ｖｓの変化をそれぞれ示している。

ここで、書き込みトランジスタ３３およびスイッチングトランジスタ３５，３６がＮチャネル型であるために、書き込み信号ＷＳおよび第一，第二補正用走査信号ＡＺ１，ＡＺ２については、高レベル（本例では、電源電位ＶＤＤ；以下、「“Ｈ”レベル」と記述する）の状態をアクティブ状態とし、低レベル（本例では、電源電位ＶＳＳ（ＧＮＤ）；以下、「“Ｌ”レベル」と記述する）の状態を非アクティブ状態とする。また、スイッチングトランジスタ３４がＰチャネル型であるために、駆動信号ＤＳについては、“Ｌ”レベルの状態をアクティブ状態とし、“Ｈ”レベルの状態を非アクティブ状態とする。

時刻ｔ１で駆動信号ＤＳが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに遷移し、スイッチングトランジスタ３４が非導通になった状態で、時刻ｔ２で第二補正用走査信号ＡＺ２が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに遷移し、スイッチングトランジスタ３６が導通状態となることにより、駆動トランジスタ３２のソースにはスイッチングトランジスタ３６を介して電源電位Ｖｉｎｉ２が印加される。

このとき、先述したように、Ｖｉｎｉ２＜Ｖｃａｔ＋Ｖｔｈｅｌのレベル関係にあるために、有機ＥＬ素子３１は逆バイアス状態となる。したがって、有機ＥＬ素子３１には電流が流れず、非発光状態にある。

次に、時刻ｔ３で第一補正用走査信号ＡＺ１が“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに遷移し、スイッチングトランジスタ３５が導通状態となることにより、駆動トランジスタ３２のゲートにはスイッチングトランジスタ３５を介して電源電位Ｖｉｎｉ１が印加される。このとき、駆動トランジスタ３２のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは、Ｖｉｎｉ１−Ｖｉｎｉ２という値をとる。ここで、先述したように、Ｖｏｆｓ−Ｖｉｎｉ１＞Ｖｔｈのレベル関係を満たしている。

（Ｖｔｈ補正期間）
次に、時刻ｔ４で第二補正用走査信号ＡＺ２が“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに遷移し、スイッチングトランジスタ３６が非導通状態となり、その後、時刻ｔ５で駆動信号ＤＳが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに遷移し、スイッチングトランジスタ３４が導通状態となることにより、駆動トランジスタ３２にはそのゲート−ソース間の電位差Ｖｇｓに応じた電流が流れる。

このとき、駆動トランジスタ３２のソース電位Ｖｓよりも有機ＥＬ素子３１のカソード電位Ｖｃａｔ（電源電位ＶＳＳ）が高く、有機ＥＬ素子３１が逆バイアス状態にあり、駆動トランジスタ３２から流れる電流がノードＮ１１→保持容量３７→ノードＮ１２→スイッチングトランジスタ３５→電源電位Ｖｉｎｉ１の経路で流れるために、当該電流に応じた電荷が保持容量３７に充電され、またこの充電に伴って駆動トランジスタ３２のソース電位Ｖｓが電源電位Ｖｉｎｉ１から時間の経過とともに徐々に上昇する。

そして、一定時間が経過し、駆動トランジスタ３２のゲート−ソース間（Ｎ１１−Ｎ１２間）の電位差Ｖｇｓが当該駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈと等しくなったところで、駆動トランジスタ３２がカットオフし、駆動トランジスタ３２に電流が流れなくなるために、駆動トランジスタ３２のゲート−ソース間（Ｎ１１−Ｎ１２間）の電位差Ｖｇｓ、即ち閾値電圧Ｖｔｈが閾値補正用の電位として保持容量３７に保持される。

その後、時刻ｔ６で駆動信号ＤＳが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに遷移し、スイッチングトランジスタ３４が非導通状態となる。この時刻ｔ５から時刻ｔ６までの期間が駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈを検出して保持容量３８に保持する期間である。ここでは、この一定期間ｔ５−ｔ６をＶｔｈ補正期間と呼んでいる。次いで、時刻ｔ７で第一補正用走査信号ＡＺ１が“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに遷移し、スイッチングトランジスタ３５が非導通状態になる。

（書き込み期間）
その後、時刻ｔ８で書き込み信号ＷＳが“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに遷移することで、書き込みトランジスタ３３によって入力信号電圧Ｖｓｉｇがサンプリングされ、画素内に書き込まれるために、駆動トランジスタ３２のゲート電位Ｖｇが入力信号電圧Ｖｓｉｇになる。この入力信号電圧Ｖｓｉｇは保持容量３７に保持される。

このとき、駆動トランジスタ３２のソース電位Ｖｓは、書き込みトランジスタ３３の導通時のゲート電位Ｖｇの振幅に対して保持容量３８と有機ＥＬ素子３１の容量カップリングによって上昇する。ここで、保持容量３８の容量値をＣｃｓ、有機ＥＬ素子３１の容量値をＣｏｌｅｄ、駆動トランジスタ３２のゲート電位Ｖｇの上昇分をΔＶｇとすると、駆動トランジスタ３２のソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶｓは、先述した式（２）の関係式で表される。

また、書き込みトランジスタ３３によって書き込まれた入力信号電圧Ｖｓｉｇは、保持容量３７に保持されている閾値電圧Ｖｔｈに足し込まれる形で当該保持容量３７に保持される。このとき、保持容量３７の保持電圧は、Ｖｓｉｇ−Ｖｉｎｉ１＋Ｖｔｈとなる。ここで、理解を容易にするために、Ｖｉｎｉ１＝０Ｖとすると、ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは、Ｖｓｉｇ＋Ｖｔｈとなる。

このように、保持容量３８にあらかじめ閾値電圧Ｖｔｈを保持しておくことで、駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈの画素ごとのバラツキや経時変化を補正することが可能になる。すなわち、信号電圧Ｖｓｉｇによる駆動トランジスタ３２の駆動の際に、当該駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈが保持容量３８に保持した閾値電圧Ｖｔｈと相殺される、換言すれば、閾値電圧Ｖｔｈの補正が行われるために、画素ごとに閾値電圧Ｖｔｈにバラツキや経時変化があったとしても、駆動トランジスタ３２による有機ＥＬ素子３１の駆動に対する閾値電圧Ｖｔｈの影響をキャンセルすることができるために、閾値電圧Ｖｔｈにバラツキや経時変化の影響を受けることなく、有機ＥＬ素子３１の発光輝度を一定に保つことができることになる。

（移動度補正期間）
その後、書き込みトランジスタ３３が導通したまま、時刻ｔ９で駆動信号ＤＳが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに遷移し、スイッチングトランジスタ３４が導通状態になることで、電源電位ＶＤＤから駆動トランジスタ３２への電流供給が開始される。なお、時刻ｔ８から時刻ｔ９までの期間が１水平期間（１Ｈ）となる。ここで、Ｖｉｎｉ１−Ｖｔｈ＜Ｖｔｈｅｌと設定しておくことにより、有機ＥＬ素子３１が逆バイアス状態におかれる。

有機ＥＬ素子３１が逆バイアス状態にあることで、当該有機ＥＬ素子３１はダイオード特性ではなく単純な容量特性を示すようになる。したがって、駆動トランジスタ３２に流れるドレイン・ソース間電流Ｉｄｓは、保持容量３７の容量値Ｃｓと有機ＥＬ素子３１の容量成分の容量値Ｃｏｌｅｄとを合成した容量Ｃ（＝Ｃｓ＋Ｃｏｌｅｄ）に書き込まれていく。この書き込みにより、駆動トランジスタ３２のソース電位Ｖｓが上昇する。

ソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶｓは、保持容量３８に保持された駆動トランジスタ３２のゲート−ソース間の電位差Ｖｇｓから差し引かれるように、換言すれば、保持容量３８の充電電荷を放電するように作用することになるので、負帰還をかけられたことになる。すなわち、ソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶｓは負帰還の帰還量となる。このとき、ゲート−ソース間の電位差Ｖｇｓは、Ｖｓｉｇ−ΔＶｓ＋Ｖｔｈとなる。

このように、駆動トランジスタ３２に流れる電流（ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓ）を当該駆動トランジスタ３２のゲート入力（ゲート−ソース間の電位差）に負帰還することで、各画素の駆動トランジスタ３２のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓの移動度μに対する依存性を打ち消す、即ち駆動トランジスタ３２の移動度μのバラツキを補正することが可能になる。

書き込み信号ＷＳのアクティブ期間（“Ｈ”レベル期間）と駆動信号ＤＳのアクティブ期間（“Ｌ”レベル期間）とがオーバーラップする期間Ｔ（ｔ９−ｔ１０）、即ち書き込みトランジスタ３３とスイッチングトランジスタ３４が共に導通状態となるオーバーラップ期間を移動度補正期間とする。

ここで、移動度μが高い駆動トランジスタと移動度μが低い駆動トランジスタとを考えた場合、この移動度補正期間Ｔに移動度μが高い駆動トランジスタは、移動度μが低い駆動トランジスタに対してソース電位Ｖｓが大きく上昇する。また、ソース電位Ｖｓが大きく上昇するほど、駆動トランジスタ３２のゲート−ソース間の電位差が小さくなり、電流が流れにくくなる。

つまり、移動度補正期間Ｔを調整することにより、移動度μの違う駆動トランジスタ３２で同じドレイン・ソース間電流Ｉｄｓを流すことができる。この移動度補正期間Ｔで決めた駆動トランジスタ３２のゲート−ソース間電位差Ｖｇｓを保持容量３８で維持して、当該ゲート−ソース間電位差Ｖｇｓに応じた電流（ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓ）を駆動トランジスタ３２が有機ＥＬ素子３１に流すことによって当該有機ＥＬ素子３１が発光する。

（発光期間）
時刻ｔ１０で書き込み信号ＷＳが“Ｌ”レベルになり、書き込みトランジスタ３３が非導通状態になることで、移動度補正期間Ｔが終了し、発光期間に入る。この発光期間では駆動トランジスタ３２のソース電位Ｖｓは、有機ＥＬ素子３１の駆動電圧まで上昇する。ソース電位Ｖｓの上昇により、駆動トランジスタ３２のゲートがデータ線１７から切り離されてフローティング状態にあるために、保持容量３７を介してゲート電位Ｖｇも上昇する。

このとき、駆動トランジスタ３２のゲートの寄生容量をＣｇとすると、ゲート電位Ｖｇの上昇分ΔＶｇは次式（３）で表される。
ΔＶｇ＝ΔＶｓ×｛Ｃｃｓ／（Ｃｃｓ＋Ｃｇ）｝ ……（３）
その間、保持容量３７に保持されたゲート−ソース間電位差Ｖｇｓは、Ｖｓｉｇ−ΔＶｓ＋Ｖｔｈの値を維持する。

そして、駆動トランジスタ３２のソース電位Ｖｓの上昇に伴い、有機ＥＬ素子３１の逆バイアス状態が解消され、駆動トランジスタ３２から有機ＥＬ素子３１に対して先述した式（１）で与えられる一定のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓが供給されるために、有機ＥＬ素子３１は実際に発光を開始する。

このときのドレイン・ソース間電流Ｉｄｓ対ゲート−ソース間電位差Ｖｇｓの関係は、先述した式（１）のＶｇｓにＶｓｉｇ−ΔＶｓ＋Ｖｔｈを代入することで、次式（４）で与えられる。
Ｉｄｓ＝ｋμ（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）²
＝ｋμ（Ｖｓｉｇ−ΔＶ）² ……（４）
上記の式（４）において、ｋ＝（１／２）（Ｗ／Ｌ）Ｃｏｘである。

この式（４）から明らかなように、駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈの項がキャンセルされており、駆動トランジスタ３２から有機ＥＬ素子３１に供給されるドレイン・ソース間電流Ｉｄｓは、駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈに依存しないことが分かる。基本的に、ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓは入力信号電圧Ｖｓｉｇによって決まる。換言すると、有機ＥＬ素子３１は、駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈのバラツキや経時変化の影響を受けることなく、入力信号電圧Ｖｓｉｇに応じた輝度で発光する。

また、上記の式（４）から明らかなように、入力信号電圧Ｖｓｉｇは、ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓの駆動トランジスタ３２のゲート入力への負帰還によって帰還量ΔＶｓで補正されている。この帰還量ΔＶｓは、式（４）の係数部に位置する移動度μの効果を打ち消すように作用する。したがって、ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓは、実質的に、入力信号電圧Ｖｓｉｇのみに依存することになる。すなわち、有機ＥＬ素子３１は、駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈのみならず、駆動トランジスタ３２の移動度μのバラツキや経時変化の影響を受けることなく、入力信号電圧Ｖｓｉｇに応じた輝度で発光する。その結果、スジや輝度ムラのない均一な画質を得ることができる。

ここで、電流駆動型の電気光学素子である有機ＥＬ素子３１を含む画素回路１１がマトリクス状に配置されてなるアクティブマトリクス型表示装置においては、有機ＥＬ素子３１の発光時間が長くなると、当該有機ＥＬ素子３１のＩ−Ｖ特性が変化してしまう。それがために、有機ＥＬ素子３１のアノード電極と駆動トランジスタ３２のソースとの接続ノードＮ１１の電位も変化する。

これに対して、本実施形態に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置では、駆動トランジスタ３２のゲート−ソース間電位差Ｖｇｓが一定値に保たれているために、有機ＥＬ素子３１に流れる電流は変化しない。したがって、有機ＥＬ素子３１のＩ−Ｖ特性が劣化したとしても、一定のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓが有機ＥＬ素子３１に流れ続けるために、有機ＥＬ素子３１の発光輝度が変化することはない（有機ＥＬ素子３１の特性変動に対する補償機能）。

また、入力信号電圧Ｖｓｉｇが書き込まれる前に駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈをあらかじめ保持容量３７に保持しておくことで、駆動トランジスタ３２の閾値電圧Ｖｔｈをキャンセル（補正）し、当該閾値電圧Ｖｔｈのバラツキや経時変化の影響を受けない一定のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓを有機ＥＬ素子３１に流すことができるために、高画質の表示画像を得ることができる（駆動トランジスタ３２のＶｔｈ変動に対する補償機能）。

さらに、移動度補正期間ｔ９−ｔ１０において、ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓを駆動トランジスタ３２のゲート入力へ負帰還し、その帰還量ΔＶｓによって入力信号電圧Ｖｓｉｇを補正することで、駆動トランジスタ３２のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓの移動度μに対する依存性を打ち消し、入力信号電圧Ｖｓｉｇのみに依存するドレイン・ソース間電流Ｉｄｓを有機ＥＬ素子３１に流すことができるため、駆動トランジスタ３２の移動度μのバラツキや経時変化に起因するスジや輝度ムラのない均一な画質の表示画像を得ることができる（駆動トランジスタ３２の移動度μに対する補償機能）。

ここまでは、複数の発光色、例えばＲ，Ｇ,Ｂの３色を単位として画素が配置されてなるカラー表示装置において、各発光色の画素に共通の技術として説明してきたが、実際には、各色を発光する有機ＥＬ素子の材料や膜厚が異なることによって各色を発光する有機ＥＬ素子の容量Ｃｏｌｅｄが異なる。

図４は、有機ＥＬ素子の基本的な構成例を示す断面図である。図４に示すように、有機ＥＬ素子は、透明ガラス等からなる基板４１上に、透明導電膜からなる第１の電極（例えば、陽極）４２を形成し、その上にさらに正孔輸送層４３、発光層４４、電子輸送層４５および電子注入層４６を順次堆積させて有機層４７を形成した後、この有機層４７の上に金属からなる第２の電極（例えば、陰極）４８を形成した構成となっている。そして、第１の電極４２と第２の電極４８との間に直流電圧Ｅを印加することで、発光層４４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。

かかる構成の有機ＥＬ素子においては、発光層４４の材料や有機ＥＬ素子４７の膜厚などによって発光色が決まることになる。すなわち、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色を発光する有機ＥＬ素子ごとに有機ＥＬ素子の材料や膜厚ｔが異なる。有機ＥＬ素子の材料や膜厚ｔが異なると、有機ＥＬ素子の容量Ｃｏｌｅｄが変わる。すなわち、各色を発光する有機ＥＬ素子の材料や膜厚ｔが異なることによって各色を発光する有機ＥＬ素子の容量Ｃｏｌｅｄが異なることになる。

発光する色によって有機ＥＬ素子３１の容量Ｃｏｌｅｄが異なると、先述した式（２）から明らかなように、駆動トランジスタ３２のゲート電位の上昇分ΔＶｇがＲ，Ｇ，Ｂで同じでも、駆動トランジスタ３２のソース電位の上昇分ΔＶｓがＲ，Ｇ，Ｂで異なることになる。その結果、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素に同一レベル（電圧値）の信号電圧Ｖｓｉｇを入力したとしても、Ｒ，Ｇ，Ｂの各有機ＥＬ素子の駆動電圧が信号電圧Ｖｓｉｇに対応した電圧値にならないためにホワイトバランスが崩れる。

そこで、本実施形態では、有機ＥＬ素子３１に加えて、当該有機ＥＬ素子３１を駆動する駆動トランジスタ３２と、入力信号電圧Ｖｓｉｇをサンプリングして画素内に書き込む書き込みトランジスタ３３と、駆動トランジスタ３２のゲートとソースとの間に接続され、書き込みトランジスタ３３によって書き込まれた入力信号電圧Ｖｓｉｇを保持する保持容量３７とを少なくとも有する画素回路１１が、有機ＥＬ素子３１の発光色が異なる複数色（本例では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色）を単位として配置されてなる有機ＥＬ表示装置において、保持容量３７の容量値Ｃｃｓを発光色が異なる画素間で異ならせるようにしている。

Ｒ，Ｇ，Ｂの３色において、波長の長短（Ｒ＞Ｇ＞Ｂ）の関係から有機ＥＬ素子の膜厚はＲ＞Ｇ＞Ｂの大小の関係にあるために、有機ＥＬ素子の容量Ｃｏｌｅｄの大小関係は、膜厚と逆にＢが一番大きく、Ｂ＞Ｇ＞Ｒとなる。その容量比は、一例として、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：１．２：１．５の関係となる。

そこで、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素の保持容量３７の容量値Ｃｃｓを、Ｒ，Ｇ，Ｂの各有機ＥＬ素子の容量Ｃｏｌｅｄの容量比に応じて決定する。好ましくは、有機ＥＬ素子の容量Ｃｏｌｅｄの容量比が上記の関係（Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１：１．２：１．５）の場合は、先述した式（２）から、保持容量３７の容量比もＲ：Ｇ：Ｂ＝１：１．２：１．５となるように決定する。

このように、保持容量３７の容量比については、有機ＥＬ素子の容量Ｃｏｌｅｄの容量比と同じになるように決定するのに対して、保持容量３７のＲ，Ｇ，Ｂごとの容量値Ｃｃｓについては、好ましくは次のようにして決定する。

保持容量３７の容量値Ｃｃｓと駆動トランジスタ３２のゲート−ソース間電位差Ｖｇｓとの間に、図５に示すように、容量値Ｃｃｓがある容量値Ｃｃｓ０でゲート−ソース間電位差Ｖｇｓがピーク値をとり、容量値Ｃｃｓが容量値Ｃｃｓ０から小さくなるにつれて、あるいは大きくなるにつれてゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが指数関数的に小さくなる関係にある。そこで、保持容量３７のＲ，Ｇ，Ｂごとの容量値Ｃｃｓについては、有機ＥＬ素子３１の特性（駆動電圧や容量Ｃｏｌｅｄ）に合わせて、上記の容量比の関係を維持しつつ、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが最も大きくなる容量値Ｃｃｓ０（その近傍を含む）になるように決定するようにする。

ここで、保持容量３７の容量値Ｃｃｓを発光色が異なる画素間で異なることによる作用効果について説明する。

先ず、書き込みトランジスタ３３が入力信号電圧Ｖｓｉｇをサンプリングして画素内に書き込むときに、先述したように、駆動トランジスタ３２のゲート電位Ｖｇの振幅に対して、有機ＥＬ素子３１の発光時の保持容量３７と有機ＥＬ素子３１の容量カップリングによってＲ，Ｇ，Ｂの各画素間で駆動トランジスタ３２のソース電位Ｖｓが異なる。このとき、先述した式（２）から明らかなように、保持容量３７の容量値Ｃｃｓが小さいほど駆動トランジスタ３２のソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶｓが小さいので、駆動トランジスタ３２のゲート−ソース間電位差Ｖｇｓが大きくなる。

また、有機ＥＬ素子３１の発光時に、駆動トランジスタ３２のソース電位Ｖｓが有機ＥＬ素子３１の駆動電圧まで上昇するが、そのときの駆動トランジスタ３２のゲート電位Ｖｇの上昇量ΔＶｇは、先述した式（３）から明らかなように、保持容量３７の容量値Ｃｃｓが大きいほどソース電位Ｖｓの上昇量ΔＶｓと等しくなる。このとき、駆動トランジスタ３２のゲート−ソース間電位差Ｖｇｓは、信号書き込み動作時には保持容量３７の容量値Ｃｃｓが小さいほど大きくなり、有機ＥＬ素子３１の発光時には保持容量３７の容量値Ｃｃｓが大きいほど大きくなる。

この動作原理を用いて、保持容量３７の容量値Ｃｃｓを発光色が異なる画素ごとに異ならせ、信号書き込み時のゲート−ソース間電位差Ｖｇｓと有機ＥＬ素子３１の発光時のゲート−ソース間電位差Ｖｇｓとの変化分をＲ，Ｇ，Ｂの各画素間で調整することにより、同一レベルの信号電圧Ｖｓｉｇの入力に対して、各色の有機ＥＬ素子３１の駆動電圧が入力信号電圧Ｖｓｉｇに対応した電圧値になるために、発光色ごとに異なる有機ＥＬ素子３１の容量Ｃｏｌｅｄの影響を受けることなく、ホワイトバランスを保つことができる。その結果、より自然な色合いの画表示を実現できる。

また、保持容量３７の容量値Ｃｃｓを決定するに当たっては、図５を用いて説明したように、駆動トランジスタ３２のゲート−ソース間電位差Ｖｇｓを最も（その近傍を含む）確保できる容量値に決定するのが好ましい。駆動トランジスタ３２のゲート−ソース間電位差Ｖｇｓを最も確保できるようにすることで、その分だけ入力信号電圧Ｖｓｉｇの振幅を小さくできるために、信号電圧Ｖｓｉｇを供給するデータ線駆動回路２２（図１参照）の消費電力を低減でき、もって表示装置全体の低消費電力化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、画表示の単位となる複数色を赤，緑，青の３色としたが、これら３色の組み合わせに限られるものではなく、当該３色の組み合わせにさらに例えば白を加えた４色の組み合わせとしたり、あるいは、他の色の組み合わせとしたりすることも可能である。

また、本発明が適用される有機ＥＬ表示装置の画素回路（画素）としては、図１に示した画素回路１１の回路例に限られるものではなく、有機ＥＬ素子３１に加えて、少なくとも、有機ＥＬ素子３１を駆動する駆動トランジスタ３２と、入力信号電圧Ｖｓｉｇをサンプリングして書き込む書き込みトランジスタ３３と、駆動トランジスタ３２のゲートとソースとの間にに接続され、書き込みトランジスタ３３によって書き込まれる入力信号電圧Ｖｓｉｇを保持する保持容量３７とを含む回路構成の画素回路であれば良い。

また、上記実施形態では、画素回路１１の電気光学素子として、有機ＥＬ素子３１を用いた有機ＥＬ表示装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこの適用例に限られるものではなく、デバイスに流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の電気光学素子（発光素子）を用いた表示装置全般に対して適用可能である。

本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置および当該表示装置に用いられる画素回路の構成を示す回路図である。 駆動トランジスタのドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ−ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓの特性図である。 アクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の回路動作を説明するためのタイミング波形図である。 有機ＥＬ素子の基本的な構成例を示す断面図である。 保持容量の容量値Ｃｃｓと駆動トランジスタのゲート−ソース間電圧Ｖｇｓとの関係を示す図である。

符号の説明

１１…画素回路（画素）、１２…画素アレイ部、１３…走査線、１４…駆動線、１５…第一補正用走査線、１６…第二補正用走査線、１７…データ線（信号線）、１８…書き込み走査回路、１９…駆動走査回路、２０…第一補正用走査回路、２１…第二補正用走査回路、２２…データ線駆動回路、３１…有機ＥＬ素子、３２…駆動トランジスタ、３３…書き込みトランジスタ、３４，３５，３６…スイッチングトランジスタ、３７…保持容量

Claims (3)

1. 電気光学素子と、前記電気光学素子を駆動する駆動トランジスタと、入力信号電圧をサンプリングして画素内に書き込む書き込みトランジスタと、前記駆動トランジスタのゲートとソースとの間に接続され、前記書き込みトランジスタによって書き込まれた前記入力信号電圧を保持する保持容量とを有する画素が、前記電気光学素子の発光色が異なる複数色を単位として配置されてなる表示装置であって、
   前記保持容量は、発光色が異なる画素間で容量値が異なる
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記保持容量の容量値は、前記複数色をそれぞれ発光する各発光色に対応した前記電気光学素子の容量比に応じて決定される
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記保持容量の容量値は、当該容量値と前記駆動トランジスタのゲート−ソース間電位差との関係において、当該ゲート−ソース間電位差を最も確保できる値に決定される
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
   

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