JP2008051990A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精細化に伴って電気光学素子の寄生容量の容量値が小さくなったとしても、駆動トランジスタのソース電位の上昇分を抑え、駆動電圧を確保するようにする。
【解決手段】有機ＥＬ素子２１と、有機ＥＬ素子２１にソースにて接続され、当該有機ＥＬ素子２１を駆動する駆動トランジスタ２２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２３と、駆動トランジスタ２２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２３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２４とを含む画素２０が行列状に配置されてなる有機ＥＬ表示装置において、駆動トランジスタ２２のソースと有機ＥＬ素子２１のカソードノードとの間に補助容量２４を接続して、信号電圧Ｖｓｉｇの書き込み動作において駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓの上昇を抑える。
【選択図】図２

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行列状（マトリクス状）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、映像信号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

ところで、近年、表示装置の高精細化、低消費電力化が進んでいる。そして、表示装置の高精細化が進と、有機ＥＬ素子のサイズが小さくなり、それに伴って有機ＥＬ素子の寄生容量の容量値が小さくなる。また、表示装置の低消費電力化が進と、画素に書き込む映像信号の振幅幅も小さくなる。

ここで、映像信号の書き込みトランジスタによる書き込み動作において、駆動トランジスタのゲート電位が上昇する際に、保持容量と有機ＥＬ素子の寄生容量とのカップリングによって駆動トランジスタのソース電位が上昇する。ゲート電位の上昇分をΔＶｇ、保持容量の容量値をＣｃｓ、寄生容量の容量値をＣｅｌとすると、ソース電位の上昇分ΔＶｓは、次式（１）で与えられる。
ΔＶｓ＝ΔＶｇ×｛Ｃｃｓ／（Ｃｃｓ＋Ｃｅｌ）｝ ……（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。

そして、表示装置の高精細化に伴って有機ＥＬ素子の寄生容量の容量値Ｃｅｌが小さくなると、上記式（１）から明らかなように、駆動トランジスタのソース電位の上昇分ΔＶｓが大きくなる。その結果、駆動トランジスタの駆動電圧、即ちゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが小さくなるために、入力される映像信号の信号電位に対応した発光輝度が得られなくなる。映像信号の振幅値を大きくすることで、発光輝度の低下を抑えることはできるものの、それでは表示装置の低消費電力化に逆行することになる。

以上では、電気光学素子が有機ＥＬ素子の場合を例に挙げて従来の問題点について述べたが、有機ＥＬ素子の場合に限らず、寄生容量を持つ電気光学素子全般に対して言えることである。

そこで、本発明は、高精細化に伴って電気光学素子の寄生容量の容量値が小さくなったとしても、駆動トランジスタのソース電位の上昇分を抑え、駆動トランジスタの駆動電圧を確保するようにした表示装置を提供することを目的とする。

本発明による表示装置は、電気光学素子と、前記電気光学素子にソースにて接続され、当該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、前記駆動トランジスタのソースと固定電位ノードとの間に接続された補助容量とを有する画素が行列状に配置された構成となっている。

上記構成の表示装置において、補助容量は、駆動トランジスタのソースと固定電位ノードとの間に接続されていることで、駆動トランジスタのソースに接続された電気光学素子の寄生容量に対して並列に接続されていることになる。これにより、書き込みトランジスタによる書き込み動作において、駆動トランジスタのソース電位は、保持容量と補助容量との合成の容量値に応じて上昇することになるが、補助容量の容量値に対応する分だけ電位の上昇分が抑えられる。

本発明によれば、高精細化に伴って電気光学素子の寄生容量の容量値が小さくなったとしても、その減少分を補助容量の容量値で補うことで、書き込みトランジスタによる書き込み動作において、駆動トランジスタのソース電位の上昇を抑えることができるために、映像信号の振幅値を大きくしなくても、駆動トランジスタの駆動電圧を確保することができる。

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、例えば有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すシステム構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１０は、画素（ＰＸＬＣ）２０が行列状（マトリクス状）に２次元配置されてなる画素アレイ部３０と、当該画素アレイ部３０の周辺に配置され、各画素２０を駆動する駆動部、即ち書き込み走査回路４０、電源走査回路５０および水平駆動回路６０とを有する構成となっている。画素アレイ部３０には、ｍ行ｎ列の画素配列に対して、画素行ごとに走査線３１−１〜３１−ｍと電源供給線３２−１〜３２−ｍとが配線され、画素列ごとに信号線３３−１〜３３−ｎが配線されている。

画素アレイ部３０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３０の各画素２０は、アモルファスシリコンＴＦＴ(Thin Film Transistor;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。低温ポリシリコンＴＦＴを用いる場合には、走査回路４０、電源走査回路５０および水平駆動回路６０についても、画素アレイ部３０を形成するパネル（基板）上に実装することができる。

書き込み走査回路４０は、走査線３１−１〜３１−ｍに順次走査信号ＷＳＬ１〜ＷＳＬｍを供給して画素２０を行単位で線順次走査する。電源走査回路５０は、書き込み走査回路４０による線順次走査に同期して、電源供給線３２−１〜３２−ｍに第１電位Ｖｃｃ＿Ｈとそれよりも低い第２電位Ｖｃｃ＿Ｌで切り替わる電源電圧を供給する。水平駆動回路６０は、信号線３３−１〜３３−ｎに対して輝度情報に応じた映像信号の信号電位Ｖｓｉｇと基準電位Ｖｏとを適宜供給する。ここで、第２電位Ｖｃｃ＿Ｌは、基準電位Ｖｏよりも十分に低い電位である。

（画素回路）
図２は、画素（画素回路）２０の具体的な構成例を示す回路図である。図２に示すように、画素２０は、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、例えば有機ＥＬ素子３１を発光素子として有し、当該有機ＥＬ素子３１に加えて、駆動トランジスタ２２、書き込みトランジスタ２３、保持容量２４および補助容量２５を有する構成となっている。

ここで、駆動トランジスタ２２および書き込みトランジスタ２３としてＮ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２２および書き込みトランジスタ２３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２１は、カソードノード（カソード電極）が、全ての画素２０に対して共通に配線された共通電源供給線３４に接続されている。なお、有機ＥＬ素子２１は、寄生容量２６を持っている。駆動トランジスタ２２は、ソースが有機ＥＬ素子２１のアノードノード（アノード電極）に接続され、ドレインが電源供給線３２（３２−１〜３２−ｍ）に接続されている。書き込みトランジスタ２３は、ゲートが走査線３１（３１−１〜３１−ｍ）に接続され、ソースが信号線３３（３３−１〜３３−ｎ）に接続され、ドレインが駆動トランジスタ２２のゲートに接続されている。

保持容量２４は、一端が駆動トランジスタ２２のゲートに接続され、他端が駆動トランジスタ２２のソース（有機ＥＬ素子２１のアノードノード）に接続されている。補助容量２５は、一端が駆動トランジスタ２２のソースに接続され、他端が基準電位ノード、例えば有機ＥＬ素子２１のカソードノード（共通電位供給線３４）に接続されている。すなわち、補助容量２５は、有機ＥＬ素子２１の寄生容量２６に対して並列に接続されている。

かかる構成の画素２０において、書き込みトランジスタ２３は、書き込み走査回路４０から走査線３１を通してゲートに印加される走査信号ＷＳＬに応答して導通状態となることにより、信号線３３を通して水平駆動回路６０から供給される映像信号の信号電位Ｖｓｉｇをサンプリングして画素２０内に書き込む。この書き込まれた信号電位Ｖｓｉｇは、保持容量２４に保持される。

駆動トランジスタ２２は、電源供給線３２の電位が第１電位Ｖｃｃ＿Ｈにあるときに、当該電源供給線３２から電流の供給を受けて、保持容量２４に保持された信号電位Ｖｓｉｇに応じた駆動電流を有機ＥＬ素子２１に供給することによって当該有機ＥＬ素子２１を電流駆動する。この画素構成において、駆動トランジスタ２２のソースと基準電位ノードとの間に補助容量２５を接続した点が本発明の特徴とするところであり、補助容量２５の作用効果については後で詳細に説明する。

（閾値補正機能）
ここで、電源走査回路５０は、書き込みトランジスタ２３が導通した後で、水平駆動回路６０が信号線３３（３３−１〜３３−ｎ）に基準電位Ｖｏを供給している間に、電源供給線３２（３２−１〜３２−ｍ）の電位を第１電位Ｖｃｃ＿Ｈと第２電位Ｖｃｃ＿Ｌとの間で切り替える。この電源電位の切り替えにより、駆動トランジスタ２２の閾値電圧Ｖｔｈに相当する電圧が保持容量２４に保持される。

保持容量２４に駆動トランジスタ２２の閾値電圧Ｖｔｈに相当する電圧を保持するのは次の理由による。駆動トランジスタ２２の製造プロセスのばらつきや経時変化により、各画素ごとに駆動トランジスタ２２の閾値電圧Ｖｔｈや移動度μなどの特性変動がある。この特性変動により、駆動用トランジスタ２２に同一のゲート電位を与えても、画素ごとにドレイン・ソース間電流（駆動電流）Ｉｄｓが変動し、発光輝度のばらつきとなって現れる。この閾値電圧Ｖｔｈの画素ごとのばらつきの影響をキャンセル（補正）するために、閾値電圧Ｖｔｈに相当する電圧を保持容量２４に保持するのである。

駆動トランジスタ２２の閾値電圧Ｖｔｈの補正は次のようにして行われる。すなわち、保持容量２４にあらかじめ閾値電圧Ｖｔｈを保持しておくことで、信号電圧Ｖｓｉｇによる駆動トランジスタ２２の駆動の際に、当該駆動トランジスタ２２の閾値電圧Ｖｔｈが保持容量２４に保持した閾値電圧Ｖｔｈに相当する電圧と相殺される、換言すれば、閾値電圧Ｖｔｈの補正が行われる。

これが閾値補正機能である。この閾値補正機能により、画素ごとに閾値電圧Ｖｔｈにばらつきや経時変化があったとしても、それらの影響を受けることなく、有機ＥＬ素子２１の発光輝度を一定に保つことができることになる。閾値補正の原理については後で詳細に説明する。

（移動度補正機能）
図２に示した画素２０は、上述した閾値補正機能に加えて、移動度補正機能を備えている。すなわち、水平駆動回路６０が映像信号の信号電位Ｖｓｉｇを信号線３３（３３−１〜３３−ｎ）に供給している期間で、かつ、書き込み走査回路４０から出力される走査信号ＷＳＬ（ＷＳＬ１〜ＷＳＬｍ）に応答して書き込みトランジスタ２３が導通する期間、即ち移動度補正期間において、保持容量２４に信号電位Ｖｓｉｇを保持する際に、駆動トランジスタ２２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移動度補正が行われる。この移動度補正の具体的な原理および動作については後述する。

（ブートストラップ機能）
図２に示した画素２０はさらにブートストラップ機能も備えている。すなわち、水平駆動回路６０は、保持容量２４に信号電位Ｖｓｉｇが保持された段階で走査線３１（３１−１〜３１−ｍ）に対する走査信号ＷＳＬ（ＷＳＬ１〜ＷＳＬｍ）の供給を解除し、書き込みトランジスタ２３を非導通状態にして駆動トランジスタ２２のゲートを信号線３３（３３−１〜３３−ｎ）から電気的に切り離する。これにより、駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓの変動にゲート電位Ｖｇが連動するために、駆動トランジスタ２２のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓを一定に維持することができる。

（回路動作）
次に、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置１０の回路動作について、図３のタイミングチャートを基に、図４および図５の動作説明図を用いて説明する。なお、図４および図５の動作説明図では、図面の簡略化のために、書き込みトランジスタ２３をスイッチのシンボルで図示し、また補助容量２５および有機ＥＬ素子２１の寄生容量２６についてはそれらの合成容量Ｃとして図示している。

図３のタイミングチャートでは、時間軸を共通にして、走査線３１（３１−１〜３１−ｍ）の電位変化、電源供給線３２（３２−１〜３２−ｍ）の電位変化、駆動トランジスタ２２のゲート電位Ｖｇおよびソース電位Ｖｓの変化を表している。

＜発光期間＞
図３のタイミングチャートにおいて、時刻ｔ１以前は有機ＥＬ素子２１が発光状態にある（発光期間）。この発光期間では、電源供給線３２の電位が高電位Ｖｃｃ＿Ｈ（第１電位）にあり、図４（Ａ）に示すように、電源供給線３２から駆動トランジスタ２２を通して有機ＥＬ素子２１に駆動電流（ドレイン・ソース間電流）Ｉｄｓが供給されるため、有機ＥＬ素子２１が駆動電流Ｉｄｓに応じた輝度で発光する。

＜閾値補正準備期間＞
そして、時刻ｔ１になると線順次走査の新しいフィールドに入り、図４（Ｂ）に示すように、電源供給線３２の電位が高電位Ｖｃｃ＿Ｈ（第１電位）から信号線３３の基準電位Ｖｏよりも十分に低い電位Ｖｃｃ＿Ｌ（第２電位）に遷移すると、駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓも低電位Ｖｃｃ＿Ｌにほぼ等しい電位となる。

次に、時刻ｔ２で書き込み走査回路４０から走査信号ＷＳＬが出力され、走査線３１の電位が高電位側に遷移することで、図４（Ｃ）に示すように、書き込みトランジスタ２３が導通状態となる。このとき、水平駆動回路６０から信号線３３に対して基準電位Ｖｏが供給されているために、駆動トランジスタ２２のゲート電位Ｖｇが基準電位Ｖｏになる。このとき、駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓは、基準電位Ｖｏよりも十分に低い電位Ｖｃｃ＿Ｌにある。

ここで、低電位Ｖｃｃ＿Ｌ（第２電位）については、駆動トランジスタ２２のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが、当該駆動トランジスタ２２の閾値電圧Ｖｔｈよりも大きくなるように設定しておくこととする。このように、駆動トランジスタ２２のゲート電位Ｖｇを基準電位Ｖｏ、ソース電位Ｖｓを低電位Ｖｃｃ＿Ｌにそれぞれ初期化することで、閾値電圧補正動作の準備が完了する。

＜閾値補正期間＞
次に、時刻ｔ３で、図４（Ｄ）に示すように、電源供給線３２の電位が低電位Ｖｃｃ＿Ｌから高電位Ｖｃｃ＿Ｈに切り替わると、駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓが上昇を開始する。やがて、駆動トランジスタ２２のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが当該駆動トランジスタ２２の閾値電圧Ｖｔｈになり、当該閾値電圧Ｖｔｈに相当する電圧が保持容量２４に書き込まれる。

ここでは、便宜上、閾値電圧Ｖｔｈに相当する電圧が保持容量２４に書き込む期間を閾値補正期間と呼んでいる。なお、この閾値補正期間において、電流が専ら保持容量２４側に流れ、有機ＥＬ素子２１側には流れないようにするために、有機ＥＬ素子２１がカットオフ状態となるように共通電源供給線３４の電位を設定しておくこととする。

＜書き込み期間／移動度補正期間＞
次に、時刻ｔ４で書き込み走査回路４０からの走査信号ＷＳＬの出力が停止し、走査線３１の電位が低電位側に遷移することで、図５（Ａ）に示すように、書き込みトランジスタ２３が非導通状態となる。このとき、駆動トランジスタ２２のゲートがフローティング状態になるが、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが駆動トランジスタ２２の閾値電圧Ｖｔｈに等しいために、当該駆動トランジスタ２２はカットオフ状態にある。したがって、ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓは流れない。

次に、時刻ｔ５で、図５（Ｂ）に示すように、信号線３３の電位が基準電位Ｖｏから映像信号の信号電位Ｖｓｉｇに遷移する。続いて、時刻ｔ６で書き込み走査回路４０から再び走査信号ＷＳＬが出力され、走査線３１の電位が高電位側に遷移することで、図５（Ｃ）に示すように、書き込みトランジスタ２３が導通状態になって映像信号の信号電位Ｖｓｉｇをサンプリングする。

この書き込みトランジスタ２３による信号電位Ｖｓｉｇのサンプリングにより、駆動トランジスタ２２のゲート電位Ｖｇが信号電位Ｖｓｉｇとなる。このとき、有機ＥＬ素子２１は始めカットオフ状態（ハイインピーダンス状態）にあるために、駆動トランジスタ２２のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓは有機ＥＬ素子２１に並列接続の合成容量Ｃに流れ込み、よって合成容量Ｃの充電が開始される。

合成容量Ｃの充電により、駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓが上昇を開始し、やがて駆動トランジスタ２２のゲート‐ソース間電圧ＶｇｓはＶｓｉｇ＋Ｖｔｈ−ΔＶとなる。すなわち、ソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶは、保持容量２４に保持された電圧（Ｖｓｉｇ＋Ｖｔｈ）から差し引かれるように、換言すれば、保持容量２４の充電電荷を放電するように作用し、負帰還がかけられたことになる。したがって、ソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶは負帰還の帰還量となる。

このように、駆動トランジスタ２２に流れるドレイン・ソース間電流Ｉｄｓを当該駆動トランジスタ２２のゲート入力に、即ちゲート‐ソース間電圧Ｖｇｓに負帰還することにより、駆動トランジスタ２２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、即ち移動度μの画素ごとのばらつきを補正する移動度補正が行われる。

より具体的には、映像信号の信号電位Ｖｓｉｇが高いほどドレイン・ソース間電流Ｉｄｓが大きくなるために、負帰還の帰還量（補正量）ΔＶの絶対値も大きくなる。したがって、発光輝度レベルに応じた移動度補正が行える。また、映像信号の信号電位Ｖｓｉｇを一定とした場合、駆動トランジスタ２２の移動度μが大きいほど負帰還の帰還量ΔＶの絶対値も大きくなるために、画素ごとの移動度μのばらつきを取り除くことができる。

＜発光期間＞
次に、時刻ｔ７で書き込み走査回路４０からの走査信号ＷＳＬの出力が停止し、走査線３１の電位が低電位側に遷移することで、図５（Ｄ）に示すように、書き込みトランジスタ２３が非導通状態となる。これにより、駆動トランジスタ２２のゲートは信号線３３から切り離される。これと同時に、ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓが有機ＥＬ素子２１に流れ始めることにより、有機ＥＬ素子２１のアノード電位はドレイン・ソース間電流Ｉｄｓに応じて上昇する。

有機ＥＬ素子２１のアノード電位の上昇は、即ち駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓの上昇に他ならない。駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓが上昇すると、保持容量２４のブートストラップ動作により、駆動トランジスタ２２のゲート電位Ｖｇも連動して上昇する。このとき、ゲート電位Ｖｇの上昇量はソース電位Ｖｓの上昇量に等しくなる。故に、発光期間中駆動トランジスタ２２のゲート‐ソース間電圧ＶｇｓはＶｉｎ＋Ｖｔｈ−ΔＶで一定に保持される。

（閾値補正の原理）
ここで、駆動トランジスタ２２の閾値補正の原理について説明する。駆動トランジスタ２２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。これにより、有機ＥＬ素子２１には駆動トランジスタ２２から、次式（１）で与えられる一定のドレイン・ソース間電流（駆動電流）Ｉｄｓが供給される。
Ｉｄｓ＝（１／２）・μ（Ｗ／Ｌ）Ｃｏｘ（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）² ……（２）
ここで、Ｗは駆動トランジスタ２２のチャネル幅、Ｌはチャネル長、Ｃｏｘは単位面積当たりのゲート容量である。

図６に、駆動トランジスタ２２のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓ対ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓの特性を示す。この特性図に示すように、駆動トランジスタ２２の閾値電圧Ｖｔｈの画素ごとのばらつきに対する補正を行わないと、閾値電圧ＶｔｈがＶｔｈ１のとき、ゲート・ソース電圧Ｖｇｓに対応するドレイン・ソース間電流ＩｄｓがＩｄｓ１になるのに対して、閾値電圧ＶｔｈがＶｔｈ２（Ｖｔｈ２＞Ｖｔｈ１）のとき、同じゲート・ソース電圧Ｖｇｓに対応するドレイン・ソース間電流ＩｄｓがＩｄｓ２（Ｉｄｓ２＜Ｉｄｓ）になる。すなわち、駆動トランジスタ２２の閾値電圧Ｖｔｈが変動すると、ゲート・ソース電圧Ｖｇｓが一定であってもドレイン・ソース間電流Ｉｄｓが変動する。

これに対して、上記構成の画素（画素回路）２０では、先述したように、発光時の駆動トランジスタ２２のゲート−ソース間電圧ＶｇｓがＶｉｎ＋Ｖｔｈ−ΔＶであるために、これを式（２）に代入すると、ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓは、
Ｉｄｓ＝（１／２）・μ（Ｗ／Ｌ）Ｃｏｘ（Ｖｉｎ−ΔＶ）² ……（３）
で表される。

すなわち、駆動トランジスタ２２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２２から有機ＥＬ素子２１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２２の閾値電圧Ｖｔｈに依存しない。その結果、駆動トランジスタ２２の製造プロセスのばらつきや経時変化により、各画素ごとに駆動トランジスタ２２の閾値電圧Ｖｔｈが変動しても、ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓが変動しないために、有機ＥＬ素子２１の発光輝度も変動しない。

（移動度補正の原理）
次に、駆動トランジスタ２２の移動度補正の原理について説明する。図７に、駆動トランジスタ２２の移動度μが相対的に大きい画素Ａと、駆動トランジスタ２２の移動度μが相対的に小さい画素Ｂとを比較した状態で特性カーブを示す。駆動トランジスタ２２をポリシリコン薄膜トランジスタなどで構成した場合、画素Ａや画素Ｂのように、画素間で移動度μがばらつくことは避けられない。

画素Ａと画素Ｂで移動度μにばらつきがある状態で、例えば両画素Ａ，Ｂに同レベルの入力信号電位Ｖｓｉｇを書き込んだ場合に、何ら移動度μの補正を行わないと、移動度μの大きい画素Ａに流れるドレイン・ソース間電流Ｉｄｓ１′と移動度μの小さい画素Ｂに流れるドレイン・ソース間電流Ｉｄｓ２′との間には大きな差が生じてしまう。このように、移動度μのバラツキに起因してドレイン・ソース間電流Ｉｄｓに画素間で大きな差が生じると、画面のユニフォーミティを損なうことになる。

ここで、先述した式（１）のトランジスタ特性式から明らかなように、移動度μが大きいとドレイン・ソース間電流Ｉｄｓが大きくなる。したがって、負帰還における帰還量ΔＶは移動度μが大きくなるほど大きくなる。図６に示すように、移動度μの大きな画素Ａの帰還量ΔＶ１は、移動度の小さな画素Ｖの帰還量ΔＶ２に比べて大きい。そこで、移動度補正動作によって駆動トランジスタ２２のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓを入力信号電圧Ｖｓｉｇ側に負帰還させることで、移動度μが大きいほど負帰還が大きくかかることになるために、移動度μのばらつきを抑制することができる。

具体的には、移動度μの大きな画素Ａで帰還量ΔＶ１の補正をかけると、ドレイン・ソース間電流ＩｄｓはＩｄｓ１′からＩｄｓ１まで大きく下降する。一方、移動度μの小さな画素Ｂの帰還量ΔＶ２は小さいために、ドレイン・ソース間電流ＩｄｓはＩｄｓ２′からＩｄｓ２までの下降となり、それ程大きく下降しない。結果的に、画素Ａのドレイン・ソース間電流Ｉｄｓ１と画素２のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓ２とはほぼ等しくなるために、移動度μのばらつきが補正される。

以上をまとめると、移動度μの異なる画素Ａと画素Ｂがあった場合、移動度μの大きい画素Ａの帰還量ΔＶ１は移動度μの小さい画素Ｂの帰還量ΔＶ２に比べて小さくなる。つまり、移動度μが大きい画素ほど帰還量ΔＶが大きく、ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓの減少量が大きくなる。すなわち、駆動トランジスタ２２のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓを入力信号電圧Ｖｓｉｇ側に負帰還させることで、移動度μの異なる画素のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓの電流値が均一化され、その結果、移動度μのばらつきを補正することができる。

ここで、図２に示した画素（画素回路）２０において、閾値補正、移動度補正の有無による映像信号の信号電位（サンプリング電位）Ｖｓｉｇと駆動トランジスタ２２のドレイン・ソース間電流Ｉｄｓとの関係について図８を用いて説明する。

図８において、（Ａ）は閾値補正および移動度補正を共に行わない場合、（Ｂ）は移動度補正を行わず、閾値補正のみを行った場合、（Ｃ）は閾値補正および移動度補正を共に行った場合をそれぞれ示している。図８（Ａ）に示すように、閾値補正および移動度補正を共に行わない場合には、閾値電圧Ｖｔｈおよび移動度μの画素Ａ，Ｂごとのばらつきに起因してドレイン・ソース間電流Ｉｄｓに画素Ａ，Ｂ間で大きな差が生じることになる。

これに対して、閾値補正のみを行った場合は、図８（Ｂ）に示すように、当該閾値補正によってドレイン・ソース間電流Ｉｄｓのばらつきをある程度低減できるものの、移動度μの画素Ａ，Ｂごとのばらつきに起因する画素Ａ，Ｂ間でのドレイン・ソース間電流Ｉｄｓの差は残る。そして、閾値補正および移動度補正を共に行うことで、図８（Ｃ）に示すように、閾値電圧Ｖｔｈおよび移動度μの画素Ａ，Ｂごとのばらつきに起因する画素Ａ，Ｂ間でのドレイン・ソース間電流Ｉｄｓの差をほぼ無くすことができるために、どの階調においても有機ＥＬ素子２１の輝度ばらつきは発生せず、良好な画質の表示画像を得ることができる。

（補助容量の作用）
次に、本発明の特徴とする補助容量２５の作用について説明する。補助容量２５は、駆動トランジスタ２２のソースと固定電位ノード（本例では、有機ＥＬ素子２１のカソードノード）との間に接続されていることで、駆動トランジスタ２２のソースに接続された有機ＥＬ素子２１の寄生容量２６（図２参照）に対して並列に接続されていることになる。そして、補助容量２５の容量値をＣｓｂ、寄生容量２６の容量値をＣｅｌとすると、回路上、有機ＥＬ素子２１の寄生容量２６の容量値が（Ｃｓｂ＋Ｃｅｌ）になることと同等となる。

ここで、映像信号の信号電圧Ｖｓｉｇの書き込み動作を考えた場合、有機ＥＬ素子２１の寄生容量２６の容量値がＣｅｌから（Ｃｓｂ＋Ｃｅｌ）と大きくなることで、信号電圧Ｖｓｉｇの書き込み動作において、駆動トランジスタ２２のゲート電圧Ｖｓが上昇する際に、保持容量２４と有機ＥＬ素子２１の寄生容量２６（補助容量２５を含む）とのカップリングによる上昇量を、補助容量２５の容量値Ｃｓｂに対応する分だけ小さくする（抑える）ことができる。

これにより、表示装置の高精細化が進むことにより、有機ＥＬ素子２１のサイズが小さくなり、それに伴って有機ＥＬ素子２１の寄生容量２６の容量値Ｃｅｌが小さくなったとしても、その減少分を補助容量２５の容量値Ｃｓｂで補うことで、書き込みトランジスタ２３による信号電圧Ｖｓｉｇの書き込み動作において、駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓの上昇を抑えることができるために、映像信号の振幅値を大きくしなくても、駆動トランジスタ２２の駆動電圧（ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ）を確保することができる。

また、有機ＥＬ素子２１の寄生容量２６に対して補助容量２５を並列に接続することにより、移動度補正動作を行う際に、有機ＥＬ素子２１の寄生容量２６（補助容量２５を含む）の充電により時間がかかり、駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓの上昇が遅くなるために、移動度補正期間（図３参照）を決定する走査信号（走査パルス）ＳＷＬ（ＳＷＬ１〜ＳＷＬｍ）のタイミング制御がし易くなる。

なお、画素回路２０としては図２に示した回路例に限られるものではない。すなわち、本発明は、電気光学素子に加えて、少なくとも、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、駆動トランジスタ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含む画素回路がマトリクス状に配置されてなる表示装置全般に適用可能である。

また、上記実施形態では、画素回路２０の電気光学素子として、有機ＥＬ素子を用いた有機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有機ＥＬ表示装置の構成の概略を示すシステム構成図である。 画素（画素回路）の具体的な構成例を示す回路図である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の回路動作の説明図（その１）である。 本発明の一実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の回路動作の説明図（その２）である。 駆動トランジスタの閾値電圧Ｖｔｈのばらつきに起因する課題の説明に供する特性図である。 駆動トランジスタの移動度μのばらつきに起因する課題の説明に供する特性図である。 閾値補正、移動度補正の有無による映像信号の信号電位Ｖｓｉｇと駆動トランジスタのドレイン・ソース間電流Ｉｄｓとの関係の説明に供する特性図である。

符号の説明

１０…有機ＥＬ表示装置、２０…画素（画素回路）、２１…有機ＥＬ素子、２２…駆動トランジスタ、２３…書き込みトランジスタ、２４…保持容量、２５…補助容量、２６…有機ＥＬ素子の寄生容量、３０…画素アレイ部、３１（３１−１〜３１−ｍ）…走査線、３２（３２−１〜３２−ｍ）…電源供給線、３３（３３−１〜３３−ｎ）…信号線、３４…共通電源供給線、４０…書き込み走査回路、５０…電源走査回路、６０…水平駆動回路

Claims (2)

1. 電気光学素子と、
   前記電気光学素子にソースにて接続され、当該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、
   前記駆動トランジスタのソースと固定電位ノードとの間に接続された補助容量と
   を有する画素が行列状に配置されてなる
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記電気光学素子は有機ＥＬ素子であり、
   前記固定電位ノードは前記有機ＥＬ素子のカソードノードである
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
   

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