JP2008122647A - 表示装置、電気光学素子の駆動方法および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】画素の光取り出し効率を変化させることなく、有機ＥＬ素子等の電気光学素子の容量値を任意に設定可能とする。
【解決手段】画素表面上の遮光膜（ブラックマトリクス）５７によって有機ＥＬ素子２１の発光面積よりも小さい開口面積の光取出口５６が形成された画素２０が行列状に配置されてなる有機ＥＬ表示装置において、有機ＥＬ素子２１の発光面積の調整により、画素２０の光取り出し効率を変化させることなく、有機ＥＬ素子２１の容量値Ｃｏｌｅｄを任意に設定できるようにする。
【選択図】図６

Description

本発明は、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、電気光学素子の駆動方法および電子機器に関する。

近年、画像表示を行う表示装置の分野では、画素の電気光学素子として、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、例えば電気発光素子である有機ＥＬ(electro luminescence)素子等を含む画素回路が行列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素子が自ら発光する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）
ここに、Ｖｔｈは駆動トランジスタの閾値電圧、μは駆動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、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はソースを基準としてゲートに印加されるゲート・ソース間電圧である。

また、書き込みトランジスタによるサンプリングによって入力信号電圧Ｖｓｉｇが書き込まれ、駆動トランジスタのゲート電位Ｖｇが上昇すると、保持容量と有機ＥＬ素子の容量とのカップリングで駆動トランジスタのソース電位Ｖｓが上昇する。ここで、保持容量の容量値をＣｃｓ、有機ＥＬ素子の容量値をＣｏｌｅｄ、駆動トランジスタのゲート電位Ｖｇの上昇分をΔＶｇとすると、駆動トランジスタのソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶｓは、次式（２）で与えられる。
ΔＶｓ＝ΔＶｇ×｛Ｃｃｓ／（Ｃｏｌｅｄ＋Ｃｃｓ）｝ ……（２）

上記の式（２）から明らかなように、保持容量の容量値Ｃｃｓに対して有機ＥＬ素子の容量値Ｃｏｌｅｄが十分に大きいと、駆動トランジスタのゲート電位Ｖｇが上昇する際のソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶｓを抑えることができる。すなわち、保持容量の容量値Ｃｃｓに対して有機ＥＬ素子の容量値Ｃｏｌｅｄが十分に大きい方が、駆動トランジスタのゲート−ソース間の電位差を大きく確保できるために有利である。

その理由は、書き込みトランジスタによる入力信号電圧Ｖｓｉｇの書き込みの際に、駆動トランジスタのゲート−ソース間の電位差を大きく確保できると、その分だけ画素に書き込む入力信号電圧Ｖｓｉｇの振幅を小さくすることができるために、各画素に信号線を通して入力信号電圧Ｖｓｉｇを供給する水平駆動系の消費電力を低減でき、その結果、表示装置全体の低消費電力化が可能になるからである。

そこで、本発明は、画素の光取り出し効率を変化させることなく、有機ＥＬ素子等の電気光学素子の容量値を任意に設定可能な表示装置、電気光学素子の駆動方法および電子機器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、前記電気光学素子の発光面積よりも小さい開口面積の光取出口を形成する遮光膜とを含む画素が行列状に配置されてなり、前記電気光学素子の発光面積によって当該電気光学素子の容量値を設定することを特徴とする。

本発明による電気光学素子の駆動方法は、電流に応じて発光する電気光学素子の駆動方法であって、複数の電気光学素子を駆動するとともに、各電気光学素子の発光面積を異ならせることで、各電気光学素子の駆動電流値を略同一にすることを特徴とする。

本発明による電子機器は、電気光学素子と、前記電気光学素子の発光面積よりも小さい開口面積の光取出口を形成する遮光膜とを含む画素が行列状に配置されてなり、前記電気光学素子の発光面積によって当該電気光学素子の容量値を設定する表示装置を有することを特徴とする。

上記構成の表示装置、電気光学素子の駆動方法および電子機器において、電気光学素子の容量値は、発光材料、発光層の膜厚、発光面積などによって決まる。そこで、電気光学素子の発光面積を調整することで、電気光学素子の容量値を最適値に設定する。この場合、遮光膜によって形成される光取出口の開口面積が電気光学素子の発光面積よりも小さいことから、電気光学素子の発光面積を変えても、光取出口の開口面積で決まる画素の発光面積、換言すれば光取出効率が変化することはない。

本発明によれば、電気光学素子の発光面積を調整することで、画素の光取り出し効率を変化させることなく、電気光学素子の容量値を任意に設定できる。

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、本発明に係るアクティブマトリクス型表示装置、例えばアクティブマトリクス型有機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、本発明に係る有機ＥＬ表示装置１０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、例えば電気発光素子である有機ＥＬ素子２１（図２参照）を発光素子として含む画素（画素回路）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を有する。

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、駆動線３２−１〜３２−ｍおよび第一，第二補正用走査線３３−１〜３３−ｍ，３４−１〜３４−ｍがそれぞれ配線され、また画素列ごとに信号線（データ線）３５−１〜３５−ｎが配線されている。

画素アレイ部３０の周囲には、走査線３１−１〜３１−ｍを走査駆動する書き込み走査回路４０と、駆動線３２−１〜３２−ｍを走査駆動する駆動走査回路５０と、第一，第二補正用走査線３３−１〜３３−ｍ，３４−１〜３４−ｍを走査駆動する第一，第二補正用走査回路６０，７０と、輝度情報に応じた映像信号（データ信号、即ち、入力信号）を信号線３５−１〜３５−ｎに供給する水平駆動回路８０とが配置されている。

書き込み走査回路４０、駆動走査回路５０および第一，第二補正用走査回路６０，７０は、走査線３１−１〜３１−ｍ、駆動線３２−１〜３２−ｍおよび第一，第二補正用走査線３３−１〜３３−ｍ，３４−１〜３４−ｍを走査駆動するに当たって、書き込み信号ＷＳ１〜ＷＳｍ、駆動信号ＤＳ１〜ＤＳｍおよび第一，第二補正用走査信号ＡＺ１１〜ＡＺ１ｍ，ＡＺ２１〜ＡＺ２ｍを適宜出力する。

画素アレイ部３０の各画素２０は、アモルファスシリコンＴＦＴ（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。ここでは、画素２０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４０、駆動走査回路５０、第一，第二補正用走査回路６０，７０および水平駆動回路８０についても、画素アレイ部３０を形成するパネル（基板）上に一体的に形成することができる。

（画素回路）
図２は、画素（画素回路）２０の回路構成の一例を示す回路図である。図２に示すように、画素２０は、電流駆動型の電気光学素子である有機ＥＬ素子２１に加えて、駆動トランジスタ２２、書き込み（サンプリング）トランジスタ２３、スイッチングトランジスタ２４〜２６および保持容量２７を構成素子として有する回路構成となっている。

かかる構成の画素２０では、駆動トランジスタ２２、書き込みトランジスタ２３およびスイッチングトランジスタ２５，２６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２４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２２、書き込みトランジスタ２３およびスイッチングトランジスタ２４〜２６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２２は、有機ＥＬ素子２１を電流駆動するためのものであり、ソースが有機ＥＬ素子２１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３に示すように、駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓは、駆動トランジスタ２２と有機ＥＬ素子２１との動作点で決まり、ゲート電位Ｖｇによって異なる電圧値を持つ。

書き込みトランジスタ２３は、ソースが信号線３５（３５−１〜３５−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、ゲートが走査線３１（３１−１〜３１−ｍ）に接続されている。スイッチングトランジスタ２４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２２のドレインに接続され、ゲートが駆動線３２（３２−１〜３２−ｍ）に接続されている。スイッチングトランジスタ２５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２３のドレイン（駆動トランジスタ２２のゲート）に接続され、ゲートが第一補正用走査線３３（３３−１〜３３−ｍ）に接続されている。

スイッチングトランジスタ２６は、ドレインが駆動トランジスタ２２のソースと有機ＥＬ素子２１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３４（３４−１〜３４−ｍ）に接続されている。保持容量２７は、一端が駆動トランジスタ２２のゲートと書き込みトランジスタ２３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２２のソースと有機ＥＬ素子２１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２０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２３は、導通状態となることにより、信号線３５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２０内に書き込む。書き込まれた入力信号電圧Ｖｓｉｇは保持容量２７に保持される。スイッチングトランジスタ２４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２２に電流を供給する。

駆動トランジスタ２２は、スイッチングトランジスタ２４が導通状態にあるときに、保持容量２７に保持された入力信号電圧Ｖｓｉｇに応じた電流を有機ＥＬ素子２１に供給することによって当該有機ＥＬ素子２１を駆動する（電流駆動）。スイッチングトランジスタ２５，２６は、適宜導通状態になることで、有機ＥＬ素子２１の電流駆動に先立って駆動トランジスタ２２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２７に保持する。保持容量２７は、表示期間に亘って駆動トランジスタ２２のゲート−ソース間の電位差を保持する。

画素２０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２２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２１のカソード電位Ｖｃａｔ（ここでは、接地電位ＧＮＤ）に有機ＥＬ素子２１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２２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２０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１０の回路動作について、図４のタイミング波形図を用いて説明する。

図４には、ある行の画素２０を駆動する際に、書き込み走査回路４０から画素２０に与えられる書き込み信号ＷＳ（ＷＳ１〜ＷＳｍ）、駆動走査回路５０から画素２０に与えられる駆動信号ＤＳ（ＤＳ１〜ＤＳｍ）および第一，第二補正用走査回路６０，７０から画素２０に与えられる第一，第二補正用走査信号ＡＺ１（ＡＺ１１〜ＡＺ１ｍ），ＡＺ２（ＡＺ２１〜ＡＺ２ｍ）のタイミング関係、ならびに駆動トランジスタ２２のゲート電位Ｖｇおよびソース電位Ｖｓの変化をそれぞれ示している。

ここで、書き込みトランジスタ２３およびスイッチングトランジスタ２５，２６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２４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２４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２６が導通状態となることにより、駆動トランジスタ２２のソースにはスイッチングトランジスタ２６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２１は逆バイアス状態となる。したがって、有機ＥＬ素子２１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２５が導通状態となることにより、駆動トランジスタ２２のゲートにはスイッチングトランジスタ２５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２２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、Ｖｉｎｉ１−Ｖｉｎｉ２＞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２６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２４が導通状態となることにより、駆動トランジスタ２２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２２のソース電位Ｖｓよりも有機ＥＬ素子２１のカソード電位Ｖｃａｔ（電源電位ＶＳＳ）が高く、有機ＥＬ素子２１が逆バイアス状態にあり、駆動トランジスタ２２から流れる電流がノードＮ１１→保持容量２７→ノードＮ１２→スイッチングトランジスタ２５→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２７に充電される。また、保持容量２７の充電に伴って駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓが電源電位Ｖｉｎｉ２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２２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２２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２２がカットオフする。これにより、駆動トランジスタ２２に電流が流れなくなるため、駆動トランジスタ２２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２７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２４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２２の閾値電圧Ｖｔｈを検出して保持容量２７に保持する期間である。ここでは、便宜上、この一定期間ｔ５−ｔ６をＶｔｈ補正期間と呼ぶこととする。その後、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２５が非導通状態になる。

（書き込み期間）
続いて、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２３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２２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２７に保持される。

このとき、駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓは、書き込みトランジスタ２３によるサンプリング時の駆動トランジスタ２２のゲート電位Ｖｇの振幅に対して、保持容量２７と有機ＥＬ素子２１との容量カップリングによって上昇する。駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶｓは、先述した式（２）で表される。

また、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は、保持容量２７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２７に保持される。このとき、保持容量２７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２７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２２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、入力信号電圧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２７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。

この閾値電圧Ｖｔｈの補正動作により、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２２による有機ＥＬ素子２１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。その結果、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２１の発光輝度を一定に保つことができる。

（移動度補正期間）
その後、書き込みトランジスタ２３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２４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２２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２１が逆バイアス状態におかれる。

有機ＥＬ素子２１が逆バイアス状態にあることで、当該有機ＥＬ素子２１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２２に流れるドレイン・ソース間電流Ｉｄｓは、保持容量２７の容量値Ｃｃｓと有機ＥＬ素子２１の容量成分の容量値Ｃｏｌｅｄとを合成した容量Ｃ（＝Ｃｃｓ＋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２２のソース電位Ｖｓが上昇する。

駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶｓは、保持容量２７に保持された駆動トランジスタ２２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２７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、駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶｓは負帰還の帰還量となる。このとき、駆動トランジスタ２２のゲート−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２２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２２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２０における駆動トランジスタ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、即ち駆動トランジスタ２２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２３とスイッチングトランジスタ２４と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２２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２２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２２のゲート−ソース間電位差Ｖｇｓを保持容量２７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２２が有機ＥＬ素子２１に流すことによって当該有機ＥＬ素子２１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２３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２２のソース電位Ｖｓは、有機ＥＬ素子２１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２２のゲートが信号線３５（３５−１〜３５−ｎ）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２７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２２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２７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２２のソース電位Ｖｓの上昇に伴って、有機ＥＬ素子２１の逆バイアス状態が解消され、駆動トランジスタ２２から有機ＥＬ素子２１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２１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２１は、駆動トランジスタ２２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２２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２１は、駆動トランジスタ２２の閾値電圧Ｖｔｈのみならず、駆動トランジスタ２２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２１を含む画素２０が行列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２１の発光時間が長くなると、当該有機ＥＬ素子２１のＩ−Ｖ特性が変化してしまう。それがために、有機ＥＬ素子２１のアノード電極と駆動トランジスタ２２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、上記構成のアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置１０では、駆動トランジスタ２２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２１に流れる電流は変化しない。したがって、有機ＥＬ素子２１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２１に流れ続けるために、有機ＥＬ素子２１の発光輝度が変化することはない（有機ＥＬ素子２１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２２の閾値電圧Ｖｔｈをあらかじめ保持容量２７に保持しておくことで、駆動トランジスタ２２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２１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２２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２２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２１に流すことができるため、駆動トランジスタ２２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２２の移動度μに対する補償機能）。

ところで、先述したように、保持容量２７の容量値Ｃｃｓに対して有機ＥＬ素子２１の容量値Ｃｏｌｅｄが十分に大きい方が、駆動トランジスタのゲート電位Ｖｇが上昇する際のソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶｓを抑えることができることによって駆動トランジスタのゲート−ソース間の電位差Ｖｇｓを大きく確保できるために有利である。

そこで、本発明では、画素２０の光取り出し効率を変化させることなく、有機ＥＬ素子２１の容量値Ｃｏｌｅｄを任意に設定可能とし、保持容量２７の容量値Ｃｃｓに対して有機ＥＬ素子２１の容量値Ｃｏｌｅｄを十分に大きく設定できるようにしたことを特徴とする。

（画素構造）
図５は、画素２０の断面構造の一例を示す断面図である。図５に示すように、画素２０は、駆動トランジスタ２２、書き込みトランジスタ２３およびスイッチングトランジスタ２４〜２６等が形成された基板５１上に絶縁膜５２が形成され、当該絶縁膜５２の凹部５２Ａ内に有機ＥＬ素子２１が設けられた構成となっている。

有機ＥＬ素子２１は、絶縁膜５２の凹部５２Ａの底部に形成された金属等からなる第１の電極（例えば、アノード電極）５３と、当該第１の電極５３上に形成された有機層５４と、当該有機層５４上に全画素共通に形成された透明導電膜等からなる第２の電極（例えば、カソード電極）５５とから構成されている。

この有機ＥＬ素子２１において、有機層５４は、第１の電極５３上に正孔輸送層、発光層、電子輸送層および電子注入層が順次堆積されることによって形成される。そして、図２の駆動トランジスタ２２から第１の電極（アノード電極）５３を通して有機層５４に電流が流れることで、当該有機層５４内の発光層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。

有機ＥＬ素子２１の上面、即ち第２の電極（透明電極）５５の上面には、有機ＥＬ素子２１の発光面積、即ち有機層５４の表面積よりも小さい開口面積の光取出口５６を形成する、いわゆるブラックマトリクスと称される遮光膜５７が画素単位でパターン化されて成膜されている。この遮光膜５７は、隣接する画素間での光の干渉を抑制することでコントラスト比を高める作用をなす。

すなわち、有機ＥＬ素子２１が発光したとき、光として取り出し可能な面積は、遮光膜５７が存在しない光取出口５６の開口面積である。つまり、遮光膜５７が存在する部分、換言すれば光取出口５６よりも外側の部分の有機ＥＬ素子２１は、発光しても光として取り出されない。すなわち、光取出口５６の開口面積が画素２０の発光面積となる。

上記構成の画素２０において、有機ＥＬ素子２１の容量値Ｃｏｌｅｄは、有機ＥＬ素子２１の発光面積（有機層５４の表面積）に比例する。したがって、有機ＥＬ素子２１の発光面積を大きくすることで、有機ＥＬ素子２１の容量値Ｃｏｌｅｄが大きくすることができる。具体的には、図６（Ａ）の状態から図６（Ｂ）の状態に、有機ＥＬ素子２１の発光面積を拡大すると、その拡大した分だけ有機ＥＬ素子２１の容量値Ｃｏｌｅｄが大きくなる（ＥＬ容量ＵＰ）。

有機ＥＬ素子２１の発光面積を大きくしても、画素２０の光取り出し効率は、有機ＥＬ素子２１の発光面積を大きくする前と変わらない。その理由は、有機ＥＬ素子２１の発光面積を大きくしたとき、遮光膜５７の下において有機層５４の面積が広がり、その広がった部分で発光される光が遮光膜５７によって遮光されるため、有機ＥＬ素子２１の発光面積（有機層５４の表面積）に関係なく、光取出口５６の開口面積によって画素２０の光取り出し効率が決まるからである。

このように、画素表面上の遮光膜（ブラックマトリクス）５７によって有機ＥＬ素子２１の発光面積よりも小さい開口面積の光取出口５６が形成された画素２０が行列状に配置されてなる有機ＥＬ表示装置において、有機ＥＬ素子２１の発光面積の調整によって有機ＥＬ素子２１の容量値Ｃｏｌｅｄを任意に設定可能とすることで、画素２０の光取り出し効率を変化させることなく、保持容量２７の容量値Ｃｃｓに対して有機ＥＬ素子２１の容量値Ｃｏｌｅｄを十分に大きく設定することができる。

保持容量の容量値Ｃｃｓに対して有機ＥＬ素子の容量値Ｃｏｌｅｄが十分に大きいと、先述した式（２）から明らかなように、駆動トランジスタ２２のゲート電位Ｖｇが上昇する際のソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶｓを抑えることができるために、駆動トランジスタ２２のゲート−ソース間の電位差Ｖｇｓを大きく確保できる。

このように、書き込みトランジスタ２２による入力信号電圧Ｖｓｉｇの書き込みの際に、駆動トランジスタ２２のゲート−ソース間の電位差Ｖｇｓを大きく確保できると、その分だけ画素２０に書き込む入力信号電圧Ｖｓｉｇの振幅を小さくすることができるために、書き込み走査回路４０によって選択された行の各画素２０に信号線３５（３５−１〜３５−ｎ）を通して入力信号電圧Ｖｓｉｇを供給する水平駆動回路８０の消費電力を低減できる。これにより、表示装置全体の低消費電力化が可能になる。

また、少なくとも２色、例えばＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色を単位として画素２０が配置されてなるカラー方式の有機ＥＬ表示装置においては、各色の光を発光する有機ＥＬ素子２１の材料や膜厚が異なることによって各色の光を発光する有機ＥＬ素子２１の容量値Ｃｏｌｅｄが異なる。

図５に示す構造の有機ＥＬ素子２１においては、有機層５４内の発光層の材料や有機層５４の膜厚ｔなどによって発光色が決まることになる。換言すれば、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光を発光する有機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、各色の光を発光する有機ＥＬ素子の材料や膜厚ｔが異なることによって各色の光を発光する有機ＥＬ素子の容量Ｃｏｌｅｄが異なることになる。

一例として、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２１の膜厚ｔはＲ＞Ｇ＞Ｂの大小の関係にあるために、有機ＥＬ素子２１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の各色の光を発光する有機ＥＬ素子ごとに、当該有機ＥＬ素子の発光面積を調整する、例えばＢを基準として、Ｇ，Ｒの順に発光面積を大きくして各色の有機ＥＬ素子の容量Ｃｏｌｅｄを揃えることにより、書き込みトランジスタ２３によるサンプリングによって信号電圧Ｖｓｉｇが書き込まれ、駆動トランジスタ２２のゲート電位Ｖｇが上昇する際の、保持容量２７と有機ＥＬ素子２１の容量とのカップリングによる駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓの上昇分ΔＶｓをＲ，Ｇ，Ｂの各画素間で揃えることができる。

また、発光する色によって有機ＥＬ素子２１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２２のゲート電位Ｖｇの上昇分ΔＶｇがＲ，Ｇ，Ｂで同じでも、駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓ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）の入力信号電圧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入力信号電圧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、自然な色合いの画表示を実現できないことになる。

このような場合にも、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色の光を発光する有機ＥＬ素子ごとに（発光色が異なる画素ごとに）、当該有機ＥＬ素子の発光面積を異ならせ、入力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２１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、同一レベルの入力信号電圧Ｖｓｉｇの入力に対して、各色の有機ＥＬ素子２１の駆動電圧が入力信号電圧Ｖｓｉｇに対応した電圧値になり、各色間の有機ＥＬ素子２１の駆動電流値が略同一になるために、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。

ここでは、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。

なお、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２に示した画素の回路例に限られるものではなく、駆動トランジスタ２２のゲートに信号を書き込む際に、保持容量２２と有機ＥＬ素子２１の容量とのカップリングによって駆動トランジスタ２２のソース電位Ｖｓが上昇する回路全てに適用することができる。

また、上記実施形態では、画素２０の電気光学素子として、有機ＥＬ素子２１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。

［適用例］
以上説明した本発明に係る表示装置は、図７〜図１１に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。以下に、本発明が適用される電子機器の一例について説明する。

なお、本発明に係る表示装置は、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。例えば、画素アレイ部３０に透明なガラス等の対向部に貼り付けられて形成された表示モジュールが該当する。この透明な対向部には、カラーフィルタ、保護膜等、更には、上記した遮光膜が設けられてもよい。尚、表示モジュールには、外部から画素アレイ部への信号等を入出力するための回路部やＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）等が設けられていてもよい。

図７は、本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル１０２やフィルターガラス１０３等から構成される映像表示画面部１０１を含み、その映像表示画面部１０１として本発明に係る表示装置を用いることにより作成される。

図８は、本発明が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部１１１、表示部１１２、メニュースイッチ１１３、シャッターボタン１１４等を含み、その表示部１１２として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。

図９は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体１２１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード１２２、画像を表示する表示部１２３等を含み、その表示部１２３として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。

図１０は、本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部１３１、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ１３２、撮影時のスタート／ストップスイッチ１３３、表示部１３４等を含み、その表示部１３４として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。

図１１は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す斜視図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた除隊での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体１４１、下側筐体１４２、連結部（ここではヒンジ部）１４３、ディスプレイ１４４、サブディスプレイ１４５、ピクチャーライト１４６、カメラ１４７等を含み、そのディスプレイ１４４やサブディスプレイ１４５として本発明に係る表示装置を用いることにより作製される。

本発明に係るアクティブマトリクス型有機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）の回路構成の一例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。 本発明に係るアクティブマトリクス型有機ＥＬ表示装置の回路動作の説明に供するタイミング波形図である。 画素の断面構造の一例を示す断面図である。 有機ＥＬ素子の発光面積の変化と容量値Ｃｏｌｅｄの変化との関係を示す図である。 本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。 本発明が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、（Ａ）は表側から見た斜視図、（Ｂ）は裏側から見た斜視図である。 本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。 本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。 本発明が適用される携帯電話機を示す斜視図であり、（Ａ）は開いた状態での正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）は閉じた除隊での正面図、（Ｄ）は左側面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）は上面図、（Ｇ）は下面図である。

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（サンプリング）トランジスタ、２４〜２６…スイッチングトランジスタ、２７…保持容量、３０…画素アレイ部、３１（３１−１〜３１−ｍ）…走査線、３２（３２−１〜３２−ｍ）…駆動線、３３（３３−１〜３３−ｍ）…第一補正用走査線、３４（３４−１〜３４−ｍ）…第二補正用走査線、３５（３５−１〜３５−ｎ）…信号線（データ線）、４０…書き込み走査回路、５０…駆動走査回路、６０…第一補正用走査回路、７０…第二補正用走査回路、８０…水平駆動回路

Claims (7)

1. 電気光学素子と、前記電気光学素子の発光面積よりも小さい開口面積の光取出口を形成する遮光膜とを含む画素が行列状に配置されてなり、
   前記電気光学素子の発光面積によって当該電気光学素子の容量値を設定する
   ことを特徴とする表示装置。
2. 前記画素は、少なくとも、発光色に対応して、前記発光面積が異なる電気光学素子を２個以上含む単位ごとに配列されている
   ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記画素の各単位間において、
   各発光色の電気光学素子の容量値が等しくなるように当該各発光色の電気光学素子の発光面積を設定する
   ことを特徴とする請求項２記載の表示装置。
4. 少なくとも、電気光学素子と、前記電気光学素子の発光面積よりも小さい開口面積の光取出口を形成する遮光膜を含む画素を有し、
   各画素は発光面積の異なる２以上の電気光学素子を単位として行列状に配置され、
   前記発光面積によって、各画素における前記電気光学素子の容量値が等しくなるように設定されていること
   を特徴とする表示装置。
5. 電流に応じて発光する電気光学素子の駆動方法であって、
   複数の電気光学素子を駆動するとともに、各電気光学素子の発光面積を異ならせることで、各電気光学素子の駆動電流値を略同一にする
   ことを特徴とする電気光学素子の駆動方法。
6. 電流に応じて発光する電気光学素子の駆動方法であって、
   発光色の異なる電気光学素子を２個以上で１単位として複数色の電気光学素子を駆動するとともに、
   各発光色間において前記電気光学素子の発光面積を異ならせ、各発光色間の電気光学素子の駆動電流値を略同一にする
   ことを特徴とする電気光学素子の駆動方法。
7. 電気光学素子と、前記電気光学素子の発光面積よりも小さい開口面積の光取出口を形成する遮光膜とを含む画素が行列状に配置されてなり、
   前記電気光学素子の発光面積によって当該電気光学素子の容量値を設定する表示装置を
   有することを特徴とする電子機器。

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