JP2009080367A

JP2009080367A - 表示装置及びその駆動方法と電子機器

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Publication number: JP2009080367A
Application number: JP2007250574A
Authority: JP
Inventors: Junichi Yamashita; 淳一山下; Katsuhide Uchino; 勝秀内野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2007-09-27
Filing date: 2007-09-27
Publication date: 2009-04-16

Abstract

【課題】ドライブトランジスタに対する移動度補正時間を規定する制御信号のばらつきを抑制する。
【解決手段】ライトスキャナ４は、パルス電源と、シフトレジスタＳ／Ｒと、出力バッファとを有する。シフトレジスタＳ／Ｒは、線順次走査に同期してシフトレジスタの各段毎に高電位Ｖｃｃと低電位Ｖｓｓの間で遷移する入力信号を順次生成する。パルス電源は、線順次走査に同期して高電位Ｖｃｃと低電位Ｖｓｓｐの間で遷移する電源パルスを逐次生成する。出力バッファは、シフトレジスタＳ／Ｒの各段と各走査線ＷＳとの間に接続し、入力信号に応じて電源パルスを取り出し制御信号として各走査線ＷＳに出力する。ライトスキャナ４は、電源パルスの低電位Ｖｓｓｐよりも入力信号の低電位Ｖｓｓが低くなるように電位設定されている。
【選択図】図９

Description

本発明は、画素毎に配した発光素子を電流駆動して画像を表示する表示装置及びその駆動方法に関する。またかかる表示装置を用いた電子機器に関する。詳しくは、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などの発光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の駆動方式に関する。

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、応答速度が高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の電圧制御型とは大きく異なる。

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り、以下の特許文献に記載がある。
特開２００３−２５５８５６特開２００３−２７１０９５特開２００４−１３３２４０特開２００４−０２９７９１特開２００４−０９３６８２特開２００６−２１５２１３

従来の画素回路は、制御信号を供給する行状の走査線と映像信号を供給する列状の信号線とが交差する部分に配され、少なくともサンプリングトランジスタと保持容量とドライブトランジスタと発光素子とを含む。サンプリングトランジスタは、走査線から供給される制御信号に応じ導通して信号線から供給された映像信号をサンプリングする。保持容量は、サンプリングされた映像信号の信号電位に応じた入力電圧を保持する。ドライブトランジスタは、保持容量に保持された入力電圧に応じて所定の発光期間に出力電流を駆動電流として供給する。尚一般に、出力電流はドライブトランジスタのチャネル領域のキャリア移動度及び閾電圧に対して依存性を有する。発光素子は、ドライブトランジスタから供給された出力電流により映像信号に応じた輝度で発光する。

ドライブトランジスタは、保持容量に保持された入力電圧を制御端であるゲートに受けて一対の電流端であるソース／ドレイン間に出力電流を流し、発光素子に通電する。一般に発光素子の発光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出力電流供給量はゲート電圧すなわち保持容量に書き込まれた入力電圧によって制御される。従来の画素回路は、ドライブトランジスタのゲートに印加される入力電圧を入力映像信号に応じて変化させることで、発光素子に供給する電流量を制御している。

ここでドライブトランジスタの動作特性は以下の式１で表わされる。
Ｉｄｓ＝（１／２）μ（Ｗ／Ｌ）Ｃｏｘ（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）^２・・・式１
このトランジスタ特性式１において、Ｉｄｓはソース／ドレイン間に流れるドレイン電流を表わしており、画素回路では発光素子に供給される出力電流である。Ｖｇｓはソースを基準としてゲートに印加されるゲート電圧を表わしており、画素回路では上述した入力電圧である。Ｖｔｈはトランジスタの閾電圧である。又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ている。その他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１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。原理的に見ると上記のトランジスタ特性式１が示す様に、ゲート電圧Ｖｇｓが一定であれば常に同じ量のドレイン電流Ｉｄｓが発光素子に供給される。従って、画面を構成する各画素に全て同一のレベルの映像信号を供給すれば、全画素が同一輝度で発光し、画面の一様性（ユニフォーミティ）が得られるはずである。

しかしながら実際には、ポリシリコンなどの半導体薄膜で構成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、個々のデバイス特性にばらつきがある。特に、閾電圧Ｖｔｈは一定ではなく、各画素毎にばらつきがある。前述のトランジスタ特性式１から明らかな様に、各ドライブトランジスタの閾電圧Ｖｔｈがばらつくと、ゲート電圧Ｖｇｓが一定であっても、ドレイン電流Ｉｄｓにばらつきが生じ、画素毎に輝度がばらついてしまう為、画面のユニフォーミティを損なう。従来からドライブトランジスタの閾電圧のばらつきをキャンセルする機能を組み込んだ画素回路が開発されており、例えば前記の特許文献３に開示がある。

しかしながら、発光素子に対する出力電流のばらつき要因は、ドライブトランジスタの閾電圧Ｖｔｈだけではない。上記のトランジスタ特性式１から明らかなように、ドライブトランジスタの移動度μがばらついた場合にも、出力電流Ｉｄｓが変動する。この結果、画面のユニフォーミティが損なわれる。従来からドライブトランジスタの移動度のばらつきを補正する機能を組み込んだ画素回路が開発されており、例えば前記の特許文献６に開示がある。

従来の移動度補正機能を備えた画素回路は、信号電位に応じてドライブトランジスタに流れる駆動電流を、所定の補正期間中に保持容量に負帰還して、保持容量に保持されている信号電位を調整する。ドライブトランジスタの移動度が大きいと負帰還量がその分大きくなり、信号電位の減少分が増え、結果として駆動電流を抑制することができる。一方ドライブトランジスタの移動度が小さいときは保持容量に対する負帰還量が小さくなるので、保持された信号電位の減少幅は少ない。従って駆動電流は余り減少しない。この様に個々の画素のドライブトランジスタの移動度の大小に応じこれをキャンセルする方向に信号電位を調整している。よって個々の画素のドライブトランジスタの移動度がばらつくにもかかわらず、同一の信号電位に対して個々の画素はほぼ同レベルの発光輝度を呈する。

上述した移動度補正動作は、所定の移動度補正期間に行われる。この移動度補正期間は、サンプリングトランジスタがオンして映像信号のサンプリングを開始した以降、ドライブトランジスタに電流が流れ始めた後サンプリングトランジスタがオフするまでの間である。従って移動度補正期間は、サンプリングトランジスタのオフタイミングで規定されている。このオフタイミングはサンプリングトランジスタの制御端（ゲート）に印加される制御信号（ゲートパルス）によって決まる。しかしながら従来の表示装置は制御信号の波形にばらつきがあるため、移動度補正時間も走査線（ライン）ごとにばらついていた。これにより移動度補正のかかり方にむらが生じ、これがラインごとの輝度むらとなって現れ、画面のユニフォーミティを損なっているという課題がある。

上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は移動度補正時間のばらつきを抑制し、以って画面のユニフォーミティを高めることを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明は、画素アレイ部と駆動部とからなり、前記画素アレイ部は、行状の走査線と、列状の信号線と、各走査線と各信号線とが交差する部分に配された行列状の画素とを備え、各画素は少なくとも、サンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、保持容量と、発光素子とを備え、前記サンプリングトランジスタは、その制御端が該走査線に接続し、その一対の電流端が該信号線と該ドライブトランジスタの制御端との間に接続し、前記ドライブトランジスタは、一対の電流端の一方が該発光素子に接続し、他方が電源に接続し、前記保持容量は、該ドライブトランジスタの制御端と電流端との間に接続し、前記駆動部は少なくとも、各走査線に順次制御信号を供給して線順次走査を行うライトスキャナと、各信号線に映像信号を供給する信号セレクタとを有し、前記サンプリングトランジスタは、該走査線に供給された制御信号に応じてオンし、該信号線から映像信号をサンプリングして該保持容量に書き込むとともに、その間該ドライブトランジスタに流れる電流を該保持容量に負帰還して、該ドライブトランジスタの移動度に対する補正を該保持容量に書き込まれた映像信号にかけ、前記ドライブトランジスタは、該保持容量に書き込まれた映像信号に応じた電流を該発光素子に供給して発光させる表示装置であって、前記ライトスキャナは、パルス電源と、シフトレジスタと、出力バッファとを有し、前記シフトレジスタは、線順次走査に同期してシフトレジスタの各段毎に高電位と低電位の間で遷移する入力信号を順次生成し、前記パルス電源は、線順次走査に同期して高電位と低電位の間で遷移する電源パルスを逐次生成し、前記出力バッファは、該シフトレジスタの各段と各走査線との間に接続し、該入力信号に応じて該電源パルスを取り出し制御信号として各走査線に出力し、前記ライトスキャナは、該電源パルスの低電位よりも該入力信号の低電位が低くなるように電位設定されていることを特徴とする。

好ましくは前記出力バッファは、該電源パルスが供給される電源ラインと所定の接地ラインとの間に直列接続されたＰチャネルトランジスタとＮチャネルトランジスタからなるインバータで構成されており、該電源パルスの低電位と該入力信号の低電位との差が、該Ｐチャネルトランジスタの閾電圧を越えるように電位設定する。又前記パルス電源は、立下り波形に傾斜が付いた電源パルスを生成し、前記出力バッファは、該傾斜の付いた立下り波形を抜き取って、該サンプリングトランジスタがオフするタイミングを規定する該制御信号の立下り波形とし、前記サンプリングトランジスタは、映像信号のレベルに応じ該制御信号の立下り波形の傾斜に従ってオフするタイミングが変化する。

本発明によれば、ライトスキャナはパルス電源とシフトレジスタと出力バッファとで構成されている。シフトレジスタは線順次走査に同期して各段ごとに高電位と低電位の間で遷移する入力信号を生成する。パルス電源は線順次走査に同期して高電位と低電位の間で遷移する電源パルスを逐次生成する。出力バッファは、シフトレジスタからの入力信号に応じて電源パルスをそのまま取り出し制御信号として各走査線に出力している。この様にライトスキャナは電源パルスをそのまま出力バッファで抜き取り制御信号としてサンプリングトランジスタの制御端（ゲート）に印加している。電源パルスは外部モジュールで精密にその波形を生成することができる。ライトバッファは精度の高い電源パルスを取り出しそのままサンプリングトランジスタのゲートに印加するので、そのオンオフ動作を精密に制御できる。従って走査線ごとの移動度補正時間のばらつきがなくなり、ラインに沿った筋むらを除いて画面のユニフォーミティを改善することができる。

特に本発明によるとライトスキャナは電源パルスの低電位よりも入力信号の低電位が低くなるように電位設定されている。かかる電位設定により出力バッファはほとんど波形歪を生じることなく電源パルスをそのまま抜き取って走査線に出力することができる。これにより一層移動度補正時間の精度を高めることが可能となり、画面のユニフォーミティを顕著に改善することができる。特に移動度補正時間は映像信号のレベルに応じて最適に制御することが必要である。この場合サンプリングトランジスタのゲートに印加する制御信号の立下り波形を所定の減衰形状に維持する必要がある。本発明では外部のモジュールで形成した電源パルスの立下り波形をそのまま歪ませることなく抜き取って走査線に出力することができるため、映像信号の電位レベル（階調）に応じて移動度補正時間を適応的に可変制御することができる。

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。図１は本発明にかかる表示装置の全体構成を示すブロック図である。図示する様に、本表示装置は基本的に画素アレイ部１とスキャナ部と信号部とで構成されている。スキャナ部と信号部とで駆動部を構成する。画素アレイ部１は、行状に配された第１走査線ＷＳ、第２走査線ＤＳ、第３走査線ＡＺ１及び第４走査線ＡＺ２と、列状に配された信号線ＳＬと、これらの走査線ＷＳ，ＤＳ，ＡＺ１，ＡＺ２及び信号線ＳＬに接続した行列状の画素回路２と、各画素回路２の動作に必要な第１電位Ｖｓｓ１，第２電位Ｖｓｓ２及び第３電位ＶＤＤを供給する複数の電源線とからなる。信号部は水平セレクタ３からなり、信号線ＳＬに映像信号を供給する。スキャナ部は、ライトスキャナ４、ドライブスキャナ５、第一補正用スキャナ７１及び第二補正用スキャナ７２からなり、それぞれ第１走査線ＷＳ、第２走査線ＤＳ、第３走査線ＡＺ１及び第４走査線ＡＺ２に制御信号を供給して順次行毎に画素回路２を走査する。

図２は、図１に示した画像表示装置に組み込まれる画素の構成を示す回路図である。図示する様に画素回路２は、サンプリングトランジスタＴｒ１と、ドライブトランジスタＴｒｄと、第１スイッチングトランジスタＴｒ２と、第２スイッチングトランジスタＴｒ３と、第３スイッチングトランジスタＴｒ４と、保持容量Ｃｓと、発光素子ＥＬとを含む。サンプリングトランジスタＴｒ１は、所定のサンプリング期間に走査線ＷＳから供給される制御信号に応じ導通して信号線ＳＬから供給された映像信号の信号電位を保持容量Ｃｓにサンプリングする。保持容量Ｃｓは、サンプリングされた映像信号の信号電位に応じてドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧに入力電圧Ｖｇｓを印加する。ドライブトランジスタＴｒｄは、入力電圧Ｖｇｓに応じた出力電流Ｉｄｓを発光素子ＥＬに供給する。発光素子ＥＬは、所定の発光期間中ドライブトランジスタＴｒｄから供給される出力電流Ｉｄｓにより映像信号の信号電位に応じた輝度で発光する。

第１スイッチングトランジスタＴｒ２は、サンプリング期間（映像信号書込期間）に先立ち走査線ＡＺ１から供給される制御信号に応じ導通してドライブトランジスタＴｒｄの制御端であるゲートＧを第１電位Ｖｓｓ１に設定する。第２スイッチングトランジスタＴｒ３は、サンプリング期間に先立ち走査線ＡＺ２から供給される制御信号に応じ導通してドライブトランジスタＴｒｄの一方の電流端であるソースＳを第２電位Ｖｓｓ２に設定する。第３スイッチングトランジスタＴｒ４は、サンプリング期間に先立ち走査線ＤＳから供給される制御信号に応じ導通してドライブトランジスタＴｒｄの他方の電流端であるドレインを第３電位ＶＤＤに接続し、以ってドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖｔｈに相当する電圧を保持容量Ｃｓに保持させて閾電圧Ｖｔｈの影響を補正する。さらにこの第３スイッチングトランジスタＴｒ４は、発光期間に再び走査線ＤＳから供給される制御信号に応じ導通してドライブトランジスタＴｒｄを第３電位ＶＤＤに接続して出力電流Ｉｄｓを発光素子ＥＬに流す。

以上の説明から明らかな様に、本画素回路２は、５個のトランジスタＴｒ１ないしＴｒ４及びＴｒｄと１個の保持容量Ｃｓと１個の発光素子ＥＬとで構成されている。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３とＴｒｄはＮチャネル型のポリシリコンＴＦＴである。トランジスタＴｒ４のみＰチャネル型のポリシリコンＴＦＴである。但し本発明はこれに限られるものではなく、Ｎチャネル型とＰチャネル型のＴＦＴを適宜混在させることができる。発光素子ＥＬは例えばアノード及びカソードを備えたダイオード型の有機ＥＬデバイスである。但し本発明はこれに限られるものではなく、発光素子は一般的に電流駆動で発光する全てのデバイスを含む。

図３は、図２に示した画像表示装置から画素回路２の部分のみを取り出した模式図である。理解を容易にするため、サンプリングトランジスタＴｒ１によってサンプリングされる映像信号の信号電位Ｖｓｉｇや、ドライブトランジスタＴｒｄの入力電圧Ｖｇｓ及び出力電流Ｉｄｓ、さらには発光素子ＥＬが有する容量成分Ｃｏｌｅｄなどを書き加えてある。以下図３に基づいて、本発明にかかる画素回路２の動作を説明する。

図４は、図３に示した画素回路のタイミングチャートである。図４のタイミングチャートを参照しながら、図１及び図２に示した本発明にかかる表示装置の動作を具体的に説明する。図４は、時間軸Ｔに沿って各走査線ＷＳ，ＡＺ１，ＡＺ２及びＤＳに印加される制御信号の波形を表してある。表記を簡略化する為、制御信号も対応する走査線の符号と同じ符号で表してある。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３はＮチャネル型なので、走査線ＷＳ，ＡＺ１，ＡＺ２がそれぞれハイレベルの時オンし、ローレベルの時オフする。一方トランジスタＴｒ４はＰチャネル型なので、走査線ＤＳがハイレベルの時オフし、ローレベルの時オンする。なおこのタイミングチャートは、各制御信号ＷＳ，ＡＺ１，ＡＺ２，ＤＳの波形と共に、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位変化及びソースＳの電位変化も表してある。

図４のタイミングチャートではタイミングＴ１〜Ｔ８までを１フィールド（１ｆ）としてある。１フィールドの間に画素アレイの各行が一回順次走査される。タイミングチャートは、１行分の画素に印加される各制御信号ＷＳ，ＡＺ１，ＡＺ２，ＤＳの波形を表してある。

当該フィールドが始まる前のタイミングＴ０で、全ての制御線号ＷＳ，ＡＺ１，ＡＺ２，ＤＳがローレベルにある。したがってＮチャネル型のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３はオフ状態にある一方、Ｐチャネル型のトランジスタＴｒ４のみオン状態である。したがってドライブトランジスタＴｒｄはオン状態のトランジスタＴｒ４を介して電源ＶＤＤに接続しているので、所定の入力電圧Ｖｇｓに応じて出力電流Ｉｄｓを発光素子ＥＬに供給している。したがってタイミングＴ０で発光素子ＥＬは発光している。この時ドライブトランジスタＴｒｄに印加される入力電圧Ｖｇｓは、ゲート電位（Ｇ）とソース電位（Ｓ）の差で表される。

当該フィールドが始まるタイミングＴ１で、制御信号ＤＳがローレベルからハイレベルに切り替わる。これによりスイッチングトランジスタＴｒ４がオフし、ドライブトランジスタＴｒｄは電源ＶＤＤから切り離されるので、発光が停止し非発光期間に入る。したがってタイミングＴ１に入ると、全てのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４がオフ状態になる。

続いてタイミングＴ２に進むと、制御信号ＡＺ１及びＡＺ２がハイレベルになるので、スイッチングトランジスタＴｒ２及びＴｒ３がオンする。この結果、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧが基準電位Ｖｓｓ１に接続し、ソースＳが基準電位Ｖｓｓ２に接続される。ここでＶｓｓ１−Ｖｓｓ２＞Ｖｔｈを満たしており、Ｖｓｓ１−Ｖｓｓ２＝Ｖｇｓ＞Ｖｔｈとする事で、その後タイミングＴ３で行われるＶｔｈ補正の準備を行う。換言すると期間Ｔ２‐Ｔ３は、ドライブトランジスタＴｒｄのリセット期間に相当する。また、発光素子ＥＬの閾電圧をＶｔｈＥＬとすると、ＶｔｈＥＬ＞Ｖｓｓ２に設定されている。これにより、発光素子ＥＬにはマイナスバイアスが印加され、いわゆる逆バイアス状態となる。この逆バイアス状態は、後で行うＶｔｈ補正動作及び移動度補正動作を正常に行うために必要である。

タイミングＴ３では制御信号ＡＺ２をローレベルにし且つ直後制御信号ＤＳもローレベルにしている。これによりトランジスタＴｒ３がオフする一方トランジスタＴｒ４がオンする。この結果ドレイン電流Ｉｄｓが保持容量Ｃｓに流れ込み、Ｖｔｈ補正動作を開始する。この時ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧはＶｓｓ１に保持されており、ドライブトランジスタＴｒｄがカットオフするまで電流Ｉｄｓが流れる。カットオフするとドライブトランジスタＴｒｄのソース電位（Ｓ）はＶｓｓ１−Ｖｔｈとなる。ドレイン電流がカットオフした後のタイミングＴ４で制御信号ＤＳを再びハイレベルに戻し、スイッチングトランジスタＴｒ４をオフする。さらに制御信号ＡＺ１もローレベルに戻し、スイッチングトランジスタＴｒ２もオフする。この結果、保持容量ＣｓにＶｔｈが保持固定される。この様にタイミングＴ３‐Ｔ４はドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖｔｈを検出する期間である。ここでは、この検出期間Ｔ３‐Ｔ４をＶｔｈ補正期間と呼んでいる。

この様にＶｔｈ補正を行った後タイミングＴ５で制御信号ＷＳをハイレベルに切り替え、サンプリングトランジスタＴｒ１をオンして映像信号Ｖｓｉｇを保持容量Ｃｓに書き込む。発光素子ＥＬの等価容量Ｃｏｌｅｄに比べて保持容量Ｃｓは充分に小さい。この結果、映像信号Ｖｓｉｇのほとんど大部分が保持容量Ｃｓに書き込まれる。正確には、Ｖｓｓ１に対するＶｓｉｇの差分Ｖｓｉｇ−Ｖｓｓ１が保持容量Ｃｓに書き込まれる。したがってドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧとソースＳ間の電圧Ｖｇｓは、先に検出保持されたＶｔｈと今回サンプリングされたＶｓｉｇ−Ｖｓｓ１を加えたレベル（Ｖｓｉｇ−Ｖｓｓ１＋Ｖｔｈ）となる。以降説明簡易化の為Ｖｓｓ１＝０Ｖとすると、ゲート／ソース間電圧Ｖｇｓは図４のタイミングチャートに示すようにＶｓｉｇ＋Ｖｔｈとなる。かかる映像信号Ｖｓｉｇのサンプリングは制御信号ＷＳがローレベルに戻るタイミングＴ７まで行われる。すなわちタイミングＴ５‐Ｔ７がサンプリング期間（映像信号書込期間）に相当する。

サンプリング期間の終了するタイミングＴ７より前のタイミングＴ６で制御信号ＤＳがローレベルとなりスイッチングトランジスタＴｒ４がオンする。これによりドライブトランジスタＴｒｄが電源ＶＤＤに接続されるので、画素回路は非発光期間から発光期間に進む。この様にサンプリングトランジスタＴｒ１がまだオン状態で且つスイッチングトランジスタＴｒ４がオン状態に入った期間Ｔ６‐Ｔ７で、ドライブトランジスタＴｒｄの移動度補正を行う。即ち本発明では、サンプリング期間の後部分と発光期間の先頭部分とが重なる期間Ｔ６‐Ｔ７で移動度補正を行っている。なお、この移動度補正を行う発光期間の先頭では、発光素子ＥＬは実際には逆バイアス状態にあるので発光する事はない。この移動度補正期間Ｔ６‐Ｔ７では、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧが映像信号Ｖｓｉｇのレベルに固定された状態で、ドライブトランジスタＴｒｄにドレイン電流Ｉｄｓが流れる。ここでＶｓｓ１−Ｖｔｈ＜ＶｔｈＥＬと設定しておく事で、発光素子ＥＬは逆バイアス状態におかれる為、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。よってドライブトランジスタＴｒｄに流れる電流Ｉｄｓは保持容量Ｃｓと発光素子ＥＬの等価容量Ｃｏｌｅｄの両者を結合した容量Ｃ＝Ｃｓ＋Ｃｏｌｅｄに書き込まれていく。これによりドライブトランジスタＴｒｄのソース電位（Ｓ）は上昇していく。図４のタイミングチャートではこの上昇分をΔＶで表してある。この上昇分ΔＶは結局保持容量Ｃｓに保持されたゲート／ソース間電圧Ｖｇｓから差し引かれる事になるので、負帰還をかけた事になる。この様にドライブトランジスタＴｒｄの出力電流Ｉｄｓを同じくドライブトランジスタＴｒｄの入力電圧Ｖｇｓに負帰還する事で、移動度μを補正する事が可能である。なお負帰還量ΔＶは移動度補正期間Ｔ６‐Ｔ７の時間幅ｔを調整する事で最適化可能である。

タイミングＴ７では制御信号ＷＳがローレベルとなりサンプリングトランジスタＴｒ１がオフする。この結果ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧは信号線ＳＬから切り離される。映像信号Ｖｓｉｇの印加が解除されるので、ドライブトランジスタＴｒｄのゲート電位（Ｇ）は上昇可能となり、ソース電位（Ｓ）と共に上昇していく。その間保持容量Ｃｓに保持されたゲート／ソース間電圧Ｖｇｓは（Ｖｓｉｇ−ΔＶ＋Ｖｔｈ）の値を維持する。ソース電位（Ｓ）の上昇に伴い、発光素子ＥＬの逆バイアス状態は解消されるので、出力電流Ｉｄｓの流入により発光素子ＥＬは実際に発光を開始する。この時のドレイン電流Ｉｄｓ対ゲート電圧Ｖｇｓの関係は、先のトランジスタ特性式１のＶｇｓにＶｓｉｇ−ΔＶ＋Ｖｔｈを代入する事で、以下の式２のように与えられる。
Ｉｄｓ＝ｋμ（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）^２＝ｋμ（Ｖｓｉｇ−ΔＶ）^２・・・式２
上記式２において、ｋ＝（１／２）（Ｗ／Ｌ）Ｃｏｘである。この特性式２からＶｔｈの項がキャンセルされており、発光素子ＥＬに供給される出力電流ＩｄｓはドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖｔｈに依存しない事が分かる。基本的にドレイン電流Ｉｄｓは映像信号の信号電圧Ｖｓｉｇによって決まる。換言すると、発光素子ＥＬは映像信号Ｖｓｉｇに応じた輝度で発光する事になる。その際Ｖｓｉｇは負帰還量ΔＶで補正されている。この補正量ΔＶは丁度特性式２の係数部に位置する移動度μの効果を打ち消すように働く。したがって、ドレイン電流Ｉｄｓは実質的に映像信号Ｖｓｉｇのみに依存する事になる。

最後にタイミングＴ８に至ると制御信号ＤＳがハイレベルとなってスイッチングトランジスタＴｒ４がオフし、発光が終了すると共に当該フィールドが終わる。この後次のフィールドに移って再びＶｔｈ補正動作、移動度補正動作及び発光動作が繰り返される事になる。

図５は、移動度補正期間Ｔ６‐Ｔ７における画素回路２の状態を示す回路図である。図示するように、移動度補正期間Ｔ６‐Ｔ７では、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Ｔｒ４がオンしている一方、残りのスイッチングトランジスタＴｒ２及びＴｒ３がオフしている。この状態でドライブトランジスタＴｒ４のソース電位（Ｓ）はＶｓｓ１−Ｖｔｈである。このソース電位（Ｓ）は発光素子ＥＬのアノード電位でもある。前述したようにＶｓｓ１−Ｖｔｈ＜ＶｔｈＥＬと設定しておく事で、発光素子ＥＬは逆バイアス状態におかれ、ダイオード特性ではなく単純な容量特性を示す事になる。よってドライブトランジスタＴｒｄに流れる電流Ｉｄｓは保持容量Ｃｓと発光素子ＥＬの等価容量Ｃｏｌｅｄとの合成容量Ｃ＝Ｃｓ＋Ｃｏｌｅｄに流れ込む事になる。換言すると、ドレイン電流Ｉｄｓの一部が保持容量Ｃｓに負帰還され、移動度の補正が行われる。

図６は上述したトランジスタ特性式２をグラフ化したものであり、縦軸にＩｄｓを取り横軸にＶｓｉｇを取ってある。このグラフの下方に特性式２も合わせて示してある。図６のグラフは、画素１と画素２を比較した状態で特性カーブを描いてある。画素１のドライブトランジスタの移動度μは相対的に大きい。逆に画素２に含まれるドライブトランジスタの移動度μは相対的に小さい。この様にドライブトランジスタをポリシリコン薄膜トランジスタなどで構成した場合、画素間で移動度μがばらつく事は避けられない。例えば両画素１，２に同レベルの映像信号の信号電位Ｖｓｉｇを書き込んだ場合、何ら移動度の補正を行わないと、移動度μの大きい画素１に流れる出力電流Ｉｄｓ１´は、移動度μの小さい画素２に流れる出力電流Ｉｄｓ２´に比べて大きな差が生じてしまう。この様に移動度μのばらつきに起因して出力電流Ｉｄｓの間に大きな差が生じるので、スジムラが発生し画面のユニフォーミティを損なう事になる。

そこで本発明では出力電流を入力電圧側に負帰還させる事で移動度のばらつきをキャンセルしている。先のトランジスタ特性式１から明らかなように、移動度が大きいとドレイン電流Ｉｄｓが大きくなる。したがって負帰還量ΔＶは移動度が大きいほど大きくなる。図６のグラフに示すように、移動度μの大きな画素１の負帰還量ΔＶ１は移動度の小さな画素２の負帰還量ΔＶ２に比べて大きい。したがって、移動度μが大きいほど負帰還が大きくかかる事となって、ばらつきを抑制する事が可能である。図示するように、移動度μの大きな画素１でΔＶ１の補正をかけると、出力電流は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２の補正量ΔＶ２は小さいので、出力電流Ｉｄｓ２´はＩｄｓ２までそれ程大きく下降しない。結果的に、Ｉｄｓ１とＩｄｓ２は略等しくなり、移動度のばらつきがキャンセルされる。この移動度のばらつきのキャンセルは黒レベルから白レベルまでＶｓｉｇの全範囲で行われるので、画面のユニフォーミティは極めて高くなる。以上をまとめると、移動度の異なる画素１と２があった場合、移動度の大きい画素１の補正量ΔＶ１は移動度の小さい画素２の補正量ΔＶ２に対して小さくなる。つまり移動度が大きいほどΔＶが大きくＩｄｓの減少値は大きくなる。これにより移動度の異なる画素電流値は均一化され、移動度のばらつきを補正する事ができる。

以下参考の為、上述した移動度補正の数値解析を行う。図５に示したように、トランジスタＴｒ１及びＴｒ４がオンした状態で、ドライブトランジスタＴｒｄのソース電位を変数Ｖに取って解析を行う。ドライブトランジスタＴｒｄのソース電位（Ｓ）をＶとすると、ドライブトランジスタＴｒｄを流れるドレイン電流Ｉｄｓは以下の式３に示す通りである。

またドレイン電流Ｉｄｓと容量Ｃ（＝Ｃｓ＋Ｃｏｌｅｄ）の関係により、以下の式４に示す様にＩｄｓ＝ｄＱ／ｄｔ＝ＣｄＶ／ｄｔが成り立つ。

式４に式３を代入して両辺積分する。ここで、ソース電圧Ｖ初期状態は−Ｖｔｈであり、移動度ばらつき補正時間（Ｔ６‐Ｔ７）をｔとする。この微分方程式を解くと、移動度補正時間ｔに対する画素電流が以下の数式５のように与えられる。

ところで最適な移動度補正時間は必ずしも一定ではなく、信号電圧に応じて最適移動度補正時間は変化する。図７は、この最適移動度補正時間と信号電圧との関係を示すグラフである。図から明らかなように、信号電圧が白レベルで高い時、最適移動度補正時間は比較的短い。信号電圧がグレーレベルでは最適移動度補正時間も長くなり、さらにブラックレベルでは最適移動度補正時間が一層延長する傾向にある。前述したように、移動度補正期間中、保持容量に負帰還する補正量ΔＶは信号電圧Ｖｓｉｇに比例している。信号電圧が高いとその分負帰還量も大きくなるので、最適移動度補正時間は短くなる傾向にある。逆に信号電圧が下がるとドライブトランジスタの電流供給能力が下がるため、十分な補正に必要な最適移動度補正時間は延びる傾向にある。

そこで本発明は、信号線ＳＬに供給される映像信号の信号電位Ｖｓｉｇが高い時補正期間ｔが短くなる一方、信号線ＳＬに供給される映像信号の信号電位Ｖｓｉｇが低い時補正期間ｔが長くなるように、自動的にサンプリングトランジスタＷＳのオフタイミングを調整している。この原理を図８に示す。

図８の波形図は、移動度補正期間ｔを規定するスイッチングトランジスタＴｒ４のオンタイミング及びサンプリングトランジスタＴｒ１のオフタイミングを律する、制御信号ＤＳの立下がり波形及び制御信号ＷＳの立下り波形を表している。前述したように、スイッチングトランジスタＴｒ４のゲートに印加される制御信号ＤＳがＶＤＤ−｜Ｖｔｐ｜を下回った時点で、スイッチングトランジスタＴｒ４はオンし、移動度補正時間が開始する。

一方サンプリングトランジスタＴｒ１のゲートには制御信号ＷＳが印加されている。その立下り波形は図示する様に、始め電源電位Ｖｃｃから急峻に下がり、その後接地電位Ｖｓｓに向かって緩やかに低下していく。ここでサンプリングトランジスタＴｒ１のソースに印加される信号電位Ｖｓｉｇ１が白レベルで高い時サンプリングトランジスタＴｒ１のゲート電位はＶｓｉｇ１＋Ｖｔｎまで速やかに降下するので、最適移動度補正時間ｔ１は短くなる。信号電位がグレーレベルのＶｓｉｇ２になると、ゲート電位がＶｓｉｇ２＋ＶｔｎまでＶｃｃから下がった時点でサンプリングトランジスタＴｒ１がオフする。その結果グレーレベルのＶｓｉｇ２に対応した最適補正時間ｔ２は、ｔ１に比べて長くなる。さらに信号電位がブラックレベルに近いＶｓｉｇ３になると、最適移動度補正時間ｔ３は、グレーレベルの時の最適移動度補正時間ｔ２に比べ一層長くなる。

各階調毎に最適な移動度補正時間を自動的に設定するためには、走査線ＷＳに印加される制御信号パルスの立下りを最適な形状に波形整形する必要がある。このために本発明は電源パルスを抜き取る方式のライトスキャナを採用しており、図９を参照してこれを説明する。図９は、ライトスキャナ４の出力部三段分と、これに接続される画素アレイ部１の三行分（３ライン分）を模式的に表している。

ライトスキャナ４はシフトレジスタＳ／Ｒで構成されており、外部から入力されるクロック信号に応じて動作し、同じく外部から入力されるスタート信号を順次転走することで、各段毎に順次信号を出力している。シフトレジスタＳ／Ｒの各段にはＮＡＮＤ素子が接続されており、隣り合う段のＳ／Ｒから出力された順次信号をＮＡＮＤ処理して、制御信号ＷＳの元になる矩形波形を生成している。この矩形波形はインバータを介して出力バッファに入力される。この出力バッファはシフトレジスタ側から供給される入力信号に応じて動作し、最終的な制御信号ＷＳを対応する画素アレイ部１の走査線ＷＳに供給している。なお本明細書では、ＮＡＮＤ素子とインバータもシフトレジスタの一部を構成する要素として記述している。

出力バッファは電源電位Ｖｃｃと接地電位Ｖｓｓとの間に直列接続された一対のスイッチング素子からなる。本発明はこの出力バッファがインバータ構成となっており、一方のスイッチング素子がＰチャネル型トランジスタＰｃｈ（典型的にはＰＭＯＳトランジスタ）で、他方がＮチャネル型トランジスタＮｃｈ（典型的にはＮＭＯＳトランジスタ）からなる。なお各出力バッファに接続される画素アレイ部１側の各ラインは、等価回路的に抵抗成分Ｒと容量成分Ｃで表してある。

本発明は、出力バッファが外部のパルス電源から電源ラインに供給される電源パルスを抜き取って制御信号の決定波形を作る構成となっている。前述した様にこの出力バッファはインバータ構成で、電源ラインと接地電位Ｖｓｓとの間にＰチャネルトランジスタＰｃｈとＮチャネルトランジスタＮｃｈが直列に接続されている。シフトレジスタＳ／Ｒ側からの入力信号に応じて出力バッファのＰチャネルトランジスタＰｃｈがオンしたとき、電源ラインに供給されていた電源パルスの立下り波形を取り出し、これを制御信号ＷＳの決定波形として、画素アレイ部１側に供給している。この様に出力バッファとは別に決定波形を含むパルスを作り、これを出力バッファの電源ラインに供給することで、所望の決定波形の制御信号ＷＳを作り出すことが可能である。この場合出力バッファは、優勢スイッチング素子側となるＰチャネルトランジスタＰｃｈがオンして劣勢スイッチング素子側となるＮチャネルトランジスタＮｃｈがオフした時、外部から供給された電源パルスの立下り波形を取り出し、制御信号ＷＳの決定波形として出力している。

ここで抜き取られる電源パルスのレベルが立下りに沿って小さくなるに従い、出力バッファのＰチャネルトランジスタＰｃｈの動作Ｖｇｓが小さくなっていく。動作Ｖｇｓが小さくなるにつれ抜き取られた電源パルスの立下り波形（パルストランジェント）はＰチャネルトランジスタＰｃｈの特性ばらつきの影響を受けやすくなる。特にＰチャネルトランジスタＰｃｈの閾電圧Ｖｔｐのばらつきの影響を受け、この結果移動度補正時間にばらつきが生じてしまう。特に映像信号のレベルが高い白階調では補正時間ｔが短いため、このばらつきが顕著に現れて筋が発生してしまう。

そこで本発明は、ライトスキャナの出力バッファのトランジェントばらつきを抑制するため、出力バッファのＰチャネルトランジスタＰｃｈに印加する入力信号のローレベルＶｓｓを電源パルスのローレベルＶｓｓｐよりも低い値に設定している。

図１０は、図９に示したライトスキャナの動作説明に供するタイミングチャートである。図示するように１Ｈ周期で変動する電源パルスの列が外部のパルス電源からライトスキャナの出力バッファの電源ラインに入力されてくる。この電源パルスは高電位Ｖｃｃと低電位Ｖｓｓｐとの間で電位が変化している。これに合わせて出力バッファを構成するインバータにシフトレジスタの出力部を構成するＮＡＮＤ素子及びインバータから入力パルスが印加される。タイミングチャートは、Ｎ−１段目及びＮ段目のインバータに供給される入力パルスを表している。図示するようにこの入力パルスは高電位Ｖｃｃと低電位Ｖｓｓとの間でレベルが切換っている。これと時系列を合わせて、Ｎ−１段目及びＮ段目から供給される出力パルスを表してある。この出力パルスは対応するラインの走査線ＷＳに印加される制御信号である。

タイミングチャートから明らかなように、シフトレジスタの各段に対応した出力バッファは、入力パルスに応じて電源パルスを抜き取り、そのまま出力パルスとして対応する走査線ＷＳに供給している。電源パルスは外部のパルス電源から供給されており、その立下り波形は予め最適に設定可能である。ライトスキャナはこの立下り波形をそのまま抜き取って制御信号パルスとしている。

本発明の特徴として、ライトスキャナは、電源パルスの低電位Ｖｓｓｐよりも入力信号の低電位Ｖｓｓが低くなるように電位設定している。より好ましくは、電源パルスの低電位Ｖｓｓｐと入力信号の低電位Ｖｓｓとの差がＰチャネルトランジスタＰｃｈの閾電圧Ｖｔｐの絶対値を超えるように電位設定する。即ちＶｓｓ＜Ｖｓｓｐ−｜Ｖｔｐ｜の条件を満たす。ここで、ＶｓｓはＰチャネルトランジスタＰｃｈのゲート側に印加され、ＶｓｓｐはＰチャネルトランジスタＰｃｈのソース側に印加されている。さらに好ましくは可能な限りＶｓｓの値を低く設定することが良い。かかる電位設定により、出力バッファのＰチャネルトランジスタＰｃｈで電源パルスを抜き取ったとき、ＰチャネルトランジスタＰｃｈのゲート／ソース間電圧Ｖｇｓは大きくなり、抜き取るべき電源パルスのローレベルがＶｓｓｐであってもＰチャネルトランジスタＰｃｈのＶｇｓを大きく維持することができ、その分Ｖｔｐばらつきを抑制することが可能である。以上により電源パルス抜き取り方式のライトスキャナにおいて、移動度補正時間のばらつきを抑制することが可能となり、全階調でユニフォーミティの高い画面を得ることができる。

図１１は、図９に示したライトスキャナから出力される制御信号ＷＳの立下り波形を示した波形図である。但し電源パルスのローレベル（低電位）と出力バッファに供給する入力信号のローレベル（低電位）が等しい場合（Ｖｓｓ＝Ｖｓｓｐ）を示す参考図である。この参考図は時間軸を合わせてドライブスキャナ５から出力される制御信号ＤＳの立下り波形も表してある。

図９に示したライトスキャナは電源パルス抜き取り方式を採用しており、基本的には電源パルスの立下り波形をそのまま抜き取って制御信号ＷＳの立下り波形にすることができる。しかしながら電位設定をＶｓｓ＝Ｖｓｓｐとしてしまうと、出力バッファを構成するインバータのトランジスタの動作特性の影響を受けて歪が生じてしまう。図１１の制御信号ＷＳの波形図は、標準位相を（１）で表し、特に歪が大きい場合の波形をばらつきワースト位相（２）で表してある。

図９に示したように出力バッファに対する入力がローレベルになったとき、出力バッファを構成するインバータのＰチャネルトランジスタが導通して、電源パルスを抜き取っている。ここで抜き取られた電源パルスのレベルが小さくなるにつれ、Ｐチャネルトランジスタの動作中にゲート／ソース間に加わる電圧Ｖｇｓが小さくなってしまう。この動作Ｖｇｓが小さくなるにつれ抜き取られた電源パルスのトランジェントは、Ｐチャネルトランジスタの特性ばらつきの影響を受けやすくなり、補正時間にばらつきが生じてしまう。図示の例では、標準位相（１）の場合に比べ、バラツキワースト位相（２）のとき制御信号ＷＳの立下りに応じてサンプリングトランジスタＴｒ１がオフするタイミングが後方にシフトするため、移動度補正時間はその分長くなってしまう。特に白階調では最適な補正時間が短いため、このばらつきが顕著に現れこのままでは筋ムラが発生してしまう。

図１２は、本発明にかかる表示装置の第２実施形態の全体構成を示すブロック図である。図示するように、本表示装置は、画素アレイ部１とこれを駆動する駆動部とからなる。画素アレイ部１は、行状の走査線ＷＳと、列状の信号線（信号ライン）ＳＬと、両者が交差する部分に配された行列状の画素２と、各画素２の各行に対応して配された給電線（電源ライン）ＶＬとを備えている。なお本例は、各画素２にＲＧＢ三原色のいずれかが割り当てられており、カラー表示が可能である。但しこれに限られるものではなく、単色表示のデバイスも含む。駆動部は、各走査線ＷＳに順次制御信号を供給して画素２を行単位で線順次走査するライトスキャナ４と、この線順次走査に合わせて各給電線ＶＬに第１電位と第２電位で切換る電源電圧を供給する電源スキャナ６と、この線順次走査に合わせて列状の信号線ＳＬに映像信号となる信号電位と基準電位を供給する信号セレクタ（水平セレクタ）３とを備えている。

図１３は、図１２に示した表示装置に含まれる画素２の具体的な構成及び結線関係を示す回路図である。図示するように、この画素２は有機ＥＬデバイスなどで代表される発光素子ＥＬと、サンプリングトランジスタＴｒ１と、ドライブトランジスタＴｒｄと、保持容量Ｃｓとを含む。サンプリングトランジスタＴｒ１は、その制御端（ゲート）が対応する走査線ＷＳに接続し、一対の電流端（ソース及びドレイン）の一方が対応する信号線ＳＬに接続し、他方がドライブトランジスタＴｒｄの制御端（ゲートＧ）に接続する。ドライブトランジスタＴｒｄは、一対の電流端（ソースＳ及びドレイン）の一方が発光素子ＥＬに接続し、他方が対応する給電線ＶＬに接続している。本例では、ドライブトランジスタＴｒｄがＮチャネル型であり、そのドレインが給電線ＶＬに接続する一方、ソースＳが出力ノードとして発光素子ＥＬのアノードに接続している。発光素子ＥＬのカソードは所定のカソード電位Ｖｃａｔｈに接続している。保持容量ＣｓはドライブトランジスタＴｒｄのソースＳとゲートＧの間に接続している。

かかる構成において、サンプリングトランジスタＴｒ１は走査線ＷＳから供給された制御信号に応じて導通し、信号線ＳＬから供給された信号電位をサンプリングして保持容量Ｃｓに保持する。ドライブトランジスタＴｒｄは、第１電位（高電位Ｖｄｄ）にある給電線ＶＬから電流の供給を受け保持容量Ｃｓに保持された信号電位に応じて駆動電流を発光素子ＥＬに流す。ライトスキャナ４は、信号線ＳＬが信号電位にある時間帯にサンプリングトランジスタＴｒ１を導通状態にするため、所定のパルス幅の制御信号を制御線ＷＳに出力し、以って保持容量Ｃｓに信号電位を保持すると同時にドライブトランジスタＴｒｄの移動度μに対する補正を信号電位に加える。この後ドライブトランジスタＴｒｄは保持容量Ｃｓに書き込まれた信号電位Ｖｓｉｇに応じた駆動電流を発光素子ＥＬに供給し、発光動作に入る。

本画素回路２は、上述した移動度補正機能に加え閾電圧補正機能も備えている。即ち電源スキャナ６は、サンプリングトランジスタＴｒ１が信号電位Ｖｓｉｇをサンプリングする前に、第１タイミングで給電線ＶＬを第１電位（高電位Ｖｄｄ）から第２電位（低電位Ｖｓｓ）に切換える。またライトスキャナ４は同じくサンプリングトランジスタＴｒ１が信号電位Ｖｓｉｇをサンプリングする前に、第２タイミングでサンプリングトランジスタＴｒ１を導通させて信号線ＳＬから基準電位ＶｒｅｆをドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧに印加すると共にドライブトランジスタＴｒｄのソースＳを第２電位（Ｖｓｓ）にセットする。電源スキャナ６は第２タイミングの後の第３タイミングで給電線ＶＬを第２電位Ｖｓｓから第１電位Ｖｄｄに切換えて、ドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖｔｈに相当する電圧を保持容量Ｃｓに保持する。かかる閾電圧補正機能により、本表示装置は画素毎にばらつくドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖｔｈの影響をキャンセルすることができる。

本画素回路２は、さらにブートストラップ機能も備えている。即ちライトスキャナ４は保持容量Ｃｓに信号電位Ｖｓｉｇが保持された段階で走査線ＷＳに対する制御信号の印加を解除し、サンプリングトランジスタＴｒ１を非道通状態にしてドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧを信号線ＳＬから電気的に切り離し、以ってドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位変動にゲートＧの電位が連動し、ゲートＧとソースＳ間の電圧Ｖｇｓを一定に維持することができる。

図１４は、図１３に示した画素回路２の動作説明に供するタイミングチャートである。時間軸を共通にして、走査線ＷＳの電位変化、給電線ＶＬの電位変化及び信号線ＳＬの電位変化を表している。またこれらの電位変化と並行に、ドライブトランジスタのゲートＧ及びソースＳの電位変化も表してある。

前述したように走査線ＷＳには、サンプリングトランジスタＴｒ１をオンするための制御信号パルスが印加される。この制御信号パルスは画素アレイ部の線順次走査に合わせて１フィールド（１ｆ）周期で走査線ＷＳに印加される。電源線ＶＬは同じように１フィールド周期で高電位Ｖｄｄと低電位Ｖｓｓとの間で切換る。信号線ＳＬには１水平周期（１Ｈ）内で信号電位Ｖｓｉｇと基準電位Ｖｒｅｆが切換る映像信号を供給している。

図１４のタイミングチャートに示すように、画素は前のフィールドの発光期間から当該フィールドの非発光期間に入り、そのあと当該フィールドの発光期間となる。この非発光期間で準備動作、閾電圧補正動作、信号書き込み動作、移動度補正動作などを行う。

前フィールドの発光期間では、給電線ＶＬが高電位Ｖｄｄにあり、ドライブトランジスタＴｒｄが駆動電流Ｉｄｓを発光素子ＥＬに供給している。駆動電流Ｉｄｓは高電位Ｖｄｄにある給電線ＶＬからドライブトランジスタＴｒｄを介して発光素子ＥＬを通り、カソードラインに流れ込んでいる。

続いて当該フィールドの非発光期間に入るとまずタイミングＴ１で給電線ＶＬを高電位Ｖｄｄから低電位Ｖｓｓに切換える。これにより給電線ＶＬはＶｓｓまで放電され、さらにドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位はＶｓｓまで下降する。これにより発光素子ＥＬのアノード電位（即ちドライブトランジスタＴｒｄのソース電位）は逆バイアス状態となるため、駆動電流が流れなくなり消灯する。またドライブトランジスタのソースＳの電位降下に連動してゲートＧの電位も降下する。

続いてタイミングＴ２になると、走査線ＷＳを低レベルから高レベルに切換えることで、サンプリングトランジスタＴｒ１が導通状態になる。この時信号線ＳＬは基準電位Ｖｒｅｆにある。よってドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位は導通したサンプリングトランジスタＴｒ１を通じて信号線ＳＬの基準電位Ｖｒｅｆとなる。この時ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位はＶｒｅｆよりも十分低い電位Ｖｓｓにある。この様にしてドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧとソースＳとの間の電圧ＶｇｓがドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖｔｈより大きくなるように、初期化される。タイミングＴ１からタイミングＴ３までの期間Ｔ１‐Ｔ３はドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖｇｓを予めＶｔｈ以上に設定する準備期間である。

この後タイミングＴ３になると、給電線ＶＬが低電位Ｖｓｓから高電位Ｖｄｄに遷移し、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位が上昇を開始する。やがてドリライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖｇｓが閾電圧Ｖｔｈとなった所で電流がカットオフする。この様にしてドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖｔｈに相当する電圧が保持容量Ｃｓに書き込まれる。これが閾電圧補正動作である。この時電流がもっぱら保持容量Ｃｓ側に流れ、発光素子ＥＬには流れないようにするため、発光素子ＥＬがカットオフとなるようにカソード電位Ｖｃａｔｈを設定しておく。この閾電圧補正動作はタイミングＴ４で信号線ＳＬの電位がＶｒｅｆからＶｓｉｇに切換るまでの間に完了する。タイミングＴ３からタイミングＴ４までの期間Ｔ３‐Ｔ４が移動度補正期間となる。

タイミングＴ４では信号線ＳＬが基準電位Ｖｒｅｆから信号電位Ｖｓｉｇに切換る。この時サンプリングトランジスタＴｒ１は引き続き導通状態にある。よってドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位は信号電位Ｖｓｉｇになる。ここで発光素子ＥＬは始めカットオフ状態（ハイインピーダンス状態）にあるためドライブトランジスタＴｒｄのドレインとソースの間に流れる電流はもっぱら保持容量Ｃｓと発光素子ＥＬの等価容量に流れ込み、充電を開始する。この後サンプリングトランジスタＴｒ１がオフするタイミングＴ５までに、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位はΔＶだけ上昇する。この様にして映像信号の信号電位ＶｓｉｇがＶｔｈに足し込まれる形で保持容量Ｃｓに書き込まれると共に移動度補正用の電圧ΔＶが保持容量Ｃｓに保持された電圧から差し引かれる。よってタイミングＴ４からタイミングＴ５までの期間Ｔ４‐Ｔ５が信号書き込み期間／移動度補正期間となる。この様に信号書き込み期間Ｔ４‐Ｔ５では信号電位Ｖｓｉｇの書き込みと補正量ΔＶの調整が同時に行われる。Ｖｓｉｇが高いほどドライブトランジスタＴｒｄが供給する電流Ｉｄｓは大きくなり、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われる。Ｖｓｉｇを一定とした場合、ドライブトランジスタＴｒｄの移動度μが大きいほどΔＶの絶対値が大きくなる。換言すると移動度μが大きいほど保持容量Ｃｓに対する負帰還量ΔＶが大きくなるので、画素毎の移動度μのばらつきを取り除くことができる。

最後にタイミングＴ５になると、前述したように走査線ＷＳが低レベル側に遷移し、サンプリングトランジスタＴｒ１はオフ状態となる。これによりドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧは信号線ＳＬから切り離される。同時にドレイン電流Ｉｄｓが発光素子ＥＬを流れ始める。これにより発光素子ＥＬのアノード電位は駆動電流Ｉｄｓに応じて上昇する。発光素子ＥＬのアノード電位の上昇は、即ちドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位上昇に他ならない。ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位が上昇すると、保持容量Ｃｓのブートストラップ動作によりドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位も連動して上昇する。ゲート電位の上昇量はソース電位の上昇量に等しくなる。ゆえに発光期間中ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖｇｓは一定に保持される。このＶｇｓの値は信号電位Ｖｓｉｇに閾電圧Ｖｔｈ及び移動量μの補正をかけたものとなっている。

この第２実施形態においても、移動度補正時間は信号線ＳＬの電位がＶｒｅｆからＶｓｉｇに切換る第１タイミングから、制御信号ＷＳが立下がってサンプリングトランジスタＴｒ１がオフする第２タイミングまでの期間となっている。信号電位Ｖｓｉｇのレベルに応じて移動度補正時間を適応制御するため、本実施形態においても制御信号ＷＳの立下り波形を適切に整形することが好ましく、図９に示したライトスキャナを採用している。ここでも電源パルスの低電位Ｖｓｓｐよりも出力バッファに印加する入力信号の低電位Ｖｓｓが低くなるように電位設定することで、制御信号ＷＳの立下り波形の歪を抑制している。

本発明にかかる表示装置は、図１５に示すような薄膜デバイス構成を有する。本図は、絶縁性の基板に形成された画素の模式的な断面構造を表している。図示するように、画素は、複数の薄膜トランジタを含むトランジスター部（図では１個のＴＦＴを例示）、保持容量などの容量部及び有機ＥＬ素子などの発光部とを含む。基板の上にＴＦＴプロセスでトランジスター部や容量部が形成され、その上に有機ＥＬ素子などの発光部が積層されている。その上に接着剤を介して透明な対向基板を貼り付けてフラットパネルとしている。

本発明にかかる表示装置は、図１６に示すようにフラット型のモジュール形状のものを含む。例えば絶縁性の基板上に、有機ＥＬ素子、薄膜トランジスタ、薄膜容量等からなる画素をマトリックス状に集積形成した画素アレイ部を設ける、この画素アレイ部（画素マトリックス部）を囲むように接着剤を配し、ガラス等の対向基板を貼り付けて表示モジュールとする。この透明な対向基板には必要に応じて、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等を設けてももよい。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コネクタとして例えばＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）を設けてもよい。

以上説明した本発明における表示装置は、フラットパネル形状を有し、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ー、携帯電話、ビデオカメラなど、電子機器に入力された、若しくは、電子機器内で生成した駆動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ディスプレイに適用することが可能である。以下この様な表示装置が適用された電子機器の例を示す。

図１７は本発明が適用されたテレビであり、フロントパネル１２、フィルターガラス１３等から構成される映像表示画面１１を含み、本発明の表示装置をその映像表示画面１１に用いることにより作製される。

図１８は本発明が適用されたデジタルカメラであり、上が正面図で下が背面図である。このデジタルカメラは、撮像レンズ、フラッシュ用の発光部１５、表示部１６、コントロールスイッチ、メニュースイッチ、シャッター１９等を含み、本発明の表示装置をその表示部１６に用いることにより作製される。

図１９は本発明が適用されたノート型パーソナルコンピュータであり、本体２０には文字等を入力するとき操作されるキーボード２１を含み、本体カバーには画像を表示する表示部２２を含み、本発明の表示装置をその表示部２２に用いることにより作製される。

図２０は本発明が適用された携帯端末装置であり、左が開いた状態を表し、右が閉じた状態を表している。この携帯端末装置は、上側筐体２３、下側筐体２４、連結部（ここではヒンジ部）２５、ディスプレイ２６、サブディスプレイ２７、ピクチャーライト２８、カメラ２９等を含み、本発明の表示装置をそのディスプレイ２６やサブディスプレイ２７に用いることにより作製される。

図２１は本発明が適用されたビデオカメラであり、本体部３０、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ３４、撮影時のスタート／ストップスイッチ３５、モニター３６等を含み、本発明の表示装置をそのモニター３６に用いることにより作製される。

本発明にかかる表示装置の第１実施形態の全体構成を示すブロック図である。図１に示した表示装置に含まれる画素の構成を示す回路図である。同じく画素の構成を示す回路図である。図１及び図２に示した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。同じく動作説明に供する回路図である。同じく動作説明に供するグラフである。同じく動作説明に供するグラフである。同じく動作説明に供する波形図である。図１に示した表示装置に組み込まれるライトスキャナの構成を示す回路図である。図９に示したライトスキャナの動作説明に供する波形図である。同じくライトスキャナの動作説明に供する波形図である。本発明にかかる表示装置の第２実施形態の全体構成を示すブロック図である。図１２に示した表示装置の含まれる画素の構成を示す回路図である。図１２及び図１３に示した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。本発明にかかる表示装置のデバイス構成を示す断面図である。本発明にかかる表示装置のモジュール構成を示す平面図である。本発明にかかる表示装置を備えたテレビジョンセットを示す斜視図である。本発明にかかる表示装置を備えたデジタルスチルカメラを示す斜視図である。本発明にかかる表示装置を備えたノート型パーソナルコンピューターを示す斜視図である。本発明にかかる表示装置を備えた携帯端末装置を示す模式図である。本発明にかかる表示装置を備えたビデオカメラを示す斜視図である。

符号の説明

０・・・パネル、１・・・画素アレイ部、２・・・画素回路、３・・・水平セレクタ、４・・・ライトスキャナ、５・・・ドライブスキャナ、７１・・・第一補正用スキャナ、７２・・・第二補正用スキャナ、Ｔｒ１・・・サンプリングトランジスタ、Ｔｒ２・・・第１スイッチングトランジスタ、Ｔｒ３・・・第２スイッチングトランジスタ、Ｔｒ４・・・第３スイッチングトランジスタ、Ｔｒｄ・・・ドライブトランジスタ、Ｃｓ・・・保持容量、ＥＬ・・・発光素子、Ｖｓｓ１・・・第１電源電位、Ｖｓｓ２・・・第２電源電位、ＶＤＤ・・・第３電源電位、ＷＳ・・・第１走査線、ＤＳ・・・第２走査線、ＡＺ１・・・第３走査線、ＡＺ２・・・第４走査線

Claims

画素アレイ部と駆動部とからなり、
前記画素アレイ部は、行状の走査線と、列状の信号線と、各走査線と各信号線とが交差する部分に配された行列状の画素とを備え、
各画素は少なくとも、サンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、保持容量と、発光素子とを備え、
前記サンプリングトランジスタは、その制御端が該走査線に接続し、その一対の電流端が該信号線と該ドライブトランジスタの制御端との間に接続し、
前記ドライブトランジスタは、一対の電流端の一方が該発光素子に接続し、他方が電源に接続し、
前記保持容量は、該ドライブトランジスタの制御端と電流端との間に接続し、
前記駆動部は少なくとも、各走査線に順次制御信号を供給して線順次走査を行うライトスキャナと、各信号線に映像信号を供給する信号セレクタとを有し、
前記サンプリングトランジスタは、該走査線に供給された制御信号に応じてオンし、該信号線から映像信号をサンプリングして該保持容量に書き込むとともに、その間該ドライブトランジスタに流れる電流を該保持容量に負帰還して、該ドライブトランジスタの移動度に対する補正を該保持容量に書き込まれた映像信号にかけ、
前記ドライブトランジスタは、該保持容量に書き込まれた映像信号に応じた電流を該発光素子に供給して発光させる表示装置であって、
前記ライトスキャナは、パルス電源と、シフトレジスタと、出力バッファとを有し、
前記シフトレジスタは、線順次走査に同期してシフトレジスタの各段毎に高電位と低電位の間で遷移する入力信号を順次生成し、
前記パルス電源は、線順次走査に同期して高電位と低電位の間で遷移する電源パルスを逐次生成し、
前記出力バッファは、該シフトレジスタの各段と各走査線との間に接続し、該入力信号に応じて該電源パルスを取り出し制御信号として各走査線に出力し、
前記ライトスキャナは、該電源パルスの低電位よりも該入力信号の低電位が低くなるように電位設定されていることを特徴とする表示装置。
前記出力バッファは、該電源パルスが供給される電源ラインと所定の接地ラインとの間に直列接続されたＰチャネルトランジスタとＮチャネルトランジスタからなるインバータで構成されており、
該電源パルスの低電位と該入力信号の低電位との差が、該Ｐチャネルトランジスタの閾電圧を越えるように電位設定することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
前記パルス電源は、立下り波形に傾斜が付いた電源パルスを生成し、
前記出力バッファは、該傾斜の付いた立下り波形を抜き取って、該サンプリングトランジスタがオフするタイミングを規定する該制御信号の立下り波形とし、
前記サンプリングトランジスタは、映像信号のレベルに応じ該制御信号の立下り波形の傾斜に従ってオフするタイミングが変化することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
画素アレイ部と駆動部とからなり、
前記画素アレイ部は、行状の走査線と、列状の信号線と、各走査線と各信号線とが交差する部分に配された行列状の画素とを備え、
各画素は少なくとも、サンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、保持容量と、発光素子とを備え、
前記サンプリングトランジスタは、その制御端が該走査線に接続し、その一対の電流端が該信号線と該ドライブトランジスタの制御端との間に接続し、
前記ドライブトランジスタは、一対の電流端の一方が該発光素子に接続し、他方が電源に接続し、
前記保持容量は、該ドライブトランジスタの制御端と電流端との間に接続し、
前記駆動部は少なくとも、各走査線に順次制御信号を供給して線順次走査を行うライトスキャナと、各信号線に映像信号を供給する信号セレクタとを有し、
前記サンプリングトランジスタは、該走査線に供給された制御信号に応じてオンし、該信号線から映像信号をサンプリングして該保持容量に書き込むとともに、その間該ドライブトランジスタに流れる電流を該保持容量に負帰還して、該ドライブトランジスタの移動度に対する補正を該保持容量に書き込まれた映像信号にかけ、
前記ドライブトランジスタは、該保持容量に書き込まれた映像信号に応じた電流を該発光素子に供給して発光させる表示装置の駆動方法であって、
前記ライトスキャナは、パルス電源と、シフトレジスタと、出力バッファとを有し、
線順次走査に同期して該シフトレジスタの各段毎に高電位と低電位の間で遷移する入力信号を順次生成し、
線順次走査に同期して高電位と低電位の間で遷移する電源パルスを該パルス電源から逐次生成し、
該シフトレジスタの各段と各走査線との間に接続した該出力バッファにより、該入力信号に応じて該電源パルスを取り出し制御信号として各走査線に出力し、
該電源パルスの低電位よりも該入力信号の低電位が低くなるように電位設定することを特徴とする表示装置の駆動方法。
請求項１に記載の表示装置を備えた電子機器。