JP2009104104A - アクティブマトリックスディスプレイおよびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電流プログラミングとほぼ同等の補正能力をもちながら、高速駆動を達成する。
【解決手段】データ線１１−１と一又は複数の選択線１２−１とデータ線に電圧信号と電流信号を供給する制御ユニット１６−１と、データ線から電圧信号と電流信号を受けて発光素子１５−１を駆動する画素回路とを有し、制御ユニットは第１のスイッチ２３が閉じられている第１の選択期間に発光素子を所定の輝度で発光させるための電圧信号を電圧保持手段２７に保持させるためにデータ線に電圧又は電流パルスを供給する電圧源又は第１の電流源１８と、第１及び第２のスイッチ２３，２４が閉じられている第２の選択期間に発光素子を所定の輝度で発光させるための電流信号をデータ線に供給する第２の電流源１９と、第２の選択期間に電圧保持手段２７に保持された電位を検知する検知回路と、電流信号と検知された電位との関係に基づいて電圧信号を補正する補正手段と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、アクティブマトリックスディスプレイおよびその駆動方法に係わる。本発明は、特にデータ線と、前記データ線に交差する選択線と、前記データ線に信号を供給する制御ユニットと、前記データ線から前記信号を受けて発光素子を駆動する画素回路とを有するアクティブマトリックスディスプレイおよびその駆動方法に関する。

近年、有機物半導体材料を用いた、電子デバイスの開発が広く行われており、発光素子である有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、有機ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、有機太陽電池等の開発が報告されている。中でも、有機ＥＬディスプレイは、最も実用化に近い技術として有望視されている。

有機ＥＬディスプレイパネルの構成には、パッシブマトリックス型とアクティブマトリックス型に分類される。パッシブマトリックス型では点滅駆動が前提となり、点灯時に流す電流値が大きくなるため、輝度と寿命に深刻なトレードオフが存在し、高輝度のディスプレイパネルを得ることが難しいとされる。一方、アクティブマトリックス型では、必ずしも点滅駆動させる必要が無く、常時点灯に近い動作が可能となるため、点灯時に流す電流値を低くすることができ、有機ＥＬの長寿命化に有効とされる。しかし、アクティブマトリックス型では、ＴＦＴ、有機ＥＬ素子のばらつきや、特性ドリフトをどう克服するかが課題となっている。

このため、電圧プログラミング法、電流プログラミング法などが提案され、主にＴＦＴのばらつきや特性ドリフト（主に閾値ドリフト）を補正する試みがなされている。

特許文献１は、電流プログラミング法によりＴＦＴの閾値のばらつきを補償する画素回路を開示する。

特許文献２は特許文献１とは異なる電流プログラム法により、より精密な補正（ＴＦＴの移動度変化等の補正）をする画素回路を開示する。

特許文献３は、カレントミラー回路を用い、有機ＥＬ素子に電流を流すことによって、ＴＦＴの飽和特性が十分でない（定電流源として機能し得ない）場合でも、ＴＦＴおよび有機ＥＬ素子の特性ドリフトを補正する発明を開示する。

特許文献４は、電流プログラミング法とフィードバック回路を用いて、電流信号を補正する発明を開示する。図１３は、特許文献４において開示されるフィードバック駆動方法の比較例である。画素３０の画素回路に、トランジスタＴ３，Ｔ４を含むカレントミラー回路を含み、参照トランジスタＴ３を通じて、プログラム電流を回路３２へフィードバックさせる。その際、プログラム電流は、フィードバック線３６を通じて回路３２のアンプ３３の反転端子に導かれる。３４は選択線、３５はデータ線、Ｃｓは保持キャパシタ、３１は発光素子である。

この回路では、フィードバックされる信号が、プログラム電流そのものであるため、低輝度をプログラムする場合、非常に小さな電流をフィードバックさせる必要がある。もともとフィードバック回路が付加されることが前提のため、寄生容量が大きく、非常に小さな電流で充電するには非常に時間がかかり、高速駆動に不向きである。
米国特許第６，２２９，５０６号明細書 米国特許第６，３７３，４５４号明細書 国際公開２００５／０２９，４５５号パンフレット カナダ特許第２４７２６８９号明細書

電流プログラミング法の課題は、低輝度の電流信号が小電流であるので、寄生容量を含むデータ線の負荷容量を充電するのに時間がかかり、特に低輝度状態において、画素回路を流れる電流信号が定常状態に達することが困難となることである。そして、このため、電流信号を画素回路に正確にプログラミングすることが難しい。

一方、電圧プログラミング法ではデータ線に電圧信号が供給されるので、上記電流プログラミング法の課題はないが、トランジスタの閾値電圧や移動度のばらつきに対しては対応しにくい。

前述したように、電流プログラミング法は素子特性の補正に優れているが、高速駆動が困難であるという課題が存在する。

本発明の目的は、電流プログラミングとほぼ同等の補正能力をもちながら、高速駆動を達成する、アクティブマトリックスディスプレイおよびその駆動方法を提供することにある。

本発明のアクティブマトリックスディスプレイは、
データ線と、前記データ線に交差する一又は複数の選択線と、前記データ線に電圧信号と電流信号を供給する制御ユニットと、前記データ線から前記電圧信号と電流信号を受けて発光素子を駆動する画素回路とを有するアクティブマトリックスディスプレイであって、
前記画素回路は、
前記発光素子に供給する電流量を制御するトランジスタと、
前記トランジスタのゲートに接続された電圧保持手段と、
前記選択線に供給される信号によって制御され、前記トランジスタのゲートを前記データ線に接続する第１のスイッチと、
前記選択線に供給される信号によって制御され、前記トランジスタのドレインを前記データ線に接続する第２のスイッチと、を備え、
前記制御ユニットは、
前記選択線に供給される信号により前記第１のスイッチが閉じられている第１の選択期間に、前記発光素子を所定の輝度で発光させるための前記電圧信号を前記電圧保持手段に保持させるために、前記データ線に電圧又は電流パルスを供給する電圧源又は第１の電流源と、
前記選択線に供給される信号により前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチが閉じられている第２の選択期間に、前記発光素子を前記所定の輝度で発光させるための前記電流信号を前記電圧保持手段に保持させるために、前記データ線に供給する第２の電流源と、
前記第２の選択期間に前記電圧保持手段に保持された電位を検知する検知回路と、
前記電流信号と前記検知された電位との関係に基づいて前記電圧信号を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。

本発明のアクティブマトリックスディスプレイの駆動方法は、
データ線と、前記データ線に交差する一又は複数の選択線と、前記データ線に電圧信号と電流信号を供給する制御ユニットと、前記データ線から前記電圧信号と電流信号を受けて発光素子を駆動する画素回路とを有し、
前記画素回路は、前記発光素子に供給する電流量を制御するトランジスタと、前記トランジスタのゲートに接続された電圧保持手段と、を有しているアクティブマトリックスディスプレイの駆動方法であって、
前記発光素子に電流を流して所定の輝度で発光させる発光期間と、前記発光期間の前に前記発光素子に流す電流を設定する選択期間とを備え、
前記データ線に電圧または電流パルスを供給して前記電圧保持手段に前記電圧信号を保持させる第１の工程と、
その後、前記データ線に前記電流信号を供給し、前記トランジスタに前記電流信号を流す第２の工程と、
前記第２の工程における前記電圧保持手段に保持された電位を検知する第３の工程と、
前記電流信号と前記検知された電位との関係に基づいて前記電圧信号を補正する第４の工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、高速かつ、高精度補正可能なアクティブマトリックスディスプレイおよびその駆動方法を提供することができる。

本実施形態では、プログラミングを行う選択期間を第１の期間（第１の選択期間となる）と第２の期間（第２の選択期間となる）に分けて２段階で行う。第１の期間では、データ線から電圧信号を供給して電圧プログラミングを行う。その直後の第２の期間にデータ線から電圧信号に対応する電流信号を供給して電流プログラミングを行う。低輝度の場合、電流信号だけでは選択期間内にデータ線の負荷容量を充電することは困難である。しかし、本実施形態では、電流信号の供給に先立ってデータ線から電圧又は電流パルスを供給し、画素の保持容量に電圧信号をプリチャージするので、電流信号が微小であっても短時間で定常に達し、電流信号が正確にプログラミングされる。

プリチャージされる電圧信号は、直後の電流信号によって画素に保持される電圧と近い電圧であることが好ましいが、画素のトランジスタの閾値電圧または移動度がばらついていたりドリフトを起こしたりすると、正しい保持電圧からずれてしまう。本発明では、電流プログラミング期間に、検知回路が電圧保持手段に保持された電位を検知する。そして、電流プログラミング期間における電流信号と検知された電位との関係に基づいて電圧プログラミング期間にデータ線に供給する電圧信号を補正する。具体的には、検知された電位と電流信号に応じて電圧信号を更新して、電圧信号と電流信号による画素の保持電圧とが、同一値又は近い値を保つようにする。

電圧プログラミングによって画素に保持される電圧は、画素内の保持キャパシタ（保持容量）に蓄積される。一方、電流プログラミング期間においてデータ線から供給される電流信号は、ゲート−ドレイン間が短絡されたトランジスタのドレイン電流となり、そのときのゲート−ソース間電圧が同じ保持容量に蓄積される。したがって、電圧プログラミング期間の電圧信号が、電流プログラミング期間で画素に保持される電圧と一致するなら、データ線の電位は両期間で変動しない。

これに対して、電圧プログラミング期間の電圧信号が電流プログラミング時の電流信号と異なるとき、電流プログラミング時の電位は電圧プログラミング時の電位から変化する。

具体的な電位変動は以下の実施例で説明されるが、電圧信号を電流プログラミング時に保持キャパシタに蓄積された電位に基づいて補正すれば、より正確な電圧信号が得られる。補正方法は、電位の変化の特性によって適宜選択することができる。

トランジスタの閾値電圧のばらつきや経時的な変化が電位差の支配的な要因である場合には、電圧プログラミング期間の電位と電流プログラミング期間の電位との差を検出し、検出された電位の差に応じて電圧信号を所定量増減すれば、正確な電圧信号が得られる。具体的には、前記変動方向および変動電圧量を検出し、その方向に適切な電圧量だけ電圧信号を大きくまたは小さくなるように補正すれば、正確な電圧信号が得られる。

トランジスタの電流電圧特性の傾きのばらつきや経時的な変化が電位差の支配的な要因である場合には、上記方法では、正確な電圧信号を得るのが難しい。この場合には、電圧プログラミング期間の電位と電流プログラミング期間の電位との差を検出し、検出された電位の差に応じて電圧信号に所定の比率を乗じれば、正確な電圧信号が得られる。

また、閾値電圧と電流電圧特性の傾きのいずれも変化する場合には、１点の電位を検知するだけでは補正が困難であるため、複数の電位を検知することが求められる。この場合には、所定の輝度で発光素子を発光させるための電流信号とそのときの電圧保持手段の電位との関係を、互いに異なる複数の輝度について検知する必要がある。

ところで、発光素子も、トランジスタ（ＴＦＴ）とは異なる様相で、ばらつきと経時的な変化を生じる。特に有機ＥＬ素子においては、電流輝度特性の経時的な変化が著しい。このように、トランジスタの特性の変化だけでなく、発光素子の電流輝度特性にも変化がある場合には、トランジスタの特性変化と発光素子の電流輝度特性の変化の相関を事前に求めておき、発光素子の特性変化を踏まえて補正することが望ましい。

電流プログラミング期間中のゲート−ドレイン間を短絡したトランジスタは、電圧プログラミングによって画素に保持された電圧信号が、正しいドレイン電流を生じるか否かのいわば検証を行う電流検証手段であるということができる。

本実施形態のもう１つの特徴は、電流検証手段を構成するトランジスタが発光素子に接続されていることである。すなわち、電流プログラミング期間中ゲート−ドレイン間を短絡したトランジスタのソースを、発光素子に接続する。電流信号はトランジスタのドレイン−ソース間と発光素子の両方に直列に流れる。

発光素子の端子間電圧が大きくなる方に変化すると、トランジスタのソース電位が高くなるから、変化前と同じ電流信号を流すと、ゲート電位すなわちデータ線電位が高い方に変化する。したがって、電圧プログラミング時の電圧信号は高い方向に補正される。その結果、次の電圧プログラミングに際しては補正された高い電圧信号がデータ線に出力され、保持容量に正確な電圧、またはそれに近い電圧が保持される。

発光素子の端子間電圧が小さくなる方に変化した場合は、逆の補正を行う。

このように、電流プログラミング期間の電流信号をトランジスタと発光素子の両方に直列に流すことにより、発光素子の端子間電圧が変化しても電圧信号がそれに追随して補正される。よって、電圧プログラミングと電流プログラミングでほぼ一致した保持電圧を保持容量に与えることができる。

トランジスタ（ＴＦＴ）と発光素子の両方がその特性を変化させても、同様に電圧信号の補正が行われ、特性変化が補償される。

本実施形態は、第１の期間（第１の選択期間）と第２の期間（第２の選択期間）により得られる電圧電流値（組となる電圧信号と電流信号の値）を同一画素に対して２組以上取得することが好ましい。この特徴により、画素回路の電流電圧特性における複数のパラメータを補正することが可能となる。

電圧信号は、それがデータ線に出力された直後のデータ線電位変動で補正値が決まるので、当該の電圧プログラミングに用いることは出来ないが、補正された電圧信号は記憶され、次の電圧プログラミング期間にその電圧信号を出力するときに使われる。

また、この方法では、実際にデータ線に出力された電圧信号しか補正されないことになる。しかし、以下の実施例で詳しく説明されるとおり、電圧信号の変化がトランジスタの閾値電圧のシフトによるものであると仮定するか、もしくは移動度の変化であると仮定して、１つの電圧信号の補正を全電圧信号の補正に拡大することもできる。

また、駆動トランジスタの変動は閾値電圧のシフトのみと仮定すると、発光素子とその発光素子に電流を供給するトランジスタ（駆動トランジスタ）の電流電圧特性から、発光素子の抵抗変化量を算出することができる。この発光素子の抵抗変化（抵抗増加）は、発光素子の電流輝度特性と関連があることが知られている。発光素子の抵抗変化量から、発光素子の電流輝度特性を補正し、必要な輝度に対し、適当な電流、電圧値を供給することが可能となる。
（第１の実施形態）
本発明のアクティブマトリックスディスプレイの第１の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、電圧プログラミング時の保持電位と電流プログラミング時の保持電位との差に基づいて、電圧信号を補正する形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態の概略を示すもので、４画素（ピクセル）分を描いてある。

図１に示すように、アクティブマトリックスディスプレイは、交差する複数のデータ線（Ｄａｔａ Ｌｉｎｅ）１１−１、１１−２と複数の選択線（Ｓｅｌｅｃｔ Ｌｉｎｅ）１２−１、１２−２を持っている。複数のデータ線１１−１と複数の選択線１２−１、１２−２との交点に対応して４つの画素１３−１〜１３−４が配置される。画素１３−１は有機ＥＬ素子（発光素子）１５−１、画素回路（Ｐｉｘｅｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１４−１を備え、画素１３−２は有機ＥＬ素子１５−２、画素回路１４−２を備えている。また、画素１３−３は有機ＥＬ素子１５−３、画素回路１４−３を備え、画素１３−４は有機ＥＬ素子１５−４、画素回路１４−４を備えている。なお、有機ＥＬ素子の代わりに無機ＥＬ素子を発光素子として用いてもよい。

データ線１１−１、１１−２にはそれぞれ、制御ユニット（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１６−１、１６−２が接続されている。制御ユニット１６−１、１６−２は、それぞれ、プリチャージ電圧を発生させる電圧源１８、所定の電流を流すための電流源１９（第２の電流源となる）、比較器（コンパレータ）１７−１、論理回路（Ｌｏｇｉｃ Ｃｉｒｃｕｉｔ）及び制御回路（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１７−２、論理回路及び制御回路１７−２に接続されるデータテーブル（記憶手段）１７−３、スイッチ２０，２１を備えている。スイッチ２１及び比較器１７−１は検知回路、論理回路（Ｌｏｇｉｃ Ｃｉｒｃｕｉｔ）及び制御回路（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ）１７−２は補正手段を構成する。なお、ここでは検知回路の一部として比較器を用いているが、後述するようにＡＤコンバータを用いることもできる。スイッチ２０はデータ線に電圧源１８、電流源１９のいずれかを接続する切り換えを行う。スイッチ２１はデータ線に比較器１７−１の２つの入力のいずれかを接続する切り換えを行う。比較器１７−１の一方の入力端子には容量２２が接続されている。

制御ユニット１６−１のスイッチ２０がＡ側に切り換えられたとき、電圧源１８で設定されたプリチャージ電圧（電圧信号）が、選択線１２−１によってアクティブになった画素回路１４−１に印加される。一方、制御ユニット１６−１のスイッチ２０がＢ側に切り換えられたとき、電流源１９から所定の電流（電流信号）が画素回路１４−１に印加される。同様な動作が制御ユニット１６−２から画素回路１４−２に行われる。

図２に画素回路の構成の一例を示す。図２では画素１３−１と制御ユニット１６−１の構成を示している。

選択線１２−１により、画素１３−１内の画素回路内の第１のスイッチとなるスイッチ２３、第２のスイッチとなるスイッチ２４がオンとなり、制御ユニット１６−１から、スイッチ２０を切り換えることで、プリチャージ電圧（電圧信号）、所定の電流（電流信号）が順次印加される。この例では、画素１３−１は電圧保持手段として保持キャパシタ２７、電流検証手段としてカレントミラー回路を備えている。カレントミラー回路はゲート同士が接続されたトランジスタ２５、２６を備えている。保持キャパシタ２７は共通接続されたゲートに接続される。２８はトランジスタ２７のドレインに接続される電圧源である。

制御ユニット１６−１は、データ線１１−１にスイッチ２１を介して比較器１７−１の２つの入力端子のいずれかが接続され、比較器１７−１の２つの入力端子はスイッチ２１のＡ端子側、Ｂ端子側にそれぞれ接続される。スイッチ２１のＡ端子側には容量２２が接続される。

図３は、制御ユニットの動作、機能を説明するための説明図である。図３（ａ）は、プリチャージ電圧を決める電圧信号と、それに対応した電流信号の関係を示す。始め、データテーブル（記憶手段）にはこの関係が記憶されている。

図３（ｂ）は、制御ユニットからデータ線にプリチャージ電圧Ｖ_ｄａｔａが供給され、次いで、図３（ａ）の関係によって決まる電流信号が供給されたときのデータ線電位Ｖ_ＤＬの変動を示す。

データ線電位（保持容量の電位）が始めに０の値にあったとすると、プリチャージ電圧がデータ線に印加され、画素回路１３−１のスイッチ２３が閉じられる（導通状態にある）と、保持容量が充電されてデータ線電位はＶ_ｄａｔａに達する。このとき、スイッチ２４も閉じられている（導通状態にある）ので、トランジスタ２５と発光素子１５−１にも電流が流れる。その後、電圧信号が電流信号に切り替わると、電流信号は、画素回路１３−１のスイッチ２４を通してトランジスタ２５と発光素子１５−１に流れる。この電流が、プリチャージ期間中にトランジスタ２５と発光素子１５−１に流れる電流と一致するなら、データ線電位は変わらない。しかし、トランジスタの閾値電圧、飽和電流値、発光素子の端子間電圧のどれかが、始めにデータテーブルを設定したときの値とは異なっていると、プリチャージ期間中と電流信号印加中の電流は一致せず、データ線電位Ｖ_ＤＬがＶ_ｄａｔａからＶ_{ｄａｔａ＊}に変動する。プリチャージ電圧が正しい電流を与える電圧より小さいときは、図３（ｂ）の実線に示すようにデータ線電位が上昇し、プリチャージ電圧が正しい電流を与える電圧より大きいときは、図３（ｂ）の破線に示すようにデータ線電位が下降する。

図３（ｃ）は、表示素子の全体図である。行方向に選択線が、列方向にデータ線がそれぞれ設けられ、データ線には制御ユニット（不図示）が設けられている。

太く示した行選択線が選択されて、そのときにデータ線の１つで、図３（ｂ）のプリチャージおよび電流信号供給が行われ、データ線の電位Ｖ_ＤＬが計測される。この計測は、選択線が順次走査されていくにつれて他の画素についても行われる。

図３（ｄ）は、データ線電位変動が、図３（ｂ）の実線のように電位上昇であった場合のデータテーブル（記憶手段）の変更を示す。この場合、所定の輝度を得るには、Ｖ_ｄａｔａでは不足であったことを示しているので、データテーブルを全体的に１ステップ（この場合０．５Ｖ）正側にシフトさせてある。なお、このシフトはＶ_ｄａｔａとＶ_{ｄａｔａ＊}の差分をシフトさせるようにしてもよい。

図３（ｅ）と（ｆ）は、次の表示（ｎ＋１フレーム目）のための走査が行われた時の同じ画素の電位変動計測の様子を示したものである。輝度信号に応じたプリチャージ電圧Ｖ_{ｄａｔａ’}をデータ線（ａ）に印加する。次に、変更後のデータテーブルを参照して、Ｖ_{ｄａｔａ’}に対応する電流を、データ線（ａ）を経由し、電流観測期間において与える。このとき、Ｖ_{ｄａｔａ’}が適正であったために電位は変化しない。

このようにして、データテーブルが更新され、所定の輝度に対応したプリチャージ電圧（電圧信号）、およびそれに対応した電流が印加されるようになる。

Ｖ_ｄａｔａ、Ｖ_{ｄａｔａ＊}を観測する方法としては、２つの方法が考えられる。１つは、データ線電圧のセンシングに比較器（コンパレータ）を用い、図３に示す方法を、その出力の符号が反転するまで（過修正するまで）繰り返し行う方法である。２つめは、データ線電圧のセンシングにＡＤコンバータを用い、プリチャージ期間と電流観測期間のデータ線電圧差を直接観測する方法である。

本発明において電位変動を判断するとは、プリチャージ時の電位と所定の電流を印加した時の電位を比較し、どちらの電位が高いかを判断することである。この目的のために、電位比較のための比較器、または電位差（アナログ値）をデジタルデータに変換するためのＡＤコンバータを使用することができる。

比較器を用いる場合、プリチャージ電圧と電流印加時の電圧を比較し、大小を判別する。この場合、大小関係の情報により、データテーブルのパラメータを１ステップ分変動させることになる。ここで、１ステップ分変動させる操作について説明する。例えば、閾値電圧変化量±１Ｖを±２５６ステップに分割しておき、比較器による大小判別に従い、１ステップ分データテーブルの閾値電圧をシフトさせる。この操作を繰り返すことにより、適切な閾値電圧値に近づいてゆくことになる。

また、Ａ／Ｄコンバータを用いる場合、プリチャージ電圧と電流印加時の電圧を比較し、大小関係と電位差（アナログ値）を計測する。Ａ／Ｄコンバータは、電位差をデジタル信号に変換することができるため、例えば、前記電位差を閾値電圧の変化量として検出することができる。この場合は、プリチャージと所定の電流印加を用いた１回の補正動作でデータテーブルの適切な修正を行うことができる。

制御ユニット１６−１のデータテーブル１７−３には、画素回路の電気特性データ（例えば電圧値−電流値特性、電圧値−輝度特性、特性を代表する所定のパラメータ）が格納されている。このデータテーブルを参照・計算することによって、必要な輝度に対応した電圧を選択し、電圧源１８のプリチャージ電圧を設定する。表１にデータテーブルの一例を示す。

スイッチ２０、スイッチ２１をＡ端子側に切り換え、選択線１２−１により選択された画素回路１３−１に、データ線１１−１を経由して設定されたプリチャージ電圧Ｖ_ｄａｔａが印加される。画素回路１３−１内ではスイッチ２３、２４がオンし、容量２７にプリチャージ電圧が保持される。また、制御ユニット１６−１内では容量２２にプリチャージ電圧が保持される。

次に、画素１３−１のスイッチ２３、２４をオンとした状態で、スイッチ２０、スイッチ２１をＢ端子側に切り換え、所定の電流を、電流源１９からデータ線１１−１を経由して画素１３−１に供給する。所定の電流はデータテーブルを参照・計算することによって、必要な輝度に対応するように設定される。

電流の供給開始直後から、制御ユニット１６−１はデータ線１１−１の電位変動を観測する。データ線１１−１の電位変動の観測は、容量２２に保持されたプリチャージ電圧と、データ線１１−１の電位とを比較器１７−１により比較し、大小関係の情報により論理回路及び制御回路１７−２がデータテーブル１７−３の電気特性データを変更する。

以下、この変更の手順を説明する。

発光素子の輝度を２８ｃｄ／ｃｍ^２にするような信号が与えられたとすると、制御ユニット１６−１の論理回路／制御回路１７−２は、データテーブル１７−３の輝度２８．０６４６６ｃｄ／ｃｍ^２の行から電圧データ５Ｖを読み取り、これが電圧源１６に設定されてプリチャージ電圧としてデータ線１１−１に出力される。

次いで、論理回路／制御回路１７−２は、データテーブル１７−３から対応した電流０．３８３５９６μＡを読み取り、電流源１９をその値に設定してデータ線１１−１に電流を出力する。このとき、データ線電位が５Ｖから上昇したとすると、これはプリチャージ電圧が必要な輝度に対し低すぎたことを意味しているから、この結果に基づいて、データテーブル１７−３の電圧を高い方に変更しなければならない。あらかじめ決められた補正量が０．５Ｖであるとすると、５Ｖの電圧データは５．５Ｖに変更される。

しかし、データ線に出力された５Ｖのデータだけを変更して、他の電圧データをそのままにしたのでは、次のデータテーブル読み出し時に、他の電圧データが読み出される場合は、補正されていない電圧データが出力されてしまうことになる。

そこで、データテーブルの電圧データの補正にあたっては、プリチャージ電圧としてデータ線に出力された当該電圧データを補正するだけでなく、全ての電圧データを一斉に補正するようにすることが好ましい。

全ての電圧データを一斉に変更する方法の１つは、プリチャージ電圧が低すぎたり、あるいは高すぎたりすることの原因が、画素回路１３−１のトランジスタ２５の閾値電圧の変動であると考えて、データテーブルの電圧を一様にシフトさせることである。データ線１１−１の電位変動から、５Ｖのプリチャージ電圧を５．５Ｖに変更するべきであると判定されたときは、他の電圧データも一斉に０．５Ｖずつ大きい方に変更する。

表２に、このように変更されたデータテーブルを示す。

変更後のデータテーブルにより必要な輝度に対応した電圧を選択し、新たにプリチャージ電圧Ｖ_{ｄａｔａ’}を設定し、次フレーム以降の画素選択（次以降のアクセス）の際に新たなプリチャージ電圧を印加する（電圧信号を増加する）。

電位変動の検出の結果、プリチャージ電圧が必要な輝度に対し高いと判明した場合には、電圧信号を減少させる。つまり、検知した電位変動に基づいて電圧信号を一定量増減する。

全ての電圧データを一斉に変更する別の方法は、データ線変動の原因を、画素回路１３−１のトランジスタ２５の移動度の変化によるものであると考えて、電圧データを、閾値電圧分を差し引いた後、全データを一定の比率で乗じることである。

データ線電位変動の原因を、閾値電圧や移動度以外の、画素回路の特定のパラメータの変化に帰して、それに基づいて電圧データを変更することも出来る。

なお、データテーブルは、輝度と電流の関係が不変であるとして、電流と電圧の関係だけを含んでいてもよい。

このような操作によって、高速駆動可能でかつ電流プログラム法に匹敵する補正効果を得ることができる。

このようなプリチャージと所定の電流印加を用いた補正動作は、１フレーム走査中に、全ての画素（ピクセル）について行うことができる。また、必要に応じて、１フレーム中に１〜数走査線分のピクセルのみ補正動作を行うことができる。例えば、１フレーム中に１走査線分のピクセルのみ補正動作を行った場合、補正する走査線をフレームごとにずらしていくと、走査線の数に対応する数のフレームで全ての画素（ピクセル）について補正動作をさせることができる。また、１フレーム中に１〜数走査線分の画素のみ補正動作を行い、その補正データを全画素に適用してもよい。１フレーム走査中に、全ての画素について補正動作を行う場合、その後のフレームでは必要なフレームのみ補正動作を行ってもよい。さらに、ディスプレイの起動時に一部または全部の画素について補正動作をさせることもできる。

また、各画素毎に異なったデータテーブルを記憶装置に格納しておき、画素についての補正動作（プリチャージと所定の電流印加を用いた補正動作）ごとにデータテーブルを書き換えることができる。必要に応じて、全体または一部ブロックのピクセルについて、同一のデータテーブルを用い、一部のパラメータ（図３の例では閾値電圧シフト量）のみを各画素毎に記憶装置に格納しておき、画素についての補正動作ごとに書き換えることができる。

（第２の実施形態）
本発明のアクティブマトリックスディスプレイの第２の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、記憶手段に記憶された電圧信号と電流信号との関係を正しく補正するために、２個のパラメータを変更する場合について説明する。図４は、２個のパラメータを変更する場合について説明するためのものである。

一例として、ある輝度を発生させるために図４に示す画素回路に印加する電流電圧を、Ｉ_ｄａｔａ、Ｖ_ｄａｔａとする。図４（ａ）に示すデータテーブル（記憶手段）には、このときの電流電圧の関係が格納されており、プリチャージに必要な電圧Ｖ_ｄａｔａを指定すると、電流観測期間の電流印加に必要な電流値Ｉ_ｄａｔａを決めることができる。

前述（図３）のように、閾値電圧のみがシフトしていた場合は、プリチャージ期間にＶ_ｄａｔａを印加、電流観測期間にＩ_ｄａｔａをそれぞれ１回印加することにより、少なくとも１ステップ分の補正が完了する。

ところが、画素回路の電流電圧特性が、図４（ｂ）のように、閾値電圧と傾き両方がずれていた場合、前述（図３）のような操作では補正できない。この場合、図４（ｂ）に示すように、Ｖ_{ｄａｔａ１}の電流信号でプリチャージを行い、その後データテーブルに格納されているＶ_{ｄａｔａ１}に対応する電流値であるＩ_{ｄａｔａ１}を電流信号として電流印加の操作を行う。そして、この操作をＶ_{ｄａｔａ１}とは異なるＶ_{ｄａｔａ２}の電圧信号とそれに対応するＩ_{ｄａｔａ２}についても行う。そして、電流印加の際にデータ線（保持容量）の電位Ｖ_{ｄａｔａ１＊}、Ｖ_{ｄａｔａ２＊}をそれぞれ検知する。２組のＶ_{ｄａｔａ＊}、Ｉ_ｄａｔａ値（Ｖ_{ｄａｔａ１＊}とＩ_{ｄａｔａ１}、Ｖ_{ｄａｔａ２＊}とＩ_{ｄａｔａ２}）は論理回路／制御回路１７−２のメモリ（第２記憶手段）に保持される。

この２組のＶ_{ｄａｔａ＊}、Ｉ_ｄａｔａ値から、演算を行うことによって、図４の例では、閾値シフト量（ΔＶ_ｔｈ）、傾き変化量（ΔｄＩ／ｄＶ）の２個のパラメータを得ることができる。

この例のように、閾値シフト量と傾き変化量を得た後、図４（ｃ）のように、閾値シフト量と傾き変化量を適用して、データテーブル１７−３のデータテーブル値を変更することによって補正が完了することになる。データテーブルの代わりに、電流電圧の関係を規定する方程式を記憶手段として記憶していてもよい。その場合、２組のＶ_{ｄａｔａ＊}、Ｉ_ｄａｔａ値から、演算を行うことによって、方程式の係数を変更して補正を行う。

説明のために単純化して、方程式が、
（式１）
Ｉ ＝ ０ （Ｖ＜Ｖ_１の場合）
Ｉ ＝ α（Ｖ−Ｖ_１）^２ （Ｖ≧Ｖ_１の場合）
なる式で表されたとした場合、α、Ｖ_１の係数を変更して補正が行われる。

なお、このように、この２組のＶ_{ｄａｔａ＊}、Ｉ_ｄａｔａ値から、論理回路／制御回路１７−２が演算を行うことによって記憶手段に記憶されたデータを補正する場合、Ｖ_ｄａｔａとＶ_{ｄａｔａ＊}との比較を行わなくてもよい。Ｖ_ｄａｔａとＶ_{ｄａｔａ＊}の差分だけデータテーブルをシフトさせる補正ではないからである。
（第３の実施形態）
本発明のアクティブマトリックスディスプレイの第３の実施形態について以下に説明する。本実施形態では、発光素子の特性変化も鑑みて記憶手段に記憶された電圧信号と電流信号との関係を補正する場合の形態である。

２個のパラメータとして、図１４（ａ）に示すような発光素子の抵抗変化と図１４（ｂ）に示すような駆動トランジスタの閾値電圧の変化がある場合にも、同様にして補正を行うことができる。図１４（ｂ）の画素回路（一部）に、図３を用いて説明した方法と同様に、プログラム電圧、プログラム電流を流し、補正する方法をとる。

図１４（ｃ）に示すように、補正された２組の電流・電圧値を取得する。これにより、実際の駆動トランジスタの閾値電圧Ｖ_１を求め、さらに発光素子の抵抗変化量（ΔＲ）を見積もることができる。

実際の駆動トランジスタの閾値電圧Ｖ_１は、２組の電流・電圧値を上述の式１に代入して式を解くことによって得られる。発光素子の抵抗変化量（ΔＲ）は、２組の電流・電圧値を上述の式１に代入して式を解くことによって得られたαから求めることができる。

これは、発光素子の抵抗変化によってトランジスタのドレイン・ソース間の電圧が変わるために、トランジスタを流れる電流が変化するためである。これらの操作により、２個のパラメータ変化に対応して、データテーブルを補正することが可能になる。
一方、図１５に示すように、有機ＥＬ素子（発光素子の一種）は、定電流駆動を行っても、時間とともに輝度が低下し、同時に抵抗値が上昇することが知られている。従来知られている補正方法では、発光素子の電流輝度特性の変化を補正することはできなかった。

本発明では、図１４を用いて説明したように、トランジスタの主電極と発光素子とが直列に接続されているため、発光素子の抵抗変化を推測することができる。この機能を用いて、発光素子の電流輝度特性の変化を補正することが可能となる。以下に、この手順について説明する。

図１５（ａ）の▲点は、定電流駆動状態の発光面積３ｍｍ^２の発光素子（有機ＥＬ）の初期輝度を１としたとき、時間経過とともに輝度が低下する特性を示している。図１５（ｂ）の▲点は、同一の発光素子において、時間経過とともに素子抵抗が変化（上昇）する特性を示している。この抵抗（Ｒ）、輝度（Ｉｎｔ）特性は、大まかに以下のような実験式で表すことができる。

Ｉｎｔ＝−０．１６７×Ｒ＋２．０５
輝度Ｉｎｔは、初期輝度を１としたときの相対値、抵抗ＲはｋΩとする。図１５（ａ）、（ｂ）における▲点は、この実験式をプロットしたものである。

このことは、発光素子の抵抗値変化を知ることにより、輝度の変化量を知り、補正することができる、ということを意味する。図１４を用いて説明したように、２個のパラメータ（駆動トランジスタの閾値電圧変化、発光素子の抵抗値変化）を観測し、データテーブルの補正を行うことができる。これに加えて、本発明によれば、発光素子の抵抗変化量から、輝度の変化量を算出することができる。この輝度変化量をデータテーブルに反映させることにより、発光素子の電流輝度特性が変化しても、これを補正することが可能になる。

具体的に、この補正方法を説明すると以下のようになる。

まず、駆動トランジスタと発光素子とが直列接続されている系に、駆動トランジスタのゲート電極とソース電極に同一の電圧が印加される動作を前提とする。また、駆動トランジスタは、簡単のために、線形領域で動作していると仮定し、ドレイン電流Ｉ_ｄは、
Ｉ_ｄ＝ａ（Ｖ−Ｖ_０）
と表せると仮定する。Ｉ_ｄは、発光素子に流れる電流値と同一であり、おおむね輝度と比例関係にある。通常、必要な輝度に対して、データテーブル、方程式などを用いて電流値Ｉ_ｄが指定される。

まず、初期特性としてデータテーブルに与えられたパラメータがそれぞれ、
Ｖ_１＝３．９５［Ｖ］
α＝０．２０４Ｅ−６
Ｒ＝０．４Ｅ６［Ω］
Ｉｎｔ＝−３．０Ｅ−６×Ｒ［Ω］＋２．２ （１０［μＡ］のとき）
ａ＝１．６８Ｅ−６
Ｖ_０＝１［Ｖ］
であるとする。このとき、Ｖ_０は駆動トランジスタの閾値、Ｖ_１は駆動トランジスタと発光素子とが直列接続されている系全体の閾値を示している。

これに対し、２点の印加電流値において、データ線の電位を測定した結果、
（Ｉ，Ｖ）＝（５［μＡ］、９．７［Ｖ］）、（１０［μＡ］、１１．８［Ｖ］）の値を得たとする。この数値を前述の関係式
Ｉ＝α（Ｖ−Ｖ_１）^２
に代入、演算すると
α＝０．１９５Ｅ−６
Ｖ_１＝４．６３
となる。

この結果、Ｖ_１値が０．６８Ｖ正側にシフトしていることを示している。閾値シフトは駆動トランジスタが起こしているとすると、駆動トランジスタの閾値が正側に０．６８［Ｖ］シフトしていることが判る。このことから、Ｖ_０は１．６８「Ｖ」に変化したことになる。Ｖ_０＝１．６８、ａ＝１．６８Ｅ−６、（Ｉ、Ｖ）＝（１０［ｕＡ］、１１．８）を前提に、駆動トランジスタＳ−Ｄ間にかかる電圧を計算すると、７．６３Ｖとなり、発光素子に分配される電圧は４．１７Ｖとなる（＝１１．８−７．６３）。このことから、発光素子の抵抗値Ｒは、
Ｒ＝０．４１７Ｅ６［Ω］
となり、初期値（０．４Ｅ６［Ω］）から増加していることがわかる。さらに、発光素子の抵抗変化から、輝度（Ｉｎｔ）は１から０．９５に５％減少していることが計算できる。

この結果から、閾値シフト量の補正、輝度劣化分の補正を行うことができる。上記の例では、初期特性におけるＶ_０の値を測定値に置き換え、初期特性におけるαの値を測定値（０．１９５Ｅ−６）に置き換え、必要な輝度に対し流すべき電流値を５％増加させる（データテーブル、方程式などを変更する）ことで、補正を完了することができる。

以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明してきたが、各実施形態に共通して本発明のアクティブマトリックスディスプレイは以下の構成を得ることが好ましい。

即ち、アクティブマトリックスディスプレイにおいて、電位変動を判定する制御ユニットがデータ線ごとに配置されることがより好ましい。データ線ごとに制御ユニットを配置することによって、選択線方向１ライン分の電位変動を一括で判断させることができるからである。しかしながら、制御ユニットは必ずしもデータ線ごとに配置しなくてもよく、データ線より少ない数であって、時間配分しながら駆動させることが可能である。例えば、マルチプレクサを複数のデータ線ごとに設け、制御ユニットをマルチプレクサごとに設けてもよい。

また、本発明のプリチャージを行う際に電圧源の代わりにプリチャージ電流源（第１の電流源）を用いても良い。図５は、プリチャージを行う際に、電圧源１８の代わりにプリチャージ電流源１９−１を用いる場合を示している。図５に示した電流源１９−２（第２の電流源となる）は図２の電流源１９と同じ電流源である。スイッチ２３，２４を別個に制御可能なように、画素１３−１に対して２つの選択線１２−１１，１２−１２が設けられている。スイッチ２０がＡ側に切り換えられたとき、選択線１２−１１，１２−１２の制御により、画素中のスイッチ２３がオン、スイッチ２４がオフとなり、所定の電圧を保持キャパシタ２７にプログラムするに必要な電流値を所定の時間流す。このとき、制御ユニット１６−１の容量２２にも所定の電圧が保持される。次にスイッチ２０がＢ側に切り換えられたとき、画素中のスイッチ２３、２４ともオンとなり、データテーブルにしたがって必要輝度を反映した電流値印加に切り換える。このとき、データ線１１−１の電位変動を観測する。データ線１１−１の電位変動の観測は、容量２２に保持されたプリチャージ電圧と、データ線１１−１の電位とを比較器１７−１により比較し、大小関係の情報により電気特性データテーブル１７−３の電気特性データを変更する。この操作によって、プリチャージ電圧源を用いるのと同様の機能を得ることができる。

また、アクティブマトリックスディスプレイのプリチャージ電圧またはプリチャージ電流において、プリチャージ電圧またはプリチャージ電流として画素回路にプログラムされるべき電圧または電流より大きな値を印加し、印加時間を調整することもできる。このような操作によって、プリチャージに要する時間をさらに低減させることが可能となる。ただし、印加時間を適正に調整することにより、過大な電圧が画素回路、発光素子に印加されるのを防ぐことが望ましい。

また、アクティブマトリックスディスプレイにおいて、さらに複数の保持キャパシタを含んでも良い。例えば、画素内の特定のトランジスタにおける、閾値補正用保持キャパシタをさらに設ける場合がある。また、保持キャパシタを複数に分割配置し、画素回路の占有形状を変えることも可能である。

各画素回路に保持キャパシタを備えることによって、一度プログラムされた印加電圧が次のアクセスまで、ほぼ維持させることができる。

また、アクティブマトリックスディスプレイにおいて、画素回路に、データ線より供給される電流が発光素子に流れる経路を含むことが求められる。本発明においては、発光素子に電流を流しながらデータ線の電位を計測する操作を行うため、画素回路においては、データ線より供給される電流が発光素子に流れる経路を含むことが求められる。

また、アクティブマトリックスディスプレイにおいて、画素回路にスイッチング素子により構成されたカレントミラー回路を含んでも良い。カレントミラー回路は、電流検証手段を備える画素回路に相当するものである。画素を構成する発光素子に流す電流値を検証する能力を持つ。

また、アクティブマトリックスディスプレイにおいて、複数のスイッチング素子が薄膜トランジスタであっても良い。特に、ガラス、プラスチック、金属基板等を用いる場合、薄膜トランジスタを基板上に作製し、スイッチとして機能させることが有効である。

また、前記複数の薄膜トランジスタの活性層が、シリコンを主体とした材料で構成されていても良い。シリコンを主体とした材料の例として、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコンなどが挙げられる。リン、ホウ素、ヒ素などの不純物がドープされたものでも良い。

また、前記複数の薄膜トランジスタの活性層が、金属酸化物を主体とした材料で構成されていても良い。

金属酸化物を主体とした材料の例として、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、またはこれら複数の酸化物を含む複合酸化物などが挙げられる。これらの材料に不純物をドープさせても良い。

また、前記複数の薄膜トランジスタの活性層が、有機物を主体とした材料で構成されていても良い。

有機物を主体とした材料の例として、ペンタセン、テトラセン、アントラセン、金属フタロシアニン、ポルフィリン系有機物などが挙げられる。これらの材料に不純物をドープさせても良い。

低温ポリシリコンＴＦＴに比較して移動度が小さく、駆動力に劣るアモルファスシリコンＴＦＴ、アモルファス酸化物半導体ＴＦＴを用いる場合（大画面ディスプレイ向けなどのようなアプリケーションではこのような必要に迫られる）、ＴＦＴを飽和領域で使うことが難しい。この理由は、前記のような材料ではそもそも充分な飽和特性が得られない、駆動電圧を上げる（飽和領域で動作させる）と消費電力が大きくなりすぎる、などがあるからである。このため、駆動力に劣るアモルファスシリコンＴＦＴ、アモルファス酸化物半導体ＴＦＴ等を用いる場合は、ＴＦＴが充分飽和していない領域で、ＴＦＴやＯＬＥＤの特性変動を補正することが可能な駆動方法を用いる必要がある。

本発明は、アモルファスシリコン、アモルファス金属酸化物、有機物を主体とした活性層からなる薄膜トランジスタのように、単結晶または多結晶シリコンＴＦＴに比較して移動度が低く、駆動力に劣るトランジスタを用いる場合にも有効である。

なぜなら、トランジスタの飽和特性が充分ではなく、発光素子の特性ドリフトも起こる場合でも、本発明によれば、優れた補償機能を得ることができるからである。

本発明によれば、マトリックス回路部分に、フィードバックのための付加的な配線が必要ないため、寄生容量の増加が極めて少ない。このため、補償性能を犠牲にすることなく、高速に駆動することが可能である。そのため、前記比較例が持つ、高速駆動に対する問題を解決することができる。

図６は本発明の第１の実施例のアクティブマトリックスディスプレイの画素と制御ユニットの構成を示す概略図である。また、図７は、図６をもとに駆動状態をあらわすための電圧印加タイミング図である。図６ではデータ線４１に接続される、画素４３及び制御ユニット５０の構成を示している。図６の構成において図２の構成との違いはスイッチとしてトランジスタ４５、４６を用いている点である。

図６に示すように、交差するデータ線（Ｄａｔａ Ｌｉｎｅ）４１と選択線（Ｓｅｌｅｃｔ Ｌｉｎｅ）４２の交点に対応して画素４３が配置される。

データ線４１には制御ユニット５０が接続されている。制御ユニット５０は、それぞれ、プリチャージ電圧を発生させる電圧源５２、所定の電流を流すための電流源５３、比較器となるコンパレータ５４、論理回路（Ｌｏｇｉｃ Ｃｉｒｃｕｉｔ）及び制御回路（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ）５１、論理回路及び制御回路５１に接続されるデータテーブル５８、スイッチ５５，５７を備えている。コンパレータ５４、論理回路（Ｌｏｇｉｃ Ｃｉｒｃｕｉｔ）及び制御回路（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｉｒｃｕｉｔ）５１は検知回路を構成する。スイッチ５７はデータ線に電圧源５２、電流源５３のいずれかを接続する切り換えを行う。スイッチ５５はデータ線にコンパレータ５４の２つの入力のいずれかを接続する切り換えを行う。コンパレータ５４の一方の入力端子には容量５６が接続されている。

画素４３は画素回路と有機ＥＬ素子４４からなり、画素回路はそれぞれ第１及び第２のスイッチとなるトランジスタ４５，４６、カレントミラー回路を構成するトランジスタ４７，４８を備えている。４０は電圧を保持する保持キャパシタ、４９はトランジスタ４８のソースに接続される電圧源である。

図７において、Ｖ_{ＳＥＬＥＣＴ}は選択線４２への電圧印加、Ｖ_ＤＬは電圧源５２の設定電圧、Ｉ_ＤＬは電流源５３の設定電流、Ｖ_ＣＡＰは容量の電位変化、Ｉ_ＯＬＥＤはデータ線を通って有機ＥＬ素子に流れる電流をそれぞれ示す。横軸は時間である。

スイッチＡは、スイッチ５５と５７がＡ側（電圧源とデータ線とが接続）にある期間、スイッチＢとはスイッチ５５と５７がＢ側（電流源とデータ線とが接続）にある期間を示す。プリチャージ期間は第１の選択期間（この期間は第１の工程）、電流書き込み期間は第２の選択期間（この期間は第２の工程）となる。電流書き込み期間の後は発光期間となり、トランジスタ４５、４６がオフし、保持キャパシタ、即ちトランジスタ４８のゲートに設定された電圧（Ｖ_ｃａｐ）に基づく電流（Ｉ_ＯＬＥＤ）が有機ＥＬ素子４４に流れる。

行選択線の信号Ｖ_{ｓｅｌｅｃｔ}がＨレベルになると、画素回路４３のスイッチ４５，４６が閉じる。制御ユニット５０は、まず電源５２の電圧をＶ_ｄａｔａに設定し、スイッチ５５，５７をＡの側に倒す。スイッチ４５を通して保持容量４０が充電されるにつれて保持容量電位Ｖ_ｃａｐすなわちデータ線電位が上昇し、最終的に電圧源５２の設定電圧Ｖ_ｄａｔａに達する。

データ線を通して画素に流れ込む電流Ｉ_ＯＬＥＤは、スイッチ４６とトランジスタ４７を通して発光素子４４に流れる。データ線電流Ｉ_ＯＬＥＤは、始め、寄生容量を充電するために大きく流れるが、その後は定常に達する。この定常電流値は、保持容量の電圧Ｖ_ｃａｐがＶ_ｄａｔａになったときのトランジスタ４７のゲート−ソース間電圧で決まる。

次に、制御ユニット５０が電流源５３をＩ_ｄａｔａに設定し、スイッチ５５と５７をＢの側に倒す。

いまの場合、所望の輝度を得るために必要な電流Ｉ_ＯＬＥＤに対応する保持容量電圧は、Ｖ_ｄａｔａより小さかったので、電流書き込み期間になるとデータ線電位Ｖ_ｃａｐが下降している。データ線を流れる電流も、プリチャージ期間中のデータ線電流が大きすぎたので、設定した電流信号の値Ｉ_ｄａｔａに向かって減少していく。

データ線電位Ｖ_ｃａｐの変動ΔＶを適当なタイミングでコンパレータ５４によって検知し、その結果が、論理回路・制御回路５１に伝えられてデータテーブル５８が書き換えられる。

この回路図をもとに、ＳＰＩＣＥシミュレーションを行った結果を図８に示す。ＴＦＴの特性は、ＳＰＩＣＥモデルＬｅｖｅｌ１５を用い、有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）の特性は、ダイオードモデルとキャパシタを組み合わせて用い、フィッティングした。

ＳＰＩＣＥシミュレータ上において、有機ＥＬ素子の閾値電圧Ｖ_ｔｈが３Ｖであることをあらかじめ規定しておき、相当するプリチャージ電圧をデータ線に印加した。さらに、所定の電流値１μＡを印加し、データ線の電位変動を計算した。

その結果、図６におけるトランジスタ４７に流れる電流変化を、図８に示す。図中「Ｒｅｆ．」で示した特性カーブがそれにあたる。プリチャージ電圧が適正であったため、電流印加時のＴＦＴ電流がほとんど変化しないことがわかる。

さらに、同様の駆動条件の中で、ＴＦＴの閾値電圧が±１Ｖ変動したと仮定し、同様の計算を行った。その結果、電流印加時に、トランジスタ４７に流れる電流値が所定の値（この場合１μＡ）に向かって変移していることがわかる。この変移量を、データ線の電圧変化量として観測することによって、データテーブルの補正動作を行うことができる。

同様の操作を異なる２個のプログラム電圧値を用いて行うことにより、駆動トランジスタの閾値電圧シフト量と発光素子（有機ＥＬ）の抵抗変化量を算出することができる。さらに、発光素子（有機ＥＬ）の抵抗変化量から、発光素子の電流輝度特性の変化量を見積もり、データテーブルの補正動作をさらに行うことができる。

図９は本発明の第２の実施例のアクティブマトリックスディスプレイの画素と制御ユニットの構成を示す概略図である。図９は、カレントミラー回路の欠点を補うため、トランジスタ５９を付加し、有機ＥＬ素子４４を点灯維持する際に、トランジスタ４７，４８の両方に電流を流し、トランジスタ４７，４８への負荷を均等化したものである。トランジスタ４５，４６は選択線４２−１によりオンオフ制御され、トランジスタ５９は選択線４２−２によりオンオフ制御される。制御ユニットにおいてはスイッチ６０を設け、データ線４１と電圧源５２を接続するとき（Ａ端子側に切り換えのとき）には、コンパレータ５４の２つの入力端子を共通電位とする。一方、スイッチ６０により、データ線４１と電流源５３を接続するとき（Ｂ端子側に切り換えのとき）には、コンパレータ５４の一方の入力端子を電圧源５２の電圧、他方の入力端子をデータ線４１の電位とする。本実施例では図６の制御ユニットの構成と比較し、スイッチを１つとし、容量をなくすことができ、部品数を削減することができる。

図１０は、図９に示される画素回路における、電圧印加タイミング図である。図１０において、Ｖ_{ＳＥＬ１，}Ｖ_ＳＥＬ２は選択線４２−１、４２−２への電圧印加、Ｖ_ＤＬは電圧源５２からデータ線４１への電圧印加を示す。また、Ｉ_ＤＬは電流源５３からデータ線への電流印加、Ｖ_ＣＡＰは容量の電位変化、Ｖ_{ＯＬＥＤ，}Ｉ_ＯＬＥＤは有機ＥＬ素子に印加される電圧変化及び有機ＥＬ素子に流れる電流変化をそれぞれ示す。スイッチＡとは、スイッチ６０がＡ側（電圧源とデータ線とが接続）にある期間、スイッチＢとはスイッチ６０がＢ側（電流源とデータ線とが接続）にある期間を示す。

この例では、Ｖ_ＤＬが２段階に電圧上昇しているが、これは、データ線４１の電圧立ち上がりが過剰に大きくならないための方法である。このような操作で有機ＥＬ素子４４への負担を軽減させることができる。

これらの画素回路及び制御ユニットでも、本発明の効果は同様に確認することができた。

図１１は本発明の第３の実施例のアクティブマトリックスディスプレイの画素と制御ユニットの構成を示す概略図である。図１１は実施例２のカレントミラー回路を、１つのトランジスタ６２に置き換えたものである。ライン選択期間と発光期間とで切り替わるスイッチ６１を設けて、プログラミング期間はトランジスタ６２をデータ線に接続し、発光期間はトランジスタ６２を電源４９に接続する。制御ユニットの回路構成は図９の制御ユニットと同じ構成である。この回路図においても、データ線より供給される電流が発光素子（有機ＥＬ）に流れる経路を有する。本実施例においては図１１に示すように、トランジスタ６１とトランジスタ６２とは直列接続され、有機ＥＬ素子４４に接続される。トランジスタ４５はトランジスタ６１とトランジスタ６２との接続点に接続され、トランジスタ４６はトランジスタ６２のゲートに接続される。トランジスタ６１は選択線４２−２によりオンオフ制御される。６３はトランジスタ６２のゲートに接続される保持キャパシタである。

制御ユニットにおいてはスイッチ６０を設け、データ線４１と電圧源５２を接続するとき（Ａ端子側に切り換えのとき）には、比較器（コンパレータ）５４の２つの入力端子を共通電位とする。一方、スイッチ６０により、データ線４１と電流源５３を接続するとき（Ｂ端子側に切り換えのとき）には、比較器（コンパレータ）５４の一方の入力端子を電圧源５２の電圧、他方の入力端子をデータ線４１の電位とする。この制御ユニットの構成の場合、比較器（コンパレータ）５４の一方の入力端子を電圧源５２の電圧、他方の入力端子をデータ線４１の電位とし、両者の大小のみを検出する。このため、あらかじめ設定された印加電圧変更値分だけ印加電圧を変更し（データテーブルを変更し）、再度同様の測定ルーチンを行う必要がある。この測定ルーチンを、電圧源５２の電圧、他方の入力端子をデータ線４１の電位の大小関係が反転するまで（過補正するまで）繰り返すことによって、１組の補正値を得ることになる。さらに、他の印加電圧値を用いて、２組以上の補正値を得る必要がある。

図１２は、図１１に示される画素回路における、電圧印加タイミング図である。

これらの画素回路でも、本発明の効果は同様に確認することができた。

本発明はアクティブマトリックスディスプレイおよびその駆動方法に適用され、特に発光素子として有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子等の電流を流すことで発光する表示装置に利用できる。

本発明の実施の形態に係るアクティブマトリックスディスプレイの概略的な構成を示す図。 本発明の実施の形態に係る画素と制御ユニット構成を示す図。 本発明の実施の形態に係る制御ユニットの動作、機能を説明するための説明図。 本発明の実施の形態に係る制御ユニットの動作、機能を説明するための説明図。 本発明の他の実施の形態に係る画素と制御ユニット構成を示す図。 本発明の第１の実施例のアクティブマトリックスディスプレイの画素と制御ユニットの構成を示す概略図。 本発明の第１の実施例に係るアクティブマトリックスディスプレイの電圧印加タイミングを示す図。 本発明の第１の実施例に係るアクティブマトリックスディスプレイの計算結果を示す図。 本発明の第２の実施例のアクティブマトリックスディスプレイの画素と制御ユニットの構成を示す概略図。 本発明の第２の実施例のアクティブマトリックスディスプレイの電圧印加タイミングを示す図。 本発明の第３の実施例のアクティブマトリックスディスプレイの画素と制御ユニットの構成を示す概略図。 本発明の第３の実施例のアクティブマトリックスディスプレイの電圧印加タイミングを示す図。 カナダ特許第２４７２６８９号明細書におけるフィードバック駆動回路を示す図。 本発明のアクティブマトリックスディスプレイの画素と制御ユニットの構成を示す概略図。 本発明の有機ＥＬ素子における、輝度と抵抗値の時間変化を示すグラフ。

符号の説明

１１−１、１１−２ データ線
１２−１、１２−２ 選択線
１３−１〜１３−４ 画素
１４−１〜１４−４ 画素回路
１５−１〜１５−４ 有機ＥＬ素子
１６−１、１６−２ 制御ユニット
１８ 電圧源
１９ 電流源１９
１７−１ 比較器
１７−２ 論理回路及び制御回路
１７−３ データテーブル
２０，２１ スイッチ

Claims (12)

1. データ線と、前記データ線に交差する一又は複数の選択線と、前記データ線に電圧信号と電流信号を供給する制御ユニットと、前記データ線から前記電圧信号と電流信号を受けて発光素子を駆動する画素回路とを有するアクティブマトリックスディスプレイであって、
   前記画素回路は、
   前記発光素子に供給する電流を制御するトランジスタと、
   前記トランジスタのゲートに接続された電圧保持手段と、
   前記選択線に供給される信号によって制御され、前記トランジスタのゲートを前記データ線に接続する第１のスイッチと、
   前記選択線に供給される信号によって制御され、前記トランジスタのドレインを前記データ線に接続する第２のスイッチと、を備え、
   前記制御ユニットは、
   前記選択線に供給される信号により前記第１のスイッチが閉じられている第１の選択期間に、前記発光素子を所定の輝度で発光させるための前記電圧信号を前記電圧保持手段に保持させるために、前記データ線に電圧又は電流パルスを供給する電圧源又は第１の電流源と、
   前記選択線に供給される信号により前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチが閉じられている第２の選択期間に、前記発光素子を前記所定の輝度で発光させるための前記電流信号を前記電圧保持手段に保持させるために、前記データ線に供給する第２の電流源と、
   前記第２の選択期間に前記電圧保持手段に保持された電位を検知する検知回路と、
   前記電流信号と前記検知された電位との関係に基づいて前記電圧信号を補正する補正手段と、を備えることを特徴とするアクティブマトリックスディスプレイ。
2. 前記制御ユニットは、前記発光素子を前記所定の輝度で発光させる際の、前記電圧信号と前記電流信号との関係を記憶する記憶手段を備え、
   前記補正手段は、前記電流信号と前記検知された電位との関係に基づいて前記記憶された前記電流信号と前記電圧信号との関係を補正し、
   前記制御ユニットは、前記補正された関係に基づいて前記電圧信号を前記データ線に供給することを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリックスディスプレイ。
3. 前記検知回路は、前記第１の選択期間と前記第２の選択期間に前記電圧保持手段に保持された電位の差を検知し、
   前記補正手段は、前記電位の差に基づいて、前記記憶手段に記憶された電圧信号を所定量増減することを特徴とする請求項２に記載のアクティブマトリックスディスプレイ。
4. 前記検知回路は、前記第１の選択期間と前記第２の選択期間に前記電圧保持手段に保持された電位の差を検知し、
   前記補正手段は、前記検知された電位の差に基づいて、前記記憶手段に記憶された電圧信号に所定の比率を乗じることを特徴とする請求項２に記載のアクティブマトリックスディスプレイ。
5. 前記制御ユニットは、前記発光素子を前記所定の輝度で発光させる際に、前記第２の選択期間に検出された前記電位を前記電圧信号として、前記データ線に供給することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のアクティブマトリックスディスプレイ。
6. 前記制御ユニットは、前記発光素子を互いに異なる複数の輝度で発光させる際に、それぞれの輝度における前記電流信号と、前記第２の選択期間に前記検知回路によって検出された電位とを記憶する第２記憶手段を有し、
   前記補正手段は、前記第２記憶手段に記憶された複数の前記電流信号と前記電位に基づいて、前記記憶手段に記憶された前記電圧信号と前記電流信号との関係を補正することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載のアクティブマトリックスディスプレイ。
7. 前記制御ユニットは、前記第２記憶手段に記憶された複数の前記電流信号と前記電位との関係から、前記発光素子の電流輝度特性の変化を見積もり、
   前記補正手段は、見積もられた前記電流輝度特性に基づいて前記電圧信号を補正することを特徴とする請求項６に記載のアクティブマトリックスディスプレイ。
8. 前記記憶手段は、前記電圧信号と前記電流信号との関係を規定する方程式を有しており、
   前記補正手段は、前記第２記憶手段に記憶された複数の前記電流信号と前記電位に基づいて、前記方程式の係数を変更することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のアクティブマトリックスディスプレイ。
9. 前記検知回路が、前記第１の選択期間と前記第２の選択期間に前記電圧保持手段に保持された電位差を比較する比較器、またはＡＤコンバータを含むことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のアクティブマトリックスディスプレイ。
10. 前記画素回路が、前記トランジスタを含むカレントミラー回路を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のアクティブマトリックスディスプレイ。
11. 前記トランジスタの一方の主電極と前記発光素子とが直列に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のアクティブマトリックスディスプレイ。
12. データ線と、前記データ線に交差する一又は複数の選択線と、前記データ線に電圧信号と電流信号を供給する制御ユニットと、前記データ線から前記電圧信号と電流信号を受けて発光素子を駆動する画素回路とを有し、
    前記画素回路は、前記発光素子に供給する電流を制御するトランジスタと、前記トランジスタのゲートに接続された電圧保持手段と、を有しているアクティブマトリックスディスプレイの駆動方法であって、
    前記発光素子に電流を流して所定の輝度で発光させる発光期間と、前記発光期間の前に前記発光素子に流す電流を設定する選択期間とを備え、
    前記データ線に電圧または電流パルスを供給して前記電圧保持手段に前記電圧信号を保持させる工程と、
    その後、前記データ線に前記電流信号を供給し、前記トランジスタに前記電流信号を流す工程と、
    前記電流信号を流す工程における前記電圧保持手段に保持された電位を検知する工程と、
    前記電流信号と前記検知された電位との関係に基づいて前記電圧信号を補正する工程と、を有することを特徴とするアクティブマトリックスディスプレイの駆動方法。