JP2009122196A - アクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動トランジスタの駆動電流値のバラツキを低減し、表示品位の向上を図ることが可能なアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法を提供する。
【解決手段】表示装置は、複数の画素部の列毎に接続された映像信号線Ｘと、映像信号線に複数階調の映像電圧信号を出力する信号線駆動回路と、を具備している。各画素回路１８は、映像信号線から画素スイッチＳＳＴを通して駆動トランジスタＤＲＴの制御端子に階調映像電圧信号を書込む信号書込み期間と、書込み期間の後、第１スイッチＴＣＴにより駆動トランジスタの制御端子と第２端子とを接続し駆動トランジスタの閾値のオフセットをキャンセルするキャンセル期間と、キャンセル期間の後、書込まれた階調映像電圧信号に対応する駆動電流を駆動トランジスタから表示素子に出力する発光期間と、を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、アクティブマトリクス型表示装置に関し、特に電圧信号にて信号書込みを行なうアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法に関する。

近年、薄型、軽量、低消費電力の特徴を活かして、液晶表示装置に代表される平面表示装置の需要が急速に伸びている。中でも、オン画素とオフ画素とを電気的に分離し、かつオン画素への映像信号を保持する機能を有する画素スイッチを各画素に設けたアクティブマトリクス型表示装置は、隣接画素間でのクロストークのない良好な表示品位が得られることから、携帯情報機器を始め、種々のディスプレイに利用されるようになってきた。

このような平面型のアクティブマトリクス型表示装置として、自己発光素子を用いた有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置が注目され、盛んに研究開発が行われている。この有機ＥＬ表示装置は、薄型軽量化の妨げとなるバックライトを必要とせず、高速な応答性から動画再生に適し、さらに低温で輝度低下しないために寒冷地でも使用できるという特徴を備えている。

一般に、有機ＥＬ表示装置は、複数行、複数列に並んで設けられ表示画面を構成した複数の表示画素、表示画素の各行に沿って延びた複数の走査線、表示画素の各列に沿って延びた複数の映像信号線、各走査線を駆動する走査線駆動回路、各映像信号線を駆動する信号線駆動回路等を備えている。各表示画素は自己発光素子である有機ＥＬ素子、およびこの有機ＥＬ素子に駆動電流を供給する画素回路により構成され、有機ＥＬ素子の発光輝度を制御することにより表示動作を行う。

電圧を映像信号とする電圧信号方式の有機ＥＬ表示装置では、各画素回路は、有機ＥＬ素子と電源線との間に直列に接続され、有機ＥＬ素子に流れる電流のオン、オフ制御を行う出力スイッチと、出力スイッチと電源線との間に設けられ有機ＥＬ素子に流す電流量を映像信号に基づいて制御する駆動トランジスタと、駆動トランジスタのゲート電位を保持する保持容量と、映像信号線から映像電圧信号を画素回路に取込む画素スイッチと、駆動トランジスタのゲートと画素スイッチとの間に設けられた閾値キャンセル容量と、を備えている。そして、映像信号線から画素回路に書き込まれた電圧信号に応じて、駆動トランジスタのゲート電位を保持容量に保持し、このゲート電位に応じた駆動電流を駆動トランジスタから有機ＥＬ素子に供給する。

駆動トランジスタの閾値電圧は、個々のトランジスタでばらつくため、同一の映像電圧信号を全ての画素回路に供給した場合でも有機ＥＬ素子に流れる駆動電流は画素ごとに異なり、輝度ムラが生じることになる。そこで、画素回路は、画素スイッチと駆動トランジスタのゲートとの間に設けられた閾値キャンセル容量と、駆動トランジスタのゲートとドレインとを短絡させる接続スイッチとを備えている（例えば、特許文献１）。

このような有機ＥＬ表示装置では、映像電圧信号の書込みに先立ち閾値キャンセル動作を行う。このキャンセル動作では、画素スイッチをオンさせ出力スイッチをオフさせると同時に映像信号線を基準電位に設定し、かつ接続スイッチをオンさせる。接続スイッチがオンであり駆動トランジスタのゲートとドレインが短絡状態になっているため、駆動トランジスタのゲート電位は閾値電圧に到達する。同時に、この電位は閾値キャンセル容量の駆動トランジスタ側の電極電位でもある。閾値キャンセル容量の他方の電極は画素スイッチを介して供給された基準電位に設定される。これにより、閾値キャンセル動作が完了する。

その後、接続スイッチをオフにし映像信号線に所定の映像信号電位の書込みを行う。この時、基準電位から映像信号電位への電位変化分に応じて駆動トランジスタのゲート電位も閾値電圧を起点として変化する。つまり、閾値電圧を基準とした映像電圧信号を個々の駆動トランジスタに供給することができる。これにより、駆動トランジスタの閾値電圧ばらつきが発光電流ばらつきにつながることを低減することができる。
米国特許第６，２２９，５０６ Ｂ１号明細書

上記のような電圧信号により映像信号供給を行う場合、駆動トランジスタの閾値電圧のバラツキを吸収することができるが、駆動トランジスタの移動度のバラツキを吸収することが困難となる。そのため、表示画素間で、駆動トランジスタの移動度のバラツキに起因して、駆動電流の大きさにばらつきが生じる。特に、閾値のキャンセル点から離れた電流値では、電流ばらつきが増大してしまう。その結果、高階調表示時に再現性が画素ごとにばらつき、表示品位が低下する。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その目的は、駆動トランジスタの駆動電流値のバラツキを低減し、表示品位の向上を図ることが可能なアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法を提供することにある。

上記課題を達成するため、この発明の態様に係るアクティブマトリクス型表示装置は、表示素子と、前記表示素子に駆動電流を供給する画素回路とを含み、基板上にマトリクス状に配設された複数の画素部と、前記画素部の列毎に接続された映像信号線と、前記映像信号線に複数階調の映像電圧信号を出力する信号線駆動回路と、を具備し、
前記各画素回路は、第１端子が電圧電源に接続され第２端子が前記表示素子に接続される駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの第１端子と制御端子との間に接続された保持容量と、トランジスタにより形成され、前記駆動トランジスタの制御端子と第２端子との間の接続、非接続を制御する第１スイッチと、前記駆動トランジスタのドレインと前記表示素子との間に接続された出力スイッチと、前記駆動トランジスタの制御端子と前記映像信号線との間に接続された画素スイッチと、を備え、
前記映像信号線から前記画素スイッチを通して前記駆動トランジスタの制御端子に階調映像電圧信号を書込む信号書込み期間と、前記書込み期間の後、前記第１スイッチにより前記駆動トランジスタの制御端子と第２端子とを接続し前記駆動トランジスタの閾値のオフセットをキャンセルするキャンセル期間と、前記キャンセル期間の後、前記書き込まれた階調映像電圧信号に対応する駆動電流を前記駆動トランジスタから前記表示素子に出力する発光期間と、を有している。

この発明の他の態様に係るアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法は、表示素子と、前記表示素子に駆動電流を供給する画素回路とを含み、基板上にマトリクス状に配設された複数の画素部と、前記画素部の列毎に接続された映像信号線と、前記映像信号線に複数階調の映像電圧信号を出力する信号線駆動回路と、を具備し、前記各画素回路は、第１端子が電圧電源に接続され第２端子が前記表示素子に接続される駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの第１端子と制御端子との間に接続された保持容量と、トランジスタにより形成され、前記駆動トランジスタの制御端子と第２端子との間の接続、非接続を制御する第１スイッチと、前記駆動トランジスタのドレインと前記表示素子との間に接続された出力スイッチと、前記駆動トランジスタの制御端子と前記映像信号線との間に接続された画素スイッチと、を備えたアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法であって、
前記映像信号線から前記画素スイッチを通して前記駆動トランジスタの制御端子に階調映像電圧信号を書込み、前記映像電圧信号の書込み後、前記第１スイッチにより前記駆動トランジスタの制御端子と第２端子とを接続し前記駆動トランジスタの閾値のオフセットをキャンセルし、前記オフセットのキャンセル後、前記書き込まれた階調映像電圧信号に対応する駆動電流を前記駆動トランジスタから前記表示素子に出力し前記表示素子を発光させる駆動方法である。

本発明によれば、駆動トランジスタの駆動電流のバラツキを低減し、表示品位の向上を図ることが可能なアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法を実現することができる。

以下図面を参照しながら、この発明の第１の実施形態として、有機ＥＬ表示装置を例にとり詳細に説明する。
図１は、有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図である。図１に示すように、有機ＥＬ表示装置は、例えば、１０型以上の大型アクティブマトリクス型表示装置として構成され、有機ＥＬパネル１０およびこの有機ＥＬパネル１０の動作を制御するコントローラ１２を備えている。

有機ＥＬパネル１０は、ガラス板等の光透過性を有する絶縁基板８、この絶縁基板上にマトリクス状に配列され表示領域１１を構成したｍ×ｎ個の表示画素ＰＸ、表示画素の行毎に接続されているとともにそれぞれ独立してｍ本ずつ設けられた第１走査線Ｓｇａ（１〜ｍ）、第２走査線Ｓｇｂ（１〜ｍ）、第３走査線Ｓｇｃ（１〜ｍ）、表示画素ＰＸの列毎に接続されたｎ本の映像信号線Ｘ（１〜ｎ）を備えている。また、有機ＥＬパネル１０は、第１、第２、第３走査線Ｓｇａ（１〜ｍ）、Ｓｇｂ（１〜ｍ）Ｓｇｃ（１〜ｍ）を表示画素ＰＸの行毎に順次駆動する走査線駆動回路１４、および複数の映像信号線Ｘ（１〜ｎ）を駆動する信号線駆動回路１５を備えている。走査線駆動回路１４および信号線駆動回路１５は、表示領域１１の外側で絶縁基板８上に一体的に形成され、コントローラ１２とともに制御部を構成している。

画素部として機能する各表示画素ＰＸは、対向電極間に光活性層を備えた表示素子と、この表示素子に駆動電流を供給する画素回路１８と、を含んでいる。表示素子は、例えば自己発光素子であり、本実施形態では、光活性層として少なくとも有機発光層を備えた有機ＥＬ素子１６を用いている。

図２に表示画素ＰＸの等価回路を示す。画素回路１８は、画素スイッチＳＳＴ、駆動トランジスタＤＲＴ、第１スイッチＴＣＴ、キャパシタとしての保持容量Ｃ１、出力スイッチＢＣＴを備えている。

画素スイッチＳＳＴ、駆動トランジスタＤＲＴ、第１スイッチＴＣＴ、出力スイッチＢＣＴは、ここでは同一導電型、例えばＰチャネル型の薄膜トランジスタにより構成されている。本実施形態において、各駆動トランジスタおよび各スイッチをそれぞれ構成した薄膜トランジスタは全て同一工程、同一層構造で形成され、半導体層にポリシリコンを用いたトップゲート構造の薄膜トランジスタである。

画素スイッチＳＳＴ、駆動トランジスタＤＲＴ、第１スイッチＴＣＴ、出力スイッチＢＣＴの各々は、第１端子、第２端子、および制御端子を有し、本実施形態では、これら第１端子、第２端子、および制御端子をそれぞれソース、ドレイン、ゲートとしている。

画素回路１８において、駆動トランジスタＤＲＴおよび出力スイッチＢＣＴは、高電位の電圧電源線Ｖｄｄと低電位の基準電圧電源線Ｖｓｓとの間で有機ＥＬ素子１６と直列に接続され、映像信号に応じた電流量の駆動電流を有機ＥＬ素子に出力する。電圧電源線Ｖｄｄおよび基準電圧電源線Ｖｓｓは、例えば、−３Ｖおよび＋５Ｖの電位にそれぞれ設定される。電圧電源線Ｖｄｄおよび基準電圧電源線Ｖｓｓは、信号線駆動回路１５に接続され、信号線駆動回路から電源電圧を供給される。

駆動トランジスタＤＲＴは、そのソースが電圧電源線Ｖｄｄに接続されている。出力スイッチＢＣＴは、そのソースが駆動トランジスタＤＲＴの第２端子、ここではドレインに接続され、ドレインが有機ＥＬ素子１６の陽極に接続され、更に、ゲートが第３走査線Ｓｇｃ（１〜ｍ）に接続されている。有機ＥＬ素子１６は、一方の電極、ここでは陰極が基準電圧電源線Ｖｓｓに接続されている。

駆動トランジスタＤＲＴは、映像信号に応じた電流量の駆動電流を有機ＥＬ素子１６に出力する。出力スイッチＢＣＴは、第３走査線Ｓｇｃ（１〜ｍ）からの制御信号Ｂｇ（１〜ｍ）によりオン、オフ制御され、駆動トランジスタＤＲＴと有機ＥＬ素子１６との接続、非接続を制御する。

保持容量Ｃ１は、駆動トランジスタＤＲＴのソース、ゲート間に接続され、映像信号により決定される駆動トランジスタのゲート制御電位を保持する。画素スイッチＳＳＴは、対応する映像信号線Ｘ（１〜ｎ）と駆動トランジスタＤＲＴのゲートとの間に接続され、そのゲートは第１走査線Ｓｇａ（１〜ｍ）に接続されている。すなわち、画素スイッチＳＳＴは、そのソースが映像信号線Ｘ（１〜ｎ）に接続され、ドレインが駆動トランジスタＤＲＴのゲートに直接的に、つまり、保持容量等を介することなく、直接、駆動トランジスタＤＲＴのゲートに接続されている。画素スイッチＳＳＴは、第１走査線Ｓｇａ（１〜ｍから供給される制御信号に応答して対応の映像信号線Ｘｎから階調映像電圧信号を画素回路に取り込む。

第１スイッチＴＣＴは、駆動トランジスタＤＲＴのドレイン、ゲート間に接続され、そのゲートは、第２走査線Ｓｇｂ（１〜ｍ）に接続されている。第１スイッチは、駆動トランジスタＤＲＴのゲートに接続されたドレインと駆動トランジスタＤＲＴのドレインに接続されたソースと、を有している。第１スイッチＴＣＴは、第２走査線Ｓｇｂ（１〜ｍ）からの制御信号Ｓｂ（１〜ｍ）に応じてオン（導通状態）、オフ（非導通状態）され、駆動トランジスタＤＲＴのゲート、ドレイン間の接続、非接続を制御するとともに、保持容量Ｃ１からの電流リークを規制する。

次に図３を参照して、駆動トランジスタＤＲＴおよび有機ＥＬ素子１６の構成を詳細に説明する。図３は、有機ＥＬ素子１６を含む表示画素Ｐｘの断面を示している。
駆動トランジスタＤＲＴを構成するＰチャネル型の薄膜トランジスタは、絶縁基板８上に形成されたポリシリコンからなる半導体層５０を備え、この半導体層はソース領域５０ａ、ドレイン領域５０ｂ、およびソース、ドレイン領域間に位置したチャネル領域５０ｃを有している。半導体層５０に重ねてゲート絶縁膜５２が形成され、このゲート絶縁膜上にゲート電極Ｇが設けられチャネル領域５０ｃと対向している。ゲート電極Ｇに重ねて層間絶縁膜５４が形成され、この層間絶縁膜上にソース電極（ソース）Ｓおよびドレイン電極（ドレイン）Ｄが設けられている。ソース電極Ｓおよびドレイン電極Ｄは、それぞれ層間絶縁膜５４およびゲート絶縁膜５２に貫通形成されたコンタクトを介して半導体層５０のソース領域５０ａおよびドレイン領域５０ｂにそれぞれ接続されている。駆動トランジスタＤＲＴのドレイン電極Ｄは、層間絶縁膜５４上に形成された配線を介して出力スイッチＢＣＴに接続されている。

なお、画素スイッチＳＳＴ、第１スイッチＴＣＴ、出力スイッチＢＣＴを構成する各薄膜トランジスタも上記と同一の構造に形成されている。

層間絶縁膜５４上には映像信号線Ｘ（１〜ｎ）を含む複数の配線が設けられている。また、層間絶縁膜５４上にはソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ、配線を覆って保護膜５６が形成されている。保護膜５６上には、親水膜５８、隔壁膜６０が順に積層されている。

有機ＥＬ素子１６は、ルミネセンス性有機化合物を含む有機発光層６４を陽極６２および陰極６６間に挟持した構造を有している。陽極６２は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明電極材料から形成され、保護膜５６上に設けられている。親水膜５８および隔壁膜６０の内、陽極６２と対向した部分はエッチングにより除去されている。そして、陽極６２上に陽極バッファ層６３および有機発光層６４が形成され、更に、有機発光層６４および隔壁膜６０に重ねて銀・アルミ合金から成る陰極６６が積層されている。

このような構造の有機ＥＬ素子１６では、陽極６２から注入されたホールと、陰極６６から注入された電子とが有機発光層６４の内部で再結合したときに、有機発光層を構成する有機分子を励起して励起子を発生させる。この励起子が放射失活する過程で発光し、この光が有機発光層６４から透明な陽極６２および絶縁基板８を介して外部へ放出される。

ここで、陰極６６に光透過性をもたせ、絶縁基板８と反対側の面から光を外部に取り出してもよい。また、陽極６２を陰極６６に対して絶縁基板８側に配置した逆積層型を採用してもよい。いずれの場合も光出射面側を透明導電材料で形成する必要があり、例えば陰極６６を光出射面側に配置する場合には、アルカリ土類金属、希土類金属を光透過性を有する程度に薄く形成することで達成できる。

一方、図１に示すコントローラ１２は有機ＥＬパネル１０の外部に配置されたプリント回路基板上に形成され、走査線駆動回路１４および信号線駆動回路１５を制御する。コントローラ１２は外部から供給されるデジタル映像信号および同期信号を受け取り、垂直走査タイミングを制御する垂直走査制御信号、および水平走査タイミングを制御する水平走査制御信号を同期信号に基づいて発生する。そして、コントローラ１２は、これら垂直走査制御信号および水平走査制御信号をそれぞれ走査線駆動回路１４および信号線駆動回路１５に供給すると共に、水平および垂直走査タイミングに同期してデジタル映像信号を信号線駆動回路１５に供給する。

走査線駆動回路１４は、シフトレジスタ、出力バッファ等を含み、外部から供給される水平走査スタートパルスを順次次段に転送し、図１および第２に示すように、出力バッファを介して各行の表示画素ＰＸに３種類の制御信号、すなわち、制御信号Ｓａ（１〜ｍ）、Ｓｂ（１〜ｍ）、Ｂｇ（１〜ｍ）を供給する。これにより、各第１、第２、第３走査線Ｓｇａ（１〜ｍ）、Ｓｇｂ（１〜ｍ）、Ｓｇｃ（１〜ｍ）は、互いに異なる１水平走査期間において、それぞれ制御信号Ｓａ（１〜ｍ）、制御信号Ｓｂ（１〜ｍ）、制御信号Ｂｇ（１〜ｍ）により駆動される。

信号線駆動回路１５は水平走査制御信号の制御により各水平走査期間において順次得られる映像信号をアナログ形式に変換して電圧信号とし、複数の映像信号線Ｘ（１〜ｎ）に並列的に供給する。図２に示すように、信号線駆動回路１５は、各映像信号線Ｘ（１〜ｎ）に接続された電圧供給部３４を備えている。電圧源として機能する電圧供給部３４は、映像信号に応じた複数階調の階調電圧信号Ｖｓｉｇを映像信号線Ｘ（１〜ｎ）に出力する。

上記のように構成された有機ＥＬ表示装置の駆動では、駆動トランジスタＤＲＴのゲートに映像電圧信号を書込む（１）信号書込み動作、駆動トランジスタの閾値電圧（Ｖth）オフセットをキャンセルする（２）キャンセル動作、（３）発光動作を行う。

図４は、制御信号Ｓａ（１〜ｍ）、Ｓｂ（１〜ｍ）、Ｂｇ（１〜ｍ）のオン、オフ（ｈｉｇｈ、ｌｏｗ）に伴う各素子のオン・オフタイミングを示すタイミングチャートである。走査線駆動回路１４は、例えば、スタート信号（ＳＴＶ１、ＳＴＶ２）とクロック（ＣＫＶ１、ＣＫＶ２）とから各水平走査期間に対応した１水平走査期間の幅（Ｔｗ−Ｓｔａｒｔａ）のパルスを生成し、そのパルスを制御信号Ｓａ、Ｓｂ、制御信号ＢＧとして出力する。

図５は、例えば、１行目の表示画素ＰＸにおける画素回路１８の動作を模式的に示している。図４および図５に示すように、初めに、駆動トランジスタＤＲＴの映像電圧信号の書込み動作を行う。書込み期間では、１行目の表示画素ＰＸに対し、走査線駆動回路１４から、第１スイッチおよび出力スイッチＢＣＴをオフ状態とするレベル（オフ電位）、ここではハイレベルの制御信号Ｓｂ１、Ｂｇ１が出力される。これにより、第１スイッチＴＣＴおよび出力スイッチＢＣＴがそれぞれオフ（非導通状態）となる。これと同時に又は続いて、走査線駆動回路１４から画素スイッチＳＳＴをオン状態とするレベル（オン電位）、ここではローレベルの制御信号Ｓａ１が出力され、画素スイッチＳＳＴがオン（導通状態）に切換えられる。また、信号線駆動回路１５の電圧供給部３４から映像電圧信号Ｖｓｉｇが対応する映像信号線Ｘ１に印加される。これにより、書込み動作が開始される。

書込み期間において、信号線駆動回路１５から供給された映像電圧信号は、画素スイッチＳＳＴを通して駆動トランジスタＤＲＴのゲートに直接印加される。これにより、映像電圧信号に対応するゲート制御電位が保持容量Ｃ１に書込まれる。

なお、上述した書込む映像電圧信号は、後述するキャンセル動作によるシフト量を予め見越した階調電圧に調整される。例えば、有機ＥＬパネルの白表示状態を見ながら、高階調の映像電圧信号の値を調整し、また、黒表示状態を見ながら、低階調の映像電圧信号の値を調整し、これらの映像電圧信号値を基準として、各階調の電圧信号値を設定しておく。

次に、図４および図６に示すように、走査線駆動回路１４から画素スイッチＳＳＴをオフ状態とするハイレベルの制御信号Ｓａ１および第１スイッチＴＣＴをオン状態とするローレベルの制御信号Ｓｂ１が出力され、画素スイッチＳＳＴがオフ、第１スイッチＴＣＴがオン（導通状態）に切換えられる。出力スイッチＢＣＴはオフ状態に維持される。これにより、キャンセル動作が開始される。

キャンセル期間において、駆動トランジスタＤＲＴのゲート電位は、書込み期間に書込まれた映像信号電圧を初期値とし、電圧電源線Ｖｄｄから駆動トランジスタＤＲＴのソースードレイン間に流れる電流を減少させながら、また、駆動トランジスタの特性ばらつきを吸収、補償しながら、高電位側にシフトしキャンセル点に到達する。

次に、図４および図７に示すように、制御信号Ｓｂ１がオフ電位（ハイレベル）となり、第１スイッチＴＳＴがオフとなる。これにより、キャンセル動作が終了する。これと同時に又はこれに続いて、制御信号Ｂｇ１がオン電位となり、出力スイッチＢＣＴがオンとなる。他のスイッチはオフに維持される。これにより、発光動作が開始される。この時、駆動トランジスタＤＲＴのゲート電位は、キャンセル期間に最終的に到達したキャンセル点の電位を保持し続ける。

発光期間において、駆動トランジスタＤＲＴは、キャンセル点に到達したゲート電位により、対応した電流量の駆動電流Ｉｅを出力する。この駆動電流Ｉｅが出力スイッチＢＣＴを通して有機ＥＬ素子１６に供給される。これにより、有機ＥＬ素子１６が駆動電流Ｉｅに応じた輝度で発光する。有機ＥＬ素子１６は、１フレーム期間後に、再び制御信号Ｂｇ１がオフ電位となるまで発光状態を維持する。
上述した信号書込み動作、キャンセル動作、および発光動作を順次、各表示画素で繰り返し行うことにより、所望の画像を表示する。

上記のように構成された有機ＥＬ表示装置とその駆動方法によれば、外部から入力された映像情報を表す映像信号に対応した電圧書込みにおいて、映像信号の書込んだ後、キャンセル動作を行うことにより、トランジスタの特性ばらつきを補償することができる。これにより、いずれの階調表示においても、駆動トランジスタの出力電流値のばらつきを大幅に低減することができる。従って、表示不良、スジムラ、ざらつき感の視認を解消し、高品位の画像表示を実現することができ、表示品位の向上したアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法が得られる。

なお、上述した第１の実施形態において、画素回路１８の第１スイッチＴＣＴ、出力スイッチＢＣＴ、画素スイッチＳＳＴは、Ｐチャネル型のＴＦＴに限らず、Ｎチャネル型のＴＦＴにより構成してもよい。

また、第１の実施形態では、第１スイッチＴＣＴを映像信号の書込み期間においてオフ状態とし、キャンセル期間においてオン状態とする構成としたが、図８、図９、図１０に示すように、書込み期間およびキャンセル期間の両方において、第１スイッチＴＣＴをオン状態に維持する構成としてもよい。このような構成においても、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、この発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について説明する。
図１１は、第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置における表示画素ＰＸの等価回路を示している。画素回路１８は、画素スイッチＳＳＴ、駆動トランジスタＤＲＴ、第１スイッチＴＣＴ、キャパシタとしての保持容量Ｃ１、保持容量Ｃ２（第２保持容量）、出力スイッチＢＣＴを備えている。

画素スイッチＳＳＴ、駆動トランジスタＤＲＴ、第１スイッチＴＣＴ、出力スイッチＢＣＴは、ここでは同一導電型、例えばＰチャネル型の薄膜トランジスタにより構成されている。本実施形態において、各駆動トランジスタおよび各スイッチをそれぞれ構成した薄膜トランジスタは全て同一工程、同一層構造で形成され、半導体層にポリシリコンを用いたトップゲート構造の薄膜トランジスタである。

画素スイッチＳＳＴ、駆動トランジスタＤＲＴ、第１スイッチＴＣＴ、出力スイッチＢＣＴの各々は、第１端子、第２端子、および制御端子を有し、本実施形態では、これら第１端子、第２端子、および制御端子をそれぞれソース、ドレイン、ゲートとしている。

画素回路１８において、駆動トランジスタＤＲＴおよび出力スイッチＢＣＴは、高電位の電圧電源線Ｖｄｄと低電位の基準電圧電源線Ｖｓｓとの間で有機ＥＬ素子１６と直列に接続され、映像信号に応じた電流量の駆動電流を有機ＥＬ素子に出力する。電圧電源線Ｖｄｄおよび基準電圧電源線Ｖｓｓは、例えば、−３Ｖおよび＋５Ｖの電位にそれぞれ設定される。電圧電源線Ｖｄｄおよび基準電圧電源線Ｖｓｓは、信号線駆動回路１５に接続され、信号線駆動回路から電源電圧を供給される。

駆動トランジスタＤＲＴは、そのソースが電圧電源線Ｖｄｄに接続されている。出力スイッチＢＣＴは、そのソースが駆動トランジスタＤＲＴの第２端子、ここではドレインに接続され、ドレインが有機ＥＬ素子１６の陽極に接続され、更に、ゲートが第３走査線Ｓｇｃ（１〜ｍ）に接続されている。有機ＥＬ素子１６は、他方の電極、ここでは陰極が基準電圧電源線Ｖｓｓに接続されている。

駆動トランジスタＤＲＴは、映像信号に応じた電流量の駆動電流を有機ＥＬ素子１６に出力する。出力スイッチＢＣＴは、第３走査線Ｓｇｃ（１〜ｍ）からの制御信号Ｂｇ（１〜ｍ）によりオン、オフ制御され、駆動トランジスタＤＲＴと有機ＥＬ素子１６との接続、非接続を制御する。

保持容量Ｃ１は、駆動トランジスタＤＲＴのソース、ゲート間に接続され、映像信号により決定される駆動トランジスタのゲート制御電位を保持する。画素スイッチＳＳＴは、対応する映像信号線Ｘ（１〜ｎ）と駆動トランジスタＤＲＴのゲートとの間に接続され、そのゲートは第１走査線Ｓｇａ（１〜ｍ）に接続されている。すなわち、画素スイッチＳＳＴは、そのソースが映像信号線Ｘ（１〜ｎ）に接続され、ドレインが駆動トランジスタＤＲＴのゲートに直接的に、つまり、保持容量等を介することなく、直接、駆動トランジスタＤＲＴのゲートに接続されている。画素スイッチＳＳＴは、第１走査線Ｓｇａ（１〜ｍから供給される制御信号に応答して対応の映像信号線Ｘｎから階調映像電圧信号を画素回路に取り込む。

第１スイッチＴＣＴは、駆動トランジスタＤＲＴのドレイン、ゲート間に接続され、そのゲートは、第２走査線Ｓｇｂ（１〜ｍ）に接続されている。第１スイッチは、駆動トランジスタＤＲＴのゲートに接続されたドレインと駆動トランジスタＤＲＴのドレインに接続されたソースと、を有している。第１スイッチＴＣＴは、第２走査線Ｓｇｂ（１〜ｍ）からの制御信号Ｓｂ（１〜ｍ）に応じてオン（導通状態）、オフ（非導通状態）され、駆動トランジスタＤＲＴのゲート、ドレイン間の接続、非接続を制御するとともに、保持容量Ｃ１からの電流リークを規制する。

保持容量Ｃ２は、駆動トランジスタＤＲＴのゲートと高電位基準電圧電源Ｖｒｅｆに接続される。すなわち、保持容量Ｃ２は、一方の電極が第１スイッチＴＣＴのソースに接続され、他方の電極が高電位基準電圧電源Ｖｒｅｆに接続されている。

第２の実施形態において、有機ＥＬ表示装置の他の構成は、前述した第１の実施形態と同一であり、その詳細な説明は省略する。

上記のように構成された有機ＥＬ表示装置の駆動では、駆動トランジスタＤＲＴのゲートに映像電圧信号を書込む（１）信号書込み動作、駆動トランジスタの閾値電圧（Ｖth）オフセットをキャンセルする（２）キャンセル動作、（３）発光動作を行う。

図１２は、制御信号Ｓａ（１〜ｍ）、Ｓｂ（１〜ｍ）、Ｂｇ（１〜ｍ）のオン、オフ（ｈｉｇｈ、ｌｏｗ）に伴う各素子のオン・オフタイミングを示すタイミングチャートである。走査線駆動回路は、例えば、スタート信号（ＳＴＶ１、ＳＴＶ２）とクロック（ＣＫＶ１、ＣＫＶ２）とから各水平走査期間に対応した１水平走査期間の幅（Ｔｗ−Ｓｔａｒｔａ）のパルスを生成し、そのパルスを制御信号Ｓａ、Ｓｂ、制御信号ＢＧとして出力する。

図１３は、例えば、１行目の表示画素ＰＸにおける画素回路１８の動作を模式的に示している。図１２および図１３に示すように、初めに、駆動トランジスタＤＲＴの映像電圧信号の書込み動作を行う。書込み期間では、１行目の表示画素ＰＸに対し、走査線駆動回路１４から、第１スイッチＴＣＴおよび出力スイッチＢＣＴをオフ状態とするレベル（オフ電位）、ここではハイレベルの制御信号Ｓｂ１、Ｂｇ１が出力される。これにより、第１スイッチＴＣＴおよび出力スイッチＢＣＴがそれぞれオフ（非導通状態）となる。これと同時に又は続いて、走査線駆動回路から画素スイッチＳＳＴをオン状態とするレベル（オン電位）、ここではローレベルの制御信号Ｓａ１が出力され、画素スイッチＳＳＴがオン（導通状態）に切換えられる。また、信号線駆動回路の電圧供給部３４から映像電圧信号Ｖｓｉｇが対応する映像信号線Ｘ１に印加される。これにより、書込み動作が開始される。

書込み期間において、信号線駆動回路から供給された映像電圧信号は、画素スイッチＳＳＴを通して駆動トランジスタＤＲＴのゲートに直接印加される。これにより、映像電圧信号に対応するゲート制御電位が保持容量Ｃ１に書込まれる。上述した書込む映像電圧信号は、後述するキャンセル動作によるシフト量を予め見越した階調電圧に調整される。

次に、図１２および図１４に示すように、走査線駆動回路から画素スイッチＳＳＴをオフ状態とするハイレベルの制御信号Ｓａ１および第１スイッチＴＣＴをオン状態とするローレベルの制御信号Ｓｂ１が出力され、画素スイッチＳＳＴがオフ、第１スイッチＴＣＴがオン（導通状態）に切換えられる。出力スイッチＢＣＴはオフ状態に維持される。これにより、キャンセル動作が開始される。

キャンセル期間において、駆動トランジスタＤＲＴのゲート電位は、書込み期間に書込まれた映像信号電圧を初期値とし、電圧電源線Ｖｄｄから駆動トランジスタＤＲＴのソースードレイン間に流れる電流を減少させながら、また、駆動トランジスタの特性ばらつきを吸収、補償しながら、高電位側にシフトしキャンセル点に到達する。この際、駆動トランジスタＤＲＴのソース−ドレイン間を流れる電流は、第１スイッチＴＣＴを通して、保持容量Ｃ２にも流入する。そして、保持容量Ｃ２は高電位基準電圧電源Ｖｒｅｆに接続されているため、保持容量Ｃ２には積極的に電流が流れ込む。従って、駆動トランジスタＤＲＴのゲート電位は、トランジスタの特性に応じたキャンセル点に到達する。

次に、図１２および図１５に示すように、制御信号Ｓｂ１がオフ電位（ハイレベル）となり、第１スイッチＴＳＴがオフとなる。これにより、キャンセル動作が終了する。これと同時に又はこれに続いて、制御信号Ｂｇ１がオン電位となり、出力スイッチＢＣＴがオンとなる。他のスイッチはオフに維持される。これにより、発光動作が開始される。この際、駆動トランジスタＤＲＴのゲート電位は、キャンセル期間に最終的に到達したキャンセル点の電位を保持し続ける。

発光期間において、駆動トランジスタＤＲＴは、キャンセル点に到達したゲート電位により、対応した電流量の駆動電流Ｉｅを出力する。この駆動電流Ｉｅが出力スイッチＢＣＴを通して有機ＥＬ素子１６に供給される。これにより、有機ＥＬ素子１６が駆動電流Ｉｅに応じた輝度で発光する。有機ＥＬ素子１６は、１フレーム期間後に、再び制御信号Ｂｇ１がオフ電位となるまで発光状態を維持する。
上述した信号書込み動作、キャンセル動作、および発光動作を順次、各表示画素で繰り返し行うことにより、所望の画像を表示する。

上記のように構成された有機ＥＬ表示装置とその駆動方法によれば、外部から入力された映像情報を表す映像信号に対応した電圧書込みにおいて、映像信号の書込んだ後、キャンセル動作を行うことにより、トランジスタの特性ばらつきを補償することができる。これにより、いずれの階調表示においても、駆動トランジスタの出力電流値のばらつきを大幅に低減することができる。従って、表示不良、スジムラ、ざらつき感の視認を解消し、高品位の画像表示を実現することができ、表示品位の向上したアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法が得られる。

また、基準電圧電源に接続された保持容量を設けることにより、キャンセル動作時において、電圧電源線Ｖｄｄから駆動トランジスタＤＲＴのソースードレイン間を通して保持容量Ｃ２へも電流を流すことができ、キャンセル時間の短縮を図ることが可能となる。これにより、全階調表示領域において、スジムラの発生をより確実に解消することができる。

上述した第２の実施形態では、第１スイッチＴＣＴを映像信号の書込み期間においてオフ状態とし、キャンセル期間においてオン状態とする構成としたが、図１６に示すように、書込み期間およびキャンセル期間の両方において、第１スイッチＴＣＴをオン状態に維持する構成としてもよい。このような構成においても、前述した第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

前述した実施形態において、薄膜トランジスタの半導体層は、ポリシリコンに限らず、アモルファスシリコンで構成することも可能である。また、トランジスタおよびスイッチの寸法は、前述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて変更可能である。表示画素を構成する自己発光素子は、有機ＥＬ素子に限定されず自己発光可能な様々な表示素子を適用可能である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図である。 図２は、前記有機ＥＬ表示装置における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図３は、前記有機ＥＬ表示装置の駆動トランジスタおよび有機ＥＬ素子を示す断面図である。 図４は、前記有機ＥＬ表示装置における制御信号のオン、オフ（Ｈ、Ｌ）タイミングを示す図である。 図５は、前記有機ＥＬ表示装置の信号書込み動作時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図６は、前記有機ＥＬ表示装置のキャンセル動作時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図７は、前記有機ＥＬ表示装置の発光動作時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図８は、この発明の変形例に係る有機ＥＬ表示装置における制御信号のオン、オフ（Ｈ、Ｌ）タイミングを示す図である。 図９は、前記変形例に係る有機ＥＬ表示装置の信号書込み動作時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図１０は、前記変形例に係る有機ＥＬ表示装置のキャンセル動作時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図１１は、この発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図１２は、第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置における制御信号のオン、オフタイミングおよび信号供給のタイミングを示す図である。 図１３は、前記第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の信号書込み動作時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図１４は、前記第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置のキャンセル動作時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図１５は、前記第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の発光動作時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図１６は、この発明の変形例に係る有機ＥＬ表示装置における制御信号のオン、オフ（Ｈ、Ｌ）タイミングを示す図である。

符号の説明

８…絶縁基板、１０…有機ＥＬパネル、１１…表示領域、１２…コントローラ、
１４…走査線駆動回路、１５…信号線駆動回路、１６…有機ＥＬ素子、
１８…画素回路、３４…電圧供給部、ＳＳＴ…画素スイッチ、
ＤＲＴ…駆動トランジスタ、ＴＣＴ…第１スイッチ、ＢＣＴ…出力スイッチ、
Ｃ１、Ｃ２…保持容量、Ｘ…映像信号線

Claims (7)

1. 表示素子と、前記表示素子に駆動電流を供給する画素回路とを含み、基板上にマトリクス状に配設された複数の画素部と、
   前記画素部の列毎に接続された映像信号線と、
   前記映像信号線に複数階調の映像電圧信号を出力する信号線駆動回路と、を具備し、
   前記各画素回路は、第１端子が電圧電源に接続され第２端子が前記表示素子に接続される駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの第１端子と制御端子との間に接続された保持容量と、トランジスタにより形成され、前記駆動トランジスタの制御端子と第２端子との間の接続、非接続を制御する第１スイッチと、前記駆動トランジスタのドレインと前記表示素子との間に接続された出力スイッチと、前記駆動トランジスタの制御端子と前記映像信号線との間に接続された画素スイッチと、を備え、
   前記映像信号線から前記画素スイッチを通して前記駆動トランジスタの制御端子に階調映像電圧信号を書込む書込み期間と、前記書込み期間の後、前記第１スイッチにより前記駆動トランジスタの制御端子と第２端子とを接続し前記駆動トランジスタの閾値のオフセットをキャンセルするキャンセル期間と、前記キャンセル期間の後、前記書き込まれた階調映像電圧信号に対応する駆動電流を前記駆動トランジスタから前記表示素子に出力する発光期間と、を有しているアクティブマトリクス型表示装置。
2. 前記第１スイッチは、前記駆動トランジスタの制御端子に接続された第１端子と前記駆動トランジスタの第２端子に接続された第２端子と、を有し、
   前記各画素回路は、一方の電極が前記第１スイッチの第１端子に接続され、他方の電極が基準電圧電源に接続された第２保持容量を備えている請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
3. 前記表示素子は、対向する電極間に有機発光層を備えた自己発光素子である請求項１又は２に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
4. 表示素子と、前記表示素子に駆動電流を供給する画素回路とを含み、基板上にマトリクス状に配設された複数の画素部と、前記画素部の列毎に接続された映像信号線と、前記映像信号線に複数階調の映像電圧信号を出力する信号線駆動回路と、を具備し、
   前記各画素回路は、第１端子が電圧電源に接続され第２端子が前記表示素子に接続される駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの第１端子と制御端子との間に接続された保持容量と、トランジスタにより形成され、前記駆動トランジスタの制御端子と第２端子との間の接続、非接続を制御する第１スイッチと、前記駆動トランジスタのドレインと前記表示素子との間に接続された出力スイッチと、前記駆動トランジスタの制御端子と前記映像信号線との間に接続された画素スイッチと、を備えたアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法であって、
   前記映像信号線から前記画素スイッチを通して前記駆動トランジスタの制御端子に階調映像電圧信号を書込み、
   前記映像電圧信号の書込み後、前記第１スイッチにより前記駆動トランジスタの制御端子と第２端子とを接続し前記駆動トランジスタの閾値のオフセットをキャンセルし、
   前記オフセットのキャンセル後、前記書き込まれた階調映像電圧信号に対応する駆動電流を前記駆動トランジスタから前記表示素子に出力し前記表示素子を発光させるアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法。
5. 表示素子と、前記表示素子に駆動電流を供給する画素回路とを含み、基板上にマトリクス状に配設された複数の画素部と、前記画素部の列毎に接続された映像信号線と、前記映像信号線に複数階調の映像電圧信号を出力する信号線駆動回路と、を具備し、
   前記各画素回路は、第１端子が電圧電源に接続され第２端子が前記表示素子に接続される駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの第１端子と制御端子との間に接続された第１保持容量と、トランジスタにより形成され、前記駆動トランジスタの制御端子に接続された第１端子と前記駆動トランジスタの第２端子に接続された第２端子と、を有し、前記駆動トランジスタの制御端子と第２端子との間の接続、非接続を制御する第１スイッチと、前記駆動トランジスタのドレインと前記表示素子との間に接続された出力スイッチと、前記駆動トランジスタの制御端子と前記映像信号線との間に接続された画素スイッチと、一方の電極が前記第１スイッチの第１端子に接続され、他方の電極が基準電位電源に接続された第２保持容量と、を備えたアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法であって、
   前記映像信号線から前記画素スイッチを通して前記駆動トランジスタの制御端子に階調映像電圧信号を書込み、
   前記映像電圧信号の書込み後、前記第１スイッチにより前記駆動トランジスタの制御端子と第２端子とを接続し前記駆動トランジスタの閾値のオフセットをキャンセルし、
   前記オフセットのキャンセル後、前記書き込まれた階調映像電圧信号に対応する駆動電流を前記駆動トランジスタから前記表示素子に出力し前記表示素子を発光させるアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法。
6. 前記映像電圧信号の書込み期間において、前記画素スイッチをオン、前記第１スイッチをオフ、前記出力スイッチをオフとし、前記キャンセル期間において、前記画素スイッチをオフ、前記第１スイッチをオン、前記出力スイッチをオフとし、前記発光期間において、前記画素スイッチをオフ、前記第１スイッチをオフ、前記出力スイッチをオンとする請求項４又は５に記載のアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法。
7. 前記映像電圧信号の書込み期間において、前記画素スイッチをオン、前記第１スイッチをオン、前記出力スイッチをオフとし、前記キャンセル期間において、前記画素スイッチをオフ、前記第１スイッチをオン、前記出力スイッチをオフとし、前記発光期間において、前記画素スイッチをオフ、前記第１スイッチをオフ、前記出力スイッチをオンとする請求項４又は５に記載のアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法。

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