JP2009198761A - 発光装置、電子機器、およびリファレンス電圧設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易且つ確実な方法で黒表示を最適化する。
【解決手段】制御回路５０は、黒階調を指定する画像データをデータ線駆動回路２４に与えるとともに、メモリ７０からリファレンス電圧Ｖrefの初期値を読み出して当該初期値を示す制御信号をリファレンス電圧発生回路６０に供給する。データ線駆動回路２４は、画像データＤＡＴＡとリファレンス電圧発生回路６０から出力されるリファレンス電圧Ｖrefの値とに基づいて、リファレンス電圧Ｖrefを示すデータ信号を生成して各単位回路Ｕに供給する。駆動トランジスタＴdrのゲートにリファレンス電圧Ｖrefに応じた電位が印加されると、駆動電流Ｉelが発光素子Ｅを流れる。電流検出部３０は、駆動電流Ｉelの電流値を測定させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機発光ダイオード（以下「ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）」という）素子など発光素子を備えた発光装置、電子機器、およびリファレンス電圧設定方法に関する。

近年、有機発光ダイオードなどの発光素子を用いた表示装置が普及しつつある。この表示装置は、複数の単位回路（画素回路）を備え、各単位回路には、発光素子とこれを駆動する駆動トランジスタなどが形成される。発光素子は駆動トランジスタから供給された駆動電流の大きさに応じた輝度で発光する自発光型素子である。駆動電流の大きさは画像データで指定された階調に基づいて定まり、画像データが指定する階調がゼロ（黒表示）である場合、駆動電流の大きさは最小とされる。
特許文献１には、駆動トランジスタと発光素子との間にスイッチング素子を介挿することにより発光素子に流れる電流を遮断し、発光素子を非発光状態とし、上記黒表示を実現する技術が開示されている。その図１と図３に示すように、このスイッチング素子をオン状態またはオフ状態とするための個別信号線（ゲート信号線２）が設けられる。
特開２００３−１２２３０４号公報

ところで、駆動トランジスタのゲートに印加された電位に対してソース−ドレイン間を流れる電流量はトランジスタの特性によりばらつく。よって、ゼロ階調を指定する画像データに対応した電位をゲートに供給しても、駆動電流を最小とすることができない場合がある。このため、従来から輝度計を用いて黒表示の輝度が所定値以下になるように設定したり、暗室にて目視で設定する等の方法によりゼロ階調の電位（以下、「リファレンス電圧」という）の最適化を行っていた。特許文献１に記載の技術は、発光素子に流れる電流を遮断するから、簡単に黒表示状態を作り出すことができる。しかし、発光素子を流れる電流を遮断するためには上述の個別信号線を各単位回路ごとに設ける必要がある。結果として回路規模が肥大し、製造工程が複雑となる。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、回路規模を過度に肥大させることなく、且つ、製造工程を複雑化させることなく、簡易且つ確実な方法で黒表示を最適化することが可能な発光装置、電子機器、およびリファレンス電圧設定方法を提供することを解決課題とする。

本発明に係る発光装置は、前記複数の単位回路を備え、複数の単位回路の各々は駆動電流に応じた光量で発光する発光素子とデータ信号に応じた大きさの前記駆動電流を前記発光素子に供給する駆動トランジスタを備え、前記各発光素子は画像データの指示する階調で発光する発光装置であって、前記画像データの指示する階調がゼロである場合の前記駆動電流の大きさを規定するリファレンス電圧を出力するリファレンス電圧発生手段と、前記画像データと前記リファレンス電圧とに基づいて前記データ信号を生成するデータ信号生成手段と、前記駆動電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力信号に基づいて、前記駆動電流の大きさが最小となるように前記リファレンス電圧の大きさを制御する制御手段とを備える。

本発明の発光装置は、発光素子を発光させる駆動電流の大きさを検出する電流検出手段を有するので、電流検出手段の出力信号に基づいて、駆動電流の大きさが最小となるようにリファレンス電圧の大きさを制御することが可能である。よって、輝度計を用いて黒表示の輝度を設定したり、暗室にて目視で設定するといった作業が不要となり、黒階調の最適化が簡易に且つ確実に行うことができる。したがって、黒階調の設定に関わる手間が軽減され、且つ、測定者による設定のバラツキの問題も解消される。なお、制御手段によって制御または調整された大きさのリファレンス電圧の値（設定値）を記憶する記憶手段を備え、データ信号生成手段は、記憶手段に記憶されたリファレンス電圧の値と画像データに基づいて、データ信号を生成することが好ましい。さらに、データ信号生成手段は、画像データの指示する階調がゼロである場合は、リファレンス電圧をデータ信号として出力し、画像データの指示する階調がゼロでない場合は画像データの指示する階調に応じた電圧をデータ信号として出力することが好ましい。

本発明の好適な態様において、前記複数の単位回路の各々は、高電源電位と低電源電位との供給を受けて動作し、前記複数の単位回路の総てに前記高電源電位を供給する第１電源線と、前記複数の単位回路の総てに前記低電源電位を供給する第２電源線とを備え、前記電流検出手段は、前記第１電源線と前記第２電源線のうち一方の電源線に設けられる。発光素子が第１電極（例えば、陽極）と第２電極（例えば、陰極）に挟まれているとした場合に、高電源電位を供給する第１電源線に電流検出手段が設けられた場合には、発光素子の第１電極側において駆動電流を検出することが可能である。この態様は実施形態の図１３に例示される。低電源電位を供給する第２電源線に電流検出手段が設けられた場合には、発光素子の第２電極側において駆動電流を検出することが可能である。この態様は実施形態の図１に例示される。どちらの場合も、単一の電流検出手段を用いて、総ての画素回路に流れる駆動電流の総和を検出することができるので、構成を簡素化することが可能となる。

本発明の別の好適な態様において、前記発光装置は、前記リファレンス電圧を設定する設定状態と、前記画像データに基づく画像を表示する通常状態で動作し、前記電流検出手段は、前記一方の電源線に流れる電流を検出する検出部と、前記検出部を前記一方の電源線に介挿するか分離するかを切り替える切替部とを備え、前記制御手段は、前記設定状態においてゼロの階調を示す前記画像データを前記データ信号生成手段に供給すると共に前記検出部を前記一方の電源線に介挿し、前記通常状態において前記一方の電源線から前記検出部を分離するように前記切替部を制御すると共に入力される画像データを前記データ信号生成手段に供給する。本態様によれば、電流検出手段は、切替部により、電流を検出する検出部を第１電源線または第２電源線に介挿するか分離するかを切り替えるので、リファレンス電圧を設定する設定状態にあるときにだけ検出部を介挿することができ、通常状態にあるときに、電流が検出部を無用に流れることがない。よって、通常状態においては、検出部自体が有する抵抗の影響を排除することが可能となる。

加えて、本発明は、複数の単位回路を備え、前記複数の単位回路の各々は駆動電流に応じた光量で発光する発光素子と、データ信号に応じた大きさの前記駆動電流を前記発光素子に供給する駆動トランジスタを備え、前記各発光素子は画像データの指示する階調で発光する発光装置において、前記画像データの指示する階調がゼロである場合の前記駆動電流の大きさを規定するリファレンス電圧を設定するリファレンス電圧設定方法であって、前記リファレンス電圧を前記データ信号として前記複数の単位回路に供給するステップと、前記複数の単位回路に流れる前記駆動電流の大きさを検出するステップと、前記複数の単位回路に流れる前記駆動電流の大きさが最小になるように前記リファレンス電圧の大きさを調整して、当該リファレンス電圧を記憶するステップとを備えるリファレンス電圧設定方法としても把握される。本発明によれば、駆動電流を検出することによりリファレンス電圧の大きさを最適値に調整するので、黒階調の輝度の最適化を、簡易且つ確実に行うことが可能となる。

本発明に係る発光装置は各種の電子機器に利用される。この電子機器の典型例は、本発明の発光装置を表示装置として利用した機器である。この種の電子機器としては、パーソナルコンピュータや携帯電話機などがある。もっとも、本発明に係る発光装置の用途は画像の表示に限定されない。例えば、光線の照射によって感光体ドラムなどの像担持体に潜像を形成するための露光装置（露光ヘッド）、液晶装置の背面側に配置されてこれを照明する装置（バックライト）、あるいは、スキャナなどの画像読取装置に搭載されて原稿を照明する装置など各種の照明装置など、様々な用途に本発明の発光装置を適用することができる。

＜１．実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る発光装置の構成を示すブロック図である。同図に例示された発光装置Ｄは、画像を表示する手段として各種の電子機器に搭載される発光装置であり、そのパネル部Ａには、複数の単位回路（画素回路）Ｕが面状に配列された素子アレイ部１０と、各単位回路Ｕを駆動するための走査線駆動回路２２及びデータ線駆動回路２４とが配設される。なお、走査線駆動回路２２及びデータ線駆動回路２４は、素子アレイ部１０とともに基板上に形成されたトランジスタによって構成されてもよいしＩＣチップの形態で実装されてもよい。

図２は、各単位回路Ｕの具体的な構成を示す図である。図２に示すように、単位回路Ｕは、第１電源線４０１と低電源電位ＶCTとの間に介在する発光素子Ｅを含む。発光素子Ｅは、これに供給される駆動電流Ｉelに応じた階調（輝度）となる電流駆動型の被駆動素子である。本実施形態における発光素子Ｅは、有機ＥＬ（ElectroLuminescent）材料からなる発光層を陽極（第１電極）と陰極（第２電極）との間に介在させたＯＬＥＤ素子（発光素子）である。画像データが指定する階調がゼロ（画素が黒表示）である場合、駆動電流Ｉelの大きさは最小とされる（以下、「駆動電流Ｉ0」という）。

図１および図２に示されるように、素子アレイ部１０には、Ｘ方向に延在するｍ本の走査線１２と、Ｘ方向に直交するＹ方向に延在するｎ本のデータ線１４とが形成される（ｍ及びｎはともに自然数）。各単位回路Ｕは、走査線１２とデータ線１４との交差に対応する各位置に配置される。したがって、これらの単位回路Ｕは縦ｍ行×横ｎ列のマトリクス状に配列する。各単位回路Ｕには、第１電源線４０１を介して高位側の高電源電位ＶELが供給され、第２電源線４０２を介して低位側の低電位電源ＶCTが供給される。

走査線駆動回路２２は、複数の走査線１２の各々を順番に選択するための回路である。データ線駆動回路２４は、走査線駆動回路２２が選択する走査線１２に接続された１行分（ｎ個）の単位回路Ｕの各々に対応するデータ信号Ｘ[1]〜Ｘ[n]を生成して各データ線１４に出力する。第ｉ行（ｉは１≦ｉ≦ｍを満たす整数）の走査線１２が選択される期間（後述するデータ書込期間Ｐ2）にて第ｊ列目（ｊは１≦ｊ≦ｎを満たす整数）のデータ線１４に供給されるデータ信号Ｘ[j]は、第ｉ行に属する第ｊ列目の単位回路Ｕに指定された階調に応じた電位となる。各単位回路Ｕの階調は、外部から供給される画像データＤＡＴＡによって指定される。

図２に示すように、図１において便宜的に１本の配線として図示された走査線１２は、実際には４本の配線（第１制御線１２１・第２制御線１２２・第３制御線１２３・第４制御線１２４）を含む。各配線には走査線駆動回路２２から所定の信号が供給される。さらに詳述すると、第ｉ行目の走査線１２を構成する第１制御線１２１には走査信号ＧWRT[i]が供給される。同様に、第２制御線１２２には初期化信号ＧPRE[i]が供給され、第３制御線１２３には補償制御信号ＧINI[i]が供給され、第４制御線１２４には発光制御信号ＧEL[i]が供給される。なお、各信号の具体的な波形やこれに応じた単位回路Ｕの動作については後述する。

図２に示すように、第１電源線４０１から発光素子Ｅの陽極に至る経路上にはｐチャネル型の駆動トランジスタＴdrが介挿される。駆動トランジスタＴdrのソース（Ｓ）は第１電源線４０１に接続される。この駆動トランジスタＴdrは、ソース（Ｓ）とドレイン（Ｄ）との導通状態（ソース−ドレイン間の抵抗値）がゲートの電位（以下「ゲート電位」という）Ｖgに応じて変化することで当該ゲート電位Ｖgに応じた駆動電流Ｉelを生成する手段である。すなわち、発光素子Ｅは、駆動トランジスタＴdrの導通状態に応じて駆動される。

駆動トランジスタＴdrのドレインと発光素子Ｅの陽極との間には両者の電気的な接続を制御するｎチャネル型のトランジスタ（以下「発光制御トランジスタ」という）Ｔelが介在する。この発光制御トランジスタＴelのゲートは第４制御線１２４に接続される。したがって、発光制御信号ＧEL[i]がハイレベルに遷移すると発光制御トランジスタＴelがオン状態に変化して発光素子Ｅに対する駆動電流Ｉelの供給が可能となる。これに対し、発光制御信号ＧEL[i]がローレベルである場合には発光制御トランジスタＴelがオフ状態を維持するから、駆動電流Ｉelの経路が遮断されて発光素子Ｅは消灯する。

図２に示すように、本実施形態の単位回路Ｕは、３個の容量素子（Ｃ１・Ｃ２・Ｃ３）と、ｎチャネル型の４個のトランジスタ（Ｔr1・Ｔr2・Ｔr3・Ｔr4）とを含む。第１容量素子Ｃ１は、電極Ｅa1と電極Ｅa2との間隙に誘電体が介挿された素子であり、その容量値はＣh1である。同様に、第２容量素子Ｃ２は、電極Ｅb1と電極Ｅb2との間隙に誘電体が介挿された素子であり、その容量値はＣh2である。第３容量素子Ｃ３は、電極Ｅc1と電極Ｅc2との間隙に誘電体が介挿された素子であり、その容量値はＣcである。第１容量素子Ｃ１の電極Ｅa2及び第２容量素子Ｃ２の電極Ｅb2は第１電源線４０１に接続される。一方、第１容量素子Ｃ１の電極Ｅa1は第３容量素子Ｃ３の電極Ｅc1に接続され、第２容量素子Ｃ２の電極Ｅb1は第３容量素子Ｃ３の電極Ｅc2に接続される。

トランジスタＴr1は、ノードＺ１（第３容量素子Ｃ３の電極Ｅc1）とデータ線１４との間に介在して両者の電気的な接続を制御するスイッチング素子である。トランジスタＴr1のゲートは第１制御線１２１と接続され、走査信号ＧWRT[i]が供給される。また、トランジスタＴr4は、初期化電位ＶSTが供給される電位線（図示略）と駆動トランジスタＴdrのドレインとの間に設けられ両者の電気的な接続を制御するスイッチング素子である。トランジスタＴr4のゲートは第２制御線１２２と接続され、初期化信号ＧPRE[i]が供給される。トランジスタＴr2は、ノードＺ１と初期化電位ＶSTが供給される電位線（第２電源線）との間に設けられ両者の電気的な接続を制御するスイッチング素子である。トランジスタＴr2のゲートは第３制御線１２３と接続され、補償制御信号ＧINI[i]が供給される。トランジスタＴr3は、ノードＺ２（第３容量素子Ｃ３の電極Ｅc2）と駆動トランジスタＴdrのドレインとの間に設けられ両者の電気的な接続を制御するスイッチング素子である。トランジスタＴr3のゲートは第３制御線１２３と接続され、補償制御信号ＧINI[i]が供給される。
なお、図２においては、第ｉ行目と第ｊ列目のひとつの単位回路Ｕのみが図示されているが、その他の単位回路Ｕも同様の構成である。

次に、図３を参照して、発光装置Ｄで利用される各信号の具体的な波形を説明する。同図に示すように、走査信号ＧWRT[1]〜ＧWRT[m]は各フレーム期間Ｆ内の所定の期間（以下「データ書込期間」という）Ｐ2ごとに順番にハイレベルとなる信号である。すなわち、走査信号ＧWRT[i]は、ひとつのフレーム期間Ｆのうち第ｉ番目のデータ書込期間Ｐ2にてハイレベルを維持するとともにそれ以外の期間にてローレベルを維持する。走査信号ＧWRT[i]のハイレベルへの遷移は第ｉ行の選択を意味する。

図３に示すように、走査信号ＧWRT[i]のハイレベルとなる水平走査期間１Ｈより以前の補償期間Ｐ1（この例では、直前の水平走査期間１Ｈ及びその前の水平走査期間１Ｈ）において、補償制御信号ＧINI[i]がハイレベルとなる。補償期間Ｐ1では駆動トランジスタＴdrの閾値電圧Ｖthが第２容量素子Ｃ２に充電される。なお、この例では、補償期間Ｐ1の開始前の所定の期間に初期化期間Ｐ0が割り当てられる。データ書込期間Ｐ2は、外部から供給される階調データによって単位回路Ｕに指定される階調に応じた電圧Ｖdataを第２容量素子Ｃ２に保持させるための期間である。駆動期間Ｐ3においては、第２容量素子Ｃ２に保持された電圧に基づいて発光素子Ｅが駆動される。以下、図４ないし図６を参照しながら、第ｉ行に属する第ｊ列目の単位回路Ｕの動作の詳細を初期化期間Ｐ0、補償期間Ｐ1、データ書込期間Ｐ2、及び駆動期間Ｐ3とに区分して説明する。

（Ａ）初期化期間Ｐ0
図４に初期化信号ＧPRE[i]がハイレベルとなる初期化期間Ｐ0における単位回路Ｕの様子を示す。この状態では、初期化信号ＧPRE[i]及び補償制御信号ＧINI[i]がハイレベルとなるので、トランジスタＴr2、トランジスタＴr3、及びトランジスタＴr4がオン状態となる。このため、第３容量素子Ｃ３の電極Ｅc1及び電極Ｅc2に蓄積された電荷が放電され、それらの電位が初期化電位ＶSTに設定される。また、初期化期間Ｐ0では、走査信号ＧWRT[i]及び発光制御信号ＧEL[i]がローレベルとなり、トランジスタＴr1及び発光制御トランジスタＴelがオフ状態となる。

（Ｂ）補償期間Ｐ1
図５に補償期間Ｐ1における単位回路Ｕの様子を示す。この状態では、初期化信号ＧPRE[i]がハイレベルからローレベルに遷移する一方、補償制御信号ＧINI[i]がハイレベルとなる。このため、トランジスタＴr4がオン状態からオフ状態へ遷移し、トランジスタＴr2及びＴr3がオン状態を維持する。このとき、第３容量素子Ｃ３の電極Ｅc1の電位は初期化電位ＶSTに固定される。また、駆動トランジスタＴdrがダイオード接続される。駆動トランジスタＴdrのソースからドレインに電流が流れ込む。これによって、駆動トランジスタＴdrのゲート・ソース間電圧は閾値電圧Ｖthに漸近するので、駆動トランジスタＴdrのゲート電位Ｖgは「ＶEL−Ｖth」に収束する。第２容量素子Ｃ２は閾値電圧Ｖthを保持する。補償期間Ｐ1の時間が短いと、ゲート電位Ｖgを「ＶEL−Ｖth」に収束させることができない。本実施形態では、データ書込期間Ｐ2と補償期間Ｐ1とを独立して設定することができるので、両者を１水平走査期間１Ｈに設ける必要はない。このため、補償期間Ｐ1をデータ書込期間Ｐ2が設定される水平走査期間と別の水平走査期間に設けることができる。この例では、図３に示すように２個の水平走査期間に跨って補償期間Ｐ1を設ける。この結果、閾値電圧Ｖthの補償を十分行うことが可能となる。

なお、初期化電位ＶSTは、「ＶEL−Ｖth」より低い電位に設定されている。このため、補償動作を開始する時点で駆動トランジスタＴdrのゲート電位Ｖgは十分低いので、発光素子Ｅに電流を流してゲート電位Ｖgを下げる必要がない。このため、補償期間Ｐ1では、ローレベルの発光制御信号ＧEL[i]によって発光制御トランジスタＴelがオフ状態を維持し、発光素子Ｅに対する駆動電流Ｉelの供給が遮断される。

（Ｃ）データ書込期間Ｐ2
図６に走査信号ＧWRT[i]がハイレベルであるデータ書込期間Ｐ2における単位回路Ｕの様子を示す。データ書込期間Ｐ2では、トランジスタＴr1がオン状態となる一方、トランジスタＴr2〜Ｔr4、及び発光制御トランジスタＴelがオフ状態となる。この状態で、第３容量素子Ｃ３の電極Ｅc1はデータ線１４に電気的に接続される。このとき、データ線１４にはデータ信号Ｘ[j]として、電位（ＶST−α・Ｖdata）が供給される。したがって、第３容量素子Ｃ３の電極Ｅc1の電位は、初期化電位ＶSTから電位（ＶST−α・Ｖdata）に変化する。この変化分をΔＶ１とすれば、ΔＶ１は以下の式（１）で与えられる。
ΔＶ１＝−α・Ｖdata……（１）
但し、αは係数であり、α＝（Ｃc＋Ｃh2）／Ｃh2である。
第３容量素子Ｃ３はカップリング容量として機能するので、駆動トランジスタＴdrのゲート電位Ｖgは、ΔＶ１を第３容量素子Ｃ３と第２容量素子Ｃ２で分圧した電圧だけ変化する。この変化分をΔＶ２とすれば、ΔＶ２は以下の式（１）で与えられる。
ΔＶ２＝ΔＶ１・Ｃh2／（Ｃc＋Ｃh2）
＝−Ｖdata……（２）
さらに、初期化期間Ｐ0の終了時点のゲート電位Ｖgは、Ｖg＝ＶEL−Ｖthであるから、データ書込期間Ｐ2が終了した時点におけるゲート電位Ｖgは、以下に示す式（３）で与えられる。
Ｖg＝ＶEL−Ｖth＋ΔＶ２
＝ＶEL−Ｖth−Ｖdata……（３）

（Ｄ）駆動期間Ｐ3
図７に駆動期間Ｐ3における単位回路Ｕの様子を示す。この状態では、走査信号ＧWRT[i]、初期化信号ＧPRE[i]、及び補償制御信号ＧINI[i]がローレベルになる。したがって、トランジスタＴr1がオフ状態となり、第３容量素子Ｃ３の電極Ｅc1がデータ線１４から電気的に分離される。また、トランジスタＴr2〜Ｔr4がオフ状態となる。一方、駆動期間Ｐ3では発光制御信号ＧEL[i]がハイレベルになり、トランジスタＴelがオン状態に変化して駆動トランジスタＴdrからゲート電位Ｖgに応じた大きさの駆動電流Ｉelが発光素子Ｅに供給される。駆動トランジスタＴdrが飽和領域にて動作すると仮定すると、駆動電流Ｉelは以下の式（４）で表現される電流値となる。式（４）における「β」は駆動トランジスタＴdrの利得係数である。
Ｉel＝（β／２）（Ｖgs−Ｖth）^２……（４）

駆動トランジスタＴdrのソースは第１電源線４０１に接続されているから、式（４）における電圧Ｖgsはゲート電位Ｖgと高電源電位ＶELとの差分値（Ｖgs＝ＶEL−Ｖg）である。駆動期間Ｐ3においてゲート電位Ｖgが式（３）で与えられることを考慮すると、式（４）は式（５）に変形される。
Ｉel＝（β／２）｛ＶEL−（ＶEL−Ｖth−Ｖdata）−Ｖth｝^２
＝（β／２）（Ｖdata）^２ ……（５）
式(2)から理解されるように、駆動電流Ｉelは電位Ｖdataによって決定され、駆動トランジスタＴdrの閾値電圧Ｖthには依存しない。したがって、各単位回路Ｕにおける駆動トランジスタＴdrの閾値電圧Ｖthのバラツキを補償して各発光素子Ｅの階調（輝度）のムラを抑制することができる。

図１に示されるように、発光装置Ｄは、さらに、その駆動信号生成部Ｂに、各種電源を生成して単位回路Ｕに供給する電源回路４０と、発光素子Ｅの駆動電流Ｉelの大きさを検出するための電流検出部３０と、リファレンス電圧Ｖref（後述）を出力するリファレンス電圧発生回路６０と、リファレンス電圧Ｖrefの設定値や各種データを記憶するメモリ７０と、外部から入力された画像データＤＡＴＡをデータ線駆動回路２４に供給するとともに電源検出部３０からの出力信号に基づいてリファレンス電圧Ｖrefを最適化する制御回路５０とを備える。

電源回路４０は、高電位電源ＶEL、低電位電源ＶCT、および初期化電位ＶSTを単位回路Ｕに供給する。電流検出部３０は、電源回路４０から延びて単位回路Ｕに低電位電源ＶCTを供給するための第２電源線４０２上に設けられ、発光素子Ｅの駆動電流Ｉelの大きさを検出する。図１に示されるように、電流検出部３０は、検出回路３０１と、２つのスイッチング素子Ｔc1およびＴc2を備えた切替部３０２とを有する。発光装置Ｄは、リファレンス電圧Ｖrefを設定する設定状態と、画像データＤＡＴＡに基づく画像を表示する通常状態とで動作する。制御回路５０は、設定状態において切替部３０２のスイッチング素子Ｔc1にローレベルの信号を供給してオフ状態とする一方、スイッチング素子Ｔc2にハイレベルの信号を供給してオン状態とする。すなわち、検出回路３０１を第２電源線４０２に介挿させる。これに対し、通常状態において、制御回路５０は、切替部３０２のスイッチング素子Ｔc1にハイレベルの信号を供給してオン状態とする一方、スイッチング素子Ｔc2にローレベルの信号を供給してオフ状態とする。すなわち、検出回路３０１を第２電源線４０２から分離させる。

図８は、検出回路３０１の電気的な構成を示す回路図である。図８に示されるように、検出回路３０１は、差動増幅回路３０１ａとＡ／Ｄ変換器３０１ｂとを備え、高電位側のノードｎ１と低電位側のノードｎ２との電位差ＲLを増幅してデジタル信号として出力する。この出力信号は制御回路５０に供給される。

リファレンス電圧発生回路６０は、画像データの指示する階調がゼロである場合の駆動電流Ｉ0の大きさを規定するリファレンス電圧Ｖrefを出力して、データ線駆動回路２４に与える。メモリ７０は、書き換え可能な不揮発性のメモリであり、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）を用いることができる。メモリ７０には、リファレンス電圧Ｖrefの初期値または設定値が記憶されている。この初期値は、例えば、単位回路Ｕに供給される高電位電源ＶELと同程度に設定される。設定値とは、初期値に基づいてリファレンス電圧Ｖrefを調整した後または当該調整の過程において設定された値である。

図９はリファレンス電圧発生回路６０の電気的な構成を示す回路図である。図９に示されるように、リファレンス電圧発生回路６０は増幅回路６０ａとＤ／Ａ変換器６０ｂとを備える。制御回路５０は、メモリ７０からリファレンス電圧Ｖrefの初期値または設定値を読み出し、読み出した値を示すデジタル信号を制御信号としてリファレンス電圧発生回路６０に与える。リファレンス電圧発生回路６０は、制御回路５０から入力された制御信号をアナログ信号に変換し増幅させてリファレンス電圧Ｖrefとして出力する。

制御回路５０は、リファレンス電圧発生回路６０に制御信号を与えるとともに、画像データＤＡＴＡを、クロック信号等の制御信号により指示されたタイミングでデータ線駆動回路２４に対して供給する。データ線駆動回路２４は、リファレンス電圧発生回路６０から与えられたリファレンス電圧Ｖrefと画像データＤＡＴＡとに基づいてデータ信号を生成する。駆動トランジスタＴdrは、このデータ信号に応じた大きさの駆動電流Ｉelを発光素子Ｅに供給する。

図１０は、Ｐチャンネルのトランジスタにおいて、ゲートに印加されたゲート電圧Ｖgsとソース−ドレイン間を流れる電流Ｉdsとの関係を示したグラフである。図１０から理解されるように、電流Ｉdsが最小となるゲート電圧Ｖgsはトランジスタの特性のバラツキによって異なる。よって、階調がゼロ（黒表示）の場合の表示輝度が装置によってばらつく。また、ソース−ドレイン間にはトランジスタから漏出するリーク電流が常に流れるため電流Ｉdsはゼロになることはなく、発光素子Ｅがその電流Ｉdsに応じて発光してしまう。このため、従来から、任意のゼロ階調電圧（リファレンス電圧Ｖref）が駆動トランジスタＴdrのゲートに印加された場合の発光素子の輝度を輝度計によって測定し、輝度が所定値以下となるゲート電圧Ｖgsを探して最適値として設定したり、暗室にて測定者が目視にて最適な輝度となるゲート電圧Ｖgsを最適値として設定するといったことが行われてきた。そこで、本実施形態では、発光素子Ｅの陰極側である第２電源線４０２上に電流検出部３０を設ける構成とした。これにより、リファレンス電圧Ｖrefが任意の値に設定されたときのリーク電流も含めた駆動電流Ｉelの大きさを検出することができる。そして、制御回路５０は、電流検出部３０の出力値に基づいてゼロ階調電圧の最適値を調整することが可能となる。このように、本実施形態によれば、従来の方法と比較して、簡易且つ確実な方法でゼロ階調電圧の最適化を行うことができる。

図１１は、データ線駆動回路２４に入力された画像データＤＡＴＡにより指定された階調と、その階調に応じて出力された出力電圧との関係を示す図である。この例では、８ビットの画像データＤＡＴＡを想定している。画像データＤＡＴＡは最小の階調である「０」（黒表示）から最大の階調である「２５５」（白表示）を指定する。図１１に示されるように、階調「１」から階調「２５５」までは、階調と出力電圧の関係が比例関係にあり直線的に変化している。一方、階調「０」に相当する出力電圧Ｖ０（リファレンス電圧Ｖref）は、階調「１」〜階調「２５５」とは独立して設定される。より具体的には、データ線駆動回路２４は画像データＤＡＴＡの指定する階調「０」であることを検出して、データ信号Ｘ[1]〜Ｘ[n]としてリファレンス電圧Ｖrefを出力する一方、画像データＤＡＴＡの指定する階調が「１」〜「２５５」である場合には、ＤＡ変換器（データ線駆動回路２４に内蔵）を用いてアナログ信号に変換された電圧をデータ信号Ｘ[1]〜Ｘ[n]として出力する。

次に、図１２を参照して、本実施形態においてリファレンス電圧を設定する動作の流れについて説明する。リファレンス電圧の設定は、通常、製品の出荷時に実行され、その結果が、不揮発性のメモリ７０に記憶される。
まず、ステップＳ１では、制御回路５０は黒階調「０」を指定する画像データＤＡＴＡを出力してデータ線駆動回路２４に与える。この画像データＤＡＴＡは、素子アレイ部１０の総ての画素に対して黒階調を指定するものであり、例えば、８個の「０」から成る８ビットのデータである。画像データＤＡＴＡは外部から制御回路５０に入力される。制御回路５０は、外部から入力される画像データＤＡＴＡをそのままデータ線駆動回路２４に出力するものであるが、リファレンス電圧を設定時においては、外部から画像データＤＡＴＡが供給されなくても、黒階調を指定する画像データＤＡＴＡ（各ビットが「０」）を生成し、これをデータ線駆動回路２４に供給するようにしてもよい。この場合には、外部から画像データＤＡＴＡを入力せずとも、各画素に黒階調を強制的に表示させることができる。

次に、ステップＳ３において、制御回路５０は、メモリ７０からリファレンス電圧Ｖrefの初期値を読み出して当該初期値を示す制御信号をリファレンス電圧発生回路６０に供給する。データ線駆動回路２４は、画像データＤＡＴＡとリファレンス電圧発生回路６０から出力されるリファレンス電圧Ｖrefの初期値とに基づいて、リファレンス電圧Ｖrefを示すデータ信号を生成して各単位回路Ｕに供給する。この結果、駆動トランジスタＴdrのゲートにリファレンス電圧Ｖrefに応じた電位が印加され、対応する電流Ｉelが発光素子Ｅを流れる。

次に、ステップＳ５において、制御回路５０は、電流検出部３０の切替部３０２のスイッチング素子Ｔc1にローレベルの信号を供給してオフ状態とする一方、スイッチング素子Ｔc2にハイレベルの信号を供給してオン状態とする。すなわち、検出回路３０１を第２電源線４０２に介挿させ、検出回路３０１に、発光素子Ｅの陰極から流れた電流の電流値を測定させる。次いで、制御回路５０は、検出回路３０１の出力値が最小となるようにリファレンス電圧Ｖrefの設定値を調整し（ステップＳ７）、調整した設定値をメモリ７０に記憶する（ステップＳ９）。
なお、実際には、ステップＳ７における調整は、異なる値のリファレンス電圧ＶrefについてステップＳ１〜Ｓ５の過程と検出回路３０１の出力値を取得する過程を繰り返すことにより行われる。

＜２．変形例＞
以上の各形態には様々な変形を加えることができる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の各態様を適宜に組み合わせてもよい。
（１）変形例１
上記実施形態では、電流検出部３０は、発光素子Ｅの陰極側の電源線（第２電源線４０２）に介挿される態様について説明したが、陽極側の電源線（第１電源線４０１）に介挿される構成としてもよい。
図１３に、変形例１に係る発光装置の回路構成を示す。本変形例の発光装置Ｄ１において、リファレンス電圧Ｖrefの設定時には、トランジスタＴｃ３がオン状態となる一方、トランジスタＴｃ４がオフ状態となる。また、画像の表示時にはトランジスタＴｃ４がオン状態となる一方、トランジスタＴｃ３がオフ状態となる。これにより、検出回路３０１を第１電源線４０１に介挿するか否かを切り替えることができる。

（２）変形例２
単位回路Ｕの具体的な構成は以上の例示に限定されない。例えば、単位回路Ｕを構成する各トランジスタの導電型は適宜に変更される。また、発光制御トランジスタＴelは適宜に省略される。
図１４に、本変形例に関わる発光装置の回路構成を示す。図１４に示されるように、本変形例の発光装置Ｄ２は、単位回路Ｕの代わりに単位回路Ｕ２を有する点で上記発光装置Ｄと異なる。単位回路Ｕはしきい値補償型であるのに対し、単位回路Ｕ２は２つのトランジスタとキャパシタだけから成る単純なアクティブマトリックス型の回路である。よって、初期化電圧ＶSTを供給する必要がない。このため、この例の電源回路４０は初期化電圧ＶSTを生成しない。
図１５は発光装置Ｄにおける単位回路Ｕ２の構成を示す回路図である。図１５に示されるように、本変形例に係る単位回路Ｕ２においては、上記実施形態と同様に、第１電源線４０１から発光素子Ｅの陽極に至る経路上にはｐチャネル型の駆動トランジスタＴdr2が介挿される。この駆動トランジスタＴdr2は、キャパシタＣ２１に保持されたデータ（電圧値）に応じた駆動電流Ｉelを発光素子Ｅに供給する。さらに、単位回路ＵはトランジスタＴr21を有する。そのドレインは駆動トランジスタＴdr2のゲートに接続され、ソースはデータ線１４に接続され、ゲートは走査線１２に接続される。走査線１２が選択されてトランジスタＴr21がオン状態となると、データ線１４からのデータ（電圧値）はトランジスタＴr21を介してキャパシタＣ２１に保持される。

（３）変形例３
上述した実施形態では、リファレンス電圧Ｖrefの調整時の一例として、製品の出荷時を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ユーザーに製品が渡った後に実行できるようにしてもよい。例えば、発光装置に調整ボタンを設け、これがユーザーに押下げられた時に、リファレンス電圧Ｖrefを設定するようにしてもよい。この場合は、駆動トランジスタＴdrの特性が経時変化した場合にも、リファレンス電圧Ｖrefを適宜調整することが可能となる。

（４）変形例４
上述した実施形態では、リファレンス電圧Ｖrefを記憶するメモリ７０を駆動信号生成部Ｂに設けたが、これをパネル部Ａに設けてもよい。また、検出部３０をパネル部Ａに設けてもよい。さらに、リファレンス電圧発生回路６０をパネル部Ａに設けてもよい。リファレンス電圧Ｖrefは駆動トランジスタＴdrの特性により変動するものであるため、製造されたパネル部Ａごとにその値が変わる。これをパネル部Ａ自体に保持することによって、例えば、駆動信号生成部Ｂが故障して交換した場合にも、再度、リファレンス電圧Ｖrefの設定を実行することなく、正常に動作させることが可能となる。さらに、リファレンス電圧発生回路６０および検出部３０をパネル部Ａに組み込むことによって、パネル部Ａだけでリファレンス電圧Ｖrefを調整することができる。この結果、調整済みのパネル部Ａを出荷して、他の工場で駆動信号生成部Ｂと組み合わせて発光装置を完成させることも可能となる。

（５）変形例５
上述した実施形態において、発光素子ＥとしてＯＬＥＤ素子を例示したが、本発明の発光装置に採用される電気光学素子（被駆動素子）はこれに限定されない。例えば、ＯＬＥＤ素子に代えて、無機ＥＬ素子や、フィールド・エミッション（ＦＥ）素子、表面導電型エミッション（ＳＥ：Surface-conduction Electron-emitter）素子、弾道電子放出（ＢＳ：Ballistic electron Surface emitting）素子、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子といった様々な自発光素子を利用することができる。また、本発明は、バイオチップなどのセンシング装置にも適用され得る。

＜３．応用例＞
次に、本発明に係る発光装置を利用した電子機器について説明する。図１６ないし図１８には、以上に説明した何れかの形態に係る発光装置Ｄ，Ｄ１，Ｄ２を表示装置として採用した電子機器の形態が図示されている。
図１６は、以上の各形態に係る発光装置Ｄ，Ｄ１，Ｄ２を採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、各種の画像を表示する発光装置Ｄ，Ｄ１，Ｄ２と、電源スイッチ２００１やキーボード２００２が設置された本体部２０１０とを具備する。発光装置Ｄ，Ｄ１，Ｄ２はＯＬＥＤ素子を発光素子Ｅとして使用しているので、視野角が広く見易い画面を表示できる。

図１７に、以上の各形態に係る発光装置Ｄ，Ｄ１，Ｄ２を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２と、各種の画像を表示する発光装置Ｄ，Ｄ１，Ｄ２とを備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、発光装置Ｄ，Ｄ１，Ｄ２に表示される画面がスクロールされる。
図１８に、以上の各形態に係る発光装置Ｄ，Ｄ１，Ｄ２を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２と、各種の画像を表示する発光装置Ｄ，Ｄ１，Ｄ２とを備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった様々な情報が発光装置Ｄ，Ｄ１，Ｄ２に表示される。

なお、本発明に係る発光装置が適用される電子機器としては、図１６から図１８に示した機器のほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。また、本発明に係る発光装置の用途は画像の表示に限定されない。例えば、光書込み型のプリンタや電子複写機といった画像形成装置においては、用紙などの記録材に形成されるべき画像に応じて感光体を露光する書込みヘッドが使用されるが、この種の書込みヘッドとしても本発明の発光装置は利用され得る。

本発明の実施形態に係る発光装置Ｄの構成を示すブロック図である。 ひとつの単位回路Ｕの構成を示す回路図である。 発光装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 初期化期間における単位回路の様子を示す回路図である。 補償期間における単位回路の様子を示す回路図である。 データ書込期間における単位回路の様子を示す回路図である。 駆動期間における単位回路の様子を示す回路図である。 本発明に係る検出回路３０１の構成を示す回路図である。 本発明に係るリファレンス電圧発生回路６０の構成を示す回路図である。 駆動トランジスタＴdrの伝達特性を示す図である。 データ線駆動回路の入出力特性を示す図である。 本実施形態に係る処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の変形例に係る発光装置Ｄ１の構成を示すブロック図である。 本発明の変形例に係る発光装置Ｄ２の構成を示すブロック図である 発光装置Ｄ２の単位回路Ｕ２の構成を示す回路図である。 本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。 本発明に係る電子機器の具体的な形態を示す斜視図である。

符号の説明

１０……素子アレイ部、１２……走査線、１２１……第１制御線、１２２……第２制御線、１２３……第３制御線、１２４……第４制御線、１２５……第５制御線、１４……データ線、２２……走査線駆動回路、２４……データ線駆動回路、３０……電流検出部、４０……電源回路、５０……制御回路、６０……リファレンス電圧発生回路、６０ａ……増幅回路、６０ｂ……Ｄ／Ａ変換器、７０……メモリ、３０１……検出回路、３０１ａ……差動増幅回路、３０１ｂ……Ａ／Ｄ変換器、３０２……切替部、４０１……第１電源線、４０２……第２電源線、Ａ……パネル部、Ｂ……駆動信号生成部、Ｃ１……第１容量素子、Ｃ２……第２容量素子、Ｃ３……第３容量素子、Ｄ，Ｄ１，Ｄ２……発光装置、Ｅ……電気光学素子、Ｅa1，Ｅa2，Ｅb1，Ｅb2，Ｅc1，Ｅc2……電極、Ｉel……駆動電流、Ｔdr,Ｔdr2……駆動トランジスタ、Ｔel……発光制御トランジスタ、Ｔc1，Ｔc2，Ｔc3，Ｔc4，Ｔr1，Ｔr2，Ｔr3，Ｔr4，Ｔ1……トランジスタ、Ｕ，Ｕ１……単位回路、Ｐ0……初期化期間、Ｐ1……補償期間、Ｐ2……データ書込期間、Ｐ3……駆動期間、Ｖref……リファレンス電圧。

Claims (7)

1. 複数の単位回路を備え、前記複数の単位回路の各々は駆動電流に応じた光量で発光する発光素子とデータ信号に応じた大きさの前記駆動電流を前記発光素子に供給する駆動トランジスタを備え、前記各発光素子は画像データの指示する階調で発光する発光装置であって、
   前記画像データの指示する階調がゼロである場合の前記駆動電流の大きさを規定するリファレンス電圧を出力するリファレンス電圧発生手段と、
   前記画像データと前記リファレンス電圧とに基づいて前記データ信号を生成するデータ信号生成手段と、
   前記駆動電流を検出する電流検出手段と、
   前記電流検出手段の出力信号に基づいて、前記駆動電流の大きさが最小となるように前記リファレンス電圧の大きさを制御する制御手段と、
   を備えた発光装置。
2. 前記制御手段によって制御された大きさのリファレンス電圧の値を記憶する記憶手段を備え、
   前記データ信号生成手段は、前記記憶手段に記憶された前記リファレンス電圧の値と前記画像データに基づいて、前記データ信号を生成する、
   請求項１に記載の発光装置。
3. 前記データ信号生成手段は、前記画像データの指示する階調がゼロである場合は、前記リファレンス電圧を前記データ信号として出力し、前記画像データの指示する階調がゼロでない場合は前記画像データの指示する階調に応じた電圧を前記データ信号として出力する、
   請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
4. 前記複数の単位回路の各々は、高電源電位と低電源電位との供給を受けて動作し、
   前記複数の単位回路の総てに前記高電源電位を供給する第１電源線と、
   前記複数の単位回路の総てに前記低電源電位を供給する第２電源線とを備え、
   前記電流検出手段は、前記第１電源線と前記第２電源線のうち一方の電源線に設けられる、
   請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記発光装置は、前記リファレンス電圧を設定する設定状態と、前記画像データに基づく画像を表示する通常状態で動作し、
   前記電流検出手段は、前記一方の電源線に流れる電流を検出する検出部と、前記検出部を前記一方の電源線に介挿するか分離するかを切り替える切替部とを備え、
   前記制御手段は、前記設定状態においてゼロの階調を示す前記画像データを前記データ信号生成手段に供給すると共に前記検出部を前記一方の電源線に介挿し、前記通常状態において前記一方の電源線から前記検出部を分離するように前記切替部を制御すると共に入力される画像データを前記データ信号生成手段に供給する、
   請求項４に記載の発光装置。
6. 請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の発光装置を備えたことを特徴とする電子機器。
7. 複数の単位回路を備え、前記複数の単位回路の各々は駆動電流に応じた光量で発光する発光素子と、データ信号に応じた大きさの前記駆動電流を前記発光素子に供給する駆動トランジスタを備え、前記各発光素子は画像データの指示する階調で発光する発光装置において、前記画像データの指示する階調がゼロである場合の前記駆動電流の大きさを規定するリファレンス電圧を設定するリファレンス電圧設定方法であって、
   前記リファレンス電圧を前記データ信号として前記複数の単位回路に供給するステップと、
   前記複数の単位回路に流れる前記駆動電流の大きさを検出するステップと、
   前記複数の単位回路に流れる前記駆動電流の大きさが最小になるように前記リファレンス電圧の大きさを調整して、当該リファレンス電圧を記憶するステップとを、
   備えるリファレンス電圧設定方法。
   
   

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