JP3849466B2 - 駆動回路、電気光学装置、駆動回路の駆動方法、有機エレクトロルミネッセンス装置及び電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動回路に関する。この駆動回路の特徴的な用途の1つとして、有機エレクトロルミネッセンス素子を駆動するための回路が挙げられる。
【０００２】
【従来の技術】
有機エレクトロルミネッセンス（ＯＥＬ）素子は、アノード層とカソード層に挟まれた発光物質層を備えている。この素子は、電気的には、ダイオードのように動作する。この素子は、光学的には、順バイアス時に発光し、順バイアス電流の増加にともなってその発光強度が増加する。少なくとも１つの透明電極層を有しつつ透明基板上に作りこまれた有機エレクトロルミネッセンス素子のマトリクスを用いて、ディスプレイパネルを構築することが可能である。低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）技術を用いることにより、このパネル上に、駆動回路をも一体的に設けることができる。
【０００３】
アクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ用の基本的なアナログ駆動方式では、原理的に、１画素につき少なくとも２つのトランジスタが必要である。そのような駆動方式を図１に示す。トランジスタＴ１は、画素を選択するために設けられており、トランジスタＴ２は、データ電圧信号ＶDATAを、有機エレクトロルミネッセンス素子が指定の輝度で発光するための駆動電流に変換するために設けられている。前記データ信号は、画素が選択されていないときには、ストレージキャパシタ（storage capacitor、保持容量）に保持される。各図には、ｐチャンネル型の薄膜トランジスタが示されているが、ｎチャンネル型薄膜トランジスタを用いた回路にも同じ原理が適用できる。
【０００４】
薄膜トランジスタアナログ回路には問題があり、また、有機エレクトロルミネッセンス素子はダイオードと全く同じように振る舞う訳ではない。しかし、発光物質は、比較的均一な特性を有する。薄膜トランジスタ製造法の性質により、ディスプレイパネルの全領域には、薄膜トランジスタの特性に関する空間的なばらつきが生ずる。薄膜トランジスタアナログ回路において最も重要な考慮すべき点の一つは、デバイス間におけるしきい値電圧△ＶTのばらつきである。完全にダイオード的な振る舞いを示さないことに起因する、このような有機エレクトロルミネッセンスディスプレイのばらつきの結果、ディスプレイパネルの画面領域に、画素の輝度の不均一が生ずる。これは著しく画像の品質を損なう。このため、トランジスタ特性のばらつきを補償するための組み込み回路が必要とされている。
【０００５】
図２に示す回路は、トランジスタ特性のばらつきを補償するための組み込み回路の１つとして挙げられる。この回路において、トランジスタＴ１は画素を選択するために設けられている。トランジスタＴ２はアナログ電流制御として機能し、有機エレクトロルミネッセンス素子に駆動電流を供給する。トランジスタＴ３は、トランジスタＴ２のドレイン及びゲート間を接続し、トランジスタＴ２を、ダイオードとして、又は飽和の状態で動作するモードに切り替える。トランジスタＴ４は、印加される波形ＶGPに応答してスイッチとして動作する。トランジスタＴ１とトランジスタＴ４は、どの時点においても、どちらか一方のみがオンとなる。図２のタイミングチャートに示される時点ｔ０の初期状態では、トランジスタＴ１及びトランジスタＴ３がオフで、トランジスタＴ４がオンである。トランジスタＴ４をオフにしたとき、トランジスタＴ１及びトランジスタＴ３がオンとなり、所定の（known）値の電流ＩDATがトランジスタＴ２を介して有機エレクトロルミネッセンス素子に流れ込むようにできる。トランジスタＴ２のしきい値電圧が、トランジスタＴ２のドレインとゲートを短絡するトランジスタＴ３がオンの状態で測定される。このため、これがプログラミングステージ（programming stage）である。一方、トランジスタＴ２は、ダイオードとして動作し、その際、プログラミング電流がトランジスタＴ１及びトランジスタＴ２を介して有機エレクトロルミネッセンス素子に流れ込むようにできる。トランジスタＴ２で検出されるしきい値電圧は、トランジスタＴ３及びトランジスタＴ１がオフのとき、トランジスタＴ２のゲート及びソース端子間に接続されたキャパシタ（容量）Ｃ１に保持される。その次に、駆動波形ＶGPによりトランジスタＴ４がオンになり、有機エレクトロルミネッセンス素子を通過する電流が電源ＶDDにより供給される。トランジスタＴ２の出力特性の勾配（slope）が平坦であれば、キャパシタＣ１において検出され保持されたトランジスタＴ２のしきい値電圧がどのような値であっても、リプロダクション電流（reproduced current）はプログラム電流と等しくなるであろう。しかし、トランジスタＴ４をオンにすることにより、トランジスタＴ２のドレイン−ソース間の電圧は引き上げられ、その結果、出力特性の平坦性により、リプロダクション電流がプログラム電流と等しいレベルに維持される。図２に示された△ＶT2 は、仮想的であって、現実のものではない点に注意してほしい。これは、単に、トランジスタＴ２のしきい値電圧を表現するためだけに使用される。
【０００６】
その後に続く、図２のタイミングチャートにおいてｔ２からｔ５の時間範囲で示されるアクティブプログラミングステージにおいては、理論上は、一定値の電流が供給される。リプロダクションステージはｔ６において開始する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２の回路は、図１に示された回路に対する改良となっているが、制御トランジスタのしきい値のばらつきを完全には補償することはできず、ディスプレイ領域における画像の輝度のばらつきは依然として残されている。
【０００８】
本発明は、改良された駆動回路の提供を試みるものである。その有機エレクトロルミネッセンス素子への応用においては、本発明は、画素駆動トランジスタのしきい値電圧の変動をより良好に補償可能な、改良された画素駆動回路の提供を試み、その結果、パネルのディスプレイ領域におけるより均一な画素の輝度、及び画像品質の向上を提供する。
【０００９】
【課題を解決するために手段】
本発明に係る駆動回路は、電流駆動素子を駆動するための駆動回路であって、前記駆動回路は、ｎチャンネル型トランジスタと、ｐチャンネル型トランジスタと、前記ｎチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第１のスイッチングトランジスタと、前記ｐチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第２のスイッチングトランジスタと、を含み、前記電流駆動素子は、前記ｎチャンネル型トランジスタと前記ｐチャンネル型トランジスタとの間に接続されていること、を特徴とする。
上記の駆動回路において、前記ｎチャンネル型トランジスタ及びｐチャンネル型トランジスタは、ポリシリコン薄膜トランジスタからなることが好ましい。
上記の駆動回路において、前記ｎチャンネル型トランジスタのしきい値電圧は、ｐチャンネル型トランジスタのしきい値電圧と等しくすることが好ましい。
上記の駆動回路において、前記ｎチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第１のストレージキャパシタと、前記ｐチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第２のストレージキャパシタ（storage capacitors、保持容量）と、をさらに含むようにしてもよい。
上記の駆動回路であって、データ信号源において生成したデータ電流がプログラミングステージ（programming stage）中に前記ｎチャンネル型トランジスタとｐチャンネル型トランジスタを流れることにより、前記データ電流に応じた動作電圧が前記第１のストレージキャパシタ及び前記第２のストレージキャパシタに保持され、リプロダクションステージreproduction stage）中に、前記動作電圧に応じた電流レベルを有する駆動電流が、前記電流駆動素子に供給されるようにしてもよい。
本発明に係る他の駆動回路は、電流駆動素子を駆動するための駆動回路であって、前記駆動回路は、ｎチャンネル型トランジスタと、ｐチャンネル型トランジスタと、前記ｎチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第１のストレージキャパシタと、前記ｐチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第２のストレージキャパシタと、を含み、
データ信号源において生成したデータ電流がプログラミングステージ（programming stage）中に前記ｎチャンネル型トランジスタとｐチャンネル型トランジスタを流れることにより、前記第１のストレージキャパシタ及び前記第２のストレージキャパシタに前記データ電流に応じた動作電圧が保持され、前記動作電圧に応じた電流レベルを有する駆動電流がリプロダクションステージ（reproduction stage）中に前記電流駆動素子に供給されることを特徴とする。
上記の駆動回路において、さらに前記データ信号源からの前記ｎチャンネル型トランジスタ及び前記ｐ型チャンネル型トランジスタへの前記データ電流の供給を制御する前記第１のスイッチ手段をさらに含むようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記データ電流は、前記ｎチャンネル型トランジスタ及び前記ｐチャンネル型トランジスタから前記データ信号源へ流れるようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記プログラミングステージ中に、前記ｎチャンネル型トランジスタがダイオードとして動作するようにバイアスすべく接続された第２のスイッチ手段と、前記プログラミングステージ中に、前記ｐチャンネル型トランジスタがダイオードとして動作するようにバイアスすべく接続された第３のスイッチ手段と、をさらに含むようにしてもよい。
上記の駆動回路において、前記電流駆動素子は、前記ｎチャンネル型トランジスタと前記ｐチャンネル型トランジスタとの間に接続されていてもよい。
上記の駆動回路において、さらに２つのアクティブ素子を含み、前記２つのアクティブ素子は前記電流駆動素子を介して接続されていてもよい。
上記の駆動回路において、前記電流駆動素子はエレクトロルミネッセンス素子であってもよい。
ｎチャンネル型トランジスタとｐチャンネル型トランジスタとを備え、電流駆動素子を駆動する駆動回路の駆動方法であって、前記ｎチャンネル型トランジスタ及び前記ｐチャンネル型トランジスタを流れるデータ電流の電流経路を生じさせ、前記ｎチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第１のストレージキャパシタ及び前記ｐチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第２のストレージキャパシタに前記データ電流のレベルに応じた動作電圧を保持する第１のステップと、前記動作電圧に応じた電流レベルを有する駆動電流を前記電流駆動素子に供給する第２のステップと、を含むことを特徴とする。
上記の駆動回路の駆動方法において、前記第１のステップにおいて、前記ｎチャンネル型及び前記ｐチャンネル型トランジスタをダイオードとして動作させるようにしてもよい。
本発明に係る有機エレクトロルミネッセンス装置は、上記の駆動回路を有する。
本発明に係る電子機器は、上記の有機エレクトロルミネッセンス装置を備える。
本発明に係る駆動回路は、電流駆動素子と、２つのトランジスタとを有し、前記２つのトランジスタは前記電流駆動素子を介して接続され、前記２つのトランジスタの各々のゲートは、キャパシタに接続されていることを特徴とする。
本発明に係る電気光学装置は、上記の駆動回路を含む。
本発明に係る電子機器は、上記の電気光学装置を備える。
本発明の第１の様態によれば、電流駆動素子のための駆動回路であって、前記回路は、前記電流駆動素子に供給される電流を互いに協働して制御すべく動作するように接続された、ｎチャンネル型トランジスタと、これに相補するｐチャンネル型トランジスタとを有する駆動回路が提供される。
【００１０】
有益には、前記電流駆動素子はエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子である。
【００１１】
好ましくは、前記駆動回路は、前記ｎチャンネル型及び前記ｐチャンネル型のトランジスタのそれぞれに対するストレージキャパシタ（storage capacitors、保持容量）と、それぞれのデータ電圧パルスに対して前記ｎチャンネル型及び前記ｐチャンネル型のトランジスタのそれぞれへの通路を生ずるように接続された、それぞれのスイッチ手段とを有する。
【００１２】
効果的には、前記駆動回路はさらに、プログラミングステージ（programming stage）中に、前記ｎチャンネル型トランジスタ及び前記ｐチャンネル型トランジスタそれぞれの動作電圧を保持する、それぞれのストレージキャパシタと、前記プログラミングステージ中に、電流データ信号源から前記ｎチャンネル型と前記ｐチャンネル型のトランジスタ及び前記電流駆動素子を流れる第１の電流経路を生ずるように接続された第１のスイッチ手段と、リプロダクションステージ（reproduction stage）中に、前記ｎチャンネル型と前記ｐチャンネル型のトランジスタ及び前記電流駆動素子を流れる第２の電流経路を生ずるように接続された第２のスイッチ手段とを有する。
【００１３】
別の実施形態では、前記第１のスイッチ手段及び前記電流データ信号源は、前記電流駆動素子に対する電流源を提供すべく動作するように接続されている。
【００１４】
さらに別の実施形態では、前記第１のスイッチ手段及び前記電流データ信号源は、前記電流駆動素子に対する電流シンクを提供すべく動作するように接続されている。
【００１５】
本発明の第２の様態によれば、電流駆動素子への電流供給を制御する方法であって、前記電流駆動素子への電流供給を互いに協働して制御すべく動作するように接続された、ｎチャンネル型トランジスタ及びｐチャンネル型トランジスタを設けることを有する方法が提供される。
【００１６】
好ましくは、前記方法は、前記ｎチャンネル型及び前記ｐチャンネル型のトランジスタのそれぞれに対するストレージキャパシタと、それぞれのデータ電圧パルスに対して前記ｎチャンネル型及び前記ｐチャンネル型のトランジスタのそれぞれへの通路を生ずるように接続された、それぞれのスイッチ手段とを備えるステップをさらに有し、そのため、前記電流駆動素子に対する電圧駆動回路を構成すべく動作する。
【００１７】
効果的には、前記方法は、前記ｎチャンネル型及び前記ｐチャンネル型のトランジスタが第１モードで動作せしめられ、電流データ信号源から前記ｎチャンネル型及び前記ｐチャンネル型のトランジスタと前記電流駆動素子へ流れる電流経路を生じさせ、前記ｎチャンネル型及び前記ｐチャンネル型のトランジスタのそれぞれの動作電圧が、それぞれの前記ストレージキャパシタに保持されるプログラミングステージを備えるステップと、第２モード及び前記ｎチャンネル型及び前記ｐチャンネル型トランジスタと前記電流駆動素子へと流れる第２の電流経路が生ずるリプロダクションステージを備えるステップとを有する。
【００１８】
有益には、本発明は、前記電流駆動素子がエレクトロルミネッセンス素子であるような、前述のいずれかの発明の方法を含む、エレクトロルミネッセンスディスプレイへの電流供給を制御する方法を提供する。
【００１９】
本発明の第３の様態によれば、請求項１乃至１２のいずれかに記載の駆動回路を有する有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ装置をも提供する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、さらに、具体例を若干の例を挙げて、添付の図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
本発明の駆動回路の概念を図３に示す。有機エレクトロルミネッセンス（ＯＥＬ）素子は、この有機エレクトロルミネッセンス素子を通って流れる電流用のアナログ電流制御として、協働して動作する２つのトランジスタＴ12及びＴ15の間に連結されている。トランジスタＴ12は、ｐチャンネル型トランジスタであり、トランジスタＴ15は、ｎチャンネル型トランジスタである。それゆえ両者は、協働して、有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる電流のアナログ制御を行う相補型のペアとして動作する。
【００２２】
前述したように、薄膜トランジスタアナログ回路設計において最も重要なパラメーターの１つは、しきい値電圧ＶTである。回路中のいかなるばらつき△ＶTも、回路全体の性能に深刻な影響を与える。しきい値電圧のばらつきは、トランジスタのゲート−ソース電圧特性に対するソースからドレインへの電流の固定水平シフト（rigid horizontal shift）とみなすことができ、トランジスタのゲートにおけるインターフェースチャージ（interface charge）により引き起こされる。
【００２３】
本発明において、以下のことが認識された。すなわち、用いる製造方法のため、薄膜トランジスタデバイスのアレイでは、隣接する、又は比較的近接した薄膜トランジスタ同士は、同じ、又はほぼ等しい値のしきい値電圧△ＶTを示す可能性が高いということである。さらには、ｐチャンネル型薄膜トランジスタ及びｎチャンネル型薄膜トランジスタが等しい△ＶTを有することの効果は、相補的なので、それぞれ１つのｐチャンネル型薄膜トランジスタとｎチャンネル型薄膜トランジスタからなる薄膜トランジスタペアを用いることにより、しきい値電圧△ＶTの変動の補正を実現することができ、有機エレクトロルミネッセンス素子に流れる駆動電流のアナログ制御を実現する、ということが認識された。そのため、駆動電流を、しきい値電圧の変動とは無関係に供給することができる。このような概念を図３に示している。
【００２４】
図４は、図３に示した有機エレクトロルミネッセンス素子を流れるドレイン電流の、トランジスタＴ12及びＴ15の様々なしきい値電圧値△ＶT、△ＶT1、△ＶT2に対するばらつきを示している。電圧Ｖ1、Ｖ2、及びＶDは、それぞれトランジスタＴ12、Ｔ15、及び有機エレクトロルミネッセンス素子の両端にかかる、電圧源ＶDDからの電圧である。トランジスタＴ12とトランジスタＴ15が等しいしきい値電圧を有し、それが△ＶT＝０であるとすれば、有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる電流は、図４における、ｐチャンネル型トランジスタＴ12の特性曲線とｎチャンネル型トランジスタＴ15の特性曲線との交点Ａで与えられる。これを値Ｉ0で示している。
【００２５】
次に、ｐチャンネル型とｎチャンネル型トランジスタのしきい値電圧が△ＶT1に変化したとすると、有機エレクトロルミネッセンス素子への電流Ｉ1は交点Ｂに定まる。同様に、しきい値電圧が△Ｖ2に変化したときには有機エレクトロルミネッセンス素子への電流Ｉ2は、交点Ｃで与えられる。しきい値電圧が変動しても、有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる電流の変化は最小限にとどまることが、図４からわかる。
【００２６】
図５は、電圧駆動式回路として構成された画素駆動回路を示している。この回路は、相補的なペアとして動作し、協働して有機エレクトロルミネッセンス素子のアナログ電流制御となる、ｐチャンネル型トランジスタＴ12及びｎチャンネル型トランジスタＴ15を有する。この回路は、トランジスタＴ12とＴ15のそれぞれに結合した、ストレージキャパシタ（保持容量）Ｃ12及びＣ15、及びスイッチングトランジスタＴA及びＴBを有する。トランジスタＴA及びＴBがオンで、画素が選択されていないとき、データ電圧信号Ｖ1及びＶ2が、ストレージキャパシタＣ12とＣ15のそれぞれに保持される。トランジスタＴA及びＴBは、トランジスタＴA及びＴBのゲートに印加されるアドレッシング信号φ１及びφ２の選択制御のもとで、パスゲート（pass gate）として機能する。
【００２７】
図６は、電流プログラム式有機エレクトロルミネッセンス素子駆動回路として構成された、本発明による駆動回路を示している。前記電圧駆動回路と同様に、ｐチャンネル型トランジスタＴ12及びｎチャンネル型トランジスタＴ15は、有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＥＬＤ）のアナログ制御として機能するように結合されている。トランジスタＴ12及びＴ15のそれぞれには、ストレージキャパシタＣ1及びＣ2、スイッチングトランジスタＴ1及びＴ6が設けられている。図６には、この回路の駆動波形も示されている。どの瞬間にもオンとなるのは、トランジスタ群Ｔ1、Ｔ3、及びＴ6、もしくはトランジスタＴ4のどちらか一方だけである。トランジスタＴ1及びＴ6は、それぞれ、トランジスタＴ12及びＴ15のドレイン−ゲート間に接続されており、印加される波形ＶSELに応じてトランジスタＴ12及びＴ15を、ダイオードとしての動作と飽和モードのトランジスタとしての動作とのいずれかに切り替えを行う。トランジスタＴ3もまた、波形ＶSELを受信するように接続されている。トランジスタＴ1及びＴ6は、これらのトランジスタを流れる信号が同じ大きさ（magnitude）になることを確実にするため、いずれもｐチャンネル型トランジスタとしている。これは、波形ＶSELの遷移の際、有機エレクトロルミネッセンス素子を流れるスパイク電流（spike current）を確実に最小限に保つためである。
【００２８】
図６に示した回路は、公知の電流プログラム式画素駆動回路と、各表示期間（display period）がプログラミングステージ（programming stage）及びディスプレイステージ（display stage）を有する点では同様であるが、有機エレクトロルミネッセンス素子駆動電流を、相補型のチャンネルトランジスタのペアＴ12及びＴ15により制御するという特長をさらに有する。図６に示す駆動波形を参照すると、この駆動回路の表示期間は、時刻ｔ０からｔ６までである。初期状態では、トランジスタＴ4がオンで、トランジスタＴ1、Ｔ3、及びＴ6がオフである。トランジスタＴ4は、波形ＶGPによって時刻ｔ１にオフになり、トランジスタＴ1、Ｔ3、及びＴ6は、時刻ｔ３に波形ＶSELによってＯＮになる。トランジスタＴ1及びＴ6がオンになると、ｐチャンネル型トランジスタＴ12及びその相補するｎチャンネル型トランジスタＴ15は、ダイオードとなる第１モードで動作する。当該フレーム期間中の駆動波形は、電流源ＩDATより、時刻ｔ２から利用可能であり、この波形は時刻ｔ３にオンになるとトランジスタＴ3を通過する。トランジスタＴ12及びＴ15の検出される（detected）しきい値電圧は、キャパシタ（容量）Ｃ1及びＣ2に保持される。図６ではこれらを、仮想的な電圧源△ＶT12及び△ＶT15として示している。
【００２９】
その後、トランジスタＴ1、Ｔ3、及びＴ6は時刻ｔ４にオフとなり、トランジスタＴ4が時刻ｔ５にオンとなる。そして次に、有機エレクトロルミネッセンス素子（ＯＥＬＤ）を流れる電流が電源ＶDDから、第２モードすなわち飽和モードのトランジスタとして動作する、ｐチャンネル型トランジスタＴ12及びｎチャンネル型トランジスタＴ15による制御のもとで供給される。次のことが理解されるであろう、図４について前述したように、有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる電流は相補型のｐチャンネル型トランジスタＴ12及びｎチャンネル型トランジスタＴ15により制御されるので、一方のトランジスタにおけるしきい値電圧のいかなるばらつきも、他の反対側のチャンネルのトランジスタによって補償される。
【００３０】
図６に示す電流プログラム式駆動回路では、スイッチングトランジスタＴ3は、ｐチャンネル型トランジスタＴ12に接続されており、電流源として動作する駆動波形ＩDATのソースを有する。しかし、スイッチングトランジスタＴ3は、図7に示すように、ｎチャンネル型トランジスタＴ15と結合させてもよい。図７では、ＩDATは電流シンクとして動作する。図７の回路動作のその他の点は、すべて図６の回路と同じである。
【００３１】
図８から図１１は、本発明による改良された画素駆動回路のＳＰＩＣＥシミュレーションを示す。
【００３２】
図８を参照すると、有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる電流を制御する、ｐチャンネル型トランジスタ及びｎチャンネル型トランジスタの協働による補償効果を示すべくシミュレーションするために、駆動波形ＩDAT、ＶGP、ＶSEL、及び３つの値のしきい値電圧、すなわち−１ボルト、０ボルト、＋１ボルトが示されている。図８からわかるように、初期状態ではしきい値電圧△ＶTは−１ボルトに設定され、０.３×１０^−４秒の時点で０ボルトに増加し、０.６×１０^−４秒の時点でさらに＋１ボルトに増加する。しかし、図９からわかるように、しきい値電圧のそのようなばらつきにも関わらず、有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる駆動電流は、比較的無変化なままである。
【００３３】
有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる駆動電流の比較的な安定性は、図１０においてよりはっきりと見て取れる。この図では、図９における応答プロットを拡大している。
【００３４】
図１０から解ることは、しきい値電圧△ＶTが０の値をとるときの駆動電流値を基準とすると、しきい値電圧△ＶTが−１ボルトに変化すると有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる駆動電流に約１.２％の変化が生じ、しきい値電圧△ＶTが＋１ボルトに変化すると有機エレクトロルミネッセンス素子を流れる駆動電流に約１.７％の変化が生ずることである。駆動電流のばらつき８．７％を単なる参考のために示しているが、このばらつきはガンマ補正によって補償できることは、当業者には周知であるので本発明に関しての説明は省略する。
【００３５】
図１１は、0.2マイクロアンペアから1.0マイクロアンペアの範囲のＩDATレベルに対して、改良された有機エレクトロルミネッセンス素子駆動電流の制御が、本発明によるｐチャンネル型及び反対のｎチャンネル型トランジスタを使用することにより維持される様子を示している。
【００３６】
以上の説明から、次のことが分かるであろう。ｐチャンネル型のトランジスタ及び反対のｎチャンネル型のトランジスタを、協働させて、エレクトロルミネッセンスデバイスを流れる駆動電流のアナログ制御として使用することにより、ｐチャンネル型又はｎチャンネル型のトランジスタ単独のしきい値電圧におけるばらつきとは異なる、改良された補償効果が得られる。
【００３７】
好ましくは、ｎチャンネル型及びｐチャンネル型トランジスタは、同じしきい値電圧△ＶTを有する両トランジスタの補償効果を最大に引き出すために、有機エレクトロルミネッセンス素子ＯＥＬディスプレイの製造工程において、隣接又は近接したトランジスタとして製造することが好ましい。これらｐチャンネル型及びｎチャンネル型トランジスタは、両者の出力特性を比較することにより、さらにマッチングを行うこととしてもよい。
【００３８】
図１２は、ある有機エレクトロルミネッセンス素子装置における画素駆動回路の実装状態を表す模式的断面図である。図１２において、符号１３２は正孔注入層を示し、符号１３３は有機エレクトロルミネッセンス層を示し、符号１５１は抵抗もしくは分離体（separating structure）を示す。スイッチング薄膜トランジスタ１２１及びｎチャンネル型の電流薄膜トランジスタ（current thin film transistor）１２２には、例えば公知の薄膜トランジスタ液晶ディスプレイ装置などにおいて使用されるような、トップゲートストラクチャ（top-gate structure）や最高温度が摂氏６００度以下の製造方法などの、低温ポリシリコン薄膜トランジスタに通常使用される構造及び方法を採用する。しかし、その他の構造や方法なども使用可能である。
【００３９】
正置（forward oriented）有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ素子１３１は、アルミニウム製画素電極１１５、ＩＴＯ製の対向する電極１１６、正孔注入層１３２、及び有機エレクトロルミネッセンス層１３３から構成される。正置有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ素子１３１において、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ装置の電流の向きは、ＩＴＯ製の対向する電極１１６からアルミニウム製画素電極１１５への向きに設定することができる。
【００４０】
正孔注入層１３２及び有機エレクトロルミネッセンス層１３３は、抵抗１５１を画素間の分離構造体として利用しつつ、インクジェット方式印刷方法により形成することができる。ＩＴＯ製の対向する電極１１６は、スパッタリングにより形成することができる。しかし、これらの構成要素を形成するために、これ以外の方法を用いることも可能である。
【００４１】
本発明を用いたディスプレイパネル全体の典型的なレイアウトを図１３に模式的に示す。このパネルは、アナログ電流プログラム式画素を有するアクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッセンス素子２００、レベルシフタを有する一体化（integrated）薄膜トランジスタ走査ドライバ２１０、フレキシブルＴＡＢテープ２２０、及び一体化ＲＡＭ／コントローラ（integrated RAM/controller）付き外部アナログドライバＬＳＩ２３０から構成される。もちろんこれは、本発明を利用して実現可能なパネル構成の一例に過ぎない。
【００４２】
有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ装置の構造は、上記のものに限定されるものではない。その他の構造も適用可能である。
【００４３】
本発明の改良された画素駆動回路は、多種多様な機器に使用されるディスプレイ装置において使用可能である。例えば、携帯電話、ラップトップＰＣ、ＤＶＤプレイヤー、カメラ、現場機器などのモバイル機器ディスプレイ、又は、デスクトップコンピュータ、閉回路テレビ（ＣＣＴＶ）、写真アルバム（photo album）などのポータブル機器ディスプレイ、又は、制御室内機器のディスプレイなどの産業用ディスプレイなどである。
【００４４】
上述の有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ装置を使用した電子機器について幾つか以下に説明する。
【００４５】
＜１：モバイルコンピュータ＞
上述の実施形態のうちの１つによるディスプレイ装置を適用したモバイルパーソナルコンピュータの例について次に説明する。
【００４６】
図１４は、このパーソナルコンピュータの構成を表す等角投影図である。図中、パーソナルコンピュータ１１００は、キーボード１１０２を含む本体１１０４、及びディスプレイユニット１１０６を備える。このディスプレイユニット１１０６は、本発明により製造されたディスプレイパネルを用いて上述の様に実現されている。
【００４７】
＜２：携帯電話＞
次に、携帯電話のディスプレイ部分に本発明のディスプレイ装置を適用した例について説明する。図１５は、この携帯電話の構成を表す等角投影図である。図中、携帯電話１２００は、複数の操作キー１２０２、スピーカ１２０４、マイク１２０６、及びディスプレイパネル１００を備える。このディスプレイパネル１００は、本発明により製造されたディスプレイパネルを用いて上述の様に実現されている。
【００４８】
＜３：デジタルスチルカメラ＞
次に、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ装置をファインダーとして用いたデジタルスチルカメラについて説明する。図１６はこのデジタルスチルカメラの構成、及び外部装置への接続のを簡単に表す等角投影図である。
【００４９】
通常のカメラは、被写体の光学画像をフィルムに感光させるが、デジタルスチルカメラ１３００は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いて光電変換により、被写体の光学画像から画像信号を生成する。このデジタルスチルカメラ１３００は、ケース１３０２の後面に、ＣＣＤからの画像信号に基づき表示を行う有機エレクトロルミネッセンス素子１００を備える。そのため、このディスプレイパネル１００は、被写体を表示するファインダーとして機能する。光学レンズ及びＣＣＤを有する受光ユニット（photo acceptance unit）１３０４が、ケース１３０２の前面（図の後方）に備わっている。
【００５０】
撮影者が有機エレクトロルミネッセンス素子パネル１００に表示された被写体画像を決定し、シャッターを開放するとＣＣＤからの画像信号が伝送され、回路基板１３０８内のメモリに保存される。このデジタルスチルカメラ１３００では、ケース１３０２の側面にビデオ信号出力端子１３１２及びデータ通信用入出力端子１３１４が設けられている。図に示されているように、必要に応じて、ＴＶモニタ１４３０及びパーソナルコンピュータ１４４０を、それぞれ、ビデオ信号端子１３１２及び入出力端子１３１４に接続する。所定の操作により、回路基板１３０８のメモリに保存された画像信号が、ＴＶモニタ１４３０及びパーソナルコンピュータ１４４０への出力となる。
【００５１】
図１４に示したパーソナルコンピュータ、図１５の携帯電話、及び図１６のデジタルスチルカメラ以外の電子機器の例としては、有機エレクトロルミネッセンス素子ＴＶセット、ビューファインダー式及びモニタリング式のビデオテープ録画機、カーナビゲーションシステム、ポケットベル、電子ノート、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、ＴＶ電話、ＰＯＳシステム端末、及びタッチパネル付きデバイス等が挙げられる。無論、上述の有機エレクトロルミネッセンス装置はこれらの電子機器のディスプレイ部分に適用可能である。
【００５２】
本発明の駆動回路は、ディスプレイユニットの画素内に配置するのみならず、ディスプレイユニット外に配置することも可能である。
【００５３】
前述の説明では、本発明の駆動回路は種々のディスプレイ装置を例として説明した。本発明の駆動回路の用途は、ディスプレイ装置にとどまらず、例えば、磁気抵抗ＲＡＭ、容量センサ（capacitance sensor）、電荷センサ（charge sensor）、ＤＮＡセンサ、暗視カメラ、及びその他多くの装置なども含まれる。
【００５４】
図１７は、本発明の駆動回路の磁気ＲＡＭへの応用を示している。図１７では、磁気ヘッドを符号ＭＨで示している。
【００５５】
図１８は、本発明の駆動回路の磁気ＲＡＭへのもう１つの応用を示している。図１８では、磁気ヘッドを符号ＭＨで示している。
【００５６】
図１９は、本発明の駆動回路の磁気抵抗素子への応用を示している。図１９では、磁気ヘッドを符号ＭＨで、磁気レジスタを符号ＭＲで示している。
【００５７】
上記の説明は何ら限定的でない実例を用いて行われたが、本発明の範囲から逸脱することなく、改良が可能であることが当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ２個のトランジスタを使用した、従来の有機エレクトロルミネッセンス素子画素駆動回路を示している。
【図２】 しきい値電圧補償機能を有する、公知の電流プログラム式有機エレクトロルミネッセンス素子駆動回路を示している。
【図３】 本発明に係る、しきい値電圧の補償機能を実現するための駆動トランジスタの相補型ペアを有する駆動回路の概念を示している。
【図４】 様々なしきい値電圧レベルに対し、図３に示された相補型駆動トランジスタの特性をプロットしたものである。
【図５】 本発明の第１の実施形態による、電圧駆動回路として動作する構成の駆動回路である。
【図６】 本発明の第２の実施形態による、電流プログラム式駆動回路として動作する構成の駆動回路である。
【図７】 本発明の第３の実施形態による、電流プログラム式駆動回路である。
【図８】 図６に示した回路のＳＰＩＣＥシミュレーションの結果である。
【図９】 図６に示した回路のＳＰＩＣＥシミュレーションの結果である。
【図１０】 図６に示した回路のＳＰＩＣＥシミュレーションの結果である。
【図１１】 図６に示した回路のＳＰＩＣＥシミュレーションの結果である。
【図１２】 本発明の一実施形態による、有機エレクトロルミネッセンス素子及び駆動回路の実装状態の模式的断面図である。
【図１３】 本発明を用いた有機エレクトロルミネッセンス素子ディスプレイパネルの簡単化された平面図である。
【図１４】 本発明の駆動回路を有するディスプレイ装置を使用したモバイルパーソナルコンピュータの模式図である。
【図１５】 本発明の駆動回路を有するディスプレイ装置を使用した携帯電話の模式図である。
【図１６】 本発明の駆動回路を有するディスプレイ装置を使用したデジタルカメラの模式図である。
【図１７】 本発明の駆動回路の磁気ＲＡＭへの応用を示している。
【図１８】 本発明の駆動回路の磁気ＲＡＭへの別の応用を示している。
【図１９】 本発明の駆動回路の磁気抵抗素子への応用を示している。
【符号の説明】
Ｔ12 ｐ型トランジスタ
Ｔ15 ｎ型トランジスタ
ＶT しきい値電圧
Ｖ1、Ｖ2、ＶD 電圧
ＩDAT、ＶGP、ＶSEL 駆動波形
Ｃ12、Ｃ15 ストレージキャパシタ（保持容量）
ＴA、ＴB トランジスタ
Ｔ1、Ｔ6 スイッチングトランジスタ
Ｔ3、Ｔ4 トランジスタ
Ｃ1、Ｃ2 ストレージキャパシタ（保持容量）
１３２ 正孔注入層
１３３ 有機エレクトロルミネッセンス層
１５１ 抵抗
１２１ スイッチング薄膜トランジスタ
１２２ ｎチャンネル型電流薄膜トランジスタ
１３１ 有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ
１１５、１１６ 画素電極
２００ アクティブマトリクス型有機エレクトロルミネッセンス素子
２１０ 薄膜トランジスタスキャンニングドライバ
２２０ フレキシブルＴＡＢテープ
２３０ 外部アナログドライバ
１１００ パーソナルコンピュータ
１２００ 携帯電話
１３００ デジタルスチルカメラ

Claims (19)

1. 電流駆動素子を駆動するための駆動回路であって、
   前記駆動回路は、
   ｎチャンネル型トランジスタと、
   ｐチャンネル型トランジスタと、
   前記ｎチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第１のスイッチングトランジスタと、
   前記ｐチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第２のスイッチングトランジスタと、を含み、
   前記電流駆動素子は、前記ｎチャンネル型トランジスタと前記ｐチャンネル型トランジスタとの間に接続されていること、
   を特徴とする駆動回路。
2. 請求項１に記載の駆動回路において、
   前記ｎチャンネル型トランジスタ及びｐチャンネル型トランジスタは、ポリシリコン薄膜トランジスタからなること、
   を特徴とする駆動回路。
3. 請求項１又は２に記載の駆動回路において、
   前記ｎチャンネル型トランジスタのしきい値電圧は、ｐチャンネル型トランジスタのしきい値電圧と等しいこと、
   を特徴とする駆動回路。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の駆動回路において、
   前記ｎチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第１のストレージキャパシタと、
   前記ｐチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第２のストレージキャパシタと、をさらに含むこと、
   を特徴とする駆動回路。
5. 請求項４に記載の駆動回路であって、
   データ信号源において生成したデータ電流がプログラミングステージ（programming stage）中に前記ｎチャンネル型トランジスタとｐチャンネル型トランジスタとを流れることにより、前記データ電流に応じた動作電圧が前記第１のストレージキャパシタ及び前記第２のストレージキャパシタに保持され、
   前記動作電圧に応じた電流レベルを有する駆動電流がリプロダクションステージ（reproduction stage）中に前記電流駆動素子に供給されること、
   を特徴とする駆動回路。
6. 電流駆動素子を駆動するための駆動回路であって、
   前記駆動回路は、
   ｎチャンネル型トランジスタと、
   ｐチャンネル型トランジスタと、
   前記ｎチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第１のストレージキャパシタと、
   前記ｐチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第２のストレージキャパシタと、を含み、
   データ信号源において生成したデータ電流がプログラミングステージ中に前記ｎチャンネル型トランジスタとｐチャンネル型トランジスタとを流れることにより、前記データ電流に応じた動作電圧が前記第１のストレージキャパシタ及び前記第２のストレージキャパシタに保持され、
   リプロダクションステージ中に、前記動作電圧に応じた電流レベルを有する駆動電流が、前記電流駆動素子に供給されること、
   を特徴とする駆動回路。
7. 請求項５又は６に記載の駆動回路において、
   さらに前記データ信号源からの前記ｎチャンネル型トランジスタ及び前記ｐ型チャンネル型トランジスタへの前記データ電流の供給を制御する前記第１のスイッチ手段をさらに含むこと、
   を特徴とする駆動回路。
8. 請求項５乃至７のいずれかに記載の駆動回路において、
   前記データ電流は、前記ｎチャンネル型トランジスタ及び前記ｐチャンネル型トランジスタから前記データ信号源へ流れること、
   を特徴とする駆動回路。
9. 請求項５乃至７のいずれかに記載の駆動回路において、
   前記プログラミングステージ中に、前記ｎチャンネル型トランジスタがダイオードとして動作するようにバイアスすべく接続された第２のスイッチ手段と、
   前記プログラミングステージ中に、前記ｐチャンネル型トランジスタがダイオードとして動作するようにバイアスすべく接続された第３のスイッチ手段と、をさらに含むこと、
   を特徴とする駆動回路。
10. 請求項６に記載の駆動回路において、
    前記電流駆動素子は、前記ｎチャンネル型トランジスタと前記ｐチャンネル型トランジスタとの間に接続されていること、
    を特徴とする駆動回路。
11. 請求項８に記載の駆動回路において、
    さらに２つのアクティブ素子を含み、
    前記２つのアクティブ素子は前記電流駆動素子を介して接続されていること、
    を特徴とする駆動回路。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の駆動回路において、前記電流駆動素子はエレクトロルミネッセンス素子であること、
    を特徴とする駆動回路。
13. ｎチャンネル型トランジスタとｐチャンネル型トランジスタとを備え、電流駆動素子を駆動する駆動回路の駆動方法であって、
    前記ｎチャンネル型トランジスタ及び前記ｐチャンネル型トランジスタを流れるデータ電流の電流経路を生じさせ、前記ｎチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第１のストレージキャパシタ及び前記ｐチャンネル型トランジスタのゲートに接続された第２のストレージキャパシタに前記データ電流のレベルに応じた動作電圧を保持する第１のステップと、
    前記動作電圧に応じた電流レベルを有する駆動電流を前記電流駆動素子に供給する第２のステップと、を含むこと、
    を特徴とする駆動回路の駆動方法。
14. 請求項１３に記載の駆動回路の駆動方法において、
    前記第１のステップにおいて、前記ｎチャンネル型及び前記ｐチャンネル型トランジスタをダイオードとして動作させること、
    を特徴とする駆動回路の駆動方法。
15. 請求項１乃至１２のいずれかに記載の駆動回路を有する有機エレクトロルミネッセンス装置。
16. 請求項１５に記載の有機エレクトロルミネッセンス装置を備えた電子機器。
17. 電流駆動素子と、
    ２つのトランジスタとを有し、
    前記２つのトランジスタは前記電流駆動素子を介して接続され、
    前記２つのトランジスタの各々のゲートは、キャパシタに接続されていること、
    を特徴とする駆動回路。
18. 請求項１７に記載の駆動回路を含む電気光学装置。
19. 請求項１８に記載の電気光学装置を含む電子機器。

Images