JP4069408B2 - 電子回路及びその駆動方法、及び電子装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子素子の駆動制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ信号に応じた電圧をゲート端子に印加することによりトランジスタの導通状態を制御して有機ＥＬ素子に供給する電流量を設定する方式では、トランジスタの閾値電圧等のバラツキの影響を受ける。一般に、多数の有機ＥＬ素子を備える表示装置の駆動には、各々の有機ＥＬ素子を駆動するための薄膜トランジスタが用いられるが、シリコンベースのトランジスタに比べて薄膜トランジスタの特性のバラツキが顕著であるため、中間階調を得るための電流量を正確に有機ＥＬ素子に供給することは困難である。このようなトランジスタの特性のバラツキを補償する方法として、電流プログラム方式が提案されている。
【０００３】
電流プログラム方式は発光階調に応じて電流出力回路から供給される電流（プログラミング電流）に応じた電荷量を保持キャパシタに保持し、有機ＥＬ素子へ供給される順バイアス電流（駆動電流）を供給する駆動トランジスタのゲート端子を当該保持キャパシタに充電された電圧によって制御する方式であり、このため、トランジスタの閾値電圧等の特性のバラツキを補償して、プログラミング電流値とほぼ同じ値の駆動電流で有機ＥＬ素子を駆動できる特徴がある。このように、電流値に応じて発光階調を設定する一連の操作は「電流プログラミング」と称されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電流プログラム方式では、保持キャパシタへの電荷の蓄積に電流を用いるため、小電流でプログラミングを行うと配線容量の影響でプログラミングに時間を要するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は低階調レベルでのデータの書き込み遅延を低減し、画素回路の高速駆動を可能とする電子回路及びその駆動方法、電子装置、電気光学装置及び電子機器を提案することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子回路は、電子素子と、前記電子素子に供給する電流量を導通状態に応じて制御する第１のトランジスタと、少なくとも前記第１のトランジスタを通過するプログラミング電流を電圧に変換して、前記第１のトランジスタの第１のゲート端子に印加される電圧値を第１の電圧値に設定するための電流−電圧変換を行う電流−電圧変換手段と、前記第１のゲート端子に印加される電圧値を前記第１の電圧値から前記第１の電圧値に比して前記第１のトランジスタの前記導通状態を減ずるように設定された第２の電圧値に変化させる電圧調整手段と、を備え、前記電圧調整手段は、容量素子と前記容量素子と電圧源との間に接続された第２のトランジスタと、を含み、前記第２のトランジスタを介して前記容量素子と前記電圧源とが電気的に接続されることにより、前記第１のゲート端子に印加される電圧値は、前記第１の電圧値から前記第２の電圧値に変化すること、を特徴とする。
本発明に係る電子回路は、電子素子と、前記電子素子に直列に接続された第１のトランジスタと、容量素子と、前記容量素子と電圧源との間に接続された第２のトランジスタと、を備え、第１の期間において、前記第１のトランジスタの第１のゲート端子に印加される電圧値は第１の電圧値に設定され、第２の期間において、前記第２のトランジスタを介して前記容量素子と前記電圧源とが電気的に接続されることにより、前記第１のゲート端子に印加される電圧値は前記第１の電圧値から前記第１の電圧値に比して前記第１のトランジスタの前記導通状態を減ずるように設定された第２の電圧値に変化すること、を特徴とする。
前記プログラミング電流はデータ信号に基づいて設定される。
前記電子素子は電気光学素子である。
前記容量素子は、第１の電極と第２の電極とを含み、前記第１の電極は、前記第１のゲート端子に接続され、前記第２の電極は、前記第２のトランジスタに接続されている。
本発明に係る電子装置は、上記電子回路を備える。
本発明に係る電子回路の駆動方法は、電子素子と、前記電子素子に直列に接続された第１のトランジスタと、容量素子と、前記容量素子と電圧源との間に接続された第２のトランジスタと、を備えた電子回路の駆動方法であって、第１の期間において、前記第１のトランジスタの第１のゲート端子に印加される電圧値を第１の電圧値に設定し、第２の期間において、前記第２のトランジスタを介して前記容量素子と前記電圧源とを電気的に接続することにより、前記第１のゲート端子に印加される電圧値を前記第１の電圧値から前記第１の電圧値に比して前記第１のトランジスタの前記導通状態を減ずるように設定された第２の電圧値に変化させること、を特徴とする。
前記容量素子は、第１の電極と第２の電極とを有し、前記第２の期間において、前記第２のトランジスタを介して前記第２の電極と前記電圧源とが電気的に接続される。
前記電子素子は電気光学素子である。
また、上記の課題を解決するため、本発明の電子回路は、電子素子に電流を供給するトランジスタと、前記トランジスタのゲート端子に印加する電圧値に対応した電荷量を保持する電荷保持手段とを備え、前記電荷保持手段は第１の容量素子を含み、前記第１の容量素子は可変電圧供給手段に接続可能である。
【０００７】
かかる構成により、可変電圧供給手段から供給される電圧変化を第１の容量素子を介してゲート端子に伝達することで、トランジスタの導通状態を制御することができる。
【０００８】
ここで、「電荷保持手段」とは電荷蓄積機能を有する回路素子一般をいい、特に限定されるものではない。
【０００９】
また、「可変電圧供給手段」とは可変電圧を供給するための手段をいい、供給電圧レベルを任意に可変できる可変電圧源だけでなく、電圧レベルの異なる複数の電圧源の電源出力をスイッチを介して切換出力する場合も含むものとする。
【００１０】
また、「電子素子」とは電子回路を構成する回路素子一般をいい、特に限定されるものではない。
【００１１】
好ましくは、前記第１の容量素子は前記可変電圧供給手段から供給される電圧変化を前記ゲート端子に伝達することで、前記トランジスタの導通状態を制御する。
【００１２】
可変電圧供給手段の電圧変化を容量カップリングを介してゲート端子に伝達することで、ゲート端子の電位変化を迅速に制御することが可能となる。
【００１３】
好ましくは、前記第１の容量素子の一方の電極を前記トランジスタのゲート端子に接続し、他方の電極を少なくとも１つのスイッチング素子を介して前記可変電圧供給手段に接続可能とする。
【００１４】
かかる構成により、可変電圧供給手段からの電圧変化をスイッチング素子を介して容量素子に伝達することができる。
【００１５】
好ましくは、前記電荷保持手段は、さらに第２の容量素子を含み、前記第２の容量素子の一方の電極は前記ゲート端子に接続され、他方の電極は電源線に接続可能である。
【００１６】
かかる構成により、第２の容量素子に蓄積された電圧によって、トランジスタのゲート端子の電圧を調整することができる。
【００１７】
好ましくは、前記トランジスタは、少なくとも１つのスイッチング素子を介して電流出力回路に接続することが可能とする。
【００１８】
ここで、電流出力回路とは、データ信号に対応して出力電流値が定められる電流源をいう。電子素子として有機ＥＬ素子などの電流駆動型発光素子を例にとると、データ信号は発光階調に対応する。
【００１９】
好ましくは、前記第２の容量素子は、前記トランジスタを通過して前記電流出力回路から出力される出力電流に応じた電荷を保持する一方、前記トランジスタのドレイン端子若しくはソース端子から前記出力電流と同程度の電流を出力させるために前記ゲート端子に印加される電圧を調整する。
【００２０】
電子素子として、例えば、電気光学素子が好ましく、特に、電流駆動型発光素子が好適である。電気光学素子とは、電気的作用により自発光し、若しくは外部から供給される光の光学的状態を変化させる素子一般をいい、液晶素子、電気泳動素子、エレクトロルミネセンス素子、電子放出素子などを含む。また、電流駆動型発光素子とは、外部からの電流供給により発光する素子をいい、エレクトロルミネセンス素子などがこれに該当する。
【００２１】
好ましくは、前記出力電流の値は前記電子素子の発光階調に対応して設定する。電流出力回路からの出力電流の値を発光階調に対応して設定することで、表示階調を制御することができる。
【００２２】
本発明の電子回路は、電子素子と、前記電子素子に供給する電流量を、導通状態に応じて制御するトランジスタと、少なくとも前記トランジスタを通過する電流を電圧に変換して、前記トランジスタのゲート端子に印加される電圧値の初期値を設定するための電流−電圧変換を行う電流−電圧変換手段と、前記電流−電圧変換後において、前記ゲート端子に印加される電圧値を調整する電圧調整手段とを備える。
【００２３】
かかる構成により、電流−電圧変換手段によって、トランジスタから電子素子への電流供給を促す一方で、電圧調整手段によって、トランジスタの導通状態を制御し、電子素子への供給電流量を調整することができる。
【００２４】
ここで、「電流−電圧変換手段」とはトランジスタを通過した電流信号を、トランジスタを駆動するための電圧信号に変換するための回路素子一般をいう。
【００２５】
また、「電圧調整手段」とはトランジスタのゲート端子の電圧を調整するための回路素子一般をいう。
【００２６】
好ましくは、前記電流−電圧変換時に前記トランジスタを通過する電流はデータ信号に基づいて設定される電流値である。
【００２７】
好ましくは、前記電圧調整手段は、前記電流−電圧変換時における前記トランジスタの導通状態を減ずるように前記トランジスタのゲート端子に印加される電圧値を調整する。
【００２８】
好ましくは、前記電圧調整手段は、可変電圧供給手段から供給される電圧変化を容量カップリングを通じて前記ゲート端子に印加し、前記トランジスタの導通状態を制御する。
【００２９】
電子素子の例として、電気光学素子、電流駆動型発光素子、有機ＥＬ素子などが挙げられる。
【００３０】
本発明の電子装置は本発明の電子回路を備える。
【００３１】
ここで、「電子装置」とは、特に限定されるものではないが、本発明の電子回路を回路素子として含んで構成される装置一般をいう。
【００３２】
本発明の電気光学装置は、複数のデータ線と複数の走査線との交差部に対応して配置された複数の単位回路を含む電気光学装置であって、前記複数のデータ線を介して前記単位回路に供給するデータ信号の送出を制御するデータ線駆動回路と、前記複数の走査線を介して前記単位回路に供給する走査信号の送出を制御する走査線駆動回路とを備え、前記単位回路は、電気光学素子と、前記電気光学素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタと、前記単位回路に供給された前記データ信号を電荷量として保持する機能を少なくとも有する電荷保持手段とを備え、前記電荷保持手段は、第１の容量素子を含み、前記第１の容量素子の一方の電極は前記駆動トランジスタのゲート端子に接続され、他方の電極は可変電圧供給手段に接続可能である。
【００３３】
かかる構成により、データ線駆動回路から単位回路に供給される電流を電荷保持によって保持し、トランジスタから電気光学素子に供給される駆動電流の供給を促す一方で、第１の容量素子を介して可変電圧供給手段からゲート端子に供給される電圧変化によって、トランジスタの導通状態を制御し、電気光学素子に供給される駆動電流の供給量を制御することができる。
【００３４】
ここで、「電気光学装置」とは、電気的作用により自発光し、若しくは外部から供給される光の光学的状態を変化させて表示画像を生成するための表示装置をいう。
【００３５】
好ましくは、前記可変電圧供給手段から出力された電圧の値の変化を、前記第１の容量素子を介して前記ゲート端子に伝達可能とする。
【００３６】
好ましくは、前記第１の容量素子は少なくとも１つのスイッチング素子を介して前記可変電圧供給手段に接続可能とする。
【００３７】
好ましくは、前記電荷保持手段は、さらに第２の容量素子を含み、前記第２の容量素子の一方の電極は前記ゲート端子に接続され、他方の電極は電源線に接続可能とする。
【００３８】
好ましくは、前記トランジスタは、少なくとも１つのスイッチング素子を介してデータ線駆動回路に接続することが可能である。
【００３９】
好ましくは、前記第２の容量素子は、前記トランジスタを通過して前記データ線駆動回路から出力される出力電流に応じた電荷を保持する一方、前記トランジスタのドレイン端子若しくはソース端子から前記出力電流と同程度の電流を出力させるために前記ゲート端子に印加される電圧を調整する。
【００４０】
好ましくは、前記データ信号としての電流を出力する電流出力回路を備える。
【００４１】
電子素子の例として、電気光学素子、電流駆動型発光素子、有機ＥＬ素子などが挙げられる。
【００４２】
本発明の電気光学装置は、複数のデータ線と複数の走査線との交差部に対応して配置された複数の単位回路を含む電気光学装置であって、前記複数のデータ線を介して前記単位回路に供給するデータ信号の送出を制御するデータ線駆動回路と、前記複数の走査線を介して前記単位回路に供給する走査信号の送出を制御する走査線駆動回路とを備え、前記単位回路は、電子素子と、前記電子素子に供給する電流量を、導通状態に応じて制御するトランジスタと、少なくとも前記トランジスタを通過する電流を電圧に変換して、前記トランジスタのゲート端子に印加される電圧値の初期値を設定するための電流−電圧変換を行う電流−電圧変換手段と、前記電流−電圧変換後において、前記ゲート端子に印加される電圧値を調整する電圧調整手段とを備える。
【００４３】
好ましくは、前記電流−電圧変換時に前記トランジスタを通過する電流は、前記データ信号に基づいて設定される電流値である。
【００４４】
好ましくは、前記電圧調整手段は、前記電流−電圧変換時における前記トランジスタの導通状態を減ずるように前記トランジスタのゲート端子に印加される電圧値を調整する。
【００４５】
好ましくは、前記電圧調整手段は、可変電圧供給手段から供給される電圧変化を容量カップリングを通じて前記ゲート端子に印加し、前記トランジスタの導通状態を制御する。
【００４６】
電子素子の例として、電気光学素子、電流駆動型発光素子、有機ＥＬ素子などが挙げられる。
【００４７】
本発明の電子機器は、本発明の電気光学装置を備えて構成される。
【００４８】
このような電子機器として、電気光学装置をディスプレイとして備える機器であれば特に限定されるものではなく、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタ、ファックス装置、デジタルカメラ、ＰＤＡ、電子手帳などを含む。
【００４９】
本発明の電子回路の駆動方法は、保持キャパシタの一方の電極をトランジスタのゲート端子に接続した状態で、データ線を介して供給されるデータ信号を当該トランジスタのドレイン端子とソース端子間を通過させることにより前記保持キャパシタに電荷を蓄積し、前記データ信号を前記ゲート端子に印加されるべき電圧の初期値に変換する変換ステップと、前記保持キャパシタに充電された電圧により前記ゲート端子の印加電圧を調整し、前記トランジスタから出力される電流を電子素子に供給する供給ステップと、可変電圧供給手段の電圧変化を容量カップリングを介して前記ゲート端子に伝達し、前記トランジスタの導通状態を調整する調整ステップとを含む。
【００５０】
好ましくは、前記データ信号は電流である。
【００５１】
好ましくは、前記調整ステップにおいて、前記ゲート端子に一方の電極が接続する容量素子の他方の電極に可変電圧供給手段からの電圧変化を供給する。
【００５２】
電子素子の例として、電気光学素子、電流駆動型発光素子、有機ＥＬ素子などが挙げられる。
【００５３】
好ましくは、前記調整ステップにおいて、表示階調に対応した発光期間経過後、前記トランジスタの導通状態をオフに調整する。
【００５４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
以下、各図を参照して本実施の形態について説明する。
【００５５】
図４は電気光学装置４０の主要部分におけるブロック図である。ここでは、電気光学装置４０として、アクティブマトリクス駆動型有機ＥＬディスプレイを例示して説明する。電気光学装置４０は、透明ガラス基板上にＮ行Ｍ列のマトリクス状に配置された画素回路１０を含むアレイ基板１１と、同基板上に形成されたＭ本のデータ線線Ｘ1，Ｘ2，…，ＸMを介して列方向に並ぶ画素回路群にプログラミング電流を供給するデータ線ドライバ２０と、同基板上に形成されたＮ本の走査線線Ｙ1，Ｙ2，…，ＹNを介して行方向に並ぶ画素回路群を線順次走査し、プログラミング電流の供給を選択的にアクティブにする走査線ドライバ３０とを備えて構成されている。
【００５６】
尚、データ線はソース線と、データ線ドライバはソースドライバと、走査線はゲート線と、走査線ドライバはゲートドライバと、画素回路は単位回路或いは単に画素と称することもできる。
【００５７】
図１はアレイ基板１１上において、ｎ行ｍ列（１≦ｎ≦Ｎ，１≦ｍ≦Ｍ）の位置に配置されている画素回路１０の回路構成図である。画素回路１０は電流駆動型発光素子として機能する有機ＥＬ素子１２と、走査線ＹNから出力される信号を受けてスイッチング動作を行うスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４と、外部回路からプログラミング電流の供給を受けて所定量の電荷を蓄積する保持キャパシタＣｒと、保持キャパシタＣｒから電圧供給を受けて１フレーム期間にわたり有機ＥＬ素子１２に駆動電流Ｉdを供給する駆動トランジスタＴｒ５と、可変電圧源Ｖddからの電圧供給を容量カップリングにより駆動トランジスタＴｒ５のゲート電極に伝達し、有機ＥＬ素子１２への駆動電流Ｉdの供給を制御するキャパシタＣｓとを含んで構成されている。また、データ線Ｘmは定電流源２１に接続しており、走査線ＹNは４本のサブ走査線Ｓ１〜Ｓ４から構成されている。定電流源２１から出力される電流はデータ信号とも称され、その電流値は各画素回路１０の発光階調に対応して定めれる。
【００５８】
上記の構成において、サブ走査線Ｓ１〜Ｓ４の各々はスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のゲート電極に接続しており、Ｙドライバ３０から出力される信号のＨレベル／Ｌレベルに対応してスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のオン／オフ制御を行う。スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はｎチャンネル型ＦＥＴから構成されており、Ｈレベルの信号によりオン状態（開状態）となる。スイッチングトランジスタＴｒ１はサブ走査線Ｓ１からの信号に対応して、可変電圧源Ｖddからの電圧をキャパシタＣｓに供給するためのスイッチング素子であり、そのドレイン端子は可変電圧源Ｖddに接続される一方、ソース端子はキャパシタＣｓに接続している。スイッチングトランジスタＴｒ２及びＴｒ４はサブ走査線Ｓ２、Ｓ４からのＨレベルの信号によりオン状態となり、データ線Ｘmを介して定電流電源２２から供給されるプログラミング電流Ｉdatの値に対応した電荷を保持キャパシタＣｒに蓄積するためのスイッチング素子である。保持キャパシタＣｒはプログラミング電流Ｉdatの値に対応した電荷を保持するため、記憶キャパシタと称することもできる。スイッチングトランジスタＴｒ２のドレイン端子はキャパシタＣｓ、保持キャパシタＣｒ及び駆動トランジスタＴｒ５のゲート端子に接続される一方、ソース端子はスイッチングトランジスタＴｒ４及びＴｒ３のドレイン端子に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒ３はサブ走査線Ｓ３からのＨレベルの信号によりオン状態となり、駆動トランジスタＴｒ５から出力される駆動電流Ｉdを有機ＥＬ素子１２に注入するためのスイッチング素子であり、そのソース端子は有機ＥＬ素子１２の陽極に直列接続される一方、そのドレイン端子は駆動トランジスタＴｒ５のドレイン端子とＴｒ２のソース端子に接続されている。駆動トランジスタＴｒ５はｐチャンネル型ＦＥＴから構成され、そのソース端子は定電圧電源Ｖccに接続されている。定電圧電源Ｖccは駆動トランジスタＴｒ５をピンチオフ領域で動作させるために必要かつ十分なバイアス電圧に設定されている。
【００５９】
尚、スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４は、リーク電流が多いと不必要なときに画素が点灯する可能性があるため、オフ状態におけるリーク電流が少ないことが要求される。オフ・リークはＬＤＤ構造によって抑えることができるが、ｐチャネル型ＦＥＴよりもｎチャネル型ＦＥＴの方がその効果が大きい。よって、スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はｎチャネル型、駆動トランジスタＴｒ５はｐチャネル型が好ましいが、この組み合わせに限られるものではない。
【００６０】
図５は画素回路１０を駆動するための１フレーム期間内における各信号のタイミングチャートである。１フレーム期間は画素回路１０への電流プログラムを行うプログラミング期間と、有機ＥＬ素子１２へ駆動電流Ｉdを供給する発光期間と、有機ＥＬ素子への駆動電流Ｉdの供給を停止する非発光期間とを含む。毎秒６０フレームの画像を表示する場合には、１フレーム期間は約１６．７ｍｓである。プログラミング期間においては、サブ走査線Ｓ１，Ｓ３の信号がＬレベルに立ち下がる一方で、サブ走査線Ｓ２，Ｓ４の信号がＨレベルに立ち上がる。これにより、スイッチングトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３はオフ状態（閉状態）になる一方、スイッチングトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４はオン状態となる。また、定電流電源２２からは画素回路１０に対してプログラミング電流Ｉdatの供給を開始する。このときの画素回路１０における等価回路は図２のようになる。
【００６１】
同図において、駆動トランジスタＴｒ５のゲート／ソース間の電圧Ｖgsは当初、負にバイアスされており、そのチャネルに流れる過渡的なドレイン電流は定電流電源２１から供給されるプログラミング電流Ｉdatと、ゲート電極に回り込む電流Ｉgの和となる。プログラミング電流Ｉdatの値は表示階調に対応してその大きさが定められるが、本実施形態においては、画素回路１０へのデータの書き込み遅延をできるだけ低減するため、プログラミング電流Ｉdatの値をやや大きめに設定している。ゲート電極に回り込む電流Ｉgによって保持キャパシタＣｒには電荷が蓄積されることになるが、その電荷量（若しくは電圧値）はプログラミング電流Ｉdatに応じた値となる。本実施形態においては、電流プログラミングを通じて保持キャパシタＣｒに蓄積された電圧によって、駆動トランジスタＴｒ５のゲート端子に印加される初期電圧が定まるため、保持キャパシタＣｒは電流−電圧変換手段として機能する。このように、電流プログラミングによって保持キャパシタＣｒに所定の電荷を蓄積する操作をデータの書き込みと称する。スイッチングトランジスタＴｒ２がオン状態となることで、駆動トランジスタＴｒ５のゲート／ドレイン間は導通状態にあるため、プログラミング終了時点において、ゲート／ソース間の電圧Ｖgsと、ドレイン／ソース間の電圧Ｖdsとは等しくなっている。
【００６２】
保持キャパシタＣｒへのデータの書き込みが終了したならば、発光期間に入り、サブ走査線Ｓ１，Ｓ３の信号をＬレベルからＨレベルに立ち上げる一方で、サブ走査線Ｓ２，Ｓ４の信号をＨレベルからＬレベルに立ち下げる。これにより、スイッチングトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３はオフ状態からオン状態に遷移する一方、スイッチングトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４はオン状態からオフ状態へ遷移する。また、同期間において定電流電源２１から画素回路１０に供給されるプログラミング電流Ｉdatは０に停止され、可変電圧源Ｖddの出力電圧は一定のまま保持される。このときの画素回路１０における等価回路は図３のようになる。同図において、電流プログラミングの際に保持キャパシタＣｒに充電された電圧によって、駆動トランジスタＴｒ５がオン状態となり、同トランジスタから駆動電流が出力される。このときの駆動電流の値は、プログラミング電流Ｉdatにほぼ等しい。従って、発光期間において駆動トランジスタＴｒ５が有機ＥＬ素子１２を駆動するための駆動電流Ｉdはプログラミング電流Ｉdatにほぼ等しくなる。本実施形態においては、プログラミング電流Ｉdatの値を通常の値よりもやや大きめに設定してあるため、発光期間は通常の値よりもやや短めに設定する必要がある。
【００６３】
階調表示に必要な期間、有機ＥＬ素子１２を駆動したならば、非発光期間に移る。非発光期間においては、可変電圧源Ｖddの電圧をΔＶddだけ変化させる一方で、サブ走査線Ｓ１〜Ｓ４に出力される各々の信号のオン／オフ状態を維持したままにする。可変電圧源Ｖddの電圧をΔＶddだけ変化させると、キャパシタＣｓの容量カップリングによりキャパシタ電圧Ｖrの電圧値が変化し、駆動トランジスタＴｒ５が出力する駆動電流Ｉdの値を制御することができる。つまり、キャパシタＣｓは駆動トランジスタＴｒ５のゲート端子の電圧を調整するための電圧調整手段として機能する。いま、同図に示す向きにキャパシタ電圧Ｖrの向きを定めると、キャパシタ電圧Ｖrは下式のように記述できる。
Ｖr＝Ｖcc―Ｖth―ＣS・ΔＶdd／（Ｃs＋Ｃr＋Ｃg） …（１）
一方、駆動トランジスタＴｒ５のチャネルを流れる駆動電流Ｉdは下式のように記述できることが知られている。
Ｉd＝α（Ｖgs−Ｖth）2 …（２）
ここで、α＝（ＷμＣox）／（２Ｌ）であり、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長、μは移動度、Ｃoxは単位面積当たりのゲート酸化膜容量、Ｖgsはゲート／ソース間の電圧であり、その向きは同図に示す通りである。Ｖr＝−Ｖgsであるから、（２）式に（１）式を代入することにより、Ｖgsを消去し、β＝Ｃs／（Ｃs＋Ｃr＋Ｃg）とすれば、下式が得られる。
Ｉd＝α（βΔＶdd−Ｖcc）2 …（３）
ここで、ΔＶdd＝Ｖcc／βとすれば、駆動電流Ｉdを０にすることができ、有機ＥＬ素子１２の発光を停止することができる。つまり、発光期間においては、ΔＶdd＝０とする一方、非発光期間においては、ΔＶdd＝Ｖcc／βとすることで、駆動トランジスタＴｒ５による駆動電流Ｉdの供給をオン／オフ制御することができる。
【００６４】
このように、本実施形態によれば、プログラミング電流Ｉdatの値をやや大きめに設定することで、データの書き込み遅延を低減することができる。さらに、有機ＥＬ素子１２への駆動電流Ｉdの供給停止は容量カップリングを用いて制御するため、駆動電流Ｉdの供給停止を速やかに行うことができる。駆動電流Ｉdの供給を停止するための他の手段として、例えば、保持キャパシタＣｒの蓄積電荷を引き抜くための電流経路を別途設け、かかる電流経路から当該蓄積電荷を引き抜けば、駆動トランジスタＴｒ５のゲート電極に印加される電圧を調整できるため、駆動電流Ｉdの供給を停止することができるが、電荷の引き抜きに時間を要するため、高速動作に不向きというデメリットがある。これに対し、容量カップリングを利用すれば、駆動トランジスタＴｒ５のゲート電圧を瞬時に制御できるため、高速動作に優れているというメリットがある。
発明の実施の形態２．
図６は第２の実施形態における画素回路１０の回路構成図である。同図において、トランジスタＴｒ５及びＴｒ６は各々のゲート電極同士及びソース電極同士が相互に接続しており、カレントミラー回路を構成している。カレントミラー回路においては、各々のトランジスタを流れる電流比は利得係数の比に等しい。このため、トランジスタＴｒ５及びＴｒ６のチャネル長、チャネル幅、ゲート酸化膜容量等のデバイスパラメータを適当に設計することで、両者の電流比をｋ：１とすることができる。図中、スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４、キャパシタＣｓ、及び保持キャパシタＣｒの各々の動作は実施形態１と同様であり、詳細な説明は省略する。また、トランジスタＴｒ５及びＴｒ６はｐチャンネル型ＦＥＴである。上記の構成において、プログラミング期間における画素回路１０の等価回路は図２と同じ構成になり、発光期間及び非発光期間における画素回路１０の等価回路は図３と同じ構成になる（但し、本実施形態においては、図３に記載のトランジスタＴｒ５をトランジスタＴｒ６に置き換えた構成となる。）。ここで、ｋ＞１となるようにトランジスタＴｒ５及びＴｒ６の利得係数を設定すれば、プログラミング期間におけるトランジスタＴｒ５による保持キャパシタＣｒへの電荷の蓄積を高速に行うことができ、プログラミング期間を短縮することができる。
【００６５】
尚、上記の説明では、データ信号の供給を線順次操作で行っていたが、これに限らず、例えば、点順次走査或いは相展開方式で行ってもよい。また、上述のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の全部又は一部について、ＦＥＴに替えてバイポーラトランジスタや、他のスイッチング素子で代用してもよい。また、上記の例では、アクティブマトリクス駆動方式を前提に説明したが、これに限らず、パッシブマトリクス駆動方式を利用してもよい。また、上記の説明では有機ＥＬディスプレイの例を説明したが、ＬＥＤや、ＦＥＤなどの電流駆動型発光素子を用いた電気光学装置にも適用できる。
【００６６】
図７に本発明の電気光学装置４０を適用可能な電子機器の例を挙げる。同図（ａ）は携帯電話への適用例であり、携帯電話２３０は、アンテナ部２３１、音声出力部２３２、音声入力部２３３、操作部２３４、及び本発明の電気光学装置４０を備えている。このように本発明の電気光学装置４０を携帯電話２３０の表示部として利用可能である。同図（ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、ビデオカメラ２４０は、受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、及び本発明の電気光学装置４０を備えている。このように本発明の電気光学装置は、ファインダーや表示部として利用可能である。同図（ｃ）は携帯型パーソナルコンピュータへの適用例であり、コンピュータ２５０は、カメラ部２５１、操作部２５２、及び本発明の電気光学装置４０を備えている。このように本発明の電気光学装置は、表示部として利用可能である。
【００６７】
同図（ｄ）はヘッドマウントディスプレイへの適用例であり、ヘッドマウントディスプレイ２６０は、バンド２６１、光学系収納部２６２及び本発明の電気光学装置４０を備えている。このように本発明の電気光学装置は画像表示源として利用可能である。同図（ｅ）はリア型プロジェクターへの適用例であり、プロジェクター２７０は、筐体２７１に、光源２７２、合成光学系２７３、ミラー２７４、ミラー２７５、スクリーン２７６、及び本発明の電気光学装置４０を備えている。このように本発明の電気光学装置は画像表示源として利用可能である。同図（ｆ）はフロント型プロジェクターへの適用例であり、プロジェクター２８０は、筐体２８２に光学系２８１及び本発明の電気光学装置４０を備え、画像をスクリーン２８３に表示可能になっている。このように本発明の電気光学装置は画像表示源として利用可能である。上記例に限らず本発明の電気光学装置４０は、アクティブマトリクス型の表示装置を適用可能なあらゆる電子機器に適用可能である。例えば、この他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ、ＰＯＳ端末、ワークステーション、テレビ電話、ワードプロセッサ、電卓、ページャ、カーナビゲーション装置などに備えられている電気光学装置にも適用可能である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、トランジスタのゲート端子の電圧を容量カップリングを用いて制御することによって、電子素子へ供給される電流の出力を瞬時に制御できるため、電子回路の高速駆動を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係わる画素回路の回路構成図である。
【図２】電流プログラミング時における画素回路の等価回路である。
【図３】発光期間における画素回路の等価回路である。
【図４】有機ＥＬディスプレイの主要回路構成図である。
【図５】画素回路を駆動するための各信号のタイミングチャートである。
【図６】実施形態２に係わる画素回路の回路構成図である。
【図７】電気光学装置を備えた電子機器の例である。
【符号の説明】
１０…画素回路
１１…アレイ基板
２０…データ線ドライバ
２１…定電流源
３０…走査線ドライバ
Ｔｒ１〜Ｔｒ４…スイッチングトランジスタ
Ｔｒ５…駆動トランジスタ
Ｃｒ…保持キャパシタ
Ｃｓ…キャパシタ
【発明の属する技術分野】
本発明は電子素子の駆動制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
データ信号に応じた電圧をゲート端子に印加することによりトランジスタの導通状態を制御して有機ＥＬ素子に供給する電流量を設定する方式では、トランジスタの閾値電圧等のバラツキの影響を受ける。一般に、多数の有機ＥＬ素子を備える表示装置の駆動には、各々の有機ＥＬ素子を駆動するための薄膜トランジスタが用いられるが、シリコンベースのトランジスタに比べて薄膜トランジスタの特性のバラツキが顕著であるため、中間階調を得るための電流量を正確に有機ＥＬ素子に供給することは困難である。このようなトランジスタの特性のバラツキを補償する方法として、電流プログラム方式が提案されている。
【０００３】
電流プログラム方式は発光階調に応じて電流出力回路から供給される電流（プログラミング電流）に応じた電荷量を保持キャパシタに保持し、有機ＥＬ素子へ供給される順バイアス電流（駆動電流）を供給する駆動トランジスタのゲート端子を当該保持キャパシタに充電された電圧によって制御する方式であり、このため、トランジスタの閾値電圧等の特性のバラツキを補償して、プログラミング電流値とほぼ同じ値の駆動電流で有機ＥＬ素子を駆動できる特徴がある。このように、電流値に応じて発光階調を設定する一連の操作は「電流プログラミング」と称されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電流プログラム方式では、保持キャパシタへの電荷の蓄積に電流を用いるため、小電流でプログラミングを行うと配線容量の影響でプログラミングに時間を要するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は低階調レベルでのデータの書き込み遅延を低減し、画素回路の高速駆動を可能とする電子回路及びその駆動方法、電子装置、電気光学装置及び電子機器を提案することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子回路は、電子素子と、前記電子素子に供給する電流量を導通状態に応じて制御する第１のトランジスタと、少なくとも前記第１のトランジスタを通過するプログラミング電流を電圧に変換して、前記第１のトランジスタの第１のゲート端子に印加される電圧値を第１の電圧値に設定するための電流−電圧変換を行う電流−電圧変換手段と、前記第１のゲート端子に印加される電圧値を前記第１の電圧値から前記第１の電圧値に比して前記第１のトランジスタの前記導通状態を減ずるように設定された第２の電圧値に変化させる電圧調整手段と、を備え、前記電圧調整手段は、容量素子と前記容量素子と電圧源との間に接続された第２のトランジスタと、を含み、前記第２のトランジスタを介して前記容量素子と前記電圧源とが電気的に接続されることにより、前記第１のゲート端子に印加される電圧値は、前記第１の電圧値から前記第２の電圧値に変化すること、を特徴とする。
本発明に係る電子回路は、電子素子と、前記電子素子に直列に接続された第１のトランジスタと、容量素子と、前記容量素子と電圧源との間に接続された第２のトランジスタと、を備え、第１の期間において、前記第１のトランジスタの第１のゲート端子に印加される電圧値は第１の電圧値に設定され、第２の期間において、前記第２のトランジスタを介して前記容量素子と前記電圧源とが電気的に接続されることにより、前記第１のゲート端子に印加される電圧値は前記第１の電圧値から前記第１の電圧値に比して前記第１のトランジスタの前記導通状態を減ずるように設定された第２の電圧値に変化すること、を特徴とする。
前記プログラミング電流はデータ信号に基づいて設定される。
前記電子素子は電気光学素子である。
前記容量素子は、第１の電極と第２の電極とを含み、前記第１の電極は、前記第１のゲート端子に接続され、前記第２の電極は、前記第２のトランジスタに接続されている。
本発明に係る電子装置は、上記電子回路を備える。
本発明に係る電子回路の駆動方法は、電子素子と、前記電子素子に直列に接続された第１のトランジスタと、容量素子と、前記容量素子と電圧源との間に接続された第２のトランジスタと、を備えた電子回路の駆動方法であって、第１の期間において、前記第１のトランジスタの第１のゲート端子に印加される電圧値を第１の電圧値に設定し、第２の期間において、前記第２のトランジスタを介して前記容量素子と前記電圧源とを電気的に接続することにより、前記第１のゲート端子に印加される電圧値を前記第１の電圧値から前記第１の電圧値に比して前記第１のトランジスタの前記導通状態を減ずるように設定された第２の電圧値に変化させること、を特徴とする。
前記容量素子は、第１の電極と第２の電極とを有し、前記第２の期間において、前記第２のトランジスタを介して前記第２の電極と前記電圧源とが電気的に接続される。
前記電子素子は電気光学素子である。
また、上記の課題を解決するため、本発明の電子回路は、電子素子に電流を供給するトランジスタと、前記トランジスタのゲート端子に印加する電圧値に対応した電荷量を保持する電荷保持手段とを備え、前記電荷保持手段は第１の容量素子を含み、前記第１の容量素子は可変電圧供給手段に接続可能である。
【０００７】
かかる構成により、可変電圧供給手段から供給される電圧変化を第１の容量素子を介してゲート端子に伝達することで、トランジスタの導通状態を制御することができる。
【０００８】
ここで、「電荷保持手段」とは電荷蓄積機能を有する回路素子一般をいい、特に限定されるものではない。
【０００９】
また、「可変電圧供給手段」とは可変電圧を供給するための手段をいい、供給電圧レベルを任意に可変できる可変電圧源だけでなく、電圧レベルの異なる複数の電圧源の電源出力をスイッチを介して切換出力する場合も含むものとする。
【００１０】
また、「電子素子」とは電子回路を構成する回路素子一般をいい、特に限定されるものではない。
【００１１】
好ましくは、前記第１の容量素子は前記可変電圧供給手段から供給される電圧変化を前記ゲート端子に伝達することで、前記トランジスタの導通状態を制御する。
【００１２】
可変電圧供給手段の電圧変化を容量カップリングを介してゲート端子に伝達することで、ゲート端子の電位変化を迅速に制御することが可能となる。
【００１３】
好ましくは、前記第１の容量素子の一方の電極を前記トランジスタのゲート端子に接続し、他方の電極を少なくとも１つのスイッチング素子を介して前記可変電圧供給手段に接続可能とする。
【００１４】
かかる構成により、可変電圧供給手段からの電圧変化をスイッチング素子を介して容量素子に伝達することができる。
【００１５】
好ましくは、前記電荷保持手段は、さらに第２の容量素子を含み、前記第２の容量素子の一方の電極は前記ゲート端子に接続され、他方の電極は電源線に接続可能である。
【００１６】
かかる構成により、第２の容量素子に蓄積された電圧によって、トランジスタのゲート端子の電圧を調整することができる。
【００１７】
好ましくは、前記トランジスタは、少なくとも１つのスイッチング素子を介して電流出力回路に接続することが可能とする。
【００１８】
ここで、電流出力回路とは、データ信号に対応して出力電流値が定められる電流源をいう。電子素子として有機ＥＬ素子などの電流駆動型発光素子を例にとると、データ信号は発光階調に対応する。
【００１９】
好ましくは、前記第２の容量素子は、前記トランジスタを通過して前記電流出力回路から出力される出力電流に応じた電荷を保持する一方、前記トランジスタのドレイン端子若しくはソース端子から前記出力電流と同程度の電流を出力させるために前記ゲート端子に印加される電圧を調整する。
【００２０】
電子素子として、例えば、電気光学素子が好ましく、特に、電流駆動型発光素子が好適である。電気光学素子とは、電気的作用により自発光し、若しくは外部から供給される光の光学的状態を変化させる素子一般をいい、液晶素子、電気泳動素子、エレクトロルミネセンス素子、電子放出素子などを含む。また、電流駆動型発光素子とは、外部からの電流供給により発光する素子をいい、エレクトロルミネセンス素子などがこれに該当する。
【００２１】
好ましくは、前記出力電流の値は前記電子素子の発光階調に対応して設定する。電流出力回路からの出力電流の値を発光階調に対応して設定することで、表示階調を制御することができる。
【００２２】
本発明の電子回路は、電子素子と、前記電子素子に供給する電流量を、導通状態に応じて制御するトランジスタと、少なくとも前記トランジスタを通過する電流を電圧に変換して、前記トランジスタのゲート端子に印加される電圧値の初期値を設定するための電流−電圧変換を行う電流−電圧変換手段と、前記電流−電圧変換後において、前記ゲート端子に印加される電圧値を調整する電圧調整手段とを備える。
【００２３】
かかる構成により、電流−電圧変換手段によって、トランジスタから電子素子への電流供給を促す一方で、電圧調整手段によって、トランジスタの導通状態を制御し、電子素子への供給電流量を調整することができる。
【００２４】
ここで、「電流−電圧変換手段」とはトランジスタを通過した電流信号を、トランジスタを駆動するための電圧信号に変換するための回路素子一般をいう。
【００２５】
また、「電圧調整手段」とはトランジスタのゲート端子の電圧を調整するための回路素子一般をいう。
【００２６】
好ましくは、前記電流−電圧変換時に前記トランジスタを通過する電流はデータ信号に基づいて設定される電流値である。
【００２７】
好ましくは、前記電圧調整手段は、前記電流−電圧変換時における前記トランジスタの導通状態を減ずるように前記トランジスタのゲート端子に印加される電圧値を調整する。
【００２８】
好ましくは、前記電圧調整手段は、可変電圧供給手段から供給される電圧変化を容量カップリングを通じて前記ゲート端子に印加し、前記トランジスタの導通状態を制御する。
【００２９】
電子素子の例として、電気光学素子、電流駆動型発光素子、有機ＥＬ素子などが挙げられる。
【００３０】
本発明の電子装置は本発明の電子回路を備える。
【００３１】
ここで、「電子装置」とは、特に限定されるものではないが、本発明の電子回路を回路素子として含んで構成される装置一般をいう。
【００３２】
本発明の電気光学装置は、複数のデータ線と複数の走査線との交差部に対応して配置された複数の単位回路を含む電気光学装置であって、前記複数のデータ線を介して前記単位回路に供給するデータ信号の送出を制御するデータ線駆動回路と、前記複数の走査線を介して前記単位回路に供給する走査信号の送出を制御する走査線駆動回路とを備え、前記単位回路は、電気光学素子と、前記電気光学素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタと、前記単位回路に供給された前記データ信号を電荷量として保持する機能を少なくとも有する電荷保持手段とを備え、前記電荷保持手段は、第１の容量素子を含み、前記第１の容量素子の一方の電極は前記駆動トランジスタのゲート端子に接続され、他方の電極は可変電圧供給手段に接続可能である。
【００３３】
かかる構成により、データ線駆動回路から単位回路に供給される電流を電荷保持によって保持し、トランジスタから電気光学素子に供給される駆動電流の供給を促す一方で、第１の容量素子を介して可変電圧供給手段からゲート端子に供給される電圧変化によって、トランジスタの導通状態を制御し、電気光学素子に供給される駆動電流の供給量を制御することができる。
【００３４】
ここで、「電気光学装置」とは、電気的作用により自発光し、若しくは外部から供給される光の光学的状態を変化させて表示画像を生成するための表示装置をいう。
【００３５】
好ましくは、前記可変電圧供給手段から出力された電圧の値の変化を、前記第１の容量素子を介して前記ゲート端子に伝達可能とする。
【００３６】
好ましくは、前記第１の容量素子は少なくとも１つのスイッチング素子を介して前記可変電圧供給手段に接続可能とする。
【００３７】
好ましくは、前記電荷保持手段は、さらに第２の容量素子を含み、前記第２の容量素子の一方の電極は前記ゲート端子に接続され、他方の電極は電源線に接続可能とする。
【００３８】
好ましくは、前記トランジスタは、少なくとも１つのスイッチング素子を介してデータ線駆動回路に接続することが可能である。
【００３９】
好ましくは、前記第２の容量素子は、前記トランジスタを通過して前記データ線駆動回路から出力される出力電流に応じた電荷を保持する一方、前記トランジスタのドレイン端子若しくはソース端子から前記出力電流と同程度の電流を出力させるために前記ゲート端子に印加される電圧を調整する。
【００４０】
好ましくは、前記データ信号としての電流を出力する電流出力回路を備える。
【００４１】
電子素子の例として、電気光学素子、電流駆動型発光素子、有機ＥＬ素子などが挙げられる。
【００４２】
本発明の電気光学装置は、複数のデータ線と複数の走査線との交差部に対応して配置された複数の単位回路を含む電気光学装置であって、前記複数のデータ線を介して前記単位回路に供給するデータ信号の送出を制御するデータ線駆動回路と、前記複数の走査線を介して前記単位回路に供給する走査信号の送出を制御する走査線駆動回路とを備え、前記単位回路は、電子素子と、前記電子素子に供給する電流量を、導通状態に応じて制御するトランジスタと、少なくとも前記トランジスタを通過する電流を電圧に変換して、前記トランジスタのゲート端子に印加される電圧値の初期値を設定するための電流−電圧変換を行う電流−電圧変換手段と、前記電流−電圧変換後において、前記ゲート端子に印加される電圧値を調整する電圧調整手段とを備える。
【００４３】
好ましくは、前記電流−電圧変換時に前記トランジスタを通過する電流は、前記データ信号に基づいて設定される電流値である。
【００４４】
好ましくは、前記電圧調整手段は、前記電流−電圧変換時における前記トランジスタの導通状態を減ずるように前記トランジスタのゲート端子に印加される電圧値を調整する。
【００４５】
好ましくは、前記電圧調整手段は、可変電圧供給手段から供給される電圧変化を容量カップリングを通じて前記ゲート端子に印加し、前記トランジスタの導通状態を制御する。
【００４６】
電子素子の例として、電気光学素子、電流駆動型発光素子、有機ＥＬ素子などが挙げられる。
【００４７】
本発明の電子機器は、本発明の電気光学装置を備えて構成される。
【００４８】
このような電子機器として、電気光学装置をディスプレイとして備える機器であれば特に限定されるものではなく、携帯電話、ビデオカメラ、パーソナルコンピュータ、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタ、ファックス装置、デジタルカメラ、ＰＤＡ、電子手帳などを含む。
【００４９】
本発明の電子回路の駆動方法は、保持キャパシタの一方の電極をトランジスタのゲート端子に接続した状態で、データ線を介して供給されるデータ信号を当該トランジスタのドレイン端子とソース端子間を通過させることにより前記保持キャパシタに電荷を蓄積し、前記データ信号を前記ゲート端子に印加されるべき電圧の初期値に変換する変換ステップと、前記保持キャパシタに充電された電圧により前記ゲート端子の印加電圧を調整し、前記トランジスタから出力される電流を電子素子に供給する供給ステップと、可変電圧供給手段の電圧変化を容量カップリングを介して前記ゲート端子に伝達し、前記トランジスタの導通状態を調整する調整ステップとを含む。
【００５０】
好ましくは、前記データ信号は電流である。
【００５１】
好ましくは、前記調整ステップにおいて、前記ゲート端子に一方の電極が接続する容量素子の他方の電極に可変電圧供給手段からの電圧変化を供給する。
【００５２】
電子素子の例として、電気光学素子、電流駆動型発光素子、有機ＥＬ素子などが挙げられる。
【００５３】
好ましくは、前記調整ステップにおいて、表示階調に対応した発光期間経過後、前記トランジスタの導通状態をオフに調整する。
【００５４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
以下、各図を参照して本実施の形態について説明する。
【００５５】
図４は電気光学装置４０の主要部分におけるブロック図である。ここでは、電気光学装置４０として、アクティブマトリクス駆動型有機ＥＬディスプレイを例示して説明する。電気光学装置４０は、透明ガラス基板上にＮ行Ｍ列のマトリクス状に配置された画素回路１０を含むアレイ基板１１と、同基板上に形成されたＭ本のデータ線線Ｘ1，Ｘ2，…，ＸMを介して列方向に並ぶ画素回路群にプログラミング電流を供給するデータ線ドライバ２０と、同基板上に形成されたＮ本の走査線線Ｙ1，Ｙ2，…，ＹNを介して行方向に並ぶ画素回路群を線順次走査し、プログラミング電流の供給を選択的にアクティブにする走査線ドライバ３０とを備えて構成されている。
【００５６】
尚、データ線はソース線と、データ線ドライバはソースドライバと、走査線はゲート線と、走査線ドライバはゲートドライバと、画素回路は単位回路或いは単に画素と称することもできる。
【００５７】
図１はアレイ基板１１上において、ｎ行ｍ列（１≦ｎ≦Ｎ，１≦ｍ≦Ｍ）の位置に配置されている画素回路１０の回路構成図である。画素回路１０は電流駆動型発光素子として機能する有機ＥＬ素子１２と、走査線ＹNから出力される信号を受けてスイッチング動作を行うスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４と、外部回路からプログラミング電流の供給を受けて所定量の電荷を蓄積する保持キャパシタＣｒと、保持キャパシタＣｒから電圧供給を受けて１フレーム期間にわたり有機ＥＬ素子１２に駆動電流Ｉdを供給する駆動トランジスタＴｒ５と、可変電圧源Ｖddからの電圧供給を容量カップリングにより駆動トランジスタＴｒ５のゲート電極に伝達し、有機ＥＬ素子１２への駆動電流Ｉdの供給を制御するキャパシタＣｓとを含んで構成されている。また、データ線Ｘmは定電流源２１に接続しており、走査線ＹNは４本のサブ走査線Ｓ１〜Ｓ４から構成されている。定電流源２１から出力される電流はデータ信号とも称され、その電流値は各画素回路１０の発光階調に対応して定めれる。
【００５８】
上記の構成において、サブ走査線Ｓ１〜Ｓ４の各々はスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のゲート電極に接続しており、Ｙドライバ３０から出力される信号のＨレベル／Ｌレベルに対応してスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４のオン／オフ制御を行う。スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はｎチャンネル型ＦＥＴから構成されており、Ｈレベルの信号によりオン状態（開状態）となる。スイッチングトランジスタＴｒ１はサブ走査線Ｓ１からの信号に対応して、可変電圧源Ｖddからの電圧をキャパシタＣｓに供給するためのスイッチング素子であり、そのドレイン端子は可変電圧源Ｖddに接続される一方、ソース端子はキャパシタＣｓに接続している。スイッチングトランジスタＴｒ２及びＴｒ４はサブ走査線Ｓ２、Ｓ４からのＨレベルの信号によりオン状態となり、データ線Ｘmを介して定電流電源２２から供給されるプログラミング電流Ｉdatの値に対応した電荷を保持キャパシタＣｒに蓄積するためのスイッチング素子である。保持キャパシタＣｒはプログラミング電流Ｉdatの値に対応した電荷を保持するため、記憶キャパシタと称することもできる。スイッチングトランジスタＴｒ２のドレイン端子はキャパシタＣｓ、保持キャパシタＣｒ及び駆動トランジスタＴｒ５のゲート端子に接続される一方、ソース端子はスイッチングトランジスタＴｒ４及びＴｒ３のドレイン端子に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒ３はサブ走査線Ｓ３からのＨレベルの信号によりオン状態となり、駆動トランジスタＴｒ５から出力される駆動電流Ｉdを有機ＥＬ素子１２に注入するためのスイッチング素子であり、そのソース端子は有機ＥＬ素子１２の陽極に直列接続される一方、そのドレイン端子は駆動トランジスタＴｒ５のドレイン端子とＴｒ２のソース端子に接続されている。駆動トランジスタＴｒ５はｐチャンネル型ＦＥＴから構成され、そのソース端子は定電圧電源Ｖccに接続されている。定電圧電源Ｖccは駆動トランジスタＴｒ５をピンチオフ領域で動作させるために必要かつ十分なバイアス電圧に設定されている。
【００５９】
尚、スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４は、リーク電流が多いと不必要なときに画素が点灯する可能性があるため、オフ状態におけるリーク電流が少ないことが要求される。オフ・リークはＬＤＤ構造によって抑えることができるが、ｐチャネル型ＦＥＴよりもｎチャネル型ＦＥＴの方がその効果が大きい。よって、スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４はｎチャネル型、駆動トランジスタＴｒ５はｐチャネル型が好ましいが、この組み合わせに限られるものではない。
【００６０】
図５は画素回路１０を駆動するための１フレーム期間内における各信号のタイミングチャートである。１フレーム期間は画素回路１０への電流プログラムを行うプログラミング期間と、有機ＥＬ素子１２へ駆動電流Ｉdを供給する発光期間と、有機ＥＬ素子への駆動電流Ｉdの供給を停止する非発光期間とを含む。毎秒６０フレームの画像を表示する場合には、１フレーム期間は約１６．７ｍｓである。プログラミング期間においては、サブ走査線Ｓ１，Ｓ３の信号がＬレベルに立ち下がる一方で、サブ走査線Ｓ２，Ｓ４の信号がＨレベルに立ち上がる。これにより、スイッチングトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３はオフ状態（閉状態）になる一方、スイッチングトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４はオン状態となる。また、定電流電源２２からは画素回路１０に対してプログラミング電流Ｉdatの供給を開始する。このときの画素回路１０における等価回路は図２のようになる。
【００６１】
同図において、駆動トランジスタＴｒ５のゲート／ソース間の電圧Ｖgsは当初、負にバイアスされており、そのチャネルに流れる過渡的なドレイン電流は定電流電源２１から供給されるプログラミング電流Ｉdatと、ゲート電極に回り込む電流Ｉgの和となる。プログラミング電流Ｉdatの値は表示階調に対応してその大きさが定められるが、本実施形態においては、画素回路１０へのデータの書き込み遅延をできるだけ低減するため、プログラミング電流Ｉdatの値をやや大きめに設定している。ゲート電極に回り込む電流Ｉgによって保持キャパシタＣｒには電荷が蓄積されることになるが、その電荷量（若しくは電圧値）はプログラミング電流Ｉdatに応じた値となる。本実施形態においては、電流プログラミングを通じて保持キャパシタＣｒに蓄積された電圧によって、駆動トランジスタＴｒ５のゲート端子に印加される初期電圧が定まるため、保持キャパシタＣｒは電流−電圧変換手段として機能する。このように、電流プログラミングによって保持キャパシタＣｒに所定の電荷を蓄積する操作をデータの書き込みと称する。スイッチングトランジスタＴｒ２がオン状態となることで、駆動トランジスタＴｒ５のゲート／ドレイン間は導通状態にあるため、プログラミング終了時点において、ゲート／ソース間の電圧Ｖgsと、ドレイン／ソース間の電圧Ｖdsとは等しくなっている。
【００６２】
保持キャパシタＣｒへのデータの書き込みが終了したならば、発光期間に入り、サブ走査線Ｓ１，Ｓ３の信号をＬレベルからＨレベルに立ち上げる一方で、サブ走査線Ｓ２，Ｓ４の信号をＨレベルからＬレベルに立ち下げる。これにより、スイッチングトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３はオフ状態からオン状態に遷移する一方、スイッチングトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４はオン状態からオフ状態へ遷移する。また、同期間において定電流電源２１から画素回路１０に供給されるプログラミング電流Ｉdatは０に停止され、可変電圧源Ｖddの出力電圧は一定のまま保持される。このときの画素回路１０における等価回路は図３のようになる。同図において、電流プログラミングの際に保持キャパシタＣｒに充電された電圧によって、駆動トランジスタＴｒ５がオン状態となり、同トランジスタから駆動電流が出力される。このときの駆動電流の値は、プログラミング電流Ｉdatにほぼ等しい。従って、発光期間において駆動トランジスタＴｒ５が有機ＥＬ素子１２を駆動するための駆動電流Ｉdはプログラミング電流Ｉdatにほぼ等しくなる。本実施形態においては、プログラミング電流Ｉdatの値を通常の値よりもやや大きめに設定してあるため、発光期間は通常の値よりもやや短めに設定する必要がある。
【００６３】
階調表示に必要な期間、有機ＥＬ素子１２を駆動したならば、非発光期間に移る。非発光期間においては、可変電圧源Ｖddの電圧をΔＶddだけ変化させる一方で、サブ走査線Ｓ１〜Ｓ４に出力される各々の信号のオン／オフ状態を維持したままにする。可変電圧源Ｖddの電圧をΔＶddだけ変化させると、キャパシタＣｓの容量カップリングによりキャパシタ電圧Ｖrの電圧値が変化し、駆動トランジスタＴｒ５が出力する駆動電流Ｉdの値を制御することができる。つまり、キャパシタＣｓは駆動トランジスタＴｒ５のゲート端子の電圧を調整するための電圧調整手段として機能する。いま、同図に示す向きにキャパシタ電圧Ｖrの向きを定めると、キャパシタ電圧Ｖrは下式のように記述できる。
Ｖr＝Ｖcc―Ｖth―ＣS・ΔＶdd／（Ｃs＋Ｃr＋Ｃg） …（１）
一方、駆動トランジスタＴｒ５のチャネルを流れる駆動電流Ｉdは下式のように記述できることが知られている。
Ｉd＝α（Ｖgs−Ｖth）2 …（２）
ここで、α＝（ＷμＣox）／（２Ｌ）であり、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長、μは移動度、Ｃoxは単位面積当たりのゲート酸化膜容量、Ｖgsはゲート／ソース間の電圧であり、その向きは同図に示す通りである。Ｖr＝−Ｖgsであるから、（２）式に（１）式を代入することにより、Ｖgsを消去し、β＝Ｃs／（Ｃs＋Ｃr＋Ｃg）とすれば、下式が得られる。
Ｉd＝α（βΔＶdd−Ｖcc）2 …（３）
ここで、ΔＶdd＝Ｖcc／βとすれば、駆動電流Ｉdを０にすることができ、有機ＥＬ素子１２の発光を停止することができる。つまり、発光期間においては、ΔＶdd＝０とする一方、非発光期間においては、ΔＶdd＝Ｖcc／βとすることで、駆動トランジスタＴｒ５による駆動電流Ｉdの供給をオン／オフ制御することができる。
【００６４】
このように、本実施形態によれば、プログラミング電流Ｉdatの値をやや大きめに設定することで、データの書き込み遅延を低減することができる。さらに、有機ＥＬ素子１２への駆動電流Ｉdの供給停止は容量カップリングを用いて制御するため、駆動電流Ｉdの供給停止を速やかに行うことができる。駆動電流Ｉdの供給を停止するための他の手段として、例えば、保持キャパシタＣｒの蓄積電荷を引き抜くための電流経路を別途設け、かかる電流経路から当該蓄積電荷を引き抜けば、駆動トランジスタＴｒ５のゲート電極に印加される電圧を調整できるため、駆動電流Ｉdの供給を停止することができるが、電荷の引き抜きに時間を要するため、高速動作に不向きというデメリットがある。これに対し、容量カップリングを利用すれば、駆動トランジスタＴｒ５のゲート電圧を瞬時に制御できるため、高速動作に優れているというメリットがある。
発明の実施の形態２．
図６は第２の実施形態における画素回路１０の回路構成図である。同図において、トランジスタＴｒ５及びＴｒ６は各々のゲート電極同士及びソース電極同士が相互に接続しており、カレントミラー回路を構成している。カレントミラー回路においては、各々のトランジスタを流れる電流比は利得係数の比に等しい。このため、トランジスタＴｒ５及びＴｒ６のチャネル長、チャネル幅、ゲート酸化膜容量等のデバイスパラメータを適当に設計することで、両者の電流比をｋ：１とすることができる。図中、スイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４、キャパシタＣｓ、及び保持キャパシタＣｒの各々の動作は実施形態１と同様であり、詳細な説明は省略する。また、トランジスタＴｒ５及びＴｒ６はｐチャンネル型ＦＥＴである。上記の構成において、プログラミング期間における画素回路１０の等価回路は図２と同じ構成になり、発光期間及び非発光期間における画素回路１０の等価回路は図３と同じ構成になる（但し、本実施形態においては、図３に記載のトランジスタＴｒ５をトランジスタＴｒ６に置き換えた構成となる。）。ここで、ｋ＞１となるようにトランジスタＴｒ５及びＴｒ６の利得係数を設定すれば、プログラミング期間におけるトランジスタＴｒ５による保持キャパシタＣｒへの電荷の蓄積を高速に行うことができ、プログラミング期間を短縮することができる。
【００６５】
尚、上記の説明では、データ信号の供給を線順次操作で行っていたが、これに限らず、例えば、点順次走査或いは相展開方式で行ってもよい。また、上述のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の全部又は一部について、ＦＥＴに替えてバイポーラトランジスタや、他のスイッチング素子で代用してもよい。また、上記の例では、アクティブマトリクス駆動方式を前提に説明したが、これに限らず、パッシブマトリクス駆動方式を利用してもよい。また、上記の説明では有機ＥＬディスプレイの例を説明したが、ＬＥＤや、ＦＥＤなどの電流駆動型発光素子を用いた電気光学装置にも適用できる。
【００６６】
図７に本発明の電気光学装置４０を適用可能な電子機器の例を挙げる。同図（ａ）は携帯電話への適用例であり、携帯電話２３０は、アンテナ部２３１、音声出力部２３２、音声入力部２３３、操作部２３４、及び本発明の電気光学装置４０を備えている。このように本発明の電気光学装置４０を携帯電話２３０の表示部として利用可能である。同図（ｂ）はビデオカメラへの適用例であり、ビデオカメラ２４０は、受像部２４１、操作部２４２、音声入力部２４３、及び本発明の電気光学装置４０を備えている。このように本発明の電気光学装置は、ファインダーや表示部として利用可能である。同図（ｃ）は携帯型パーソナルコンピュータへの適用例であり、コンピュータ２５０は、カメラ部２５１、操作部２５２、及び本発明の電気光学装置４０を備えている。このように本発明の電気光学装置は、表示部として利用可能である。
【００６７】
同図（ｄ）はヘッドマウントディスプレイへの適用例であり、ヘッドマウントディスプレイ２６０は、バンド２６１、光学系収納部２６２及び本発明の電気光学装置４０を備えている。このように本発明の電気光学装置は画像表示源として利用可能である。同図（ｅ）はリア型プロジェクターへの適用例であり、プロジェクター２７０は、筐体２７１に、光源２７２、合成光学系２７３、ミラー２７４、ミラー２７５、スクリーン２７６、及び本発明の電気光学装置４０を備えている。このように本発明の電気光学装置は画像表示源として利用可能である。同図（ｆ）はフロント型プロジェクターへの適用例であり、プロジェクター２８０は、筐体２８２に光学系２８１及び本発明の電気光学装置４０を備え、画像をスクリーン２８３に表示可能になっている。このように本発明の電気光学装置は画像表示源として利用可能である。上記例に限らず本発明の電気光学装置４０は、アクティブマトリクス型の表示装置を適用可能なあらゆる電子機器に適用可能である。例えば、この他に、表示機能付きファックス装置、デジタルカメラのファインダ、携帯型ＴＶ、ＤＳＰ装置、ＰＤＡ、電子手帳、電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレイ、ＰＯＳ端末、ワークステーション、テレビ電話、ワードプロセッサ、電卓、ページャ、カーナビゲーション装置などに備えられている電気光学装置にも適用可能である。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、トランジスタのゲート端子の電圧を容量カップリングを用いて制御することによって、電子素子へ供給される電流の出力を瞬時に制御できるため、電子回路の高速駆動を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係わる画素回路の回路構成図である。
【図２】電流プログラミング時における画素回路の等価回路である。
【図３】発光期間における画素回路の等価回路である。
【図４】有機ＥＬディスプレイの主要回路構成図である。
【図５】画素回路を駆動するための各信号のタイミングチャートである。
【図６】実施形態２に係わる画素回路の回路構成図である。
【図７】電気光学装置を備えた電子機器の例である。
【符号の説明】
１０…画素回路
１１…アレイ基板
２０…データ線ドライバ
２１…定電流源
３０…走査線ドライバ
Ｔｒ１〜Ｔｒ４…スイッチングトランジスタ
Ｔｒ５…駆動トランジスタ
Ｃｒ…保持キャパシタ
Ｃｓ…キャパシタ
Claims (9)
- 電子素子と、
前記電子素子に供給する電流量を導通状態に応じて制御する第１のトランジスタと、
少なくとも前記第１のトランジスタを通過するプログラミング電流を電圧に変換して、前記第１のトランジスタの第１のゲート端子に印加される電圧値を第１の電圧値に設定するための電流−電圧変換を行う電流−電圧変換手段と、
前記第１のゲート端子に印加される電圧値を前記第１の電圧値から前記第１の電圧値に比して前記第１のトランジスタの前記導通状態を減ずるように設定された第２の電圧値に変化させる電圧調整手段と、を備え、
前記電圧調整手段は、容量素子と前記容量素子と電圧源との間に接続された第２のトランジスタと、を含み、
前記第２のトランジスタを介して前記容量素子と前記電圧源とが電気的に接続されることにより、前記第１のゲート端子に印加される電圧値は、前記第１の電圧値から前記第２の電圧値に変化すること、
を特徴とする電子回路。 - 電子素子と、
前記電子素子に直列に接続された第１のトランジスタと、
容量素子と、
前記容量素子と電圧源との間に接続された第２のトランジスタと、を備え、
第１の期間において、前記第１のトランジスタの第１のゲート端子に印加される電圧値は第１の電圧値に設定され、
第２の期間において、前記第２のトランジスタを介して前記容量素子と前記電圧源とが電気的に接続されることにより、前記第１のゲート端子に印加される電圧値は前記第１の電圧値から前記第１の電圧値に比して前記第１のトランジスタの前記導通状態を減ずるように設定された第２の電圧値に変化すること、
を特徴とする電子回路。 - 請求項１又は２に記載の電子回路において、
前記プログラミング電流はデータ信号に基づいて設定されること、
を特徴とする電子回路。 - 請求項１乃至３のいずれかに記載の電子回路において、
前記電子素子は電気光学素子であること、
を特徴とする電子回路。 - 請求項１乃至４のいずれかに記載の電子回路において、
前記容量素子は、第１の電極と第２の電極とを含み、
前記第１の電極は、前記第１のゲート端子に接続され、
前記第２の電極は、前記第２のトランジスタに接続されていること、
を特徴とする電子回路。 - 請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の電子回路を備えた電子装置。
- 電子素子と、前記電子素子に直列に接続された第１のトランジスタと、容量素子と、前記容量素子と電圧源との間に接続された第２のトランジスタと、を備えた電子回路の駆動方法であって、
第１の期間において、前記第１のトランジスタの第１のゲート端子に印加される電圧値を第１の電圧値に設定し、
第２の期間において、前記第２のトランジスタを介して前記容量素子と前記電圧源とを電気的に接続することにより、前記第１のゲート端子に印加される電圧値を前記第１の電圧値から前記第１の電圧値に比して前記第１のトランジスタの前記導通状態を減ずるように設定された第２の電圧値に変化させること、
を特徴とする電子回路の駆動方法。 - 請求項７に記載の電子回路の駆動方法において、
前記容量素子は、第１の電極と第２の電極とを有し、
前記第２の期間において、前記第２のトランジスタを介して前記第２の電極と前記電圧源とが電気的に接続されること、
を特徴とする電子回路の駆動方法。 - 請求項７又は８記載の電子回路の駆動方法において、
前記電子素子は電気光学素子であること、
を特徴とする電子回路の駆動方法。
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