JP4163002B2

JP4163002B2 - 自発光型表示装置

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Inventors: 修司岩田; 正志岡部; 満夫井上; 卓山本
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Description

この発明は，アクティブマトリックス方式の自発光素子（自発光型の発光素子）を用い、輝度の均一性が優れると共に低消費電力の自発光型表示装置に関するものである。

自発光型表示装置として、例えば表示パネルに有機ＥＬ（自発光型の発光素子）を用いた有機ＥＬディスプレイが実用レベルに達してきた。以下、有機ＥＬについて述べる。有機ＥＬディスプレイは自発光、高速応答、広視野角など液晶ディスプレイに持ち合わせていない優れた特徴を有しているため、文字図形画像や動画像表示が鮮明にできるフラットパネルディスプレイとして期待が大きい。有機ＥＬディスプレイは駆動方法により、パッシィブマトリクス型（ＰＭ型）とアクティブマトリクス型（ＡＭ型）に分類することができる。

ＰＭ型は有機ＥＬパネルの外部に駆動回路を設けるため、有機ＥＬパネル自体の構造が簡単となり低コストが実現できると言われている。現在、有機ＥＬパネルが製品化されているのは、このＰＭ型であり車載用や携帯電話用に用いられている。有機ＥＬは電流駆動素子であるので、有機ＥＬパネルの輝度ばらつきをなくすためには、各発光画素に流れる電流を同じ大きさにする必要がある。しかし、次のＡからＣに示す問題により同一電流にすること、更には低消費電力にすることが困難である。

Ａ．全画素の輝度を均一化するには、各画素に流れる電流を同一にしなければならない。そのためには各画素の陽極か陰極かのどちらか一方を定電流源にする必要がある。しかし、定電流源として動作させるためには、バスラインの抵抗成分による電圧降下分の影響がないように、他方側のマトリクス電極の駆動電圧を高くする必要がある。これは消費電力を大きくする要因となる。駆動電圧が十分に高くできない場合、各画素までのバスライン長の長さに対応した電圧降下分が発光のための電流量に影響を与える。すなわち定電流源にならず輝度ばらつきの原因をつくる。

Ｂ．ＰＭ型は所定の面輝度を得るために、表示パネルの走査線の数をＮ本とすると瞬間輝度はＮ倍で発光させる必要がある。通常、画素に流れる電流と発光輝度は比例するので流すべき電流はＮ倍となる。ところが有機ＥＬは流す電流が大きくなれば発光効率が低下する性質を持っているので、所定の面輝度を得るにはＮ倍以上の画素電流が必要である。このように走査線の数Ｎが多くなればなるほど消費電力も大きくなる。この問題は上記Ａの問題をますます助長する。

Ｃ．有機ＥＬパネルは面構造になっているので、各画素には等価回路から見れば並列に容量性負荷が接続される。画素電流が大きくなったり、画素数が多くなって繰り返し周波数が高くなると、この容量性負荷への充放電電流が大きくなり消費電力がおおきくなる。上記Ｂの問題もあってＰＭ型では、容量性負荷による消費電力が格段に増加する。以上の問題により、現状で製品化されているＰＭ型のものは、画面サイズが数インチ以下、画素数が１万画素レベルぐらいまでである。

ＡＭ型の有機ＥＬパネルは、上記の問題を改善することができる。上記Ａの問題は、ＡＭ型は各画素にＴＦＴ駆動回路を設けるので、瞬間的に大電流を流す必要がなく、その結果、上記Ａの問題におけるバスラインによる電圧低下分が小さくなり、印加電圧も小さくてよいので消費電力がＰＭ型に比べて大幅に低減できる。

印加電圧が小さくて良いことは少し高めの印加電圧に設定するだけで、各画素までのバスライン長の長さに対応した電圧降下分が画素電流量に影響を与えることが無くなるので、均一な輝度を得ることができる。上記Ｂの問題は、ＡＭ型は各画素にＴＦＴ駆動回路を設けるので、走査線の数Ｎによらずいつも小さな画素電流を流しておけばよいので、画素電流が大きくなることによる発光効率の低下に起因する消費電力の増大はない。上記Ｃの問題は、ＡＭ型は各画素にＴＦＴ駆動回を設けるので、走査線の数Ｎによらず小さな画素電流を流しておけばよいので、容量性負荷への充放電電流が小さくて良く、この影響による消費電力は小さい。このようにＡＭ型の有機ＥＬパネルは、輝度ばらつきや消費電力を低減できる。ところが、ＡＭ型には次の大きな欠点がある。すなわち、有機ＥＬパネル全域にわたって特性のそろった駆動素子を作ることが困難である。その結果、各画素に流れる電流値が異なり輝度のばらつきとなって表れる。第１２図は、従来のＡＭ型有機ＥＬパネルにおける画素を発光させるための駆動回路として、例えば日本特許２７８４６１５号公開公報に掲載されたものを示す。

以下、第１２図を用いて動作を説明する。

８０はＮチャンネルタイプで構成するＦＥＴでありスイッチング素子として動作する。８１はＰチャンネルで構成するＦＥＴであり駆動素子として動作する。ＦＥＴ８０、８１は低温ポリシリコンで構成されている。コンデンサ８２はＦＥＴ８０のドレイン端子に接続されている容量性負荷である。ＦＥＴ８１のドレイン端子には発光画素にあたる有機ＥＬ素子８３が接続されている。ＦＥＴ８０のドレイン端子はＦＥＴ８１のゲート端子に接続される。ＦＥＴ８０のゲート端子には走査線８４から走査信号が印加される。ＦＥＴ８０のソース端子にはデータ線８５から画像信号が印加される。８６は有機ＥＬ素子８３に電圧を供給するための電圧供給線である。まず、ＦＥＴ８０のゲート端子に走査信号が印加される。この時にソース端子に画像信号が所定の電圧で印加されると、ＦＥＴ８０のドレイン端子のコンデンサ８２には画像信号の大きさに対応した電圧レベルＶ１で保持される。ＦＥＴ８１のゲート電圧に保持される電圧レベルＶ１（第１３図に示す）の大きさがドレイン電流を流すのに十分な大きさであれば、電圧レベルＶ１の大きさに対応した電流がＦＥＴ８１のドレインに流れる。このドレイン電流が画素の発光電流となる。画素の輝度は発光電流の大きさに比例する。

第１３図は、このような動作で発光する場合、画素の輝度ばらつきの発生について説明するための特性図である。この特性図はＦＥＴ８１のゲート・ソース間電圧とドレイン電流の関係を示したものである。ＦＥＴ８０、ＦＥＴ８１が低温ポリシリコンで構成されている場合、低温ポリシリコンの製法上の関係から、表示パネル全域にわたり同一特性のＦＥＴを得ることが困難である。例えば、ＦＥＴ８０、ＦＥＴ８１は第１３図に示すような特性のばらつきをもつ。このような特性をもつＦＥＴ８１に電圧レベルＶ１が印加されると、ドレイン電流の大きさはＩａからＩｂの幅でばらつく。有機ＥＬは電流の大きさに比例した輝度で発光するために、ＦＥＴ８１の特性のばらつきが発光輝度のばらつきとなって表れる。特に、第１３図に示すような特性ばらつきは、アナログ量で輝度変調する方式、すなわち電圧レベルＶ１の大きさで発光輝度を制御する方式では輝度ばらつきの発生を防止することができない。そこで、第１４図に示す電圧レベルＶ１が常に一定の値となるレベルで輝度制御するデジタル輝度制御方式では、電流が飽和したレベルを用いるので、アナログ輝度制御方式で発生した輝度ばらつきが防止できる。

ところが、第１５図に示すような、ＦＥＴ８１のゲート・ソース間電圧とドレイン電流の関係をもつ特性である場合、飽和電流が同一でないため、デジタル輝度制御方式においても、輝度ばらつきが発生する。このように、従来の駆動回路では駆動素子の特性ばらつきによる輝度ばらつきを防止することが困難な状況にある。

第１６図は、このような駆動素子の特性のばらつきを改善する従来例として、例えば、「ＡｃｔｉｖｅＭａｔｒｉｘＯＥＬＤＤｉｓｐｌａｙｓｗｉｔｈＰｏ−ＳｉＴＦＴ．Ｔｈｅ１０ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＷｏｒｋｓｈｏｐｏｎＩｎｏｒｇａｎｉｃ＆ＯＥＬ．Ｐ．３４７〜Ｐ．３５６」に記載された駆動回路がある。この従来例は図８に示す駆動素子であるＦＥＴ８１を、ＦＥＴ８１Ａ、ＦＥＴ８１Ｂとし、これらのＦＥＴを並列に接続することにより特性ばらつきを平均化する構成として開示されているが、このような構成においても、駆動素子における特性のばらつきの発生を防止することは極めて難しい。

従来の自発光型表示装置では、以上で説明したように、駆動素子の特性ばらつきに起因する画素を構成する発光素子の発光輝度がばらつくという問題が解決されていない。

この発明は以上で述べたような問題点を解決して画素の輝度のばらつきがなく、かつ低消費電力の自発光型表示装置を提供するものである。

この発明の第１の構成による自発光型表示装置は、マトリックス状に配列された複数の発光画素と、発光画素ごとに設けられ発光画素からの発光を受光する光電変換部と、光電変換部から得られる電圧を用いて発光画素に流れる電流を制御する制御回路とを備えている。

この構成によれば、駆動用素子の電流ばらつきがあっても、発光画素の輝度ばらつきを抑えることができる。

この発明の第２の構成による自発光型表示装置は、この発明の第１の構成による自発光型表示装置において、上記制御回路が電圧電流変換部と、電流加減算部とを備えている。

この発明の第３の構成による自発光型表示装置は、この発明の第１の構成において、上記光電変換部の出力側に設けられた電圧変換部と、電圧変換部から得られる電圧を用いて発光画素に流れる電流を制御する手段とを備えている。

この構成によれば、光電変換部の変換利得が変動することによる発光素子の輝度変動を抑制することが出来る。

この発明の第４の構成による自発光型表示装置は、この発明の第３の構成において、電圧変換部の出力電圧と発光画素を制御する画像信号との大きさが１対１の大きさに対応するように、上記出力電圧が制御される。

以下、この発明の実施例について図を用いて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

実施例１
第１図は、この発明の実施例１における駆動回路を示す回路図である。図中、Ｔｒ１はスイッチング用素子であり、Ｎチャネル型のＦＥＴである。Ｔｒ２は駆動用素子であり、Ｐチャネル型ＦＥＴである。これらのＦＥＴは低温ポリシリコンにより構成されている。ＦＥＴＴｒ１のゲート端子Ｇには走査線１を介して走査信号が印加される。ソース端子Ｓには画像信号がデータ線２から印加される。ゲート端子に走査線信号が印加されている時に、ソース端子Ｓに所定の電圧で画像信号が印加されると、スイッチング素子Ｔｒ１のドレイン端子Ｄに接続されているコンデンサＣ１には画像信号の大きさに対応した電圧レベルＶ１に充電して、その電圧を保持する。駆動用素子Ｔｒ２のゲート電圧に保持される電圧レベルＶ１の大きさが、駆動用素子Ｔｒ２のドレイン電流を流すのに十分な大きさであれば、電圧レベルＶ１の大きさに対応した電流Ｉｄが駆動用素子Ｔｒ２のドレインＤに流れる。このドレイン電流Ｉｄが電流加減算部４に入力される。電流加減算部４の別の端子には電圧電流変換部５から出力される制御電流Ｉｃｏｎｔが入力される。電流加減算部４から出力される画素電流Ｉｏｅｌの大きさはドレイン電流Ｉｄと制御電流Ｉｃｏｎｔが加減算されたものである。

この画素電流Ｉｏｅｌが発光素子６に流れることにより、その大きさに比例した輝度で発光素子６が発光する。この発光素子６は自発光型の発光素子である有機ＥＬで構成されている。発光素子６で発光した光の一部は光電変換光Ｂｃｏｎｔとして、光電変換部７に入力される。光電変換部７に発光素子６から発光した光が当たると起電力が発生し、光電変換部７は受光した光を電気量に変換することができる、この光電変換部７は例えば、アモルフアス−シリコンで構成する。光電変換部７では、光電変換光Ｂｃｏｎｔの大きさに対応した電流変換電圧Ｖｃｏｎｔを出力する。電圧電流変換部５では入力される電流変換電圧Ｖｃｏｎｔの大きさに対応した制御電流Ｉｃｏｎｔを出力する。電圧電流変換部５の別の端子は駆動用素子Ｔｒ２のゲート端子Ｇに接続されている。画素信号の大きさに対応した電圧レベルＶ１が印加され、電圧電流変換部５は入力される電圧の大きさの差を制御電流Ｉｃｏｎｔに変換するように動作するものである。

このような構成により、駆動素子用Ｔｒ２の特性にばらつきがあっても、発光素子６に流す画素電流Ｉｏｅｌを制御電流Ｉｃｏｎｔによって制御することができるため、発光素子６からの明るさを常に正常な値に保つことができる。

たとえば、表示パネル上の異なった画素位置にあって、特性が異なった駆動用素子Ｔｒ２のゲートＧに同じ大きさの電圧レベルＶ１（画素信号の大きさが同一）が印加される場合、それぞれの駆動用素子Ｔｒ２におけるドレイン電流Ｉｄの大きさが異なると、発光素子６の輝度も異なる。この輝度の違いは、光電変換部７に入力される光電変換光Ｂｃｏｎｔが発光素子６の輝度に対応しているので、れぞれの発光素子６から得られる光電変換光Ｂｃｏｎｔの大きさの違いとなって表れる。光電変換部７では、光電変換光Ｂｃｏｎｔの大きさに対応する光電変換電圧Ｖｃｏｎｔに変換されるので、光電変換部７の出力からは発光素子６の輝度の高低に対応した光電変換電圧Ｖｃｏｎｔを得る。

電圧電流変換部５では、画像信号の大きさに対応する電圧Ｖ１と、光電変換電圧Ｖｃｏｎｔの大きさを比較して、その差異に対応した電流を生成する。すなわち、電圧電流変換部５からは、発光素子６の輝度ばらつき量に応じた制御信号Ｉｃｏｎｔが出力される。このように、駆動用素子Ｔｒ２の特性ばらつきによるドレイン電流のばらつきを制御電流Ｉｃｏｎｔで制御することができるので、画素電流Ｉｏｅｌが画素信号の大きさに対応する電圧レベルＶ１に応じた大きさに制御できると共に、これによって輝度を同一にすることが可能になる。

ここで、第２図は発光素子６からの光を光電変換電圧Ｖｃｏｎｔに変換するための光電変換部７の構造を示しており、表示パネルを模写的にみた断面図である。光電変換部７は発光素子６の画素内、あるいは近辺に設置する。発光素子６はホール輸送層２０、有機ＥＬ層２１、電子輸送層２２からなる有機ＥＬ発光体２３により構成される。

光検出素子２４は駆動用素子Ｔｒ２と有機ＥＬ発光体２３との中間に構成されており、光検出素子２４は、例えばアモルファス−シリコンより成る。光検出素子２４は有機ＥＬ発光体２３からの光を受光して起電力を発生するので、端子２５を基準となる電位に設定しておくと、光検出素子２４の一方側の端子２６からは有機ＥＬ発光体２３の輝度に応じた電流変換電圧Ｖｃｏｎｔが得られる。なお、透明絶縁基板２７上には、スイッチング用素子Ｔｒ１、駆動用素子Ｔｒ２、キャパシタＣ１が構成されている。２８は遮光膜である。このように、発光画素近辺に光検出素子２４を設置するような構造を取ることによって、有機ＥＬ発光体２３から発光された光が直接、光検出素子２４で検出されるため、駆動用素子Ｔｒ２の特性ばらつきを含めた有機ＥＬ発光体２３、すなわち発光素子６の輝度情報を得ることができる。この輝度情報を電圧電流変換部５に出力する。

以上で述べた実施例１によれば、駆動用素子Ｔｒ２の特性にばらつきがあっても、発光素子６に流す画素電流ｉｏｅｌを制御電流Ｉｃｏｎｔにより制御し、発光素子の明るさを常に正常な値に保持することができ、画素の輝度ばらつきを防止する事が可能になる。

以上の説明では、自発光型の表示素子として、有機ＥＬを挙げたが、この他の素子でも同様の効果がある。

実施例２
以下に、この発明の実施例２を図に基づいて説明する。

第３図は第１図、第２図を具体的に示した実施例２による駆動回路の構成を示す回路図である。図中、端子３０はデータ線２に接続され、端子３１は走査線１に接続されている。電圧電流変換部５は３つのＦＥＴＴｒ３、ＦＥＴＴｒ４、及びＦＥＴＴｒ５よりなる差動増幅器より構成される。光電変換部７は光検出素子２４と、そのカソードに接続されている等価抵抗用ＦＥＴＴｒ６から構成されている。

第４図は駆動用素子Ｔｒ２のゲートに印加される電圧Ｖ１と画素電流Ｉｏｅｌとの関係を示す電流特性図である。第４図では３種類のばらついた画素電流特性４−１〜４−３を示している。第５図は画素電流Ｉｏｅｌと発光輝度Ｂｏｅｌとの関係を示す特性図である。第６図は光電変換部７の光の受光量（輝度）と光電変換電圧Ｖｃｏｎｔとの関係を示す特性図である。第７図は光電変換電圧Ｖｃｏｎｔと制御電流Ｉｃｏｎｔとの関係を示す特性図である。以下、第３図〜第７図を用いて輝度ばらつきの制御について説明する。

第３図において、発光素子６のアノード端子には電圧電流変換部５から出力される制御電流Ｉｃｏｎｔが流れ込むことにより、アノード電流Ｉｏｅｌはドレイン電流Ｉｄと制御電流Ｉｃｏｎｔの加算された大きさになる。加算された電流が発光素子６の画素電流Ｉｏｅｌとなる。画素電流Ｉｏｅｌが発光素子６に流れることにより、発光素子６は画素電流Ｉｏｅｌの大きさに比例した輝度で発光する。発光素子６で発光した光の一部は光電変換光Ｂｃｏｎｔとして、光電変換部７に入力される。光電変換部７は第２図示すように、光検出素子２４、端子２５、及び端子２６より構成されている。光電変換部７では光電変換光Ｂｃｏｎｔの大きさに対応した電流変換電圧Ｖｃｏｎｔを出力する。電圧電流変換部５からは入力される電流変換電圧Ｖｃｏｎｔの大きさとＦＥＴＴｒ４のゲート端子Ｇに印加されている電圧の大きさとの差に対応した制御電流Ｉｃｏｎｔを出力する。

第４図に示すように、駆動用素子Ｔｒ２のゲート端子ＧにＶ１の電圧が印加されたとする。駆動用素子Ｔｒ２の特性は、第４図に示す特性４−１とする。この特性４−１により、画素電流Ｉｏｅｌはドレイン電流Ｉｄと制御電流Ｉｃｏｎｔとの和となる。第４図から画素電流ＩｏｅｌはＩｄｏとなる。第５図から発光素子６の輝度は画素電流がＩｄｏであることから、第５図に示すようにＢｏで示す値となる。第６図から、光電変換部７から得られる光電変換電圧Ｖｃｏｎｔは、発光素子６の発光輝度がＢｏであることから、第６図に示すＶｃｏとなる。

第７図から、光電変換電圧ＶｃｏｎｔがＶｃｏであるため、差動増幅器を構成するＦＥＴＴｒ３のドレイン電流Ｉｃｏｎｔは第７図に示すようにＩｃｏｎｔｏとなる。ここで、差動増幅器を構成するＦＥＴＴｒ３のゲート電圧であるＶｃｏｎｔと、差動増幅器を構成する他方のＦＥＴＴｒ４のゲート端子に印加されている電圧Ｖ１とが等しいとき、第７図における電流Ｉｃｏｎｔとドレイン電流Ｉｑの特性が交叉するように設計する。ここで例えば、駆動用素子Ｔｒ２のゲート端子に同じ電圧Ｖ１が印加されても、第４図に示すような特性４−２であれば、発光素子６に流れる画素電流Ｉｏｅｌは、Ｉｄａとなる。画素電流Ｉｄａは駆動用素子Ｔｒ２のドレイン電流Ｉｄと差動増幅器を構成するＴｒ３のドレイン電流Ｉｃｏｎｔの加算値となる。この加算値の電流値が発光素子６の画素電流Ｉｏｅｌとなるので、第５図の特性から、発光素子６の輝度はＢａで示す値となる。第６図により光電変換部７から得られる光電変換電圧Ｖｃｏｎｔは、発光素子６の発光輝度がＢａであることから、Ｖｃａとなる。第７図により光電変換電圧ＶｃｏｎｔがＶｃａであるため、差動増幅器を構成するＴｒ３のドレイン電流Ｉｃｏｎｔはｃｏｎｔａとなる。すなわち、差動増幅器のＴｒ３のドレイン電流ＩｃｏｎｔａはＩｃｏｎｔｏより小さいので、発光素子６に流れ込む画素電流Ｉｏｅｌが減少する方向に移行する。これにより発光素子６の輝度が低下する。すなわち、第３図に示すＴｒ３〜Ｔｒ５で構成する差動増幅器はＴｒ３とＴｒ４のゲート電圧が等しくなるまで負帰還動作を繰りかえす。ここでＴｒ５は定電流源を構成する。

以上で述べた、実施例２によれば、駆動用素子Ｔｒ２の特性にばらつきがあっても、発光素子６に流す画素電流Ｉｏｅｌを制御電流Ｉｃｏｎｔにより制御することにより、発光素子の明るさを常に一定値に保持することができ、画素の輝度ばらつきを防止する事が可能になる。また、アクティブマトリクス型の駆動回路を構成しているので、駆動回路の低消費電力化を実現することができる。

実施例３
第８図は、この発明の実施例３における駆動回路ブロック図である。第８図を用いて実施例３の説明を行う。まず、実施例１では、光電変換部７において、光電変換光Ｂｃｏｎｔの大きさに対応する光電変換電圧Ｖｃｏｎｔに変換されることにより、駆動用素子Ｔｒ２の特性にばらつきがあっても、発光素子６に流す画素電流Ｉｏｅｌが電圧電流変換部５からの制御電流Ｉｃｏｎｔによって発光素子６の明るさを常に正常な値に保つように制御されていた。しかし、光電変換部７に入力される光電変換光Ｂｃｏｎｔの大きさに対応して正常な光電変換電圧Ｖｃｏｎｔが得られない場合は、正常な明るさを得ることが出来ない。

すなわち、光電変換部７において、光から電圧に変える変換利得が正常でなくなると、或いは画素位置によって異なる（変換利得ばらつき）と、正常な光電変換電圧Ｖｃｏｎｔを得られなかったり、画素位置によって光電変換電圧Ｖｃｏｎｔがばらつくので、駆動用素子Ｔｒ２の特性にばらつきが無くても、画素電流Ｉｏｅｌにばらつきが生じ、画面は輝度ばらつきにより画質を損なうことになる。

第８図における実施例３は、このような欠点を改善する。

以下、詳細に説明する。

第８図は、第１図における実施例１に示す電圧電流変換部５と光電変換部７の中間に電圧変換部５０を設けたものである。電圧変換部５０には駆動用素子Ｔｒ２のドレイン電圧Ｖ２と光電変換部７からの出力電圧Ｖｃｏｎｔが入力されている。

第９図は、光電変換部７の変換利得が正常で無い場合を説明するための図である。光電変換電圧Ｖｃｏｎｔの出力の値は、発光素子６の輝度Ｂａ、Ｂｏ、Ｂｂに対して、光電変換部７の変換利得が正常でないと、例えば、電圧値Ｖｃａ−ｈ、Ｖｃｏ−ｈ、Ｖｃｂ−ｈ（正常な値はＶｃａ、Ｖｃｏ、Ｖｃｂである）に変換される。実施例３は、このような光電変換電圧Ｖｃｏｎｔが正常でなくなった場合でも、電圧変換部５０を設けることによって、その出力側にある電圧変換部５０の利得を調整して、すなわち、電圧値Ｖｃａ−ｈ、Ｖｃｏ−ｈ、Ｖｃｂ−ｈから変換電圧Ｖｃａ、Ｖｃｏ、Ｖｃｂに補正する。そして、この電圧を電圧電流変換部５に印加することによって電圧電流変換部５から出力される制御電流Ｉｃｏｎｔを正常に補正するものである。

電圧変換部５０では、入力される光電変換部７からの出力信号Ｖｃｏｎｔと、駆動用素子Ｔｒ２におけるドレイン電圧Ｖ２の大きさの比率から、電圧変換部５０の変換特性を第８図に示すように設計することによって、電圧変換部５０の出力電圧Ｖｃｏｎｔを光電変換部７が正常に動作しているような値に制御することができる。

以下、光電変換部７の変換利得ばらつきと、駆動用素子Ｔｒ２の特性ばらつきが生じた場合の動作について説明する。

（１）光電変換部７の変換利得ばらつき、及び駆動用素子Ｔｒ２の特性ばらつきが共にない場合（特性が正常である場合）。

光電変換部７と駆動用素子Ｔｒ２が正常に動作している場合、動作を理解するために便宜上、電圧変換部５０に入力されている駆動用素子Ｔｒ２のドレイン電圧Ｖ２と光電変換部７からの出力電圧Ｖｃｏｎｔが等しいと想定する。つまり、Ｖ２＝Ｖｃｏｎｔとする。第９図の特性より、発光素子の輝度がＢｏの場合、光電変換部７の光電変換電圧ＶｃｏｎｔがＶｃｏとなる。第１０図から電圧変換部５０の出力電圧Ｖｃｏｎｔ−ｃはＶ２／Ｖｃｏｎｔが１となるので光電変換部７の出力電圧と同じＶｃｏの値となる。電圧電流変換部５には、この電圧Ｖｃｏｎｔ−ｃ（Ｖｃｏ）と他方の入力端子に電圧Ｖ１（画像信号の大きさに対応）が加えられているが、Ｖｃｏが電圧Ｖ１の大きさに対応した光から電圧に変換されてきた正常電圧であるから、発光素子６の輝度を制御するための制御信号Ｉｃｏｎｔは出力されることはない。

（２）光電変換部７の変換利得が正常ではなく、駆動用素子Ｔｒ２の特性ばらつきがない場合。

駆動用素子Ｔｒ２は正常に動作するので、駆動用素子Ｔｒ２のゲート電圧に印加されている電圧Ｖ１に対応するドレイン電流に応じた発光素子６の輝度が第９図に示す輝度Ｂｏである場合、光電変換部７への入力となるＢｃｏｎｔ（Ｂｏ）が正常値であるにも関わらず、光電変換部７の変換利得が正常でないために、その出力はＶｃｏとならない。第９図によれば輝度Ｂｏに対応する光が入ってきても出力電圧がＶｃｏ−ｈ（Ｖｃｏ−ｈ＞Ｖｃｏ）になる。従って、電圧変換部５０の入力は光電変換部７からの出力電圧Ｖｃｏ−ｈと駆動用素子Ｔｒ２のドレイン電圧Ｖ２になる。駆動用素子Ｔｒ２のドレイン電圧Ｖ２と光電変換部７からの出力電圧の関係は、駆動用素子Ｔｒ２の特性ばらつきがないので、上記（１）に記述したように、Ｖ２＝Ｖｃｏｎｔ、つまりＶ２＝Ｖｃｏとしているので、電圧変換部５０の変換利得Ｃは第１０図に示している１以下の点になる。ここで、電圧変換部５０の変換利得ＣをＶ２＝Ｖｃｏになるような値に設計することによって、Ｖｃｏ−ｈの値がＶｃｏに変換できる。つまり、電圧変換部５０から出力されて電圧電流変換部５に入力される変換電圧Ｖｃｏｎｔ−ｃは、光電変換部７に変換利得のばらつきがあったり、正常な値に変換できなかったとしても、電圧変換部５０にて補正されて正常な電圧値として入力させることができる。これによって、電圧電流変換部５の他方の入力端子に電圧Ｖ１（画像信号の大きさに対応）が加えられているので、電圧電流変換部５の一方の入力側に印加されているＶｃｏが電圧Ｖ１の大きさに対応した光から電圧に変換されてきた正常電圧となっているから、発光素子６の輝度を制御する制御信号Ｉｃｏｎｔは出力されることはない（電圧電流変換部５には電圧変換部５０の出力値Ｖｃｏと、Ｖｃｏが画像信号の大きさに対応した電圧Ｖ１に応じた光から電圧に変換された正常電圧であることから発光素子６の輝度を制御する制御信号Ｉｃｏｎｔは出力されない）。

（３）光電変換部７の変換利得が正常であり、駆動用素子Ｔｒ２に特性のばらつきがある場合。

駆動用素子Ｔｒ２の閾値がばらついて、これによって駆動用素子Ｔｒ２のドレイン電圧Ｖ２が正常値でなくなると、光電変換部７への入力となるＢｃｏｎｔ（Ｂｏ）が正常値とならない。例えば、第９図において、駆動用素子ｔｒ２の閾値が正常であれば輝度Ｂｏに対応する光が入ってきた場合、出力電圧ＶｃｏｎｔはＶｃｏを得ることが出来るが、閾値が正常値でないために輝度Ｂｏを得ることが出来ない。ここで、閾値が変動し、輝度がＢｏより高くなって、光電変換電圧ＶｃｏがＶｃｏ−ｈになるとすると、電圧変換部５０の入力には、この出力電圧Ｖｃｏ−ｈと駆動用素子Ｔｒ２の閾値のばらつきを含んだドレイン電圧Ｖ２が印加されることになる。

光電変換部７から出力される光電変換電圧ＶｃｏｎｔがＶｃｏ−ｈと想定すると、駆動用素子Ｔｒ２の閾値のばらつきを含んだドレイン電圧Ｖ２は、Ｖ２＝Ｖｃｏ−ｈとなるので電圧変換部５０の出力電圧Ｖｃｏｎｔ−ｃは、入力信号となるＶｃｏ−ｈに変換特性（第１０図からＶ２／Ｖｃｏ−ｈ＝１）の大きさを乗じた値となる。

従って、電圧電流変換部５の入力には、画像信号の大きさに対応した電圧Ｖ１と駆動用素子Ｔｒ２の閾値のばらつき情報を含んだ電圧Ｖ２が印加される。駆動用素子Ｔｒ２の閾値が正常な値より高くなっていることと、電圧Ｖ１が正常な画像信号の大きさに対応していることから、発光素子６の輝度が正常になるような制御信号Ｉｃｏｎｔが電流加減算部４に流れるようになる。すなわち、駆動用素子Ｔｒ２の閾値が変動したことによって発光素子６に流れるＩｏｅｌが正常値になるような方向に制御電流Ｉｃｏｎｔが流れ、その結果、発光素子６は正常の輝度で発光する。尚、このような制御モードに入ると電圧電流変換部５入力される電圧Ｖｃｏｎｔ−ｃはＶｃｏになるような状態で安定する。

（４）光電変換部７との変換利得ばらつきと、駆動用素子Ｔｒ２の特性ばらつきの両方が存在する場合。

駆動用素子Ｔｒ２の閾値がばらついて、これによって駆動用素子Ｔｒ２のドレイン電圧ｖ２が正常値でなくなると、光電変換部７への入力となるＢｃｏｎｔ（Ｂｏ）が正常値とならない。例えば、第９図に示すように、駆動用素子Ｔｒ２の閾値が正常であれば輝度Ｂｏに対応する光が入ってきた場合、出力電圧ＶｃｏｎｔはＶｃｏを得ることが出来るが、閾値が正常値でないために輝度Ｂｏを得ることが出来ない。ここで、駆動用素子Ｔｒ２の閾値が変動することだけを見てみると、光電変換部７との変換利得が正常である場合は、輝度がＢｏより少し高くなって、光電変換電圧Ｖｃｏはｖｃｏ−ｈとなる。しかし、光電変換部７の変換利得も正常でなくなると、例えば、第１１図に示すように光電変換電圧はＶｃｏ−ｈｈとなる。

光電変換部７に入力される光電変換光Ｂｃｏｎｔに対する、光電変換部７から出力される光電変換電圧Ｖｃｏｎｔの大きさが駆動用素子Ｔｒ２のばらつきに依存する値がＶｃｏ−ｈの大きさと想定すると、駆動用素子Ｔｒ２の閾値のばらつきを含んだドレイン電圧Ｖ２もＶ２＝Ｖｃｏ−ｈとなるので、駆動用素子ｔｒ２の閾値のばらつきに伴う電圧変換部５０の出力電圧Ｖｃｏｎｔ−ｃは、電圧変換部５０への入力信号となるＶｃｏ−ｈに変換特性（第１０図からＶ２／Ｖｃｏ−ｈ＝１）の大きさを乗じた値となる。しかし、光電変換部７において、利得が正常でなくなると、第１１図に示すように光電変換部７の出力値はＶｃｏ−ｈｈ（Ｖｃｏ−ｈ＜Ｖｃｏ−ｈｈ）となる。しかし、駆動用素子Ｔｒ２のドレイン電圧Ｖ２（Ｖ２＝Ｖｃｏ−ｈ）と光電変換部７からの出力電圧Ｖｃｏ−ｈｈの大きさとの関係は、Ｖｃｏ−ｈ／Ｖｃｏ−ｈｈとなるので、電圧変換部５０の変換利得Ｃは１以下になる。すなわち、電圧変換部５０の変換利得Ｃをこの値に設計することによってＶｃｏ−ｈｈの値をＶｃｏ−ｈに変換できる。つまり、電圧変換部５０から出力されて電圧電流変換部５に入力される変換電圧Ｖｃｏｎｔ−ｃは、光電変換部７に変換利得のばらつきがあったり、正常な値に変換できなかったとしても、電圧変換部５０にて補正された電圧値として入力させることができる。これによって、電圧電流変換部５の他方の入力端子に電圧Ｖ１（画像信号の大きさに対応）が加えられているので、電圧電流変換部５の一方の入力側として印加されている電圧が駆動用素子Ｔｒ２の閾値のばらつきを含んだ電圧Ｖ２、すなわち、駆動用素子Ｔｒ２の閾値が正常な値より高くなっている電圧Ｖｃｏ−ｈであるから、発光素子６の輝度を正常にするように制御信号Ｉｃｏｎｔを出力するようにする。このように駆動用素子Ｔｒ２の閾値が変動し、光電変換部７の特性ばらつきが生じても発光素子６に流れるＩｏｅｌが正常値になるような方向に制御電流Ｉｃｏｎｔを流し、その結果、発光素子６は正常の輝度で発光する。

以上で説明したこの実施例では、上記電圧変換部の出力電圧と上記発光画素を制御する画像信号との大きさが常に１対１の大きさに対応するように、上記出力電圧を制御する手段を備えている。

以上の実施例では、自発光型の表示素子として有機ＥＬを例に説明とているが、これに限るものではない。

この発明は、駆動用素子の電流ばらつき、さらには、発光素子からの発光を変換する光電変換部における変換利得が変動しても、発光素子の輝度変動を抑制することができ、自発光型表示装置に有効に利用することができる。

この発明の実施例１による駆動回路を示す回路図である。この発明の実施例１による駆動回路を構造的に示す断面図である。この発明の実施例２におる駆動回路を断面図である。この発明の実施例２を説明するため、駆動用素子の電圧Ｖ１と画素電流Ｉｏｅｌの関係を示す特性図である。この発明の実施例２を説明するため、画素電流Ｉｏｅｌと発光画素の輝度との関係を示す特性図である。この発明の実施例２を説明するため、発光画素の輝度と光電変換電圧Ｖｃｏｎｔの関係を示す特性図である。この発明の実施例２を説明するため、光電変換電圧Ｖｃｏｎｔと制御電圧ｌｃｏｎｔの関係を示す特性図である。この発明の実施例３を説明するためのブロック図である。この発明の実施例３を説明するための、光電変換部における光電変換電圧−輝度の関係を示す特性図である。この発明の実施例３を説明するための、電圧変換部の変換特性を示す特性図である。この発明の実施例３を説明するための、光電変換部における光電変換電圧−輝度の関係を示す特性図である。従来の駆動回路を示す回路図である。従来の駆動回蕗における駆動用素子のドレイン電流とゲート・ソース間電圧の関係を示す特性図である。は従来の駆動回路における駆動用素子のドレイン電流とゲート・ソース間電圧の関係を説明するための特性図である。従来の駆動回路における駆動用素子のドレイン電流とゲート・ソース間電圧の関係を説明するための特性図である。従来の駆動回路を示す回路図である。

Claims

マトリックス状に配列された複数の発光画素と、画像信号が入力される発光画素ごとに設けられ前記画像信号に応じた駆動電流を発生する駆動部と、前記発光画素ごとに設けられ前記発光画素からの発光を受光する光電変換部と、前記光電変換部から得られる電圧に基づく制御電流を発生して該制御電流を前記駆動電流に加減して前記発光画素に流れる電流を制御する前記発光画素ごとに設けられた制御回路とを備えた自発光型表示装置。
前記制御回路が前記光電変換部から得られる電圧と画像信号との比較に応じて制御電流を発生する請求項１記載の自発光型表示装置。