JP4470960B2 - 表示装置及びその駆動方法と電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、各画素に設けた絶縁ゲート型電界効果トランジスタによって有機ＥＬなどの発光素子に通電する電流量を制御する、いわゆるアクティブマトリクス型の表示装置及びその駆動方法に関する。また、この表示装置を備えた電子機器に関する。

画像表示装置、例えば液晶ディスプレイなどでは、多数の液晶画素をマトリクス状に並べ、表示すべき画像情報に応じて画素毎に入射光の透過強度又は反射強度を制御することによって画像を表示する。これは、有機ＥＬ素子を画素に用いた有機ＥＬディスプレイなどにおいても同様であるが、液晶画素と異なり有機ＥＬ素子は自発光素子である。その為、有機ＥＬディスプレイは液晶ディスプレイに比べて画像の視認性が高く、バックライトが不要であり、応答速度が高いなどの利点を有する。又、各発光素子の輝度レベル（階調）はそれに流れる電流値によって制御可能であり、いわゆる電流制御型であるという点で液晶ディスプレイなどの電圧制御型とは大きく異なる。

有機ＥＬディスプレイにおいては、液晶ディスプレイと同様、その駆動方式として単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とがある。前者は構造が単純であるものの、大型且つ高精細のディスプレイの実現が難しいなどの問題がある為、現在はアクティブマトリクス方式の開発が盛んに行われている。この方式は、各画素回路内部の発光素子に流れる電流を、画素回路内部に設けた能動素子（一般には、薄膜トランジスタ、ＴＦＴ）によって制御するものであり、以下の特許文献に記載がある。

特開２００３−２５５８５６ 特開２００３−２７１０９５ 特開２００４−１３３２４０ 特開２００４−０２９７９１ 特開２００４−０９３６８２ 特開２００６−２１５２１３

従来の画素回路は、制御信号を供給する行状の走査線と映像信号を供給する列状の信号線とが交差する部分に配され、少なくともサンプリングトランジスタと保持容量とドライブトランジスタと発光素子とを含む。サンプリングトランジスタは、走査線から供給される制御信号に応じて導通して、信号線から供給された映像信号をサンプリングする。保持容量は、サンプリングされた映像信号に応じた入力電圧を保持する。ドライブトランジスタは、保持容量に保持された入力電圧に応じて所定の発光期間に出力電流を供給する。尚、一般に、出力電流はドライブトランジスタのチャネル領域のキャリア移動度及び閾電圧に対して依存性を有する。発光素子は、ドライブトランジスタから供給された出力電流により映像信号に応じた輝度で発光する。

ドライブトランジスタは、保持容量に保持された入力電圧をゲートに受けてソース／ドレイン間に出力電流を流し、発光素子に通電する。一般に、発光素子の発光輝度は通電量に比例している。更に、ドライブトランジスタの出力電流供給量は、ゲート電圧、すなわち保持容量に書き込まれた入力電圧によって制御される。従来の画素回路は、ドライブトランジスタのゲートに印加される入力電圧を入力映像信号に応じて変化させることで、発光素子に供給する電流量を制御している。

ここでドライブトランジスタの動作特性は以下の式１で表される。

Ｉ _ds ＝（１／２）μ（Ｗ／Ｌ）Ｃ _ox （Ｖ _gs −Ｖ _th ）²・・・式１

このトランジスタ特性式１において、Ｉ _ds はソース／ドレイン間に流れるドレイン電流を表しており、画素回路では発光素子に供給される出力電流である。Ｖ _gs はソースを基準としてゲートに印加されるゲート電圧を表しており、画素回路では上述した入力電圧である。Ｖ _th はトランジスタの閾電圧である。又、μはトランジスタのチャネルを構成する半導体薄膜の移動度を表している。その他、Ｗはチャネル幅を表し、Ｌはチャネル長を表し、Ｃ _ox はゲート容量を表している。このトランジスタ特性式１から明らかな様に、薄膜トランジスタは、飽和領域で動作する時、ゲート／ソース間電圧Ｖ _gs が閾電圧Ｖ _th を超えて大きくなると、オン状態となってドレイン電流Ｉ _ds が流れる。原理的に見ると、上記のトランジスタ特性式１が示す様に、ゲート／ソース間電圧Ｖ _gs が一定であれば、常に同じ量のドレイン電流Ｉ _ds が発光素子に供給される。従って、画面を構成する各画素に全て同一のレベルの映像信号を供給すれば、全画素が同一輝度で発光し、画面の一様性（ユニフォーミティ）が得られるはずである。

しかしながら、実際には、ポリシリコンなどの半導体膜で構成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、個々のデバイス特性にばらつきがある。例えば閾電圧Ｖ _th は必ずしも一定ではなく、デバイスごとにばらつきがある。前述のトランジスタ特性式１から明らかなように、ドライブトランジスタの閾電圧Ｖ _th がばらつくと、ゲート／ソース間電圧Ｖ _gs が一定であっても、ドレイン電流Ｉ _ds にばらつきが生じ、画素毎に輝度がばらついてしまうため、画面のユニフォーミティを損なう。従来から、ドライブトランジスタの閾電圧のばらつきをキャンセルする機能（閾電圧補正機能）を組み込んだ画素回路が開発されており、例えば前記の特許文献３に開示がある。

ドライブトランジスタは、閾電圧Ｖ _th に加え、移動度μもデバイスごとにばらつきがある。前述のトランジスタ特性式１から明らかなように、移動度μがばらつくと、ゲート／ソース間電圧Ｖ _gs が一定であっても、ドレイン電流Ｉ _ds にばらつきが生じ、画素毎に移動度がばらついてしまうため、画面のユニフォーミティを損なう。従来からドライブトランジスタの移動度のばらつきをキャンセルする機能（移動度補正機能）を組み込んだ画素回路も開発されており、例えば前記の特許文献６に開示がある。

従来の画素回路は、各フィールドで発光期間と非発光期間とに別れて動作し、且つ、非発光期間で上述したドライブトランジスタの閾電圧補正動作や移動度補正動作を行っている。

従来の画素回路は、各フィールドで発光期間と非発光期間を切り換えるため、サンプリングトランジスタやドライブトランジスタに加えてスイッチングトランジスタを備えていた。このスイッチングトランジスタをオンオフ制御することで、画素の発光状態と非発光状態を切り換えている。

かかる構成を有する画素回路をマトリクス状に配した画素アレイ部を駆動するため、周辺の駆動部はサンプリングトランジスタを線順次走査するためのライトスキャナに加え、スイッチングトランジスタをオンオフ制御して発光期間と非発光期間を切り換えるため別のスキャナを必要としていた。

従来のアクティブマトリクス型表示装置は一枚のパネルで構成されている。パネルの中央部に画面を構成する画素アレイ部が配され、画面を囲む周辺部に駆動回路が配される。パネルの周辺部は中央の画面を額縁のように囲んでいるため、周辺部を額縁部と呼ぶ場合がある。ここで駆動回路に必要とされるスキャナの数が多くなるほど、レイアウト的にパネル額縁部の面積が大きくなってしまう。パネルの額縁サイズが大きいほど、中央の画面領域を圧迫し、セット製品の形状やデザインの自由度が減少し、セットの設計を大きく制限している。周辺駆動回路の複雑化に伴う額縁部面積の肥大化は解決すべき課題となっている。

上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は周辺の駆動部に含まれるスキャナの数を削減して額縁部の面積の縮小化（以下本明細書ではこれを狭額縁化と呼ぶ場合がある）を達成することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち、本発明は、画素アレイ部とこれを駆動する駆動部とからなり、前記画素アレイ部は、行状の走査線と、列状の信号線と、各走査線と各信号線とが交差する部分に配された行列状の画素とからなり、前記駆動部は少なくとも、フィールド毎に走査線の順次走査を行って各走査線に制御信号を供給するライトスキャナと、該順次走査に合わせて各信号線に映像信号を供給する信号セレクタとを有し、各画素は少なくとも、サンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、保持容量と、発光素子とを含み、前記サンプリングトランジスタは、その制御端が該走査線に接続し、その一対の電流端が該信号線と該ドライブトランジスタの制御端との間に接続し、前記ドライブトランジスタは、一対の電流端の一方が電源に接続し他方が該発光素子に接続し、前記保持容量は該ドライブトランジスタの制御端に接続し、前記サンプリングトランジスタは、該制御信号に応じてオンし該映像信号をサンプリングして該保持容量に書き込み、前記ドライブトランジスタは、該保持容量に書き込まれた映像信号に応じた駆動電流を該発光素子に供給する表示装置であって、各画素は、各フィールドで発光期間と非発光期間とに分かれて動作し、且つ非発光期間に該ドライブトランジスタの閾値電圧補正動作、保持容量に対する映像信号の書込動作及び該ドライブトランジスタの移動度補正動作を行い、前記信号セレクタは、各信号線に対して映像信号のほかに各発光素子を消灯するための所定電位を供給し、前記ライトスキャナは、信号線から映像信号を画素に取り込むための制御信号のほかに、信号線から所定電位を画素に取り込むための制御信号を各走査線に供給し、前記サンプリングトランジスタは、該ライトスキャナから供給された制御信号に応じて信号線から該所定電位を取り込んでドライブトランジスタの制御端に印加し、以って発光素子を消灯して発光期間から非発光期間への切り換えを行うことを特徴とする。

一態様では、前記画素は、該保持容量が該ドライブトランジスタの制御端と電流端との間に接続しており、該映像信号のサンプリングに先立って、該ドライブトランジスタがカットオフするまで電流を流し、カットオフした時現われるドライブトランジスタの制御端と電流端との間の電圧を該保持容量に書き込み、以って該ドライブトランジスタの閾電圧補正動作を行う。又、該サンプリングトランジスタがオンして映像信号を該保持容量に書き込む際、該ドライブトランジスタに流れる駆動電流を所定の補正期間該保持容量に負帰還し、以って該ドライブトランジスタの移動度補正動作を行う。

本発明によれば、ライトスキャナは、信号線から映像信号を画素回路に取り込むための制御信号の他に、信号線から所定電位を画素回路に取り込むための制御信号を各走査線に供給している。サンプリングトランジスタは、ライトスキャナから供給されたこの制御信号に応じて信号線から所定電位を取り込んでドライブトランジスタをカットオフし、以て、発光素子を消灯して発光期間から非発光期間への切り換えを行っている。かかる構成により、各画素回路は発光期間と非発光期間を切り換えるためのスイッチングトランジスタが不要になる。また、駆動部はこのスイッチングトランジスタを線順次走査するためのスキャナが不要になり、パネルの狭額縁化を達成することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。その前に、本発明の背景を明らかにするため、図１を参照してアクティブマトリクス型表示装置の参考例を説明する。図示する様に、アクティブマトリクス表示装置は、主要部となる画素アレイ部１と周辺の回路部とで構成されている。周辺の回路部は、水平セレクタ３、ライトスキャナ４、ドライブスキャナ５、補正用スキャナ７１，７２などを含んでいる。画素アレイ部１は、行状の走査線ＷＳと、列状の信号線ＳＬと、両者の交差する部分にマトリクス状に配列した画素Ｒ，Ｇ，Ｂとで構成されている。カラー表示を可能とする為、ＲＧＢの三原色画素を用意しているが、本発明はこれに限られるものではない。各画素Ｒ，Ｇ，Ｂは、夫々、画素回路２で構成されている。信号線ＳＬは水平セレクタ３によって駆動される。水平セレクタ３は信号部を構成し、信号線ＳＬに映像信号を供給する。走査線ＷＳはライトスキャナ４によって走査される。なお、走査線ＷＳと並行に別の走査線ＤＳ，ＡＺ１及びＡＺ２も配線されている。走査線ＤＳはドライブスキャナ５によって走査される。走査線ＡＺ１は第一補正用スキャナ７１によって走査される。走査線ＡＺ２は第二補正用スキャナ７２によって走査される。ライトスキャナ４、ドライブスキャナ５、第一補正用スキャナ７１及び第二補正用スキャナ７２はスキャナ部を構成しており、１水平期間ごと画素回路の行を順次走査する。この参考例は合計４個のスキャナを備えているため、額縁部の面積が広くなり、狭額縁化の妨げとなっている。各画素回路２は、走査線ＷＳによって選択されたとき、信号線ＳＬから映像信号をサンプリングする。さらに、走査線ＤＳによって選択されたとき、サンプリングされた映像信号によって画素回路２内に含まれている発光素子を駆動する。換言すると、走査線ＤＳに制御信号を供給するドライブスキャナ５は、画素を発光期間と非発光期間とで切り換えている。加えて、画素回路２は、走査線ＡＺ１及びＡＺ２によって走査されたとき、予め決められた補正動作を行う。

上述した画素アレイ部１は通常ガラスなどの絶縁基板上に形成されており、フラットパネルとなっている。各画素回路２は低温ポリシリコンＴＦＴで形成されている。低温ポリシリコンＴＦＴの場合、信号部及びスキャナ部も同じ低温ポリシリコンＴＦＴで形成できるので、フラットパネル上に画素アレイ部と信号部とスキャナ部を一体的に形成できる。信号部とスキャナ部とで周辺駆動部を構成している。

図２は、図１に示した参考例にかかる表示装置に含まれる画素回路の構成を示す回路図である。画素回路２は、５個の薄膜トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４及びＴｒｄと１個の容量素子（保持容量）Ｃｓと１個の発光素子ＥＬとで構成されている。トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３とＴｒｄはＮチャネル型のポリシリコンＴＦＴである。トランジスタＴｒ４のみＰチャネル型のポリシリコンＴＦＴである。１個の容量素子Ｃｓは本画素回路２の容量部を構成している。発光素子ＥＬは、例えばアノード及びカソードを備えたダイオード型の有機ＥＬ素子である。

画素回路２の中心となるドライブトランジスタＴｒｄは、そのゲートＧが保持容量Ｃｓの一端に接続され、そのソースＳが同じく保持容量Ｃｓの他端に接続されている。また、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧは、スイッチングトランジスタＴｒ２を介して基準電位Ｖ _ss1 に接続されている。ドライブトランジスタＴｒｄのドレインは、スイッチングトランジスタＴｒ４を介して電源Ｖ _cc に接続されている。このスイッチングトランジスタＴｒ２のゲートは、走査線ＡＺ１に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒ４のゲートは、走査線ＤＳに接続されている。発光素子ＥＬのアノードはドライブトランジスタＴｒｄのソースＳに接続され、カソードは接地されている。この接地電位はＶ _cath で表される場合がある。また、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳと別の基準電位Ｖ _ss2 との間に、スイッチングトランジスタＴｒ３が介在している。このトランジスタＴｒ３のゲートは、走査線ＡＺ２に接続されている。一方、サンプリングトランジスタＴｒ１は、信号線ＳＬとドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧとの間に接続されている。サンプリングトランジスタＴｒ１のゲートは、走査線ＷＳに接続されている。

かかる構成において、サンプリングトランジスタＴｒ１は、所定のサンプリング期間に走査線ＷＳから供給される制御信号ＷＳに応じて導通して、信号線ＳＬから供給された映像信号Ｖ _sig を保持容量Ｃｓにサンプリングする。保持容量Ｃｓは、サンプリングされた映像信号Ｖ _sig に応じてドライブトランジスタのゲートＧとソースＳ間に入力電圧Ｖ _gs を印加する。ドライブトランジスタＴｒｄは、所定の発光期間中、入力電圧Ｖ _gs に応じた出力電流Ｉ _ds を発光素子ＥＬに供給する。なお、この出力電流（ドレイン電流）Ｉ _ds はドライブトランジスタＴｒｄのチャネル領域のキャリア移動度μ及び閾電圧Ｖ _th に対して依存性を有する。発光素子ＥＬは、ドライブトランジスタＴｒｄから供給された出力電流Ｉ _ds により映像信号Ｖ _sig に応じた輝度で発光する。

画素回路２はスイッチングトランジスタＴｒ２〜Ｔｒ４で構成される補正手段を備えており、出力電流Ｉ _ds のキャリア移動度μに対する依存性を打ち消す為に、予め、発光期間の先頭で保持容量Ｃｓに保持された入力電圧Ｖ _gs を補正する。具体的には、この補正手段（Ｔｒ２〜Ｔｒ４）は、走査線ＷＳ及びＤＳから供給される制御信号ＷＳ，ＤＳに応じてサンプリング期間の一部で動作し、映像信号Ｖ _sig がサンプリングされている状態でドライブトランジスタＴｒｄから出力電流Ｉ _ds を取り出し、これを保持容量Ｃｓに負帰還して入力電圧Ｖ _gs を補正する。さらに、この補正手段（Ｔｒ２〜Ｔｒ４）は、出力電流Ｉ _ds の閾電圧Ｖ _th に対する依存性を打ち消すために、予め、サンプリング期間に先立ってドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖ _th を検出し、且つ、検出された閾電圧Ｖ _th を入力電圧Ｖ _gs に足し込む様にしている。

ドライブトランジスタＴｒｄはＮチャネル型トランジスタで、ドレインが電源Ｖ _cc 側に接続される一方、ソースＳが発光素子ＥＬ側に接続されている。この場合、前述した補正手段は、サンプリング期間の後部分に重なる発光期間の先頭部分でドライブトランジスタＴｒｄから出力電流Ｉ _ds を取り出して、保持容量Ｃｓ側に負帰還する。その際、補正手段は、発光期間の先頭部分でドライブトランジスタＴｒｄのソースＳ側から取り出した出力電流Ｉ _ds が、発光素子ＥＬの有する容量に流れ込むようにしている。具体的には、発光素子ＥＬはアノード及びカソードを備えたダイオード型の発光素子から成り、アノード側がドライブトランジスタＴｒｄのソースＳに接続される一方、カソード側が接地されている。この構成で、補正手段（Ｔｒ２〜Ｔｒ４）は、予め、発光素子ＥＬのアノード／カソード間を逆バイアス状態にセットしておき、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳ側から取り出した出力電流Ｉ _ds が発光素子ＥＬに流れ込む時、このダイオード型の発光素子ＥＬを容量性素子として機能させている。なお、補正手段は、サンプリング期間内でドライブトランジスタＴｒｄから出力電流Ｉ _ds を取り出す時間幅ｔを調整可能であり、これにより、保持容量Ｃｓに対する出力電流Ｉ _ds の負帰還量を最適化している。

図３は、図２に示した表示装置から画素回路の部分を取り出した模式図である。理解を容易にする為、サンプリングトランジスタＴｒ１によってサンプリングされる映像信号Ｖ _sig や、ドライブトランジスタＴｒｄの入力電圧Ｖ _gs 及び出力電流Ｉ _ds 、さらには、発光素子ＥＬが有する容量成分Ｃ _oled などを書き加えてある。以下、図３に基づいて、本画素回路２の基本的な動作を説明する。

図４は、図３に示した画素回路のタイミングチャートである。図４を参照して、図３に示した画素回路の動作を、より具体的、且つ、詳細に説明する。図４は、時間軸Ｔに沿って各走査線ＷＳ，ＡＺ１，ＡＺ２及びＤＳに印加される制御信号の波形を表してある。表記を簡略化する為、制御信号も対応する走査線の符号と同じ符号で表してある。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３はＮチャネル型なので、走査線ＷＳ，ＡＺ１，ＡＺ２がそれぞれハイレベルの時、オンし、ローレベルの時、オフする。一方、トランジスタＴｒ４はＰチャネル型なので、走査線ＤＳがハイレベルの時、オフし、ローレベルの時、オンする。なお、このタイミングチャートは、各制御信号ＷＳ，ＡＺ１，ＡＺ２，ＤＳの波形と共に、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位変化及びソースＳの電位変化も表してある。

図４のタイミングチャートではタイミングＴ１〜Ｔ８までを１フィールド（１ｆ）としてある。１フィールドの間に画素アレイ部の各行が一回順次走査される。タイミングチャートは、１行分の画素回路に印加される各制御信号ＷＳ，ＡＺ１，ＡＺ２，ＤＳの波形を表してある。

当該フィールドが始まる前のタイミングＴ０で、全ての制御信号ＷＳ，ＡＺ１，ＡＺ２，ＤＳがローレベルにある。したがって、Ｎチャネル型のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３はオフ状態にある一方、Ｐチャネル型のトランジスタＴｒ４のみオン状態である。したがって、ドライブトランジスタＴｒｄはオン状態のトランジスタＴｒ４を介して電源Ｖ _cc に接続されているので、所定の入力電圧Ｖ _gs に応じて出力電流Ｉ _ds を発光素子ＥＬに供給している。したがって、タイミングＴ０で発光素子ＥＬは発光している。この時、ドライブトランジスタＴｒｄに印加される入力電圧Ｖ _gs は、ゲート電位（Ｇ）とソース電位（Ｓ）の差で表される。

当該フィールドが始まるタイミングＴ１で、制御信号ＤＳがローレベルからハイレベルに切り替わる。これにより、トランジスタＴｒ４がオフし、ドライブトランジスタＴｒｄは電源Ｖ _cc から切り離されるので、発光が停止し、非発光期間に入る。したがって、タイミングＴ１に入ると、全てのトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４がオフ状態になる。

続いてタイミングＴ２に進むと、制御信号ＡＺ１及びＡＺ２がハイレベルになるので、スイッチングトランジスタＴｒ２及びＴｒ３がオンする。この結果、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧが基準電位Ｖ _ss1 に接続され、ソースＳが基準電位Ｖ _ss2 に接続される。ここでＶ _ss1 −Ｖ _ss2 ＞Ｖ _th を満たしており、Ｖ _ss1 −Ｖ _ss2 ＝Ｖ _gs ＞Ｖ _th とする事で、その後タイミングＴ３で行われるＶ _th 補正の準備を行う。換言すると、期間Ｔ２〜Ｔ３は、ドライブトランジスタＴｒｄのリセット期間に相当する。また、発光素子ＥＬの閾電圧をＶ _thEL とすると、Ｖ _thEL ＞Ｖ _ss2 に設定されている。これにより、発光素子ＥＬにはマイナスバイアスが印加され、いわゆる逆バイアス状態となる。この逆バイアス状態は、後で行うＶ _th 補正動作及び移動度補正動作を正常に行うために必要である。

タイミングＴ３では、制御信号ＡＺ２をローレベルにし、且つ、直後、制御信号ＤＳもローレベルにしている。これにより、トランジスタＴｒ３がオフする一方、トランジスタＴｒ４がオンする。この結果、ドレイン電流Ｉ _ds が保持容量Ｃｓに流れ込み、Ｖ _th 補正動作を開始する。この時、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧはＶ _ss1 に保持されており、ドライブトランジスタＴｒｄがカットオフするまで電流Ｉ _ds が流れる。カットオフすると、ドライブトランジスタＴｒｄのソース電位（Ｓ）はＶ _ss1 −Ｖ _th となる。ドレイン電流がカットオフした後のタイミングＴ４で制御信号ＤＳを再びハイレベルに戻し、スイッチングトランジスタＴｒ４をオフする。さらに、制御信号ＡＺ１もローレベルに戻し、スイッチングトランジスタＴｒ２もオフする。この結果、保持容量ＣｓにＶ _th が保持固定される。この様にタイミングＴ３〜Ｔ４はドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖ _th を検出する期間である。ここでは、この検出期間Ｔ３〜Ｔ４をＶ _th 補正期間と呼んでいる。

この様にＶ _th 補正を行った後、タイミングＴ５で制御信号ＷＳをハイレベルに切り替え、サンプリングトランジスタＴｒ１をオンして映像信号Ｖ _sig を保持容量Ｃｓに書き込む。発光素子ＥＬの等価容量Ｃ _oled に比べて保持容量Ｃｓは充分に小さい。この結果、映像信号Ｖ _sig のほとんど大部分が保持容量Ｃｓに書き込まれる。正確には、Ｖ _ss1 に対するＶ _sig の差分Ｖ _sig −Ｖ _ss1 が保持容量Ｃｓに書き込まれる。したがって、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧとソースＳ間の電圧Ｖ _gs は、先に検出保持されたＶ _th と今回サンプリングされたＶ _sig −Ｖ _ss1 を加えたレベル（Ｖ _sig −Ｖ _ss1 ＋Ｖ _th ）となる。以降、説明簡易化の為、Ｖ _ss1 ＝０Ｖとすると、ゲート／ソース間電圧Ｖ _gs は、図４のタイミングチャートに示すように、Ｖ _sig ＋Ｖ _th となる。かかる映像信号Ｖ _sig のサンプリングは、制御信号ＷＳがローレベルに戻るタイミングＴ７まで行われる。すなわち、タイミングＴ５〜Ｔ７がサンプリング期間に相当する。

サンプリング期間の終了するタイミングＴ７より前のタイミングＴ６で制御信号ＤＳがローレベルとなり、スイッチングトランジスタＴｒ４がオンする。これにより、ドライブトランジスタＴｒｄが電源Ｖ _cc に接続されるので、画素回路は非発光期間から発光期間に進む。この様に、サンプリングトランジスタＴｒ１がまだオン状態で、且つ、スイッチングトランジスタＴｒ４がオン状態に入った期間Ｔ６〜Ｔ７で、ドライブトランジスタＴｒｄの移動度補正を行う。即ち、参考例では、サンプリング期間の後部分と発光期間の先頭部分とが重なる期間Ｔ６〜Ｔ７で移動度補正を行っている。なお、この移動度補正を行う発光期間の先頭では、発光素子ＥＬは実際には逆バイアス状態にあるので、発光する事はない。この移動度補正期間Ｔ６〜Ｔ７では、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧが映像信号Ｖ _sig のレベルに固定された状態で、ドライブトランジスタＴｒｄにドレイン電流Ｉ _ds が流れる。ここでＶ _ss1 −Ｖ _th ＜Ｖ _thEL と設定しておく事で、発光素子ＥＬは逆バイアス状態におかれる為、ダイオード特性ではなく、単純な容量特性を示すようになる。よって、ドライブトランジスタＴｒｄに流れる電流Ｉ _ds は、保持容量Ｃｓと発光素子ＥＬの等価容量Ｃ _oled の両者を結合した容量Ｃ＝Ｃｓ＋Ｃ _oled に書き込まれていく。これにより、ドライブトランジスタＴｒｄのソース電位（Ｓ）は上昇していく。図４のタイミングチャートでは、この上昇分をΔＶで表してある。この上昇分ΔＶは、結局、保持容量Ｃｓに保持されたゲート／ソース間電圧Ｖ _gs から差し引かれる事になるので、負帰還をかけた事になる。この様に、ドライブトランジスタＴｒｄの出力電流Ｉ _ds を同じくドライブトランジスタＴｒｄの入力電圧Ｖ _gs に負帰還する事で、移動度μを補正する事が可能である。なお、負帰還量ΔＶは、移動度補正期間Ｔ６〜Ｔ７の時間幅ｔを調整する事で最適化可能である。

タイミングＴ７では、制御信号ＷＳがローレベルとなり、サンプリングトランジスタＴｒ１がオフする。この結果、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧは信号線ＳＬから切り離される。映像信号Ｖ _sig の印加が解除されるので、ドライブトランジスタＴｒｄのゲート電位（Ｇ）は上昇可能となり、ソース電位（Ｓ）と共に上昇していく。その間、保持容量Ｃｓに保持されたゲート／ソース間電圧Ｖ _gs は（Ｖ _sig −ΔＶ＋Ｖ _th ）の値を維持する。ソース電位（Ｓ）の上昇に伴い、発光素子ＥＬの逆バイアス状態は解消されるので、出力電流Ｉ _ds の流入により、発光素子ＥＬは実際に発光を開始する。この時のドレイン電流Ｉ _ds 対ゲート／ソース間電圧Ｖ _gs の関係は、先のトランジスタ特性式１のＶ _gs にＶ _sig −ΔＶ＋Ｖ _th を代入する事で、以下の式２のように与えられる。

Ｉ _ds ＝ｋμ（Ｖ _gs −Ｖ _th ）²＝ｋμ（Ｖ _sig −ΔＶ）²・・・式２

上記式２において、ｋ＝（１／２）（Ｗ／Ｌ）Ｃ _ox である。この特性式２からＶ _th の項がキャンセルされており、発光素子ＥＬに供給される出力電流Ｉ _ds はドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖ _th に依存しない事が分かる。基本的に、ドレイン電流Ｉ _ds は映像信号の信号電圧Ｖ _sig によって決まる。換言すると、発光素子ＥＬは映像信号Ｖ _sig に応じた輝度で発光する事になる。その際、Ｖ _sig は帰還量ΔＶで補正されている。この補正量ΔＶは、丁度、特性式２の係数部に位置する移動度μの効果を打ち消すように働く。したがって、ドレイン電流Ｉ _ds は、実質的に映像信号Ｖ _sig のみに依存する事になる。

最後に、タイミングＴ８に至ると、制御信号ＤＳがハイレベルとなってスイッチングトランジスタＴｒ４がオフし、発光が終了すると共に、当該フィールドが終わる。この後、次のフィールドに移って、再びＶ _th 補正動作、移動度補正動作及び発光動作が繰り返される事になる。

上述のように、参考例にかかる表示装置は画素アレイ部を駆動するため４個のスキャナが必要であり、狭額縁化の妨げとなっている。図５は、本発明にかかる表示装置の第１実施形態を示しており、上述した参考例の問題点に対処したものである。図示するように、本アクティブマトリクス表示装置は、主要部となる画素アレイ部１と周辺の駆動部とで構成されている。周辺の駆動部は、水平セレクタ３、ライトスキャナ４、第一補正用スキャナ７１及び第二補正用スキャナ７２を含んでいる。画素アレイ部１は、行状の走査線ＷＳと、列状の信号線ＳＬと、両者の交差する部分にマトリクス状に配列した画素回路２で構成されている。信号線ＳＬは水平セレクタ３によって駆動される。水平セレクタ３は信号部を構成し、信号線ＳＬに映像信号となる信号電位と所定電位を時分割で供給する。この所定電位は、ドライブトランジスタをカットオフするための電位である。走査線ＷＳはライトスキャナ４によって走査される。なお、走査線ＷＳと並行に別の走査線ＡＺ１及びＡＺ２も配線されている。走査線ＡＺ１は第一補正用スキャナ７１によって走査される。走査線ＡＺ２は第二補正用スキャナ７２によって走査される。ライトスキャナ４、第一補正用スキャナ７１及び第二補正用スキャナ７２はスキャナ部を構成しており、１水平期間ごと、画素回路の行を順次走査する。図１に示した参考例と比較すれば明らかなように、本実施形態の表示装置はスキャナ部が３個のスキャナから成り、参考例より１個少なく、狭額縁化を達成している。

各画素回路２は、走査線ＷＳによって選択されたとき、信号線ＳＬから映像信号の信号電位をサンプリングする。また、各画素回路２は他のタイミングで走査線ＷＳによって選択されたとき、信号線ＳＬから所定電位をサンプリングし、ドライブトランジスタをカットオフして、発光期間から非発光期間に切り換える。加えて、画素回路２は走査線ＡＺ１及びＡＺ２によって走査されたとき、非発光期間で予め決められた補正動作を行う。

図６は、図５に示した第１実施形態にかかる表示装置に含まれる画素回路２の構成を示す回路図である。図示するように画素回路２の中心となるドライブトランジスタＴｒｄは、そのゲートＧが保持容量Ｃｓの一端に接続され、そのソースＳが同じく保持容量Ｃｓの他端に接続されている。また、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧは、スイッチングトランジスタＴｒ２を介して基準電位Ｖ _ss1 に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒ２のゲートは走査線ＡＺ１に接続されている。ドライブトランジスタＴｒｄのドレインは電源Ｖ _cc に接続されている。発光素子ＥＬのアノードはドライブトランジスタＴｒｄのソースＳに接続され、カソードは接地されている。また、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳと所定の基準電位Ｖ _ss2 との間に、スイッチングトランジスタＴｒ３が介在している。このトランジスタＴｒ３のゲートは走査線ＡＺ２に接続されている。一方、サンプリングトランジスタＴｒ１は、信号線ＳＬとドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧとの間に接続されている。サンプリングトランジスタＴｒ１のゲートは走査線ＷＳに接続されている。

図７は、図５及び図６に示した第１実施形態にかかる表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。理解を容易にするため、図４に示した参考例のタイミングチャートと同様の表記を採用している。図示するように、信号線ＳＬには、１水平期間（１Ｈ周期）で信号電位Ｖ _sig と所定電位Ｖ _ss とで切り換わる映像信号が供給されている。この所定電位Ｖ _ss はドライブトランジスタをカットオフできる程度の電位に予め設定されている。タイミングＴ１で信号線ＳＬに所定電位Ｖ _ss が供給されている時、走査線ＷＳに制御信号パルスを印加する。これにより、サンプリングトランジスタＴｒ１がオンし、信号線ＳＬから所定電位Ｖ _ss が取り込まれ、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧに印加される。これにより、ドライブトランジスタＴｒｄがカットオフし、画素は発光期間から非発光期間に切り換わる。

即ち、ドライブトランジスタＴｒｄがカットオフすると、発光素子ＥＬに供給される電流が０になるため、発光素子ＥＬが点灯状態から消灯状態となる。この様に、本実施形態は、参考例のようにスイッチングトランジスタのオンオフで発光期間と非発光期間を切り換えるのではなく、サンプリングトランジスタを制御してドライブトランジスタをカットオフすることで、発光期間と非発光期間を切り換えている。これにより、スイッチングトランジスタとそのスキャナを削減することができる。

タイミングＴ２になると、制御信号ＡＺ１及びＡＺ２がハイレベルに切り換わり、スイッチングトランジスタＴｒ２及びＴｒ３が共にオンする。スイッチングトランジスタＴｒ２がオンすることで、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧに基準電位Ｖ _ss1 が書き込まれる。また、スイッチングトランジスタＴｒ３がオンすることで、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳに別の基準電位Ｖ _ss2 が書き込まれる。これにより、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ及びソースＳが所定の状態にリセットされ、閾電圧補正動作のための準備が整い、ドライブトランジスタＴｒｄはオン状態に置かれる。

タイミングＴ３で制御信号ＡＺ２がローレベルに戻り、スイッチングトランジスタＴｒ３がオフして、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳがＶ _ss2 から切り離され、閾電圧補正動作が行われる。これにより、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧがＶ _ss1 に固定された状態で、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位が上昇して行き、両者の電位差がＶ _th に等しくなった所でドライブトランジスタＴｒｄがカットオフし、閾電圧補正動作が終わる。この後、タイミングＴ４で制御信号ＡＺ１がローレベルに戻り、スイッチングトランジスタＴｒ２もオフする。

続いて、信号線ＳＬが所定電位Ｖ _ss から信号電位Ｖ _sig に切り換った後、タイミングＴ６で走査線ＷＳに再び制御信号パルスが印加され、サンプリングトランジスタＴｒ１がオンする。これにより、信号線ＳＬから信号電位Ｖ _sig がサンプリングされ、保持容量Ｃｓに書き込まれる。このとき、同時に、移動度補正動作が行われ、補正分ΔＶが保持容量Ｃｓに書き込まれる。タイミングＴ５で制御信号ＷＳがハイレベルに切り換わってからタイミングＴ６でローレベルに切り換わるまでの間が、信号書込み期間及び移動度補正期間である。

タイミングＴ６で制御信号ＷＳがローレベルに戻ると、サンプリングトランジスタＴｒ１がオフし、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧは信号線ＳＬから切り離される。これにより、ブートストラップ動作が可能となり、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位が上昇し、発光素子ＥＬに駆動電流が流れ、発光期間となる。

図８は、本発明にかかる表示装置の第２実施形態を示す全体ブロック図である。本表示装置は、基本的に、画素アレイ部１とこれを駆動する駆動部とで構成されている。画素アレイ部１は、行状の第１走査線ＷＳと、同じく行状の第２走査線ＤＳと、列状の信号線ＳＬと、各第１走査線ＷＳと各信号線ＳＬとが交差する部分に配された行列状の画素回路２とを備えている。これに対し、駆動部は、ライトスキャナ４、補正用スキャナ７及び水平セレクタ３を含んでいる。ライトスキャナ４は、各第１走査線ＷＳに制御信号を出力して、画素回路２を行単位で線順次走査する。補正用スキャナ７も、各第２走査線ＡＺにそれぞれ制御信号を出力して、画素回路２を行単位で線順次走査する。但し、ライトスキャナ４と補正用スキャナ７は、制御信号を出力するタイミングが異なっている。一方、水平セレクタ３は、スキャナ４，７側の線順次走査に合わせて、列状の信号線ＳＬに映像信号の信号電位と基準電位とを供給する。

図９は、図８に示した表示装置に組み込まれる画素回路の構成を示す回路図である。図示するように本画素回路２は、基本的に、発光素子ＥＬと、サンプリングトランジスタＴｒ１と、ドライブトランジスタＴｒｄと、スイッチングトランジスタＴｒ３と、保持容量Ｃｓとを含む。サンプリングトランジスタＴｒ１は、その制御端（ゲート）が走査線ＷＳに接続され、一対の電流端（ソース及びドレイン）の一方が信号線ＳＬに接続され、他方がドライブトランジスタＴｒｄの制御端（ゲートＧ）に接続されている。ドライブトランジスタＴｒｄは、一対の電流端（ソース及びドレイン）の一方（ドレイン）が電源ラインＶ _cc に接続され、他方（ソースＳ）が発光素子ＥＬのアノードに接続されている。発光素子ＥＬのカソードは所定のカソード電位Ｖ _cath に接続されている。スイッチングトランジスタＴｒ３は、その制御端（ゲート）が走査線ＡＺに接続され、一対の電流端（ソース及びドレイン）の一方が固定電位Ｖ _ss に接続され、他方がドライブトランジスタＴｒｄのソースＳに接続されている。保持容量Ｃｓは、その一端がドライブトランジスタＴｒｄの制御端（ゲートＧ）に接続され、その他端がドライブトランジスタＴｒｄの他方の電流端（ソースＳ）に接続されている。このドライブトランジスタＴｒｄの他方の電流端は、発光素子ＥＬ及び保持容量Ｃｓに対する出力電流端となっている。なお、本画素回路２においては、保持容量Ｃｓを補助する目的で、補助容量ＣｓｕｂがドライブトランジスタＴｒｄのソースＳと電源Ｖ _cc との間に接続されている。

かかる構成において、駆動部側のライトスキャナ４は、第１走査線ＷＳにサンプリングトランジスタＴｒ１を開閉制御するための制御信号を供給する。補正用スキャナ７は、第２走査線ＡＺにスイッチングトランジスタＴｒ３を開閉制御するための制御信号を出力する。水平セレクタ３は、信号線ＳＬに信号電位Ｖ _sig と基準電位Ｖ _ref との間で切り換わる映像信号（入力信号）を供給する。この様に、走査線ＷＳ，ＡＺ及び信号線ＳＬの電位が線順次走査に合わせて変動するが、電源ラインはＶ _cc に固定されている。また、カソード電位Ｖ _cath 及び固定電位Ｖ _ss も一定である。

図１０は、図８及び図９に示した第２実施形態にかかる表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。本実施形態では、信号線ＳＬが１水平期間１Ｈで、信号電位Ｖ _sig 、基準電位Ｖ _ref 及びオフ電位Ｖ _off の三電位で切り換っている。信号電位Ｖ _sig は基準電位Ｖ _ref より高く、オフ電位Ｖ _off はＶ _ref より低く設定されている。このオフ電位Ｖ _off は、ドライブトランジスタＴｒｄをカットオフするために必要な所定電位である。走査線ＷＳには１フィールド（１ｆ）で二発の制御信号パルスが供給されている。最初の制御信号パルスは、前フィールドの発光期間から当該フィールドの非発光期間に切り換えるために出力される。次の制御信号パルスは、当該フィールドの非発光期間で閾電圧補正動作と信号書込み動作／移動度補正動作を行うときに供給されている。

まず、タイミングＴ１で走査線ＷＳに１発目の制御信号パルスが印加される。このとき、信号線ＳＬは所定のオフ電位Ｖ _off にある。サンプリングトランジスタＴｒ１がオンし、このオフ電位Ｖ _off をサンプリングしてドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧに印加する。これにより、ドライブトランジスタＴｒｄのゲート電位が低下し、カットオフ状態となる。画素は発光期間から非発光期間に切り換わる。

続いてタイミングＴ１ａで制御信号ＡＺがローレベルからハイレベルに切り換わり、スイッチングトランジスタＴｒ３がオンする。これにより、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳに固定電位Ｖ _ss が書き込まれる。

この後、タイミングＴ２になると、再び走査線ＷＳに制御信号パルスが印加され、サンプリングトランジスタＴｒ１がオンする。このタイミングで、信号線ＳＬには基準電位Ｖ _ref が現れている。基準電位Ｖ _ref がドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧに書き込まれる。従って、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖ _gs はＶ _ref −Ｖ _ss という値を取る。ここでＶ _gs ＝Ｖ _ref −Ｖ _ss ＞Ｖ _th に設定されている。このＶ _ref −Ｖ _ss がドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖ _th よりも大きくないと、後続の閾電圧補正動作を正常に行うことができない。但し、Ｖ _gs ＝Ｖ _ref −Ｖ _ss ＞Ｖ _th であるため、ドライブトランジスタＴｒｄはこの時点でオン状態となり、貫通電流が電源ラインＶ _cc から固定電位Ｖ _ss に向かって流れる。しかし、タイミングＴ２の後、ほとんど間を置かずにタイミングＴ３でスイッチングトランジスタＴｒ３をオフすることで、この時流れる貫通電流はほとんど無視することができる。

この後、タイミングＴ３になると、閾電圧補正期間に入り、スイッチングトランジスタＴｒ３をオフしてドライブトランジスタＴｒｄのソースＳを固定電位Ｖ _ss から切り離す。ここで、ソースＳの電位（即ち発光素子のアノード電位）がカソード電位Ｖ _cath に発光素子ＥＬの閾電圧Ｖ _thEL を足した値よりも低い限り、発光素子ＥＬは依然として逆バイアス状態に置かれ、わずかなリーク電流が流れるに過ぎない。よって、電源ラインＶ _cc からドライブトランジスタＴｒｄを通って供給された電流は、ほとんど保持容量Ｃｓと補助容量Ｃｓｕｂを充電するために使われる。この様に保持容量Ｃｓが充電されるため、ドライブトランジスタＴｒｄのソース電位は時間の経過と共に固定電位Ｖ _ss から上昇していく。一定期間後、ドライブトランジスタＴｒｄのソース電位はＶ _ref −Ｖ _th のレベルに達し、Ｖ _gs が丁度Ｖ _th になる。この時点でドライブトランジスタＴｒｄがカットオフし、Ｖ _th に相当する電圧がドライブトランジスタＴｒｄのソースＳとゲートＧとの間に配されている保持容量Ｃｓに書き込まれる。閾電圧補正動作が完了した時点でも、ソース電圧Ｖ _ref −Ｖ _th はカソード電位Ｖ _cath に発光素子の閾電圧Ｖ _thEL を足した値よりも低くなっている。

続いて、タイミングＴ４で、書込み期間／移動度補正期間に進む。タイミングＴ４では、信号線ＳＬを基準電位Ｖ _ref から信号電位Ｖ _sig に切り換える。信号電位Ｖ _sig は階調に応じた電圧となっている。この時点でサンプリングトランジスタＴｒ１はオンしているため、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位はＶ _sig となる。これにより、ドライブトランジスタＴｒｄがオンし、電源ラインＶ _cc から電流が流れるため、ソースＳの電位が時間と共に上昇していく。この時点で、依然としてソースＳの電位が発光素子ＥＬの閾電圧Ｖ _thEL とカソード電圧Ｖ _cath の和を超えていないので、発光素子ＥＬにはわずかなリーク電流が流れるだけであり、ドライブトランジスタＴｒｄから供給された電流は、そのほとんどが保持容量Ｃｓと補助容量Ｃｓｕｂの充電に使われる。この充電過程で、前述したようにソースＳの電位が上昇していく。

この書込み期間では既にドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧補正動作は完了しているため、ドライブトランジスタＴｒｄが供給する電流はその移動度μを反映したものとなる。具体的に言うと、ドライブトランジスタＴｒｄの移動度μが大きい場合、ドライブトランジスタＴｒｄが供給する電流量が大きくなり、ソースＳの電位上昇も速い。逆に、移動度μが小さいとき、ドライブトランジスタＴｒｄの電流供給量は小さく、ソースＳの電位上昇は遅くなる。この様に、ドライブトランジスタＴｒｄの出力電流を保持容量Ｃｓに負帰還することで、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖ _gs は移動度μを反映した値となり、一定時間経過後には完全に移動度μを補正したＶ _gs の値となる。即ち、この書込み期間では、ドライブトランジスタＴｒｄから流れ出た電流を保持容量Ｃｓに負帰還することで、ドライブトランジスタＴｒｄの移動度μの補正も同時に行っている。

最後に、タイミングＴ５で当該フィールドの発光期間に入ると、サンプリングトランジスタＴｒ１がオフし、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧが信号線ＳＬから切り離される。これにより、ゲートＧの電位の上昇が可能となり、保持容量Ｃｓに保持されたＶ _gs の値を一定に保ちつつ、ゲートＧの電位上昇に連動してソースＳの電位も上昇する。これにより、発光素子ＥＬの逆バイアス状態が解消され、ドライブトランジスタＴｒｄはＶ _gs に応じたドレイン電流Ｉ _ds を発光素子ＥＬに流す。ソースＳの電位は発光素子ＥＬに電流が流れるまで上昇し、発光素子ＥＬが発光する。ここで、発光素子は発光時間が長くなると、その電流／電圧特性は変化する。このため、ソースＳの電位も変化する。しかしながら、ドライブトランジスタＴｒｄのゲート／ソース間電圧Ｖ _gs はブートストラップ動作により一定値に保たれているので、発光素子ＥＬに流れる電流は変化しない。よって、発光素子ＥＬの電流／電圧特性が劣化しても、一定電流Ｉ _ds が常に流れ続け、発光素子ＥＬの輝度が変化することはない。

図１１は、本発明にかかる表示装置の第３実施形態を示す全体構成図である。この第３実施形態は、前述した第２実施形態と同じく、周辺の駆動部が２個のスキャナで構成されており、第１実施形態に比べて一段と狭額縁化を達成している。図示するように、本表示装置は、画素アレイ部１とこれを駆動する駆動部とから成る。画素アレイ部１は、行状の走査線ＷＳと、列状の信号線（信号ライン）ＳＬと、両者が交差する部分に配された行列状の画素回路２と、各画素回路２の各行に対応して配された給電線（電源ライン）ＶＬとを備えている。なお、本例は、各画素回路２にＲＧＢ三原色のいずれかが割り当てられており、カラー表示が可能である。但し、これに限られるものではなく、単色表示のデバイスも含む。駆動部は、各走査線ＷＳに順次制御信号を供給して画素回路２を行単位で線順次走査するライトスキャナ４と、この線順次走査に合わせて各給電線ＶＬに第１電位と第２電位で切り換わる電源電圧を供給する電源スキャナ６と、この線順次走査に合わせて列状の信号線ＳＬに駆動信号となる信号電位と基準電位を供給する信号セレクタ（水平セレクタ）３とを備えている。

図１２は、図１１に示した表示装置に含まれる画素回路２の具体的な構成及び結線関係を示す回路図である。図９に示した第２実施形態の画素回路と比較すると、トランジスタの個数が３個から２個に削減されており、画素の高精細化が可能になっている。図示するように、この画素回路２は、有機ＥＬデバイスなどで代表される発光素子ＥＬと、サンプリングトランジスタＴｒ１と、ドライブトランジスタＴｒｄと、保持容量Ｃｓとを含む。サンプリングトランジスタＴｒ１は、その制御端（ゲート）が対応する走査線ＷＳに接続され、一対の電流端（ソース及びドレイン）の片方が対応する信号線ＳＬに接続され、他方がドライブトランジスタＴｒｄの制御端（ゲートＧ）に接続される。ドライブトランジスタＴｒｄは、一対の電流端（ソースＳ及びドレイン）の一方が発光素子ＥＬに接続され、他方が対応する給電線ＶＬに接続されている。本例では、ドライブトランジスタＴｒｄがＮチャネル型であり、そのドレインが給電線ＶＬに接続される一方、ソースＳが出力ノードとして発光素子ＥＬのアノードに接続されている。発光素子ＥＬのカソードは所定のカソード電位Ｖ _cath に接続されている。保持容量Ｃｓは、ドライブトランジスタＴｒｄの片方の電流端であるソースＳと制御端であるゲートＧの間に接続されている。

かかる構成において、サンプリングトランジスタＴｒ１は、走査線ＷＳから供給された制御信号に応じて導通し、信号線ＳＬから供給された信号電位をサンプリングして保持容量Ｃｓに保持する。ドライブトランジスタＴｒｄは、第１電位（高電位Ｖ _cc ）にある給電線ＶＬから電流の供給を受け、保持容量Ｃｓに保持された信号電位に応じて駆動電流を発光素子ＥＬに流す。ライトスキャナ４は、信号線ＳＬが信号電位にある時間帯にサンプリングトランジスタＴｒ１を導通状態にするため、所定のパルス幅の制御信号を制御線ＷＳに出力し、以て、保持容量Ｃｓに信号電位を保持すると同時にドライブトランジスタＴｒｄの移動度μに対する補正を信号電位に加える。この後、ドライブトランジスタＴｒｄは、保持容量Ｃｓに書き込まれた信号電位Ｖ _sig に応じた駆動電流を発光素子ＥＬに供給し、発光動作に入る。

本画素回路２は、上述した移動度補正機能に加え、閾電圧補正機能も備えている。即ち、電源スキャナ６は、サンプリングトランジスタＴｒ１が信号電位Ｖ _sig をサンプリングする前に、第１タイミングで給電線ＶＬを第１電位（高電位Ｖ _cc ）から第２電位（低電位Ｖ _ss2 ）に切り換える。また、ライトスキャナ４は、同じく、サンプリングトランジスタＴｒ１が信号電位Ｖ _sig をサンプリングする前に、第２タイミングでサンプリングトランジスタＴｒ１を導通させて、信号線ＳＬから基準電位Ｖ _ss1 をドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧに印加すると共に、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳを第２電位（Ｖ _ss2 ）にセットする。電源スキャナ６は、第２タイミングの後の第３タイミングで給電線ＶＬを第２電位Ｖ _ss2 から第１電位Ｖ _cc に切り換えて、ドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖ _th に相当する電圧を保持容量Ｃｓに保持する。かかる閾電圧補正機能により、本表示装置は画素毎にばらつくドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖ _th の影響をキャンセルすることができる。

本画素回路２は、さらに、ブートストラップ機能も備えている。即ち、ライトスキャナ４は、保持容量Ｃｓに信号電位Ｖ _sig が保持された段階で走査線ＷＳに対する制御信号の印加を解除し、サンプリングトランジスタＴｒ１を非導通状態にして、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧを信号線ＳＬから電気的に切り離し、以て、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位変動にゲートＧの電位が連動し、ゲートＧとソースＳ間の電圧Ｖ _gs を一定に維持することができる。

図１３は、図１２に示した画素回路２の動作説明に供するタイミングチャートである。時間軸を共通にして、走査線ＷＳの電位変化、給電線ＶＬの電位変化及び信号線ＳＬの電位変化を表している。また、これらの電位変化と並行に、ドライブトランジスタのゲートＧ及びソースＳの電位変化も表してある。

本発明の特徴として走査線ＷＳには、サンプリングトランジスタＴｒ１をオンするための制御信号パルスが印加される。この制御信号パルスは、画素アレイ部の線順次走査に合わせて１フィールド（１ｆ）周期で走査線ＷＳに印加される。この制御信号パルスは、１フィールド（１ｆ）の間に三発のパルスを含んでいる。ここでは、最初のパルスをＰ０とし次のパルスをＰ１とし、後続のパルスをＰ２とする。給電線ＶＬは、１フィールド周期（１ｆ）で高電位Ｖ _cc と低電位Ｖ _ss2 の間で切り換わる。信号線ＳＬには、１水平走査周期（１Ｈ）内で信号電位Ｖ _sig と所定の基準電位Ｖ _ss1 が切り換わる駆動信号が供給される。

図１３のタイミングチャートに示すように、画素は前のフィールドの発光期間から当該フィールドの非発光期間に入り、その後、当該フィールドの発光期間となる。この非発光期間で、準備動作、閾電圧補正動作、信号書込み動作、移動度補正動作などを行う。

前フィールドの発光期間では、給電線ＶＬが高電位Ｖ _cc にあり、ドライブトランジスタＴｒｄが駆動電流Ｉ _ds を発光素子ＥＬに供給している。駆動電流Ｉ _ds は高電位Ｖ _cc にある給電線ＶＬからドライブトランジスタＴｒｄを介して発光素子ＥＬを通り、カソードラインに流れ込んでいる。

続いて、当該フィールドの非発光期間に入ると、まず、タイミングＴ１で走査線ＷＳに最初の制御信号パルスＰ０が印加される。このとき、信号線ＳＬは所定電位（基準電位）Ｖ _ss1 にある。サンプリングトランジスタＴｒ１は制御信号パルスＰ０に応答してオンし、信号線ＳＬからＶ _ss1 を取り込む。これにより、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位は急激に低下し、カットオフ状態となる。この結果、画素は発光期間から非発光期間に切り換わる。

続いて、タイミングＴ１ａで、給電線ＶＬを高電位Ｖ _cc から低電位Ｖ _ss2 に切り換える。これにより、給電線ＶＬはＶ _ss2 まで放電され、さらに、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位もＶ _ss2 まで下降する。

続いて、タイミングＴ２になると、走査線ＷＳを低レベルから高レベルに切り換えることで、サンプリングトランジスタＴｒ１が導通状態になる。この時、信号線ＳＬは基準電位Ｖ _ss1 にある。よって、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位は、導通したサンプリングトランジスタＴｒ１を通じて信号線ＳＬの基準電位Ｖ _ss1 となる。この時、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位は、Ｖ _ss1 よりも十分低い電位Ｖ _ss2 にある。この様にして、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧとソースＳとの間の電圧Ｖ _gs がドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖ _th より大きくなるように、初期化される。タイミングＴ１からタイミングＴ３までの期間Ｔ１〜Ｔ３は、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖ _gs を予めＶ _th 以上に設定する準備期間である。

この後、タイミングＴ３になると、給電線ＶＬが低電位Ｖ _ss2 から高電位Ｖ _cc に遷移し、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位が上昇を開始する。やがて、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖ _gs が閾電圧Ｖ _th となった所で、電流がカットオフする。この様にして、ドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖ _th に相当する電圧が保持容量Ｃｓに書き込まれる。これが閾電圧補正動作である。この時、電流がもっぱら保持容量Ｃｓ側に流れ、発光素子ＥＬには流れないようにするため、発光素子ＥＬがカットオフとなるようにカソード電位Ｖ _cath を設定しておく。

タイミングＴ４では、走査線ＷＳがハイレベルからローレベルに戻る。換言すると、走査線ＷＳに印加されたパルスＰ１が解除され、サンプリングトランジスタはオフ状態になる。以上の説明から明らかなように、パルスＰ１は閾電圧補正動作を行うために、サンプリングトランジスタＴｒ１のゲートに印加される。

この後、信号線ＳＬが基準電位Ｖ _ss1 から信号電位Ｖ _sig に切り換わる。続いて、タイミングＴ５で、走査線ＷＳが再びローレベルからハイレベルに立上る。換言すると、パルスＰ２がサンプリングトランジスタＴｒ１のゲートに印加される。これにより、サンプリングトランジスタＴｒ１は再びオンし、信号線ＳＬから信号電位Ｖ _sig をサンプリングする。よって、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位は信号電位Ｖ _sig になる。ここで、発光素子ＥＬは始めカットオフ状態（ハイインピーダンス状態）にあるため、ドライブトランジスタＴｒｄのドレインとソースの間に流れる電流は専ら保持容量Ｃｓと発光素子ＥＬの等価容量に流れ込み、充電を開始する。この後、サンプリングトランジスタＴｒ１がオフするタイミングＴ６までに、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位はΔＶだけ上昇する。この様にして、映像信号の信号電位Ｖ _sig がＶ _th に足し込まれる形で保持容量Ｃｓに書き込まれる共に、移動度補正用の電圧ΔＶが保持容量Ｃｓに保持された電圧から差し引かれる。よって、タイミングＴ５からタイミングＴ６まで期間Ｔ５〜Ｔ６が信号書込期間及び移動度補正期間となる。換言すると、走査線ＷＳにパルスＰ２が印加されると、信号書込動作及び移動度補正動作が行われる。信号書込期間及び移動度補正期間Ｔ５〜Ｔ６は、パルスＰ２のパルス幅に等しい。即ち、パルスＰ２のパルス幅が移動度補正期間を規定している。

この様に、信号書込期間Ｔ５〜Ｔ６では、信号電位Ｖ _sig の書き込みと補正量ΔＶの調整が同時に行われる。Ｖ _sig が高いほど、ドライブトランジスタＴｒｄが供給する電流Ｉ _ds は大きくなり、ΔＶの絶対値も大きくなる。従って、発光輝度レベルに応じた移動度補正が行われる。Ｖ _sig を一定とした場合、ドライブトランジスタＴｒｄの移動度μが大きいほど、ΔＶの絶対値が大きくなる。換言すると、移動度μが大きいほど、保持容量Ｃｓに対する負帰還量ΔＶが大きくなるので、画素毎の移動度μのばらつきを取り除くことができる。

最後にタイミングＴ６になると、前述したように、走査線ＷＳが低レベル側に遷移し、サンプリングトランジスタＴｒ１はオフ状態となる。これにより、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧは信号線ＳＬから切り離される。同時に、ドレイン電流Ｉ _ds が発光素子ＥＬを流れ始める。これにより、発光素子ＥＬのアノード電位は駆動電流Ｉ _ds に応じて上昇する。発光素子ＥＬのアノード電位の上昇は、即ち、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位上昇に他ならない。ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位が上昇すると、保持容量Ｃｓのブートストラップ動作によりドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位も連動して上昇する。ゲート電位の上昇量はソース電位の上昇量に等しくなる。ゆえに、発光期間中、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖ _gs は一定に保持される。このＶ _gs の値は、信号電位Ｖ _sig に閾電圧Ｖ _th 及び移動量μの補正をかけたものとなっている。ドライブトランジスタＴｒｄは、飽和領域で動作する。即ち、ドライブトランジスタＴｒｄは、ゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖ _gs に応じた駆動電流Ｉ _ds を供給する。このＶ _gs の値は、信号電位Ｖ _sig に閾電圧Ｖ _th 及び移動量μの補正をかけたものとなっている。

本発明にかかる表示装置は、図１４に示すような薄膜デバイス構成を有する。本図は、絶縁性の基板に形成された画素回路の模式的な断面構造を表している。図示するように、画素回路は、複数の薄膜トランジスタを含むトランジスター部（図では１個のＴＦＴを例示）、保持容量などの容量部及び有機ＥＬ素子などの発光部を含む。基板の上にＴＦＴプロセスでトランジスター部や容量部が形成され、その上に有機ＥＬ素子などの発光部が積層されている。その上に接着剤を介して透明な対向基板を貼り付けてフラットパネルとしている。

本発明にかかる表示装置は、図１５に示すようにフラット型のモジュール形状のものを含む。例えば絶縁性の基板上に、有機ＥＬ素子、薄膜トランジスタ、薄膜容量等から成る画素回路をマトリックス状に集積形成した画素アレイ部を設ける。この画素アレイ部（画素マトリックス部）を囲むように接着剤を配し、ガラス等の対向基板を貼り付けて表示モジュールとする。この透明な対向基板には、必要に応じて、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等を設けてもよい。表示モジュールには、外部から画素アレイ部への信号等を入出力するためのコネクタとして、例えばＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）を設けてもよい。

以上に説明した本発明における表示装置は、フラットパネル形状を有し、様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピューター、携帯電話、ビデオカメラなど、電子機器に入力された、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器のディスプレイに適用することが可能である。以下、この様な表示装置が適用された電子機器の例を示す。

図１６は本発明が適用されたテレビジョンセットであり、フロントパネル１２、フィルターガラス１３等から構成される映像表示画面１１を含み、本発明の表示装置をその映像表示画面１１に用いることにより作製される。

図１７は本発明が適用されたデジタルカメラであり、上が正面図で下が背面図である。このデジタルカメラは、撮像レンズ、フラッシュ用の発光部１５、表示部１６、コントロールスイッチ、メニュースイッチ、シャッター１９等を含み、本発明の表示装置をその表示部１６に用いることにより作製される。

図１８は本発明が適用されたノート型パーソナルコンピューターであり、本体２０には文字等を入力するとき操作されるキーボード２１を含み、本体カバーには画像を表示する表示部２２を含み、本発明の表示装置をその表示部２２に用いることにより作製される。

図１９は本発明が適用された携帯端末装置であり、左が開いた状態を表し、右が閉じた状態を表している。この携帯端末装置は、上側筐体２３、下側筐体２４、連結部（ここではヒンジ部）２５、ディスプレイ２６、サブディスプレイ２７、ピクチャーライト２８、カメラ２９等を含み、本発明の表示装置をそのディスプレイ２６やサブディスプレイ２７に用いることにより作製される。

図２０は本発明が適用されたビデオカメラであり、本体部３０、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ３４、撮影時のスタート／ストップスイッチ３５、モニター３６等を含み、本発明の表示装置をそのモニター３６に用いることにより作製される。

参考例にかかる表示装置の全体構成を示すブロック図である。 図１に示した参考例にかかる表示装置に組み込まれる画素回路の構成例を示す回路図である。 図２に示した画素回路の動作説明に供する回路図である。 参考例にかかる表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。 本発明にかかる表示装置の第１実施形態を示す全体ブロック図である。 図５に示した第１実施形態に組み込まれる画素回路の構成を示す回路図である。 第１実施形態にかかる表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。 本発明にかかる表示装置の第２実施形態を示す全体構成図である。 第２実施形態に組み込まれる画素回路の構成を示す回路図である。 第２実施形態の動作説明に供するタイミングチャートである。 本発明にかかる表示装置の第３実施形態を示す全体構成図である。 図１１に示した第３実施形態に組み込まれる画素回路の構成を示す回路図である。 第３実施形態の動作説明に供するタイミングチャートである。 本発明にかかる表示装置のデバイス構成を示す断面図である。 本発明にかかる表示装置のモジュール構成を示す平面図である。 本発明にかかる表示装置を備えたテレビジョンセットを示す斜視図である。 本発明にかかる表示装置を備えたデジタルスチルカメラを示す斜視図である。 本発明にかかる表示装置を備えたノート型パーソナルコンピューターを示す斜視図である。 本発明にかかる表示装置を備えた携帯端末装置を示す模式図である。 本発明にかかる表示装置を備えたビデオカメラを示す斜視図である。

１・・・画素アレイ部、２・・・画素回路、３・・・水平セレクタ（信号セレクタ）、４・・・ライトスキャナ、５・・・ドライブスキャナ、６・・・電源スキャナ、７・・・補正用スキャナ、７１・・・第一補正用スキャナ、７２・・・第二補正用スキャナ、Ｔｒ１・・・サンプリングトランジスタ、Ｔｒ２・・・スイッチングトランジスタ、Ｔｒ３・・・スイッチングトランジスタ、Ｔｒ４・・・スイッチングトランジスタ、Ｔｒｄ・・・ドライブトランジスタ、Ｃｓ・・・保持容量、ＥＬ・・・発光素子

Claims (4)

1. 画素アレイ部とこれを駆動する駆動部とから成り、
   画素アレイ部は、行状の走査線と、列状の信号線と、行列状の画素回路とから成り、
   駆動部は、少なくとも、各走査線に制御信号を供給するライトスキャナと、各信号線に映像信号電位を供給する信号セレクタとを有し、
   画素回路は、サンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、保持容量と、発光素子とを含み、
   サンプリングトランジスタの制御端は走査線に接続され、サンプリングトランジスタの一対の電流端の一方は信号線に接続され、他方はドライブトランジスタの制御端に接続され、
   ドライブトランジスタの一対の電流端の一方は電源に接続され、他方は発光素子に接続され、
   保持容量の一端はドライブトランジスタの制御端に接続され、他端はドライブトランジスタの電流端の他方に接続され、
   サンプリングトランジスタは、制御信号に応じて導通し、映像信号電位を保持容量に書き込み、
   ドライブトランジスタは、保持容量に書き込まれた映像信号電位に応じた駆動電流を発光素子に供給する表示装置であって、
   画素回路は、１フィールド内において発光期間と非発光期間とに分かれて動作し、且つ、非発光期間にドライブトランジスタの閾電圧補正動作、保持容量に対する映像信号の書込動作及びドライブトランジスタの移動度補正動作を行い、
   信号セレクタは所定電位を信号線に供給し、サンプリングトランジスタは制御信号に応じて導通し、前記所定電位がドライブトランジスタの制御端に印加されることで、発光素子が消灯し、
   サンプリングトランジスタを非導通状態とした状態で、電源の電位を高電位から前記所定電位より低い低電位とすることで、ドライブトランジスタの一対の電流端の他方の電位を該低電位とした後、
   ドライブトランジスタの閾電圧補正動作において、信号セレクタは前記所定電位を信号線に供給し、サンプリングトランジスタは制御信号に応じて導通し、前記所定電位がドライブトランジスタの制御端に印加され、電源の電位が前記低電位から前記高電位とされることで、ドライブトランジスタの電流端の一方から他方に流れる電流によってドライブトランジスタの電流端の他方の電位を前記所定電位に近づける表示装置。
2. ドライブトランジスタの移動度補正動作において、ドライブトランジスタに流れる電流が保持容量に負帰還される請求項１に記載の表示装置。
3. 請求項１に記載の表示装置を含む電子機器。
4. 画素アレイ部とこれを駆動する駆動部とから成り、
   画素アレイ部は、行状の走査線と、列状の信号線と、行列状の画素回路とから成り、
   駆動部は、少なくとも、各走査線に制御信号を供給するライトスキャナと、各信号線に映像信号電位を供給する信号セレクタとを有し、
   画素回路は、サンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、保持容量と、発光素子とを含み、
   サンプリングトランジスタの制御端は走査線に接続され、サンプリングトランジスタの一対の電流端の一方は信号線に接続され、他方はドライブトランジスタの制御端に接続され、
   ドライブトランジスタの一対の電流端の一方は電源に接続され、他方は発光素子に接続され、
   保持容量の一端はドライブトランジスタの制御端に接続され、他端はドライブトランジスタの電流端の他方に接続され、
   サンプリングトランジスタは、制御信号に応じて導通し、映像信号電位を保持容量に書き込み、
   ドライブトランジスタは、保持容量に書き込まれた映像信号電位に応じた駆動電流を発光素子に供給する表示装置の駆動方法であって、
   １フィールド内において発光期間と非発光期間とに分かれて画素回路を動作させ、且つ、非発光期間にドライブトランジスタの閾電圧補正動作、保持容量に対する映像信号の書込動作及びドライブトランジスタの移動度補正動作を行い、
   信号セレクタから所定電位を信号線に供給し、サンプリングトランジスタを制御信号に応じて導通させ、前記所定電位をドライブトランジスタの制御端に印加することで、発光素子を消灯し、
   サンプリングトランジスタを非導通状態とした状態で、電源の電位を高電位から前記所定電位より低い低電位とすることで、ドライブトランジスタの一対の電流端の他方の電位を該低電位とした後、
   ドライブトランジスタの閾電圧補正動作において、信号セレクタから前記所定電位を信号線に供給し、サンプリングトランジスタを制御信号に応じて導通させ、前記所定電位をドライブトランジスタの制御端に印加し、電源の電位を前記低電位から前記高電位とすることで、ドライブトランジスタの電流端の一方から他方に流れる電流によってドライブトランジスタの電流端の他方の電位を前記所定電位に近づける表示装置の駆動方法。

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