JP4511128B2 - アクティブマトリックス型画像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電流源によって供給される電流に基づいて発光する電流発光素子を備えた画像表示装置に関するものであり、特に、電流源に接続された配線構造の電位を変動させる構造の画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自ら発光する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置で必要なバックライトが不要で装置の薄型化に最適であるとともに、視野角にも制限がないため、次世代の表示装置として実用化が期待されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置においては、駆動方式として単純（パッシブ）マトリックス型とアクティブマトリックス型とが知られている。前者は構造が単純であるものの大型かつ高精細のディスプレイの実現が困難であるとの問題がある。このため、近年、画素内部の発光素子に流れる電流を、同時に画素内に設けた能動素子、たとえば、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor : 薄膜トランジスタ）によって制御する、アクティブマトリックス型の表示装置の開発が盛んに行われている。
【０００４】
図５に、従来技術にかかるアクティブマトリックス方式の有機ＥＬ表示装置における画素回路を示す。従来技術にかかる画素回路は、電流発光素子たる有機ＥＬ素子１０５と、ドレイン電極が有機ＥＬ素子１０５の負側に接続され、ソース電極がグランドに接続され、ドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１０４と、薄膜トランジスタ１０４のゲート電極とグランドとの間に接続されたコンデンサ１０３と、ドレイン電極が薄膜トランジスタ１０４のゲート電極に、ソース電極が信号線１０１に、ゲート電極が走査線１０６にそれぞれ接続され、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１０２とを有する構造をとる。さらに、有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子１０５に流れる電流を供給する電流源１０７を備え、電流源１０７は、薄膜トランジスタ１０４に対して配線構造１０８を介して電気的に接続された構造を有する。
【０００５】
図５に示す画素回路では、信号線１０１から表示輝度に対応した電圧が薄膜トランジスタ１０２を介してコンデンサ１０３に供給される。コンデンサ１０３は、薄膜トランジスタ１０４のゲート・ソース間に配置されることから、薄膜トランジスタ１０４のゲート・ソース間電圧はコンデンサ１０３に蓄積された電圧と等しくなり、かかるゲート・ソース間電圧に基づいてソース・ドレイン間に所定のチャネルが形成される。電流源１０７は、薄膜トランジスタ１０４のチャネルが実現する移動度に対応して電流を供給し、薄膜トランジスタ１０４のソース・ドレイン間および薄膜トランジスタ１０４に対して直列に接続された有機ＥＬ素子１０５に対して電流が流れ、有機ＥＬ素子１０５が所望の輝度で発光する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
ところで、薄膜トランジスタ１０４の閾値電圧変動を補償する補償回路を組み込んだ画像表示装置も知られている。表示画素ごとにドライバ素子のＩＶ特性が変動することを抑制するため、薄膜トランジスタ１０４のチャネル形成領域は非晶質シリコンを用いることが好ましい。しかし、非晶質シリコンを用いた場合、長期の使用によって閾値電圧が変動することが知られており、高品位の画像表示を可能とする観点からは、閾値電圧変動を補償することが好ましいためである。
【０００７】
補償回路の構成は様々なものがあるが、一例として、電圧補償用の薄膜トランジスタを配置し、かかる薄膜トランジスタの動作と配線構造１０８の電位変動とを組み合わせることによって電圧補償を行う構造が知られている。かかる補償回路を配置した場合には、電流源１０７は単に有機ＥＬ素子１０５に対して電流を供給する機能を果たすのみならず、配線構造１０８に対して電荷を供給することによって配線構造１０８の電位を変動させるために動作することとなる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２３４６８３号公報（第１０頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置は、画像表示の際に有機ＥＬ素子に対して電流を供給する構造を有することに起因して、様々な問題を有する。実際の画像表示装置では、電流源１０７から遠隔に配置された表示画素については配線構造１０８の物理長を大きくする必要があり、物理長の増大に伴う電気抵抗値の増加を抑制するため、配線構造１０８の断面積を増加させる必要がある。
【００１０】
一方、配線構造１０８の断面積を増加させることによって、配線構造１０８と他の配線構造、例えば走査線１０６とが重なり合う面積が増加することとなり、配線構造１０８の寄生容量が増加する。寄生容量の増加による問題は、例えば画像表示装置に補償回路を組み込んだ場合のように、配線構造１０８の電位を変動させる構造の場合に顕在化する。
【００１１】
例えば、補償回路を組み込んで薄膜トランジスタ１０４の閾値電圧変動を補償する場合には、動作時に配線構造１０８の電位を変化させる必要がある。電位変動を行うためには寄生容量に対して電荷を供給する必要があるため、配線構造１０８の寄生容量が増加した場合には、増加量に応じて電位変動に要する時間が増加することとなる。
【００１２】
電位変動に要する時間が増加することは、電圧補償に要する時間が増加することを意味し、その結果画像表示装置の高精細化または大画面化を制限することにつながる。すなわち、閾値電圧変動の補償は画素ごとに設けられたドライバ素子のすべてに対して行う必要がある一方、すべてのドライバ素子に対して電圧補償を行うために許容される時間は一定の値に制限される。従って、画像表示装置の高精細化または大画面化を実現する観点から画素数を増加させるためには、個々のドライバ素子に対する電圧補償に要する時間を低減することが必要不可欠となる。
【００１３】
また、配線構造１０８の電位変動を行う際に要する電流源１０７の電力消費も問題となる。補償回路はフレームごとに動作するのが一般的であるため、電流源１０７は配線構造１０８の電位を変化させるために、フレームごとに発光工程とは別に配線構造１０８に対して電流を供給する必要がある。そして、配線構造１０８にはある程度の電気抵抗および寄生容量等が存在することから、配線構造１０８の電位変動に伴って、電流源１０７には一定量の電力消費が生じることが避けられない。かかる電力消費が軽微であれば問題とはならないが、実際には無視できない程度の消費電力が必要となると共に、電流源１０７から発生する熱によって画像表示装置および電流源１０７自体に悪影響を及ぼすことが懸念されている。
【００１４】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、電流源に接続された配線構造の電位を変動させる構成を有し、電流源の駆動上の負荷を回避しつつ配線構造の電位変動を行うことが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかるアクティブマトリックス型画像表示装置は、流入する電流に応じた輝度の光を発光する電流発光素子と、印加電圧に基づいて前記電流発光素子に流入する電流を制御するドライバ素子と、前記ドライバ素子に印加する電圧を供給する信号線と、前記電流発光素子と電気的に接続され、前記電流発光素子に流れる電流が流入する配線構造と、前記配線構造と前記信号線との間に設けられ、前記配線構造に流入する電流に基づいて該配線構造に伝家を蓄積する寄生容量と、前記配線構造と接続されることで、該配線構造の電位を制御する電位制御手段と、前記電流発光素子の発光後に前記配線構造の電位を変化させる場合に、前記電位制御手段と前記配線構造との間の電気伝導度を制御する電位変動補助手段とを備え、前記電位制御手段は、前記電流発光素子の発光時に前記配線構造が負電位となるよう前記配線構造の電位を制御することを特徴とする。
【００１６】
この請求項１の発明によれば、電位変動補助手段が配線構造の電位変動を補助することとしたため、配線構造の電位を変動させる際における電位制御手段の負担を軽減することができる。
【００１７】
また、請求項２にかかるアクティブマトリックス型画像表示装置は、上記の発明において、前記電位変動補助手段は、前記電流発光素子の発光後に前記電位制御手段と前記配線構造との間を電気的に絶縁し、前記配線構造は、前記電流発光素子を通過する電流に基づいて電位が変動することを特徴とする。
【００１８】
この請求項２の発明によれば、配線構造の電位を変動させる際に電流発光素子を通過する電流を利用することとしたため、新たに駆動回路等を別途設けることなく電位変動を行うことができる。
【００１９】
また、請求項３にかかるアクティブマトリックス型画像表示装置は、上記の発明において、前記電位変動補助手段は、前記電位制御手段と前記配線構造との間を電気的に絶縁してから所定時間が経過した後に再び前記電位制御手段と前記配線構造とを電気的に接続し、前記電位制御手段は、再び前記配線構造と電気的に接続した後に前記配線構造の電位を微調整することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項４にかかるアクティブマトリックス型画像表示装置は、上記の発明において、前記電位制御手段は、前記電流発光素子の発光時に前記電流発光素子の陽極と陰極との間に所定電圧を供給するよう前記配線構造の電位を制御することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項５にかかるアクティブマトリックス型画像表示装置は、上記の発明において、前記電流発光素子は、陰極側が前記配線構造と電気的に接続され、陽極側がアース線に接続されていることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項６にかかるアクティブマトリックス型画像表示装置は、上記の発明において、前記電流発光素子は、有機ＥＬ素子を含んで形成されることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である画像表示装置について説明する。なお、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００２５】
本実施の形態にかかる画像表示装置は、電流発光素子として機能する有機ＥＬ素子に電気的に接続された配線構造を備える。そして、かかる配線構造の電位変動を行う際に、配線構造を他と絶縁してフローティング状態とした上で有機ＥＬ素子を流れる電流を流入させ、かかる電流の流入によって配線構造の電位を変動させる構造を有する。
【００２６】
図１は、本実施の形態にかかる画像表示装置の構成を示す回路図である。本実施の形態にかかる画像表示装置は、図１に示すように、複数配置された画素回路１と、画素回路１に対して所定の電位を供給する走査線２および信号線３と、画素回路１内に配置される電流発光素子に電流を供給するための配線構造４と、配線構造４の電位を制御する電位制御部５とを備える。さらに、本実施の形態にかかる画像表示装置は、配線構造４と電位制御部５との間に配置され、配線構造４と電位制御部５との間の電気的接続状態を制御するスイッチング部６と、走査線２に電気的に接続された走査線駆動回路７と、信号線３に接続された信号線駆動回路８とを備える。
【００２７】
画素回路１は、表示画素に対応してマトリックス状に多数配置されており、個々の画素回路１がそれぞれ所定の輝度の光を表示することによって、画像表示装置全体として画像表示を行う。具体的には、画素回路１は、ゲート電極に走査線２が、一方のソース／ドレイン電極に信号線３が接続され、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ９と、薄膜トランジスタ９の他方のソース／ドレイン電極と接続されたゲート電極を備え、ドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１０とを有する。また、画素回路１は、アノード側（陰極側）が薄膜トランジスタ１０の一方のソース／ドレイン電極に接続されると共にカソード側（陽極側）がアースされ、電流発光素子として機能する有機ＥＬ素子１２と、薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間に配置され、信号線３から供給される電圧を保持するコンデンサ１１とを備える。
【００２８】
有機ＥＬ素子１２は、注入された電流値に応じた輝度で発光する電流発光素子として機能するためのものであり、具体的には、アノード層、発光層およびカソード層が順次積層された構造を有する。発光層は、カソード層側から注入された電子と、アノード層側から注入された正孔とが発光再結合するためのものであり、具体的にはフタルシアニン、トリスアルミニウム錯体、ベンゾキノリノラト、ベリリウム錯体等の有機系の材料によって形成され、必要に応じて所定の不純物合点化された構造を有する。なお、有機ＥＬ素子１２は、発光層に対してアノード側に正孔輸送層を設け、発光層に対してカソード側に電子輸送層を設けた構造としても良い。
【００２９】
走査線２は、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ９の駆動状態を制御するためのものである。具体的には、走査線２は走査線駆動回路７に接続され、走査線駆動回路７は、電圧書き込みのタイミングに合わせて選択した薄膜トランジスタ９がオン状態となるよう所定の電圧を印加する機能を有する。
【００３０】
信号線３は、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ９を介してコンデンサ１１に書き込み電圧を供給するためのものである。具体的には、信号線３は信号線駆動回路８に接続され、信号線駆動回路８は、外部から入力される映像信号に基づいて決定される有機ＥＬ素子１２の発光輝度に対応した電圧をコンデンサ１１に供給する。
【００３１】
配線構造４は、薄膜トランジスタ１０の他方のソース／ドレイン電極と電位制御部５との間を接続するためのものである。具体的には、薄膜トランジスタ１０の他方のソース／ドレイン電極と接続し、電位制御部５に対してはスイッチング部６と接続した構造を有する。また、本実施の形態では、図１にも示すように、同一の行に属する画素回路１が有する薄膜トランジスタ１０と接続した構造を有する。
【００３２】
スイッチング部６は、電位制御部５と配線構造４との間の電気的導通を制御するためのものである。具体的には、スイッチング部６は、例えば薄膜トランジスタによって形成され、ゲート・ソース間に印加する電圧を制御することによってオン状態またはオフ状態となるよう制御され、配線構造４と電位制御部５とを電気的に接続または絶縁させる構造を有する。本実施の形態においては、スイッチング部６が電位変動補助手段として機能することで、配線構造４の電位を変動させる際の電位制御部５の負担を軽減している。
【００３３】
次に、本実施の形態にかかる画像表示装置の動作について説明する。本実施の形態にかかる画像表示装置は、有機ＥＬ素子１２を所望の輝度で発光させる発光工程と、配線構造４の電位を変動させる電位変動工程とを順次行うことから、以下ではまず発光工程について簡単に説明を行い、その後に電位変動工程について説明を行う。
【００３４】
図２（ａ）は、発光工程について説明するための模式図である。発光工程では、所定の画素回路１を選択して画素回路１内に配置された薄膜トランジスタ９のゲート電極に対して走査線２から所定電圧を供給することによって薄膜トランジスタ９をオン状態とする。一方で、信号線３は、信号線駆動回路８によって画素回路１内に配置された有機ＥＬ素子１２に表示させる輝度に対応した電圧を与えられており、かかる電圧がオン状態の薄膜トランジスタ９を介してコンデンサ１１に書き込まれる。既に述べたように、コンデンサ１１は薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間に配置されることから、コンデンサ１１に書き込まれた電圧は、そのまま薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧となる。
【００３５】
一方、図２（ａ）に示すように、発光工程の際にはスイッチング部６はオン状態に維持され、電位制御部５と配線構造４とが電気的に接続された状態に維持される。また、電位制御部５は、発光工程の際には有機ＥＬ素子１２の陽極側の電位に比して配線構造４の電位が十分低い値となるよう制御を行っている。本実施の形態では有機ＥＬ素子１２の陽極側は接地されている一方、配線構造４の電位は負電位である−ＶDD（ＶDD＞０）に維持されている。
【００３６】
配線構造４が負電位に維持されることから、有機ＥＬ素子１２に対して、薄膜トランジスタ１０がオン状態に維持されている間は順方向に電圧が印加されることとなる。このため、有機ＥＬ素子１２に対しては、図２（ａ）に示す矢印の方向、すなわち順方向に電流が流れ、かつ流れる電流値は薄膜トランジスタ１０によって制御されることととなり、有機ＥＬ素子１２は所定の輝度で発光する。
【００３７】
なお、上記したように発光工程の際にはスイッチング部６はオン状態に維持されることから配線構造４の電位は電位制御部５によって一定の値に維持され、この結果、配線構造に一方の電極が接続されたコンデンサ１１の極板間電圧もほぼ一定の値を維持する。従って、薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧もほぼ一定の値に維持され、発光工程を通して有機ＥＬ素子１２に対して所定の電流が流れ、所定の輝度の光が発光されている。かかる発光工程は多数配置された画素回路１に対して順次行われ、その結果、画素回路ごとに所望の輝度で有機ＥＬ素子１２が発光し、所定パターンの画像が表示されることとなる。
【００３８】
次に、配線構造４の電位を変動させる電位変動工程について説明する。図２（ｂ）は、電位変動工程を説明するための模式図である。まず、スイッチング部６はオフ状態となり、配線構造４と電位制御部５との間が電気的に絶縁され、配線構造４はフローティング状態となる。
【００３９】
コンデンサ１１には発光工程の際に書き込まれた電圧が残存するため、薄膜トランジスタ１０には所定のゲート・ソース間電圧が印加され、オン状態を維持している。このため、発光工程と同様に有機ＥＬ素子１２には順方向に電流が流れ、かかる電流は薄膜トランジスタ１０を通過して配線構造４に流入する。
【００４０】
図３は、個々の画素回路１において、電位変動工程が開始された後に薄膜トランジスタ１０を通過して配線構造４に対して流入する電流値の時間変動を示すグラフである。なお、図３のグラフでは、発光工程において有機ＥＬ素子１２に流れる電流の値をＩ0としている。図３に示すように、発光工程が終了して電位変動工程に移行した後であっても所定量の電流が有機ＥＬ素子１２を通過し、配線構造４に流入することとなる。
【００４１】
また、スイッチング部６がオフ状態となることによって配線構造４はフローティング状態となり、配線構造４の電位Ｖは流入する電流に起因して、発光工程時における−ＶDDの値から徐々に増加する。ここで、図１および図２に示すように、配線構造４は同一の行に属する複数の画素回路１が備える薄膜トランジスタ１０と電気的に接続された構造を有することから、配線構造４に対しては同一の行に属する複数の画素回路１から電流が供給されることとなる。
【００４２】
なお、実際には薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧が閾値電圧以下となる時点まで配線構造４に対して電流が流入し、配線構造４の電位はその時点に至るまで上昇し続けることが可能である。しかしながら、流入する電流値は徐々に減少することから、本実施の形態では配線構造の電位が−（１／２）ＶDDとなった時点でスイッチング部６を再びオン状態にし、電位制御部５による電位制御に切り替えることとしている。
【００４３】
スイッチング部６をオンした後は、有機ＥＬ素子１２および薄膜トランジスタ１０を通過した電流と共に、電位制御部５から供給される電流に基づいて配線構造４の電位は所望の値に変化する。以上で電位変動工程は終了する。
【００４４】
本実施の形態にかかる画像表示装置では、ドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１０のソース電極に対して電気的に接続された配線構造４の電位を変動させる場合に、有機ＥＬ素子１２を通過して配線構造４に流入する電流による作用を利用する構成としている。かかる構成としたことによる利点について説明する。
【００４５】
既に説明したように、配線構造４は同一の行に属する画素回路１に対して電気的に接続された構造を有することから、配線構造４は、表示画面の横方向に関して延在した構造を有し、物理長は非常に大きなものとなる。従って、配線構造４は信号線３等の他の配線構造と立体的に交差せざるを得ず、これら交差した配線構造との間にある程度の寄生容量を生じる。また、各画素回路１内に配置されたコンデンサ１１に電気的に接続された構成を有し、コンデンサ１１による容量も存在する。以上のことから、配線構造４は、それぞれ５０００ｐＦ程度の寄生容量を有し、かかる寄生容量の存在により、電位を変動させるためには配線構造４に対して所定量の電荷を供給する必要がある。
【００４６】
このため、電位変動の目的で電位制御部５のみから配線構造４に対して電荷を供給する構成とした場合、長時間を要することに加え、電荷供給による電位制御部５の負担が大きく、電位制御部５の発熱などが問題となっていた。これに対して、本実施の形態では、電位変動の目的で供給する電荷の一部について、有機ＥＬ素子１２を通過する電流によって供給することとしたため、電位制御部５から供給する電荷の量を低減することが可能となる。具体的には、例えば必要な電荷の５０％について薄膜トランジスタ１０を通過する電流によって供給した場合、電位変動工程における電位制御部５の消費電力を５０％低減することが可能であり、発熱量についても従来より５０％低下させることが可能である。
【００４７】
図４は、図３と同一の条件の下、電位変動工程において薄膜トランジスタ１０を通過して流入する電流に起因した配線構造４の電位の時間変動について数値計算を行った結果を示すグラフである。図４に示すように、電位変動工程開始直後に配線構造４の電位は急激に上昇し、電位変動工程が開始されてから０．１ｍｓの間に５０％程度も上昇している。電位変動工程で実現使用とする配線構造４の電位を、例えば０Ｖとした場合には、０．１ｍｓの間で必要な電荷の５０％を供給することが可能となる。
【００４８】
なお、薄膜トランジスタ１０を通過する電流による電位変動が短時間で行えることは、表示画像の品位の低下を抑制できるという利点を有する。すなわち、配線構造４に流入する電流は有機ＥＬ素子１２を通過した電流に他ならないため、配線構造４に電流が流入する間には、有機ＥＬ素子１２は所定の輝度で発光している。一方で、有機ＥＬ素子１２を用いた画像表示装置では、特に動画表示の際の視認性を向上させるために、異なる画像を表示する間に一定の期間に渡って黒表示を行うことが好ましいとされている。具体的には、例えば、１フレームに許容される時間（約１６ｍｓ）の半分にあたる８ｍｓの間に有機ＥＬ素子１２を所望の輝度で発光させて実際の画像表示が行われ、残りの８ｍｓの間は有機ＥＬ素子１２による発光を停止して、黒表示を行うことが好ましい。
【００４９】
従って、発光工程とは別に行う電位変動工程の際に長時間に渡って有機ＥＬ素子１２が発光することとなると、黒表示の時間が減少することとなり、画像品位が低下することになる。これに対して、本実施の形態では、電位変動工程において有機ＥＬ素子１２が発光する時間は、図４の例では０．１ｍｓ程度と短時間にとどめることが可能であるから、黒表示を行う時間に及ぼす影響は実質的に無視することが可能であり、高品位の画像表示特性を維持することが可能である。
【００５０】
また、図３でも示したように、電位変動工程において、薄膜トランジスタ１０、すなわち有機ＥＬ素子１２に流れる電流値は発光工程と完全に一致するのではなく、時間の経過に伴い徐々に減少する。従って、電位変動工程における有機ＥＬ素子１２の輝度は発光工程時と異なることとなり、長時間に渡って発光した場合には表示を欲する画像と異なる画像が画面上に表示されることとなる。しかしながら、本実施の形態にかかる画像表示装置は、図４に示すように電位変動工程において有機ＥＬ素子１２が発光する時間を０．１ｍｓ程度に抑制していることから、かかる発光状態がユーザに視認されることはほとんどない。従って、本実施の形態にかかる画像表示装置では、かかる観点における画像品位の低下についても抑制することが可能である。
【００５１】
また、本実施の形態にかかる画像表示装置では、電位変動工程の際に有機ＥＬ素子１２を経由して配線構造４に対して電流を供給する構造としたため、新たに電流源等を設ける必要がないという利点を有する。すなわち、発光工程が終了した時点では、コンデンサ１１に書き込まれた電圧は発光工程中とほぼ同一の値を維持すると共に有機ＥＬ素子１２には順方向の電圧が印加された状態となっている。そのため、電位変動工程に移行した時点では、図３にも示すように、発光工程と同様に薄膜トランジスタ１０のソース・ドレイン間に電流が流れる状態を維持している。このため、電位変動工程において、薄膜トランジスタ１０を介して配線構造４に電流を供給するために特別な回路等は必要なく、従来の構造をそのまま流用することが可能である。
【００５２】
なお、本実施の形態にかかる画像表示装置では、薄膜トランジスタ１０を介して配線構造４に流入する電流のみによって配線構造４の電位を制御するのではなく、電位変動工程に移行して所定時間が経過した後に再びスイッチング部６をオン状態にして電位制御部５によって配線構造４の電位を制御している。以下では、配線構造４の電位変動において電位制御部５の作用を併用することによる利点について説明する。
【００５３】
上記したように、薄膜トランジスタ１０を介して配線構造４に流入する電流の値は、薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧によって決定される。ここで、薄膜トランジスタ１０のソース電極およびコンデンサ１１の一方の電極は、配線構造４と電気的に接続されていることから、配線構造４の電位が上昇するにつれて薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧は減少し、ソース・ドレイン間に流れる電流の値は減少する。従って、薄膜トランジスタ１０を通過する電流のみによって配線構造４の電位変動を行うこととすると、電流値の減少によって配線構造４が所望の電位まで到達できない場合や、所望の電位に到達するまでに長時間を要するといった問題が生じる。
【００５４】
また、薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧の値は、発光工程における有機ＥＬ素子１２の輝度に対応して定められることから、画素回路１ごと、また同一画素回路であってもフレームごとに相違する。従って、電位変動工程開始時に配線構造４に流入する電流も一定画素回路ごとまたはフレームごとに相違し、流入電流による配線構造４の電位変動値も相違することとなる。このため、薄膜トランジスタ１０を通過する電流のみによって配線構造４の電位を所望の値に変化させることは困難であり、薄膜トランジスタ１０を通過する電流値の相違等を調整するための手段が別途必要となる。
【００５５】
そこで、本実施の形態にかかる画像表示装置では電位制御部５を残存させ、有機ＥＬ素子１２を経由して流入する電流による電位変動と、電位制御部５による電位変動とを併せて行う構造としている。両者を併用する構造とすることによって、有機ＥＬ素子１２に流れる電流の相違等を補って配線構造４の電位変動を行うことが可能となる。なお、本実施の形態にかかる画像表示装置で電位制御部５を残存させたといっても、従来よりも駆動負担が低減され、発熱量も低下することは既に上記したとおりである。
【００５６】
以上、実施の形態によって本発明の画像表示装置について説明したが、本発明は実施の形態によって限定されるのではなく、当業者であれば実施の形態に基づいて様々な実施例、変形例等に想到することが可能である。例えば、画像表示装置を構成する画素回路の構造は図１に示すものに限定されるのではなく、例えば応用例に関する図５にも示したように、有機ＥＬ素子１２のアノード電極を薄膜トランジスタ１０のソース電極と接続した構造としても良い。また、配線構造４を配置する場所についても、電流が流れる方向に関して画素回路１に対して下流に位置するものに限定されず、例えば画素回路１に対して上流に配置した構造としても良い。
【００５７】
また、実施の形態では電流発光素子の例として有機ＥＬ素子を用いることとしたが、無機ＥＬ素子等を用いることとしても良い。また、電流発光素子が発光ダイオードと電気的に等価である必要はなく、順方向および逆方向のいずれに電流が流れた場合にも発光する構成としても良い。かかる電流発光素子を用いた場合には、薄膜トランジスタ１０を通過して配線構造４に対して電流を流入させるのみならず、配線構造４から薄膜トランジスタ１０側に電流を流出させることも可能となるため、電位変動幅が拡大するという利点を有する。
【００５８】
また、実施の形態ではスイッチング部６は、配線構造４と電位制御部５との間を絶縁する構造としたが、両者の間の電気抵抗値を変化させる構造としても良い。完全に絶縁しなくとも、配線構造４から電位制御部５に対して電流を流れにくくすることで配線構造４に電荷を一定の割合で蓄積することは可能であり、かかる電荷の蓄積によって配線構造４の電位を変動させることが可能なためである。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、電位変動補助手段が配線構造の電位変動を補助する構成としたため、配線構造の電位を変動させる際における電位制御手段の負担を軽減することが可能であり、電位制御手段の消費電力および電位制御手段から生じる熱を低減することも可能であるという効果を奏する。
【００６０】
また、この発明によれば、配線構造の電位を変動させる際に電流発光素子を通過する電流を利用する構成としたため、新たに駆動回路等を別途設けることなく電位変動を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態にかかる画像表示装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態にかかる画像表示装置の動作を示す模式図であって、（ａ）は、発光工程を示し、（ｂ）は、電位変動工程を示す図である。
【図３】有機ＥＬ素子を通過して配線構造に流入する電流値の時間変化を示すグラフである。
【図４】配線構造の電位の時間変化を示すグラフである。
【図５】従来技術にかかる画像表示装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 画素回路
２ 走査線
３ 信号線
４ 配線工程
５ 電位制御部
６、１３ スイッチング部
７ 走査線駆動回路
８ 信号線駆動回路
９、１０ 薄膜トランジスタ
１１ コンデンサ
１２ 有機ＥＬ素子
１０１ 信号線
１０２ 薄膜トランジスタ
１０３ コンデンサ
１０４ 薄膜トランジスタ
１０５ 有機ＥＬ素子
１０６ 走査線
１０７ 電流源
１０８ 配線構造
【発明の属する技術分野】
この発明は、電流源によって供給される電流に基づいて発光する電流発光素子を備えた画像表示装置に関するものであり、特に、電流源に接続された配線構造の電位を変動させる構造の画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自ら発光する有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子を用いた有機ＥＬ表示装置は、液晶表示装置で必要なバックライトが不要で装置の薄型化に最適であるとともに、視野角にも制限がないため、次世代の表示装置として実用化が期待されている。
【０００３】
有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置においては、駆動方式として単純（パッシブ）マトリックス型とアクティブマトリックス型とが知られている。前者は構造が単純であるものの大型かつ高精細のディスプレイの実現が困難であるとの問題がある。このため、近年、画素内部の発光素子に流れる電流を、同時に画素内に設けた能動素子、たとえば、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor : 薄膜トランジスタ）によって制御する、アクティブマトリックス型の表示装置の開発が盛んに行われている。
【０００４】
図５に、従来技術にかかるアクティブマトリックス方式の有機ＥＬ表示装置における画素回路を示す。従来技術にかかる画素回路は、電流発光素子たる有機ＥＬ素子１０５と、ドレイン電極が有機ＥＬ素子１０５の負側に接続され、ソース電極がグランドに接続され、ドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１０４と、薄膜トランジスタ１０４のゲート電極とグランドとの間に接続されたコンデンサ１０３と、ドレイン電極が薄膜トランジスタ１０４のゲート電極に、ソース電極が信号線１０１に、ゲート電極が走査線１０６にそれぞれ接続され、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ１０２とを有する構造をとる。さらに、有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子１０５に流れる電流を供給する電流源１０７を備え、電流源１０７は、薄膜トランジスタ１０４に対して配線構造１０８を介して電気的に接続された構造を有する。
【０００５】
図５に示す画素回路では、信号線１０１から表示輝度に対応した電圧が薄膜トランジスタ１０２を介してコンデンサ１０３に供給される。コンデンサ１０３は、薄膜トランジスタ１０４のゲート・ソース間に配置されることから、薄膜トランジスタ１０４のゲート・ソース間電圧はコンデンサ１０３に蓄積された電圧と等しくなり、かかるゲート・ソース間電圧に基づいてソース・ドレイン間に所定のチャネルが形成される。電流源１０７は、薄膜トランジスタ１０４のチャネルが実現する移動度に対応して電流を供給し、薄膜トランジスタ１０４のソース・ドレイン間および薄膜トランジスタ１０４に対して直列に接続された有機ＥＬ素子１０５に対して電流が流れ、有機ＥＬ素子１０５が所望の輝度で発光する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
ところで、薄膜トランジスタ１０４の閾値電圧変動を補償する補償回路を組み込んだ画像表示装置も知られている。表示画素ごとにドライバ素子のＩＶ特性が変動することを抑制するため、薄膜トランジスタ１０４のチャネル形成領域は非晶質シリコンを用いることが好ましい。しかし、非晶質シリコンを用いた場合、長期の使用によって閾値電圧が変動することが知られており、高品位の画像表示を可能とする観点からは、閾値電圧変動を補償することが好ましいためである。
【０００７】
補償回路の構成は様々なものがあるが、一例として、電圧補償用の薄膜トランジスタを配置し、かかる薄膜トランジスタの動作と配線構造１０８の電位変動とを組み合わせることによって電圧補償を行う構造が知られている。かかる補償回路を配置した場合には、電流源１０７は単に有機ＥＬ素子１０５に対して電流を供給する機能を果たすのみならず、配線構造１０８に対して電荷を供給することによって配線構造１０８の電位を変動させるために動作することとなる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平８−２３４６８３号公報（第１０頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置は、画像表示の際に有機ＥＬ素子に対して電流を供給する構造を有することに起因して、様々な問題を有する。実際の画像表示装置では、電流源１０７から遠隔に配置された表示画素については配線構造１０８の物理長を大きくする必要があり、物理長の増大に伴う電気抵抗値の増加を抑制するため、配線構造１０８の断面積を増加させる必要がある。
【００１０】
一方、配線構造１０８の断面積を増加させることによって、配線構造１０８と他の配線構造、例えば走査線１０６とが重なり合う面積が増加することとなり、配線構造１０８の寄生容量が増加する。寄生容量の増加による問題は、例えば画像表示装置に補償回路を組み込んだ場合のように、配線構造１０８の電位を変動させる構造の場合に顕在化する。
【００１１】
例えば、補償回路を組み込んで薄膜トランジスタ１０４の閾値電圧変動を補償する場合には、動作時に配線構造１０８の電位を変化させる必要がある。電位変動を行うためには寄生容量に対して電荷を供給する必要があるため、配線構造１０８の寄生容量が増加した場合には、増加量に応じて電位変動に要する時間が増加することとなる。
【００１２】
電位変動に要する時間が増加することは、電圧補償に要する時間が増加することを意味し、その結果画像表示装置の高精細化または大画面化を制限することにつながる。すなわち、閾値電圧変動の補償は画素ごとに設けられたドライバ素子のすべてに対して行う必要がある一方、すべてのドライバ素子に対して電圧補償を行うために許容される時間は一定の値に制限される。従って、画像表示装置の高精細化または大画面化を実現する観点から画素数を増加させるためには、個々のドライバ素子に対する電圧補償に要する時間を低減することが必要不可欠となる。
【００１３】
また、配線構造１０８の電位変動を行う際に要する電流源１０７の電力消費も問題となる。補償回路はフレームごとに動作するのが一般的であるため、電流源１０７は配線構造１０８の電位を変化させるために、フレームごとに発光工程とは別に配線構造１０８に対して電流を供給する必要がある。そして、配線構造１０８にはある程度の電気抵抗および寄生容量等が存在することから、配線構造１０８の電位変動に伴って、電流源１０７には一定量の電力消費が生じることが避けられない。かかる電力消費が軽微であれば問題とはならないが、実際には無視できない程度の消費電力が必要となると共に、電流源１０７から発生する熱によって画像表示装置および電流源１０７自体に悪影響を及ぼすことが懸念されている。
【００１４】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、電流源に接続された配線構造の電位を変動させる構成を有し、電流源の駆動上の負荷を回避しつつ配線構造の電位変動を行うことが可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１にかかるアクティブマトリックス型画像表示装置は、流入する電流に応じた輝度の光を発光する電流発光素子と、印加電圧に基づいて前記電流発光素子に流入する電流を制御するドライバ素子と、前記ドライバ素子に印加する電圧を供給する信号線と、前記電流発光素子と電気的に接続され、前記電流発光素子に流れる電流が流入する配線構造と、前記配線構造と前記信号線との間に設けられ、前記配線構造に流入する電流に基づいて該配線構造に伝家を蓄積する寄生容量と、前記配線構造と接続されることで、該配線構造の電位を制御する電位制御手段と、前記電流発光素子の発光後に前記配線構造の電位を変化させる場合に、前記電位制御手段と前記配線構造との間の電気伝導度を制御する電位変動補助手段とを備え、前記電位制御手段は、前記電流発光素子の発光時に前記配線構造が負電位となるよう前記配線構造の電位を制御することを特徴とする。
【００１６】
この請求項１の発明によれば、電位変動補助手段が配線構造の電位変動を補助することとしたため、配線構造の電位を変動させる際における電位制御手段の負担を軽減することができる。
【００１７】
また、請求項２にかかるアクティブマトリックス型画像表示装置は、上記の発明において、前記電位変動補助手段は、前記電流発光素子の発光後に前記電位制御手段と前記配線構造との間を電気的に絶縁し、前記配線構造は、前記電流発光素子を通過する電流に基づいて電位が変動することを特徴とする。
【００１８】
この請求項２の発明によれば、配線構造の電位を変動させる際に電流発光素子を通過する電流を利用することとしたため、新たに駆動回路等を別途設けることなく電位変動を行うことができる。
【００１９】
また、請求項３にかかるアクティブマトリックス型画像表示装置は、上記の発明において、前記電位変動補助手段は、前記電位制御手段と前記配線構造との間を電気的に絶縁してから所定時間が経過した後に再び前記電位制御手段と前記配線構造とを電気的に接続し、前記電位制御手段は、再び前記配線構造と電気的に接続した後に前記配線構造の電位を微調整することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項４にかかるアクティブマトリックス型画像表示装置は、上記の発明において、前記電位制御手段は、前記電流発光素子の発光時に前記電流発光素子の陽極と陰極との間に所定電圧を供給するよう前記配線構造の電位を制御することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項５にかかるアクティブマトリックス型画像表示装置は、上記の発明において、前記電流発光素子は、陰極側が前記配線構造と電気的に接続され、陽極側がアース線に接続されていることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項６にかかるアクティブマトリックス型画像表示装置は、上記の発明において、前記電流発光素子は、有機ＥＬ素子を含んで形成されることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態である画像表示装置について説明する。なお、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なることに留意する必要がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００２５】
本実施の形態にかかる画像表示装置は、電流発光素子として機能する有機ＥＬ素子に電気的に接続された配線構造を備える。そして、かかる配線構造の電位変動を行う際に、配線構造を他と絶縁してフローティング状態とした上で有機ＥＬ素子を流れる電流を流入させ、かかる電流の流入によって配線構造の電位を変動させる構造を有する。
【００２６】
図１は、本実施の形態にかかる画像表示装置の構成を示す回路図である。本実施の形態にかかる画像表示装置は、図１に示すように、複数配置された画素回路１と、画素回路１に対して所定の電位を供給する走査線２および信号線３と、画素回路１内に配置される電流発光素子に電流を供給するための配線構造４と、配線構造４の電位を制御する電位制御部５とを備える。さらに、本実施の形態にかかる画像表示装置は、配線構造４と電位制御部５との間に配置され、配線構造４と電位制御部５との間の電気的接続状態を制御するスイッチング部６と、走査線２に電気的に接続された走査線駆動回路７と、信号線３に接続された信号線駆動回路８とを備える。
【００２７】
画素回路１は、表示画素に対応してマトリックス状に多数配置されており、個々の画素回路１がそれぞれ所定の輝度の光を表示することによって、画像表示装置全体として画像表示を行う。具体的には、画素回路１は、ゲート電極に走査線２が、一方のソース／ドレイン電極に信号線３が接続され、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ９と、薄膜トランジスタ９の他方のソース／ドレイン電極と接続されたゲート電極を備え、ドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１０とを有する。また、画素回路１は、アノード側（陰極側）が薄膜トランジスタ１０の一方のソース／ドレイン電極に接続されると共にカソード側（陽極側）がアースされ、電流発光素子として機能する有機ＥＬ素子１２と、薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間に配置され、信号線３から供給される電圧を保持するコンデンサ１１とを備える。
【００２８】
有機ＥＬ素子１２は、注入された電流値に応じた輝度で発光する電流発光素子として機能するためのものであり、具体的には、アノード層、発光層およびカソード層が順次積層された構造を有する。発光層は、カソード層側から注入された電子と、アノード層側から注入された正孔とが発光再結合するためのものであり、具体的にはフタルシアニン、トリスアルミニウム錯体、ベンゾキノリノラト、ベリリウム錯体等の有機系の材料によって形成され、必要に応じて所定の不純物合点化された構造を有する。なお、有機ＥＬ素子１２は、発光層に対してアノード側に正孔輸送層を設け、発光層に対してカソード側に電子輸送層を設けた構造としても良い。
【００２９】
走査線２は、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ９の駆動状態を制御するためのものである。具体的には、走査線２は走査線駆動回路７に接続され、走査線駆動回路７は、電圧書き込みのタイミングに合わせて選択した薄膜トランジスタ９がオン状態となるよう所定の電圧を印加する機能を有する。
【００３０】
信号線３は、スイッチング素子として機能する薄膜トランジスタ９を介してコンデンサ１１に書き込み電圧を供給するためのものである。具体的には、信号線３は信号線駆動回路８に接続され、信号線駆動回路８は、外部から入力される映像信号に基づいて決定される有機ＥＬ素子１２の発光輝度に対応した電圧をコンデンサ１１に供給する。
【００３１】
配線構造４は、薄膜トランジスタ１０の他方のソース／ドレイン電極と電位制御部５との間を接続するためのものである。具体的には、薄膜トランジスタ１０の他方のソース／ドレイン電極と接続し、電位制御部５に対してはスイッチング部６と接続した構造を有する。また、本実施の形態では、図１にも示すように、同一の行に属する画素回路１が有する薄膜トランジスタ１０と接続した構造を有する。
【００３２】
スイッチング部６は、電位制御部５と配線構造４との間の電気的導通を制御するためのものである。具体的には、スイッチング部６は、例えば薄膜トランジスタによって形成され、ゲート・ソース間に印加する電圧を制御することによってオン状態またはオフ状態となるよう制御され、配線構造４と電位制御部５とを電気的に接続または絶縁させる構造を有する。本実施の形態においては、スイッチング部６が電位変動補助手段として機能することで、配線構造４の電位を変動させる際の電位制御部５の負担を軽減している。
【００３３】
次に、本実施の形態にかかる画像表示装置の動作について説明する。本実施の形態にかかる画像表示装置は、有機ＥＬ素子１２を所望の輝度で発光させる発光工程と、配線構造４の電位を変動させる電位変動工程とを順次行うことから、以下ではまず発光工程について簡単に説明を行い、その後に電位変動工程について説明を行う。
【００３４】
図２（ａ）は、発光工程について説明するための模式図である。発光工程では、所定の画素回路１を選択して画素回路１内に配置された薄膜トランジスタ９のゲート電極に対して走査線２から所定電圧を供給することによって薄膜トランジスタ９をオン状態とする。一方で、信号線３は、信号線駆動回路８によって画素回路１内に配置された有機ＥＬ素子１２に表示させる輝度に対応した電圧を与えられており、かかる電圧がオン状態の薄膜トランジスタ９を介してコンデンサ１１に書き込まれる。既に述べたように、コンデンサ１１は薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間に配置されることから、コンデンサ１１に書き込まれた電圧は、そのまま薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧となる。
【００３５】
一方、図２（ａ）に示すように、発光工程の際にはスイッチング部６はオン状態に維持され、電位制御部５と配線構造４とが電気的に接続された状態に維持される。また、電位制御部５は、発光工程の際には有機ＥＬ素子１２の陽極側の電位に比して配線構造４の電位が十分低い値となるよう制御を行っている。本実施の形態では有機ＥＬ素子１２の陽極側は接地されている一方、配線構造４の電位は負電位である−ＶDD（ＶDD＞０）に維持されている。
【００３６】
配線構造４が負電位に維持されることから、有機ＥＬ素子１２に対して、薄膜トランジスタ１０がオン状態に維持されている間は順方向に電圧が印加されることとなる。このため、有機ＥＬ素子１２に対しては、図２（ａ）に示す矢印の方向、すなわち順方向に電流が流れ、かつ流れる電流値は薄膜トランジスタ１０によって制御されることととなり、有機ＥＬ素子１２は所定の輝度で発光する。
【００３７】
なお、上記したように発光工程の際にはスイッチング部６はオン状態に維持されることから配線構造４の電位は電位制御部５によって一定の値に維持され、この結果、配線構造に一方の電極が接続されたコンデンサ１１の極板間電圧もほぼ一定の値を維持する。従って、薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧もほぼ一定の値に維持され、発光工程を通して有機ＥＬ素子１２に対して所定の電流が流れ、所定の輝度の光が発光されている。かかる発光工程は多数配置された画素回路１に対して順次行われ、その結果、画素回路ごとに所望の輝度で有機ＥＬ素子１２が発光し、所定パターンの画像が表示されることとなる。
【００３８】
次に、配線構造４の電位を変動させる電位変動工程について説明する。図２（ｂ）は、電位変動工程を説明するための模式図である。まず、スイッチング部６はオフ状態となり、配線構造４と電位制御部５との間が電気的に絶縁され、配線構造４はフローティング状態となる。
【００３９】
コンデンサ１１には発光工程の際に書き込まれた電圧が残存するため、薄膜トランジスタ１０には所定のゲート・ソース間電圧が印加され、オン状態を維持している。このため、発光工程と同様に有機ＥＬ素子１２には順方向に電流が流れ、かかる電流は薄膜トランジスタ１０を通過して配線構造４に流入する。
【００４０】
図３は、個々の画素回路１において、電位変動工程が開始された後に薄膜トランジスタ１０を通過して配線構造４に対して流入する電流値の時間変動を示すグラフである。なお、図３のグラフでは、発光工程において有機ＥＬ素子１２に流れる電流の値をＩ0としている。図３に示すように、発光工程が終了して電位変動工程に移行した後であっても所定量の電流が有機ＥＬ素子１２を通過し、配線構造４に流入することとなる。
【００４１】
また、スイッチング部６がオフ状態となることによって配線構造４はフローティング状態となり、配線構造４の電位Ｖは流入する電流に起因して、発光工程時における−ＶDDの値から徐々に増加する。ここで、図１および図２に示すように、配線構造４は同一の行に属する複数の画素回路１が備える薄膜トランジスタ１０と電気的に接続された構造を有することから、配線構造４に対しては同一の行に属する複数の画素回路１から電流が供給されることとなる。
【００４２】
なお、実際には薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧が閾値電圧以下となる時点まで配線構造４に対して電流が流入し、配線構造４の電位はその時点に至るまで上昇し続けることが可能である。しかしながら、流入する電流値は徐々に減少することから、本実施の形態では配線構造の電位が−（１／２）ＶDDとなった時点でスイッチング部６を再びオン状態にし、電位制御部５による電位制御に切り替えることとしている。
【００４３】
スイッチング部６をオンした後は、有機ＥＬ素子１２および薄膜トランジスタ１０を通過した電流と共に、電位制御部５から供給される電流に基づいて配線構造４の電位は所望の値に変化する。以上で電位変動工程は終了する。
【００４４】
本実施の形態にかかる画像表示装置では、ドライバ素子として機能する薄膜トランジスタ１０のソース電極に対して電気的に接続された配線構造４の電位を変動させる場合に、有機ＥＬ素子１２を通過して配線構造４に流入する電流による作用を利用する構成としている。かかる構成としたことによる利点について説明する。
【００４５】
既に説明したように、配線構造４は同一の行に属する画素回路１に対して電気的に接続された構造を有することから、配線構造４は、表示画面の横方向に関して延在した構造を有し、物理長は非常に大きなものとなる。従って、配線構造４は信号線３等の他の配線構造と立体的に交差せざるを得ず、これら交差した配線構造との間にある程度の寄生容量を生じる。また、各画素回路１内に配置されたコンデンサ１１に電気的に接続された構成を有し、コンデンサ１１による容量も存在する。以上のことから、配線構造４は、それぞれ５０００ｐＦ程度の寄生容量を有し、かかる寄生容量の存在により、電位を変動させるためには配線構造４に対して所定量の電荷を供給する必要がある。
【００４６】
このため、電位変動の目的で電位制御部５のみから配線構造４に対して電荷を供給する構成とした場合、長時間を要することに加え、電荷供給による電位制御部５の負担が大きく、電位制御部５の発熱などが問題となっていた。これに対して、本実施の形態では、電位変動の目的で供給する電荷の一部について、有機ＥＬ素子１２を通過する電流によって供給することとしたため、電位制御部５から供給する電荷の量を低減することが可能となる。具体的には、例えば必要な電荷の５０％について薄膜トランジスタ１０を通過する電流によって供給した場合、電位変動工程における電位制御部５の消費電力を５０％低減することが可能であり、発熱量についても従来より５０％低下させることが可能である。
【００４７】
図４は、図３と同一の条件の下、電位変動工程において薄膜トランジスタ１０を通過して流入する電流に起因した配線構造４の電位の時間変動について数値計算を行った結果を示すグラフである。図４に示すように、電位変動工程開始直後に配線構造４の電位は急激に上昇し、電位変動工程が開始されてから０．１ｍｓの間に５０％程度も上昇している。電位変動工程で実現使用とする配線構造４の電位を、例えば０Ｖとした場合には、０．１ｍｓの間で必要な電荷の５０％を供給することが可能となる。
【００４８】
なお、薄膜トランジスタ１０を通過する電流による電位変動が短時間で行えることは、表示画像の品位の低下を抑制できるという利点を有する。すなわち、配線構造４に流入する電流は有機ＥＬ素子１２を通過した電流に他ならないため、配線構造４に電流が流入する間には、有機ＥＬ素子１２は所定の輝度で発光している。一方で、有機ＥＬ素子１２を用いた画像表示装置では、特に動画表示の際の視認性を向上させるために、異なる画像を表示する間に一定の期間に渡って黒表示を行うことが好ましいとされている。具体的には、例えば、１フレームに許容される時間（約１６ｍｓ）の半分にあたる８ｍｓの間に有機ＥＬ素子１２を所望の輝度で発光させて実際の画像表示が行われ、残りの８ｍｓの間は有機ＥＬ素子１２による発光を停止して、黒表示を行うことが好ましい。
【００４９】
従って、発光工程とは別に行う電位変動工程の際に長時間に渡って有機ＥＬ素子１２が発光することとなると、黒表示の時間が減少することとなり、画像品位が低下することになる。これに対して、本実施の形態では、電位変動工程において有機ＥＬ素子１２が発光する時間は、図４の例では０．１ｍｓ程度と短時間にとどめることが可能であるから、黒表示を行う時間に及ぼす影響は実質的に無視することが可能であり、高品位の画像表示特性を維持することが可能である。
【００５０】
また、図３でも示したように、電位変動工程において、薄膜トランジスタ１０、すなわち有機ＥＬ素子１２に流れる電流値は発光工程と完全に一致するのではなく、時間の経過に伴い徐々に減少する。従って、電位変動工程における有機ＥＬ素子１２の輝度は発光工程時と異なることとなり、長時間に渡って発光した場合には表示を欲する画像と異なる画像が画面上に表示されることとなる。しかしながら、本実施の形態にかかる画像表示装置は、図４に示すように電位変動工程において有機ＥＬ素子１２が発光する時間を０．１ｍｓ程度に抑制していることから、かかる発光状態がユーザに視認されることはほとんどない。従って、本実施の形態にかかる画像表示装置では、かかる観点における画像品位の低下についても抑制することが可能である。
【００５１】
また、本実施の形態にかかる画像表示装置では、電位変動工程の際に有機ＥＬ素子１２を経由して配線構造４に対して電流を供給する構造としたため、新たに電流源等を設ける必要がないという利点を有する。すなわち、発光工程が終了した時点では、コンデンサ１１に書き込まれた電圧は発光工程中とほぼ同一の値を維持すると共に有機ＥＬ素子１２には順方向の電圧が印加された状態となっている。そのため、電位変動工程に移行した時点では、図３にも示すように、発光工程と同様に薄膜トランジスタ１０のソース・ドレイン間に電流が流れる状態を維持している。このため、電位変動工程において、薄膜トランジスタ１０を介して配線構造４に電流を供給するために特別な回路等は必要なく、従来の構造をそのまま流用することが可能である。
【００５２】
なお、本実施の形態にかかる画像表示装置では、薄膜トランジスタ１０を介して配線構造４に流入する電流のみによって配線構造４の電位を制御するのではなく、電位変動工程に移行して所定時間が経過した後に再びスイッチング部６をオン状態にして電位制御部５によって配線構造４の電位を制御している。以下では、配線構造４の電位変動において電位制御部５の作用を併用することによる利点について説明する。
【００５３】
上記したように、薄膜トランジスタ１０を介して配線構造４に流入する電流の値は、薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧によって決定される。ここで、薄膜トランジスタ１０のソース電極およびコンデンサ１１の一方の電極は、配線構造４と電気的に接続されていることから、配線構造４の電位が上昇するにつれて薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧は減少し、ソース・ドレイン間に流れる電流の値は減少する。従って、薄膜トランジスタ１０を通過する電流のみによって配線構造４の電位変動を行うこととすると、電流値の減少によって配線構造４が所望の電位まで到達できない場合や、所望の電位に到達するまでに長時間を要するといった問題が生じる。
【００５４】
また、薄膜トランジスタ１０のゲート・ソース間電圧の値は、発光工程における有機ＥＬ素子１２の輝度に対応して定められることから、画素回路１ごと、また同一画素回路であってもフレームごとに相違する。従って、電位変動工程開始時に配線構造４に流入する電流も一定画素回路ごとまたはフレームごとに相違し、流入電流による配線構造４の電位変動値も相違することとなる。このため、薄膜トランジスタ１０を通過する電流のみによって配線構造４の電位を所望の値に変化させることは困難であり、薄膜トランジスタ１０を通過する電流値の相違等を調整するための手段が別途必要となる。
【００５５】
そこで、本実施の形態にかかる画像表示装置では電位制御部５を残存させ、有機ＥＬ素子１２を経由して流入する電流による電位変動と、電位制御部５による電位変動とを併せて行う構造としている。両者を併用する構造とすることによって、有機ＥＬ素子１２に流れる電流の相違等を補って配線構造４の電位変動を行うことが可能となる。なお、本実施の形態にかかる画像表示装置で電位制御部５を残存させたといっても、従来よりも駆動負担が低減され、発熱量も低下することは既に上記したとおりである。
【００５６】
以上、実施の形態によって本発明の画像表示装置について説明したが、本発明は実施の形態によって限定されるのではなく、当業者であれば実施の形態に基づいて様々な実施例、変形例等に想到することが可能である。例えば、画像表示装置を構成する画素回路の構造は図１に示すものに限定されるのではなく、例えば応用例に関する図５にも示したように、有機ＥＬ素子１２のアノード電極を薄膜トランジスタ１０のソース電極と接続した構造としても良い。また、配線構造４を配置する場所についても、電流が流れる方向に関して画素回路１に対して下流に位置するものに限定されず、例えば画素回路１に対して上流に配置した構造としても良い。
【００５７】
また、実施の形態では電流発光素子の例として有機ＥＬ素子を用いることとしたが、無機ＥＬ素子等を用いることとしても良い。また、電流発光素子が発光ダイオードと電気的に等価である必要はなく、順方向および逆方向のいずれに電流が流れた場合にも発光する構成としても良い。かかる電流発光素子を用いた場合には、薄膜トランジスタ１０を通過して配線構造４に対して電流を流入させるのみならず、配線構造４から薄膜トランジスタ１０側に電流を流出させることも可能となるため、電位変動幅が拡大するという利点を有する。
【００５８】
また、実施の形態ではスイッチング部６は、配線構造４と電位制御部５との間を絶縁する構造としたが、両者の間の電気抵抗値を変化させる構造としても良い。完全に絶縁しなくとも、配線構造４から電位制御部５に対して電流を流れにくくすることで配線構造４に電荷を一定の割合で蓄積することは可能であり、かかる電荷の蓄積によって配線構造４の電位を変動させることが可能なためである。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、電位変動補助手段が配線構造の電位変動を補助する構成としたため、配線構造の電位を変動させる際における電位制御手段の負担を軽減することが可能であり、電位制御手段の消費電力および電位制御手段から生じる熱を低減することも可能であるという効果を奏する。
【００６０】
また、この発明によれば、配線構造の電位を変動させる際に電流発光素子を通過する電流を利用する構成としたため、新たに駆動回路等を別途設けることなく電位変動を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態にかかる画像表示装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施の形態にかかる画像表示装置の動作を示す模式図であって、（ａ）は、発光工程を示し、（ｂ）は、電位変動工程を示す図である。
【図３】有機ＥＬ素子を通過して配線構造に流入する電流値の時間変化を示すグラフである。
【図４】配線構造の電位の時間変化を示すグラフである。
【図５】従来技術にかかる画像表示装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 画素回路
２ 走査線
３ 信号線
４ 配線工程
５ 電位制御部
６、１３ スイッチング部
７ 走査線駆動回路
８ 信号線駆動回路
９、１０ 薄膜トランジスタ
１１ コンデンサ
１２ 有機ＥＬ素子
１０１ 信号線
１０２ 薄膜トランジスタ
１０３ コンデンサ
１０４ 薄膜トランジスタ
１０５ 有機ＥＬ素子
１０６ 走査線
１０７ 電流源
１０８ 配線構造
Claims (6)
- 流入する電流に応じた輝度の光を発光する電流発光素子と、
印加電圧に基づいて前記電流発光素子に流入する電流を制御するドライバ素子と、
前記ドライバ素子に印加する電圧を供給する信号線と、
前記電流発光素子と電気的に接続され、前記電流発光素子に流れる電流が流入する配線構造と、
前記配線構造と前記信号線との間に設けられ、前記配線構造に流入する電流に基づいて該配線構造に電荷を蓄積する寄生容量と、
前記配線構造と接続されることで、該配線構造の電位を制御する電位制御手段と、
前記電流発光素子の発光後に前記配線構造の電位を変化させる場合に、前記電位制御手段と前記配線構造との間の電気伝導度を制御する電位変動補助手段と、を備え
前記電位制御手段は、前記電流発光素子の発光時に前記配線構造が負電位となるよう前記配線構造の電位を制御することを特徴とするアクティブマトリックス型画像表示装置。 - 前記電位変動補助手段は、前記電流発光素子の発光後に前記電位制御手段と前記配線構造との間を電気的に絶縁し、前記配線構造は、前記電流発光素子を通過する電流に基づいて電位が変動することを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリックス型画像表示装置。
- 前記電位変動補助手段は、前記電位制御手段と前記配線構造との間を電気的に絶縁してから所定時間が経過した後に再び前記電位制御手段と前記配線構造とを電気的に接続し、
前記電位制御手段は、再び前記配線構造と電気的に接続した後に前記配線構造の電位を微調整することを特徴とする請求項１または２に記載のアクティブマトリックス型画像表示装置。 - 前記電位制御手段は、前記電流発光素子の発光時に前記電流発光素子の陽極と陰極との間に所定電圧を供給するよう前記配線構造の電位を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のアクティブマトリックス型画像表示装置。
- 前記電流発光素子は、陰極側が前記配線構造と電気的に接続され、陽極側がアース線に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のアクティブマトリックス型画像表示装置。
- 前記電流発光素子は、有機ＥＬ素子を含んで形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のアクティブマトリックス型画像表示装置。
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