JP5045323B2 - 電気光学装置、電気光学装置の制御方法および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子などの電気光学素子を制御する技術に関する。

各電気光学素子に供給される駆動電流の電流量を複数の電気光学素子について一律に制御する技術が従来から提案されている。例えば特許文献１には、電源線と接地線との間に複数の発光素子を介在させた表示装置において、電源線と接地線との間の電圧を電源回路が変化させることで各駆動電流を制御する技術が開示されている。
特開２００２−３４１８２８号公報

特許文献１の構成においては、各発光素子に供給される駆動電流が電源線および接地線に流れる。しかし、多くの電流が流れる電源線や接地線の電位を変化させるためには、大規模で複雑な電源回路が必要となる。以上の事情に鑑みて、本発明は、回路の大型化や複雑化を抑制しながら各電気光学素子の駆動電流を制御することを目的としている。

以上の課題を解決するために、本発明に係る電気光学装置は、データ信号に応じて電位が設定されるゲートと当該ゲートの電位に応じて形成されるチャネルを制御する特性制御電極とを含む駆動トランジスタ、および、駆動トランジスタに流れる駆動電流で駆動される電気光学素子を各々が含む複数の単位回路と、制御電位を可変に設定するとともに当該制御電位を複数の単位回路における各駆動トランジスタの特性制御電極に供給する電位制御回路とを具備する。なお、電気光学素子とは、電気エネルギの供給（電圧の印加や電流の供給）によって階調（輝度や透過率）が変化する素子である。

以上の構成においては、駆動トランジスタの特性制御電極に供給される制御電位を変化させることで各電気光学素子の駆動電流が一律に制御されるから、電気光学素子の両端間の電圧を変化させる必要がない。したがって、発光素子の両端間の電圧を制御する特許文献１の構成と比較して、電気光学装置の回路の大型化や複雑化が抑制される。また、特性制御電極に制御電位を供給するための配線（例えば図２の電位供給線１８）には殆ど電流が流れないから、電位制御回路は小規模で簡素な回路で実現される。したがって、本発明によれば、回路の大型化や複雑化を抑制しながら各電気光学素子の駆動電流を制御することができる。なお、特性制御電極は、半導体層を挟んでゲートに対向するバックゲート（例えば図３のバックゲートＢ）や、半導体層のチャネルコンタクト領域に導通するチャネル電極（例えば図９のチャネル電極２６）である。

本発明の好適な態様において、電位制御回路は、標準モードにおいて、駆動トランジスタのソースの電位と等しい基準電位に制御電位を設定し、第１モード（例えば図２の構成における省電力モード）において制御電位を基準電位よりも高位に設定し、第２モード（例えば図２の構成における高輝度モード）において制御電位を基準電位よりも低位に設定する。以上の態様によれば、消費電力を低減を優先するモードと電気光学素子から出射する光量を優先するモードとを必要に応じて切替えることが可能である。

本発明の好適な態様において、複数の単位回路の各々は、特性制御電極と電位制御回路との電気的な接続を制御する第１スイッチング素子（例えば図６のスイッチング素子ＳＷ5）と、駆動トランジスタを第１期間にてダイオード接続する第２スイッチング素子（例えば図６のスイッチング素子ＳＷ4）と、第１期間の経過後の第２期間にてデータ信号が供給される第１電極と駆動トランジスタのゲートに接続された第２電極とを有する容量素子（例えば図６の容量素子Ｃ3）を含み、第１スイッチング素子は、第１期間にてオフ状態に制御されるとともに第２期間にてオン状態に制御される。以上の態様によれば、各単位回路における駆動トランジスタの閾値電圧の誤差を有効に補償しながら、各電気光学素子の駆動電流を制御することができる。

本発明に係る電気光学装置は各種の電子機器に利用される。電子機器の典型例は、電気光学装置を表示装置として利用した機器である。本発明に係る電子機器としてはパーソナルコンピュータや携帯電話機が例示される。もっとも、本発明に係る電気光学装置の用途は画像の表示に限定されない。例えば、光線の照射によって感光体ドラムなどの像担持体に潜像を形成するための露光装置（露光ヘッド）としても本発明の電気光学装置を適用することができる。

本発明は、以上の各態様に係る複数の単位回路を具備する電気光学装置を制御する方法としても特定される。ひとつの態様に係る電気光学装置の駆動方法は、制御電位を可変に設定し、当該制御電位を複数の単位回路における各駆動トランジスタの特性制御電極に供給することを特徴とする。以上の方法によれば、本発明の電気光学装置と同様の作用および効果が奏される。また、複数の単位回路の各々が、第１電極と駆動トランジスタのゲートに接続された第２電極とを有する容量素子を含む構成を前提とすれば、第１期間において、駆動トランジスタをダイオード接続するとともに特性制御電極に対する制御電位の供給を停止し、第１期間の経過後の第２期間において、第１電極にデータ信号を供給するとともに特性制御電極に制御電位を供給する方法が好適である。

＜Ａ：第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。電気光学装置１００は、画像を表示する表示装置として各種の電子機器に搭載される。同図に示すように、電気光学装置１００は、複数の単位回路（画素回路）Ｕが配列された素子アレイ部１０と、各単位回路Ｕを駆動するための周辺回路（制御線駆動回路３２，信号供給回路３４，電源回路３６，電位制御回路３８，制御回路４２）とを具備する。

電源回路３６は、電源電位ＶELと接地電位ＧND（ＶEL＞ＧND）とを生成する。電源電位ＶELは電源線１６１を介して各単位回路Ｕに共通に供給され、接地電位ＧNDは接地線１６２を介して各単位回路Ｕに共通に供給される。電位制御回路３８は制御電位ＶCTLを生成する。制御電位ＶCTLは、電位供給線１８を介して各単位回路Ｕに共通に供給される。なお、制御電位ＶCTLについては後述する。

素子アレイ部１０には、Ｘ方向に延在するｍ組の制御線群１２と、Ｘ方向に交差するＹ方向に延在するｎ本の信号線１４とが形成される（ｍおよびｎの各々は２以上の自然数）。各単位回路Ｕは、制御線群１２と信号線１４との各交差に対応して配置される。したがって、素子アレイ部１０の全体では、Ｘ方向およびＹ方向にわたって縦ｍ行×横ｎ列の行列状に単位回路Ｕが配列する。

図２は、各単位回路Ｕの具体的な構成を示す回路図である。なお、同図においては、第ｉ行（ｉ＝１〜ｍ）に属する第ｊ列目（ｊ＝１〜ｎ）のひとつの単位回路Ｕのみが代表的に図示されている。図２に示すように、図１における各制御線群１２は２本の制御線１２Aおよび１２Bで構成される。

単位回路Ｕは電気光学素子Ｅを含む。電気光学素子Ｅは、電源線１６１と接地線１６２との間に介在する。本形態の電気光学素子Ｅは、相互に対向する陽極と陰極との間に有機ＥＬ（Electroluminescence）材料の発光層が形成された有機ＥＬ素子である。電気光学素子Ｅは、発光層に供給される駆動電流ＩDRの電流量に応じた階調（輝度）に駆動される。

駆動電流ＩDRの経路上（電源線１６１と電気光学素子Ｅの陽極との間）にはＰチャネル型の駆動トランジスタＴDRが配置される。駆動トランジスタＴDRは、自身のゲートＧの電位ＶG（ゲート−ソース間の電圧）に応じて駆動電流ＩDRの電流量を制御する。駆動トランジスタＴDRのゲートＧと電源線１６１との間には容量素子Ｃ1が介在する。なお、容量素子Ｃ1は、電源線１６１以外の定電位の配線とゲートＧとの間に介在してもよい。

駆動トランジスタＴDRは、ゲートＧとソースＳとドレインＤとに加えてバックゲートＢを有する４端子型のトランジスタである。各単位回路Ｕにおける駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢは電位供給線１８に対して共通に接続される。バックゲートＢと接地線１６２との間には容量素子（バイパスコンデンサ）Ｃ2が介在する。なお、容量素子Ｃ2は、接地線１６２以外の定電位の配線とバックゲートＢとの間に介在してもよい。

図３は、駆動トランジスタＴDRの具体的な構造を例示する断面図である。図３に示すように、駆動トランジスタＴDRは、絶縁性の基板２０の表面に各電気光学素子Ｅとともに形成された薄膜トランジスタである。

バックゲートＢは基板２０の表面に形成される。バックゲートＢはゲート絶縁膜２１で覆われ、ゲート絶縁膜２１の表面に半導体層（例えばポリシリコンの膜体）２２が形成される。半導体層２２の表面上のゲート絶縁膜２３を挟んで半導体層２２のチャネル領域と対向するようにゲートＧが形成される。すなわち、バックゲートＢは、半導体層２２を挟んでゲートＧとは反対側に形成される。半導体層２２のソース領域には層間絶縁層２４の貫通孔を介してソースＳが接続され、半導体層２２のドレイン領域には層間絶縁層２４の貫通孔を介してドレインＤが接続される。

図４は、駆動トランジスタＴDRのゲートＧの電位ＶG（ゲート−ソース間の電圧）とソース−ドレイン間に流れる駆動電流ＩDRとの関係を示すグラフである。図４においては、バックゲートＢの電位ＶBが基準電位ＶCに設定された場合における電位ＶGと駆動電流ＩDRとの関係が実線で図示されている。基準電位ＶCは、駆動トランジスタＴDRのソースＳの電位（電源電位ＶEL）と略同等である。すなわち、基準電位ＶCは、バックゲート−ソース間の電圧がゼロとなるように設定される。

ゲートＧの電位ＶGに応じて半導体層２２に形成されたチャネルの厚さは、バックゲートＢの電位ＶB（バックゲート−ソース間の電圧）に応じて変化する。したがって、駆動電流ＩDRの電流量はバックゲートＢの電位ＶBに応じて増減する。例えば、バックゲートＢの電位ＶBがソースＳの電位（電源電位ＶEL）に対して上昇するほどチャネルは縮小する（空乏層が拡大する）。したがって、図４に鎖線で示すようにバックゲートＢの電位ＶBが基準電位ＶCよりも高い電位ＶH（ＶH＞ＶEL）に設定された場合、ゲートＧの電位ＶGに対する駆動電流ＩDRの電流量は減少する。換言すると、駆動トランジスタＴDRの閾値電圧ＶTHが低下する。一方、バックゲートＢの電位ＶBがソースＳの電位に対して低下するほどチャネルは拡大する。したがって、図４の破線で示すように電位ＶBが基準電位ＶCよりも低い電位ＶL（ＶL＜ＶEL）に設定された場合、ゲートＧの電位ＶGに対する駆動電流ＩDRの電流は増加する（駆動トランジスタＴDRの閾値電圧ＶTHが上昇する）。以上のように、バックゲートＢは、駆動トランジスタＴDRの電気的な特性を制御するための電極（特性制御電極）として機能する。

図２に示すように、単位回路Ｕは２個のスイッチング素子ＳＷ（ＳＷ1，ＳＷ2）を含む。各スイッチング素子ＳＷは、駆動トランジスタＴDRとともに基板２０の表面に形成されたＮチャネル型の薄膜トランジスタである。

スイッチング素子ＳＷ1は、駆動トランジスタＴDRのゲートＧと第ｊ列目の信号線１４との間に介在して両者の電気的な接続（導通／非導通）を制御する。第ｉ行に属するｎ個の単位回路Ｕの各々におけるスイッチング素子ＳＷ1のゲートは第ｉ行目の制御線１２Aに対して共通に接続される。

スイッチング素子ＳＷ2は、駆動トランジスタＴDRのドレインＤと電気光学素子Ｅの陽極との間（すなわち駆動電流ＩDRの経路上）に介在して両者の電気的な接続を制御する。第ｉ行に属するｎ個の単位回路Ｕの各々におけるスイッチング素子ＳＷ2のゲートは第ｉ行目の制御線１２Bに対して共通に接続される。スイッチング素子ＳＷ2が導通することで駆動電流ＩDRの経路が確立するから、スイッチング素子ＳＷ2は、電気光学素子Ｅに対する駆動電流ＩDRの供給の可否を制御する手段として機能する。

図１の制御線駆動回路３２は、ｍ組の制御線群１２の各々に信号を供給する回路である。制御線駆動回路３２は、第１に、各単位回路Ｕを行単位で順番に選択するための選択信号ＧSL[1]〜ＧSL[m]を生成して各制御線１２Aに出力する。選択信号ＧSL[1]〜ＧSL[m]は、図５に示すように、書込期間（水平走査期間）ＰWR毎に順番にハイレベルとなる。

第２に、制御線駆動回路３２は、制御信号ＧDR[1]〜ＧDR[m]を生成して各制御線１２Bに出力する。図５に示すように、第ｉ行の制御線１２Bに供給される制御信号ＧDR[i]は、選択信号ＧSL[i]がハイレベルとなる書込期間ＰWRの経過後から次に選択信号ＧSL[i]がハイレベルとなる書込期間ＰWRの開始前までの駆動期間ＰDRにてハイレベルに設定され、駆動期間ＰDR以外の期間（書込期間ＰWRを含む）にてローレベルを維持する。なお、選択信号ＧSL[1]〜ＧSL[m]と制御信号ＧDR[1]〜ＧDR[m]とが別個の回路で生成される構成も採用される。

図１の信号供給回路３４は、各単位回路Ｕの階調を指定するデータ信号Ｄ[1]〜Ｄ[n]を生成して各信号線１４に出力する。選択信号ＧSL[i]がハイレベルとなる書込期間ＰWRにて第ｊ列目の信号線１４に供給されるデータ信号Ｄ[j]は、第ｉ行に属する第ｊ列目の単位回路Ｕに指定された階調に応じた電位ＶDATAに設定される。

制御回路４２は、同期信号や画像信号など各種の信号を出力することで各回路（制御線駆動回路３２，信号供給回路３４，電源回路３６，電位制御回路３８）を制御する。図１に示すように、制御回路４２には操作部４４が接続される。操作部４４は、利用者による操作を検出する機器である。制御回路４２は、操作部４４が検出した操作の内容に応じて電気光学装置１００の動作モードを選択する。

本形態における動作モードには、標準モードと省電力モードと高輝度モードとがある。省電力モードは、電気光学装置１００が消費する電力を標準モードや高輝度モードよりも低減させる動作モードである。高輝度モードは、素子アレイ部１０の全体的な輝度（画像の明度）を標準モードや省電力モードよりも上昇させる動作モードである。

電位制御回路３８は、制御回路４２が選択した動作モードに応じて制御電位ＶCTLを可変に制御する。標準モードが選択された場合、電位制御回路３８は、制御電位ＶCTLを基準電位ＶC（ＶC＝ＶEL）に設定する。また、電位制御回路３８は、省電力モードが選択された場合には制御電位ＶCTLを電位ＶH（ＶH＞ＶC）に設定し、高輝度モードが選択された場合には制御電位ＶCTLを電位ＶL（ＶL＜ＶC）に設定する。

次に、第ｉ行に属する第ｊ列目の単位回路Ｕの動作を説明する。書込期間ＰWRにて選択信号ＧSL[i]がハイレベルに遷移すると（すなわち第ｉ行が選択されると）、スイッチング素子ＳＷ1がオン状態に遷移する。したがって、データ信号Ｄ[j]の電位ＶDATAが第ｊ列目の信号線１４からスイッチング素子ＳＷ1を介して駆動トランジスタＴDRのゲートＧに供給されるとともに当該電位ＶDATAに応じた電荷が容量素子Ｃ1に蓄積される。すなわち、駆動トランジスタＴDRのゲートＧの電位ＶGはデータ信号Ｄ[j]の電位ＶDATAに設定および保持される。

書込期間ＰWRの経過後の駆動期間ＰDRにて制御信号ＧDR[i]がハイレベルに変化すると、スイッチング素子ＳＷ2がオン状態に遷移する。したがって、駆動トランジスタＴDRのゲートＧの電位ＶGとバックゲートＢの電位ＶBに応じた電流量の駆動電流ＩDRが、電源線１６１から駆動トランジスタＴDRとスイッチング素子ＳＷ2とを経由して電気光学素子Ｅに供給される。電気光学素子Ｅは、駆動電流ＩDRの電流量に応じた輝度で発光する。以上のように各電気光学素子Ｅの階調が制御されることで素子アレイ部１０には所望の画像が表示される。

電位制御回路３８から電位供給線１８を介して各駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢに供給される制御電位ＶCTLは、標準モードでは基準電位ＶCに設定される。したがって、例えば書込期間ＰWRにてゲートＧの電位ＶGが図４の電位Ｖ1（ＶDATA）に設定された場合、直後の駆動期間ＰDRでは電流量Ｉaの駆動電流ＩDRが電気光学素子Ｅに供給される。一方、各駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢに供給される制御電位ＶCTLは、省電力モードでは電位ＶHに設定されるから、ゲートＧが電位Ｖ1に設定された場合には、標準モードにおける電流量Ｉaよりも少ない電流量Ｉbの駆動電流ＩDRが駆動期間ＰDRに電気光学素子Ｅに供給される。したがって、各電気光学素子Ｅの輝度は標準モードよりも低下するが、電気光学装置１００が消費する電力は標準モードと比較して低減される。

また、高輝度モードにおいては各駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢに電位ＶLが供給されるから、ゲートＧが電位Ｖ1に設定された場合の駆動電流ＩDRは、標準モードにおける電流量Ｉaよりも多い電流量Ｉcとなる。したがって、電気光学装置１００が消費する電力は標準モードと比較して増加するが、各電気光学素子Ｅの輝度は標準モードと比較して上昇する。

以上に説明したように、本形態においては、駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢに供給される制御電位ＶCTLを変化させることで各電気光学素子Ｅの駆動電流ＩDRが一律に制御されるから、電源線１６１と接地線１６２との間の電圧を変化させる必要はない。したがって、電源線１６１と接地線１６２との間の電圧を制御する特許文献１の構成と比較して電源回路３６が小型化および簡素化される。また、バックゲートＢのインピーダンスは充分に高いから、電位供給線１８に電流は殆ど流れない。したがって、電位制御回路３８は小規模で簡素な回路で実現される。以上のように、本形態によれば、周辺回路の大型化や複雑化を抑制しながら各電気光学素子Ｅの駆動電流ＩDRを制御することができる。しかも、各電気光学素子Ｅの輝度の段階数（階調数）は動作モードに応じて変化しない。

＜Ｂ：第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本形態の単位回路Ｕは、駆動トランジスタＴDRの閾値電圧ＶTHの誤差（各駆動トランジスタＴDR間のバラツキや設計値との相違）を補償する機能を具備する。なお、本形態のうち作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、以上と同じ符号を付して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図６は、第ｉ行に属する第ｊ列目の単位回路Ｕの構成を示す回路図であり、図７は、当該単位回路Ｕに供給される各信号の波形を示すタイミングチャートである。図６に示すように、制御線群１２は、第１実施形態における２本の制御線（１２A，１２B）に加えて制御線１２Cを含む。制御線駆動回路３２は、初期化信号ＧRS[1]〜ＧRS[m]を生成して各制御線１２Cに出力する。図７に示すように、第ｉ行目の制御線１２Cに供給される初期化信号ＧRS[i]は、選択信号ＧSL[i]がハイレベルとなる書込期間ＰWRの開始前の初期化期間ＰRSにてハイレベルとなり、初期化期間ＰRS以外の期間にてローレベルを維持する。制御信号ＧDR[i]がハイレベルとなる駆動期間ＰDRは、選択信号ＧSL[i]がハイレベルとなる書込期間ＰWRの経過後から初期化信号ＧRS[i]がハイレベルとなる初期化期間ＰRSの開始前までの期間である。

電源回路３６は、データ信号Ｄ[j]の電位ＶDATAの最大値よりも高位の定電位（以下「初期化電位」という）ＶRSを生成する。図６に示すように、初期化電位ＶRSは、初期化線１５を介して各単位回路Ｕに共通に供給される。各単位回路Ｕに供給される制御電位ＶCTLを電位制御回路３８が動作モードに応じて選択する点は第１実施形態と同様である。

単位回路Ｕは、駆動トランジスタＴDRとスイッチング素子ＳＷ1およびＳＷ2と電気光学素子Ｅと容量素子Ｃ1とに加えて、容量素子Ｃ3およびＣ4とスイッチング素子ＳＷ3〜ＳＷ5とを含む。容量素子Ｃ3は、電極ｅ1と電極ｅ2とで構成される。スイッチング素子ＳＷ1は、電極ｅ1と第ｊ列目の信号線１４との間に介在する。電極ｅ2は、駆動トランジスタＴDRのゲートＧに接続される。

スイッチング素子ＳＷ3〜ＳＷ5は、電気光学素子Ｅや駆動トランジスタＴDRとともに基板２０の表面に形成されたＮチャネル型の薄膜トランジスタである。スイッチング素子ＳＷ3は、電極ｅ1と初期化線１５との間に介在して両者の電気的な接続を制御する。スイッチング素子ＳＷ4は、駆動トランジスタＴDRのゲートＧとドレインＤとの間に介在して両者の電気的な接続を制御する。第ｉ行に属する各単位回路Ｕにおけるスイッチング素子ＳＷ3およびＳＷ4のゲートは第ｉ行目の制御線１２Cに対して共通に接続される。

スイッチング素子ＳＷ5は、駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢと電位供給線１８との間に介在して両者の電気的な接続を制御する。第ｉ行に属する各単位回路Ｕにおけるスイッチング素子ＳＷ5のゲートは、第ｉ行目の制御線１２Aに対して共通に接続される。また、容量素子Ｃ4は、駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢと接地線１６２との間に介挿されてバックゲートＢの電位ＶBを保持する。なお、容量素子Ｃ4は、接地線１６２以外の定電位の配線とバックゲートＢとの間に介在してもよい。

次に、第ｉ行に属する第ｊ列目の単位回路Ｕの動作を説明する。初期化期間ＰRSにおいては、初期化信号ＧRS[i]がハイレベルに設定されることでスイッチング素子ＳＷ3およびＳＷ4がオン状態に遷移する。したがって、容量素子Ｃ3の電極ｅ1には初期化線１５からスイッチング素子ＳＷ3を介して初期化電位ＶRSが供給される。また、駆動トランジスタＴDRはスイッチング素子ＳＷ4を介してダイオード接続されるから、駆動トランジスタＴDRのゲートＧの電位ＶGは、電源線１６１に供給される電源電位ＶELと駆動トランジスタＴDRの閾値電圧ＶTHとの差分値（ＶG＝ＶEL−ＶTH）に収束する。

初期化期間ＰRSが経過すると、初期化信号ＧRSがローレベルに変化することでスイッチング素子ＳＷ3およびＳＷ4がオフ状態に遷移する。したがって、電極ｅ1に対する初期化電位ＶRSの供給が停止するとともに駆動トランジスタＴDRのダイオード接続が解除される。初期化期間ＰRSに続いて書込期間ＰWRが開始すると、選択信号ＧSL[i]がハイレベルに設定されることでスイッチング素子ＳＷ1がオン状態に遷移する。したがって、電極ｅ1の電位は、初期化期間ＰRSに設定された初期化電位ＶRSからデータ信号Ｄ[j]の電位ＶDATAに低下する。

駆動トランジスタＴDRのゲートＧのインピーダンスは充分に高いから、電極ｅ1が電位ＶRSから電位ＶDATAまで変化量ΔＶ（ΔＶ＝ＶRS−ＶDATA）だけ変動すると、電極ｅ1と容量的に結合する電極ｅ2（駆動トランジスタＴDRのゲートＧ）の電位ＶGは、初期化期間ＰRSにおける設定値（ＶEL−ＶTH）から変化量ｋ・ΔＶだけ低下する。すなわち、書込期間ＰWRの終点において、駆動トランジスタＴDRのゲートＧの電位ＶGは以下の式(1)のレベルに設定される。
ＶG＝ＶEL−ＶTH−ｋ・ΔＶ ……(1)
なお、係数ｋは、容量素子Ｃ3と他の容量（容量素子Ｃ1や駆動トランジスタＴDRのゲート容量）との容量比に応じて定まる数値である。

また、書込期間ＰWRにおいては、選択信号ＧSL[i]がハイレベルに設定されることでスイッチング素子ＳＷ5もオン状態に遷移する。すなわち、駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢと電位供給線１８とが接続される。したがって、駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢに制御電位ＶCTLが供給されるとともに、当該制御電位ＶCTLに応じた電荷が容量素子Ｃ4に保持される。

書込期間ＰWRの経過後の駆動期間ＰDRでは、制御信号ＧDR[i]がハイレベルに遷移することでスイッチング素子ＳＷ2がオン状態に遷移する。したがって、駆動電流ＩDRが駆動トランジスタＴDRとスイッチング素子ＳＷ2とを経由して電気光学素子Ｅに供給される。

いま、書込期間ＰWRにてバックゲートＢに制御電位ＶCTLが供給されることで駆動トランジスタＴDRの閾値電圧ＶTHが電圧ＶTH_BGに変化した場合を想定する。スイッチング素子ＳＷ5がオフ状態となる駆動期間ＰDRにおいても、バックゲートＢの電位ＶBは容量素子Ｃ4によって制御電位ＶCTLに維持される。したがって、駆動トランジスタＴDRが飽和領域で動作するならば、駆動期間ＰDRにおける駆動電流ＩDRは以下の式(2)の電流量となる。なお、ＶGSは駆動トランジスタＴDRのゲート−ソース間の電圧であり、βは駆動トランジスタＴDRの利得係数である。
ＩDR＝（β／２）（ＶGS−ＶTH_BG）^２
＝（β／２）（ＶEL−ＶG−ＶTH_BG）^２
＝（β／２）（ｋ・ΔＶ＋ＶTH−ＶTH_BG）^２ ……(2)

閾値電圧ＶTH_BGは、制御電位ＶCTLをバックゲートＢに供給することで初期の閾値電圧ＶTH（初期化期間ＰRSにおける閾値電圧）を変化量αだけ変動（オフセット）させた電圧である（ＶTH_BG＝ＶTH＋α）。したがって、式(2)は以下の式(3)に変形される。
ＩDR＝（β／２）（ｋ・ΔＶ＋α）^２ ……(3)
すなわち、駆動電流ＩDRは、データ信号Ｄ[j]の電圧ＶDATAと変化量αとに応じて定まり、駆動トランジスタＴDRの閾値電圧ＶTHに依存しない。したがって、各駆動トランジスタＴDRの閾値電圧ＶTHの誤差に起因した各電気光学素子Ｅの階調のムラ（各駆動電流ＩDRのバラツキ）を抑制することができる。また、式(3)の変化量αは制御電位ＶCTLに応じて変化する。したがって、本形態においても第１実施形態と同様に、駆動電流ＩDRの電流量は制御電位ＶCTLに応じて動作モード毎に変化する。

なお、駆動トランジスタＴDRの閾値電圧ＶTHの誤差を補償するための要素（スイッチング素子ＳＷ3およびＳＷ4と容量素子Ｃ3）を図２の構成に単純に追加しただけの構成（以下「対比例」という）では、以下に説明するように制御電位ＶCTLに応じて駆動電流ＩDRを制御することができない。

対比例においてはスイッチング素子ＳＷ5が設置されない。すなわち、駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢには、初期化期間ＰRSを含む全期間にわたって恒常的に制御電位ＶCTLが供給される。したがって、初期化期間ＰRSにおいて、駆動トランジスタＴDRのゲートＧの電位ＶGは、電源線１６１に供給される電源電位ＶELと制御電位ＶCTLに応じた変化後の閾値電圧ＶTH_BGとの差分値（ＶG＝ＶEL−ＶTH_BG）に収束する。書込期間ＰWRでは、ゲートＧの電位ＶGが変化量ｋ・ΔＶだけ低下して以下の式(1a)のレベルに設定される。
ＶG＝ＶEL−ＶTH_BG−ｋ・ΔＶ ……(1a)

したがって、駆動期間ＰDRにて電気光学素子Ｅに供給される駆動電流ＩDRは、以下の式(2a)の電流量に制御される。
ＩDR＝（β／２）（ＶGS−ＶTH_BG）^２
＝（β／２）（ＶEL−ＶG−ＶTH_BG）^２
＝（β／２）（ｋ・ΔＶ）^２ ……(2a)
すなわち、対比例においては、制御電位ＶCTLが駆動電流ＩDRに反映されない。これに対して本形態においては、初期化期間ＰRSにおいて駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢに対する制御電位ＶCTLの供給が停止されるから、駆動電流ＩDRを制御電位ＶCTLに応じて確実に変化させることが可能である。

＜Ｃ：変形例＞
以上の各形態には様々な変形が加えられる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の例示から２以上の態様を任意に選択して組合わせてもよい。

（１）変形例１
以上の各形態においては、３種類の電位（ＶC，ＶH，ＶL）の何れかを制御電位ＶCTLとして選択したが、電位制御回路３８による制御電位ＶCTLの制御の態様は適宜に変更される。例えば、２種類の電位の何れかまたは４種類以上の電位の何れかを制御電位ＶCTLとして選択してもよい。もっとも、制御電位ＶCTLの変化が離散的である必要はない。すなわち、制御電位ＶCTLが所定の範囲内で連続的に変化する構成も好適である。

（２）変形例２
以上の形態においては、操作部４４に対する操作に応じて制御電位ＶCTLを制御したが、制御電位ＶCTLを変化させる契機は利用者からの指示に限定されない。例えば、電気光学装置１００の周囲の光量を測定する測定器（光量計）を設置し、測定値に応じて制御電位ＶCTLを制御する構成も好適である。例えば、周囲の光量が少ない場合には制御回路４２が省電力モードを選択し（ＶCTL＝ＶH）、周囲の光量が多い場合には制御回路４２が高輝度モードを選択する（ＶCTL＝ＶL）といった具合である。以上の構成によれば、光量が少ない環境では低輝度な画像を表示することで消費電力が削減され、光量が充分に存在する環境では高輝度な画像を表示することで画像の視認性が確保されるという利点がある。

（３）変形例３
単位回路Ｕの構成は適宜に変更される。例えば、複数の単位回路Ｕが１行だけ配列する電気光学装置１００（例えば電子写真方式の画像形成装置に採用される露光装置）においては、各単位回路Ｕを行単位で選択するという動作が不要であるから、スイッチング素子ＳＷ1が省略されるとともに駆動トランジスタＴDRのゲートＧが直接的に信号線１４に接続される。また、書込期間ＰWRにおける電気光学素子Ｅの発光が特段の問題とならない場合には、スイッチング素子ＳＷ2を省略した構成（書込期間ＰWRにおいても駆動電流ＩDRが電気光学素子Ｅに供給される構成）も採用される。

また、単位回路Ｕを構成する各トランジスタの導電型は任意である。例えば、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタが駆動トランジスタＴDRとして採用される。Ｎチャネル型の駆動トランジスタＴDRにおいては、バックゲートＢの電位ＶBが上昇するほどゲートＧの電位ＶGに対する駆動電流ＩDRの電流量は増加する。したがって、省電力モードにおいては基準電位ＶCよりも低い電位ＶLが制御電位ＶCTLとして各単位回路Ｕに供給され、高輝度モードにおいては基準電位ＶCよりも高い電位ＶHが制御電位ＶCTLとして各単位回路Ｕに供給される。

（４）変形例４
第２実施形態においては、書込期間ＰWR毎（フレーム毎）に制御電位ＶCTLを駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢに供給したが、制御電位ＶCTLをバックゲートＢに供給する時期や周期は適宜に変更される。例えば、所定数毎の書込期間ＰWRのみにおいて制御電位ＶCTLを供給する構成や、電気光学装置１００の電源が投入された直後に制御電位ＶCTLを供給する構成や、フレームとは無関係に設定された所定の時間毎に制御電位ＶCTLを供給する構成も好適である。図６のように単位回路Ｕの容量素子Ｃ4に制御電位ＶCTLが保持される構成においては、容量素子Ｃ4の電圧が電荷のリークによって所定値を下回る前に制御電位ＶCTLを新たに供給する（容量素子Ｃ4の電圧をリフレッシュする）ことが望ましい。

（５）変形例５
第２実施形態においては、各単位回路Ｕにスイッチング素子ＳＷ5を設置したが、図８に示すように、複数の単位回路Ｕでひとつのスイッチング素子ＳＷ5を共用する構成も採用される。図８のスイッチング素子ＳＷ5は、単位回路Ｕの各行に対応して配置される。第ｉ行のスイッチング素子ＳＷ5は、第ｉ行に属するｎ個の単位回路Ｕの各々における駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢと電位供給線１８との間に介在する。第ｉ行のスイッチング素子ＳＷ5がオン状態になると、第ｉ行に属するｎ個の駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢに電位制御回路３８から制御電位ＶCTLが供給される。以上の構成によれば、各単位回路Ｕの構成を簡素化することができる。また、電位供給線１８を総ての単位回路Ｕにわたって引廻す必要がないという利点もある。

（６）変形例６
以上の各形態においては駆動トランジスタＴDRのバックゲートＢの電位ＶBを制御したが、駆動トランジスタＴDRの電気的な特性を調整（補正）するための構成としては、例えば以下に例示するチャネルコンタクト（ボディコンタクト）構造も好適に採用される。

図９は、チャネルコンタクト構造を採用したＰチャネル型の駆動トランジスタＴDRの構成を示す平面図である。駆動トランジスタＴDRは、基板２０（図９では図示略）の表面に形成された半導体層２５を有する。半導体層２５を覆うゲート絶縁膜（図示略）を挟んで半導体層２５と対向するようにゲートＧが形成される。半導体層２５にはソース領域２５sとドレイン領域２５dとチャネルコンタクト領域２５ｃとがゲートＧの作成後に形成される。ソース領域２５sおよびドレイン領域２５dは、Ｐ型の不純物が導入された領域である。チャネルコンタクト領域２５ｃは、駆動トランジスタＴDRのチャネルと同じ導電型であるＰ型の不純物が導入された領域である。

半導体層２５およびゲートＧを被覆するように層間絶縁層（図示略）が形成される。層間絶縁層には複数の貫通孔（Ｈ1，Ｈ2，Ｈ3）が形成される。半導体層２５のソース領域２５sには貫通孔Ｈ1を介してソースＳが接続され、ドレイン領域２５dには貫通孔Ｈ2を介してドレインＤが接続される。また、半導体層２５のチャネルコンタクト領域２５ｃには貫通孔Ｈ3を介してチャネル電極２６が接続される。

単位回路Ｕの構成は以上の各形態と同様である。駆動トランジスタＴDRのチャネル電極２６に対して直接的に（第１実施形態）またはスイッチング素子ＳＷ5を介して間接的に（第２実施形態）、制御電位ＶCTLが供給される。駆動トランジスタＴDRの電気的な特性（ゲートＧの電位ＶGと駆動電流ＩDRの電流量との関係）はチャネルコンタクト領域２５ｃの電位に応じて変化する。したがって、チャネルコンタクト構造の駆動トランジスタＴDRを採用した構成においても、制御電位ＶCTLを動作モードに応じて適宜に制御することで、各電気光学素子Ｅの駆動電流ＩDR（素子アレイ部１０の全体的な明度や素子アレイ部１０における消費電力）を変化させることが可能である。

以上に説明したように、ゲートＧの電位ＶGに応じて半導体層に形成されるチャネルを制御する特性制御電極（バックゲートＢやチャネル電極２６）が駆動トランジスタＴDRに形成され、可変の制御電位ＶCTLが特性制御電極に供給される構成が好適に採用される。

（７）変形例７
有機ＥＬ素子は電気光学素子Ｅの例示に過ぎない。例えば、無機ＥＬ素子やＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子などの発光素子も電気光学素子Ｅとして採用される。以上の各形態における電気光学素子Ｅは、駆動電流ＩDRの供給によって光学的な特性（輝度）が変化する素子である。

＜Ｄ：応用例＞
次に、本発明に係る電気光学装置を利用した電子機器について説明する。図１０ないし図１２には、以上に説明した何れかの形態に係る電気光学装置１００を表示装置として採用した電子機器の形態が図示されている。

図１０は、電気光学装置１００を採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、各種の画像を表示する電気光学装置１００と、電源スイッチ２００１やキーボード２００２が設置された本体部２０１０とを具備する。電気光学装置１００は有機発光ダイオード素子を電気光学素子Ｅとして使用しているので、視野角が広く見易い画面を表示できる。

図１１は、電気光学装置１００を適用した携帯電話機の構成を示す斜視図である。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２と、各種の画像を表示する電気光学装置１００とを備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１００に表示される画面がスクロールされる。

図１２は、電気光学装置１００を適用した携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す斜視図である。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２と、各種の画像を表示する電気光学装置１００とを備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった様々な情報が電気光学装置１００に表示される。

なお、本発明に係る電気光学装置が適用される電子機器としては、図１０から図１２に例示した機器のほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、プリンタ、スキャナ、複写機、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。また、本発明に係る電気光学装置の用途は画像の表示に限定されない。例えば、電子写真方式の画像形成装置において露光により感光体ドラムに潜像を形成する露光装置としても本発明の電気光学装置は利用される。

本発明の第１実施形態に係る電気光学装置の構成を示すブロック図である。 単位回路の構成を示す回路図である。 駆動トランジスタの構造を示す断面図である。 駆動トランジスタの電気的な特性を示すグラフである。 電気光学装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態における単位回路の構成を示す回路図である。 電気光学装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 変形例に係る素子アレイ部の構成を示す回路図である。 チャネルコンタクト構造の駆動トランジスタの構造を示す平面図である。 電子機器の形態（パーソナルコンピュータ）を示す斜視図である。 電子機器の形態（携帯電話機）を示す斜視図である。 電子機器の形態（携帯情報端末）を示す斜視図である。

符号の説明

１００……電気光学装置、Ｕ……単位回路、１０……素子アレイ部、１２……制御線群、１２A，１２B，１２C……制御線、１４……信号線、１６１……電源線、１６２……接地線、１８……電位供給線、３２……制御線駆動回路、３４……信号供給回路、３６……電源回路、３８……電位制御回路、４２……制御回路、Ｅ……電気光学素子、ＴDR……駆動トランジスタ、ＳＷ1〜ＳＷ5……スイッチング素子、Ｃ1〜Ｃ4……容量素子、ＧSL[i]（ＧSL[1]〜ＧSL[m]）……選択信号、ＧDR[i]（ＧDR[1]〜ＧDR[m]）……制御信号、ＧRS[i]（ＧRS[1]〜ＧRS[m]）……初期化信号、Ｄ[j]（Ｄ[1]〜Ｄ[n]）……データ信号、ＶCTL……制御電位、ＩDR……駆動電流、ＰRS……初期化期間、ＰWR……書込期間、ＰDR……駆動期間。

Claims (8)

1. データ信号に応じて電位が設定されるゲートと当該ゲートの電位に応じて形成されるチャネルを制御する特性制御部とを含む駆動トランジスタ、および、前記駆動トランジスタに流れる駆動電流で駆動される電気光学素子を各々が含む複数の単位回路と、
   制御電位を可変に設定するとともに当該制御電位を前記複数の単位回路における前記駆動トランジスタの前記特性制御部に供給する電位制御回路と、
   動作モードを選択する制御部と、
   を具備し、
   前記電位制御回路は、前記制御部が選択した前記動作モードに応じて前記制御電位を設定する
   電気光学装置。
2. 前記動作モードは、少なくとも第１モード及び第２モードを有し、
   前記第２モードでは、前記第１モードよりも前記駆動電流を上昇させる動作モードである
   請求項１に記載の電気光学装置。
3. 前記特性制御部は、絶縁膜を挟んで前記チャネルに対向するように形成された特性制御電極である
   請求項１又は請求項２に記載の電気光学装置。
4. 前記特性制御部は、前記チャネルと同じ導電型である不純物が導入された領域であって、前記チャネルにコンタクトした領域である
   請求項１又は請求項２に記載の電気光学装置。
5. 前記電位制御回路は、標準モードにおいて、前記駆動トランジスタのソースの電位と等しい基準電位に前記制御電位を設定し、第１モードにおいて前記制御電位を前記基準電位よりも高位に設定し、第２モードにおいて前記制御電位を前記基準電位よりも低位に設定する
   請求項１から請求項４の何れか１項の電気光学装置。
6. 利用者による操作を検出する操作部をさらに備え、
   前記制御部は、前記操作部が検出した操作内容に応じて前記動作モードを選択する
   請求項１から請求項５の何れか１項の電気光学装置。
7. 前記電気光学装置の周囲の光量を測定する測定器をさらに備え、
   前記制御部は、前記測定器が測定した前記光量に応じて前記動作モードを選択する
   請求項１から請求項５の何れか１項の電気光学装置。
8. 請求項１から請求項７の何れかの電気光学装置を具備する電子機器。

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