JP5183336B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクティブマトリクス方式で駆動される発光素子を備えた表示装置に関するものである。

従来、有機ＥＬ発光素子などの発光素子を用いた表示装置が提案されており、テレビや携帯電話のディスプレイなど種々の分野での利用が提案されている。

一般に、有機ＥＬ発光素子は電流駆動型発光素子であるため、液晶ディスプレイとは異なり、その駆動回路として画素回路を選択する選択用トランジスタと表示画像に応じた電荷を保持する保持容量と有機ＥＬ発光素子を駆動する駆動用トランジスタが最低限必要である（たとえば、特許文献１参照）。

そして、従来、アクティブマトリクス方式の有機ＥＬ表示装置の画素回路には、低温ポリシリコンまたはアモルファスシリコンからなる薄膜トランジスタが用いられていた。

しかしながら、低温ポリシリコンの薄膜トランジスタは高移動度と閾値電圧安定性を得ることができるが、移動度の均一性に問題がある。また、アモルファスシリコンの薄膜トランジスタは移動度均一性を得ることができるが、移動度の低さと閾値電圧の経時変動の問題がある。

上記のような移動度の不均一性および閾値電圧の不安定性は表示画像のムラとなって現れる。そこで、たとえば特許文献２においては、画素回路内にダイオード接続方式の補償回路を設けた表示装置が提案されている。

しかしながら、特許文献２に記載の補償回路を設けるようにしたのでは、画素回路が複雑化し、歩留まり低下によるコストアップ、開口率の低下を招くことになる。

そこで、たとえば、特許文献３においては、有機ＥＬ発光素子が有する寄生容量への充電動作を行なうことによって駆動用トランジスタの閾値電圧を補正し、画素回路において使用するトランジスタ数を削減する方法が提案されている。

ここで、特許文献３に記載の画素回路では、駆動用トランジスタとしてＮ型薄膜トランジスタを用いる必要があり、そのＮ型の薄膜トランジスタとしてはアモルファスシリコンの薄膜トランジスタが想定される。

しかしながら、アモルファスシリコンの薄膜トランジスタは、ゲート電圧印加による電圧ストレスによってその閾値電圧がシフトしてしまうという問題がある。

そして、特許文献３に記載の画素回路は、有機ＥＬ発光素子のアノード端子に駆動用トランジスタのソース端子が接続され、駆動用トランジスタのゲート−ソース間に閾値電圧検出用の容量素子が設けられた構成であり、駆動用トランジスタのゲート端子に所定の固定電圧を印加して駆動用トランジスタに検出電流を流し、その検出電流によって有機ＥＬ発光素子の寄生容量を充電することによって駆動用トランジスタの閾値電圧を容量素子に保持させるものである。

したがって、有機ＥＬ発光素子を発光させずにその寄生容量に充電を行なうためには、図２０に示すように、駆動用トランジスタのソース端子の電圧Ｖｓ（有機ＥＬ発光素子のアノード端子の電圧）を有機ＥＬ発光素子の発光閾値電圧Ｖｆ０以下にする必要がある。そして、駆動用トランジスタのソース端子の電圧Ｖｓは、図２０に示すように、駆動用トランジスタの閾値電圧の大きさ（駆動用トランジスタの閾値電圧の最小値Ｖｔｈｍｉｎ〜最大値Ｖｔｈｍａｘ）によって決まってくるため、上述したように電圧ストレスによって閾値電圧がシフトしたのでは、正確な閾値電圧を検出することができず、正常な補正動作を行なうことができなくなって表示画像の品質の劣化を招くことになる。なお、図２０におけるＶＢは駆動用トランジスタのゲート端子に印加される固定電圧を示し、ΔＶｔｈは駆動用トランジスタの閾値電圧のバラツキの大きさを示している。

そこで、特許文献４においては、画素回路に保持されたデータをリセットするリセット期間直前に、駆動用トランジスタのソース電圧Ｖｓよりも低い電圧Ｖｇをゲート端子に印加して駆動用トランジスタに逆バイアスを印加することによって駆動用トランジスタの閾値電圧のシフトを抑制する方法が提案されている。
特開平８−２３４６８３号公報 特開２００３−２５５８５６号公報 特開２００３−２７１０９５号公報 特開２００６−２２７２３７号公報

しかしながら、表示動作時に駆動用トランジスタのゲート端子に印加されるゲート電圧Ｖｇの大きさは表示画像に依存するものであり、このゲート電圧Ｖｇの大きさによって駆動用トランジスタの閾値電圧のシフト量も変化する。これに対し、特許文献４において行なわれる逆バイアスの期間および逆バイアス電圧の大きさは全画素共通であるため、個々の駆動用トランジスタの閾値電圧の偏差や表示画像による閾値電圧のシフト量の変化に対応することができない。そして、逆バイアス不足によって駆動用トランジスタの閾値電圧のシフトが始まると加速度的に閾値電圧がシフトしてしまう。すなわち、特許文献４に記載の方法では、長期間にわたって表示画像を更新する場合において駆動用トランジスタの閾値電圧のシフトを抑制することは困難である。

本発明は、上記の事情に鑑み、駆動用トランジスタの閾値電圧のシフトを抑制することができ、駆動用トランジスタの閾値電圧のバラツキの補正を長期間にわたって安定して行なうことができる表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の表示装置は、発光素子、発光素子のアノード端子にソース端子が接続され、発光素子に駆動電流を流す駆動用トランジスタ、駆動用トランジスタのゲート端子とソース端子との間に接続された容量素子、および駆動用トランジスタのゲート端子と所定のデータ信号が流されるデータ線との間に接続された選択用トランジスタを有する画素回路が多数配列されたアクティブマトリクス基板を備え、駆動用トランジスタのゲート端子に対する所定の電圧の供給によって駆動用トランジスタに流れた電流により駆動用トランジスタのソース端子に接続された容量性負荷を充電することによって、容量素子に駆動用トランジスタの閾値電圧を保持させて駆動用トランジスタの閾値電圧の補正を行なう表示装置において、予め設定された駆動用トランジスタの初期閾値電圧と発光素子の発光量に応じた駆動用トランジスタの駆動電圧とに対応する大きさの逆バイアス電圧を駆動用トランジスタのゲート端子に供給するデータ駆動回路を備えたことを特徴とする。

本発明の第２の表示装置は、発光素子、発光素子のアノード端子にソース端子が接続され、発光素子に駆動電流を流す駆動用トランジスタ、駆動用トランジスタのゲート端子とソース端子との間に接続された容量素子、および駆動用トランジスタのゲート端子と所定のデータ信号が流されるデータ線との間に接続された選択用トランジスタを有する画素回路が多数配列されたアクティブマトリクス基板を備え、駆動用トランジスタのゲート端子に対する所定の電圧の供給によって駆動用トランジスタに流れた電流により駆動用トランジスタのソース端子に接続された容量性負荷を充電することによって、容量素子に駆動用トランジスタの閾値電圧を保持させて駆動用トランジスタの閾値電圧の補正を行なう表示装置において、駆動用トランジスタが、閾値電圧Ｖｔｈが略０ＶであるＮ型薄膜トランジスタから構成されるものであり、発光素子の発光量に応じた駆動用トランジスタの駆動電圧に対応する大きさの逆バイアス電圧を駆動用トランジスタのゲート端子に供給するデータ駆動回路を備えたことを特徴とする。

本発明の第３の表示装置は、発光素子、発光素子のアノード端子にソース端子が接続され、発光素子に駆動電流を流す駆動用トランジスタ、駆動用トランジスタのゲート端子とソース端子との間に接続された容量素子、および駆動用トランジスタのゲート端子と所定のデータ信号が流されるデータ線との間に接続された選択用トランジスタを有する画素回路が多数配列されたアクティブマトリクス基板を備えた表示装置において、駆動用トランジスタが、閾値電圧Ｖｔｈが略０ＶであるＮ型薄膜トランジスタから構成されるものであり、発光素子の発光量に応じた駆動用トランジスタの駆動電圧に対応する大きさの逆バイアス電圧を駆動用トランジスタのゲート端子に供給するデータ駆動回路を備えたことを特徴とする。

また、上記本発明の第１から第３の表示装置においては、データ駆動回路を、逆バイアス電圧の限界値を設定し、駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧と限界値と比較し、駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧が限界値よりも大きい場合には、駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧から限界値を減算した差分電圧を算出し、差分電圧を次の駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧に順次繰越加算するものとすることができる。

また、上記限界値を、発光素子が最大輝度時の駆動用トランジスタの駆動電圧の１５％〜５０％の大きさとすることができる。

また、駆動用トランジスタを、Ｉｎ、Ｇａ，Ｚｎを金属元素とする金属酸化物からなるＮ型薄膜トランジスタから構成することができる。

本発明の第１の表示装置によれば、予め設定された駆動用トランジスタの初期閾値電圧と発光素子の発光量に応じた駆動用トランジスタの駆動電圧とに対応する大きさの逆バイアス電圧を駆動用トランジスタのゲート端子に供給するようにしたので、駆動用トランジスタのゲート電圧Ｖｇの大きさに応じた逆バイアス電圧を印加することができ、駆動用トランジスタの閾値電圧をシフトを適切に抑制することができる。

本発明の第２の表示装置によれば、駆動用トランジスタを、閾値電圧Ｖｔｈが略０ＶであるＮ型薄膜トランジスタから構成し、発光素子の発光量に応じた駆動用トランジスタの駆動電圧に対応する大きさの逆バイアス電圧を駆動用トランジスタのゲート端子に供給するようにしたので、上記本発明の第１の表示装置の効果に加え、さらに逆バイアス電圧を設定するために用いられる初期閾値電圧を計測する必要がなく、また、予め設定される初期閾値電圧を保持する構成を必要としないのでコストの削減を図ることができる。

本発明の第３の表示装置によれば、駆動用トランジスタを、閾値電圧Ｖｔｈが略０ＶであるＮ型薄膜トランジスタから構成し、発光素子の発光量に応じた駆動用トランジスタの駆動電圧に対応する大きさの逆バイアス電圧を駆動用トランジスタのゲート端子に供給するようにしたので、駆動用トランジスタの閾値電圧の初期値に偏差がないので、駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきの補正動作を行なう必要がない。また、上記本発明の第１および第２の表示装置と同様に、駆動用トランジスタのゲート電圧Ｖｇの大きさに応じた逆バイアス電圧を印加することができ、駆動用トランジスタの閾値電圧をシフトを適切に抑制することができる。さらに、駆動用トランジスタの閾値電圧の補正に要した時間を逆バイアス電圧印加時間に用いることで、逆バイアス電源電圧の低減化を図ることができ、消費電力の削減を図ることができる。

また、上記本発明の第１から第３の表示装置において、逆バイアス電圧の限界値を設定し、駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧と限界値と比較し、駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧が限界値よりも大きい場合には、駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧から限界値を減算した差分電圧を算出し、差分電圧を次の駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧に順次繰越加算するようにした場合には、逆バイアス電源電圧を低電圧化でき、消費電力の削減を図ることができる。

また、駆動用トランジスタを、Ｉｎ、Ｇａ，Ｚｎを金属元素とする金属酸化物からなるＮ型薄膜トランジスタから構成するようにした場合には、Ｉｎ、Ｇａ，Ｚｎを金属元素とする金属酸化物からなるＮ型薄膜トランジスタの可逆性閾値電圧シフト特性を利用することができる。すなわち、Ｉｎ、Ｇａ，Ｚｎを金属元素とする金属酸化物からなるＮ型薄膜トランジスタもゲート電圧印加による電圧ストレスによってその閾値電圧がシフトするが、アモルファスシリコンの薄膜トランジスタと異なりゼロバイアスを与えることで初期値に復帰する。この特性を利用することにより、たとえば、真っ黒の画面を表示している期間や電源オフ時などの非表示期間に閾値電圧を初期値に戻すことができるので、閾値電圧のシフトを抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の表示装置の第１の実施形態を適用した有機ＥＬ表示装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態を適用した有機ＥＬ表示装置の概略構成図である。

本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置は、図１に示すように、データ駆動回路１２から出力されたデータ信号に応じた電荷を保持するとともに、その保持した電荷量に応じた駆動電流を有機ＥＬ発光素子に流す画素回路１１が２次元状に多数配列されたアクティブマトリクス基板１０と、アクティブマトリクス基板１０の各画素回路１１にデータ信号を出力するデータ駆動回路１２と、アクティブマトリクス基板１０の各画素回路１１に走査信号を出力する走査駆動回路１３とを備えている。

そして、アクティブマトリクス基板１０は、データ駆動回路１２から出力されたデータ信号を各画素回路列に供給する多数のデータ線１４と、走査駆動回路１３から出力された走査信号を各画素回路行に供給する多数の走査線１５とを備えている。データ線１４と走査線１５とは直交して格子状に設けられている。そして、データ線１４と走査線１５との交差点近傍に画素回路１１が設けられている。

各画素回路１１は、図２に示すように、有機ＥＬ発光素子１１ａと、有機ＥＬ発光素子１１ａのアノード端子にソース端子Ｓが接続され、有機ＥＬ発光素子１１ａに後述する駆動電流および検出電流を流す駆動用トランジスタ１１ｂと、駆動用トランジスタ１１ｂのゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの間に接続された容量素子１１ｃと、容量素子１１ｃの一端および駆動用トランジスタ１１ｂのゲート端子Ｇとデータ線１４との間に接続された選択用トランジスタ１１ｄとを備えている。

有機ＥＬ発光素子１１ａは、駆動用トランジスタ１１ｂにより流された駆動電流により発光する発光部５０と、発光部５０の寄生容量５１とを有している。そして、有機ＥＬ発光素子１１ａのカソード端子は接地電位に接続されている。

駆動用トランジスタ１１ｂと選択用トランジスタ１１ｄは、Ｎ型の薄膜トランジスタから構成されている。そして、駆動用トランジスタ１１ｂの薄膜トランジスタの種類としては、アモルファスシリコンの薄膜トランジスタや無機酸化膜の薄膜トランジスタを用いることができる。無機酸化膜薄膜トランジスタとしては、たとえば、Ｉｎ、Ｇａ，Ｚｎを金属元素とする金属酸化物を材料とする無機酸化膜からなる薄膜トランジスタを利用することができるが、Ｉｎ、Ｇａ，Ｚｎを金属元素とする金属酸化物に限らず、その他ＩＺＯ（ＩｎＺｎＯ）なども用いることができる。

また、図２に示すように、駆動用トランジスタ１１ｂのドレイン端子Ｄには電源ライン１６が接続されている。電源ライン１６は、駆動用トランジスタ１１ｂに所定の電源電圧Ｖｄｄｘを供給するものである。

走査駆動回路１３は、画素回路１１の選択用トランジスタ１１ｄをＯＮするためのオン走査信号Ｖｓｃａｎ（ｏｎ）とＯＦＦするためのオフ走査信号Ｖｓｃａｎ（ｏｆｆ）とを各走査線１５に順次出力するものである。

データ駆動回路１２は、各データ線１４にデータ信号を出力するものであるが、そのデータ信号としては、データバス信号ＶＢ、逆バイアス信号ＶＣおよび表示画像に応じたプログラムデータ信号Ｖｐｒｇがある。なお、これらのデータ信号の出力タイミング、作用および大きさの条件などについては後で詳述する。

次に、本実施形態の有機ＥＬ表示装置の動作について、図３に示すタイミングチャートおよび図４から図８を参照しながら説明する。なお、図３には、走査信号Ｖｓｃａｎ、電源電圧Ｖｄｄｘ、データ信号Ｖｄａｔａ、ソース電圧Ｖｓおよびゲート−ソース間電圧Ｖｇｓの電圧波形が示されている。

本実施形態の有機ＥＬ表示装置においては、アクティブマトリクス基板１０の各走査線１５に接続された画素回路行が順次選択され、１行単位でその選択期間内に所定の動作が行なわれる。ここでは、選択された所定の画素回路行において選択期間内に行なわれる動作について説明する。

まず、走査駆動回路１３により所定の画素回路行が選択され、その画素回路行が接続された走査線１５に、図３に示すようなオン走査信号が出力される（図３における時刻ｔ１）。

そして、図４に示すように、走査駆動回路１３から出力されたオン走査信号に応じて選択用トランジスタ１１ｄがＯＮし、駆動用トランジスタ１１ｂのゲート端子Ｇとデータ線１４とが短絡される。

そして、まずリセット動作が行なわれる（図３のｔ１〜ｔ２、図４参照）。具体的には、データ駆動回路１２から各データ線１４にデータバス信号ＶＢが出力される。データ駆動回路１２から出力されたデータバス信号ＶＢは、選択された画素回路行の各画素回路１１に入力される。

ここで、このリセット動作の直前は画素回路行の各画素回路１１は発光期間であるため、有機ＥＬ発光素子１１ａの寄生容量５１には何らかの電荷が残っている。そして、ここで電源ライン１６の電源電圧ＶｄｄｘがＶｄｄからＶＡに変化すると、駆動用トランジスタ１１ｂは、有機ＥＬ発光素子１１ａ側の端子がドレイン端子Ｄ、電源ライン１６側の端子がソース端子Ｓとなり、有機ＥＬ発光素子１１ａの寄生容量５１に残っている電荷が駆動用トランジスタ１１ｂのソース−ドレイン間を経由して電源ライン１６に放電され、最終的には有機ＥＬ発光素子１１ａのアノード端子の電位はＶＡとなる。

上記のような作用により、駆動用トランジスタ１１ｂのゲート電圧Ｖｇ＝ＶＢ、ソース電圧Ｖｓ＝ドレイン電圧Ｖｄ＝ＶＡ、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ＝ＶＢ−ＶＡにリセットされる。

ここで、ＶＡ、ＶＢの各電圧は、有機ＥＬ発光素子１１ａの発光閾値電圧をＶｆ０、駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきをΔＶｔｈ、駆動用トランジスタ１１ｂの最大閾値電圧をＶｔｈｍａｘ、最小閾値電圧をＶｔｈｍｉｎとすると下式が条件となる。

ＶＡ＜Ｖｆ０−ΔＶｔｈ
ＶＡ＋Ｖｔｈｍａｘ＜ＶＢ＜Ｖｆ０＋Ｖｔｈｍｉｎ
すなわち、データバス信号ＶＢの供給により駆動用トランジスタ１１ｂがオン動作するが、データバス信号ＶＢはＶｆ０＋Ｖｔｈｍｉｎより小さいので有機ＥＬ発光素子１１ａが発光することはない。

ＶＡの値としては、０Ｖを利用することができるが、ΔＶｔｈが小さい場合は高い電圧を設定した方が有機ＥＬ発光素子１１ａの発光遷移時間を短縮することができ、逆にΔＶｔｈが大きい場合には低い電圧（負電圧を含む）を設定する必要がある。

そして、次に逆バイアス動作が行なわれる（図３のｔ２〜ｔ３、図５参照）。上述したリセット動作の後、データ駆動回路１２から各データ線１４に、図３に示すような負電圧のリセット信号ＶＣが出力される。

データ駆動回路１２から出力されたリセット信号ＶＣは、選択された画素回路行の各画素回路１１に入力され、各画素回路１１の駆動用トランジスタ１１ｂのゲート−ソース間に逆バイアス電圧Ｖｒｖが印加される。

ここで、後述するプログラム動作で更新設定されるＶｇｓは、Ｖｇｓ＝Ｖｔｈ＋Ｖｏｄであり、表示動作（発光動作）による駆動用トランジスタ１１ｂの電圧ストレスはＶｇｓ×Ｔｄｓｐである。したがって、駆動用トランジスタ１１ｂの初期閾値電圧をＶｔｈ０、更新するオーバードライブ電圧ＶｏｄをＶｏｄｘ、表示期間（発光期間、図３におけるｔ５以降）をＴｄｓｐとすると駆動用トランジスタ１１ｂの電圧ストレスは（Ｖｔｈ０＋Ｖｏｄｘ）×Ｔｄｓｐに近似できる。

よって、逆バイアス期間をＴｒｖ（図３におけるｔ２〜ｔ３）とすると、逆バイアス電圧Ｖｒｖは下式を満たすような大きさに設定される。

Ｖｒｖ＝Ｖｇｓ×Ｔｄｓｐ／Ｔｒｖ＝（Ｖｔｈ０＋Ｖｏｄｘ）×Ｔｄｓｐ／Ｔｒｖ
上式を満たすような逆バイアス電圧を印加することで、１フレーム平均の電圧ストレスは正負で均等されてほぼゼロとなる。

ここで、Ｖｔｈ０は、予め設定された駆動用トランジスタ１１ｂの初期閾値電圧であり、たとえば、全画素回路１１の駆動用トランジスタ１１ｂについて共通の設計値を初期閾値電圧としてもよいし、全画素回路１１の駆動用トランジスタ１１ｂのうち代表する駆動用トランジスタ１１ｂについて閾値電圧を予め実測し、その実測値を全駆動用トランジスタ１１ｂの初期閾値電圧としてもよいし、全駆動用トランジスタ１１ｂについて予め閾値電圧を測定し、その実測値を初期閾値電圧としてもよい。また、Ｖｏｄｘは、各画素回路１１の有機ＥＬ発光素子１１ａの発光量に応じた駆動用トランジスタ１１ｂのオーバードライブ電圧である。

なお、リセット信号は下式を満たすような大きさに設定される。

ＶＣ＝ＶＡ−Ｖｒｖ
ＶＡ＝０Ｖの場合には、ＶＣは負電圧となるので、データ駆動回路１２はそのような負電圧のリセット信号ＶＣを出力可能に構成されている。

また、逆バイアス電圧Ｖｒｖが駆動用トランジスタ１１ｂのゲート−ソース間に印加されている間は、駆動用トランジスタ１１ｂは逆バイアス状態にあるため駆動電流Ｉｄ＝０であり、図３に示すように駆動用トランジスタ１１ｂのソース電圧ＶｓはＶＡから変化しない。

そして、次に閾値電圧検出動作が行なわれる（図３のｔ３〜ｔ４、図６参照）。具体的には、まず、電源ライン１６の電源電圧ＶｄｄｘがＶｄｄに戻り、これにより駆動用トランジスタ１１ｂは、電源ライン１６側の端子がドレイン端子Ｄとなり、有機ＥＬ発光素子１１ａ側の端子がソース端子Ｓとなる。

そして、このとき駆動用トランジスタ１１ｂのゲート端子Ｇにはデータバス信号Ｂが供給されているのでＶｇｓ＞Ｖｔｈとなっており、駆動用トランジスタ１１ｂにはＶｇｓに応じた検出電流Ｉｄｄが流れる。そして、この検出電流Ｉｄｄにより有機ＥＬ発光素子１１ａの寄生容量５１が充電され、駆動用トランジスタ１１ｂのソース端子Ｓのソース電圧Ｖｓが上昇する。

駆動用トランジスタ１１ｂのゲート端子Ｇに供給されるデータバス信号ＶＢは固定電圧であるため、ソース電圧Ｖｓの上昇によりＶｇｓは低下して検出電流Ｉｄｄは減少する。

そして、最終的にはソース電圧Ｖｓ＝ＶＢ−Ｖｔｈとなった時点で駆動用トランジスタ１１ｂの検出電流は停止する（図４における時刻ｔ３）。

このとき、容量素子１１ｃの端子間電圧Ｖｃｓは、
Ｖｃｓ＝Ｖｇ−Ｖｓ＝ＶＢ−（ＶＢ−Ｖｔｈ）＝Ｖｔｈ
となり、駆動用トランジスタ１１ｂの閾値電圧Ｖｔｈが保持される。

なお、このときソース電圧Ｖｓが有機ＥＬ発光素子１１ａの発光閾値電圧未満であるためには、上述したようにデータバス信号ＶＢは下式を満たす大きさである必要がある。

ＶＢ＝Ｖｆ０＋Ｖｔｈｍｉｎ
そして、次にプログラム動作が行なわれる（図３のｔ４〜ｔ５、図７参照）。具体的には、データ駆動回路１２から各データ線１４にプログラムデータ信号Ｖｐｒｇが出力される。そして、データ駆動回路１２から出力されたプログラムデータ信号Ｖｐｒｇは、選択された画素回路行の各画素回路１１に入力される。

ここで、プログラムデータ信号Ｖｐｒｇは、
Ｖｐｒｇ＝ＶＢ＋Ｖｏｄ
である。Ｖｏｄは駆動用トランジスタ１１ｂのオーバードライブ電圧であり、
Ｖｏｄ＝Ｖｇｓ−Ｖｔｈ
である。なお、Ｖｏｄは、表示画像に応じた大きさの電圧値の信号である。つまり、有機ＥＬ発光素子１１ａの所望の発光量に応じた大きさの電圧値の信号である。

上式を満たすプログラムデータ信号Ｖｐｒｇが入力されると、駆動用トランジスタ１１ｂのソース電圧Ｖｓは容量素子１１ｃの容量Ｃｓと有機ＥＬ発光素子１１ａの寄生容量５１の容量Ｃｄの分圧となるため、
Ｖｓ＝（ＶＢ−Ｖｔｈ）＋Ｖｏｄ×｛Ｃｓ／（Ｃｄ＋Ｃｓ）｝
となるが、Ｃｓ≪ＣｄであればＶｏｄ×｛Ｃｓ／（Ｃｄ＋Ｃｓ）｝≒０であるため、
Ｖｓ≒ＶＢ−Ｖｔｈ
となり、容量素子１１ｃには、ほぼ閾値電圧検出動作で検出した閾値電圧ＶｔｈにＶｏｄを加算した電圧が設定される。

そして、次に発光動作が行なわれる（図３のｔ５以降、図８参照）。具体的には、走査駆動回路１３から各走査線１５にオフ走査信号が出力される（図４における時刻ｔ５）。そして、図８に示すように、走査駆動回路１３から出力されたオフ走査信号に応じて選択用トランジスタ１１ｄがＯＦＦし、駆動用トランジスタ１１ｂのゲート端子Ｇとデータ線１４とが切り離される。

そして、駆動用トランジスタ１１ｂのゲート−ソース間電圧ＶｇｓがＶｏｄ＋Ｖｔｈとなり、駆動用トランジスタ１１ｂのドレイン−ソース間には、下式のＴＦＴ電流式に従った駆動電流Ｉｄｖが流れる。

Ｉｄｖ＝μ×Ｃｏｘ×（Ｗ／Ｌ）×（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）^２
＝μ×Ｃｏｘ×（Ｗ／Ｌ）×Ｖｏｄ^２
ただし、μは電子移動度、Ｃｏｘは単位面積あたりのゲート酸化膜容量、Ｗはゲート幅、Ｌはゲート長である。

この駆動電流Ｉｄｖにより有機ＥＬ発光素子１１ａの寄生容量５１が充電され、駆動用トランジスタ１１ｂのソース電圧Ｖｓが上昇するが、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓは、容量素子１１ｃの保持電圧Ｖｏｄ＋Ｖｔｈにより保持されたままなので、やがてソース電圧Ｖｓは有機ＥＬ発光素子１１ａの発光閾値電圧Ｖｆ０を超え、有機ＥＬ発光素子１１ａの発光部５０において定電流での発光動作が行なわれる。

なお、Ｖｏｄの印加完了後、駆動用トランジスタ１１ｂのドレイン−ソース間に流れた駆動電流Ｉｄｖによって、有機ＥＬ発光素子１１ａの寄生容量５１の端子間電圧が上昇してソース電圧Ｖｓが上昇する前に、走査駆動回路１３から各走査線１５にオフ走査信号を出力し、選択用トランジスタ１１ｄをＯＦＦする必要がある。

そして、走査駆動回路１３により順次所定の画素回路行が選択され、各画素回路行について上記リセット動作から発光動作までの動作が実施され、所望の表示画像が表示される。

なお、画素回路の構成としては、上記第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置における画素回路１１の構成に限らず、有機ＥＬ発光素子１１ａの寄生容量に充電することによって閾値電圧を検出する構成の画素回路であればその他の構成の画素回路の構成を用いるようにしてもよい。

次に、上記第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置の画素回路とは異なる構成の画素回路を備えた本発明の表示装置の第２の実施形態を適用した有機ＥＬ表示装置について説明する。図９に本発明の表示装置の第２の実施形態を適用した有機ＥＬ表示装置の概略構成図を、図１０に第２の実施形態の画素回路２１の構成を示す。

第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置は、図９に示すように、さらに、走査駆動回路１３から出力されたリセット信号Ｖｒｅｓを各画素回路行に供給する多数のリセット走査線１７を備えている。

第２の実施形態の画素回路２１は、図１０に示すように、有機ＥＬ発光素子２１ａと、有機ＥＬ発光素子２１ａのアノード端子にソース端子Ｓが接続され、有機ＥＬ発光素子２１ａに駆動電流を流す駆動用トランジスタ２１ｂと、駆動用トランジスタ２１ｂのゲート端子Ｇとソース端子Ｓとの間に接続された容量素子２１ｃと、駆動用トランジスタ２１ｂのゲート端子Ｇとデータ線１４との間に接続された選択用トランジスタ２１ｄと、駆動用トランジスタ２１ｂのソース端子に接続されたリセット用トランジスタ２１ｅとを備えている。

有機ＥＬ発光素子２１ａは、駆動用トランジスタ２１ｂにより流された駆動電流により発光する発光部５２と、発光部５２の寄生容量５３とを有している。そして、有機ＥＬ発光素子２１ａのカソード端子は接地電位に接続されている。

駆動用トランジスタ２１ｂ、選択用トランジスタ２１ｄおよびリセット用トランジスタ２１ｅは、Ｎ型の薄膜トランジスタから構成されている。そして、駆動用トランジスタ２１ｂの薄膜トランジスタの種類としては、上記第１の実施形態と同様に、アモルファスシリコンや無機酸化膜の薄膜トランジスタを用いることができる。

また、図１０に示すように、駆動用トランジスタ２１ｂのドレイン端子Ｄには、固定電圧Ｖｄｄが印加されるように構成されているとともに、駆動用トランジスタ２１ｂのソース端子Ｓにはリセット用トランジスタ２１ｅを介して固定電圧ＶＡが印加されるように構成されている。

走査駆動回路１３は、上記第１の実施形態と同様に、オン走査信号Ｖｓｃａｎ（ｏｎ）とオフ走査信号Ｖｓｃａｎ（ｏｆｆ）とを各走査線１５に順次出力するものであるが、さらに、各画素回路２１のリセット用トランジスタ２１ｅをＯＮするためのオンリセット信号Ｖｒｅｓ（ｏｎ）とリセット用トランジスタ２１ｅをオフするためのオフリセット信号Ｖｒｅｓ（ｏｆｆ）を順次出力するものである。

データ駆動回路１２は、上記第１の実施形態と同様である。

次に、本実施形態の有機ＥＬ表示装置の動作について、図１１に示すタイミングチャートおよび図１２から図１５を参照しながら説明する。なお、図１１には、走査信号Ｖｓｃａｎ、リセット信号Ｖｒｅｓ、データ信号Ｖｄａｔａ、ソース電圧Ｖｓおよびゲート−ソース間電圧Ｖｇｓの電圧波形が示されている。

第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置においても、第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置と同様に、アクティブマトリクス基板１０の各走査線１５に接続された画素回路行が順次選択され、１行単位でその選択期間内に所定の動作が行なわれる。ここでは、選択された所定の画素回路行において選択期間内に行なわれる動作について説明する。

まず、走査駆動回路１３により所定の画素回路行が選択され、その画素回路行が接続された走査線１５に、図１１に示すようなオン走査信号が出力されるとともに、その画素回路行が接続されたリセット走査線１７に、図１１に示すようなオンリセット信号が出力される。

そして、図１２に示すように、走査駆動回路１３から出力されたオン走査信号に応じて選択用トランジスタ２１ｄがＯＮし、駆動用トランジスタ２１ｂのゲート端子Ｇとデータ線１４とが短絡されるとともに、走査駆動回路１３から出力されたオンリセット信号に応じてリセット用トランジスタ２１ｅがＯＮし、駆動用トランジスタ２１ｂのソース端子Ｓと固定電圧源とが短絡され、駆動用トランジスタ２１ｂのソース端子Ｓに固定電圧ＶＡが供給される。

そして、まずリセット動作が行なわれる（図１１のｔ１〜ｔ２、図１２参照）。具体的には、データ駆動回路１２から各データ線１４にデータバス信号ＶＢが出力される。これにより、駆動用トランジスタ２１ｂのゲート電圧Ｖｇ＝ＶＢ、ソース電圧Ｖｓ＝ＶＡとなるので、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ＝ＶＢ−ＶＡに設定される。

ここで、データバス信号ＶＢは下式が条件である。すなわち、駆動用トランジスタ２１ｂには何らかの駆動電流Ｉｄが固定電圧ＶＡを供給する電圧源側に流れる状態となる。

ＶＢ＞ＶＡ＋Ｖｔｈｍａｘ
なお、Ｖｔｈｍａｘは駆動用トランジスタ２１ｂの最大閾値電圧である。

また、固定電圧ＶＡは、ＶＡ＜Ｖｆ０−ΔＶｔｈ（ただし、Ｖｆ０は有機ＥＬ発光素子２１ａの発光閾値電圧、ΔＶｔｈは駆動用トランジスタの閾値電圧のバラツキの大きさである）が条件であるため、一般的にはＶＡ＝０Ｖで問題はないが、ΔＶｔｈが小さい場合は高い電圧を設定した方が有機ＥＬ発光素子の発光遷移時間を短縮でき、逆にΔＶｔｈが大きい場合は低い電圧（負電圧を含む）を設定する必要がある。

そして、上記のように駆動用トランジスタ２１ｂのゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ＝ＶＢ−ＶＡに設定することにより、有機ＥＬ発光素子２１ａの寄生容量５３に残っている電荷がリセット用トランジスタ２１ｅを経由して固定電圧源に放電され、最終的には有機ＥＬ発光素子２１ａのアノード端子の電位は０Ｖとなる。

そして、次に逆バイアス動作が行なわれる（図３のｔ２〜ｔ３、図５参照）。上述したリセット動作の後、データ駆動回路１２から各データ線１４に、図１１に示すような負電圧のリセット信号ＶＣが出力される。

データ駆動回路１２から出力されたリセット信号ＶＣは、選択された画素回路行の各画素回路２１に入力され、各画素回路２１の駆動用トランジスタ２１ｂのゲート−ソース間に逆バイアス電圧Ｖｒｖが印加される。なお、リセット信号ＶＣおよび逆バイアス電圧Ｖｒｖの設定方法については、上記第１の実施形態と同様である。

各駆動用トランジスタ１１ｂに逆バイアス電圧Ｖｒｖを印加することで、１フレーム平均の電圧ストレスは正負で均等されてほぼゼロとなる。

そして、次に閾値電圧検出動作が行なわれる（図１１のｔ３〜ｔ４、図１４参照）。具体的には、まず、走査駆動回路１３からリセット走査線１７に、図１１に示すようなオフリセット信号が出力される。

そして、図１３に示すように、走査駆動回路１３から出力されたオフリセット信号に応じてリセット用トランジスタ２１ｅがＯＦＦし、駆動用トランジスタ２１ｂのソース端子Ｓと固定電圧源とが切り離される。

これにより駆動用トランジスタ２１ｂのゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ＝ＶＢ＞Ｖｔｈとなり、駆動用トランジスタ２１ｂにはＶｇｓに応じた検出電流Ｉｄｄが流れる。そして、この検出電流Ｉｄｄにより有機ＥＬ発光素子２１ａの寄生容量５３が充電され、駆動用トランジスタ２１ｂのソース端子Ｓのソース電圧Ｖｓが上昇する。

駆動用トランジスタ２１ｂのゲート端子Ｇに供給されるデータバス信号ＶＢは固定電圧であるため、ソース電圧Ｖｓの上昇によりＶｇｓは低下して検出電流Ｉｄｄは減少する。

そして、最終的にはソース電圧Ｖｓ＝ＶＢ−Ｖｔｈとなった時点で駆動用トランジスタ２１ｂの検出電流は停止する（図１１における時刻ｔ４）。

このとき、容量素子２１ｃの端子間電圧Ｖｃｓは、
Ｖｃｓ＝Ｖｇ−Ｖｓ＝ＶＢ−（ＶＢ−Ｖｔｈ）＝Ｖｔｈ
となり、駆動用トランジスタ２１ｂの閾値電圧Ｖｔｈが保持される。

なお、このときソース電圧Ｖｓが有機ＥＬ発光素子２１ａの発光閾値電圧以下であるためには、データバス信号ＶＢは下式を満たす必要がある。なお、Ｖｔｈｍｉｎは駆動用トランジスタ２１ｂの最小閾値電圧である。

ＶＢ＜Ｖｆ０＋Ｖｔｈｍｉｎ
そして、次にプログラム動作が行なわれる（図１１のｔ４〜ｔ５、図１５参照）。具体的には、データ駆動回路１２から各データ線１４にプログラムデータ信号Ｖｐｒｇが出力される。そして、データ駆動回路１２から出力されたプログラムデータ信号Ｖｐｒｇは、選択された画素回路行の各画素回路２１に入力される。

ここで、プログラムデータ信号Ｖｐｒｇは、
Ｖｐｒｇ＝ＶＢ＋Ｖｏｄ
である。Ｖｏｄは駆動用トランジスタ２１ｂのオーバードライブ電圧であり、
Ｖｏｄ＝Ｖｇｓ−Ｖｔｈ
である。なお、Ｖｏｄは、表示画像に応じた大きさの電圧値の信号である。つまり、有機ＥＬ発光素子２１ａの所望の発光量に応じた大きさの電圧値の信号である。

上式を満たすプログラムデータ信号Ｖｐｒｇが入力されると、駆動用トランジスタ２１ｂのソース電圧Ｖｓは容量素子２１ｃの容量Ｃｓと有機ＥＬ発光素子２１ａの寄生容量５３の容量Ｃｄの分圧となるため、
Ｖｓ＝（ＶＢ−Ｖｔｈ）＋Ｖｏｄ×｛Ｃｓ／（Ｃｄ＋Ｃｓ）｝
となるが、Ｃｓ≪ＣｄであればＶｏｄ×｛Ｃｓ／（Ｃｄ＋Ｃｓ）｝≒０であるため、
Ｖｓ≒ＶＢ−Ｖｔｈ
となり、容量素子２１ｃには、ほぼ閾値電圧検出動作で検出した閾値電圧ＶｔｈにＶｏｄを加算した電圧が設定される。

そして、次に発光動作が行なわれる（図１１のｔ５以降、図１６参照）。具体的には、走査駆動回路１３から各走査線１５にオフ走査信号が出力される（図１１における時刻ｔ５）。

そして、図１６に示すように、走査駆動回路１３から出力されたオフ走査信号に応じて選択用トランジスタ２１ｄがＯＦＦし、駆動用トランジスタ２１ｂのゲート端子Ｇとデータ線１４とが切り離される。

そして、駆動用トランジスタ２１ｂのゲート−ソース間電圧ＶｇｓがＶｏｄ＋Ｖｔｈとなり、駆動用トランジスタ２１ｂのドレイン−ソース間には、下式のＴＦＴ電流式に従った駆動電流Ｉｄｖが流れる。

Ｉｄｖ＝μ×Ｃｏｘ×（Ｗ／Ｌ）×（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）^２
＝μ×Ｃｏｘ×（Ｗ／Ｌ）×Ｖｏｄ^２
ただし、μは電子移動度、Ｃｏｘは単位面積あたりのゲート酸化膜容量、Ｗはゲート幅、Ｌはゲート長である。

この駆動電流Ｉｄｖにより有機ＥＬ発光素子２１ａの寄生容量５１が充電され、駆動用トランジスタ２１ｂのソース電圧Ｖｓが上昇するが、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓは、容量素子２１ｃの保持電圧Ｖｏｄ＋Ｖｔｈにより保持されたままなので、やがてソース電圧Ｖｓは有機ＥＬ発光素子２１ａの発光閾値電圧Ｖｆ０を超え、有機ＥＬ発光素子２１ａの発光部５２において定電流での発光動作が行なわれる。

なお、Ｖｏｄの印加完了後、駆動用トランジスタ１１ｂのドレイン−ソース間に流れた駆動電流Ｉｄｖによって、有機ＥＬ発光素子１１ａの寄生容量５１の端子間電圧が上昇してソース電圧Ｖｓが上昇する前に、走査駆動回路１３から各走査線１５にオフ走査信号を出力し、選択用トランジスタ１１ｄをＯＦＦする必要がある。

そして、走査駆動回路１３により順次所定の画素回路行が選択され、各画素回路行について上記リセット動作から発光動作までの動作が実施され、所望の表示画像が表示される。

なお、上記第１および第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置においては、駆動用トランジスタの初期閾値電圧とオーバードライブ電圧とに応じた逆バイアス電圧を駆動用トランジスタに印加するため、初期閾値電圧として閾値電圧の実測値を利用する場合には駆動用トランジスタの初期閾値電圧の計測が必要であり、また、閾値電圧の実測値を利用しない場合においても、予め設定される初期閾値電圧を記憶する構成が必要となり、そのためコストアップとなる。

そこで、駆動用トランジスタとして、閾値電圧Ｖｔｈが略０ＶであるＮ型薄膜トランジスタを利用することが望ましい。閾値電圧Ｖｔｈが略０ＶであるＮ型薄膜トランジスタを利用することによって初期閾値電圧を記憶する必要がなくなり、コストの削減を図ることができる。

図１７に、閾値電圧Ｖｔｈが略０ＶであるＮ型薄膜トランジスタを用いた駆動用トランジスタの電流特性の一例を示す。

ここで、たとえば、上述した特許文献２に記載のダイオード接続による閾値電圧検出方式では、閾値電圧Ｖｔｈが略０Ｖの薄膜トランジスタを利用することができないが、本実施形態のように、有機ＥＬ発光素子の寄生容量への自己充電方式による閾値電圧検出方式であれば、閾値電圧Ｖｔｈが略０Ｖの薄膜トランジスタを利用することができ、本実施形態の閾値電圧補正方法として最適である。

駆動用トランジスタの閾値電圧Ｖｔｈが略０であるので、上述したプログラム動作で設定されるゲート−ソース間電圧Ｖｇｓはほぼオーバードライブ電圧Ｖｏｄｘと等価になる。

そして、表示動作（発光動作）による駆動用トランジスタの電圧ストレスはＶｏｄ×Ｔｄｓｐであり、逆バイアス期間をＴｒｖとすると逆バイアス電圧Ｖｒｖは、
Ｖｒｖ＝Ｖｏｄｘ×Ｔｄｓｐ／Ｔｒｖ
となる。

上式を満たすような逆バイアス電圧を印加することで、１フレーム平均の電圧ストレスは正負で均等されてほぼゼロとなる。

なお、駆動用トランジスタとして、閾値電圧Ｖｔｈが略０ＶであるＮ型薄膜トランジスタを利用した場合のその他の構成および作用は、上述した第１および第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置と同様である。

また、駆動用トランジスタの閾値電圧Ｖｔｈが略０Ｖとは、Ｖｏｄｘに比べて十分小さい、つまりＶｔｈ≪Ｖｏｄｘであることを意味し、たとえば、｜Ｖｔｈ｜＜Ｖｏｄ／１０であることを意味する。

ここで、上記第１および第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置における逆バイアス電圧について検討する。逆バイアス電圧が印加される逆バイアス期間Ｔｒｖは、プログラム期間Ｔｐｒｇの一部であり、当然ながら表示期間Ｔｄｓｐよりも遥かに短くなる。たとえば、１６０×１２０画素のＱＱＶＧＡ表示器の場合、プログラム期間Ｔｐｒｇと表示時間Ｔｄｓｐとの比は、
Ｔｐｒｇ：Ｔｄｓｐ＝１：１２０
となる。したがって、たとえ、Ｔｒｖ＝Ｔｐｒｇ／２としても逆バイアス電圧は上式より、
Ｖｒｖ＝２４０×Ｖｏｄｘ
となる。

したがって、有機ＥＬ発光素子の最大駆動電流時のＶｏｄを１Ｖと仮定しても逆バイアス電圧は２４０Ｖと高電圧になる。

そこで、上記第１および第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置において、逆バイアス電圧の限界値を設定し、その限界値を超える電圧分を次のフレーム以降に順次繰り越すように逆バイアス電圧を制御するようにしてもよい。これにより逆バイアス電源電圧を低電圧化でき、表示装置の消費電力を削減することができる。

ここで、一般的に自然画の平均輝度は約２０％グレーとなることは広く知られている。

このため長期間の平均で見た場合には、逆バイアス電圧Ｖｒｖは、
Ｖｒｖ＝２４０×Ｖｏｄｘ×０．２＝４８Ｖ
となり実現可能な電圧となる。

そこで、たとえば、逆バイアス電圧の限界値を４８Ｖと設定すると、有機ＥＬ発光素子の最大駆動電流に応じたオーバードライブ電圧Ｖｏｄをプログラムする画素回路では、２４０Ｖ−４８Ｖ＝１９２Ｖの逆バイアス不足が発生することになる。

したがって、この不足分の逆バイアス電圧を次のフレームの逆バイアス電圧に繰越加算する。この繰越加算の作用を模式的に表わした図を図１８に示す。図１８におけるＴ１〜Ｔ５が各フレームを示している。また、逆バイアス電圧の限界値はＶｒｖｌｉｍに設定されているものとする。

図１８に示すように、まず、第１フレームＴ１において必要な逆バイアス電圧がＶｒｖ_１の場合、Ｖｒｖ_１は限界値Ｖｒｖｌｉｍを超えているので、その差分Ｖｒｖ_１’が算出され、第１フレームＴ１においては、逆バイアス電圧として限界値Ｖｒｖｌｉｍと同じ大きさ電圧が印加される。

そして、上記のようにして算出された差分Ｖｒｖ_１’は次の第２フレームＴ２に繰越加算される。すなわち、第２フレームＴ２において必要な逆バイアス電圧Ｖｒｖ_２に対しＶｒｖ_１’が加算される。そして、その加算値と限界値Ｖｒｖｌｉｍとが比較され、加算値の方がＶｒｖｌｉｍよりも大きい場合には、その差分Ｖｒｖ_２’が算出され、第２フレームＴ２においては、逆バイアス電圧として限界値Ｖｒｖｌｉｍと同じ大きさ電圧が印加される。そして、上記のようにして算出された差分Ｖｒｖ_２’は次の第３フレームＴ３に繰越加算される。なお、Ｖｒｖ_２とＶｒｖ_１’の加算値がＶｒｖｌｉｍよりも小さい場合には、その加算値が逆バイアス電圧として印加される。

そして、次に、第３フレームＴ３において必要な逆バイアス電圧Ｖｒｖ_３に対しＶｒｖ_２’が加算される。そして、その加算値と限界値Ｖｒｖｌｉｍとが比較され、加算値の方がＶｒｖｌｉｍよりも大きい場合には、その差分Ｖｒｖ_３’が算出され、第３フレームＴ３においては、逆バイアス電圧として限界値Ｖｒｖｌｉｍと同じ大きさ電圧が印加される。そして、上記のようにして算出された差分Ｖｒｖ_３’は次の第４フレームＴ４に繰越加算される。なお、Ｖｒｖ_３とＶｒｖ_２’の加算値がＶｒｖｌｉｍよりも小さい場合には、その加算値が逆バイアス電圧として印加される。

上記のようにして逆バイアス電圧の繰越加算が順次行われる。

逆バイアス電圧の限界値を、たとえば、上述した平均的な４８Ｖに設定するようにすれば、フレーム数を重ねればやがて繰越電圧はなくなることになり、逆バイアス電圧の適正化が図られ、駆動用トランジスタの閾値電圧のシフトを適切に抑制することができる。

逆バイアス電圧の限界値としては、有機ＥＬ発光素子が最大輝度時の駆動用トランジスタのオーバードライブ電圧の１５％〜５０％、または２０％程度である。

なお、逆バイアス電圧の限界値を、有機ＥＬ発光素子が最大輝度時の駆動用トランジスタのオーバードライブ電圧の１５〜５０％程度、または２０％とする理由は、以下のとおりである。

最近の表示器では、表示画像に応じて自動輝度調整する場合があり、たとえば、ＪＥＩＴＡ，ＦＰＤの人間工学シンポジウム２００８，フラットパネルディスプレイへの人間工学的要求の資料Ｐ１２では、表示画像の平均データに応じた表示輝度制御が有効であることが示されている。そして、画像１（平均データ＝４．３５）〜画像３（平均データ＝１１．５３）等の平均データが低い画像は全体輝度を上げ、画像９（平均データ９２．４６）等の平均データが高い画像は全体輝度を下げる制御になる。

そして、結果として、平均輝度は強制的に画像４（平均データ＝１２．１９）〜画像８（平均データ＝４３．２６）と同じレベルになると推測される。

したがって、表示装置が、自動輝度調整機能を有する場合には、逆バイアス電圧の限界値は、有機ＥＬ発光素子が最大輝度時の駆動用トランジスタのオーバードライブ電圧の１５〜５０％程度とするのが望ましい。

また、表示装置が、自動輝度調整機能を有しない場合には、一般自然画の平均輝度は２０％程度であるので（たとえば、総合資源エネルギー調査会、省エネルギー基準部会・第５回小委員会資料参照）、逆バイアス電圧の限界値は、有機ＥＬ発光素子が最大輝度時の駆動用トランジスタのオーバードライブ電圧の２０％程度とすることが望ましい。

また、上記実施形態の有機ＥＬ表示装置においては、上述したようにアモルファスシリコンや無機酸化膜からなるＮ型の薄膜トランジスタを駆動用トランジスタとして用いることができるが、特に、Ｉｎ、Ｇａ，Ｚｎを金属元素とする金属酸化物からなるＮ型の薄膜トランジスタを駆動用トランジスタとして用いることが望ましい。

第１および第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置において、上述したように逆バイアス電圧の限界値を設定して、不足分を次フレーム以降に繰越し加算するようにした場合には、たとえば、表示画像が自然画とは異なり、ＰＣ画面やＣＧ画のような濃淡のバランスが特異な画像を長時間表示すると、平均逆バイアス電圧が予め設定した逆バイアス電圧の限界値と異なることになり、順次繰越される差分の電圧が上昇し、適切な逆バイアス制御ができなくなり、駆動用トランジスタの閾値電圧のシフトを発生してしまう懸念がある。

そこで、Ｉｎ、Ｇａ，Ｚｎを金属元素とする金属酸化物からなる薄膜トランジスタの可逆性閾値電圧シフト特性を利用すれば、たとえば、真っ黒の画面を表示している期間や電源オフ時などの非表示期間に閾値電圧を初期値に戻すことができるので、閾値電圧のシフトを抑制することができる。

また、上記第１および第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置における画素回路の駆動用トランジスタとして、Ｉｎ、Ｇａ，Ｚｎを金属元素とする金属酸化物で構成される閾値電圧Ｖｔｈが略０Ｖの薄膜トランジスタを用いることができる。第１および第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置において、駆動用トランジスタとして上記のような薄膜トランジスタを用いるようにすれば、駆動用トランジスタの閾値電圧の初期値に偏差がないので、上述した閾値検出動作を実施する必要がなくなる。したがって、駆動用トランジスタの閾値電圧の補正に要した時間を逆バイアス電圧印加時間に用いることで、逆バイアス電源電圧の低減化を図ることができ、消費電力の削減を図ることができる。

第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置において、駆動用トランジスタとして上記のような薄膜トランジスタを用いた場合の動作のタイミングチャートを図１９に示す。閾値電圧検出動作を行なわないこと以外は、第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置の作用とほぼ同様であるので、以下、図１９にタイミングチャートについて簡単に説明する。

そして、まずリセット動作が行なわれる（図１９のｔ１〜ｔ２）。具体的には、データ駆動回路１２から各データ線１４にデータバス信号ＶＢが出力される。

そして、ここで電源ライン１６の電源電圧ＶｄｄｘがＶｄｄからＶＡに変化すると、駆動用トランジスタ１１ｂは、有機ＥＬ発光素子１１ａ側の端子がドレイン端子Ｄ、電源ライン１６側の端子がソース端子Ｓとなり、有機ＥＬ発光素子１１ａの寄生容量５１に残っている電荷が駆動用トランジスタ１１ｂのソース−ドレイン間を経由して電源ライン１６に放電され、最終的には有機ＥＬ発光素子１１ａのアノード端子の電位はＶＡとなる。

上記のような作用により、駆動用トランジスタ１１ｂのゲート電圧Ｖｇ＝ＶＢ、ソース電圧Ｖｓ＝ドレイン電圧Ｖｄ＝ＶＡ、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓ＝ＶＢ−ＶＡにリセットされる。

そして、次に逆バイアス動作が行なわれる（図１９のｔ２〜ｔ３）。上述したリセット動作の後、データ駆動回路１２から各データ線１４に、図１９に示すような負電圧のリセット信号ＶＣが出力される。

データ駆動回路１２から出力されたリセット信号ＶＣは、選択された画素回路行の各画素回路１１に入力され、各画素回路１１の駆動用トランジスタ１１ｂのゲート−ソース間に逆バイアス電圧Ｖｒｖが印加される。そして、逆バイアス電圧を印加することで、１フレーム平均の電圧ストレスは正負で均等されてほぼゼロとなる。

そして、次にプログラム動作が行なわれる（図１９のｔ３〜ｔ４）。具体的には、データ駆動回路１２から各データ線１４にプログラムデータ信号Ｖｐｒｇが出力される。そして、データ駆動回路１２から出力されたプログラムデータ信号Ｖｐｒｇは、選択された画素回路行の各画素回路１１に入力される。

ここで、プログラムデータ信号Ｖｐｒｇは、
Ｖｐｒｇ＝Ｖｏｄ
である。

プログラムデータ信号Ｖｐｒｇが入力されると駆動用トランジスタ１１ｂのゲート電圧がＶｏｄとなり、容量素子１１ｃにＶｏｄが設定される。

そして、次に発光動作が行なわれる（図１９のｔ４以降）。

具体的には、走査駆動回路１３から各走査線１５にオフ走査信号が出力される（図１９における時刻ｔ４）。

そして、走査駆動回路１３から出力されたオフ走査信号に応じて選択用トランジスタ１１ｄがＯＦＦし、駆動用トランジスタ１１ｂのゲート端子Ｇとデータ線１４とが切り離される。

そして、駆動用トランジスタ１１ｂのゲート−ソース間電圧ＶｇｓがＶｏｄとなり、駆動用トランジスタ１１ｂのドレイン−ソース間には、下式のＴＦＴ電流式に従った駆動電流Ｉｄｖが流れる。

Ｉｄｖ＝μ×Ｃｏｘ×（Ｗ／Ｌ）×Ｖｏｄ^２
この駆動電流Ｉｄｖにより有機ＥＬ発光素子１１ａの寄生容量５１が充電され、駆動用トランジスタ１１ｂのソース電圧Ｖｓが上昇するが、ゲート−ソース間電圧Ｖｇｓは、容量素子１１ｃの保持電圧Ｖｏｄにより保持されたままなので、やがてソース電圧Ｖｓは有機ＥＬ発光素子１１ａの発光閾値電圧Ｖｆ０を超え、有機ＥＬ発光素子１１ａの発光部５０において定電流での発光動作が行なわれる
なお、駆動用トランジスタとして、Ｉｎ、Ｇａ，Ｚｎを金属元素とする金属酸化物で構成される閾値電圧Ｖｔｈが略０Ｖの薄膜トランジスタを用いた場合においても、上述したように逆バイアス電圧の限界値を設定して、不足分を次フレーム以降に繰越し加算するようにしてもよい。

また、上記本発明の実施形態は、有機ＥＬ発光素子の寄生容量を充電することによって駆動用トランジスタの閾値電圧を検出するようにしたが、これに限らず、たとえば、特開２００８−５１９９０号公報に記載のように有機ＥＬ発光素子に並列に接続された補助容量素子に充電することによって閾値電圧を検出する構成や、特開２００４−２５２１１０号公報に記載のように共通電源線の布線容量に充電することによって閾値電圧を検出する構成としてもよい。

また、上記本発明の実施形態は、本発明の表示装置を有機ＥＬ表示装置に適用したものであるが、発光素子としては、有機ＥＬ発光素子に限らず、たとえば、無機ＥＬ素子などを用いるようにしてもよい。

また、本発明の表示装置は、様々な用途がある。たとえば、携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話など）、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビなどが挙げられる。

本発明の表示装置の第１の実施形態を適用した有機ＥＬ表示装置の概略構成図 本発明の表示装置の第１の実施形態を適用した有機ＥＬ表示装置の画素回路の構成を示す図 本発明の表示装置の第１の実施形態を適用した有機ＥＬ表示装置の作用を説明するためのタイミングチャート 本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置のリセット動作の作用を説明するための図 本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置の逆バイアス動作の作用を説明するための図 本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置の閾値電圧検出動作の作用を説明するための図 本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置のプログラム動作の作用を説明するための図 本発明の第１の実施形態の有機ＥＬ表示装置の発光動作を説明するための図 本発明の表示装置の第２の実施形態を適用した有機ＥＬ表示装置の概略構成図 本発明の表示装置の第２の実施形態を適用した有機ＥＬ表示装置の画素回路の構成を示す図 本発明の表示装置の第２の実施形態を適用した有機ＥＬ表示装置の作用を説明するためのタイミングチャート 本発明の第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置のリセット動作の作用を説明するための図 本発明の第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置の逆バイアス動作の作用を説明するための図 本発明の第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置の閾値電圧検出動作の作用を説明するための図 本発明の第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置のプログラム動作の作用を説明するための図 本発明の第２の実施形態の有機ＥＬ表示装置の発光動作を説明するための図 閾値電圧Ｖｔｈが略０の駆動用トランジスタの電流特性の一例を示す図 逆バイアス電圧の繰越加算の作用を説明するための模式図 Ｉｎ、Ｇａ，Ｚｎを金属元素とする金属酸化物で構成される閾値電圧Ｖｔｈが略０Ｖの薄膜トランジスタを駆動用トランジスタとして用いた有機ＥＬ表示装置の作用を説明するためのタイミングチャート 閾値電圧検出動作の際の駆動用トランジスタのソース電圧Ｖｓと有機ＥＬ発光素子の発光閾値電圧との関係を示す図

符号の説明

１０ アクティブマトリクス基板
１１ 画素回路
１１ａ 発光素子
１１ｂ 駆動用トランジスタ
１１ｃ 容量素子
１１ｄ 選択用トランジスタ
１２ データ駆動回路
１３ 走査駆動回路
１４ データ線
１５ 走査線
１６ 電源ライン
１７ リセット走査線
２１ 画素回路
２１ａ 発光素子
２１ｂ 駆動用トランジスタ
２１ｃ 容量素子
２１ｄ 選択用トランジスタ
２１ｅ リセット用トランジスタ
５０ 発光部
５１ 寄生容量
５２ 発光部
５３ 寄生容量

Claims (5)

1. 発光素子、該発光素子のアノード端子にソース端子が接続され、前記発光素子に駆動電流を流す駆動用トランジスタ、該駆動用トランジスタのゲート端子とソース端子との間に接続された容量素子、および前記駆動用トランジスタのゲート端子と所定のデータ信号が流されるデータ線との間に接続された選択用トランジスタを有する画素回路が多数配列されたアクティブマトリクス基板を備え、前記駆動用トランジスタのゲート端子に対する所定の電圧の供給によって前記駆動用トランジスタに流れた電流により前記駆動用トランジスタのソース端子に接続された容量性負荷を充電することによって、前記容量素子に前記駆動用トランジスタの閾値電圧を保持させて前記駆動用トランジスタの閾値電圧の補正を行なう表示装置において、
   予め設定された前記駆動用トランジスタの初期閾値電圧と前記発光素子の発光量に応じた前記駆動用トランジスタの駆動電圧とに対応する大きさの逆バイアス電圧を前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給するデータ駆動回路を備え、
   該データ駆動回路が、予め設定された前記逆バイアス電圧の限界値と前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧とを比較し、前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧が前記限界値よりも大きい場合には、前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧から前記限界値を減算した差分電圧を算出し、
   前記差分電圧を次の前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧に順次繰越加算するものであることを特徴とする表示装置。
2. 発光素子、該発光素子のアノード端子にソース端子が接続され、前記発光素子に駆動電流を流す駆動用トランジスタ、該駆動用トランジスタのゲート端子とソース端子との間に接続された容量素子、および前記駆動用トランジスタのゲート端子と所定のデータ信号が流されるデータ線との間に接続された選択用トランジスタを有する画素回路が多数配列されたアクティブマトリクス基板を備え、前記駆動用トランジスタのゲート端子に対する所定の電圧の供給によって前記駆動用トランジスタに流れた電流により前記駆動用トランジスタのソース端子に接続された容量性負荷を充電することによって、前記容量素子に前記駆動用トランジスタの閾値電圧を保持させて前記駆動用トランジスタの閾値電圧の補正を行なう表示装置において、
   前記駆動用トランジスタが、閾値電圧Ｖｔｈが略０ＶであるＮ型薄膜トランジスタから構成されるものであり、
   前記発光素子の発光量に応じた前記駆動用トランジスタの駆動電圧に対応する大きさの逆バイアス電圧を前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給するデータ駆動回路を備え、
   該データ駆動回路が、予め設定された前記逆バイアス電圧の限界値と前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧とを比較し、前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧が前記限界値よりも大きい場合には、前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧から前記限界値を減算した差分電圧を算出し、
   前記差分電圧を次の前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧に順次繰越加算するものであることを特徴とする表示装置。
3. 発光素子、該発光素子のアノード端子にソース端子が接続され、前記発光素子に駆動電流を流す駆動用トランジスタ、該駆動用トランジスタのゲート端子とソース端子との間に接続された容量素子、および前記駆動用トランジスタのゲート端子と所定のデータ信号が流されるデータ線との間に接続された選択用トランジスタを有する画素回路が多数配列されたアクティブマトリクス基板を備えた表示装置において、
   前記駆動用トランジスタが、閾値電圧Ｖｔｈが略０ＶであるＮ型薄膜トランジスタから構成されるものであり、
   前記発光素子の発光量に応じた前記駆動用トランジスタの駆動電圧に対応する大きさの逆バイアス電圧を前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給するデータ駆動回路を備え、
   該データ駆動回路が、予め設定された前記逆バイアス電圧の限界値と前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧とを比較し、前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧が前記限界値よりも大きい場合には、前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧から前記限界値を減算した差分電圧を算出し、
   前記差分電圧を次の前記駆動用トランジスタのゲート端子に供給される逆バイアス電圧に順次繰越加算するものであることを特徴とする表示装置。
4. 前記限界値が、前記発光素子が最大輝度時の前記駆動用トランジスタの駆動電圧の１５％〜５０％の大きさであることを特徴とする請求項１から３いずれか１項記載の表示装置。
5. 前記駆動用トランジスタが、Ｉｎ、Ｇａ，Ｚｎを金属元素とする金属酸化物からなるＮ型薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の表示装置。