JP5309455B2 - 表示装置及びその駆動方法と電子機器 - Google Patents

Description

本発明は発光素子を画素に用いた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。またこのような表示装置を備えた電子機器に関する。

発光素子として有機ＥＬデバイスを用いた平面自発光型の表示装置の開発が近年盛んになっている。有機ＥＬデバイスは有機薄膜に電界をかけると発光する現象を利用したデバイスである。有機ＥＬデバイスは印加電圧が１０Ｖ以下で駆動するため低消費電力である。また有機ＥＬデバイスは自ら光を発する自発光素子であるため、照明部材を必要とせず軽量化及び薄型化が容易である。さらに有機ＥＬデバイスの応答速度は数μｓ程度と非常に高速であるので、動画表示時の残像が発生しない。

有機ＥＬデバイスを画素に用いた平面自発光型の表示装置の中でも、とりわけ駆動素子として薄膜トランジスタを各画素に集積形成したアクティブマトリクス型の表示装置の開発が盛んである。アクティブマトリクス型平面自発光表示装置は、例えば以下の特許文献１ないし５に記載されている。
特開２００３−２５５８５６ 特開２００３−２７１０９５ 特開２００４−１３３２４０ 特開２００４−０２９７９１ 特開２００４−０９３６８２

図２０は従来のアクティブマトリクス型表示装置の一例を示す模式的な回路図である。表示装置は画素アレイ部１と周辺の駆動部とで構成されている。駆動部は水平セレクタ３とライトスキャナ４を備えている。画素アレイ部１は列状の信号線ＳＬと行状の走査線ＷＳを備えている。各信号線ＳＬと走査線ＷＳの交差する部分に画素２が配されている。図では理解を容易にするため、１個の画素２のみを表してある。ライトスキャナ４はシフトレジスタを備えており、外部から供給されるクロック信号ｃｋに応じて動作し同じく外部から供給されるスタートパルスｓｐを順次転送することで、走査線ＷＳに順次制御信号を出力する。水平セレクタ３はライトスキャナ４側の線順次走査に合わせて映像信号を信号線ＳＬに供給する。

画素２はサンプリング用トランジスタＴ１と駆動用トランジスタＴ２と保持容量Ｃ１と発光素子ＥＬとで構成されている。駆動用トランジスタＴ２はＰチャネル型であり、そのソースは電源ラインに接続し、そのドレインは発光素子ＥＬに接続している。駆動用トランジスタＴ２のゲートはサンプリング用トランジスタＴ１を介して信号線ＳＬに接続している。サンプリング用トランジスタＴ１はライトスキャナ４から供給される制御信号に応じて導通し、信号線ＳＬから供給される映像信号をサンプリングして保持容量Ｃ１に書き込む。駆動用トランジスタＴ２は保持容量Ｃ１に書き込まれた映像信号をゲート電圧Ｖｇｓとしてそのゲートに受け、ドレイン電流Ｉｄｓを発光素子ＥＬに流す。これにより発光素子ＥＬは映像信号に応じた輝度で発光する。ゲート電圧Ｖｇｓは、ソースを基準にしたゲートの電位を表している。

駆動用トランジスタＴ２は飽和領域で動作し、ゲート電圧Ｖｇｓとドレイン電流Ｉｄｓの関係は以下の特性式で表される。
Ｉｄｓ＝（１／２）μ（Ｗ／Ｌ）Ｃｏｘ（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）^２
ここでμは駆動用トランジスタの移動度、Ｗは駆動用トランジスタのチャネル幅、Ｌは同じくチャネル長、Ｃｏｘは同じくゲート絶縁容量、Ｖｔｈは同じく閾電圧である。この特性式から明らかなように駆動用トランジスタＴ２は飽和領域で動作するとき、ゲート電圧Ｖｇｓに応じてドレイン電流Ｉｄｓを供給する定電流源として機能する。

図２１は、発光素子ＥＬの電圧／電流特性を示すグラフである。横軸にアノード電圧Ｖを示し、縦軸に駆動電流Ｉｄｓをとってある。なお発光素子ＥＬのアノード電圧は駆動用トランジスタＴ２のドレイン電圧となっている。発光素子ＥＬは電流／電圧特性が経時変化し、特性カーブが時間の経過と共に寝ていく傾向にある。このため駆動電流Ｉｄｓが一定であってもアノード電圧（ドレイン電圧）Ｖが変化してくる。その点、図２０に示した画素回路２は駆動用トランジスタＴ２が飽和領域で動作し、ドレイン電圧の変動に関わらずゲートで電圧Ｖｇｓに応じた駆動電流Ｉｄｓを流すことができるので、発光素子ＥＬの特性経時変化に関わらず発光輝度を一定に保つことが可能である。

図２２は、従来の画素回路の他の例を示す回路図である。先に示した図２０の画素回路と異なる点は、駆動用トランジスタＴ２がＰチャネル型からＮチャネル型に変わっていることである。回路の製造プロセス上は、画素を構成する全てのトランジスタをＮチャネル型にすることが有利である場合が多い。

しかしながら図２２の回路構成では、駆動用トランジスタＴ２がＮチャネル型であるため、そのドレインが電源ラインに接続する一方、ソースＳが発光素子ＥＬのアノードに接続することになる。したがって発光素子ＥＬの特性が経時変化した場合、ソースＳの電位に影響が現れるため、Ｖｇｓが変動し駆動用トランジスタＴ２が供給するドレイン電流Ｉｄｓが経時的に変化してしまう。このため発光素子ＥＬの輝度が経時的に変化するという課題がある。

また駆動用トランジスタＴ２の閾電圧Ｖｔｈや移動度μも画素毎にばらつく。これらのパラメータμやＶｔｈは前述したトランジスタ特性式に含まれるため、Ｖｇｓが一定でもＩｄｓが変化してしまう。これにより画素毎に発光輝度が変化し、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、本発明は発光素子の特性変動、駆動用トランジスタの閾電圧や移動度のばらつきなどの影響を受けることなく、発光輝度の一様な表示装置を提供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、行状の第１走査線及び第２走査線及と、列状の信号線と、各第１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を備え、前記駆動部は、行状の第１及び第２走査線に夫々制御信号を出力して画素を行単位で線順次走査するとともに、該線順次走査に合わせて列状の信号線に映像信号の信号電位と基準電位とを供給し、前記画素は、発光素子と、サンプリング用トランジスタと、駆動用トランジスタと、スイッチングトランジスタと、保持容量とを含み、前記サンプリング用トランジスタは、その制御端が該第１走査線に接続し、一対の電流端の一方が該信号線に接続し、他方が該駆動用トランジスタの制御端に接続し、前記駆動用トランジスタは、一対の電流端の一方が電源ラインに接続し、他方が該発光素子に接続し、前記スイッチングトランジスタは、その制御端が第２走査線に接続し、一対の電流端の一方が固定電位に接続し、他方が該駆動用トランジスタの他方の電流端に接続し、前記保持容量は、その一端が該駆動用トランジスタの制御端に接続し、その他端が該駆動用トランジスタの他方の電流端に接続している表示装置であって、前記サンプリング用トランジスタは、該第１走査線から供給された制御信号に応じて導通し、該信号線から供給された映像信号の信号電位をサンプリングして該保持容量に保持し、前記駆動用トランジスタは、電源ラインから電流の供給を受け該保持された信号電位に応じて駆動電流を該発光素子に流して発光状態にし、前記スイッチングトランジスタは、映像信号のサンプリングに先立って第２走査線から供給される制御信号に応じてオンし該駆動用トランジスタの他方の電流端を固定電位に接続して該発光素子を非発光状態にする。

一態様では、該発光素子はアノード及びカソードを備えており、該アノードは該駆動用トランジスタの他方の電流端に接続する一方、カソードは所定のカソード電位に接続しており、前記スイッチングトランジスタの一方の電流端が接続している固定電位は、該カソード電位よりも低く設定されている。又前記駆動部は閾電圧補正手段を備えており、第１走査線、第２走査線及び信号線を制御して、各画素に含まれる駆動用トランジスタの閾電圧に相当する電圧を保持容量に書き込む補正動作を行い、以って画素間の閾電圧のバラツキをキャンセルする。又前記閾電圧補正手段は、映像信号のサンプリングに先行する複数の水平周期に分かれて該補正動作を繰り返し行う。又前記閾電圧補正手段は、該信号線を基準電位とし且つ該サンプリング用トランジスタをオンして該駆動用トランジスタの制御端を基準電位にセットする一方、該スイッチングトランジスタをオンして該駆動用トランジスタの他方の電流端を該基準電位に対して閾電圧よりも低い固定電位にセットした後、該スイッチングトランジスタをオフして駆動用トランジスタの閾電圧に相当する電圧を該保持容量に書き込む。又前記制御用スキャナは、該信号線が信号電位にある時間帯に該サンプリング用トランジスタを導通状態にするため、所定の時間幅の制御信号を該第１走査線に出力し、以って前記保持容量に信号電位を保持すると同時に該駆動用トランジスタの移動度に対する補正を信号電位に加える。又前記制御用スキャナは、該保持容量に信号電位が保持された時点で、該サンプリング用トランジスタを非導通状態にして該駆動用トランジスタの制御端を該信号線から電気的に切り離し、以って該駆動用トランジスタの他方の電流端の電位変動に制御端の電位変動が追従し以って両者間の電圧を一定に維持する。

本発明によれば各画素はサンプリング用トランジスタと駆動用トランジスタに加え、スイッチングトランジスタを備えている。このスイッチングトランジスタは映像信号のサンプリングに先立って対応する走査線から供給される制御信号に応じてオンし、駆動用トランジスタの出力電流端を固定電位に接続して、発光素子を非発光状態にしている。この様に映像信号のサンプリングに先行して非発光期間を設けることで、この間に閾電圧補正動作や移動度補正動作を行うことが出来る。これらの補正動作が完了した後発光期間に移行し、発光素子が映像信号に応じた輝度で発光する。この様に本発明は発光期間とサンプリング期間の間にスイッチングトランジスタを制御して非発光期間を挿入し、その間に駆動用トランジスタに対する閾電圧補正動作や移動度補正動作を実行することが可能になる。この様にして駆動用トランジスタの閾電圧や移動度のばらつきなどの影響を受けることなく、発光輝度の一様な表示装置を実現できる。

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。図１は本発明にかかる表示装置の全体構成を示すブロック図である。図示するように本表示装置は、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は行状の走査線ＷＳと、同じく行状の走査線ＡＺと、列状の信号線ＳＬと、各走査線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とを含んでいる。ライトスキャナ４は各走査線ＷＳに制御信号を出力して画素２を行単位で線順次走査する。補正用スキャナ７も各走査線ＡＺにそれぞれ制御信号を出力して画素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。なおライトスキャナ４はシフトレジスタで構成されており、外部から供給されるクロック信号ＷＳｃｋに応じて動作し同じく外部から供給されるスタートパルスＷＳｓｐを順次転送することで所定の制御信号を各走査線ＷＳに出力している。制御信号の出力タイミングはＷＳｃｋによって規制され、制御信号の波形はスタートパルスＷＳｓｐによって規定されている。補正用スキャナ７も同様にシフトレジスタで構成されており、外部から供給されるクロック信号ＡＺｃｋに応じて動作し、同じく外部から供給されるスタートパルスＡＺｓｐを順次転送することで、所定の波形の制御信号を各走査線ＡＺに出力している。クロック信号ＷＳｃｋとＡＺｃｋは周期が同じであり、スキャナ４，７は同じ線順次走査タイミングで動作する。

図２は、図１に示した本発明にかかる表示装置に組み込まれる画素２の構成を示す回路図である。図示するようにこの画素２は、基本的に発光素子ＥＬと、サンプリング用トランジスタＴ１と、駆動用トランジスタＴ２と、スイッチングトランジスタＴ３と、保持容量Ｃ１とを含む。サンプリング用トランジスタＴ１は、その制御端（ゲート）が走査線ＷＳに接続し、一対の電流端（ソース及びドレイン）の一方が信号線ＳＬに接続し、他方が駆動用トランジスタＴ２の制御端（ゲートＧ）に接続している。駆動用トランジスタＴ２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Ｖｃｃに接続し、他方（ソースＳ）が発光素子ＥＬのアノードに接続している。発光素子ＥＬのカソードは所定のカソード電位Ｖｃａｔに接続している。スイッチングトランジスタＴ３は、その制御端（ゲート）が走査線ＡＺに接続し、一対の電流端（ソース及びドレイン）の一方が固定電位Ｖｓｓに接続し、他方が駆動用トランジスタＴ２のソースＳに接続している。保持容量Ｃ１は、その一端が駆動用トランジスタＴ２の制御端（ゲートＧ）に接続し、その他端が駆動用トランジスタＴ２の他方の電流端（ソースＳ）に接続している。よって保持容量Ｃ１はゲートＧからスイッチングトランジスタＴ３を介して固定電位Ｖｓｓに接続していることになる。

かかる構成において、駆動部側のライトスキャナ４は走査線ＷＳにサンプリング用トランジスタＴ１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は走査線ＡＺにスイッチングトランジスタＴ３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Ｖｓｉｇと基準電位Ｖｏｆｓとの間で切り換える映像信号（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Ｖｃｃに固定されている。またカソード電位Ｖｃａｔ及び固定電位Ｖｓｓも一定である。

次に動作の概要であるが、サンプリング用トランジスタＴ１は、第１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から供給された映像信号の信号電位Ｖｓｉｇをサンプリングして保持容量Ｃ１に保持する。駆動用トランジスタＴ２は、電源ラインＶｃｃから電流の供給を受け保持容量Ｃ１に書き込まれた信号電位Ｖｓｉｇに応じて駆動電流を発光素子ＥＬに流して発光状態にする。スイッチングトランジスタＴ３は、映像信号のサンプリングに先立って第２走査線ＡＺから供給される制御信号に応じてオンし、駆動用トランジスタＴ２の出力電流端（ソースＳ）を固定電位Ｖｓｓに接続して発光素子ＥＬを非発光状態にする。本例では、この発光素子ＥＬはアノード及びカソードを備えており、アノードは駆動用トランジスタＴ２の出力電流端（ソースＳ）に接続する一方、カソードは所定のカソード電位Ｖｃａｔに接続している。スイッチングトランジスタＴ３の一方の電流端が接続している固定電位Ｖｓｓは、カソード電位Ｖｃａｔよりも低く設定されている。

本発明にかかる表示装置は、各画素回路２にスイッチングトランジスタＴ３を配しており、これによりサンプリング期間の前に非発光期間を挿入している。この非発光期間を設けることで、駆動用トランジスタＴ２に対する閾電圧補正動作や移動度補正動作を行うことが出来る。

各画素２で非発光期間中に上述した閾電圧補正動作を実行するため、駆動部に含まれる水平セレクタ３、ライトスキャナ４及び補正用スキャナ７はその機能の一部として閾電圧補正手段を構成している。この閾電圧補正手段は、第１走査線ＷＳ、第２走査線ＡＺ及び信号線ＳＬを制御して、各画素２に含まれる駆動用トランジスタＴ２の閾電圧Ｖｔｈに相当する電圧を保持容量Ｃ１に書き込む補正動作を行い、以って画素２間の閾電圧のばらつきをキャンセルする。場合によってはこの閾電圧補正手段は、映像信号のサンプリングに先行する複数の水平周期に分かれて補正動作を繰り返し行うことが出来る。この閾電圧補正手段は、信号線ＳＬを基準電位Ｖｏｆｓとし且つサンプリング用トランジスタＴ１をオンして駆動用トランジスタＴ２の制御端（ゲートＧ）を基準電位Ｖｏｆｓにセットする一方、スイッチングトランジスタＴ３をオンして駆動用トランジスタＴ２の出力電流端（ソースＳ）を基準電位Ｖｏｆｓに対して閾電圧Ｖｔｈよりも低い固定電位Ｖｓｓにセットした後、スイッチングトランジスタＴ３をオフして駆動用トランジスタＴ２の閾電圧Ｖｔｈに相当する電圧を保持容量Ｃ１に書き込む。

制御用スキャナ（ライトスキャナ）４は非発光期間中に各画素２に対して移動度補正動作を実行している。具体的にはライトスキャナ４は、信号線ＳＬが信号電位Ｖｓｉｇにある時間帯にサンプリング用トランジスタＴ１を導通状態にするため、所定の時間幅の制御信号を第１走査線ＷＳに出力し、以って保持容量Ｃ１に信号電位を保持すると同時に駆動用トランジスタＴ２の移動度μに対する補正を信号電位に加えている。また制御用スキャナ（ライトスキャナ）４は、保持容量Ｃ１に信号電位が保持された時点で、サンプリング用トランジスタＴ１を非導通状態にして駆動用トランジスタの出力電流端（ソースＳ）の電位変動に制御端（ゲートＧ）の電位変動が追従し以って両者間の電圧Ｖｇｓを一定に維持するブートストラップ動作を制御している。

図３は、図２に示した本発明にかかる画素の動作説明に供するタイミングチャートである。走査線ＷＳ、走査線ＡＺ及び信号線ＳＬの電位変化を時間軸を揃えて示している。サンプリング用トランジスタＴ１はＮチャネル型であり、走査線ＷＳがハイレベルになったときオンする。スイッチングトランジスタＴ３もＮチャネル型であり、走査線ＡＺがハイレベルになったときオンする。一方信号線ＳＬに供給される映像信号は、１水平周期（１Ｈ）で信号電位Ｖｓｉｇと基準電位Ｖｏｆｓとの間で切り換える。

このタイミングチャートは、走査線ＷＳ、走査線ＡＺ及び信号線ＳＬの電位変化と時間軸を合わせて、駆動用トランジスタＴ２のゲートＧ及びソースＳの電位変化を表している。ゲートＧとソースＳとの間の電位差Ｖｇｓにしたがって、駆動用トランジスタＴ２の動作状態を制御している。

図３のタイミングチャートに示すように、画素は前フィールドの発光期間（１）が終わった後、当該フィールドの非発光期間（２）〜（６）に進み、その後当該フィールドの発光期間（７）に入る。この非発光期間（２）〜（６）で、駆動用トランジスタＴ２のリセット動作（準備動作）、閾電圧補正動作、信号電位の書き込み動作、駆動用トランジスタＴ２の移動度補正動作などを行う。具体的には準備期間（２）〜（４）で駆動用トランジスタＴ２のゲートＧを基準電位Ｖｏｆｓに初期化する一方、ソースＳを固定電位Ｖｓｓに初期化する。その後閾電圧補正期間（５）で駆動用トランジスタＴ２の閾電圧Ｖｔｈに相当する電圧をゲートＧとソースＳとの間に接続された保持容量Ｃ１に書き込む。その後書き込み／移動度補正期間（６）で信号電位Ｖｓｉｇの書き込みと同時に駆動用トランジスタＴ２の移動度補正動作を行う。

図４〜図１１を参照して、図２に示した本発明にかかる画素回路の動作をさらに詳細に説明する。まず図４に示すように前フィールドの発光期間（１）では、サンプリング用トランジスタＴ１及びスイッチングトランジスタＴ３がオフしている。この時駆動用トランジスタＴ２は飽和領域で動作するように設定されているため、前述のトランジスタ特性式に従って駆動用トランジスタＴ２はゲート電圧Ｖｇｓに応じた駆動電流Ｉｄｓを発光素子ＥＬに流す。

続いて図５に示すように当該フィールドの準備期間（２）に入ると、スイッチングトランジスタＴ３をオンして駆動用トランジスタＴ２のソースＳを固定電位Ｖｓｓにセットする。この時固定電位Ｖｓｓは発光素子ＥＬの閾電圧Ｖｔｈｅｌとカソード電位Ｖｃａｔの和よりも小さく設定されている。即ちＶｓｓ＜Ｖｔｈｅｌ＋Ｖｃａｔに設定されており、発光素子ＥＬは逆バイアス状態に置かれるので駆動電流Ｉｄｓは流れ込まない。よって発光素子ＥＬは消灯する。点線で示すように駆動用トランジスタＴ２から供給された出力電流ＩｄｓはソースＳを通って固定電位Ｖｓｓに流れる。

続いて図６に示すように準備期間（３）を経て準備期間（４）に進むと、信号線ＳＬの電位がＶｓｉｇからＶｏｆｓに切り換えると共に、サンプリング用トランジスタＴ１をオンして、駆動用トランジスタＴ２のゲートＧを基準電位Ｖｏｆｓに設定する。この時駆動用トランジスタＴ２のゲート／ソース間電圧ＶｇｓはＶｏｆｓ−Ｖｓｓという値をとる。ここでＶｇｓ＝Ｖｏｆｓ−Ｖｓｓ＞Ｖｔｈに設定されている。このＶｏｆｓ−Ｖｓｓが駆動用トランジスタＴ２の閾電圧Ｖｔｈ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Ｖｇｓ＝Ｖｏｆｓ−Ｖｓｓ＞Ｖｔｈであるため、駆動用トランジスタＴ２はオン状態であり、ドレイン電流Ｉｄｓ´が電源ラインＶｃｃから固定電位Ｖｓｓに向かって流れる。即ち準備期間（２）〜（４）の間、非発光期間であるのにもかかわらず発光に寄与しない貫通電流が電源ラインＶｃｃから固定電位Ｖｓｓに向かって無駄に流れていることになる。しかしながらこの準備期間（２）〜（４）は駆動用トランジスタＴ２のゲートＧ及びソースＳを閾電圧補正動作に備えて初期化するために必要である。

この後図７に示すように閾電圧補正期間（５）に入ると、スイッチングトランジスタＴ３をオフしてソースＳを固定電位Ｖｓｓから切り離す。発光素子ＥＬの等価回路は図示するように、ダイオード接続されたトランジスタＴｅｌと等価容量Ｃｅｌの並列接続で表される。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Ｖｃａｔに発光素子ＥＬの閾電圧Ｖｔｈｅｌを足した値よりも低い限り、発光素子ＥＬは非発光状態に置かれ、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Ｖｃｃから駆動用トランジスタＴ２を通って供給された電流は、一点差線で示すようにほとんど保持容量Ｃ１と等価容量Ｃｅｌを充電するために使われる。

図８は、閾電圧補正期間（５）における、駆動用トランジスタＴ２のソース電圧の時間的な変化を示すグラフである。グラフから明らかなように、駆動用トランジスタＴ２のソース電圧は時間の経過と共に固定電位Ｖｓｓから上昇していく。一定期間後駆動用トランジスタＴ２のソース電圧はＶｏｆｓ−Ｖｔｈのレベルに達し、Ｖｇｓが丁度Ｖｔｈになる。この時点で駆動用トランジスタＴ２がカットオフし、Ｖｔｈに相当する電圧が駆動用トランジスタＴ２のソースＳとゲートＧとの間に配されている保持容量Ｃ１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Ｖｏｆｓ−Ｖｔｈはカソード電位Ｖｃａｔに発光素子の閾電圧Ｖｔｈｅｌを足した値よりも低くなっている。

続いて図９に示すように書き込み期間／移動度補正期間（６）に進み、信号線ＳＬを基準電位Ｖｏｆｓから信号電位Ｖｓｉｇに切り換える。信号電位Ｖｓｉｇ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用トランジスタＴ１はオンしているため、駆動用トランジスタＴ２のゲートＧの電位はＶｓｉｇとなる。これにより駆動用トランジスタＴ２がオンし、電源ラインＶｃｃ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Ｖｔｈｅｌとカソード電圧Ｖｃａｔの和を超えていなければ、発光素子ＥＬには僅かなリーク電流が流れるだけであり、駆動用トランジスタＴ２から供給された電流はそのほとんどが保持容量Ｃ１と等価容量Ｃｅｌの充電に使用される。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。

この書き込み期間（６）では既に駆動用トランジスタＴ２の閾電圧補正動作は完了しているため、駆動用トランジスタＴ２が供給する電流はその移動度μを反映したものとなる。具体的に言うと駆動用トランジスタＴ２の移動度μが大きい場合、駆動用トランジスタＴ２が供給する電流量が大きくなり、ソースＳの電位上昇も早い。逆に移動度μが小さいとき駆動用トランジスタＴ２の電流供給量は小さく、ソースＳの電位上昇は遅くなる。この様に駆動用トランジスタＴ２の出力電流を保持容量Ｃ１に負帰還することで、駆動用トランジスタＴ２のゲート／ソース間電圧Ｖｇｓ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Ｖｇｓの値となる。即ちこの書き込み期間（６）では、駆動用トランジスタＴ２から流れ出た電流を保持容量Ｃ１に負帰還することで、駆動用トランジスタＴ２の移動度μの補正も同時に行っている。

図１０は、移動度補正期間（６）における駆動用トランジスタＴ２のソース電圧の時間変化を表している。移動度μが大きい場合、実線で示すように駆動用トランジスタＴ２のソース電圧の上昇分が大きい一方、移動度μが小さい場合点線で示すようにソース電圧の上昇分が少ない。換言すると移動度μが大きいほどＶｇｓの圧縮が強くなるため、駆動用トランジスタの電流供給能力が抑えられることになる。逆に移動度μが小さい場合Ｖｇｓに強い圧縮がかからないので、駆動用トランジスタＴ２の電流供給量に悪い影響はない。この様にして駆動用トランジスタＴ２の移動度μのばらつきを補正することができる。

最後に図１１に示すように当該フィールドの発光期間（７）に入ると、サンプリング用トランジスタＴ１がオフし、駆動用トランジスタＴ２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Ｃ１に保持されたＶｇｓ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し、駆動用トランジスタＴ２はＶｇｓに応じたドレイン電流Ｉｄｓ´´を発光素子ＥＬに流す。ソースＳの電位は発光素子ＥＬにＩｄｓ´´という電流が流れる電圧Ｖｘまで上昇し、発光素子ＥＬが発光する。ここで発光素子ＥＬ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。しかしながら駆動用トランジスタＴ２のゲート／ソース間電圧Ｖｇｓ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Ｉｄｓ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１２は、本発明にかかる表示装置の別の実施形態を示すタイミングチャートである。画素の回路構成自体は図２に示した通りであるが、制御シーケンスが図３のタイミングチャートと異なる。本実施形態は閾電圧補正動作を分割していることに特徴がある。図示するようにスイッチングトランジスタＴ３をオフして閾電圧補正動作を開始した後、信号線ＳＬが基準電位Ｖｏｆｓにある間にサンプリング用トランジスタＴ１をオフする。サンプリング用トランジスタＴ１をオフすると、駆動用トランジスタＴ２のゲート／ソース間電圧Ｖｇｓによって電流が流れてゲートＧ及びソースＳの電位は共に上昇していく。そして信号線ＳＬを再び基準電位Ｖｏｆｓとし且つサンプリング用トランジスタＴ１をオンした時にソースＳの電位がＶｏｆｓ−Ｖｔｈ以下であれば再度閾値補正動作を行うことが可能である。本実施形態では閾電圧補正時間を自由に決定することが可能であり、完全に閾電圧補正動作を行うことができる。

本発明にかかる表示装置は、図１３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の模式的な断面構造を表している。図示するように、画素は、複数の薄膜トランジ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素子などの発光部とを含む。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１４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、薄膜容量等からなる画素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１５は本発明が適用されたテレビであり、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１６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１７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１８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１９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。

本発明にかかる表示装置の全体構成を示すブロック図である。 本発明にかかる表示装置の画素構成を示す回路図である。 本発明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。 本発明にかかる画素の動作説明に供する模式図である。 同じく動作説明に供する模式図である。 同じく動作説明に供する模式図である。 同じく動作説明に供する模式図である。 同じく動作説明に供するグラフである。 同じく動作説明に供する模式図である。 同じく動作説明に供するグラフである。 同じく動作説明に供する模式図である。 本発明にかかる表示装置の別の実施形態を示すタイミグチャートである。 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。 従来の表示装置の一例を示す回路図である。 従来の表示装置の問題点を表すグラフである。 従来の表示装置の別の例を示す回路図である。

符号の説明

１・・・画素アレイ部、２・・・画素、３・・・水平セレクタ、４・・・ライトスキャナ、５・・・ドライブスキャナ、７・・・補正用スキャナ、Ｔ１・・・サンプリング用トランジスタ、Ｔ２・・・駆動用トランジスタ、Ｔ３・・・スイッチングトランジスタ、Ｃ１・・・保持容量、ＥＬ・・・発光素子

Claims (6)

1. 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、行状の第１走査線及び第２走査線と、列状の信号線と、前記各第１走査線と前記各信号線とが交差する部分に配された行列状の画素とを備え、
   前記駆動部は、前記第１走査線及び前記第２走査線に夫々制御信号を出力して画素を行単位で線順次走査すると共に、前記線順次走査に合わせて前記信号線に映像信号の信号電位と基準電位とを供給し、
   前記画素は、発光素子と、サンプリング用トランジスタと、駆動用トランジスタと、スイッチングトランジスタと、保持容量とを含み、
   前記サンプリング用トランジスタは、その制御端が前記第１走査線に接続され、一対の電流端の一方が前記信号線に接続され、他方が前記駆動用トランジスタの制御端に接続され、
   前記駆動用トランジスタは、一対の電流端の一方が電源ラインに接続され、他方が前記発光素子に接続され、
   前記スイッチングトランジスタは、その制御端が前記第２走査線に接続され、一対の電流端の一方が固定電位に接続され、他方が前記駆動用トランジスタの他方の電流端に接続され、
   前記保持容量は、その一端が前記駆動用トランジスタの制御端に接続され、その他端が前記駆動用トランジスタの他方の電流端に接続され、
   前記サンプリング用トランジスタは、前記第１走査線から供給された制御信号に応じて導通し、前記信号線から供給された映像信号の信号電位をサンプリングして前記保持容量に保持し、
   前記駆動用トランジスタは、前記スイッチングトランジスタと前記サンプリング用トランジスタとが非導通の状態で、前記電源ラインから電流の供給を受け前記保持容量に保持された信号電位に応じて駆動電流を前記発光素子に流して発光状態とする、
   表示装置であって、
   前記駆動部は、
   前記スイッチングトランジスタを導通させて前記駆動用トランジスタの他方の電流端を前記固定電位に接続することによって発光状態の前記発光素子を非発光状態とすると共に前記駆動用トランジスタの他方の電流端を前記基準電位に対して閾電圧よりも低い前記固定電位とした後、前記スイッチングトランジスタの導通を維持した状態で前記信号線に前記基準電位を供給しているときに前記サンプリング用トランジスタを導通させて前記駆動用トランジスタの制御端を前記基準電位とし、以って、前記駆動用トランジスタの制御端と他方の電流端との間の電位差が前記駆動用トランジスタの閾電圧を超えるようにし、
   次いで、前記スイッチングトランジスタを非導通とし、
   その後、映像信号のサンプリングに先行する複数の水平周期において、前記信号線に前記基準電位を供給しているときに前記サンプリング用トランジスタを導通させる動作を水平周期毎に行い、以って、前記駆動用トランジスタの閾電圧に相当する電圧を前記保持容量に書き込む、
   表示装置。
2. 前記発光素子はアノード及びカソードを備えており、前記アノードは前記駆動用トランジスタの他方の電流端に接続する一方、カソードは所定のカソード電位に接続されており、
   前記スイッチングトランジスタの一方の電流端が接続されている固定電位は、前記カソード電位よりも低く設定されている請求項１に記載の表示装置。
3. 前記駆動部は、前記信号線が信号電位にある時間帯に前記サンプリング用トランジスタを導通状態にするため、所定の時間幅の制御信号を前記第１走査線に出力し、以って前記保持容量に信号電位を保持すると同時に前記駆動用トランジスタの移動度に対する補正を信号電位に加える請求項１に記載の表示装置。
4. 前記駆動部は、前記保持容量に信号電位が保持された時点で、前記サンプリング用トランジスタを非導通状態にして前記駆動用トランジスタの制御端を前記信号線から電気的に切り離し、以って前記駆動用トランジスタの他方の電流端の電位変動に制御端の電位変動が追従し以って両者間の電圧を一定に維持する請求項１に記載の表示装置。
5. 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、行状の第１走査線及び第２走査線と、列状の信号線と、前記各第１走査線と前記各信号線とが交差する部分に配された行列状の画素とを備え、
   前記駆動部は、前記第１走査線及び前記第２走査線に夫々制御信号を出力して画素を行単位で線順次走査すると共に、前記線順次走査に合わせて前記信号線に映像信号の信号電位と基準電位とを供給し、
   前記画素は、発光素子と、サンプリング用トランジスタと、駆動用トランジスタと、スイッチングトランジスタと、保持容量とを含み、
   前記サンプリング用トランジスタは、その制御端が前記第１走査線に接続され、一対の電流端の一方が前記信号線に接続され、他方が前記駆動用トランジスタの制御端に接続され、
   前記駆動用トランジスタは、一対の電流端の一方が電源に接続され、他方が前記発光素子に接続され、
   前記スイッチングトランジスタは、その制御端が前記第２走査線に接続され、一対の電流端の一方が固定電位に接続され、他方が前記駆動用トランジスタの他方の電流端に接続され、
   前記保持容量は、その一端が前記駆動用トランジスタの制御端に接続され、その他端が前記駆動用トランジスタの他方の電流端に接続され、
   前記サンプリング用トランジスタは、前記第１走査線から供給された制御信号に応じて導通し、前記信号線から供給された映像信号の信号電位をサンプリングして前記保持容量に保持し、
   前記駆動用トランジスタは、前記スイッチングトランジスタと前記サンプリング用トランジスタとが非導通の状態で、前記電源から電流の供給を受け前記保持容量に保持された信号電位に応じて駆動電流を前記発光素子に流して発光状態とする、
   表示装置の駆動方法であって、
   前記駆動部は、
   前記スイッチングトランジスタを導通させて前記駆動用トランジスタの他方の電流端を前記固定電位に接続することによって発光状態の前記発光素子を非発光状態とすると共に前記駆動用トランジスタの他方の電流端を前記基準電位に対して閾電圧よりも低い前記固定電位とした後、前記スイッチングトランジスタの導通を維持した状態で前記信号線に前記基準電位を供給しているときに前記サンプリング用トランジスタを導通させて前記駆動用トランジスタの制御端を前記基準電位とし、以って、前記駆動用トランジスタの制御端と他方の電流端との間の電位差が前記駆動用トランジスタの閾電圧を超えるようにし、
   次いで、前記スイッチングトランジスタを非導通とし、
   その後、映像信号のサンプリングに先行する複数の水平周期において、前記信号線に前記基準電位を供給しているときに前記サンプリング用トランジスタを導通させる動作を水平周期毎に行い、以って、前記駆動用トランジスタの閾電圧に相当する電圧を前記保持容量に書き込む、
   表示装置の駆動方法。
6. 請求項１に記載の表示装置を備えた電子機器。

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