JP5636147B2 - アクティブマトリックス型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機発光素子など、電流量により階調表示を行う表示装置に関する。

有機発光素子は、自発光素子であるため、液晶表示装置で必要とされるバックライトが不要であり、視野角が広いなどの利点から、次世代表示装置として期待されている。

発明が解決しようとする課題

有機発光素子のように、素子の発光強度と素子に印加される電界が比例関係とならず、素子の発光強度と素子を流れる電流密度が比例関係にあるため、素子の膜厚のばらつき及び入力信号値のばらつきに対し、発光強度のばらつきは電流制御により階調表示を行う方が小さくすることができる。

半導体層を有するスイッチング素子を用いたアクティブマトリクス型表示装置の例を図１６に示す。各画素は７９に示すように、複数のスイッチング素子７３と蓄積容量７４ならびに有機発光素子７２からなる。

スイッチング素子７３は１フレームのうち行選択期間（期間Ａ）にはゲートドライバ７０からの出力により７３ａ及び７３ｂのスイッチング素子を導通させ、７３ｄのスイッチング素子は非導通状態とする。非選択期間（期間Ｂ）には、逆に７３ｄのスイッチング素子を導通状態とし、７３ａ及び７３ｂのスイッチング素子を非導通状態とする。

この操作により期間Ａにおいて、ソースドライバ７１から出力される電流値に応じて、スイッチング素子７３ｃを流れる電流量が決められ、スイッチング素子７３ｃのソースドレイン間電流とゲート電圧の関係からゲート電圧が決まり、ゲート電圧に応じた電荷が蓄積容量７４に蓄積される。期間Ｂでは期間Ａで蓄積された電荷量に応じて、スイッチング素子７３ｃのゲート電圧が設定されるため、期間Ａでスイッチング素子７３ｃに流れた電流と同一の電流が期間Ｂにおいてもスイッチング素子７３ｃを流れ、スイッチング素子７３ｄを通じて、有機発光素子７２を発光させる。ソース信号線の電流量に応じ、蓄積容量７４の電荷量が変わり、有機発光素子７２の発光強度が変化する。

表示パターンとして、あるソース信号線に、点灯、非点灯の順に電流を流した場合と、非点灯、非点灯の順に電流を流した場合で、非点灯時画素の輝度が異なることがわかった。点灯、非点灯の順の場合、非点灯画素は点灯時の輝度を１、非点灯時の輝度を０とすると、０．５程度点灯した。また、一度点灯信号を流した後、残りの同一フレーム期間内で非点灯信号を流し続けた場合、非点灯画素の輝度は０．５から徐々に減少し、フレーム周波数が６０Ｈｚ、表示行数が２２０行の場合、６から７行目より輝度は０となることがわかった。

一方、非点灯の後に点灯信号を流した場合は、点灯輝度は始め０．８であったが、３行目より輝度１で表示できた。

上記は、ソースドライバの出力が表示画素に応じて、電流値を変化させているにもかかわらず、各画素へ供給される電流波形が、ソース信号線の配線抵抗および浮遊容量によりなまり、所望の電流値が各画素へ蓄積容量７４の電荷として蓄えられていないことを示す。つまり、所望の電流値を書き込む能力が小さいことがわかった。特に、電流値小から電流値大への変化に比べ、電流値大から電流値小へは２倍程度かかることがわかった。

フレーム周波数を遅くし、１行ごとの書き込み時間を多く取り、波形なまりの影響を小さくすることで上記課題が改善することを確認した。

フレーム周波数を遅くすると、スイッチング素子７３のオフ特性が悪い場合、蓄積容量７４の電荷量はスイッチング素子７３のリークにより変化し、有機発光素子７２の電流量が変化することで、フリッカが発生する。

従って、フリッカのない表示を得るためには、電流波形のなまりを低減し、１つ前に表示される画素に流す電流値によらず、所望の電流値が選択期間内に流れるようにする必要がある。

課題を解決するための手段

上記課題を解決するために、本発明のアクティブマトリクス型表示装置は、ソース信号線に所定の電圧を印加する手段と、所定の電流量を流す手段と、ソース信号線に前記電圧印加手段、前記電流を流す手段とを切りかえる切り替え手段を具備し、映像信号の変化によりソース信号線に流れる電流量変化を早くしたことを特徴とする。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明を行う。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における１つのソース信号線につながる２画素分の有機発光素子の駆動回路を示した図である。

本発明では、表示階調に応じた所望の電流を流す電流源１０と、所定の電圧を印加するための電圧源１８を設け、電源切り替え手段１９によりソース信号線に入力する電源を切り替えられるようにしたことが特徴である。

携帯電話およびモニターなどの表示部の各画素の大きさは横１００μｍ、縦２５０μｍ程度であり、１００カンデラ／平方メートルの輝度を得るためのソース信号線に必要な電流値は表示色及び外部量子効率により異なるが、およそ１μＡ程度である。

ＥＬ素子１６に対し１μＡを流すには、ソースドライバ側では電源切り替え手段１９は電流源１０を選択し、電流源１０は流れる電流値を１μＡとする。

選択行では１２のゲート信号線１にスイッチング素子１７が導通する信号、１３のゲート信号線２には非導通の信号を印加し、非選択行では逆に１２のゲート信号線１に非導通信号、１３のゲート信号線２に導通信号を印加する。

これにより、選択行（この例では１行目とする）においては、ソース信号線１１の電流がスイッチング素子１７ｂ、１７ｃを通じて画素内部に流れる。画素内の電流経路はスイッチング素子１７ａを通してＥＬ電源線１５ａとつながっているのみであるため、スイッチング素子１７ａにも１μＡの電流が流れ、蓄積容量１４ａにはこの時のゲート電圧分の電荷が蓄積される。非選択期間になると、スイッチング素子１７ｄが導通し、スイッチング素子１７ｂ、１７ｃは非導通となるため、選択期間で蓄積容量１４ａに蓄積された電荷に基づいてスイッチング素子１７ａに流れる電流が規定され、ＥＬ素子１６ａに１μＡの電流が流れる。

このことから、ＥＬ素子１６ａに所望の電流値（例えば、１μＡ）を流すには選択期間において、スイッチング素子１７ａが所望の電流値を流すようなゲート電圧を与えるよう蓄積容量１４ａに電荷を蓄えさせる必要がある。

しかしながら、ソース信号線１１に浮遊容量２０が存在すると、ソース信号線１１の配線抵抗と浮遊容量２０の時定数で決まる波形のなまりが観測される。電流値により階調表示を行う場合、この波形なまりはソース信号線に流れる電流値によっても異なり、電流値が小さいほど立ち上がり、立ち下がりに時間がかかる。例えば、配線容量が１００ｐＦ、配線抵抗５００オームの時、電流源１０の電流値を変化させたときにソース信号線の電流値及び接点１００１の電流値が０．２４μＡから４０ｎＡへ変化するのに必要な時間は３００μ秒、４０ｎＡから０．２４μＡへ変化するのに必要な時間は２５０μ秒であった。

低電流領域では単位時間あたりの電荷の移動量が少ないため、浮遊容量２０にたまった電荷を充放電することが難しいのである。例えば、図１７に示すように、１２のゲート信号線１のオン期間を６４μ秒、２５６μ秒と変化させたとき、２５６μ秒では入力電流に対し、ほぼ同一の出力電流が得られたのに対し、６４μ秒においては、低電流（０．７μＡ以下）を中心に、入力に対し、出力電流が異なることがわかった。

このため、従来の電流による階調表示方法では、１水平走査期間の最小時間は３００μ秒必要である。これでは、携帯電話のように走査線数が２２０本の場合、１フレームは１０Ｈｚ程度で駆動させる必要があり、スイッチング素子１７のオフ特性によっては、蓄積容量１４の電荷量が変化し、ＥＬ素子１６に流れる電流が変化することによるフリッカが発生する。

また、ソース信号線に電圧値を印加する場合には電圧値によらず、ソース信号線の配線抵抗と浮遊容量２０の時定数のみで決まるため、接点１００１の電圧値は１μ秒程度と電流源１０により接点１００１の電流値に対応する電圧値を決める時に比べ高速である。

そこで、１水平走査期間を短くするために、本発明では電流波形の変化において、低電流（黒表示）から高電流（白表示）へ変化する時の方が、高電流（白表示）から低電流（黒表示）へ変化する時よりもはやいことを利用する方法を考えた。

図２（ａ）に示すように、１水平走査期間の始めに電源切り替え手段１９を電圧源１８側に切り替え、電圧源１８を用いて、ソース信号線１１の電圧を黒信号電流値が流れている状態と同じ電圧にする（ディスチャージ電圧印加期間２４）。次に、電源切り替え手段１９を電流源１０側に切り替え、電流源１０により映像信号に応じた所望の電流値をソース信号線１１に流す（映像信号電流印加期間２５）。

図３に入力電流に対する出力電流の電圧印加期間依存性を示す。入力電流が１μＡの時は電圧印加時間によらず、出力もほぼ１μＡである。入力電流が４０ｎＡと小さい場合（黒表示を想定）、電圧印加期間がないと出力は０．６５μＡ、４μ秒以上で０．３８μＡであり、４μ秒以上しても出力に影響はない。従って、電流表示期間を長くしたいことから、ディスチャージ電圧印加期間２４は最大でも４μ秒あればよく、望ましくは０．５μ秒から３μ秒あれば、ソース信号線が黒の電圧値になる。また、映像信号電流印加期間２５も黒表示から所望の電流になるための時間は、最も時間のかかる黒表示から白表示に２５０μ秒程度であり、中間調表示においても白表示から黒表示に変化する時間よりも短く２７０μ秒程度であることから、１水平走査期間は２７０μ秒程度で済み、従来の３００μ秒に比べ９０％の時間に短縮でき、低フリッカの表示が可能となった。

更に、ディスチャージ電圧印加期間２４において、０．０１カンデラ／平方メートル以下の輝度となるようなソース電圧を印加することで、黒表示時の輝度を低下させ、黒がひきしまる映像を表示することができる。例えば、ＥＬ電源線１５から供給される電圧に近い電圧をソース信号線１１に印加すればよい。電流駆動時においてソース信号線１１にＥＬ電源電圧に近い電圧を与えるには、微小電流（数ｎＡ）の供給が必要であり、数ｎＡ電流でのソース信号線電圧の規定にはこれまで述べたように数百μ秒から１ｍ秒かかるため、困難である。

このように、本発明における電圧挿入は、短時間で黒表示を行うために有効である。

なお、ある行（Ｎ行：Ｎは自然数）から次の行（Ｍ行：ＭはＮでない自然数）へ走査行が移る際に、全ての行が非選択となる期間が存在する場合には、図２（ｂ）に示すように、ゲート制御信号がアクティブ（全ての行が非選択状態）の時に、黒表示になる電圧値を印加し、選択期間には選択行に対応する映像信号電流をいれてもよいし、更に図２（ｃ）に示すように、黒電圧印加期間は全行非選択状態と、１行選択期間の一部にまたがってもよい。

つまり、黒電圧印加は、ソース信号線１１の浮遊容量２０に黒状態まで電荷を充電することが目的であるため、ソース信号線１１につながる画素トランジスタが非導通状態であっても、導通状態であってもよいのである。

本来の階調表示に必要な電流書き込み時間を長くするため、全行非選択期間が存在する場合、電圧印加期間は、全行非選択期間を含むようにすることがよい。

また、電圧印加期間にソース信号線１１に印加する電圧は必ずしも黒を表示する電圧でなくてもよいが、電流源１０により、所定の電流値に対応する電圧値まで変化させるのに、白表示に比べ黒表示の方が時間がかかるため、電圧源１８の電圧値は白信号時電圧と黒信号時電圧の中間値より黒信号電圧値側の値であることが望ましい。

（実施の形態２）
実施の形態１において、ディスチャージ電圧印加期間２４を設け、黒信号を表示する電圧を印加することで、ソース信号線が黒を示す電流に容易に変化できるようにした。

これにより、黒および黒付近の階調は電圧変化量が小さくなったため、１水平走査期間が２００μ秒から２３０μ秒で表示可能であった。また、白表示時は電流量が最大であるため、ソース信号線１１に存在する浮遊容量２０の電荷の放電速度が速く、変化量が大きいにもかかわらず１水平走査期間が１８０μ秒程度で表示可能であった。一方で、白と黒の中間付近より黒よりの階調は、電流量も白表示時の半分以下なので、浮遊容量２０の電荷放電速度が半分となるため、１水平期間が２５０μ秒程度と最もかかる。

そこで、ディスチャージ電圧印加期間２４において、黒信号を表示する電圧を印加するのではなく、次に表示する映像信号の階調に応じて、数段階の異なる電圧を印加することを考えた。

これを実現するための、本発明の表示装置のソースドライバ部７１の内部ブロックを図４に示す。階調データ検出手段５２により入力映像信号の階調を検出し、検出結果により、ソース信号用電流源５３に流れる電流量を制御すると同時に、複数の電圧源５４ａから５４ｃのうちの１つを選択する。また、水平同期信号によって電圧印加期間制御部５１の出力を変化させ、電圧印加期間と電流印加期間を制御する。

図１においてソース信号線１１から信号を画素に書きこむ場合、スイッチング素子１７ｂ、１７ｃが導通状態、スイッチング素子１７ｄが非導通状態であることから、この時の１画素分の等価回路を図５（ａ）に示す。

電流源１２５によって所定の電流Ｉをソース信号線１２４に流す場合、トランジスタ１２１にも電流量がＩの電流が流れる。図５（ａ）でわかるように、トランジスタ１２１のソースまたはドレインとゲートは同一電位となるため、トランジスタ１２１のゲート電圧とドレイン電流が図５（ｂ）に示すような関係にある場合、ソース信号線１２４の電位は、電流値により変化する。

例えば、ソース信号線１２４に流れる電流がＩ１からＩ２に変化する場合、ソース信号線１２４の電位はＶｄｄ−Ｖ１からＶｄｄ−Ｖ２に変化する。Ｉ１からＩ３に変化する場合についても同様である。

電流値変化に要する時間は図５（ｃ）に示すように、変化後の電流値により異なり、Ｉ１からＩ２へは１２６の実線で示すようにｔ４−ｔ１時間がかかり、１２７の点線で示すようにＩ１からＩ３へはｔ３−ｔ１時間かかり、電流値が小さいほど変化に時間がかかることがわかる。これは、ソース信号線１２４にある浮遊容量１２３の充放電を低電流を用いて行うと、時間がかかるためである。

そこで、低電流領域（黒に近い階調）では変化に時間がかかることを考慮し、表示階調ごともしくは複数の表示階調ごとに異なる電圧値を印加するようにして、変化量を少なくし、書き込み時間の短縮を図った。

例えば、１６階調表示の場合は階調１、２、４に対応する電圧を準備し、階調１では対応する電圧を電圧印加期間に印加し、階調２、３では階調２に対応する電圧を印加し、階調４以上の場合では階調４に対応する電圧を印加することで、書き込みに必要な時間、特に時間がかかった低電流領域での書き込み時間が短縮でき、１水平走査期間は表示階調によらず２２０μ秒あればよい。

他の階調数の場合でも同様に、図４の複数の電圧源で印加する電圧値はそれぞれ、階調表現に必要な最大電圧値と最小電圧値から電圧源５４の数で等間隔に割り振った電圧値よりも、低電流領域よりに、電圧値を設定する方がよい。

また、用意する電源数はソース信号線１２４のとり得る電圧振幅にもよるが、ソースドライバの回路規模増大と、電源数増加による画質改善の兼ね合いから多くても５つ程度が望ましい。

（実施の形態３）
電流により階調制御を行う表示デバイスとして、有機発光素子が挙げられる。有機発光素子を用いたマルチカラー表示装置を実現する方法のひとつとして、赤色発光素子、緑色発光素子、青色発光素子を並べてマルチカラー化する方法がある。

発光色ごとに発光効率および、有機層中のキャリアの移動度、電極から有機層へのエネルギー差が異なることから、電流と輝度、電圧と輝度、電流と電圧の関係は発光色ごとに異なる。例えば、図１８（ａ）に示すように、同一電圧値に対して輝度が異なり、その結果、発光開始電圧も素子ＧがＶ１、素子ＲがＶ２というように異なる値をとる。また、図１８（ｂ）に示すように発光開始電流も異なる。

実施の形態１においては電圧印加期間での電圧値は１種類であった。この実施形態で図１８に示す２種類の素子ＧとＲで構成された表示装置に同一電圧値で電圧印加を行うと、素子Ｒの黒表示電流値であるＪ２に対応する電圧を全てのソース信号線に印加した場合、素子Ｇにつながるソース信号線では黒表示に対応する電位とならず、最も時間のかかる黒表示に対し、ソース信号線の電位を変化させる必要が出てくる。逆に、Ｊ１に対応する電圧をソース信号線に印加した場合、素子Ｒに対しては、黒表示電圧値よりも高い電圧値が印加され、電圧印加期間が存在しない場合に比べ、ソース信号の電圧振幅が大きくなるという問題がある。

そこで、ソース信号線により発光開始電流値が異なる素子が形成されている場合、少なくとも発光開始電流値が異なる素子が形成されたソース信号線ごとに、異なる電圧源を設け、黒信号電圧を調整できるようにすればよい。図１８のＲ、Ｇ素子で形成された表示装置の場合は、図６の構成での電圧源５４を２つ用意し、素子Ｒが並ぶソース信号線と素子Ｇが並ぶソース信号線でそれぞれ異なる電圧源を設ける。

また、更に書き込み時間を短縮するためには、実施の形態２で行ったようにそれぞれの信号線に対し、更に複数の電圧源を用意し階調に応じて印加電圧値を変化させればよい。

（実施の形態４）
フレーム周波数が早くなればなるほど１水平走査期間が短くなるため、周波数が早い場合は、実施の形態２で実施した複数の電圧源の電圧値は書き込みに時間がかかる黒表示付近に対応する電圧値を中心に用意する。一方、フレーム周波数をゆっくりとすると、電圧変化に要する時間を長く取れることから、電圧値の取り方を白表示側にシフトさせてもよい。これにより、白表示時の輝度を向上させることが可能であり、コントラストの向上につながる。

携帯情報端末など、低電力駆動が要求される表示装置では、図１４に示すボタン１８４操作時には全画面を表示するが、待ち受け時などボタン１８４が長時間操作されない場合には一部分のみ表示を行うパーシャル表示モードにして低電力化を図ることもある。

パーシャル表示モード時には表示ライン数が少なくなるためフレーム周波数を下げることもでき、全画面表示時と異なる発振周波数を用いて回路を動作させることが可能である。

図７に複数の発振器と切り替え回路、分周回路を持ち、複数フレーム周波数に対応した表示装置のコントローラ、ソースドライバ部のブロック図を示す。階調表示はメモリ８６から読み出されたデータを階調制御部８７で電流源９０の制御もしくは選択によりセレクタ８８を介してソース信号線に出力することで行う。印加電圧の電圧値は電圧制御手段８５と電圧発生部８９により決められ、更に電圧制御手段８５は発振周波数検出手段８３の出力を受け、周波数により電圧値を変更することが可能である。したがって、フレーム周波数の違いにより電圧印加期間の複数の電圧源の電圧値を変更し、最適な階調表示を行うことが可能となる。

携帯情報端末の他にも、例えばテレビとして用いた場合、映像信号送信方式が異なる場合、フレームレートが異なる。両方式に対応した表示装置を作成する場合、図８に示したテレビにおいて、映像信号処理回路１９４により送信方式を検出し、複数の電圧源の電圧値の組み合わせを変化させることで、最適な階調表示を行うことが可能である。

（実施の形態５）
実施の形態１で行った黒電圧印加は、図１のトランジスタ１７ａの電流対電圧特性を用いて、黒表示時の電流値に対応する電圧値を印加していた。しかし、同一電流に対する電圧値がロット間、基板の位置により変化する可能性があるので最適な黒電圧値を印加するためには表示装置ごとに入力電圧値を調整する必要がある。

表示装置ごとに調整することは製造工程を複雑にするため、望ましくない。そこで、電圧値のばらつきが、ロット間にくらべ、表示装置内の画素間では小さいことから、少なくとも表示装置内に１つのテスト用トランジスタを作成し、トランジスタに黒表示時の電流を流したときに必要なトランジスタのゲート電圧を検出し、検出した電圧値に応じた電圧値をソース信号線に印加することを考えた。その回路構成を図９に示す。

ソース信号線１００には黒信号を表す電流値を流す。この時、トランジスタ９８のドレインにも同一電流値が流れる。この時、接点９９と、ＥＬ電源線９６との電位差を電圧検出手段９１で検出し、検出結果を電圧発生手段９２に入力し、図１の電圧源１８に対応する電圧値を変化させる。セレクタ９３により電圧印加期間と電流期間を制御する。

この方法では、駆動トランジスタの電流対電圧特性がロット間でばらついても常に黒表示の電圧を印加させることができるため、トランジスタの作成ばらつきによる黒浮きを防止することが可能である。

なお、ソース信号線１００に様々な階調に対応する電流値を流すことで、そのときの電圧を電圧検出手段９１で検出でき、電圧発生手段９２及びセレクタ９３を用いてソース信号線に印加することが可能であることから、本発明は必ずしも黒信号印加時のみに限定されるものではなく、一般にある階調に対応する電圧を印加する場合に適応可能である。

（実施の形態６）
ソース信号の電流値の変化は、変化後の電流値が大きくなるほど早くなる。図５（ｃ）に示すように、電流Ｉ１からＩ２もしくはＩ３に変化する場合、電流値が大きいＩ３への変化の方が短時間で変化できる。これは電流源１２５によりソース信号線の浮遊容量１２３の電荷を引き抜きもしくは蓄積することで電流値を変化させることから、たくさんの電荷を流すことが可能な高電流領域の方が早く変化できるためである。

そこで、電流をたくさん流すと波形の立ち上がり時間が短くなることを利用して、図１０に示す１水平走査期間のうちの始めからある期間１３３まで、表示階調に対する所定の電流値の３倍以上１０倍以下の電流値を流す。その後の期間１３５において所定の電流値を流す。これにより、従来は１３１のように電流値が変化したのに対し、１３２のように立ち上がりを早くすることができる。これにより、書き込み時間が短縮し、１水平走査期間１３４を短くすることが可能となり、２３０μ秒で書き込みが可能となった。この方法は、実施の形態１から５と異なり電圧源が不要であり、電圧発生部、セレクタが不要になるため、回路規模が小さいソースドライバを実現することができる。

黒表示時は電流を３から１０倍すると書き込み速度を早くすることが可能であるが、電流が増加すると輝度が大きくなるため、電流値を１０倍にした場合、黒浮きが発生する場合がある。また、前走査期間でのソース電流値にくらべ、次の走査期間でのソース電流値が小さくなる場合、輝度が高くなるため、書き込み速度が速くなっても、コントラストが低下する問題が出る恐れがある。

そこで、図１１に示すように、１水平走査期間の始めに実施の形態１から５と同様に黒信号電圧挿入期間１４４を設け、その後、３倍以上から１０倍以下の電流値を流す期間１４５、階調に応じた電流値を流す期間１４６を設ける。

電流値が小さい場合から大きい場合に変化する時、３倍以上１０倍以下の電流値を流す期間１４５ａにより、従来の立ち上がり１４１に比べ、１４２に示すように早く変化することができる。

電流値が大きい場合から小さい場合に変化する時、黒信号電圧挿入期間１４４により瞬時（少なくとも４μ秒以内）で黒状態に変化することができるため、立ち下がりも早く変化させることが可能となる。

このような波形を実現するための回路構成を図６に示す。実施の形態１とほぼ同一構成で実現可能であり、水平走査期間の中で階調データ検出手段５２の出力を変化させることで、所定電流の３倍以上１０倍以下の期間と、所定電流値を流す期間を作ることができる。これにより、１水平走査期間が１５０μ秒で走査することが可能となった。

（実施の形態７）
実施の形態６により、例えば走査線数が２２０本の表示装置であれば、フレーム周波数が３０Ｈｚで動作可能となった。これにより、フリッカの少ない表示が可能となった。しかし、テレビのようにフレーム周波数が６０Ｈｚのものに適用する場合、書き込み不足による黒表示時の輝度増大、白表示時の輝度低下が発生する。

」 さらに、書き込み時間を早くするための方法として図１２、図１３に示す方法を考えた。図１３に示すように、１水平走査期間の始めにソース信号線に階調に応じた電圧値を印加する（電圧値に応じた階調表示１１４）。このときの電圧変化の速度はソース信号線の配線抵抗と、浮遊容量から決まる時定数により決まるため、２μ秒以下である。このまま、図１の画素構成において、ＥＬ素子１６に電流を流そうとすると、スイッチング素子１７ａもしくは１７ｅのゲート電圧とドレイン電流の関係が画素ごとに変化した場合に、電流値が変化量と同じだけ変化し、ＥＬ素子１６の輝度が変化することで表示むらが発生する。そこで、残りの期間１１５で、ソース信号線に電流値に応じた電流を流すことで、スイッチング素子１７ａもしくは１７ｅのゲート電圧を、所定のドレイン電流が流れるように変化させる。これにより、トランジスタの電流電圧特性のばらつきを補正し、表示むらのない表示装置を実現する。

この時の回路構成が図１２であり、ソース信号線ごとに設けられた階調データ検出手段５２により、電流源５３、電圧源１０４を制御し、階調ごとに電流量または電圧値を変化させる。これにより、１１４、１１５の期間で表示階調ごとに電圧、電流値を変化させ、さらに、電流源５３と電圧源１０４のどちらをソース信号線とつなげるかを決める切り替え手段１０６を水平同期信号により制御される電圧電流切り替え制御部５１により制御することで、水平走査期間１１３内で期間１１４と期間１１５の長さを可変させることができる。

書き込み時間においても電流に応じて階調表示を行う期間で電流が変化する量は、せいぜいトランジスタの電流電圧特性のばらつきの範囲内であるため、５０μ秒程度で済む。

電圧印加期間は多くても３μ秒あればよく、電流書き込み時間が２０μ秒程度で済むため、走査線数が２２０本の場合、６０Ｈｚでの駆動が可能であり、フリッカレス駆動が実現できた。

従って、マージンを考慮するとフレーム周波数により、電圧印加期間を１水平走査期間の１％以上５０％以下にすることが望ましい。

図１４は本発明の形態のうちの少なくとも１つの形態を用いた表示部１８２に復調装置、アンテナ１８１、ボタン１８４を取り付け、筐体１８３でもって携帯情報端末にしたものである。

図８は本発明の形態のうちの少なくとも１つの形態を用いた表示装置１９１に映像信号入力１９６と映像信号処理回路１９４をとりつけ、筐体１９７でもってテレビにしたものである。

また本発明の形態において、図１６のソースドライバ７１及びゲートドライバ７０を低温ポリシリコンを用いて表示装置のガラス基板に形成してもよい。もしくはソースドライバ７１及びゲートドライバ７０を半導体回路として作成し、表示パネルと組み合わせてもよい。また、一方のドライバを低温ポリシリコンで表示装置のガラス基板に形成し、他方を半導体回路として形成し、表示パネルと組み合わせる方法でもよい。

この実施形態ではスイッチング素子として、Ｐチャネルのスイッチング素子を例にして説明を行ったが、Ｎチャネルのスイッチング素子、もしくはその組み合わせによっても、同様に実現可能である。例えば、図１に示した画素構成の場合、１２のゲート信号線１及び１３のゲート信号線２に印加させる電圧値にＮチャネルスイッチング素子を用いた場合は、ロジックレベルで考えるとＰチャネルスイッチング素子の信号の反転信号を入れればよく、電流源１０については電流を流す向きを逆にし、ＥＬ電源線１５から供給される電圧を電流源１０の電源切り替え手段１９とは逆の端子電圧に比べ、低くすることで同様に実現することが可能である。つまり、電流の向きと電位の関係が反転するだけで、ソース信号線１１に存在する浮遊容量２０の電荷の充放電を早くするという目的は同一であるからである。

また、ダイナミックカレントコピアの画素構成において説明を行ってきたが、図１５に示すようなカレントミラー構成の画素においても同様に本発明を実施可能である。カレントミラー構成の場合においても、行選択時にはスイッチング素子１７７ｄが導通状態、スイッチング素子１７７ｂが非導通状態にして、電流源１７０により、ＥＬ電源線１７５、スイッチング素子１７７ａ、１７７ｄ、ソース信号線１７１を通して階調に応じた電流を流すという動作を行うため、ソース信号線１７１に浮遊容量が存在した場合、電流源１７０の電流値の変化時に、低電流領域では浮遊容量にたまった電荷の充放電を行うことが難しいという課題は同じである。

また、ソース信号線１７１に電源切り替え手段１７９を設け、電流源１７０と電圧源１７８とを切り替えて使うことで、実施可能となる。

従って、本発明の実施により、書き込み速度が速くなるという効果を得ることができる。

発明の効果

以上のように本発明は、ソース信号線に切り替え手段を有し、１水平走査期間内に、電圧印加期間と電流印加期間を設け、ソース信号線に存在する浮遊容量に蓄積された電荷をすばやく所定の階調に対応する電荷量に変化させることで、１水平走査期間を短くし、フリッカレス駆動を実現できる。

また、１水平走査期間のうち表示階調に対応する電流値に対し、３倍以上１０倍以下の電流値を流す期間を設け、ソース信号線に存在する浮遊容量に蓄積された電荷の変化に要する時間を短くできたことで、１水平走査期間を短くしフリッカレス駆動を実現できる。

本発明の第１の実施の形態による画素、ソース信号線及び電源を示した図 水平走査期間内での電圧印加期間と電流印加期間のタイミングを示した図 白表示及び黒表示時に対する出力電流の電圧印加期間依存性を示した図 本発明の第３の実施の形態におけるソースドライバ部、電源部およびソース信号線の関係を示した図 ソース信号線からある画素への電流書き込み時の等価回路及び画素内のトランジスタの電流電圧特性及びソース信号線の波形を示した図 本発明の第３および第６の実施の形態におけるソースドライバ部の構成を示した図 本発明の第４の実施の形態におけるコントローラ及びソースドライバ部のブロック図 本発明の実施の形態における表示装置を組み込んだテレビを示した図 本発明の第５の実施の形態におけるソース信号線電流に対応した電圧を発生させるためのブロック図 本発明の第６の実施の形態におけるソース信号線に流れる電流の波形を示した図 本発明の第６の実施の形態におけるソース信号線に流れる電流の波形を立ち上がり時及び立ち下がり時に従来例と比較し示した図 本発明の第７の実施の形態におけるソースドライバのブロック図と画素部の構成を示した図 本発明の第７の実施の形態におけるタイミングチャート 本発明の実施の形態における表示装置を組み込んだ携帯情報端末の図 画素がカレントミラー構成となった場合の本発明の実施の形態を示した図 従来の表示装置の構成を示した図 ゲート信号線の走査時間を変化させた場合の入力電流と出力電流の関係を示した図 表示色の違いによる有機発光素子の電圧−輝度特性及び電流密度−輝度特性の違いを示した図

１０ 電流源
１１ ソース信号線
１２ ゲート信号線１
１３ ゲート信号線２
１４ 蓄積容量
１５ ＥＬ電源線
１６ ＥＬ素子
１７ スイッチング素子
１８ 電圧源
１９ 電源切り替え手段
２０ 浮遊容量

Claims (6)

1. 互いに交差するように配列された複数のゲート信号線及び複数のソース信号線、並びに
   前記ゲート信号線と前記ソース信号線の交点に対応してＥＬ素子が形成された画素を有す
   る表示画面と、
   前記画素ごとに形成され、前記ＥＬ素子に第１の電流を供給する駆動用トランジスタと
   、
   前記ソース信号線に接続され、前記駆動用トランジスタに供給する第２の電流を発生す
   る電流発生回路と、
   前記第２の電流によって前記駆動用トランジスタのゲート‐ソース間に生じる電圧を保
   持する保持容量と、
   前記ソース信号線に接続され、前記ソース信号線に電圧を印加する電圧発生回路と、
   前記電流発生回路または前記電圧発生回路を選択する選択回路と、
   を具備し、
   前記電圧発生回路は、水平走査期間の始めに、前記ソース信号線を含む前記第２の電流
   が流れる経路を介して前記駆動用トランジスタのゲートに、表示階調に応じて表示階調毎
   に定められた電圧値を印加し、
   前記電流発生回路は、前記電圧発生回路が前記表示階調に応じて表示階調毎に定められ
   た電圧値を印加した後に、前記ソース信号線に表示階調に応じて表示階調毎に定められた
   前記第２の電流を供給し、
   前記駆動用トランジスタが供給する前記第１の電流の大きさは、前記第２の電流の大き
   さに基づいて設定される、
   アクティブマトリックス型表示装置。
   
2. 前記第１の電流が流れる経路に形成された第１のスイッチ用トランジスタと、前記第２
   の電流が流れる経路に形成された第２のスイッチ用トランジスタとを更に具備し、
   前記第１のスイッチ用トランジスタと前記第２のスイッチ用トランジスタとは独立して
   導通、非導通制御できるように構成されている、請求項１記載のアクティブマトリックス
   型表示装置。
   
3. 前記第１の電流は、表示階調に応じた電流である、請求項１記載のアクティブマトリッ
   クス型表示装置。
   
4. 前記電圧発生回路は、水平走査期間の１％以上５０％以下の期間において前記ソース信号
   線に電圧を印加するように構成されている、請求項１記載のアクティブマトリックス型表
   示装置。
   
5. 前記駆動用トランジスタのソースがＥＬ電源線に接続され、前記ＥＬ電源線にテスト用
   トランジスタのソースが接続され、前記ソース信号線に前記テスト用トランジスタのゲー
   ト及びドレインが接続され、
   前記ソース信号線に電流を流し、前記ソース信号線の電位を電圧検出手段で検出した結
   果に基づいて、前記電圧発生回路が、その発生する電圧値を設定する、請求項２記載のア
   クティブマトリックス型表示装置。
   
6. 前記表示画面の一部の領域のみにおいて画像表示を行うパーシャル表示モードのときに
   は表示ライン数を少なくし、フレームレート周波数を下げるソースドライバを含む、請求
   項１記載のアクティブマトリックス型表示装置。

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