JP6914732B2

JP6914732B2 - 発光装置及び撮像装置

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Description

本発明は、発光装置、または撮像装置に関するものであり、例えば、有機ＥＬ素子を有する発光装置、または該発光装置を有する撮像装置に関する。

特許文献１には、スイッチングトランジスタによって、有機ＥＬ素子のアノードにＶｓｓ＜Ｖｔｈｅｌ＋Ｖｃａｔｈを満たす電圧Ｖｓｓを選択的に供給することが記載されている。引用文献１では、このようにして、有機ＥＬ素子に逆バイアスを印加している。また引用文献１には、駆動トランジスタにおける画素ごとの閾値ばらつきを補正する閾値補正処理が開示されている。また、特許文献２では、発光素子の容量に発光閾値以下の電荷を予め充電する電気回路を設け、発光開始までの時間を短縮することが開示されている。

特開２０１０−１４５５７９ＷＯ０２／０７５７１０

近年、発光装置は表示装置に適用されている。発光素子の駆動を高速化することで、表示装置において、滑らかに動画を表示する、また、撮影画像のイメージをより正確に表示することができる。特許文献１や特許文献２には、有機発光装置をより高速に駆動することについての示唆はない。

本発明の一様態は、発光素子と、前記発光素子にソースまたはドレインの一方が接続された第１トランジスタと、前記第１トランジスタと前記発光素子の間のノードに接続された第２トランジスタと、前記第１トランジスタのゲートと信号線の間に接続された第３トランジスタと、前記第１トランジスタの前記ソースまたはドレインの他方と電源配線の間に接続された第４トランジスタと、を有し、前記ノードは、前記第２トランジスタを介して、少なくとも第１電位及び前記第１電位と異なる第２電位となる端子に接続されており、前記端子の電位を前記第１電位とするか前記第２電位とするかを制御する電位制御回路を有し、前記第２電位は、前記第１電位と前記電源配線の電位との間の電位であり、前記電位制御回路は、前記第１トランジスタの前記ゲート及び前記第１トランジスタの前記ソースまたはドレインの前記一方との間の電圧が前記第１トランジスタの閾値電圧である期間において、前記端子の電位を前記第１電位とし、前記第１電位を供給した後、前記発光素子を発光させるまでに、前記端子の電位を前記第２電位とするように構成される発光装置に関する。

また、本発明の一様態は、発光素子と、前記発光素子の駆動を制御する駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの閾値に応じた電圧を補償する閾値補正部と、前記駆動トランジスタと前記発光素子の間のノードの電位を設定する電位設定部と、を有し、前記閾値に応じた電圧を補償する際、前記ノードの電位を、第１電位とし、前記補償の後、前記発光素子の発光前に、前記ノードの電位を前記第１電位とは異なる第２電位とする発光装置に関する。

発光装置の駆動の高速化を図ることができる。

実施の形態１に係る発光装置の一部の一例のシステム図実施の形態１に係る発光装置の画素の一例の回路図実施の形態１に係る発光装置の駆動タイミング波形図実施の形態１に係る別の発光装置の一部の一例のシステム図実施の形態１に係る別の発光装置の画素の一例の回路図実施の形態２に係る電子機器の一例を説明する図

以下、図面を参照しながら本実施の形態にかかる発光装置について説明する。なお以下の実施の形態は、いずれも本発明の一例を示すのであり、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態などは、本発明を限定するものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１に係る有機発光装置の一部の一例の概略を示すシステム図である。図２は、図１の有機発光装置が有する画素の一例の回路図、図３は、図２に示す画素の駆動の一例を示すタイミング波形図である。

以下では、有機発光素子の陽極に駆動トランジスタが接続され、トランジスタが全てＰ型トランジスタである場合について説明するが、本発明の有機発光装置はこれに限定されない。極性、及び導電型が全て逆であってもよい。また、駆動トランジスタはＰ型トランジスタであり、他のトランジスタはＮ型トランジスタであってもよく、適宜、導電型と極性に合わせて、供給される電位や接続、駆動を変更すれば良い。また、各図面において同じ符号が付されている部分は、同じ素子を指す。

図１に示すように、有機発光装置１０１の一例である有機ＥＬ表示装置は画素アレイ部１０３と、画素アレイ部１０３の周辺に配置された駆動部と、を有する。画素アレイ部１０３は、行列状に２次元配置された複数の画素１０２を有し、各画素１０２は、有機発光素子２０１（図２に示す）を有する。有機発光素子２０１は、２つの電極の間に発光層を含む有機層を有する。有機層は、発光層以外に、正孔注入層、正孔輸送層、電子注入層、電子輸送層の１つまたは多数を適宜有していてもよい。

駆動部は、各画素１０２を駆動するための回路である。例えば、駆動部としては、書き込み走査回路１０４、発光駆動走査回路１０５、電位制御回路１０６、信号出力回路１０７、及び充電走査回路１１２を有する。画素アレイ部１０３において、行方向に沿って、第１走査線１０８、第２走査線１０９、第３走査線１１０、及び第４走査線１１３が画素行ごとに配されている。また、列方向に沿って、信号線１１１が画素列ごとに配されている。

第１走査線１０８は、書き込み走査回路１０４において、対応する行の出力端に接続され、第２走査線１０９は、発光駆動走査回路１０５の出力端に接続されている。第３走査線１１０は、電位制御回路１０６の出力端に接続され、第４走査線１１３は、充電走査回路１１２に接続されている。また、信号線１１１は、信号出力回路１０７の出力端に接続されている。

書き込み走査回路１０４は、画素アレイ部１０３の各画素１０２への映像信号の書き込み時及び閾値補正時、第１走査線１０８に書き込み走査信号を供給する。発光駆動走査回路１０５は、画素１０２を駆動し発光させるための発光駆動信号を第２走査線１０９に供給する。

電位制御回路１０６は、後述の閾値補正時、及び充電動作時に、有機発光素子２０１と駆動トランジスタ２０２の接続部（ノードＮ）に設定する電位に応じた電流を第３走査線１１０に供給する。充電走査回路１１２は、充電動作等のための電流の供給を制御する充電制御信号を第４走査線１１３に供給する。信号出力回路１０７は、輝度情報に応じた電圧（以下、信号電圧Ｖｓｉｇ）を有する輝度信号と、基準電圧Ｖｏｆｓを有する基準電圧信号のいずれか一方を適宜選択して出力する。

図２に示すように、画素１０２は、有機発光素子２０１、駆動トランジスタ２０２、書き込みトランジスタ２０３、発光駆動トランジスタ２０４、第１容量素子２０６、第２容量素子２０７、及び電位設定部２１０を有する。本実施の形態では、電位設定部２１０が、第３走査線１１０に接続される端子Ａと、充電トランジスタ２０５を有する例を示す。

ここで、トランジスタと容量素子の総数や、トランジスタの導電型の組み合わせに関しては、あくまで一例に過ぎず、本構成に限定されるものではない。また素子Ａと素子Ｂの間にトランジスタが接続される、という場合、素子Ａと素子Ｂの一方にトランジスタのソースまたはドレインの一方が接続され、素子Ａと素子Ｂの他方にトランジスタのソースまたはドレインの他方が接続される。よって、素子Ａと素子Ｂの一方にトランジスタのゲートが接続され、素子Ａと素子Ｂの他方にトランジスタのソース及びドレインの一方が接続され、素子Ａと素子Ｂの一方にソース及びドレインの他方が接続されないものは含まない。

具体的な構成としては、駆動トランジスタ２０２のソース及びドレインの一方（図２ではドレイン）は、有機発光素子２０１の第１電極に接続されている。有機発光素子２０１の第２電極は、第１電源電位２０８（以下、Ｖｓｓ）に接続されている。充電トランジスタ２０５のソース及びドレインの一方は、第１トランジスタのドレインと有機発光素子２０１の間のノードＮに接続されている。ノードＮは、充電トランジスタ２０５を介して、第３走査線１１０に接続されている端子Ａ（電位Ｖｃｈａｒ）に接続されている。充電トランジスタ２０５のゲート部は第４走査線１１３に接続されている。

書き込みトランジスタ２０３のソース及びドレインの一方は、駆動トランジスタ２０２のゲートに接続され、書き込みトランジスタ２０３のソース及びドレインの他方は、信号線１１１に接続されている。書き込みトランジスタ２０３のゲートは、第１走査線１０８に接続されている。

発光駆動トランジスタ２０４のソース及びドレインの一方（ここではドレイン）は駆動トランジスタ２０２のソース及びドレインの他方に接続されている。発光駆動トランジスタ２０４の他方（ここではソース）は第２電源配線２０９（電源電位Ｖｄｄ）に接続されている。発光駆動トランジスタ２０４のゲートは、第２走査線１０９に接続されている。

ここで、端子Ａの電位Ｖｃｈａｒは、少なくとも、電位Ｖｃｈａｒ１と電位Ｖｃｈａｒ２を選択可能である。すなわち、端子Ａは、電位制御回路１０６により、電位Ｖｃｈａｒ１及び電位Ｖｃｈａｒ２を供給可能な端子である。電位Ｖｃｈａｒ１と電位Ｖｃｈａｒ２は互いに異なる値であり、ここでは、ノードＮが有機発光素子２０１の陽極に接続されているため、電位Ｖｃｈａｒ１は電位Ｖｃｈａｒ２よりも低い電位である。

また、第１容量素子２０６は、駆動トランジスタ２０２のゲートとソースの間に接続されている。第１容量素子２０６は、寄生容量であっても良いが、発光期間において安定的に有機発光素子２０１を駆動するために十分な容量値となる構成が好ましい。よって、第１容量２０６はＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）構造を有していてもよい。第１容量素子２０６は、例えば、駆動トランジスタ２０２のゲートに接続された導電層と、駆動トランジスタ２０２及び発光駆動トランジスタ２０４の接続部に接続された導電層と、該２つの導電層の間に配される絶縁層と、を有する。

第２容量素子２０７は、駆動トランジスタ２０２のソースと電源配線２０９の間に接続されている。第２容量素子２０７は、寄生容量であってもよいが、ＭＩＭ構造を有していてもよい。第２容量素子２０７は、例えば、駆動トランジスタ２０２及び発光駆動トランジスタ２０４を接続する配線に接続された導電層と、発光駆動トランジスタ２０４のソースに接続された配線に接続された導電層と、該２つの導電層の間に配される絶縁層と、を有する。

第１容量素子２０６及び第２容量素子２０７の導電層として、金属以外に、ポリシリコンや拡散層を用いてもよい。また、第１容量素子２０６を寄生容量とする場合には、駆動トランジスタ２０２のゲート―ドレイン間容量を用いることができる。

駆動トランジスタ２０２は、有機発光素子２０１の発光時、サブスレッショルド領域で動作するように設計されている。これにより、駆動トランジスタ２０２は、電源配線２０９から発光駆動トランジスタ２０４を介して電流の供給を受けて有機発光素子２０１を電流駆動にて駆動し発光させる。より具体的には、駆動トランジスタ２０２は、サブスレッショルド領域で動作することにより、ゲート電圧、すなわち、第１容量素子２０６に保持されている輝度信号の信号電圧Ｖｓｉｇに応じた電流値の駆動電流を有機発光素子２０１に供給する。これにより、有機発光素子２０１を電流駆動することによって発光させる。

書き込みトランジスタ２０３は、書き込み走査回路１０４から第１走査線１０８を通してゲートに印加される書き込み走査信号に応答して導通状態となる。これにより、書き込みトランジスタ２０３は、信号線１１１を介して信号出力回路１０７ら供給される輝度情報に応じた映像信号の信号電圧Ｖｓｉｇまたは基準電圧Ｖｏｆｓをサンプリングして画素１０２に書き込む。この書き込まれた信号電圧Ｖｓｉｇまたは基準電圧Ｖｏｆｓは、駆動トランジスタ２０２のゲートに印加されるとともに第１容量素子２０６に保持される。

発光駆動トランジスタ２０４は、発光駆動走査回路１０５から第２走査線１０９を介してゲートに印加される発光駆動信号に応答して導通状態になることで、電源配線２０９から駆動トランジスタ２０２への電流の供給を許容する。これにより、上述したように、駆動トランジスタ２０２による有機発光素子２０１の発光が可能になる。すなわち、発光駆動トランジスタ２０４は、有機発光素子２０１の発光／非発光を制御するトランジスタとしての機能を持っている。

このようにして、発光駆動トランジスタ２０４のスイッチング動作により、有機ＥＬ素子２０１が非発光状態となる期間（非発光期間）を設け、有機ＥＬ素子２０１の発光期間と非発光期間との割合を制御することができる（いわゆる、デューティ制御）。このデューティ制御により、１フレーム期間に亘って画素１０２が発光することに伴う残像ボケを低減でき、特に動画の画品位をより優れたものとすることができる。

充電トランジスタ２０５は、充電走査回路１１２から第４走査線１１３を介してゲートに印加される充電制御信号に応答して導通状態になる。これにより、有機発光素子２０１の電極への、電位Ｖｃｈａｒ１または電位Ｖｃｈａｒ２に応じた電流の供給／非供給を制御する。充電トランジスタ２０５のソース及びドレインの一方には、電位制御回路１０６から第３走査線１１０を介して端子Ａより、電位Ｖｃｈａｒの信号が供給される。端子Ａには、電位Ｖｃｈａｒとして、上述の通り、少なくとも電位Ｖｃｈａｒ１及び電位Ｖｃｈａｒ１より電位の高い電位Ｖｃｈａｒ２が選択的に供給されている。

有機発光素子２０１である有機ＥＬ（ＯｒｇａｎｉｃＥｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）素子の発光時には、駆動トランジスタ２０２に流れる電流量を輝度に応じて変化させる。これにより、有機発光素子２０１の電極の容量を所定電位まで充電し、有機発光素子２０１の２つの電極間の電位差に応じた電流を流す。これによって、有機発光素子が所定の輝度の発光を行う。すなわち、輝度に応じた電流を有機発光素子２０１に流すため、有機発光素子２０１の電極の電位（図２のノードＮの電位）を制御する。

この時、特に、低輝度においては、駆動トランジスタに流れる電流量が小さいため、有機発光素子２０１の容量を所定電位まで充電する迄に時間がかかってしまい、入力信号に対する輝度の応答性が悪化してしまう。そこで、本実施形態では、電位設定部２１０を配し、有機発光素子２０１の発光前に、有機発光素子２０１の電極に対し、電位Ｖｃｈａｒ２に対応する電流を供給し、充電しておく。これにより、輝度信号に対応する信号電圧Ｖｓｉｇが駆動トランジスタ２０２のゲートに印加され、発光駆動トランジスタ２０４がオン状態となったとき、有機発光素子２０１の電極の充電時間を低減することができる。

具体的には、図２においては、充電動作時、有機発光素子２０１の電極に、充電トランジスタ２０５を介して端子Ａの電位Ｖｃｈａｒ２を供給する。これにより、発光駆動トランジスタ２０４がオン状態に切り替わった後、有機発光素子が発光するまでの時間を短くすることができる。この時の端子Ａの電位Ｖｃｈａｒ２は、輝度信号に応じた電圧に近いほど応答の高速化が可能となる。

一方、充電動作は、非発光期間の一部のため、端子Ａの電位Ｖｃｈａｒ２は、有機発光素子２０１が発光しない、または画像として非発光の仕様の範囲内の値とすることが好ましい。すなわち、発光したとしても、使用者が非発光と認識する範囲での発光とすることが好ましい。よって、充電動作時の端子Ａの電位Ｖｃｈａｒ２は、有機発光素子２０１の仕様の許容する範囲で高いことが好ましい。なお、有機発光素子の陰極が駆動トランジスタ２０２等に接続される構成の場合は、充電動作時の端子Ａの電位Ｖｃｈａｒ２は、有機発光素子２０１の仕様の許容する範囲で低いことが好ましい。

上記充電動作により、有機発光素子２０１の入力信号に対する応答性を向上させ、より高速に駆動することができる。

一方、製造バラツキなどにより駆動トランジスタ２０２の閾値が、画素毎に異なり、設計時からずれることがある。よって、共通の輝度信号に応じた信号電圧Ｖｓｉｇを供給していても、画素毎に有機発光素子２０１の電極（ノードＮ）の電位が異なることで有機発光素子２０１を流れる電流値が異なり、発光の輝度が設定値と異なることがある。

そこで、各画素における駆動トランジスタ２０２の閾値分の電圧を、輝度信号入力前に駆動トランジスタ２０２のゲート―ソース間で保持させておく、閾値補正動作を行う。これにより、各画素における駆動トランジスタ２０２の設計値からのずれ（画素間での閾値電圧のバラツキ）を低減、なくすことができ、所望の輝度に応じた電圧を有機発光素子２０１の電極に印加することができる。

ここで、閾値補正動作では、発光駆動トランジスタ２０４及び充電トランジスタ２０５を介して、電源配線２０９と端子Ａの間で電流を流し、発光駆動トランジスタ２０４をオフ状態とする。これにより、駆動トランジスタ２０２のゲート―ソース間の電圧が静定するまで、すなわち略一定の値となるまで、充電トランジスタ２０５を介して電流が流れ、閾値補正が行われる。

駆動トランジスタ２０２は、飽和領域で動作するように設定されているが、チャネル長変調効果により、ソース―ドレイン間の電圧が大きくなると流れる電流量が大きくなる。図２においては、閾値補正時に端子Ａの電位Ｖｃｈａｒが高いと、駆動トランジスタ２０２のソース―ドレイン間の電圧が小さく、静定するまでに時間がかかる。よって、閾値補正時の端子Ａの電位Ｖｃｈａｒ１は、低いことが好ましい。電位Ｖｃｈａｒ１が低いことで、駆動トランジスタ２０２のソース−ドレイン間の電圧を大きくすることができる。

したがって、本実施の形態では、閾値補正時と充電動作時、それぞれに合わせて端子Ａの電位Ｖｃｈａｒｔが異なる値となるよう、電位制御回路１０６で制御する。図２に示す有機発光装置では、端子Ａの電位を電位Ｖｃｈａｒ１とし、充電動作時には、端子Ａの電位を電位Ｖｃｈａｒ１より高いＶｃｈａｒ２とする。これにより、閾値補正時、充電動作時、それぞれの期間において、有機発光装置の駆動を高速化することができる。

本実施の形態における、有機発光装置の具体的な駆動方法について、図３を用いて説明する。

図３のタイミング波形図において、時刻ｔ１以前は、前のフレームにおける有機発光素子２０１の発光期間である。発光期間では、発光駆動トランジスタ２０４はオン状態、書き込みトランジスタ２０３及び充電トランジスタ２０５はオフ状態である。

時刻ｔ１から、新しいフレームとなる。時刻ｔ１において、発光駆動トランジスタ２０４がオフ状態となることにより、電源配線２０９から駆動トランジスタ２０２を介して有機発光素子２０１に電流が供給されなくなり、有機発光素子２０１は消光する。また、有機発光素子２０１が消光するまで駆動トランジスタ２０２のソース電位、及び駆動トランジスタ２０２のソースと第１容量素子２０６を介して接続されている駆動トランジスタ２０２のゲート電位が下がる。

時刻ｔ２では、充電トランジスタ２０５がオン状態となることで、駆動トランジスタ２０２のソースと端子Ａの間で電流が流れる。本実施の形態において、充電トランジスタ２０５の閾値電圧は他のトランジスタより高く設定され、充電トランジスタ２０５は、線形領域で動作するよう設定されている。この時、発光駆動トランジスタ２０４はオフ状態であるため、駆動トランジスタ２０２のソース電位、ゲート電位、及び有機発光素子２０１の電極（ここでは陽極）の電位は下がる。有機発光素子２０１の陽極及び駆動トランジスタ２０２のドレインは、端子Ａと略同じ電位Ｖｃｈａｒ１となる。

時刻ｔ３では、信号線１１１の電位が、信号出力回路１０７により、信号電圧Ｖｓｉｇから基準電圧Ｖｏｆｓに切り替わる。時刻ｔ４では、発光駆動トランジスタ２０４が再びオン状態となる。これにより、電源配線２０９から駆動トランジスタ２０２、及び充電トランジスタ２０５を介して端子Ａに電流が流れる。本実施の形態では、発光駆動トランジスタ２０４のゲートには、十分に低い電圧が与えられ、発光駆動トランジスタ２０４は、線形領域で動作し、スイッチとして機能するよう設定されている。よって、発光駆動トランジスタ２０４がオン状態のとき、駆動トランジスタ２０２のソースには、電源配線２０９と略同じ電源電圧Ｖｄｄが印加される。

これにより、駆動トランジスタ２０２のゲートの電位も上昇するが、充電トランジスタ２０５がオン状態のため、有機発光素子２０１の陽極の電位は、ほとんど上昇しない。

時刻ｔ５において、書き込みトランジスタ２０３がオン状態となることによって、信号線１１１の基準電圧Ｖｏｆｓが、書き込みトランジスタ２０３を介して駆動トランジスタ２０２のゲートに書き込まれる。書き込みトランジスタ２０３がオン状態のとき、書き込みトランジスタ２０３のゲートには十分低い電圧が印加され、書き込みトランジスタ２０３は、線形領域で動作する。よって、書き込みトランジスタ２０３も、スイッチとして機能するため、駆動トランジスタ２０２のゲートには、信号線１１１からの基準電圧Ｖｏｆｓと略同じ電圧が印加される。

このように、駆動トランジスタ２０２のゲート電位を基準電位Ｖｏｆｓに初期化する期間が、閾値補正準備期間である。この時、駆動トランジスタ２０２のソースの電位は、略Ｖｄｄである。

時刻ｔ６では、発光駆動トランジスタ２０４がオフ状態となることによって、駆動トランジスタ２０２のソースの電位が、電源電位Ｖｄｄから、基準電圧Ｖｏｆｓから駆動トランジスタ２０２の閾値電圧Ｖｔｈを減算した電位（Ｖｏｆｓ−Ｖｔｈ）まで変化する。これにより、第１容量素子２０６には駆動トランジスタ２０２の閾値電圧Ｖｔｈが保持される。このように、各画素１０２において、駆動トランジスタ２０２の閾値電圧Ｖｔｈを駆動トランジスタ２０２のゲート―ソース間電圧とする（ここでは、第１容量素子２０６に保持する）期間（時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間）が、閾値補正期間である。

よって、発光駆動トランジスタ２０４は、駆動トランジスタ２０２の閾値電圧を補償する閾値補正部として機能する。図３に示す例では、発光駆動トランジスタ２０４及び第１容量２０６が、閾値補正部として機能している。

時刻ｔ７では、書き込みトランジスタ２０３がオフ状態となる。本実施の形態では、時刻ｔ１から時刻ｔ７までの全ての期間に渡って、端子Ａの電位Ｖｃｈａｒが電位Ｖｃｈａｒ１である例について説明する。しかし、本実施の形態の有機発光装置１０１は、これに限定されない。

例えば、端子Ａの電位Ｖｃｈａｒは、閾値補正期間である時刻ｔ６から時刻ｔ７の期間の少なくとも一部において、電位Ｖｃｈａｒ１であればよい。好ましくは、充電トランジスタ２０５及び書き込みトランジスタ２０３がオン状態において発光駆動トラジスタ２０４がオフ状態に切り替わる際（時刻ｔ６）、端子Ａの電位を電位Ｖｃｈａｒ１とする。これにより、有機発光素子２０１をより高速に駆動することができる。

こうすることで、閾値補正期間において、端子Ａの電位が電位Ｖｃｈａｒ２である場合に比べ、駆動トランジスタ２０２のゲート―ソース間の電圧を早く静定できる。よって、有機発光装置１０１の駆動を高速化することができる。

時刻ｔ８では、信号出力回路１０７によって、信号線１１１からの信号の電位が基準電圧Ｖｏｆｓから信号電圧Ｖｓｉｇに切り替えられる。

時刻ｔ９では、書き込みトランジスタ２０３と充電トランジスタ２０５がオン状態となり、また、端子Ａの電位が電位Ｖｃｈａｒ１から、電位Ｖｃｈａｒ１より高いＶｃｈａｒ２に切り替えられる。書き込みトランジスタ２０３がオン状態となることで、輝度信号の信号電圧Ｖｓｉｇが、書き込みトランジスタ２０３を介して駆動トランジスタ２０２のゲートに書き込まれる。このように、駆動トランジスタ２０２のゲートの電位を信号電圧Ｖｓｉｇに設定する期間が、信号書き込み期間である。

端子Ａの電位を、電位Ｖｃｈａｒ２とし、充電トランジスタ２０５をオン状態とすることで、電位Ｖｃｈａｒ２が充電トランジスタ２０５を介して、有機発光素子２０１の陽極に書き込まれる。上述の通り、電位Ｖｃｈａｒ２は、電位Ｖｃｈａｒ１と、有機発光素子２０１の陽極に発光期間に供給される電位の間の電位である。このように、有機発光素子２０１の陽極の電位を、駆動トランジスタ２０２の閾値補正後、有機発光素子２０１の発光開始前に、電位Ｖｃｈａｒ２に設定する期間（時刻ｔ９から時刻ｔ１０までの期間）が、充電期間である。

すなわち、閾値補正期間の後、発光駆動トランジスタ２０４がオン状態となる前であって、充電トランジスタ２０５がオン状態からオフ状態に切り替わる際、端子Ａの電位をＶｃｈａｒ２とする。これにより、発光前に、有機発光素子２０１の陽極の電位を、予め電位Ｖｃｈａｒ１と発光期間での有機発光素子２０１の陽極の電位の間とすることができる。よって、発光期間における有機発光素子２０１の発光開始を早めることができ、有機発光装置１０１をより高速に駆動することができる。

時刻ｔ１０では、書き込みトランジスタ２０３と充電トランジスタ２０５が再びオフ状態となり、端子Ａの電位は、電位Ｖｃｈａｒ２から電位Ｖｃｈａｒ１へ切り替えられる。本実施の形態では、信号書き込み期間と、充電期間が一致しているが、充電期間は、閾値補正期間と発光期間の間の少なくとも１部の期間であれば良い。

端子Ａの電位を電位Ｖｃｈａｒ１から電位Ｖｃｈａｒ２に切り替えるとき、駆動トランジスタ２０２のゲートがフローティングになっていると、駆動トランジスタ２０２のゲート―ソース間容量により電位が変動する。よって、図３に示すように、書き込みトランジスタ２０３がオン状態の期間と端子Ａの電位が電位Ｖｃｈａｒ２となる期間は重なっていることが好ましい。

時刻ｔ１１では、発光駆動トランジスタ２０４がオン状態となることによって、電源配線２０９から駆動トランジスタ２０２を介して有機発光素子２０１に電流が供給される。これにより、有機発光素子２０１の陽極の電位が電位Ｖｃｈａｒ２から輝度信号に応じた電位Ｖｅｍｉｔへ遷移し、有機発光素子２０１が発光する。

有機発光素子２０１の陽極の電位が電位Ｖｃｈａｒ２から電位Ｖｅｍｉｔへ遷移する迄にかかる時間は、電位Ｖｃｈａｒ２が電位Ｖｅｍｉｔに近しいほど短縮可能となる。よって、充電動作を行うことで、有機発光装置１０１の、入力信号に対する輝度の応答性を向上させることができる。

電位Ｖｃｈａｒ２は、有機発光素子２０１の陰極の電位（Ｖｃａｔｈ）に発光閾値（Ｖｔｈｅｌ）を足した電位（Ｖｃａｔｈ＋Ｖｔｈｅｌ）以上の電位であっても良いが、電位（Ｖｃａｔｈ＋Ｖｔｈｅｌ）以下の電位であることが好ましい。電位Ｖｃｈａｒ２を、電位（Ｖｃａｔｈ＋Ｖｔｈｅｌ）以下の電位とすることで、非発光期間中に有機発光素子が発光するのを抑制できる。

また、駆動トランジスタ２０２を流れる電流は、信号電圧Ｖｓｉｇが同じであれば、時刻ｔ６から時刻ｔ７における閾値補正処理によって、各画素１０２の駆動トランジスタ２０２の閾値ばらつきによらず、一定となる。よって、高品質な表示を実現することができる。時刻ｔ１から時刻ｔ１１までが、非発光期間である。

時刻ｔ１２では、信号線１１１の電位が信号電位Ｖｓｉｇから基準電位Ｖｏｆｓに切り替えられる。この時、書き込みトランジスタ２０３はオフ状態のため、駆動トランジスタ２０２を介して有機発光素子２０１に供給される電流は変化しない。よって、有機発光素子２０１は、一定輝度の発光を保つ。

本実施の形態の有機発光装置は、駆動トランジスタ２０２と有機発光素子の間のノードＮに接続された電位設定部２１０を有し、電位設定部２１０は、ノードＮに少なくとも２つの異なる電位を設定できる。具体的には、有機発光装置は、端子Ａと、有機発光素子２０１及び駆動トランジスタ２０２の間のノードＮと端子Ａとの間に配された充電トランジスタ２０５と、を有する。本実施の形態において、端子Ａは、ノードＮに、少なくとも異なる２つの電位を設定するための電位に設定される。

上記構成とすることで、閾値補正期間と充電期間それぞれに適した電位を、有機発光素子２０１及び駆動トランジスタ２０２に供給することができる。これにより、閾値補正期間には、駆動トランジスタ２０２のゲート―ソース間電圧の静定時間を短くしながら、充電期間には、有機発光素子２０１の発光までの期間を短くすることができる。よって、有機発光装置をより高速に駆動することができる。

本実施の形態では、駆動トランジスタ２０２が有機発光素子２０１の陽極に接続される例について説明したが、他の構成であってもよい。例えば、駆動トランジスタ２０２が有機発光素子２０１の陰極に接続され、駆動トランジスタ２０２がＮ型トランジスタであってもよい。この場合、充電期間において、有機発光素子２０１の陰極には、輝度信号に対応する電位に近い、できるだけ低い電圧を印加することが好ましい。よって、充電期間における端子Ａの電位を、閾値補正期間における端子Ａの電位Ｖｃｈａｒ１より低い電位Ｖｃｈａｒ２とする。これにより、上記同様、有機発光装置をより高速に駆動することができる。

図４及び図５に示すように、充電トランジスタ２０５のゲートを第４走査線１１３ではなく、第１走査線１０８に接続する構成としてもよい。この場合、閾値補正準備期間の前に端子Ａの電位が電位Ｖｃｈａｒ２となる期間が生じるが、閾値補正期間では端子Ａの電位は電位Ｖｃｈａｒ１となる。よって、閾値補正期間での駆動トランジスタ２０２のゲート―ソース間の電圧の静定時間を短くするという上記効果は損なわない。

また、非発光期間の書き込みトランジスタ２０３及び充電トランジスタ２０５がオン状態となる期間において、有機発光素子２０１の陽極に電位Ｖｃｈａｒ１より高い電位Ｖｃｈａｒ２が印加されることになる。しかし、電位Ｖｃｈａｒ２が、有機発光装置１０１の非発光時の輝度の仕様を超えない値であれば、表示装置としての使用に影響はでない。

充電トランジスタ２０５のゲートが第１走査線１０８に接続される場合には、第４走査線１１３及び充電走査回路１１２が不要となるため、有機発光装置１０１の小型化、または画素領域の大型化を図ることができる。

また、本実施の形態では、電位設定部２１０は、２つ以上の電位を有機発光素子２０１に供給可能な端子Ａと、有機発光素子２０１及び駆動トランジスタ２０２の間と、端子Ａとの間に接続された充電トランジスタ２０５を有する。しかし、電位設定部２１０は、これに限定されない。例えば、充電トランジスタ２０５のゲートに印加する電圧を制御する構成としてもよい。この場合、充電期間において発光駆動トランジスタ２０４がオフ状態のとき、有機発光素子２０１の陽極の電位を電位Ｖｃｈａｒ２とするため、有機発光素子２０１の陽極と端子Ａとの間で電流が流れる必要がある。よって、電位設定部２１０は、充電トランジスタ２０５及び端子Ａに加え、有機発光素子２０１と充電トランジスタ２０５の間と、電源配線との間に接続されたトランジスタを有していてもよい。

本実施の形態では、有機発光素子２０１を有する有機発光装置の例について説明したが、有機発光素子２０１の代わりに無機発光素子を有する無機発光装置であってもよい。この場合でも、駆動の高速化を図ることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態では、実施の形態１に記載の有機発光装置を電子機器に適用する例について図６を用いて説明する。

上述した撮像素子をデジタルカメラに適用した実施形態について図６を用いて説明する。レンズ部９０１は被写体の光学像を撮像素子９０５に結像させる撮像光学系であり、フォーカスレンズや変倍レンズ、絞りなどを有している。レンズ部９０１におけるフォーカスレンズ位置、変倍レンズ位置、絞りの開口径などの駆動はレンズ駆動装置９０２を通じて制御部９０９によって制御される。

メカニカルシャッタ９０３はレンズ部９０１と撮像素子９０５の間に配置され、駆動はシャッタ駆動装置９０４を通じて制御部９０９によって制御される。撮像素子９０５は、レンズからの光が入射するように配され、複数の画素によってレンズ部９０１で結像された光学像を画像信号に変換する。

信号処理部９０６は撮像素子９０５から出力される画像信号が入力され、画像信号にＡ／Ｄ変換、デモザイク処理、ホワイトバランス調整処理、符号化処理などを行う。信号処理部９０６はまた、撮像素子９０５の出力する画像信号から得られる信号に基づいて位相差検出方式でデフォーカス量および方向を検出する焦点検出処理も実施する。

タイミング発生部９０７は撮像素子９０５及び信号処理部９０６に、各種タイミング信号を出力する。制御部９０９は、例えばメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）とマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）を有し、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵが実行して各部を制御することにより、デジタルカメラの各種機能を実現する。制御部９０９が実現する機能には、自動焦点検出（ＡＦ）や自動露出制御（ＡＥ）が含まれる。制御部９０９は、撮像素子９０５から出力された信号に基づいた信号が入力され、また、表示部９１２に電子ビューファインダー用の信号を入力する。

メモリ部９０８は制御部９０９や信号処理部９０６が画像データを一時的に記憶したり、作業領域として用いたりする。媒体Ｉ／Ｆ部９１０は例えば着脱可能なメモリカードである記録媒体９１１を読み書きするためのインターフェースである。表示部９１２は、撮影した画像やデジタルカメラの各種情報を表示するために用いられる。操作部９１３は電源スイッチ、レリーズボタン、メニューボタンなど、ユーザがデジタルカメラに指示や設定を行うためのユーザインタフェースである。

表示部９１２に、実施の形態１に記載の有機発光装置を用いることで、撮影しようとしている像をより早く表示することができる。

撮影時のデジタルカメラの動作について説明する。電源がオンされると、撮影スタンバイ状態となる。制御部９０９は、表示部９１２を電子ビューファインダーとして動作させるための動画撮影処理及び表示処理を開始する。撮影スタンバイ状態において撮影準備指示（例えば操作部９１３のレリーズボタンの半押し）が入力されると、制御部９０９は焦点検出処理を開始する。例えば、制御部９０９は、位相差検出方式により焦点検出処理を行うことができる。具体的には、複数の画素から得られるＡ像信号とＢ像信号の同種の信号をつなぎ合わせた信号波形の位相差に基づいて像ずれ量を求め、デフォーカス量と方向を得る。

そして、制御部９０９は得られたデフォーカス量と方向とから、レンズ部９０１のフォーカスレンズの移動量及び移動方向を求め、レンズ駆動装置９０２を通じてフォーカスレンズを駆動し、撮像光学系の焦点を調節する。駆動後、必要に応じてコントラスト評価値に基づく焦点検出をさらに行ってフォーカスレンズ位置を微調整しても良い。

その後、撮影開始指示（例えばレリーズボタンの全押し）が入力されると、制御部９０９は記録用の撮影動作を実行し、得られた画像データを信号処理部９０６で処理し、メモリ部９０８に記憶する。そして、制御部９０９はメモリ部９０８に記憶した画像データを、媒体制御Ｉ／Ｆ部９１０を通じて記録媒体９１１に記録する。なお、図示しない外部Ｉ／Ｆ部から画像データをコンピュータ等の外部装置に出力してもよい。

このような撮像装置の表示部９１２は、テレビなどの表示装置と比べて、単位画素あたりの面積をより小さくすることが求められる。よって、各画素の小型化を図ることで、トランジスタのゲート長が小さくなると、チャネル長変調効果の影響が大きくなる。よって、実施の形態１に係る有機発光装置を用いることで、チャネル長変調効果による駆動トランジスタ２０２のソース―ドレイン電流の増加を利用して得られる閾値補正期間の短縮がより顕著になる。よって、より高速に表示部９１２である有機発光装置１０１を駆動することができ、表示部９１２のリアルタイム性を向上することができる。

２０１有機発光素子
２０２駆動トランジスタ
２０３書き込みトランジスタ
２０４発光駆動トランジスタ
２０５充電トランジスタ
２０６第１容量素子
２０９電源配線

Claims

発光素子と、
前記発光素子にソースまたはドレインの一方が接続された第１トランジスタと、
前記第１トランジスタと前記発光素子の間のノードに接続された第２トランジスタと、前記第１トランジスタのゲートと信号線の間に接続された第３トランジスタと、
前記第１トランジスタの前記ソースまたはドレインの他方と電源配線の間に接続された第４トランジスタと、
を有し、
前記ノードは、前記第２トランジスタを介して、少なくとも第１電位及び前記第１電位と異なる第２電位となる端子に接続されており、
前記端子の電位を前記第１電位とするか前記第２電位とするかを制御する電位制御回路を有し、
前記第２電位は、前記第１電位と前記電源配線の電位との間の電位であり、
前記電位制御回路は、
前記第１トランジスタの前記ゲート及び前記第１トランジスタの前記ソースまたはドレインの前記一方との間の電圧が前記第１トランジスタの閾値電圧である期間において、前記端子の電位を前記第１電位とし、
前記第１電位を供給した後、前記発光素子を発光させるまでに、前記端子の電位を前記第２電位とするように構成される発光装置。
前記第１トランジスタの前記ゲートと、前記第４トランジスタと前記第１トランジスタの接続部との間に接続された容量を有する請求項１に記載の発光装置。
前記第２電位は、前記第１電位と前記電源配線の電位との間の電位であり、
前記第２トランジスタ及び前記第３トランジスタがオン状態、前記第４トランジスタがオフ状態の第１の期間で、前記端子の電位は前記第１電位であり、
前記第１の期間の後、前記第４トランジスタがオン状態に切り替わる前に、前記第２トランジスタがオフ状態に切り替わるとき、前記端子の電位は前記第２電位である請求項１または２に記載の発光装置。
前記第２トランジスタ及び前記第３トランジスタがオン状態の第２の期間において、前記第４トランジスタがオフ状態に切り替わるとき、前記端子の電位は前記第１電位である請求項３に記載の発光装置。
前記第１の期間の後であって、前記第４トランジスタがオン状態に切り替わる前に、前記第３トランジスタがオン状態の期間と前記端子の電位が前記第２電位である期間が重なる請求項３または４に記載の発光装置。
前記発光素子は、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と前記第２電極の間に配される発光層を有し、
前記第２トランジスタは前記発光素子の前記第１電極に接続され、
前記第２電位は、前記発光素子の前記第１電極と前記第２電極との間の電圧が、前記発光素子の閾値電圧より小さくなる電位である請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発光装置。
前記第１トランジスタはＰ型トランジスタである請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。
前記第２トランジスタ、前記第３トランジスタ、及び前記第４トランジスタはＰ型トランジスタである請求項１乃至６のいずれか１項に記載の発光装置。
前記第１トランジスタの前記ソース及びドレインの前記一方は、前記発光素子の陽極に接続され、前記第２電位は、前記第１電位より高い請求項１乃至８のいずれか１項に記載の発光装置。
前記第２トランジスタがオン状態、及び前記第３トランジスタがオフ状態の期間において、前記第４トランジスタをオン状態に切り替え、
前記第４トランジスタをオン状態に切り替えた後、前記信号線に第３電位が供給されている状態で、前記第３トランジスタをオン状態に切り替え、
前記第３トランジスタをオン状態に切り替えた後、前記第２トランジスタをオン状態としたまま前記第４トランジスタをオフ状態に切り替え、
前記第４トランジスタをオフ状態に切り替えた後、前記第３トランジスタをオフ状態に切り替え、
前記第３トランジスタをオフ状態に切り替えた後、前記信号線の電位を前記第３電位より低く、前記発光素子の発光の輝度に対応した第４電位とし、
前記信号線の電位を前記第４電位とした後、前記第２トランジスタをオン状態及び前記第４トランジスタをオフ状態としたまま、前記第３トランジスタをオン状態に切り替え、かつ前記端子の電位を前記第１電位から前記第２電位とし、
前記第３トランジスタをオン状態に切り替えた後、前記第２トランジスタ及び前記第３トランジスタをオフ状態に切り替え、
前記第２トランジスタ及び前記第３トランジスタをオフ状態に切り替えた後、前記第４トランジスタをオン状態に切り替える請求項１乃至９のいずれか１項に記載の発光装置。
前記第３トランジスタをオン状態に切り替えた後、前記第２トランジスタ及び前記第３トランジスタをオフ状態に切り替える際、前記端子の電位を前記第２電位から前記第１電位に切り替える請求項１０に記載の発光装置。
前記容量は、前記第１トランジスタのゲートに接続された第１導電層と、前記第１トランジスタと前記第４トランジスタの接続部に接続された第２導電層と、前記第１導電層及び前記第２導電層の間に配される絶縁層と、を有する請求項２に記載の発光装置。
発光素子と、
前記発光素子の駆動を制御する駆動トランジスタと、
前記駆動トランジスタの閾値に応じた電圧を補償する閾値補正部と、
前記駆動トランジスタと前記発光素子の間のノードの電位を設定する電位設定部と、
を有し、
前記閾値に応じた電圧を補償する際、前記ノードの電位を、第１電位とし、
前記補償の後、前記発光素子の発光前に、前記ノードの電位を前記第１電位とは異なる第２電位とする発光装置。
前記第１電位、及び前記第２電位は、
前記駆動トランジスタの閾値に応じた電圧を補償する時の、前記駆動トランジスタのソースとドレインの間の電圧が、前記駆動トランジスタの閾値に応じた電圧を補償した後で前記発光素子の発光前の、前記駆動トランジスタの前記ソースとドレインの間の電圧より大きくなるような電位である請求項１３に記載の発光装置。
前記電位設定部は、ソース及びドレインの一方が端子に接続され、前記ソース及びドレインの他方が前記ノードに接続された、充電トランジスタを有し、
前記端子の電位を切り替えることで、前記第１電位及び前記第２電位を選択的に供給する請求項１３または１４に記載の発光装置。
前記ノードに接続される電極は陽極であり、前記第２電位は第１電位より高い請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の発光装置。
光が入射する撮像素子と、
前記撮像素子からの出力が入力される制御部と、
前記制御部から信号が入力される、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の発光装置と、を有する撮像装置。