JPWO2009110132A1 - アクティブ・マトリクス型表示装置 - Google Patents

Abstract

アクティブ・マトリクス型表示装置の画素回路内の発光素子駆動用トランジスタの初期バラツキおよび経時的変動による輝度ムラを低減可能とする表示装置を提供する。発光素子に流れる電流に比例する入力電流を流すことが可能な入力回路を備えた画素回路、測定回路及び階調電圧供給回路を備える。測定回路は、画素回路の各入力に１つ以上の定電流を供給可能な定電流供給回路により各画素回路の入力回路へ１つ以上の定電流を時分割で供給し、対応する電流供給回路の出力電圧をＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換データに対して所定の演算をして駆動用トランジスタの閾値及び電子移動度に関連するデータを算出して画素回路毎に記憶する。階調電圧供給回路は、表示装置に入力される階調表現データと測定回路からの電子移動度関連データとを入力して乗算し、さらに測定回路からの閾値を加算して表示用電圧を発生させて各画素回路の入力に供給する。

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス（ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）（ＥＬ）素子などを用いたアクティブ・マトリクス型の自発光表示装置（ｓｅｌｆ−ｅｍｉｓｓｉｖｅ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）に関する。より詳細には、表示データに応じた適切な輝度の階調表示（ｔｏｎｅ ｏｆ ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）を有する電流を発光素子に供給することができるアクティブ・マトリクス型の表示装置に関する。

電気光学変換物質（ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）として有機エレクトロルミネッセンス材料あるいは無機（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ）ＥＬ材料を用いた画像表示装置では、画素に書き込まれる電流に応じて電気光学変換物質での発光輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｏｆ ｅｍｉｔｔｅｄ ｌｉｇｈｔ）が変化する。ＥＬ表示パネルは、各画素に発光素子（ｅｍｉｓｓｉｖｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）を有する自発光型（ｓｅｌｆ ｅｍｉｓｓｉｖｅ ｔｙｐｅ）の表示パネルである。ＥＬ表示パネルは、液晶表示パネルに比べて、応答速度が速い、応答速度の温度依存性が少ない、色再現域が広い、自発光のために視野角（ｖｉｅｗｉｎｇ ａｎｇｌｅ）が広く視認性や発光効率も高い、コントラスト比を高くすることができる、等の利点を有する。

有機ＥＬディスプレイは、液晶ディスプレイと同じように、ドット・マトリクス方式で駆動される。しかしながら、有機ＥＬディスプレイは、各発光素子の輝度がそれに流れる電流値によって制御される、即ち有機ＥＬ素子は電流制御型であり、各セルが電圧制御型である液晶ディスプレイと大きく異なる点である。ドット・マトリクス方式の駆動には、基本的には、表示データが選択期間に書き込まれ、その後も書き込まれた値で駆動されるアクティブ・マトリクス（ａｃｔｉｖｅ ｍａｔｒｉｘ）駆動と、選択期間のみ表示データで駆動されるパッシブ・マトリクス駆動に大別することができる。アクティブ・マトリクス方式の有機ＥＬ表示パネルの基本的な回路は良く知られている。

図７は、このような１画素の等価回路の１例を示す図であり、一点鎖線内に画素回路１０を示している。この画素回路１０は、発光素子であるＥＬ素子１１、第１のトランジスタ（駆動用トランジスタ）１２、第２のトランジスタ（スイッチング用トランジスタ）１３および蓄積容量（コンデンサ）１４からなる。発光素子１１は有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子である。

画素回路１０を駆動するドライバ回路は、図示していないが、映像信号に対応する電圧の強弱で示された信号を出力し、マトリクスを駆動する液晶表示パネルのドライバ回路と構成が類似する。しかしながら、上述したように、有機ＥＬ表示パネルの駆動は、電流制御型である有機ＥＬ素子を駆動するという点で、電圧制御型である液晶ディスプレイの場合と異なっている。

図７において、ドライバ回路から、映像信号に対応する電圧信号がソース信号線１５に印加される。ゲート信号線１６（走査線）が選択状態にされると、トランジスタ１３が導通して、ソース信号線１５に印加された電圧信号がコンデンサ１４に書き込まれ、保持される。ゲート信号線１６（走査線）が非選択状態になっても、トランジスタ１２のゲート電位は、コンデンサ１４によって安定に保持される。有機ＥＬ１１は、次ぎに書き込まれるまで、書き込まれたゲート電位によって決定される電流に対応した輝度で発光を継続する。

以後、図７に示すＥＬ素子１１に電流を供給するトランジスタ１２を駆動用トランジスタ、図７に示すトランジスタ１３のようにマトリクス内の素子を選択するスイッチとして動作するトランジスタをスイッチング用トランジスタと呼ぶことにする。

アクティブ・マトリクス方式の有機ＥＬ表示パネルは、低温ポリシリコン、またはアモルファス・シリコンからなるトランジスタを用いてパネルを構成する。しかし、これらのトランジスタは、様々な理由から、一様な特性を有するように形成することは困難であり、特性に無視できないバラツキが生ずることが多い。有機ＥＬ素子は、これらのトランジスタ特性にバラツキがあると、特に駆動用トランジスタの特性にバラツキがあると、同じように駆動用トランジスタを駆動しても、一様な輝度で発光しない。同一パネル内の駆動用トランジスタの特性のバラツキは、ディスプレイ内に表示ムラを発生させる。

図７は、電圧プログラム方式の、各画素を駆動する画素回路の基本構成を示す図である。なお、電圧プログラム方式とは、電圧の大きさあるいは強弱で示される映像信号などの電圧信号をデータ信号線、ソース信号線あるいは画素などに印加して、画素回路の駆動用トランジスタなどで電圧信号を電流信号に変換してＥＬ素子を駆動する方法を言う。

電流プログラム方式とは、電流の大きさあるいは強弱で示される映像信号などの電流信号をデータ信号線、ソース信号線あるいは画素などに印加し、印加した電流信号に略比例した電流信号もしくは印加した電流に所定の変換処理を行った電流信号を直接的にあるいは間接的にＥＬ素子に印加する構成あるいは回路もしくは駆動方法を言う。

図７に図示する画素構成では、トランジスタ１３は、スイッチング・トランジスタと呼ばれるように、スイッチング動作をする。したがって、このトランジスタのバラツキは、比較的、全体の特性に影響しない。しかし、駆動用トランジスタと呼ばれるトランジスタ１２は、電圧の強弱で示された映像信号を入力し、電流信号に変換し、ＥＬ素子を駆動する。したがって、駆動用トランジスタ１２はアナログ動作をする。したがって、駆動用トランジスタ１２に特性バラツキがあると、変換される電流信号にもバラツキが発生する。通常、トランジスタ１２の特性は５０％以上のバラツキを有する。

しかし、電圧プログラム方式は、低階調領域、高階調領域のいずれの領域にあっても、ソース信号線などの充放電能力が高く、書き込み不足による表示ムラの発生はほとんどない。

一方、前記トランジスタの特性バラツキによる表示ムラは、電流プログラム方式の構成を採用することにより低減することが可能である。しかし、電流プログラム方式は、低階調領域での駆動電流が小さく、ソース信号線１５の寄生容量により良好に駆動できないという課題があった。

この課題解決のために、特開２００７−１７９０３７号公報には、上記した電流プログラムと電圧プログラムの特長を生かして、これらを併用する方法が開示されている。また、特開２００６−３０１２５０号公報には、各ＥＬ素子を駆動するトランジスタの閾値電圧（以後、階調表示に寄与しない入力電圧を閾値電圧と称す）を測定して、各ＥＬ素子毎に記憶することが開示されている。ここでは、記憶した閾値は、表示データに応じた階調実行電圧を生成するのに使用され、生成された階調実行電圧が、各ＥＬ素子を駆動するトランジスタに印加される。

なお、この閾値電圧は、駆動トランジスタのゲート電圧と発光輝度の相関関係に対して、階調データに比例する電圧をシフトさせ、階調データに対する発光輝度の関係を線形関係にさせる、シフト電圧と言い換えることができる。

しかしながら、上述した方法では、トランジスタの特性における閾値電圧（以下Ｖｔｈと言う）および電子移動度（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｏｂｉｌｉｔｙ）の初期的バラツキおよび、これらの経時的な変動（ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｏｖｅｒ ｔｉｍｅ）を完全に補償することができない。図８は、アモルファス・シリコン（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）よりなるトランジスタを例にとり、この２つの特性の経時的な変動を模式的に示す図である。このトランジスタの場合、駆動時間が経過するに従い内部劣化（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ）で、Ｖｔｈは図中でＶｔｈｉからＶｔｈｎに上昇変動し、電子移動度は、図中でαｉからαｎに低下する。したがって、階調信号であるＶｄａｔａを一定にすると駆動電流は、ＩｄｉからＩｄｎに低下し、したがってこの低下に比例して輝度が低下する。このような駆動用トランジスタの特性変化は、マトリクス内の各トランジスタによって異なり、その結果、初期の輝度ムラ（ｉｎｉｔｉａｌ ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ ｏｆ ｄｉｓｐｌａｙ ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ）を無くす対策を施したとしても、時間経過にしたがって表示面での輝度ムラを生じさせることになる。なお、初期バラツキについては、図８で経時的な変動を示した特性を、初期における個々のトランジスタの特性に置き換れば、同様に、初期の輝度ムラの発生と関連付けることができる。

さらに、上述した電子移動度（μ）と他の特性との間に、ＣＭＯＳの場合、μ＝２ＬＩｄｓ／ＷＣｉ（Ｖｇ−Ｖｔｈ）^２の関係がある。ここで、Ｌはチャネル長、Ｉｄｓは飽和領域におけるドレイン電流値、Ｗはチャネル幅、Ｃｉはゲート絶縁膜の単位面積当たりの容量、Ｖｇはゲート電圧、Ｖｔｈは閾値電圧である。したがって、電子移動度の変動は、トランジスタの特性、特に、ゲート電圧変化に対するノード電流変化の比に、大きな影響を与えることになることが理解されよう。

したがって、本発明の目的は、上記従来の課題を考慮して、表示装置の画素回路の駆動用トランジスタの初期的バラツキおよび経時的な変動による輝度ムラを、従来に比べて低減できる表示装置を提供することにある。

特開２００７−１７９０３６号公報 特開２００６−３０１２５０号公報

本発明によるアクティブ・マトリクス型表示装置は、電流制御型の複数の発光素子と、階調信号を含む電圧を入力して前記発光素子に電流を供給する複数の画素回路とがマトリックス状に形成されたアクティブ・マトリクス型表示装置であって、前記発光素子を流れる電流に比例する入力電流を流すことが可能な特性を有する入力回路を備えた画素回路と、この画素回路の特性を測定する測定回路を備える。この測定回路は、１つ以上の定電流を発生させて複数の前記画素回路の各入力に対して供給することが可能な定電流供給回路、および定電流供給回路の出力電圧を入力してＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器を含み、前記定電流回路により前記各画素回路の入力回路へ前記１つ以上の定電流を時分割で供給し、この供給に応じてＡ／Ｄ変換を実行する。また、この測定回路は、Ａ／Ｄ変換されたデータを入力して所定の演算を実行し、前記発光素子に電流を供給する前記画素回路内の駆動用トランジスタの閾値および電子移動度に関連するデータを算出し、算出したデータを各画素回路毎に記憶することを実行する。さらに、このアクティブ・マトリクス型表示装置は、階調電圧供給回路を備え、これは、前記表示装置に入力される階調を表すデータと前記測定回路からの前記電子移動度に関連するデータとを入力して乗算演算を実行し、当該乗算結果に、前記測定回路から入力した前記閾値を加算して前記画素回路に供給する表示用電圧を発生させ、これを、前記画素回路の入力に供給することが可能である。

また、本発明による前記測定回路は、前記定電流供給回路から第１の値の定電流を供給したのち供給を停止し、停止後の前記定電流供給回路の出力の電圧をＡ／Ｄ変換して第１のデータを作成し記憶する。さらに、前記第１の値と等しいあるいは異なる第２の値の定電流を供給している期間の前記定電流供給回路の出力の電圧をＡ／Ｄ変換して第２のデータを作成し記憶する。次に、この測定回路は、記憶した前記第１のデータから前記画素回路の駆動用トランジスタの閾値を算出し、記憶した前記第１と第２のデータから前記駆動用トランジスタの電子移動度に関連するデータを算出する。

また、本発明による前記第２の値の定電流は、前記駆動用トランジスタに対してあらかじめ設定された最大の輝度に対応する値の電流である。

また、本発明による前記画素回路の入力回路は、前記駆動用トランジスタのカレントミラー用トランジスタを備える。

また、本発明による前記第１のデータをもたらす電圧は、前記駆動用トランジスタのゲートに存在するキャパシタに充電された電圧が、前記カレントミラー用トランジスタを介して放電され、前記カレントミラー用トランジスタの閾値を表す。

また、本発明による前記前記カレントミラー用トランジスタの閾値は、前記画素回路の駆動用トランジスタの閾値に対応する。

また、本発明による前記画素回路の入力回路は、前記発光素子を駆動するトランジスタのカレントミラー用トランジスタを備え、前記第１のデータをもたらす電圧は、前記画素回路の駆動用トランジスタのゲートに存在するキャパシタに充電された電圧が、前記カレントミラー用トランジスタを介して放電された後の、前記カレントミラー用トランジスタの閾値を表す。また、前記第２の値の定電流は、前記駆動用トランジスタに対してあらかじめ設定された最大の輝度に対応する値の電流であり、前記第１のデータをＶｔｈ、第２のデータをＶｎ、前記表示装置に入力される階調を表すデータの最大輝度を表すデータをＶｉとした場合に、前記電子移動度に関連するデータは、（Ｖｎ−Ｖｔｈ）／Ｖｉで表される。

また、本発明によるアクティブ・マトリクス型表示装置は、電流制御型の複数の発光素子と、階調信号を含む電圧を入力して前記発光素子に電流を供給する複数の画素回路とがマトリックス状に形成された表示装置であって、前記発光素子を流れる電流に比例する入力電流を流すことが可能な特性を有する入力回路を備えた前記画素回路を備え、さらに、測定回路、記憶回路および階調電圧供給回路を備える。ここで、測定回路は、１つ以上の定電流を発生させて複数の前記画素回路の各入力に対して供給することが可能な定電流供給回路を含み、前記定電流回路により前記各画素回路の入力回路へ前記１つ以上の定電流を時分割で供給し、前記１つ以上の定電流に対応する定電流供給回路の出力電圧を入力してＡ／Ｄ変換することが可能である。記憶回路は、前記測定回路からのデータから算出された前記発光素子に電流を供給する前記画素回路内のトランジスタの閾値および電子移動度に関連するデータを各画素回路毎に記憶する。階調電圧供給回路は、前記表示装置に入力される階調を表すデータと前記測定回路からの前記電子移動度に関連するデータとを入力して乗算演算を実行し、当該乗算結果に、前記測定回路から入力した前記閾値を加算して前記画素回路に供給する表示用電圧を発生させ、前記画素回路の入力に供給する。

また、本発明によるアクティブ・マトリクス型表示装置は、電流制御型の複数の発光素子と、階調信号を含む電圧を入力して前記発光素子に電流を供給する複数の画素回路とがマトリックス状に形成された表示装置であって、前記発光素子を流れる電流に比例する入力電流を流すことが可能な特性を有する入力回路を備えた前記画素回路とを備え、さらに、測定回路、階調電圧供給回路を備える。ここで、測定回路は、１つ以上の定電流を発生させて複数の前記画素回路の各入力に対して供給することが可能な定電流供給回路を含み、前記定電流回路により前記各画素回路の入力回路へ前記１つ以上の定電流を時分割で供給し、前記１つ以上の定電流に対応する定電流供給回路の出力電圧を入力してＡ／Ｄ変換することが可能である。階調電圧供給回路は、前記表示装置に入力される階調を表すデータを入力して、前記画素回路に供給する表示用電圧を発生させ、前記画素回路の入力に供給することが可能である。ここで、この表示装置に入力される階調を表すデータは、前記測定回路からのデータから算出された前記発光素子に電流を供給する前記画素回路内のトランジスタの閾値および電子移動度に関連するデータに基づいて補正されたデータである。

図１は、本発明の実施形態の構成を示す図であり、校正段階の動作を説明する図でもある。 図２は、図１における校正段階の動作タイミングを示す図である 図３は、本発明の実施形態の構成を示す図であり、表示装置の入力信号に対応して階調表示する段階の動作を説明する図でもある。 図４は、図３における表示段階の動作タイミングを示す図である。 図５は、トランジスタの特性の経時変動の様子を示す図である。 図６は、本発明の表示装置における効果を説明する図である 図７は、一般的なアクティブ・マトリックス型表示装置における１つ画素回路の構成例を示す図である。 図８は、トランジスタの特性の経時変動による変動例を示す図である。

図１は、本発明によるアクティブ・マトリクス型表示装置の駆動回路を説明する図であり、特に本発明による校正段階を説明する図である。ソース・ドライバ回路２０（上部の一点鎖線内）は、規定の電流を出力する電流源２１、ＡＤ変換器２２、Ｖｔｈ記憶回路２４、第１の演算および記憶器２５、第２の演算および記憶器２６、乗算器２７、加算器２８および階調電圧源２９を含む。この内、電流源２１の出力、ＡＤ変換器２２の入力および階調電圧源の出力は、共通ライン３０で一緒になり、有機ＥＬ表示装置内の各画素回路へのソース信号線１５に接続している。これらの入出力は、時間分割されて処理される。ゲート・ドライバ回路は図示しないが、行（Ｃｏｌｕｍｎ）方向の複数の画素回路１９を順次動作させる複数のゲート信号１６を有する。これらは、対応する各画素回路１９に接続される。

一方、画素回路１９（下部の一点鎖線内）は、発光素子であるＥＬ素子１１、駆動用トランジスタ１２、スイッチング用トランジスタ１３、カレントミラー用トランジスタ１７、１８および蓄積容量（コンデンサ）１４からなる。ここで、トランジスタ１８と１２は、カレントミラーの関係にある。したがって、ゲート電圧を同じくすると、そのサイズによりトランジスタ１８のＩｄとトランジスタ１２のＩｄの比は一定となる。サイズが同一であれば、トランジスタ１８と１２を流れる電流は同一となる。言い換えれば、サイズが同一の場合に、画素回路の入力回路にソース信号線１５を介して流れる入力電流と有機ＥＬ１１に流れる電流は同一となる。また、この画素回路１９のそれぞれは、狭い領域に形成されている。そのために、一つの画素回路１９内のトランジスタにおいて、その初期特性においては識別可能なバラツキはなく、また経時的な変動も実質的に同じと見なすことができる。したがって、トランジスタのサイズがあらかじめ判明していれば、駆動用トランジスタ１２の特性を、トランジスタ１８の特性から読み取ることができる。

なお、乗算器２７には、表示装置に入力される表示データが入力されるが、図１では示されてはいない。

また、Ｖｔｈ記憶回路２４、第２の演算および記憶器２６への記憶および読み出しは、後述するように画素毎に実行され、画素毎に読み出すことができ、このアドレス選択動作は、マトリクスの駆動に連動して実行される。

以上、本発明による有機ＥＬ表示装置の構成例、特に後述する校正段階に関連する校正例を、図１に示した構成を使用して説明した。しかし、実際の有機ＥＬ表示装置は、横（Ｒｏｗ）方向と行（Ｃｏｌｕｍｎ）方向に、複数の画素回路１９を備え、複数のソース信号線および複数のゲート信号線を含むマトリックスを形成している。

次に、図１に示すＥＬ表示装置の駆動回路の動作について説明する。

本実施形態は、電流源を使用してトランジスタの特性を読み取ることによって補正値を得る校正動作と、得られた補正値を使用して電圧源で階調表示させる動作の２つがある。まず、校正動作から説明する。なお、以下の説明は、一つの画素回路について説明される。実際の表示装置における動作の場合、以下の動作が、それぞれの画素回路について実行されることになる。なお、以下では、説明の簡単化のために、トランジスタ１８と１２は、同一のサイズを有するとして説明する。
（校正動作）

図１で、この校正動作に関与する構成が示され、図２は、そのタイミンングを示している。この校正動作は、各画素に対して実行される。一つの各画素に対する校正動作は、３つの動作サイクルに区分することができる。

第１のサイクルの動作は、駆動トランジスタ１２の閾値電圧を読み取るために、トランジスタ１８の閾値電圧Ｖｔｈを読み取って記憶する動作である。この第１のサイクルの動作を、図２では（１）プリチャージ期間→（２）Ｖｔｈ記憶期間→（３）Ｖｔｈ読取期間、として時系列に示している。

ここで、（１）のプリチャージの期間は、電流源２１のみから（階調電圧源はオフ状態）通常より大きな電流Ｉｒｅｆ１を画素回路１９に与える。したがって、この期間、トランジスタ１８のゲートは、閾値電圧以上になる。（２）のＶｔｈ記憶期間は、Ｖｔｈを記憶させる期間であり、トランジスタ１８のゲート電圧が閾値電圧に変化するように、入力を停止させる期間でもある。閾値電圧以上になったトランジスタ１８のゲート電圧は、この期間にトランジスタ１７と１８を介して放電する。トランジスタ１８のゲート電圧が閾値電圧まで低下すると、トランジスタ１７と１８から放電が行われなくなり、一定電圧が維持される。この電圧は、自動的にコンデンサ１４に記憶される。この電圧は、トランジスタ１７と１８から放電が行われなくなった時の電圧であり、言い換えれば、トランジスタ１８の閾値電圧となる。

この閾値電圧に、トランジスタ１７の飽和電圧を加えた電圧は、Ａ／Ｄ変換器２２の入力に現れる。ここでは、トランジスタ１７の導通電圧は無視可能な程小さいため、考慮しないことにする。（３）のＶｔｈ読み取り期間は、Ａ／Ｄ変換器２２で、この閾値電圧をデジタル値に変換する期間である。一定時間経過後、Ａ／Ｄ変換された閾値のデジタル値が、記憶回路２４に記憶される。なお、トランジスタ１８と駆動トランジスタ１２は、同一画素内に形成されているために特性が一致するので、駆動トランジスタ１２の特性を模擬的に捕らえることができる。したがって、第１のサイクルで、駆動トランジスタ１２の閾値Ｖｔｈを読み取ることができる。

第２のサイクルの動作は、電子移動度に関係する特性を調べる動作を実行する。この動作は、所定の電流を流した時のＡ／Ｄ変換器２２の入力に現れる、基準電流通電時の電圧Ｖｒｅｆを読み取り、記憶する。この第２のサイクルの動作を、図２では、（４）Ｖｒｅｆ書込期間→（５）Ｖｒｅｆ読取期間、として時系列に示している。

（４）のＶｒｅｆの期間は、電流源２１は、基準の電流Ｉｒｅｆ２、たとえば、階調１００％時に有機ＥＬ素子に流す電流に相当する電流を流す。（５）のＶｒｅｆ読取期間において、（４）の期間の電流が維持され、そのときのトランジスタ１８のゲート電圧ＶｇをＡ／Ｄ変換器２２が読み取る。この電圧は、規定電流で発生させるためにトランジスタ１２の特性と同一なあるいは所定の対応関係にあるトランジスタ１８の閾値電圧と、電子移動度の特性が含まれたものである。したがって、第２のサイクルで、階調１００％時に相当する電流を流すゲート電圧Ｖｒｅｆを読み取ることができる。

なお、トランジスタ１８のサイズが駆動用トランジスタの１／ａの場合は、電流Ｉｒｅｆ２は、階調１００％時に有機ＥＬ素子に流す電流の１／ａになることが当業者には理解されよう。

図１で、電流源２１からの太線は、電流源からの電流経路を示し、点線は、トランジスタ１８のゲート電圧に実質的に同一な電圧をＡ／Ｄ変換器２２で検出することを示している。

第３のサイクルは、補正係数Ｋを算出するもので、第１のサイクルで求めたＶｔｈと第２のサイクルで求めたＶｒｅｆに基づき、式（１）を第１の演算器２５で実行し、式２を第２の演算器２６で実行し、結果を一時記憶する。
△Ｖｎ＝Ｖｒｅｆ−Ｖｔｈ・・・・式（１）
Ｋ＝（△Ｖｎ／△Ｖｉ） ・・・・式（２）

ここで、△Ｖｎの値は、そのときの、その測定した画素回路の階調レベルの０％から１００％を示す電圧に対応する値である。ここで、△Ｖｉは、初期または基準の電圧、たとえば、階調表示１００％時に必要なデータ電圧であり、あらかじめ決定されている電圧である。

第２の演算器２６で求めた係数Ｋについて説明する。△Ｖｉは、初期または基準の電圧、たとえば、階調表示における１００％の輝度レベルを表すデータ電圧である。ところが、実際の着目しているトランジスタは、初期バラツキおよび経時変動で、△Ｖｉに対応する電圧は△Ｖｎとなっている。したがって、このバラツキまたは変動分の係数Ｋを求め、次ぎの階調電圧を設定する際に、この係数で補正するものである。図５は、この△Ｖｉと△Ｖｎの関係例を示す図である。

なお、上述した説明において、検出した値は、駆動用トランジスタの特性と実質的に同じで有るとして、説明している。これらの値は、実質的に等しくなくとも対応関係にあることは明らかであり、検出した閾値についても、駆動用トランジスタの特性に対応するとして処理することが可能である。また、あらかじめ対応関係が判明している場合、その対応関係に基づいて、上述した基準の電流Ｉｒｅｆ２を設定して、得られた結果のＫを駆動用トランジスタの値を示すとして、扱うこともできる。

図５は、たとえば、初期において、下側の斜め線で示す特性を有していたが、Ｎ時間後に、上の斜め線で示す特性を有していることを示している。または、階調を表す信号は下側の斜め線で示す特性を有することを前提にしているが、実際に画素回路に入力すべき信号特性は、上の斜め線で示す特性に対応する特性を有する必要があることを示している。なお、上述した動作が、各画素回路について実行される。

次に、電圧源で補正された階調で表示する動作を説明する。

（階調表示動作）
図３は、階調データＶｄａｔａ３１を入力し、補正された信号で画素回路を駆動することを説明する図である。この動作では、各画素回路は階調電圧電源からのみ駆動される。図４は、その動作における一画素を駆動するタイミングを示している。図３において、この場合の信号等の流れを太線で示している。階調データＶｄａｔａは、乗算器２７で係数Ｋが乗算され、さらに加算器２８でＶｔｈが加算される。この処理は、式（２）に示すようにデジタル的に処理される。この結果のデジタル値は、階調電圧源２９（具体的にはＤＡ変換器）でアナログ値に変換されて画素回路１９に与えられる。これにより、このアナログ値がコンデンサ１４に書き込まれ、蓄えられることで、表示データが更新される。
Ｖｇ＝Ｋ・Ｖｄａｔａ＋Ｖｔｈ・・・・式（２）

ここで、Ｖｄａｔａは、ＥＬ表示装置の発光輝度（階調）を設定するデータである。階調１００％では、上記した△Ｖｉと同じ値である。Ｖｔｈと電子移動度において、初期のバラツキおよび経時変動がある場合には、階調電圧Ｖｄａｔａに１以外の補正係数Ｋが乗じられて、さらに変化したＶｔｈを反映するようにデジタル・データが補正される。

このように、階調１００％の入力に対して、駆動トランジスタ１２のＩｄが一定の電流値となるようにゲート電圧Ｖｇが変化させられるために、階調電圧Ｖｄａｔａに対する発光輝度の関係は普遍となる。その様子を図６に示す。ここでは、３つの画素でＶｔｈと電子移動度に初期のバラツキあるいは経時変動があったとしても、各画素の駆動用トランジスタのＶｇ１からＶｇ３が適宜変わり、階調１００％時の駆動電流Ｉｄが変わらないことを模式的に示している。

したがって、従来５０％以上もあった特性のバラツキに起因する輝度むらは、基本的になくなり、実質的には演算誤差以下の無視可能なレベルになる。

以上、画素回路内のトランジスタのＶｔｈの読み取りから始まり、電子移動度に関係する係数Ｋを求め、これらのデータで、入力した階調データを補正し、補正したデータで各画素回路を駆動するまでの基本工程を、例示の実施形態に基づき、説明した。

しかしながら、図で示した実施形態以外の形態でも、本願発明の趣旨を実行することが可能である。たとえば、ソース・ドライバ２０として示した部分で、本願発明に関する部分の一部を、たとえば、この表示装置に表示用データを出力するコンピュータに実行させ、その結果を、表示装置内の記憶装置に記憶させる構成とすることも可能である。すなわち、演算部２５および演算部２６の演算部分を外部装置に実行させ、その結果を演算部２６の記憶部に書き込むように構成することができる。この場合、外部装置で実行する演算については、ソフト・プログラムでコンピュータに実行させることができる。

また、上述した校正動作における制御そのもの、すなわち、ソース・ドライバとゲート・ドライバ、Ａ／Ｄ変換器および電流源の駆動する制御部を、上述したコンピュータにより、制御可能とし、コンピュータのプログラムによって、実質的に校正動作そのものが管理される形態にすることができる。このような形態の場合に、ソフト・プログラムで、校正動作そのものを管理することができるので、たとえば、時間をかけた正確な校正、短時間で実行可能なラフな校正、をユーザが選択することも可能になる。

また、このような構成においてソフト・プログラムを使用して校正動作を実行させる場合、駆動用トランジスタの特性を算出するに当たって、得られた測定データに対して微調整を加え処理を実行させて、最終的な結果を得るようにすることも可能である。たとえば、得られた閾値が、実際の閾値のある関数として表すことができる場合、その関数処理を実行して所望する閾値を得て、これを閾値として使用することができる。同時に上述したＫを求める場合においてもこの閾値を使用することができる。

上述した他の実施形態であっても、Ａ／Ｄ変換器２２、電流源２１、階調電圧源３０は、表示装置内部に配置することが必要となる。また、さらに、階調表示段階では、Ｖｔｈ記憶２４、演算および記憶２６、乗算器２７、および加算器も使用するが、この部分は、表示装置内部にあっても、外部にあっても、本発明の趣旨を実行することができる。すなわち、表示装置外部で、補正された階調データを階調電圧源３０に入力するようにすることも可能である。

なお、図示した実施形態において、校正段階における各動作の制御を、表示装置内に配置した専用のコンピュータに実行させること、専用のハードウェアに実行させること、あるいはこれらの組合せに実行させることができることは明らかである。

最後に、上述したトランジスタのＶｔｈとＫは、短期間では変化が微少であるため、上述した校正動作を一度実行させた後では、表示装置を使用する毎に校正動作を実行させる必要はない。しかしながら、上述した校正動作を一定間隔で実行させることが望ましい。あるいは、輝度ムラに気付いた時点で、上述した校正動作を実行させるようにしても良い。

上述した本発明により、表示装置において、画素回路内のトランジスタの閾値と電子移動度の初期バラツキと、これらの経時変動に応じて、階調電圧を補正し、各画素回路にその補正した電圧を供給することが可能になり、これにより、表示装置の輝度ムラを、無視可能な程度に低減することができる効果を有する。

また、本発明による前記第１のデータをもたらす電圧は、前記駆動用トランジスタのゲートに接続されたキャパシタに充電された電圧が、前記カレントミラー用トランジスタを介して放電され、前記カレントミラー用トランジスタの閾値を表す。

また、本発明による前記画素回路の入力回路は、前記発光素子を駆動するトランジスタのカレントミラー用トランジスタを備え、前記第１のデータをもたらす電圧は、前記画素回路の駆動用トランジスタのゲートに接続されたキャパシタに充電された電圧が、前記カレントミラー用トランジスタを介して放電された後の、前記カレントミラー用トランジスタの閾値を表す。また、前記第２の値の定電流は、前記駆動用トランジスタに対してあらかじめ設定された最大の輝度に対応する値の電流であり、前記第１のデータをＶｔｈ、第２のデータをＶｎ、前記表示装置に入力される階調を表すデータの最大輝度を表すデータをＶｉとした場合に、前記電子移動度に関連するデータは、（Ｖｎ−Ｖｔｈ）／Ｖｉで表される。

また、本発明によるアクティブ・マトリクス型表示装置は、電流制御型の複数の発光素子と、階調信号を含む電圧を入力して前記発光素子に電流を供給する複数の画素回路とがマトリックス状に形成された表示装置であって、前記発光素子に流れる電流を駆動し、前記発光素子用の電源の一方にソースが接続された駆動用トランジスタと、前記駆動用トランジスタを流れる電流に比例する入力電流を流すことが可能な特性のカレントミラー用トランジスタを有する入力回路を備えた前記画素回路とを備え、さらに、測定回路、階調電圧供給回路を備える。ここで、測定回路は、１つ以上の定電流を発生させて複数の前記画素回路の各入力に対して供給することが可能な定電流供給回路を含み、前記定電流回路により前記各画素回路の入力回路へ前記１つ以上の定電流を時分割で供給し、前記１つ以上の定電流に対応する定電流供給回路の出力電圧を入力してＡ／Ｄ変換することが可能である。階調電圧供給回路は、前記表示装置に入力される階調を表すデータを入力して、前記画素回路に供給する表示用電圧を発生させ、前記画素回路の入力に供給することが可能である。ここで、この表示装置に入力される階調を表すデータは、前記測定回路からのデータから算出された前記発光素子に電流を供給する前記画素回路内のトランジスタの閾値および電子移動度に関連するデータに基づいて補正されたデータである。

Claims (9)

1. 電流制御型の複数の発光素子と、階調信号を含む電圧を入力して前記発光素子に電流を供給する複数の画素回路とがマトリックス状に形成されたアクティブ・マトリクス型表示装置であって、
   前記発光素子を流れる電流に比例する入力電流を流すことが可能な特性を有する入力回路を備えた前記画素回路と、
   １つ以上の定電流を発生させて複数の前記画素回路の各入力に対して供給することが可能な定電流供給回路を含み、前記定電流回路により前記各画素回路の入力回路へ前記１つ以上の定電流を時分割で供給し、前記１つ以上の定電流に対応する定電流供給回路の出力電圧を入力してＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換されたデータを入力して所定の演算を実行し、前記発光素子に電流を供給する前記画素回路内の駆動用トランジスタの閾値および電子移動度に関連するデータを算出し、算出したデータを各画素回路毎に記憶する測定回路と、
   前記表示装置に入力される階調を表すデータと前記測定回路からの前記電子移動度に関連するデータとを入力して乗算演算を実行し、当該乗算結果に、前記測定回路から入力した前記閾値を加算して前記画素回路に供給する表示用電圧を発生させ、前記画素回路の入力に供給することが可能な階調電圧供給回路と
   を備えるアクティブ・マトリクス型表示装置。
2. 前記測定回路は、前記定電流供給回路から第１の値の定電流を供給したのち供給を停止し、停止後の前記定電流供給回路の出力の電圧をＡ／Ｄ変換して第１のデータとし、前記第１の値と等しいあるいは異なる第２の値の定電流を供給している期間の前記定電流供給回路の出力の電圧をＡ／Ｄ変換して第２のデータとし、前記第１のデータから前記画素回路の駆動用トランジスタの閾値を算出し、前記第１と第２のデータから前記駆動用トランジスタの電子移動度に関連するデータを算出する請求項１に記載のアクティブ・マトリクス型表示装置。
3. 前記第２の値の定電流は、前記駆動用トランジスタに対してあらかじめ設定された最大の輝度に対応する値の電流である請求項１に記載のアクティブ・マトリクス型表示装置。
4. 前記画素回路の入力回路は、前記駆動用トランジスタのカレントミラー用トランジスタを備える請求項１に記載のアクティブ・マトリクス型表示装置。
5. 前記第１のデータをもたらす電圧は、前記駆動用トランジスタのゲートに存在するキャパシタに充電された電圧が、前記カレントミラー用トランジスタを介して放電され、前記カレントミラー用トランジスタの閾値を表す請求項４に記載のアクティブ・マトリクス型表示装置。
6. 前記前記カレントミラー用トランジスタの閾値は、前記画素回路の駆動用トランジスタの閾値に対応する請求項５に記載のアクティブ・マトリクス型表示装置。
7. 前記画素回路の入力回路は、前記発光素子を駆動するトランジスタのカレントミラー用トランジスタを備え、
   前記第１のデータをもたらす電圧は、前記画素回路の駆動用トランジスタのゲートに存在するキャパシタに充電された電圧が、前記カレントミラー用トランジスタを介して放電された後の、前記カレントミラー用トランジスタの閾値を表し、
   前記第２の値の定電流は、前記駆動用トランジスタに対してあらかじめ設定された最大の輝度に対応する値の電流であり、
   前記第１のデータをＶｔｈ、第２のデータをＶｎ、前記表示装置に入力される階調を表すデータの最大輝度を表すデータをＶｉとした場合に、前記電子移動度に関連するデータは、（Ｖｎ−Ｖｔｈ）／Ｖｉで表される請求項１に記載のアクティブ・マトリクス型表示装置。
8. 電流制御型の複数の発光素子と、階調信号を含む電圧を入力して前記発光素子に電流を供給する複数の画素回路とがマトリックス状に形成された表示装置であって、
   前記発光素子を流れる電流に比例する入力電流を流すことが可能な特性を有する入力回路を備えた前記画素回路と、
   １つ以上の定電流を発生させて複数の前記画素回路の各入力に対して供給することが可能な定電流供給回路を含み、前記定電流回路により前記各画素回路の入力回路へ前記１つ以上の定電流を時分割で供給し、前記１つ以上の定電流に対応する定電流供給回路の出力電圧を入力してＡ／Ｄ変換することが可能な測定回路と、
   前記測定回路からのデータから算出された前記発光素子に電流を供給する前記画素回路内のトランジスタの閾値および電子移動度に関連するデータを各画素回路毎に記憶する記憶回路と、
   前記表示装置に入力される階調を表すデータと前記測定回路からの前記電子移動度に関連するデータとを入力して乗算演算を実行し、当該乗算結果に、前記測定回路から入力した前記閾値を加算して前記画素回路に供給する表示用電圧を発生させ、前記画素回路の入力に供給することが可能な階調電圧供給回路と
   を備えるアクティブ・マトリクス型表示装置。
9. 電流制御型の複数の発光素子と、階調信号を含む電圧を入力して前記発光素子に電流を供給する複数の画素回路とがマトリックス状に形成された表示装置であって、
   前記発光素子を流れる電流に比例する入力電流を流すことが可能な特性を有する入力回路を備えた前記画素回路と、
   １つ以上の定電流を発生させて複数の前記画素回路の各入力に対して供給することが可能な定電流供給回路を含み、前記定電流回路により前記各画素回路の入力回路へ前記１つ以上の定電流を時分割で供給し、前記１つ以上の定電流に対応する定電流供給回路の出力電圧を入力してＡ／Ｄ変換することが可能な測定回路と、
   前記表示装置に入力される階調を表すデータを入力して、前記画素回路に供給する表示用電圧を発生させ、前記画素回路の入力に供給することが可能な階調電圧供給回路と
   を備え、
   前記表示装置に入力される階調を表すデータは、前記測定回路からのデータから算出された前記発光素子に電流を供給する前記画素回路内のトランジスタの閾値および電子移動度に関連するデータに基づいて補正されたデータであるアクティブ・マトリクス型表示装置。

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