WO2009142033A1 - 表示装置、画素回路およびその駆動方法 - Google Patents

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誠二 大橋
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Definitions

  • the present invention relates to a display device, and more particularly to a current-driven display device such as an organic EL display or FED, a pixel circuit of the display device, and a driving method of the pixel circuit.
  • a current-driven display device such as an organic EL display or FED
  • a pixel circuit of the display device and a driving method of the pixel circuit.
  • the organic EL element included in the organic EL display emits light with higher luminance as the applied voltage is higher and the flowing current is larger.
  • the relationship between the luminance and voltage of the organic EL element easily varies under the influence of driving time and ambient temperature. For this reason, when a voltage control type driving method is applied to the organic EL display, it becomes very difficult to suppress variations in luminance of the organic EL element.
  • the luminance of the organic EL element is substantially proportional to the current, and this proportional relationship is not easily influenced by external factors such as the ambient temperature. Therefore, it is preferable to apply a current control type driving method to the organic EL display.
  • the pixel circuit and the drive circuit of the display device are configured using TFTs (Thin Film Transistors) made of amorphous silicon, low-temperature polycrystalline silicon, CG (Continuous Grain) silicon, or the like.
  • TFTs Thin Film Transistors
  • CG Continuous Grain
  • a method for compensating for variations in TFT characteristics includes a current programming method in which the amount of current flowing in the driving TFT is controlled by a current signal, and a voltage programming method in which the amount of current is controlled by a voltage signal. It is roughly divided into If the current programming method is used, variations in threshold voltage and mobility can be compensated, and if the voltage programming method is used, only variations in threshold voltage can be compensated.
  • the influence of parasitic capacitance is set during setting of a current signal.
  • the influence of parasitic capacitance and the like is slight, and the circuit design is relatively easy.
  • the influence of the mobility variation on the current amount is smaller than the influence of the threshold voltage variation on the current amount, and the mobility variation can be suppressed to some extent in the TFT manufacturing process. Therefore, even with a display device to which the voltage program method is applied, sufficient display quality can be obtained.
  • FIG. 8 is a circuit diagram of a pixel circuit described in Non-Patent Document 4.
  • a pixel circuit 900 shown in FIG. 8 includes a driving TFT 910, switching TFTs 911 to 913, a capacitor 921, and an organic EL element 930. All of the TFTs included in the pixel circuit 900 are n-channel type.
  • a switching TFT 913, a driving TFT 910, and an organic EL element 930 are provided in series between a power supply wiring Vp having a potential VDD and a cathode CTD of the organic EL element 930.
  • a switching TFT 911 is provided between the source terminal of the driving TFT 910 and the data line Sj
  • a switching TFT 912 is provided between the gate terminal and the drain terminal of the driving TFT 910
  • the gate terminal of the driving TFT 910 A capacitor 921 is provided between the power supply wiring Vp.
  • the gate terminals of the switching TFTs 911 and 912 are both connected to the control wiring SLT, and the gate terminal of the switching TFT 913 is connected to the control wiring TNO.
  • FIG. 9 is a timing chart of the pixel circuit 900.
  • the potential of the control wiring SLT changes to a high level.
  • the switching TFTs 911 and 912 are turned on, and the data potential Vda is applied from the data line Sj to the source terminal of the driving TFT 910 via the switching TFT 911.
  • the potential of the cathode CTD of the organic EL element 930 also changes to a high level. Therefore, a reverse bias voltage is applied between the anode and the cathode of the organic EL element 930, and the organic EL element 930 enters a non-light emitting state.
  • the switching TFTs 912 and 913 are both conductive from time t1 to time t2, the gate potential of the driving TFT 910 becomes equal to the potential VDD of the power supply wiring Vp.
  • the potential of the control wiring TNO changes to a low level.
  • the switching TFT 913 becomes non-conductive, and a current flows from the gate terminal of the driving TFT 910 (and the drain terminal short-circuited thereto) to the data line Sj via the driving TFT 910 and the switching TFT 911,
  • the gate potential of the driving TFT 910 gradually decreases.
  • the driving TFT 910 is turned off.
  • the potential difference between the electrodes of the capacitor 921 becomes ⁇ Vp ⁇ (Vda + Vth) ⁇ . Thereafter, this potential difference is held in the capacitor 921.
  • the potential of the control wiring TNO changes to a high level, and the potential of the control wiring SLT changes to a low level. For this reason, the switching TFTs 911 and 912 are turned off, and the switching TFT 913 is turned on. Since the capacitor 921 holds the potential difference ⁇ Vp ⁇ (Vda + Vth) ⁇ , the gate potential of the driving TFT 910 remains (Vda + Vth) after time t3. At time t3, the potential of the cathode CTD of the organic EL element 930 changes to a low level.
  • a current corresponding to the potential Vda (equal to the data potential) obtained by subtracting the threshold voltage Vth of the driving TFT 910 from the gate potential (Vda + Vth) of the driving TFT 910 flows from the driving TFT 910 to the organic EL element 930,
  • the EL element 930 emits light with luminance corresponding to the current.
  • the current flowing from the driving TFT 910 to the organic EL element 930 after time t3 is determined by the data potential Vda and is not affected by the threshold voltage Vth of the driving TFT 910. Therefore, according to the display device including the pixel circuit 900, even when the threshold voltage Vth of the driving TFT 910 varies, a current corresponding to the data potential Vda and the threshold voltage Vth is supplied to the organic EL element 930, and the organic EL element The 930 can emit light with a desired luminance. “4.0-in. TFT-OLED Displays and a Novel Digital Driving Method”, SID'00 Digest, pp.
  • the organic EL element is used in a period (period from time t1 to t3) in which the gate-source voltage of the driving TFT 910 matches the threshold voltage Vth of the driving TFT 910. It is necessary to set the potential of the cathode 930 of 930 to a high level.
  • a general active matrix display device includes only one cathode common to all display elements. Therefore, even when the pixel circuit 900 is used, a display device (hereinafter referred to as a first display device) provided with only one cathode common to all the organic EL elements 930 can be considered.
  • the first display device when the data potential Vda is written to a certain pixel circuit 900, a reverse bias voltage is applied to all the organic EL elements 930 in the display device.
  • the element 930 does not emit light during this period. For this reason, the first display device has a problem that a sufficient light emission duty ratio cannot be obtained and display quality is lowered.
  • a display device in which the cathode CTD of the organic EL element 930 is provided for each row of pixel circuits (a display device in which the same number of cathode CTDs as the control wiring SLT is provided; hereinafter referred to as a second display device) Can think.
  • a display device in which the same number of cathode CTDs as the control wiring SLT is provided hereinafter referred to as a second display device
  • the second display device has a problem that one extra process for producing the organic EL element 930 is added and the manufacturing cost is increased.
  • the cathode CTD of the organic EL element 930 is patterned, there is a problem that the aperture ratio is lowered and the screen becomes dark.
  • an object of the present invention is to provide a display device with high display quality and low cost, which has a high light emission duty ratio and does not require patterning of one electrode of an electro-optic element.
  • a first aspect of the present invention is a current-driven display device, A plurality of pixel circuits arranged corresponding to the intersections of the plurality of scanning lines and the plurality of data lines; A scanning signal output circuit for selecting a pixel circuit to be written using the scanning line; A display signal output circuit for applying a potential corresponding to display data to the data line;
  • the pixel circuit includes: A driving element that is provided on a path connecting the first wiring and the second wiring and has a control terminal, a first terminal, and a second terminal, and controls a current flowing through the path; An electro-optic element that is connected to the first terminal of the driving element and is provided in series with the driving element on the path, and emits light with luminance according to a current flowing through the path; A first switching element provided between a first terminal of the driving element and the data line; A second switching element provided between a control terminal and a second terminal of the drive element; A third switching element provided between the second terminal of the driving element and the first wiring; A capacitor provided between a control terminal of
  • the pixel circuit further includes a fourth switching element provided between a control terminal of the driving element and a fourth wiring.
  • control terminal of the fourth switching element is connected to the fourth wiring.
  • the fourth wiring is provided with a potential at which the driving element becomes conductive.
  • the first and second switching elements are controlled to be in a conductive state, and the third switching element is controlled to be in a non-conductive state.
  • the scanning signal output circuit has a function of adjusting a change timing of a potential of the third wiring.
  • the scanning signal output circuit has a function of adjusting a change timing of a potential applied to a control terminal of the third switching element.
  • the electro-optical element is composed of an organic EL element.
  • a pixel circuit disposed in a current-driven display device in a plurality corresponding to each intersection of a plurality of scanning lines and a plurality of data lines,
  • a driving element that is provided on a path connecting the first wiring and the second wiring and has a control terminal, a first terminal, and a second terminal, and controls a current flowing through the path;
  • An electro-optic element that is connected to the first terminal of the driving element and is provided in series with the driving element on the path, and emits light with luminance according to a current flowing through the path;
  • a first switching element provided between a first terminal of the driving element and the data line;
  • a second switching element provided between a control terminal and a second terminal of the drive element;
  • a third switching element provided between the second terminal of the driving element and the first wiring;
  • a capacitor provided between a control terminal of the drive element and a third wiring;
  • a fourth switching element provided between the control terminal of the driving element and a fourth wiring is further provided.
  • An eleventh aspect of the present invention is the tenth aspect of the present invention,
  • the control terminal of the fourth switching element is connected to the fourth wiring.
  • a twelfth aspect of the present invention is a pixel circuit driving method in which a plurality of pixel circuits are arranged in a current-driven display device corresponding to the intersections of a plurality of scanning lines and a plurality of data lines.
  • a driving element provided on a path connecting the first wiring and the second wiring, the pixel circuit having a control terminal, a first terminal, and a second terminal, and controlling a current flowing through the path;
  • An electro-optic element connected in series to the drive element on the path connected to the first terminal of the drive element and emitting light with a luminance according to a current flowing through the path; and a first of the drive element
  • a first switching element provided between the terminal and the data line; a second switching element provided between the control terminal and the second terminal of the driving element; and a second switching element of the driving element.
  • a third switching element provided between the terminal and the first wiring, and a capacitor provided between the control terminal of the driving element and the third wiring,
  • the first and second switching elements are controlled to be in a conductive state
  • the third switching element is controlled to be in a non-conductive state
  • the data line changes according to display data
  • the electro-optical element is changed. Applying a potential at which the applied voltage is equal to or lower than the light emission threshold voltage; Changing the potential of the third wiring in two stages; Controlling the first and second switching elements to a non-conducting state and the third switching element to a conducting state.
  • a thirteenth aspect of the present invention is the twelfth aspect of the present invention,
  • the pixel circuit further includes a fourth switching element provided between a control terminal of the driving element and a fourth wiring
  • a potential at which the driving element becomes conductive is applied to the fourth wiring, and the first and second switching elements are in a conductive state and the third switching element is in a non-conductive state.
  • the method further includes the step of controlling the fourth switching element to a conductive state.
  • the electro-optic element since the data line is given a potential at which the voltage applied to the electro-optic element is equal to or lower than the light emission threshold voltage, the electro-optic element is simply written to the pixel circuit. Does not emit light, and the electro-optic element emits light after the potential of the third wiring changes. Further, if the second switching element is controlled to be in a conductive state and the third switching element is controlled to be in a non-conductive state, a threshold voltage can be applied between the control terminal of the driving element and the first terminal, In addition, by changing the potential of the third wiring, the electro-optical element can emit light with a desired luminance regardless of the threshold voltage of the driving element.
  • the electro-optic element when the potential corresponding to the display data is written in the pixel circuit while compensating for the variation in the threshold voltage of the driving element, the electro-optic element is brought into a non-light emitting state while the potential of the second wiring is fixed. be able to. For this reason, the electro-optical elements of other pixel circuits continue to emit light while writing to a certain pixel circuit, so the electro-optical elements of other pixel circuits emit light while writing to a certain pixel circuit. The light emission duty ratio becomes higher and the display quality becomes higher than when it disappears. In addition, since it is not necessary to divide and control the potential of the second wiring, it is not necessary to pattern the electrode on the second wiring side of the electro-optic element, and the cost of the display device is reduced accordingly.
  • the scanning signal output circuit that changes the potential of the third wiring in two stages can be easily configured. Therefore, it is possible to obtain a display device with high display quality and low cost, which has a high light emission duty ratio and does not require patterning of one electrode of the electro-optic element.
  • the potential of the first wiring is applied to the control terminal of the drive element by applying a suitable potential to the fourth wiring and controlling the fourth switching element to the conductive state.
  • a threshold voltage can be applied between the control terminal of the drive element and the first terminal without applying the voltage. Thereby, the power consumption of the display device can be reduced.
  • the control terminal of the fourth switching element by connecting the control terminal of the fourth switching element to the same wiring as the other terminals, one wiring is reduced, and the aperture ratio and yield of the display device are increased. Can do.
  • the electro-optical element by controlling the second switching element to the conductive state and the third switching element to the non-conductive state, between the control terminal of the drive element and the first terminal A threshold voltage can be applied. After that, by applying a potential at which the driving element becomes conductive to the third wiring, the electro-optical element can emit light with desired luminance regardless of the threshold voltage of the driving element.
  • the moving image which is a defect of the display device which performs the hold type display by adjusting the light emission duty ratio by adjusting the change timing of the potential of the third wiring in the scanning signal output circuit. Blur can be eliminated.
  • a display device that performs hold-type display by adjusting a light emission duty ratio by adjusting a change timing of a potential applied to a control terminal of a third switching element in a scanning signal output circuit. It is possible to eliminate the motion blur that is a drawback of the above.
  • a high display quality and low cost organic EL display having a high light emission duty ratio and requiring no patterning of the cathode of the organic EL element can be configured.
  • the pixel circuit included in the display device according to the first to third aspects of the present invention is configured, and using this, the light emission duty ratio is high, and the electro-optics A display device with high display quality and low cost which does not require patterning of one electrode of the element can be obtained.
  • the light emission duty ratio is increased.
  • the display quality can be increased.
  • a potential at which the drive element becomes conductive is applied to the fourth wiring, and the fourth switching element is controlled to be in the conductive state, whereby the potential of the first wiring is set to the drive element.
  • the threshold voltage can be applied between the control terminal of the drive element and the first terminal in a short time without being applied to the control terminal. As a result, the power consumption of the display device can be reduced and a display device with high resolution can be configured.
  • FIG. 1 is a circuit diagram of a pixel circuit included in a display device according to a first embodiment of the present invention.
  • 3 is a timing chart of the pixel circuit shown in FIG. It is a circuit diagram of an inverter.
  • the display device includes a pixel circuit including an electro-optical element, a driving element, a capacitor, and a plurality of switching elements.
  • the switching element can be composed of a low-temperature polysilicon TFT, a CG silicon TFT, an amorphous silicon TFT, or the like. Since the structure and manufacturing process of these TFTs are known, the description thereof is omitted here.
  • An organic EL element is used as the electro-optical element. Since the configuration of the organic EL element is also known, its description is omitted here.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a display device according to the first and second embodiments of the present invention.
  • a display device 10 shown in FIG. 1 includes a plurality of pixel circuits Aij (i is an integer of 1 to n, j is an integer of 1 to m), a display control circuit 11, a gate driver circuit 12, and a source driver circuit 13. It has.
  • the display device 10 is provided with a plurality of scanning lines Gi arranged in parallel to each other and a plurality of data lines Sj arranged in parallel to each other so as to be orthogonal to the scanning lines Gi.
  • the pixel circuits Aij are arranged in a matrix corresponding to the intersections of the scanning lines Gi and the data lines Sj.
  • a plurality of control wirings (Ri, Ui, Wi, etc .; not shown) are arranged in parallel to the scanning lines Gi.
  • the power supply wiring Vp and the common cathode Vcom are arranged in the arrangement region of the pixel circuit Aij, and the power supply wiring Vref may be arranged in some embodiments.
  • the scanning line Gi and the control wiring are connected to the gate driver circuit 12, and the data line Sj is connected to the source driver circuit 13.
  • the display control circuit 11 outputs a timing signal OE, a start pulse YI, and a clock YCK to the gate driver circuit 12, and outputs a start pulse SP, a clock CLK, display data DA, and a latch pulse LP to the source driver circuit 13. To do.
  • the gate driver circuit 12 includes a shift register circuit, a logical operation circuit, and a buffer (all not shown).
  • the shift register circuit sequentially transfers the start pulse YI in synchronization with the clock YCK.
  • the logical operation circuit performs a logical operation between the pulse output from each stage of the shift register circuit and the timing signal OE.
  • the output of the logical operation circuit is given to the corresponding scanning line Gi and control wiring via the buffer.
  • the gate driver circuit 12 functions as a scanning signal output circuit that selects a pixel circuit to be written using the scanning line Gi.
  • the source driver circuit 13 includes an m-bit shift register 21, a register 22, a latch circuit 23, and m D / A converters 24.
  • the shift register 21 includes m 1-bit registers connected in cascade. The shift register 21 sequentially transfers the start pulse SP in synchronization with the clock CLK, and outputs a timing pulse DLP from each stage register. Display data DA is supplied to the register 22 in accordance with the output timing of the timing pulse DLP.
  • the register 22 stores display data DA according to the timing pulse DLP. When the display data DA for one row is stored in the register 22, the display control circuit 11 outputs a latch pulse LP to the latch circuit 23. When the latch circuit 23 receives the latch pulse LP, the latch circuit 23 holds the display data stored in the register 22.
  • One D / A converter 24 is provided for each data line Sj.
  • the D / A converter 24 converts the display data held in the latch circuit 23 into an analog signal voltage, and supplies it to the corresponding data line Sj.
  • the source driver circuit 13 functions as a display signal output circuit that applies a potential corresponding to display data to the data line Sj.
  • the source driver circuit 13 performs line-sequential scanning for simultaneously supplying a potential corresponding to display data for one row to a pixel circuit connected to one scanning line. Instead, dot sequential scanning may be performed in which a potential corresponding to display data is sequentially supplied to each pixel circuit. Since the configuration of the source driver circuit that performs dot sequential scanning is known, the description thereof is omitted here.
  • the driving TFT, the switching TFT, and the organic EL element included in the pixel circuit Aij function as a driving element, a switching element, and an electro-optical element, respectively.
  • the power supply wiring Vp corresponds to the first wiring
  • the common cathode Vcom corresponds to the second wiring.
  • FIG. 2 is a circuit diagram of a pixel circuit included in the display device according to the first embodiment of the present invention.
  • the pixel circuit 100 shown in FIG. 2 includes a driving TFT 110, switching TFTs 111 to 113, a capacitor 121, and an organic EL element 130. All of the TFTs included in the pixel circuit 100 are n-channel type.
  • the pixel circuit 100 is connected to the power supply wiring Vp, the common cathode Vcom, the scanning line Gi, the control wiring Ri, Ui, and the data line Sj.
  • constant potentials VDD and VSS are applied to the power supply wiring Vp and the common cathode Vcom, respectively.
  • the common cathode Vcom is a cathode common to all the organic EL elements 130 in the display device.
  • the terminals of the driving TFT 110 described as G, S, and D in FIG. 2 are called a gate terminal, a source terminal, and a drain terminal, respectively.
  • the lower one of the two current input / output terminals is called a source terminal, and the higher applied voltage is called a drain terminal.
  • the lower one of the two current input / output terminals is referred to as a drain terminal, and the higher applied voltage is referred to as a source terminal.
  • the terminal name is changed according to the magnitude relation of the voltage, the explanation becomes complicated, so the magnitude relation of the voltage is reversed, and even when the two current input / output terminals should be called with the opposite names,
  • the terminals are referred to by the names shown for convenience.
  • the n-channel type is used for all TFTs, but the p-channel type may be used for the switching TFTs.
  • the low level potential corresponds to the conductive state and the high level potential corresponds to the nonconductive state.
  • the conductive potential and the nonconductive state potential are opposite to those in the case where the n-channel type is used for the switching TFT. Become.
  • the above points are the same in the second embodiment.
  • a switching TFT 113 In the pixel circuit 100, a switching TFT 113, a driving TFT 110, and an organic EL element 130 are provided in series on the path connecting the power supply wiring Vp and the common cathode Vcom in this order from the power supply wiring Vp side.
  • a switching TFT 111 is provided between the source terminal of the driving TFT 110 and the data line Sj
  • a switching TFT 112 is provided between the gate terminal and the drain terminal of the driving TFT 110
  • the gate terminal of the driving TFT 110 A capacitor 121 is provided between the control wiring Ui.
  • the gate terminals of the switching TFTs 111 and 112 are both connected to the scanning line Gi, and the gate terminal of the switching TFT 113 is connected to the control wiring Ri.
  • the operation of the pixel circuit 100 is controlled by a gate driver circuit 12 and a source driver circuit 13 that operate based on a signal supplied from the display control circuit 11.
  • FIG. 3 is a timing chart of the pixel circuit 100.
  • FIG. 3 shows changes in potentials of the scanning line Gi, the control wirings Ri and Ui, and the data line Sj.
  • the reason why the organic EL element 130 is controlled to be in a non-light emitting state during the period when the voltage of the scanning line Gi is at a high level is that when the organic EL element 130 emits light during this period, a black display is performed. This is because the brightness increases by that amount and the contrast of the screen decreases.
  • the potential of the scanning line Gi is controlled to a low level
  • the potential of the control wiring Ri is controlled to a high level
  • the potential of the control wiring Ui is controlled to a relatively high potential V1. Therefore, the switching TFTs 111 and 112 are in a non-conductive state, and the switching TFT 113 is in a conductive state.
  • the driving TFT 110 is in a conductive state, a current flows from the power supply wiring Vp to the organic EL element 130 via the switching TFT 113 and the driving TFT 110, and the organic EL element 130 emits light with a predetermined luminance.
  • the potential of the scanning line Gi changes to a high level, and a new data potential Vda is applied to the data line Sj.
  • the switching TFTs 111 and 112 become conductive, and the data potential Vda is applied from the data line Sj to the source terminal of the driving TFT 110 via the switching TFT 111.
  • the data potential Vda applied at this time is determined so that the organic EL element 130 is in a non-light emitting state.
  • the data potential Vda is determined such that the difference from the potential VSS is equal to or less than the emission threshold voltage Vth_oled. .
  • Vth_oled ⁇ Vda ⁇ VSS (1)
  • the gate and drain of the driving TFT 110 are short-circuited, and the potential VDD is applied to the gate terminal and the drain terminal of the driving TFT 110 from the power supply wiring Vp. Therefore, the gate-source voltage Vgs of the driving TFT 110 is expressed by the following equation (2).
  • Vgs VDD ⁇ Vda (2)
  • the potential of the control wiring Ui changes to a relatively low potential V2.
  • the potential of the control wiring Ri changes to a low level.
  • the switching TFT 113 becomes non-conductive, current flows from the gate terminal of the driving TFT 110 (and the drain terminal short-circuited thereto) to the source terminal, and the gate potential of the driving TFT 110 gradually decreases.
  • the gate-source voltage of the driving TFT 110 becomes equal to the threshold voltage Vth of the driving TFT 110 (that is, when the gate potential becomes (Vda + Vth))
  • the driving TFT 110 becomes non-conductive and is driven. Thereafter, the gate potential of the TFT 110 does not decrease.
  • the driving TFT 110 is in a state in which the threshold voltage Vth is applied between the gate and the source regardless of the threshold voltage Vth.
  • the potential difference between the electrodes of the capacitor 121 is (Vda + Vth ⁇ V2). Thereafter, this potential difference is held in the capacitor 121.
  • the potential of the scanning line Gi changes to a low level. For this reason, the switching TFTs 111 and 112 become non-conductive.
  • the potential of the control wiring Ui changes from V2 to V1. Since the control wiring Ui and the gate terminal of the driving TFT 110 are connected via the capacitor 121, when the potential of the control wiring Ui changes, the gate potential of the driving TFT 110 changes by the same amount (V1-V2). For this reason, the gate potential Vg of the driving TFT 110 is expressed by the following equation (3).
  • Vg Vda + Vth + V1-V2 (3)
  • the potential of the control wiring Ri changes to a high level. For this reason, the switching TFT 113 becomes conductive, and the potential VDD is applied to the drain terminal of the driving TFT 110 from the power supply wiring Vp. Further, since the potential difference (Vda + Vth ⁇ V2) is held in the capacitor 121, the gate potential of the driving TFT 110 remains (Vda + Vth + V1 ⁇ V2) after time t6. Therefore, a current corresponding to a voltage (Vda + V1-V2) obtained by subtracting the threshold voltage Vth of the driving TFT 110 from the gate potential (Vda + Vth + V1-V2) of the driving TFT 110 flows from the power supply wiring Vp to the common cathode Vcom.
  • the element 130 emits light with a luminance corresponding to the current.
  • the EL element 130 can emit light with desired luminance.
  • the gate driver circuit 12 changes the potential of the control wiring Ui in two steps (V1 and V2).
  • the inverter circuit shown in FIG. 4 is provided as a buffer circuit at the final stage of the gate driver circuit 12.
  • the inverter circuit shown in FIG. 4 changes the potential of the control wiring Ui in two steps according to the input signal IN.
  • the display device includes a gate driver circuit 12 that changes the potential of the control wiring Ui in two stages. Such a gate driver circuit can be easily configured.
  • the display device includes the plurality of pixel circuits 100, the gate driver circuit 12, and the source driver circuit 13.
  • the pixel circuit 100 includes the driving TFT 110, the switching TFTs 111 to 113, and the capacitor 121. And an organic EL element 130.
  • the source driver circuit 13 gives a potential at which the voltage applied to the organic EL element 130 is equal to or lower than the light emission threshold voltage Vth_oled to the data line Sj, and the gate driver circuit 12 sets the potential of the control wiring Ui in two stages (V1). And V2).
  • the data line Sj is given a potential at which the voltage applied to the organic EL element 130 is equal to or lower than the light emission threshold voltage Vth_oled. Therefore, the organic EL element 130 emits light only by writing the potential of the data line Sj to the pixel circuit 100. Instead, the organic EL element 130 emits light after the potential of the control wiring Ui changes to V1. Further, the threshold voltage Vth can be applied between the gate and the source of the driving TFT 110 by controlling the switching TFT 112 to be conductive and the switching TFT 113 to be non-conductive.
  • the driving TFT 110 can emit light with a desired luminance regardless of the threshold voltage Vth of the driving TFT 110 by applying a potential at which the driving TFT 110 becomes conductive to the control wiring Ui.
  • the organic EL element 130 is brought into a non-light emitting state while the potential of the common cathode Vcom is fixed. be able to.
  • the organic EL elements 130 of the other pixel circuits 100 continue to emit light while writing to a certain pixel circuit 100. Therefore, while writing to a certain pixel circuit, the organic EL elements of other pixel circuits As compared with a display device that stops emitting light, the light emission duty ratio becomes higher and the display quality becomes higher. Further, since it is not necessary to divide and control the potential of the common cathode Vcom, it is not necessary to pattern the cathode of the organic EL element 130, and the cost of the display device is accordingly reduced. Further, the gate driver circuit 12 that changes the potential of the control wiring Ui in two steps can be easily configured. Therefore, it is possible to obtain a display device (organic EL display) with high display quality and low cost, which has a high light emission duty ratio and does not require patterning of the cathode of the organic EL element 130.
  • the display device can be manufactured easily and with high performance.
  • all the switching elements in the driving TFT 110 and the pixel circuit 100 with n-channel transistors, all the transistors can be manufactured by the same process using the same mask, and the cost of the display device can be reduced.
  • the same channel type transistor can be arranged closer to different channel type transistors, more transistors can be arranged in the same area.
  • the gate terminals of the switching TFTs 111 and 112 are connected to the same wiring (scanning line Gi), but the gate terminals of the switching TFTs 111 and 112 are connected to different control wirings,
  • the potential of the control wiring may be changed at substantially the same timing (first modification).
  • the current that flows to the source terminal of the driving TFT 110 from time t1 to time t4 is the resistance component of the organic EL element 130 and the resistance when the switching TFT 111 is conductive. Depending on the component, it flows to the organic EL element 130 and the switching TFT 111. In general, the lifetime of the organic EL element becomes shorter as a larger amount of current flows. Therefore, in order to prevent a current from flowing through the organic EL element 130, the data potential Vda may be set to be equal to or lower than the potential VSS of the common cathode Vcom (second modification). This is expressed by the following equation (5). Vda ⁇ VSS (5)
  • the anode and the cathode of the organic EL element 130 are either at the same potential, or a reverse bias voltage is applied to the organic EL element 130. Therefore, current can be prevented from flowing through the organic EL element 130 from time t1 to time t4 (while the switching TFT 111 is in a conductive state), and the life of the organic EL element 130 can be extended.
  • the potential of the control line Ui is lowered (changed from V1 to V2) after the potential of the scanning line Gi is changed to high level, but the potential of the scanning line Gi is changed to high level. Prior to the change, the potential of the control wiring Ui may be lowered (third modification). According to this method, even when the number of scanning lines Gi is large and the time during which the potential of the scanning line Gi is at a high level is short, variations in the threshold voltage Vth of the driving TFT 110 can be compensated. However, when this method is used, a forward bias voltage is applied to the organic EL element 130, the organic EL element 130 emits light unnecessarily, and the contrast of the screen may be lowered. Therefore, as shown in FIG. 3, it is more preferable to lower the potential of the control wiring Ui after changing the potential of the scanning line Gi to the high level.
  • the gate driver circuit 12 may be provided with a function of adjusting the timing (time t5 in FIG. 3) for increasing the potential of the control wiring Ui (fourth modification).
  • the timing time t5 in FIG. 3
  • the length of the light emission period of the organic EL element 130 can be adjusted, and the light emission duty ratio of the organic EL element 130 can be adjusted. Therefore, it is possible to eliminate moving image blur, which is a drawback of a display device that performs hold-type display, such as an organic EL display.
  • the gate driver circuit 12 may be provided with a function of adjusting the timing (time t6 in FIG. 3) at which the potential of the control wiring Ri is set to the high level (fifth modification).
  • the timing time t6 in FIG. 3
  • the length of the light emission period of the organic EL element 130 can be adjusted, and the light emission duty ratio of the organic EL element 130 can be adjusted. Therefore, the same effect as the display device according to the fourth modification can be obtained.
  • FIG. 5 is a circuit diagram of a pixel circuit included in a display device according to the second embodiment of the present invention.
  • a pixel circuit 200 shown in FIG. 5 includes a driving TFT 110, switching TFTs 111 to 113, 214, a capacitor 121, and an organic EL element 130. All of the TFTs included in the pixel circuit 200 are n-channel type.
  • the same elements as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the pixel circuit 200 adds a power supply wiring Vref and a control wiring Wi to the pixel circuit 100 according to the first embodiment, and a switching TFT 214 is provided between the power supply wiring Vref and the gate terminal of the driving TFT 110. A change is made to connect the gate terminal of the switching TFT 214 to the control wiring Wi. A constant initial potential Vini is applied to the power supply wiring Vref.
  • FIG. 6 is a timing chart of the pixel circuit 200.
  • FIG. 6 shows changes in potentials of the scanning line Gi, the control wirings Ri, Ui, Wi, and the data line Sj.
  • the potential of the control wiring Wi Prior to time t4, the potential of the control wiring Wi is controlled to a low level. For this reason, the switching TFT 214 is in a non-conductive state, and the pixel circuit 200 operates in the same manner as the pixel circuit 100.
  • the threshold voltage Vth needs to be applied between the gate and the source of the driving TFT 110 from time t3 to time t4. However, in the pixel circuit 200, this is not necessary.
  • the potential of the control wiring Wi changes to a high level.
  • the switching TFT 214 becomes conductive, and the initial potential Vini is applied from the power supply wiring Vref to the gate terminal and the drain terminal of the driving TFT 110 via the switching TFT 214.
  • the initial potential Vini is determined so that the driving TFT 110 becomes conductive.
  • the initial potential Vini is determined so that the difference from the source potential Vda of the driving TFT 110 is equal to or higher than the threshold voltage Vth of the driving TFT 110 in all the pixel circuits 200. This is expressed by the following equation (6).
  • the potential of the control wiring Wi changes to a low level. For this reason, the switching TFT 214 becomes non-conductive, current flows from the gate terminal of the driving TFT 110 (and the drain terminal short-circuited thereto) to the source terminal, and the gate potential of the driving TFT 110 gradually decreases.
  • the driving TFT 110 becomes equal to the threshold voltage Vth of the driving TFT 110
  • the driving TFT 110 becomes non-conductive, and the gate potential of the driving TFT 110 does not decrease thereafter.
  • the driving TFT 110 is in a state in which the threshold voltage Vth is applied between the gate and the source regardless of the threshold voltage Vth.
  • the potential difference between the electrodes of the capacitor 121 is (Vda + Vth ⁇ V2). Thereafter, this potential difference is held in the capacitor 121.
  • the pixel circuit 200 operates in the same manner as after the time t4 of the pixel circuit 100.
  • the pixel circuit 200 includes the switching TFT 214 between the gate terminal of the driving TFT 110 and the power supply wiring Vref, and the power supply wiring Vref is given a potential at which the driving TFT 110 becomes conductive. Therefore, by controlling the switching TFT 214 to be in a conductive state, the threshold voltage Vth between the gate and source of the driving TFT 110 can be applied without applying the potential VDD of the power supply wiring Vp to the gate terminal of the driving TFT 110. it can. Therefore, the display device according to the present embodiment can reduce power consumption.
  • the time until the threshold voltage Vth is applied between the gate and the source of the driving TFT 110 is shortened, and a display device with high resolution is configured. It becomes possible.
  • the display device according to the second embodiment may also be configured as the first to fifth modifications, as in the first embodiment.
  • the display device of the present invention may include a pixel circuit shown in FIG.
  • the pixel circuit 250 illustrated in FIG. 7 is obtained by changing the pixel circuit 200 so that one end of the switching TFT 214 is connected to the control wiring Wi and the power supply wiring Vref is deleted. In this manner, by connecting the gate terminal of the switching TFT 214 to the same wiring as the other terminals, one wiring can be reduced, and the aperture ratio and the yield of the display device can be increased.
  • the pixel circuit includes an organic EL element as an electro-optical element.
  • the pixel circuit is an electro-optical element other than an organic EL element such as a semiconductor LED (Light Emitting Diode) or a light emitting unit of an FED.
  • the current drive type electro-optical element may be included.
  • the pixel circuit is a MOS transistor (herein referred to as a MOS transistor including a silicon gate MOS structure) formed on an insulating substrate such as a glass substrate as a driving element for the electro-optical element. TFT was included.
  • the pixel circuit is not limited to this, and the pixel circuit has an arbitrary control voltage (threshold voltage) that changes the output current according to the control voltage applied to the current control terminal as the driving element of the electro-optical element and the output current becomes zero
  • a voltage-controlled element may be included.
  • a general insulated gate field effect transistor including, for example, a MOS transistor formed on a semiconductor substrate can be used as the drive element of the electro-optic element.
  • an insulated gate field effect transistor as the driving element, it is possible to prevent a current flowing through the driving element from flowing into the electro-optical element when compensating for variations in the threshold voltage of the driving element. Accordingly, unnecessary light emission of the electro-optical element can be prevented, the contrast of the screen can be increased, and deterioration of the electro-optical element can be suppressed.
  • the pixel circuit includes a TFT as a switching element.
  • the pixel circuit includes a general insulated gate field effect transistor including a MOS transistor formed on a semiconductor substrate as the switching element. May be included.
  • the display device of the present invention has a high light emission duty ratio, does not require patterning of one electrode of the electro-optic element, and has an effect of high display quality and low cost. Therefore, a current drive type such as an organic EL display or FED is provided. It can utilize for the various display apparatus provided with this display element.

Landscapes

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Abstract

　第１の配線(Vp)と第２の配線(Vcom)とを結ぶ経路上に設けられ、制御端子、第１の端子および第２の端子を有し、経路を流れる電流を制御する駆動素子(110)と、駆動素子(110)の第１の端子に接続して経路上に駆動素子(110)と直列に設けられ、経路を流れる電流に応じた輝度で発光する電気光学素子(130)と、駆動素子(110)の第１の端子とデータ線(Sj)との間に設けられた第１のスイッチング素子(111)と、駆動素子(110)の制御端子と第２の端子との間に設けられた第２のスイッチング素子(112)と、駆動素子(110)の第２の端子と第１の配線(Vp)との間に設けられた第３のスイッチング素子(113)と、駆動素子(110)の制御端子と第３の配線(Ui)との間に設けられたコンデンサ(121)とを含む画素回路(100)を備え、データ線(Sj)に対して、電気光学素子(130)への印加電圧が発光閾値電圧以下となる電位を与え、第３の配線(Ui)の電位を２段階に変化させる表示装置である。

Description

表示装置、画素回路およびその駆動方法
　本発明は、表示装置に関し、より特定的には、有機ＥＬディスプレイやＦＥＤなどの電流駆動型の表示装置、表示装置の画素回路、および、画素回路の駆動方法に関する。
　近年、薄型、軽量、高速応答可能な表示装置の需要が高まり、これに伴い、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイやＦＥＤ（Field Emission Display）に関する研究開発が活発に行われている。
　有機ＥＬディスプレイに含まれる有機ＥＬ素子は、印加される電圧が高く、流れる電流が多いほど、高い輝度で発光する。ところが、有機ＥＬ素子の輝度と電圧の関係は、駆動時間や周辺温度などの影響を受けて容易に変動する。このため、有機ＥＬディスプレイに電圧制御型の駆動方式を適用すると、有機ＥＬ素子の輝度のばらつきを抑えることが非常に困難になる。これに対して、有機ＥＬ素子の輝度は電流にほぼ比例し、この比例関係は周辺温度などの外的要因の影響を受けにくい。したがって、有機ＥＬディスプレイには電流制御型の駆動方式を適用することが好ましい。
　一方、表示装置の画素回路や駆動回路は、アモルファスシリコン、低温多結晶シリコン、ＣＧ（Continuous Grain）シリコンなどで構成されたＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）を用いて構成される。ところが、ＴＦＴの特性（例えば、閾値電圧や移動度）には、ばらつきが生じやすい。そこで、有機ＥＬディスプレイの画素回路にはＴＦＴの特性のばらつきを補償する回路が設けられ、この回路の作用により有機ＥＬ素子の輝度のばらつきが抑えられる。
　電流制御型の駆動方式においてＴＦＴの特性のばらつきを補償する方式は、駆動用ＴＦＴに流れる電流の量を電流信号で制御する電流プログラム方式と、この電流の量を電圧信号で制御する電圧プログラム方式とに大別される。電流プログラム方式を用いれば閾値電圧と移動度のばらつきを補償することができ、電圧プログラム方式を用いれば閾値電圧のばらつきのみを補償することができる。
　ところが、電流プログラム方式には、第１に、非常に微少な量の電流を扱うので画素回路や駆動回路の設計が困難である、第２に、電流信号を設定する間に寄生容量の影響を受けやすいので大面積化が困難であるという問題がある。これに対して、電圧プログラム方式では、寄生容量などの影響は軽微であり、回路設計も比較的容易である。また、移動度のばらつきが電流量に与える影響は、閾値電圧のばらつきが電流量に与える影響よりも小さく、移動度のばらつきはＴＦＴ作製工程である程度抑えることができる。したがって、電圧プログラム方式を適用した表示装置でも、十分な表示品位が得ることができる。
　電流制御型の駆動方法を採用した有機ＥＬディスプレイについては、従来から各種の画素回路が知られている（例えば、非特許文献１～４）。図８は、非特許文献４に記載された画素回路の回路図である。図８に示す画素回路９００は、駆動用ＴＦＴ９１０、スイッチ用ＴＦＴ９１１～９１３、コンデンサ９２１、および、有機ＥＬ素子９３０を備えている。画素回路９００に含まれるＴＦＴは、いずれもｎチャネル型である。
　画素回路９００では、電位ＶＤＤを有する電源配線Ｖｐと有機ＥＬ素子９３０の陰極ＣＴＤとの間に、スイッチ用ＴＦＴ９１３、駆動用ＴＦＴ９１０および有機ＥＬ素子９３０が直列に設けられている。駆動用ＴＦＴ９１０のソース端子とデータ線Ｓｊとの間にはスイッチ用ＴＦＴ９１１が設けられ、駆動用ＴＦＴ９１０のゲート端子とドレイン端子との間にはスイッチ用ＴＦＴ９１２が設けられ、駆動用ＴＦＴ９１０のゲート端子と電源配線Ｖｐとの間にはコンデンサ９２１が設けられている。スイッチ用ＴＦＴ９１１、９１２のゲート端子はいずれも制御配線ＳＬＴに接続され、スイッチ用ＴＦＴ９１３のゲート端子は制御配線ＴＮＯに接続されている。
　図９は、画素回路９００のタイミングチャートである。図９に示すように、まず時刻ｔ１において、制御配線ＳＬＴの電位がハイレベルに変化する。このため、スイッチ用ＴＦＴ９１１、９１２は導通状態になり、データ線Ｓｊからスイッチ用ＴＦＴ９１１を経由して駆動用ＴＦＴ９１０のソース端子にデータ電位Ｖｄａが印加される。また時刻ｔ１では、有機ＥＬ素子９３０の陰極ＣＴＤの電位もハイレベルに変化する。このため、有機ＥＬ素子９３０の陽極と陰極の間には逆方向バイアス電圧が印加され、有機ＥＬ素子９３０は非発光状態となる。また時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、スイッチ用ＴＦＴ９１２、９１３は共に導通状態にあるので、駆動用ＴＦＴ９１０のゲート電位は電源配線Ｖｐの電位ＶＤＤに等しくなる。
　次に時刻ｔ２において、制御配線ＴＮＯの電位がローレベルに変化する。このため、スイッチ用ＴＦＴ９１３は非導通状態になり、駆動用ＴＦＴ９１０のゲート端子（および、これに短絡されたドレイン端子）から駆動用ＴＦＴ９１０とスイッチ用ＴＦＴ９１１を経由してデータ線Ｓｊに電流が流れ、駆動用ＴＦＴ９１０のゲート電位は徐々に下降する。駆動用ＴＦＴ９１０のゲート・ソース間電圧が駆動用ＴＦＴ９１０の閾値電圧Ｖｔｈに等しくなったときに（すなわち、ゲート電位が（Ｖｄａ＋Ｖｔｈ）になったときに）、駆動用ＴＦＴ９１０は非導通状態になる。この時点で、コンデンサ９２１の電極間の電位差は｛Ｖｐ－（Ｖｄａ＋Ｖｔｈ）｝になる。これ以降、コンデンサ９２１には、この電位差が保持される。
　次に時刻ｔ３において、制御配線ＴＮＯの電位はハイレベルに変化し、制御配線ＳＬＴの電位はローレベルに変化する。このため、スイッチ用ＴＦＴ９１１、９１２は非導通状態になり、スイッチ用ＴＦＴ９１３は導通状態になる。コンデンサ９２１には電位差｛Ｖｐ－（Ｖｄａ＋Ｖｔｈ）｝が保持されているので、駆動用ＴＦＴ９１０のゲート電位は時刻ｔ３以降も（Ｖｄａ＋Ｖｔｈ）となる。また時刻ｔ３では、有機ＥＬ素子９３０の陰極ＣＴＤの電位はローレベルに変化する。このため、駆動用ＴＦＴ９１０から有機ＥＬ素子９３０には、駆動用ＴＦＴ９１０のゲート電位（Ｖｄａ＋Ｖｔｈ）から駆動用ＴＦＴ９１０の閾値電圧Ｖｔｈを引いた電位Ｖｄａ（データ電位に等しい）に応じた電流が流れ、有機ＥＬ素子９３０は当該電流に応じた輝度で発光する。
　このように画素回路９００では、時刻ｔ３以降に駆動用ＴＦＴ９１０から有機ＥＬ素子９３０に流れる電流は、データ電位Ｖｄａによって定まり、駆動用ＴＦＴ９１０の閾値電圧Ｖｔｈの影響を受けない。したがって、画素回路９００を備えた表示装置によれば、駆動用ＴＦＴ９１０の閾値電圧Ｖｔｈにばらつきがある場合でも、データ電位Ｖｄａと閾値電圧Ｖｔｈに応じた電流を有機ＥＬ素子９３０に流し、有機ＥＬ素子９３０を所望の輝度で発光させることができる。
"4.0-in. TFT-OLED Displays and a Novel Digital Driving Method"、SID'00 Digest、pp. 924-927、半導体エネルギー研究所 "Continuous Grain Silicon Technology and Its Applications for Active Matrix Display"、AM-LCD 2000、pp. 25-28、半導体エネルギー研究所 "Polymer Light-Emitting Diodes for Use in Flat Panel Display"、AM-LCD' 01、pp. 211-214、半導体エネルギー研究所 "A new a-Si:H Thin-Film Transistor Pixel Circuit for Active-Matrix Organic Light-Emitting Diodes" 、Electron Device Letters、IEEE、Volume 24、Issue 9、pp. 583-585、Korea Advanced Institute of Science and Technology
　上述したように、画素回路９００を備えた表示装置では、駆動用ＴＦＴ９１０のゲート・ソース間電圧を駆動用ＴＦＴ９１０の閾値電圧Ｖｔｈに一致させる期間（時刻ｔ１からｔ３までの期間）に、有機ＥＬ素子９３０の陰極ＣＴＤの電位をハイレベルにする必要がある。また、一般的なアクティブマトリクス型の表示装置は、すべての表示素子に共通する陰極を１個だけ備えている。そこで、画素回路９００を用いる場合にも、すべての有機ＥＬ素子９３０に共通する陰極を１個だけ備えた表示装置（以下、第１の表示装置という）を考えることができる。
　しかしながら、上記第１の表示装置では、ある画素回路９００に対してデータ電位Ｖｄａを書き込むときに、表示装置内のすべての有機ＥＬ素子９３０に逆方向バイアス電圧が印加されるので、すべての有機ＥＬ素子９３０がこの期間では発光しない。このため、第１の表示装置には、十分な発光デューティー比が得られず、表示品位が低くなるという問題がある。
　この問題を解決するために、有機ＥＬ素子９３０の陰極ＣＴＤを画素回路の行ごとに備えた表示装置（陰極ＣＴＤを制御配線ＳＬＴと同数だけ設けた表示装置。以下、第２の表示装置という）を考えることができる。しかしながら、第２の表示装置を製造するためには、有機ＥＬ素子９３０を形成するときに有機ＥＬ素子９３０の陰極ＣＴＤをパターニングする必要がある。このため、第２の表示装置には、有機ＥＬ素子９３０の作成工程が１つ余分に増え、製造コストが高くなるという問題がある。また、有機ＥＬ素子９３０の陰極ＣＴＤをパターニングするので、開口率が低下し画面が暗くなるという問題もある。
　それ故に、本発明は、発光デューティー比が高く、電気光学素子の一方の電極のパターニングが不要な、高表示品位かつ低コストの表示装置を提供することを目的とする。
　本発明の第１の局面は、電流駆動型の表示装置であって、
　複数の走査線と複数のデータ線の各交差点に対応して配置された複数の画素回路と、
　前記走査線を用いて、書き込み対象の画素回路を選択する走査信号出力回路と、
　前記データ線に対して、表示データに応じた電位を与える表示信号出力回路とを備え、
　前記画素回路は、
　　第１の配線と第２の配線とを結ぶ経路上に設けられ、制御端子、第１の端子および第２の端子を有し、前記経路を流れる電流を制御する駆動素子と、
　　前記駆動素子の第１の端子に接続して前記経路上に前記駆動素子と直列に設けられ、前記経路を流れる電流に応じた輝度で発光する電気光学素子と、
　　前記駆動素子の第１の端子と前記データ線との間に設けられた第１のスイッチング素子と、
　　前記駆動素子の制御端子と第２の端子との間に設けられた第２のスイッチング素子と、
　　前記駆動素子の第２の端子と前記第１の配線との間に設けられた第３のスイッチング素子と、
　　前記駆動素子の制御端子と第３の配線との間に設けられたコンデンサとを含み、
　前記表示信号出力回路は、前記データ線に対して、前記電気光学素子への印加電圧が発光閾値電圧以下となる電位を与え、
　前記走査信号出力回路は、前記第３の配線の電位を２段階に変化させることを特徴とする。
　本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記画素回路は、前記駆動素子の制御端子と第４の配線との間に設けられた第４のスイッチング素子をさらに含む。
　本発明の第３の局面は、本発明の第２の局面において、
　前記第４のスイッチング素子の制御端子は、前記第４の配線に接続されていることを特徴とする。
　本発明の第４の局面は、本発明の第２の局面において、
　前記第４の配線には、前記駆動素子が導通状態となる電位が与えられることを特徴とする。
　本発明の第５の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記画素回路に対する書き込み時には、前記第１および第２のスイッチング素子は導通状態に、前記第３のスイッチング素子は非導通状態に制御されることを特徴とする。
　本発明の第６の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記走査信号出力回路は、前記第３の配線の電位の変化タイミングを調整する機能を有することを特徴とする。
　本発明の第７の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記走査信号出力回路は、前記第３のスイッチング素子の制御端子に与える電位の変化タイミングを調整する機能を有することを特徴とする。
　本発明の第８の局面は、本発明の第１の局面において、
　前記電気光学素子は有機ＥＬ素子で構成されていることを特徴とする。
　本発明の第９の局面は、電流駆動型の表示装置に複数の走査線と複数のデータ線の各交差点に対応して複数個配置される画素回路であって、
　第１の配線と第２の配線とを結ぶ経路上に設けられ、制御端子、第１の端子および第２の端子を有し、前記経路を流れる電流を制御する駆動素子と、
　前記駆動素子の第１の端子に接続して前記経路上に前記駆動素子と直列に設けられ、前記経路を流れる電流に応じた輝度で発光する電気光学素子と、
　前記駆動素子の第１の端子と前記データ線との間に設けられた第１のスイッチング素子と、
　前記駆動素子の制御端子と第２の端子との間に設けられた第２のスイッチング素子と、
　前記駆動素子の第２の端子と前記第１の配線との間に設けられた第３のスイッチング素子と、
　前記駆動素子の制御端子と第３の配線との間に設けられたコンデンサとを備える。
　本発明の第１０の局面は、本発明の第９の局面において、
　前記駆動素子の制御端子と第４の配線との間に設けられた第４のスイッチング素子をさらに備える。
　本発明の第１１の局面は、本発明の第１０の局面において、
　前記第４のスイッチング素子の制御端子は、前記第４の配線に接続されていることを特徴とする。
　本発明の第１２の局面は、電流駆動型の表示装置に複数の走査線と複数のデータ線の各交差点に対応して複数個配置される画素回路の駆動方法であって、
　前記画素回路が、第１の配線と第２の配線とを結ぶ経路上に設けられ、制御端子、第１の端子および第２の端子を有し、前記経路を流れる電流を制御する駆動素子と、前記駆動素子の第１の端子に接続して前記経路上に前記駆動素子と直列に設けられ、前記経路を流れる電流に応じた輝度で発光する電気光学素子と、前記駆動素子の第１の端子と前記データ線との間に設けられた第１のスイッチング素子と、前記駆動素子の制御端子と第２の端子との間に設けられた第２のスイッチング素子と、前記駆動素子の第２の端子と前記第１の配線との間に設けられた第３のスイッチング素子と、前記駆動素子の制御端子と第３の配線との間に設けられたコンデンサとを含む場合に、
　前記第１および第２のスイッチング素子を導通状態に、前記第３のスイッチング素子を非導通状態に制御し、前記データ線に対して、表示データに応じて変化し、かつ、前記電気光学素子への印加電圧が発光閾値電圧以下となる電位を与えるステップと、
　前記第３の配線の電位を２段階に変化させるステップと、
　前記第１および第２のスイッチング素子を非導通状態に、前記第３のスイッチング素子を導通状態に制御するステップとを備える。
　本発明の第１３の局面は、本発明の第１２の局面において、
　前記画素回路が、前記駆動素子の制御端子と第４の配線との間に設けられた第４のスイッチング素子をさらに含む場合に、
　前記第４の配線に前記駆動素子が導通状態となる電位を与えておき、前記第１および第２のスイッチング素子が導通状態で、前記第３のスイッチング素子が非導通状態である間に、前記第４のスイッチング素子を導通状態に制御するステップをさらに備える。
　本発明の第１の局面によれば、データ線には電気光学素子への印加電圧が発光閾値電圧以下となる電位が与えられるので、データ線の電位を画素回路に書き込んだだけでは電気光学素子は発光せず、第３の配線の電位が変化した後に電気光学素子は発光する。また、第２のスイッチング素子を導通状態に、第３のスイッチング素子を非導通状態に制御すれば、駆動素子の制御端子と第１の端子との間に閾値電圧を印加することができ、その後に第３の配線の電位を変化させることにより、駆動素子の閾値電圧にかかわらず、電気光学素子を所望の輝度で発光させることができる。このように、駆動素子の閾値電圧のばらつきを補償しながら、表示データに応じた電位を画素回路に書き込むときに、第２の配線の電位を固定したままで電気光学素子を非発光状態にすることができる。このため、ある画素回路に書き込みを行っている間も他の画素回路の電気光学素子は発光し続けるので、ある画素回路に書き込みを行っている間は他の画素回路の電気光学素子が発光しなくなる場合よりも、発光デューティー比は高くなり、表示品位も高くなる。また、第２の配線の電位を分割して制御する必要はないので、電気光学素子の第２の配線側の電極をパターニングする必要もなく、その分だけ表示装置のコストは低くなる。また、第３の配線の電位を２段階に変化させる走査信号出力回路は簡単に構成することができる。したがって、発光デューティー比が高く、電気光学素子の一方の電極のパターニングが不要な、高表示品位かつ低コストの表示装置を得ることができる。
　本発明の第２の局面によれば、第４の配線に好適な電位を印加し、第４のスイッチング素子を導通状態に制御することにより、第１の配線の電位を駆動素子の制御端子に印加することなく、駆動素子の制御端子と第１の端子との間に閾値電圧を印加することができる。これにより、表示装置の消費電力を削減することができる。
　本発明の第３の局面によれば、第４のスイッチング素子の制御端子を他の端子と同じ配線に接続することにより、配線を１本削減し、表示装置の開口率や歩留りを高くすることができる。
　本発明の第４の局面によれば、第４の配線に駆動素子が導通状態となる電位を与えることにより、駆動素子の制御端子と第１の端子との間に閾値電圧を印加するまでの時間を短縮することができる。これにより、解像度の高い表示装置を構成することが可能となる。
　本発明の第５の局面によれば、第２のスイッチング素子を導通状態に、第３のスイッチング素子を非導通状態に制御することにより、駆動素子の制御端子と第１の端子との間に閾値電圧を印加することができる。その後に、駆動素子が導通状態となる電位を第３の配線に与えることにより、駆動素子の閾値電圧にかかわらず、電気光学素子を所望の輝度で発光させることができる。
　本発明の第６の局面によれば、走査信号出力回路において第３の配線の電位の変化タイミングを調整することにより、発光デューティー比を調整し、ホールド型表示を行う表示装置の欠点である動画ぼやけを解消することができる。
　本発明の第７の局面によれば、走査信号出力回路において第３のスイッチング素子の制御端子に与える電位の変化タイミングを調整することにより、発光デューティー比を調整し、ホールド型表示を行う表示装置の欠点である動画ぼやけを解消することができる。
　本発明の第８の局面によれば、発光デューティー比が高く、有機ＥＬ素子の陰極のパターニングが不要な、高表示品位かつ低コストの有機ＥＬディスプレイを構成することができる。
　本発明の第９～第１１の局面によれば、本発明の第１～第３の局面に係る表示装置に含まれる画素回路を構成し、これを用いて、発光デューティー比が高く、電気光学素子の一方の電極のパターニングが不要な、高表示品位かつ低コストの表示装置を得ることができる。
　本発明の第１２の局面によれば、本発明の第１の局面と同様の理由により、電気光学素子の一方の電極のパターニングが行われていない低コストの表示装置において、発光デューティー比を高くし、表示品位を高くすることができる。
　本発明の第１３の局面によれば、第４の配線に駆動素子が導通状態となる電位を与え、第４のスイッチング素子を導通状態に制御することにより、第１の配線の電位を駆動素子の制御端子に印加することなく、短時間で、駆動素子の制御端子と第１の端子との間に閾値電圧を印加することができる。これにより、表示装置の消費電力を削減すると共に、解像度の高い表示装置を構成することが可能となる。
本発明の第１および第２の実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。 図２に示す画素回路のタイミングチャートである。 インバータの回路図である。 本発明の第２の実施形態に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。 図５に示す画素回路のタイミングチャートである。 本発明の変形例に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。 従来の表示装置に含まれる画素回路の回路図である。 図８に示す画素回路のタイミングチャートである。
符号の説明
　１０…表示装置
　１１…表示制御回路
　１２…ゲートドライバ回路
　１３…ソースドライバ回路
　２１…シフトレジスタ
　２２…レジスタ
　２３…ラッチ回路
　２４…Ｄ／Ａ変換器
　１００、２００、２５０…画素回路
　１１０…駆動用ＴＦＴ
　１１１、１１２、１１３、２１４…スイッチ用ＴＦＴ
　１２１…コンデンサ
　１３０…有機ＥＬ素子
　Ｇｉ…走査線
　Ｒｉ、Ｕｉ、Ｗｉ…制御配線
　Ｓｊ…データ線
　Ｖｐ、Ｖｒｅｆ…電源配線
　Ｖｃｏｍ…共通陰極
　以下、図１～図７を参照して、本発明の第１および第２の実施形態に係る表示装置について説明する。各実施形態に係る表示装置は、電気光学素子、駆動素子、コンデンサおよび複数のスイッチング素子を含む画素回路を備えている。スイッチング素子は、低温ポリシリコンＴＦＴやＣＧシリコンＴＦＴやアモルファスシリコンＴＦＴなどで構成することができる。これらＴＦＴの構成や製造プロセスは公知であるので、ここではその説明を省略する。また、電気光学素子には有機ＥＬ素子が使用される。有機ＥＬ素子の構成も公知であるので、ここではその説明を省略する。
　図１は、本発明の第１および第２の実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示す表示装置１０は、複数の画素回路Ａｉｊ（ｉは１以上ｎ以下の整数、ｊは１以上ｍ以下の整数）、表示制御回路１１、ゲートドライバ回路１２、および、ソースドライバ回路１３を備えている。表示装置１０には、互いに平行に配置された複数の走査線Ｇｉと、走査線Ｇｉに直交するように互いに平行に配置された複数のデータ線Ｓｊとが設けられる。画素回路Ａｉｊは、走査線Ｇｉとデータ線Ｓｊの各交差点に対応してマトリクス状に配置されている。
　これに加えて表示装置１０には、複数の制御配線（Ｒｉ、Ｕｉ、Ｗｉなど；図示せず）が走査線Ｇｉと平行に配置されている。また、図１では省略されているが、画素回路Ａｉｊの配置領域には電源配線Ｖｐと共通陰極Ｖｃｏｍが配置されており、実施形態によっては電源配線Ｖｒｅｆが配置されていることもある。走査線Ｇｉと制御配線はゲートドライバ回路１２に接続され、データ線Ｓｊはソースドライバ回路１３に接続される。
　表示制御回路１１は、ゲートドライバ回路１２に対してタイミング信号ＯＥ、スタートパルスＹＩおよびクロックＹＣＫを出力し、ソースドライバ回路１３に対してスタートパルスＳＰ、クロックＣＬＫ、表示データＤＡおよびラッチパルスＬＰを出力する。
　ゲートドライバ回路１２は、シフトレジスタ回路、論理演算回路、および、バッファ（いずれも図示せず）を含んでいる。シフトレジスタ回路は、クロックＹＣＫに同期してスタートパルスＹＩを順次転送する。論理演算回路は、シフトレジスタ回路の各段から出力されたパルスとタイミング信号ＯＥとの間で論理演算を行う。論理演算回路の出力は、バッファを経由して、対応する走査線Ｇｉと制御配線に与えられる。このようにゲートドライバ回路１２は、走査線Ｇｉを用いて書き込み対象の画素回路を選択する走査信号出力回路として機能する。
　ソースドライバ回路１３は、ｍビットのシフトレジスタ２１、レジスタ２２、ラッチ回路２３、および、ｍ個のＤ／Ａ変換器２４を含んでいる。シフトレジスタ２１は、縦続接続されたｍ個の１ビットレジスタを含んでいる。シフトレジスタ２１は、クロックＣＬＫに同期してスタートパルスＳＰを順次転送し、各段のレジスタからタイミングパルスＤＬＰを出力する。タイミングパルスＤＬＰの出力タイミングに合わせて、レジスタ２２には表示データＤＡが供給される。レジスタ２２は、タイミングパルスＤＬＰに従い、表示データＤＡを記憶する。レジスタ２２に１行分の表示データＤＡが記憶されると、表示制御回路１１はラッチ回路２３に対してラッチパルスＬＰを出力する。ラッチ回路２３は、ラッチパルスＬＰを受け取ると、レジスタ２２に記憶された表示データを保持する。Ｄ／Ａ変換器２４は、各データ線Ｓｊに１つずつ設けられる。Ｄ／Ａ変換器２４は、ラッチ回路２３に保持された表示データをアナログ信号電圧に変換し、対応するデータ線Ｓｊに与える。このようにソースドライバ回路１３は、データ線Ｓｊに対して表示データに応じた電位を与える表示信号出力回路として機能する。
　なお、ここではソースドライバ回路１３は、１本の走査線に接続された画素回路に対して１行分の表示データに応じた電位を同時に供給する線順次走査を行うこととしたが、これに代えて、各画素回路に対して表示データに応じた電位を順に供給する点順次走査を行ってもよい。点順次走査を行うソースドライバ回路の構成は公知であるので、ここでは説明を省略する。
　以下、各実施形態に係る表示装置に含まれる画素回路Ａｉｊの詳細を説明する。画素回路Ａｉｊに含まれる駆動用ＴＦＴ、スイッチ用ＴＦＴおよび有機ＥＬ素子は、それぞれ、駆動素子、スイッチング素子および電気光学素子として機能する。電源配線Ｖｐは第１の配線に相当し、共通陰極Ｖｃｏｍは第２の配線に相当する。
　（第１の実施形態）
　図２は、本発明の第１の実施形態に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。図２に示す画素回路１００は、駆動用ＴＦＴ１１０、スイッチ用ＴＦＴ１１１～１１３、コンデンサ１２１、および、有機ＥＬ素子１３０を備えている。画素回路１００に含まれるＴＦＴは、いずれもｎチャネル型である。
　画素回路１００は、電源配線Ｖｐ、共通陰極Ｖｃｏｍ、走査線Ｇｉ、制御配線Ｒｉ、Ｕｉおよびデータ線Ｓｊに接続されている。このうち、電源配線Ｖｐと共通陰極Ｖｃｏｍには、それぞれ、一定の電位ＶＤＤ、ＶＳＳ（ただし、ＶＤＤ＞ＶＳＳ）が印加される。共通陰極Ｖｃｏｍは、表示装置内のすべての有機ＥＬ素子１３０に共通する陰極である。
　図２でＧ、ＳおよびＤと記載した駆動用ＴＦＴ１１０の端子を、それぞれ、ゲート端子、ソース端子およびドレイン端子という。一般にｎチャネル型ＴＦＴでは、２個の電流入出力端子のうち、印加電圧の低いほうをソース端子といい、印加電圧の高いほうをドレイン端子という。また、ｐチャネル型ＴＦＴでは、２個の電流入出力端子のうち、印加電圧の低いほうをドレイン端子といい、印加電圧の高いほうをソース端子という。しかし、電圧の大小関係に応じて端子名を変更すると説明が複雑になるので、電圧の大小関係が逆になり、２個の電流入出力端子を逆の名称で呼ぶべき場合でも、２個の端子を便宜上図示した名称で呼ぶこととする。また、本実施形態では、すべてのＴＦＴにｎチャネル型を用いているが、スイッチ用ＴＦＴにｐチャネル型を用いてもよい。この場合、ローレベル電位が導通状態に、ハイレベル電位が非導通状態に対応し、導通状態の電位と非導通状態の電位は、スイッチ用ＴＦＴにｎチャネル型を用いた場合と比べて逆になる。以上の点は、第２の実施形態でも同様である。
　画素回路１００では、電源配線Ｖｐと共通陰極Ｖｃｏｍとを結ぶ経路上に電源配線Ｖｐ側から順に、スイッチ用ＴＦＴ１１３、駆動用ＴＦＴ１１０および有機ＥＬ素子１３０が直列に設けられている。駆動用ＴＦＴ１１０のソース端子とデータ線Ｓｊとの間にはスイッチ用ＴＦＴ１１１が設けられ、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート端子とドレイン端子との間にはスイッチ用ＴＦＴ１１２が設けられ、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート端子と制御配線Ｕｉとの間にはコンデンサ１２１が設けられている。スイッチ用ＴＦＴ１１１、１１２のゲート端子はいずれも走査線Ｇｉに接続され、スイッチ用ＴＦＴ１１３のゲート端子は制御配線Ｒｉに接続されている。画素回路１００の動作は、表示制御回路１１から供給された信号に基づき動作するゲートドライバ回路１２とソースドライバ回路１３によって制御される。
　図３は、画素回路１００のタイミングチャートである。図３には、走査線Ｇｉ、制御配線Ｒｉ、Ｕｉおよびデータ線Ｓｊの電位の変化が記載されている。なお、以下の説明において、走査線Ｇｉの電圧がハイレベルである期間では有機ＥＬ素子１３０を非発光状態に制御する理由は、この期間に有機ＥＬ素子１３０が発光すると、黒表示を行うときの輝度がその分だけ上昇し、画面のコントラストが低下するからである。
　時刻ｔ１より前では、走査線Ｇｉの電位はローレベルに、制御配線Ｒｉの電位はハイレベルに、制御配線Ｕｉの電位は相対的に高い電位Ｖ１に制御される。このため、スイッチ用ＴＦＴ１１１、１１２は非導通状態、スイッチ用ＴＦＴ１１３は導通状態にある。このとき駆動用ＴＦＴ１１０は導通状態にあるので、電源配線Ｖｐからスイッチ用ＴＦＴ１１３と駆動用ＴＦＴ１１０を経由して有機ＥＬ素子１３０に電流が流れ、有機ＥＬ素子１３０は所定の輝度で発光する。
　次に時刻ｔ１において、走査線Ｇｉの電位がハイレベルに変化すると共に、データ線Ｓｊに新たなデータ電位Ｖｄａが印加される。このため、スイッチ用ＴＦＴ１１１、１１２は導通状態になり、データ線Ｓｊからスイッチ用ＴＦＴ１１１を経由して駆動用ＴＦＴ１１０のソース端子にデータ電位Ｖｄａが印加される。
　ただし、このときに印加されるデータ電位Ｖｄａは、有機ＥＬ素子１３０が非発光状態となるように決定される。具体的には、共通陰極Ｖｃｏｍの電位をＶＳＳ、有機ＥＬ素子１３０の発光閾値電圧をＶｔｈ＿ｏｌｅｄとしたとき、データ電位Ｖｄａは、電位ＶＳＳとの差が発光閾値電圧Ｖｔｈ＿ｏｌｅｄ以下になるように決定される。これを式で表すと、次式（１）のようになる。
　　Ｖｔｈ＿ｏｌｅｄ≧Ｖｄａ－ＶＳＳ　…（１）
　また、スイッチ用ＴＦＴ１１２が導通状態にあるので、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート・ドレイン間は短絡され、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート端子とドレイン端子には電源配線Ｖｐから電位ＶＤＤが印加される。したがって、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは、次式（２）のようになる。
　　Ｖｇｓ＝ＶＤＤ－Ｖｄａ　…（２）
　次に時刻ｔ２において、制御配線Ｕｉの電位が相対的に低い電位Ｖ２に変化する。次に時刻ｔ３において、制御配線Ｒｉの電位がローレベルに変化する。このため、スイッチ用ＴＦＴ１１３は非導通状態になり、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート端子（および、これに短絡されたドレイン端子）からソース端子に電流が流れ、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート電位は徐々に下降する。駆動用ＴＦＴ１１０のゲート・ソース間電圧が駆動用ＴＦＴ１１０の閾値電圧Ｖｔｈに等しくなったときに（すなわち、ゲート電位が（Ｖｄａ＋Ｖｔｈ）になったときに）、駆動用ＴＦＴ１１０は非導通状態になり、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート電位はその後は下降しなくなる。この時点で、駆動用ＴＦＴ１１０は、閾値電圧Ｖｔｈにかかわらず、ゲート・ソース間に閾値電圧Ｖｔｈが印加された状態になる。また、コンデンサ１２１の電極間の電位差は（Ｖｄａ＋Ｖｔｈ－Ｖ２）になる。これ以降、コンデンサ１２１にはこの電位差が保持される。
　次に時刻ｔ４において、走査線Ｇｉの電位がローレベルに変化する。このため、スイッチ用ＴＦＴ１１１、１１２は非導通状態になる。次に時刻ｔ５において、制御配線Ｕｉの電位がＶ２からＶ１に変化する。制御配線Ｕｉと駆動用ＴＦＴ１１０のゲート端子はコンデンサ１２１を介して接続されているので、制御配線Ｕｉの電位が変化すると、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート電位は同じ量（Ｖ１－Ｖ２）だけ変化する。このため、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート電位Ｖｇは、次式（３）のようになる。
　　Ｖｇ＝Ｖｄａ＋Ｖｔｈ＋Ｖ１－Ｖ２　…（３）
　最後に時刻ｔ６において、制御配線Ｒｉの電位がハイレベルに変化する。このため、スイッチ用ＴＦＴ１１３が導通状態になり、駆動用ＴＦＴ１１０のドレイン端子には電源配線Ｖｐから電位ＶＤＤが印加される。また、コンデンサ１２１には電位差（Ｖｄａ＋Ｖｔｈ－Ｖ２）が保持されているので、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート電位は時刻ｔ６以降も（Ｖｄａ＋Ｖｔｈ＋Ｖ１－Ｖ２）となる。このため、電源配線Ｖｐから共通陰極Ｖｃｏｍには、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート電位（Ｖｄａ＋Ｖｔｈ＋Ｖ１－Ｖ２）から駆動用ＴＦＴ１１０の閾値電圧Ｖｔｈを引いた電圧（Ｖｄａ＋Ｖ１－Ｖ２）に応じた電流が流れ、有機ＥＬ素子１３０は当該電流に応じた輝度で発光する。
　そこで、走査線Ｇｉの電位がハイレベルである期間（時刻ｔ１から時刻ｔ４）にデータ線Ｓｊに印加されるデータ電位Ｖｄａは、有機ＥＬ素子１３０を所望の輝度で発光させるために本来印加すべきデータ電位Ｖｄａ’から制御配線Ｕｉの電位の振幅分（Ｖ１－Ｖ２）を引いた電位に設定される。これを式で表すと、次式（４）のようになる。
　　Ｖｄａ＝Ｖｄａ’－（Ｖ１－Ｖ２）　…（４）
　式（４）で求めたデータ電位Ｖｄａをデータ線Ｓｊに印加し、制御配線Ｕｉの電位を（Ｖ１－Ｖ２）だけ変化させることにより、駆動用ＴＦＴ１１０の閾値電圧Ｖｔｈのばらつきを補償しながら、有機ＥＬ素子１３０を所望の輝度で発光させることができる。
　図３に示すように、ゲートドライバ回路１２は、制御配線Ｕｉの電位を２段階（Ｖ１とＶ２）に変化させる。このため、ゲートドライバ回路１２の最終段には、バッファ回路として、図４に示すインバータ回路が設けられる。図４に示すインバータ回路は、入力信号ＩＮに応じて、制御配線Ｕｉの電位を２段階に変化させる。
　制御配線Ｕｉの電位を３段階以上に変化させるためには、図４よりも複雑な回路が必要になり、ドライバ回路の面積が増大する。このため、ドライバ回路をガラス基板上に形成する場合には、額縁の拡大と歩留りの低下が問題になり、ドライバ回路をＩＣに内蔵する場合には、チップ面積の増大に伴うコストの上昇と歩留りの低下、および、回路の複雑化に伴う消費電力の増大が問題となる。本実施形態に係る表示装置は、制御配線Ｕｉの配線の電位を２段階に変化させるゲートドライバ回路１２を備えている。このようなゲートドライバ回路は、簡単に構成することができる。
　以上に示すように、本実施形態に係る表示装置は、複数の画素回路１００、ゲートドライバ回路１２およびソースドライバ回路１３を備え、画素回路１００は、駆動用ＴＦＴ１１０、スイッチ用ＴＦＴ１１１～１１３、コンデンサ１２１および有機ＥＬ素子１３０を含んでいる。また、ソースドライバ回路１３は、データ線Ｓｊに対して有機ＥＬ素子１３０への印加電圧が発光閾値電圧Ｖｔｈ＿ｏｌｅｄ以下となる電位を与え、ゲートドライバ回路１２は、制御配線Ｕｉの電位を２段階（Ｖ１とＶ２）に変化させる。
　このようにデータ線Ｓｊには有機ＥＬ素子１３０への印加電圧が発光閾値電圧Ｖｔｈ＿ｏｌｅｄ以下となる電位が与えられるので、データ線Ｓｊの電位を画素回路１００に書き込んだだけでは有機ＥＬ素子１３０は発光せず、制御配線Ｕｉの電位がＶ１に変化した後に有機ＥＬ素子１３０は発光する。また、スイッチ用ＴＦＴ１１２を導通状態に、スイッチ用ＴＦＴ１１３を非導通状態に制御することにより、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート・ソース間に閾値電圧Ｖｔｈを印加することができる。その状態で、駆動用ＴＦＴ１１０が導通状態となる電位を制御配線Ｕｉに印加することにより、駆動用ＴＦＴ１１０の閾値電圧Ｖｔｈにかかわらず、駆動用ＴＦＴ１１０を所望の輝度で発光させることができる。このように、駆動用ＴＦＴ１１０の閾値電圧Ｖｔｈのばらつきを補償しながら、データ電位Ｖｄａを画素回路１００に書き込むときに、共通陰極Ｖｃｏｍの電位を固定したままで有機ＥＬ素子１３０を非発光状態にすることができる。
　このため、ある画素回路１００に書き込みを行っている間も他の画素回路１００の有機ＥＬ素子１３０は発光し続けるので、ある画素回路に書き込みを行っている間は他の画素回路の有機ＥＬ素子が発光しなくなる表示装置よりも、発光デューティー比は高くなり、表示品位も高くなる。また、共通陰極Ｖｃｏｍの電位を分割して制御する必要はないので、有機ＥＬ素子１３０の陰極をパターニングする必要もなく、その分だけ表示装置のコストは低くなる。また、制御配線Ｕｉの電位を２段階に変化させるゲートドライバ回路１２は簡単に構成することができる。したがって、発光デューティー比が高く、有機ＥＬ素子１３０の陰極のパターニングが不要な、高表示品位かつ低コストの表示装置（有機ＥＬディスプレイ）を得ることができる。
　また、駆動用ＴＦＴ１１０と画素回路１００内のすべてのスイッチング素子（スイッチ用ＴＦＴ１１１～１１３）をＴＦＴで構成することにより、表示装置を容易かつ高性能に製造することができる。特に、駆動用ＴＦＴ１１０と画素回路１００内のすべてのスイッチング素子をｎチャネル型トランジスタで構成することにより、すべてのトランジスタを同じマスクを用いて同じプロセスで製造し、表示装置のコストを下げることができる。また、同じチャネル型のトランジスタは異なるチャネル型のトランジスタよりも接近して配置できるので、同じ面積により多くのトランジスタを配置することができる。
　なお、本実施形態に係る表示装置については、各種の変形例を構成することができる。例えば、画素回路１００ではスイッチ用ＴＦＴ１１１、１１２のゲート端子を同じ配線（走査線Ｇｉ）に接続することとしたが、スイッチ用ＴＦＴ１１１、１１２のゲート端子を別の制御配線に接続し、２本の制御配線の電位をほぼ同じタイミングで変化させてもよい（第１の変形例）。
　また、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの間（スイッチ用ＴＦＴ１１１が導通状態にある間）に駆動用ＴＦＴ１１０のソース端子まで流れた電流は、有機ＥＬ素子１３０の抵抗成分とスイッチ用ＴＦＴ１１１の導通時の抵抗成分とに応じて、有機ＥＬ素子１３０とスイッチ用ＴＦＴ１１１に流れる。一般に、有機ＥＬ素子の寿命は、電流を多く流すほど短くなる。そこで、有機ＥＬ素子１３０に電流が流れることを防止するために、データ電位Ｖｄａを共通陰極Ｖｃｏｍの電位ＶＳＳ以下にしてもよい（第２の変形例）。これを式で表すと、次式（５）のようになる。
　　Ｖｄａ≦ＶＳＳ　…（５）
　式（５）を満たすデータ電位Ｖｄａを使用すれば、有機ＥＬ素子１３０の陽極と陰極は同電位になるか、有機ＥＬ素子１３０に逆方向バイアス電圧が印加されるかのいずれかになる。したがって、時刻ｔ１から時刻ｔ４までの間（スイッチ用ＴＦＴ１１１が導通状態にある間）に有機ＥＬ素子１３０に電流が流れることを防止し、有機ＥＬ素子１３０の寿命を延ばすことができる。
　また、図３では、走査線Ｇｉの電位をハイレベルに変化させた後に、制御配線Ｕｉの電位を低くする（Ｖ１からＶ２に変化させる）こととしたが、走査線Ｇｉの電位をハイレベルに変化させるより前に、制御配線Ｕｉの電位を低くしてもよい（第３の変形例）。この方法によれば、走査線Ｇｉの本数が多く、走査線Ｇｉの電位がハイレベルである時間が短い場合でも、駆動用ＴＦＴ１１０の閾値電圧Ｖｔｈのばらつきを補償することができる。ただし、この方法を用いると、有機ＥＬ素子１３０に順方向バイアス電圧が印加されて、有機ＥＬ素子１３０が不要に発光し、画面のコントラストが低下することがある。したがって、図３に示すように、走査線Ｇｉの電位をハイレベルに変化させた後に、制御配線Ｕｉの電位を低くするほうがより好ましい。
　また、ゲートドライバ回路１２に、制御配線Ｕｉの電位を高くするタイミング（図３では時刻ｔ５）を調整する機能を設けてもよい（第４の変形例）。このように制御配線Ｕｉの電位の変化タイミングを調整することにより、有機ＥＬ素子１３０の発光期間の長さを調整し、有機ＥＬ素子１３０の発光デューティー比を調整することができる。したがって、有機ＥＬディスプレイのように、ホールド型表示を行う表示装置の欠点である動画ぼやけを解消することができる。
　また、ゲートドライバ回路１２に、制御配線Ｒｉの電位をハイレベルにするタイミング（図３では時刻ｔ６）を調整する機能を設けてもよい（第５の変形例）。このように制御配線Ｒｉの電位の変化タイミングを調整することにより、有機ＥＬ素子１３０の発光期間の長さを調整し、有機ＥＬ素子１３０の発光デューティー比を調整することができる。したがって、第４の変形例に係る表示装置と同様の効果が得られる。
　（第２の実施形態）
　図５は、本発明の第２の実施形態に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。図５に示す画素回路２００は、駆動用ＴＦＴ１１０、スイッチ用ＴＦＴ１１１～１１３、２１４、コンデンサ１２１、および、有機ＥＬ素子１３０を備えている。画素回路２００に含まれるＴＦＴは、いずれもｎチャネル型である。本実施形態の構成要素のうち、第１の実施形態と同一の要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する。
　画素回路２００は、第１の実施形態に係る画素回路１００に対して、電源配線Ｖｒｅｆと制御配線Ｗｉを追加し、電源配線Ｖｒｅｆと駆動用ＴＦＴ１１０のゲート端子との間にスイッチ用ＴＦＴ２１４を設け、スイッチ用ＴＦＴ２１４のゲート端子を制御配線Ｗｉに接続する変更を施したものである。電源配線Ｖｒｅｆには、一定の初期電位Ｖｉｎｉが印加される。
　図６は、画素回路２００のタイミングチャートである。図６には、走査線Ｇｉ、制御配線Ｒｉ、Ｕｉ、Ｗｉおよびデータ線Ｓｊの電位の変化が記載されている。時刻ｔ４より前では、制御配線Ｗｉの電位はローレベルに制御される。このため、スイッチ用ＴＦＴ２１４は非導通状態にあり、画素回路２００は画素回路１００と同様に動作する。ただし、画素回路１００では時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間に駆動用ＴＦＴ１１０のゲート・ソース間に閾値電圧Ｖｔｈが印加される必要があるが、画素回路２００ではその必要はない。
　次に時刻ｔ４において、制御配線Ｗｉの電位がハイレベルに変化する。このため、スイッチ用ＴＦＴ２１４は導通状態になり、電源配線Ｖｒｅｆからスイッチ用ＴＦＴ２１４を経由して駆動用ＴＦＴ１１０のゲート端子とドレイン端子に初期電位Ｖｉｎｉが印加される。ただし、初期電位Ｖｉｎｉは、駆動用ＴＦＴ１１０が導通状態となるように決定される。具体的には、初期電位Ｖｉｎｉは、すべての画素回路２００において、駆動用ＴＦＴ１１０のソース電位Ｖｄａとの差が駆動用ＴＦＴ１１０の閾値電圧Ｖｔｈ以上となるように決定される。これを式で表すと、次式（６）のようになる。
　　Ｖｔｈ≦Ｖｉｎｉ－（Ｖｄａの最大値）　…（６）
　次に時刻ｔ５において、制御配線Ｗｉの電位がローレベルに変化する。このため、スイッチ用ＴＦＴ２１４は非導通状態になり、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート端子（および、これに短絡されたドレイン端子）からソース端子に電流が流れ、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート電位は徐々に下降する。駆動用ＴＦＴ１１０のゲート・ソース間電圧が駆動用ＴＦＴ１１０の閾値電圧Ｖｔｈに等しくなったときに、駆動用ＴＦＴ１１０は非導通状態になり、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート電位はその後は下降しなくなる。この時点で、駆動用ＴＦＴ１１０は、閾値電圧Ｖｔｈにかかわらず、ゲート・ソース間に閾値電圧Ｖｔｈが印加された状態になる。また、コンデンサ１２１の電極間の電位差は（Ｖｄａ＋Ｖｔｈ－Ｖ２）になる。これ以降、コンデンサ１２１にはこの電位差が保持される。時刻ｔ６以降、画素回路２００は、画素回路１００の時刻ｔ４以降と同様に動作する。
　以上に示すように、画素回路２００は駆動用ＴＦＴ１１０のゲート端子と電源配線Ｖｒｅｆとの間にスイッチ用ＴＦＴ２１４を備え、電源配線Ｖｒｅｆには駆動用ＴＦＴ１１０が導通状態となる電位が与えられる。したがって、スイッチ用ＴＦＴ２１４を導通状態に制御することにより、電源配線Ｖｐの電位ＶＤＤを駆動用ＴＦＴ１１０のゲート端子に印加することなく、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート・ソース間の閾値電圧Ｖｔｈを印加することができる。したがって、本実施形態に係る表示装置によれば、消費電力を削減することができる。また、電源配線Ｖｒｅｆに駆動用ＴＦＴ１１０が導通状態となる電位を与えることにより、駆動用ＴＦＴ１１０のゲート・ソース間に閾値電圧Ｖｔｈを印加するまでの時間を短縮し、解像度の高い表示装置を構成することが可能となる。
　なお、本発明の表示装置については、各種の変形例を構成することができる。例えば、第２の実施形態に係る表示装置についても、第１の実施形態と同様に、第１～第５の変形例を構成してもよい。
　また、本発明の表示装置は、図７に示す画素回路を備えていてもよい。図７に示す画素回路２５０は、画素回路２００に対して、スイッチ用ＴＦＴ２１４の一端を制御配線Ｗｉに接続し、電源配線Ｖｒｅｆを削除する変更を施したものである。このようにスイッチ用ＴＦＴ２１４のゲート端子を他の端子と同じ配線に接続することにより、配線を１本削減し、表示装置の開口率や歩留まりを高くすることができる。
　また、以上の説明では、画素回路は電気光学素子として有機ＥＬ素子を含むこととしたが、画素回路は電気光学素子として、半導体ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＦＥＤの発光部など、有機ＥＬ素子以外の電流駆動型の電気光学素子を含んでいてもよい。
　また、以上の説明では、画素回路は、電気光学素子の駆動素子として、ガラス基板などの絶縁基板上に形成されるＭＯＳトランジスタ（ここでは、シリコンゲートＭＯＳ構造を含めて、ＭＯＳトランジスタという）であるＴＦＴを含むこととした。これに限らず、画素回路は、電気光学素子の駆動素子として、電流制御端子に印加する制御電圧に応じて出力電流が変化し、出力電流がゼロとなる制御電圧（閾値電圧）を有する任意の電圧制御型の素子を含んでいてもよい。このため、電気光学素子の駆動素子には、例えば、半導体基板上に形成されるＭＯＳトランジスタなども含む、一般の絶縁ゲート型電界効果トランジスタを用いることができる。駆動素子として絶縁ゲート型電界効果トランジスタを用いることにより、駆動素子の閾値電圧のばらつきを補償するときに、駆動素子を流れる電流が電気光学素子に流れることを防止することができる。これにより、電気光学素子の不要な発光を防止し、画面のコントラストを高め、電気光学素子の劣化を抑制することができる。
　また、以上の説明では、画素回路はスイッチング素子としてＴＦＴを含むこととしたが、画素回路はスイッチング素子として、半導体基板上に形成されるＭＯＳトランジスタなども含む、一般の絶縁ゲート型電界効果トランジスタを含んでいてもよい。
　また、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明の表示装置は、発光デューティー比が高く、電気光学素子の一方の電極のパターニングが不要で、高表示品位かつ低コストであるという効果を奏するので、有機ＥＬディスプレイやＦＥＤなど、電流駆動型の表示素子を備えた各種の表示装置に利用することができる。

Claims (13)

  1. 　電流駆動型の表示装置であって、
    　複数の走査線と複数のデータ線の各交差点に対応して配置された複数の画素回路と、
    　前記走査線を用いて、書き込み対象の画素回路を選択する走査信号出力回路と、
    　前記データ線に対して、表示データに応じた電位を与える表示信号出力回路とを備え、
    　前記画素回路は、
    　　第１の配線と第２の配線とを結ぶ経路上に設けられ、制御端子、第１の端子および第２の端子を有し、前記経路を流れる電流を制御する駆動素子と、
    　　前記駆動素子の第１の端子に接続して前記経路上に前記駆動素子と直列に設けられ、前記経路を流れる電流に応じた輝度で発光する電気光学素子と、
    　　前記駆動素子の第１の端子と前記データ線との間に設けられた第１のスイッチング素子と、
    　　前記駆動素子の制御端子と第２の端子との間に設けられた第２のスイッチング素子と、
    　　前記駆動素子の第２の端子と前記第１の配線との間に設けられた第３のスイッチング素子と、
    　　前記駆動素子の制御端子と第３の配線との間に設けられたコンデンサとを含み、
    　前記表示信号出力回路は、前記データ線に対して、前記電気光学素子への印加電圧が発光閾値電圧以下となる電位を与え、
    　前記走査信号出力回路は、前記第３の配線の電位を２段階に変化させることを特徴とする、表示装置。
  2. 　前記画素回路は、前記駆動素子の制御端子と第４の配線との間に設けられた第４のスイッチング素子をさらに含む、請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記第４のスイッチング素子の制御端子は、前記第４の配線に接続されていることを特徴とする、請求項２に記載の表示装置。
  4. 　前記第４の配線には、前記駆動素子が導通状態となる電位が与えられることを特徴とする、請求項２に記載の表示装置。
  5. 　前記画素回路に対する書き込み時には、前記第１および第２のスイッチング素子は導通状態に、前記第３のスイッチング素子は非導通状態に制御されることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
  6. 　前記走査信号出力回路は、前記第３の配線の電位の変化タイミングを調整する機能を有することを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
  7. 　前記走査信号出力回路は、前記第３のスイッチング素子の制御端子に与える電位の変化タイミングを調整する機能を有することを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
  8. 　前記電気光学素子は有機ＥＬ素子で構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
  9. 　電流駆動型の表示装置に複数の走査線と複数のデータ線の各交差点に対応して複数個配置される画素回路であって、
    　第１の配線と第２の配線とを結ぶ経路上に設けられ、制御端子、第１の端子および第２の端子を有し、前記経路を流れる電流を制御する駆動素子と、
    　前記駆動素子の第１の端子に接続して前記経路上に前記駆動素子と直列に設けられ、前記経路を流れる電流に応じた輝度で発光する電気光学素子と、
    　前記駆動素子の第１の端子と前記データ線との間に設けられた第１のスイッチング素子と、
    　前記駆動素子の制御端子と第２の端子との間に設けられた第２のスイッチング素子と、
    　前記駆動素子の第２の端子と前記第１の配線との間に設けられた第３のスイッチング素子と、
    　前記駆動素子の制御端子と第３の配線との間に設けられたコンデンサとを備えた、画素回路。
  10. 　前記駆動素子の制御端子と第４の配線との間に設けられた第４のスイッチング素子をさらに備えた、請求項９に記載の画素回路。
  11. 　前記第４のスイッチング素子の制御端子は、前記第４の配線に接続されていることを特徴とする、請求項１０に記載の画素回路。
  12. 　電流駆動型の表示装置に複数の走査線と複数のデータ線の各交差点に対応して複数個配置される画素回路の駆動方法であって、
    　前記画素回路が、第１の配線と第２の配線とを結ぶ経路上に設けられ、制御端子、第１の端子および第２の端子を有し、前記経路を流れる電流を制御する駆動素子と、前記駆動素子の第１の端子に接続して前記経路上に前記駆動素子と直列に設けられ、前記経路を流れる電流に応じた輝度で発光する電気光学素子と、前記駆動素子の第１の端子と前記データ線との間に設けられた第１のスイッチング素子と、前記駆動素子の制御端子と第２の端子との間に設けられた第２のスイッチング素子と、前記駆動素子の第２の端子と前記第１の配線との間に設けられた第３のスイッチング素子と、前記駆動素子の制御端子と第３の配線との間に設けられたコンデンサとを含む場合に、
    　前記第１および第２のスイッチング素子を導通状態に、前記第３のスイッチング素子を非導通状態に制御し、前記データ線に対して、表示データに応じて変化し、かつ、前記電気光学素子への印加電圧が発光閾値電圧以下となる電位を与えるステップと、
    　前記第３の配線の電位を２段階に変化させるステップと、
    　前記第１および第２のスイッチング素子を非導通状態に、前記第３のスイッチング素子を導通状態に制御するステップとを備えた、画素回路の駆動方法。
  13. 　前記画素回路が、前記駆動素子の制御端子と第４の配線との間に設けられた第４のスイッチング素子をさらに含む場合に、
    　前記第４の配線に前記駆動素子が導通状態となる電位を与えておき、前記第１および第２のスイッチング素子が導通状態で、前記第３のスイッチング素子が非導通状態である間に、前記第４のスイッチング素子を導通状態に制御するステップをさらに備えた、請求項１２に記載の画素回路の駆動方法。
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