JP2003108065A - アクティブマトリクス型表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電流駆動を行うアクティブマトリクス型表示
装置においてソース信号線の浮遊容量に起因する電流波
形のなまりによる表示むらを減少させる。 【解決手段】 浮遊容量に蓄積された電荷をすばやく表
示階調に対応したものにするため、ソース信号線に流す
電流値を増加させる。そのために各画素の駆動トランジ
スタのチャネルサイズをソース信号線につながっている
場合と表示素子につながっている場合において変化させ
るような構成として、例えば２型パネルにおいてはソー
ス信号線に流す電流値を１０倍とし、ソース信号線の浮
遊容量が２５ｐＦであっても水平走査期間が７５μ秒で
駆動可能とした。また、変化に要する時間が階調ごとに
異なることを利用して、階調対輝度特性を改善した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機電界発光素子
など、電流量により階調表示を行う表示装置に関するも
のである。

【０００２】

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

【０００３】

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

【０００４】半導体層を有するトランジスタを用いたア
クティブマトリクス型表示装置の例を図３９に示す。各
画素は７９に示すように、複数のトランジスタ（スイッ
チング素子）７３と蓄積容量７４ならびに有機発光素子
７２からなる。

【０００５】トランジスタ７３は１フレームのうち行選
択期間（期間Ａ）にはゲートドライバ７０からの出力に
より７３ａ及び７３ｂのトランジスタを導通させ、７３
ｄのトランジスタは非導通状態とする。非選択期間（期
間Ｂ）には、逆に７３ｄのトランジスタを導通状態と
し、７３ａ及び７３ｂのトランジスタを非導通状態とす
る。

【０００６】この操作により期間Ａにおいて、ソースド
ライバ７１から出力される電流値に応じて、トランジス
タ７３ｃを流れる電流量が決められ、トランジスタ７３
ｃのソースドレイン間電流とゲート電圧の関係からゲー
ト電圧が決まり、ゲート電圧に応じた電荷が蓄積容量７
４に蓄積される。期間Ｂでは期間Ａで蓄積された電荷量
に応じて、トランジスタ７３ｃのゲート電圧が設定され
るため、期間Ａでトランジスタ７３ｃに流れた電流と同
一の電流が期間Ｂにおいてもトランジスタ７３ｃを流
れ、トランジスタ７３ｄを通じて、有機発光素子７２を
発光させる。ソース信号線の電流量に応じ、蓄積容量７
４の電荷量が変わり、有機発光素子７２の発光強度が変
化する。

【０００７】表示パターンとして、あるソース信号線
に、点灯、非点灯の順に電流を流した場合と、非点灯、
非点灯の順に電流を流した場合で、非点灯時画素の輝度
が異なることがわかった。点灯、非点灯の順の場合、非
点灯画素は点灯時の輝度を１、非点灯時の輝度を０とす
ると、０．５程度点灯した。また、１度点灯信号を流し
た後、残りの同一フレーム期間内で非点灯信号を流し続
けた場合、非点灯画素の輝度は０．５から徐々に減少
し、フレーム周波数が６０Ｈｚ、表示行数が２２０行の
場合、６から７行目より輝度は０となることがわかっ
た。

【０００８】一方、非点灯の後に点灯信号を流した場合
は、点灯輝度ははじめ０．８であったが、３行目より輝
度１で表示できた。

【０００９】このことは、ソースドライバの出力は表示
画素に応じて、電流値を変化させているが、各画素へ供
給される電流波形が、ソース信号線の配線抵抗および浮
遊容量によりなまり、所望の電流値が各画素へ蓄積容量
７４の電荷として蓄えられていないことを示す。つま
り、所望の電流値を書き込む能力が小さいことがわかっ
た。

【００１０】特に、電流値小から電流値大に比べ、電流
値大から電流値小への変化は２倍程度かかることがわか
った。

【００１１】フレーム周波数を遅くし、１行ごとの書き
込み時間を多く取ることで、波形なまりの影響が小さく
なり、上記課題が改善することを確認した。

【００１２】フレーム周波数を遅くすると、トランジス
タ７３のオフ特性が悪い場合、蓄積容量７４の電荷量は
トランジスタ７３のリークにより変化し、その上、有機
発光素子７２の電流量も変化することで、フリッカが発
生する。

【００１３】従って、フリッカのない表示を得るために
は、電流波形のなまりを低減し、１つ前に表示される画
素に流す電流値によらず、所望の電流値が選択期間内に
流れるようにする必要がある。

【００１４】

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

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明を行う。

【００１６】（実施の形態１）図２は本発明の第１の実
施の形態における１つのソース信号線につながる２画素
分の有機発光素子の駆動回路を示した図である。

【００１７】本発明では、表示階調に応じた所望の電流
を流す電流源１０と、所定の電圧を印加するための電圧
源１８を設け、電源切り替え手段１９によりソース信号
線に入力する電源を切り替えられるようにしたことが特
徴である。

【００１８】携帯電話およびモニターなどの表示部の各
画素の大きさは横１００μｍ、縦２５０μｍ程度であ
り、１００カンデラ／平方メートルの輝度を得るための
ソース信号線に必要な電流値は、表示色及び外部量子効
率により異なるが、およそ１μＡ程度である。

【００１９】ＥＬ素子１６に対して１μＡを流すには、
ソースドライバ側で電源切り替え手段１９は電流源１０
を選択し、電流源１０は流れる電流値を１μＡとする。

【００２０】選択行ではゲート信号線（１）１２にトラ
ンジスタ１７が導通する信号、ゲート信号線（２）１３
には非導通の信号を印加し、非選択行では逆にゲート信
号線（１）１２に非導通信号、ゲート信号線（２）１３
に導通信号を印加する。

【００２１】これにより、選択行（この例では１行目と
する）においては、ソース信号線１１の電流がトランジ
スタ１７ｂ、１７ｃを通じて画素内部に流れる。画素内
の電流経路はトランジスタ１７ａを通してＥＬ電源線１
５ａとつながっているのみであるため、トランジスタ１
７ａにも１μＡの電流が流れ、蓄積容量１４ａにはこの
時のゲート電圧分の電荷が蓄積される。非選択期間にな
ると、トランジスタ１７ｄが導通し、トランジスタ１７
ｂ、１７ｃは非導通となるため、選択期間で蓄積容量１
４ａに蓄積された電荷に基づいてトランジスタ１７ａに
流れる電流が規定され、ＥＬ素子１６ａに１μＡの電流
が流れる。

【００２２】このことからＥＬ素子１６ａに所望の電流
値（例えば１μＡ）を流すには選択期間において、トラ
ンジスタ１７ａが所望の電流値を流すようなゲート電圧
を与えるよう蓄積容量１４ａに電荷を蓄えさせる必要が
ある。

【００２３】しかしながら、ソース信号線１１に浮遊容
量２０が存在すると、ソース信号線１１の配線抵抗と浮
遊容量２０の時定数で決まる波形のなまりが観測され
る。電流値により階調表示を行う場合、この波形なまり
はソース信号線に流れる電流値によっても異なり、電流
値が小さいほど立ち上がり、立ち下がりに時間がかか
る。例えば、配線容量が１００ｐＦ、配線抵抗が５００
オームの時、電流源１０の電流値を変化させた時にソー
ス信号線の電流値及び接点１００１の電流値が０．２４
μＡから４０ｎＡへ変化するのに必要な時間は３００μ
秒、４０ｎＡから０．２４μＡへ変化するのに必要な時
間は２５０μ秒であった。

【００２４】低電流領域では単位時間あたりの電荷の移
動量が少ないため、浮遊容量２０にたまった電荷を充放
電することが難しいのである。

【００２５】例えば、図４０に示すように、ゲート信号
線（１）１２のオン期間を６４μ秒、２５６μ秒と変化
させた時、２５６μ秒では入力電流に対し、ほぼ同一の
出力電流が得られたのに対し、６４μ秒においては、低
電流（０．７μＡ以下）を中心に、入力に対し、出力電
流が異なることがわかった。

【００２６】このため、従来の電流による階調表示方法
では、１水平走査期間の最小時間は３００μ秒必要であ
る。これでは、携帯電話のように走査線数が２２０本の
場合、１フレームは１０Ｈｚ程度で駆動させる必要があ
り、トランジスタ１７のオフ特性によっては、蓄積容量
１４の電荷量が変化し、ＥＬ素子１６に流れる電流が変
化することによるフリッカが発生する。

【００２７】また、ソース信号線に電圧値を印加する場
合には、電圧値によらずソース信号線の配線抵抗と浮遊
容量２０の時定数のみで決まるため、接点１００１の電
圧値は１μ秒程度と電流源１０により接点１００１の電
流値に対応する電圧値を決める時に比べ高速である。

【００２８】そこで１水平走査期間を短くするために、
本発明では電流波形の変化において、低電流（黒表示）
から高電流（白表示）へ変化する時の方が、高電流（白
表示）から低電流（黒表示）へ変化する時よりもはやい
ということを利用しようと考えた。

【００２９】図３（ａ）に示すように、１水平走査期間
の初めに電源切り替え手段１９を電圧源１８側に切り替
え、この電圧源１８を用いて、ソース信号線２２ａの電
圧を黒信号電流値が流れている状態と同じ電圧にする
（ディスチャージ電圧印加期間２４）。次に、電源切り
替え手段１９を電流源１０側に切り替え、この電流源１
０により映像信号に応じた所望の電流値をソース信号線
２２ａに流す（映像信号電流印加期間２５）。

【００３０】図４に入力電流に対する出力電流の電圧印
加期間依存性を示す。入力電流が１μＡの時は電圧印加
時間によらず、出力もほぼ１μＡである。入力電流が４
０ｎＡと小さい場合（黒表示を想定）、電圧印加期間が
ないと出力は０．６５μＡ、４μ秒以上で０．３８μＡ
であり、４μ秒以上にしても出力に影響はない。従っ
て、電流表示期間を長くしたいことから、ディスチャー
ジ電圧印加期間２４は最大でも４μ秒あればよく、望ま
しくは０．５μ秒から３μ秒あれば、ソース信号線が黒
の電圧値になる。また、映像信号電流印加期間２５も黒
表示から所望の電流になるための時間は、最も時間のか
かる黒表示から白表示に２５０μ秒程度であり、中間調
表示においても前記白表示から黒表示に変化する時間よ
りも短く２７０μ秒程度であることから、１水平走査期
間は２７０μ秒程度で済み、従来の３００μ秒に比べて
９０％短縮でき、低フリッカの表示が可能となった。

【００３１】更に、ディスチャージ電圧印加期間２４に
おいて、０．０１カンデラ／平方メートル以下の輝度と
なるような、ソース電圧を印加することで、黒表示時の
輝度を低下させ、黒がしまる映像を表示することができ
る。例えば、ＥＬ電源線１５から供給される電圧に近い
電圧をソース信号線１１に印加すればよい。電流駆動時
においてソース信号線１１にＥＬ電源電圧に近い電圧を
与えるには、微小電流（数ｎＡ）の供給が必要であり、
数ｎＡ電流でのソース信号線電圧の規定にはこれまで述
べたように数百μ秒から１ｍ秒かかるため、困難であ
る。このように、本発明における電圧挿入は、短時間で
黒表示を行うために有効である。

【００３２】なお、ある行（Ｎ行：Ｎは自然数）から次
の行（Ｍ行：ＭはＮでない自然数）へ走査行が移る際
に、全ての行が非選択となる期間が存在する場合には、
図３（ｂ）に示すように、ゲート制御信号がアクティブ
（全ての行が非選択状態）の時に、黒表示になる電圧値
を印加し、選択期間には選択行に対応する映像信号電流
をいれてもよいし、更に図３（ｃ）に示すように、黒電
圧印加期間は全行非選択状態と、１行選択期間の一部に
またがってもよい。

【００３３】黒電圧印加は、ソース信号線１１の浮遊容
量２０に黒状態まで電荷を充電することが目的であるた
め、ソース信号線１１につながる画素トランジスタが非
導通状態であっても、導通状態であっても問題はない。

【００３４】本来の階調表示に必要な電流書き込み時間
を長くするため、全行非選択期間が存在する場合、電圧
印加期間は、全行非選択期間を含むようにすることがよ
い。

【００３５】また、電圧印加期間にソース信号線１１に
印加する電圧は必ずしも黒を表示する電圧でなくてもよ
いが、電流源１０により、所定の電流値に対応する電圧
値まで変化させるのに、白表示に比べ黒表示の方が時間
がかかるため、電圧源１８の電圧値は白信号時電圧と黒
信号時電圧の中間値より黒信号電圧値側の値であること
が望ましい。

【００３６】（実施の形態２）実施の形態１において、
ディスチャージ電圧印加期間２４を設け、黒信号を表示
する電圧を印加することで、ソース信号線が黒を示す電
流に容易に変化できるようにした。

【００３７】これにより、黒および黒付近の階調は電圧
変化量が小さくなったため、１水平走査期間が２００μ
秒から２３０μ秒で表示可能であった。また、白表示時
は電流量が最大であるため、ソース信号線１１に存在す
る浮遊容量２０の電荷の放電速度が速く、変化量が大き
いにもかかわらず１水平走査期間が１８０μ秒程度で、
表示可能であった。一方で、白と黒の中間付近より黒よ
りの階調は、電流量も白表示時の半分以下なので、浮遊
容量２０の電荷放電速度が半分となるため１水平期間が
２５０μ秒程度と最もかかる。

【００３８】そこで、ディスチャージ電圧印加期間２４
において、黒信号を表示する電圧を印加するのではな
く、次に表示する映像信号の階調に応じて、数段階の異
なる電圧を印加することを考えた。

【００３９】これを実現するための、本発明の表示装置
のソースドライバ７１の内部ブロックを図５に示す。階
調データ検出手段５２により入力映像信号の階調を検出
し、その検出結果により、ソース信号用電流源５３に流
れる電流量を制御すると同時に、複数の電圧源５４ａか
ら５４ｃのうちの１つを選択する。また、水平同期信号
によって電圧印加期間制御部５１の出力を変化させ、電
圧印加期間と電流印加期間を制御する。

【００４０】図２において、ソース信号線１１から信号
を画素に書き込む場合、トランジスタ１７ｂ、１７ｃが
導通状態、トランジスタ１７ｄが非導通状態であること
からこの時の１画素分の等価回路を図６（ａ）に示す。

【００４１】電流源１２５によって所定の電流Ｉをソー
ス信号線１２４に流す場合、トランジスタ１２１にも電
流量がＩの電流が流れる。図６（ａ）でわかるように、
トランジスタ１２１のソースまたはドレインとゲートは
同一電位となるため、トランジスタ１２１のゲート電圧
とドレイン電流が図６（ｂ）に示すような関係にある場
合、ソース信号線１２４の電位は、電流値により変化す
る。

【００４２】例えば、ソース信号線１２４に流れる電流
がＩ１からＩ２に変化する場合、ソース信号線１２４の
電位はＶｄｄ−Ｖ１からＶｄｄ−Ｖ２に変化する。ま
た、電流がＩ１からＩ３に変化する場合についても同様
である。

【００４３】電流値変化に要する時間は図６（ｃ）に示
すように、変化後の電流値により異なり、Ｉ１からＩ２
へは１２６の実線で示すようにｔ４−ｔ１時間かかり、
１２７の点線で示すようにＩ１からＩ３へはｔ３−ｔ１
時間かかり、電流値が小さいほど変化に時間がかかるこ
とがわかる。これは、ソース信号線１２４にある浮遊容
量１２３の充放電を低電流を用いて行うと、時間がかか
るためである。

【００４４】そこで、低電流領域（黒に近い階調）では
変化に時間がかかることを考慮し、表示階調ごともしく
は複数の表示階調ごとに異なる電圧値を印加するように
して、変化量を少なくし、書き込み時間の短縮を図っ
た。

【００４５】例えば、１６階調表示の場合は階調１、
２、４に対応する電圧を準備し、階調１では対応する電
圧を電圧印加期間に印加し、階調２、３では階調２に対
応する電圧を印加し、階調４以上の場合では階調４に対
応する電圧を印加することで、書き込みに必要な時間、
特に時間がかかった低電流領域での書き込み時間が短縮
でき、１水平走査期間は表示階調によらず２２０μ秒あ
ればよい。

【００４６】他の階調数の場合でも同様に、図５の複数
の電圧源で印加する電圧値はそれぞれ、階調表現に必要
な最大電圧値と最小電圧値から電圧源５４の数で等間隔
に割り振った電圧値よりも、低電流領域よりに、電圧値
を設定する方がよい。

【００４７】また、用意する電源数はソース信号線１２
４の取り得る電圧振幅にもよるが、ソースドライバの回
路規模増大と、電源数増加による画質改善の兼ね合いか
ら多くても５つ程度が望ましい。

【００４８】（実施の形態３）電流により階調制御を行
う表示デバイスとして、有機発光素子が挙げられる。有
機発光素子を用いたマルチカラー表示装置を実現する方
法のひとつとして、赤色発光素子、緑色発光素子、青色
発光素子を並べてマルチカラー化する方法がある。

【００４９】発光色ごとに発光効率および、有機層中の
キャリアの移動度、電極から有機層へのエネルギー差が
異なることから、電流と輝度、電圧と輝度、電流と電圧
の関係は発光色ごとに異なる。例えば、図４１（ａ）に
示すように、同一電圧値に対して輝度が異なり、その結
果、発光開始電圧も素子ＧがＶ１に対し、素子ＲがＶ２
と異なる値をとる。また、図４１（ｂ）に示すように発
光開始電流も異なる。

【００５０】実施の形態１においては電圧印加期間での
電圧値は１種類であった。この形態において、図４１に
示す２種類の素子ＧとＲで構成された表示装置に同一電
圧値で電圧印加を行うと、素子Ｒの黒表示電流値である
Ｊ２に対応する電圧を全てのソース信号線に印加した場
合、素子Ｇにつながるソース信号線では黒表示に対応す
る電位とならず、最も時間のかかる黒表示に対し、ソー
ス信号線の電位を変化させる必要が出てくる。逆に、Ｊ
１に対応する電圧をソース信号線に印加した場合、素子
Ｒに対しては、黒表示電圧値よりも高い電圧値が印加さ
れ、電圧印加期間が存在しない場合に比べ、ソース信号
の電圧振幅が大きくなるという問題がある。

【００５１】そこで、ソース信号線により発光開始電流
値が異なる素子が形成されている場合、少なくとも発光
開始電流値が異なる素子が形成されたソース信号線ごと
に、異なる電圧源を設け、黒信号電圧を調整できるよう
にすればよい。図４１のＲ、Ｇ素子で形成された表示装
置の場合は、図７の構成での電圧源５４を２つ用意し、
素子Ｒが並ぶソース信号線と素子Ｇが並ぶソース信号線
でそれぞれ異なる電圧源を設ける。

【００５２】また、更に書き込み時間を短縮するために
は、実施の形態２で行ったようにそれぞれの信号線に対
し、更に複数の電圧源を用意し、階調に応じて印加電圧
値を変化させればよい。

【００５３】（実施の形態４）フレーム周波数が早くな
ればなるほど１水平走査期間が短くなるため、周波数が
早い場合は、実施の形態２で実施した複数の電圧源の電
圧値は書き込みに時間がかかる黒表示付近に対応する電
圧値を中心に用意する。一方、フレーム周波数をゆっく
りとすると、電圧変化に要する時間を長く取れることか
ら、電圧値の取り方を白表示側にシフトさせてもよい。
これにより、白表示時の輝度を向上させることが可能で
あり、コントラストの向上につながる。

【００５４】携帯情報端末など、低電力駆動が要求され
る表示装置では、図８に示すボタン１８４操作時には全
画面を表示するが、待ち受け時などボタン１８４が長時
間操作されない場合には、一部分のみ表示を行うパーシ
ャル表示モードにして低電力化を図ることもある。この
パーシャル表示モード時には表示ライン数が少なくなる
ためフレーム周波数を下げることもでき、全画面表示時
と異なる発振周波数を用いて回路を動作させることが可
能である。

【００５５】図９に複数の発振器と切り替え回路、分周
回路を持ち、複数フレーム周波数に対応した表示装置の
コントローラ、ソースドライバ部のブロック図を示す。
階調表示はメモリ８６から読み出されたデータを階調制
御部８７で電流源９０の制御もしくは選択によりセレク
タ８８を介してソース信号線に出力することで行う。印
加電圧の電圧値は電圧制御手段８５と電圧発生部８９に
より決められ、更に電圧制御手段８５は発振周波数検出
手段８３の出力を受け、周波数により電圧値を変更する
ことが可能である。これにより、フレーム周波数の違い
により電圧印加期間の複数の電圧源の電圧値を変更し、
最適な階調表示を行うことが可能となる。

【００５６】携帯情報端末の他にも、例えばテレビとし
て用いた場合、映像信号送信方式が異なると、フレーム
レートも異なる。両方式に対応した表示装置を作成する
場合、図１０に示したテレビにおいて、映像信号処理回
路４４により送信方式を検出し、複数の電圧源の電圧値
の組み合わせを変化させることで、最適な階調表示を行
うことが可能である。

【００５７】（実施の形態５）実施の形態１で行った黒
電圧印加は、図２のトランジスタ１７ａの電流対電圧特
性を用いて、黒表示時の電流値に対応する電圧値を印加
していた。しかし、同一電流に対する電圧値がロット
間、基板の位置により変化する可能性があるため、最適
な黒電圧値を印加するためには表示装置ごとに入力電圧
値を調整する必要がある。

【００５８】表示装置ごとに調整することは製造工程を
複雑にするため、望ましくない。そこで、電圧値のばら
つきが、ロット間にくらべ、表示装置内の画素間では小
さいことから、少なくとも表示装置内に１つのテスト用
トランジスタを作成し、トランジスタに黒表示時の電流
を流した時に必要なトランジスタのゲート電圧を検出
し、その結果に応じた電圧値をソース信号線に印加する
ことを考えた。回路構成を図１１に示す。

【００５９】ソース信号線１００には黒信号を表す電流
値を流す。この時、トランジスタ９８のドレインにも同
一電流値が流れ、接点９９と、ＥＬ電源線９６との電位
差を電圧検出手段９１で検出し、その検出結果を電圧発
生手段９２に入力し、図２の電圧源１８に対応する電圧
値を変化させる。セレクタ９３により電圧印加期間と電
流期間を制御する。

【００６０】この方法では、駆動トランジスタの電流対
電圧特性がロット間でばらついても常に黒表示の電圧を
印加させることができるため、トランジスタの作成ばら
つきによる黒浮きを防止することが可能である。

【００６１】なお、ソース信号線１００に様々な階調に
対応する電流値を流すことで、その時の電圧を電圧検出
手段９１で検出でき、電圧発生手段９２及びセレクタ９
３を用いてソース信号線に印加することが可能であるこ
とから、本発明は必ずしも黒信号印加時のみに限定され
るものではなく、一般にある階調に対応する電圧を印加
する場合にも適応可能である。

【００６２】（実施の形態６）ソース信号の電流値の変
化は、変化後の電流値が大きくなるほど早くなる。図６
（ｃ）に示すように、電流Ｉ１からＩ２もしくはＩ３に
変化する場合、電流値が大きいＩ３への変化の方が短時
間で変化できる。これは電流源１２５によりソース信号
線の浮遊容量１２３の電荷を引き抜きもしくは蓄積する
ことで電流値を変化させることから、たくさんの電荷を
流すことが可能な高電流領域の方が早く変化できるため
である。

【００６３】そこで、電流をたくさん流すと波形の立ち
上がり時間が短くなることを利用して、図１２に示す１
水平走査期間の内の初めからある期間１３３まで、表示
階調に対する所定の電流値の３倍以上１０倍以下の電流
値を流す。その後の期間１３５において所定の電流値を
流す。これにより、従来は１３１（点線）のように電流
値が変化したのに対し、１３２（実線）のように立ち上
がりを早くすることができる。これにより、書き込み時
間が短縮し、１水平走査期間１３４を短くすることが可
能となり、２３０μ秒で書き込みが可能となった。この
方法は、実施の形態１から５と異なって電圧源、電圧発
生部、セレクタが不要になるため、回路規模が小さいソ
ースドライバを実現することができる。

【００６４】黒表示時は電流を３から１０倍すると書き
込み速度を早くすることが可能であるが、電流が増加す
ると輝度が大きくなるため、電流値を１０倍にした場
合、黒浮きが発生する場合がある。また、前走査期間で
のソース電流値に比べ、次の走査期間でのソース電流値
が小さくなる場合、輝度が高くなるため、書き込み速度
が速くなっても、コントラストが低下する問題が出る恐
れがある。

【００６５】そこで、図１３に示すように、１水平走査
期間の初めに実施の形態１から５と同様に黒信号電圧挿
入期間１４４を設け、その後、３倍以上１０倍以下の電
流値を流す期間１４５、階調に応じた電流値を流す期間
１４６を設ける。

【００６６】電流値が小さい場合から大きい場合に変化
する時、３倍以上１０倍以下の電流値を流す期間１４５
ａにより、従来の立ち上がり１４１（点線）に比べ、１
４２（実線）に示すように早く変化することができる。

【００６７】電流値が大きい場合から小さい場合に変化
する時、黒信号電圧挿入期間１４４により瞬時（少なく
とも４μ秒以内）で黒状態に変化することができるた
め、立ち下がりも早く変化させることが可能となる。

【００６８】このような波形を実現するための回路構成
を図７に示す。実施の形態１とほぼ同一構成で実現可能
であり、水平走査期間の中で階調データ検出手段５２の
出力を変化させることで、所定電流の３倍以上１０倍以
下の期間と、所定電流値を流す期間を作ることができ
る。これにより、１水平走査期間が１５０μ秒で走査す
ることが可能となった。

【００６９】（実施の形態７）実施の形態６により、例
えば走査線数が２２０本の表示装置であれば、フレーム
周波数が３０Ｈｚで動作可能となった。これにより、フ
リッカの少ない表示が可能となった。しかし、テレビの
ようにフレーム周波数が６０Ｈｚのものに適用させる場
合、書き込み不足による黒表示時の輝度増大、白表示時
の輝度低下が発生する。

【００７０】さらに、書き込み時間を早くするための方
法として図１４、図１５に示す方法を考えた。図１５に
示すように、１水平走査期間の初めにソース信号線に階
調に応じた電圧値を印加する（電圧値に応じた階調表示
１１４）。この時の電圧変化の速度はソース信号線の配
線抵抗と、浮遊容量から決まる時定数により決まるた
め、２μ秒以下である。図２の画素構成において、この
ままＥＬ素子１６に電流を流そうとすると、トランジス
タ１７ａもしくは１７ｅのゲート電圧とドレイン電流の
関係が画素ごとに変化した場合に、電流値が変化量と同
じだけ変化し、ＥＬ素子１６の輝度が変化することで表
示むらが発生する。そこで、残りの期間１１５に、ソー
ス信号線に電流値に応じた電流を流すことで、トランジ
スタ１７ａもしくは１７ｅのゲート電圧を、所定のドレ
イン電流が流れるように変化させる。これにより、トラ
ンジスタの電流電圧特性のばらつきを補正し、表示むら
のない表示装置を実現する。

【００７１】この時の回路構成が図１４であり、ソース
信号線ごとに設けられた階調データ検出手段５２によ
り、ソース信号用電流源５３、電圧源１０４を制御し、
階調ごとに電流量または電圧値を変化させる。これによ
り、１１４、１１５の期間で表示階調ごとに電圧、電流
値を変化させ、さらに、ソース信号用電流源５３と電圧
源１０４のどちらをソース信号線とつなげるかを決める
切り替え手段１０６を水平同期信号により制御される電
圧印加期間制御部５１により制御することで、水平走査
期間１１３内で期間１１４と期間１１５の長さを可変さ
せることができる。

【００７２】書き込み時間においても電流に応じて階調
表示を行う期間で電流が変化する量は、せいぜいトラン
ジスタの電流電圧特性のばらつきの範囲内であるため、
５０μ秒程度で済む。

【００７３】電圧印加期間は多くても３μ秒あればよ
く、電流書き込み時間が２０μ秒程度で済むため、走査
線数が２２０本の場合は６０Ｈｚでの駆動が可能であ
り、フリッカレス駆動が実現できた。

【００７４】従って、マージンを考慮するとフレーム周
波数により、電圧印加期間を１水平走査期間の１％以上
５０％以下にすることが望ましい。

【００７５】（実施の形態８）図１６は本発明によるソ
ースドライバ部出力段を示したものである。２６３はＸ
ビットの映像信号をアナログ信号に変換するデジタルア
ナログコンバータであり、２６４はアナログ電圧出力の
最大値を決めるリファレンス電圧線である。本発明では
リファレンス電圧生成部２６１により生成された複数の
電圧値を選択部２６２によりクロック及び水平同期信号
２６７に応じて１つ選択することでリファレンス電圧線
２６４に印加する電圧値を変化できるようにしたことが
特徴である。

【００７６】図１７に入力映像信号が８ビットの場合の
タイミングチャートを示す。必要となる最大輝度に対応
するソース信号線２６５の電圧値がＶ１であるとする
と、図１７中の電圧Ｖ２はＶ１の３倍以上１０倍以下の
電圧を印加すればよい。また、リファレンス電圧にＶ２
を印加する期間は水平走査期間のうちの５分の１以上２
分の１以下であればよい。また、このソース信号線電圧
により階調表現を行う場合は更に短く、１μ秒以上５μ
秒以下であればよい。

【００７７】このリファレンス電圧の操作により入力映
像信号データがＦＦの場合、ソース信号線への出力は初
めにＶ２の電圧が出力され、その後リファレンス電圧の
変化によりＶ１を出力する。入力データが００の場合
は、ソース信号線への出力は常に０の電圧が印加され
る。また、その間の値においてはリファレンス電圧値が
Ｖ２の時は所定出力電圧の３倍以上１０倍以下の電圧
が、Ｖ１の時は所定電圧値が出力される。

【００７８】このようにソース信号線電圧を制御するこ
とにより、図３９のような構成の表示装置においてソー
ス信号線７６の浮遊容量による波形なまりを小さくする
ことができ、２型程度の大きさのパネルであれば、１ラ
インあたりの書き込み時間は１５０μ秒程度で駆動させ
ることができる。

【００７９】（実施の形態９）図１８は本発明の第９の
実施の形態における１画素分の回路とソース信号線及び
階調表示を行う電流源を示した図である。

【００８０】図１９にタイミングチャートを示す。ゲー
ト信号線（１）１２は行選択期間に導通状態（ここでは
図１８のトランジスタ１７がＰチャネルトランジスタで
あるためローレベルで導通となる）となり、ゲート信号
線（２）１３は非選択期間時に導通状態とする。

【００８１】これにより、行選択期間にはトランジスタ
１７ｂ、１７ｃ、１７ｊが導通、トランジスタ１７ｄが
非導通状態になり、等価的には図２０（ａ）に示すよう
な回路となり、ＥＬ電源線１５からソース信号線１１へ
はトランジスタ１７ａ及び１７ｉを通して流れ、トラン
ジスタ１７ａを流れる電流Ｉａ及びトランジスタ１７ｉ
を流れる電流Ｉｉの和Ｉｉｎがソース信号線１１に流れ
る。また、蓄積容量１４にはトランジスタ１７ａ及び１
７ｉに流れる電流値の和がＩｉｎとなるようなゲート電
圧になるように電荷が蓄積される。

【００８２】非選択期間には逆にトランジスタ１７ｄが
導通、トランジスタ１７ｂ、１７ｃ、１７ｊが非導通状
態になるため、図２０（ｂ）のような等価回路となり、
ＥＬ電源線１５からＥＬ素子１６へトランジスタ１７ａ
を通して電流が流れる。電流量は蓄積容量１４に蓄えら
れた電荷量により決められ、選択期間で保持した電荷に
対応した電流が流れる。つまり、トランジスタ１７ａに
は非選択期間に電流Ｉａが流れ、ＥＬ素子１６にも電流
Ｉａが流れる。

【００８３】ソース信号線に流す電流Ｉｉｎ＝Ｉａ＋Ｉ
ｉに対し、ＥＬ素子に流れる電流がＩａとなることか
ら、電流値Ｉｉを調整することでＥＬ素子の輝度を変え
ずにソース信号線に流す電流値を増加させることがで
き、ソース信号線１１に存在する浮遊容量２０の電荷の
充放電が早くなることで、従来に比べ短い時間でソース
信号線に流れる電流値が所定の値となる。

【００８４】ここで、電流ＩａとＩｉの関係はトランジ
スタ１７ａと１７ｉのチャネル幅、チャネル長により調
整が可能である。図２１に２つのトランジスタのチャネ
ルサイズとソース信号線１１に流す電流を決める電流源
１０の電流値とＥＬ素子１６に流れる電流値の関係を示
す。

【００８５】トランジスタ１７ｉのチャネルサイズをト
ランジスタ１７ａと同じにした場合、ＥＬ素子１６に流
れる電流はソース信号線１１に流れる電流の半分とな
る。ソース信号線に流れる電流は図２０（ａ）に示すよ
うに、１７ａ、１７ｉの両方のトランジスタに流れる。
製膜プロセスによるばらつきを無視すれば２つのトラン
ジスタのゲート電圧対ソースドレイン間電流特性は同じ
であり、またゲートには同一電圧がかかるため、それぞ
れのトランジスタには均等に電流が流れる。ＥＬ素子に
流れる電流はこのうちのトランジスタ１７ａを通る電流
のみであるため、ソース信号線１１に流れる電流の半分
となる。

【００８６】トランジスタ１７ｉのチャネル幅、チャネ
ル長を変化させると、ゲート電圧対ソースドレイン間電
流の特性が変化し、チャネル幅を広くするかチャネル長
を短くすると、トランジスタ１７ｉに電流が流れやすく
なるため、ソース信号線１１に流れる電流に対するＥＬ
素子１６に流れる電流の割合を小さくすることができ
る。図２１には一例として、トランジスタ１７ａに対し
てチャネル幅を９倍にした場合、チャネル幅を３倍にし
てチャネル長を３分の１にした場合について示してい
る。いずれもソース信号線１１に流れる電流に対し、Ｅ
Ｌ素子１６に流れる電流は１０分の１となる。

【００８７】ソース信号線の電流値変化に要する時間ｔ
は、浮遊容量の大きさをＣ、ソース信号線の電圧をＶ、
ソース信号線に流れる電流をＩとすると、ｔ＝Ｃ・Ｖ／
Ｉであるため電流値を１０倍大きくできることは電流値
変化に要する時間が１０分の１近くまで短くできること
を示す。これにより、走査線数が２２０本の場合にフレ
ーム周波数６０Ｈｚで駆動させることが可能である。

【００８８】（実施の形態１０）実施の形態９におい
て、ソース信号線に流す電流値を１０倍にすることで所
定電流に変化するまでの時間を短くしたが、黒表示時に
は理想的には電流０であるが、実際にはトランジスタの
リーク電流および電流源を構成するトランジスタのリー
クにより数十ｎＡ程度流れるが、黒浮きを防ぐためには
電流値は小さい方がよく、電流値を大きくすることで変
化速度を早くする方法ではコントラストの低下を招きや
すい。

【００８９】そこで、図２２に示すように、ソース信号
線１１に電源切り替え手段１９を設け、電流源１０もし
くは電圧源１８の出力をソース信号線に印加するように
し、電圧源１８はトランジスタ１７ａを流れる電流が数
十ｎＡ程度になるようなソース信号線電圧を印加する。
電源切り替え手段１９は水平走査期間の初めに１以上５
μ秒程度電圧源１８を選択し、残りの期間は電流源１０
を選択する。図３（ａ）に示すように、ソース信号線１
１にはディスチャージ電圧印加期間と映像信号電流印加
期間が存在し、水平走査期間の初めには必ずソース信号
線が黒表示を表す電圧値が印加される。この操作により
黒表示時に微点灯するという現象をなくすことが可能と
なる。

【００９０】一方、黒以外の各階調については、電流印
加期間に流れる電流値が大きいほどしやすいことから、
最も変化に時間がかかる階調は黒の１つ上の階調であ
る。これは電流変化に要する時間ｔはｔ＝ＣＶ／Ｉ
（Ｃ：ソース信号線に存在する浮遊容量、Ｖ：ソース信
号線電圧、Ｉ：ソース信号線に流れる電流）で表わさ
れ、Ｃは階調によらず一定で表示装置の大きさにより決
まる、ＶはＰチャネルトランジスタを用いた場合、黒信
号になるほど大きくなり、更にＩは黒信号になるほど小
さくなるため、黒の階調に近づくほど電流変化に要する
時間がかかるためである。ここでは説明のため、黒を示
す階調を階調０、次に輝度の高い階調を階調１、以下輝
度が高くなるにつれ、階調値を１つずつ大きくすること
とする。

【００９１】図３に示すように、水平走査期間の初めに
黒電圧を印加した場合、前ラインで表示される映像信号
に関わらず常に階調０の期間が存在し、同一水平走査期
間内に所定階調を示す電流値まで変化できれば、所定階
調が表示可能である。

【００９２】最も変化に時間がかかるのは階調１表示の
場合であり、１水平走査期間内に階調０から階調１に変
化できれば、全ての階調が表示可能である。

【００９３】図２３に図２に示す画素構成の場合（ａ）
と図２２に示す画素構成の場合（ｂ）（ＥＬ素子１６を
流れる電流値に対してソース信号線１１を流れる電流値
が１０倍となるようなトランジスタ１７ａ、１７ｉの組
み合わせとした）で水平走査期間を７５μ秒とし、階調
１を表示させてソース信号線の容量を変化させた時に、
ＥＬ素子１６を流れる電流が所定電流に対しどれだけ流
せるかを示した図である。１００％の場合、所定電流値
まで変化できたことを示し、それ以下の場合、変化に要
する時間が７５μ秒よりも遅いことを示し、所定階調表
示が行えないことを示す。

【００９４】所定電流値（輝度）に対し１０％程度のず
れは目で確認できないことから実用上は９０％以上１０
０％以下であればよい。この条件で許容できるソース信
号線容量は図２の画素構成では２ｐＦ以下のみ動作する
が、図２２に示す画素構成では２７ｐＦ以下で動作可能
である。２型程度の表示装置であれば、ソース信号線に
寄生する容量はドライバＩＣの出力段を含め１５から２
０ｐＦ程度であり、ソース信号線の電流値を１０倍にし
た本実施の形態１０を用いることでフレーム周波数６５
Ｈｚ以下で駆動することが可能であり、フリッカの少な
い表示が可能となる。また、テレビなどにも適用でき
る。

【００９５】ソース信号線１１に寄生する容量は表示装
置の大きさによって変化する。１５型にすると５０ｐＦ
程度となる。この場合はソース信号線電流をＥＬ電流の
１０倍にして書き込んだとしても７０％程度しか書き込
むことができないため、走査ライン数が等しい場合、例
えばチャネルサイズの比を１５倍に増加させることで６
０Ｈｚ駆動が可能となることがわかった。

【００９６】このように、本発明の形態１０によれば、
表示装置の大きさによって駆動トランジスタ１７ａと１
７ｉのチャネル領域の大きさを変化させることで、所定
の水平走査期間内に所定電流値を書き込むことが可能と
なる。

【００９７】（実施の形態１１）実施の形態１０におい
て、水平走査期間が黒信号電圧印加期間と所定電流値の
数倍の電流値を流す期間となっている場合に、ソース信
号線の容量が２０ｐＦであっても６０Ｈｚで駆動するこ
とを実現した。

【００９８】図２２のトランジスタ１７ａ及び１７ｉの
ゲート閾値電圧のパネル内でのばらつきにより、黒電圧
印加に対するＥＬ素子１６に流れる電流値は異なり、閾
値電圧が低い場合、電流が多く流れるため黒が浮くとい
う問題が発生する。

【００９９】この問題を解決するためにはパネル内での
トランジスタのゲート閾値電圧のばらつきを考慮し、最
も多く電流が流れるトランジスタを用いても黒表示とな
る輝度となるように、黒電圧を高めに印加すればよい
が、この場合、最も多く電流が流れるトランジスタを用
いた画素では階調０から階調１への電流値の変化量が大
きくなり、所定電流値への変化に要する時間が長くな
る。その結果として、例えば黒電圧を０．５Ｖ高めにし
た場合、階調０から階調１への変化に対し、水平走査期
間７５μ秒で書き込めるのに許容されるソース信号線容
量値は２ｐＦ程度となる。

【０１００】実施の形態１０のように、トランジスタ１
７ａと１７ｉのチャネル領域の大きさの比を変化させて
もよいが、本実施の形態１１では階調０以外の階調の電
流値を増加させることで許容される容量値を大きくする
ことを考えた。各階調に対応する電流値を供給する電流
源を用意し、更に大きな電流を流す複数個（α個）の電
流源を用意する。図２２ではαが４の場合を示し、階調
０に対してはこれまでと同様に電流源０を用い、階調１
に対しては電流源１ではなく電流源５を用いる。階調２
には電流源６、以下順に階調ｉに対して電流源（ｉ＋
４）を用いる。

【０１０１】これにより、各階調表示時にソース信号線
に流れる電流が増加するため電流値の変化が早くなる。
図２４に階調１に対し電流源１を用いた場合（ａ）、電
流源５を用いた場合（ｂ）のソース信号線容量に対する
７５μ秒で所定電流値に書き込みができるかどうかを示
す。実施の形態１０においては２ｐＦ以下でないと階調
表現ができなかったが、本実施の形態１１においては２
０ｐＦ以下まで書き込みすることができる。

【０１０２】また、この手法は電圧印加期間と併用しな
い場合でも、各階調の電流値が増加することから書き込
み時間の短縮ができる。

【０１０３】なお、電流源の数においても階調数＋α個
必要というわけでなく、階調表示に必要のないα個の電
流源はなくてもよい。上記実施の形態１１においては電
流源１から電流源４の４つの電源は必要な構成用件では
ない。

【０１０４】（実施の形態１２）電流値により階調表示
を行う場合、各階調に対応する電流値をソース信号線に
流す方法として、各階調に対応した電流を流す電流源を
少なくとも階調数分用意し、入力データに応じて１つを
選択し出力する方法がある。

【０１０５】この方法では階調数が増加すると必要な電
流源の数も増加し、ソースドライバの面積が増大する。

【０１０６】階調ｋにおいて電流値がＩｋであり、階調
Ｌにおいて電流値がＩＬであり、ＩＬ＝Ｉｋ×２である
とすると、従来出力電流値がＩｋとＩＬである２つの電
流源が必要である。

【０１０７】図１８のように１画素に対してトランジス
タ１７を形成すると、１７ａと１７ｉのトランジスタの
チャネル領域の大きさの比を変化させると、同一のソー
ス信号線１１への電流に対しＥＬ素子１６に流れる電流
値が変化し、図２１に示すような関係となる。

【０１０８】ここでトランジスタ１７ｊに注目し、トラ
ンジスタ１７ａと１７ｉのチャネルサイズが同一である
とした場合に、階調Ｌの場合は常に非導通状態とし、階
調ｋの場合はゲート信号線（１）１２と同一動作を行う
とすると、階調Ｌ表示時には１７ｉのトランジスタがな
いのと同じであるためソース信号線１１に流れた電流が
そのままＥＬ素子１６に流れる。この時のソース信号線
電流値はＩＬである。

【０１０９】一方、階調ｋ表示時にはソース信号線１１
に流れる電流値に対し、ＥＬ素子１６を流れる電流は半
分となる。従って、ＥＬ素子１６に必要な電流Ｉｋを流
すためにはソース信号線にはＩｋ×２の電流量が必要と
なる。

【０１１０】この方法を用いれば、ＩＬ＝Ｉｋ×２であ
ることから、階調ｋと階調Ｌで同一電流値ＩＬを用いる
ことができるため、必要な電流源の数を減らすことが可
能である。階調０〜Ｐまではトランジスタ１７ｊを動作
させ、階調Ｐ＋１以上では常に非導通状態にすること
で、各階調に対するソース信号線１１を流れる電流は図
２５の実線（２５２、２５３、２５４）で示すように変
化する。電流値Ｉｐ＋１以上では、２つの階調に対して
同一の電流値となることがあり、必要な電流源の数を減
らすことが可能となり、ソースドライバのチップ面積を
小さくすることが可能である。

【０１１１】また、従来例（図２５の点線２５１）に比
べてソース信号線１１に流れる電流値の最低値が大きく
なるため、ソース信号線１１に寄生する浮遊容量による
波形なまりの影響を小さくすることができ、より短い水
平走査期間で書き込みが可能である。

【０１１２】実施の形態１０で行ったように、全ての階
調においてソース信号線電流を数倍にして書き込みを行
う場合に比べても、低輝度領域に比べ十分に書き込みを
行える階調においては、ソース信号線に流す電流のＥＬ
電流に対する倍率を低下させても、階調１表示時よりも
大きい電流値であれば、書き込み時間が不足することは
なく、同一水平走査期間で書き込みが可能である。むし
ろ、ソース信号線１１に流す電流値を下げることで低消
費電力駆動が可能という利点がある。

【０１１３】以上の説明ではトランジスタ１７ａと１７
ｉのチャネルサイズを同一として電流値を２倍にした例
で説明を行ったが、階調とソース信号線に流れる電流値
の関係によって、３倍、１０倍など、倍率を調整し、図
２５の実線２５２と２５４のように同一ソース電流値に
対し、２つの階調が入るように変更することで同様な効
果が得られる。従来例で示した点線の傾きが大きいほど
倍率を大きくすることが望ましい。また、傾きが大きい
場合、階調０から階調Ｐまでを４倍、階調Ｐ＋１からＱ
までを２倍、階調Ｑ＋１以上で１倍とするなど、複数の
倍率を２つ以上組み合わせて用いてもよい。

【０１１４】このような動作を行うためには従来の図１
８のトランジスタ１７ｊに対し、入力階調に応じて少な
くとも２つの異なる動作をさせる必要がある。そのため
図２６のように、倍率変更手段３４３を設け、その出力
とゲート信号線（１）３４５と論理積をとり、トランジ
スタ１７ｊのゲートへ入力する。この図２６において、
倍率変更手段３４３はトランジスタ１７ｊがＰチャネル
であるため、階調Ｐ以下ではハイレベルを出力し、階調
Ｐ＋１以上ではローレベルを出力することで、階調Ｐ＋
１以上ではトランジスタ１７ｊが常に非導通状態となっ
てソース信号線電流＝ＥＬ素子電流となり、階調Ｐ以下
ではトランジスタ１７ｊと１７ａのチャネルサイズの比
で異なる倍率の電流値を流すようにすることが可能であ
る。

【０１１５】ソース信号線１１に流す電流は複数の電流
源３４４のうち入力映像信号３４１により電流切り替え
手段３４２にて１つを選択し、電源切り替え手段１９が
電流源を選択した時に所定の電流を流すようにする。こ
の図２６では階調０表示時に黒浮きを防ぐために電圧源
１８を用いた構成としているが、電圧源１８のあるなし
にかかわらず、電流源３４４の数を減らすという本発明
の効果には影響しないため、なくてもよい。

【０１１６】（実施の形態１３）電流値が最も低い場合
に黒表示を行う表示素子において、水平走査期間の初め
に黒をあらわす電圧をソース信号線に印加し、黒表示時
における輝度上昇による黒浮きを防ぐ場合は、水平走査
期間内に黒状態から所定電流値に変化できるか確認する
ことで、書き込み不足が起こっているかどうか判断でき
る。

【０１１７】図２７は黒信号状態にあるソース信号線に
対し、あるソース信号線容量の値の場合にソース信号線
に流れる電流とその電流値に変化するのに要する時間の
関係を示したものである。ソース電流値が小さいほど、
変化に要する時間が長くなる。これは変化に要する時間
をｔ、ソース信号線容量をＣ、ソース電流値をＩ、ソー
ス信号電圧をＶとすると、ｔ＝ＣＶ／Ｉで表されるため
Ｉが小さいとｔが大きくなるためである。更に、図２に
示すように駆動トランジスタ１７ａがＰチャネルトラン
ジスタである場合、ソース信号電流が大きくなるにつ
れ、ソース信号電圧が低下する。低下割合はトランジス
タ１７ａのゲート電圧とソースドレイン間電流の関係に
より決まる。これにより、電流Ｉが小さくなると電圧Ｖ
は大きくなるため、所定電流まで変化するのに必要な時
間は電流減少の割合に比べ急速に長くなる。そのため、
図２７のようなカーブを描くことになる。

【０１１８】図２８に異なる３つの電流をソース信号線
に流した場合の所定電流に対する割合の時間的変化を示
す。ここで３つの電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３において、Ｉ１
＜Ｉ２＜Ｉ３という関係があるとすると、時間ｔ１後に
はＩ３では９５％、Ｉ２では８８％、Ｉ１では８０％程
度まで変化している。

【０１１９】図２９に６５μ秒後に各ソース電流値入力
に対する所定電流値のうちの何割まで変化できたかを示
す（ソース信号線容量は４０ｐＦ）。書き込み割合は指
数関数的に増加することがわかる。

【０１２０】このような状態において、１水平走査期間
を６５μ秒としてＥＬ電流（出力電流）を測定すると、
図３０のようにソース信号線電流（入力電流）に対し、
比例関係とはならず、低電流ほど出力電流が所定値より
小さくなる割合が多くなり、入力電流に対し等間隔で階
調を設定した場合、得られる輝度（出力電流に比例）は
ガンマ補正がかかったように黒に近い階調では緩やかに
変化し、白になるにつれ変化量が大きくなる。

【０１２１】このように全ての階調において、所定の輝
度に書き込むように書き込み時間を用意しなくてもよ
く、各階調の電流値が等間隔である場合、図３０のよう
に輝度は緩やかに指数関数的に増加するため、全階調を
ランプ表示した場合に、入力信号強度対輝度が２．２乗
に比例するガンマ曲線に近づき、表示品位を向上させる
ことができる。

【０１２２】図１は書き込み時間を変化させるための機
能を設けたゲートドライバの構成を示したものである。
ゲートイネーブルパルス生成部４１２を設け、イネーブ
ルパルスが出力された時は図２に示すゲート信号線
（１）のトランジスタ１７ｃ、１７ｇ（ソース信号線と
駆動トランジスタの経路上にあるトランジスタ）は全て
の行において非導通状態となることで、書き込み時間を
短くすることができる。この方法以外にもフレーム周波
数を変化させてもよいし、フレーム毎にブランキング期
間を設けて、書き込み時間を調整する方法でもよい。

【０１２３】図１０に本発明の実施の形態を用いたテレ
ビを示している。調整手段４２により図１のゲートイネ
ーブルパルス生成部４１２を変化させ、イネーブルパル
ス幅も変化させることでガンマ特性を調整する機能を有
している。

【０１２４】また、外部切り替え手段４１３を設け、切
り替えによりゲートイネーブルパルスのパルス幅を変更
させるようにして、ガンマ曲線調整機能を設けてもよ
い。

【０１２５】（実施の形態１４）図１でイネーブルパル
ス幅を大きくすると、書き込み時間が短くなり、所定電
流値に対し、書き込まれる電流値が小さくなる。例え
ば、図２８において、ソース信号線に電流値Ｉ３を流
し、ゲート信号線（１）の導通期間をｔ２とすると、所
定電流値に対し５０％となり、輝度は半減する。逆に、
電流値をあらかじめ所定輝度に対し大きい値をソース信
号線に流し、ソース信号線が黒状態から所定輝度に達し
た時間でソース信号線に接続されたトランジスタを非導
通状態とすることで、表示素子に流れる電流に対し、ソ
ース信号線電流を大きくして変化に要する時間を早くす
ることができた。

【０１２６】この方法はまた、各階調間の電流値の差が
大きくなることから各階調に対応する電流源出力のばら
つきの許容値を大きくできる利点がある。

【０１２７】以上の発明を用いることで、ソース信号線
に寄生する容量値が２５ｐＦであっても水平走査期間が
６５μ秒で書き込むことが可能であり、フリッカの少な
い表示が可能である。

【０１２８】図８は本発明の実施の形態のうち、少なく
とも１つの形態を用いた表示部１８２に復調装置、アン
テナ１８１、ボタン１８４を取り付け、筐体１８３でも
って形態情報端末にしたものである。

【０１２９】図１０は本発明の実施の形態のうち、少な
くとも１つの形態を用いた表示装置４１に映像信号入力
４６と映像信号処理回路４４をとりつけ、筐体４７でも
ってテレビにしたものである。

【０１３０】また、本発明の実施の形態において、図３
９のソースドライバ７１及びゲートドライバ７０を低温
ポリシリコンを用いて表示装置のガラス基板に形成して
もよい。もしくはソースドライバ７１及びゲートドライ
バ７０を半導体回路として作成し、表示パネルと組み合
わせてもよい。また、一方のドライバを低温ポリシリコ
ンで表示装置のガラス基板に形成し、他方を半導体回路
として形成し、表示パネルと組み合わせる方法でもよ
い。

【０１３１】本発明の実施の形態のうち、ソース信号線
に流れる電流値と、ＥＬ素子に流れる電流値の割合を変
化させる方法として、少なくとも２つの駆動トランジス
タを用いた回路例を図１８に示したが、トランジスタ１
７ｊの配置場所は１７ａ、１７ｉの２つのトランジスタ
のうちの１つにトランジスタ１７ｄが導通時は、電流を
流さないような構成にすればよく、例えば図３１、図３
２もしくは図３３に示したように配置しても同様な効果
が得られる。また、これらの図に関わらず、上記目的を
達するような攻勢であればトランジスタ１７ｊの挿入場
所は任意でよい。

【０１３２】この例ではスイッチング素子として、Ｐチ
ャネルのトランジスタを例にして説明を行ったが、Ｎチ
ャネルのトランジスタ、もしくはその組み合わせによっ
ても、同様に実現可能である。例えば、図２に示した画
素構成の場合、ゲート信号線（１）１２及びゲート信号
線（２）１３に印加させる電圧値にＮチャネルトランジ
スタを用いた場合は、ロジックレベルで考えるとＰチャ
ネルトランジスタの信号の反転信号を入れればよく、電
流源１０については電流を流す向きを逆にし、ＥＬ電源
線１５から供給される電圧を電流源１０の電源切り替え
手段１９とは逆の端子電圧に比べ、低くすることで同様
に実現することが可能である。つまり、電流の向きと電
位の関係が反転するだけで、ソース信号線１１に存在す
る浮遊容量２０の電荷の充放電を早くするという目的は
同一であるからである。

【０１３３】また、Ｎチャネルトランジスタの場合に電
流比を変化させる構成の一例として図３４を示す。

【０１３４】また、ダイナミックカレントコピアの画素
構成において説明を行ってきたが、図３５に示すような
カレントミラー構成の画素においても同様に本発明を実
施可能である。カレントミラー構成の場合においても、
行選択時にはトランジスタ１７７ｄを導通状態、トラン
ジスタ１７７ｂを非導通状態にして、電流源１７０によ
り、ＥＬ電源線１７５、トランジスタ１７７ａ、１７７
ｄ、ソース信号線１７１を通して階調に応じた電流を流
すという動作を行うため、ソース信号線１７１に浮遊容
量が存在した場合、電流源１７０の電流値の変化時に、
低電流領域では浮遊容量にたまった電荷の充放電を行う
ことが難しいという課題は同じである。従って、本発明
の実施により、書き込み速度が速くなるという効果を得
ることができる。

【０１３５】ソース信号線に流す電流と、ＥＬ素子に流
す電流値を変化させるには図３６に示すように、トラン
ジスタ１７７ｍ及び１７７ｎを追加し、１７７ｎのゲー
ト電極にゲート信号線（１）１７２を接続して、トラン
ジスタ１７７ｍ、１７７ａのチャネルサイズを変化させ
ることで、実現可能である。

【０１３６】また、トランジスタ１７７ｎのゲート端子
をゲート信号線（１）１７２ではなく独立させて制御す
ることで例えば、階調に応じて常に非導通もしくはゲー
ト信号線（１）１７２と同一動作を行うもののうちのい
ずれかを選択することで、表示階調ごとにソース信号線
電流とＥＬ素子に流れる電流の比を変化させることが可
能となる。

【０１３７】これにより、ソース信号線に流す電流値を
大きくすることができるため電流値の変化を早くするこ
とが可能である。

【０１３８】本発明においてスイッチング素子として用
いたトランジスタ１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｊ、１
７７ｂ、１７７ｄ、１７７ｎは薄膜トランジスタを例に
して説明を行ったが、薄膜トランジスタに限らず、バリ
スタ、サイリスタ、リングダイオード、薄膜ダイオード
（ＴＦＤ、ＭＩＭ）などを用いても同様な効果が得られ
る。

【０１３９】また、表示素子としてＥＬ素子で説明を行
ったが、有機電界発光素子や無機エレクトロルミネッセ
ンス素子、発光ダイオードなどを用いてもよい。

【０１４０】更に、例えば液晶などの光変調パネルにも
応用できる。図２においてＥＬ素子１６を液晶層とすれ
ばよい。

【０１４１】同様に、ＥＬ素子を電流値により駆動させ
るための画素構成として図３７（ａ）に示すような構成
も考えられる。図１８と異なるのはスイッチングトラン
ジスタがＥＬ素子ではなく、電源線につながっていると
ころである。

【０１４２】以下、図３７（ａ）の画素構成における動
作を説明する。

【０１４３】ゲート信号線（１）３９１によりトランジ
スタ１７ｃ、１７ｂ、１７ｊを導通状態とする。さらに
ゲート信号線（２）３９２によりトランジスタ１７ｄを
非導通状態とする。蓄積容量１４にはトランジスタ１７
ａと１７ｉに流れる電流の和がソース信号線電流値と同
じになる値となるように応じた電圧が記憶される。トラ
ンジスタ１７ａと１７ｉに流れる電流値の比はチャネル
の長さの比及びチャネルの幅の比により決められる。

【０１４４】次に、ゲート信号線（１）３９１及び
（２）３９２の操作により、トランジスタ１７ｃ、１７
ｂ、１７ｊを非導通状態、トランジスタ１７ｄを導通状
態とし、ＥＬ電源線３９３より電流をトランジスタ１７
ａとＥＬ素子１６に流す。このときの電流値はソース信
号線電流からトランジスタ１７ａに流れた電流値と同じ
大きさである。

【０１４５】これにより、図１８の構成と同様に、ソー
ス信号線に対する電流値とＥＬ素子に流れる電流値の比
を少なくとも２つの駆動トランジスタ１７ａ、１７ｉの
チャネルサイズの比を変更することで、変化させること
が可能となり、従来の構成に比べてソース信号線に流す
電流量が大きくなることで、浮遊容量２０による波形の
なまりを小さくする効果が図１８の構成と同様に得られ
る。

【０１４６】また、本発明の実施により各階調のソース
信号線に流れる電流値を数倍（２型パネルの時は５から
１０倍程度）とすることで、各階調の電流ステップの刻
み幅を大きくすることができ、ソースドライバに構成さ
れた各階調に対応した電流源の出力ばらつきの許容範囲
を大きくすることができる。

【０１４７】また、電流調整がしやすいという利点が得
られる。

【０１４８】ソース信号線１７１に電源切り替え手段１
７９を設け、電流源１７０と電圧源１７８とを切り替え
て使うことで、実施可能となる。

【０１４９】

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

【０１５０】また、１水平走査期間のうち表示階調に対
応する電流値に対し、３倍以上１０倍以下の電流値を流
す期間を設け、ソース信号線に存在する浮遊容量に蓄積
された電荷の変化に要する時間を短くできたこと、ＥＬ
電流値に対しソース信号線に流す電流値を１０倍程度に
することで、１水平走査期間を短くしフリッカレス駆動
を実現できる。一般には電流値が少なくともソース容量
値とソース電圧の積を１水平操作期間で割った値よりも
大きくすれば、各階調に対応した電流値を水平操作期間
内に書き込むことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１３の実施の形態におけるゲートド
ライバ部の構成を示した図

【図２】本発明の第１の実施の形態による画素、ソース
信号線及び電源を示した図

【図３】水平走査期間内での電圧印加期間と電流印加期
間のタイミングを示した図

【図４】白表示及び黒表示時に対する出力電流の電圧印
加期間依存性を示した図

【図５】本発明の第２の実施の形態におけるソースドラ
イバ部、電源部およびソース信号線の関係を示した図

【図６】ソース信号線からある画素への電流書き込み時
の等価回路及び画素内のトランジスタの電流電圧特性及
びソース信号線の波形を示した図

【図７】本発明の第３および第６の実施の形態における
ソースドライバ部の構成を示した図

【図８】本発明の実施の形態における表示装置を組み込
んだ携帯情報端末の図

【図９】本発明の第４の実施の形態におけるコントロー
ラ及びソースドライバのブロック図

【図１０】本発明の実施の形態における表示装置を組み
込んだテレビを示した図

【図１１】本発明の第５の実施の形態におけるソース信
号線電流に対応した電圧を発生させるためのブロック図

【図１２】本発明の第６の実施の形態におけるソース信
号線に流れる電流の波形を示した図

【図１３】本発明の第６の実施の形態におけるソース信
号線に流れる電流の波形を立ち上がり時及び立ち下がり
時に従来例と比較し示した図

【図１４】本発明の第７の実施の形態におけるソースド
ライバのブロック図と画素部の構成を示した図

【図１５】本発明の第７の実施の形態におけるタイミン
グチャート

【図１６】本発明の第８の実施の形態におけるデジタル
アナログ変換器を用いたソース信号線出力を示した図

【図１７】本発明の第８の実施の形態における水平走査
期間内でのリファレンス電圧の変化を示した図

【図１８】本発明の第９の実施の形態における１画素分
の回路を示した図

【図１９】本発明の第９の実施の形態におけるソース信
号線電流とＥＬ素子に流れる電流の関係を示した図

【図２０】図１８に示す回路構成においてソース信号線
に電流を流す場合と、ＥＬ素子に電流を流す場合の各ト
ランジスタの導通状態を示した図

【図２１】本発明の第９の実施の形態において図１８中
のトランジスタのチャネルサイズの変化による電流源の
電流値とＥＬ素子を流れる電流値の変化を示した図

【図２２】本発明の第１０の実施の形態における１画素
分の回路を示した図

【図２３】水平走査期間が７５μ秒の時、ソース信号線
容量により所定電流値に対しどの程度まで書き込めるの
かを示した図

【図２４】本発明の第１１の実施の形態において水平走
査期間が７５μ秒の場合にソース信号線容量の変化によ
り所定電流値に対しどの程度まで書き込めるのかを示し
た図

【図２５】本発明の第１２の実施の形態における階調と
ソース信号線に流れる電流の関係を示した図

【図２６】階調によって、ソース信号線に流す電流値
と、ＥＬ素子に流す電流値の比を変更させるための回路
構成を示した図

【図２７】あるソース容量値に対するソース信号線電流
とその電流値に達するのに要する時間の関係を示した図

【図２８】異なる３つの電流値に対し、所定電流値まで
変化するのに必要な時間が異なることを示した図

【図２９】ソース信号線容量が４０ｐＦの時、６５μ秒
後に各ソース信号電流値に対して所定電流値までの何％
まで変化したかを示した図

【図３０】図２９に示す割合で書きこまれた場合に、ソ
ース信号入力電流に対するＥＬ素子に出力される電流値
の関係を示した図

【図３１】ソース信号線に流す電流値と、ＥＬ素子に流
す電流値の比を変更させるための回路構成を示した図

【図３２】ソース信号線に流す電流値と、ＥＬ素子に流
す電流値の比を変更させるための回路構成を示した図

【図３３】ソース信号線に流す電流値と、ＥＬ素子に流
す電流値の比を変更させるための回路構成を示した図

【図３４】Ｎチャネルトランジスタを用いた場合にソー
ス信号線に流す電流値と、ＥＬ素子に流す電流値の比を
変更させるための回路構成を示した図

【図３５】画素がカレントミラー構成となった場合の本
発明の実施の形態を示した図

【図３６】カレントミラー構成において、ソース信号線
に流す電流値とＥＬ素子に流す電流値を異ならせること
ができるようにした図

【図３７】ＥＬ素子ではなく、ＥＬ電流線をトランジス
タにより導通非導通状態に変化させる場合のソース信号
線に流す電流値と、ＥＬ素子に流す電流値の比を変更さ
せるための回路構成を示した図

【図３８】本発明の第１１の実施の形態における階調に
対する電流源の割り当てを示した図

【図３９】従来の表示装置の構成を示した図

【図４０】ゲート信号線の走査時間を変化させた場合の
入力電流と出力電流の関係を示した図

【図４１】表示色の違いによる有機発光素子の電圧−輝
度特性及び電流密度−輝度特性の違いを示した図

【符号の説明】

１０ 電流源 １１ ソース信号線 １２ ゲート信号線（１） １３ ゲート信号線（２） １４ 蓄積容量 １５ ＥＬ電源線 １６ ＥＬ素子 １７ トランジスタ １８ 電圧源 １９ 電源切り替え手段 ２０ 浮遊容量 ４１０ 論理和 ４１１ 出力バッファ ４１２ ゲートイネーブルパルス生成部 ４１３ 外部切り替え手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２４ Ｇ０９Ｇ 3/20 ６２４Ｂ ６４１ ６４１Ｄ ６４２ ６４２Ａ Ｈ０５Ｂ 33/08 Ｈ０５Ｂ 33/08 Ｆターム(参考） 3K007 AB01 AB05 BA06 CA03 EB00 GA00 5C080 AA06 AA10 BB05 DD05 DD06 EE29 FF11 JJ02 JJ03 JJ04 JJ05 KK43 5C094 AA04 BA03 BA27 CA19 CA24 EA04 EA07 EB05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクティブマトリクス型表示装置であっ
   て、 電流源と、 電圧源と、 前記電流源と前記電圧源出力のうちの１つを選択しソー
   ス信号線へ出力する切り替え手段と、 電源から供給される電流を制御する２つの駆動用トラン
   ジスタと、 ソース信号線から前記駆動用トランジスタに電流経路を
   形成する信号線接続トランジスタと、 前記駆動用トランジスタの電流を表示素子に供給する経
   路を形成するＥＬ接続トランジスタとを具備し、 前記切り替え手段は、前記ソース信号線に接続された前
   記信号線接続トランジスタがすべて非導通状態となって
   いる期間もしくは少なくとも１つの前記信号線接続トラ
   ンジスタが導通する期間の初めの期間には、前記電圧源
   を選択し、その他の期間においては前記電流源を選択
   し、 前記信号線接続トランジスタが導通状態の期間は、前記
   ソース信号線の電流が所定の値になるのに必要な期間よ
   りも短くしたことを特徴とするアクティブマトリクス型
   表示装置。
2. 【請求項２】 アクティブマトリクス型表示装置であっ
   て、 外部切り替え手段により、水平走査期間もしくはソース
   信号線に流れる電流をとりこむ時間を変化させること
   で、各階調ごとの輝度の増加割合を調整できるようにし
   たことを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置。
3. 【請求項３】 駆動用トランジスタに対し、 第１の期間においては、 前記駆動用トランジスタを通してソース信号線に電流を
   流し、 第２の期間においては、 前記駆動用トランジスタを通して表示素子に電流を流す
   アクティブマトリクス型表示装置の駆動方法において、
   前記第１の期間は前記ソース信号線が所定の電流値に変
   化するのに必要な期間に比べ短いことを特徴とするアク
   ティブマトリクス型表示装置の駆動方法。
4. 【請求項４】 駆動用トランジスタに対し、 第１の期間においては、 前記駆動用トランジスタを通してソース信号線に電流を
   流し、 第２の期間においては、 前記駆動用トランジスタを通して表示素子に電流を流す
   アクティブマトリクス型表示装置の駆動方法において、 前記ソース信号線には前記第１の期間の前もしくは前記
   第１の期間の初めに表示最低輝度を示す電圧が印加さ
   れ、 前記第１の期間は前記ソース信号線が所定の電流値に変
   化するのに必要な期間に比べ短いことを特徴とするアク
   ティブマトリクス型表示装置の駆動方法。
5. 【請求項５】 請求項２記載のアクティブマトリクス型
   表示装置と、映像信号入力部と、映像信号処理回路及び
   調整手段を具備するテレビ。