JP2008241783A - 表示装置及びその駆動方法と電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】移動度補正機能を画素毎に備えた表示装置において、書き込み期間の変動に起因するシェーディングを抑制する。
【解決手段】サンプリング用トランジスタＴ１は、制御用スキャナ４から走査線ＷＳに供給された制御パルスが立ち上ってから立ち下がるまでの間オンし、信号線ＳＬから信号電位をサンプリングして保持容量Ｃ１に書き込むとともに、その時駆動用トランジスタＴ２に流れる駆動電流を保持容量Ｃ１に負帰還し、以って駆動用トランジスタＴ２の移動度に対する補正を保持容量Ｃ１に書き込まれた信号電位にかける。駆動用トランジスタＴ２は、補正のかけられた信号電位に応じた駆動電流を発光素子ＥＬに流して発光させる。制御用スキャナ４は、あらかじめ制御パルスの立ち上がりと立下りをなまらせた状態で走査線ＷＳに供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は発光素子を画素に用いたアクティブマトリクス型の表示装置及びその駆動方法に関する。またこのような表示装置を備えた電子機器に関する。

発光素子として有機ＥＬデバイスを用いた平面自発光型の表示装置の開発が近年盛んになっている。有機ＥＬデバイスは有機薄膜に電界をかけると発光する現象を利用したデバイスである。有機ＥＬデバイスは印加電圧が１０Ｖ以下で駆動するため低消費電力である。また有機ＥＬデバイスは自ら光を発する自発光素子であるため、照明部材を必要とせず軽量化及び薄型化が容易である。さらに有機ＥＬデバイスの応答速度は数μｓ程度と非常に高速であるので、動画表示時の残像が発生しない。

有機ＥＬデバイスを画素に用いた平面自発光型の表示装置の中でも、とりわけ駆動素子として薄膜トランジスタを各画素に集積形成したアクティブマトリクス型の表示装置の開発が盛んである。アクティブマトリクス型平面自発光表示装置は、例えば以下の特許文献１ないし６に記載されている。
特開２００３−２５５８５６ 特開２００３−２７１０９５ 特開２００４−１３３２４０ 特開２００４−０２９７９１ 特開２００４−０９３６８２ 特開２００６‐２１５２１３

図２５は従来のアクティブマトリクス型表示装置の一例を示す模式的な回路図である。表示装置は画素アレイ部１と周辺の駆動部とで構成されている。駆動部は水平セレクタ３とライトスキャナ４を備えている。画素アレイ部１は列状の信号線ＳＬと行状の走査線ＷＳを備えている。各信号線ＳＬと走査線ＷＳの交差する部分に画素２が配されている。図では理解を容易にするため、１個の画素２のみを表してある。ライトスキャナ４はシフトレジスタを備えており、外部から供給されるクロック信号ｃｋに応じて動作し同じく外部から供給されるスタートパルスｓｐを順次転送することで、走査線ＷＳに順次制御信号を出力する。水平セレクタ３はライトスキャナ４側の線順次走査に合わせて映像信号を信号線ＳＬに供給する。

画素２はサンプリング用トランジスタＴ１と駆動用トランジスタＴ２と保持容量Ｃ１と発光素子ＥＬとで構成されている。駆動用トランジスタＴ２はＰチャネル型であり、そのソースは電源ラインに接続し、そのドレインは発光素子ＥＬに接続している。駆動用トランジスタＴ２のゲートはサンプリング用トランジスタＴ１を介して信号線ＳＬに接続している。サンプリング用トランジスタＴ１はライトスキャナ４から供給される制御信号に応じて導通し、信号線ＳＬから供給される映像信号をサンプリングして保持容量Ｃ１に書き込む。駆動用トランジスタＴ２は保持容量Ｃ１に書き込まれた映像信号をゲート電圧Ｖｇｓとしてそのゲートに受け、ドレイン電流Ｉｄｓを発光素子ＥＬに流す。これにより発光素子ＥＬは映像信号に応じた輝度で発光する。ゲート電圧Ｖｇｓは、ソースを基準にしたゲートの電位を表している。

駆動用トランジスタＴ２は飽和領域で動作し、ゲート電圧Ｖｇｓとドレイン電流Ｉｄｓの関係は以下の特性式で表される。
Ｉｄｓ＝（１／２）μ（Ｗ／Ｌ）Ｃｏｘ（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）^２
ここでμは駆動用トランジスタの移動度、Ｗは駆動用トランジスタのチャネル幅、Ｌは同じくチャネル長、Ｃｏｘは同じく単位面積あたりのゲート絶縁膜容量、Ｖｔｈは同じく閾電圧である。この特性式から明らかなように駆動用トランジスタＴ２は飽和領域で動作するとき、ゲート電圧Ｖｇｓに応じてドレイン電流Ｉｄｓを供給する定電流源として機能する。

図２６は、発光素子ＥＬの電圧／電流特性を示すグラフである。横軸にアノード電圧Ｖを示し、縦軸に駆動電流Ｉｄｓをとってある。なお発光素子ＥＬのアノード電圧は駆動用トランジスタＴ２のドレイン電圧となっている。発光素子ＥＬは電流／電圧特性が経時変化し、特性カーブが時間の経過と共に寝ていく傾向にある。このため駆動電流Ｉｄｓが一定であってもアノード電圧（ドレイン電圧）Ｖが変化してくる。その点、図２５に示した画素回路２は駆動用トランジスタＴ２が飽和領域で動作し、ドレイン電圧の変動に関わらずゲートで電圧Ｖｇｓに応じた駆動電流Ｉｄｓを流すことができるので、発光素子ＥＬの特性経時変化に関わらず発光輝度を一定に保つことが可能である。

図２７は、従来の画素回路の他の例を示す回路図である。先に示した図２５の画素回路と異なる点は、駆動用トランジスタＴ２がＰチャネル型からＮチャネル型に変わっていることである。回路の製造プロセス上は、画素を構成する全てのトランジスタをＮチャネル型にすることが有利である場合が多い。

しかしながら図２７の回路構成では、駆動用トランジスタＴ２がＮチャネル型であるため、そのドレインが電源ラインに接続する一方、ソースＳが発光素子ＥＬのアノードに接続することになる。従って発光素子ＥＬの特性が経時変化した場合、ソースＳの電位に影響が現れるため、Ｖｇｓが変動し駆動用トランジスタＴ２が供給するドレイン電流Ｉｄｓが経時的に変化してしまう。このため発光素子ＥＬの輝度が経時的に変化する。また駆動用トランジスタＴ２の閾電圧Ｖｔｈや移動度μも画素毎にばらつく。これらのパラメータＶｔｈやμは前述したトランジスタ特性式に含まれるため、Ｖｇｓが一定でもＩｄｓが変化してしまう。そのため、画素毎にばらつく駆動用トランジスタのＶｔｈを補正する機能（閾電圧補正機能）を組み込んだ表示装置が提案されており、例えば前述の特許文献３に開示がある。また画素毎にばらつく駆動用トランジスタＴ２の移動度を補正する機能（移動度補正機能）を組み込んだ表示装置も知られており、例えば特許文献６に開示がある。

従来の移動度補正機能を備えた表示装置は、映像信号をサンプリングして保持容量に書き込むサンプリング期間（書き込み期間）に移動度を補正している。具体的には、映像信号の書き込み期間中に駆動用トランジスタＴ２に流れる駆動電流を保持容量に負帰還し、以って駆動用トランジスタＴ２の移動度に対する補正を保持容量Ｃ１に書き込まれた信号電位にかけている。

ここで書き込み期間が一定であれば、各画素に対して精度良く移動度補正をかけることが出来る。しかしながら現実にはサンプリング用トランジスタＴ１のゲートに印加する制御信号の波形が走査線を伝搬する過程で鈍るため、映像信号の書き込み期間は走査線に沿った水平方向に変動が生じてしまう。この書き込み期間の変動により移動度補正に誤差が生じ、これが原因で画面の横方向に沿った輝度ムラ（シェーディング）が現れるという課題がある。

上述した従来の技術に鑑み、本発明は少なくとも移動度補正機能を画素毎に備えた表示装置において、書き込み期間の変動に起因するシェーディングを抑制することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明は、画素アレイ部とこれを駆動する駆動部とからなり、前記画素アレイ部は、行状の走査線と、列状の信号線と、両者が交差する部分に配された行列状の画素と、所定の給電線とを備え、前記駆動部は、各走査線に順次制御パルスを出力し、画素を行単位で線順次走査する制御用スキャナと、該線順次走査に合わせて列状の信号線に映像信号となる信号電位と基準電位を供給する信号セレクタとを備え、前記画素は、発光素子と、サンプリング用トランジスタと、駆動用トランジスタと、保持容量とを含み、前記サンプリング用トランジスタは、そのゲートが該走査線に接続し、そのソース及びドレインの一方が該信号線に接続し、他方が該駆動用トランジスタのゲートに接続し、前記駆動用トランジスタは、そのソース及びドレインの一方が該発光素子に接続し、他方が該給電線に接続し、前記保持容量は、該駆動用トランジスタのソースとゲートの間に接続している表示装置であって、前記サンプリング用トランジスタは、該信号線に供給された映像信号が信号電位にある時間帯に、該制御用スキャナから該走査線に供給された制御パルスが立ち上ってから立ち下がるまでの間オンし、該信号線から信号電位をサンプリングして該保持容量に書き込むとともに、その時該駆動用トランジスタに流れる駆動電流を該保持容量に負帰還し、以って該駆動用トランジスタの移動度に対する補正を該保持容量に書き込まれた信号電位にかけ、前記駆動用トランジスタは、該補正のかけられた信号電位に応じた駆動電流を該発光素子に流して発光させ、前記制御用スキャナは、あらかじめ該制御パルスの立ち上がりと立下りをなまらせた状態で該走査線に供給することを特徴とする。

好ましくは前記制御用スキャナは、該保持容量に信号電位が保持された時点で該制御パルスを立ち下げ、該サンプリング用トランジスタをオフして該駆動用トランジスタのゲートを該信号線から電気的に切り離し、以って該駆動用トランジスタのソース電位の変動にゲート電位が連動しゲートとソース間の電圧を一定に維持する。又前記駆動部は、該線順次走査に合わせて行状の各給電線に第１電位と第２電位で切り換わる電源電圧を供給する電源スキャナを含んでおり、前記電源スキャナは、該サンプリング用トランジスタが信号電位をサンプリングする前に、第１タイミングで該給電線を第１電位から第２電位に切り換え、前記制御用スキャナは、同じく該サンプリング用トランジスタが信号電位をサンプリングする前に、第２タイミングで別の制御パルスを出力して該サンプリング用トランジスタをオンして該信号線から基準電位を該駆動用トランジスタのゲートに印加するとともに該駆動用トランジスタのソースを第２電位にセットし、前記電源スキャナは、該第２タイミングの後の第３タイミングで、該給電線を第２電位から第１電位に切り換えて、該駆動用トランジスタの閾電圧に相当する電圧を該保持容量に保持しておく。

本発明によれば、サンプリング用トランジスタが制御パルスに応答してオンしている書き込み期間に、駆動用トランジスタに流れる駆動電流を保持容量に負帰還して、駆動用トランジスタの移動度補正を行っている。その際、書き込み期間を規定する制御用パルスを予め鈍らせた状態で走査線に供給している。仮に鈍りの無い矩形波形の制御パルスを走査線に供給すると、配線抵抗や配線容量の影響を受け走査線を伝搬する過程で制御パルスの立上りや立下りが大きく鈍り、走査線の左右で書き込み期間に変動が生じてしまう。本発明では予め立上り波形や立下り波形が鈍った制御パルスを走査線に供給することで、伝搬過程に生じる波形の歪が緩和され、波形鈍りは抑制される。もともと波形に鈍りのある制御パルスは伝搬過程でもそれほど大きな影響を受けず、走査線の左右で制御パルスの波形に大差は生じない。従って書き込み期間にも差が生じないため、画面の水平方向（横方向）に沿ったシェーディングを防ぐことが出来、画面のユニフォーミティが改善される。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明にかかる表示装置の全体構成を示すブロック図である。図示するように、本表示装置は、画素アレイ部１とこれを駆動する駆動部（３，４，５）とからなる。画素アレイ部１は、行状の走査線ＷＳと、列状の信号線ＳＬと、両者が交差する部分に配された行列状の画素２と、各画素２の各行に対応して配された給電線ＤＳとを備えている。駆動部（３，４，５）は、各走査線ＷＳに順次制御信号を供給して画素２を行単位で線順次走査する制御用スキャナ（ライトスキャナ）４と、この線順次走査に合わせて各給電線ＤＳに第１電位と第２電位で切換る電源電圧を供給する電源スキャナ（ドライブスキャナ）５と、この線順次走査に合わせて列状の信号線ＳＬに映像信号となる信号電位と基準電位を供給する信号セレクタ（水平セレクタ）３とを備えている。なおライトスキャナ４は外部から供給されるクロック信号ＷＳｃｋに応じて動作し同じく外部から供給されるスタートパルスＷＳｓｐを順次転送することで、各走査線ＷＳに制御信号を出力している。ドライブスキャナ５は外部から供給されるクロック信号ＤＳｃｋに応じて動作し、同じく外部から供給されるスタートパルスＤＳｓｐを順次転送することで、給電線ＤＳの電位を線順次で切換えている。

図２は、図１に示した表示装置に含まれる画素２の具体的な構成を示す回路図である。図示するように本画素回路２は、有機ＥＬデバイスなどで代表される２端子型（ダイオード型）の発光素子ＥＬと、Ｎチャネル型のサンプリング用トランジスタＴ１と、同じくＮチャネル型の駆動用トランジスタＴ２と、薄膜タイプの保持容量Ｃ１とで構成されている。サンプリング用トランジスタＴ１はそのゲートが走査線ＷＳに接続し、そのソース及びドレインの一方が信号線ＳＬに接続し、他方が駆動用トランジスタＴ２のゲートＧに接続している。駆動用トランジスタＴ２は、そのソース及びドレインの一方が発光素子ＥＬに接続し、他方が給電線ＤＳに接続している。本形態は駆動用トランジスタＴ２がＮチャネル側であり、発光素子ＥＬの発光時におけるドレイン側が給電線ＤＳに接続し、ソースＳ側が発光素子ＥＬのアノード側に接続している。発光素子ＥＬのカソードは所定のカソード電位Ｖｃａｔに固定されている。保持容量Ｃ１は駆動用トランジスタＴ２のソースＳとゲートＧとの間に接続している。かかる構成を有する画素２に対して、制御用スキャナ（ライトスキャナ）４は、走査線ＷＳを低電位と高電位の間で切り換えることで順次制御信号を出力し、画素２を行単位で線順次走査する。電源スキャナ（ドライブスキャナ）５は、線順次走査に合わせて各給電線ＤＳに第１電位Ｖｃｃと第２電位Ｖｓｓで切換る電源電圧を供給している。信号セレクタ（水平セレクタ）３は、線順次走査に合わせて列状の信号線ＳＬに映像信号となる信号電位Ｖｓｉｇと基準電位Ｖｏｆｓを供給している。

かかる構成において、サンプリング用トランジスタＴ１は、信号線ＳＬに供給された映像信号が信号電位Ｖｓｉｇにある時間帯に、制御用スキャナ（ライトスキャナ）４から走査線ＷＳに供給された制御パルスが立上ってから立下るまでの間オンし、信号線ＳＬから信号電位Ｖｓｉｇをサンプリングして保持容量Ｃ１に書き込むと共に、そのとき駆動用トランジスタＴ２に流れる駆動電流を保持容量Ｃ１に負帰還し、以って駆動用トランジスタＴ２の移動度μに対する補正を保持容量Ｃ１に書き込まれた信号電位にかける。その際制御用スキャナ４は、予め制御パルスの立上りと立下りを鈍らせた状態で走査線ＷＳに供給している。本発明では予め立上り波形や立下り波形が鈍った制御パルスを走査線ＷＳに供給することで、伝搬過程に生じる波形の歪が緩和され、波形鈍りは抑制される。もともと波形に鈍りのある制御パルスは伝搬過程でもそれほど大きな影響を受けず、走査線ＷＳの左右で制御パルスの波形に大差は生じない。従って書き込み期間にも差が生じないため、画面の水平方向（横方向）に沿ったシェーディングを防ぐことが出来、画面のユニフォーミティが改善される。

図２に示した画素回路は、上述した移動度補正機能に加え閾電圧補正機能も備えている。即ち電源スキャナ（ドライブスキャナ）５はサンプリング用トランジスタＴ１が信号電位Ｖｓｉｇをサンプリングする前に、第１タイミングで給電線ＤＳを第１電位Ｖｃｃから第２電位Ｖｓｓに切り換える。制御用スキャナ（ライトスキャナ）４は、同じくサンプリング用トランジスタＴ１が信号電位Ｖｓｉｇをサンプリングする前に、第２タイミングでサンプリング用トランジスタＴ１を導通させて信号線ＳＬから基準電位Ｖｏｆｓを駆動用トランジスタＴ２のゲートＧに印加すると共に、発光時における駆動用トランジスタＴ２のソースＳを第２電位Ｖｓｓにセットする。電源スキャナ（ドライブスキャナ）５は、第２タイミングの後の第３タイミングで、給電線ＤＳを第２電位Ｖｓｓから第１電位Ｖｃｃに切り換えて、駆動用トランジスタＴ２の閾電圧Ｖｔｈに相当する電圧を保持容量Ｃ１に保持しておく。かかる閾電圧補正機能より、本表示装置は画素毎にばらつく駆動用トランジスタＴ２の閾電圧Ｖｔｈの影響をキャンセルすることができる。なお、第１タイミングと第２タイミングの前後は問わない。

図２に示した画素回路２はさらにブートストラップ機能も備えている。即ちライトスキャナ４は、保持容量Ｃ１に信号電位Ｖｓｉｇが保持された時点で、サンプリング用トランジスタＴ１を非導通状態にして駆動用トランジスタＴ２のゲートＧを信号線ＳＬから電気的に切り離し、以って駆動用トランジスタＴ２のソース電位の変動にゲート電位が連動しゲートＧとソースＳ間の電圧Ｖｇｓを一定に維持する。発光素子ＥＬの電流／電圧特性が経時変動しても、ゲート電圧Ｖｇｓを一定に維持することができ、輝度の変化が生じない。

図３は、図２に示した画素の動作説明に供するタイミングチャートである。なおこのタイミングチャートは一例であって、図２に示した画素回路の制御シーケンスは図３のタイミングチャートに限られるものではない。このタイミングチャートは時間軸を共通にして、走査線ＷＳの電位変化、給電線ＤＳの電位変化、信号線ＳＬの電位変化を表してある。走査線ＷＳの電位変化は制御信号を表し、サンプリング用トランジスタＴ１の開閉制御を行っている。給電線ＤＳの電位変化は、電源電圧Ｖｃｃ，Ｖｓｓの切換えを表している。また信号線ＳＬの電位変化は入力信号の信号電位Ｖｓｉｇと基準電位Ｖｏｆｓの切換えを表している。またこれらの電位変化と並行に、駆動用トランジスタＴ２のゲートＧ及びソースＳの電位変化も表している。前述したようにゲートＧとソースＳの電位差がＶｇｓである。

このタイミングチャートは画素の動作の遷移に合わせて期間を（１）〜（７）のように便宜的に区切ってある。当該フィールドに入る直前の期間（１）では発光素子ＥＬが発光状態にある。その後線順次走査の新しいフィールドに入ってまず最初の期間（２）で給電線ＤＳを第１電位Ｖｃｃから第２電位Ｖｓｓに切り換える。次の期間（３）に進み入力信号をＶｓｉｇからＶｏｆｓに切り換える。さらに次の期間（４）でサンプリングトランジスタＴ１をオンする。この期間（２）〜（４）で駆動用トランジスタＴ２のゲート電圧及び発光時におけるソース電圧を初期化する。その期間（２）〜（４）は閾電圧補正のための準備期間であり、駆動用トランジスタＴ２のゲートＧがＶｏｆｓに初期化される一方、ソースＳがＶｓｓに初期化される。続いて閾値補正期間（５）で実際に閾電圧補正動作が行われ、駆動用トランジスタＴ２のゲートＧとソースＳとの間に閾電圧Ｖｔｈに相当する電圧が保持される。実際にはＶｔｈに相当する電圧が、駆動用トランジスタＴ２のゲートＧとソースＳとの間に接続された保持容量Ｃ１に書き込まれることになる。この後書き込み期間／移動度補正期間（６）に進む。ここで映像信号の信号電位ＶｓｉｇがＶｔｈに足し込まれる形で保持容量Ｃ１に書き込まれると共に、移動度補正用の電圧ΔＶが保持容量Ｃ１に保持された電圧から差し引かれる。この書き込み期間／移動度補正期間（６）では、信号線ＳＬが信号電位Ｖｓｉｇにある時間帯にサンプリング用トランジスタＴ１を導通状態にする必要がある。この後発光期間（７）に進み、信号電位Ｖｓｉｇに応じた輝度で発光素子が発光する。その際信号電位Ｖｓｉｇは閾電圧Ｖｔｈに相当する電圧と移動度補正用の電圧ΔＶとによって調整されているため、発光素子ＥＬの発光輝度は駆動用トランジスタＴ２の閾電圧Ｖｔｈや移動度μのばらつきの影響を受けることはない。なお発光期間（７）の最初でブートストラップ動作が行われ、駆動用トランジスタＴ２のゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖｇｓを一定に維持したまま、駆動用トランジスタＴ２のゲート電位及びソース電位が上昇する。

引き続き図４〜図１１を参照して、図２に示した画素回路の動作を詳細に説明する。まず図４に示したように発光期間（１）では、電源電位がＶｃｃにセットされ、サンプリング用トランジスタＴ１はオフしている。このとき駆動用トランジスタＴ２は飽和領域で動作するようにセットされているため、発光素子ＥＬに流れる駆動電流Ｉｄｓは駆動用トランジスタＴ２のゲートＧ／ソースＳ間に印加される電圧Ｖｇｓに応じて、前述したトランジスタ特性式で示される値を取る。

続いて図５に示すように準備期間（２），（３）に入ると給電線（電源ライン）の電位をＶｓｓにする。このときＶｓｓは発光素子ＥＬの閾電圧Ｖｔｈｅｌとカソード電圧Ｖｃａｔの和よりも小さくなるように設定している。即ちＶｓｓ＜Ｖｔｈｅｌ＋Ｖｃａｔであるので、発光素子ＥＬは消灯し、電源ライン側が駆動用トランジスタＴ２のソースとなる。このとき発光素子ＥＬのアノードはＶｓｓに充電される。

さらに図６に示すように次の準備期間（４）に入ると、信号線ＳＬの電位がＶｏｆｓになる一方サンプリング用トランジスタＴ１がオンして、駆動用トランジスタＴ２のゲート電位をＶｏｆｓとする。この様にして発光時における駆動用トランジスタＴ２のソースＳ及びゲートＧが初期化され、このときのゲートソース間電圧ＶｇｓはＶｏｆｓ−Ｖｓｓの値となる。Ｖｇｓ＝Ｖｏｆｓ−Ｖｓｓは駆動用トランジスタＴ２の閾電圧Ｖｔｈよりも大きな値となるように設定されている。この様にＶｇｓ＞Ｖｔｈになるように駆動用トランジスタＴ２を初期化することで、次に来る閾電圧補正動作の準備が完了する。

続いて図７に示すように閾電圧補正期間（５）に進むと、給電線ＤＳ（電源ライン）の電位がＶｃｃに戻る。電源電圧をＶｃｃとすることで発光素子ＥＬのアノードが駆動用トランジスタＴ２のソースＳとなり、図示のように電流が流れる。このとき発光素子ＥＬの等価回路は図示のようにダイオードＴｅｌと容量Ｃｅｌの並列接続で表される。アノード電位（即ちソース電位Ｖｓｓ）がＶｃａｔ＋Ｖｔｈｅｌよりも低いので、ダイオードＴｅｌはオフ状態にあり、そこに流れるリーク電流は駆動用トランジスタＴ２に流れる電流よりもかなり小さい。よって駆動用トランジスタＴ２に流れる電流はほとんどが保持容量Ｃ１と等価容量Ｃｅｌを充電するために使われる。

図８は図７に示した閾電圧補正期間（５）における駆動用トランジスタＴ２のソース電圧の時間変化を表している。図示するように、駆動用トランジスタＴ２のソース電圧（即ち発光素子ＥＬのアノード電圧）は時間と共にＶｓｓから上昇する。閾電圧補正期間（５）が経過すると駆動用トランジスタＴ２はカットオフし、そのソースＳとゲートＧとの間の電圧ＶｇｓはＶｔｈとなる。このときソース電位はＶｏｆｓ−Ｖｔｈで与えられる。この値Ｖｏｆｓ−Ｖｔｈは依然としてＶｃａｔ＋Ｖｔｈｅｌよりも低くなっていれば、発光素子ＥＬは遮断状態にある。

次に図９に示すように書き込み期間／移動度補正期間（６）に入ると、サンプリング用トランジスタＴ１を引き続きオンした状態で信号線ＳＬの電位をＶｏｆｓからＶｓｉｇに切り換える。このとき信号電位Ｖｓｉｇは階調に応じた電圧となっている。駆動用トランジスタＴ２のゲート電位はサンプリング用トランジスタＴ１をオンしているためＶｓｉｇとなる。一方ソース電位は電源Ｖｃｃから電流が流れるため時間と共に上昇していく。この時点でも駆動用トランジスタＴ２のソース電位が発光素子ＥＬの閾電圧Ｖｔｈｅｌとカソード電圧Ｖｃａｔの和を超えていなければ、駆動用トランジスタＴ２から流れる電流はもっぱら等価容量Ｃｅｌと保持容量Ｃ１の充電に使われる。このとき既に駆動用トランジスタＴ２の閾電圧補正動作は完了しているため、駆動用トランジスタＴ２が流す電流は移動度μを反映したものとなる。具体的に言うと移動度μが大きい駆動用トランジスタＴ２はこのときの電流量が大きく、ソースの電位上昇分ΔＶも大きい。逆に移動度μが小さい場合駆動用トランジスタＴ２の電流量が小さく、ソースの上昇分ΔＶは小さくなる。かかる動作により駆動用トランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇｓは移動度μを反映してΔＶだけ圧縮され、移動度補正期間（６）が完了した時点で完全に移動度μを補正したＶｇｓが得られる。

図１０は、上述した移動度補正期間（６）における駆動用トランジスタＴ２のソース電圧の時間的な変化を示すグラフである。図示するように駆動用トランジスタＴ２の移動度が大きいとソース電圧は速く上昇し、それだけＶｇｓが圧縮される。即ち移動度μが大きいとその影響を打ち消すようにＶｇｓが圧縮され、駆動電流が抑制できる。一方移動度μが小さい場合駆動用トランジスタＴ２のソース電圧はそれほど速く上昇しないので、Ｖｇｓも強く圧縮を受けることはない。したがって移動度μが小さい場合、駆動用トランジスタのＶｇｓは小さい駆動能力を補うように大きな圧縮がかからない。

図１１は発光期間（７）の動作状態を表している。この発光期間（７）ではサンプリング用トランジスタＴ１をオフして発光素子ＥＬを発光させる。駆動用トランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇｓは一定に保たれており、駆動用トランジスタＴ２は前述した特性式に従って一定の電流Ｉｄｓ´を発光素子ＥＬに流す。発光素子ＥＬのアノード電圧（即ち駆動用トランジスタＴ２のソース電圧）は発光素子ＥＬにＩｄｓ´という電流が流れるため、Ｖｘまで上昇しこれがＶｃａｔ＋Ｖｔｈｅｌを超えた時点で発光素子ＥＬが発光する。発光素子ＥＬは発光時間が長くなるとその電流／電圧特性は変化してしまう。そのため図１１に示したソースＳの電位が変化する。しかしながら駆動用トランジスタＴ２のゲート電圧Ｖｇｓはブートストラップ動作により一定値に保たれているので、発光素子ＥＬに流れる電流Ｉｄｓ´は変化しない。よって発光素子ＥＬの電流／電圧特性が劣化しても、一定の駆動電流Ｉｄｓ´が常に流れていて、発光素子ＥＬの輝度が変化することはない。

図１２は信号書き込み期間／移動度補正期間の動作を表す模式図である。（Ａ）は制御用スキャナに近い側に位置する画素に印加される制御信号波形を表している。換言すると水平に延設された走査線ＷＳの制御信号入力側で観測される波形である。一方（Ｂ）は入力側と反対側で観測される制御信号の波形を表している。

まず（Ａ）に示すように入力側では、タイミングｔ０で制御信号が立上りサンプリング用トランジスタＴ１がオンした後、タイミングｔ１で信号線ＳＬがＶｏｆｓからＶｓｉｇに切換った後タイミングｔ２で制御信号ＷＳが立下りサンプリング用トランジスタＴ１がオフするまでの期間（ｔ１‐ｔ２）が前述した書き込み期間／移動度補正期間（６）となっている。入力側では制御信号が劣化しておらず書き込み期間／移動度補正期間（６）は設計仕様通りの時間となっている。

これに対し（Ｂ）に示した入力と反対側では走査線ＷＳに供給される制御信号が配線抵抗や配線容量の影響を受けて立上り波形や立下り波形が鈍ってしまう。この様に鈍ると書き込み期間／移動度期間の始期ｔ１には影響がないものの、終期に影響が現れ、ずれが生じる。図示の例では、入力側のタイミングｔ２に対して入力と反対側のタイミングｔ２´は後方にシフトしてしまう。この様に走査線ＷＳに沿って書き込み期間／移動度補正期間がずれてしまうと、移動度μの補正のかかり具合に差が生じるため、結果的にＶｇｓにばらつきが生じ発光輝度のムラとなって現れる。具体的にはパネルの制御信号入力反対側の方が書き込み時間が長くなってしまうため、画面ではシェーディングとなって現れてしまう。特に信号電位Ｖｓｉｇが最大レベルのとき（即ち白表示のとき）移動度補正期間における駆動用トランジスタのソース電位の上昇量ΔＶは大きなものとなる。即ちＶｓｉｇが高いほど駆動用トランジスタに流れる電流が大きくなり、保持容量に大きな負帰還ΔＶがかかるので、その分ソース電位が大きく上昇する。このため特に白表示において書き込み時間のばらつきが顕著に現れ、シェーディングといった画質ムラが生じる。

図１３は、図３に示した動作シーケンスの変形例を表しており、上述した書き込み期間／移動度補正期間の変動に対処したものである。基本的な制御シーケンスは図３に示した先の制御シーケンスと同様であるが、異なる点は書き込み期間／移動度補正期間の制御タイミングである。本例では閾電圧補正期間（５）の後、準備期間（５ａ）で一旦走査線ＷＳをローレベルにしサンプリング用トランジスタＴ１をオフしている。その後書き込み期間／移動度補正期間（６）進み、入力信号がＶｓｉｇにある時間帯で再び走査線ＷＳをハイレベルとしてサンプリング用トランジスタＴ１をオンしている。即ち本例ではライトスキャナ４は、信号線ＳＬが信号電位Ｖｓｉｇにある時間帯にサンプリング用トランジスタＴ１を導通状態とするため、該時間帯より時間幅の短いパルス状の制御信号を走査線ＷＳに出力し、サンプリング用トランジスタＴ１のゲートに印加してこれを導通状態にしている。

図１４は、図１３に示した動作シーケンスの特に書き込み期間／移動度補正期間（６）を取り出して示した模式図である。（Ａ）は入力側の信号状態を表し、（Ｂ）は入力と反対側の信号状態を表している。（Ａ）に示すように、信号線ＳＬがタイミングｔ０でＶｏｆｓからＶｓｉｇに変化した後、パルス状の制御信号を走査線ＷＳに印加してサンプリング用トランジスタＴ１をオンしている。したがって本例の書き込み期間／移動度補正期間（６）は、制御信号が立上がった時点ｔ１からこれが立下がった時点ｔ２で決まる。入力側では制御信号パルスはほとんど劣化しておらず矩形波であって設計通りの書き込み期間／移動度補正期間が得られる。

一方（Ｂ）に示すように入力と反対側では制御信号パルスが伝搬遅延によって立上りと立下りが鈍っている。パルスが鈍ると立上り及び立下り共に後方にシフトする。この制御パルスに応答してサンプリング用トランジスタＴ１がオンする閾電圧のレベルが、丁度制御パルスの波高値の半分程度であれば、立上りと立下りの後方シフト量は同じ程度となり、結果的に書き込み期間／移動度補正期間は（Ａ）に示した入力側とそれほど差は生じない。

しかしながら図１４に示した動作シーケンスでも信号電位Ｖｓｉｇが最高レベルの白電位にあるとき、やはり書き込み期間／移動度補正期間のばらつきが顕著になり、輝度ムラが現れるという問題がある。図１５はこの問題を模式的に表したもので、映像信号側の白電位に比べ、制御信号の波高値が高い場合である。図１５の上段がパネルの入力側で観測される制御信号パルス波形を表し、下段が入力と反対側で観測される制御信号パルス波形である。入力側では制御信号パルス波形がほぼ矩形波であって、設定通りの書き込み期間が得られる。これに対し入力と反対側では、制御信号パルスの立上りと立下り共に大きく鈍っている。ここでサンプリング用トランジスタのソースが信号線に接続し、ゲートが走査線ＷＳに接続している。よってゲートに印加される制御信号の波形がソースに印加される入力信号の白電位を超えた時点でサンプリング用トランジスタがオンすることになる。正確には白電位にサンプリング用トランジスタの閾電圧ＶｔｈＴ１を足したレベルを制御パルスのトランジェントが横切った時点でサンプリング用トランジスタがオン／オフする。入力側と反対の場合制御信号パルスの立上り及び立下り（トランジェント）共に鈍っているが、特に立下りの鈍りが大きく影響し、白電位＋ＶｔｈＴ１のレベルを横切る時点が大きく後方にずれ込む。したがって入力と反対側では書き込み時間が大幅に長くなってしまい、発光輝度のばらつきとなって現れる。

図１６は、逆に入力信号の白電位に比べ、制御信号パルスの波高値がそれほど高くない場合である。この時には図１６の上段に示すように入力側で特に問題は生じないものの、下段に示すように入力反対側でやはり書き込み期間が変化し、輝度ムラとなって現れる。図１６の下段の場合、制御信号パルスが立上り及び立下り共に鈍るが、特に立上りの鈍りが大きく影響し、白電位＋ＶｔｈＴ１のレベルを横切る時点が大幅に後ろにずれ込むため、書き込み期間は入力側に比べて短くなってしまう。

図１７は本発明の原理を表した模式図である。前述したように、本発明では制御用スキャナ４は、予め制御パルスの立上りと立下りを鈍らせた状態で走査線ＷＳに供給している。この制御用スキャナ４が供給した制御パルスの波形を（Ｂ）に示してある。制御パルスは立上り及び立下り共に積極的に鈍らせており、（Ｂ）では走査線ＷＳの入力側にそのままこの鈍らせた制御波形が現れている。（Ｂ）の波形図では、入力側で観測された制御パルスを実線で表してある。一方入力と反対側（入力逆側）で観測された制御パルスは点線で表してある。もともと入力制御パルスが鈍っているため、走査線ＷＳの伝搬過程で配線容量や配線抵抗の影響を強く受けることが無く、波形歪は入力逆側でもそれほど強く現れていない。従って制御パルスに応答してサンプリング用トランジスタＴ１がオンする時間幅は、双頭矢印で示すように入力側と入力逆側で大差ない。よって画面の横方向に関し書き込み期間／移動度補正期間は大差が無いので、輝度ムラは現れず、よってシェーディングは大幅に抑制できる。

これに対し図１７の（Ａ）は制御線ＷＳの入力側に矩形の制御パルスを供給した場合である。この場合矩形パルスは走査線ＷＳの伝搬過程で立上り及び立下りが鈍ってしまう。入力側の矩形波形と入力逆側の鈍った波形を比較すれば明らかなように、両者の間には大きな相違が生じる。サンプリング用トランジスタＴ１のオン時間も入力側に比べ入力逆側が大幅に延びている。この結果書き込み期間／移動度補正期間に差が生じ、移動度補正の効き具合に画面の左右で差が生じるため、これが輝度ムラとなって現われる。

以上の説明から明らかなように、制御用スキャナ４が供給する制御パルスを予め鈍らせることで、移動度補正期間の変動に起因するシェーディングを防ぐことが出来る。この方式は図１３に示した動作シーケンスで使われる制御パルスの波形ばかりでなく、図３に示した動作シーケンスで使われる制御パルスの波形に対しても適用可能である。

本発明にかかる表示装置は、図１８に示すような薄膜デバイス構成を有する。本図は、絶縁性の基板に形成された画素の模式的な断面構造を表している。図示するように、画素は、複数の薄膜トランジタを含むトランジスタ部（図では１個のＴＦＴを例示）、保持容量などの容量部及び有機ＥＬ素子などの発光部とを含む。基板の上にＴＦＴプロセスでトランジスタ部や容量部が形成され、その上に有機ＥＬ素子などの発光部が積層されている。その上に接着剤を介して透明な対向基板を貼り付けてフラットパネルとしている。

本発明にかかる表示装置は、図１９に示すようにフラット型のモジュール形状のものを含む。例えば絶縁性の基板上に、有機ＥＬ素子、薄膜トランジスタ、薄膜容量等からなる画素をマトリックス状に集積形成した画素アレイ部を設ける、この画素アレイ部（画素マトリックス部）を囲むように接着剤を配し、ガラス等の対向基板を貼り付けて表示モジュールとする。この透明な対向基板には必要に応じて、カラーフィルタ、保護膜、遮光膜等を設けてももよい。表示モジュールには、外部から画素アレイ部への信号等を入出力するためのコネクタとして例えばＦＰＣ（フレキシブルプリントサーキット）を設けてもよい。

以上説明した本発明における表示装置は、フラットパネル形状を有し、様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピューター、携帯電話、ビデオカメラなど、電子機器に入力された、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器のディスプレイに適用することが可能である。以下この様な表示装置が適用された電子機器の例を示す。

図２０は本発明が適用されたテレビであり、フロントパネル１２、フィルターガラス１３等から構成される映像表示画面１１を含み、本発明の表示装置をその映像表示画面１１に用いることにより作製される。

図２１は本発明が適用されたデジタルカメラであり、上が正面図で下が背面図である。このデジタルカメラは、撮像レンズ、フラッシュ用の発光部１５、表示部１６、コントロールスイッチ、メニュースイッチ、シャッター１９等を含み、本発明の表示装置をその表示部１６に用いることにより作製される。

図２２は本発明が適用されたノート型パーソナルコンピュータであり、本体２０には文字等を入力するとき操作されるキーボード２１を含み、本体カバーには画像を表示する表示部２２を含み、本発明の表示装置をその表示部２２に用いることにより作製される。

図２３は本発明が適用された携帯端末装置であり、左が開いた状態を表し、右が閉じた状態を表している。この携帯端末装置は、上側筐体２３、下側筐体２４、連結部（ここではヒンジ部）２５、ディスプレイ２６、サブディスプレイ２７、ピクチャーライト２８、カメラ２９等を含み、本発明の表示装置をそのディスプレイ２６やサブディスプレイ２７に用いることにより作製される。

図２４は本発明が適用されたビデオカメラであり、本体部３０、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ３４、撮影時のスタート／ストップスイッチ３５、モニター３６等を含み、本発明の表示装置をそのモニター３６に用いることにより作製される。

本発明にかかる表示装置の全体構成を示すブロック図である。 図１に示した表示装置に形成される画素の一例を示す回路図である。 図２に示した画素の動作説明に供するタイミングチャートである。 図２に示した画素の動作説明に供する模式図である。 同じく動作説明に供する模式図である。 同じく動作説明に供する模式図である。 同じく動作説明に供する模式図である。 同じく動作説明に供するグラフである。 同じく動作説明に供する模式図である。 同じく動作説明に供するグラフである。 同じく動作説明に供する模式図である。 同じく動作説明に供するタイミングチャートである。 同じく動作説明に供するタイミングチャートである。 同じく動作説明に供する波形図である。 同じく動作説明に供する波形図である。 同じく動作説明に供する波形図である。 同じく動作説明に供する波形図である。 本発明にかかる表示装置のデバイス構成を示す断面図である。 本発明にかかる表示装置のモジュール構成を示す平面図である。 本発明にかかる表示装置を備えたテレビジョンセットを示す斜視図である。 本発明にかかる表示装置を備えたデジタルスチルカメラを示す斜視図である。 本発明にかかる表示装置を備えたノート型パーソナルコンピューターを示す斜視図である。 本発明にかかる表示装置を備えた携帯端末装置を示す模式図である。 本発明にかかる表示装置を備えたビデオカメラを示す斜視図である。 従来の表示装置の一例を示す回路図である。 発光素子の電流／電圧特性を示すグラフである。 従来の表示装置の他の例を示す回路図である。

符号の説明

１・・・画素アレイ、２・・・画素、３・・・信号セレクタ、４・・・制御用スキャナ、５・・・電源スキャナ、Ｔ１・・・サンプリング用トランジスタ、Ｔ２・・・駆動用トランジスタ、Ｃ１・・・保持容量、ＥＬ・・・発光素子、ＷＳ・・・走査線、ＤＳ・・・給電線、ＳＬ・・・信号線

Claims (5)

1. 画素アレイ部とこれを駆動する駆動部とからなり、
   前記画素アレイ部は、行状の走査線と、列状の信号線と、両者が交差する部分に配された行列状の画素と、所定の給電線とを備え、
   前記駆動部は、各走査線に順次制御パルスを出力し、画素を行単位で線順次走査する制御用スキャナと、
   該線順次走査に合わせて列状の信号線に映像信号となる信号電位と基準電位を供給する信号セレクタとを備え、
   前記画素は、発光素子と、サンプリング用トランジスタと、駆動用トランジスタと、保持容量とを含み、
   前記サンプリング用トランジスタは、そのゲートが該走査線に接続し、そのソース及びドレインの一方が該信号線に接続し、他方が該駆動用トランジスタのゲートに接続し、
   前記駆動用トランジスタは、そのソース及びドレインの一方が該発光素子に接続し、他方が該給電線に接続し、
   前記保持容量は、該駆動用トランジスタのソースとゲートの間に接続している表示装置であって、
   前記サンプリング用トランジスタは、該信号線に供給された映像信号が信号電位にある時間帯に、該制御用スキャナから該走査線に供給された制御パルスが立ち上ってから立ち下がるまでの間オンし、該信号線から信号電位をサンプリングして該保持容量に書き込むとともに、その時該駆動用トランジスタに流れる駆動電流を該保持容量に負帰還し、以って該駆動用トランジスタの移動度に対する補正を該保持容量に書き込まれた信号電位にかけ、
   前記駆動用トランジスタは、該補正のかけられた信号電位に応じた駆動電流を該発光素子に流して発光させ、
   前記制御用スキャナは、あらかじめ該制御パルスの立ち上がりと立下りをなまらせた状態で該走査線に供給することを特徴とする表示装置。
2. 前記制御用スキャナは、該保持容量に信号電位が保持された時点で該制御パルスを立ち下げ、該サンプリング用トランジスタをオフして該駆動用トランジスタのゲートを該信号線から電気的に切り離し、以って該駆動用トランジスタのソース電位の変動にゲート電位が連動しゲートとソース間の電圧を一定に維持することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
3. 前記駆動部は、該線順次走査に合わせて行状の各給電線に第１電位と第２電位で切り換わる電源電圧を供給する電源スキャナを含んでおり、
   前記電源スキャナは、該サンプリング用トランジスタが信号電位をサンプリングする前に、第１タイミングで該給電線を第１電位から第２電位に切り換え、
   前記制御用スキャナは、同じく該サンプリング用トランジスタが信号電位をサンプリングする前に、第２タイミングで別の制御パルスを出力して該サンプリング用トランジスタをオンして該信号線から基準電位を該駆動用トランジスタのゲートに印加するとともに該駆動用トランジスタのソースを第２電位にセットし、
   前記電源スキャナは、該第２タイミングの後の第３タイミングで、該給電線を第２電位から第１電位に切り換えて、該駆動用トランジスタの閾電圧に相当する電圧を該保持容量に保持しておくことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
4. 画素アレイ部とこれを駆動する駆動部とからなり、
   前記画素アレイ部は、行状の走査線と、列状の信号線と、両者が交差する部分に配された行列状の画素と、所定の給電線とを備え、
   前記駆動部は、各走査線に順次制御パルスを出力し、画素を行単位で線順次走査する制御用スキャナと、
   該線順次走査に合わせて列状の信号線に映像信号となる信号電位と基準電位を供給する信号セレクタとを備え、
   前記画素は、発光素子と、サンプリング用トランジスタと、駆動用トランジスタと、保持容量とを含み、
   前記サンプリング用トランジスタは、そのゲートが該走査線に接続し、そのソース及びドレインの一方が該信号線に接続し、他方が該駆動用トランジスタのゲートに接続し、
   前記駆動用トランジスタは、そのソース及びドレインの一方が該発光素子に接続し、他方が該給電線に接続し、
   前記保持容量は、該駆動用トランジスタのソースとゲートの間に接続している表示装置の駆動方法であって、
   前記サンプリング用トランジスタは、該信号線に供給された映像信号が信号電位にある時間帯に、該制御用スキャナから該走査線に供給された制御パルスが立ち上がってから立ち下がるまでの間オンし、該信号線から信号電位をサンプリングして該保持容量に書き込むとともに、その時該駆動用トランジスタに流れる駆動電流を該保持容量に負帰還し、以って該駆動用トランジスタの移動度に対する補正を該保持容量に書き込まれた信号電位ににかけ、
   前記駆動用トランジスタは、該補正のかけられた信号電位に応じた駆動電流を該発光素子に流して発光させ、
   前記制御用スキャナは、あらかじめ該制御パルスの立ち上がりと立ち下りをなまらせた状態で該走査線に供給することを特徴とする表示装置の駆動方法。
5. 請求項１に記載の表示装置を備えた電子機器。

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