JP5085011B2 - アクティブマトリクス型表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、アクティブマトリクス型表示装置に関し、特に電流信号にて信号書き込みを行なうアクティブマトリクス型表示装置に関する。

近年、薄型、軽量、低消費電力の特徴を活かして、液晶表示装置に代表される平面表示装置の需要が急速に伸びている。中でも、オン画素とオフ画素とを電気的に分離し、かつオン画素への映像信号を保持する機能を有する画素スイッチを各画素に設けたアクティブマトリクス型表示装置は、隣接画素間でのクロストークのない良好な表示品位が得られることから、携帯情報機器を始め、種々のディスプレイに利用されるようになってきた。

このような平面型のアクティブマトリクス型表示装置として、自己発光素子を用いた有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）表示装置が注目され、盛んに研究開発が行われている。この有機ＥＬ表示装置は、薄型軽量化の妨げとなるバックライトを必要とせず、高速な応答性から動画再生に適し、さらに低温で輝度低下しないために寒冷地でも使用できるという特徴を備えている。

有機ＥＬ表示装置は、各画素に表示素子としての有機ＥＬ素子と、表示素子へ駆動電流を供給する画素回路とを含み、表示素子の発光輝度を制御することにより表示動作を行なう。画素回路は、例えば、有機ＥＬ素子に直列に接続された駆動トランジスタおよび出力スイッチ、駆動トランジスタのゲート−ドレイン間に接続され映像信号に応じたゲート電位を保持するダイオード接続スイッチ等を備えている。これらの駆動トランジスタ、出力スイッチ、ダイオード接続スイッチは、例えば、薄膜トランジスタにより構成されている。このような有機ＥＬ表示装置として、電流信号により画素回路への画像情報を供給する方式が知られている。

電流信号により信号供給を行なう表示装置の場合には、信号供給を行なう配線の配線容量に起因して、十分な信号供給ができなくなる恐れがある。特に、書き込む電流値が小さい場合に書き込み不足に起因する表示不良が生じる、という問題があった。また、多階調表示を行なう場合には、設定電流量の小さい低階調側で書き込みが困難となり、表示上不具合が生じる。

このような配線容量に起因した書込み不足を防止するため、映像信号ドライバから２系統の電流信号供給を行い、その差分電流を映像信号として画素に書き込む有機ＥＬ表示装置が提供されている（例えば、特許文献１）。この表示装置は、第１映像信号線を介してベース電流を画素に供給するとともに、第２映像信号線を介して階調電流を画素に供給し、これらベース電流と階調電流との差分電流を画素回路に書き込む。そして、差分電流により表示素子を駆動する。

このような構成によれば、第１および第２映像信号線へ供給する電流値を自由に設定することが可能となり、ベース電流および階調電流を配線容量よりも充分に大きな電流値に設定することができる。その結果、配線容量に影響されない大きな書き込み電流で、その差分電流である小さい電流書き込みが可能となる。
特開２００４−３４１０２３

しかしながら、上記のように構成された表示装置において、映像信号の書き込み時に差分電流をとる構成であるため、発光時にはトランジスタの突き抜け電流の影響を受け易い。この突き抜け電流は、トランジスタの特性に応じて変化するため、表示ムラとして視認され、表示品位が低下する。

上記のように画素回路に用いられる薄膜トランジスタは、アーリー効果やキンク効果により、本来電流値が一定になる飽和領域でも電流値が一定せず、上昇する。その上昇率は、薄膜トランジスタを製造する際に生じるプロセスの変動に応じて変動する。上昇率は、薄膜トランジスタを流れる電流値が小さいほど大きくなる。そのため、例えば、Ｐチャネル型薄膜トランジスタを駆動トランジスタに用いた回路構成では、画面の輝度を小さくするほど、すなわち、駆動トランジスタに流れる電流を小さくするほど、有機ＥＬ素子に供給される発光電流のバラツキが大きくなる。その結果、表示に不具合を生じ、表示品位が低下する。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その目的は、表示品位の向上したアクティブマトリクス型表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の態様に係るアクティブマトリクス型表示装置は、表示素子と、前記表示素子に駆動電流を供給する画素回路とを含み、基板上にマトリクス状に配設された複数の画素部と、前記画素部の列毎に接続された複数の映像信号線と、前記映像信号線を介して前記画素回路に第１信号電流を供給した後、前記映像信号線を介して前記第１信号電流と異なる方向で前記画素回路へ第２信号電流を供給する信号線駆動回路と、を備え、
前記各画素回路は、前記映像信号線と画素回路との間に接続され前記画素部の選択および非選択を制御する画素スイッチと、前記画素部の選択時において前記第１信号電流に応じた第１駆動電流を供給するＰチャネル型の第１駆動トランジスタおよび前記第２信号電流に応じた第２駆動電流を供給するＮチャネル型の第２駆動トランジスタと、前記第１駆動トランジスタのソース、前記第２駆動トランジスタのソース、前記表示素子にそれぞれ接続された複数の電圧電源と、前記第１駆動トランジスタのソースとゲートとの間の電位を保持する第１保持容量と、トランジスタにより形成され、前記第１駆動トランジスタのゲートと前記画素スイッチとの間に接続され第１駆動トランジスタの導通、非導通を制御する第１保持スイッチと、トランジスタにより形成され前記第１保持スイッチのドレインと前記第１駆動トランジスタのドレインとに接続された第１スイッチと、トランジスタにより形成され前記第１保持スイッチのドレインと前記第２駆動トランジスタのドレインとに接続された第２スイッチと、トランジスタにより形成され前記第１スイッチおよび第２スイッチの接続点と前記表示素子との間に接続された出力スイッチと、前記第２駆動トランジスタのソースとゲートとの間の電位を保持する第２保持容量と、トランジスタにより形成され、前記第２駆動トランジスタのゲートとドレインとに接続され第２駆動トランジスタの導通、非導通を制御する第２保持スイッチと、を備え、
前記信号線駆動回路から前記映像信号線を介して前記画素回路の第１駆動トランジスタに第１信号電流を書き込んだ後、前記映像信号線を介して前記画素回路の第２駆動トランジスタに第２信号電流を書き込み、前記画素部の非選択時に、前記第１駆動トランジスタおよび第２駆動トランジスタから前記第１駆動電流と第２駆動電流とを出力し、これら第１および第２駆動電流の差分電流を駆動電流として前記表示素子へ出力する。

本発明によれば、配線容量に影響されることなく良好な表示動作を行なうことができるとともに、表示品位の向上したアクティブマトリクス型表示装置を提供することができる。

以下図面を参照しながら、この発明の第１の実施形態として、有機ＥＬ表示装置を例にとり詳細に説明する。
図１は、有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図である。図１に示すように、有機ＥＬ表示装置は、例えば、１０型以上の大型アクティブマトリクス型表示装置として構成され、有機ＥＬパネル１０および有機ＥＬパネル１０を制御するコントローラ１２を備えている。

有機ＥＬパネル１０は、ガラス板等の光透過性を有する絶縁基板８、この絶縁基板上にマトリクス状に配列され表示領域１１を構成したｍ×ｎ個の表示画素ＰＸ、表示画素の行毎に接続されているとともにそれぞれ独立してｍ本ずつ設けられた第１走査線Ｓｇａ（１〜ｍ）、第２走査線Ｓｇｂ（１〜ｍ）、第３走査線Ｓｇｃ（１〜ｍ）、第４走査線Ｓｇｄ（１〜ｍ）、第５走査線Ｓｇｅ（１〜ｍ）、第６走査線Ｓｇｆ（１〜ｍ）、表示画素ＰＸの列毎に接続されたｎ本の映像信号線Ｘ（１〜ｎ）、第１、第２、第３、第４、第５、第６走査線Ｓｇａ（１〜ｍ）、Ｓｇｂ（１〜ｍ）Ｓｇｃ（１〜ｍ）、Ｓｇｄ（１〜ｍ）、Ｓｇｅ（１〜ｍ）、Ｓｇｆ（１〜ｍ）を表示画素の行毎に順次駆動する走査線駆動回路１４ａ、１４ｂ、および複数の映像信号線Ｘ（１〜ｎ）を駆動する信号線駆動回路１５を備えている。走査線駆動回路１４ａ、１４ｂおよび信号線駆動回路１５は、表示領域１１の外側で絶縁基板８上に一体的に形成されている。

画素部として機能する各表示画素ＰＸは、対向電極間に光活性層を備えた表示素子と、この表示素子に駆動電流を供給する画素回路１８とを含んでいる。表示素子は、例えば自己発光素子であり、本実施形態では、光活性層として少なくとも有機発光層を備えた有機ＥＬ素子１６を用いている。

図２に表示画素ＰＸの等価回路を示す。画素回路１８は電流信号からなる映像信号に応じて有機ＥＬ素子１６の発光を制御する電流信号方式の画素回路であり、画素スイッチ２０、第１駆動トランジスタ２２ａ、第２駆動トランジスタ２２ｂ、第１保持スイッチ２３ａ、第２保持スイッチ２３ｂ、第１スイッチ２４ａ、第２スイッチ２４ｂ、出力スイッチ２６、およびキャパシタとしての第１保持容量Ｃｓ１および第２保持容量Ｃｓ２を備えている。

第２駆動トランジスタ２２ｂを除いて、画素スイッチ２０、第１駆動トランジスタ２２ａ、第１保持スイッチ２３ａ、第２保持スイッチ２３ｂ、第１スイッチ２４ａ、第２スイッチ２４ｂ、出力スイッチ２６は、ここでは同一導電型、例えばＰチャネル型の薄膜トランジスタにより構成されている。また、第２駆動トランジスタ２２ｂは、Ｎチャネル型の薄膜トランジスタにより構成されている。

本実施形態において、画素スイッチ２０、第１駆動トランジスタ２２ａ、第１保持スイッチ２３ａ、第２保持スイッチ２３ｂ、第１スイッチ２４ａ、第２スイッチ２４ｂ、出力スイッチ２６をそれぞれ構成した薄膜トランジスタは全て同一工程、同一層構造で形成され、半導体層にポリシリコンを用いたトップゲート構造の薄膜トランジスタである。また、第２駆動トランジスタ２２ｂは、半導体層にポリシリコンを用いたトップゲート構造の薄膜トランジスタであり、画素スイッチ２０等と同一工程、同一層構造で形成され、第１駆動トランジスタ２２ａとは、ソース・ドレイン領域に導電型の異なる不純物を注入することで作り分けられる。画素スイッチ２０、第１駆動トランジスタ２２ａ、第２駆動トランジスタ２２ｂ、第１保持スイッチ２３ａ、第２保持スイッチ２３ｂ、第１スイッチ２４ａ、第２スイッチ２４ｂ、出力スイッチ２６の各々は、第１端子、第２端子、および制御端子を有し、本実施形態では、これらは、第１端子、第２端子、および制御端子をそれぞれソース、ドレイン、ゲートとしている。

第１駆動トランジスタ２２ａは、電圧電源線Ｖｄｄと基準電圧電源Ｖｓｓとの間で有機ＥＬ素子１６と直列に接続され、映像信号に応じた電流量を有機ＥＬ素子に出力する。基準電圧電源Ｖｓｓおよび電圧電源線Ｖｄｄは、例えば、−９Ｖおよび＋６Ｖの電位にそれぞれ設定される。第１保持容量Ｃｓ１は、第１駆動トランジスタ２２ａのソース、ゲート間に接続され、映像信号により決定される第１駆動トランジスタ２２ａのゲート制御電位を保持する。画素スイッチ２０は対応する映像信号線Ｘ（１〜ｎ）と第１駆動トランジスタ２２ａのドレインとの間に接続され、そのゲートは対応する第４走査線Ｓｇｄ（１〜ｍ）に接続されている。画素スイッチ２０は、第４走査線Ｓｇｄ（１〜ｍ）から供給される制御信号Ｓｄ（１〜ｍ）に応答して、対応する映像信号線Ｘ（１〜ｎ）から映像信号を取り込む。

第１保持スイッチ２３ａは、第１駆動トランジスタ２２ａのドレイン、ゲート間に接続され、そのゲートは、第３走査線Ｓｇｃ（１〜ｍ）に接続されている。第１保持スイッチ２３ａは、第３走査線Ｓｇｃ（１〜ｍ）からの制御信号Ｓｃ（１〜ｍ）に応じてオン（導通状態）、オフ（非導通状態）され、第１駆動トランジスタ２２ａのゲート、ドレイン間の接続、非接続を制御するとともに、第１保持容量Ｃｓ１からの電流リークを規制する。

第１スイッチ２４ａは、第１駆動トランジスタ２２ａのドレイン、表示素子間に直列接続すると共に、第１保持スイッチ２３ａのドレインと第１駆動トランジスタ２２ａのドレインとに接続され、そのゲートは、第２走査線Ｓｇｂ（１〜ｍ）に接続されている。第１スイッチ２４ａは、第２走査線Ｓｇｂ（１〜ｍ）からの制御信号Ｓｂ（１〜ｍ）に応じてオン（導通状態）、オフ（非導通状態）され、第１駆動トランジスタ２２ａのゲート、ドレイン間の接続、非接続、および第１駆動トランジスタ２２ａと第２駆動トランジスタ２２ｂへの電流経路との接続、非接続を制御する。

第２駆動トランジスタ２２ｂは、２つの基準電圧電源Ｖｓｓの間で有機ＥＬ素子１６と直列に接続され、映像信号に応じた電流量を有機ＥＬ素子に出力する。第２保持容量Ｃｓ２は、第２駆動トランジスタ２２ｂのソース、ゲート間に接続され、映像信号により決定される第２駆動トランジスタ２２ｂのゲート制御電位を保持する。

第２保持スイッチ２３ｂは、第２駆動トランジスタ２２ｂのドレイン、ゲート間に接続され、そのゲートは、第１走査線Ｓｇａ（１〜ｍ）に接続されている。第２保持スイッチ２３ｂは、第１走査線Ｓｇａ（１〜ｍ）からの制御信号Ｓａ（１〜ｍ）に応じてオン（導通状態）、オフ（非導通状態）され、第２駆動トランジスタ２２ｂのゲート、ドレイン間の接続、非接続を制御するとともに、第２保持容量Ｃｓ２からの電流リークを規制する。

第２スイッチ２４ｂは、第１保持スイッチ２３ａのドレインと第２駆動トランジスタ２２ｂおよび第２保持スイッチ２３ｂのドレインとに接続され、そのゲートは、第５走査線Ｓｇｅ（１〜ｍ）に接続されている。第２スイッチ２４ｂは、第５走査線Ｓｇｅ（１〜ｍ）からの制御信号Ｓｅ（１〜ｍ）に応じてオン（導通状態）、オフ（非導通状態）され、第２駆動トランジスタ２２ｂのドレインと出力スイッチ２６との間の接続、非接続を制御する。つまり、第２スイッチ２４ｂは、第２駆動トランジスタ２２ｂと第１駆動トランジスタ２２ａへの電流経路との接続、非接続および第２駆動トランジスタ２２ｂのドレインと映像信号線Ｘとの接続、非接続を制御すると共に、第２駆動トランジスタ２２ｂと表示素子との接続、非接続を制御する。

出力スイッチ２６は、第１および第２駆動トランジスタ２２ａ、２２ｂのドレインと有機ＥＬ素子１６の一方の電極、ここでは陽極、との間に接続され、そのゲートは第６走査線Ｓｇｆ（１〜ｍ）に接続されている。出力スイッチ２６は、第６走査線Ｓｇｆ（１〜ｍ）からの制御信号Ｓｆ（１〜ｍ）によりオン、オフ制御され、第１駆動トランジスタ２２ａおよび第２駆動トランジスタ２２ｂと有機ＥＬ素子１６との接続、非接続を制御する。つまり、出力スイッチ２６は第１駆動トランジスタ２２ａ側の電流経路および第２駆動トランジスタ２２ｂ側の電流経路と表示素子との接続、非接続を制御する。

次に図３を参照して、駆動トランジスタ２２および有機ＥＬ素子１６の構成を詳細に説明する。図３は、有機ＥＬ素子１６を含む表示画素Ｐｘの断面を示している。
第１駆動トランジスタ２２ａを構成したＰチャネル型の薄膜トランジスタは、絶縁基板８上に形成されたポリシリコンからなる半導体層５０を備え、この半導体層はソース領域５０ａ、ドレイン領域５０ｂ、およびソース、ドレイン領域間に位置したチャネル領域５０ｃを有している。半導体層５０に重ねてゲート絶縁膜５２が形成され、このゲート絶縁膜上にゲート電極Ｇが設けられチャネル領域５０ｃと対向している。ゲート電極Ｇに重ねて層間絶縁膜５４が形成され、この層間絶縁膜上にソース電極（ソース）Ｓおよびドレイン電極（ドレイン）Ｄが設けられている。ソース電極Ｓおよびドレイン電極Ｄは、それぞれ層間絶縁膜５４およびゲート絶縁膜５２に貫通形成されたコンタクトを介して半導体層５０のソース領域５０ａおよびドレイン領域５０ｂにそれぞれ接続されている。第１駆動トランジスタ２２ａのドレイン電極Ｄは、層間絶縁膜５４上に形成された配線および第１スイッチ２４ａを介して出力スイッチ２６に接続されている。なお、画素スイッチ２０、第１保持スイッチ２３ａ、第２保持スイッチ２３ｂ、第１スイッチ２４ａ、第２スイッチ２４ｂ、出力スイッチ２６を構成する各薄膜トランジスタも上記と同一の構造に形成されている。第２駆動トランジスタ２２ｂも上記と同一の構造に形成されるが、さらにＬＤＤ領域を追加してもよい。

層間絶縁膜５４上には映像信号線Ｘ（１〜ｎ）を含む複数の配線が設けられている。また、層間絶縁膜５４上にはソース電極Ｓ、ドレイン電極Ｄ、配線を覆って保護膜５６が形成されている。保護膜５６上には、親水膜５８、隔壁膜６０が順に積層されている。

有機ＥＬ素子１６は、ルミネセンス性有機化合物を含む有機発光層６４を陽極６２および陰極６６間に挟持した構造を有している。陽極６２は、ＩＴＯ（インジウム・ティン・オキサイド）等の透明電極材料から形成され、保護膜５６上に設けられている。親水膜５８および隔壁膜６０の内、陽極６２と対向した部分はエッチングにより除去されている。そして、陽極６２上に陽極バッファ層６３および有機発光層６４が形成され、更に、有機発光層６４および隔壁膜６０に重ねて銀・アルミ合金から成る陰極６６が積層されている。

このような構造の有機ＥＬ素子１６では、陽極６２から注入されたホールと、陰極６６から注入された電子とが有機発光層６４の内部で再結合したときに、有機発光層を構成する有機分子を励起して励起子を発生させる。この励起子が放射失活する過程で発光し、この光が有機発光層６４から透明な陽極６２および絶縁基板８を介して外部へ放出される。

ここで、陰極６６に光透過性をもたせ、絶縁基板８と対向する面から光を外部に取り出してもよい。また、陽極６２を陰極６６に対して絶縁基板８側に配置した逆積層型を採用してもよい。いずれの場合も光出射面側を透明導電材料で形成する必要があり、例えば陰極６６を光出射面側に配置する場合には、アルカリ土類金属、希土類金属を光透過性を有する程度に薄く形成することで達成できる。

一方、図１に示すコントローラ１２は有機ＥＬパネル１０の外部に配置されたプリント回路基板上に形成され、走査線駆動回路１４ａ、１４ｂおよび信号線駆動回路１５を制御する。コントローラ１２は外部から供給されるデジタル映像信号および同期信号を受け取り、垂直走査タイミングを制御する垂直走査制御信号、および水平走査タイミングを制御する水平走査制御信号を同期信号に基づいて発生する。そして、コントローラ１２は、これら垂直走査制御信号および水平走査制御信号をそれぞれ走査線駆動回路１４ａ、１４ｂおよび信号線駆動回路１５に供給すると共に、水平および垂直走査タイミングに同期してデジタル映像信号を信号線駆動回路１５に供給する。

走査線駆動回路１４ａ、１４ｂは、シフトレジスタ、出力バッファ等を含み、外部から供給される水平走査スタートパルスを順次次段に転送し、図１および第２に示すように、出力バッファを介して各行の表示画素ＰＸに６種類の制御信号、すなわち、制御信号Ｓａ（１〜ｍ）、Ｓｂ（１〜ｍ）、Ｓｃ（１〜ｍ）、Ｓｄ（１〜ｍ）、Ｓｅ（１〜ｍ）、Ｓｆ（１〜ｍ）を供給する。これにより、各第１、第２、第３、第４、第５、第６走査線Ｓｇａ（１〜ｍ）、Ｓｇｂ（１〜ｍ）、Ｓｇｃ（１〜ｍ）、Ｓｇｄ（１〜ｍ）、Ｓｇｅ（１〜ｍ）、Ｓｇｆ（１〜ｍ）は、互いに異なる１水平走査期間において、それぞれ制御信号Ｓａ（１〜ｍ）、制御信号Ｓｂ（１〜ｍ）、Ｓｃ（１〜ｍ）、制御信号Ｓｄ（１〜ｍ）、Ｓｅ（１〜ｍ）、制御信号Ｓｆ（１〜ｍ）により駆動される。

信号線駆動回路１５は水平走査制御信号の制御により各水平走査期間において順次得られる映像信号をアナログ形式に変換して第１信号電流Ｉｐおよび第２信号電流Ｉｎとし、第１および第２信号電流を複数の映像信号線Ｘ（１〜ｎ）に並列的に供給する。図２に示すように、信号線駆動回路１５は、各映像信号線Ｘ（１〜ｎ）に接続された複数のＩＣ部４０を備えている。各ＩＣ部４０は、ＮチャネルＩＣを含み第１駆動トランジスタ２２ａに第１信号電流Ｉｐを供給する第１定電流回路４２ａと、ＰチャネルＩＣを含み第２駆動トランジスタ２２ｂに第２信号電流Ｉｎを供給する第２定電流回路４２ｂとを備えている。

第１定電流回路４２ａは、例えば、トランジスタにより形成されたスイッチ４４ａを介して映像信号線Ｘ（１〜ｎ）に直列に接続されているとともに、定電圧電源４６ａに接続されている。第２定電流回路４２ｂは、例えば、トランジスタにより形成されたスイッチ４４ｂを介して映像信号線Ｘ（１〜ｎ）に直列に、かつ、第１定電流回路４２ａと並列に接続されている。また、第２定電流回路４２ｂは、定電圧電源４６ｂに接続されている。

第１信号電流Ｉｐおよび第２信号電流Ｉｎの電流量は、書き込み不足が生じない電流量に設定されている。つまり、第１信号電流Ｉｐおよび第２信号電流Ｉｎの電流量は、一水平走査期間（ｔ）の、映像信号線Ｘの配線容量（Ｃｐ）に最高階調表示から最低階調表示までの電位変化分（最大電圧変化ΔＶ）を掛けた値に相当する電荷量よりも大きな値に設定される（Ｉｐ（Ｉｎ）＞Ｃｐ×ΔＶ／ｔ）。第１信号電流Ｉｐおよび第２信号電流Ｉｎは、例えば、有機ＥＬ表示装置の最高階調表示を行なう駆動電流と同程度の大きさに設定される。一例として、フルカラー表示を行なう場合、赤色発光を行なう表示画素ＰＸにおいて、最高階調表示時の駆動電流は２μＡ程度である。

また、第１信号電流Ｉｐおよび第２信号電流Ｉｎのいずれか一方、例えば、第１信号電流Ｉｐを定信号電流とし、第２信号電流Ｉｐを階調に応じて可変する信号電流としている。なお、第２信号電流Ｉｎを定信号電流とし、第１信号電流Ｉｐを階調に応じて可変する信号電流としてもよい。あるいは、第１信号電流Ｉｐおよび第２信号電流Ｉｎの両方を可変の信号電流とすることも可能である。

上記のように構成された有機ＥＬ表示装置において、画素回路１８の動作は、第１信号電流（Ｐチャネル）書込み動作、第２信号電流（Ｎチャネル）書き込み動作、および発光動作に分けられる。図４に示すように、第１信号電流書き込み動作では、例えば、１行目の表示画素ＰＸに対し、第１走査線駆動回路１４ａから第１スイッチ２４ａ、第１保持スイッチ２３ａ、および画素スイッチ２０をオン状態とするレベル（オン電位）、ここでは、ローレベルの制御信号Ｓｂ１、Ｓｃ１、Ｓｄ１が出力される。同時に、第１走査線駆動回路１４ａおよび第２走査線駆動回路１４ｂから、第２スイッチ２４ｂ、第２保持スイッチ２３ｂ、および出力スイッチ２６をオフ状態とするレベル（オフ電位）、ここではハイレベルの制御信号Ｓａ１、Ｓｅ１、Ｓｆ１が出力される。これにより、第１スイッチ２４ａ、第１保持スイッチ２３ａ、および画素スイッチ２０がオン（導通状態）、第２スイッチ２４ｂ、第２保持スイッチ２３ｂ、および出力スイッチ２６がオフ（非導通状態）に切換えられ、第１信号電流書込み動作が開始される。

第１信号電流書込み期間において、信号線駆動回路１５の対応するＩＣ部４０のスイッチ４４ａがオン、スイッチ４４ｂがオフに切換えられる。そして、第１定電流回路４２ａから、例えば、所定の定電流に設定された第１信号電流Ｉｐが映像信号線Ｘ１に供給され、画素スイッチ２０を介して、選択された表示画素ＰＸに供給される。

表示画素ＰＸにおいて、画素スイッチ２０、第１保持スイッチ２３ａ、および第１スイッチ２４ａはオン状態にあり、取り込まれた第１信号電流Ｉｐは第１駆動トランジスタ２２ａに供給され第１駆動トランジスタ２２ａを書き込み状態とする。これにより、電圧電源線Ｖｄｄから第１駆動トランジスタ２２ａを通して映像信号線Ｘ１に書き込み電流が流れ、第１信号電流Ｉｐの電流量に対応した第１駆動トランジスタ２２ａのゲート、ソース間電位が第１保持容量Ｃｓ１に書き込まれる。

次に、制御信号Ｓｂ１およびＳｃ１がオフ電位（ハイレベル）となり、第１保持スイッチ２３ａおよび第１スイッチ２４ａがオフとなる。これにより、第１信号電流書込み動作が終了する。続いて、図５に示すように、制御信号Ｓａ１、Ｓｅ１がオン電位（ローレベル）となり、第２保持スイッチ２３ｂおよび第２スイッチ２４ｂがオンとなる。これにより、第２信号電流書き込み動作が開始する。

第２信号電流書込み期間において、信号線駆動回路１５の対応するＩＣ部４０のスイッチ４４ａがオフ、スイッチ４４ｂがオンに切換えられる。そして、第２定電流回路４２ｂから所望の階調に対応する第２信号電流Ｉｎが映像信号線Ｘ１に供給され、画素スイッチ２０を介して、選択された表示画素ＰＸに供給される。

表示画素ＰＸにおいて、画素スイッチ２０、第２スイッチ２４ｂ、および第２保持スイッチ２３ｂはオン状態にあり、取り込まれた第２信号電流Ｉｎは第２駆動トランジスタ２２ｂに供給され第２駆動トランジスタ２２ｂを書き込み状態とする。これにより、第２定電流回路４２ｂから第２駆動トランジスタ２２ｂを通して第２信号電流Ｉｎが流れ、第２信号電流Ｉｎの電流量に対応した第２駆動トランジスタ２２ｂのゲート、ソース間電位が第２保持容量Ｃｓ２に書き込まれる。

続いて、制御信号Ｓａ１およびＳｄ１がオフ電位（ハイレベル）となり、第２保持スイッチ２３ｂおよび画素スイッチ２０がオフとなる。これにより、第２信号電流書込み動作が終了する。次いで、図６に示すように、制御信号Ｓｅ１をオン状態に維持したまま、制御信号Ｓｂ１、Ｓｆ１がオン電位（ローレベル）となり、第１および第２スイッチ２４ａ、２４ｂ、および出力スイッチ２６がオンとなる。他の制御信号がオフ電位（ハイレベル）となり、他のスイッチはオフとなる。これにより、発光動作が開始する。

発光期間において、第１駆動トランジスタ２２ａは、第１保持容量Ｃｓ１に書き込まれたゲート制御電圧により、第１信号電流Ｉｐに対応した電流量の第１駆動電流Ｉｐを出力する。また、第２駆動トランジスタ２２ｂは、第２保持容量Ｃｓ２に書き込まれたゲート制御電圧により第２信号電流Ｉｎに対応した電流量の第２駆動電流Ｉｎを出力する。第１駆動電流Ｉｐと第２駆動電流Ｉｎとの電流方向は互いに逆向きとなるよう設定されている。そのため、ここでは第１駆動トランジスタ２２ａを通して供給された第１駆動電流Ｉｐの内、第２信号電流Ｉｎに相当する第２駆動電流Ｉｎが第２スイッチ２４ｂおよび第２駆動トランジスタ２２ｂを通って電圧電源Ｖｓｓに供給される。そして、第１駆動電流Ｉｐと第２駆動電流Ｉｎとの差分電流（Ｉｐ−Ｉｎ）である駆動電流Ｉｅが出力スイッチ２６を通して有機ＥＬ素子１６に供給される。これにより有機ＥＬ素子１６が発光し、発光動作が開始される。有機ＥＬ素子１６は、１フレーム期間後に、再び制御信号Ｓｆ１がオフ電位となるまで発光状態を維持する。
上記のように構成された有機ＥＬ表示装置によれば、映像信号電流の書き込みにおいて、映像信号線を介して画素回路に第１信号電流を供給し書き込んだ後、映像信号線を介して画素回路へ第２信号電流を供給して書き込むとともに、発光時、第１信号電流に応じた第１駆動電流と第２信号電流に応じた第２駆動電流との差分電流を駆動電流として表示素子へ出力する構成としている。そのため、低階調の発光を行う場合でも、映像信号線へ供給する第１および第２信号電流の電流値を自由に設定することが可能となり、映像信号線の配線容量よりも十分に大きな値に設定することがでる。従って、低輝度で表示を行う場合でも、配線容量に影響されることなく、充分にかつ短時間で信号電流を書き込むことができ、低輝度での表示不良、スジムラ、ざらつき感の視認を解消し、高品位の画像表示を実現することができる。

映像信号線への高電流の書き込みを行なった後、低電流の書き込みを行なう場合でも低電流の映像信号の書き込み不足も解消することができる。例えば、従来では、最高階調表示（白表示）の映像信号の書き込みを行なった後、最低階調表示（黒表示）の書き込みを行なう場合、後者の映像信号の書き込み不足により、高階調側の書き込み状態となり、表示上、白表示が尾を引いたような画像となる恐れがある。本実施形態によれば、このような書き込み不足に起因する表示不良を解消することも可能となる。

各画素回路において、信号電流の書き込み時、および発光動作時、出力スイッチ２６を除く他のトランジスタに流れる信号電流あるいは駆動電流を、有機ＥＬ素子１６に供給される駆動電流の数倍ないし数十倍に大きくすることができる。第１および第２駆動トランジスタ２２ａ、２２ｂ、その他のスイッチを構成している薄膜トランジスタのアーリー効果やキンク効果に起因する電流上昇率のバラツキは、トランジスタを流れる電流が大きいほど小さい。そのため、本実施形態のように、トランジスタに流れる電流を有機ＥＬ素子１６に供給される発光電流の数倍ないし数十倍と大きくすることにより、トランジスタの電流上昇率のバラツキを抑制し、有機ＥＬ素子に対してバラツキのない駆動電流を供給することができる。その結果、表示画素ＰＸ間の輝度のバラツキを抑制し、表示品位の向上した良好な画像表示が可能となる。

特に、発光時に第１駆動電流と第２駆動電流の差分をとるため、第１駆動トランジスタおよび第２駆動トランジスタのアーリー効果による電位変動を相殺することができ、良好な表示動作をすることが可能となる。

更に、画素回路において、発光動作時の電流経路に位置する第１および第２スイッチ２４ａ、２４ｂのゲート電位を調整し、第１および第２スイッチ２４ａ、２４ｂがそれぞれ飽和領域で動作するように構成することができる。そのため、第１および第２スイッチ２４ａ、２４ｂのアーリー効果やキンク効果に起因する電流上昇率のバラツキを抑制し、一層表示品位の向上した良好な画像表示が可能となる。

本実施形態によれば、画素回路１８における第２スイッチ２４ｂは、第１スイッチ２４ａのドレインと第２保持スイッチ２３ｂのドレインとの間に設けられている。この場合、第２スイッチ２４ｂは、第２保持容量Ｃｓ２からの電流リーク防止に作用することができる。これにより、一層安定した画像表示が可能となる。また、これを出力スイッチ２６に適用してもよい。

本実施形態によれば、書き込み動作を２動作で行うことが可能となり、画面サイズの大型化に伴う１行分の画素への書き込み時間の短縮化に対しても十分対応可能となる。

次に、図７を参照して、この発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について説明する。
第２の実施形態によれば、表示画素ＰＸを構成している画素回路１８において、第２スイッチ２４ｂは、第２駆動トランジスタ２２ｂのドレインと第２保持スイッチ２３ｂのトレインとの間に設けられている。

第２の実施形態において、有機ＥＬ表示装置の他の構成および動作は前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、図８を参照して、この発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について説明する。
第３の実施形態によれば、表示画素ＰＸを構成している画素回路１８において、第２駆動トランジスタ２２ｂ、および第２駆動トランジスタ２２ｂのゲート、トレイン間に接続された第２保持スイッチ２３ｂは、それぞれＮチャネル型の薄膜トランジスタにより形成されている。また、第２保持スイッチ２３ｂと、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタで形成された第１保持スイッチ２３ａとは、同一サイズに形成されている。

第３の実施形態において、有機ＥＬ表示装置の他の構成および動作は前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第３の実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。更に、第３の実施形態によれば、第１および第２保持スイッチ２３ａ、２３ｂのオン、オフ時に生じる突き抜け電圧に起因する駆動電流の変動を抑制し、表示品位の向上した良好な画像表示が可能となる。

すなわち、発光時、第１および第２保持スイッチ２３ａ、２３ｂはオフに切換えられ、その際、突き抜け電圧に起因して、第１駆動電流Ｉｐおよび第２駆動電流Ｉｎは、それぞれΔＩだけ変動する。本実施形態によれば、第１保持スイッチ２３ａはＰチャネル型の薄膜トランジスタで形成され、第２保持スイッチ２３ｂはＮチャネル型の薄膜トランジスタで形成されている。そのため、突き抜け電圧に起因する変動電流ΔＩは、第１保持スイッチ２３ａと第２保持スイッチ２３ｂとで極性が逆向きとなる。そして、本実施形態によれば、信号電流の書き込み時ではなく、発光動作時に、第１駆動電流Ｉｐと第２駆動電流Ｉｎとの差分電流を取り、駆動電流として有機ＥＬ素子１６に供給している。従って、差分電流である駆動電流Ｉｅは、（Ｉｐ−ΔＩ）−（Ｉｎ−ΔＩ）となり、変動電流ΔＩが相殺され、突き抜け電圧による影響を排除することができる。

図９に示すこの発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置によれば、表示画素ＰＸを構成している画素回路１８において、第２スイッチ２４ｂは、第２駆動トランジスタ２２ｂのドレインと第２保持スイッチ２３ｂのトレインとの間に設けられている。
第４の実施形態において、第２保持スイッチ２３ｂをＮチャネル型薄膜トランジスタで構成したことを除き、有機ＥＬ表示装置の構成および動作は前述した第３の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。そして、第４の実施形態においても、上記の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

前述した実施形態において、薄膜トランジスタの半導体層は、ポリシリコンに限らず、アモルファスシリコンで構成することも可能である。表示画素を構成する自己発光素子は、有機ＥＬ素子に限定されず自己発光可能な様々な表示素子を適用可能である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置を概略的に示す平面図である。 図２は、前記有機ＥＬ表示装置における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図３は、前記有機ＥＬ表示装置の駆動トランジスタおよび有機ＥＬ素子を示す断面図である。 図４は、前記有機ＥＬ表示装置の第１信号電流書込み時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図５は、前記有機ＥＬ表示装置の第２信号電流書込み時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図６は、前記有機ＥＬ表示装置の発光動作時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図７は、この発明の第２の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図８は、この発明の第３の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図９は、この発明の第４の実施形態に係る有機ＥＬ表示装置における表示画素の等価回路を示す平面図である。

符号の説明

８…絶縁基板、 １０…有機ＥＬパネル、１２…コントローラ、
１４ａ、１４ｂ…走査線駆動回路、 １５…信号線駆動回路、 １６…有機ＥＬ素子、
１８…画素回路、 ２０…画素スイッチ、 ２２ａ…第１駆動トランジスタ、
２２ｂ…第２駆動トランジスタ、 ２３ａ…第１保持スイッチ、
２３ｂ…第２保持スイッチ、 ２４ａ…第１スイッチ、 ２４ｂ…第２スイッチ、
２６…出力スイッチ、 ４０…ＩＣ部、 ４２ａ…第１定電流回路、
４２ｂ…第２定電流回路

Claims (10)

1. 表示素子と、前記表示素子に駆動電流を供給する画素回路とを含み、基板上にマトリクス状に配設された複数の画素部と、
   前記画素部の列毎に接続された複数の映像信号線と、
   前記映像信号線を介して前記画素回路に第１信号電流を供給した後、前記映像信号線を介して前記第１信号電流と異なる方向で前記画素回路へ第２信号電流を供給する信号線駆動回路と、を備え、
   前記各画素回路は、前記映像信号線と画素回路との間に接続され前記画素部の選択および非選択を制御する画素スイッチと、前記画素部の選択時において前記第１信号電流に応じた第１駆動電流を供給するＰチャネル型の第１駆動トランジスタおよび前記第２信号電流に応じた第２駆動電流を供給するＮチャネル型の第２駆動トランジスタと、前記第１駆動トランジスタのソース、前記第２駆動トランジスタのソース、前記表示素子にそれぞれ接続された複数の電圧電源と、前記第１駆動トランジスタのソースとゲートとの間の電位を保持する第１保持容量と、トランジスタにより形成され、前記第１駆動トランジスタのゲートと前記画素スイッチとの間に接続され第１駆動トランジスタの導通、非導通を制御する第１保持スイッチと、トランジスタにより形成され前記第１保持スイッチのドレインと前記第１駆動トランジスタのドレインとに接続された第１スイッチと、トランジスタにより形成され前記第１保持スイッチのドレインと前記第２駆動トランジスタのドレインとに接続された第２スイッチと、トランジスタにより形成され前記第１スイッチおよび第２スイッチの接続点と前記表示素子との間に接続された出力スイッチと、前記第２駆動トランジスタのソースとゲートとの間の電位を保持する第２保持容量と、トランジスタにより形成され、前記第２駆動トランジスタのゲートとドレインとに接続され第２駆動トランジスタの導通、非導通を制御する第２保持スイッチと、を備え、
   前記信号線駆動回路から前記映像信号線を介して前記画素回路の第１駆動トランジスタに第１信号電流を書き込んだ後、前記映像信号線を介して前記画素回路の第２駆動トランジスタに第２信号電流を書き込み、前記画素部の非選択時に、前記第１駆動トランジスタおよび第２駆動トランジスタから前記第１駆動電流と第２駆動電流とを出力し、これら第１および第２駆動電流の差分電流を駆動電流として前記表示素子へ出力するアクティブマトリクス型表示装置。
2. 前記信号線駆動回路は、定電圧電源と、ＮチャネルＩＣを含み前記第１駆動トランジスタに第１信号電流を供給する第１定電流回路と、およびＰチャネルＩＣを含み前記第２駆動トランジスタに第２信号電流を供給する第２定電流回路とを備えている請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
3. 前記第２スイッチは、前記第１保持スイッチのドレインと前記第２保持スイッチのドレインとの間に接続されている請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
4. 前記第２スイッチは、前記第２駆動トランジスタのドレインと前記第第２保持スイッチのドレインとの間に接続されている請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
5. 前記第１保持スイッチおよび第２保持スイッチは、それぞれＰチャネル型の薄膜トランジスタにより形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
6. 前記第１保持スイッチは、Ｐチャネル型の薄膜トランジスタにより形成され、前記第２保持スイッチはＮチャネル型の薄膜トランジスタにより形成されている請求項１ないし５のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
7. 前記第１保持スイッチおよび第２保持スイッチは同一サイズに形成されている請求項６に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
8. 前記第１スイッチ、第２スイッチおよび出力スイッチは、飽和領域で動作するゲート電位に設定されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
9. 前記トランジスタ、前記第１駆動トランジスタ、および第２駆動トランジスタは、半導体層にポリシリコンを用いた薄膜トランジスタで構成されている請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
10. 前記表示素子は、対向する電極間に有機発光層を備えた自己発光素子である請求項１ないし９のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス型表示装置。

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