(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の走査線と、
信号線と、
前記２本の走査線と前記信号線とが交差する箇所に配置された画素と、
を有し、
前記２本の走査線に印加される信号により前記画素が選択され、前記信号線から前記選択された画素に信号が入力される表示装置であって、
前記画素は、
発光素子と、
保持容量と、
制御端子が前記保持容量の一端子に接続され、一方の主電極から前記保持容量の電圧に応じた電流を前記発光素子の一端子に供給するトランジスタと、
前記２本の走査線の一方に印加される信号によって、前記発光素子の前記一端子と前記信号線との間を開閉する第１のスイッチと、
前記２本の走査線の他方に印加される信号によって、前記保持容量の前記一端子と前記信号線との間を開閉する第２のスイッチと、
を含み、
前記信号線に、第１および第２の電圧供給源が切替可能に接続され、
前記画素が選択されている期間に、
前記第１の電圧供給源が前記信号線に接続され、前記第１のスイッチが閉じて、前記第１の電圧供給源の電圧が前記発光素子の前記一端子に印加された後、
前記第２の電圧供給源が前記信号線に接続され、前記第２のスイッチが閉じて、前記第２の電圧供給源の電圧が前記保持容量の前記一端子に印加され、
前記第１の電圧供給源の電圧は、前記第２の電圧供給源の電圧が前記保持容量の前記一端子に印加され、前記トランジスタが前記保持容量の電圧に応じた電流を前記発光素子に供給したときの、前記発光素子の前記一端子の電圧に略等しいことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記第１及び第２のスイッチはそれぞれ薄膜トランジスタからなり、前記薄膜トランジスタが、アモルファスシリコンを活性層とすることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１及び第２のスイッチはそれぞれ薄膜トランジスタからなり、前記薄膜トランジスタが、金属酸化物半導体を活性層とすることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記発光素子は、無機又は有機材料を主体としたエレクトロルミネセンス素子であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項５】
２本の走査線と、
信号線と、
前記２本の走査線と信号線とが交差する箇所に配置された画素と、
を有し、
前記画素は、
発光素子と、
保持容量と、
制御端子が前記保持容量の一端子に接続され、一方の主電極から前記保持容量の電圧に応じた電流を前記発光素子の一端子に供給するトランジスタと、
前記２本の走査線の一方に印加される信号によって、前記発光素子の前記一端子と前記信号線との間を開閉する第１のスイッチと、
前記２本の走査線の他方に印加される信号によって、前記保持容量の前記一端子と前記信号線との間を開閉する第２のスイッチと、
を含み、
前記信号線に、第１および第２の電圧供給源が切替可能に接続された表示装置の駆動方法であって、
前記一方の走査線に信号を印加して前記第１のスイッチを閉じ、かつ前記第１の電圧供給源を前記信号線に接続して、前記第１の電圧供給源の電圧を前記発光素子の前記一端子に印加する第１の工程と、
前記第１工程の終了後に、前記他方の走査線に信号を印加して前記第２のスイッチを閉じ、かつ前記第２の電圧供給源を前記信号線に接続して、前記第２の電圧供給源の電圧を前記保持容量の前記一端子に印加する第２の工程と、
を行い、
前記第１の工程における前記第１の電圧供給源の電圧を、前記第２の工程において、前記第２の電圧供給源の電圧が前記保持容量の前記一端子に印加され、前記トランジスタが前記発光素子に前記電流を供給したときの、前記発光素子の前記一端子の電圧に略等しくすることを特徴とする表示装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに交差する複数の信号線と走査線及び保持容量とスイッチング素子を備えた画素回路と発光素子を複数含む表示装置およびその駆動方法に関する。特に有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子のような接合容量を有する電流駆動型の発光素子の表示装置及びその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、表示装置の開発が盛んに行なわれている。なかでも、発光素子に有機ＥＬ素子を用いた表示装置が注目されている。有機ＥＬ素子は、電圧を印加することによって陽極から注入された正孔と、陰極から注入された電子の再結合エネルギーによって有機材料から成る発光層が発光する原理を利用した自発光素子である。
【０００３】
図２４に基本的な有機ＥＬ素子の断面図を示す。有機ＥＬ素子２０１は基板２５０１上に積層された陽極２５０２、発光層２５０３、陰極２５０４から成る。不図示の駆動回路の両端は有機ＥＬ素子２０１の陽極２５０２と陰極２５０４にそれぞれ接続され、駆動回路で生成された電圧が印加される。有機ＥＬ素子２０１に電圧が印加されることにより電流が流れ、所望の輝度で発光する。
【０００４】
これまで有機ＥＬ素子を用いた表示装置の様々な駆動方法が提案されているが、ディスプレイの高解像度化と駆動の高速化に伴い、入力される画像データの各画素へのプログラム（書込み）速度を上げたいという要求が高まっている。駆動方法には大きく分けて電圧プログラム方式と電流プログラム方式があり、特に電流プログラム方式では低階調時のプログラム速度が遅いことが課題となっている。一方、電圧プログラム方式は有機ＥＬ素子の電流-電圧特性の変化やスイッチング素子の移動度変化の補償が難しい。
【０００５】
最初に、電圧プログラム方式の表示装置について簡単に説明する。図２５は、複数の有機ＥＬ素子２０１、保持容量３０１、選択トランジスタ３０２及び駆動トランジスタ３０３を有する画素１０７を配置した電圧プログラム方式の表示装置の一例である。
【０００６】
図２５において、画素１０７がマトリクス状に多数配置されて表示領域を構成している。ここでは、図面の簡略化のために、ｉ行〜ｉ＋１行、ｉ列〜ｉ＋１列の２行２列分の画素配列を例にとって示している。この表示領域には、画素回路１０１の各々に対して、走査線２０２が配線され、走査線２０２に走査信号Ｘ（ｉ）〜Ｘ（ｉ＋１）が順に与えられることによって各画素１０７が行単位で選択される。また、各画素に画像データ、例えば輝度データＹ（ｉ）〜Ｙ（ｉ＋１）を供給する信号線１０３が配線されている。
【０００７】
以下の説明では、画素回路１０１として、ｉ行ｉ列の画素（ｉ，ｉ）の画素回路を例にとって説明する。ただし、他の画素の画素回路についても、全く同じ回路構成となっている。また、表示素子として有機ＥＬ素子２０１を用いるとともに、画素回路中のスイッチング素子として薄膜トランジスタを用いている。
【０００８】
図２５に示すように、画素回路１０１は、画素１０７を選択するための選択トランジスタ３０２と、データ電圧を保持するための保持容量３０１と、有機ＥＬ素子２０１を駆動するための駆動トランジスタ３０３とを備えている。ここで、保持容量３０１とは、画像を表示するための画像データを電圧としてプログラムし、走査線の信号によって次の画像データをプログラムするまで保持しておくための容量である。そして、輝度データが信号線１０３から電圧の形で与えられ、有機ＥＬ素子２０１にはデータ電圧に応じた電流が流れる。
【０００９】
具体的な接続関係としては、有機ＥＬ素子２０１は、その陽極２５０２が電源電圧３０５（以下、Ｖｄｄ）に接続されている。駆動トランジスタ３０３は、有機ＥＬ素子２０１の陰極２５０４と共通グランド線３０４との間に接続されている。保持容量３０１は、駆動トランジスタ３０３のゲートと共通グランド線３０４との間に接続されている。選択トランジスタ３０２は、信号線１０３と駆動トランジスタ３０３のゲートとの間に接続され、そのゲートが走査線２０２に接続されている。
【００１０】
上述した電圧プログラム方式による表示装置において、有機ＥＬ素子、選択トランジスタ及び駆動トランジスタの特性変化を補償するため、様々な回路構成及び駆動方法が提案されている。
【００１１】
電圧プログラム方式の場合、有機ＥＬ素子、選択トランジスタ及び駆動トランジスタの閾値電圧変化は、補償用のトランジスタや保持容量を付加することで補償可能である。
【００１２】
しかし、有機ＥＬ素子の電流-電圧特性変化やトランジスタの移動度変化までは補償が難しい。それらを補償するため、定電流源を画素回路外部に備えた電流プログラム方式による表示装置の駆動方法が提案されている。
【００１３】
電流プログラム方式は所望の輝度を得るデータ電流を画素回路内のトランジスタ又は有機ＥＬ素子に流すことで保持容量の電位が決まるので、有機ＥＬ素子及びトランジスタの特性変化をより正確に補償可能となる。
【００１４】
図３は、ＮＡＴＨＡＮらが特許文献１に提案した電流プログラム方式の表示装置の画素を示す図である。
【００１５】
この画素回路は、２つの選択トランジスタＴ１及びＴ２を含むスイッチング回路４０１と、参照トランジスタＴ３及び駆動トランジスタＴ４を含むカレントミラー回路４０２とから成る。参照トランジスタＴ３と駆動トランジスタＴ４は、制御端子（ゲート）がともに保持容量の一端子に接続され、一方の主電極（ソース）がともに有機ＥＬ素子２０１に接続されている。ここで、トランジスタＴ１〜Ｔ４はｎ型の薄膜トランジスタとしている。
【００１６】
この画素回路の第１の利点は、カレントミラー回路であるので、選択トランジスタＴ１，Ｔ２と駆動トランジスタＴ４の負荷を分離することができることである。つまり、電源電圧Ｖｄｄ３０５から駆動トランジスタＴ４のみを介して有機ＥＬ素子２０１に電流を流せるので、消費電力を小さくできる。第２の利点は、有機ＥＬ素子２０１にデータ電流４０３を流しながら電流プログラムを行なえるので、有機ＥＬ素子２０１の特性変化を補償することが可能であることである。
【００１７】
図３に示した画素回路の電流プログラム方法を簡単に説明する。まず、選択トランジスタＴ１及びＴ２が走査線２０２の信号によって選択され、ＯＮ状態になる。それと同期して信号線１０３に不図示の定電流源から所定のデータ電流４０３が供給され、選択トランジスタＴ２を介して保持容量３０１に電荷が充電される。保持容量３０１が所定の電位まで充電されると、参照トランジスタＴ３及び駆動トランジスタＴ４がＯＮ状態になり、有機ＥＬ素子２０１に電流が流れ始める。ここで、有機ＥＬ素子２０１も接合容量を持っているので、この接合容量が充電され、一端子が所定の電位になるまで有機ＥＬ素子２０１には所定のデータ電流４０３は流れない。
【００１８】
次に電流プログラム動作を終了し、選択トランジスタＴ１及びＴ２、参照トランジスタＴ３が走査線２０２の信号によってＯＦＦ状態になっても、保持容量３０１の電位によって駆動トランジスタＴ４はＯＮ状態を維持する。従って、次のサイクルの電流プログラムまで電源電圧Ｖｄｄ３０５から駆動トランジスタＴ４を介して所定のデータ電流４０３に対応する電流を有機ＥＬ素子２０１に流し続けることが可能となる。
【００１９】
しかしながら、図３に示す画素回路には以下のような課題がある。
【００２０】
それは、低階調時に保持容量及び有機ＥＬ素子の接合容量への充電がプログラム時間に間に合わず、充電不足を生じることである。上記電流プログラムにおいて、低階調時には微小な電流で保持容量及び有機ＥＬ素子の接合容量を充電しなければならず、プログラムに時間がかかる。従って低階調時に保持容量及び有機ＥＬ素子の接合容量が充電不足となるため正確な階調表示が得られず、パネル表示画面が黒浮きしてしまう課題があった。
【００２１】
電流プログラム方式において低階調時に充電不足を生じるという課題を解決するため、先行技術としてプリチャージという手法が提案されている。
【００２２】
プリチャージとは、電流プログラム動作を始める前に、信号線に所定の電圧を印加することで予め容量成分に充電を行なっておく手法である。例えば、西垣らの特許文献２には、図２６−図２８に示すようなプリチャージ用の充電回路を備える有機ＥＬ素子の駆動回路が提案されている。
【００２３】
図２６は、図２７に示すパッシブマトリクス有機ＥＬ素子２０１の１画素１０７と、信号線１０３に接続される定電流源５０１と、プリチャージ用の充電回路５０２を表している。
【００２４】
ここで、パッシブマトリクス駆動回路について図２７を用いて簡単に説明しておく。図２７に示すように、パッシブマトリクス駆動回路は複数の有機ＥＬ素子２０１と、複数の信号線１０３、複数の走査線２０２から構成される。１つの画素１０７を所定の輝度で発光させるには、交差する信号線１０３と走査線２０２との間に電圧を印加して、有機ＥＬ素子２０１に所定の電流を流せばよい。
【００２５】
図２６に戻り、説明を続ける。図２６中の定電流源５０１及び充電回路５０２は、各信号線１０３毎に画素回路外部のパネル周辺回路に備えられている。図２６の駆動回路の動作を説明する。まず、定電流源５０１の出力に同期してパルス発生器５０３の出力がＨｉｇｈとなり、充電回路５０２からプリチャージ電圧Ｖ５０４が信号線１０３に印加される。プリチャージ電圧は有機ＥＬ素子２０１の接合容量を短時間で充電し、有機ＥＬ素子２０１の発光開始までの時間を短くすることができる。
【００２６】
図２８は、図２６の駆動回路のタイミングチャートを示したものである。図２６はパッシブマトリクス駆動回路なので、走査線２０２の信号がＬｏｗの時に有機ＥＬ素子２０１に電圧が印加される。最初のプリチャージ期間において、パルス発生器５０３の出力がＨｉｇｈとなり、充電回路５０２のスイッチＳＷがＯＮになる。それによって、信号線１０３の駆動波形はプリチャージ電圧Ｖ５０４まで急速に立ち上がり、有機ＥＬ素子２０１を充電する。その後、定電流駆動期間では、パルス発生器５０３の出力はＬｏｗとなり、信号線１０３には定電流源５０１のみからデータ電流が供給される。
【特許文献１】国際公開２００５／０２９，４５５号パンフレット
【特許文献２】特許第３１０２４１１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
しかし、図３のアクティブマトリクスの駆動回路にこのプリチャージの方法を適用しても、有機ＥＬ素子の発光開始時間はパッシブマトリクスほどには短縮されないという問題があることを本発明者らは見出した。
【００２８】
図２６と図２７の画素１０７を、図３に示したスイッチング回路４０１、カレントミラー回路４０２、および有機ＥＬ素子２０１からなる画素に置き換え、走査線の信号のＨとＬを入れ替えると、図２８のタイミングチャートでプリチャージを行うことができる。
【００２９】
しかし、アクティブマトリクスの場合、プリチャージ電圧が印加されるのは保持容量３０１であって、有機ＥＬ素子の接合容量には直接には印加されない。そのため、有機ＥＬ素子の端子間電圧が充電されるまでに時間がかかり、パッシブマトリクスほどの発光開始時間の短縮が得られない。
【００３０】
電流信号が流れ込む前に、有機ＥＬ素子の端子間電圧がある程度充電されていないと、充電に時間がかかり、その期間は有機ＥＬ素子の端子間電圧の変化によって参照トランジスタＴ３のソース・ドレイン間電圧が変わり、正確なデータ電流が流せない。従って、電流プログラムの時間が長くなってしまう。このように、アクティブマトリクスの有機ＥＬ素子の画素回路においては、有機ＥＬ素子の接合容量への充電は遅く、電流プログラムに時間がかかる。
【００３１】
有機ＥＬ素子に接続される参照トランジスタＴ３及び駆動トランジスタＴ４のゲート電圧は低階調時には小さい。このとき、参照トランジスタＴ３及び駆動トランジスタＴ４から有機ＥＬ素子に供給される電流が制限されてしまうので、低階調時にはさらに充電に時間がかかってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００３２】
本発明の目的は、短時間で発光素子の接合容量及び保持容量を充電することが可能な表示装置及びその駆動方法を提供することにある。
【００３３】
本発明は、
２本の走査線と、
信号線と、
前記２本の走査線と前記信号線とが交差する箇所に配置された画素と、
を有し、
前記２本の走査線に印加される信号により前記画素が選択され、前記信号線から前記選択された画素に信号が入力される表示装置であって、
前記画素は、
発光素子と、
保持容量と、
制御端子が前記保持容量の一端子に接続され、一方の主電極から前記保持容量の電圧に応じた電流を前記発光素子の一端子に供給するトランジスタと、
前記２本の走査線の一方に印加される信号によって、前記発光素子の前記一端子と前記信号線との間を開閉する第１のスイッチと、
前記２本の走査線の他方に印加される信号によって、前記保持容量の前記一端子と前記信号線との間を開閉する第２のスイッチと、
を含み、
前記信号線に、第１および第２の電圧供給源が切替可能に接続され、
前記画素が選択されている期間に、
前記第１の電圧供給源が前記信号線に接続され、前記第１のスイッチが閉じて、前記第１の電圧供給源の電圧が前記発光素子の前記一端子に印加された後、
前記第２の電圧供給源が前記信号線に接続され、前記第２のスイッチが閉じて、前記第２の電圧供給源の電圧が前記保持容量の前記一端子に印加され、
前記第１の電圧供給源の電圧は、前記第２の電圧供給源の電圧が前記保持容量の前記一端子に印加され、前記トランジスタが前記保持容量の電圧に応じた電流を前記発光素子に供給したときの、前記発光素子の前記一端子の電圧に略等しいことを特徴とする。
【００３４】
また本発明は、
２本の走査線と、
信号線と、
前記２本の走査線と信号線とが交差する箇所に配置された画素と、
を有し、
前記画素は、
発光素子と、
保持容量と、
制御端子が前記保持容量の一端子に接続され、一方の主電極から前記保持容量の電圧に応じた電流を前記発光素子の一端子に供給するトランジスタと、
前記２本の走査線の一方に印加される信号によって、前記発光素子の前記一端子と前記信号線との間を開閉する第１のスイッチと、
前記２本の走査線の他方に印加される信号によって、前記保持容量の前記一端子と前記信号線との間を開閉する第２のスイッチと、
を含み、
前記信号線に、第１および第２の電圧供給源が切替可能に接続された表示装置の駆動方法であって、
前記一方の走査線に信号を印加して前記第１のスイッチを閉じ、かつ前記第１の電圧供給源を前記信号線に接続して、前記第１の電圧供給源の電圧を前記発光素子の前記一端子に印加する第１の工程と、
前記第１工程の終了後に、前記他方の走査線に信号を印加して前記第２のスイッチを閉じ、かつ前記第２の電圧供給源を前記信号線に接続して、前記第２の電圧供給源の電圧を前記保持容量の前記一端子に印加する第２の工程と、
を行い、
前記第１の工程における前記第１の電圧供給源の電圧を、前記第２の工程において、前記第２の電圧供給源の電圧が前記保持容量の前記一端子に印加され、前記トランジスタが前記発光素子に前記電流を供給したときの、前記発光素子の前記一端子の電圧に略等しくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、低階調時においても短時間で発光素子の接合容量及び保持容量を充電することが可能となる。この結果、プログラム速度を上げることができる。
【００３６】
本発明はアクティブマトリクスディスプレイおよびその駆動方法に適用され、特に発光素子として有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子等の電流を流すことで発光する表示装置に利用できる。例えば本発明に係わるアクティブマトリクスディスプレイはデジタルカメラ、携帯電話、ＰＤＡ、テレビ等の表示装置に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は本発明に係る一実施形態の表示装置の構成を示す図である。なお、図１では一画素のみ示しているが、実際はマトリクス状に複数配置されている。
【００３８】
本実施形態の表示装置の画素１０７は、不図示の保持容量と不図示のスイッチング素子とを備えた画素回路１０１、画素回路１０１によって駆動される発光素子１０２、及びスイッチング素子１０６を含んでいる。
【００３９】
画素回路１０７と発光素子１０２は、互いに交差する複数の信号線１０３と複数の第１と第２の走査線１０４、１０５とが交差する箇所に設けられている。走査線は１つの画素について２本設けられている。発光素子１０２は、例えば有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子が用いられるが、これに限定されるものではない。
【００４０】
画素回路１０７は、走査線に選択パルスが印加されたときに選択され、信号線から画像信号が入力されて画素回路にその信号が保持される。これをプログラミングという。画素回路は、プログラミングされた信号に応じた駆動電流を発光素子に供給する。
【００４１】
画素回路は、第１のスイッチであるスイッチング素子１０６を含んでいる。
【００４２】
スイッチング素子１０６はトランジスタであって、制御端子が２本の走査線の一方（第２の走査線１０５）に接続され、２つの主電極がそれぞれ信号線１０３と発光素子１０２に接続されている。スイッチング素子１０６は、第２の走査線１０５に印加される信号により制御されて開閉を行い、第２の走査線に選択信号が印加されたときに閉じて、信号線１０３と発光素子１０２とを電気的に接続する。
【００４３】
スイッチング素子が薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の場合は制御端子はゲートである。なお、本願において、トランジスタが電界効果トランジスタの場合は制御端子はゲート、主電極端子はソース又はドレインが対応する。さらに、信号線１０３には入力信号に応じて所定の電流信号を供給する電流供給手段となる電流源１０８、電圧供給手段となる第１の電圧供給源１０９、第２の電圧供給源１１０が接続されている。
【００４４】
図２は、図１で示した画素回路１０１の構成を示す図である。画素回路１０１は、第２のスイッチであるスイッチング回路２４０１と、発光素子を駆動するドライブ回路２４０２から成る。スイッチング回路２４０１は少なくとも１つのスイッチング素子を含み、２本の走査線のうちのもう一方（第１の走査線１０４）と信号線１０３とドライブ回路２４０２とに接続されている。スイッチング回路２４０１は、第１の走査線１０４に印加される信号により制御されて開閉を行い、走査線に選択信号が印加されたときに閉じて、信号線１０３とドライブ回路２４０２とを電気的に接続する。
【００４５】
スイッチング回路２４０１はプログラム動作のＯＮ／ＯＦＦを制御する。ドライブ回路２４０２は少なくとも１つの保持容量及びスイッチング素子を含み、スイッチング回路２４０１とＶｄｄと発光素子１０２とスイッチング素子１０６とに接続されている。ドライブ回路２４０２では、プログラム期間に保持容量にデータ電圧を書込み、プログラム期間後のホールド期間に発光素子１０２に一定の電流を流し続ける。
【００４６】
本発明の表示装置に用いられる画素回路１０１としては、後で説明する図７に示すようなカレントミラー回路を有する画素回路を用いることができる。または、図４に示すような、トランジスタＴ１、Ｔ２と保持容量とからなる電圧プログラム方式の画素回路を用いることもできる。
【００４７】
（電圧プログラミング方式での実施形態）
以下、図４の回路を例にとって説明する。
【００４８】
図４は図１の表示装置を具体的な回路で示したものである。
【００４９】
第１のスイッチはトランジスタＴ３で構成され、第２の走査線１０５の信号で開閉する。第２のスイッチはトランジスタＴ１で構成され、第１の走査線１０４の信号で開閉する。画素回路は、保持容量３０１と有機ＥＬ素子２０１を駆動するトランジスタＴ２とで構成される。
【００５０】
信号線には、第１の電圧供給源１０９と第２の電圧供給源１１０とが、それぞれスイッチで切替可能に接続されており、これらのスイッチは、いずれか一方が閉じて第１または第２の電圧供給源を信号線１０３に接続する。
【００５１】
第１の電圧供給源１０９と第２の電圧供給源１１０とは、それぞれ出力が可変できるように設定されている。第２の電圧供給源の出力電圧は、画素にプログラミングされる電圧信号であり、画像信号によって変化する。第１と第２の電圧供給源の出力電圧は以下で説明するように決められる。
第１の電圧供給源１０９が出力する電圧は発光素子１０２の接合容量を充電する。この電圧は、以下のようにして決定する。
【００５２】
図５は、実線が、発光素子の端子間電圧（横軸）と発光素子を流れる電流（縦軸）の関係を示す。
【００５３】
画像信号が与えられ、発光素子を流れる電流が縦軸のＩとして決められたとすると、Ｉを通る水平線と実線の電流−電圧特性との交点の横軸座標Ｖ１が発光素子間の電圧である。これを発光素子１０２の一端子の目標電圧とする。第１の電圧供給源１０９の出力電圧はこのＶ１に設定される。
【００５４】
第２の電圧供給源１１０が出力する電圧は保持容量３０１を充電する。以下、この電圧の決定方法について述べる。
【００５５】
図５の破線は、保持容量３０１の端子間電圧（横軸）と画素回路のトランジスタ（図４のＴ２）から発光素子に流れる電流（縦軸）の関係を表している。発光素子を流れる電流が縦軸のＩとして与えられたとすると、Ｉを通る水平線と破線の電流−電圧特性との交点の横軸座標Ｖ２が保持容量の電圧である。これを保持容量３０１の目標電圧とする。第２の電圧供給源１１０の出力電圧はこのＶ２に設定される。
【００５６】
第１と第２の電圧供給源の出力電圧Ｖ１とＶ２を以上のように設定すると、第１電圧供給源１０９を信号線１０３に接続したとき、発光素子２０１に電圧Ｖ１が印加され、発光素子の端子間容量（接合容量）にＶ１の電圧が充電される。その後、第２電圧供給源１１０を信号線１０３に接続し、Ｖ２の電圧を保持容量に印加して、保持容量にＶ２の電圧がプログラミングされる。保持容量への電圧Ｖ２の充電が終了すると、第１と第２のスイッチはともにオフとなり、信号線１０３と画素回路が切り離される。しかし、保持容量の電圧Ｖ２は維持されるので、電源３０５から駆動トランジスタＴ２を通じて発光素子２０１に電流が流れ、発光が継続する。
【００５７】
図４の回路においては、Ｖ２は発光素子の駆動電流を決定する信号電圧であり、輝度に応じて一定の範囲で可変な電圧である。
【００５８】
これに対して、Ｖ１は、Ｖ２によって決まる電流が発光素子に流れたときの発光素子の端子間電圧になるべく等しくなるように設定される。すなわち、Ｖ２は、信号電圧Ｖ１、またはそのときの発光素子を流れる電流Ｉに基いて決定される。
【００５９】
図５によって説明したように、保持容量に電圧Ｖ２がプログラミングされ電流が流れるときの発光素子の端子間電圧は、発光素子のプリチャージ電圧Ｖ１に一致する。したがって、発光素子の接合容量の電荷は、電圧Ｖ２のプログラミングの前後で変化しない。すなわち、プログラミング期間中の発光素子の接合容量を充電または放電する必要がない。
【００６０】
このように、電圧がＶ２に切り替わった後の接合容量を充電するための時間が不要になるので、発光素子に直ちに所定の電流が流れ、立ち上がりの速いプログラミングが行われる。
【００６１】
発光素子のプリチャージ電圧Ｖ１の値は、プログラミング期間または発光期間に発光素子に電流が流れたときの発光素子の端子間電圧と正確に一致する必要はない。発光素子に電流が流れたときの端子間電圧に近い電圧がプリチャージされ、プログラミング電圧Ｖ２が印加されている間に接合容量の充電または放電が短時間で終了するようになっていればよい。
【００６２】
図５に示すように、発光素子の端子間電圧と保持容量の端子間電圧は、トランジスタＴ２のゲート−ソース間電圧分だけ異なった電流-電圧特性を持つ。これらの電流-電圧特性は例えばメモリにそのテーブルデータを持ち、発光素子に流す電流に対して発光素子の目標電圧と保持容量の目標電圧を不図示の機構によって参照し、第１及び第２の電圧供給源が出力する電圧を制御するようにしてもよい。  
【００６３】
第１と第２の電圧供給源１０９，１１０は２つの電圧を出力するための手段であり、２つの電源回路からなっていてもよいが、１つの電源回路から２つの電圧が切り替えられて出力されるようになっていてもよい。
【００６４】
（電流プログラミング方式での実施形態）
以上、電圧プログラミングを仮定して説明したが、信号線を電流源に接続して、電流信号を保持容量にプログラミングする電流プログラミング方式について、本発明を適用した形態を以下で説明する。
【００６５】
電流プログラミングにおいては、図７に示す画素回路が用いられる。
【００６６】
図７の画素回路は、２つのトランジスタＴ１及びＴ２を含む第１のスイッチ（図２のスイッチング回路２４０１）と、保持容量３０１と参照トランジスタＴ３及び駆動トランジスタＴ４を含むカレントミラー回路（図２のドライブ回路２４０２）とから成る。
【００６７】
参照トランジスタＴ３と駆動トランジスタＴ４は、制御端子（ゲート）がともに保持容量の一端子に接続され、一方の主電極（ソース）がともに有機ＥＬ素子２０１に接続されている。参照トランジスタＴ３の他方の主電極端子（ドレイン）は、スイッチング素子Ｔ１とＴ２を介して信号線に接続される。駆動トランジスタＴ４の他方の主電極端子（ドレイン）はＶｄｄ電源に接続されている。
【００６８】
信号線１０３には、第１と第２の電圧供給手段である電圧供給源１０９，１１０とともに、電流供給手段となる電流供給源１０８が配置されている。電流供給源１０８は、第１と第２の電圧供給源１０９，１１０とは並列に信号線につながっている。
【００６９】
電流プログラミング方式では、信号電流が画素回路に入力されて、その値に応じた電圧が保持容量に保持される。電流供給源１０８が供給する電流が信号となる。電流供給源１０８に含まれる定電流源５０１は、１つの信号にたいして一定の電流を出力する。しかし、輝度に応じて電流信号は可変であるから、定電流源５０１は信号に応じて出力電流が可変な電流源である。
【００７０】
図６は電流プログラミング動作のタイミングチャートである。
【００７１】
図６において、電流プログラム期間の前にプリチャージ期間が設けられ、このプリチャージ期間は発光素子充電時間と保持容量充電時間とから成る。
【００７２】
発光素子充電時間に、第１の電圧供給源１０９から信号線１０３を通じて画素回路に印加される電圧Ｖ１は、あとの電流プログラム期間に発光素子に信号電流が流れるときの発光素子の端子間電圧に等しくなるように設定される。必ずしもその電圧に一致する必要はないが、できるだけ近くなるように設定される。
【００７３】
保持容量充電時間に、第２の電圧供給源１１０から信号線１０３を通じて画素回路に印加される電圧Ｖ２は、直後の電流プログラム期間に保持容量に充電される電圧に等しくなるように設定される。これも必ずしもその電圧に一致する必要はないが、できるだけ近くなるように設定される。
【００７４】
信号電流をＩとすると、それから決まるＶ１とＶ２は図５に示した関係にある。電圧プログラミング方式と異なるのは、Ｖ１だけでなくＶ２も信号電流Ｉに基いて決定される点である。
【００７５】
以下、電流プログラミングの各工程を順に説明する。
【００７６】
まず、図６の発光素子充電時間に第１の工程を以下のように行う。
【００７７】
第１の走査線１０４の信号はＬｏｗ、第２の走査線１０５の信号はＨｉｇｈとなり、第１の電圧供給源１０９から信号線１０３に電圧が印加される。尚、第１の走査線１０４の信号はＨｉｇｈであっても同様の効果が得られるのでどちらでも良い。信号線１０３の駆動波形は発光素子の目標電圧となり、オンとなったスイッチング素子１０６を介して発光素子１０２に目標電圧が印加される。従って、発光素子１０２の接合容量は充電され、目標電圧となる。
【００７８】
次に、保持容量充電時間に第２の工程を以下のように行う。
【００７９】
第１の走査線１０４の信号はＨｉｇｈ、第２の走査線１０５の信号はＬｏｗとなり、第２の電圧供給源１１０から信号線１０３に電圧が印加される。信号線１０３の駆動波形は保持容量の目標電圧となり、図２中のスイッチング回路２４０１を介して、ドライブ回路２４０２内の保持容量に電圧が印加される。従って、保持容量は充電され、保持容量の目標電圧となる。第１及び第２の電圧供給源が出力する電圧が互いに異なることにより、低階調時においても短時間で発光素子の接合容量及び保持容量を充電することが可能となる。
【００８０】
ここまでは、先に説明した電圧プログラミングと同じである。
【００８１】
続いて、図６に示す電流プログラム期間に第３の工程を以下のように行う。
【００８２】
第１の走査線１０４の信号のみがＨｉｇｈとなり、同時に第１，第２電圧供給源と信号線１０３とを接続するスイッチはオフになる。信号線１０３には電流供給手段１０８のみから電流が供給され、この電流はスイッチング回路２４０１、ドライブ回路２４０２を介して発光素子１０２に流れ込む。電流供給手段１０８が出力する電流は、発光素子１０２が所望の階調で発光するために必要とされるデータ電流である。この電流プログラム期間で、第２の目標電圧に充電された保持容量電圧が有機ＥＬ素子及びトランジスタの特性変化を補償する正確な値に調整される。
【００８３】
電流プログラム期間が終了した後のホールド期間では、第１の走査線の信号はＬＯＷとなる。スイッチング回路２４０１に電流は流れず、保持容量電圧が保持されることによって、電源電圧Ｖｄｄからドライブ回路２４０２を介して発光素子１０２に所定の電流を流し続ける。このサイクルを繰り返すことで階調表示を行なう。
【実施例１】
【００８４】
本発明における第１の実施例について以下、詳細に説明する。
【００８５】
図７は本発明の第１の実施例に係る、表示装置の駆動回路の構成を示すものである。
【００８６】
画素１０７は、画素回路１０１、発光素子である有機ＥＬ素子２０１及びスイッチング素子１０６で構成される。定電流源５０１からなる電流供給手段１０８、第１の電圧供給源１０９、第２の電圧供給源１１０はそれぞれ信号線１０３に接続される。
【００８７】
本実施例の画素１０７は、図３の電流プログラム方式の画素回路に、有機ＥＬ素子２０１の接合容量を充電し、一端子を所定の電位にするためのトランジスタＴ５が設けられている。更に、トランジスタＴ５を走査する第２の走査線１０５を備えている。
【００８８】
ここで、トランジスタＴ１〜Ｔ５はｎ型の薄膜トランジスタとしている。第１の電圧供給源１０９は、可変電圧源Ｖ１と、第１のパルスによって電圧出力が切り替わるスイッチで構成される。可変電圧源Ｖ１の電圧は、有機ＥＬ素子２０１の接合容量を充電する第１の目標電圧であり、図５に示した有機ＥＬ素子に流す電流と有機ＥＬ素子の一端子の電位の電流-電圧特性のテーブルデータを参照して制御される。
【００８９】
また、第２の電圧供給源１１０は、可変電圧源Ｖ２と、第２のパルスによって電圧出力が切り替わるスイッチで構成される。可変電圧源前記Ｖ２の電圧は、保持容量３０１を充電する第２の目標電圧であり、図５に示した少なくとも１つの薄膜トランジスタと有機ＥＬ素子に流す電流と保持容量電圧の電流-電圧特性のテーブルデータを参照して制御される。
【００９０】
次に図７の駆動回路における、本発明の第１の実施例のプログラム動作を図８を用いて詳細に説明する。図８は本発明の第１実施例のタイミングチャートである。タイミングチャートは、大きく分けるとプリチャージ期間と電流プログラム期間から成る。プリチャージ期間は、有機ＥＬ素子充電時間と保持容量充電時間から成り、各期間で有機ＥＬ素子２０１の接合容量と保持容量３０１をそれぞれ充電し、所定の電位にする。
【００９１】
まず、有機ＥＬ素子充電時間では、第２の走査線１０５の信号、そして第１のパルスがＨｉｇｈとなる。従って、図７中のトランジスタＴ１、Ｔ２はＯＦＦ状態、トランジスタＴ５はＯＮ状態となる。
【００９２】
この時、信号線１０３に接続された定電流源５０１及び第１の電圧供給源１０９から、トランジスタＴ５を介して有機ＥＬ素子２０１へ電流が供給される。この様子を図９に示す。つまり、有機ＥＬ素子２０１へ供給される電流は、トランジスタＴ５を介して流れる電流となる。ここで、トランジスタＴ５のゲート電圧は十分大きいので、トランジスタＴ５から有機ＥＬ素子２０１に供給される電流は大きい。従って、有機ＥＬ素子２０１の接合容量を短時間で充電し、第１の目標電圧（Ｖ１の電圧）にすることが可能となる。
【００９３】
次に、保持容量充電時間では、第１の走査線１０４の信号と第２のパルスがＨｉｇｈとなり、第２の走査線１０５の信号と第１のパルスはＬｏｗとなる。従って、図７中のトランジスタＴ１、Ｔ２はＯＮ状態、トランジスタＴ５はＯＦＦ状態となる。この時、信号線１０３に接続された定電流源５０１及び第２の電圧供給源１１０から、トランジスタＴ２を介して保持容量３０１へ電流が供給され、第２の目標電圧（Ｖ２の電圧）に達するまで充電される。この様子を図１０に示す。
【００９４】
以上の有機ＥＬ素子充電時間及び保持容量充電時間での動作により、プリチャージ期間における信号線の駆動波形電圧は図８中に示したようにＶ１、Ｖ２の電圧へと変化する。これは、トランジスタＴ３のゲート・ソース間電圧分だけ、有機ＥＬ素子の接合容量と保持容量の目標電圧が異なるためである。
【００９５】
なお、以上の説明ではＶ２がＶ１よりも高いとして説明したが、Ｖ１とＶ２が等しいか、Ｖ１がＶ２よりも高いことも場合によっては有り得る。例えば、ＴＦＴのゲート−ソース間に逆バイアスを印加する場合やTFTのVthが０Ｖまたはマイナス側にある場合はＶ１とＶ２は等しいかまたはＶ１の方がＶ２よりも高い電圧になる。
【００９６】
最後に、電流プログラム期間において、第２のパルスがＬｏｗとなり、第１の走査線１０４の信号のみＨｉｇｈとなる。図７中のトランジスタＴ１、Ｔ２はＯＮ状態、トランジスタＴ５はＯＦＦ状態である。第１と第２の電圧供給源１０９，１１０と信号線１０３とは切り離され、信号線１０３には定電流源５０１のみから電流が供給される。この様子を図１１に示す。定電流源５０１が出力する電流は有機ＥＬ素子２０１が所望の階調で発光するために必要とされるデータ電流である。従って、トランジスタ及び有機ＥＬ素子の特性変化を補償する正確なプログラム動作がこの期間で行なわれる。
【００９７】
本発明者はＳＰＩＣＥシミュレーションによって図７の駆動回路を図８のタイミングチャートで駆動し、その効果を確認した。最初に、ＳＰＩＣＥシミュレーションの計算条件を示す。
【００９８】
信号線１０３の配線容量を１２．６ｐＦ、信号線１０３の配線抵抗を７．１２５ｋΩ、第１及び第２の走査線１０４,１０５の配線容量を２１ｐＦ、第１及び第２の走査線１０４，１０５の配線抵抗を１１．８７５ｋΩとした。また、電源電圧Ｖｄｄ３０５の配線の配線容量を３７．８ｐＦ、電源電圧Ｖｄｄ３０５の配線の配線抵抗を４２７．５Ω、保持容量３０１を１ｐＦ、有機ＥＬ素子２０１の接合容量を１２．３ｐＦ、ｎ型の薄膜トランジスタＴ１〜Ｔ４の寄生容量を１．７３ｆＦとした。また、薄膜トランジスタＴ１〜Ｔ５のゲート長はすべて５μｍとした。ゲート幅はトランジスタＴ１とＴ２を２５μｍ、トランジスタＴ３を４０μｍ、トランジスタＴ４を２４０μｍ、トランジスタＴ５を２５μｍとした。尚、ゲート絶縁膜厚を２００ｎｍ、移動度を７．５ｃｍ２／Ｖｓとした。
【００９９】
前記条件で、可変電圧源Ｖ１の電圧を６．３Ｖ、可変電圧源Ｖ２の電圧を６．６Ｖ、定電流源５０１のデータ電流値を１００ｎＡとして、プリチャージ期間２０μｓｅｃにおける動作をシミュレーションした。尚、有機ＥＬ素子充電時間は２μｓｅｃ、保持容量充電時間を１８μｓｅｃとした。
【０１００】
以上説明した計算条件でのシミュレーション結果を図１２に示す。図１２は、有機ＥＬ素子の一端子の電位及び保持容量電圧のプリチャージ期間における時間変化を示している。
【０１０１】
図１２に示すように、保持容量電圧、有機ＥＬ素子の一端子の電位共に、５μｓｅｃ以下で一定値に収束しているのがわかる。従来のプリチャージでは１０μｓｅｃ以上の時間を必要としていたが、本実施例ではプリチャージ期間を５μｓｅｃまで短くすることができた。例えば、フルＨＤ（１９２０×１０８０画素）のパネルを毎秒１２０フレームで動作させる場合、１ラインのプログラム期間は７．７μｓｅｃであるので、この５μｓｅｃの改善効果は大きい。従って、本実施例の構成を用いれば、低階調時においても高速なプログラムが可能な表示装置を提供することができることを確認できた。
【０１０２】
（比較例）
本発明者は上記従来のプリチャージによる駆動方法を図３の駆動回路に適用し、ＳＰＩＣＥシミュレーションによってその効果を確認した。
【０１０３】
最初に、ＳＰＩＣＥシミュレーションの計算条件を示す。信号線１０３の配線容量を１２．６ｐＦ、信号線１０３の配線抵抗を７．１２５ｋΩ、走査線２０２の配線容量を２１ｐＦ、走査線２０２の配線抵抗を１１．８７５ｋΩとした。また、電源電圧Ｖｄｄを供給する配線の配線容量を３７．８ｐＦ、電源電圧Ｖｄｄを供給する配線の配線抵抗を４２７．５Ω、保持容量３０１を１ｐＦ、有機ＥＬ素子２０１の接合容量を１２．３ｐＦ、トランジスタＴ１〜Ｔ４の寄生容量を１．７３ｆＦとした。トランジスタＴ１〜Ｔ４のゲート長はすべて５μｍとした。トランジスタＴ１とＴ２のゲート幅を２５μｍ、トランジスタＴ３のゲート幅を４０μｍ、トランジスタＴ４のゲート幅を２４０μｍとした。尚、トランジスタＴ１〜Ｔ４のゲート絶縁膜厚を２００ｎｍ、移動度を７．５ｃｍ２／Ｖｓとした。
【０１０４】
これらの計算条件で、プリチャージ電圧を６．６Ｖ、定電流源のデータ電流値を１００ｎＡとして、プリチャージ期間２０μｓｅｃにおけるプログラム動作をシミュレーションした。図１３はそのシミュレーション結果であり、有機ＥＬ素子の一端子の電位及び保持容量の電位のプリチャージ期間における時間変化を示している。プリチャージ動作は、画素に所定のデータ電流をプログラムする毎に毎回行なわれるので、駆動回路を設計する上でプリチャージ期間を出来る限り短くすることが要求される。しかし、シミュレーション結果からは有機ＥＬ素子の一端子の電位が一定値に収束するのに時間がかかることがわかった。一方、保持容量電圧は短時間で収束しているが、有機ＥＬ素子の一端子の電位が収束するまでの時間を考慮すると、プリチャージ期間を１０μｓｅｃより短くすることができない。
【実施例２】
【０１０５】
次に、本発明における第２の実施例について説明する。
【０１０６】
第２の実施例における、表示装置の駆動回路は図７であり、これは第１の実施例と同じであるので説明は省略する。
【０１０７】
第２の実施例のプログラム動作について、図１４を用いて詳細に説明する。図１４は本発明の第２の実施例のタイミングチャートである。
【０１０８】
本実施例と第１の実施例との違いは、図１４のタイミングチャートと図８のタイミングチャートとの比較から明らかなように、有機ＥＬ素子充電時間において、第１の走査線１０４の信号をＨｉｇｈとしたことである。
【０１０９】
有機ＥＬ素子充電時間では、第１の走査線１０４の信号及び第２の走査線１０５の信号、そして第１のパルスがＨｉｇｈとなる。従って、図７中のトランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ５がＯＮ状態となる。一方、信号線１０３には定電流源５０１及び第１の電圧供給源１０９から電流が供給される。この様子を図１５に示す。つまり、有機ＥＬ素子２０１へ供給される電流は、トランジスタＴ３、Ｔ４、Ｔ５を介して流れる電流の和になる。ここで、低階調時にはトランジスタＴ３及びＴ４のゲート電圧は小さく、トランジスタＴ３及びＴ４から有機ＥＬ素子２０１に供給される電流は小さい。これに対し、トランジスタＴ５のゲート電圧は十分大きいので、トランジスタＴ５から有機ＥＬ素子２０１に供給される電流は大きい。従って、有機ＥＬ素子の接合容量を短時間で充電し、第１の目標電圧（Ｖ１の電圧）にすることが可能となる。
【０１１０】
次に、保持容量充電時間では、第１の走査線１０４はＨｉｇｈを維持し、第２のパルスがＨｉｇｈとなり、第２の走査線１０５の信号と第１のパルスはＬｏｗとなる。従って、図７中のトランジスタＴ１、Ｔ２はＯＮ状態、トランジスタＴ５はＯＦＦ状態となる。この時、信号線１０３に接続された定電流源５０１及び第２の電圧供給源１１０から、トランジスタＴ２を介して保持容量３０１へ電流が供給され、第２の目標電圧（Ｖ２の電圧）に達するまで充電される。この様子を図１０に示す。
【０１１１】
以上の有機ＥＬ素子充電時間及び保持容量充電時間での動作により、プリチャージ期間における信号線１０３の駆動波形電圧は図１４中に示したようにＶ１、Ｖ２の電圧へと変化する。これは、トランジスタＴ３のゲート・ソース間電圧分だけ、有機ＥＬ素子の接合容量と保持容量３０１の目標電圧が異なるためである。
【０１１２】
最後に行う、電流プログラム期間の動作は既に説明した第１の実施例の動作と同じである。
【０１１３】
本発明者はＳＰＩＣＥシミュレーションによって図７の駆動回路を図１４のタイミングチャートで駆動し、その効果を確認した。ＳＰＩＣＥシミュレーションの計算条件は第１の実施例の計算条件と同じとした。
【０１１４】
第１の実施例と同じ計算条件でシミュレーション結果を図１６に示す。図１６は、有機ＥＬ素子の一端子の電位及び保持容量電圧のプリチャージ期間における時間変化を示している。
【０１１５】
図１６に示すように、図１２に示す実施例１のシミュレーション結果と同様、保持容量電圧、有機ＥＬ素子の一端子の電位共に、５μｓｅｃ以下で一定値に収束しているのがわかる。従来のプリチャージでは図１３で示したように１０μｓｅｃ以上の時間を必要としていたが、本実施例の構成ではプリチャージ期間を５μｓｅｃまで短くすることができた。従って、本実施例の構成を適用すれば、低階調時においても高速なプログラムが可能な表示装置を提供することができることを確認できた。
【実施例３】
【０１１６】
本発明における第３の実施例について説明する。
【０１１７】
図１７は本発明の第３の実施例における、表示装置の駆動回路の構成を示すものである。
【０１１８】
本実施例と第１の実施例との違いは、図１７の駆動回路と図７の駆動回路との比較から明らかなように、選択トランジスタＴ１が信号線１０３に直接接続されていることである。従って、トランジスタＴ２を介さずにカレントミラー回路に電流を流せるので負荷を小さくすることができる。その他の駆動回路の構成は図７の駆動回路の構成と同じなので説明を省略する。
【０１１９】
図１７の駆動回路におけるプログラム動作は、図８及び図１４どちらのタイミングチャートも適用可能であるが、ここでは図８のタイミングチャートの駆動方法により動作させるものとする。プログラム動作は第１の実施例の動作と同じなので、説明を省略する。
【０１２０】
図１８は図９に対応し、信号線１０３に接続された定電流源５０１及び第１の電圧供給源１０９から、トランジスタＴ５を介して有機ＥＬ素子２０１へ電流が供給される様子を示す。図１９は図１０に対応し、信号線１０３に接続された定電流源５０１及び第２の電圧供給源１１０から、トランジスタＴ２を介して保持容量３０１へ電流が供給され、第２の目標電圧（Ｖ２の電圧）に達するまで充電される様子を示す。図２０は、信号線１０３に定電流源５０１のみから電流が供給される様子を示す。
【０１２１】
本発明者はＳＰＩＣＥシミュレーションによって図１７の駆動回路を図８のタイミングチャートで駆動し、その効果を確認した。
【０１２２】
ＳＰＩＣＥシミュレーションの計算条件は第１の実施例と同じである。
【０１２３】
図２１はそのシミュレーション結果であり、有機ＥＬ素子の一端子の電位及び保持容量電圧のプリチャージ期間における時間変化を示している。実施例１のシミュレーション結果と同様、保持容量電圧、有機ＥＬ素子の一端子の電位共に、５μｓｅｃ以下で一定値に収束しているのがわかる。従来のプリチャージでは図１３で示したように１０μｓｅｃ以上の時間を必要としていたが、本実施例ではプリチャージ期間を５μｓｅｃまで短くすることができた。従って、本発明を適用すれば、低階調時においても高速なプログラムが可能な表示装置を提供することができることを確認した。
【実施例４】
【０１２４】
本発明における第４の実施例について説明する。第１から第３の実施例では電流信号をプログラムする電流プログラム方式について説明したが、本実施例では電圧信号をプログラムする電圧プログラム方式について説明する。
【０１２５】
図４は本発明の第４の実施例における、表示装置の駆動回路を示すものである。
【０１２６】
画素１０７は、トランジスタＴ１、Ｔ２と保持容量とからなる画素回路、トランジスタＴ３及び有機ＥＬ素子２０１で構成される。尚、本実施例中の画素回路は、図１中の画素回路１０１に対応し、トランジスタＴ３はスイッチング素子１０６に対応する。第１の電圧供給源１０９、第２の電圧供給源１１０はそれぞれ信号線１０３に接続される。また、図７と同様、有機ＥＬ素子２０１の接合容量を充電し、一端子を所定の電位にするためのトランジスタＴ３と、トランジスタＴ３を走査する第２の走査線１０５が備えられている。ここで、トランジスタＴ１〜Ｔ３はｎ型の薄膜トランジスタとしている。第１の電圧供給源１０９は、可変電圧源Ｖ１と、第１のパルスによって電圧出力が切り替わるスイッチで構成される。可変電圧源Ｖ１の電圧は、有機ＥＬ素子２０１の接合容量に充電される第１の目標電圧であり、図５に示した有機ＥＬ素子に流す電流と有機ＥＬ素子の一端子の電位の電流-電圧特性のテーブルデータを参照して制御される。
【０１２７】
また、第２の電圧供給源１１０は、可変電圧源Ｖ２と、第２のパルスによって電圧出力が切り替わるスイッチで構成される。可変電圧源Ｖ２の電圧は、保持容量３０１に充電される第２の目標電圧であり、図５に示した少なくとも１つの薄膜トランジスタと有機ＥＬ素子に流す電流と保持容量電圧の電流-電圧特性のテーブルデータを参照して制御される。
【０１２８】
図４の駆動回路におけるプログラム動作を説明する。尚、本第４の実施例は電圧プログラム方式によるものである。図２２はそのタイミングチャートである。タイミングチャートは、大きく分けると電圧プログラム期間とホールド期間から成る。また、電圧プログラム期間は有機ＥＬ素子充電時間と保持容量充電時間から成り、各期間で有機ＥＬ素子２０１の接合容量と保持容量３０１をそれぞれ充電し、所定の電位にする。
【０１２９】
まず、有機ＥＬ素子充電時間では、第２の走査線１０５の信号、そして第１のパルスがＨｉｇｈとなる。従って、図４中のトランジスタＴ１はＯＦＦ状態、トランジスタＴ３はＯＮ状態となる。この時、信号線１０３に接続された第１の電圧供給源１０９から、トランジスタＴ３を介して有機ＥＬ素子２０１へ電流が供給される。つまり、有機ＥＬ素子２０１へ供給される電流は、トランジスタＴ３を介して流れる電流となる。ここで、トランジスタＴ３のゲート電圧は十分大きいので、トランジスタＴ３から有機ＥＬ素子２０１に供給される電流は大きい。従って、有機ＥＬ素子２０１の接合容量を短時間で充電し、第１の目標電圧（Ｖ１の電圧）にすることが可能となる。
【０１３０】
次に、保持容量充電時間では、第１の走査線１０４の信号と第２のパルスがＨｉｇｈとなり、第２の走査線１０５の信号と第１のパルスはＬｏｗとなる。従って、図４中のトランジスタＴ１はＯＮ状態、トランジスタＴ３はＯＦＦ状態となる。この時、信号線１０３に接続された第２の電圧供給源１１０から、トランジスタＴ１を介して保持容量３０１へ電流が供給され、第２の目標電圧（Ｖ２の電圧）に達するまで充電される。
【０１３１】
以上の有機ＥＬ素子充電時間及び保持容量充電時間での動作により、電圧プログラム期間における信号線の駆動波形電圧は図２２中に示したようにＶ１、Ｖ２の電圧へと変化する。これは、トランジスタＴ２のゲート・ソース間電圧分だけ、有機ＥＬ素子の接合容量と保持容量の目標電圧が異なるためである。
【０１３２】
最後に、ホールド期間において、第１の走査線１０４の信号がＬｏｗ、第２のパルスがＬｏｗとなる。図４中のトランジスタＴ１、Ｔ３はＯＦＦ状態であり、データ電圧である保持容量電圧が保持されることによって、ＶｄｄからトランジスタＴ２を介して有機ＥＬ素子２０１に所定の電流を流し続ける。
【０１３３】
本発明者はＳＰＩＣＥシミュレーションによって図４の駆動回路を図２２のタイミングチャートで駆動し、その効果を確認した。最初に、ＳＰＩＣＥシミュレーションの計算条件を示す。
【０１３４】
信号線１０３の配線容量を１２．６ｐＦ、信号線１０３の配線抵抗を７．１２５ｋΩ、第１及び第２の走査線の配線容量を２１ｐＦ、第１及び第２の走査線の配線抵抗を１１．８７５ｋΩ、電源電圧Ｖｄｄ３０５の配線の配線容量を３７．８ｐＦとした。また、電源電圧Ｖｄｄ３０５の配線の配線抵抗を４２７．５Ω、保持容量３０１を１ｐＦ、有機ＥＬ素子２０１の接合容量を１２．３ｐＦ、ｎ型の薄膜トランジスタＴ１〜Ｔ３の寄生容量を１．７３ｆＦとした。また、薄膜トランジスタＴ１〜Ｔ３のゲート長はすべて５μｍとした。ゲート幅はトランジスタＴ１とＴ３を２５μｍ、トランジスタＴ２を２４０μｍとした。尚、ゲート絶縁膜厚を２００ｎｍ、移動度を７．５ｃｍ２／Ｖｓとした。
【０１３５】
前記条件で、可変電圧源Ｖ１の電圧を６．３Ｖ、可変電圧源Ｖ２の電圧を６．６Ｖ、定電流源５０１のデータ電流値を１００ｎＡとして、電圧プログラム期間２０μｓｅｃにおける動作をシミュレーションした。尚、有機ＥＬ素子充電時間は２μｓｅｃ、保持容量充電時間を１８μｓｅｃとした。
【０１３６】
以上説明した計算条件でのシミュレーション結果を図２３に示す。図２３は、有機ＥＬ素子の一端子の電位及び保持容量電圧のプリチャージ期間における時間変化を示している。保持容量電圧、有機ＥＬ素子の一端子の電位共に、５μｓｅｃ以下で一定値に収束しているのがわかる。従って、本実施例を適用すれば、電圧プログラム方式の表示装置においても、本発明の効果が得られることを確認した。
【０１３７】
以上説明した各実施例において、薄膜トランジスタの活性層としてアモルファスシリコンを主体とした半導体を用いる場合や活性層として金属酸化物又は複数の酸化物を含む複合酸化物を主体とした半導体を用いる場合に本発明が好適に用いられる。金属酸化物を主体とした材料の例として、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化インジウム、またはこれら複数の酸化物を含む複合酸化物などが挙げられる。これらの材料に不純物をドープさせても良い。
【０１３８】
大画面ディスプレイ向けなどのようなアプリケーションでは、アモルファスシリコンＴＦＴ、アモルファス酸化物半導体ＴＦＴを用いる必要に迫られる。しかし、低温ポリシリコンＴＦＴに比較して移動度が小さく、駆動力に劣るアモルファスシリコンＴＦＴ、アモルファス酸化物半導体ＴＦＴを用いる場合、ＴＦＴを飽和領域で使うことが難しい。この理由は、前記のような材料ではそもそも充分な飽和特性が得られない、駆動電圧を上げる（飽和領域で動作させる）と消費電力が大きくなりすぎる、などがあるからである。このため、駆動力に劣るアモルファスシリコンＴＦＴ、アモルファス酸化物半導体ＴＦＴを用いる場合は、ＴＦＴが充分飽和していない領域で、ＴＦＴや有機ＥＬ素子の特性変動を補正することが可能な駆動方法を用いる必要がある。
【０１３９】
本発明は、アモルファスシリコン、アモルファス金属酸化物を主体とした活性層からなる薄膜トランジスタのように、単結晶または多結晶シリコンＴＦＴに比較して移動度が低く、駆動力に劣るトランジスタを用いる場合にも有効である。
【０１４０】
なぜなら、トランジスタの飽和特性が充分ではなく、発光素子の特性ドリフトも起こる場合でも、本発明によれば、優れた補償機能を得ることができるからである。
【０１４１】
また、発光素子として、有機材料を主体とした有機ＥＬ素子を用いたが、無機材料を主体とした無機ＥＬ素子を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の表示装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の表示装置の画素回路の構成を示す図である。
【図３】電流プログラム方式の画素回路を示す図である。
【図４】本発明の表示装置の電圧プログラム方式の画素回路を示す図である。
【図５】発光素子の端子間電圧及び保持容量電圧と発光素子の電流との関係を示す図である。
【図６】本発明の表示装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施例１及び２の画素回路を示す図である。
【図８】本発明の実施例１及び３のタイミングチャートである。
【図９】実施例１の発光素子の充電時間を説明する図である。
【図１０】実施例１及び２の保持容量の充電時間を説明する図である。
【図１１】実施例１及び２の電流プログラムを説明する図である。
【図１２】本発明の表示装置の発光素子電圧及び保持容量電圧の時間変化を示す図である。
【図１３】従来の表示装置の発光素子電圧及び保持容量電圧の時間変化を示す図である。
【図１４】本発明の実施例２のタイミングチャートである。
【図１５】実施例２の発光素子の充電時間を説明する図である。
【図１６】本発明の表示装置の発光素子電圧及び保持容量電圧の時間変化を示す図である。
【図１７】本発明の実施例３の画素回路を示す図である。
【図１８】実施例３の発光素子の充電時間を説明する図である。
【図１９】実施例３の保持容量の充電時間を説明する図である。
【図２０】実施例３の電流プログラムを説明する図である。
【図２１】従来の表示装置の発光素子電圧及び保持容量電圧の時間変化を示す図である。
【図２２】本発明の実施例４のタイミングチャートである。
【図２３】本発明の実施例４の発光素子電圧及び保持容量電圧の時間変化を示す図である。
【図２４】有機ＥＬ素子の断面図である。
【図２５】従来の表示装置の駆動回路の図である。
【図２６】従来の画素回路及びプリチャージ回路の図である。
【図２７】従来のパッシブマトリクスディスプレイパネルの駆動回路を説明する図である。
【図２８】従来のプリチャージと電流プログラム動作のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１４３】
１０１  画素回路
１０２  発光素子
１０３  信号線
１０４  第１の走査線
１０５  第２の走査線
１０６  スイッチング素子
１０７  画素
１０８  電流供給手段
１０９  第１の電圧供給手段
１１０  第２の電圧供給手段
２０１  有機ＥＬ素子
２０２  走査線
３０１  保持容量
３０２  選択トランジスタ
３０３  駆動トランジスタ
３０４  共通グランド線
３０５  Ｖｄｄ
４０１  スイッチング回路
４０２  カレントミラー回路
５０１  定電流源
２４０２  ドライブ回路
２５０１  基板
２５０２  陽極
２５０３  発光層
２５０４  陰極
【図５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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