(57)【要約】【課題】より多階調に対応する信号線ドライバを用いなくとも、より多段階の階調表現を行うことができるようにする。【解決手段】  画素回路に映像信号電圧及び閾値補正用基準電圧を与える信号セレクタが、閾値補正基準電圧として、各画素回路に発光させる階調値に応じて複数の電圧値から一つの電圧値を選択して出力する。閾値補正動作が行われる画素回路での発光輝度は、映像信号電圧と閾値補正用基準電圧の差の２乗に比例する。従って、映像信号電圧による階調数を増加させなくとも、閾値補正用基準電圧を複数のうちで選択することで、より多段階の階調の発光動作が可能となる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、ドレイン・ソース間に駆動電圧が印加されることで上記発光素子に対してゲート・ソース間電圧に応じた電流印加を行う駆動トランジスタと、導通されることで信号線電圧を上記駆動トランジスタのゲートに入力するサンプリングトランジスタと、上記駆動トランジスタのゲート・ソース間に接続され上記駆動トランジスタの閾値電圧と入力された映像信号電圧とを保持する保持容量と、を有する画素回路が、マトリクス状に配置されて成る画素アレイと、
上記画素アレイ上で列状に配設される各信号線に、上記信号線電圧として、上記各画素回路に対する閾値補正基準電圧及び映像信号電圧を供給する信号セレクタと、
上記画素アレイ上で行状に配設される各電源制御線に電源パルスを与え、上記画素回路の上記駆動トランジスタへの駆動電圧の印加を行う駆動制御スキャナと、
上記画素アレイ上で行状に配設される各書込制御線に走査パルスを与えて上記画素回路の上記サンプリングトランジスタを制御し、各画素回路への閾値補正基準電圧及び映像信号電圧の入力を実行させる書込スキャナと、
を備え、
上記信号セレクタは、上記閾値補正基準電圧として、上記各画素回路に発光させる階調値に応じて複数の電圧値から一つの電圧値を選択して上記信号線に出力する表示装置。
【請求項２】
上記閾値補正用基準電圧としての各電圧値の差分値は、上記映像信号電圧としての最小階調間隔の電圧差分値より小さい請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
上記信号セレクタは、上記各画素回路に対する映像データのｎビットの階調値のうちのｍビット（但しｎ＞ｍ）の値に応じて上記映像信号電圧としての電圧値を選択し、上記ｎビットの階調値のうちの（ｎ−ｍ）ビットの値に応じて上記閾値補正用基準電圧としての電圧値を選択する請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
発光素子と、ドレイン・ソース間に駆動電圧が印加されることで上記発光素子に対してゲート・ソース間電圧に応じた電流印加を行う駆動トランジスタと、導通されることで信号線電圧を上記駆動トランジスタのゲートに入力するサンプリングトランジスタと、上記駆動トランジスタのゲート・ソース間に接続され上記駆動トランジスタの閾値電圧と入力された映像信号電圧とを保持する保持容量と、を有する画素回路が、マトリクス状に配置されて成る画素アレイと、
上記画素アレイ上で列状に配設される各信号線に、上記信号線電圧として、上記各画素回路に対する閾値補正基準電圧及び映像信号電圧を供給する信号セレクタと、
上記画素アレイ上で行状に配設される各電源制御線に電源パルスを与え、上記画素回路の上記駆動トランジスタへの駆動電圧の印加を行う駆動制御スキャナと、
上記画素アレイ上で行状に配設される各書込制御線に走査パルスを与えて上記画素回路の上記サンプリングトランジスタを制御し、各画素回路への閾値補正基準電圧及び映像信号電圧の入力を実行させる書込スキャナと、
を備えた表示装置の表示駆動方法として、
上記信号セレクタが、上記閾値補正基準電圧として、上記各画素回路に発光させる階調値に応じて複数の電圧値から一つの電圧値を選択して上記信号線に出力する表示駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素回路がマトリクス状に配置された画素アレイを有する表示装置と、その表示駆動方法であって、例えば発光素子として有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）を用いた表示装置に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】特開２００３−２５５８５６号公報
【特許文献２】特開２００３−２７１０９５号公報
【背景技術】
【０００３】
例えば上記特許文献１，２に見られるように、有機ＥＬ素子を画素に用いた画像表示装置が開発されている。有機ＥＬ素子は自発光素子であることから、例えば液晶ディスプレイに比べて画像の視認性が高く、バックライトが不要であり、応答速度が速いなどの利点を有する。又、各発光素子の輝度レベル（階調）はそれに流れる電流値によって制御可能である（いわゆる電流制御型）。
有機ＥＬディスプレイにおいては、液晶ディスプレイと同様、その駆動方式として単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とがある。前者は構造が単純であるものの、大型且つ高精細のディスプレイの実現が難しいなどの問題がある為、現在はアクティブマトリクス方式の開発が盛んに行なわれている。この方式は、各画素回路内部の発光素子に流れる電流を、画素回路内部に設けた能動素子（一般には薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）によって制御するものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
有機ＥＬ素子は電流発光素子の為、有機ＥＬ素子に流れる電流値をコントロールすることで、発色の階調を得ている。
このため有機ＥＬディスプレイでは、各画素回路に対しては、映像データの階調値に応じた映像信号電圧を与え、各画素回路が、その入力された映像信号電圧に応じた電流を有機ＥＬ素子に流す。これにより各画素回路では、それぞれ対応する信号値に応じた発光が行われる。
【０００５】
現在、映像表示パネルの高画質化が求められており、特に多階調数化にも強い要求がある。一般に階調数が多いとそれだけ色再現性が高くなる。
しかしながら入力される映像データを１２ビットや１４ビットといった多階調信号とすると、それをＤ−Ａ変換する高性能なドライバＩＣが必要になる。
各画素回路に対しては、映像データの階調値に応じたアナログ電圧値をドライバＩＣで発生させるが、多階調対応のためにＤ−Ａ変換のビット数を増加させたドライバＩＣを用いることは、ＩＣサイズの増大や大幅なコスト高を招く。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みて、高性能なドライバＩＣを用いなくとも、より多階調の表示を行う。即ちドライバＩＣが映像信号電圧値として出力しうる階調数を越えて、より多くの階調を表現して表示を実行できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の表示装置は、発光素子と、ドレイン・ソース間に駆動電圧が印加されることで上記発光素子に対してゲート・ソース間電圧に応じた電流印加を行う駆動トランジスタと、導通されることで信号線電圧を上記駆動トランジスタのゲートに入力するサンプリングトランジスタと、上記駆動トランジスタのゲート・ソース間に接続され上記駆動トランジスタの閾値電圧と入力された映像信号電圧とを保持する保持容量と、を有する画素回路が、マトリクス状に配置されて成る画素アレイを有する。また、上記画素アレイ上で列状に配設される各信号線に、上記信号線電圧として、上記各画素回路に対する閾値補正基準電圧及び映像信号電圧を供給する信号セレクタと、上記画素アレイ上で行状に配設される各電源制御線に電源パルスを与え、上記画素回路の上記駆動トランジスタへの駆動電圧の印加を行う駆動制御スキャナと、上記画素アレイ上で行状に配設される各書込制御線に走査パルスを与えて上記画素回路の上記サンプリングトランジスタを制御し、各画素回路への閾値補正基準電圧及び映像信号電圧の入力を実行させる書込スキャナとを備える。そして上記信号セレクタは、上記閾値補正基準電圧として、上記各画素回路に発光させる階調値に応じて複数の電圧値から一つの電圧値を選択して上記信号線に出力する。
また、上記閾値補正用基準電圧としての各電圧値の差分値は、上記映像信号電圧としての最小階調間隔の電圧差分値より小さい。
また上記信号セレクタは、上記各画素回路に対する映像データのｎビットの階調値のうちのｍビット（但しｎ＞ｍ）の値に応じて上記映像信号電圧としての電圧値を選択し、上記ｎビットの階調値のうちの（ｎ−ｍ）ビットの値に応じて上記閾値補正用基準電圧としての電圧値を選択する。
【０００８】
本発明の表示駆動方法は、画素アレイと、信号セレクタと、駆動制御スキャナと、書込スキャナとを備えた表示装置の表示駆動方法として、上記信号セレクタが、上記閾値補正基準電圧として、上記各画素回路に発光させる階調値に応じて複数の電圧値から一つの電圧値を選択して上記信号線に出力する表示駆動方法である。
【０００９】
このような本発明では、映像信号電圧による階調数を変えずに、閾値補正用基準電圧を複数持つことで、より多段階の階調表現を行うことができるようにする。
即ち画素回路に映像信号電圧及び閾値補正用基準電圧を与える信号セレクタが、閾値補正基準電圧として、各画素回路に発光させる階調値に応じて複数の電圧値から一つの電圧値を選択して出力する。
閾値補正動作が行われる画素回路での発光輝度は、映像信号電圧と閾値補正用基準電圧の差の２乗に比例する。従って、映像信号電圧による階調数を増加させなくとも、閾値補正用基準電圧を複数のうちで選択することで、より多段階の階調の発光動作が可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、閾値補正用基準電圧として、複数の電圧値を表示したい階調値に応じて選択した電圧を画素回路に供給する。
これにより、信号セレクタ内における信号線ドライバが出力する映像信号電圧による階調数を越えた階調表現が可能になるため、低コストで高い色再現性が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態の表示装置の構成の説明図である。
【図２】実施の形態の画素回路の回路図である。
【図３】通常の画素回路動作の説明図である。
【図４】実施の形態の画素回路動作の説明図である。
【図５】実施の形態の多階調化の説明図である。
【図６】実施の形態の閾値補正用基準電圧の選択の説明図である。
【図７】実施の形態の水平セレクタの構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について次の順序で説明する。
［１．表示装置及び画素回路の構成］
［２．基本的な画素回路動作］
［３．実施の形態の画素回路動作］
【００１３】
［１．表示装置及び画素回路の構成］
図１に実施の形態の有機ＥＬ表示装置の構成を示す。
この有機ＥＬ表示装置は、有機ＥＬ素子を発光素子とし、アクティブマトリクス方式で発光駆動を行う画素回路１０を含むものである。
図示のように、有機ＥＬ表示装置は、多数の画素回路１０が列方向と行方向（ｍ行×ｎ列）にマトリクス状に配列された画素アレイ２０を有する。なお、画素回路１０のそれぞれは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかの発光画素となり、各色の画素回路１０が所定規則で配列されてカラー表示装置が構成される。
【００１４】
各画素回路１０を発光駆動するための構成として、水平セレクタ１１、ドライブスキャナ１２、ライトスキャナ１３を備える。
また水平セレクタ１１により選択され、表示データとしての輝度信号の信号値（階調値）に応じた電圧を画素回路１０に供給する信号線ＤＴＬ１、ＤＴＬ２・・・ＤＴＬ（ｎ）が、画素アレイ上で列方向に配されている。信号線ＤＴＬ１、ＤＴＬ２・・・ＤＴＬ（ｎ）は、画素アレイ２０においてマトリクス配置された画素回路１０の列数分（ｎ列）だけ配される。
【００１５】
また画素アレイ２０上において、行方向に書込制御線ＷＳＬ１，ＷＳＬ２・・・ＷＳＬ（ｍ）、電源制御線ＤＳＬ１，ＤＳＬ２・・・ＤＳＬ（ｍ）が配されている。これらの書込制御線ＷＳＬ及び電源制御線ＤＳＬは、それぞれ、画素アレイ２０においてマトリクス配置された画素回路１０の行数分（ｍ行）だけ配される。
【００１６】
書込制御線ＷＳＬ（ＷＳＬ１〜ＷＳＬ（ｍ））はライトスキャナ１３により駆動される。
ライトスキャナ１３は、設定された所定のタイミングで、行状に配設された各書込制御線ＷＳＬ１〜ＷＳＬ（ｍ）に順次、走査パルスＷＳ（ＷＳ１，ＷＳ２・・・ＷＳ（ｍ））を供給して、画素回路１０を行単位で線順次走査する。
【００１７】
電源制御線ＤＳＬ（ＤＳＬ１〜ＤＳＬ（ｍ））はドライブスキャナ１２により駆動される。ドライブスキャナ１２は、ライトスキャナ１３による線順次走査に合わせて、行状に配設された各電源制御線ＤＳＬ１〜ＤＳＬ（ｍ）に電源パルスＤＳ（ＤＳ１，ＤＳ２・・・ＤＳ（ｍ））を供給する。電源パルスＤＳ（ＤＳ１，ＤＳ２・・・ＤＳ（ｍ））は駆動電圧Ｖｃｃと初期電圧Ｖｉｎｉの２値に切り替わるパルス電圧とされる。
なおドライブスキャナ１２，ライトスキャナ１３は、クロックｃｋ及びスタートパルスｓｐに基づいて、走査パルスＷＳ、電源パルスＤＳのタイミングを設定する。
【００１８】
水平セレクタ１１は、ライトスキャナ１３による線順次走査に合わせて、列方向に配された信号線ＤＴＬ１、ＤＴＬ２・・・に対して、画素回路１０に対する入力信号としての信号線電圧を供給する。
本実施の形態では、水平セレクタ１１は、各信号線に対し、信号線電圧として、閾値補正基準電圧Ｖｏｆｓと映像信号電圧Ｖｓｉｇを供給する。
映像信号電圧Ｖｓｉｇは、水平セレクタ１１に入力される映像データの値としての階調値に基づく電圧値となる。
また閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓとしては、本実施の形態としては特に２種類の電圧値を持つものとしており、水平セレクタ１１は、第１の電圧値としての閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓ１と、第２の電圧値としての閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓ２を選択的に出力する。閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓ１，Ｖｏｆｓ２は、映像データの値としての階調値に応じて選択される。
【００１９】
なお、この実施の形態の表示装置においては、本発明請求項でいう信号セレクタの例が水平セレクタ１１であり、駆動制御スキャナの例がドライブスキャナであり、書込スキャナの例がライトスキャナ１３となる。
【００２０】
図２に画素回路１０の構成例を示している。この画素回路１０が、図１の構成における画素回路１０のようにマトリクス配置される。
なお、図２では簡略化のため、信号線ＤＴＬと、書込制御線ＷＳＬ及び電源制御線ＤＳＬが交差する部分に配される１つの画素回路１０のみを示している。
【００２１】
この画素回路１０は、発光素子である有機ＥＬ素子１と、保持容量Ｃｓと、サンプリングトランジスタＴｓ、駆動トランジスタＴｄとしてのｎチャネルの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、補助容量Ｃｓｕｂとで構成されている。なお容量Ｃｏｌｅｄは有機ＥＬ素子１の寄生容量である。
【００２２】
保持容量Ｃｓは、一方の端子が駆動トランジスタＴｄのソース（ノードＮＤ２）に接続され、他方の端子が同じく駆動トランジスタＴｄのゲート（ノードＮＤ１）に接続されている。
画素回路１０の発光素子は例えばダイオード構造の有機ＥＬ素子１とされ、アノードとカソードを備えている。有機ＥＬ素子１のアノードは駆動トランジスタＴｄのソースに接続され、カソードは所定の配線（カソード電位Ｖｃａｔ）に接続されている。
また、有機ＥＬ素子１と並列に補助容量Ｃｓｕｂが接続されている。
【００２３】
サンプリングトランジスタＴｓは、そのドレインとソースの一端が信号線ＤＴＬに接続され、他端が駆動トランジスタＴｄのゲートに接続される。
またサンプリングトランジスタＴｓのゲートは書込制御線ＷＳＬに接続されている。
駆動トランジスタＴｄのドレインは電源制御線ＤＳＬに接続されている。
【００２４】
有機ＥＬ素子１の発光駆動は、基本的には次のようになる。
信号線ＤＴＬに映像信号電圧Ｖｓｉｇが印加されたタイミングで、サンプリングトランジスタＴｓが、書込制御線ＷＳＬによってライトスキャナ１３から与えられる走査パルスＷＳによって導通される。これにより信号線ＤＴＬからの映像信号電圧Ｖｓｉｇが保持容量Ｃｓに書き込まれる。
【００２５】
駆動トランジスタＴｄは、ドライブスキャナ１２によって駆動電位Ｖｃｃが与えられている電源制御線ＤＳＬからの電流供給により電流Ｉｄｓを有機ＥＬ素子１に流し、有機ＥＬ素子１を発光させる。
このとき電流Ｉｄｓは、駆動トランジスタＴｄのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓに応じた値（保持容量Ｃｓに保持された電圧に応じた値）となり、有機ＥＬ素子１はその電流値に応じた輝度で発光する。
つまりこの画素回路１０の場合、保持容量Ｃｓに信号線ＤＴＬからの映像信号電圧Ｖｓｉｇを書き込むことによって、駆動トランジスタＴｄのゲート印加電圧を変化させ、これにより有機ＥＬ素子１に流れる電流値をコントロールして発光の階調を得る。
【００２６】
駆動トランジスタＴｄは、常に飽和領域で動作するように設計されているので、駆動トランジスタＴｄは次の式１に示した値を持つ定電流源となる。
Ｉｄｓ＝（１／２）・μ・（Ｗ／Ｌ）・Ｃｏｘ・（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）2・・・（式１）
但し、Ｉｄｓは飽和領域で動作するトランジスタのドレイン・ソース間に流れる電流、μは移動度、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長、Ｃｏｘはゲート容量、Ｖｔｈは駆動トランジスタＴｄの閾値電圧を表している。
この式１から明らかな様に、飽和領域ではドレイン電流Ｉｄｓはゲート・ソース間電圧Ｖｇｓによって制御される。駆動トランジスタＴｄは、ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓが一定に保持される為、定電流源として動作し、有機ＥＬ素子１を一定の輝度で発光させることができる。
【００２７】
このように基本的には、各フレーム期間において、画素回路１０に映像信号値（階調値）Ｖｓｉｇが保持容量Ｃｓに書き込まれる動作が行われ、これにより表示すべき階調に応じて駆動トランジスタＴｄのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓが決まる。
そして駆動トランジスタＴｄは飽和領域で動作することで有機ＥＬ素子１に対して定電流源として機能し、ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓに応じた電流を有機ＥＬ素子１に流すことで、各フレーム期間に有機ＥＬ素子１では映像信号の階調値に応じた輝度の発光が行われる。
【００２８】
［２．基本的な画素回路動作］
ここで、本発明の理解のため、基本的な画素回路１０の動作について説明する。これは、各画素回路１０の駆動トランジスタＴｄの閾値、移動度のばらつきによるユニフォミティ劣化を補償するための閾値補正動作、移動度補正動作を含む回路動作である。
【００２９】
なお画素回路動作においては、閾値補正動作、移動度補正動作自体は、従来より行われているが、この必要性について簡単に説明しておく。
例えばポリシリコンＴＦＴ等を用いた画素回路では、駆動トランジスタＴｄの閾値電圧Ｖｔｈや、駆動トランジスタＴｄのチャネルを構成する半導体薄膜の移動度μが経時的に変化することがある。また製造プロセスのバラツキによって閾値電圧Ｖｔｈや移動度μのトランジスタ特性が画素毎に異なったりする。
駆動トランジスタＴｄの閾値電圧や移動度が画素毎に異なると、画素毎に駆動トランジスタＴｄに流れる電流値にばらつきが生じる。このため仮に全画素回路１０に同一の映像信号値（映像信号電圧Ｖｓｉｇ）を与えたとしても、有機ＥＬ素子１の発光輝度に画素毎のバラツキが生じ、その結果、画面のユニフォミティ（一様性）が損なわれる。
このことから、画素回路動作においては、閾値電圧Ｖｔｈや移動度μの変動に対する補正機能を持たせるようにしている。
【００３０】
図３に画素回路１０の発光サイクル（各フレーム期間）の動作のタイミングチャートを示す。
図３では、水平セレクタ１１が信号線ＤＴＬに与える信号線電圧を示している。この動作例の場合、水平セレクタ１１は信号線電圧として、１水平期間（１Ｈ）に、単一の所定の電圧値としての閾値補正基準電圧Ｖｏｆｓと、映像信号電圧Ｖｓｉｇとしてのパルス電圧を信号線ＤＴＬに与える。
また図３には、書込制御線ＷＳＬを介してライトスキャナ１３によってサンプリングトランジスタＴｓのゲートに与えられる走査パルスＷＳを示している。ｎチャネルのサンプリングトランジスタＴｓは、走査パルスＷＳがＨレベルとされることで導通され、走査パルスＷＳがＬレベルとされることで非導通となる。
また図３には、電源制御線ＤＳＬを介してドライブスキャナ１２から供給される電源パルスＤＳを示している。電源パルスＤＳとしては駆動電圧Ｖｃｃ又は初期電圧Ｖｉｎｉが与えられる。
また図３には、図２に示したノードＮＤ１、ＮＤ２の電圧として、駆動トランジスタＴｄのゲート電圧Ｖｇとソース電圧Ｖｓの変化を示している。
【００３１】
図３のタイミングチャートにおける時点ｔｓは、発光素子である有機ＥＬ素子１が発光駆動される１サイクル、例えば画像表示の１フレーム期間の開始タイミングとなる。
この時点ｔｓに至る前は、前フレームの発光が行われている。
即ち、有機ＥＬ素子１の発光状態は、電源パルスＤＳが駆動電圧Ｖｃｃであり、サンプリングトランジスタＴｓがオフした状態である。この時、駆動トランジスタＴｄは飽和領域で動作するように設定されているため、有機ＥＬ素子１に流れる電流Ｉｄｓは駆動トランジスタＴｄのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓに応じて、上述した式１に示される値となる。
【００３２】
時点ｔｓで今回のフレームの発光のための動作が開始される。
期間ＬＴ１として、消光及び閾値補正のための準備が行われる。
まず電源パルスＤＳ＝初期電位Ｖｉｎｉとされる。
このとき、初期電位Ｖｉｎｉが有機ＥＬ素子１の閾値電圧Ｖｔｈｅｌとカソード電圧Ｖｃａｔの和よりも小さい、つまりＶｉｎｉ ≦Ｖｔｈｅｌ＋Ｖｃａｔであることで、有機ＥＬ素子１は消光し、非発光期間が開始される。このとき電源制御線ＤＳＬが駆動トランジスタＴｄのソースとなる。また有機ＥＬ素子１のアノード（ノードＮＤ２）は初期電位Ｖｉｎｉに充電される。
また駆動トランジスタＴｄのゲート電位（ノードＮＤ１）は、ソース電位の低下に応じて、或る電位Ｖｇ’まで低下する。
【００３３】
一定時間後、閾値補正のための準備が行われる。
即ち、信号線ＤＴＬの電位が閾値補正基準電圧Ｖｏｆｓである時に、走査パルスＷＳがＨレベルとされ、サンプリングトランジスタＴｓがオンとされる。このため駆動トランジスタＴｄのゲート（ノードＮＤ１）は閾値補正基準電圧Ｖｏｆｓとなる。
駆動トランジスタＴｄのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ＝Ｖｏｆｓ−Ｖｉｎｉとなる。
このＶｏｆｓ−Ｖｉｎｉが駆動トランジスタＴｄの閾値電圧Ｖｔｈよりも大きくないと閾値補正動作を行うことができないために、Ｖｏｆｓ−Ｖｉｎｉ＞Ｖｔｈとなるように、初期電位Ｖｉｎｉ、基準電圧Ｖｏｆｓが設定されている。
即ち閾値補正の準備として、駆動トランジスタのゲート・ソース間電圧が、その閾値電圧Ｖｔｈよりも十分広げられることになる。
【００３４】
続いて期間ＬＴ２として閾値補正（Ｖｔｈ補正）が行われる。
即ち、信号線電圧が閾値補正基準電圧Ｖｏｆｓとなっている間、ライトスキャナ１３は走査パルスＷＳのＨレベルを維持する。そしてドライブスキャナ１２が電源パルスＤＳを駆動電圧Ｖｃｃとする。
この場合、有機ＥＬ素子１のアノード（ノードＮＤ２）が駆動トランジスタＴｄのソースとなり電流が流れる。このため、駆動トランジスタＴｄのゲート（ノードＮＤ１）は閾値補正基準電圧Ｖｏｆｓに固定されたまま、ソースノード（ノードＮＤ２）が上昇する。
有機ＥＬ素子１のアノード電位（ノードＮＤ２の電位）が、Ｖｃａｔ＋Ｖｔｈｅｌ（有機ＥＬ素子１の閾値電圧）以下である限り、駆動トランジスタＴｄの電流は保持容量Ｃｓと寄生容量Ｃｏｌｅｄ及び補助容量Ｃｓｕｂを充電するために使われる。有機ＥＬ素子１のアノード電位がＶｃａｔ＋Ｖｔｈｅｌ以下である限りとは、有機ＥＬ素子１のリーク電流が駆動トランジスタＴｄに流れる電流よりもかなり小さいという意味である。
このためノードＮＤ２の電位（駆動トランジスタＴｄのソース電位）は、時間と共に上昇してゆく。
【００３５】
この閾値補正は、駆動トランジスタＴｄのゲート・ソース間電圧を閾値電圧Ｖｔｈとする動作である。従って駆動トランジスタＴｄのゲート・ソース間電圧が閾値電圧Ｖｔｈとなるまで、駆動トランジスタＴｄのソース電位が上昇される。
一定時間経過すると、駆動トランジスタＴｄのゲート・ソース間電圧が閾値電圧Ｖｔｈとなる。
なお、この例では閾値補正動作を１回行うものとしているが、駆動トランジスタＴｄのゲート・ソース間電圧が閾値電圧Ｖｔｈとなる時間を確保するため、閾値補正動作が分割して複数回行われることもある。
【００３６】
期間ＬＴ２の終了時点で、駆動トランジスタＴｄのゲート・ソース間電圧が閾値電圧Ｖｔｈとなった時、ソース電位（ノードＮＤ２：有機ＥＬ素子１のアノード電位）＝Ｖｏｆｓ−Ｖｔｈ≦Ｖｃａｔ＋Ｖｔｈｅｌとなっている。（Ｖｃａｔはカソード電位、Ｖｔｈｅｌは有機ＥＬ素子１の閾値電圧）
このとき、ライトスキャナ１３は走査パルスＷＳをＬレベルとし、サンプリングトランジスタＴｓがオフとなって閾値補正動作が完了する。
【００３７】
その後、信号線電圧が映像信号電圧Ｖｓｉｇとなっている期間ＬＴ３に、ライトスキャナ１３が走査パルスＷＳがＨレベルとし、映像信号電圧Ｖｓｉｇの書込及び移動度補正が行われる。即ち駆動トランジスタＴｄのゲートに映像信号電圧Ｖｓｉｇが入力される。
【００３８】
駆動トランジスタＴｄのゲート電位は映像信号電圧Ｖｓｉｇの電位となるが、電源制御線ＤＳＬが駆動電圧Ｖｃｃとなっていることで電流が流れ、ソース電位は時間とともに上昇してゆく。
このとき、駆動トランジスタＴｄのソース電圧が有機ＥＬ素子１の閾値電圧Ｖｔｈｅｌとカソード電圧Ｖｃａｔの和を越えなければ、駆動トランジスタＴｄの電流は保持容量Ｃｓと寄生容量Ｃｏｌｅｄ及び補助容量Ｃｓｕｂを充電するのに使用される。つまり有機ＥＬ素子１のリーク電流が駆動トランジスタＴｄに流れる電流よりもかなり小さければという条件である。
そしてこのときは、駆動トランジスタＴｄの閾値補正動作は完了しているため、駆動トランジスタＴｄが流す電流は移動度μを反映したものとなる。
具体的にいうと、移動度が大きいものはこの時の電流量が大きく、ソースの上昇も早い。逆に移動度が小さいものは電流量が小さく、ソースの上昇は遅くなる。
これによって、走査パルスＷＳがＨレベルとなる期間ＬＴ４として、サンプリングトランジスタＴｓがオンしてから、駆動トランジスタＴｄのソース電圧Ｖｓは上昇し、サンプリングトランジスタＴｓがオフしたときには、ソース電圧Ｖｓは移動度μを反映した電圧となる。駆動トランジスタＴｄのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは移動度を反映して小さくなり、一定時間経過後に完全に移動度を補正する電圧となる。
【００３９】
このように映像信号電圧Ｖｓｉｇ書込及び移動度補正を行った後、ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを確定させ、ブートストラップ、発光状態へと移行する。
即ち走査パルスＷＳをＬレベルとしてサンプリングトランジスタＴｓをオフして書き込みが終了し、有機ＥＬ素子１を発光させる。
この場合、駆動トランジスタＴｄのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓに応じた電流Ｉｄｓが流れ、ノードＮＤ２の電位は、有機ＥＬ素子１にその電流が流れる電圧まで上昇し、有機ＥＬ素子１は発光する。このときサンプリングトランジスタＴｓがオフであり、ノードＮＤ２の電位の上昇と同時に駆動トランジスタＴｄのゲート（ノードＮＤ１）も同様に上昇するため、ゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは一定に保たれたままである。(ブートストラップ動作)
【００４０】
このように画素回路１０は１フレーム期間における１サイクルの発光駆動動作として、閾値補正動作及び移動度補正動作を含んで、有機ＥＬ素子１の発光のための動作が行われる。
閾値補正動作によって各画素回路１０での駆動トランジスタＴｄの閾値電圧Ｖｔｈのバラツキや、経時変動による閾値電圧Ｖｔｈ変動などに関わらず、信号電位Ｖｓｉｇに応じた電流を有機ＥＬ素子１に与えることができる。つまり製造上或いは経時変化による閾値電圧Ｖｔｈのバラツキをキャンセルして、画面上に輝度ムラ等を発生させずに高画質を維持できる。
また、駆動トランジスタＴｄの移動度によってもドレイン電流は変動するため、画素回路１０毎の駆動トランジスタＴｄの移動度のバラツキにより画質が低下するが、移動度補正により、駆動トランジスタＴｄの移動度の大小に応じてソース電位Ｖｓが得られる。結果として各画素回路１０の駆動トランジスタＴｄの移動度のバラツキを吸収するようなゲート・ソース間電圧Ｖｇｓに調整されるため、移動度のバラツキによる画質低下も解消される。
【００４１】
［３．実施の形態の画素回路動作］
以上が基本的な画素回路動作であるが、その場合、各画素回路１０での発光階調は駆動トランジスタＴｄのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓによって決まる。そしてこのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓは、期間ＬＴ３に信号線ＤＴＬから入力される映像信号電圧Ｖｓｉｇによって決まる。つまり映像信号電圧Ｖｓｉｇの値によって発光階調が制御される。換言すれば、より多階調の発光を実現するには映像信号電圧Ｖｓｉｇの階調を多段階にしなければならない。ところが、その場合に水平セレクタ１１の信号線ドライバの高コスト化等が生ずることは先に述べた。
そこで本実施の形態では、水平セレクタ１１は、特に映像信号電圧Ｖｓｉｇ自体は従前のままとし、閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓとして、例えば２つの電圧値Ｖｏｆｓ１，Ｖｏｆｓ２を選択的に出力するようにすることで、より多階調の発光を実現する。
【００４２】
図４に、実施の形態の画素回路動作を示す。図４では上記図３と同様に画素回路１０の１発光サイクル（１フレーム期間）の動作のタイミングチャートを示している。図３と同様、信号線電圧、走査パルスＷＳ、電源パルスＤＳ、ノードＮＤ１（駆動トランジスタＴｄのゲート電圧Ｖｇ）、ＮＤ２（駆動トランジスタＴｄのソース電圧Ｖｓ）を示している。
なお、水平セレクタ１１による信号線ＤＴＬの駆動（信号線電圧）として、閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓ１，Ｖｏｆｓ２が出力される。
走査パルスＷＳ、電源パルスＤＳは図３と同様である。
【００４３】
１発光サイクルにおいて、期間ＬＴ１，ＬＴ２，ＬＴ３の動作は基本的には上記図３と同様であるため、重複説明は避けるが、この図４の場合、水平セレクタ１１が出力する信号線電圧として、閾値補正用基準電圧については、Ｖｏｆｓ１，Ｖｏｆｓ２の２種類の電圧値がある。図中、閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓとして実線は電圧値Ｖｏｆｓ１の場合、一点鎖線は電圧値Ｖｏｆｓ２の場合を示している。
【００４４】
期間ＬＴ１の終了時近辺で閾値補正動作の準備を行うときから、期間ＬＴ２の間、走査パルスＷＳによりサンプリングトランジスタＴｓがオンとされ、閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓが駆動トランジスタＴｄのゲートに入力される。
この期間に、水平セレクタ１１が閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓ１（実線）を信号線ＤＴＬに与えている場合は、ゲート電圧Ｖｇ、ソース電圧Ｖｓは、図中実線のように変化する。即ち図３で説明したものと同様に、期間ＬＴ２で閾値補正が行われる。この場合、期間ＬＴ２の閾値補正の際のゲート電圧Ｖｇ＝Ｖｏｆｓ１となり、閾値補正の完了の際には、ソース電圧Ｖｓ＝Ｖｏｆｓ１−Ｖｔｈとなる。その後期間ＬＴ３で映像信号電圧Ｖｓｉｇの書き込み、移動度補正が行われ、その後、ブートストラップ、発光に至る。
一方、水平セレクタ１１が閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓ２（一点鎖線）を信号線ＤＴＬに与えている場合は、ゲート電圧Ｖｇ、ソース電圧Ｖｓは、図中一点鎖線のように変化する。この場合も同様に、期間ＬＴ２で閾値補正が行われるが、期間ＬＴ２の閾値補正の際のゲート電圧Ｖｇ＝Ｖｏｆｓ２となり、閾値補正の完了の際には、ソース電圧Ｖｓ＝Ｖｏｆｓ２−Ｖｔｈとなる。その後期間ＬＴ３で映像信号電圧Ｖｓｉｇの書き込み、移動度補正が行われ、その後、ブートストラップ、発光に至る。
【００４５】
このように閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓとして２種類の電圧値（Ｖｏｆｓ１，Ｖｏｆｓ２）を選択的に画素回路１０に与えることで、階調数を多くできるのは次の理由による。
【００４６】
駆動トランジスタＴｄの電流特性は、上述した式１からわかるように、その（Ｖｇｓ−Ｖｔｈ）の２乗に比例する。
ここで、図４の駆動方式では閾値補正を行っているので、駆動トランジスタＴｄの電流は（Ｖｓｉｇ−Ｖｏｆｓ）の２乗に比例することになる。
つまり、出力電流特性は図５（ａ）に示すように、Ｖｏｆｓを原点とした２次曲線となる。
これは、出力電流（輝度）の階調は映像信号電圧Ｖｓｉｇの階調と同階調数が得られることを意味する。
【００４７】
ここで本実施の形態では、例えば閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓを二値（Ｖｏｆｓ１，Ｖｏｆｓ２）持つ。つまり、閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓの値に依存して、電流特性がＶｏｆｓの差異分、並行にシフトした図５（ｂ）のような２本の特性曲線が得られる。
各曲線は従来と同一の出力階調数であるが、Ｖｏｆｓ１，Ｖｏｆｓ２の差分を、映像信号電圧Ｖｓｉｇの最小階調間隔、つまり映像信号電圧Ｖｓｉｇの最小ビットに相当する電圧差分よりも小さい電位とすると、全体の出力階調数は２倍の階調を得る事ができる。
即ち、階調値としては、１つのＶｓｉｇ値に対して、図５（ｂ）で破線で示した階調値と一点鎖線で示した階調値が表現できることになる。
このように、従来の信号線ドライバ階調数であっても、出力階調をより多ビット化することができる。
なお、Ｖｏｆｓ１，Ｖｏｆｓ２の電圧差分は、映像信号電圧Ｖｓｉｇの最小ビットの電圧差分の中間電圧であることが望ましい。
【００４８】
図６に多ビット化について示す。本実施の形態では、入力された映像データのビット数＝（Ｖｏｆｓのビット数）＋（Ｖｓｉｇのビット数）とすることができる。
例えば映像信号電圧Ｖｓｉｇが９ビットであり、また閾値補正用基準電圧ＶｏｆｓがＶｏｆｓ１，Ｖｏｆｓ２の２種類であるときは１ビットであれば、１０ビット階調を表現できる。換言すれば、信号線ＤＴＬを駆動するドライバが９ビット対応であっても、１０ビットでの階調表現が可能となる。
【００４９】
図７に水平セレクタ１１の構成例を示す。水平セレクタ１１内には、例えば映像信号入力部８０と、各信号線ＤＴＬ１〜ＤＴＬ（ｎ）に対応して、出力値設定部８１−１〜８１−ｎ、信号線ドライバ８２−１〜８２−ｎを備える。
【００５０】
映像信号入力部８０には、図示しない映像信号処理系から、映像データが供給される。図６に合わせて言えば、例えば映像データは１０ビットデータとされている。
映像信号入力部８０はラインバッファとして機能し、１水平ライン毎に、各画素回路１０に与えるべき映像データを出力値設定部８１−１〜８１−ｎに転送する。
出力値設定部８１−１〜８１−ｎでは、入力された映像データ値に応じて、映像信号電圧Ｖｓｉｇ及び閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓの値を図６のように設定する。
例えば入力映像データ（階調値）が「０」であれば、映像信号電圧Ｖｓｉｇ＝０、閾値補正用基準電圧＝Ｖｏｆｓ１とする。また入力映像データ（階調値）が「１」であれば、映像信号電圧Ｖｓｉｇ＝０、閾値補正用基準電圧＝Ｖｏｆｓ２とする。また、入力映像データ（階調値）が「１０２３」であれば、映像信号電圧Ｖｓｉｇ＝５１１、閾値補正用基準電圧＝Ｖｏｆｓ２とする。
このように出力値設定部８１−１〜８１−ｎは、１０ビットの映像データに対して、上位９ビットにより映像信号電圧Ｖｓｉｇの電圧値を設定し、また下位１ビットに応じて、閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓの電圧値としてＶｏｆｓ１又はＶｏｆｓ２を選択する。
【００５１】
そして出力値設定部８１−１〜８１−ｎは、設定した閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓの値と映像信号電圧Ｖｓｉｇの値を、それぞれ所定のタイミングで信号線ドライバ８２−１〜８２−ｎに出力する。
即ち、出力値設定部８１−（ｘ）は、或る画素回路１０に対応する階調値が「１０２３」であれば、その画素回路１０において図４の期間ＬＴ２に相当するタイミングで、閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓ２を信号線ドライバ８２−（ｘ）に与え、電圧値Ｖｏｆｓ２を信号線ＤＴＬに印加させる。さらにその画素回路１０における期間ＬＴ３に相当するタイミングで、映像信号電圧Ｖｓｉｇ＝５１１を信号線ドライバ８２−（ｘ）に与え、「５１１」に相当する映像信号電圧Ｖｓｉｇを信号線ＤＴＬに印加させる。
【００５２】
以上のようにすることで、各画素回路１０には、閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓと映像信号電圧Ｖｓｉｇによって指定される階調での発光が行われることになる。
図６の例で言えば、信号線ドライバ８２−１〜８２−ｎは９ビット対応のものであるにも関わらず、各画素回路１０では１０ビットの階調表現が可能となる。これは、逆に言えば、１０ビット階調を行う場合でも、９ビットの信号線ドライバを使用できるということであり、低コスト化が可能となる。
【００５３】
また、もっと少階調数の場合でも同様のことが言え、低コスト化が可能となる。例えば、入力映像データが８ビットの場合に、従来は８ビット対応の信号線ドライバＩＣを用いていたが、本実施の形態の手法を用いる事で、信号線ドライバＩＣを６ビット対応や４ビット対応のＩＣを用いる事ができる。
一般的に信号線ドライバのコストはその階調数に比例するので、本実施の形態を適用する事で、低ビットドライバＩＣの使用が可能となり、そのコストを下げることができる。
【００５４】
なお、閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓとしての電圧値の種類の数は、上記例ではＶｏｆｓ１，Ｖｏｆｓ２の２種類としているが、もちろん、より他種類としてもよい。閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓとしての電圧値の種類の数は、映像データ階調数（ビット数）と、信号線ドライバの対応ビット数に応じて決めればよい。
例えば映像データが８ビット階調の場合に６ビット対応の信号線ドライバを用いる場合は、残りの２ビット分を閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓの電圧で表現すればよい。この場合、閾値補正用基準電圧ＶｏｆｓとしてＶｏｆｓ１〜Ｖｏｆｓ４の４種類の電圧値を用いるようする。
【００５５】
以上、実施の形態について説明したが、本発明は上記例に限定されるものではない。例えば画素回路１０の構成は、図２のものに限定されず、多様な例が考えられる。閾値補正用基準電圧Ｖｏｆｓを用いた閾値補正動作が行われる画素回路構成であれば、本発明は適用できる。
【符号の説明】
【００５６】
１  有機ＥＬ素子、１０  画素回路、１１  水平セレクタ、１２  ドライブスキャナ、１３  ライトスキャナ、２０  画素アレイ部、８１−１〜８１−（ｎ）  出力値設定部、８２−１〜８２−（ｎ）  信号線ドライバ、Ｃｓ  保持容量、Ｔｓ  サンプリングトランジスタ、Ｔｄ  駆動トランジスタ
【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５】
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【図６】
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【図７】
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