(57)【要約】【課題】表示装置の駆動方式を改善して、ドライブトランジスタのソース／ドレイン間に加わる過大な電圧を抑制する。【解決手段】駆動部は、ライトスキャナ４と電源スキャナ６と信号セレクタ３とを有し、所定のシーケンスに従って制御信号及び映像信号を供給し且つ給電線ＶＬを高電位Ｖｃｃと低電位Ｖｓｓ２で切り換えて各画素２を駆動し、ドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧のバラツキを補正する閾電圧補正動作、映像信号の信号電位Ｖｓｉｇを保持容量Ｃｓに書き込む書込動作及び書き込まれた信号電位に応じて発光素子ＥＬを発光する発光動作を含む一連の動作を行う。電源スキャナ６は、給電線ＶＬに印加する高電位Ｖｃｃをレベルの異なる第１高電位と第２高電位で切リ替える事により、画素２の一連の動作でドライブトランジスタＴｒｄのソースＳとドレインに加わる電圧が絶縁耐圧を越えない様にする。【選択図】図２
2008286953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素アレイ部と駆動部とからなり、
前記画素アレイ部は、給電線と、行状の走査線と、列状の信号線と、各走査線と各信号線とが交差する部分に配された行列状の画素とを備え、
各画素は、少なくともサンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、発光素子と、保持容量とを備え、
前記サンプリングトランジスタは、その制御端が該走査線に接続し、その一対の電流端が該信号線と該ドライブトランジスタの制御端との間に接続し、
前記ドライブトランジスタは、ソース及びドレインとなる一対の電流端の一方が該発光素子に接続し、他方が給電線に接続し、
前記保持容量は該ドライブトランジスタの制御端と該ドライブトランジスタの一対の電流端の片方との間に接続しており、
前記駆動部は、各走査線に順次制御信号を供給するライトスキャナと、各給電線を順次高電位と低電位との間で切り換える電源スキャナと、信号電位と基準電位とが交互に切り換る映像信号を各信号線に供給する信号セレクタとを有し、所定のシーケンスに従って制御信号及び映像信号を供給し且つ給電線を高電位と低電位で切り換えて各画素を駆動し、以って該ドライブトランジスタの閾電圧のバラツキを補正する閾電圧補正動作、該信号電位を保持容量に書き込む書込動作及び書き込まれた信号電位に応じて該発光素子を発光する発光動作を含む一連の動作を行う表示装置であって、
前記電源スキャナは、該給電線に印加する高電位を該シーケンスに応じてレベルの異なる第１高電位と第２高電位で切リ替える事により、画素の一連の動作で該ドライブトランジスタのソースとドレインに加わる電圧が絶縁耐圧を越えない様にすることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記電源スキャナは、画素が発光動作を行う時給電線を第１高電位とし、画素が閾電圧補正動作を行う時給電線を第１高電位より低い第２高電位とすることを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項３】
前記電源スキャナは、画素の全ての動作で該ドライブトランジスタのソースとドレイン間に加わる電圧が飽和動作領域に入るように第１高電位及び第２高電位と低電位のレベルを設定することを特徴とする表示装置。
【請求項４】
前記電源スキャナは、シフトレジスタとその各段に接続された出力バッファとを備え、
前記シフトレジスタは、順次各段毎に切り換信号を生成し、
前記出力バッファは、電源ラインと接地ラインとの間に配され該切り換信号に応じて電源ライン側の第１又は第２高電位と接地ライン側の低電位を切り換えて対応する給電線に印加することを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
前記出力バッファは、電源ライン側に第１高電位と第２高電位が切り換わりながら供給される一方、これと対応して接地ライン側に第１低電位とこれより低い第２低電位が切り換わりながら供給されており、
該電源ラインと該接地ラインとの間に配された該出力バッファを構成するトランジスタのソースとドレイン間に加わる電圧が絶縁耐圧を越えない様にすることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記出力バッファは、電源ライン側で第１高電位から第２高電位に切り換った後、接地ライン側で第１低電位から第２低電位に切り換え、接地ライン側で第２低電位から第１低電位に戻った後、電源ライン側で第２高電位から第１高電位に戻すことを特徴とする請求項５記載の表示装置。
【請求項７】
画素アレイ部と駆動部とからなり、
前記画素アレイ部は、給電線と、行状の走査線と、列状の信号線と、各走査線と各信号線とが交差する部分に配された行列状の画素とを備え、
各画素は、少なくともサンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、発光素子と、保持容量とを備え、
前記サンプリングトランジスタは、その制御端が該走査線に接続し、その一対の電流端が該信号線と該ドライブトランジスタの制御端との間に接続し、
前記ドライブトランジスタは、ソース及びドレインとなる一対の電流端の一方が該発光素子に接続し、他方が給電線に接続し、
前記保持容量は該ドライブトランジスタの制御端と該ドライブトランジスタの一対の電流端の片方との間に接続しており、
前記駆動部は、各走査線に順次制御信号を供給するライトスキャナと、各給電線を順次高電位と低電位との間で切り換える電源スキャナと、信号電位と基準電位とが交互に切り換る映像信号を各信号線に供給する信号セレクタとを有し、所定のシーケンスに従って制御信号及び映像信号を供給し且つ給電線を高電位と低電位で切り換えて各画素を駆動し、以って該ドライブトランジスタの閾電圧のバラツキを補正する閾電圧補正動作、該信号電位を保持容量に書き込む書込動作及び書き込まれた信号電位に応じて該発光素子を発光する発光動作を含む一連の動作を行う表示装置の駆動方法であって、
前記電源スキャナは、該給電線に印加する高電位を該シーケンスに応じてレベルの異なる第１高電位と第２高電位で切リ替える事により、画素の一連の動作で該ドライブトランジスタのソースとドレインに加わる電圧が絶縁耐圧を越えないい様にすることを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項８】
請求項１に記載の表示装置を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素毎に配した発光素子を電流駆動して画像を表示する表示装置及びその駆動方法に関する。またかかる表示装置を用いた電子機器に関する。詳しくは、各画素回路内に設けた絶縁ゲート型電界効果トランジスタによって有機ＥＬなどの発光素子に通電する電流量を制御する、いわゆるアクティブマトリクス型の表示装置の駆動方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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５に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２５５８５６
【特許文献２】特開２００３−２７１０９５
【特許文献３】特開２００４−１３３２４０
【特許文献４】特開２００４−０２９７９１
【特許文献５】特開２００４−０９３６８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のアクティブマトリクス型平面自発光表示装置は、プロセス変動により発光素子を駆動するトランジスタ（ドライブトランジスタ）の閾電圧や移動度がばらついてしまう。また有機ＥＬデバイスの電流／電圧特性も経時的に変化する。この様なドライブトランジスタの特性ばらつきや有機ＥＬデバイスの特性変動は発光輝度に影響を与えてしまう。表示装置の画面全体にわたって発光輝度を均一に制御するため、各画素回路内で上述したドライブトランジスタや有機ＥＬデバイスの特性変動を補正する必要がある。従来からかかる補正機能を画素毎に備えた表示装置が提案されている。
【０００５】
ドライブトランジスタの閾電圧補正動作や移動度補正動作を安定的に行うため、各画素に形成された容量素子はなるべく容量値を大きくすることが好ましい。容量素子はドライブトランジスタなどと同様に薄膜素子で形成されており、容量素子の誘電体膜はドライブトランジスタのゲート絶縁膜と同層になっている。容量素子の大容量化を図るためには、誘電体膜を薄くする必要があり、必然的にゲート絶縁膜も薄くなる。このためドライブトランジスタのドレインとソース間の絶縁耐圧が低下する傾向になる。
【０００６】
一方、各画素回路で移動度補正動作や閾電圧補正動作を実行するためには、所定のシーケンスに従って各画素に供給する電源電圧を高低２レベルで切り換える必要がある。電源電圧のレベルを切り換える過程で、ドライブトランジスタのソース／ドレイン間に大きな電位差が生じ、場合によりドライブトランジスタの絶縁耐圧を超えてしまう恐れがある。この様な点から、従来はドライブトランジスタの絶縁耐圧をある程度確保する必要があり、容量素子の大容量化の妨げとなっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は表示装置の駆動方式を改善して、ドライブトランジスタのソース／ドレイン間に加わる電圧を抑制し、以って容量素子の大容量化を可能に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。即ち本発明にかかる表示装置は、画素アレイ部と駆動部とからなり、前記画素アレイ部は、給電線と、行状の走査線と、列状の信号線と、各走査線と各信号線とが交差する部分に配された行列状の画素とを備え、各画素は、少なくともサンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、発光素子と、保持容量とを備え、前記サンプリングトランジスタは、その制御端が該走査線に接続し、その一対の電流端が該信号線と該ドライブトランジスタの制御端との間に接続し、前記ドライブトランジスタは、ソース及びドレインとなる一対の電流端の一方が該発光素子に接続し、他方が給電線に接続し、前記保持容量は該ドライブトランジスタの制御端と該ドライブトランジスタの一対の電流端の片方との間に接続しており、前記駆動部は、各走査線に順次制御信号を供給するライトスキャナと、各給電線を順次高電位と低電位との間で切り換える電源スキャナと、信号電位と基準電位とが交互に切り換る映像信号を各信号線に供給する信号セレクタとを有し、所定のシーケンスに従って制御信号及び映像信号を供給し且つ給電線を高電位と低電位で切り換えて各画素を駆動し、以って該ドライブトランジスタの閾電圧のバラツキを補正する閾電圧補正動作、該信号電位を保持容量に書き込む書込動作及び書き込まれた信号電位に応じて該発光素子を発光する発光動作を含む一連の動作を行う表示装置であって、前記電源スキャナは、該給電線に印加する高電位を該シーケンスに応じてレベルの異なる第１高電位と第２高電位で切リ替える事により、画素の一連の動作で該ドライブトランジスタのソースとドレインに加わる電圧が絶縁耐圧を越えない様にすることを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、前記電源スキャナは、画素が発光動作を行う時給電線を第１高電位とし、画素が閾電圧補正動作を行う時給電線を第１高電位より低い第２高電位とする。又前記電源スキャナは、画素の全ての動作で該ドライブトランジスタのソースとドレイン間に加わる電圧が飽和動作領域に入るように第１高電位及び第２高電位と低電位のレベルを設定する。又前記電源スキャナは、シフトレジスタとその各段に接続された出力バッファとを備え、前記シフトレジスタは、順次各段毎に切り換信号を生成し、前記出力バッファは、電源ラインと接地ラインとの間に配され該切り換信号に応じて電源ライン側の第１又は第２高電位と接地ライン側の低電位を切り換えて対応する給電線に印加する。この場合、前記出力バッファは、電源ライン側に第１高電位と第２高電位が切り換わりながら供給される一方、これと対応して接地ライン側に第１低電位とこれより低い第２低電位が切り換わりながら供給されており、該電源ラインと該接地ラインとの間に配された該出力バッファを構成するトランジスタのソースとドレイン間に加わる電圧が絶縁耐圧を越えない様にする。又前記出力バッファは、電源ライン側で第１高電位から第２高電位に切り換った後、接地ライン側で第１低電位から第２低電位に切り換え、接地ライン側で第２低電位から第１低電位に戻った後、電源ライン側で第２高電位から第１高電位に戻す。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、給電線に印加する高電位を所定のシーケンスに従ってレベルの異なる第１高電位と第２高電位で切り換えている。これにより画素の一連の動作でドライブトランジスタのソースとドレインに過大な電圧が加わらないようにしている。これにより、ドライブトランジスタのソース／ドレイン間の絶縁耐圧を従来より下げることができる。換言すると、ドライブトランジスタのゲート絶縁膜を薄膜化できるので、これに合わせて保持容量の誘電体膜も薄くなるため、その大容量化が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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（信号ライン）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（電源ライン）ＶＬとを備えている。なお本例は、各画素２にＲＧＢ三原色のいずれかが割り当てられており、カラー表示が可能である。但しこれに限られるものではなく、単色表示のデバイスも含む。駆動部は、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ＶＬに第１電位と第２電位で切り換る電源電圧を供給する電源スキャナ６と、この線順次走査に合わせて列状の信号線ＳＬに駆動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。
【００１１】
図２は、図１に示した表示装置に含まれる画素２の具体的な構成及び結線関係を示す回路図である。図示するように、この画素２は有機ＥＬデバイスなどで代表される発光素子ＥＬと、サンプリングトランジスタＴｒ１と、ドライブトランジスタＴｒｄと、保持容量Ｃｓとを含む。サンプリングトランジスタＴｒ１は、その制御端（ゲート）が対応する走査線ＷＳに接続し、一対の電流端（ソース及びドレイン）の片方が対応する信号線ＳＬに接続し、他方がドライブトランジスタＴｒｄの制御端（ゲートＧ）に接続する。ドライブトランジスタＴｒｄは、一対の電流端（ソースＳ及びドレイン）の一方が発光素子ＥＬに接続し、他方が対応する給電線ＶＬに接続している。本例では、ドライブトランジスタＴｒｄがＮチャネル型であり、そのドレインが給電線ＶＬに接続する一方、ソースＳが出力ノードとして発光素子ＥＬのアノードに接続している。発光素子ＥＬのカソードは所定のカソード電位Ｖｃａｔｈに接続している。保持容量ＣｓはドライブトランジスタＴｒｄの片方の電流端であるソースＳと制御端であるゲートＧの間に接続している。
【００１２】
かかる構成において、サンプリングトランジスタＴｒ１は走査線ＷＳから供給された制御信号に応じて導通し、信号線ＳＬから供給された信号電位をサンプリングして保持容量Ｃｓに保持する。ドライブトランジスタＴｒｄは、第１電位（高電位Ｖｃｃ）にある給電線ＶＬから電流の供給を受け保持容量Ｃｓに保持された信号電位に応じて駆動電流を発光素子ＥＬに流す。ライトスキャナ４は、信号線ＳＬが信号電位にある時間帯にサンプリングトランジスタＴｒ１を導通状態にするため、所定のパルス幅の制御信号を制御線ＷＳに出力し、以って保持容量Ｃｓに信号電位を保持すると同時にドライブトランジスタＴｒｄの移動度μに対する補正を信号電位に加える。この後ドライブトランジスタＴｒｄは保持容量Ｃｓに書き込まれた信号電位Ｖｓｉｇに応じた駆動電流を発光素子ＥＬに供給し、発光動作に入る。
【００１３】
本画素回路２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６は、サンプリングトランジスタＴｒ１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ＶＬを第１電位（高電位Ｖｃｃ）から第２電位（低電位Ｖｓｓ２）に切り換える。またライトスキャナ４は同じくサンプリングトランジスタＴｒ１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トランジスタＴｒ１を導通させて信号線ＳＬから基準電位Ｖｓｓ１をドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧに印加すると共にドライブトランジスタＴｒｄのソースＳを第２電位（Ｖｓｓ２）にセットする。電源スキャナ６は第２タイミングの後の第３タイミングで給電線ＶＬを第２電位Ｖｓｓ２から第１電位Ｖｃｃに切り換えて、ドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖｔｈに相当する電圧を保持容量Ｃｓに保持する。かかる閾電圧補正機能により、本表示装置は画素毎にばらつくドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖｔｈの影響をキャンセルすることができる。
【００１４】
本画素回路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Ｃｓに信号電位Ｖｓｉｇが保持された段階で走査線ＷＳに対する制御信号の印加を解除し、サンプリングトランジスタＴｒ１を非道通状態にしてドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧを信号線ＳＬから電気的に切り離し、以ってドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位変動にゲートＧの電位が連動し、ゲートＧとソースＳ間の電圧Ｖｇｓを一定に維持することができる。
【００１５】
本発明の特徴事項として、電源スキャナ６は、給電線ＶＬに印加する高電位Ｖｃｃを所定のシーケンスに応じてレベルの異なる第１高電位と第２高電位で切り換えることにより、画素２の一連の動作でドライブトランジスタＴｒｄのソースＳとドレインＤの間に加わる電圧が絶縁耐圧を超えないようにしている。図２に示した実施形態では、第１高電位がＶｃｃに相当し、第２高電位はこれより低いレベルとなっている。本明細書ではこの第２高電位をＶｃｃ２で表す。具体的な動作では、電源スキャナ６は、画素２が発光動作を行うとき給電線ＶＬを第１高電位Ｖｃｃとし、画素２が閾電圧補正動作を行うとき給電線ＶＬを第１高電位Ｖｃｃよりも低い第２高電位Ｖｃｃ２としている。電源スキャナ６は、画素２の閾電圧補正動作、移動度補正動作、信号電位書込動作及び発光動作を含む全ての動作で、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳとドレインＤの間に加わる電圧が飽和動作領域に入るように、第１高電位Ｖｃｃ及び第２高電位Ｖｃｃ２と低電位Ｖｓｓ２のレベルを設定している。
【００１６】
図３は、図２に示した画素回路２の動作説明に供するタイミングチャートである。但しこのタイミングチャートは参考例であり、電源スキャナ６が給電線ＶＬに供給する電位は３レベルでなく高電位Ｖｃｃと低電位Ｖｓｓ２の２レベルとなっている。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ＶＬの電位変化及び信号線ＳＬの電位変化を表している。またこれらの電位変化と並行に、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ及びソースＳの電位変化も表してある。図３のタイミングチャートに示すように、画素は前のフィールドの発光期間から当該フィールドの非発光期間に入り、そのあと当該フィールドの発光期間となる。この非発光期間で準備動作、閾電圧補正動作、信号書込動作、移動度補正動作などを行う。
【００１７】
前フィールドの発光期間では、給電線ＶＬが高電位Ｖｃｃにあり、ドライブトランジスタＴｒｄが駆動電流Ｉｄｓを発光素子ＥＬに供給している。駆動電流Ｉｄｓは高電位Ｖｃｃにある給電線ＶＬからドライブトランジスタＴｒｄを介して発光素子ＥＬを通り、カソードラインに流れ込んでいる。
【００１８】
続いて当該フィールドの非発光期間に入るとまずタイミングＴ１で給電線ＶＬを高電位Ｖｃｃから低電位Ｖｓｓ２に切り換える。これにより給電線ＶＬはＶｓｓ２まで放電され、さらにドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位はＶｓｓ２まで下降する。これにより発光素子ＥＬのアノード電位（即ちドライブトランジスタＴｒｄのソース電位）は逆バイアス状態となるため、駆動電流が流れなくなり消灯する。またドライブトランジスタのソースＳの電位降下に連動してゲートＧの電位も降下する。
【００１９】
続いてタイミングＴ２になると、走査線ＷＳを低レベルから高レベルに切り換えることで、サンプリングトランジスタＴｒ１が導通状態になる。この時信号線ＳＬは基準電位Ｖｓｓ１にある。よってドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位は導通したサンプリングトランジスタＴｒ１を通じて信号線ＳＬの基準電位Ｖｓｓ１となる。この時ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位はＶｓｓ１よりも十分低い電位Ｖｓｓ２にある。この様にしてドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧとソースＳとの間の電圧ＶｇｓがドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖｔｈより大きくなるように、初期化される。タイミングＴ１からタイミングＴ３までの期間Ｔ１‐Ｔ３はドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖｇｓを予めＶｔｈ以上に設定する準備期間である。
【００２０】
この後タイミングＴ３になると、給電線ＶＬが低電位Ｖｓｓ２から高電位Ｖｃｃに遷移し、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位が上昇を開始する。やがてドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖｇｓが閾電圧Ｖｔｈとなった所で電流がカットオフする。この様にしてドライブトランジスタＴｒｄの閾電圧Ｖｔｈに相当する電圧が保持容量Ｃｓに書き込まれる。これが閾電圧補正動作である。この時電流がもっぱら保持容量Ｃｓ側に流れ、発光素子ＥＬには流れないようにするため、発光素子ＥＬがカットオフとなるようにカソード電位Ｖｃａｔｈを設定しておく。
【００２１】
タイミングＴ４では走査線ＷＳがハイレベルからローレベルに戻る。換言すると、走査線ＷＳに印加された第一のパルスが解除され、サンプリングトランジスタはオフ状態になる。以上の説明から明らかなように、第一パルスは閾電圧補正動作を行うために、サンプリングトランジスタＴｒ１のゲートに印加される。
【００２２】
この後信号線ＳＬが基準電位Ｖｓｓ１から信号電位Ｖｓｉｇに切り換る。続いてタイミングＴ５で走査線ＷＳが再びローレベルからハイレベルに立上る。換言すると第二のパルスがサンプリングトランジスタＴｒ１のゲートに印加される。これによりサンプリングトランジスタＴｒ１は再びオンし、信号線ＳＬから信号電位Ｖｓｉｇをサンプリングする。よってドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位は信号電位Ｖｓｉｇになる。ここで発光素子ＥＬは始めカットオフ状態（ハイインピーダンス状態）にあるためドライブトランジスタＴｒｄのドレインとソースの間に流れる電流は専ら保持容量Ｃｓと発光素子ＥＬの等価容量に流れ込み充電を開始する。この後サンプリングトランジスタＴｒ１がオフするタイミングＴ６までに、ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位はΔＶだけ上昇する。この様にして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Ｃｓに書き込まれる共に、移動度補正用の電圧ΔＶが保持容量Ｃｓに保持された電圧から差し引かれる。よってタイミングＴ５からタイミングＴ６まで期間Ｔ５‐Ｔ６が信号書込期間＆移動度補正期間となる。換言すると、走査線ＷＳに第二パルスが印加されると、信号書込動作及び移動度補正動作が行われる。信号書込期間＆移動度補正期間Ｔ５‐Ｔ６は、第二パルスのパルス幅に等しい。即ち第二パルスのパルス幅が移動度補正期間を規定している。
【００２３】
この様に信号書込期間Ｔ５‐Ｔ６では信号電にＶｓｉｇの書込みと補正量ΔＶの調整が同時に行われる。Ｖｓｉｇが高いほどドライブトランジスタＴｒｄが供給する電流Ｉｄｓは大きくなり、ΔＶの絶対値も大きくなる。従って発光輝度レベルに応じた移動度補正が行われる。Ｖｓｉｇを一定とした場合、ドライブトランジスタＴｒｄの移動度μが大きいほどΔＶの絶対値が大きくなる。換言すると移動度μが大きいほど保持容量Ｃｓに対する負帰還量ΔＶが大きくなるので、画素毎の移動度μのばらつきを取り除くことができる。
【００２４】
最後にタイミングＴ６になると、前述したように走査線ＷＳが低レベル側に遷移し、サンプリングトランジスタＴｒ１はオフ状態となる。これによりドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧは信号線ＳＬから切り離される。同時にドレイン電流Ｉｄｓが発光素子ＥＬを流れ始める。これにより発光素子ＥＬのアノード電位は駆動電流Ｉｄｓに応じて上昇する。発光素子ＥＬのアノード電位の上昇は、即ちドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位上昇に他ならない。ドライブトランジスタＴｒｄのソースＳの電位が上昇すると、保持容量Ｃｓのブートストラップ動作によりドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧの電位も連動して上昇する。ゲート電位の上昇量はソース電位の上昇量に等しくなる。ゆえに発光期間中ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖｇｓは一定に保持される。このＶｇｓの値は信号電位Ｖｓｉｇに閾電圧Ｖｔｈ及び移動量μの補正をかけたものとなっている。ドライブトランジスタＴｒｄは、飽和領域で動作する。即ちドライブトランジスタＴｒｄは、ゲートＧ／ソースＳ間電圧Ｖｇｓに応じた駆動電流Ｉｄｓを供給する。このＶｇｓの値は信号電位Ｖｓｉｇに閾電圧Ｖｔｈ及び移動量μの補正をかけたものとなっている。
【００２５】
図３に示した参考例では、ライトスキャナ４は１Ｈ内で２回制御信号のパルスを出力している。画素２は１回目のパルスに応答して閾電圧補正を行い、２回目のパルスに応じて信号電位書込動作と移動度補正動作を同時に行っている。一方電源スキャナ６が給電線ＤＳに供給する電源電圧は高電位Ｖｃｃと低電位Ｖｓｓ２の二値を用い、閾電圧補正動作を開始するときはタイミングチャートに示すようにドライブトランジスタＴｒｄのソースＳは低電位Ｖｓｓ２となり、ドレインは高電位Ｖｃｃになる。動作の関係上、高電位Ｖｃｃと低電位Ｖｓｓ２の電位差は１５Ｖ以上に達する。
【００２６】
一方、パネルの高精細化が進むにつれ、１画素当たりの面積は小さくなり、これに応じて１画素当たりの保持容量Ｃｓの容量値が小さくなる。保持容量Ｃｓの容量値が小さくなると、これに比例して移動度補正時間が短くなるので、移動度補正時間のばらつきに対するマージンが低下し、画面上に走査線に沿った筋などが発生してしまう。
【００２７】
この対策として、保持容量の誘電体膜を薄くして、その大容量化を図ることが考えられる。一般に画素回路を構成する保持容量やトランジスタは薄膜プロセスを用いて同時に形成される。保持容量Ｃｓの誘電体膜とトランジスタのゲート絶縁膜は同層となっている。保持容量Ｃｓの大容量化のため誘電体膜を薄くしようとすると、必然的にドライブトランジスタのゲート絶縁膜も薄くしなければならず、ドライブトランジスタの耐圧が低下してしまう。特にドライブトランジスタＴｒｄのソース／ドレイン間耐圧は１２Ｖ程度に低下してしまう。図１及び図２に示した表示装置は２個のトランジスタで複雑な補正動作を行うため、画素に供給する電源電圧を高電位と低電位で交互に切り換えており、ドライブトランジスタのソース／ドレイン間には最悪１５Ｖ以上の電圧が印加されてしまう。従って保持容量を大容量化すると、ドライブトランジスタＴｒｄのソース／ドレイン間耐圧の許容値を超えて、電圧が印加される危険性があり、このままではドライブトランジスタＴｒｄのゲート絶縁膜薄膜化ひいては保持容量Ｃｓの大容量化が難しい。
【００２８】
図４は、同じく図１及び図２に示した表示装置の動作説明に供するタイミングチャートである。このタイミングチャートは本発明の実施形態を表しており、理解を容易にするため図３に示した参考例のタイミングチャートと同様の表記を採用している。図示するように、本実施形態では給電線ＶＬに印加する電圧を参考例の２値（Ｖｃｃ，Ｖｓｓ２）から３値（Ｖｃｃ，Ｖｃｃ２，Ｖｓｓ２）へと変更している。ここで新たに追加した電位Ｖｃｃ２は、参考例で用いた高電位Ｖｃｃと低電位Ｖｓｓ２の中間電位である。新たに追加した中間電位Ｖｃｃ２が給電線ＶＬに印加されている期間で、閾電圧補正動作、信号電位書込動作及び移動度補正動作を行い、その後サンプリングトランジスタＴｒ１がオフして発光期間になった後給電線ＶＬを高電位Ｖｃｃまで引き上げる。これによりドライブトランジスタＴｒｄのソース／ドレイン間に印加される耐圧を１２Ｖ以下とし、ゲート絶縁膜の薄膜化を可能にする。
【００２９】
図４のタイミングチャートに示すように、各画素はタイミングＴ１から非発光期間に入り、タイミングＴ６の後発光期間に切り換る。この非発光期間Ｔ１‐Ｔ６の中で、前半は給電線ＶＬが低電位Ｖｓｓ２にある。後半の閾電圧補正期間Ｔ３‐Ｔ４や信号電位書込み期間Ｔ５‐Ｔ６に入ると、給電線ＶＬは中間電位Ｖｃｃ２まで上がる。その後発光期間に入ると給電線ＶＬは高電位Ｖｃｃまでさらに上がる。この給電線ＶＬの電位は、ドライブトランジスタＴｒｄのドレインＤ側に印加される。
【００３０】
一方ドライブトランジスタＴｒｄのソース電位に着目すると、非発光期間Ｔ１‐Ｔ３で最も低くなる。このとき給電線ＶＬも低電位Ｖｓｓ２にあるため、絶縁耐圧を超える恐れはない。続いて補正期間Ｔ３‐Ｔ６になると、ソース電位は若干上昇するがドレイン側が高電位に切り換る。このとき中間電位Ｖｃｃ２ではなく参考例のように高電位Ｖｃｃとすると、ドライブトランジスタの耐圧を超える恐れがある。そこで本発明では給電線ＶＬの電位を中間電位Ｖｃｃ２としている。その後発光期間に入ると給電線ＶＬは高電位Ｖｃｃになるが、このときにはブートストラップ動作でドライブトランジスタのソース電位も大きく上昇している。従ってドライブトランジスタＴｒｄのドレイン／ソース間電圧が絶縁耐圧を超える恐れが無い。
【００３１】
以上の説明から明らかなように、ドライブトランジスタＴｒｄのソース／ドレイン間電圧が絶縁耐圧を超える危険性が最も高い期間は、閾電圧補正期間や移動度補正期間である。そこでこれらの補正動作を行う期間は、給電線ＶＬを中間電位Ｖｃｃ２で抑えることにより、過大な電圧が絶縁耐圧を超えてドライブトランジスタのソース／ドレイン間に印加されることを防いでいる。換言するとドライブトランジスタＴｒｄの絶縁耐圧を参考例に比べて低くすることができ、その分ゲート絶縁膜の薄膜化ひいては保持容量の大容量化を達成することができる。
【００３２】
引き続き図５〜図８を参照して、本発明にかかる表示装置の動作を詳細に説明する。図５は、準備期間Ｔ２‐Ｔ３における画素の電位状態を示している。この準備期間では信号線ＳＬを基準電位Ｖｓｓ１にしておき、サンプリングトランジスタＴｒ１をオンする。これによりドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧに基準電位Ｖｓｓ１が書き込まれる。一方給電線は低電位Ｖｓｓ２にあり、これはＶｓｓ１に対してＶｔｈ分よりさらに低い値であるので、ドライブトランジスタＴｒｄはオン状態にあり、そのソース電位もＶｓｓ２となる。この様にして準備期間Ｔ２‐Ｔ３では、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧ及びソースＳがそれぞれＶｓｓ１及びＶｓｓ２に初期化される。その際、ドライブトランジスタＴｒｄのドレイン及びソースは共にＶｓｓ２であり、電位差は０Ｖである。
【００３３】
図６は閾電圧補正期間Ｔ３‐Ｔ４における画素の電位状態を表している。この閾電圧補正期間になると、電源電圧をＶｃｃ２まで上げ閾電圧補正動作を実行する。ドライブトランジスタＴｒｄにはＶｇｓに比例してドレイン電流Ｉｄｓが流れ、ドライブトランジスタＴｒｄがカットオフするまでソース電位は上昇する。ここで参考例では高電位Ｖｃｃと低電位Ｖｓｓ２の電位差が１５Ｖ以上であったが、本実施形態ではＶｃｃ２とＶｓｓ２の電位差は１２Ｖ以下となるように設定する。ここでドライブトランジスタＴｒｄのゲート電位であるＶｓｓ１は前述したようにＶｓｓ２＋Ｖｔｈより多少大きい程度であるので、ドライブトランジスタＴｒｄはＶｃｃ２に対して飽和領域で動作している。
【００３４】
図７は移動度補正期間Ｔ５‐Ｔ６における画素の電位状態を表している。前述した閾電圧補正動作が終わると一旦サンプリングトランジスタＴｒ１をオフし、信号線ＳＬを信号電位Ｖｓｉｇに書き換えた後、再びサンプリングトランジスタＴｒ１をオンする。これによりドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧに対して信号電位Ｖｓｉｇを書込みつつ、ドレイン電流Ｉｄｓを保持容量Ｃｓに負帰還することで移動度補正動作を行っている。このとき電源電圧は中間のＶｃｃ２のままである。一般的に信号セレクタの電圧設定の関係で、Ｖｓｉｇの電位はＶｓｓ１＋５Ｖ程度に設定している。上記によりＶｃｃ２＝Ｖｓｓ２＋１２＝Ｖｓｓ１−Ｖｔｈ＋１２≒Ｖｓｓ１＋１０となり（ただしＶｔｈは２Ｖとする）、Ｖｃｃ２＞Ｖｓｉｇであるので、この移動度補正動作中ドライブトランジスタＴｒｄは常に飽和領域で動作している。移動度補正動作を正確に行うためには、ドライブトランジスタＴｒｄは飽和領域で動作する必要があり、本発明では正確な動作がなされている。
【００３５】
図８は発光期間における画素の電位状態を表している。サンプリングトランジスタＴｒ１をオフして移動度補正動作を終了した後、画素の電源電圧をＶｃｃに上昇させる。サンプリングトランジスタＴｒ１をオフすると、ドライブトランジスタＴｒｄのゲートＧのインピーダンスは高くなるので、発光素子ＥＬのアノード電位（即ちドライブトランジスタＴｒｄのソース電位）はドレイン電流Ｉｄｓに依存して上昇し、これに合わせてゲートＧの電位もブートストラップする。ここで白表示の場合では、ソース電位が５Ｖ以上上昇してしまう。そのため電源電圧が中間のＶｃｃ２のままであると、Ｖｇ（ゲート電位）＞Ｖｃｃ２＋Ｖｔｈとなってしまい、ドライブトランジスタＴｒｄが線形駆動になってしまう恐れがある。線形駆動では画質ユニフォーミティが低下してしまう。そこで本発明では発光期間において電源電圧Ｖｃｃが、Ｖｇ＜Ｖｃｃ＋Ｖｔｈを満たすように設定している。これにより発光期間中ドライブトランジスタＴｒｄは飽和領域で動作し、高いユニフォーミティを得ることができる。但しこの高電位ＶｃｃはドライブトランジスタＴｒｄのソース／ドレイン間電圧が１２Ｖ以内となるような設定にする。
【００３６】
以上により本発明では全ての動作においてドライブトランジスタＴｒｄのソース／ドレイン間電圧を許容耐圧の１２Ｖ以下に抑えることができ、ゲート絶縁膜薄膜化などのプロセスが適用できるようになり、更なる高精細化が可能になる。
【００３７】
図９は、図１及び図２に示した表示装置に含まれる電源スキャナの構成を示す部分回路図である。電源スキャナはシフトレジスタとその各段に接続した出力バッファとで構成されている。シフトレジスタは線順次走査に同期して各段ごとに順次パルスを出力する。出力バッファはシフトレジスタの各段ごとに配されている。図９は一段分の出力バッファを示している。この出力バッファは電源電圧ラインとＧＮＤ電圧ラインとの間に配されたインバータからなる。このインバータは一対のＰチャネルトランジスタＴｒＰ及びＮチャネルトランジスタＴｒＮからなり、入力側がシフトレジスタの各段に対応し、出力側は対応する給電線に接続している。
【００３８】
電源電圧ラインには外部のパルス電源からＶｃｃとＶｃｃ２の２レベルに変化する電源パルスが供給される。ＧＮＤ接地ラインはＶｓｓ２に固定されている。インバータは入力信号がローベルのときＰチャネルトランジスタＴｒＰが導通し、電源電圧ラインに供給されたＶｃｃまたはＶｃｃ２の電位を出力する。一方入力信号がハイレベルになるとＮチャネルトランジスタＴｒＮが導通し低電位Ｖｓｓ２を出力側の給電線に供給する。この様にして入力信号のローレベルとハイレベルの切り換えタイミングに応じて、出力側に所定のシーケンスで第１高電位Ｖｃｃ、第２高電位Ｖｃｃ２、低電位Ｖｓｓ２が供給される。
【００３９】
図１０は、図９に示した出力バッファの変形例を表している。理解を容易にするため対応する部分には対応する参照番号を付してある。異なる点は出力バッファを構成するインバータのＧＮＤ電圧ライン（接地ライン）に、第１低電位Ｖｓｓ３とこれより低い第２低電位Ｖｓｓ２が切り換りながら外部のパルス電源から供給されている。この様に電源電圧ライン側の高電位をＶｃｃとＶｃｃ２で切り換えると同時に、ＧＮＤ電圧ライン側の低電位もＶｓｓ３とＶｓｓ２で切り換えることにより、出力バッファを構成するトランジスタＴｒＰ，ＴｒＮのソースとドレイン間に加わる電圧が絶縁耐圧を超えないようにしている。この様にすることで、画素アレイ部側のトランジスタと周辺駆動部に含まれる電源スキャナのトランジスタを、同一の薄膜プロセスで集積形成することができる。
【００４０】
図１１は図９に示した出力バッファの動作説明に示すタイミングチャートである。前述したように電源電圧は所定のシーケンスに従ってＶｃｃ２とＶｃｃの間で切り換る。出力バッファを構成するインバータは入力パルスに応じて動作し、電源電圧側のＶｃｃまたはＶｃｃ２と接地ライン側のＶｓｓ２を適宜選択し、出力パルスとして対応する給電線に供給する。図示するように、電源電圧パルスと入力パルスは所定の関係で位相調整されており、その結果出力パルスは非発光期間で低電位Ｖｓｓ２となり、閾電圧補正期間や信号書込み期間では中間のＶｃｃ２となり、発光期間では高電位Ｖｃｃに順次切り換っていく。
【００４１】
図１２は、図１０に示した出力バッファの動作説明に供するタイミングチャートである。理解を容易にするため、図１１に示したタイミングチャートと同様の表記を採用している。前述したように、電源電圧はＶｃｃ２とＶｃｃとの間で切り換る。これに合わせてＧＮＤ電圧（接地電圧）はＶｓｓ２とＶｓｓ３との間で切り換る。具体的には、電源ライン側で第１高電位Ｖｃｃ２から第２高電位Ｖｃｃ２に切り換った後、接地ライン側で第１低電位Ｖｓｓ３から第２低電位Ｖｓｓ２に切り換え、接地ライン側で第２低電位Ｖｓｓ２から第１低電位Ｖｓｓ３に戻った後、電源ライン側で第２高電位Ｖｃｃ２から第１高電位Ｖｃｃに戻している。かかる電位設定により、インバータを構成するＰチャネルトランジスタやＮチャネルトランジスタのソースとドレイン間に過剰な電圧が加わらないようにしている。
【００４２】
図１３は、図１０に示した出力バッファの動作説明に供するタイミングチャートである。理解を容易にするため、図１２に示したタイミングチャートと同様の表記を採用している。異なる点は、入力パルスの立ち上りタイミングが図１２の実施例に比べて前方にシフトしていることである。この設定でも、インバータを構成するＰチャネルトランジスタやＮチャネルトランジスタのソースとドレイン間に過剰な電圧が加わらないようにできる。
【００４３】
本発明にかかる表示装置は、図１４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ー部（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ー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。
【００４４】
本発明にかかる表示装置は、図１５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。
【００４５】
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駆動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。
【００４６】
図１６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。
【００４７】
図１７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。
【００４８】
図１８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。
【００４９】
図１９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。
【００５０】
図２０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。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】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２】図１に示した表示装置に組み込まれる画素の一例を示す回路図である。
【図３】図１及び図２に示した表示装置の動作説明に供する参考タイミングチャートである。
【図４】図１及び図２に示した表示装置の実施形態の動作説明に供するタイミングチャートである。
【図５】図１及び図２に示した表示装置の動作説明に供する回路図である。
【図６】同じく動作説明に供する回路図である。
【図７】同じく動作説明に供する回路図である。
【図８】同じく動作説明に供する回路図である。
【図９】図１及び図２に示した表示装置に含まれる電源スキャナの構成を示す部分図である。
【図１０】同じく電源スキャナの別の例を示す部分図である。
【図１１】図９に示した電源スキャナの動作説明に供するタイミングチャートである。
【図１２】図１０に示した電源スキャナの動作説明に供するタイミングチャートである。
【図１３】図１０に示した電源スキャナの動作説明に供する別のタイミングチャートである。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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。
【図２０】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。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・画素アレイ部、２・・・画素、３・・・水平セレクタ、４・・・ライトスキャナ、６・・・電源スキャナ、Ｔｒ１・・・サンプリングトランジスタ、Ｔｒｄ・・・ドライブトランジスタ、Ｃｓ・・・保持容量、ＥＬ・・・発光素子、ＷＳ・・・走査線、ＶＬ・・・給電線、ＳＬ・・・信号線
【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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【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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