(57)【要約】【課題】より少ない個数の画素制御用素子構成によって、素子ばらつきを抑えた階調駆動精度の良い表示素子及び表示装置を提供する。【解決手段】表示素子は、画素部１１の選択を行うｎｃｈ−ＴＦＴ６ａ及び印加電流に応じた発光を行う有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ９ａと、信号線１２ａに接続されかつ画素領域外部に設けられた、画素列に共有のｐｃｈ−ＴＦＴ１０ａと、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ９ａを駆動すべく保持容量Ｃ７ａ及びｐｃｈ−ＴＦＴ８ａを有する駆動部とを備える。駆動部は、画素走査選択時に、信号線１２ａから印加された電流信号データに基いてｐｃｈ−ＴＦＴ１０ａにより変換され、かつｎｃｈ−ＴＦＴ６ａを通して保持容量Ｃ７ａにて保持された電圧値に応じて、ｐｃｈ−ＴＦＴ８ａにて電流供給線１３ａによる電流経路によって有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ９ａに印加電流を流す。【選択図】  図１
2004219666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、
上記第１の電極と交差する第２の電極と、
第３の電極と、
上記第１の電極と第２の電極との各交差部に対応して設けられる各画素において、該画素の選択を行う選択画素回路、及び印加電流に応じた発光を行う電気光学素子と、
上記第２の電極に接続されかつ画素領域外部に設けられた、画素列に共有の電流電圧変換回路と、
上記電気光学素子を駆動すべく電圧保持部と能動素子とを有する駆動部とを備え、
上記駆動部は、上記第１の電極及び選択画素回路を介しての画素走査選択時に、上記第２の電極から印加された電流信号データに基いて上記電流電圧変換回路により変換され、かつ上記選択画素回路を通して電圧保持部にて保持された電圧値に応じて、上記能動素子にて第３の電極による電流経路によって上記電気光学素子に印加電流を流すことを特徴とする表示素子。
【請求項２】
前記電流電圧変換回路の一方の端子が第２の電極である信号線に接続され、他方の端子が前記電気光学素子へ電流を供給する第３の電極に接続されていることを特徴とする請求項１記載の表示素子。
【請求項３】
画素走査選択時には、
前記第３の電極から前記電気光学素子に至る電流経路における電流負荷と、前記第２の電極から前記電流電圧変換回路を経由して上記第３の電極に至る電流経路における電流負荷との比率が、所定値に設定されることを特徴とする請求項２記載の表示素子。
【請求項４】
駆動信号発生部、画像信号出力部、選択信号出力部及び電流供給部からなるドライバ部と、表示部とを備え、
上記表示部には、
第１の電極と、
上記第１の電極と交差する第２の電極と、
第３の電極と、
上記第１の電極と第２の電極との各交差部に対応して設けられる各画素において、該画素の選択を行う選択画素回路、及び印加電流に応じた発光を行う電気光学素子と、
上記第２の電極に接続されかつ画素領域外部に設けられた、画素列に共有の電流電圧変換回路と、
上記電気光学素子を駆動すべく電圧保持部と能動素子とを有する駆動部とを備え、
上記駆動部は、上記第１の電極及び選択画素回路を介しての画素走査選択時に、上記第２の電極から印加された電流信号データに基いて上記電流電圧変換回路により変換され、かつ上記選択画素回路を通して電圧保持部にて保持された電圧値に応じて、上記能動素子にて第３の電極による電流経路によって上記電気光学素子に印加電流を流す表示素子を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項５】
前記表示素子は、
前記電流電圧変換回路の一方の端子が第２の電極である信号線に接続され、他方の端子が前記電気光学素子へ電流を供給する第３の電極に接続されていることを特徴とする請求項４記載の表示装置。
【請求項６】
前記表示素子では、
画素走査選択時には、
前記第３の電極から前記電気光学素子に至る電流経路における電流負荷と、前記第２の電極から前記電流電圧変換回路を経由して上記第３の電極に至る電流経路における電流負荷との比率が、所定値に設定されることを特徴とする請求項５記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流駆動型の電気光学素子を用いた表示素子及び表示装置に関するものであり、特に、画素構成及び同構成における階調駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子として代表的な有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子を用いた表示装置、及び発光ダイオード等を発光素子として用いた表示装置においては、アナログ階調駆動とデジタル階調駆動との二通りの階調駆動方法が用いられている。
【０００３】
前者のアナログ階調駆動による階調駆動方法は、電流ドライバによる電流信号データにより、所定の輝度出力となる電気光学素子電流を得るための電圧条件を画素記憶部に保持することによって階調表示を行う手法であり、この時の画素回路は３個ないし４個のＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：薄膜トランジスタ）回路から構成される。例えば、特許文献１にて開示される画素構成においては、隣接する行の２画素に共通の電流電圧変換回路を設け、平均的には１画素当たり３個のＴＦＴで画素回路が構成されており、ばらつきを抑えたＥＬ表示装置を提供している。
【０００４】
一方、後者のデジタル階調駆動による階調駆動方法は、電圧ドライバによる電圧信号データにより、所定の輝度出力となる電気光学素子電流を得るための電圧条件を画素記憶部に保持することによって階調表示を行う手法であり、画素回路は２個ないし３個のＴＦＴ回路によって構成される。
【０００５】
以上に掲げるように、それぞれの階調駆動方法に応じた画素回路構成によるエレクトロルミネセンス表示装置が提供されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２１５０９３号公報（平成１４年７月３１日公開）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、素子を流れる電流に依存して発光する、例えば有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子及び発光ダイオード等の電気光学素子を発光源とする表示装置においては、電流データ信号の制御手法により、電流信号に比例した発光素子輝度を精度良く得ることができるため、画素をアナログ階調駆動することができる。
【０００８】
しかしながら、従来のアナログ階調駆動方式の階調駆動を行う際の画素構成としては、図１３に示すように、行選択用ＴＦＴ１０１、電流制御用ＴＦＴ１０２、及び電気光学素子制御用ＴＦＴ１０３のように、通常、３個以上のＴＦＴ素子が画素内に設けられている。
【０００９】
一方、デジタル階調駆動において電圧データ信号により電気光学素子の点灯・非点灯を制御する方式においては、少なくとも画素内には行選択用ＴＦＴと電気光学素子制御用ＴＦＴとの２個のＴＦＴで構成することができる。
【００１０】
しかしながら、この画素構成では、素子の特性ばらつきのため精度の良いアナログ階調駆動が困難であることから、二値デジタル階調駆動が通常用いられる。
【００１１】
また、画素開口率の面では、前述の電流制御型の階調駆動方式は、後述の電圧制御型の階調駆動方式よりも画素領域内でＴＦＴ素子領域を小さくすることができないため不利である。高画素開口率で画素を構成する程、同じ発光輝度を得る場合でも、より低電圧、高発光効率な電気的条件で素子を駆動することができるため、電力消費や素子寿命の面からも画素内のＴＦＴ回路をできるだけ少ない数で構成し、高い画素開口率である方が望まれる。
【００１２】
さらに、画素内により多くのＴＦＴ素子を設けた場合、各ＴＦＴ素子相互間の特性ばらつきにより、動作マージンが狭くなったり、面内輝度ばらつきを抑えたりすることが困難になるため、少数のＴＦＴで構成された画素回路でばらつきの影響をできるだけ小さくなるようにすることが望まれる。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、より少ない個数の画素制御用素子構成によって、素子ばらつきを抑えた階調駆動精度の良い表示素子及び表示装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の表示素子は、上記課題を解決するために、第１の電極と、上記第１の電極と交差する第２の電極と、第３の電極と、上記第１の電極と第２の電極との各交差部に対応して設けられる各画素において、該画素の選択を行う選択画素回路、及び印加電流に応じた発光を行う電気光学素子と、上記第２の電極に接続されかつ画素領域外部に設けられた、画素列に共有の電流電圧変換回路と、上記電気光学素子を駆動すべく電圧保持部と能動素子とを有する駆動部とを備え、上記駆動部は、上記第１の電極及び選択画素回路を介しての画素走査選択時に、上記第２の電極から印加された電流信号データに基いて上記電流電圧変換回路により変換され、かつ上記選択画素回路を通して電圧保持部にて保持された電圧値に応じて、上記能動素子にて第３の電極による電流経路によって上記電気光学素子に印加電流を流すことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の表示装置は、上記課題を解決するために、駆動信号発生部、画像信号出力部、選択信号出力部及び電流供給部からなるドライバ部と、表示部とを備え、上記表示部には、第１の電極と、上記第１の電極と交差する第２の電極と、第３の電極と、上記第１の電極と第２の電極との各交差部に対応して設けられる各画素において、該画素の選択を行う選択画素回路、及び印加電流に応じた発光を行う電気光学素子と、上記第２の電極に接続されかつ画素領域外部に設けられた、画素列に共有の電流電圧変換回路と、上記電気光学素子を駆動すべく電圧保持部と能動素子とを有する駆動部とを備え、上記駆動部は、上記第１の電極及び選択画素回路を介しての画素走査選択時に、上記第２の電極から印加された電流信号データに基いて上記電流電圧変換回路により変換され、かつ上記選択画素回路を通して電圧保持部にて保持された電圧値に応じて、上記能動素子にて第３の電極による電流経路によって上記電気光学素子に印加電流を流す表示素子を備えていることを特徴としている。
【００１６】
上記の発明によれば、表示装置は、駆動信号発生部、画像信号出力部、選択信号出力部及び電流供給部からなるドライバ部と、表示部とを備え、上記表示部は、表示素子を備えている。
【００１７】
そして、本発明の表示素子では、従来、画素内部に設けられていた電流電圧変換回路を画素領域外部に設け、第２の電極を共通とする画素列にて該電流電圧変換回路を共有化している。
【００１８】
したがって、従来、画素内部又は複数の画素内で共有化された電流電圧変換回路が、第２の電極を共通とする画素列に対して１つで構成されるので、画素当りの画素制御用素子の数を削減でき、素子ばらつきも抑えることができる。また、電流電圧変換回路を画素領域外部に設けることによって、画素開口率を大きくすることができ、かつ発光効率の良い駆動条件で駆動することが可能となり、さらには素子寿命の点からも利点がある。
【００１９】
また、これにより、画素内の電気光学素子制御用の能動素子のサイズを大きくし、他画素間の特性ばらつきを抑えることが可能となる。
【００２０】
この結果、より少ない個数の画素制御用素子構成によって、素子ばらつきを抑えた階調駆動精度の良い表示素子及び表示装置を提供することができる。
【００２１】
また、本発明の表示素子及び表示装置は、上記記載の表示素子及び表示装置において、前記表示素子は、前記電流電圧変換回路の一方の端子が第２の電極である信号線に接続され、他方の端子が前記電気光学素子へ電流を供給する第３の電極に接続されていることを特徴としている。
【００２２】
上記の発明によれば、電気光学素子へ電流を供給する第３の電極と電流電圧変換回路とが接続されている。
【００２３】
これにより、画素選択時においては、画素に供給される電流データ信号電流は所定の変換電圧値に近づくと遮断されるので、余剰の電流データ信号電流を上記第３の電極に流すことによって、回路構成の電流・電圧を安定化することができ、かつ余分な配線を不要とし、配線を簡略化することができる。
【００２４】
また、本発明の表示素子及び表示装置は、上記記載の表示素子及び表示装置において、前記表示素子では、画素走査選択時には、前記第３の電極から前記電気光学素子に至る電流経路における電流負荷と、前記第２の電極から前記電流電圧変換回路を経由して上記第３の電極に至る電流経路における電流負荷との比率が、所定値に設定されることを特徴としている。
【００２５】
上記の発明によれば、画素走査選択時には、前記第３の電極から前記電気光学素子に至る電流経路における電流負荷と、前記第２の電極から前記電流電圧変換回路を経由して上記第３の電極に至る電流経路における電流負荷との比率が、所定値に設定される。
【００２６】
したがって、画素の負荷と電流電圧変換回路の負荷とのバランスを所定の値に設定することにより、電流データ信号電流に対する電気光学素子を流れる電流の線形性つまりダイナミックレンジを調整することができ、信号ドライバの電流制御性が増すので、階調制御をより精度良く行うことができる。
【００２７】
この結果、精度の良いアナログ階調駆動を実現する表示素子及び表示装置を提供することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図２ないし図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、表示装置としての例えば有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ＥＬ表示装置について説明するが、表示装置は必ずしもこれに限らず、例えば、無機ＥＬ素子を用いた表示装置、又は発光ダイオード等を発光素子として用いた表示装置についても適用が可能である。
【００２９】
本実施の形態の表示装置としての例えば有機ＥＬ表示装置２０は、図２に示すように、表示部としての画像表示部１、電流供給部２、画像信号出力部３、選択信号出力部４、及び駆動信号発生部５から構成される。なお、上記駆動信号発生部５、画像信号出力部３及び選択信号出力部４と電流供給部２とは、本発明のドライバ部として機能するものとなっている。
【００３０】
上記画像表示部１は、複数の画素としての画素部１１が格子状に形成されてなっている。ただし、格子は必ずしも直交するものに限らない。
【００３１】
上記の各画素部１１は、例えば図３に示すように、信号が入力される選択画素回路としての選択回路部６と、電圧保持部としてのメモリ回路部７と、能動素子としての能動素子部８と、この能動素子部８の素子電流の量に応じた発光を伴う電気光学素子としての電気光学素子部９とから構成される。なお、上記メモリ回路部７及び能動素子部８は、本発明の駆動部を構成する。
【００３２】
上記構成の有機ＥＬ表示装置２０では、図４に示すように、上記画像信号出力部３から出力された電流信号は、第２の電極としての信号線電極１２に接続される画素列に共通な電流電圧変換回路としての電流電圧変換回路部１０によって変換され、第１の電極としての各走査線電極１４によって選択された画素部１１のメモリ回路部７に、変換電圧Ｖに基づく電圧が保持される。
【００３３】
上記変換電圧Ｖは、選択回路部６において電気光学素子部９に流れる電流が所定の値となるような能動素子部８の制御電圧を得る電圧であり、第３の電極としての電流供給電極１３及び電流電圧変換回路部１０を合わせた距離と、信号線電極１２における画素入力に至るまで及び電流電圧変換回路部１０に至るまでの距離とに応じた値となる。
【００３４】
ここで、上記の電流供給電極１３及び電流電圧変換回路部１０を合わせた距離については、信号線電極１２に印加される電流値によって電気光学素子部９を点灯状態にする際には、電気光学素子部９の電流経路の距離も考慮される。
【００３５】
具体的には、距離とは電流負荷に関する値であり、信号線電極１２に印加される電流値によって電気光学素子部９を点灯状態にする際には、電流供給電極１３から画素部１１内の能動素子部８及び電気光学素子部９を含めた選択画素位置までの電流経路における電流負荷と、信号線電極（選択画素位置までを含む）１２から電流電圧変換回路１０を経由して電流供給電極１３に至るまでの電流経路における電流負荷とのバランス（比率Ｍ）によって決定される変換電圧Ｖが設定される。
【００３６】
このようにして、選択期間中にメモリ回路部７によって該変換電圧Ｖによる情報が書き込まれ、非選択期間においてメモリ回路部７による保持電位に基いた能動素子部８の電流制御により、電気光学素子部９の点灯、非点灯、又はその中間状態の点灯状態を維持することができる。つまり、このような経緯により、入力信号電流値に応じて電気光学素子部９の素子電流を精度良く制御することができる。
【００３７】
上記構成の有機ＥＬ表示装置２０における入力信号電流ＩＤＡＴＡに対する電気光学素子電流ＩＯＬＥＤの出力例を、図５に示す。同図によれば、信号電流印加範囲は１０μＡであり、それに対する出力は最大３μＡである。したがって、入力信号電流ＩＤＡＴＡの量に対して電気光学素子電流ＩＯＬＥＤが略比例した値になっていることが分かる。
【００３８】
ここで、入力信号電流ＩＤＡＴＡと電気光学素子部９に流れる電気光学素子電流ＩＯＬＥＤとのバランスは、上記電流負荷のバランスによって決定される。このため、非選択時における画素部１１の点灯時における電流負荷を基準においたとき、選択時における電流電圧変換回路部１０における電流負荷の比率をＭとすることにより、入力信号電流ＩＤＡＴＡに対する出力画素電流である電気光学素子電流ＩＯＬＥＤの線形性を精度良く調整することができる。比率Ｍは、例えば、画素部１１における能動素子部８を構成するＴＦＴのゲートチャネル幅やゲートチャネル長さ、及び電流電圧変換回路部１０を構成するＴＦＴのゲートチャネル幅やゲートチャネル長さを、それぞれ調節することによって適当な値となるように設定すれば良い。
【００３９】
このように、本実施の形態の有機ＥＬ表示装置２０は、駆動信号発生部５、画像信号出力部３、選択信号出力部４及び電流供給部２からなるドライバ部と、画像表示部１とを備え、上記画像表示部１は、表示素子を備えている。すなわち、表示素子は、有機ＥＬ表示装置２０からドライバ部を除いたものである。
【００４０】
そして、本実施の形態の表示素子では、従来、画素部１１の内部に設けられていた電流電圧変換回路部１０を画素領域外部に設け、信号線電極１２を共通とする画素列にて該電流電圧変換回路部１０を共有化している。
【００４１】
したがって、従来、画素部１１の内部又は複数の画素部１１内で共有化された電流電圧変換回路部１０が、信号線電極１２を共通とする画素列に対して１つで構成されるので、画素当りの画素制御用素子の数を削減でき、素子ばらつきも抑えることができる。また、電流電圧変換回路部１０を画素領域外部に設けることによって、画素開口率を大きくすることができ、かつ発光効率の良い駆動条件で駆動することが可能となり、さらには素子寿命の点からも利点がある。
【００４２】
また、これにより、画素部１１の内部における電気光学素子制御用の能動素子部８のサイズを大きくし、他画素間の特性ばらつきを抑えることが可能となる。
【００４３】
この結果、より少ない個数の画素制御用素子構成によって、素子ばらつきを抑えた階調駆動精度の良い表示素子及び有機ＥＬ表示装置２０を提供することができる。
【００４４】
また、本実施の形態の表示素子及び有機ＥＬ表示装置２０では、電気光学素子部９へ電流を供給する電流供給電極１３と電流電圧変換回路部１０とが接続されている。
【００４５】
これにより、画素選択時においては、画素部１１に供給される入力信号電流ＩＤＡＴＡは所定の変換電圧値に近づくと遮断されるので、余剰の入力信号電流ＩＤＡＴＡを電流供給電極１３に流すことによって、回路構成の電流・電圧を安定化することができ、かつ余分な配線を不要とし、配線を簡略化することができる。
【００４６】
また、本実施の形態の表示素子及び有機ＥＬ表示装置２０は、画素走査選択時には、電流供給電極１３から電気光学素子部９に至る電流経路における電流負荷と、信号線電極１２から電流電圧変換回路部１０を経由して電流供給電極１３に至る電流経路における電流負荷との比率が、所定値に設定される。
【００４７】
したがって、画素部１１の負荷と電流電圧変換回路部１０の負荷とのバランスを所定の値に設定することにより、入力信号電流ＩＤＡＴＡに対する電気光学素子部９を流れる電流の線形性つまりダイナミックレンジを調整することができ、信号ドライバの電流制御性が増すので、階調制御をより精度良く行うことができる。
【００４８】
この結果、精度の良いアナログ階調駆動を実現する表示素子及び有機ＥＬ表示装置２０を提供することができる。
【００４９】
【実施例】
以下、図１、及び図６〜図１２に基いて、前記実施の形態において説明した階調駆動方式を採用した前記有機ＥＬ表示装置２０の具体的な構成について説明する。
【００５０】
〔実施例１〕
前記図４に示す構成を基本とし、画素部１１には２個のＴＦＴ回路を設けるとともに、電流電圧変換回路部１０に１個のＴＦＴを設けた構成例を、図１に示す。
【００５１】
図１に示すように、画素部１１には、ゲート電極幅Ｗｓ及びゲート電極長Ｌｓを有するｎｃｈ−ＴＦＴ６ａが選択回路部６として設けられ、保持容量Ｃ７ａがメモリ回路部７として設けられ、ゲート電極幅Ｗｄ及びゲート電極長Ｌｄを有するｐｃｈ−ＴＦＴ８ａが能動素子部８として設けられ、さらに、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）９ａが電気光学素子部９として設けられている。画素部１１は、このように２個のｎｃｈ−ＴＦＴ６ａ及びｐｃｈ−ＴＦＴ８ａにて構成されているため、大きな画素開口率を有している。
【００５２】
一方、電流電圧変換回路部１０には、ゲート電極幅Ｗｃ及びゲート電極長Ｌｃを有するｐｃｈ−ＴＦＴ１０ａが設けられており、このｐｃｈ−ＴＦＴ１０ａのソース端子及びドレイン端子は、一方が信号線電極１２である信号線１２ａに接続されており、他方が電流供給電極１３である電流供給線１３ａに接続されている。これによって、信号線１２ａに印加された入力信号電流ＩＤＡＴＡの電流値が電圧に変換され、選択されている画素部１１の保持容量Ｃ７ａに、当該入力信号電流ＩＤＡＴＡの電流値に対応する保持電圧が保持される。
【００５３】
非選択期間において保持電圧は、直列に接続されたｐｃｈ−ＴＦＴ８ａと有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ９ａに流れる電気光学素子電流ＩＯＬＥＤとを制御する。このようにして、能動素子部８の点灯の制御が行われる。つまり、選択画素には電気光学素子電流ＩＯＬＥＤとなるような入力信号電流ＩＤＡＴＡが印加されることによって、階調の制御が行われる。
【００５４】
上記の構成において、入力信号電流ＩＤＡＴＡに対する電気光学素子電流ＩＯＬＥＤの出力結果をシミュレーションによって求めた結果を、前記図５に示す。
【００５５】
ここで、ｐｃｈ−ＴＦＴ８ａ及びｐｃｈ−ＴＦＴ１０ａの各パラメータは、ゲート電極長についてＬｃ＝Ｌｄ＝５μｍ、ゲート電極幅についてＷｃ＝５Ｗｄ＝１００μｍである。また、保持容量Ｃ７ａは、５００ｆＦである。
【００５６】
さらに、同図においては、選択期間５０μｓ間で入力信号電流ＩＤＡＴＡを入力し、保持容量Ｃ７ａに変換電圧を保持している。ｎｃｈ−ＴＦＴ６ａのゲート電極幅Ｗｓ及びゲート電極長Ｌｓのパラメータは保持容量Ｃ７ａの充放電時間に寄与するが、選択時間内に十分に充放電可能となるような値に設定する。ここでは、十分な選択時間を与えているため、ｎｃｈ−ＴＦＴ６ａのゲート電極幅Ｗｓ及びゲート電極長Ｌｓの値は任意である。
【００５７】
同図によれば、信号電流印加範囲は、０〜１０μＡであり、それに対する出力は０〜３μＡであり、略比例した関係となっていることが分かる。
【００５８】
次に、ＴＦＴの特性ばらつきに関しての動作を検討した結果を、図６に示す。
【００５９】
本実施例においては、各ｐｃｈ−ＴＦＴ８ａ及びｎｃｈ−ＴＦＴ６ａの移動度μと閾値電圧Ｖｔｈとを変化させて特性のばらつきを比較した。ゲート電極幅Ｗｄ・Ｗｓやゲート電極長Ｌｄ・Ｌｓの設定については、前記図５における設定値と同様である。設定されたそれぞれのＴＦＴ特性値は、以下に示すとおりである。
【００６０】
ｐｃｈ−ＴＦＴ８ａの移動度μと閾値電圧Ｖｔｈ
条件            μ［ｃｍ２／Ｖｓ］    Ｖｔｈ［Ｖ］
ＢＥＳＴ          ２５０              −０．５
ＴＹＰＩＣＡＬ    ２００              −１．５
ＷＯＲＳＴ        １５０              −２．５
ｎｃｈ−ＴＦＴの移動度μと閾値電圧Ｖｔｈ
条件            μ［ｃｍ２／Ｖｓ］    Ｖｔｈ［Ｖ］
ＢＥＳＴ          ２５０              ＋１．０
ＴＹＰＩＣＡＬ    ２００              ＋２．０
ＷＯＲＳＴ        １５０              ＋３．０
図６においては、それぞれの特性による結果は、入力信号電流ＩＤＡＴＡに概ね比例した電気光学素子電流ＩＯＬＥＤである有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤを出力していることが分かる。
【００６１】
また、ＢＥＳＴ特性とＷＯＲＳＴ特性との差を、入力信号電流ＩＤＡＴＡ＝１０μＡにおけるＴＹＰＩＣＡＬ値の有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤ出力を基準に置いたときの比率で示した場合を図７に示す。同図においては、入力信号値である入力信号電流ＩＤＡＴＡが低くなるに伴って、相対的なばらつき量が小さくなるため、低輝度領域でのばらつきは十分に小さいことが分かる。
【００６２】
〔比較例１〕
図８は、定電圧制御型画素構成の一例であり、定電流制御型画素である図１と比較した場合、電流電圧変換回路部１０がなく、信号線１２ａと電流供給線１３ａとは電気的に絶縁されており、信号線１２ａに印加される信号は電圧ＶＤＡＴＡである。
【００６３】
同図においては、選択期間において選択された画素では、信号電圧ＶＤＡＴＡに対応する保持電圧が保持容量Ｃ７ａに保持され、非選択期間においては、上記の保持された電圧情報に対応する有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤが流れるようにｐｃｈ−ＴＦＴ８ａが制御される。
【００６４】
次に、図９は、上記実施例１に対応する電圧信号ＶＤＡＴＡに対する電気光学素子電流ＩＯＬＥＤの関係を図示したものである。また、図７に対応して電圧信号ＶＤＡＴＡに対する有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤのばらつき率を、図１０に示す。ここで、図８〜図１０記載の信号電圧ＶＤＡＴＡは、ｐｃｈ−ＴＦＴ８ａの閾値電圧のＴＹＰＩＣＡＬ条件と電流供給電源電圧ＶＤＤとの和を基準電圧としている。つまり、実際に印加されている電圧をＶＲＥＡＬとおくと、装置の基準電圧点からは、
ＶＲＥＡＬ＝ＶＤＤ＋Ｖｔｈ（ＴＹＰＩＣＡＬ）＋ＶＤＡＴＡ
が信号電圧として印加されることになる。
【００６５】
図９によれば、入力電圧信号に対する出力信号の線形性は崩れており、アナログ階調制御を行う際は、例えばＴＹＰＩＣＡＬ条件においては、−１．２５〜＋０．２５間の狭い入力電圧範囲内での電圧制御を必要とする。また、素子の特性ばらつきを考慮すると、上記電圧範囲内では、ＷＯＲＳＴ条件は非点灯状態であり、また、ＢＥＳＴ条件では点灯状態を示す。
【００６６】
このことを、図１０を用いて説明すると、信号電圧ＶＤＡＴＡ＝１Ｖでは有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤのばらつきは２〜３％程度であるが、信号電圧ＶＤＡＴＡ＝−１．５〜０Ｖ間では略１００％のばらつきを持つ。つまり、この信号電圧範囲内では、完全点灯状態と完全非点灯状態との差ほどの有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤのばらつきが生じることを意味し、実際の表示においては、表示画面内で点灯個所と非点灯個所とが混在するような表示が観測されることになる
以上のことから、図８における電圧制御型画素構成においては、アナログ階調駆動よりもむしろ、二値階調で駆動すること、つまりデジタル階調駆動を行う方が、有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤの電流ばらつきを小さくできる。しかしながら、デジタル階調で多階調表示を行う際は、時分割階調駆動を行う必要があるため、ドライバ回路のクロックが高速化し、消費電流を増加させることになる。また、動き画像を表示した際に視覚の錯覚による偽輪郭妨害が発生することにもなるため、動画偽輪郭対策のために駆動回路規模が大きくなる。
【００６７】
〔実施例２〕
電流負荷の比率Ｍを変更するファクターとして、図１において画素部１１内の能動素子部８に対応するｐｃｈ−ＴＦＴ８ａにおけるＴＦＴのゲート電極幅をＷｄとし、かつ電流電圧変換回路１０に対応するｐｃｈ−ＴＦＴ１０ａにおけるＴＦＴのゲート電極幅をＷｃとしたとき、入力信号電流ＩＤＡＴＡが２．５μＡ、５．０μＡ、７．５μＡ及び１０μＡであるときのゲート電極幅Ｗｃ／Ｗｄ比率に対する電気光学素子電流ＩＯＬＥＤである有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤの出力結果を図１１示す。なお、ＴＦＴ特性は、ＴＹＰＩＣＡＬ条件によるものを用いている。
【００６８】
同図によれば、ゲート電極幅Ｗｃ／Ｗｄ比率を１にすると、図示される入力信号電流ＩＤＡＴＡの範囲に対して、有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤは略飽和状態であり、線形性が大きく崩れている。ゲート電極幅Ｗｃ／Ｗｄ比率をより大きくなるようにしたとき、線形性が現れてくることが分かる。
【００６９】
このときの電流負荷について、ｐｃｈ−ＴＦＴ８ａのオン抵抗（数１０ｋ〜数１００ｋΩ）、及び有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ９ａのオン抵抗（数１００ｋΩ〜数ＭΩ）に比べると信号線１２ａ及び電流供給線１３ａの配線抵抗は数１００Ω程度であるため、十分小さいと見なすことができれば配線抵抗成分は無視しても差し支えない。
【００７０】
つまり、ｐｃｈ−ＴＦＴ１０ａにおける負荷と、画素部１１のｐｃｈ−ＴＦＴ８ａ及び有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ９ａの総負荷とのバランスによって、入力信号電流ＩＤＡＴＡと有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤとの線形性を調整することが可能である。
【００７１】
上記構成によれば、各ｎｃｈ−ＴＦＴ６ａ及びｐｃｈ−ＴＦＴ８ａ・１０ａの負荷バランスは、ゲート電極幅Ｗやゲート電極長Ｌによってコントロールできるため、例えば、ゲート電極長Ｌを一定とする場合には、デジタル階調駆動を行う場合にはゲート電極幅Ｗｃ／Ｗｄ≦１とし、また、アナログ階調駆動を行う場合にはゲート電極幅Ｗｃ／Ｗｄ＞１となるように設定すればよい。
【００７２】
また、ゲート電極幅Ｗｃ／Ｗｄ比率が大きくなるにしたがって、入力信号電流ＩＤＡＴＡ＝１０μＡ時の有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤのレベルが低下しているが、出力レベル自体を増加させるためには電流供給源電圧ＶＤＤを増加させれば良い。
【００７３】
このようにして、入力信号電流ＩＤＡＴＡの制御性に対応させて負荷バランスを調整すれば、ダイナミックレンジや線形性の設定が行え、目的の駆動方法に合わせた画素構成を提供することができる。
【００７４】
また、上記電流負荷の設定手法により、信号ドライバの電流制御性を高めることが可能となる。なぜなら、ドライバ回路の出力能力に応じた負荷設定値にすることによって信号電流出力レベルの最小値を所定の設定値にすることができ、ドライバ回路の電流出力ばらつきを抑えた構成とすることが可能になるためである。
【００７５】
〔実施例３〕
図１２は、実施例１と同様のＴＦＴ特性条件と回路構成において、ゲート電極幅Ｗｃ・Ｗｄのサイズを変化させ、入力信号電流ＩＤＡＴＡ＝１０μＡにおける有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤのばらつき率を比較した結果である。
【００７６】
同図に示すように、入力信号電流ＩＤＡＴＡと出力電流である有機ＥＬ素子電流ＩＯＬＥＤとの線形性を得るため、実施例２の結果からゲート電極幅Ｗｃ／Ｗｄ＝５とおいて、ゲート電極幅Ｗｄ＝５〜４０μｍの範囲でばらつき率の変化を見たとき、ゲート電極幅Ｗｄ＝５μｍでは最もばらつき率が高く、ゲート電極幅Ｗｄを大きくするに伴ってばらつき率を小さくできることが分かる。
【００７７】
このことを画素開口率の面から考えると、図１２で示される範囲の条件では、ｐｃｈ−ＴＦＴ８ａのゲート電極幅Ｗｄ＝５μｍの時が最も画素開口率を広く取ることが可能である。しかしながら、ばらつき率が大きいため、面内画素が全点灯状態であっても１０％程度の輝度ばらつきが面内で発生することが予見できる。
【００７８】
ここで、ゲート電極幅Ｗｄ≧４０μｍとすれば、ばらつきは６％以下にすることができる。この場合、電流電圧変換回路部１０であるｐｃｈ−ＴＦＴ１０ａのゲート電極幅Ｗｃは、Ｗｃ≧５×Ｗｄ＝２００μｍとすればよい。
【００７９】
ｐｃｈ−ＴＦＴ１０ａについては、画素領域の外に設置されるため、画素部１１の配置制約と比べて配置空間の制約が小さく、自由度の高い配置が可能である。
【００８０】
ＴＦＴの特性ばらつきをできるだけ減らすためには、通常、ゲート電極幅Ｗを大きくすることによって、ポリシリコン結晶の不均一なばらつきを緩和することが可能となる。
【００８１】
しかしながら、従来の電流制御型画素では、通常、３個以上のＴＦＴによって画素回路が構成されるため、大きなゲート電極幅ＷのＴＦＴを配置することは物理的に困難であり、可能ではあっても画素開口率が小さくなるため不利である。
【００８２】
本構成では、２個のＴＦＴで画素回路が構成されているため、従来の３個のＴＦＴを用いる構成よりも大きな画素開口率が望め、さらに、ＴＦＴ特性ばらつきを抑えた画素構成を提供することが可能となる。
【００８３】
なお、上記に掲げた適用例は本発明による利点を説明するものであるため、本発明の主旨の範囲内で、種々の画素構成、及び駆動方式に適用が可能である。
【００８４】
【発明の効果】
本発明の表示素子は、以上のように、第１の電極と、上記第１の電極と交差する第２の電極と、第３の電極と、上記第１の電極と第２の電極との各交差部に対応して設けられる各画素において、該画素の選択を行う選択画素回路、及び印加電流に応じた発光を行う電気光学素子と、上記第２の電極に接続されかつ画素領域外部に設けられた、画素列に共有の電流電圧変換回路と、上記電気光学素子を駆動すべく電圧保持部と能動素子とを有する駆動部とを備え、上記駆動部は、上記第１の電極及び選択画素回路を介しての画素走査選択時に、上記第２の電極から印加された電流信号データに基いて上記電流電圧変換回路により変換され、かつ上記選択画素回路を通して電圧保持部にて保持された電圧値に応じて、上記能動素子にて第３の電極による電流経路によって上記電気光学素子に印加電流を流すものである。
【００８５】
また、本発明の表示装置は、以上のように、駆動信号発生部、画像信号出力部、選択信号出力部及び電流供給部からなるドライバ部と、表示部とを備え、上記表示部には、第１の電極と、上記第１の電極と交差する第２の電極と、第３の電極と、上記第１の電極と第２の電極との各交差部に対応して設けられる各画素において、該画素の選択を行う選択画素回路、及び印加電流に応じた発光を行う電気光学素子と、上記第２の電極に接続されかつ画素領域外部に設けられた、画素列に共有の電流電圧変換回路と、上記電気光学素子を駆動すべく電圧保持部と能動素子とを有する駆動部とを備え、上記駆動部は、上記第１の電極及び選択画素回路を介しての画素走査選択時に、上記第２の電極から印加された電流信号データに基いて上記電流電圧変換回路により変換され、かつ上記選択画素回路を通して電圧保持部にて保持された電圧値に応じて、上記能動素子にて第３の電極による電流経路によって上記電気光学素子に印加電流を流す表示素子を備えているものである。
【００８６】
それゆえ、表示装置は、駆動信号発生部、画像信号出力部、選択信号出力部及び電流供給部からなるドライバ部と、表示部とを備え、上記表示部は、表示素子を備えている。
【００８７】
そして、本発明の表示素子では、従来、画素内部に設けられていた電流電圧変換回路を画素領域外部に設け、第２の電極を共通とする画素列にて該電流電圧変換回路を共有化している。
【００８８】
したがって、従来、画素内部又は複数の画素内で共有化された電流電圧変換回路が、第２の電極を共通とする画素列に対して１つで構成されるので、画素当りの画素制御用素子の数を削減でき、素子ばらつきも抑えることができる。また、電流電圧変換回路を画素領域外部に設けることによって、画素開口率を大きくすることができ、かつ発光効率の良い駆動条件で駆動することが可能となり、さらには素子寿命の点からも利点がある。
【００８９】
また、これにより、画素内の電気光学素子制御用の能動素子のサイズを大きくし、他画素間の特性ばらつきを抑えることが可能となる。
【００９０】
この結果、より少ない個数の画素制御用素子構成によって、素子ばらつきを抑えた階調駆動精度の良い表示素子及び表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【００９１】
また、本発明の表示素子及び表示装置は、上記記載の表示素子及び表示装置において、前記表示素子は、前記電流電圧変換回路の一方の端子が第２の電極である信号線に接続され、他方の端子が前記電気光学素子へ電流を供給する第３の電極に接続されているものである。
【００９２】
それゆえ、画素選択時においては、画素に供給される電流データ信号電流は所定の変換電圧値に近づくと遮断されるので、余剰の電流データ信号電流を上記第３の電極に流すことによって、回路構成の電流・電圧を安定化することができ、かつ余分な配線を不要とし、配線を簡略化することができるという効果を奏する。
【００９３】
また、本発明の表示素子及び表示装置は、上記記載の表示素子及び表示装置において、前記表示素子では、画素走査選択時には、前記第３の電極から前記電気光学素子に至る電流経路における電流負荷と、前記第２の電極から前記電流電圧変換回路を経由して上記第３の電極に至る電流経路における電流負荷との比率が、所定値に設定されるものである。
【００９４】
それゆえ、画素の負荷と電流電圧変換回路の負荷とのバランスを所定の値に設定することにより、電流データ信号電流に対する電気光学素子を流れる電流の線形性つまりダイナミックレンジを調整することができ、信号ドライバの電流制御性が増すので、階調制御をより精度良く行うことができる。
【００９５】
この結果、精度の良いアナログ階調駆動を実現する表示素子及び表示装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における表示素子及び表示装置の実施の一形態を示すものであり、表示素子における電流制御型画素の具体的構成を示す回路図である。
【図２】上記表示装置としての有機ＥＬ表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】上記表示素子における画素部の構成を示すブロック図である。
【図４】上記表示素子における電流制御型画素の構成を示すブロック図である。
【図５】上記表示素子における入力信号電流に対する電気光学素子の電流特性を示すグラフである。
【図６】ＴＦＴ特性条件による入力信号電流に対する電気光学素子の電流特性を示すグラフである。
【図７】入力信号電流に対する電気光学素子の電流特性のばらつき率を示すグラフである。
【図８】比較例を示すものであり、電圧制御型画素の構成を示す回路図である。
【図９】ＴＦＴ特性条件による入力信号電圧に対する電気光学素子の電流特性を示すグラフである。
【図１０】入力信号電圧に対する電気光学素子の電流特性のばらつき率を示すグラフである。
【図１１】画素内のｐｃｈ−ＴＦＴのゲート電極幅と電流電圧変換回路におけるｐｃｈ−ＴＦＴａのゲート電極幅とのゲート電極幅比率に対する有機ＥＬ素子の出力電流特性の線形性を示すグラフである。
【図１２】画素内のｐｃｈ−ＴＦＴのゲート電極幅と電流電圧変換回路におけるｐｃｈ−ＴＦＴのゲート電極幅とのゲート電極幅比率を固定した際の絶対サイズに対する有機ＥＬ素子の出力電流特性のばらつき率を示すグラフである。
【図１３】従来の表示素子の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１    画像表示部（表示部）
２    電流供給部
３    画像信号出力部
４    選択信号出力部
５    駆動信号発生部
６    選択回路部（選択画素回路）
６ａ  ｎｃｈ−ＴＦＴ（選択画素回路）
７    メモリ回路部（電圧保持部、駆動部）
７ａ  保持容量Ｃ（電圧保持部）
８    能動素子部（能動素子、駆動部）
８ａ  ｐｃｈ−ＴＦＴ（能動素子）
９    電気光学素子部（電気光学素子）
９ａ  有機ＥＬ素子ＯＬＥＤ（電気光学素子）
１０    電流電圧変換回路部（電流電圧変換回路）
１０ａ  ｐｃｈ−ＴＦＴ（電流電圧変換回路）
１１    画素部（画素）
１２    信号線電極（第２の電極）
１２ａ  信号線
１３    電流供給電極（第３の電極）
１３ａ  電流供給線
１４    走査線電極（第１の電極）
ＩＤＡＴＡ        入力信号電流
ＩＯＬＥＤ        有機ＥＬ素子電流（電気光学素子電流）
Ｌｃ・Ｌｄ・Ｌｓ  ゲート電極長
Ｗｃ・Ｗｄ・Ｗｓ  ゲート電極幅
Ｖ        変換電圧
【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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