(57)【要約】【課題】画素回路により発光が制御される発光素子を利用したアクティブマトリクス型表示装置において、各画素回路の入力端子と定電流源との間のインピーダンスの差異に起因する輝度ムラを抑制し、画質の向上を図ること。【解決手段】画素回路（２）に電流信号を供給するための定電流源の接続形態として、データ線（７）の両端がそれぞれ別の定電流源（６ａ、６ｂ）に接続された構成をとることにより、各画素回路の入力端子（３）と定電流源との間のインピーダンスの差異を小さくすることが可能であり、該インピーダンスの差異に起因する動作点の変動に伴う輝度ムラを抑制し、表示装置の画質の向上を図ることができる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に複数の走査線と複数のデータ線とがマトリクス状に配置され、走査線とデータ線との交差点の各々の近傍に、発光素子と、該発光素子の発光を制御するための複数の薄膜トランジスタを含む画素回路とを有し、データ線を介して画素回路に電流信号を供給するための定電流源及び定電流源制御回路と、走査線を介して画素回路に走査信号を供給するための走査信号発生回路とを備えたアクティブマトリクス型表示装置において、
各発光素子の第１主電極は共通電極に接続され、第２主電極は対応する画素回路の出力端子に接続され、
画素回路の入力端子はデータ線に接続されており、
データ線の両端がそれぞれ別の定電流源に接続されていることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光素子を用いたディスプレイ等の表示装置に関し、特に有機及び無機ＥＬ（エレクトロルミネンス）、又はＬＥＤ（発光ダイオード）等のような、発光輝度が素子を流れる電流により制御される電流制御型発光素子を用いたアクティブマトリクス型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機及び無機ＥＬ、又はＬＥＤ等のような発光素子をアレイ状に組み合わせ、ドットマトリクスにより文字表示を行うディスプレイは、テレビ、携帯端末等に広く利用されている。
【０００３】
特に、自発光素子を用いたこれらのディスプレイは、液晶を用いたディスプレイと異なり、照明のためのバックライトを必要としない、視野角が広い等の特徴を有し、注目を集めている。
【０００４】
中でも、トランジスタ等とこれらの発光素子とを組み合わせてスタティック駆動を行うアクティブマトリクス型と呼ばれるディスプレイは、ダイナミック駆動を行う単純マトリクス駆動のディスプレイと比較して、高輝度、高コントラスト、高精細等の優位性を持っており近年注目されている。
【０００５】
この種のディスプレイの従来例として、図５に、Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ発行の１９９０年秋期大会予稿集「Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ　’９０」の第２１６〜２１９頁（非特許文献１）の発表から引用した、発光素子にＥＬを使用したアクティブマトリクス型ディスプレイの発光素子駆動回路を示す。
【０００６】
図５に示す駆動回路では、トランジスタ３３のゲートに接続された走査線１０が選択されて活性化されると、トランジスタ３３がオン状態となり、トランジスタ３３に接続されたデータ線３１から信号がコンデンサ１５に書き込まれる。コンデンサ１５はトランジスタ３４のゲート・ソース間電圧を決定する。
【０００７】
そして、走査線１０が非選択となりトランジスタ３３がオフ状態になると、コンデンサ１５の両端間の電圧は次の周期に走査線１０が選択されるまで保持される。
【０００８】
コンデンサ１０の両端間の電圧に応じて、電源電極３５→ＥＬ素子１→トランジスタ３４のドレイン−ソース→共通電極３２という経路に沿って電流が流れ、この電流によりＥＬ素子１が発光する。
【０００９】
一般的にコンピュータの端末、パソコンのモニタ、テレビ等の動画表示を行うためには、各画素の輝度が変化する階調表示が出来ることが望ましい。
【００１０】
画像に階調性を出すために、従来例では、アナログ階調方式、面積階調方式、時間階調方式がある。
【００１１】
アナログ階調方式では、有機ＥＬ素子に電流を供給するＴＦＴのゲート電位を、ビデオ信号に応じて制御する、即ち、ＴＦＴのコンダクタンスを制御する必要がある。この場合、有機ＥＬ素子の輝度−電圧特性に応じてビデオ信号を変化させる必要がある。一般的に有機ＥＬ素子の電圧−電流特性は非線形のダイオード特性を示すため、電圧−輝度特性もダイオード特性を示す。従って、ビデオ信号電圧にガンマ補正を施す必要があり、システムが複雑になる。また、ＴＦＴの特性のバラツキにより、画素に入力されるビデオ信号電圧が均一であっても、表示にムラが生じてしまう。
【００１２】
また、図５の駆動回路においてアナログ階調表示を行うには、トランジスタ３４のゲート・ソース電極間に閾値電圧（Ｖｔｈ）付近の電圧を印加する必要がある。
【００１３】
しかし、トランジスタのゲート電圧・ソース電流特性に、図６の実線と点線とにより示されるようなばらつきがあると、例えば図５のトランジスタ３４のゲート電極にゲート電圧ＶＡを印加した場合、トランジスタ３４に流れる電流はＩＡ（実線で示す曲線とＶＡとの交点）とＩＢ（破線で示す曲線とＶＡとの交点）のように異なるため、ＥＬ素子１に流れる電流も変わり、本来ならば同じ輝度であるはずの領域の輝度が異なり、このため、例えば輝度むら等の画質劣化が生じることになる。
【００１４】
一方、文献ＡＭ−ＬＣＤ２０００，ＡＭ３−１（非特許文献２）に記載されているように面積階調方式が提案されている。これは、一つの画素を複数の画素に分割し、各画素はＯＮ／ＯＦＦを行い、ＯＮしている画素の総面積によって階調を出すものである。しかしながら、この方式では開口率を上げるのが困難なため、有機ＥＬ素子への駆動電流密度を上げざるを得ず、駆動電圧の上昇、素子の寿命低下といった問題がある。
【００１５】
また、時間階調方式は上述の課題を解決するために、階調を有機ＥＬ素子の点灯時間によって制御する方式であり、例えば、ＳＩＤ２０００　ＤＩＧＥＳＴ３６．１（Ｐ．９１２〜９１５）（非特許文献３）で報告されている。
【００１６】
しかしながら、ＴＦＴのバラツキを少なくするため、有機ＥＬ素子の定電流駆動の為のＴＦＴを線形領域で動作させる必要があり、このため、電源電圧、消費電力の上昇といった問題がある。
【００１７】
また、映像元信号（１フィールドあるいは１フレームで１画面）を時間階調表示用に変換するために、フレームメモリ及びメモリ入出力制御用ＭＰＵが必要になり、システムが複雑になり、コストもアップしてしまう。
【００１８】
これらの問題を解決するため、ＴＦＴのばらつきそのものを補正する回路もいくつか提案されている。
【００１９】
ＳＩＤ９８、講演番号４．２（非特許文献４）には、４つのＴＦＴと２つのキャパシタを用いてＥＬ素子への電流を制御するドライブＴＦＴのしきい値電圧（Ｖｔｈ）を補正する画素回路及びその駆動シーケンスが提案されている。これは、アドレッシングＴＦＴのドレイン電極とドライブＴＦＴのゲート電極の間に電圧クランプ用のキャパシタを直列に接続し、所定のタイミングで駆動することにより、ドライブＴＦＴのＶｔｈばらつきを補正するものである。この回路は、クランプキャパシタとドライブＴＦＴのゲート容量比により補正された電圧レベルが決定するため、大きなクランプ容量値が必要になり、画素回路面積の増大を招く恐れがある。
【００２０】
これに対して、ＩＤＲＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）２０００　Ｄｉｇｅｓｔ　Ｐ．３５８〜３６１（非特許文献５）には、カレントミラー回路をＥＬ駆動用画素回路に適用した形態が提案されている（図８参照）。図８において、３はカレントミラー回路の入力配線、４はカレントミラー回路の出力配線、５はカレントミラー回路の制御端子で走査線に接続される。６は定電流源、１１は有機ＥＬ素子の共通電極、１２は定電流源の電源、１３，１４，１６，１７はＴＦＴ、１５は容量である。
【００２１】
走査線によってＴＦＴ１７とＴＦＴ１６がＯＮすると、定電流源６からの定電流は、ＴＦＴ１６を介してＴＦＴ１３に供給され、更にＴＦＴ１７を介して、保持容量１５とＴＦＴ１４に供給される。ＴＦＴ１３とＴＦＴ１４はカレントミラーを構成しており、同一電流が流れる。ＴＦＴ１７とＴＦＴ１６がＯＦＦしても、保持容量１５によってＴＦＴ１４のゲート電位は固定されているため、ＴＦＴ１４は定電流を流しつづける。この状態で、定電流値を制御することで、有機ＥＬ素子１がアナログ的に制御された発光を行うことになる。カレントミラーは、供給された電流を、ＴＦＴの閾値電圧にかかわらず負荷に供給することが可能であるため、本質的にＴＦＴのバラツキに関係なく、負荷、即ち、有機ＥＬ素子に定電流を供給することが可能となる。また、そこに使われる保持容量は、ドライブＴＦＴのゲート電圧を保持するために必要最小限の大きさでよい。
【００２２】
【非特許文献１】
１９９０年秋期大会予稿集「Ｅｕｒｏｄｉｓｐｌａｙ　’９０」Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ発行、ｐ．２１６−２１９
【非特許文献２】
ＡＭ−ＬＣＤ２０００，ＡＭ３−１
【非特許文献３】
ＳＩＤ２０００「ＤＩＧＥＳＴ３６．１」、ｐ．９１２〜９１５
【非特許文献４】
ＳＩＤ９８、講演番号４．２
【非特許文献５】
ＩＤＲＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）２０００　Ｄｉｇｅｓｔ、ｐ．３５８〜３６１
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の構成では、以下に示すような問題点があった。
【００２４】
即ち、上述の定電流源６は、図９に示すようにして、マトリクスを構成するデータ線ごとに接続されていたか、或いは図１０に示したように、１個の定電流源で全ての画素を駆動するように接続されていた。
【００２５】
カレントミラー回路は、入力された電流を折返す機能を有するが、電流制御型の発光素子を用いた表示装置においては、各画素に等しい定電流が供給されることが、輝度ムラを無くす上で極めて重要である。
【００２６】
しかしながら、従来の定電流源の配置配線方法では、各画素回路のカレントミラー入力と定電流源との間のインピーダンスが異なり、配線抵抗による電位勾配の為に各画素回路が含むカレントミラー回路の動作点が異なり、この結果、各画素回路に等しい定電流が供給できなくなり、輝度ムラを引き起こしてしまう。
【００２７】
図７はこの説明図である。定電流源からの配線抵抗成分Ｒ１によって、ＴＦＴ１６のデータ線側の電位は、定電流源の電位よりＲ１×Ｉ１だけ下がる。理想的にはＩ＝Ｉ１であるが、実際には電位変動の分だけＴＦＴの動作点が変化し、異なる値となるが、正確にはシミュレーションによらねば平衡点は算出できない。
【００２８】
この電位変動が、電流源に近いほうから遠いほうへ徐々に大きくなり、従って、動作点が変化し輝度ムラになることは容易に推察される。
【００２９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、画素回路により発光が制御される発光素子を利用したアクティブマトリクス型表示装置において、各画素回路の入力端子と定電流源との間のインピーダンスの差異に起因する輝度ムラを抑制し、画質の向上を図ることを目的とするものである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための発明は、
基板上に複数の走査線と複数のデータ線とがマトリクス状に配置され、走査線とデータ線との交差点の各々の近傍に、発光素子と、該発光素子の発光を制御するための複数の薄膜トランジスタを含む画素回路とを有し、データ線を介して画素回路に電流信号を供給するための定電流源及び定電流源制御回路と、走査線を介して画素回路に走査信号を供給するための走査信号発生回路とを備えたアクティブマトリクス型表示装置において、
各発光素子の第１主電極は共通電極に接続され、第２主電極は対応する画素回路の出力端子に接続され、
画素回路の入力端子はデータ線に接続されており、
データ線の両端がそれぞれ別の定電流源に接続されていることを特徴とする。
【００３１】
さらに本発明は、
「それぞれのデータ線の両端に、それぞれ一つずつ定電流源が接続されていること」、
又は、
「全てのデータ線の片方の端が一つの共通の定電流源に接続され、もう片方の端が別の一つの共通の定電流源に接続されていること」、
をその好ましい態様として含むものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。ここでは、発光素子として有機ＥＬ素子を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限らず、制御電流値により発光輝度が決定する無機ＥＬ、ＬＥＤのような発光素子を用いても同様の回路を構成可能である。
【００３３】
図１は本発明のアクティブマトリクス型表示装置の第１の実施形態を示す回路ブロック図である。図１において、１は有機ＥＬ素子、２は画素回路、３は画素回路の入力端子、４は画素回路の出力端子、５は画素回路の制御端子、６ａ、６ｂは定電流源、７はデータ線、８ａ、８ｂは定電流源６ａ、６ｂの出力レベル・タイミングを制御するデータドライバ（定電流源制御回路）、９は走査信号発生回路、１０は走査線、１１は有機ＥＬ素子が接続される共通電極、１２ａ、１２ｂは定電流源の電源である。
【００３４】
図１に示すように、本発明においては、複数の走査線１０と複数のデータ線７とがマトリクス状に配置され、走査線１０とデータ線７との交差点の各々の近傍に、有機ＥＬ素子１と、該有機ＥＬ素子１の発光を制御するための複数の薄膜トランジスタを含む画素回路２とを有し、さらにデータ線７を介して画素回路２に電流信号を供給するための定電流源６ａ、６ｂ及び定電流源制御回路８ａ、８ｂと、走査線１０を介して画素回路２に走査信号を供給するための走査信号発生回路９とを備えたアクティブマトリクス型表示装置において、各有機ＥＬ素子１の第１主電極は共通電極１１に接続され、第２主電極は対応する画素回路２の出力端子４に接続され、画素回路２の入力端子３はデータ線７に接続されており、データ線７の両端がそれぞれ別の定電流源６ａ、６ｂに接続されている。
【００３５】
図２は、有機ＥＬ素子の発光を制御するための複数の薄膜トランジスタを含む画素回路２（図２中、破線で囲まれた部分）の例で、カレントミラー回路を利用して構成されている。図２に示す画素回路は、従来例における同様の回路（図８参照）に対して、ＴＦＴ１８が追加された構成になっている。このＴＦＴ１８のＯＮ／ＯＦＦにより、そこに接続された有機ＥＬ素子１の発光／非発光を決めることができる構成になっている。
【００３６】
図３は、本発明の作用を説明するための回路図である。本形態のようにそれぞれのデータ線の両端に、それぞれ一つずつ定電流源が接続されていれば、図３において各々のデータ線におけるＩ１とＩ２とがＩ１≒Ｉ２≒Ｉであるとすると、各画素の動作点は定電流源から（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｉだけ変動した値であるものの全て同じ値にすることが出来る。従って、各画素回路の入力端子と定電流源との間のインピーダンスの差異に起因する動作点の変動に伴う輝度ムラを抑制し、表示装置の画質の向上を図ることができる。但し、本発明においては、少なくともデータ線７の両端がそれぞれ別の定電流源６ａ、６ｂに接続されていることにより、各画素回路の入力端子と定電流源との間のインピーダンスの差異を小さくすることが可能である。
【００３７】
図４は本発明の第２の実施形態で、上記第１の実施形態が従来例図９の形態に対応するものであるとすれば、本形態は従来例図１０のように１つの定電流源を用いた場合に対応するものである。本形態においては、全てのデータ線の片方の端が一つの共通の定電流源に接続され、もう片方の端が別の一つの共通の定電流源に接続されている。本形態においても、上記第１の実施形態と同様に各画素回路の入力端子と定電流源との間のインピーダンスの差異に起因する動作点の変動に伴う輝度ムラを抑制し、表示装置の画質の向上を図ることができる。
【００３８】
尚、本形態のようにデータ線群の両端に１つずつの共通の定電流源を配置する場合には、これらを配置する位置については特に制限はないが、各画素回路の入力端子とそれぞれの定電流源との間のインピーダンスの差異を小さくするために、それぞれの定電流源を、マトリクス状に配置された複数の走査線と複数のデータ線との外縁により形成される矩形中心に対して点対称の位置に配置し、接続しておくことが好ましく、さらには図４に示す本形態のように該矩形の対角の位置に配置し、接続しておくことが好ましい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のような定電流源の配置配線によって、輝度ムラを抑制し、画質の向上が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクティブマトリクス型表示装置の第１の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明に好ましく用いられる画素回路の回路図である。
【図３】本発明の作用を説明するための回路図である。
【図４】本発明のアクティブマトリクス型表示装置の第２の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図５】従来の技術の問題点を説明するための回路図である。
【図６】従来の技術の問題点を説明するための電圧−電流特性図である。
【図７】従来の技術の問題点を説明するための説明図である。
【図８】従来例の回路図である。
【図９】従来例のアクティブマトリクス型表示装置の回路ブロック図である。
【図１０】従来例の別のアクティブマトリクス型表示装置の回路ブロック図である。
【符号の簡単な説明】
１　有機ＥＬ素子（発光素子）
２　画素回路
３　入力端子
４　出力端子
５　制御端子
６　定電流源
７　データ線
８　定電流源制御回路
９　走査信号発生回路
１０　走査線
１１　共通電極
１２　電源
【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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