(57)【要約】【課題】  画素に対して映像信号に比例した電流を入力し、ＥＬ素子に流す電流値を決める方法では、画素周辺の駆動回路が多数の電流源を持つ必要がある。また画素への電流の入力は、黒に近い中間調の入力が不完全になりやすい。【解決方法】  容量素子に一旦蓄積した電荷を、ＥＬ素子に流すことで発光させる方式を用いる。単位時間当たりの容量素子からＥＬ素子に流す電荷量を、発光輝度に比例させることで、ＥＬ素子の発光輝度を決定する。容量素子に蓄積する電荷量は、容量素子に印加する電圧に比例している。そのため容量素子を用いることで、ＥＬ素子の発光輝度と電流値の比例関係を、発光輝度と電圧値の比例関係に変換することが可能となる。それによって画素への映像信号の入力が電圧によって可能となる。【選択図】  図１０
2004212989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子を駆動する画素において、
容量素子と、前記容量素子に電荷を充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に電荷を放電する放電手段とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
容量素子に電荷を充電し、
前記容量素子の電荷を発光素子に放電し、
前記発光素子を発光させることを特徴とする半導体装置の駆動方法。
【請求項３】
発光素子を駆動する画素において、
容量素子と、前記容量素子に電荷を充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に電荷を放電する放電手段と、前記充電手段による前記容量素子への充電若しくは前記放電手段による前記容量素子からの放電の有無を制御する階調手段とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項２において、
前記容量素子への電荷の充電若しくは前記発光素子への電荷の放電の有無を制御することにより、前記発光素子の発光輝度を制御することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
【請求項５】
発光素子を駆動する画素において、
容量素子と、前記容量素子に電荷を充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に電荷を放電する放電手段と、前記充電手段による前記容量素子への充電電荷量を制御する階調手段とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項２において、前記容量素子への充電電圧を制御することにより充電電荷量を制御し、前記発光素子の発光輝度を制御することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
【請求項７】
発光素子を駆動する画素において、
容量素子と、前記容量素子に電荷を充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に電荷を放電する放電手段と、前記充電手段による前記容量素子への充電若しくは前記放電手段による前記容量素子からの放電の有無を制御する階調手段と、前記発光素子の閾値電圧を前記容量素子の充電電圧に上乗せする発光素子閾値補正手段とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
発光素子を駆動する画素において、
容量素子と、前記容量素子に充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に放電する放電手段と、前記充電手段による前記容量素子への充電電荷量を制御する階調手段と、前記発光素子の閾値電圧を前記容量素子の充電電圧に上乗せする発光素子閾値補正手段とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項２、請求項４、または請求項６のいずれか１項において、
前記容量素子への充電電圧に前記発光素子の閾値電圧を上乗せすることにより、前記発光素子の閾値電圧の影響を補正することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
【請求項１０】
発光素子を駆動する画素において、
容量素子と、前記容量素子に電荷を充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に電荷を放電する放電手段と、前記充電手段による前記容量素子への充電若しくは前記放電手段による前記容量素子からの放電の有無を制御する階調手段と、前記発光素子の閾値電圧を前記容量素子の充電電圧に上乗せする発光素子閾値補正手段と、前記充電手段が有するトランジスタの閾値電圧を補正するトランジスタ閾値電圧補正手段とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１１】
発光素子を駆動する画素において、
容量素子と、前記容量素子に充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に放電する放電手段と、前記充電手段による前記容量素子への充電電荷量を制御する階調手段と、前記発光素子の閾値電圧を前記容量素子の充電電圧に上乗せする発光素子閾値補正手段と、前記充電手段が有するトランジスタの閾値電圧を補正するトランジスタ閾値電圧補正手段とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
請求項６または請求項９において、
前記容量素子への充電がトランジスタのドレインからソースに流れた電流によって行なわれ、
前記トランジスタのソース電極とゲート電極の電位差が、前記トランジスタの閾値電圧よりも小さくなると充電が停止する半導体装置の駆動方法であって、
前記トランジスタのゲート電圧にあらかじめ前記トランジスタの閾値電圧を上乗せして印加することにより、前記トランジスタの閾値電圧の影響を補正することを特徴とする半導体装置の駆動方法。
【請求項１３】
請求項１、請求項３、請求項５、請求項７、請求項８、請求項１０、または請求項１１のいずれか１項において、
充電スイッチと、放電スイッチと、容量線と、充電端子とを有し、
前記容量素子の第１の電極は前記充電スイッチの第１の電極と前記放電スイッチの第２の電極と電気的に接続し、第２の電極は前記容量線と接続し、
前記充電スイッチの第２の電極は前記充電端子と接続し、
前記放電スイッチの第１の電極は前記発光素子と接続し、
前記容量線と前記充電端子は互いに異なる電位であることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
階調スイッチと、書込スイッチと、信号線と、階調容量と、階調容量線とを有し、
前記階調スイッチの制御電極は前記書込スイッチの第２の電極と前記階調容量の第１の電極と電気的に接続し、第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子、前記容量素子と前記容量線又は前記容量素子と前記発光素子との間に設けられ、
前記書込スイッチの第１の電極は前記信号線と電気的に接続し、
前記階調容量は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴とする半導体装置。
【請求項１５】
請求項１３において、
階調スイッチと、書込スイッチと、信号線と、階調容量と、階調容量線と、消去スイッチと、消去線とを有し、
前記階調スイッチの制御電極は前記書込スイッチの第２の電極と前記消去スイッチの第２の電極と前記階調容量の第１の電極と電気的に接続し、第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子、前記容量素子と前記容量線又は前記容量素子と前記発光素子との間に設けられ、
前記書込スイッチの第１の電極は前記信号線と電気的に接続し、
前記消去スイッチの第１の電極は前記消去線と電気的に接続し、
前記階調容量は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴とする半導体装置。
【請求項１６】
請求項１３において、
階調トランジスタと、書込スイッチと、信号線と、階調容量と、階調容量線とを有し、
前記階調トランジスタのゲートは前記書込スイッチの第２の電極と前記階調容量の第１の電極と電気的に接続し、第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子との間に設けられ、
前記書込スイッチの第１の電極は前記信号線と電気的に接続し、
前記階調容量は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴とする半導体装置。
【請求項１７】
請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項において、
ＥＬ閾値容量と、充電バイアス端子と、ＥＬ閾値印加スイッチと、ＥＬ閾値印加トランジスタと、ＥＬ閾値取込スイッチとを有し、
前記ＥＬ閾値印加トランジスタのゲートは前記ＥＬ閾値印加スイッチの第１の電極と電気的に接続し、第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子との間に設けられ、
前記ＥＬ閾値印加スイッチの第２の電極は前記ＥＬ閾値容量の第１の電極と前記ＥＬ閾値取込スイッチの第２の電極と電気的に接続し、
前記ＥＬ閾値取込スイッチの第１の電極は発光素子と電気的に接続し、
前記ＥＬ閾値容量の第２の電極は前記充電バイアス端子と電気的に接続し、
前記充電バイアス端子は前記ＥＬ閾値取込スイッチの電気的な導通の有無に応じて電位を変化されることを特徴とする半導体装置。
【請求項１８】
請求項１３において、
階調トランジスタと、書込スイッチと、信号線と、階調容量と、階調容量線と、ＥＬ閾値容量と、ＥＬ閾値印加スイッチと、ＥＬ閾値取込スイッチとを有し、
前記階調トランジスタのゲートは前記書込スイッチの第１の電極と電気的に接続し、第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子との間に設けられ、
前記ＥＬ閾値印加スイッチの第２の電極は前記ＥＬ閾値容量の第１の電極と前記ＥＬ閾値取込スイッチの第２の電極と電気的に接続し、
前記ＥＬ閾値取込スイッチの第１の電極は発光素子と電気的に接続し、
前記ＥＬ閾値容量を第２の電極は前記書込スイッチの第２の電極と前記階調容量の第１の電極と電気的に接続し、
前記書込スイッチの第１の電極は前記信号線と電気的に接続し、
前記階調容量は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴とする半導体装置。
【請求項１９】
請求項１７において、
トランジスタ閾値容量と、トランジスタ閾値第１取込スイッチと、トランジスタ閾値第２取込スイッチと、トランジスタ閾値第３取込スイッチと、トランジスタ閾値第４取込スイッチと、トランジスタ閾値容量線とを有し、
前記トランジスタ閾値容量は前記ＥＬ閾値印加トランジスタのゲートと前記ＥＬ閾値印加スイッチの第１の電極との間に設けられ、
前記トランジスタ閾値第１取込スイッチの第１の電極は前記トランジスタ閾値容量の前記ＥＬ閾値印加トランジスタのゲートが接続されている側と反対側と電気的に接続し、
前記トランジスタ閾値第１取込スイッチの第２の電極は前記ＥＬ閾値印加トランジスタの第１の電極と前記トランジスタ閾値第２取込スイッチの第１の電極と電気的に接続し、
前記トランジスタ閾値第３取込スイッチは前記ＥＬ閾値印加トランジスタの第２の電極とゲートの間に電気的に接続し、
前記トランジスタ閾値第４取込スイッチは、前記ＥＬ閾値トランジスタの第２の電極と前記充電端子との間に設けられ、
前記トランジスタ閾値第２取込スイッチの第２の電極はトランジスタ閾値容量線と接続し、
前記トランジスタ閾値容量線は固定電位であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２０】
請求項１６または請求項１８において、
トランジスタ閾値容量と、トランジスタ閾値第１取込スイッチと、トランジスタ閾値第２取込スイッチと、トランジスタ閾値第３取込スイッチと、トランジスタ閾値第４取込スイッチと、トランジスタ閾値容量線とを有し、
前記トランジスタ閾値容量は前記階調トランジスタのゲートと前記ＥＬ閾値印加スイッチの第１の電極との間に設けられ、
前記トランジスタ閾値第１取込スイッチの第１の電極は前記トランジスタ閾値容量の前記階調トランジスタのゲートが接続されている側と反対側と電気的に接続し、
前記トランジスタ閾値第１取込スイッチの第２の電極は前記階調トランジスタの第１の電極と前記トランジスタ閾値第２取込スイッチの第１の電極と電気的に接続し、
前記トランジスタ閾値第３取込スイッチは前記階調トランジスタの第２の電極とゲートの間に電気的に接続し、
前記トランジスタ閾値第４取込スイッチは、前記ＥＬ閾値トランジスタの第２の電極と前記充電端子との間に設けられ、
前記トランジスタ閾値第２取込スイッチの第２の電極はトランジスタ閾値容量線と接続し、
前記トランジスタ閾値容量線は固定電位であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２１】
請求項１、請求項３、請求項５、請求項７、請求項８、請求項１０、または請求項１１のいずれか１項において、
容量線と、充電端子とを有し、
充電状態において前記容量素子の第１の電極は前記充電端子と接続し、第２の電極は前記容量線と接続し、
放電状態において前記容量素子の第１の電極は前記発光素子と接続し、第２の電極は前記容量線と接続し、
前記容量線と前記充電端子は互いに異なる電位であることを特徴とする半導体装置。
【請求項２２】
請求項２１において、
階調スイッチと、信号線と、階調容量と、階調容量線とを有し、
階調書込状態において前記階調スイッチの制御電極は前記階調容量の第１の電極と前記信号線と電気的に接続し、
第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子、前記容量素子と前記容量線又は前記容量素子と前記発光素子との間に設けられ、
前記階調容量の第２の電極は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２３】
請求項２１において、
階調スイッチと、信号線と、階調容量と、階調容量線と、消去線とを有し、
階調書込状態において前記階調スイッチの制御電極は前記階調容量の第１の電極と前記信号線と電気的に接続し、
第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子、前記容量素子と前記容量線又は前記容量素子と前記発光素子との間に設けられ、
前記階調容量の第２の電極は前記階調容量線と電気的に接続し、
階調消去状態において前記階調スイッチの制御電極は前記階調容量の第１の電極と前記消去線と電気的に接続し、
第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子、前記容量素子と前記容量線又は前記容量素子と前記発光素子との間に設けられ、
前記階調容量の第２の電極は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２４】
請求項２１において、
階調トランジスタと、信号線と、階調容量と、階調容量線とを有し、
階調書込状態において前記階調トランジスタのゲートは前記階調容量の第１の電極と前記信号線と電気的に接続し、
第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子との間に設けられ、
前記階調容量の第２の電極は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２５】
請求項２１乃至請求項２３のいずれか１項において、
ＥＬ閾値容量と、充電バイアス端子と、ＥＬ閾値印加トランジスタとを有し、
前記充電状態において前記ＥＬ閾値印加トランジスタのゲートは前記ＥＬ閾値容量の第１の電極と電気的に接続し、第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子との間に設けられ、前記ＥＬ閾値容量の第２の電極は第１の電位に保たれ、
前記放電状態において前記ＥＬ閾値容量の第１の電極は前記発光素子と電気的に接続し、第２の電極は第２の電位に保たれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２６】
請求項２１において、
階調トランジスタと、信号線と、階調容量と、階調容量線と、ＥＬ閾値容量とを有し、
階調書込状態において前記階調容量の第１の電極は前記信号線と電気的に接続し、第２の電極は階調容量線と電気的に接続し、前記階調容量線は第１の電位に保たれ、
前記充電状態において前記階調トランジスタのゲートと階調容量線の間には前記階調容量とＥＬ閾値容量とが設けられ、前記階調容量線は第１の電位に保たれ、前記階調トランジスタの第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子との間に設けられ、
前記放電状態において前記ＥＬ閾値容量の第１の電極が前記発光素子と接続し、第２の電極は第１又は第２の電位に保たれていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２７】
請求項２５において、
トランジスタ閾値容量を有し、
前記充電状態において前記充電バイアス端子と前記ＥＬ閾値印加トランジスタのゲートの間に前記ＥＬ閾値容量と前記トランジスタ閾値容量が設けられ、
ＴＦＴ閾値取得状態において前記ＥＬ閾値印加トランジスタのゲートと第１の電極とが第３の電位に保たれ、第２の電極が第４の電位に保たれ、前記トランジスタ閾値容量に前記第３の電位と前記第４の電位の電位差が充電されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２８】
請求項２４において、
トランジスタ閾値容量を有し、
前記充電状態において前記充電バイアス端子と前記階調トランジスタのゲートの間に前記階調容量と前記トランジスタ閾値容量が設けられ、
ＴＦＴ閾値取得状態において前記階調トランジスタのゲートと第１の電極とが第１の電位に保たれ、第２の電極が第２の電位に保たれ、前記トランジスタ閾値容量に前記第１の電位と前記第２の電位の電位差が充電されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２９】
請求項２６において、
トランジスタ閾値容量を有し、
前記充電状態において前記充電バイアス端子と前記階調トランジスタのゲートの間に前記階調容量と前記ＥＬ閾値容量と前記トランジスタ閾値容量とが設けられ、
ＴＦＴ閾値取得状態において前記階調トランジスタのゲートと第１の電極とが第３の電位に保たれ、第２の電極が第４の電位に保たれ、前記トランジスタ閾値容量に前記第３の電位と前記第４の電位の電位差が充電されることを特徴とする半導体装置。
【請求項３０】
発光素子を駆動する画素を有し、
前記画素は、容量素子と、第１及び第２のスイッチ素子と、容量線と、電荷供給線とを有し、
前記第１のスイッチ素子の第１の電極は電荷供給線と接続し、第２の電極は前記容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記容量素子の第２の電極は前記容量線と接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記発光素子に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３１】
発光素子を駆動する画素を有し、
前記画素は、第１及び第２の容量素子と、第１乃至第４のスイッチ素子と、容量線と、電荷供給線と、信号線とを有し、
前記第１のスイッチ素子の第１の電極は電荷供給線と接続し、第２の電極は前記第１の容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第１の容量素子の第２の電極は前記容量線と接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記第３のスイッチ素子の第１の電極に接続し、
前記第３のスイッチ素子の第１の電極は前記発光素子に接続し、制御電極は前記第２の容量素子の第１の電極と前記第４のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第２の容量素子の第２の電極は前記容量線と接続し、
前記第４のスイッチ素子の第１の電極は前記信号線と接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３２】
発光素子を駆動する画素を有し、
前記画素は、第１及び第２の容量素子と、第１乃至第３のスイッチ素子と、ＴＦＴと、容量線と、電荷供給線と、信号線とを有し、
前記ＴＦＴの第２の電極は前記電荷供給線と接続し、第１の電極は前記第１のスイッチ素子の第１の電極と接続し、ゲートは前記第３のスイッチ素子の第２の電極と前記第２の容量素子の第１の電極とに接続し、
前記第１のスイッチ素子の第２の電極は前記第１の容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記発光素子と接続し、
前記第３のスイッチ素子の第１の電極は前記信号線と接続し、
前記第１及び第２の容量素子の第２の電極は前記容量線と接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３３】
発光素子を駆動する画素を有し、
前記画素は、第１乃至第３の容量素子と、第１乃至第６のスイッチ素子と、ＴＦＴと、容量線と、電荷供給線と、信号線と、充電電圧線を有し、
前記ＴＦＴの第２の電極は電荷供給線と接続し、第１の電極は前記第１のスイッチ素子の第１の電極と接続し、ゲートは前記第５のスイッチ素子の第１の電極と接続し、
前記第１のスイッチ素子の第２の電極は前記第１の容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記第３のスイッチ素子の第１の電極と前記第４のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第３のスイッチ素子の第２の電極は前記発光素子と接続し、制御電極は前記第３の容量素子の第１の電極と前記第６のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第４のスイッチ素子の第１の電極は前記第２の容量素子の第１の電極と前記第５のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第６のスイッチ素子の第１の電極は前記信号線と接続し、
前記第１及び第３の容量素子の第２の電極は前記容量線と接続し、
前記前記第２の容量素子の第２の電極は前記充電電圧線と接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３４】
発光素子を駆動する画素を有し、
前記画素は、第１乃至第３の容量素子と、第１乃至第５のスイッチ素子と、ＴＦＴと、容量線と、電荷供給線と、信号線とを有し、
前記ＴＦＴの第２の電極は前記電荷供給線と接続し、第１の電極は前記第１のスイッチ素子の第１の電極と接続し、ゲートは前記第４のスイッチ素子の第１の電極と接続し、
前記第１のスイッチ素子の第２の電極は前記第１の容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記第３のスイッチ素子の第２の電極と前記発光素子とに接続し、
前記第３のスイッチ素子の第１の電極は前記第２の容量素子の第１の電極と前記第４のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第２の容量素子の第２の電極は前記第３の容量素子の第１の電極と前記第５のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第５のスイッチ素子の第１の電極は前記信号線と接続し、
前記第１及び第３の容量素子の第２の電極は前記容量線と接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３５】
発光素子を駆動する画素を有し、
前記画素は、第１乃至第４の容量素子と、第１乃至第９のスイッチ素子と、ＴＦＴと、容量線と、電荷供給線と、信号線と、充電電圧線とを有し、
前記ＴＦＴの第２の電極は電荷供給線と前記第８のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、第１の電極は前記第１のスイッチ素子の第１の電極と、前記第７のスイッチ素子の第２の電極と、前記第９のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、ゲートは前記第８のスイッチ素子の第２の電極と前記第４の容量素子の第１の電極とに接続し、
前記第１のスイッチ素子の第２の電極は前記第１の容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記第３のスイッチ素子の第１の電極と前記第４のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第３のスイッチ素子の第２の電極は前記発光素子と接続し、制御電極は前記第３の容量素子の第１の電極と前記第６のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第４のスイッチ素子の第１の電極は前記第２の容量素子の第１の電極と前記第５のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第５のスイッチ素子の第１の電極は前記第７のスイッチ素子の第１の電極と前記第４の容量素子の第２の電極とに接続し、
前記第６のスイッチ素子の第１の電極は前記信号線と接続し、
前記第１及び第３の容量素子の第２の電極と前記第９のスイッチ素子の第２の電極は前記容量線と接続し、
前記第２の容量素子の第２の電極は前記充電電圧線と接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３６】
発光素子を駆動する画素を有し、
前記画素は、第１乃至第４の容量素子と、第１乃至第８のスイッチ素子と、ＴＦＴと、容量線と、電荷供給線と、信号線とを有し、
前記ＴＦＴの第２の電極は前記電荷供給線と前記第７のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、第１の電極は前記第１のスイッチ素子の第１の電極と、前記第６のスイッチ素子の第２の電極と、前記第８のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、ゲートは前記第４の容量素子の第１の電極と前記第７のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第１のスイッチ素子の第２の電極は前記第１の容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記第３のスイッチ素子の第２の電極と前記発光素子とに接続し、
前記第３のスイッチ素子の第１の電極は前記第２の容量素子の第１の電極と前記第４のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第４のスイッチ素子の第１の電極は前記第４の容量素子の第２の電極と前記第６のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第２の容量素子の第２の電極は前記第３の容量素子の第１の電極と前記第５のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第５のスイッチ素子の第１の電極は前記信号線と接続し、
前記第１及び第３の容量素子の第２の電極と前記第８のスイッチ素子の第２の電極は前記容量線と接続されていることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はトランジスタを有する半導体装置の構成と駆動方式に関する。本発明は特に、絶縁体上に作製した薄膜トランジスタ（以降、ＴＦＴと表記する）等を有する表示装置の構成と駆動方式に関する。また、このような構成と駆動方式の半導体装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロルミネッセンス（Electro Luminescence : ＥＬ）素子等を始めとした発光素子を用いた表示装置の開発が活発化している。ＥＬ素子は、自らが発光するために視認性が高く、液晶表示装置（ＬＣＤ）等において必要なバックライトを必要としないために薄型化に適しているとともに、視野角にほとんど制限がない。
【０００３】
一般に、ＥＬ素子に流す電流値とＥＬ素子の発光輝度とは比例関係にある。そのため電圧値で輝度を制御するＬＣＤとは異なる画素構成が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、そのような画素に映像信号の書き込みをおこなう駆動回路が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第０１／０６４８４号パンフレット
【特許文献２】国際公開第０２／３９４２０号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１では、画素に対して映像信号に比例した電流を入力し、ＥＬ素子に流す電流値を決めている。しかしこの方法では、上記特許文献２で示されるように画素周辺の駆動回路が多数の電流源を持つ必要があるため複雑である。また、画素への電流の入力は、黒に近い中間調の入力が不完全になりやすく、中間調の表示品位が低下する。また、ＥＬ素子の電流値を制御するために、ＥＬ素子と直列接続されたＴＦＴの飽和領域を用いるため、消費電力が高くなり、発熱も大きい。本発明では上記欠点に鑑み、画素周辺の駆動回路が簡易で、しかも中間調の表示品位の高く、消費電力の低い、ＥＬ素子に適した画素構成と駆動方式を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ＴＦＴはソースとドレインが同じ構造で示せるため、本明細書では一方を第１の電極もう一方を第２の電極と呼ぶ。また本明細書ではＴＦＴのゲート・ソース間に閾値を超える電圧が印加され、ソース・ドレイン間に電流が流れる状態になることをＯＮすると呼ぶ。またＴＦＴのゲート・ソース間に閾値以下の電圧が印加され、ソース・ドレイン間に電流が流れない状態になることをＯＦＦすると呼ぶ。なお、本明細書においては半導体装置を構成する素子の例としてＴＦＴを挙げているが、これに限定するものではない。例えば、ＭＯＳトランジスタ、有機トランジスタ、バイポーラトランジスタ、分子トランジスタ等を用いても良い。また、機械的スイッチを用いてもよい。
【０００８】
スイッチ素子は、２つの電極間に電流が流れる状態と流れない状態を持つ。本明細書では流れる状態をＯＮすると呼び、流れない状態をＯＦＦすると呼ぶ。２つの電極をそれぞれ第１の電極、第２の電極と呼ぶ。また、ＯＮとＯＦＦを制御する電極を制御電極と呼ぶ。ただし制御電極は必ずしも図示しない。また本明細書においてＴＦＴをスイッチ素子として使う場合、スイッチ素子のＯＮとＯＦＦは、ＴＦＴのＯＮとＯＦＦに該当する。なお、スイッチ素子の例としてＴＦＴに限定するものではない。例えば、ＭＯＳトランジスタ、有機トランジスタ、バイポーラトランジスタ、分子トランジスタ等を用いても良い。また、機械的スイッチを用いてもよい。
【０００９】
本明細書では発光素子の例としてＥＬ素子を挙げているが、これに限定するものではない。ＥＬ素子の他に、発光ダイオード等の電流と輝度が比例関係にある発光素子や表示素子は全てこれに関連する。
【００１０】
本明細書では放電端子１０６はＥＬ素子の陽極に接続する場合で示しているが、これに限定するものではない。放電端子１０６はＥＬ素子の陰極に接続する場合、ＥＬ閾値印加ＴＦＴはＰｃｈＴＦＴになり、また各端子の電圧設定も変化する。例えば充電バイアス端子６２２は、ＥＬ閾値電圧をＥＬ閾値容量６２１に保持する際はＥＬ素子の陽極と同電位となり、容量素子１０１に充電する際はＥＬ素子の陽極よりも低電位となる。
【００１１】
本発明は、容量素子に一旦蓄積した電荷を、ＥＬ素子に流すことで発光させる方式である。単位時間当たりの容量素子からＥＬ素子に流す電荷量を、発光輝度に比例させることで、ＥＬ素子の発光輝度を決定する。容量素子に蓄積する電荷量は、容量素子に印加する電圧に比例している。そのため容量素子を用いることで、ＥＬ素子の発光輝度と電流値の比例関係を、発光輝度と電圧値の比例関係に変換することが可能となる。それによって画素への映像信号の入力が電圧によって可能となる。
【００１２】
電圧での映像信号の入力は、電流での映像信号の入力に比べて、画素周辺の駆動回路が簡単でかつ黒に近い中間調の入力がしやすい。
【００１３】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
容量素子と、前記容量素子に電荷を充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に電荷を放電する放電手段とを有することを特徴としている。
【００１４】
本発明の半導体装置の駆動方法は、半導体装置中の画素が有する発光素子を駆動するために、  
容量素子に電荷を充電し、
充電した容量素子の電荷を発光素子に放電することによって、
発光素子を発光させることを特徴としている。
【００１５】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
容量素子と、前記容量素子に電荷を充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に電荷を放電する放電手段と、前記充電手段による前記容量素子への充電若しくは前記放電手段による前記容量素子からの放電の有無を制御する階調手段とを有することを特徴としている。
【００１６】
前記容量素子への電荷の充電若しくは前記発光素子への電荷の放電の有無を制御することにより、前記発光素子の発光輝度を制御することを特徴としている。
【００１７】
前記容量素子への充電電圧を制御することにより充電電荷量を制御し、前記発光素子の発光輝度を制御することを特徴としている。
【００１８】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
容量素子と、前記容量素子に電荷を充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に電荷を放電する放電手段と、前記充電手段による前記容量素子への充電電荷量を制御する階調手段とを有することを特徴としている。
【００１９】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
容量素子と、前記容量素子に電荷を充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に電荷を放電する放電手段と、前記充電手段による前記容量素子への充電若しくは前記放電手段による前記容量素子からの放電の有無を制御する階調手段と、前記発光素子の閾値電圧を前記容量素子の充電電圧に上乗せする発光素子閾値補正手段とを有することを特徴としている。
【００２０】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
容量素子と、前記容量素子に充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に放電する放電手段と、前記充電手段による前記容量素子への充電電荷量を制御する階調手段と、前記発光素子の閾値電圧を前記容量素子の充電電圧に上乗せする発光素子閾値補正手段とを有することを特徴としている。
【００２１】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
前記容量素子への充電電圧に前記発光素子の閾値電圧を上乗せすることにより、前記発光素子の閾値電圧の影響を補正することを特徴としている。
【００２２】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
容量素子と、前記容量素子に電荷を充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に電荷を放電する放電手段と、前記充電手段による前記容量素子への充電若しくは前記放電手段による前記容量素子からの放電の有無を制御する階調手段と、前記発光素子の閾値電圧を前記容量素子の充電電圧に上乗せする発光素子閾値補正手段と、前記充電手段が有するトランジスタの閾値電圧を補正するトランジスタ閾値電圧補正手段とを有することを特徴としている。
【００２３】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
容量素子と、前記容量素子に充電する充電手段と、前記容量素子から前記発光素子に放電する放電手段と、前記充電手段による前記容量素子への充電電荷量を制御する階調手段と、前記発光素子の閾値電圧を前記容量素子の充電電圧に上乗せする発光素子閾値補正手段と、前記充電手段が有するトランジスタの閾値電圧を補正するトランジスタ閾値電圧補正手段とを有することを特徴としている。
【００２４】
本発明の半導体装置の駆動方法は、
前記容量素子への充電がトランジスタのドレインからソースに流れた電流によって行なわれ、
前記トランジスタのソース電極とゲート電極の電位差が、前記トランジスタの閾値電圧よりも小さくなると充電が停止する半導体装置の駆動方法であって、
前記トランジスタのゲート電圧にあらかじめ前記トランジスタの閾値電圧を上乗せして印加することにより、前記トランジスタの閾値電圧の影響を補正することを特徴としている。
【００２５】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
充電スイッチと、放電スイッチと、容量線と、充電端子とを有し、
前記容量素子の第１の電極は前記充電スイッチの第１の電極と前記放電スイッチの第２の電極と電気的に接続し、第２の電極は前記容量線と接続し、
前記充電スイッチの第２の電極は前記充電端子と接続し、
前記放電スイッチの第１の電極は前記発光素子と接続し、
前記容量線と前記充電端子は互いに異なる電位であることを特徴としている。
【００２６】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
階調スイッチと、書込スイッチと、信号線と、階調容量と、階調容量線とを有し、
前記階調スイッチの制御電極は前記書込スイッチの第２の電極と前記階調容量の第１の電極と電気的に接続し、第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子、前記容量素子と前記容量線又は前記容量素子と前記発光素子との間に設けられ、
前記書込スイッチの第１の電極は前記信号線と電気的に接続し、
前記階調容量は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴としている。
【００２７】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
階調スイッチと、書込スイッチと、信号線と、階調容量と、階調容量線と、消去スイッチと、消去線とを有し、
前記階調スイッチの制御電極は前記書込スイッチの第２の電極と前記消去スイッチの第２の電極と前記階調容量の第１の電極と電気的に接続し、第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子、前記容量素子と前記容量線又は前記容量素子と前記発光素子との間に設けられ、
前記書込スイッチの第１の電極は前記信号線と電気的に接続し、
前記消去スイッチの第１の電極は前記消去線と電気的に接続し、
前記階調容量は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴としている。
【００２８】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
階調トランジスタと、書込スイッチと、信号線と、階調容量と、階調容量線とを有し、
前記階調トランジスタのゲートは前記書込スイッチの第２の電極と前記階調容量の第１の電極と電気的に接続し、第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子との間に設けられ、
前記書込スイッチの第１の電極は前記信号線と電気的に接続し、
前記階調容量は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴としている。
【００２９】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
ＥＬ閾値容量と、充電バイアス端子と、ＥＬ閾値印加スイッチと、ＥＬ閾値印加トランジスタと、ＥＬ閾値取込スイッチとを有し、
前記ＥＬ閾値印加トランジスタのゲートは前記ＥＬ閾値印加スイッチの第１の電極と電気的に接続し、第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子との間に設けられ、
前記ＥＬ閾値印加スイッチの第２の電極は前記ＥＬ閾値容量の第１の電極と前記ＥＬ閾値取込スイッチの第２の電極と電気的に接続し、
前記ＥＬ閾値取込スイッチの第１の電極は発光素子と電気的に接続し、
前記ＥＬ閾値容量の第２の電極は前記充電バイアス端子と電気的に接続し、
前記充電バイアス端子は前記ＥＬ閾値取込スイッチの電気的な導通の有無に応じて電位を変化されることを特徴としている。
【００３０】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
階調トランジスタと、書込スイッチと、信号線と、階調容量と、階調容量線と、ＥＬ閾値容量と、ＥＬ閾値印加スイッチと、ＥＬ閾値取込スイッチとを有し、
前記階調トランジスタのゲートは前記書込スイッチの第１の電極と電気的に接続し、第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子との間に設けられ、
前記ＥＬ閾値印加スイッチの第２の電極は前記ＥＬ閾値容量の第１の電極と前記ＥＬ閾値取込スイッチの第２の電極と電気的に接続し、
前記ＥＬ閾値取込スイッチの第１の電極は発光素子と電気的に接続し、
前記ＥＬ閾値容量を第２の電極は前記書込スイッチの第２の電極と前記階調容量の第１の電極と電気的に接続し、
前記書込スイッチの第１の電極は前記信号線と電気的に接続し、
前記階調容量は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴としている。
【００３１】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
トランジスタ閾値容量と、トランジスタ閾値第１取込スイッチと、トランジスタ閾値第２取込スイッチと、トランジスタ閾値第３取込スイッチと、トランジスタ閾値第４取込スイッチと、トランジスタ閾値容量線とを有し、
前記トランジスタ閾値容量は前記ＥＬ閾値印加トランジスタのゲートと前記ＥＬ閾値印加スイッチの第１の電極との間に設けられ、
前記トランジスタ閾値第１取込スイッチの第１の電極は前記トランジスタ閾値容量の前記ＥＬ閾値印加トランジスタのゲートが接続されている側と反対側と電気的に接続し、
前記トランジスタ閾値第１取込スイッチの第２の電極は前記ＥＬ閾値印加トランジスタの第１の電極と前記トランジスタ閾値第２取込スイッチの第１の電極と電気的に接続し、
前記トランジスタ閾値第３取込スイッチは前記ＥＬ閾値印加トランジスタの第２の電極とゲートの間に電気的に接続し、
前記トランジスタ閾値第４取込スイッチ前にＥＬ閾値印加トランジスタの第２の電極と前記充電端子との間に設けられ、
前記トランジスタ閾値第２取込スイッチの第２の電極はトランジスタ閾値容量線と接続し、
前記トランジスタ閾値容量線は固定電位であることを特徴としている。
【００３２】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
トランジスタ閾値容量と、トランジスタ閾値第１取込スイッチと、トランジスタ閾値第２取込スイッチと、トランジスタ閾値第３取込スイッチと、トランジスタ閾値第４取込スイッチと、トランジスタ閾値容量線とを有し、
前記トランジスタ閾値容量は前記階調トランジスタのゲートと前記ＥＬ閾値印加スイッチの第１の電極との間に設けられ、
前記トランジスタ閾値第１取込スイッチの第１の電極は前記トランジスタ閾値容量の前記階調トランジスタのゲートが接続されている側と反対側と電気的に接続し、
前記トランジスタ閾値第１取込スイッチの第２の電極は前記階調トランジスタの第１の電極と前記トランジスタ閾値第２取込スイッチの第１の電極と電気的に接続し、
前記トランジスタ閾値第３取込スイッチは前記階調トランジスタの第２の電極とゲートの間に電気的に接続し、
前記トランジスタ閾値第４取込スイッチ前にＥＬ閾値印加トランジスタの第２の電極と前記充電端子との間に設けられ、
前記トランジスタ閾値第２取込スイッチの第２の電極はトランジスタ閾値容量線と接続し、
前記トランジスタ閾値容量線は固定電位であることを特徴としている。
【００３３】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
容量線と、充電端子とを有し、
充電状態において前記容量素子の第１の電極は前記充電端子と接続し、第２の電極は前記容量線と接続し、
放電状態において前記容量素子の第１の電極は前記発光素子と接続し、第２の電極は前記容量線と接続し、
前記容量線と前記充電端子は互いに異なる電位であることを特徴としている。
【００３４】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
階調スイッチと、信号線と、階調容量と、階調容量線とを有し、
階調書込状態において前記階調スイッチの制御電極は前記階調容量の第１の電極と前記信号線と電気的に接続し、
第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子、前記容量素子と前記容量線又は前記容量素子と前記発光素子との間に設けられ、
前記階調容量の第２の電極は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴としている。
【００３５】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
階調スイッチと、信号線と、階調容量と、階調容量線と、消去線とを有し、
階調書込状態において前記階調スイッチの制御電極は前記階調容量の第１の電極と前記信号線と電気的に接続し、
第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子、前記容量素子と前記容量線又は前記容量素子と前記発光素子との間に設けられ、
前記階調容量の第２の電極は前記階調容量線と電気的に接続し、
階調消去状態において前記階調スイッチの制御電極は前記階調容量の第１の電極と前記消去線と電気的に接続し、
第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子、前記容量素子と前記容量線又は前記容量素子と前記発光素子との間に設けられ、
前記階調容量の第２の電極は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴としている。
【００３６】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
階調トランジスタと、信号線と、階調容量と、階調容量線とを有し、
階調書込状態において前記階調トランジスタのゲートは前記階調容量の第１の電極と前記信号線と電気的に接続し、
第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子との間に設けられ、
前記階調容量の第２の電極は前記階調容量線と電気的に接続していることを特徴としている。
【００３７】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
ＥＬ閾値容量と、充電バイアス端子と、ＥＬ閾値印加トランジスタとを有し、
前記充電状態において前記ＥＬ閾値印加トランジスタのゲートは前記ＥＬ閾値容量の第１の電極と電気的に接続し、前記ＥＬ閾値容量の第２の電極は第１の電位に保たれ、
前記放電状態において前記ＥＬ閾値容量の第１の電極は前記発光素子と電気的に接続し、第２の電極は第２の電極に保たれていることを特徴としている。
【００３８】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
階調トランジスタと、信号線と、階調容量と、階調容量線と、ＥＬ閾値容量とを有し、
階調書込状態において前記階調トランジスタのゲートは前記階調容量の第１の電極と前記信号線と電気的に接続し、第１の電極と第２の電極は前記容量素子と前記充電端子との間に設けられ、前記階調容量の第２の電極は階調容量線と電気的に接続し、前記階調容量線は第１の電位に保たれ、
前記充電状態において前記階調トランジスタのゲートと階調容量線の間には前記階調容量とＥＬ閾値容量とが設けられ、前記階調容量線は第１の電位に保たれ、
前記放電状態において前記ＥＬ閾値容量の第１の電極が前記発光素子と接続し、第２の電極は第１又は第２の電位に保たれていることを特徴としている。
【００３９】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
トランジスタ閾値容量を有し、
前記充電状態において前記充電バイアス端子と前記ＥＬ閾値印加トランジスタのゲートの間に前記ＥＬ閾値容量と前記トランジスタ閾値容量が設けられ、
ＴＦＴ閾値取得状態において前記ＥＬ閾値印加トランジスタのゲートと第１の電極とが第３の電位に保たれ、第２の電極が第４の電位に保たれ、前記トランジスタ閾値容量に前記第３の電位と前記第４の電位の電位差が充電されることを特徴としている。
【００４０】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
トランジスタ閾値容量を有し、
前記充電状態において前記充電バイアス端子と前記階調トランジスタのゲートの間に前記階調容量と前記トランジスタ閾値容量が設けられ、
ＴＦＴ閾値取得状態において前記階調トランジスタのゲートと第１の電極とが第１の電位に保たれ、第２の電極が第２の電位に保たれ、前記トランジスタ閾値容量に前記第１の電位と前記第２の電位の電位差が充電されることを特徴としている。
【００４１】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
トランジスタ閾値容量を有し、
前記充電状態において前記充電バイアス端子と前記階調トランジスタのゲートの間に前記階調容量と前記ＥＬ閾値容量と前記トランジスタ閾値容量とが設けられ、
ＴＦＴ閾値取得状態において前記階調トランジスタのゲートと第１の電極とが第３の電位に保たれ、第２の電極が第４の電位に保たれ、前記トランジスタ閾値容量に前記第３の電位と前記第４の電位の電位差が充電されることを特徴としている。
【００４２】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
前記画素は、容量素子と、第１及び第２のスイッチ素子と、容量線と、電荷供給線とを有し、
前記第１のスイッチ素子の第１の電極は電荷供給線と接続し、第２の電極は前記容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記容量素子の第２の電極は前記容量線と接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記発光素子に接続されていることを特徴としている。
【００４３】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
前記画素は、第１及び第２の容量素子と、第１乃至第４のスイッチ素子と、容量線と、電荷供給線と、信号線とを有し、
前記第１のスイッチ素子の第１の電極は電荷供給線と接続し、第２の電極は前記第１の容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第１の容量素子の第２の電極は前記容量線と接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記第３のスイッチ素子の第１の電極に接続し、
前記第３のスイッチ素子の第１の電極は前記発光素子に接続し、制御電極は前記第２の容量素子の第１の電極と前記第４のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第２の容量素子の第２の電極は前記容量線と接続し、
前記第４のスイッチ素子の第１の電極は前記信号線と接続されていることを特徴としている。
【００４４】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
前記画素は、第１及び第２の容量素子と、第１乃至第３のスイッチ素子と、ＴＦＴと、容量線と、電荷供給線と、信号線とを有し、
前記ＴＦＴの第２の電極は前記電荷供給線と接続し、第１の電極は前記第１のスイッチ素子の第１の電極と接続し、ゲートは前記第３のスイッチ素子の第２の電極と前記第２の容量素子の第１の電極とに接続し、
前記第１のスイッチ素子の第２の電極は前記第１の容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記発光素子と接続し、
前記第３のスイッチ素子の第１の電極は前記信号線と接続し、
前記第１及び第２の容量素子の第２の電極は前記容量線と接続されていることを特徴としている。
【００４５】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
前記画素は、第１乃至第３の容量素子と、第１乃至第６のスイッチ素子と、ＴＦＴと、容量線と、電荷供給線と、信号線と、充電電圧線を有し、
前記ＴＦＴの第２の電極は電荷供給線と接続し、第１の電極は前記第１のスイッチ素子の第１の電極と接続し、ゲートは前記第５のスイッチ素子の第１の電極と接続し、
前記第１のスイッチ素子の第２の電極は前記第１の容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記第３のスイッチ素子の第１の電極と前記第４のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第３のスイッチ素子の第２の電極は前記発光素子と接続し、制御電極は前記第３の容量素子の第１の電極と前記第６のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第４のスイッチ素子の第１の電極は前記第２の容量素子の第１の電極と前記第５のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第６のスイッチ素子の第１の電極は前記信号線と接続し、
前記第１及び第３の容量素子の第２の電極は前記容量線と接続し、
前記前記第２の容量素子の第２の電極は前記充電電圧線と接続されていることを特徴としている。
【００４６】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
前記画素は、第１乃至第３の容量素子と、第１乃至第５のスイッチ素子と、ＴＦＴと、容量線と、電荷供給線と、信号線とを有し、
前記ＴＦＴの第２の電極は前記電荷供給線と接続し、第１の電極は前記第１のスイッチ素子の第１の電極と接続し、ゲートは前記第４のスイッチ素子の第１の電極と接続し、
前記第１のスイッチ素子の第２の電極は前記第１の容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記第３のスイッチ素子の第２の電極と前記発光素子とに接続し、
前記第３のスイッチ素子の第１の電極は前記第２の容量素子の第１の電極と前記第４のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第２の容量素子の第２の電極は前記第３の容量素子の第１の電極と前記第５のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第５のスイッチ素子の第１の電極は前記信号線と接続し、
前記第１及び第３の容量素子の第２の電極は前記容量線と接続されていることを特徴としている。
【００４７】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
前記画素は、第１乃至第４の容量素子と、第１乃至第９のスイッチ素子と、ＴＦＴと、容量線と、電荷供給線と、信号線と、充電電圧線とを有し、
前記ＴＦＴの第２の電極は電荷供給線と前記第８のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、第１の電極は前記第１のスイッチ素子の第１の電極と、前記第７のスイッチ素子の第２の電極と、前記第９のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、ゲートは前記第８のスイッチ素子の第２の電極と前記第４の容量素子の第１の電極とに接続し、
前記第１のスイッチ素子の第２の電極は前記第１の容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記第３のスイッチ素子の第１の電極と前記第４のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第３のスイッチ素子の第２の電極は前記発光素子と接続し、制御電極は前記第３の容量素子の第１の電極と前記第６のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第４のスイッチ素子の第１の電極は前記第２の容量素子の第１の電極と前記第５のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第５のスイッチ素子の第１の電極は前記第７のスイッチ素子の第１の電極と前記第４の容量素子の第２の電極とに接続し、
前記第６のスイッチ素子の第１の電極は前記信号線と接続し、
前記第１及び第３の容量素子の第２の電極と前記第９のスイッチ素子の第２の電極は前記容量線と接続し、
前記第２の容量素子の第２の電極は前記充電電圧線と接続されていることを特徴としている。
【００４８】
本発明の半導体装置は、発光素子を駆動する画素を有する半導体装置であって、
前記画素は、第１乃至第４の容量素子と、第１乃至第８のスイッチ素子と、ＴＦＴと、容量線と、電荷供給線と、信号線とを有し、
前記ＴＦＴの第２の電極は前記電荷供給線と前記第７のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、第１の電極は前記第１のスイッチ素子の第１の電極と、前記第６のスイッチ素子の第２の電極と、前記第８のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、ゲートは前記第４の容量素子の第１の電極と前記第７のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第１のスイッチ素子の第２の電極は前記第１の容量素子の第１の電極と前記第２のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第２のスイッチ素子の第２の電極は前記第３のスイッチ素子の第２の電極と前記発光素子とに接続し、
前記第３のスイッチ素子の第１の電極は前記第２の容量素子の第１の電極と前記第４のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第４のスイッチ素子の第１の電極は前記第４の容量素子の第２の電極と前記第６のスイッチ素子の第１の電極とに接続し、
前記第２の容量素子の第２の電極は前記第３の容量素子の第１の電極と前記第５のスイッチ素子の第２の電極とに接続し、
前記第５のスイッチ素子の第１の電極は前記信号線と接続し、
前記第１及び第３の容量素子の第２の電極と前記第８のスイッチ素子の第２の電極は前記容量線と接続されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によると、電流と輝度が比例関係にあるＥＬ素子を駆動する電流源として、容量素子による電圧電流変換を用いることで、複雑な電流源を不要とした。また、電圧での信号入力により、中間調の表示品位を高くした。また、容量素子による電圧電流変換が線形なので、特別な処理を要さずにＥＬ素子を電圧で正確に制御する。さらに、電流源としてＴＦＴの飽和領域を用いないことで低消費電力を実現している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
（実施の形態１）
図１に、本発明の一実施形態を示す。本実施形態は充電手段、放電手段を用いることで、容量素子の充放電を繰り返し、一定電流をＥＬ素子に与えることを目的とする。
【００５１】
ＥＬ素子を駆動する画素は、
容量素子１０１と、容量線１０２と、充電スイッチ１０３と、充電端子１０４と、放電スイッチ１０５と、放電端子１０６とを有する。
【００５２】
容量素子１０１の第２の電極は容量線１０２と接続し、第１の電極は充電スイッチ１０３の第２の電極と放電スイッチ１０５の第１の電極とに接続している。充電スイッチ１０３の第１の電極は充電端子１０４と接続している。放電スイッチ１０５の第２の電極は放電端子１０６と接続している。放電端子１０６はＥＬ素子（図示せず）と接続している。容量線１０２はある一定の電圧に保たれ、充電端子１０４は容量線１０２とは別の電圧に保たれている。
【００５３】
本実施形態では、充電手段とは充電スイッチ１０３を示し、放電手段とは放電スイッチ１０５を示す。
【００５４】
動作について説明する。本実施形態において、２つの状態を繰り返す動作をする。
【００５５】
第１状態は容量素子１０１への充電を目的とする。第２状態は容量素子１０１からＥＬ素子への放電を目的とする。
【００５６】
第１状態では、充電スイッチ１０３がＯＮし、放電スイッチ１０５がＯＦＦする。このとき、容量素子１０１の両端には充電端子１０４と容量線１０２の電位差が印加される。容量素子１０１の静電容量をＣ、充電端子１０４と容量線１０２の電位差をＶ１とすると、容量素子１０１で充電される電荷量Ｑ１は、
Ｑ１＝ＣＶ１
となる。
【００５７】
第２状態では、充電スイッチ１０３がＯＦＦし、放電スイッチ１０５がＯＮする。このとき、容量素子１０１に蓄えられた電荷が放電端子１０６からＥＬ素子に流れる。
【００５８】
放電後の容量素子１０１の両端の電位差を、Ｖ２（Ｖ１＞Ｖ２）とすると、放電後に容量素子１０１に残っている電荷量Ｑ２は、
Ｑ２＝ＣＶ２
となり結局、放電されＥＬ素子に流れる電荷量Ｑは、
Ｑ＝Ｑ１−Ｑ２＝Ｃ（Ｖ１−Ｖ２）
となる。
【００５９】
以上の動作を周波数ｆで繰り返すと、ＥＬ素子に流れる電流量Ｉは、
Ｉ＝ｆＱ＝ｆＣ（Ｖ１−Ｖ２）
となる。このことからＥＬ素子に流れる電流量は、充電端子１０４と容量線１０２の電位差をＶ１と、放電後の容量素子１０１の両端の電位差Ｖ２と、周波数ｆと、容量素子１０１の静電容量Ｃとで決定する。ある発光輝度を得るためには、その輝度で発光させるためにＥＬ素子に流す必要のある電流値Ｉを求め、そこから電位差Ｖ１、Ｖ２と周波数ｆとを決定する。ただし、電位差Ｖ２はＥＬ素子の特性や周波数ｆによって自動的に決まり、容量素子１０１の静電容量Ｃも素子特性で決まるため、実際に決めるのは電位差Ｖ１と周波数ｆである。
【００６０】
ところで、ＥＬ素子は電流と輝度が比例した素子である。また、ＥＬ素子は劣化等を原因とした、電圧電流特性の不均一性を持つ。そのため、ＥＬ素子を一定輝度で発光させるためには、電流源を用いた駆動が一般的である。特許文献２では、表示装置の外部駆動回路又は内部駆動回路に電流源を配置し、ＥＬ素子を駆動する画素に対して電流を流す。しかしながらこの手法では、駆動回路が複雑なため、高コスト、表示装置が大きい、不良が発生しやすいなどの問題を生ずる。
【００６１】
また、駆動回路と画素は数センチ程度の距離があり、寄生容量が大きい。そのため駆動回路から画素に対して微小電流を流す場合、短時間では画素に正常な電流が到達せず、黒に近い中間調表示ができず、結果として表示品位が低下する。
【００６２】
以上のように画素外の電流源から画素に対して電流を流す方式には、多くの欠点がある。
【００６３】
本実施形態では、容量素子１０１を用いて電圧電流変換をすることで画素内で電流源を実現している。画素外からは電圧で駆動できるため、画素外の駆動回路が簡易であり、電流源を持つ駆動回路にあるような問題が生じない。
【００６４】
また、駆動回路から画素に対して電圧を与える場合、配線の時定数に従った遅延時間で信号が画素に到達する。遅延時間は電圧値に影響されないため、微小電圧であっても高電圧と同様に短時間で信号が画素に到達するため、黒に近い中間調表示が可能で表示品位が低下しない。
【００６５】
また、ＴＦＴを用いて電圧電流変換をする場合、ＴＦＴの電圧電流特性が非線形特性のため、電圧による電流の制御が難しい。さらにＴＦＴを飽和領域で動作させる必要があるため消費電力が大きくなり発熱も大きい。それに対して本実施形態では容量素子を用いることで電圧電流変換を実現しており、容量素子の電圧電流特性は線形特性のため、電圧による電流の制御が容易である。
【００６６】
一般に、ＥＬ素子の電流値を制御するために、ＥＬ素子と直列接続されたＴＦＴを飽和領域で駆動し、電流供給する。ＴＦＴの飽和領域を使うために電源電圧が高くなり、消費電力が高くなる。また、発熱も大きい。本実施形態では、電流値を制御するために容量素子を用いており、ＴＦＴを使う場合に比べ、消費電力を低く抑えられ、発熱も少ない。
【００６７】
本実施形態において、本実施形態で示した構成とは別の構成でもよい。第１状態においては、容量素子１０１の第１の電極が充電端子１０４と電気的に接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、充電端子１０４と容量線１０２が異なる固定電位であればよい。第２状態においては、容量素子１０１の第１の電極がＥＬ素子と電気的に接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、容量線１０２が固定電位であればよい。
（実施の形態２）
図１、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に本発明の他の一実施形態を示す。本実施形態は充電手段、放電手段を用いることで、容量素子の充放電を繰り返し、一定電流をＥＬ素子に与え、また階調手段によって発光階調に応じて電流を流す時間を変化させ、所望の輝度を得ることを目的とする。
【００６８】
本実施例において、充電手段、放電手段は図１に示したものと同様である。また、その構成については既に示したので省略する。
【００６９】
図２（Ａ）にＥＬ素子の発光階調を制御する階調手段を示す。
【００７０】
階調スイッチ２０７と、書込スイッチ２０８と、信号線２０９と、階調容量２１０と、階調容量線２１１とを有する。P、P'は図１で示したa〜fの位置に挿入する端子である。
【００７１】
階調スイッチ２０７の第１及び第２の電極は、図１のa〜fの何れか一箇所に設けられ、制御電極は書込スイッチ２０８の第２の電極と階調容量２１０の第１の電極と接続している。書込スイッチ２０８の第１の電極は信号線２０９と接続している。階調容量２１０の第２の電極は階調容量線２１１と接続している。
【００７２】
階調容量線２１１の電圧は、固定電位であれば特に限定しない。
【００７３】
信号線２０９には、階調スイッチ２０７をＯＮ又はＯＦＦさせる電圧が印加される。階調スイッチのＯＮ、ＯＦＦの時間比によって階調を表現する。
【００７４】
図２（Ｂ）にＥＬ素子の発光階調を制御する別の階調手段を示す。
【００７５】
階調スイッチ２０７と、書込スイッチ２０８と、信号線２０９と、階調容量２１０と、階調容量線２１１と、消去スイッチ２１２と、消去線２１３とを有する。P、P'は図１で示したa〜fの位置に挿入する端子である。
【００７６】
階調スイッチ２０７の第１及び第２の電極は、図１のa〜fの何れか一箇所に設けられ、制御電極は書込スイッチ２０８の第２の電極と階調容量２１０の第１の電極と消去スイッチ２１２の第２の電極とに接続している。書込スイッチ２０８の第１の電極は信号線２０９と接続している。階調容量２１０の第２の電極は階調容量線２１１と接続している。消去スイッチ２１２の第１の電極は消去線２１３と接続している。
【００７７】
階調容量線２１１の電圧は、固定電位であれば特に限定しない。また、消去線２１３の電圧は、階調スイッチ２０７をＯＦＦするような電圧ならば、特に限定しない。
【００７８】
信号線２０９には、階調スイッチ２０７をＯＮ又はＯＦＦさせる電圧が印加される。階調スイッチのＯＮ、ＯＦＦの時間比によって階調を表現する。
【００７９】
図２（Ａ）、（Ｂ）に示した階調手段は、そのどちらか一方が図１にａ〜ｆで示した位置に挿入される。
【００８０】
図３に階調手段を挿入した例を示す。例では図１のｅで示した位置に、図２（Ａ）の階調手段を挿入している。ａ〜ｄ、ｆの位置に挿入する場合も同様である。
【００８１】
動作について説明する。まず、階調手段として図２（Ａ）を用いた場合を示す。図２（Ａ）を用いた場合、３つの状態を繰り返す動作をする。
【００８２】
第１状態はＥＬ素子の階調を制御する信号として、発光、非発光の信号を階調容量２１０に書込むことを目的とする。第２状態は容量素子１０１への充電を目的とする。第３状態は容量素子１０１からＥＬ素子への放電を目的とする。
【００８３】
第１状態では、書込スイッチ２０８がＯＮし、さらに信号線２０９に階調に応じて階調スイッチ２０７をＯＮ又はＯＦＦさせる電圧が印加される。そして書込スイッチ２０８がＯＦＦすると、階調容量２１０に信号線２０９の電圧が保持される。
【００８４】
第２状態では、充電スイッチ１０３がＯＮし、放電スイッチ１０５がＯＦＦする。このとき階調スイッチ２０７の第１、第２の電極PP'の挿入位置が図１において、ａ又はｂの何れか、又はｃ〜ｆでかつ階調スイッチ２０７がＯＮならば、容量素子１０１の両端には充電端子１０４と容量線１０２の電位差が印加される。容量素子１０１の静電容量をＣ、充電端子１０４と容量線１０２の電位差をＶ１とすると、容量素子１０１で充電される電荷量Ｑ１は、
Ｑ１＝ＣＶ１
となる。また、階調スイッチ２０７の第１、第２の電極PP'の挿入位置が図１において、ｃ〜ｆでかつ階調スイッチ２０７がＯＦＦならば、電荷の充電はない。
【００８５】
第３状態では、充電スイッチ１０３がＯＦＦし、放電スイッチ１０５がＯＮする。このとき、階調スイッチ２０７の第１、第２の電極PP'の挿入位置が図１において、ａ〜ｃ又はｆの何れかでかつ階調スイッチ２０７がＯＮ、又はｅ、ｄの何れかであるならば、容量素子１０１に蓄えられた電荷が放電端子１０６からＥＬ素子に流れる。また、階調スイッチ２０７の第１、第２の電極PP'の挿入位置が図１において、ａ〜ｃ又はｆの何れかでかつ階調スイッチ２０７がＯＦＦならば、電荷の放電はない。
【００８６】
階調スイッチ２０７がＯＮの場合、放電後の容量素子１０１の両端の電位差をＶ２（Ｖ１＞Ｖ２）とすると、放電後に容量素子１０１に残っている電荷量Ｑ２は、
Ｑ２＝ＣＶ２
となり結局、放電されＥＬ素子に流れる電荷量Ｑは、
Ｑ＝Ｑ１−Ｑ２＝Ｃ（Ｖ１−Ｖ２）
となる。また、階調スイッチ２０７がＯＦＦの場合、ＥＬ素子に流れる電荷量Ｑはほぼ０となる。
【００８７】
以上の動作を周波数ｆで繰り返すと、階調スイッチ２０７がＯＮの場合、ＥＬ素子に流れる電流量Ｉは、
Ｉ＝ｆＱ＝ｆＣ（Ｖ１−Ｖ２）
となる。また、階調スイッチ２０７がＯＦＦの場合、ＥＬ素子に流れる電流量Ｉは０となる。このことからＥＬ素子に流れる電流量は、階調スイッチの状態と、充電端子１０４と容量線１０２の電位差をＶ１と、放電後の容量素子１０１の両端の電位差をＶ２と、周波数ｆと、容量素子１０１の静電容量Ｃとで決定する。最大階調においてある発光輝度を得るためには、最大階調においてその輝度で発光させるためにＥＬ素子に流す必要のある電流値Ｉを求め、そこから容量素子１０１の静電容量Ｃと、電圧値Ｖ１、Ｖ２と、周波数ｆとを決定する。
【００８８】
容量素子１０１の静電容量Ｃは素子特性によってほぼある一定値に固定される。また、放電後の容量素子１０１の両端の電位差をＶ２は、ＥＬ素子の閾値電圧等の素子特性と、周波数ｆに依存する放電時間とで決定される。ここで周波数ｆを固定した場合、放電後の容量素子１０１の両端の電位差Ｖ２もほぼある一定値に固定される。
【００８９】
つまり、本実施例においてＥＬ素子に流れる電流値は、周波数ｆと、充電端子１０４と容量線１０２の電位差Ｖ１とを固定すれば、階調スイッチの状態によって決定することができる。
【００９０】
第１〜第３状態はそれぞれ交互に繰り返してもよいし、第２状態と第３状態を繰り返し、ある一定期間ごとに第１状態を挿入してもよい。
【００９１】
次に、階調手段として図２（Ｂ）を用いた場合を示す。図２（Ｂ）を用いた場合、４つの状態を繰り返す動作をする。
【００９２】
第１状態はＥＬ素子の階調を制御する信号として、発光、非発光の信号を階調容量２１０に書込むことを目的とする。第２状態は容量素子１０１への充電を目的とする。第３状態は容量素子１０１からＥＬ素子への放電を目的とする。第４状態はＥＬ素子を非発光にする電圧を階調容量２１０に書込むことを目的とする。
【００９３】
第１〜第３状態は、本実施形態において既に説明した状態と同じである。
【００９４】
第４状態は、図２（Ｂ）で示した消去スイッチ２１２を有する場合に適用される。第４状態では消去スイッチ２１２がＯＮし、消去線２１３から階調スイッチ２０７をＯＦＦするような電圧が階調容量２１０に印加される。そして消去スイッチ２１２がＯＦＦすると、階調容量に階調スイッチ２０７をＯＦＦする電圧が保持される。
【００９５】
第１〜第４状態はそれぞれ交互に繰り返してもよいし、第２状態と第３状態を繰り返し、ある一定期間ごとに第１、第４状態を挿入してもよい。
【００９６】
階調手段である図２（Ａ）、図２（Ｂ）の違いは、図２（Ｂ）に消去スイッチ２１２があることである。消去スイッチ２１２があることで、書込スイッチ２０８や信号線２０９の状態によらないで、階調スイッチ２０７をＯＦＦすることができる。特に階調数が多い場合、サブフレームの時間が短くなるため、階調スイッチ２０７がＯＮになってからＯＦＦになるまでの時間が短くなる。ここで階調スイッチ２０７をＯＦＦする専用の制御回路があれば、短時間でも容易にＯＦＦすることができる。
【００９７】
図４（Ａ）、（Ｂ）に階調手段によって発光輝度を制御する方法を示す。本実施形態では図２（Ａ）、（Ｂ）に示した階調スイッチ２０７のＯＮ、ＯＦＦの時間によって発光輝度を制御し、階調表示をしている。
【００９８】
図４（Ａ）に階調表示の例を示す。１秒間が６０フレームで成る場合、１フレーム当たりの時間は１／６０秒である。発光輝度は１フレームをさらに階調数に応じて分割し、発光時間を変化させることで制御する。３ｂｉｔ階調なら分割数は３となる。本明細書ではこの分割されたフレームの各領域をサブフレームと呼ぶ。サブフレームは、各ｂｉｔの重みづけに比例した時間を持ち、サブフレームの発光、非発光によって１フレーム毎の輝度を決定する。３ｂｉｔの場合、各サブフレームの時間は１ｂｉｔを１（２の０乗）とすると、２ｂｉｔは２（２の１乗）、３ｂｉｔは４（２の２乗）となる。
【００９９】
図４（Ｂ）に８階調表示した場合の、サブフレームの発光、非発光と、発光輝度の関係を示す。全サブフレームが発光した場合に、最大発光輝度となる。全サブフレームが非発光の場合、発光輝度は最大発光輝度の０／８である。中間調の場合、あるサブフレームは発光し、別のサブフレームは発光しない状態となる。
【０１００】
なお階調数はそのままで、サブフレームをさらに細かく分割してもよい。
【０１０１】
第１、第４状態はサブフレーム毎に、第２状態と第３状態の繰り返しの中で挿入される。また、サブフレームをさらに細かく分割した場合はその分割毎に、第２状態と第３状態の繰り返しの中で挿入される。また、第１、第４状態をさらに増やし、最大で第２、３状態と同じ頻度で挿入してもよい。
【０１０２】
本実施形態では、容量素子１０１を用いて電圧電流変換をすることで画素内で電流源を実現し、また階調スイッチのＯＮ、ＯＦＦの時間比によって階調を表現している。画素外からは電圧で駆動できるため、画素外の駆動回路が簡易であり、電流源を持つ駆動回路のように複雑である必要がない。
【０１０３】
また、駆動回路から画素に対して電圧を与える場合、配線の時定数に従った遅延時間で信号が画素に到達する。遅延時間は電圧値に影響されないため、微小電圧であっても高電圧と同様に短時間で信号が画素に到達するため、黒に近い中間調表示が可能で表示品位が低下しない。
【０１０４】
さらに階調表現を発光時間の制御によって実現することで、信号線電圧がＯＮ、ＯＦＦの２種類の電圧のみでよい。これは信号線の電源を簡易化する利点がある。
【０１０５】
一般に、ＥＬ素子の電流値を制御するために、ＥＬ素子と直列接続されたＴＦＴを飽和領域で駆動し、電流供給する。ＴＦＴの飽和領域を使うために電源電圧が高くなり、消費電力が高くなる。また、発熱も大きい。本実施形態では、電流値を制御するために容量素子を用いており、ＴＦＴを使う場合に比べ、消費電力を低く抑えられ、発熱も少ない。
【０１０６】
本実施形態において、本実施形態で示した構成とは別の構成でもよい。第１状態においては、階調容量２１０の第１の電極が信号線２０９と等しい電圧になり、第２の電極が固定電位になればよい。第２状態においては、容量素子１０１の第１の電極が充電端子１０４と電気的に接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、充電端子１０４と容量線１０２が異なる固定電位であればよい。第３状態においては、容量素子１０１の第１の電極がＥＬ素子と電気的に接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、容量線１０２が固定電位であればよい。また、容量素子２１０の充電電圧に応じて、第２状態又は第３状態において、容量素子１０２の第１の電極又は第２の電極が浮遊状態となればよい。第４状態においては、階調容量２１０の第１の電極が消去線２１３と等しい電圧になり、第２の電極が固定電位になり、消去線２１３は、容量素子１０２の第１の電極又は第２の電極を浮遊状態とする電位であればよい。
【０１０７】
（実施の形態３）
図１、図５に本発明の他の一実施形態を示す。本実施形態は充電手段、放電手段を用いることで、容量素子の充放電を繰り返し、また階調手段によって発光輝度に応じて容量素子に充電する電荷量を変化させ、それによってＥＬ素子に流す電流を変化させ、所望の輝度を得ることを目的とする。
【０１０８】
本実施例において、充電手段、放電手段は図１に示したものと同様である。また、その構成については既に示したので省略する。
【０１０９】
図５にＥＬ素子の発光階調を制御する階調手段を示す。
【０１１０】
階調ＴＦＴ５０７と、書込スイッチ５０８と、信号線５０９と、階調容量５１０と、階調容量線５１１とを有する。P、P'は図１で示したｄ、ｅの位置に挿入する端子である。
【０１１１】
階調ＴＦＴ５０７の第１及び第２の電極は、図１のｄ、ｅの何れか一箇所に挿入され接続し、ゲートは書込スイッチ５０８の第２の電極と階調容量５１０の第１の電極と接続している。書込スイッチ５０８の第１の電極は信号線５０９と接続している。階調容量５１０の第２の電極は階調容量線５１１と接続している。
【０１１２】
階調容量線５１１の電圧は、固定電位であれば特に限定しない。
【０１１３】
信号線５０９には、階調に応じた電圧が印加され、容量素子１０１に充電される電荷量を制御して、ＥＬ素子の輝度を制御し、階調を表現する。
【０１１４】
階調手段の挿入方法は、実施形態２と同様であり、図３で示したので省略する。
【０１１５】
動作について説明する。本実施形態において、３つの状態を繰り返す動作をする。
【０１１６】
第１状態はＥＬ素子の階調を制御する信号として、輝度の信号を階調容量５１０に書込むことを目的とする。第２状態は容量素子１０１への充電を目的とする。第３状態は容量素子１０１からＥＬ素子への放電を目的とする。
【０１１７】
第１状態では、書込スイッチ５０８がＯＮし、さらに信号線５０９に階調に応じた電圧が階調ＴＦＴ５０７のゲートに印加される。そして書込スイッチ５０８がＯＦＦすると、階調容量５１０に信号線５０９の電圧が保持される。
【０１１８】
第２状態では、充電スイッチ１０３がＯＮし、放電スイッチ１０５がＯＦＦする。このとき、充電端子１０４から容量素子１０１に、階調ＴＦＴ５０７を通過した電流が流れる。階調ＴＦＴ５０７のゲートと容量線１０２の電位差をＶｐ、階調ＴＦＴ５０７の閾値電圧をＶｔｈとすると、容量素子１０１の両端に印加される電圧Ｖ１は、
Ｖ１＝Ｖｐ−Ｖｔｈ
となる。ただし、充電端子１０４と容量線１０２との電位差Ｖａは、
Ｖａ≧Ｖｐ−Ｖｔｈ
とする。つまり階調ＴＦＴ５０７のゲートに印加された電圧Ｖｐと、階調ＴＦＴ５０７の閾値電圧をＶｔｈに応じて、容量素子１０１の両端の電圧Ｖ１が決定される。そして容量素子１０１で充電される電荷量Ｑ１は容量素子１０１の静電容量をＣとすると、
Ｑ１＝ＣＶ１＝Ｃ（Ｖｐ−Ｖｔｈ）
となる。
【０１１９】
第３状態では、充電スイッチ１０３がＯＦＦし、放電スイッチ１０５がＯＮする。このとき容量素子１０１に蓄えられた電荷が放電端子１０６からＥＬ素子に流れる。
【０１２０】
放電後の容量素子１０１の両端の電位差をＶ２（Ｖ１＞Ｖ２）とすると、放電後に容量素子１０１に残っている電荷量Ｑ２は、
Ｑ２＝ＣＶ２
となり結局、放電されＥＬ素子に流れる電荷量Ｑは、
Ｑ＝Ｑ１−Ｑ２＝Ｃ（Ｖ１−Ｖ２）＝Ｃ（Ｖｐ−Ｖｔｈ−Ｖ２）
となる。
【０１２１】
以上の動作を周波数ｆで繰り返すとＥＬ素子に流れる電流量Ｉは、
Ｉ＝ｆＱ＝ｆＣ（Ｖｐ−Ｖｔｈ−Ｖ２）
となる。このことからＥＬ素子に流れる電流量は、階調ＴＦＴ５０７のゲートに印加された電圧Ｖｐと、階調ＴＦＴ５０７の閾値電圧をＶｔｈと、放電後の容量素子１０１の両端の電位差をＶ２と、周波数ｆと、容量素子１０１の静電容量Ｃとで決定する。
【０１２２】
容量素子１０１の静電容量Ｃと、階調ＴＦＴ５０７の閾値電圧Ｖｔｈは素子特性によってほぼある一定値に固定される。また、放電後の容量素子１０１の両端の電位差をＶ２は、ＥＬ素子の素子特性と、周波数ｆに依存する放電時間とで決定される。ここで周波数ｆを固定した場合、放電後の容量素子１０１の両端の電位差Ｖ２もほぼある一定値に固定される。
【０１２３】
つまり、本実施例においてＥＬ素子に流れる電流値は、階調ＴＦＴ５０７のゲートに印加された電圧Ｖｐによって決定することができる。階調ＴＦＴ５０７のゲートに印加された電圧Ｖｐは、書込スイッチ５０８がＯＮのときの信号線５０９の電圧と等しいため、ＥＬ素子に流れる電流値を信号線５０９の電圧によって制御することが可能である。
【０１２４】
ところで、電流に比例して輝度が決定するＥＬ素子を駆動する手段として、直接電流値を画素に対して流す場合、外部駆動回路又は内部駆動回路が複雑になり、さらに、黒に近い中間調表示が不完全になりやすい。
【０１２５】
また、ＥＬ素子とＴＦＴを直列接続し、ＴＦＴのゲート電圧を変化させることで電流値を制御する方法では、ＴＦＴのゲート電圧とドレイン電流の関係が非線形特性のため、ＴＦＴ特性に合わせて階調と電圧値の関係を非線形に制御する必要がある。これは外部駆動回路又は内部駆動回路を複雑化する。また、ＴＦＴ特性を均一化することは難しいため、階調ずれを生ずる。
【０１２６】
本実施形態では、電圧で輝度を制御することが可能であり、さらに電圧値と輝度の関係が線形である。これはＥＬ素子に流れる電流量Ｉが、階調ＴＦＴ４０７のゲートに印加された電圧Ｖｐと比例関係にあることを理由としている。このことから本実施形態は、外部駆動回路又は内部駆動回路が簡略で、階調ずれを生じず、黒に近い中間調の表示が完全である利点を持つ。
【０１２７】
一般に、ＥＬ素子の電流値を制御するために、ＥＬ素子と直列接続されたＴＦＴを飽和領域で駆動し、電流供給する。ＴＦＴの飽和領域を使うために電源電圧が高くなり、消費電力が高くなる。また、発熱も大きい。本実施形態では、電流値を制御するために容量素子を用いており、ＴＦＴを使う場合に比べ、消費電力を低く抑えられ、発熱も少ない。
【０１２８】
本実施形態において、本実施形態で示した構成とは別の構成でもよい。第１状態においては、階調容量５１０の第１の電極が信号線５０９と等しい電圧になり、第２の電極が固定電位になればよい。第２状態においては、容量素子１０１の第１の電極が階調ＴＦＴ５０７の第１の電極と接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、階調ＴＦＴ５０７の第２の電極が充電端子１０４と電気的に接続し、充電端子１０４と容量線１０２が異なる固定電位であり、階調ＴＦＴ５０７のゲートが階調容量５１０の第１の電極と電気的に接続し、階調容量５１０の第２の電極が固定電位であればよい。第３状態においては、容量素子１０１の第１の電極がＥＬ素子と電気的に接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、容量線１０２が固定電位であればよい。
【０１２９】
（実施の形態４）
本発明の他の一実施形態を示す。本実施形態は充電手段、放電手段を用いることで、容量素子の充放電を繰り返し、一定電流をＥＬ素子に与え、また階調手段によって発光階調に応じて電流を流す時間を変化させ、さらにＥＬ閾値補正手段によって充電電圧にＥＬ素子の閾値電圧を上乗せし、所望の輝度をＥＬ素子の劣化に関わりなく一定に得ることを目的とする。
【０１３０】
本実施例において、充電手段、放電手段は図１に示したものと同様である。また、その構成については既に示したので省略する。
【０１３１】
本実施例において、階調手段は図２（Ａ）、（Ｂ）に示したものと同様である。また、その構成については既に示したので省略する。
【０１３２】
図６にＥＬ閾値補正手段を示す。ＥＬ閾値補正手段によって、ＥＬ素子の閾値のばらつきや、劣化の影響を補正する。ＥＬ閾値容量６２１と、充電バイアス端子６２２と、ＥＬ閾値印加スイッチ６２３と、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４と、ＥＬ閾値取込スイッチ６２５と、ＥＬ閾値取込端子６２６とを有する。Q、Q'は図１で示したd、eの位置に挿入する端子である。
【０１３３】
ＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４の第１及び第２の電極は、図１のd、eのどちらかに挿入され接続し、ゲートはＥＬ閾値印加スイッチ６２３の第１の電極と接続している。ＥＬ閾値印加スイッチ６２３の第２の電極は、ＥＬ閾値容量６２１の第１の電極と、ＥＬ閾値取込スイッチ６２５の第２の電極とに接続している。ＥＬ閾値容量６２１の第２の電極は充電バイアス端子６２２と接続している。ＥＬ閾値取込スイッチ６２５の第１の電極はＥＬ閾値取込端子６２６と接続している。ＥＬ閾値取込端子６２６は、図１のa〜dの１箇所に接続する。
【０１３４】
階調手段とＥＬ閾値補正手段を同じ位置に挿入する場合、階調手段と閾値補正手段は直列に接続する。なお、直列に接続する場合に、どちらを充電端子に電気的に近い位置に接続するかは特に限定しない。
【０１３５】
図７に階調手段を挿入した例を示す。例では図１のｅで示した位置に、図２（Ａ）の階調手段と図６のＥＬ閾値閾値補正手段を挿入している。また、図１のａで示した位置に、図６のＥＬ閾値補正手段のＥＬ閾値取込端子を接続している。
【０１３６】
動作について説明する。まず、階調手段として図２（Ａ）を用いた場合を示す。図２（Ａ）を用いた場合、４つの状態を繰り返す動作をする。
【０１３７】
第１状態はＥＬ素子の階調を制御する信号として、発光、非発光の信号を階調容量２１０に書込むことを目的とする。第２状態は容量素子１０１への充電を目的とする。第３状態は容量素子１０１からＥＬ素子への放電を目的とする。第４状態はＥＬ素子の閾値電圧の取得を目的とする。
【０１３８】
第１状態は、実施の形態２の第１状態と同様であるため省略する。
【０１３９】
第２状態は、階調手段の動作は実施の形態２の第２状態と同様である。ただし、ＥＬ閾値補正手段が挿入されているため、容量素子１０１の両端に印加される電圧が実施の形態２とは異なる。
【０１４０】
第２状態では、階調手段の動作の他にＥＬ閾値補正手段の動作として、ＥＬ閾値取込スイッチ６２５がＯＦＦし、充電バイアス端子６２２にＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４がＯＮする条件の所望の電圧が印加され、ＥＬ閾値印加スイッチ６２３がＯＮする。このとき階調スイッチ２０７の第１、第２の電極PP'の挿入位置が図１において、ａ又はｂの何れか、又はｃ〜ｆでかつ階調スイッチ２０７がＯＮならば、容量素子１０１に電荷の充電が開始される。また、電荷の充電とともに容量素子１０１の第１の電極の電位が上昇し、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４のゲート・ソース間電圧が低下する。そしてＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４のゲート・ソース間電圧が、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４の閾値電圧を下回ると、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４がＯＦＦし充電が停止する。
【０１４１】
ＥＬ素子の陰極電位を基準電位としたときの充電バイアス端子６２２の電位をＶｂ、ＥＬ閾値容量６２１の両端の電位差をＶｅｌｔｈ（第１の電極の電位≧第２の電極の電位）とすると、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４のゲートに印加される電圧は、Ｖｂ＋Ｖｅｌｔｈとなる。また、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４の閾値電圧をＶｔｈとすると、容量素子１０１の充電が停止した時の容量素子１０１の第１の電極の電位は、Ｖｂ＋Ｖｅｌｔｈ−Ｖｔｈとなる。このときの容量素子１０１に充電された電荷量Ｑ１は、容量線１０２の電位をＶｇ、静電容量をＣとすると、
Ｑ１＝Ｃ（Ｖｂ＋Ｖｅｌｔｈ−Ｖｔｈ−Ｖｇ）
となる。また、階調スイッチ２０７の第１、第２の電極PP'の挿入位置が図１において、ｃ〜ｆでかつ階調スイッチ２０７がＯＦＦならば、電荷の充電はない。
【０１４２】
第３状態は、階調手段の動作は実施の形態２の第３状態と同様である。ただし、ＥＬ閾値補正手段が挿入され、ＥＬ素子の閾値電圧がＥＬ閾値容量に充電される。
【０１４３】
第３状態では、充電スイッチ１０３がＯＦＦし、放電スイッチ１０５がＯＮする。このとき、階調スイッチ２０７の第１、第２の電極PP'の挿入位置が図１において、ａ〜ｃ又はｆの何れかでかつ階調スイッチ２０７がＯＮ、又はｅ、ｄの何れかであるならば、容量素子１０１に蓄えられた電荷が放電端子１０６からＥＬ素子に流れる。
【０１４４】
階調スイッチ２０７の第１、第２の電極PP'の挿入位置が図１において、ａ〜ｃ又はｆの何れかでかつ階調スイッチ２０７がＯＦＦならば、電荷の放電はない。
【０１４５】
放電は容量素子１０１の第１の電極の電圧が、ＥＬ素子の閾値電圧とほぼ等しくなると停止する。
【０１４６】
階調スイッチ２０７がＯＮの場合、放電後の容量素子１０１の第１の電極の電位をＶ２とすると、容量線１０２の電位がＶｇのとき、放電後に容量素子１０１に残っている電荷量Ｑ２は、
Ｑ２＝Ｃ（Ｖ２−Ｖｇ）
となり結局、放電されＥＬ素子に流れる電荷量Ｑは、
Ｑ＝Ｑ１−Ｑ２＝Ｃ（Ｖｂ＋Ｖｅｌｔｈ−Ｖｔｈ−Ｖ２）
となる。ここで放電後の容量素子１０１の第１の電極の電位はＥＬ素子の閾値電圧と等しいため、
Ｖ２＝Ｖｅｌｔｈ
となり、結局放電されＥＬ素子に流れる電荷量Ｑは、
Ｑ＝Ｃ（Ｖｂ−Ｖｔｈ）
となる。
【０１４７】
階調スイッチ２０７がＯＦＦの場合、ＥＬ素子に流れる電荷量はほぼ０となる。
【０１４８】
第４状態では、充電バイアス端子６２２の電位がＥＬ素子の陰極電圧と同電位になり、ＥＬ閾値印加スイッチ６２３がＯＦＦし、ＥＬ閾値取込スイッチ６２５がＯＮする。容量素子１０１からＥＬ素子への放電は、放電端子１０６とＥＬ素子の陰極の電位差が、ＥＬ素子の閾値電圧になったときに停止する。このときＥＬ閾値取込端子６２６は放電端子１０６と同電位となる。また、ＥＬ閾値容量６２１の両端の電位差はＥＬ素子の閾値電圧と同じになる。
【０１４９】
つまりＥＬ閾値容量６２１の両端に充電されたＥＬ素子の閾値電圧が、第２状態においてＶｅｌｔｈで表記された電圧として、Ｖｂに対して上乗せされ充電されることとなる。
【０１５０】
第２状態と第３状態を周波数ｆで繰り返すと、階調スイッチがＯＮの場合、ＥＬ素子に流れる電流量Ｉは、
Ｉ＝ｆＱ＝ｆＣ（Ｖｂ−Ｖｔｈ）
となる。また、階調スイッチがＯＦＦの場合、ＥＬ素子に流れる電流量Ｉは、
Ｉ＝０
となる。このことからＥＬ素子に流れる電流量は、ＥＬ素子の陰極電位を基準電位としたときの充電バイアス端子６２２の電位をＶｂと、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４の閾値電圧Ｖｔｈと、周波数ｆと、容量素子１０１の静電容量Ｃと、階調スイッチ２０７の状態とで決定される。最大階調においてある発光輝度を得るためには、最大階調においてその輝度で発光させるためにＥＬ素子に流す必要のある電流値Ｉを求め、そこから電圧値Ｖｂ、Ｖｔｈと周波数ｆと、容量素子１０１の静電容量Ｃとを決定する。ただし、容量素子１０１の静電容量Ｃと、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４の閾値電圧Ｖｔｈは素子特性として固定されるため、実際に決めるのはＥＬ素子の陰極電位を基準電位としたときの充電バイアス端子６２２の電位をＶｂと周波数ｆである。
【０１５１】
周波数ｆが高い場合、放電後の容量素子１０１の第１の電極の電圧は、ＥＬ素子の閾値電圧とずれることがある。しかしその場合でも、ＥＬ閾値容量６２１の両端の電位差は、放電後の容量素子１０１の第１の電極の電圧と等しく、補正がずれることはない。
【０１５２】
一般にＥＬ素子は発光すると劣化し、閾値電圧が変化する。これはＥＬ素子を駆動する画素をマトリクス状に配置した表示装置では、画素によってＥＬ素子の劣化速度が異なった場合に、画素によって発光輝度が異なる輝度むらという表示不良を発生させる。本実施形態ではＥＬ閾値電圧を充電電圧に対して上乗せすることで、ＥＬ閾値電圧の変動に影響されない表示を実現している。
【０１５３】
第１〜第４状態は次のように実行される。まず第１状態が実行され、第２状態と第３状態が交互にある周波数ｆで繰り返され、ＥＬ閾値容量６２１の電荷保持が可能な時間に応じて第３状態と同時に第４状態が実行される。第１状態ではＥＬ素子の発光輝度に応じた電圧を階調容量２１０に充電し、第２状態と第３状態ではＥＬ素子を発光させ、第４状態ではＥＬ素子の閾値電圧をＥＬ閾値容量６２１に充電する。ただし、第１〜第４状態はそれぞれ交互に繰り返してもよい。
【０１５４】
次に、階調手段として図２（Ｂ）を用いた場合を示す。図２（Ｂ）を用いた場合、５つの状態を繰り返す動作をする。
【０１５５】
第１状態はＥＬ素子の階調を制御する信号として、発光、非発光の信号を階調容量２１０に書込むことを目的とする。第２状態は容量素子１０１への充電を目的とする。第３状態は容量素子１０１からＥＬ素子への放電を目的とする。第４状態はＥＬ素子の閾値電圧の取得を目的とする。第５状態はＥＬ素子を非発光にする電圧を階調容量２１０に書込むことを目的とする。
【０１５６】
第１〜第４状態は、本実施形態において既に説明した状態と同じである。また、第５状態は実施の形態２の第４状態と同様であるため省略する。
【０１５７】
第１〜第５状態は次のように実行される。まず第１状態が実行され、第２状態と第３状態が交互にある周波数ｆで繰り返され、ＥＬ閾値容量６２１の電荷保持が可能な時間に応じて第３状態と同時に第４状態が実行され、第５状態が階調に応じて実行される。第１状態ではＥＬ素子の発光輝度に応じた電圧を階調容量２１０に充電し、第２状態と第３状態ではＥＬ素子を発光させ、第４状態ではＥＬ素子の閾値電圧をＥＬ閾値容量６２１に充電し、第５状態ではＥＬ素子の発光時間を決定する。ただし、第１〜第５状態はそれぞれ交互に繰り返してもよい。
【０１５８】
本実施例において、第３状態と第４状態を同時に実行すると、第３状態になる都度ＥＬ閾値電圧をＥＬ閾値容量６２１に充電できる。この場合でも、一旦充電されたＥＬ閾値電圧が、常に最新のＥＬ閾値電圧に修正されるだけなので問題ない。しかし、ＥＬ閾値電圧は１回の充放電時間（周波数が１００ｋＨｚなら１０マイクロ秒）ではあまり変化しない。そのため、第３状態になる都度、第４状態を実行しなくてもよい。例えば１フレーム時間（６０フレーム毎秒なら１／６０秒）毎に第４状態を実行すればよい。
【０１５９】
本実施例において、ＥＬ閾値印加スイッチ６２３は必ずしも必要ではない。ただし、ＥＬ閾値印加ＴＦＴのゲート寄生容量が大きい場合には、ＥＬ閾値電圧を正確に反映するためにＥＬ閾値印加スイッチ６２３を付けることが望ましい。
【０１６０】
本実施例において、第３状態で、充電バイアス端子６２２の電位をＥＬ素子の陰極電圧と同電位として説明したが、これに限らない。充電バイアス端子６２２の電位が任意の電位であっても、ＥＬ素子の閾値電圧のばらつきや劣化の影響を補正できる。
【０１６１】
本実施形態では、ＥＬ素子の劣化による影響を補正する以外に、実施の形態１と２で示した利点も持つ。
【０１６２】
本実施形態において、本実施形態で示した構成とは別の構成でもよい。第１状態においては、階調容量２１０の第１の電極が信号線２０９と等しい電圧になり、第２の電極が固定電位になればよい。第２状態においては、容量素子１０１の第１の電極がＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４の第１の電極と電気的に接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４の第２の電極が充電端子１０４と電気的に接続し、充電端子１０４と容量線１０２が異なる固定電位であり、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４のゲートがＥＬ閾値容量６２１の第１の電極と電気的に接続し、ＥＬ閾値容量６２１の第２の電極が充電バイアス端子６２２と接続し、充電バイアス端子６２２がＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４をＯＮする電位であればよい。第３状態においては、容量素子１０１の第１の電極が発光素子と電気的に接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、容量線１０２が固定電位であればよい。また第２状態又は第３状態において、第１状態での容量素子２１０の充電電圧に応じて、容量素子１０２の第１の電極又は第２の電極が浮遊状態となればよい。第４状態においては、ＥＬ閾値容量６２１の第１の電極がＥＬ素子と電気的に接続し、第２の電極が固定電位であればよい。第５状態においては、階調容量２１０の第１の電極が消去線２１３と等しい電圧になり、第２の電極が固定電位になり、消去線２１３は、容量素子１０２の第１の電極又は第２の電極を浮遊状態とする電位であればよい。
【０１６３】
なお、本実施形態で示したＥＬ閾値補正手段は実施の形態１にも適用可能である。
【０１６４】
（実施の形態５）
本発明の他の一実施形態を示す。本実施形態は充電手段、放電手段を用いることで、容量素子の充放電を繰り返し、また階調手段によって発光輝度に応じて容量素子に充電する電荷量を変化させ、それによってＥＬ素子に流す電流を変化させ、さらにＥＬ閾値補正手段によって充電電圧にＥＬ素子の閾値電圧を上乗せし、所望の輝度をＥＬ素子の劣化に関わりなく得ることを目的とする。
【０１６５】
本実施例において、充電手段、放電手段は図１に示したものと同様である。また、その構成については既に示したので省略する。
【０１６６】
図８に階調手段とＥＬ閾値補正手段を示す。図８に示した構成で、階調を表現し、さらにＥＬ素子の閾値電圧を充電電圧に上乗せすることでＥＬ閾値劣化の影響を補正する。階調ＴＦＴ８０７と、書込スイッチ８０８と、信号線８０９と、階調容量８１０と、階調容量線８１１と、ＥＬ閾値容量８２１と、ＥＬ閾値印加スイッチ８２３と、ＥＬ閾値取込スイッチ８２５と、ＥＬ閾値取込端子８２６とを有する。Q、Q'は図１で示したd、eの位置に挿入する端子である。
【０１６７】
階調ＴＦＴ８０７の第１及び第２の電極は、図１のd、eのどちらかに挿入され接続し、ゲートはＥＬ閾値印加スイッチ８２３の第１の電極と接続している。ＥＬ閾値印加スイッチ８２３の第２の電極は、ＥＬ閾値容量８２１の第１の電極と、ＥＬ閾値取込スイッチ８２５の第２の電極とに接続している。ＥＬ閾値容量８２１の第２の電極は書込スイッチ８０８の第２の電極と、階調容量８１０の第１の電極とに接続している。書込スイッチ８０８の第１の電極は信号線８０９と接続している。階調容量８１０の第２の電極は階調容量線８１１と接続している。ＥＬ閾値取込スイッチ８２５の第１の電極はＥＬ閾値取込端子８２６と接続している。ＥＬ閾値取込端子８２６は、図１のa〜dの１箇所に接続する。
【０１６８】
階調容量線８１１の電圧は、固定電位であれば特に限定しない。
【０１６９】
信号線８０９には、階調に応じた電圧が印加され、容量素子１０１に充電される電荷量を制御して、ＥＬ素子の輝度を制御し、階調を表現する。
【０１７０】
図８で示した階調手段とＥＬ閾値補正手段の挿入方法は、実施形態６でのＥＬ閾値補正手段の挿入方法と同様であり、また図７で示したので省略する。
【０１７１】
動作について説明する。本実施形態において、４つの状態を繰り返す動作をする。
【０１７２】
第１状態はＥＬ素子の階調を制御する信号として、輝度の信号を階調容量５１０に書込むことを目的とする。第２状態は容量素子１０１への充電を目的とする。第３状態は容量素子１０１からＥＬ素子への放電を目的とする。第４状態はＥＬ素子の閾値電圧の取得を目的とする。
【０１７３】
第１状態では、書込スイッチ８０８がＯＮし、さらに信号線８０９に階調に応じた電圧が印加される。そして書込スイッチ８０８がＯＦＦすると、階調容量８１０に信号線８０９の電圧が保持される。
【０１７４】
第２状態では、ＥＬ閾値取込スイッチ８２５がＯＦＦし、ＥＬ閾値印加スイッチ８２３がＯＮする。また、充電スイッチ１０３がＯＮし、放電スイッチ１０５がＯＦＦする。このとき、充電端子１０４から容量素子１０１に、階調ＴＦＴ８０７を通過した電流が流れる。
【０１７５】
ＥＬ素子の陰極電位を基準電位としたときの、階調容量８１０の第１の電極の電圧をＶｐ、ＥＬ閾値容量８２１の両端の電位差をＶｅｌｔｈ（第１の電極の電位≧第２の電極の電位）とすると、階調ＴＦＴ８０７のゲート電圧はＶｐ＋Ｖｅｌｔｈとなる。また、階調ＴＦＴ８０７の閾値電圧をＶｔｈ、容量線１０２の電位をＶｇとすると、容量素子１０１の両端に印加される電圧Ｖ１は、
Ｖ１＝Ｖｐ＋Ｖｅｌｔｈ−Ｖｔｈ−Ｖｇ
となる。ただし、充電端子１０４と容量線１０２との電位差Ｖａは、
Ｖａ≧Ｖｐ＋Ｖｅｌｔｈ−Ｖｔｈ−Ｖｇ
とする。そして容量素子１０１で充電される電荷量Ｑ１は容量素子１０１の静電容量をＣとすると、
Ｑ１＝ＣＶ１＝Ｃ（Ｖｐ＋Ｖｅｌｔｈ−Ｖｔｈ−Ｖｇ）
となる。
【０１７６】
第３状態では、充電スイッチ１０３がＯＦＦし、放電スイッチ１０５がＯＮする。このとき容量素子１０１に蓄えられた電荷が放電端子１０６からＥＬ素子に流れる。ＥＬ閾値印加スイッチ８２３はＯＮでもＯＦＦでもよい。放電後の容量素子１０１の第１の電極の電位をＶ２、容量線１０２の電位をＶｇとすると、放電後に容量素子１０１に残っている電荷量Ｑ２は、
Ｑ２＝Ｃ（Ｖ２−Ｖｇ）
となり結局、放電されＥＬ素子に流れる電荷量Ｑは、
Ｑ＝Ｑ１−Ｑ２＝Ｃ（Ｖ１−Ｖ２＋Ｖｇ）
＝Ｃ（Ｖｐ＋Ｖｅｌｔｈ−Ｖｔｈ−Ｖ２）
となる。ここで放電後の容量素子１０１の第１の電極の電位Ｖ２はＥＬ素子の閾値電圧である。また、ＥＬ閾値容量８２１の両端の電位差ＶｅｌｔｈがＥＬ素子の閾値電圧とすると、
Ｖ２＝Ｖｅｌｔｈ
となる。結局放電されＥＬ素子に流れる電荷量Ｑは、
Ｑ＝Ｃ（Ｖｂ−Ｖｔｈ）
となる。
【０１７７】
第４状態では、信号線８０９の電位がＥＬ素子の陰極と同電位になり、書込スイッチ８０８がＯＮし、ＥＬ閾値印加スイッチ８２３がＯＦＦし、ＥＬ閾値取込スイッチ８２５がＯＮする。また、充電スイッチ１０３がＯＦＦし、放電スイッチ１０５がＯＮする。容量素子１０１からＥＬ素子への放電は、放電端子１０６とＥＬ素子の陰極の電位差が、ＥＬ素子の閾値電圧になったときに停止する。このときＥＬ閾値取込端子８２６は放電端子１０６と同電位となる。そのため、ＥＬ閾値容量８２１の両端の電位差はＥＬ素子の閾値電圧と同じになる。そのため第３状態で、ＥＬ閾値容量８２１の両端の電位差ＶｅｌｔｈをＥＬ素子の閾値電圧とすることができる。
【０１７８】
第１〜第４状態は次のように実行される。まず第１状態が実行され、第２状態と第３状態が交互にある周波数ｆで繰り返され、第３状態と同時に第４状態が実行される。第１状態ではＥＬ素子の発光輝度に応じた電圧を階調容量８１０に充電し、第２状態と第３状態ではＥＬ素子を発光させ、第４状態ではＥＬ素子の閾値電圧をＥＬ閾値容量８２１に充電する。ただし、第１〜第４状態はそれぞれ交互に繰り返してもよい。
【０１７９】
ＥＬ閾値容量８２１の両端に充電されたＥＬ素子の閾値電圧が、第２状態においてＶｅｌｔｈで表記された電圧として、Ｖｐに対して上乗せされ充電されることとなる。
【０１８０】
第２状態と第３状態を周波数ｆで繰り返した場合、ＥＬ素子に流れる電流量Ｉは、
Ｉ＝ｆＱ＝ｆＣ（Ｖｐ−Ｖｔｈ）
となる。このことからＥＬ素子に流れる電流量は、階調容量８１０の両端の電位差Ｖｐと、階調ＴＦＴ５０７の閾値電圧をＶｔｈと、周波数ｆと、容量素子１０１の静電容量Ｃとで決定する。
【０１８１】
容量素子１０１の静電容量Ｃと、階調ＴＦＴ５０７の閾値電圧Ｖｔｈは素子特性によってほぼある一定値に固定される。
【０１８２】
つまり、本実施例においてＥＬ素子に流れる電流値は、階調容量８１０の両端の電位差Ｖｐによって決定することができる。これは、書込スイッチ８０８がＯＮのときの信号線８０９の電圧Ｖｐと等しいため、ＥＬ素子に流れる電流値を信号線８０９の電圧によって制御することが可能である。
【０１８３】
一般にＥＬ素子は発光すると劣化し、閾値電圧が変化する。これはＥＬ素子を駆動する画素をマトリクス状に配置した表示装置では、画素によってＥＬ素子の劣化速度が異なった場合に、画素によって発光輝度が異なる輝度むらという表示不良を発生させる。本実施形態ではＥＬ閾値電圧を充電電圧に対して上乗せすることで、ＥＬ閾値電圧の変動に影響されない表示を実現している。
【０１８４】
ところで、ＥＬ素子とＴＦＴを直列接続し、ＴＦＴのゲート電圧を変化させることで電流値を制御する方法では、ＴＦＴのゲート電圧とドレイン電流の関係が非線形特性のため、ＴＦＴ特性に合わせて階調と電圧値の関係を非線形に制御する必要がある。これは外部駆動回路又は内部駆動回路を複雑化する。また、ＴＦＴ特性を均一化することは難しいため、階調ずれを生ずる。
【０１８５】
本実施形態では、電圧で輝度を制御することが可能であり、さらに電圧値と輝度の関係が線形である。これはＥＬ素子に流れる電流量Ｉが、信号線８０９の電圧Ｖｐと比例関係にあることを理由としている。このことから本実施形態は、外部駆動回路又は内部駆動回路が簡略で、階調ずれを生じず、黒に近い中間調の表示が容易である利点を持つ。
【０１８６】
本実施例において、第４状態で、信号線８０９の電位をＥＬ素子の陰極電圧と同電位として説明したが、これに限らない。信号線８０９の電位が任意の電位であっても、ＥＬ素子の閾値電圧のばらつきや劣化の影響を補正できる。
【０１８７】
本実施形態では、ＥＬ素子の劣化による影響を補正する以外に、実施の形態１と３で示した利点も持つ。
【０１８８】
本実施形態において、本実施形態で示した構成とは別の構成でもよい。第１状態においては、階調容量８１０の第１の電極が信号線８０９と等しい電圧になり、第２の電極が固定電位になればよい。第２状態においては、容量素子１０１の第１の電極が階調ＴＦＴ８０７の第１の電極と接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、階調ＴＦＴ８０７の第２の電極が充電端子１０４と電気的に接続し、充電端子１０４と容量線１０２が異なる固定電位であり、階調ＴＦＴ８０７のゲートと階調容量線８１１との間にＥＬ閾値容量８２１と階調容量８１０が電気的に直列に設けられ、階調容量線８１１が固定電位になればよい。第３状態においては、容量素子１０１の第１の電極がＥＬ素子と電気的に接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、容量線１０２が固定電位であればよい。第４状態においては、ＥＬ閾値容量８２１の第１の電極がＥＬ素子と電気的に接続し、第２の電極が固定電位であればよい。
【０１８９】
（実施の形態６）
本発明の他の一実施形態を示す。本実施形態は充電手段、放電手段を用いることで、容量素子の充放電を繰り返し、一定電流をＥＬ素子に与え、また階調手段によって発光階調に応じて電流を流す時間を変化させ、さらにＥＬ閾値補正手段によって充電電圧にＥＬ素子の閾値電圧を上乗せし、さらにＴＦＴ閾値補正手段によってＴＦＴの閾値電圧を相殺し、所望の輝度をＥＬ素子の劣化やＴＦＴのばらつきに関わりなく一定に得ることを目的とする。
【０１９０】
本実施例において、充電手段、放電手段は図１に示したものと同様である。また、その構成については既に示したので省略する。
【０１９１】
本実施例において、階調手段は図２（Ａ）、（Ｂ）に示したものと同様である。また、その構成については既に示したので省略する。
【０１９２】
図９にＥＬ閾値補正手段とＴＦＴ閾値補正手段を示す。図９に示した構成で、ＥＬ素子とＴＦＴの閾値電圧を充電電圧に上乗せすることで、ＥＬ閾値劣化とＴＦＴ閾値ばらつきの影響を補正する。ＥＬ閾値容量９２１と、充電バイアス端子９２２と、ＥＬ閾値印加スイッチ９２３と、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４と、ＥＬ閾値取込スイッチ９２５と、ＥＬ閾値取込端子９２６と、ＴＦＴ閾値容量９３１と、ＴＦＴ閾値容量線９３２と、ＴＦＴ閾値第１取込スイッチ９４１と、ＴＦＴ閾値第２取込スイッチ９４２と、ＴＦＴ閾値第３取込スイッチ９４３と、ＴＦＴ閾値第４取込スイッチ９４４を有する。Q、Q'は図１で示したｄ、eの位置に挿入する端子である。
【０１９３】
ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の第１の電極は、充電スイッチ１０３の第１の電極とＴＦＴ閾値第１取込スイッチ９４１の第２の電極とＴＦＴ閾値第２取込スイッチ９４２の第１の電極と接続し、第２の電極はＴＦＴ閾値第４取込スイッチ９４４を介して、充電端子１０４とＴＦＴ閾値第３取込スイッチ９４３の第１の電極と接続し、ゲートはＴＦＴ閾値第３取込スイッチ９４３の第２の電極とＴＦＴ閾値容量９３１の第１の電極と接続している。ＴＦＴ閾値容量９３１の第２の電極はＥＬ閾値印加スイッチ９２３の第１の電極とＴＦＴ閾値第１取込スイッチ９４１の第１の電極と接続している。ＴＦＴ閾値第２取込スイッチ９４２の第２の電極はＴＦＴ閾値容量線９３２と接続している。ＥＬ閾値印加スイッチ９２３の第２の電極はＥＬ閾値容量９２１の第１の電極とＥＬ閾値取込スイッチ９２５の第２の電極と接続している。ＥＬ閾値容量９２１の第２の電極は充電バイアス端子９２２と接続している。ＥＬ閾値取込スイッチ９２５の第１の電極はＥＬ閾値取込端子９２６と接続している。ＥＬ閾値取込端子９２６は図１で示したａ〜ｄのうち１箇所に接続する。
【０１９４】
階調手段とＥＬ閾値補正手段を同じ位置に挿入する場合、階調手段と閾値補正手段は直列に接続する。なお、直列に接続する場合に、どちらを充電端子に電気的に近い位置に接続するかは特に限定しない。
【０１９５】
図１０に階調手段、ＥＬ閾値補正手段とＴＦＴ閾値補正手段を挿入した例を示す。例では図１のｅで示した位置に図９のＥＬ閾値補正手段とＴＦＴ閾値補正手段をQ、Q'の位置で挿入し、ａで示した位置にＥＬ閾値取込端子９２６を接続し、同じくａで示した位置に図２（Ａ）の階調手段を挿入している。図２（Ａ）のPで示した端子側にＥＬ閾値取込端子９２６が接続しているが、P'側に接続してもよい。
【０１９６】
図１０の構成を例として、動作について説明する。本実施形態において、５つの状態を繰り返す動作をする。
【０１９７】
第１状態はＥＬ素子の階調を制御する信号として、発光、非発光の信号を階調容量２１０に書込むことを目的とする。第２状態は容量素子１０１への充電を目的とする。第３状態は容量素子１０１からＥＬ素子への放電を目的とする。第４状態はＥＬ素子の閾値電圧の取得を目的とする。第５状態はＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の閾値電圧の取得を目的とする。
【０１９８】
第１状態は、実施の形態２の第１状態と同様であるため省略する。
【０１９９】
第２状態は、階調手段の動作は実施の形態２の第２状態と同様である。ただし、ＥＬ閾値補正手段とＴＦＴ閾値補正手段が挿入されているため、容量素子１０１の両端に印加される電圧が実施の形態２とは異なる。
【０２００】
第２状態では、階調手段の動作の他にＥＬ閾値補正手段の動作として、ＥＬ閾値取込スイッチ９２５がＯＦＦし、充電バイアス端子９２２にＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４がＯＮする条件の所望の電圧が印加され、ＥＬ閾値印加スイッチ９２３がＯＮする。また、ＴＦＴ閾値補正手段の動作として、ＴＦＴ閾値第１〜第３取込スイッチ９４１〜９４３がＯＦＦし、ＴＦＴ閾値第４取込スイッチ９４４がＯＮする。このとき階調スイッチ２０７の第１、第２の電極PP'の挿入位置が図１においてａで示す位置にあるため、容量素子１０１に電荷の充電が開始される。また、電荷の充電とともに容量素子１０１の第１の電極の電位が上昇し、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４のゲート・ソース間電圧が低下する。そしてＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４のゲート・ソース間電圧が、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の閾値電圧を下回ると、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４がＯＦＦし充電が停止する。
【０２０１】
ＥＬ素子の陰極電位を基準電位としたときの充電バイアス端子９２２の電位をＶｂ、ＥＬ閾値容量９２１の両端の電位差をＶｅｌｔｈ（第１の電極の電位≧第２の電極の電位）、ＴＦＴ閾値容量９３１の両端の電位差をＶｔｆｔ（第１の電極の電位≧第２の電極の電位）とすると、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４のゲートに印加される電圧は、Ｖｂ＋Ｖｅｌｔｈ＋Ｖｔｆｔとなる。また、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ６２４の閾値電圧をＶｔｈとすると、容量素子１０１の充電が停止した時の容量素子１０１の第１の電極の電位は、Ｖｂ＋Ｖｅｌｔｈ＋Ｖｔｆｔ−Ｖｔｈとなる。このときの容量素子１０１に充電された電荷量Ｑ１は、容量線１０２の電位をＶｇ、静電容量をＣとすると、
Ｑ１＝Ｃ（Ｖｂ＋Ｖｅｌｔｈ＋Ｖｔｆｔ−Ｖｔｈ−Ｖｇ）
となる。
【０２０２】
第３状態は実施の形態２の第３状態と同様である。
【０２０３】
第４状態では、充電バイアス端子９２２の電位がＥＬ素子の陰極電圧と同電位になり、ＥＬ閾値印加スイッチ９２３がＯＦＦし、ＥＬ閾値取込スイッチ９２５がＯＮする。容量素子１０１からＥＬ素子への放電は、放電端子１０６とＥＬ素子の陰極の電位差が、ＥＬ素子の閾値電圧になったときに停止する。このときＥＬ閾値取込端子９２６は放電端子１０６と同電位となる。また、ＥＬ閾値容量９２１の両端の電位差はＥＬ素子の閾値電圧と同じになる。
【０２０４】
つまりＥＬ閾値容量９２１の両端に充電されたＥＬ素子の閾値電圧が、第２状態においてＶｅｌｔｈで表記された電圧として、Ｖｂに対して上乗せされ充電されることとなる。
【０２０５】
階調スイッチ２０７がＯＦＦならば、電荷の放電はない。
【０２０６】
階調スイッチ２０７がＯＮの場合、放電後の容量素子１０１の第１の電極の電位をＶ２とすると、容量線１０２の電位がＶｇのとき、放電後に容量素子１０１に残っている電荷量Ｑ２は、
Ｑ２＝Ｃ（Ｖ２−Ｖｇ）
となる。
【０２０７】
第５状態は、充電スイッチ１０３がＯＦＦし、ＥＬ閾値印加スイッチ９２３がＯＦＦし、ＴＦＴ閾値第１〜第３取込スイッチ９４１〜９４３がＯＮし、ＴＦＴ閾値第４取込スイッチ９４４がＯＦＦする。また、ＴＦＴ閾値容量線９３２の電位が、充電端子１０４よりも低くなる。このとき充電端子１０４とＴＦＴ閾値容量線９３２との電位差は、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の閾値電圧以上である。
【０２０８】
このとき、ＴＦＴ閾値容量９３１の両端の電位差は、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の閾値電圧Ｖｔｈと等しくなる。そして、ＴＦＴ閾値第１〜第３取込スイッチ９４１〜９４３をＯＦＦすると、ＴＦＴ閾値容量９３１にはＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の閾値電圧Ｖｔｈが保持される。つまり第２状態で示した、ＴＦＴ閾値容量９３１の両端の電位差をＶｔｆｔはＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の閾値電圧Ｖｔｈと等しく、容量素子１０１に充電された電荷量Ｑ１は、
Ｑ１＝Ｃ（Ｖｂ＋Ｖｅｌｔｈ＋Ｖｔｆｔ−Ｖｔｈ−Ｖｇ）
＝Ｃ（Ｖｂ＋Ｖｅｌｔｈ−Ｖｇ）
となる。つまり、容量素子１０１に充電された電荷量Ｑ１が、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の閾値電圧Ｖｔｈに影響されない。
【０２０９】
第５状態では充電スイッチ１０３はＯＮでもよい。
【０２１０】
結局、放電されＥＬ素子に流れる電荷量Ｑは、
Ｑ＝Ｑ１−Ｑ２＝Ｃ（Ｖｂ＋Ｖｅｌｔｈ−Ｖ２）
となる。ここで放電後の容量素子１０１の第１の電極の電位はＥＬ素子の閾値電圧と等しいため、
Ｖ２＝Ｖｅｌｔｈ
となり、結局放電されＥＬ素子に流れる電荷量Ｑは、
Ｑ＝ＣＶｂ
となる。
【０２１１】
階調スイッチ２０７がＯＦＦの場合、ＥＬ素子に流れる電荷量はほぼ０となる。
【０２１２】
以上の動作を周波数ｆで繰り返すと、階調スイッチがＯＮの場合、ＥＬ素子に流れる電流量Ｉは、
Ｉ＝ｆＱ＝ｆＣＶｂ
となる。また、階調スイッチがＯＦＦの場合、ＥＬ素子に流れる電流量Ｉは、
Ｉ＝０
となる。このことからＥＬ素子に流れる電流量は、ＥＬ素子の陰極電位を基準電位としたときの充電バイアス端子８２２の電位をＶｂと、周波数ｆと、容量素子１０１の静電容量Ｃと、階調スイッチ２０７の状態とで決定される。最大階調においてある発光輝度を得るためには、最大階調においてその輝度で発光させるためにＥＬ素子に流す必要のある電流値Ｉを求め、そこから電圧値Ｖｂと、周波数ｆと、容量素子１０１の静電容量Ｃとを決定する。ただし、容量素子１０１の静電容量Ｃは素子特性として固定されるため、実際に決めるのはＥＬ素子の陰極電位を基準電位としたときの充電バイアス端子８２２の電位をＶｂと周波数ｆである。
【０２１３】
図９のQ、Q'を図１のｄの位置に設けてもよい。その場合、第５状態で充電スイッチ１０３をＯＮする。
【０２１４】
一般にＥＬ素子は発光すると劣化し、閾値電圧が変化する。これはＥＬ素子を駆動する画素をマトリクス状に配置した表示装置では、画素によってＥＬ素子の劣化速度が異なった場合に、画素によって発光輝度が異なる輝度むらという表示不良を発生させる。本実施形態ではＥＬ閾値電圧を充電電圧に対して上乗せすることで、ＥＬ閾値電圧の変動に影響されない表示を実現している。
【０２１５】
また、ＴＦＴはその結晶状態などの影響で、均一な特性にすることが難しい。これはＥＬ素子を駆動する画素をマトリクス状に配置した表示装置では、画素によって充電電荷量が異なる原因となり、輝度むらという表示不良を発生させる。本実施例ではＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の閾値電圧を、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４のゲートに上乗せして印加することで、充電電圧がＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の閾値電圧に影響されないようにした。これによって、ＴＦＴの不均一性に影響されない表示を実現している。
【０２１６】
第１〜第５状態は次のように実行される。まず第１状態が実行され、第２状態と第３状態が交互にある周波数ｆで繰り返され、ＥＬ閾値容量９２１の電荷保持が可能な時間に応じて第３状態と同時に第４状態が実行され、ＴＦＴ閾値容量９３１の電荷保持が可能な時間に応じて第５状態が実行される。第１状態ではＥＬ素子の発光輝度に応じた電圧を階調容量２１０に充電し、第２状態と第３状態ではＥＬ素子を発光させ、第４状態ではＥＬ素子の閾値電圧をＥＬ閾値容量９２１に充電し、第５状態ではＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の閾値電圧をＴＦＴ閾値容量９３１に充電する。ただし、第１〜第５状態はそれぞれ交互に繰り返してもよい。
【０２１７】
次に、階調手段として図２（Ｂ）を用いた場合を示す。図２（Ｂ）を用いた場合、６つの状態を繰り返す動作をする。
【０２１８】
第１〜第５状態は、本実施形態において既に説明した状態と同じである。また、第６状態は実施の形態２の第４状態と同様であるため省略する。
【０２１９】
第１〜第６状態は次のように実行される。まず第１状態が実行され、第２状態と第３状態が交互にある周波数ｆで繰り返され、ＥＬ閾値容量９２１の電荷保持が可能な時間に応じて第３状態と同時に第４状態が実行され、ＴＦＴ閾値容量９３１の電荷保持が可能な時間に応じて第５状態が実行され、第６状態が階調に応じて実行される。第１状態ではＥＬ素子の発光輝度に応じた電圧を階調容量２１０に充電し、第２状態と第３状態ではＥＬ素子を発光させ、第４状態ではＥＬ素子の閾値電圧をＥＬ閾値容量９２１に充電し、第５状態ではＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の閾値電圧をＴＦＴ閾値容量９３１に充電し、第６状態ではＥＬ素子の発光時間を決定する。ただし、第１〜第６状態はそれぞれ交互に繰り返してもよい。
【０２２０】
本実施例において、第３状態ではＥＬ閾値取込スイッチを常にＯＮすることで、第３状態になる都度ＥＬ閾値電圧をＥＬ閾値容量９２１に充電していた。この場合でも、一旦充電されたＥＬ閾値電圧が、常に最新のＥＬ閾値電圧に修正されるだけなので問題ない。しかし、ＥＬ閾値電圧は１回の充放電時間（周波数が１００ｋＨｚなら１０マイクロ秒）ではあまり変化しない。そのため、第３状態になる都度ＥＬ閾値電圧をＥＬ閾値容量９２１に充電しなくてもよい。例えば１フレーム時間（６０フレーム毎秒なら１／６０秒）毎にＥＬ閾値電圧をＥＬ閾値容量９２１に充電すればよい。この場合、ＥＬ閾値容量９２１に充電しない場合は、ＥＬ閾値取込スイッチ９２５はＯＦＦのままとし、また充電バイアス端子９２２の電圧は任意である。
【０２２１】
本実施例において、第３状態で、充電バイアス端子９２２の電位をＥＬ素子の陰極電圧と同電位として説明したが、これに限らない。充電バイアス端子９２２の電位が任意の電位であっても、ＥＬ素子の閾値電圧のばらつきや劣化の影響を補正できる。
【０２２２】
本実施形態では、ＴＦＴの不均一性の影響を補正する以外に、実施の形態１、２と４で示した利点も持つ。
【０２２３】
本実施形態において、本実施形態で示した構成とは別の構成でもよい。第１状態においては、階調容量２１０の第１の電極が信号線２０９と等しい電圧になり、第２の電極が固定電位になればよい。第２状態においては、容量素子１０１の第１の電極がＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の第１の電極と電気的に接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の第２の電極が充電端子１０４と電気的に接続し、充電端子１０４と容量線１０２が異なる固定電位であり、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４のゲートと充電バイアス端子９２２との間にＥＬ閾値容量９２１とＴＦＴ閾値容量９３１とが電気的に直列接続で挟まれ、充電バイアス端子６２２がＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４をＯＮする電位であればよい。第３状態においては、容量素子１０１の第１の電極が発光素子と電気的に接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、容量線１０２が固定電位であればよい。また第２状態又は第３状態において、第１状態での容量素子２１０の充電電圧に応じて、容量素子１０２の第１の電極又は第２の電極が浮遊状態となればよい。第４状態においては、ＥＬ閾値容量９２１の第１の電極がＥＬ素子と電気的に接続し、第２の電極が固定電位であればよい。第５状態においては、ＥＬ閾値印加ＴＦＴ９２４の第１の電極とゲートがある同一の電位に保たれ、第２の電極が別の電位に保たれ、ゲートがＴＦＴ閾値容量９３１の第１の電極と接続し、第２の電極が固定電位になればよい。第６状態においては、階調容量２１０の第１の電極が消去線２１３と等しい電圧になり、第２の電極が固定電位になり、消去線２１３は、容量素子１０２の第１の電極又は第２の電極を浮遊状態とする電位であればよい。
【０２２４】
（実施の形態７）
本発明の他の一実施形態を示す。本実施形態は充電手段、放電手段を用いることで、容量素子の充放電を繰り返し、また階調手段によって発光輝度に応じて容量素子に充電する電荷量を変化させ、それによってＥＬ素子に流す電流を変化させ、さらにＥＬ閾値補正手段によって充電電圧にＥＬ素子の閾値電圧を上乗せし、さらにＴＦＴ閾値補正手段によってＴＦＴの閾値電圧を相殺し、所望の輝度をＥＬ素子の劣化やＴＦＴのばらつきに関わりなく得ることを目的とする。
【０２２５】
本実施例において、充電手段、放電手段は図１に示したものと同様である。また、その構成については既に示したので省略する。
【０２２６】
図１１に階調手段とＥＬ閾値補正手段とＴＦＴ閾値補正手段を示す。図１１に示した構成で、階調を表現し、さらにＥＬ素子とＴＦＴの閾値電圧を充電電圧に上乗せすることで、ＥＬ閾値劣化とＴＦＴ閾値ばらつきの影響を補正する。階調ＴＦＴ１１０７と、書込スイッチ１１０８と、信号線１１０９と、階調容量１１１０と、階調容量線１１１１と、ＥＬ閾値容量１１２１と、ＥＬ閾値印加スイッチ１１２３と、ＥＬ閾値取込スイッチ１１２５と、ＥＬ閾値取込端子１１２６とを、ＴＦＴ閾値容量１１３１と、ＴＦＴ閾値容量線１１３２と、ＴＦＴ閾値第１〜第３取込スイッチ１１４１〜１１４３と、ＴＦＴ閾値第４取込スイッチ１１４４とを有する。Q、Q'は図１で示したeの位置に挿入する端子である。
【０２２７】
階調ＴＦＴ１１０７の第１の電極は、充電スイッチ１０３の第１の電極とＴＦＴ閾値第１取込スイッチ１１４１の第２の電極とＴＦＴ閾値第２取込スイッチ１１４２の第１の電極と接続し、第２の電極はＴＦＴ閾値第４取込スイッチ１１４４を介して充電端子１０４とＴＦＴ閾値第３取込スイッチ１１４３の第１の電極と接続し、ゲートはＴＦＴ閾値第３取込スイッチ１１４３の第２の電極とＴＦＴ閾値容量１１３１の第１の電極と接続している。ＴＦＴ閾値容量１１３１の第２の電極はＥＬ閾値印加スイッチ１１２３の第１の電極とＴＦＴ閾値第１取込スイッチ１１４１の第１の電極と接続している。ＴＦＴ閾値第２取込スイッチ１１４２の第２の電極はＴＦＴ閾値容量線１１３２と接続している。ＥＬ閾値印加スイッチ１１２３の第２の電極はＥＬ閾値容量１１２１の第１の電極とＥＬ閾値取込スイッチ１１２５の第２の電極と接続している。ＥＬ閾値容量１１２１の第２の電極は階調容量１１１０の第１の電極と書込スイッチ１１０８の第２の電極と接続している。階調容量１１１０の第２の電極は階調容量線１１１１と接続している。書込スイッチ１１０８の第１の電極は信号線１１０９と接続している。ＥＬ閾値取込スイッチ１１２５の第１の電極はＥＬ閾値取込端子１１２６と接続している。ＥＬ閾値取込端子１１２６は図１で示したａ〜ｄのうち１箇所に接続する。
【０２２８】
階調容量線１１１１の電圧は、固定電位であれば特に限定しない。
【０２２９】
信号線１１０９には、階調に応じた電圧が印加され、容量素子１０１に充電される電荷量を制御して、ＥＬ素子の輝度を制御し、階調を表現する。
【０２３０】
図１１で示した階調手段とＥＬ閾値補正手段とＴＦＴ閾値補正手段の挿入方法は、実施の形態６でＥＬ閾値補正手段とＴＦＴ閾値補正手段を挿入する方法と同様であり、また図１０で示したので省略する。
【０２３１】
動作について説明する。本実施形態において、５つの状態を繰り返す動作をする。
【０２３２】
第１状態はＥＬ素子の階調を制御する信号として、輝度の信号を階調容量１１１０に書込むことを目的とする。第２状態は容量素子１０１への充電を目的とする。第３状態は容量素子１０１からＥＬ素子への放電を目的とする。第４状態はＥＬ素子の閾値電圧の取得を目的とする。第５状態は階調ＴＦＴ１１０７の閾値電圧の取得を目的とする。
【０２３３】
第１状態は、実施の形態５の第１状態と同様であるため省略する。
【０２３４】
第２状態では、ＥＬ閾値取込スイッチ１１２５がＯＦＦし、ＥＬ閾値印加スイッチ１１２３がＯＮし、ＴＦＴ閾値第１〜第３取込スイッチ１１４１〜１１４３がＯＦＦし、ＴＦＴ閾値第４取込スイッチ１１４４がＯＮする。また、充電スイッチ１０３がＯＮし、放電スイッチ１０５がＯＦＦする。このとき、充電端子１０４から容量素子１０１に、階調ＴＦＴ１１０７を通過した電流が流れる。
【０２３５】
ＥＬ素子の陰極電位を基準電位としたときの、階調容量１１１０の第１の電極の電圧をＶｐ、ＥＬ閾値容量１１２１の両端の電位差をＶｅｌｔｈ（第１の電極の電位≧第２の電極の電位）、ＴＦＴ閾値容量１１３１の両端の電位差をＶｔｆｔ（第１の電極の電位≧第２の電極の電位）とすると、階調ＴＦＴ１１０７のゲート電圧はＶｐ＋Ｖｅｌｔｈ＋Ｖｔｆｔとなる。また、階調ＴＦＴ１１０７の閾値電圧をＶｔｈ、容量線１０２の電位をＶｇとすると、容量素子１０１の両端に印加される電圧Ｖ１は、
Ｖ１＝Ｖｐ＋Ｖｅｌｔｈ＋Ｖｔｆｔ−Ｖｔｈ−Ｖｇ
となる。ただし、充電端子１０４と容量線１０２との電位差Ｖａは、
Ｖａ≧Ｖｐ＋Ｖｅｌｔｈ＋Ｖｔｆｔ−Ｖｔｈ−Ｖｇ
とする。そして容量素子１０１で充電される電荷量Ｑ１は容量素子１０１の静電容量をＣとすると、
Ｑ１＝ＣＶ１＝Ｃ（Ｖｐ＋Ｖｅｌｔｈ＋Ｖｔｆｔ−Ｖｔｈ−Ｖｇ）
となる。
【０２３６】
第３状態では、充電スイッチ１０３がＯＦＦし、放電スイッチ１０５がＯＮする。このとき容量素子１０１に蓄えられた電荷が放電端子１０６からＥＬ素子に流れる。ＥＬ閾値印加スイッチ１１２３はＯＮでもＯＦＦでもよい。放電後の容量素子１０１の第１の電極の電位をＶ２、容量線１０２の電位をＶｇとすると、放電後に容量素子１０１に残っている電荷量Ｑ２は、
Ｑ２＝Ｃ（Ｖ２−Ｖｇ）
となり結局、放電されＥＬ素子に流れる電荷量Ｑは、
Ｑ＝Ｑ１−Ｑ２＝Ｃ（Ｖ１−Ｖ２＋Ｖｇ）
＝Ｃ（Ｖｐ＋Ｖｅｌｔｈ＋Ｖｔｆｔ−Ｖｔｈ−Ｖ２）
となる。ここで放電後の容量素子１０１の第１の電極の電位Ｖ２はＥＬ素子の閾値電圧である。また、ＥＬ閾値容量１１２１の両端の電位差ＶｅｌｔｈがＥＬ素子の閾値電圧とすると、
Ｖ２＝Ｖｅｌｔｈ
となる。結局放電されＥＬ素子に流れる電荷量Ｑは、
Ｑ＝Ｃ（Ｖｐ＋Ｖｔｆｔ−Ｖｔｈ）
となる。
【０２３７】
第４状態では、信号線１１０９の電位がＥＬ素子の陰極と同電位になり、書込スイッチ１１０８がＯＮし、ＥＬ閾値印加スイッチ１１２３がＯＦＦし、ＥＬ閾値取込スイッチ１１２５がＯＮする。また、充電スイッチ１０３がＯＦＦし、放電スイッチ１０５がＯＮする。容量素子１０１からＥＬ素子への放電は、放電端子１０６とＥＬ素子の陰極の電位差が、ＥＬ素子の閾値電圧になったときに停止する。このときＥＬ閾値取込端子１１２６は放電端子１０６と同電位となる。そのため、ＥＬ閾値容量１１２１の両端の電位差はＥＬ素子の閾値電圧と同じになる。そのため第３状態で、ＥＬ閾値容量１１２１の両端の電位差ＶｅｌｔｈをＥＬ素子の閾値電圧とすることができる。
【０２３８】
第５状態は、充電スイッチ１０３がＯＦＦし、ＥＬ閾値印加スイッチ１１２３がＯＦＦし、ＴＦＴ閾値第１〜第３取込スイッチ１１４１〜１１４３がＯＮし、ＴＦＴ閾値第４取込スイッチ１１４４がＯＦＦする。また、ＴＦＴ閾値容量線１１３２の電位が、充電端子１０４よりも低くなる。このとき充電端子１０４とＴＦＴ閾値容量線１１３２との電位差は、階調ＴＦＴ１１０７の閾値電圧以上である。
【０２３９】
このとき、ＴＦＴ閾値容量１１３１の両端の電位差は、階調ＴＦＴ１１０７の閾値電圧Ｖｔｈと等しくなる。そして、ＴＦＴ閾値第１〜第３取込スイッチ１１４１〜１１４３をＯＦＦすると、ＴＦＴ閾値容量１１３１には階調ＴＦＴ１１０７の閾値電圧Ｖｔｈが保持される。つまり第２状態で示した、ＴＦＴ閾値容量１１３１の両端の電位差をＶｔｆｔはＥＬ閾値印加ＴＦＴ１１２４の閾値電圧Ｖｔｈと等しい。結局放電されＥＬ素子に流れる電荷量Ｑは、
Ｑ１＝Ｃ（Ｖｐ＋Ｖｔｆｔ−Ｖｔｈ）＝ＣＶｐ
となる。つまり、容量素子１０１に充電された電荷量Ｑ１は、ＥＬ素子と階調ＴＦＴ１１０７の閾値電圧に影響されず、第１状態で信号線１１０９から入力された電圧Ｖｐに決定される。
【０２４０】
第１〜第５状態は次のように実行される。まず第１状態が実行され、第２状態と第３状態が交互にある周波数ｆで繰り返され、第３状態と同時に第４状態、第５状態が実行される。第１状態ではＥＬ素子の発光輝度に応じた電圧を階調容量１１１０に充電し、第２状態と第３状態ではＥＬ素子を発光させ、第４状態ではＥＬ素子の閾値電圧をＥＬ閾値容量１１２１に充電し、第５状態では階調ＴＦＴの閾値電圧をＴＦＴ閾値容量１１３１に充電する。ただし、第１〜第５状態はそれぞれ交互に繰り返してもよいし、第４、第５状態を不定期に実行してもよい。第４状態は第３状態と同時であれば実行可能であり、第５状態はＴＦＴ閾値第１〜第３取込スイッチ１１４１〜１１４３がＯＮで、ＴＦＴ閾値第４取込スイッチ１１４４ならば実行可能である。
【０２４１】
ＥＬ閾値容量１１２１の両端に充電されたＥＬ素子の閾値電圧と、ＴＦＴ閾値容量１１３１の両端に充電された階調ＴＦＴ１１０７の閾値電圧が、第２状態においてＶｅｌｔｈ＋Ｖｔｆｔで表記された電圧として、Ｖｐに対して上乗せされ充電されることとなる。
【０２４２】
第２状態と第３状態を周波数ｆで繰り返した場合、ＥＬ素子に流れる電流量Ｉは、
Ｉ＝ｆＱ＝ｆＣＶｐ
となる。このことからＥＬ素子に流れる電流量は、階調容量８１０の両端の電位差Ｖｐと、周波数ｆと、容量素子１０１の静電容量Ｃとで決定する。
【０２４３】
容量素子１０１の静電容量Ｃは素子特性によってほぼある一定値に固定される。
【０２４４】
つまり、本実施例においてＥＬ素子に流れる電流値は、階調容量１１１０の両端の電位差Ｖｐによって決定することができる。これは、書込スイッチ１１０８がＯＮのときの信号線１１０９の電圧Ｖｐと等しいため、ＥＬ素子に流れる電流値を信号線１１０９の電圧によって制御することが可能である。
【０２４５】
図１１のQ、Q'を図１のｄの位置に設けてもよい。その場合、第５状態で充電スイッチ１０３をＯＮする。
【０２４６】
ところで、ＴＦＴはその結晶状態などの影響で、均一な特性にすることが難しい。これはＥＬ素子を駆動する画素をマトリクス状に配置した表示装置では、画素によって充電電荷量が異なる原因となり、輝度むらという表示不良を発生させる。本実施例では階調ＴＦＴ１１０７の閾値電圧を、階調ＴＦＴ１１０７のゲートに上乗せして印加することで、充電電圧が階調ＴＦＴ１１０７の閾値電圧に影響されないようにした。これによって、ＴＦＴの不均一性に影響されない表示を実現している。
【０２４７】
また、ＥＬ素子とＴＦＴを直列接続し、ＴＦＴのゲート電圧を変化させることで電流値を制御する方法では、ＴＦＴのゲート電圧とドレイン電流の関係が非線形特性のため、ＴＦＴ特性に合わせて階調と電圧値の関係を非線形に制御する必要がある。これは外部駆動回路又は内部駆動回路を複雑化する。また、ＴＦＴ特性を均一化することは難しいため、階調ずれを生ずる。
【０２４８】
本実施形態では、電圧で輝度を制御することが可能であり、さらに電圧値と輝度の関係が線形である。これはＥＬ素子に流れる電流量Ｉが、信号線１１０９の電圧Ｖｐと比例関係にあることを理由としている。このことから本実施形態は、外部駆動回路又は内部駆動回路が簡略で、階調ずれを生じず、黒に近い中間調の表示が完全である利点を持つ。
【０２４９】
本実施例において、第４状態で、信号線１１０９の電位をＥＬ素子の陰極電圧と同電位として説明したが、これに限らない。信号線１１０９の電位が任意の電位であっても、ＥＬ素子の閾値電圧のばらつきや劣化の影響を補正できる。
【０２５０】
本実施形態では、ＴＦＴの不均一性の影響を補正する以外に、実施の形態１、３と５で示した利点も持つ。
【０２５１】
本実施形態において、本実施形態で示した構成とは別の構成でもよい。第１状態においては、階調容量１１１０の第１の電極が信号線１１０９と等しい電圧になり、第２の電極が固定電位になればよい。第２状態においては、容量素子１０１の第１の電極が階調ＴＦＴ１１０７の第１の電極と電気的に接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、階調ＴＦＴ１１０７の第２の電極が充電端子１０４と電気的に接続し、充電端子１０４と容量線１０２が異なる固定電位であり、階調ＴＦＴ１１０７のゲートと階調容量線１１１１との間に階調容量１１１０とＥＬ閾値容量１１２１とＴＦＴ閾値容量１１３１とが電気的に直列接続で挟まれ、階調容量線１１１１が固定電位であればよい。第３状態においては、容量素子１０１の第１の電極が発光素子と電気的に接続し、第２の電極が容量線１０２と電気的に接続し、容量線１０２が固定電位であればよい。第４状態においては、ＥＬ閾値容量１１２１の第１の電極がＥＬ素子と電気的に接続し、第２の電極が固定電位であればよい。第５状態においては、階調ＴＦＴ１１０７の第１の電極とゲートがある同一の電位に保たれ、第２の電極が別の電位に保たれ、ゲートがＴＦＴ閾値容量１１３１の第１の電極と接続し、ＴＦＴ閾値容量１１３１の第２の電極が固定電位になればよい。
【０２５２】
なお、本実施形態で示したＴＦＴ閾値補正手段は実施の形態３でも適用可能である。
【実施例】
【０２５３】
以下に、本発明の実施例について記載する。
【０２５４】
[実施例１]
本実施例においては、実施の形態２、４、６で示した構成を画素に用いた表示装置の例を示す。図１２に表示装置の構成例を示す。本実施例において階調手段には図２（Ｂ）で示した消去スイッチのある構成を用いたものとする。
【０２５５】
複数の画素１２０８がｍ行ｎ列のマトリクス状に配置された画素部１２０７を有し、画素部１２０７の周辺にはソース走査回路１２０１、ビデオラッチ回路１２０４、書込ゲート走査回路１２０５、消去ゲート走査回路１２０６を有している。各画素は列毎に信号線１２０９と接続し、信号線１２０９はビデオラッチ回路１２０４と接続している。各画素はさらに行毎に書込ゲート線１２１０と、消去ゲート線１２１１とに接続し、書込ゲート線１２１０は書込ゲート走査回路１２０５と接続し、消去ゲート線１２１１は消去ゲート走査回路１２０６と接続している。ビデオラッチ回路１２０４はソース走査回路１２０１と、ビデオ信号線１２０３と接続している。ビデオ信号線１２０３にはビデオ信号入力端子１２０２を介して画像情報に応じたビデオ信号が入力される。
【０２５６】
図１２に示す信号線１２０９は、図２（Ｂ）に示す信号線２０９である。また、図１２に示す書込ゲート線１２１０と消去ゲート線１２１１は、図２（Ｂ）に示す書込スイッチ２０８と消去スイッチ２１２の制御電極にそれぞれ接続している。
【０２５７】
なお、実施の形態２、４、６に示す他のスイッチ素子の制御電極や、各種容量線、端子などは省略する。また、ソース走査回路１２０１、書込ゲート走査回路１２０５や消去ゲート走査回路１２０６の制御信号や電源も省略する。
【０２５８】
動作について説明する。
【０２５９】
書込ゲート走査回路１２０５には、書込ゲートスタートパルスと行選択クロック信号が入力される。書込ゲート走査回路１２０５はＧｗ１からＧｗｍまで順次走査し、書込ゲート線１２１０を介して画素１２０８の書込スイッチ２０８を順次ＯＮする。
【０２６０】
ソース走査回路１２０１にはソーススタートパルスと列選択クロック信号が入力される。書込ゲート走査回路１２０５が画素１２０８の１行を選択している期間に、ソース走査回路１２０１は列選択クロックに同期して走査し、ビデオラッチ回路１２０４をＳ１〜Ｓｎまで順次選択していく。同時に画像情報に応じたビデオ信号が、ビデオ信号入力端子１２０２から入力され、ビデオ信号線１２０３を通って、ビデオラッチ回路１２０４に入力される。ビデオ信号は、ソース走査回路１２０１に選択されたビデオラッチ回路１２０４に取り込まれ、記憶され、信号線１２０９に出力する。以上の動作をビデオラッチ回路１２０４のＳ１からＳｎまで実行すると、１行分のビデオ信号がビデオラッチ回路１２０４から信号線１２０９に出力されることとなる。また、同時に書込ゲート走査回路１２０５によって選択された画素１２０８の１行に、該当するビデオ信号が入力される。
【０２６１】
消去ゲート走査回路１２０６は、書込ゲート走査回路１２０５が該当する行の画素１２０８の書込スイッチ２０８をＯＮしてビデオ信号を書き込んでから、階調に応じた時間経過後、消去ゲート線１２１１を介して同行の画素の消去スイッチ２１２をＯＮし、ビデオ信号を消去していく。
【０２６２】
書込ゲート走査回路１２０５のタイミングでのビデオ信号の書き込みから、消去ゲート走査回路１２０６のタイミングでのビデオ信号の消去までが、画素のＥＬ素子が発光又は非発光する時間である。消去ゲート走査回路１２０６のタイミングでのビデオ信号の消去から、書込ゲート走査回路１２０５のタイミングでのビデオ信号の書き込みまでは、画素のＥＬ素子は非発光である。
【０２６３】
ビデオ信号は、画像情報に応じて階調スイッチ２０７をＯＮ又はＯＦＦする電圧である。また、本実施例で記述していない、他のスイッチ素子の制御電極に入力する制御信号の電圧も、スイッチ素子をＯＮ又はＯＦＦする電圧である。さらに、各端子電圧もある一定電圧か、多くても２つの電圧でよい。
【０２６４】
ビデオ信号や制御信号のようにＯＮ又はＯＦＦする電圧や、１つ又は２つの電位にしかならない端子は、ディジタル信号で制御できる。ディジタル信号で制御できるため、ディジタルアナログ変換回路が不要である。
【０２６５】
また、本実施例ではＥＬ素子の発光輝度を発光時間で制御するため、アナログの電流や電圧で制御する場合に比べ、正確に輝度を制御できる。
【０２６６】
一般にＥＬ素子の駆動には電流源を要す。しかし、電流源は特にＴＦＴでの設計や製造が難しく、回路規模が大きくなり、消費電力も高い。本発明では、画素での容量素子による電圧電流変換を実現することで、画素外部から見て電圧で駆動できる。このように電流源を要しないことは本発明の大きな利点である。
【０２６７】
また、電圧で駆動しているにも関わらず、ＥＬ素子やＴＦＴの劣化やばらつきを補正していることも大きな特徴である。
【０２６８】
[実施例２]
本実施例においては、実施の形態３、５、７で示した構成を画素に用いた表示装置の例を示す。図１３に表示装置の構成例を示す。
【０２６９】
複数の画素１３０８がｍ行ｎ列のマトリクス状に配置された画素部１３０７を有し、画素部１３０７の周辺にはソース走査回路１３０１、ビデオ信号スイッチ１３０４、書込ゲート走査回路１３０５を有している。各画素は列毎に信号線１３０９と接続し、信号線１３０９はビデオ信号スイッチ１３０４を介してビデオ信号線１３０３と接続している。各画素はさらに行毎に書込ゲート線１３１０と接続し、書込ゲート線１３１０は書込ゲート走査回路１３０５と接続している。ビデオ信号スイッチ１３０４の制御電極はソース走査回路１３０１と接続している。ビデオ信号線１３０３にはビデオ信号入力端子１２０２を介して画像情報に応じたビデオ信号が入力される。
【０２７０】
図１３に示す信号線１３０９は、実施の形態３ならば図５に示した信号線５０９であり、実施の形態５ならば図８に示した信号線８０９であり、実施の形態７ならば図１１に示した信号線１１０９である。また、図１３に示す書込ゲート線１３１０は、実施の形態３ならば図５に示した書込スイッチ５０８、実施の形態５ならば図８に示した書込スイッチ８０８、実施の形態７ならば図１１に示した書込スイッチ１１０８の制御電極に接続している。
【０２７１】
なお、実施の形態３、５、７に示す他のスイッチ素子の制御電極や、各種容量線、端子などは省略する。また、ソース走査回路１３０１や書込ゲート走査回路１３０５の制御信号や電源も省略する。
【０２７２】
動作について説明する。
【０２７３】
書込ゲート走査回路１３０５には、書込ゲートスタートパルスと行選択クロック信号が入力される。書込ゲート走査回路１３０５はＧ１からＧｍまで順次走査し、書込ゲート線１３１０を介して画素１３０８の書込スイッチ５０８、８０８又は１１０８を順次ＯＮする。
【０２７４】
ソース走査回路１３０１にはソーススタートパルスと列選択クロック信号が入力される。書込ゲート走査回路１３０５が画素１３０８の１行を選択している期間に、ソース走査回路１３０１は列選択クロックに同期して走査し、ビデオ信号スイッチ１３０４の制御電極をＳ１〜Ｓｎまで順次選択していく。同時に画像情報に応じたビデオ信号が、ビデオ信号入力端子１３０２から入力され、ビデオ信号線１３０３を通って、ビデオ信号スイッチ１３０４の第１の電極に入力される。ビデオ信号は、ソース走査回路１３０１に選択されたビデオ信号スイッチ１３０４の第１の電極から第２の電極に通過し、信号線１３０９に出力する。以上の動作をビデオ信号スイッチ１３０４のＳ１からＳｎまで実行すると、１行分のビデオ信号がビデオ信号スイッチ１３０４から信号線１３０９に出力されることとなる。また、同時に書込ゲート走査回路１３０５によって選択された画素１３０８の１行に、該当するビデオ信号が入力される。
【０２７５】
ビデオ信号は、階調に比例したアナログ電圧である。また、本実施例で記述していない、他のスイッチ素子の制御電極に入力する制御信号の電圧は、スイッチ素子をＯＮ又はＯＦＦする電圧である。さらに、各端子電圧は固定電位である。
【０２７６】
制御信号のようにＯＮ又はＯＦＦする電圧や、固定電位の端子は、ディジタル信号で制御できる。ディジタル信号で制御できるため、ディジタルアナログ変換回路が不要である。
【０２７７】
また、本実施例ではＥＬ素子の発光輝度を制御するための画素への書き込みが電圧値であるため、電流で書き込みする場合に比べ、高速な書き込みが可能となる。これは、黒に近い中間調でも正確に書き込めるため、表示品位を高くする。
【０２７８】
一般にＥＬ素子の駆動には電流源を要す。しかし、電流源は特にＴＦＴでの設計や製造が難しく、回路規模が大きくなり、消費電力も高い。本発明では、画素での容量素子による電圧電流変換を実現することで、画素外部から見て電圧で駆動できる。このように電流源を要しないことは本発明の大きな利点である。
【０２７９】
また、ＴＦＴを使った電圧電流変換は非線形であるため、電流で駆動するＥＬ素子を電圧で駆動するためには、非線形な電圧電流変換に対応した処理が必要であり、回路規模が大きく、しかも階調表示が不正確になりやすい。本発明では、画素での容量素子による電圧電流変換を実現しており、容量素子での電圧電流変換は線形であるため、容易に階調制御ができる。また、本実施例のようなアナログビデオ信号による階調制御は、ＬＣＤ等で広く使われており、その技術や部品を適用しやすい。
【０２８０】
また、電圧で駆動しているにも関わらず、ＥＬ素子やＴＦＴの劣化やばらつきを補正していることも大きな特徴である。
【０２８１】
[実施例３]
本発明の半導体装置には様々な用途がある。本実施例では、本発明の適用が可能な電子機器の例について説明する。
【０２８２】
このような電子機器には、携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等）、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ等が挙げられる。それらの一例を図１４に示す。
【０２８３】
図１４（Ａ）はＥＬディスプレイであり、筐体３３０１、支持台３３０２、表示部３３０３等を含む。本発明の表示装置は表示部３３０３にて用いることが出来る。
【０２８４】
図１４（Ｂ）はビデオカメラであり、本体３３１１、表示部３３１２、音声入力部３３１３、操作スイッチ３３１４、バッテリー３３１５、受像部３３１６等を含む。本発明の表示装置は表示部３３１２にて用いることが出来る。
【０２８５】
図１４（Ｃ）はパーソナルコンピュータであり、本体３３２１、筐体３３２２、表示部３３２３、キーボード３３２４等を含む。本発明の表示装置は表示部３３２３にて用いることが出来る。
【０２８６】
図１４（Ｄ）は携帯情報端末であり、本体３３３１、スタイラス３３３２、表示部３３３３、操作ボタン３３３４、外部インターフェイス３３３５等を含む。本発明の表示装置は表示部３３３３にて用いることが出来る。
【０２８７】
図１４（Ｅ）は携帯電話であり、本体３４０１、音声出力部３４０２、音声入力部３４０３、表示部３４０４、操作スイッチ３４０５、アンテナ３４０６を含む。本発明の表示装置は表示部３４０４にて用いることが出来る。
【０２８８】
図１４（Ｆ）はデジタルカメラであり、本体３５０１、表示部（Ａ）３５０２、接眼部３５０３、操作スイッチ３５０４、表示部（Ｂ）３５０５、バッテリー３５０６を含む。本発明の表示装置は、表示部（Ａ）３５０２、表示部（Ｂ）３５０５にて用いることが出来る。
【０２８９】
本発明の半導体装置がＬＳＩ等であった場合でも、図１４（Ａ）〜（Ｆ）の電子機器に用いることが出来る。
【０２９０】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２９１】
【図１】本発明の半導体装置における充電手段と放電手段を示す図。
【図２】本発明の半導体装置における階調手段を示す図。
【図３】充電手段と放電手段に階調手段を追加した例。
【図４】階調を発光時間で制御した例。
【図５】本発明の半導体装置における階調手段を示す図。
【図６】本発明の半導体装置におけるＥＬ閾値補正手段を示す図。
【図７】充電手段と放電手段に階調手段とＥＬ閾値補正手段を追加した例。
【図８】本発明の半導体装置における階調手段とＥＬ閾値補正手段を示す図。
【図９】本発明の半導体装置におけるＥＬ閾値補正手段とＴＦＴ閾値補正手段を示す図。
【図１０】充電手段と放電手段に階調手段とＥＬ閾値補正手段とＴＦＴ閾値補正手段を追加した例。
【図１１】本発明の半導体装置における階調手段とＥＬ閾値補正手段とＴＦＴ閾値補正手段を示す図。
【図１２】本発明の実施例を示す図。
【図１３】本発明の実施例を示す図。
【図１４】本発明の実施例を示す図。
【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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