(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端子と第３の電源線に電気的に接続された他方の端子とを有する発光素子に流れる電流で輝度が決定される表示装置であって、
第１のアナログ信号が入力される第１の信号線にソース又はドレインの一方が電気的に接続され、走査線にゲートが電気的に接続される第１のトランジスタと、
前記発光素子の一方の端子にソース又はドレインの一方が電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が第１の電源線に電気的に接続され、ゲートが前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方に電気的に接続される第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタのゲートと、第２の電源線との間に電気的に接続される第１の容量素子と、
第２のアナログ信号が入力される第２の信号線にソース又はドレインの一方が電気的に接続され、前記走査線にゲートが電気的に接続される第３のトランジスタと、
前記発光素子の一方の端子にソース又はドレインの一方が電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が前記第１の電源線に電気的に接続され、ゲートが前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方に電気的に接続される第４のトランジスタと、
前記第４のトランジスタのゲートと、前記第２の電源線との間に電気的に接続される第２の容量素子と、を有し、
前記第２のトランジスタの電流能力と、前記第４のトランジスタの電流能力とは異なることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
一方の端子と第３の電源線に電気的に接続された他方の端子とを有する発光素子に流れる電流で輝度が決定される表示装置であって、
第１のアナログ信号が入力される第１の信号線にソース又はドレインの一方が電気的に接続され、走査線にゲートが電気的に接続される第１のトランジスタと、
前記発光素子の一方の端子にソース又はドレインの一方が電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が第１の電源線に電気的に接続され、ゲートが前記第１のトランジスタのソース又はドレインの他方に電気的に接続される第２のトランジスタと、
前記第２のトランジスタのゲートと、第２の電源線との間に電気的に接続される第１の容量素子と、
第２のアナログ信号が入力される第２の信号線にソース又はドレインの一方が電気的に接続され、前記走査線にゲートが電気的に接続される第３のトランジスタと、
前記発光素子の一方の端子にソース又はドレインの一方が電気的に接続され、ソース又はドレインの他方が前記第１の電源線に電気的に接続され、ゲートが前記第３のトランジスタのソース又はドレインの他方に電気的に接続される第４のトランジスタと、
前記第４のトランジスタのゲートと、前記第２の電源線との間に電気的に接続される第２の容量素子と、を有し、
前記第２のトランジスタのゲートソース間電圧と、前記第４のトランジスタのゲートソース間電圧とは異なることを特徴とする表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれか一において、
前記第２のトランジスタの電流能力は、前記第４のトランジスタの電流能力より高く、高階調表示を行うことを特徴とする表示装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２のいずれか一において、
前記第４のトランジスタの電流能力は、前記第２のトランジスタの電流能力より低く、低階調表示を行うことを特徴とする表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
前記第１のトランジスタ及び前記第３のトランジスタはスイッチとして機能することを特徴とする表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一において、
前記第２のトランジスタ及び前記第４のトランジスタは駆動用トランジスタとして機能することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトランジスタを有する表示装置に関する。本発明は特に、絶縁体上に作製した薄膜トランジスタ（以後、ＴＦＴと表記する）等とＥＬ素子を有する表示装置に関する。また、このような構成の表示装置を用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。発光素子は、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素子に電流を流すことでＥＬ素子は発光する。そのためＬＣＤとは異なる画素構成が提案されている（非特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
「有機ＥＬディスプレイにおける材料技術と素子の作製」技術情報協会、２００２年１月、p.１７９−１９５
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記非特許文献１では、駆動ＴＦＴを飽和領域で動作させることによってＥＬ素子が劣化しても輝度が低下しにくい。しかし劣化分を見越した電圧をあらかじめ印加する必要があるため高電圧となり、消費電力が高くなる、発熱が多くなる、などの問題が生ずる。また、駆動ＴＦＴを飽和領域で動作させた場合、駆動ＴＦＴのばらつきが生じ、その結果輝度むらが生ずる。本発明は上記欠点に鑑み、ＥＬ素子の劣化の影響が少なく、低電圧で動作可能であり、しかも駆動ＴＦＴのばらつきの影響を少なくする回路構成を用いた表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
ＴＦＴはソースとドレインが同じ構造で示せるため、本文では一方を第１の電極他方を第２の電極と呼ぶ。また本文では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表示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。
【０００７】
本明細書において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。例えば、発光ダイオード等を用いても良い。
【０００８】
図1に示す駆動ＴＦＴ101とＥＬ素子102が接続された表示装置において、駆動ＴＦＴ101のゲートは信号端子103と接続し、第１の端子は第１の電源端子104と接続し、第２の端子はＥＬ素子102の第１の端子と接続し、ＥＬ素子102の第２の端子は第２の電源端子105と接続している。上記表示装置は駆動ＴＦＴ101がＥＬ素子102に流れる電流を調節し、ＥＬ素子102の発光輝度を決定する。駆動ＴＦＴ101を飽和領域で動作させると、駆動ＴＦＴ101のゲートソース間電圧Vgsによってソースドレイン間電流Idsを調節することができる。図1において、駆動ＴＦＴ101はＮｃｈＴＦＴでもよいしＰｃｈＴＦＴでもよい。
【０００９】
なお本明細書において便宜上端子と表記するが、実際に端子が設けられている必要はなく、配線と電気的に接続していればよい。また本明細書においては、ＴＦＴのゲートソース間電圧をVgs、ＴＦＴのソースドレイン間電圧をVds、ＴＦＴのドレインソース間電流をIds、ＴＦＴの閾値電圧をVthと呼ぶ。
【００１０】
ここで、駆動ＴＦＴ101を飽和領域で動作させる場合は下記の第１の問題と第２の問題が生ずる。またソース端子とドレイン端子は、駆動ＴＦＴ101に印加される電位に応じて決定されるため、図1において駆動ＴＦＴ101の第１の電源端子104側がソース端子でもドレイン端子でもよい。また、ソース端子とドレイン端子は、駆動ＴＦＴ101の第１の電極と第２の電極に印加される電圧と、駆動ＴＦＴ101がＮｃｈＴＦＴかＰｃｈＴＦＴかによって決定される。
【００１１】
第１の問題は、特にＥＬ素子102に流れる電流値の多い高階調では線形領域での動作となりやすいことである。図2では駆動ＴＦＴ101のVds-Ids特性201a〜bとＥＬ素子102のV-I特性202a〜bについて負荷曲線で示している。特性201aはVgsが高くIdsの多い高階調表示の場合、特性201bはVgsが低くIdsの少ない低階調表示の場合を示している。また、特性202aはＥＬ素子102が劣化する前、特性202bはＥＬ素子102が劣化した場合を示している。特性201a〜bと特性202a〜bの交差点が動作点203a〜dとなる。ＥＬ素子102の劣化により特性202aから特性202bに変化すると、動作点203a、bから動作点203c、dに変化する。このとき駆動ＴＦＴ101のVdsは低くなる。特に高階調での特性201aではVdsの低下によって、図2に示すように飽和領域である動作点203aから線形領域である動作点203cに駆動状態が変化してしまう。これはVgsが高いため、より低いVdsから線形領域での動作となるためである。なお、Vgs=Vdsが線形領域と飽和領域の境界であり、図2では破線204で示している。線形領域ではVdsの変化によってIdsが著しく変化するため、ＥＬ素子102に流れる電流が変動して輝度が変化し、焼き付きなどの表示品位の低下原因となる。また、線形領域ではVgsを変えてもIdsがほとんど変化しないため、Vgsの制御による輝度調節が難しくなる。この問題を避けるためには、あらかじめ劣化を見越した充分な電圧を印加することで線形領域での動作になりにくくすればよいが、消費電力が高くなる、発熱が多くなる、ＴＦＴ素子の劣化が早まる、などの問題が生ずる。
【００１２】
Idsが小さい低階調での特性201bではVdsの低下によって、図2に示すように動作点203bから動作点203dに変化しても、駆動状態は飽和領域のままである。これはVgsが低いため、より低いVdsまで飽和領域となるためである。
【００１３】
第２の問題は、特にＥＬ素子102に流れる電流値の少ない低階調ではＴＦＴの特性ばらつきの影響を受けやすいことである。図3では駆動ＴＦＴ101のVds-Ids特性301a〜bとＥＬ素子102のV-I特性302について負荷曲線で示している。特性301aと特性301bは駆動ＴＦＴ101の特性がばらついた場合を示している。特性301a〜bと特性302の交差点が動作点303a〜bとなる。ＴＦＴの特性は一定ではなく、Vthのばらつきなどの特性ばらつきを持つ。駆動ＴＦＴ101の特性ばらつきにより特性301aから特性301bに変化すると、動作点303aから動作点303bに変化し、Idsが変化する。Idsは(Vgs-Vth)2に比例するが、特にIdsが少ない低階調ではVgsが小さいためVthのばらつきの影響が大きい。この影響は表示装置での輝度むらとして表われ、表示品位の低下原因となる。
【００１４】
Idsが大きい高階調では、Vgsが大きいためVthのばらつきの影響は小さくなる。
【００１５】
本発明では駆動ＴＦＴとして、高階調（表示）では電流能力の高いＴＦＴを使い、低階調（表示）では電流能力の低いＴＦＴを使うことを特徴とする。
【００１６】
高階調では駆動ＴＦＴとして電流能力の高いＴＦＴを使う理由は、電流能力の高いＴＦＴはより低いVgsでも大きな電流を供給できるため、Vdsが低くなっても線形領域になりにくい。このためＥＬ素子が劣化しても輝度低下を発生しにくく、またより低い電圧で駆動できるため低消費電力で低発熱であり、またＴＦＴ素子の劣化を防ぐことができる。
【００１７】
低階調では駆動ＴＦＴとして電流能力の低いＴＦＴを使う理由は、電流能力の低いＴＦＴはより高いVgsを印加することで電流を供給する。Vgsが高いことでＴＦＴの特性ばらつき、特にVthのばらつきの影響を少なくすることができる。特にVgsが低くなる低階調において効果が大きく、表示品位を高めることができる。また、電流能力を低くするためにＴＦＴのＬ長を長くすることで、特性ばらつきを少なくすることができる。
【００１８】
本発明の構成を以下に記す。
【００１９】
本発明の表示装置は、アナログ信号が入力される信号線と、走査線と、複数のトランジスタと、発光素子と、を少なくとも有する表示装置において、前記第１の信号線と、前記走査線とに接続される第１のトランジスタと、前記発光素子に接続される第１の駆動用トランジスタと、前記第２の信号線と、前記走査線とに接続される第２のトランジスタと、前記発光素子に接続される第２の駆動用トランジスタと、を有することを特徴としている。
【００２０】
本発明の表示装置は、アナログ信号が入力される信号線と、走査線と、複数のトランジスタと、発光素子と、を少なくとも有する表示装置において、前記第１の信号線と、前記走査線とに接続される第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタと電源線とに接続される第１の容量素子と、前記第１の容量素子にゲート電極が接続され、一方の電極が前記発光素子に接続される第１の駆動用トランジスタと、前記第２の信号線と、前記走査線とに接続される第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタと電源線とに接続される第２の容量素子と、前記第２の容量素子にゲート電極が接続され、一方の電極が前記発光素子に接続される第２の駆動用トランジスタと、を有することを特徴としている。
【００２１】
本発明の表示装置は、アナログ信号が入力される信号線と、走査線と、複数のトランジスタと、発光素子と、を少なくとも有する表示装置において、前記第１の信号線と、前記走査線とに接続される第１のトランジスタと、前記発光素子に接続される第１の駆動用トランジスタと、前記第２の信号線と、前記走査線とに接続される第２のトランジスタと、前記発光素子に接続される第２の駆動用トランジスタと、を有し、前記第１の駆動用トランジスタ電流能力と、前記第２の駆動用トランジスタとの電流能力とは異なることを特徴としている。
【００２２】
本発明の表示装置は、アナログ信号が入力される信号線と、走査線と、複数のトランジスタと、発光素子と、を少なくとも有する表示装置において、前記第１の信号線と、前記走査線とに接続される第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタと電源線とに接続される第１の容量素子と、前記第１の容量素子にゲート電極が接続され、一方の電極が前記発光素子に接続される第１の駆動用トランジスタと、前記第２の信号線と、前記走査線とに接続される第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタと電源線とに接続される第２の容量素子と、前記第２の容量素子にゲート電極が接続され、一方の電極が前記発光素子に接続される第２の駆動用トランジスタと、を有し、前記第１の駆動用トランジスタ電流能力と、前記第２の駆動用トランジスタとの電流能力とは異なることを特徴としている。
【００２３】
本発明の表示装置は、第１の駆動用トランジスタ電流能力は、第２の駆動用トランジスタとの電流能力より高く、高階調表示を行うことを特徴としている。
【００２４】
本発明の表示装置は、前記第２の駆動用トランジスタ電流能力は、前記第１の駆動用トランジスタとの電流能力より低く、低階調表示を行うことを特徴としている。
【００２５】
本発明の表示装置は、アナログ信号が入力される信号線と、走査線と、複数のトランジスタと、発光素子と、を少なくとも有する表示装置において、前記第１の信号線と、前記走査線とに接続される第１のトランジスタと、前記発光素子に接続される第１の駆動用トランジスタと、前記第２の信号線と、前記走査線とに接続される第２のトランジスタと、前記発光素子に接続される第２の駆動用トランジスタと、を有し、前記第１の駆動用トランジスタのゲートドレイン間電圧と、前記第２の駆動用トランジスタのゲートドレイン間電圧とは異なることを特徴としている。
【００２６】
本発明の表示装置は、アナログ信号が入力される信号線と、走査線と、複数のトランジスタと、発光素子と、を少なくとも有する表示装置において、前記第１の信号線と、前記走査線とに接続される第１のトランジスタと、前記第１のトランジスタと電源線とに接続される第１の容量素子と、前記第１の容量素子にゲート電極が接続され、一方の電極が前記発光素子に接続される第１の駆動用トランジスタと、前記第２の信号線と、前記走査線とに接続される第２のトランジスタと、前記第２のトランジスタと電源線とに接続される第２の容量素子と、前記第２の容量素子にゲート電極が接続され、一方の電極が前記発光素子に接続される第２の駆動用トランジスタと、を有し、前記第１の駆動用トランジスタのゲートドレイン間電圧と、前記第２の駆動用トランジスタのゲートドレイン間電圧とは異なることを特徴としている。
【００２７】
本発明の表示装置は、前記発光素子の輝度に応じて、前記発光素子に接続される複数の駆動用トランジスタを選択する手段を有することを特徴としている。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図4に、本発明の一実施形態を示す。一以上の画素406により構成された表示装置で、画素406はＥＬ素子402a、402bと、ＥＬ素子402a、402bを駆動する駆動ＴＦＴ401a、401bと、駆動ＴＦＴ401a、401bのゲートと接続した信号端子403a、403bと、駆動ＴＦＴ401a、401bの第１の端子と接続した第１の電源端子404a、404bと、ＥＬ素子402a、402bの第２の端子と接続した第２の電源端子405a、405bとを有する。駆動ＴＦＴ401a、401bの第２の端子はＥＬ素子402a、402bの第１の端子と接続している。
【００２９】
駆動ＴＦＴ401aと駆動ＴＦＴ401bは異なる特性とする。異なる特性のＴＦＴを用いることで、高階調表示と低階調表示の両方に適した駆動が可能となる。ＴＦＴを異なる特性とする方法は、ＴＦＴのサイズや形状を異なるものとする、ＴＦＴのドーパントやドーピング量を異なるものとする、ＴＦＴの並列数や直列数を異なるものとする、などがある。
【００３０】
なお、駆動ＴＦＴ401a、401bのゲートと信号端子403a、403bとの間、駆動ＴＦＴ401a、401bの第１の端子と第１の電源端子404a、404bとの間、ＥＬ素子402a、402bの第２の端子と第２の電源端子405a、405bとの間、駆動ＴＦＴ401a、401bの第２の端子とＥＬ素子402a、402bの第１の端子との間に、別の素子を挿入しても良い。例えば、駆動ＴＦＴ401a、401bの第１の端子と第１の電源端子404a、404bとの間にスイッチを挿入すれば、信号端子403a、403bの状態に関わりなくＥＬ素子402a、402bの表示と非表示を制御できる。
【００３１】
また、駆動ＴＦＴ401a、401bはＮｃｈＴＦＴでもＰｃｈＴＦＴでも良い。
【００３２】
また、ＥＬ素子402a、402bと、第１の電源端子404a、404bと、第２の電源端子405a、405bは、通常それぞれ共通とすることができるが、分けても良い。分けることで、高階調と低階調でのＴＦＴの動作状態を別に制御することができる。例えばＥＬ素子402aとＥＬ素子402bを、高階調用と低階調用として別にして、例えば素子面積をＥＬ素子402aは広く、ＥＬ素子402bは狭く作成する。素子面積が狭いほど一般に抵抗値は高くなり、また低階調ほどＥＬ素子に流れる電流値は小さくなるため、ＥＬ素子での電圧降下が高階調と低階調で近くなる。駆動ＴＦＴ401a、401bのVdsは、第１の電源端子404a、404bと第２の電源端子405a、405bの差からＥＬ素子402a、402bでの電圧降下分を引いた値となる。ここでＥＬ素子での電圧降下が高階調と低階調で近ければ、駆動ＴＦＴ401a、401bのVdsは高階調と低階調で近い値となる。一般にＴＦＴは飽和領域においてもVdsの上昇によってIdsが多少上昇する傾向にあり、正確な輝度調整の妨げとなる。ここでVdsを高階調と低階調で近い値とすることで、より正確な輝度調整ができるようになる。
【００３３】
また、信号端子403a、403bは、別に分ける。しかし共通にしても良い。
【００３４】
図5を用いて、動作について説明する。
【００３５】
図5(A)は、駆動ＴＦＴ401a〜bのVgsとIdsとの関係を示している。ここでは例として駆動ＴＦＴ401aに電流能力の高いＴＦＴを使用し、駆動401bに電流能力の低いＴＦＴを使用する。特性501aが駆動ＴＦＴ401aのVgs-Ids特性、特性501bが駆動ＴＦＴ401bのVgs-Ids特性である。なお、図4でIdsはＥＬ素子402a、402bに流れる。
【００３６】
ＥＬ素子は一般に電流値と輝度が比例関係にある。そのためIdsを制御することで輝度を制御することができる。表示装置の輝度はＥＬ素子402a〜bに流れる電流値の和となる。
【００３７】
ここで駆動ＴＦＴ401aと駆動ＴＦＴ401bのVgsをそれぞれ個別に制御する。ここで駆動ＴＦＴ401aのVgsをVgsa、駆動ＴＦＴ401bのVgsをVgsbとする。個別に制御された駆動ＴＦＴ401a、401bはそれぞれVgsa、Vgsbに応じた電流Idsa、IdsbをＥＬ素子402a、402bに供給し、電流Idsa＋Idsbが表示装置の輝度を決定する。
【００３８】
輝度の高い高階調では駆動ＴＦＴ401aのVgsをより高くし、輝度の低い低階調では駆動ＴＦＴ401bのVgsをより高くする。
【００３９】
図6に、駆動ＴＦＴ401aと駆動ＴＦＴ401bのゲートを異なる電圧にする例を示す。VgsaとVgsbは以下の関係になるよう決定する。
【００４０】
【数１】
0004623939.tif 000002
【００４１】
特性601a'は駆動ＴＦＴ401aのゲートにVgsaを印加した場合を示し、特性601bは駆動ＴＦＴ401bのゲートにVgsbを印加した場合を示す。なお特性601a'は駆動ＴＦＴ401aのゲートにVgsbを印加した特性特性601aをVdiffだけ電圧シフトした特性となる。
【００４２】
飽和領域での電流値Idsは、駆動ＴＦＴ401aのドレイン電流をIdsa'、駆動ＴＦＴ401bのドレイン電流をIdsbとしたとき、以下の式であらわされる。
【００４３】
【数２】
0004623939.tif 000003
【００４４】
ここでWa、Wb、La、Lb、μa、μb、Ca、Cb、Vtha、Vthb、はそれぞれ駆動ＴＦＴ401aと駆動ＴＦＴ401bのゲート幅、ゲート長、移動度、酸化膜の単位面積当たり容量、閾値電圧である。
【００４５】
EL素子402aと402bに流れる電流値の和Ielは、以下の式であらわされる。
【００４６】
【数３】
0004623939.tif 000004
【００４７】
またIelは図6で特性602のように示すことができる。このIelが表示装置の輝度を決定する。
【００４８】
駆動ＴＦＴ401bよりも駆動ＴＦＴ401aの方が電流能力が高い。また消費電流の多い高階調表示ではIdsa'の比率が高く、消費電流が少なくばらつきの影響を小さくしたい低階調表示ではIdsbの比率が高くなる。駆動ＴＦＴを階調に応じて使い分けることで、ＥＬ素子402a〜bの劣化の影響が少なく、消費電力が少なく、ばらつきの影響の小さい表示装置となる。
【００４９】
|Vgsb-Vdiff-Vtha|≦0ではIdsa'はほぼ0となるため、表示装置の輝度はほとんど駆動ＴＦＴ401bの供給する電流によって発生する。また、VgsaとVgsbが高くなるほど駆動ＴＦＴ401aの供給する電流のIelに占める割合は多くなる。以上のように、低階調では駆動ＴＦＴ401bの供給する電流が多く、高階調では駆動ＴＦＴ401aの供給する電流を多くする。
【００５０】
高階調で電流能力の高いＴＦＴを用いた場合の利点を図7(A)で負荷曲線で示す。駆動ＴＦＴ401aとして、電流能力の高いＴＦＴを用いた場合のVds-Ids特性を特性701aとすると、電流能力の低いＴＦＴを用いた場合のVds-Ids特性は特性701bのようになる。またＥＬ素子402aの劣化前のV-I特性を特性702a、劣化後のV-I特性を特性702bとする。特性701a〜bと特性702a〜bの交点が動作点703a〜cとなる。このとき、特性701aと特性701bで、動作点703aでのIdsが同じになるように駆動ＴＦＴのVgsを調整する。電流能力の高いＴＦＴでは、線形領域での電流値の立上り特性が急峻になる。同時により低いVdsから飽和領域となっているため、ＥＬ素子402aが劣化してVdsが低下しても線形領域での動作となりにくい。図7(A)ではＥＬ素子402aが劣化した場合の動作点の例として、電流能力の高いＴＦＴを用いた場合の動作点を動作点703b、電流能力の低いＴＦＴを使った場合の動作点を動作点703cとして示す。
【００５１】
低階調で電流能力の低いＴＦＴを用いた場合の利点を図7(B)で負荷曲線で示す。駆動ＴＦＴ401bとして、電流能力の高いＴＦＴを用いた場合のVds-Ids特性が特性711aから特性711dまでの範囲でばらついたとすると、電流能力の低いＴＦＴを用いた場合のVds-Ids特性は特性711bから特性711cまでの範囲のばらつきとなり、ばらつきの範囲は狭くなる。またＥＬ素子402bのV-I特性を特性712とする。特性711a〜dと特性712の交点が動作点713a〜dとなる。動作点は電流能力の高いＴＦＴを用いた場合は713aから713dの範囲でばらつくが、電流能力の低いＴＦＴを用いた場合は713bから713cの範囲でのばらつきとなり、ばらつきの範囲は狭くなる。
【００５２】
電流能力の低いＴＦＴを用いることで、ばらつきの範囲が狭くなる理由を説明する。飽和領域でのＴＦＴのIdsは以下の式で示すことができる。
【００５３】
【数４】
0004623939.tif 000005
【００５４】
ここでW、L、μ、C、VthはそれぞれＴＦＴのゲート幅、ゲート長、移動度、酸化膜の単位面積当たり容量、閾値電圧である。ここで例えばW/Lを小さくすることで、電流能力が低くなる。上記式より駆動ＴＦＴ401bの電流能力が低いほど、同じIdsでもより高いVgsを印加することとなる。より高いVgsを印加することでVthのばらつきのIdsへの影響を小さくすることが出来、Idsのばらつきを小さくすることができる。
【００５５】
高階調ではもともとVgsが高くなるためVthの影響は小さいため、駆動ＴＦＴ401aに電流能力の高いＴＦＴを用いても問題になることはない。また低階調ではVgsが低いため飽和領域となりやすく、駆動ＴＦＴ401bに電流能力の低いＴＦＴを用いても問題になることはない。
【００５６】
本実施形態では、高階調では電流能力の高い駆動ＴＦＴ401aを電流源として主に用い、低階調では電流能力の低い駆動ＴＦＴ401bを電流源として主に用いる。階調に応じてＴＦＴを使い分けることで、ＥＬ素子402a〜bが劣化しても輝度が低下しにくく、またＴＦＴのばらつきの影響が少ない表示装置とすることができる。
【００５７】
第１の電源端子404a、404bと第２の電源端子405a、405bとの間には、ＥＬ素子402a、402bの駆動電圧と駆動ＴＦＴ401a、401bの飽和領域までの電圧の他に、ＥＬ素子402a、402bが劣化した場合のＥＬ素子402a、402bの抵抗増による電圧降下分をあらかじめ印加している。こうすることでＥＬ素子402a、402bでの電圧降下が増加して駆動ＴＦＴ401a、401bのVdsが低くなっても、駆動ＴＦＴ401a、401bが線形領域での動作とならず、輝度低下の原因とならないようにしている。しかしＥＬ素子402a、402bの抵抗増による電圧降下分をあらかじめ印加することは、電源電圧を高くすることであり、消費電力が増加する原因となる。本実施形態では高階調で電流能力の高い駆動ＴＦＴを主に用いることで、より低いVdsまで飽和領域としている。より低いVdsまで飽和領域となっているため、電源端子404a、404bと電源端子405a、405bとの間をより低い電圧に設定しても、ＥＬ素子402a、402bの劣化の影響が発生しにくくなる。以上により消費電力が低く、また発熱が少なく、ＴＦＴの劣化が生じにくくできる。
【００５８】
VgsaとVgsbに電位差Vdiffを与える方法の一例を示す。両端に電位差を持った容量素子を、駆動ＴＦＴ401a、401bのどちらか一方または両方の、ゲートと信号端子403a、403bの間に挿入する。結果として容量素子を挿入した駆動ＴＦＴ401a、401bのゲートには、信号端子403a、403bの電圧と容量素子の両端の電位差の和が印加される。この例では、信号端子403a、403bを共通にしても、容量素子を使うことで駆動ＴＦＴ401a、401bのゲートに電位差Vdiffを与えることが可能である。信号端子403a、403bを共通に出来れば、駆動ＴＦＴ401a、401bの制御が容易になる。
【００５９】
（実施の形態２）
図8にて、本発明の一実施形態を説明する。駆動ＴＦＴ401aと駆動ＴＦＴ401bのVgsを異なる電圧に設定するする方法として、実施形態１では駆動ＴＦＴ401aのVgsを電圧シフトさせた。図8(A)に駆動ＴＦＴ401aのVgsと、駆動ＴＦＴ401bのVgsとの関係を示す。ここで駆動ＴＦＴ401aのVgsをVgsa、駆動ＴＦＴ401bのVgsをVgsbとする。VgsaとVgsbとして等しい電圧を印加する場合を特性811とすると、実施形態１では特性812となる。本実施形態では実施形態１と異なる電圧設定方法を示す。
【００６０】
Vgsbに対してVgsaが低階調では低くなるように設定し、高階調になるほどVgsaに対してVgsbが近い電圧となるよう設定する。特性813で本実施形態での電圧設定を示す。
【００６１】
図8(B)に上記Vgsを印加した駆動ＴＦＴ401aのVgs-Ids特性801aと、駆動ＴＦＴ401bのVgs-Ids特性801bと、駆動ＴＦＴ401aと駆動ＴＦＴ401bの合計電流の特性802を示す。低階調では駆動ＴＦＴ401bのIdsの比率が高く、また高階調では駆動ＴＦＴ401aのIdsの比率が高くなる。ＥＬ素子401a、401bが劣化しても輝度が低下しにくく、また駆動ＴＦＴ401a、401bのばらつきの影響が少ない表示装置を作ることができる。
【００６２】
ＥＬ素子401a、401bの劣化によって輝度が変化しないためには、駆動ＴＦＴ402a、402bの飽和領域がより低いVdsから始まるようにする。このとき飽和領域はVds=VgsとなるVdsから始まるため、ＥＬ素子401a、401bの劣化の影響を避けるにはVgsが低いほどよい。Vgsは階調によって変化し、最高階調でVgsが最大値となる。つまり最高階調での駆動ＴＦＴ402aと駆動ＴＦＴ402b のVgsを極力低くすることが有効となる。最高階調では駆動ＴＦＴ402aと駆動ＴＦＴ402bの電流値を最大にしつつVgsを最も低くするためには、最高階調でのVgsを等しくすればよい。
【００６３】
本実施形態により、低階調でＴＦＴのばらつきの影響が少なく、高階調でＥＬ素子の劣化の影響が少なくできる。さらに劣化の影響を最も受ける階調でのVgsをできるだけ低くすることが可能となるため、より劣化の影響を受けにくくなる。
【００６４】
（実施の形態３）
図9にて、本発明の一実施形態を説明する。実施形態１と２では駆動ＴＦＴ401aと駆動ＴＦＴ401bのVgsを異なる電圧に設定した。本実施形態では駆動ＴＦＴ401aと駆動ＴＦＴ401bのVgsを等しくした場合でも、高階調で駆動ＴＦＴ401aを主に使い、低階調で駆動ＴＦＴ401bを主に使う動作とできる。
【００６５】
駆動ＴＦＴ401aの供給する電流をIdsa、駆動ＴＦＴ401bの供給する電流をIdsbとする。本実施形態ではIdsaから一定電流Idiffを引いた電流をＥＬ素子402aに供給する。ＥＬ素子102a〜bに供給される電流Ielは、以下の式であらわされる。
【００６６】
【数５】
0004623939.tif 000006
【００６７】
図9でVgsを印加した駆動ＴＦＴ401aのVgs-Ids特性901aと、特性901aからIdiffを引いた特性901a'と、駆動ＴＦＴ401bのVgs-Ids特性901bと、特性901a'と特性901bの和の特性902を示す。ここで特性901aがIdsaで、特性901bがIdsbで、特性902がIelである。低階調では駆動ＴＦＴ401bのIdsの比率が高く、また高階調では駆動ＴＦＴ401aのIdsの比率が高くなる。これによりＥＬ素子401a〜bが劣化しても輝度が低下しにくく、また駆動ＴＦＴ401a、401bのばらつきの影響が少ない表示装置を作ることができる。
【００６８】
駆動ＴＦＴ401aのVgsを電圧シフトさせる実施形態１の方法や、駆動ＴＦＴ401aと駆動ＴＦＴ401bのVgsをそれぞれ個別に制御する実施形態２の方法と異なり、本実施形態では駆動ＴＦＴ401aと駆動ＴＦＴ401bのVgsが等しい。Vgsが等しければ信号端子403a、403bを共通化でき、階調の制御が簡略化できる。
【００６９】
（実施の形態４）
実施形態１から３において、駆動ＴＦＴを三つ以上使ってもよい。例えば駆動ＴＦＴを三つ使う場合は、低階調、中階調、高階調と階調を三領域に分け、それぞれに適した特性の駆動ＴＦＴを配置する。駆動ＴＦＴを三つ以上使うことにより、微小輝度発光でも高輝度発光でも劣化とばらつきの影響を抑えることができる。
【００７０】
特に携帯機器のように暗環境でも明環境でも利用する表示装置の場合、暗環境では微小輝度領域での発光、明環境では高輝度領域での発光が要求される。例えば駆動ＴＦＴを三つ使う場合は、微小輝度領域と高輝度領域でそれぞれ二つの駆動ＴＦＴを使う。微小輝度領域での発光の場合、電流能力の弱い第１の駆動ＴＦＴと電流能力が中程度の第２の駆動ＴＦＴを使い、微小輝度領域の中でも低階調は第１の駆動ＴＦＴを、微小輝度領域の高階調は第２の駆動ＴＦＴを使う。また高輝度領域での発光の場合、電流能力が中程度の第２の駆動ＴＦＴと電流能力の強い第３の駆動ＴＦＴを使い、高輝度領域の中でも低階調は第２の駆動ＴＦＴを、高輝度領域の高階調は第３の駆動ＴＦＴを使う。また微小輝度領域ではVdsが低くても飽和領域を維持するため電源電圧を低くすることができ、消費電力の低減が可能である。以上により三つ以上の駆動ＴＦＴを使うことで、輝度領域に関わらず最適な駆動が可能となる。もちろん三つ以上の駆動ＴＦＴを単一の輝度領域で同時に使ってもよい。
【００７１】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について記載する。
【００７２】
[実施例１]
本実施例においては、実施形態１で示した表示装置の構成例について説明する。図10に表示装置の構成例を示す。複数の画素1006がｍ行ｎ列のマトリクス状に配置された画素部1012を有し、画素部1012周辺には、信号線駆動回路1013、行選択線駆動回路1014を有している。Ｓ１〜Ｓｎで表記された信号線1023は画素1006と列に対応して接続しており、また信号線駆動回路1013に接続している。Ｇ１〜Ｇｍで表記された行選択線1024は画素1006と行に対応して接続しており、また行選択線駆動回路1014に接続している。その他に電源線などを有するが図10では省略する。
【００７３】
図11に画素1006の構成例を示す。駆動ＴＦＴ1101a、1101bと、ＥＬ素子1102と、書込用スイッチ1103と、第１の容量素子（画素容量）1104と、電圧シフト容量用スイッチ1105a〜bと、第２の容量素子（電圧シフト容量）1106とを有する。ＥＬ素子1102の第２の端子はカソード1126と接続し、駆動ＴＦＴ1101a、1101bのドレインはＥＬ素子1102の第１の端子と接続し、ソースはアノード1125と接続する。駆動ＴＦＴ1101aのゲートは電圧シフト容量1106の第２の端子と接続し、かつ電圧シフト容量用スイッチ1105aを介して配線（画素容量線）1122と接続する。駆動ＴＦＴ1101bのゲートと電圧シフト容量1106の第１の端子は書込用スイッチ1103を介して信号線1023と接続し、かつ電圧シフト容量用スイッチ1105bを介してアノード1125と接続し、かつ画素容量1104の第１の端子と接続している。画素容量1104の第２の端子は画素容量線1122と接続している。書込用スイッチ1103は走査線（行選択線）1024で制御し、電圧シフト容量用スイッチ1105a〜bは配線（電圧シフト容量制御信号線）1121で制御する。
【００７４】
本実施例における画素1006の動作について説明する。
【００７５】
まず電圧シフト容量1106に任意の電圧Vdiffを印加する。なお電圧Vdiffは駆動ＴＦＴ1101a、1101bのVgsの差となる。アノード1125と画素容量線1122にVdiffの電位差を与え、電圧シフト容量制御信号線1121により電圧シフト容量用スイッチ1105a〜bをＯＮする。電圧シフト容量1106に電圧Vdiff分の電荷が充電された後、電圧シフト容量制御信号線1121により電圧シフト容量用スイッチ1105a〜bをＯＦＦする。以上の動作により電圧シフト容量1106の両端に電位差Vdiffが印加できる。なお、これらの動作時には書込用スイッチ1103はＯＦＦすることが望ましいがこれに限らない。
【００７６】
次に電圧シフト容量1106の両端に電位差Vdiffが印加された状態で、行選択線1024により書込用スイッチ1103をＯＮする。このとき信号線1023にＥＬ素子1102の発光輝度に見合う電圧Vsignalを印加する。画素容量1104の第１の端子がVsignalに達した後、行選択線1024により書込用スイッチ1103をＯＦＦする。以上の動作により駆動ＴＦＴ1101bのゲートにはVsignalが印加され、駆動ＴＦＴ1101aのゲートにはVsignal-Vdiffが印加される。
【００７７】
以上の動作により、ＥＬ素子1102は発光する。ここで駆動ＴＦＴ1101aと駆動ＴＦＴ1101bの特性が異なり、かつ駆動ＴＦＴ1101aと駆動ＴＦＴ1101bのVgsが異なるため、実施形態１で示した特徴を持つ表示装置とすることができる。
【００７８】
また、比較的単純な方法で駆動ＴＦＴ1101aと駆動ＴＦＴ1101bに異なるVgsを与えることができる。
【００７９】
電圧シフト容量1106に電位差を与えるために、アノード1125と画素容量線1122の電位差を用いた理由を示す。アノード1125はＥＬ素子1102の特性によって調整する必要がある。またVdiffも駆動ＴＦＴ1101a〜bとＥＬ素子1102の特性によって調整する必要がある。しかし画素容量線1122の電位は一般に任意であり、適当な電位に設定してもよく、アノード1125とVdiffに応じて決めることが可能でだからである。
【００８０】
[実施例２]
本実施例においては、実施形態２で示した表示装置の構成例について説明する。図12に表示装置の構成例を示す。複数の画素1206がｍ行ｎ列のマトリクス状に配置された画素部1212を有し、画素部1212周辺には、信号線駆動回路1213、行選択線駆動回路1214を有している。Ｓ１〜Ｓｎで表記された信号線1223a〜bは画素1206と列に対応して接続しており、また信号線駆動回路1213に接続している。Ｇ１〜Ｇｍで表記された行選択線1224は画素1206と行に対応して接続しており、また行選択線駆動回路1214に接続している。その他に電源線などを有するが図12では省略する。
【００８１】
図13に画素1206の構成例を示す。駆動ＴＦＴ1301a、1301bと、ＥＬ素子1302と、書込用スイッチ1303a、1303bと、画素容量1304a〜bとを有する。ＥＬ素子1302の第２の端子はカソード1326と接続し、駆動ＴＦＴ1301a、1301bのドレインはＥＬ素子1302の第１の端子と接続し、ソースはアノード1325と接続する。駆動ＴＦＴ1301a、1301bのゲートはそれぞれ画素容量1304a、1304bの第１の端子と接続し、かつそれぞれ書込用スイッチ1303a、1303bを介してそれぞれ信号線1023a、1023bと接続している。画素容量1304a、1304bの第２の端子は画素容量線1322と接続している。書込用スイッチ1303a、1303bは行選択線1224で制御する。
【００８２】
画素1206の動作について説明する。
【００８３】
行選択線1224により書込用スイッチ1303a、1303bをＯＮする。このとき信号線1223a、1223bにＥＬ素子1302の発光輝度に見合う電圧Vsignala、Vsignalbを印加する。このときVsignalaとVsignalbは異なる電圧に設定する。画素容量1304a、1304bの第１の端子がVsignala、Vsignalbに達した後、行選択線1224により書込用スイッチ1303a、1303bをＯＦＦする。以上の動作により駆動ＴＦＴ1301a、1301bのゲートにはVsignala、Vsignalbが印加される。
【００８４】
以上の動作により、ＥＬ素子1302は発光する。ここで駆動ＴＦＴ1301aと駆動ＴＦＴ1301bの特性が異なり、かつ駆動ＴＦＴ1301aと駆動ＴＦＴ1301bのVgsが異なるため、実施形態２で示した特徴を持つ表示装置とすることができる。
【００８５】
また、駆動ＴＦＴ1301aと駆動ＴＦＴ1301bのVgsを、階調に応じて個別に設定できるため、制御の自由度が高い。また構造が単純であるため信頼性が高い。
【００８６】
[実施例３]
本実施例においては、実施形態３で示した表示装置の構成について説明する。表示装置の構成例については図10と実施例１で示した。ただし実施例１とは画素1006の構成が異なる。
【００８７】
図14に画素1006の構成例を示す。駆動ＴＦＴ1401a、1401bと、ＥＬ素子1402a、1402bと、書込用スイッチ1403と、画素容量1404とを有する。ＥＬ素子1402a、1402bの第２の端子はカソード1426と接続し、駆動ＴＦＴ1401a、1401bのドレインはそれぞれＥＬ素子1402a、1402bの第１の端子と接続し、ソースはアノード1425と接続する。ＥＬ素子1402aの第１の端子はさらに電流源1409と接続している。電流源は画素容量線1422と接続しているが、これに限らない。駆動ＴＦＴ1401a、1401bのゲートは画素容量1404の第１の端子と接続し、かつ書込用スイッチ1403を介して信号線1023と接続している。画素容量1404の第２の端子は画素容量線1422と接続している。書込用スイッチ1403は行選択線1024で制御する。
【００８８】
本実施例における画素1006の動作について説明する。
【００８９】
行選択線1024により書込用スイッチ1403をＯＮする。このとき信号線1023にＥＬ素子1402a、1402bの発光輝度に見合う電圧Vsignalを印加する。画素容量1404の第１の端子がVsignalに達した後、行選択線1024により書込用スイッチ1403をＯＦＦする。以上の動作により駆動ＴＦＴ1401a、1401bのゲートにはVsignalが印加される。
【００９０】
以上の動作により、ＥＬ素子1402a、1402bは発光する。ここで駆動ＴＦＴ1401aと駆動ＴＦＴ1401bの特性が異なり、かつ駆動ＴＦＴ1401aのドレインに接続した電流源1409によりＥＬ素子1402aへの電流供給が減るため、実施形態３で示した特徴を持つ表示装置とすることができる。
【００９１】
また、比較的単純な方法で駆動ＴＦＴ1401aと駆動ＴＦＴ1401bを高階調と低階調で使い分けることができる。
【００９２】
電流源1409はＴＦＴを使うことで容易に実現できる。ＴＦＴのVgsを飽和領域で動作するように設定することで、駆動ＴＦＴ1401aのドレイン電圧に関わりなく電流を減らすことができる。また、駆動ＴＦＴ1401aの供給電流が少ないとドレイン電圧が低下し、電流源1409のＴＦＴは線形領域で動作するようになり減らす電流値も少なくなる。
【００９３】
実施例２から３において、容量線とアノードは共通にしてもよい。また実施例１から３において、駆動ＴＦＴを３つ以上使ってもよい。
【００９４】
[実施例４]
本発明の表示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。
【００９５】
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７に示す。
【００９６】
図15（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。
【００９７】
図15（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。
【００９８】
図15（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。
【００９９】
図15（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。
【０１００】
図15（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。
【０１０１】
図15（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。
【０１０２】
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。
【発明の効果】
本発明によると、特性の異なる駆動ＴＦＴを複数使うことで、ＥＬ素子の劣化の影響が少なく、低電圧で動作可能であり、しかも駆動ＴＦＴのばらつきの影響を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    ＥＬ素子の発光方法を示す図。
【図２】    図1の特性を示す負荷曲線図。
【図３】    図1の特性を示す負荷曲線図。
【図４】    本発明の表示装置の構成を示す図。
【図５】    駆動ＴＦＴの特性を示す図。
【図６】    本発明の表示装置の動作を示す図。
【図７】    本発明の表示装置の動作を示す負荷曲線図。
【図８】    本発明の表示装置の動作を示す図。
【図９】    本発明の表示装置の動作を示す図。
【図１０】    本発明の実施例を示す図。
【図１１】    本発明の実施例を示す図。
【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１５】    本発明が適用可能な電子機器の例を示す図。
【図１】
0004623939.tif 000007
【図２】
0004623939.tif 000008
【図３】
0004623939.tif 000009
【図４】
0004623939.tif 000010
【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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