WO2003003339A1

WO2003003339A1 - Active-matrix el display and its driving method

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Publication number: WO2003003339A1
Application number: PCT/JP2002/006389
Authority: WO
Inventors: Kouji Senda; Yutaka Nanno; Hiroshi Tsutsu
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2003-01-09
Also published as: JPWO2003003339A1; US20040196218A1; US7061453B2

Description

明細書ァクティブマトリクス型 E L表示装置及びその駆動方法技術分野

本発明は、いわゆる携帯機器などに適用されるァクティブマトリクス型 E L表示装置及びその駆動方法に関する。背景技術

図 1 2に、従来の典型的なアクティブマトリクス型 E L表示装置 1 0 1の構成を示す。 1 0 2は、アクティブマトリクス型 E L表示装置 1 0 1に含まれる単位画素である。実際には、この単位画素 1 0 2がマトリクス状に配列されているが、図示の便宜上、 1つの単位画素のみを示す。単位画素 1 0 2には、 £ 素子1 0 3、 E L素子 1 0 3の一端に接続された駆動用トランジスタ 1 0 4、駆動用トランジスタ 1 0 4のゲートに接続されたスィツチングトランジスタ 1 0 5、およびキャパシ夕 1 0 6 が含まれる。スイッチングトランジスタ 1 0 5のゲートには、走査線 1 0 7を通して、走査側駆動回路 1 0 8から走査信号が供給される。駆動用トランジスタ 1 0 4のゲートには、スイッチングトランジスタ 1 0 5 および信号線 1 0 9を介して、信号側駆動回路 1 1 0から画像信号が供給される。 E L素子 1 0 3には、駆動用トランジスタ 1 0 4および電流供給線 1 1 1を介して、電流供給回路 1 1 2から電流が供給される。この E L表示装置 1 0 1の発光動作を以下に説明する。先ず、走査線 1 0 7、信号線 1 0 9が両方ともオンになると、スイッチングトランジス夕 1 0 5を通してキャパシ夕 1 0 6に電荷が蓄積される。そして、このキャパシ夕 1 0 6が駆動用卜ランジス夕 1 0 4のゲ一卜に電圧を加え続けるため、スイッチングトランジスタ 1 0 5がオフになっても、電流供給回路 1 1 2から電流供給線 1 1 1を介して E L素子 1 0 3に電流が流れつづけ、次のフィールドで画像信号が書き込まれるまで、現在の画像信号に応じた電流により発光駆動される。

上記従来例のァクティブマトリクス型 E L表示装置により階調表示する場合に、駆動用トランジスタ 1 0 4のゲートに階調に応じた電圧を印加して、オン電流をアナログ的に変化させる方法がある。その場合、駆動用トランジスタ 1 0 4のオン電流のばらつきが表示に影響する。トランジス夕のオン電流は、単結晶で形成されたトランジスタであればきわめて均一であるが、安価なガラス基板に形成することのできる低温ポリシリコンでトランジスタを作製した場合は、そのしきい値が ± 0 . 2 V 〜0 . 5 Vの範囲でばらつきを持つ。そのため、駆動用トランジスタ 1 0 4を流れるオン電流がこれに対応してばらつき、表示にムラが発生する。オン電流のばらつきは、しきい値電圧のばらつきのみならず、 T F Tの移動度のばらつき、ゲート絶縁膜の厚みのばらつき等に起因しても発生する。従って、上述のようにアナログ的に階調を表示させる方法では、均一な表示を得るために、それらの特性を厳密に制御する必要があるが、現状の低温ポリシリコン T F Tでは制御が困難である。

そこで、アクティブマトリクス型 E L表示装置を構成する単位画素内に、複数の E L素子と各 E L素子に電流を供給する複数の薄膜トランジスタを形成し、階調に応じて発光させる E L素子の個数を薄膜トランジスタにより制御する、面積階調法が提案されている。このような構成とすることにより、薄膜トランジスタの特性のばらつきが E L素子の輝度のばらつきとして表われることはなく、精度の良い階調表示を行うことできる。

しかし、アクティブマトリクス型 E L表示装置により面積階調法を用いて表示を行う場合、表示画像に固定模様（固定パターン）が発生し、映像の品位が低下するという問題があった。発明の開示

上記課題に鑑み、本発明は、固定模様を発生することなく、精度の良い階調表示を行うことができるァクティブマトリクス型 E L表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。

本発明のァクティブマトリクス型 E L表示装置は、 E L素子を含む複数の単位画素がマ卜リクス状に配置され、前記各単位画素に供給される走査信号およびデジタル画像信号に基づき前記 E L素子に駆動電流を供給し発光させて画像表示を行う装置である。上記課題を解決するために、前記単位画素は、前記デジタル画像信号が印加される制御端子を有し単一の前記 E L素子に接続された複数個の電流制御素子と、前記各電流制御素子に対応して設けられ各々前記走査信号が供給されて、前記走査信号の状態に応じて前記制御端子に対する前記デジタル画像信号の印加と遮断を切り替えるスィツチング素子とを備える。前記電流制御素子は各々、前記制御端子に印加される前記デジタル画像信号の電圧により制御されて、前記 E L素子に対する前記駆動電流の供給を遮断するオフ状態と、前記デジタル画像信号の電圧に応じた前記駆動電流を前記 E L素子に供給するオン状態とをとるように構成され、それにより前記 E L素子を流れる電流量は、オン状態の前記各電流制御素子から供給される電流の加算値となる。オン状態の前記電流制御素子の組み合わせにより、前記 E L素子に供給される電流量が、表示すべき階調に応じた値に制御される。

この構成によれば、単一の E L素子に供給する電流量を複数の電流制御素子により制御して階調表示を行うので、固定模様が発生することがなく、単一の電流制御素子によりアナログ的に電流量を変化させる場合に比べて、精度の良い階調表示を行うことができる。

上記構成において好ましくは、複数の前記電流制御素子の電流駆動能力は各々、前記デジタル画像信号の各ビッ卜の重み付けに対応した大きさに設定される。それにより、階調表示のための制御を簡略な構成で行うことができる。より好ましくは、前記単位画素内の前記電流制御素子の数を、前記デジタル画像信号のビット数と同数とする。

上記の構成において、前記電流制御素子は薄膜トランジス夕とすることができる。また、前記薄膜トランジスタを多結晶シリコンを用いて形成することができる。上述のような精度の良い階調表示を行うこと可能な効果により、しきい値のばらつきが大きい多結晶シリコンを用いても、良好な階調表示が可能である。

上記の構成において、前記薄膜トランジスタの電流駆動能力 Xを、下記の式で表される関係に基づいて設定することができる。

X = ( a · W) / L

aは定数、 Lは薄膜トランジスタのゲート長（pm)、 Wは薄膜トランジス夕のゲート幅（μπι) である。

この構成において、前記薄膜トランジスタのゲート幅 Wまたはゲート長 Lを、前記デジタル画像信号の各ビッ卜の重み付けに対応した長さに設定することが好ましい。

また上記の構成において好ましくは、前記電流制御素子の制御端子に補助容量を接続する。例えば、前記電流制御素子の制御端子と前記走査信号供給用の複数の走査線のうちの前段または後段の走査線との間に補助容量を形成する。あるいは、前記電流制御素子を介して前記 E L素子に対して駆動電流を供給するための電流供給専用のバスラインを有する場合に、前記電流制御素子の制御端子と前記電流供給専用のバスラインとの間に補助容量を形成する。

電流制御素子の制御端子に容量を接続することにより、前記スィツチング素子のリークによる電流制御素子の電位の変動を抑制する効果が得られる。

また上記構成において、前記電流制御素子は各々、前記 E L素子への接続側の他方の端子が前記走査信号を供給するための走査線に接続されて、前記走査線は、前記電流制御素子を介して前記 E L素子に対して駆動電流を供給するための電流供給線として兼用されている構成とすることができる。

あるいは、前記電流制御素子は各々、前段の前記電流制御素子に対応する前記走査線に接続されている構成とすることができる。

走査線から E L素子に電流を供給することにより、 E L素子に電流を供給するための専用の電流供給線が不要となる。その結果、開口率を増大させることができると共に、電流供給線に起因した層間ショートの発生を防止し、歩留まりの向上が可能なマトリクス型 E L表示装置を構成することができる。

本発明のァクティブマトリクス型 E L表示装置の駆動方法は、 E L素子を含む複数の単位画素をマトリクス状に配置し、前記各単位画素に供給する走査信号およびデジタル画像信号に基づき前記 E L素子に駆動電流を供給し発光させて画像表示を行う方法であって、以下の特徴を有する。すなわち、前記単位画素中の単一の前記 E L素子に対して複数個の電流制御素子を接続し、前記走査信号のオンオフに応じて、前記各電流制御素子の制御端子に対する前記デジタル画像信号の印加と遮断を切り替える。前記各電流制御素子を、前記制御端子に印加する前記デジタル画像信号の電圧により、前記 E L素子に対する前記駆動電流の供給を遮断するオフ状態と、前記デジタル画像信号の電圧に応じた前記駆動電流を前記 E L素子に供給するオン状態とに制御して、オンとなった前記各電流制御素子からの電流の加算値の電流を前記 E L素子に供給する。ォンとなる前記複数の電流制御素子の組み合わせを前記デジタル画像信号により選択して、前記 E L素子に供給する電流量を、表示すべき階調に応じた値に制御する。

上記の方法において好ましくは、前記電流制御素子を線形領域で動作させる。

また好ましくは、前記電流制御素子の制御端子に印加される制御電圧を 5 V以上とする。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態 1に係るァクティブマトリクス型 E L表示装置の構成を示す回路図、

図 2は、同 E L表示装置を構成する E L素子および駆動用トランジス夕の構造を示す断面図、

図 3 Aは、同 E L表示装置を構成する駆動用トランジスタの動作領域を説明するためのグラフ、

図 3 Bは、従来のアクティブマトリクス型 E L表示装置を構成する駆動用トランジスタの動作領域を説明するためのグラフ、

図 4は、本発明の実施の形態におけるアクティブマトリクス型 E L表示装置の信号側駆動回路部分の構成を示すブロック図、

図 5は、同ブロック図におけるデコーダによるデコード内容を示す図、図 6は、本発明の実施の形態 2に係るァクティブマトリクス型 E L表示装置の構成を示す回路図、

図 7は、同 E L表示装置を構成する E L素子および駆動用トランジス夕の構造を示す断面図、図 8は、本発明の実施の形態 3に係るァクティブマトリクス型 E L表示装置の構成を示す回路図、

図 9は、同実施形態に係るァクティブマトリクス型 E L表示装置の他の構成例を示す回路図、

図 1 0 Aは、本発明の実施の形態 4に係るアクティブマトリクス型 E L表示装置の構成を示す回路図、

図 1 0 Bは、図 1 0 Aの E L表示装置の動作を示す図、

図 1 1 Aは、同実施形態に係るアクティブマトリクス型 E L表示装置の他の構成例を示す回路図、

図 1 1 Bは、図 1 1 Aの E L表示装置の動作を示す図、

図 1 2は、従来例のアクティブマトリクス型 E L表示装置の構成を示す回路図である。発明を実施するための最良の形態

(実施の形態 1 )

図 1は、本発明の実施の形態 1に係るァクティブマトリクス型の E L 表示装置 1の回路構成を示す。この E L表示装置 1は、デジタル画像信号により階調表示を行うデジタル駆動方式であって、デジタル画像信号は 4ビットデータで構成され、 1 6階調を表示することができる。

E L表示装置 1の表示部 2は、単位画素 1 0を複数個配列して構成される。実際には複数の単位画素 1 0がマトリクス状に配列されているが、図示の便宜上、図 1には単位画素 1 0を 1個のみ示す。各単位画素 1 0 は、発光体として機能する単一の E L素子 1 1を有する。各単位画素 1 0に、電流制御素子として 4個の駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dが配置され、それらのソース電極またはドレイン電極の一方が E L素子 1 1を構成する画素電極に接続されている。駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dのゲートには各々、スィツチング素子を構成するスィッチングトランジスタ T r 1 a〜T r 1 dのソース電極またはドレイン電極の一方が接続されている。

各単位画素 1 0は、走査信号を供給する走査側駆動回路 4、画像信号を供給する信号側駆動回路 6、および電流を供給する電流供給回路 7により駆動される。走査側駆動回路 4からの走査信号は、各々複数の走査線 3 a〜 3 dを通して、スイッチングトランジスタ T r 1 a〜T r 1 a のゲートに供給される。信号側駆動回路 6からの画像信号は、信号線 5 およびスイッチングトランジスタ T r 1 a〜T r 1 aを通して、駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dのゲートに各々供給される。電流供給回路 7から供給される電流は、電流供給バスラインである電流供給線 8 および駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dを通して、 EL素子 1 1 の画素電極に供給される。スィツチングトランジスタ T r 1 a〜T r 1 a及び駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dは、いずれも同極性の薄膜トランジスタ（TFT) であり、本実施の形態 1では Pチャネル型トランジス夕で構成されている。

図 2は、 EL素子 1 1および駆動用トランジスタ T r 2 aの構造を示す概略断面図である。駆動用トランジスタ T r 2 aは、 4個の駆動用トランジス夕のうちの 1個を例示したものであり、他の駆動用トランジス夕も同様に形成される。透明基板 20上に、周知の構造の駆動用トランジス夕 T r 2 aが形成されている。ゲート絶縁膜 2 1は、駆動用トランジス夕 T r 2 aを構成する要素として形成された膜である。駆動用トランジス夕 T r 2 aおよびゲート絶縁膜 2 1を覆って層間絶縁膜 22が形成され、さらに平坦化膜 23により全体が平坦化されている。

平坦化膜 23の上に形成された EL素子 1 1は、順次積層された画素電極 24、 EL発光層 2 5および対向電極 26からなり、 EL発光層 2 5を画素電極 24と対向電極 26とにより挟んだ構造を形成している。本実施の形態では、画素電極 24はアノード電極に、対向電極 26は力ソード電極にそれぞれ相当する。画素電極 24 (アノード電極）はインジゥムティンオキサイド（ I TO) 等の透明電極であり、対向電極 26 (力ソード電極）は不透明電極である。従って、 EL発光層 25からの光は、透明基板 20側から照射される。

EL素子 1 1は、有機 EL素子でも、無機 EL素子であってもよく、また、電荷注入層や電荷輸送層を有する構成であってもよい。要するに、図 2に示す構成のものに限定されるものではなく、公知の EL素子を使用することができる。また、透明基板 20は、 EL素子 1 1を坦持できるものであればよく、ガラス基板や、ポリカーボネート、ポリメチルメ夕クリレート、ポリエチレンテレフタレ一トなどの樹脂フィルムからなる透明基板を用いることができる。

上記構成の EL表示装置 1において、信号線 5に画像信号に応じた信号電圧が印加された時に、走査線 3 a〜3 dのうち走査電圧の印加されているラインのスィツチングトランジスタのみが導通し、他のスィツチングトランジスタは導通しない。それにより、駆動用トランジスタ T r 2 a~T r 2 dのうち、導通したスイッチングトランジスタに接続されたもののみがオン状態となり、電流供給線 8からの電流を EL素子 1 1 に供給する。このようにして、電流供給線 8と EL素子 1 1間のラインが、複数の電流供給分岐ラインを構成する。

次に、駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dの設定について説明する。駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dの電流駆動能力は、それぞれ予め所定値に設定される。本実施の形態では、各駆動用トランジスタの電流駆動能力の設定値を P a〜P dで表したとき、 P a： P b： P c ： P dが、 1 : 2 : 4 : 8となるように設定される。駆動用トランジスタの電流駆動能力は、駆動用トランジスタのゲート幅 W (μπι) と、ゲ一ト長 L (μπι) によって決定することができる。表 1に、薄膜トランジスタの電流駆動能力と、ゲート幅及びゲート長との関係を示す。

【表 1】

表 1に示すように、駆動用トランジスタ T r 2 aの W/L比を 0.2、駆動用トランジスタ T r 2 bの WZL比を 0. 4、駆動用トランジスタ T r 2 cの WZL比を 0. 8、駆動用トランジスタ T r 2 dの WZL比を 1. 6とすることにより、駆動用トランジスタの電流駆動能力の比 P a : P b : P c : P dを、 1 : 2 : 4 : 8となるように設定することができる。この比は、デジタル信号の重み付けに対応する。

次に、本実施の形態において、 EL表示装置を駆動する駆動条件について説明する。本実施の形態では、 EL表示装置を駆動する際に、駆動用トランジスタが線形領域で動作するような動作条件、具体的には、例えばゲ一ト電圧を 5 V以上として駆動用トランジスタを駆動する。このように、駆動用トランジスタを線形領域で動作させることにより、駆動用トランジスタのしきい値がばらついたとしても、 EL素子に供給される電流量のばらつきを抑制することができる。以下に詳しく説明する。図 3 Aおよび Bは、アクティブマトリクス型の E L表示装置を構成する駆動用トランジスタの動作領域を説明するための図である。図 3 Aは、本発明のァクティブマトリクス型 E L表示装置を構成する駆動用トランジス夕の場合、図 3 Bは、比較のため、従来のアクティブマトリクス型 E L表示装置を構成する駆動用トランジスタの場合を示す。

図 3 Aには、単位画素内に単一の E L素子と単一の駆動用トランジス夕（Pチャネル型トランジスタ）を設けた場合の、 E L素子と駆動用トランジス夕の動作点解析を行った結果が示される。図 3 Aにおいて、曲線し 5は E L素子の電圧 Z電流特性を示し、曲線 1〜L 4は駆動用トランジス夕のドレイン電圧ドレイン電流特性を示す。曲線 L 1はゲート電圧を 5 Vとした場合、曲線 L 2はゲート電圧を 6 Vとした場合、曲線 L 3はゲート電圧を 7 Vとした場合、曲線 L 4はゲート電圧を 8 Vとした場合のドレイン電圧ドレイン電流特性である。

図 3 Bには、従来の E L素子と駆動用トランジスタの動作点解析を行つた結果が示される。図 3 Bにおいて、曲線 L 6〜L 9は駆動用トランジス夕のドレイン電圧 Zドレイン電流特性を示す。曲線し 6はゲ一ト電圧を I Vとした場合、曲線 L 7はゲート電圧を 2 Vとした場合、曲線し 8はゲート電圧を 3 Vとした場合、曲線 L 9はゲート電圧を 4 Vとした場合のドレイン電圧/ ^ドレイン電流特性である。

図 3 Bに示すように、従来、アクティブマトリクス型 E L表示装置を階調表示する場合は、駆動用トランジスタのゲートに階調に応じた電圧を印加して、飽和領域（図の右側）で動作させるような動作条件により駆動していた。このような駆動条件下で、駆動用トランジスタに低温ポリシリコンを用いた場合には、駆動用トランジスタのしきい値が士 0 . 2 V〜 0 . 5 Vの範囲でばらつきを持っため、駆動用トランジスタを流れるオン電流がこれに対応してばらつき、表示にムラが発生する。このように、アナログ的に階調を表示させる方法では、均一な表示を得るために、駆動用トランジスタの特性を厳密に制御する必要がある。これに対して本発明によれば、図 3 Aに示されるように、駆動用トランジス夕のゲートに印加するゲート電圧を 5 V以上とし、線形領域（図の左側）で動作させるようにする。この場合、駆動用トランジスタのドレイン電圧 Zドレイン電流特性と E L素子の電圧 Z電流特性との交点の電流値は、ゲート電圧が変化してもほとんど影響を受けないことが理解される。従って、駆動用トランジスタのしきい値が ± 0 . 2 V〜0 . 5 Vの範囲でばらつき、そのばらつきのためにゲ一ト電圧が変化するような、従来では使用に耐えられないと考えられてきた特性の悪いトランジス夕を、駆動用トランジスタとして使用できる。これは特に駆動用トランジス夕の形成にポリシリコンを用いる場合に有利な効果である。本実施の形態では、駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dのゲートに、信号線 5を介して 5 Vの信号電圧を印加する。

図 4は、信号側駆動回路周辺の具体的な構成を示すブロック図である。画像信号は、 AZ D変換器 3 0によりデジタルデータに変換され、デコーダ 3 1により [0000] (0)〜[1111] (15)の 1 6段階の階調データにデコ —ドされて、ラッチ 3 2にラッチされ、 1ビットずつ読み出されてシフトレジス夕 3 3に順次シフト入力される。水平方向の 1走査分のデータが蓄積されると、表示バッファ 3 4にパラレルに転送されて保持され、各々のビットデ一夕が、信号側駆動回路 6および信号線 5を介して駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dに各々、信号電圧として印加される。図 5は、デコーダ 3 1におけるデコード内容を表す。上述の駆動用トランジス夕 T r 2 a〜T r 2 dの電流駆動能力の比に従い、明暗の 1 6 段階の階調に応じた 2進データが与えられるようにデコードされる。信号側駆動回路 6では、「 1」のデータに対しては、 5 Vの電圧が信号電圧として出力され、「0」のデータに対しては、 0 Vの電圧が信号電圧として出力される。次に、本実施の形態におけるァクティブマ卜リクス型 E L表示装置の動作について、図 1を参照して具体的に説明する。

1 6段階の階調デ一夕のうち、いちばん低い [0000]のデータが与えられると、いずれの駆動用トランジスタも駆動されないので、 E L素子 1 1に流れる電流はゼロであり、最も暗い状態となる。階調データが 1段上の [1000]である 1の階調レベルになると、駆動用トランジスタ T r 2 aのみがオンされ、また 2段上の [0100]である 2の階調レベルになると、駆動用トランジスタ T r 2 bのみがオンされる。この場合、駆動用トランジス夕 T r 2 bの電流駆動能力は駆動用トランジスタ T r 2 aの電流駆動能力の 2倍であるので、 E L素子 1 1に流れる電流量は 2倍となる。更に、 3段上の [1100]である 3の階調レベルになると、駆動用トランジス夕 T r 2 aおよび T r 2 bがオンされ、 4段上の [0010]である 4の階調レベルになると、駆動用トランジスタ T r 2 cのみがオンされる。この場合、駆動用トランジスタ T r 2 cの電流駆動能力は駆動用トランジスタ T r 2 aの電流駆動能力の 4倍であるので、 E L素子 1 1に流れる電流量は 4倍となる。

このようにして、階調レベルを 0、 1、 2、 3 ...と変化させることにより、明暗の階調表示が可能となる。駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dの電流駆動能力は、デジタル信号の重み付けに対応した大きさに設定されているため、デジタル画像データに応じて、 1 6階調の表示が可能である。

以上のように本実施の形態によれば、デジタル画像信号を、各々スィツチング素子を介して複数の電流制御素子に印加する。そして、複数の電流制御素子のうち能動化される電流制御素子の組み合わせを選択することにより、複数の電流制御素子からの各出力電流の加算値を表示すベき階調に応じて制御し、階調に応じた電流量を E L素子に供給する。このような構成により、ばらつきの小さい高精度な階調表示を行うことができる。また、面積階調法の場合のような、固定模様の発生による映像品位の低下を回避することができる。

(実施の形態 2 )

図 6は、実施の形態 2に係るアクティブマトリクス型 E L表示装置 1 aの単位画素 1 0 aの回路構成を示す。図 1に示した E L表示装置 1の要素と同様の要素には同一の参照番号を付して、説明を簡略化する。本実施の形態 2においては、スイッチングトランジスタ T r 1 a〜T r 1 d及び駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dが、いずれも Nチヤネル型トランジスタである。図 7に、 E L素子 1 1 aおよび駆動用トランジス夕 T r 2 aの概略構造を示す。画素電極 2 4 aは E L素子 1 1 a の力ソード電極であり、対向電極 2 6 aはアノード電極である。カソード電極である画素電極 2 4 aは不透明電極とし、アノード電極である対向電極 2 6 aは I T O電極とする。その他の構成は、実施の形態 1と同様である。この構成では、 E L発光層 2 5からの光は、基板 2 0 aとは反対側から照射される。従って、この実施の形態 2では、基板 2 0 aは必ずしも透明である必要はなく、シリコン等の不透明基板を使用してもよい。

また、 E L素子 1 1 aの力ソード電極を画素電極 2 4 aとし、ァノード電極を対向電極 2 6 aとして構成する場合に、駆動用トランジスタ T r 2 aを Pチャネル型トランジスタとしてもよいが、低電圧化の観点からは Nチャネル型トランジスタを用いる方が望ましい。そして、駆動用トランジスタ及びスィツチングトランジスタをいずれも、 Nチャネル型トランジス夕とすることにより、表示装置全体として低電圧化を図ることが可能となる。

なお、本実施の形態 2に係る E L表示装置の動作は、上記実施の形態 1と同様である。また、本実施の形態において、駆動用トランジスタとスィツチングトランジスタとは極性の異なるトランジスタで構成するようにしてもよい。

(実施の形態 3 )

図 8は、実施の形態 3に係るアクティブマトリクス型 E L表示装置 1 bの単位画素 1 0 bの回路構成を示す。図 1に示した E L表示装置 1の要素と同様の要素には同一の参照番号を付して、説明を簡略化する。本実施の形態では、駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dと後段の走査線 3 b〜 3 eとの間に、補助容量 1 2をそれぞれ設ける。補助容量 1 2を設けることにより、駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dのゲ一ト電圧の変動を低減することができる。例えばスィツチングトランジスタ T r 1 a〜T r 1 dの O F F時のリ—ク電流が大きい場合には、駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dのゲート電圧が変動するおそれがあり、そのような場合には補助容量 1 2は特に有効である。なお、補助容量 1 2は、各々同一容量としても、あるいは駆動用トランジスタの電流駆動能力比に対応した容量比としても良い。

また、図 9の E L表示装置 1 cような構成とすることもできる。すなわち、補助容量 1 2が、電流供給線 8と駆動用トランジスタ T r 2 a〜 T r 2 dのゲートとの間にそれぞれ形成されている。この構成によっても、スイッチング素子のリークによる電流制御素子の電位の変動を抑制する効果が得られる。

(実施の形態 4 )

図 1 O Aは、本発明の実施の形態 4に係るアクティブマトリクス型 E L表示装置 1 dの単位画素 1 0 dの回路構成を示す。実施の形態 4において、 E L素子 1 1、スイッチングトランジスタ T r 1 a〜T r l d、及び駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dの構成は、基本的には図 1 に示した E L表示装置 1と同様である。従って、同様の要素には同一の参照番号を付して、説明を簡略化する。また、走査側駆動回路 3 0、走查線3 1 &〜3 1 、信号側駆動回路 3 2、および信号線 3 3との接続関係も、図 1に示した E L表示装置 1の場合と同様である。さらに、図 8に示した実施の形態 3と同様に、補助容量 1 2が配置されている。上記の実施の形態と相違する点は、駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dのソース電極またはドレイン電極のうち、 E L素子 1 1の画素電極に接続されていない側が、走査線 3 1 a〜3 1 dにそれぞれ接続されており、専用の電流供給線が設けられていないことである。すなわち、走査線 3 1 a〜3 1 dが電流供給線を兼ねており、走査線 3 1 a〜3 1 dを通って E L素子 1 1に駆動電流が供給される。

この回路において走査信号および駆動電流が走査線 3 1 a〜3 1 dを通じて供給される動作について、図 1 0 Bを参照して説明する。まず、走査線 3 1 aに走査信号 S 1が供給されて電圧が口一レベルになると、スイッチングトランジスタ T r 1 aがオンとなる。それにより、信号線 3 3を通して供給される画像信号が、駆動用トランジスタ T r 2 aのゲ一卜に供給され電荷が蓄積される。走査信号 S 1が終了して走査線 3 1 aの電圧がハイレベルになると、スイッチングトランジスタ T r 1 aがオフとなり、駆動用トランジスタ T r 2 aのゲートは、画像信号に応じた電圧に維持される。走査線 3 1 aの電圧がハイレベルになっているので、駆動用トランジスタ T r 2 aは、画像信号に応じた電流を E L素子 1 1に供給する。

同様の動作が、走査線 3 1 b〜3 1 dに走査信号 S 2〜S 4が供給されるごとに繰り返される。

このように走査線 3 1 a〜 3 1 dを通して E L素子 1 1に駆動電流を供給することにより、専用の電流供給線を省略することができる。走査線 3 1 a〜 3 1 dと駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 d間は、電流供給線のようなバス配線ではないため、線幅は小さくてよく、単位画素 1 0 dの面積に対して占める割合は小さい。従って、開口率が向上する。また、電流供給線が不要となるため、信号線や走査線と電流供給線との間のショートの発生を防止できる。

なお、補助容量 1 2は、本実施の形態において必須の構成要素ではなレ^ すなわち、駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dのゲ—ト容量により、一定電圧を保持することが可能だからである。ただし、スィッチングトランジスタ T r 1 a〜T r 1 dの O F F時のリーク電流が大きい場合には、駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dのゲ— ト電圧の変動を抑制するため、補助容量 12を設けることが好ましい。

また、図 1 1 Aに示す EL表示装置 1 eような構成とすることもできる。この構成においては、図 1 0 Aの装置と同様に、単位画素 1 0 eにおける駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dに対して、専用の電流供給線を用いずに電流を供給する。図 1 0 Aの装置との相違は、スィッチングトランジスタ T r 1 a〜T r 1 dに走査信号を供給するために走査線 3 1 a〜3 1 dが用いられるのに対して、電流供給線としては前段の走査線 3 1 p、 3 1 a〜 3 1 cが用いられる点である。ここで走査線 3 l pは、前段の単位画素（図示せず）における走査線である。補助容量 1 2も、前段の走査線 3 1 p、 3 1 a〜 3 1 cと駆動用トランジスタ T r 2 a〜T r 2 dのゲ一卜との間に接続されている。

この回路において走査信号および駆動電流が走査線 3 1 p、 3 1 a〜 3 1 dを通じて供給される動作について、図 1 1 Bを参照して説明する。まず、走査線 3 1 pに走査信号 S 0が供給された後、走査線 3 1 pはハィレベルの電圧に維持される。次に、走査線 3 1 aに走査信号 S 1が供給されて電圧がローレベルになると、スイッチングトランジスタ T r 1 aがオンとなる。それにより、信号線 3 3を通じて供給される画像信号が、駆動用トランジスタ T r 2 aのゲートに供給され電荷が蓄積される。走査信号 S 1が終了して走査線 3 1 aの電圧がハイレベルになると、スィツチングトランジスタ T r 1 aがオフとなり、駆動用トランジスタ T r 2 aのゲートは、画像信号に応じた電圧に維持される。このとき走査線 3 1 ρの電圧がハイレベルになっているので、駆動用トランジスタ T r 2 aは、画像信号に応じた電流を E L素子 1 1に供給する。同様の動作が、走査線 3 1 b〜 3 1 dについても繰り返される。

以上の実施の形態では、画像信号を 4ビットのデジタル信号とし、駆動用トランジスタを 4個用いる場合について説明したが、駆動用トランジス夕の数は、画像信号のビット数に応じて決まり、基本的にはビット数に等しくする。

また、実施の形態 1〜4の構成において、 P WM駆動方式を併用して表示を行うことができる。例えば、画像信号を 6ビットとして 6 4階調を表示しょうとする場合、上記実施の形態においては 6個の駆動用トランジス夕を用いる必要があり、単位画素内のトランジスタの数が増加し、レイアウトが困難となる。そこで、 6ビットのうち 4ビット（ 1 6階調）を、実施の形態 1〜4のような電流量を制御する電流階調方式で表示を行い、残りの 2ビット（4階調）を P WM駆動方式で表示を行う構成とする。このように、電流階調方式と P WM駆動方式とを組み合わせることにより、レイアウトが容易で、しかも 6 4階調以上の多階調表示を行うことが可能になる。

また、実施の形態 1〜4の構成と、空間変調階調方式（誤差拡散法、例えば特開平 8 - 2 8 6 6 3 4号公報参照）を併用して表示するようにしても良い。このような駆動方法により、フリツ力の発生を解消することが可能となり、画質の向上を図ることが可能となる。産業上の利用の可能性

本発明によれば、単一の E L素子に供給する電流を複数の電流制御素子により制御して階調表示するので、固定模様が発生することなく、精度の良い階調表示を行うことが可能である。また、電流制御素子を構成する駆動用トランジスタのしきい値のばらつきに対応することが容易である。

Claims

請求の範囲

1 . E L素子を含む複数の単位画素がマトリクス状に配置され、前記各単位画素に供給される走査信号およびデジタル画像信号に基づき前記 E L素子に駆動電流を供給し発光させて画像表示を行うァクティブマトリクス型 E L表示装置において、

前記単位画素は、前記デジタル画像信号が印加される制御端子を有し単一の前記 E L素子に接続された複数個の電流制御素子と、前記各電流制御素子に対応して設けられ各々前記走査信号が供給されて、前記走査信号の状態に応じて前記制御端子に対する前記デジタル画像信号の印加と遮断を切り替えるスィツチング素子とを備え、

前記電流制御素子は各々、前記制御端子に印加される前記デジタル画像信号の電圧により制御されて、前記 E L素子に対する前記駆動電流の供給を遮断するオフ状態と、前記デジタル画像信号の電圧に応じた前記駆動電流を前記 E L素子に供給するオン状態とをとるように構成され、それにより前記 E L素子を流れる電流量は、オン状態の前記各電流制御素子から供給される電流の加算値となり、

オン状態の前記電流制御素子の組み合わせにより、前記 E L素子に供給される電流量が、表示すべき階調に応じた値に制御されることを特徴とするアクティブマトリクス型 E L表示装置。

2 . 複数の前記電流制御素子の電流駆動能力は各々、前記デジタル画像信号の各ビッ卜の重み付けに対応した大きさに設定されている請求項 1に記載のァクティブマトリクス型 E L表示装置。

3 . 前記単位画素内の前記電流制御素子の数は、前記デジタル画像信号のビッ卜数と同数である請求項 2に記載のァクティブマトリクス型 E L表示装置。

4 . 前記電流制御素子は薄膜トランジスタである請求項 1または 2に記載のァクティブマトリクス型 E L表示装置。

5 . 前記薄膜トランジス夕が多結晶シリコンを用いて形成されている請求項 4に記載のァクティブマトリクス型 E L表示装置。

6 . 前記薄膜トランジスタの電流駆動能力 Xは、下記の式で表される関係に基づいて設定されている請求項 4に記載のァクティブマトリクス型 E L表示装置。

X = ( a · W) / L

aは定数、 Lは薄膜トランジスタのゲート長（μπι)、 Wは薄膜トランジス夕のゲート幅（μπΐ) である。

7 . 前記薄膜トランジスタのゲート幅 Wまたはゲート長 Lは、前記デジタル画像信号の各ビッ卜の重み付けに対応した長さに設定されている請求項 6に記載のァクティブマ卜リクス型 E L表示装置。

8 . 前記電流制御素子の制御端子に補助容量が接続されている請求項 1に記載のァクティブマトリクス型 E L表示装置。

9 . 前記電流制御素子の制御端子と前記走査信号供給用の複数の走査線のうちの前段または後段の走査線との間に補助容量が形成されている請求項 8に記載のァクティブマトリクス型 E L表示装置。

1 0 . 前記電流制御素子を介して前記 E L素子に対して駆動電流を供給するための電流供給専用のバスラインを有し、前記電流制御素子の制御端子と前記電流供給専用のバスラインとの間に補助容量が形成されている請求項 8に記載のァクティブマ小リクス型 E L表示装置。

1 1 . 前記電流制御素子は各々、前記 E L素子への接続側の他方の端子が前記走査信号を供給するための走査線に接続されて、前記走査線は、前記電流制御素子を介して前記 E L素子に対して駆動電流を供給するための電流供給線として兼用されている請求項 1に記載のァクティブマトリクス型 E L表示装置。

1 2 . 前記電流制御素子は各々、前段の前記電流制御素子に対応する前記走査線に接続されている請求項 1 1に記載のァクティブマトリクス型 E L表示装置。

1 3 . E L素子を含む複数の単位画素をマトリクス状に配置し、前記各単位画素に供給する走査信号およびデジタル画像信号に基づき前記 E L素子に駆動電流を供給し発光させて画像表示を行うァクティブマトリクス型 E L表示装置の駆動方法において、

前記単位画素中の単一の前記 E L素子に対して複数個の電流制御素子を接続し、前記走査信号の状態に応じて、前記各電流制御素子の制御端子に対する前記デジタル画像信号の印加と遮断を切り替え、

前記各電流制御素子を、前記制御端子に印加する前記デジタル画像信号の電圧により、前記 E L素子に対する前記駆動電流の供給を遮断するオフ状態と、前記デジタル画像信号の電圧に応じた前記駆動電流を前記 E L素子に供給するオン状態とに制御して、オン状態の前記各電流制御素子からの電流の加算値の電流を前記 E L素子に供給し、

オン状態の前記複数の電流制御素子の組み合わせを前記デジタル画像信号により選択して、前記 E L素子に供給する電流量を、表示すべき階 ί 調に応じた値に制御することを特徴とするァクティブマトリクス型 E L 表示装置の駆動方法。

1 4 . 前記電流制御素子を線形領域で動作させる請求項 1 3に記載のァクティブマトリクス型 E L表示装置の駆動方法。

1 5 . 前記電流制御素子の制御端子に印加される制御電圧を 5 V以上とする請求項 1 3または 1 4に記載のアクティブマトリクス型 E L表示装置の駆動方法。