JP2005352148A - アクティブ駆動型発光表示装置および同表示装置を搭載した電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＴＦＴによりアクティブ駆動される発光表示装置において、複数のＥＬ素子による順方向電圧を合理的にかつ精度良く取り出し、発光表示用画素を効率良く駆動させること。
【解決手段】 発光表示パネル１０には、発光表示用画素１０ａがマトリクス状に多数配列されると共に、測定用画素１０ｂが１つのデータ線に沿って一列に配列されている。測定用画素１０ｂには定電流源１１より定電流が供給され、電圧検出端子１２により測定用画素１０ｂにおけるＥＬ素子の順方向電圧Ｖf が取得される。そして、前記順方向電圧Ｖf に基づいて、発光表示用画素１０ａに供給される駆動電圧値が制御される。これにより、発光表示用画素１０ａを構成する駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）は、定電流特性が確保できる程度のドロップ電圧（ＶD ）を確保した状態で、ＥＬ素子Ｅ1 を駆動することができ、駆動用ＴＦＴにおいて発生する電力損失を効果的に抑えることが可能となる。
【選択図】 図５

Description

この発明は、発光表示用画素に加えて測定用画素を備えたアクティブ駆動型発光表示装置に関し、特に測定用画素によって発光素子の順方向電圧を取得することで、表示用画素を効率良く駆動することができるようにした発光表示装置および同表示装置を搭載した電子機器に関する。

発光素子をマトリクス状に配列して構成される表示パネルを用いたディスプレイの開発が広く進められている。このような表示パネルに用いられる発光素子として、有機材料を発光層に用いた有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子が注目されている。これはＥＬ素子の発光層に、良好な発光特性を期待することができる有機化合物を使用することによって、実用に耐えうる高効率化および長寿命化が進んだことも背景にある。

前記した有機ＥＬ素子は、電気的には図１のような等価回路で表すことができる。すなわち、有機ＥＬ素子は、寄生容量成分Ｃp と、この容量成分に並列に結合するダイオード成分Ｅとによる構成に置き換えることができ、有機ＥＬ素子は容量性の発光素子であると考えられている。この有機ＥＬ素子は、発光駆動電圧が印加されると、先ず、当該素子の電気容量に相当する電荷が電極に変位電流として流れ込み蓄積される。続いて当該素子固有の一定の電圧（発光閾値電圧＝Ｖth）を越えると、電極（ダイオード成分Ｅのアノード側）から発光層を構成する有機層に電流が流れ初め、この電流に比例した強度で発光すると考えることができる。

図２は、このような有機ＥＬ素子の発光静特性を示したものである。これによれば、有機ＥＬ素子は図２（ａ）に示すように、駆動電流（Ｉ）にほぼ比例した輝度（Ｌ）で発光し、図２（ｂ）に実線で示すように駆動電圧（Ｖ）が発光閾値電圧（Ｖth）以上の場合において急激に電流（Ｉ）が流れて発光する。

換言すれば、駆動電圧が発光閾値電圧（Ｖth）以下の場合には、ＥＬ素子には電流は殆ど流れず発光しない。したがって、ＥＬ素子の輝度特性は図２（ｃ）に実線で示すように前記閾値電圧（Ｖth）より大なる発光可能領域においては、それに印加される電圧（Ｖ）の値が大きくなるほど、その発光輝度（Ｌ）が大きくなる特性を有している。

一方、前記した有機ＥＬ素子は、長期の使用によって素子の物性が変化し、順方向電圧（Ｖf ）が大きくなることが知られている。このために、有機ＥＬ素子は図２（ｂ）に示したように実使用時間によって、Ｖ−Ｉ特性が矢印に示した方向（破線で示した特性）に変化し、したがって、輝度特性も低下することになる。また、前記した有機ＥＬ素子は、素子の成膜時における例えば蒸着のばらつきによっても初期輝度にばらつきが発生するという問題も抱えており、これにより、入力映像信号に忠実な輝度階調を表現することが困難になる。

さらに、有機ＥＬ素子の輝度特性は、概ね温度によって図２（ｃ）に破線で示すように変化することも知られている。すなわちＥＬ素子は、前記した発光閾値電圧より大なる発光可能領域においては、それに印加される電圧（Ｖ）の値が大きくなるほどその発光輝度（Ｌ）が大きくなる特性を有するが、高温になるほど発光閾値電圧が小さくなる。したがってＥＬ素子は、高温になるほど小さい印加電圧で発光可能な状態となり、同じ発光可能な印加電圧を与えても、高温時は明るく低温時は暗いといった輝度の温度依存性を有している。

一方、前記した有機ＥＬ素子は、電流・輝度特性が温度変化に対して安定しているのに対して、電圧・輝度特性が温度変化に対して不安定であること、また過電流により素子を劣化させるのを防止することなどの理由により、一般的には定電流駆動がなされる。この場合、定電流回路に供給されるたとえばＤＣ−ＤＣコンバータ等からもたらされる駆動電圧（Ｖ0 ）としては、次のような各要素を考慮して設定せざるを得ない。

すなわち、前記要素としては、ＥＬ素子の順方向電圧（Ｖf ）、ＥＬ素子の前記Ｖf のばらつき分（ＶB ）、前記Ｖf の経時変化分（ＶL ）、前記Ｖf の温度変化分（ＶT ）、定電流回路が定電流動作をするのに必要なドロップ電圧（ＶD ）等を挙げることができる。そして、これらの各要素が相乗的に作用した場合においても、前記定電流回路の定電流特性が十部に確保できるようにするために、駆動電圧（Ｖ0 ）としては、前記各要素として示した各電圧の最大値を加算した値に設定せざるを得ない。

しかしながら、定電流回路に供給される駆動電圧（Ｖ0 ）として、前記のように各電圧の最大値を加算した電圧値が必要となるケースは、滅多に生ずるものではなく、通常状態においては定電流回路における電圧降下分として大きな電力損失を招来させている。したがって、これが発熱の要因になり有機ＥＬ素子および周辺回路部品等に対してストレスを与える結果となっている。

そこで、ＥＬ素子の順方向電圧Ｖf を測定し、このＶf に基づいて定電流回路に与える駆動電圧（Ｖ0 ）の値を制御することで、前記したような問題点を解消しようとすることが、特許文献１に開示されている。
特開平７−３６４０９号公報

ところで、前記した特許文献１に開示された構成は、各陽極線と各陰極線の交点位置にそれぞれＥＬ素子を配列したいわゆるパッシブマトリクス型表示装置について示されている。この様なパッシブマトリクス型表示装置によると、陽極ドライバーにおいて、それぞれの陽極線に対応して定電流回路が備えられているので、一つの陽極線における電圧値を検出することで、当該陽極線に接続された各ＥＬ素子における順方向電圧Ｖf の平均値を容易に取り出すことが可能である。

しかしながら、アクティブマトリクス型表示装置においては、マトリクス状に配列されたＥＬ素子の各々に、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）からなる能動素子が加えられ、このＴＦＴによって各ＥＬ素子をそれぞれ定電流駆動するように作用するために、各ＥＬ素子の順方向電圧Ｖf を検出するためには、各ＥＬ素子のたとえばアノード端子からＶf 検出用の配線を引き出す必要が生ずる。

この時、たとえば１つのＥＬ素子のみの順方向電圧Ｖf を利用して、各画素に与える駆動電圧を制御する構成とした場合、順方向電圧Ｖf を測定する当該ＥＬ素子に不具合が発生した場合には、表示パネルとモジュールを含む全体が実質的に使用することが不可能となり、不良として廃棄せざるを得ない。そこで、複数のＥＬ素子から前記したようなＶf 検出用の配線をそれぞれ引き出して各素子の順方向電圧Ｖf の平均値を測定するように構成することも考えられるが、これによると引出し配線数が増大するなどの物理的な問題点が発生して実現性が難しい。

この発明は、前記したアクティブマトリクス型駆動回路における問題点に着目してなされたものであり、複数のＥＬ素子による順方向電圧を合理的に、かつ精度良く取り出すことを可能にし、この順方向電圧に基づいて発光表示用画素に供給する駆動電圧を制御することができるアクティブ駆動型発光表示装置を提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる発光表示装置の好ましい１つの形態は、請求項１に記載のとおり、発光素子と当該発光素子に駆動電流を与える駆動用ＴＦＴとを少なくとも備えた発光表示用画素を多数配列したアクティブ駆動型発光表示装置であって、前記発光表示装置には、さらに複数の測定用素子が直列接続され、直列接続された前記測定用素子に駆動電流を与える駆動用ＴＦＴを含む複数の測定用画素が配置され、前記駆動用ＴＦＴにより駆動電流を印加した状態における前記直列接続された測定用素子に生ずる順方向電圧を導出できるように構成した点に特徴を有する。

また、前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる発光表示装置の好ましい他の１つの形態は、請求項２に記載のとおり、発光素子と当該発光素子に駆動電流を与える駆動用ＴＦＴとを少なくとも備えた発光表示用画素を多数配列したアクティブ駆動型発光表示装置であって、前記発光表示装置には、さらに少なくとも１つの測定用素子と当該素子に駆動電流を与える駆動用ＴＦＴを含む複数の測定用画素が配置され、前記測定用素子と前記発光素子のそれぞれアノード側またはカソード側の電位が異なる電位に設定され、前記駆動用ＴＦＴにより駆動電流を印加した状態における前記測定用素子に生ずる順方向電圧を導出できるように構成した点に特徴を有する。

以下、この発明にかかるアクティブ駆動型発光表示装置について、図に示す実施の形態に基づいて説明するが、その前に本件出願人が先に提案しているこの発明の基礎となる発光表示装置について図３に基づいて説明する。図３は発光表示パネルの一部の構成と、これを発光駆動する回路構成とを示したものであり、符号１０で示す発光表示パネルには、発光表示用画素１０ａをマトリクス状に配列した発光表示領域１０Ａと、測定用画素１０ｂを列方向に配列した測定用画素領域１０Ｂとが形成されている。

なお、図３においては紙面の都合により、マトリクス状に配列されている発光表示用画素１０ａは２つの画素の構成のみが示されており、また列方向に配列されている測定用画素１０ｂにおいても、同様に２つの画素の構成のみが示されている。

前記発光表示パネル１０には、後で説明するデータドライバーからのデータ線ｍ1 ，ｍ2 ，……が縦方向（列方向）に配列され、また、同様に後で説明する走査ドライバーからの制御線ｎ1 ，ｎ2 ，……が横方向（行方向）に配列されている。さらに、表示パネル１０には、前記各データ線に対応して縦方向に電源供給線ｐ1 ，ｐ2 ，……が配列されている。

前記発光表示領域１０Ａにおける発光表示用画素１０ａは、その一例としてコンダクタンスコントロール方式による画素構成が示されている。すなわち、発光表示領域１０Ａの左上の画素１０ａを構成する各素子に符号を付けたとおり、Ｎチャンネルで構成された制御用ＴＦＴ（Ｔr1）のゲートは、制御線ｎ1 に接続され、そのソースはデータ線ｍ2 に接続されている。また、制御用ＴＦＴ（Ｔr1）のドレインは、Ｐチャンネルで構成された駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）のゲートに接続されると共に、電荷保持用のコンデンサＣ1 の一方の端子に接続されている。

そして、駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）のソースは前記コンデンサＣ1 の他方の端子に接続されると共に、電源供給線ｐ2 に接続されている。また、駆動用ＴＦＴのドレインには、発光素子としての有機ＥＬ素子Ｅ1 のアノードが接続されると共に、当該ＥＬ素子Ｅ1 のカソードはカソード側電源ラインＶcaに接続されている。斯くして前記した構成の発光表示用画素１０ａは、前記したとおり発光表示領域１０Ａにおいて、縦横方向にマトリクス状に多数配列されている。

一方、測定用画素領域１０Ｂにおける各測定用画素１０ｂも、発光表示用画素と同様に構成されており、その最上の測定用画素における各素子には、前記した発光表示用画素１０ａを構成する各素子と同一の符号が付けられている。そして、この測定用画素１０ｂを構成する制御用ＴＦＴ（Ｔr1）のゲートは、制御線ｎ1 に接続され、そのソースはデータ線ｍ1 に接続されている。また、駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）のソースは、電源供給線ｐ1 に接続されている。さらに、前記した測定用画素１０ｂは、測定用画素領域１０Ｂにおいて、１つのデータ線ｍ1 および電源供給線ｐ1 に沿って一列に配列されている。

なお、前記した測定用画素１０ｂを構成する符号Ｅ1 で示す素子は、測定用素子と称呼することにする。そして、この図３に示す例においては、前記測定用素子として、発光表示用画素１０ａを構成する前記した有機ＥＬ素子Ｅ1 とは、互いに同一の電気的特性を有する素子が使用されている。すなわち、発光表示用ＥＬ素子と測定用ＥＬ素子とは、表示パネル１０上に同一の製造プロセスによって同時に成膜されて形成されている。したがって、測定用ＥＬ素子を駆動した場合には発光動作を伴うことになるので、必要に応じて測定用画素領域１０Ｂの表面に光を遮断させる遮蔽膜などを施すことが望ましい。

なお、測定用素子としては前記したように必ずしも有機ＥＬ素子を用いる必要はなく、発光しない素子を測定用画素領域１０Ｂに作り込むなどの対応も考えられる。要するに前記した測定用素子としては、その経時変化特性、温度依存性などを含む電気的特性が有機ＥＬ素子の特性に近似している他の素子を使用することができる。

以上のとおり図３に示す表示パネル１０の構成においては、発光表示用画素１０ａがデータ線と制御線との交点位置にマトリクス状にそれぞれ配列されると共に、測定用画素１０ｂは１つのデータ線ｍ1 に沿って一列に配列され、当該測定用画素１０ｂにおいて利用される各制御線が、前記した発光表示用画素１０ａにおいて利用される制御線ｎ1 ，ｎ2 ，……と共用されている。したがって、測定用画素１０ｂの制御用ＴＦＴのゲート電圧は、発光表示用画素１０ａの制御用ＴＦＴのゲート電圧と共通となり、結果として、測定用画素１０ｂの駆動用ＴＦＴのゲート電圧は、発光表示用画素１０ａの駆動用ＴＦＴのゲート電圧と共通となる。

前記した測定用画素１０ｂにおける電源供給線ｐ1 には、定電流源１１を介して、定電流が供給されるように構成されている。そして、定電流源１１と各測定用画素１０ｂとの間における電源供給線ｐ1 において電圧検出端子１２が形成され、当該端子１２において測定用画素１０ｂにおける測定用素子の順方向電圧Ｖf が取得できるように構成されている。すなわち、測定用素子の順方向電圧Ｖf は、図３に示す例においては駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）を介して得るようになされている。

一方、各発光表示画素１０ａには、電源供給線ｐ2 ，……をそれぞれ介して、定電圧源を構成する電源回路１７からの駆動電圧が供給され、この駆動電圧によって発光素子としての各ＥＬ素子Ｅ1 が、選択的に点灯駆動されるようになされる。また、縦方向に配列された各データ線ｍ1 ，ｍ2 ，……は、データドライバー１３から導出されており、また、横方向に配列された制御線ｎ1 ，ｎ2 ，……は、走査ドライバー１４から導出されている。

前記データドライバー１３および走査ドライバー１４には、コントローラＩＣ１５よりコントロールバスが接続されており、コントローラＩＣに供給される画像信号に基づいて、データドライバー１３および走査ドライバー１４が制御され、次に説明するような作用により発光表示領域１０Ａにおける各発光表示用画素１０ａが選択的に点灯駆動され、結果として発光表示領域１０Ａにおいて画像が再生される。

すなわち、発光表示用画素１０ａにおける制御用ＴＦＴ（Ｔr1）のゲートに、たとえば制御線ｎ1 を介して走査ドライバー１４よりオン電圧が供給されると、制御用ＴＦＴ（Ｔr1）はソースに供給されるデータ線ｍ2 からのデータ電圧に対応した電流を、ソースからドレインに流す。したがって、制御用ＴＦＴ（Ｔr1）のゲートがオン電圧の期間に、前記コンデンサＣ1 が充電され、その電圧が駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）のゲートに供給される。それ故、駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）は、そのゲート電圧とソース電圧に基づいた電流をＥＬ素子Ｅ1 に流し、ＥＬ素子を発光駆動させる。すなわち、駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）はＥＬ素子Ｅ1 を定電流駆動することで、ＥＬ素子Ｅ1 を発光駆動させる。

また、制御用ＴＦＴ（Ｔr1）のゲートがオフ電圧になると、制御用ＴＦＴ（Ｔr1）はいわゆるカットオフとなり、制御用ＴＦＴ（Ｔr1）のドレインは開放状態となるものの、駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）はコンデンサＣ1 に蓄積された電荷によりゲート電圧が保持され、次の走査まで駆動電流を維持し、ＥＬ素子Ｅ1 の発光も維持される。

前記した発光駆動動作に同期して各測定用画素１０ｂにおいても同様の走査を受け、この時の測定用ＥＬ素子Ｅ1 のアノードに発生する順方向電圧が、測定用画素を構成する駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）を介して前記電圧検出端子１２にもたらされる。この電圧検出端子１２におけるもたらされる測定用素子の順方向電圧Ｖf はサンプリング・ホールド回路１６に供給され、サンプリング・ホールド回路１６によるホールド出力は電源回路１７における電圧制御部１８に供給されるように構成されている。

ここで、前記電源回路１７における電圧制御部１８は、サンプリング・ホールド回路１６によるホールド電圧を受けて、電源供給線ｐ2 ，……に与える定電圧の値を制御する。すなわち、これは前記した電圧検出端子１２にもたらされる順方向電圧値Ｖf に対応して、各発光表示用画素１０ａに加える駆動電圧のレベルを制御するようになされる。

この場合、端子１２にもたらされる順方向電圧値Ｖf が大きな場合においては、各発光表示用画素１０ａに加える駆動電圧のレベルを増大させるように制御し、逆に端子１２にもたらされる順方向電圧値Ｖf が小さな場合においては、各発光表示用画素１０ａに加える駆動電圧のレベルを低下させるように制御する。

これにより、発光表示用画素１０ａに印加される駆動電圧値が制御され、発光表示用画素１０ａにおける駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）は、定電流特性が維持できる程度のドロップ電圧（ＶD ）を確保した状態で、ＥＬ素子Ｅ1 を駆動することができる。この場合、前記したＥＬ素子の順方向電圧Ｖf の経時変化分（ＶL ）、Ｖf の温度変化分（ＶT ）等の変動要素も含めて発光表示用画素１０ａに印加される駆動電圧値が制御されるので、発光表示用画素１０ａにおける駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）において発生する電力損失を効果的に抑えることができる。

なお、図３に示した構成における定電流源１１は、１つの測定用画素１０ｂを所定の輝度で発光させる程度の電流を出力するように構成されていることが望ましい。これにより、発光表示用画素１０ａを点灯駆動させる動作に同期して、各々の測定用画素１０ｂに対して順次定電流が印加される。すなわち、定電流源１１より複数の測定用画素１０ｂに対して同時に電流が供給されないように制御される。

そして、前記サンプリング・ホールド回路１６においては、測定用画素１０ｂに対して前記定電流が順次供給される周期よりも長い時定数を持たせることにより、アナログ的に平均化した各測定用画素１０ｂにおける順方向電圧Ｖf を電圧検出端子１２において得ることができる。これにより、発光表示用画素１０ａに印加される駆動電圧値の制御を、平均化した電圧Ｖf に基づいて実行することができ、前記Ｖf のばらつきによる影響を避けることができる。

なお、図３に示す構成においては、前記したコントローラＩＣ１５に対して、輝度制御信号が供給されるように構成されており、この輝度制御信号を受けて各発光表示用画素１０ａの発光輝度が変更できるようにされている。すなわち、輝度制御信号がコントローラＩＣ１５に供給されることにより、コントローラＩＣ１５よりデータドライバー１３に制御信号が送出され、データドライバー１３は前記輝度制御信号に基づいて、各発光表示用画素１０ａを構成する制御用ＴＦＴ（Ｔr1）に加えるソース電圧を制御する。

これにより、各発光表示用画素１０ａにおける駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）のゲート電圧が制御され、発光表示用画素１０ａにおけるＥＬ素子Ｅ1 に供給される電流値が可変される。したがって、結果として発光表示用画素１０ａにおけるＥＬ素子Ｅ1 の発光輝度が制御される。この場合、測定用画素１０ｂを構成する測定用素子に供給される駆動電流も、前記した輝度制御信号に基づいて、制御を受けることになる。

それ故、この図３に示す構成によると、前記した輝度制御信号により測定用画素１０ｂに電流を供給する定電流源１１の電流値も可変されることになる。このように発光素子（ＥＬ素子Ｅ1 ）の発光輝度（＝駆動電流）に応じて、測定用画素１０ｂの測定用素子に流れる電流も可変されるので、発光表示用画素１０ａにおけるＥＬ素子Ｅ1 および測定用画素１０ｂにおける測定用素子は、同一条件で駆動されることになる。

したがって、発光表示用画素１０ａにおけるＥＬ素子Ｅ1 の順方向電圧Ｖf を、測定用画素１０ｂにおける測定用素子によって、より正確に把握することができる。それ故、発光表示用画素１０ａにおける駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）において発生する前記した電力損失の抑制作用を、より高い精度をもって実現させることが可能となる。

ところで、図３に示す構成においては、前記発光表示用画素１０ａを構成する駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）は、所定のゲート電圧において飽和領域で動作させるようになされている。すなわち、発光表示用画素１０ａを構成する駆動用ＴＦＴは、ある程度のドレイン・ソース間電圧Ｖdsを保持し、これにより定電流駆動がなされる。一方、前記した測定用画素１０ｂにおける駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）は線形領域で、すなわちスイッチ素子として動作させることが必要である。これは、測定用画素１０ｂにおける駆動用ＴＦＴのオン抵抗が大きい場合には、このＴＦＴのソースとドレイン間において電圧降下が生じ、測定用素子における正確な順方向電圧Ｖf を電圧検出端子１２において得ることができなくなるためである。

このように発光表示用画素１０ａにおける駆動用ＴＦＴは飽和領域で動作させ、測定用画素１０ｂにおける駆動用ＴＦＴは線形領域で動作させることになると、発光表示用画素ならびに測定用画素における各部の電位設定に互いに制約が発生し、好ましい条件で両者が動作できる範囲が狭められるという問題が発生する。

図４は、図３に示した定電流源１１を含む測定用画素１０ｂにおける画素構成を示したものである。この図４に示す構成において測定用画素１０ｂにおける駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）が線形領域で、すなわちスイッチ素子として動作させるには、Ｐチャンネル型の駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）がオンする時のゲート電圧をＶlow とした時、次の式１に示す関係を満たす必要があり、さらに式２に示す条件を満たすことがより望ましい。
Ｖca＋Ｖf ≧Ｖlow ……（式１）
〔０≧Ｖgs＋Ｖlow −（Ｖca＋Ｖf ）〕 ……（式２）

図４に示す回路構成において例えば、Ｖgs＝１Ｖ，Ｖlow ＝０Ｖ，Ｖca＝−８Ｖ，Ｖf ＝５Ｖの各電位設定とした場合においては、測定用画素１０ｂにおける駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）のドレイン・ソース間電圧Ｖdsは、次の式３のように表すことができる。
Ｖds＝Ｖgs＋Ｖlow −（Ｖca＋Ｖf ）＝１＋０−（−８＋５）＝４ ……（式３）

前記した電位設定によると、式３に示すようにＶds＝４（Ｖ）となり、測定用素子のアノードに生ずる順方向電圧Ｖf を、駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）を介した電圧検出端子１２において正確に検出することは不可能となる。一方、前記した電位設定は、図３に示した発光表示用画素１０ａにおける駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させる場合において好ましい条件であるということができる。

そこで、発光表示用画素１０ａにおける駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させる前記した電位設定の条件下においても、前記式３において、Ｖds＝０、もしくはその値がマイナス（−）とすることができる回路構成、すなわち、測定用画素における駆動用ＴＦＴが確実に線形領域で動作することができるように構成することが望まれる。

図５は、これを実現する１つの手段を示しており、これは請求項１に記載した発明に対応するものである。なお、この図５に示す構成においては、すでに説明した図３に示す各部と同一機能を有する部分を同一の符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。この図５において、すでに説明した図３に示す構成との相違点は、各測定用画素１０ｂにおける駆動用ＴＦＴ（Ｔr2）とカソード側電源ラインＶcaとの間に、複数の直列接続された測定用素子Ｅ1 が介在されている点である。

なお、前記各測定用素子Ｅ1 としては、好ましくは有機ＥＬ素子が用いられ、図５に示す実施の形態においては２つのＥＬ素子が直列接続された構成になされている。ここで、各測定用素子Ｅ1 を構成する有機ＥＬ素子と、各発光表示用ＥＬ素子とは、互いに同一の電気的特性を有する素子を使用することが望ましい。すなわち、発光表示用ＥＬ素子と測定用ＥＬ素子とは、表示パネル１０上に同一の製造プロセスによって同時に成膜されて形成されることで、前記したほぼ同一の電気的特性特性を得ることができる。

図５に示した構成において、すでに例示した電位設定とした場合、前記した式３に示すＶdsの値を求めると、次のように示すことができる。
Ｖds＝Ｖgs＋Ｖlow −（Ｖca＋Ｖf ）＝１＋０−（−８＋５×２）＝−１

前記したＶdsの計算から明らかなように、図５に示す構成によると発光表示用画素１０ａにおける駆動用ＴＦＴを好適に飽和領域で動作させる電位設定の条件下においても、測定用画素における駆動用ＴＦＴを確実に線形領域で動作させることができる。したがって、図５に示す構成によると、電圧検出端子１２より、２つの測定用ＥＬ素子による順方向電圧を得ることができる。この端子１２より得られる２つの測定用ＥＬ素子による順方向電圧（２・Ｖf ）は、サンプリング・ホールド回路１６に供給され、サンプリング・ホールド回路１６によるホールド出力は電源回路１７における電圧制御部１８に供給される。

これにより電圧制御部１８は、各発光表示用画素１０ａに与える定電圧の値を制御することになるが、この時電圧制御部１８は前記順方向電圧（＝ホールド出力）を、直列接続された前記複数の測定用素子数（図５に示す実施の形態においては素子数＝２）で除算し、その除算した値に基づいて発光表示用画素に与える定電圧を制御することが望ましい。これにより、電圧制御部１８による出力電圧に、過剰な補正がなされるのを阻止することができる。なお前記除算する手段としては、きわめて典型的な例においては、抵抗による電圧分圧手段などを利用することができる。

以上説明した図５に示す実施の形態によると、図３に示した構成における作用効果をそのまま享受することができる。さらに、発光表示用画素における駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させつつ、測定用画素における駆動用ＴＦＴを確実に線形領域で動作させることができるので、電圧検出端子１２において測定用素子によるより正確な順方向電圧を得ることができる。これにより、電圧制御部より出力される定電圧の補正の精度をより向上させることが可能となる。

なお、図５に示した実施の形態においては、測定用画素１０ｂにおいて、２つの測定用素子が直列に接続されているが、この測定用素子の数は必要に応じて３つ以上になされる場合もある。

図６は、発光表示用画素における駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させると共に、測定用画素における駆動用ＴＦＴを確実に線形領域で動作させることができる他の１つの手段を示しており、これは請求項２に記載した発明に対応するものである。なお、この図６においては、すでに説明した図３に示す各部と同一機能を有する部分を同一の符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。

この図６に示す構成において、すでに説明した図３に示す構成との相違点は、発光表示画素１０ａを構成する発光素子のカソード側の電位と、測定用画素を構成する測定用素子のカソード側の電位とが異なる電位に設定されている点である。

なお、この図６に示す構成においても測定用素子Ｅ1 としては、好ましくは有機ＥＬ素子が用いられる。そして、各測定用素子Ｅ1 を構成する有機ＥＬ素子と、各発光表示用ＥＬ素子とは、互いに同一の電気的特性を有する素子を使用することが望ましい。すなわち、発光表示用ＥＬ素子と測定用ＥＬ素子とは、表示パネル１０上に同一の製造プロセスによって同時に成膜されて形成されることで、前記したほぼ同一の電気的特性特性を得ることができる。

図６に示す構成において、発光表示用画素１０ａにおける駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させるすでに例示した電位設定とし、また、測定用素子Ｅ1 におけるカソード側の電位Ｖca1 を例えば−３Ｖに設定した場合において、前記した式３に示すＶdsの値を求めると、次のように示すことができる。
Ｖds＝Ｖgs＋Ｖlow −（Ｖca＋Ｖf ）＝１＋０−（−３＋５）＝−１

前記したＶdsの計算から明らかなように、図６に示した構成においても発光表示用画素１０ａにおける駆動用ＴＦＴを好適に飽和領域で動作させる電位設定の条件下において、測定用画素における駆動用ＴＦＴを確実に線形領域で動作させることができる。そして、測定用ＥＬ素子による順方向電圧Ｖf はサンプリング・ホールド回路１６に供給され、サンプリング・ホールド回路１６によるホールド出力によって、電圧制御部１８は各発光表示用画素１０ａに与える定電圧の値を制御するように作用する。

なお、図６に示した実施の形態においては測定用画素１０ｂにおいて、１つの測定用素子Ｅ1 を使用しているが、これは必要に応じて２つ以上の測定用素子を直列接続して使用することも有り得る。この場合においては、図５に示す構成に基づいてすでに説明したとおり、電圧検出端子１２より得られる順方向電圧を、使用した測定用素子数で除算し、その除算した値に基づいて発光表示用画素に与える定電圧を制御することが望ましい。

以上説明した図６に示す実施の形態においても、図３に示した構成における作用効果をそのまま享受することができる。さらに、発光表示用画素における駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させつつ、測定用画素における駆動用ＴＦＴを確実に線形領域で動作させることができるので、電圧検出端子１２において測定用素子によるより正確な順方向電圧を得ることができる。これにより、電圧制御部より出力される定電圧の補正の精度をより向上させることができる。

図７は、発光表示用画素における駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させると共に、測定用画素における駆動用ＴＦＴを確実に線形領域で動作させることができる他の１つの手段を示しており、これは請求項２に記載した発明に対応するものである。なお、この図７においては、すでに説明した図６に示す各部と同一機能を有する部分を同一の符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。

この図７に示す構成において、すでに説明した図６に示す構成との相違点は、定電流回路１１を測定用素子のカソード側に配置した点にある。そして、測定用素子の各カソードと前記定電流回路１１の接続点が電圧検出端子１２になされ、この端子電圧をサンプリング・ホールド回路１６によってサンプリングするようになされる。したがって、この図７に示す実施の形態においても、すでに説明した図６に示した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

さらに図８も発光表示用画素における駆動用ＴＦＴを飽和領域で動作させると共に、測定用画素における駆動用ＴＦＴを確実に線形領域で動作させることができる他の１つの手段を示しており、これも請求項２に記載した発明に対応するものである。なお、この図８においては、すでに説明した図６に示す各部と同一機能を有する部分を同一の符号で示しており、したがって、その詳細な説明は省略する。

この図８に示す構成において、すでに説明した図６に示す構成との相違点は、発光表示用画素および測定用画素における各駆動用ＴＦＴにＮチャンネルタイプが用いられている。したがって、発光素子および測定用素子を構成する各ＥＬ素子は、その極性が逆に接続され、定電流源１１は電流吸い込み回路として機能する。したがって、この図８に示す実施の形態においても、すでに説明した図６に示した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、以上説明した実施の形態においては、各測定用画素１０ｂによって得られる順方向電圧Ｖf をサンプリング・ホールドし、このホールド値に基づいて発光表示用画素１０ａに加える駆動用電圧をアナログ制御するようにしているが、たとえば、前記ホールド値をＡ／Ｄ変換してデジタルデータとし、これに基づいて発光表示用画素１０ａに加える駆動用電圧を制御することもできる。このような構成を採用した場合には、前記順方向電圧Ｖf の平均化処理を容易にすることができ、また、測定用画素１０ｂの一部が不良になった場合、不良になった画素からのＶf の取得を停止させるなどの処理も容易に行うことができる。

また、以上説明した実施の形態においては、発光表示用画素１０ａとしてコンダクタンスコントロール方式の構成を採用した場合に基づいて説明したが、この発明はこの様な特定な構成の発光表示装置に採用し得るだけでなく、例えば、電圧書き込み方式、電流書き込み方式、デジタル階調を実現させる３ＴＦＴ方式の駆動方式、すなわちＳＥＳ（Simultaneous-Erasing-Scan ＝同時消去方式）、さらにはスレッショルド電圧補正方式、カレントミラー方式などのアクティブ駆動型の画素構成を用いた発光表示装置にも同様に採用することができる。

さらに、以上説明した実施の形態においては、発光表示用画素１０ａと測定用画素１０ｂの電気的な接続構成が、互いに同一のものを使用しているが、両者の構成は互いに異なるものであってもよい。

そして、前記した発光表示装置は、この種の表示装置を必要とする種々の電子機器に採用することによっても、すでに説明した作用効果をそのまま享受することができる。

有機ＥＬ素子の等価回路を示す図である。 有機ＥＬ素子の諸特性を示す図である。 この発明にかかる発光表示装置の基本構成を示した回路構成図である。 図３に示す構成における測定用画素部分を示した回路構成図である。 この発明にかかる発光表示装置の第１の実施の形態を示した回路構成図である。 同じく第２の実施の形態を示した回路構成図である。 同じく第３の実施の形態を示した回路構成図である。 同じく第４の実施の形態を示した回路構成図である。

符号の説明

１０ 発光表示パネル（発光表示装置）
１０Ａ 発光表示領域
１０ａ 発光表示用画素
１０Ｂ 測定用画素領域
１０ｂ 測定用画素
１１ 定電流源
１２ 電圧検出端子
１３ データドライバー
１４ 走査ドライバー
１５ コントローラＩＣ
１６ サンプリング・ホールド回路
１７ 電源回路
１８ 電圧制御部
Ｃ1 電荷保持用コンデンサ
Ｅ1 発光素子、測定用素子（有機ＥＬ素子）
Ｔr1 制御用ＴＦＴ
Ｔr2 駆動用ＴＦＴ
ｎ1 ，ｎ2 ，… 制御線
ｍ1 ，ｍ2 ，… データ線
ｐ1 ，ｐ2 ，… 電源供給線

Claims (13)

1. 発光素子と当該発光素子に駆動電流を与える駆動用ＴＦＴとを少なくとも備えた発光表示用画素を多数配列したアクティブ駆動型発光表示装置であって、
   前記発光表示装置には、さらに複数の測定用素子が直列接続され、直列接続された前記測定用素子に駆動電流を与える駆動用ＴＦＴを含む複数の測定用画素が配置され、
   前記駆動用ＴＦＴにより駆動電流を印加した状態における前記直列接続された測定用素子に生ずる順方向電圧を導出できるように構成したことを特徴とするアクティブ駆動型発光表示装置。
2. 発光素子と当該発光素子に駆動電流を与える駆動用ＴＦＴとを少なくとも備えた発光表示用画素を多数配列したアクティブ駆動型発光表示装置であって、
   前記発光表示装置には、さらに少なくとも１つの測定用素子と当該素子に駆動電流を与える駆動用ＴＦＴを含む複数の測定用画素が配置され、前記測定用素子と前記発光素子のそれぞれアノード側またはカソード側の電位が異なる電位に設定され、
   前記駆動用ＴＦＴにより駆動電流を印加した状態における前記測定用素子に生ずる順方向電圧を導出できるように構成したことを特徴とするアクティブ駆動型発光表示装置。
3. 前記各測定用素子は、互いに同一の電気的特性を有することを特徴とする請求項１に記載のアクティブ駆動型発光表示装置。
4. 前記測定用素子は、前記発光表示用画素を構成する発光素子のいずれかと同一の電気的特性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアクティブ駆動型発光表示装置。
5. 前記発光表示用画素がデータ線と制御線との交点位置にマトリクス状に配列されると共に、前記測定用画素は１つのデータ線に沿って一列に配置され、当該測定用画素において利用される制御線が、前記発光表示用画素において利用される制御線と共用したことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のアクティブ駆動型発光表示装置。
6. 前記測定用画素の動作電源は定電流源であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のアクティブ駆動型発光表示装置。
7. 前記定電流源の電流値が可変されるように構成したことを特徴とする請求項６に記載のアクティブ駆動型発光表示装置。
8. 前記定電流源と前記測定用画素との間において、前記測定用素子の順方向電圧を得るように構成したことを特徴とする請求項６または請求項７に記載のアクティブ駆動型発光表示装置。
9. 前記測定用画素によって得られる順方向電圧を、直列接続された前記複数の測定用素子数で除算した値に基づいて発光表示用画素に与える電源電圧を制御する電源回路を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のアクティブ駆動型発光表示装置。
10. 前記測定用画素を構成する駆動用ＴＦＴは、線形領域で動作させることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載のアクティブ駆動型発光表示装置。
11. 前記発光表示用画素を構成する駆動用ＴＦＴは、所定のゲート電圧において飽和領域で動作させることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のアクティブ駆動型発光表示装置。
12. 前記発光表示用画素における発光素子と、測定用画素における測定用素子とは、有機化合物を発光層に用いた有機ＥＬ素子により構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載のアクティブ駆動型発光表示装置。
13. 前記請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のアクティブ駆動型発光表示装置を搭載した電子機器。

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