发光装置、像素电路的驱动方法及驱动电路的制作方法
专利名称：发光装置、像素电路的驱动方法及驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制有机发光二极管元件等发光元件的技术。
背景技术：
以往，为了控制供给发光元件的电流(以下称为“驱动电流”)，提出了利用薄膜晶体管等有源元件的发光装置。例如，在专利文献1或专利文献2中，如图18所示，公开了在驱动电流I DR的路径上配置有驱动晶体管T DR和发光控制晶体管T EL的构成。驱动晶体管T DR生成与栅极电位对应的驱动电流I DR。发光控制晶体管T EL介于驱动晶体管T DR和发光元件E之间，通过在规定期间(以下称为“发光期间”)迁移到导通状态，许可对发光元件供给驱动电流I DR。
专利文献1美国专利第6229506号说明书 专利文献2日本特开2003-22049号公报 驱动晶体管T DR的动作点的大部分被设定于饱和区域内，但是驱动电流I DR通过沟道长度调制效果而随着驱动晶体管T DR的漏极-源极间的电压而变动。另一方面，各发光元件E的电特性中存在着误差(距设计值的误差或各元件间的离散偏差)。例如，驱动电流I DR的电流量与发光元件E的两端间的电压的关系可按每发光元件E而不同。当两端间的电压按每发光元件E不同时，各驱动晶体管T DR的漏极-源极间的电压就变动。因而，在将各驱动晶体管T DR的栅极设定为同电位的情况下，也存在以下问题，即供给各发光元件E的驱动电流I DR(并且各发光元件E的光量)随着发光元件E的电特性而不同。鉴于以上的情况，本发明的目的在于解决以下问题，也就是将发光元件的电特性付与驱动电流的影响降低。
发明内容
为了解决以上的问题，本发明是一种像素电路的驱动方法，用于驱动像素电路，该像素电路包括随着驱动电流的供给而发光的发光元件；和生成驱动电流的驱动晶体管，在从驱动晶体管向发光元件供给驱动电流的路径上配置有与驱动晶体管相同导电型的发光控制晶体管，其特征在于，该像素电路的驱动方法中，在发光元件发光的发光期间，按照使发光控制晶体管在饱和区域处于导通状态的方式，设定该发光控制晶体管的栅极电位。
根据本发明，由于在发光期间发光控制晶体管在饱和区域进行动作，所以即使发光控制晶体管和发光元件间的电位随着发光元件的电特性而变动，也可抑制发光控制晶体管和驱动晶体管之间的电位(驱动晶体管的漏极电位)的变动。因而，能够将发光元件的电特性付与驱动电流的影响降低。
在本发明的第一形态(例如后述的第一实施方式)中，驱动晶体管和发光控制晶体管均为P沟道型，驱动晶体管介于第一供电线(例如图3的供电线L1)和发光控制晶体管之间，发光元件介于发光控制晶体管和第二供电线(例如图3的供电线L2)之间，以第一供电线的电位为基准时的第二供电线的电位设为-VEL(-VEL＜0)，发光元件中的电压降为最大时的该发光元件的两端间的电压在以发光控制晶体管侧的电极的电位为基准的状态下设为VEL_MAX(VEL_MAX＜0)，发光控制晶体管的阈值电压设为VT2(VT2＜0)的情况下，将发光期间的发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定得满足VG_ON＞-VEL-VEL_MAX+VT2。根据以上的形态，能够使发光控制晶体管确实地在饱和区域动作。
在更优选的形态中，在驱动电流的电流量为最大时的驱动晶体管的栅极-源极间的电压设为VDATA_MAX(VDATA_MAX＜0)，驱动晶体管的阈值电压设为VT1(VT1＜0)的情况下，发光期间的发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定为满足“VG_ON＜VDATA_MAX-VT1+VT2”。根据该形态，由于驱动晶体管在饱和区域动作，所以可将驱动晶体管作为稳定的恒定电流源来利用。
本发明的第二形态(例如后述的第二实施方式)中，驱动晶体管和发光控制晶体管为N沟道型，发光元件介于第一供电线(例如图8的供电线L1)和发光控制晶体管之间，驱动晶体管介于发光控制晶体管和第二供电线(例如图8的供电线L2)之间，以第二供电线的电位为基准时的第一供电线的电位设为VEL(VEL＞0)，发光元件中的电压降为最大时的该发光元件的两端间的电压在以发光控制晶体管侧的电极的电位为基准的状态下设为VEL_MAX(VEL_MAX＞0)，发光控制晶体管的阈值电压设为VT2(VT2＞0)的情况下，发光期间的发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定为满足“VG_ON＜VEL-VEL_MAX+VT2”。根据以上的形态，能够使发光控制晶体管确实在饱和区域动作。
在更进一步的形态中，驱动电流的电流量为最大时的驱动晶体管的栅极-源极间的电压设为VDATA_MAX(VDATA_MAX＞0)，驱动晶体管的阈值电压设为VT1(VT1＞0)的情况下，将发光期间的上述发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定得满足“VG_ON＞VDATA_MAX-VT1+VT2”。根据该形态，由于驱动晶体管在饱和区域动作，所以可将驱动晶体管作为稳定的恒定电流源来利用。
在本发明相关的驱动方法的其他形态(例如后述的第四实施方式)中，像素电路还包括在从下述节点分路后的路径上配置的写入控制晶体管(例如图12的晶体管SW1)，该节点位于驱动晶体管和发光控制晶体管之间(例如图12的节点N1)，发光控制晶体管和写入控制晶体管在导电型及尺寸上相同，在先行于发光期间的写入期间中，通过将与发光期间内发光控制晶体管处于导通状态的电位相等的电位供给写入控制晶体管的栅极，而使该写入控制晶体管处于导通状态，此时，根据流过驱动晶体管和节点和写入控制晶体管的电流(例如图12的电流IDATA)，来设定驱动晶体管的栅极电位。根据以上的形态，在写入期间供给写入控制晶体管的栅极的电位与在发光期间供给发光控制晶体管的栅极的电位被设为同电位，由此驱动晶体管和发光控制晶体管之间的节点的电位在写入期间和发光期间大致一致。因而，可使写入期间在驱动晶体管中流动的电流量和发光期间在驱动晶体管中流动的电流量高精度地一致。
本发明相关的驱动电路，用于驱动像素电路，该像素电路包括随着驱动电流的供给而发光的发光元件；和生成驱动电流的驱动晶体管，在从驱动晶体管向发光元件供给驱动电流的路径上配置有与驱动晶体管相同导电型的发光控制晶体管，该像素电路的驱动电路具备发光控制电路，其中，在发光元件发光的发光期间内，按照使发光控制晶体管在饱和区域处于导通状态的方式，设定该发光控制晶体管的栅极电位。根据以上的构成，由于在发光期间发光控制晶体管在饱和区域动作，所以可降低发光元件的电特性付与驱动电流的影响。
本发明相关的发光装置，具备像素电路，包括随着驱动电流的供给而发光的发光元件、和生成驱动电流的驱动晶体管，在从驱动晶体管向发光元件供给驱动电流的路径上配置有与驱动晶体管相同导电型的发光控制晶体管；和发光控制电路，在发光元件发光的发光期间内，按照使发光控制晶体管在饱和区域处于导通状态的方式，设定该发光控制晶体管的栅极电位。根据以上的构成，由于在发光期间发光控制晶体管在饱和区域动作，所以可降低发光元件的电特性付与驱动电流的影响。
像素电路，包括写入控制晶体管，其介于下述节点和数据线之间，该节点位于驱动晶体管和发光控制晶体管之间，并且具备写入控制电路，在先行于发光期间的写入期间使写入控制晶体管处于导通状态；和数据供给电路，通过在写入期间将电流流过数据线来设定驱动晶体管的栅极电位，发光控制晶体管和写入控制晶体管在导电型及尺寸上相同，在写入期间写入控制电路供给写入控制晶体管的栅极的电位、与在发光期间发光控制电路供给发光控制晶体管的栅极的电位相等。根据以上的形态，由于在写入期间写入控制电路供给写入控制晶体管的栅极的电位、与在发光期间发光控制电路供给发光控制晶体管的栅极的电位被设定为同电位，所以可使写入期间在驱动晶体管中流动的电流量和发光期间在驱动晶体管中流动的电流量高精度地一致。
本发明相关的发光装置可利用在各种电子机器中。本发明相关的电子机器的典型例为将发光装置作为显示装置进行利用的机器(例如个人计算机或移动电话机)。当然，本发明相关的发光装置的用途并非限定于图像显示。例如，能够将本发明的发光装置适用于各种各样的用途，例如通过光线照射在感光体鼓等图像载体上形成潜像的曝光装置(曝光头)、配置在液晶装置的背面侧对其进行照明的装置(背光装置)、或搭载在扫描仪等图像读取装置对原稿进行照明的装置等的各种照明装置等。
图1是表示第一实施方式相关的发光装置的构成的框图。
图2是表示选择信号及发光控制信号的波形的时序图。
图3是表示像素电路的构成的电路图。
图4是用于说明导通电位VG_ON的范围的示意图。
图5是表示发光元件的端子间的电压和电流的关系的曲线图。
图6是表示电位VDATA和驱动电流I DR之间的关系的曲线图。
图7是表示电位VDATA和各节点的电位之间的关系的曲线图。
图8是表示第二实施方式相关的像素电路的构成的电路图。
图9是用于说明导通电位VG_ON的范围的示意图。
图10是表示第三实施方式相关的像素电路的构成的电路图。
图11是用于说明像素电路的动作的时序图。
图12是表示第四实施方式相关的像素电路的构成的电路图。
图13是表示发光装置的构成的框图。
图14是表示选择信号及发光控制信号的波形的时序图。
图15是表示将本发明适用后的电子机器的形态(个人计算机)的立体图。
图16是表示将本发明适用后的电子机器的形态(移动电话机)的立体图。
图17是表示将本发明适用后的电子机器的形态(移动信息终端)的立体图。
图18是表示用于驱动发光元件的构成的电路图。
图中D-发光装置，10-元件阵列部，P-像素电路，12-选择线，14-发光控制线，16-数据线，20-电源电路，L1、L2-供电线，22-写入控制电路，24-发光控制电路，26-数据供给电路，E-发光元件，TDR-驱动晶体管，TEL-发光控制晶体管，SW1、SW2-晶体管，N1、N2-节点，VG_ON-导通电位，VG_OFF-截止电位，IDR-驱动电流，VT1-驱动晶体管的阈值电压，VT2-发光控制晶体管的阈值电压，GWT[i](GWT[1]～GWT[m])-选择信号，GEL[i](GEL[1]～GEL[m])-发光控制信号，S[j](S[1]～S[n])-数据信号
具体实施例方式 下面，根据
本发明的实施方式。
<A第一实施方式> 图1是对作为用于显示图像的机构而各种电子机器所采用的发光装置的具体形态进行表示的框图。如该图所示，发光装置D具备排列有多个像素电路P的元件阵列部10、和用于控制各像素电路P的周边电路(电源电路20·写入控制电路22·发光控制电路24·数据供给电路26)。各像素电路P包括随着电流的供给而发光的发光元件E。
在元件阵列部10形成有沿X方向延伸的m根选择性12、与各选择线12成对且沿X方向延伸的m根发光控制线14、沿与X方向正交的Y方向延伸的n根数据线16(m及n分别为2以上的自然数)。将各像素电路P对应配置在选择线12及发光控制线14之对和数据线16的各交叉上。因而，将这些像素电路P沿X方向及Y方向排列为纵m行×横n列的矩阵状。
电源电路20是发光装置D所使用的用于生成电压的机构。电源电路20生成高电位侧的电源电位VH和低电位侧的电源电位VL。电源电位VH是成为各部的电压基准的电位(0V)，介由供电线L1被供给到元件阵列部10。电源电位VL是比电源电位VH低了电压VEL的低电位，介由供电线L2被供给到元件阵列部10。另外，电源电路20生成在发光控制电路24中所使用的导通电位VG_ON及截止电位VG_OFF。本实施方式的导通电位VG_ON是低于截止电位VG_OFF的低电位。此外，对导通电位VG_ON及截止电位VG_OFF的详细进行后述。
写入控制电路22是将选择信号GWT[1]～GWT[m]生成后向各选择线12输出的机构(例如m位的移位寄存器)，该选择信号用来对m根选择线12分别进行顺次选择。如图2所示，供给第i行(i为满足1≤i≤m的自然数)选择线12的选择信号GWT[i]，在1帧期间(1V)中的第i号写入期间(水平扫描期间)PWT变为低电平(选择)，而在除此以外的期间维持高电平(非选择)。
图1的发光控制电路24是将发光控制信号GEL[1]～GEL[m]生成后向各发光控制线14输出的机构(例如m位的移位寄存器)，该发光控制信号用来对发光元件E实际发光的期间(以下称为“发光期间”)进行规定。如图2所示，供给第i行的发光控制线14的发光控制信号GEL[i]，从选择信号GWT[i]变为低电平的写入期间PWT经过后(终点)起在规定时间长度持续的发光期间PEL变为导通电位VG_ON，而在除此以外的期间维持截止电位VG_OFF。
图1的数据供给电路26是将用于指定各发光元件E的灰度(光量)的数据信号S[1]～S[n]生成后向各数据线16输出的机构(例如n个电压输出型D/A转换器)。在选择信号GWT[i]成为低电平的写入期间PWT供给第j列的数据线16的数据信号S[j]，由向第i行所属的第j列的像素电路P指定的灰度所对应的电位VDATA控制。
接着，参照图3，对各像素电路P的具体构成进行说明。此外，该图中仅图示了第i行所属的第j列的一个像素电路P，但用于构成元件阵列部10的各像素电路P为相同的结构。如图3所示，各像素电路P的发光元件E被配置在用于连结供电线L1和供电线L2的路径上。本实施方式的发光元件E是在相互相向的阳极及阴极之间介设有机EL(Electroluminescence)材料的发光层的有机发光二极管元件。发光元件E以阳极及阴极之间流动的驱动电流IDR的电流量所对应的光量(亮度)进行发光。发光元件E的阴极与供电线L2连接。
在驱动电流IDR的路径上(供电线L1与发光元件E之间)配置有P沟道型驱动晶体管TDR。驱动晶体管TDR是生成与栅极电位对应的电流量的驱动电流IDR的机构。驱动晶体管TDR的源极与供电线L1连接。驱动晶体管TDR的栅极和源极(供电线L1)之间介设电容元件C1。另外，在驱动晶体管TDR的栅极和数据线16之间，介设用于对两者的电气连接(导通/非导通)进行控制的P沟道型晶体管SW。第i行所属的各晶体管SW1的栅极相对第i行选择线L2共同地连接。
在驱动晶体管TDR的漏极和发光元件E的阳极之间(即在从驱动晶体管TDR向发光元件E供给的驱动电流IDR的路径上)，配置有用于对两者的电气连接进行控制的发光控制晶体管TEL。发光控制晶体管TEL的导电型是与驱动晶体管TDR相同的P沟道型。第i行所属的各发光控制晶体管TEL的栅极相对第i行的发光控制线14共同地连接。电源电路20生成的导通电位VG_ON在供给发光控制晶体管TEL的栅极时被设定为使发光控制晶体管TEL处于导通状态的电平，截止电位VG_OFF被设定为使发光控制晶体管TEL处于截止的状态的电平。
当在写入期间PWT选择信号GWT[i]迁移为低电平时，第i行所属的各晶体管SW1同时变化为导通状态。在第i行所属的第j列的像素电路P中，不仅对驱动晶体管TDR的栅极供给数据信号S[j]的电位VDATA，并且将电位VDATA所对应的电荷蓄积于电容元件C1。电位VDATA是根据向发光元件E指定的期望的光量所设定的电位，按照当发光元件E的光量为最大时驱动晶体管TDR在饱和区域动作的方式进行选定。另一方面，由于写入期间PWT中发光控制信号GEL[i]成为截止电位VG_OFF，所以通过发光控制晶体管TEL维持截止状态而使驱动电流IDR的路径遮断，从而发光元件E熄灭。
由于经过写入期间PWT后选择信号GWT[i]迁移为高电平，所以各晶体管SW1变为截止状态。驱动晶体管TDR的栅极，在写入期间PWT经过后的发光期间PEL，也通过电容元件C1维持电位VDATA。另一方面，由于在发光期间PEL将发光控制信号GEL[i]设定为导通电位VG_ON，所以发光控制晶体管TEL处于导通状态，从而确立驱动电流IDR的路径。因而，与驱动晶体管TDR的栅极的电位VDATA对应的电流量即驱动电流IDR，从供电线L1经由驱动晶体管TDR和发光控制晶体管TEL被供给发光元件E。由此，发光元件E以电位VDATA所对应的光量进行发光。
然而，在饱和区域动作的晶体管的漏极-源极间流动的电流ID由下式(1)表示。
ID＝(β/2)(VGS-VT)2(1+λ·VDS)(1) 式(1)的“β”是晶体管的增益系数，“VT”是晶体管的阈值电压。另外，“VGS”是晶体管的栅极-源极间的电压，“VDS”是晶体管的漏极-源极间的电压。“λ”是沟道长度调制系数，表示在饱和区域中电压VDS仅变化了单位量后的电流ID的变化量(斜率)。由式(1)可知，即使可认为驱动晶体管TDR在发光期间PEL于饱和区域动作，但驱动电流IDR(相当于式(1)的电流ID)依赖于驱动晶体管TDR的漏极-源极间的电压VDS(更具体而言，驱动晶体管TDR和发光控制晶体管TEL之间的节点N1电位)。
另一方面，发光元件E的电特性，随着发光装置D所使用的环境的温度或从发光元件E的形成时起经过的时间等各种要素而变化。另外，在一个发光装置D中各发光元件E的电特性也具有离散偏差。如上所述当发光元件E的特性具有离散偏差时，发光元件E和发光控制晶体管TEL之间的节点N2(发光元件E的阳极)的电位随着该发光元件E的特性而变动。现在，存在以下问题如果发光控制晶体管TEL在发光期间PEL于非饱和区域(线形区域)动作，则节点N1的电位(驱动晶体管TDR的电压VDS)随着节点N2的电位而变化，由此如式(1)可知那样驱动电流IDR的电流量随着发光元件E的特性而变动，其结果各发光元件E的光量(灰度)中产生离散偏差。
为了解决以上的问题，本实施方式中，按照在发光期间PEL发光控制晶体管TEL于饱和区域内处于导通状态的方式，电源电路20生成导通电位VG_ON。此时，如果式(1)中沟道长度调制系数λ设为充分小，则晶体管中流动的电流ID可近似为下式(2)。
ID＝(β/2)(VGS-VT)2(2) 由式(2)可确定，在饱和区域进行动作的晶体管中流动的电流ID由栅极-源极间的电压VGS和阈值电压VT决定。换言之，如果电流ID固定，则栅极-源极间的电压VGS也固定为规定值。当对发光控制晶体管TEL于饱和区域进行动作的情况进行研讨，则发光控制晶体管TEL的栅极-源极间的电压VGS由驱动晶体管TDR生成的驱动电流IDR来决定。因而，根据向发光控制晶体管TEL的栅极供给的导通电位VG_ON来决定节点N1的电位，其不受发光元件E的特性离散偏差所引起的节点N2的电位的变动的影响。此外，式(2)中忽略发光控制晶体管TEL的沟道长度调制效果的影响，因为沟道长度调制系数λ充分小，但在如式(1)那样考虑沟道长度调制效果的情况下，与发光控制晶体管TEL于非饱和区域进行动作时相比，也可充分抑制发光元件E的特性离散偏差所引起的节点N1的电位变动。这样，根据本实施方式，通过将发光控制晶体管TEL的动作点设定于饱和区域内，就可抑制节点N1的电位的变动，由此在发光元件E的电特性具有离散偏差时，也可高精度生成与数据信号S[j]的电位VDATA对应的驱动电流IDR。
此外，在驱动电流IDR的电流量接近零时，发光控制晶体管TEL的栅极-源极间的电压VGS充分接近于发光控制晶体管TEL的阈值电压VT2。也就是，供给发光控制晶体管TEL的栅极的导通电位VG_ON和节点N1(发光控制晶体管TEL的源极)的电位VN1之间的差分值(发光控制晶体管TEL的栅极-源极间的电压VGS)近似于阈值电压VT2(VG_ONVT2)。因而，将节点N1的电位VN1维持在导通电位VG_ON和阈值电压VT2之间的差分值的附近(VN1VG_ON-VT2)。即，发光元件E的特性几乎不影响N1的电位VN1。
接着，对发光控制晶体管TEL在饱和区域动作所需的导通电位VG_ON的条件进行研讨。为了使发光控制晶体管TEL在饱和区域进行动作，发光控制晶体管TEL的漏极-源极间的电压VDs需要小于栅极-源极间的电压VGS和阈值电压VT2(VT2＜O)之间的差分值(VDS＜VGS-VT2)。如果将节点N2的电位设为VN2，则以上的条件由下式(a1)表示。
VN2＜VG_ON-VT2(a1) 将发光元件E的电压降为最大时的发光元件E的两端间的电压设为VEL_MAX。将发光元件E的特性的离散偏差的范围和驱动电流IDR的电流量考虑后根据阳极的电压来决定电压VEL_MAX(VEL_MAX＜0)。也就是，电压VEL_MAX是用于构成源极阵列部10的多个发光元件E中的、对起因于电特性的误差而两端间的电压成为最大的发光元件供给最大电流值的驱动电流IDR时(指定了最高灰度时)的该发光元件E的两端间的电压。由于式(a1)的电位VN2的最大值为“-VEL-VEL_MAX”，所以用于使发光控制晶体管TEL在饱和区域动作的导通电位VG_ON的范围由下式(a2)表示。
VG_ON＞--VEL-VEL_MAX+VT2(a2) 然而，本实施方式的驱动晶体管TDR在发光元件E的光量(灰度)变动的范围的大部分中在饱和区域动作。为了使驱动晶体管TDR在饱和区域动作，需要漏极-源极间的电压VDS小于栅极-源极间的电压VGS和阈值电压VT1(VT1＜0)之间的差分值(VDS＜VGS-VT1)。当数据信号S[j]的电位VDATA的最大值设为VDATA_MAX时，以上的条件由下式(a3)表示。此外，电位VDATA_MAX是驱动电流IDR的电流量成为最大时(也就是为最高灰度时)的驱动晶体管TDR的栅极的电位(VDATA_MAX＜0)。
VN1＜VDATA_MAX-VT1(a3) 并且，为了在发光期间发光控制晶体管TEL变为导通状态，需要发光控制晶体管TEL的栅极-源极间的电压小于阈值电压VT2。也就是，下式(a4)成立。
VG_ON-VN1＜VT2(a4) 根据式(a3)和式(a4)可导出下式(a5)。
VG_ON＜VDATA_MAX-VT1+VT2(a5) 根据式(a2)和式(a5)，如图4所示，可将导通电位VG_ON从满足式(a6)的范围内选定。
VDATA_MAX-VT1+VT2＞VG_ON＞-VEL-VEL_MAX+VT2 (a6) 此外，截止电位VG_OFF只要是发光控制晶体管TEL处于截止状态的电压即可。例如，将高电位侧的电源电位VH(0V)作为截止电位VG_OFF来使用。
接着，对发光控制晶体管TEL在发光期间PEL在饱和区域动作时的效果、通过与发光控制晶体管TEL在非饱和区域动作时(以下称为“对比例”)的对比、进行说明。以下，假设供电线L2的电源电位VL设定为“-VEL＝-18(V)”的情况。本实施方式的导通电位VG_ON为“-9(V)”，对比例的导通电位VG_ON为“-18(V)”。另外，如图5所示，假设发光元件E为特性A的情况和为特性B的情况。如该图所示，即使将驱动电流IDR设定为相同电流量时，特性B的发光元件E的两端间的电压也比特性A的发光元件E高。
图6是将电位VDATA的振幅(绝对值)和驱动电流IDR的关系针对特性A及特性B进行表示的曲线图。曲线图(a)表示基于本实施方式的结果，曲线图(b)表示基于对比例的结果。如曲线图(b)所示，在对比例中，即使电位VDATA为同电位，驱动电流IDR也随着发光元件E的特性而不同。相对于此，本实施方式中，发光元件E无论是特性A及特性B的任一个，当电位VDATA为共同时驱动电流IDR的电流值高度一致。
接着，图7是将电位VDATA的振幅和各节点(N1、N2)的电位的关系针对特性A及特性B进行表示的曲线图。与图6相同，曲线图(a)表示基于本实施方式的结果，曲线图(b)表示基于对比例的结果。如曲线图(b)所示，当发光控制晶体管TEL在非饱和区域动作时，节点N2的电位随着发光元件E的特性而不同，并且节点N1的电位随着节点N2的电位而变动。另一方面，如曲线图(a)所示，本实施方式中，节点N2的电位也随着发光元件E的特性而变动。但是，由于发光控制晶体管TEL在饱和区域动作，所以无论发光元件E为特性A及特性B的任一个，节点N1的电位也不变。
然而，作为用于不管发光元件E的特性而将节点N1的电位维持规定值的构成，例如也考虑将与发光控制晶体管TEL不同(非同一个的)的晶体管(以下称为“缓冲用晶体管”)夹设于发光控制晶体管TEL和驱动晶体管TDR之间的构成。在发光期间PEL，不仅使发光控制晶体管TEL与对比例相同地在非饱和区域动作，并且使缓动用晶体管在饱和区域动作，由此可缓和发光元件E的特性对节点N1的电位的影响。但是，存在用于构成像素电路P的晶体管的个数需增加缓动用晶体管的量的问题。相对于此，本实施方式中，将作为用于对是否向发光元件供给驱动电流IDR进行控制的开关元件的作用、和用于对发光元件E的电特性付与节点N1的电位的影响进行缓和的作用，通过一个发光控制晶体管TEL来实现。因而，与设置有缓动用晶体管的构成相比，具有像素电路P的构成被简化的优点。
<B第二实施方式> 接着，对本发明的第二实施方式进行说明。此外，关于以下的各形态中的作用及功能与第一实施方式共同的要素，付与以上相同符号，并且适当省略其详细说明。
图8是用于表示本实施方式的像素电路P的构成的电路图。如该图所示，用于构成像素电路P的各晶体管(驱动晶体管TDR·发光控制晶体管TEL·晶体管SW1)为N沟道型。因而，供电线L1及供电线L2和像素电路P的各要素之间的关系与第一实施方式相反。也就是，发光元件E的阳极与供电线L1连接，驱动晶体管TDR的源极与供电线L2连接。供电线L2的电位VL是成为各部的电压的基准的电位(0V)。供电线L1的电位VH为高了电压VEL的高电位(VEL＞0)。发光控制晶体管TEL介于发光元件E的阴极和驱动晶体管TDR的漏极之间。晶体管SW1和电容元件C1的配置与第一实施方式相同。
发光控制信号GEL[i]，与第一实施方式相同，在发光期间PEL处于导通电位VG_ON，在除此以外的期间维持截止电位VG_OFF。其中，由于发光控制晶体管TEL是N沟道型，所以导通电位VG_ON为高于截止电位VG_OFF的高电位。导通电位VG_ON，与第一实施方式相同，按照发光控制晶体管TEL在饱和区域动作的方式进行选定。关于导通电位VG_ON的条件，将祥述如下。
首先，为了在饱和区域进行动作，需要发光控制晶体管TEL的漏极-源极间的电压VDS小于栅极-源极间的电压VGS和阈值电压VT2(VT2＞0)之间的差分值(VDS＞VGS-VT2)，由此下式(b1)成立。
VN2＞VG_ON-VT2(b1) 当考虑式(b1)的电位VN2的最大值为“VEL-VEL_MAX”时，根据式(b1)导出下式(b2)(VEL_MAX＞0)。
VG_ON＜-VEL-VEL_MAX+VT2(b2) 另外，为了使驱动晶体管TDR在饱和区域动作，需要驱动晶体管TDR的漏极-源极间的电压VDS小于栅极-源极间的电压VGS和阈值电压VT1(VT1＞0)之间的差分值(VDS＞VGS-VT1)，由此，下式(b3)成立。式(b3)中的电位VDATA_MAX(VDATA_MAX＞0)是驱动电流IDR的电流量成为最大时的驱动晶体管TDR的栅极的电位(电位VDATA的最大值)。
VN1＞VDATA_MAX-VT1(b3) 并且，由于在发光期间PEL发光控制晶体管TEL变为导通状态，所以下式(b4)成立。
VG_ON-VN1＞VT2(b4) 根据式(b3)和式(b4)可导出下式(b5)。
VG_ON＞VDATA_MAX-VT1+VT2(b5) 根据式(b2)和式(b5)，如图9所示，可将本实施方式的导通电位VG_ON从满足式(b6)的范围内选定。
VDATA_MAX-VT1+VT2＜VG_ON＜-VEL-VEL_MAX+VT2 (b6) 此外，截止电位VG_OFF只要是发光控制晶体管TEL处于截止状态的电压即可。例如，将低电位侧的电源电位VL(0V)作为截止电位VG_OFF来使用。
如上所述，本实施方式中，由于发光控制晶体管TEL在发光期间PEL于饱和区域动作，所以可降低各发光元件E的电特性付与驱动电流IDR的影响。
<C第三实施方式> 图10是表示本发明的第三实施方式相关的像素电路P的构成的电路图。如该图所示，本实施方式的像素电路P，除第一实施方式的要素外，包括晶体管SW2和电容元件C2。晶体管SW2是介于驱动晶体管TDR的栅极和漏极之间对两者的电连接进行控制的P沟道型晶体管。从驱动电路(图示略)介于控制线18向晶体管SW2的栅极供给控制信号GCP[i]。电容元件C2包括电极E1及电极E2。电极E1与驱动晶体管TDR的栅极连接。晶体管SW1介于电极E2和数据线16之间且对两者的电连接进行控制。
图11是供给第i行所属的第j列的像素电路P的信号的波形的示意时序图。如该图所示，在写入期间PWT之前设定复位期间PRS和补偿期间PCP。选择信号GWT[i]，在复位期间PRS和补偿期间PCP和写入期间PWT为低电平，在发光期间PEL为高电平。发光控制信号GEL[i]，在复位期间PRS和发光期间PEL为导通电位VG_ON，在补偿期间PCP和写入期间PWT为截止电位VG_OFF(VG_OFF＞VG_ON)。控制信号GCP[i]，在复位期间PRS和补偿期间PCP为低电平，在写入期间PWT和发光期间PEL为高电平。
接着，对一个像素电路P的动作进行说明。首先，在复位期间PRS，由于发光控制信号GEL[i]成为导通电位VG_ON，所以发光控制晶体管TEL维持导通状态。另外，由于控制信号GCP[i]迁移为低电平，所以驱动晶体管TDR介由晶体管SW2与二极管连接。因而，在复位期间PRS，将驱动晶体管TDR的栅极(电极E1)初始化为与发光元件E的电特性对应的电压。另外，在复位期间PRS及补偿期间PCP，在通过选择信号GWT[i]而晶体管SW1处于导通状态下，将数据信号S[j]维持基准电位VREF。因而，电极E2维持基准电位VREF。
接着，如果补偿期间PCP开始，则发光控制信号GEL[i]迁移为截止电位VG_OFF并且发光控制晶体管TEL变为截止状态。因而，至补偿期间PCP的终点到来为止，驱动晶体管TDR的栅极(电容元件C2的电极E1)收敛为供电线L1的电源电位VH(0V)和驱动晶体管TDR的阈值电压VT1之间的差分值(VH-VT1)。
在写入期间PWT，通过控制信号GCP[i]迁移为高电平而使驱动晶体管TDR的二极管连接解除后，在晶体管SW1维持导通状态下数据信号S[j]从基准电位VREF变化为电位VDATA。由于驱动晶体管TDR的栅极阻抗充分高，所以电极E1的电位(驱动晶体管TDR的栅极电位)随着电极E2的电位的变化量(基准电位VREF和电位FDATA之间的差分值)而变动。也就是，将驱动晶体管TDR的栅极设定为对应于电位VDATA的电位。在写入期间PWT经过后的发光期间PEL，通过将发光控制信号GEL[i]设定为导通电位VG_ON而使发光控制晶体管TEL处于导通状态，由此将驱动晶体管TDR的栅极电位所对应的驱动电流IDR经由发光控制晶体管供给发光元件E。因而，发光元件E以电位VDATA所对应的光量进行发光。
如上，本实施方式中，驱动晶体管TDR的栅极电位，在补偿期间收敛于阈值电压VT1所对应的电位，在写入期间PWT通过利用电容元件C2而使其变动从而设定为电位VDATA所对应的电位。因而，对驱动晶体管TDR的阈值电压VT1的误差进行补偿，由此可高精度地生成与电位VDATA对应的驱动电流IDR。
本实施方式中的导通电位VG_ON，与第一实施方式的式(a6)相同，从使发光控制晶体管TEL及驱动晶体管TDR在饱和区域动作的式(c)的范围内选定。因而，本实施方式中也可起到与第一实施方式相同的效果。
VDATA_MAX-VT1+VT2＞VG_ON＞-VEL-VEL_MAX+VT2 (c) 其中，本实施方式中的电位VDATA_MAX，是按照驱动电流IDR的电流量成为最大的方式选定电位VDATA后、在写入期间PWT所设定的驱动晶体管TDR的栅极的电位，与数据线16的电位VDATA不同。
<D第四实施方式> 接着，对本发明的第四实施方式进行说明。在以上的各形态中，例示了根据数据线16的电位VDATA来设定发光元件E的光量的电压程序化方式的像素电路P。相对于此，本实施方式的像素电路P，是根据数据线16的电流IDATA来设定发光元件E的光量的电流程序化方式。
图12是表示像素电路P的构成的电路图。如该图所示，本实施方式的像素电路P包括与驱动晶体管TDR和发光控制晶体管TEL相同的P沟道型晶体管SW1和晶体管SW2。晶体管SW1被配置在从驱动晶体管TDR和发光控制晶体管TEL之间的节点N1分路后至数据线16的路径上，对驱动晶体管TDR的漏极和数据线16之间的电连接进行控制。将晶体管SW1和发光控制晶体管TEL在相互近接的位置以相同尺寸(沟道长度或沟道宽度)形成。晶体管SW2对驱动晶体管TDR的栅极和漏极之间的电连接进行控制。晶体管SW1及晶体管SW2的各自的栅极与选择线12连接。
图13是用于表示本实施方式的发光装置D的构成的框图。如该图所示，电源电路20除发光控制电路24外也对写入控制电路22供给导通电位VG_ON和截止电位VG_OFF(VG_ON＜VG_OFF)。如图14所示，写入控制电路22将选择信号GWT[i]在写入期间PWT设定为导通电位VG_ON、在除此以外的期间(包括发光期间PEL)设定为截止电位VG_OFF。发光控制信号GEL[i]的波形与第一实施方式相同。
数据供给电路26是在选择信号GWT[i]成为导通电位VG_ON的写入期间PWT、将数据信号S[j]设定为向第i行所属的第j列的像素电路P指定的灰度所对应的电流IDATA的机构(例如n个电流输出型D/A转换器)。
在以上的构成中，当在写入期间PWT选择信号GWT[i]迁移为导通电位VG_ON时，驱动晶体管TDR介由晶体管SW2被二极管连接。另外，由于通过供给导通电位VG_ON而使晶体管SW1变为导通状态，所以，如图12虚线的箭头所示，从供电线L1经由驱动晶体管TDR和节点N1及晶体管SW1后数据信号S[j]的电流IDATA流入第j列的数据线16。因而，在电容元件C1上保持电流IDATA所对应的电压。
写入期间PWT经过后的发光期间PEL中，通过将选择信号GWT[i]设定为截止电位VG_OFF而使晶体管SW1和晶体管SW2变为截止状态。于是，当发光控制信号GEL[i]迁移为导通电位VG_ON并且发光控制晶体管TEL变为导通状态时，将驱动晶体管TDR的栅极电位(在之前的写入期间TWT由电容元件C1保持的电位)所对应的驱动电流IDR经由发光控制晶体管TEL供给发光元件E。因而，发光元件E以电流IDATA所对应的光量进行发光。
本实施方式中的导通电位VG_ON，从与第一实施方式的式(a6)相同地、使发光控制晶体管TEL在饱和区域动作的式(d)的范围内选定。因而，本实施方式中也可起到与第一实施方式相同的效果。
VDATA_MAX-VT1+VT2＞VG_ON＞-VEL-VEL_MAX+VT2 (d) 其中，式(d)中的电位VDATA_MAX是按照驱动电流IDR的电流量成为最大的方式选定电流IDATA后、在写入期间PWT所设定的驱动晶体管TDR的栅极的电位(VDATA_MAX＜0)。
另外，本实施方式中，晶体管SW1和发光控制晶体管TEL以相同特性(相同导电型及相同尺寸)接近而形成后，通过相同导通电位VG_ON使晶体管SW1和发光控制晶体管TEL处于导通状态。根据该构成，节点N1的电位(驱动晶体管TDR的漏极电位)在写入期间PWT和发光期间PEL一致。因而，可使写入期间PWT中的电流IDATA的电流量和发光期间PEL中的驱动电流IDR的电流量以高精度保持一致。也就是，能够将发光元件E的光量按照电流IDATA高精度地进行控制。
<E变形例> 以上的各形态中能够附加各种各样的变形。如果对具体的变形形态进行例示，则如下。此外，也可以对以下的各形态进行适当的组合。
(1)变形例1 从第一实施方式至第三实施方式中，也与第四实施方式相同，可以将电源电路20生成的导通电位VG_ON及截止电位VG_OFF作为写入控制电路22生成的选择信号GWT[1]～GWT[m]来利用。根据以上的构成，由于将电源电路20生成的电压的总数削减，所以实现电源电路20的电路规模的缩小及消耗功率的降低。
(2)变形例2 第三及第四实施方式中对像素电路P由P沟道型晶体管构成的情况进行了例示，但也可与第二实施方式同样，将图10或图12的各晶体管适当变更为N沟道型。另外，用于构成像素电路P的所有的晶体管不必为相同导电型。也就是，只要驱动晶体管TDR和发光控制晶体管TEL为相同导电型，晶体管SW1及晶体管SW2的导电型就可任意进行变更。
(3)变形例3 根据如上各形态那样使驱动晶体管TDR在饱和区域动作的结构，可作为用于稳定生成驱动电流IDR的恒定电流源使驱动晶体管TDR动作。但是，由于只要使发光控制晶体管TEL在饱和区域内动作就可起到本发明的期望的效果，至驱动晶体管TDR的动作点位于饱和区域内为止，本发明中并非一定需要。例如，第一实施方式中的式(a5)或第二实施方式中的式(b5)不成立也可。
(4)变形例4 在以上的各形态中作为发光元件E例示了有机发光二极管元件，但是本发明也适用于利用了除此以外的发光元件的各种各样的发光装置。例如，能够将以下各种各样的发光元件适用于本发明例如，包括由无机EL材料构成的发光层的发光元件或发光二极管元件、场致发射(FEFieldEmission)元件、表面导电型电子发射(SESurface-conductionElectron-emitter)元件、弹道电子发射(BSBallistic electron Surfaceemitting)元件。
<F应用例> 接着，对本发明相关的电子机器进行说明。从图15至图17中，图示有将以上例示的发光装置D采用为显示装置后的电子机器的形态。
图15是对采用发光装置D的移动型个人计算机的结构进行表示的立体图。个人计算机2000具备用于显示图像的发光装置D、设置有电压开关2001和键盘2002的主体部2010。发光装置D将有机发光二极管元件用作发光元件E，由此能够显示视场角较宽易于观看的画面。
图16是表示适用有发光装置D的移动电话机的结构的立体图。移动电话机3000具备多个操作按钮3001及滚动按钮3002、和用于显示图像的发光装置D。通过操作滚动按钮3002，可使发光装置D所显示的画面滚动。
图17是表示适用有发光装置D的移动信息终端(PDAPersonalDigital Assistants)的结构的立体图。信息移动终端4000具备多个操作按钮4001及电压开关4002、和用于显示图像的发光装置D。如果操作电源开关4002，则通讯录及日程表的各种信息由发光装置D显示。
另外，作为适用本发明相关的发光装置的电子设备、除了图15到图17所示的设备外，还可举出数码照相机、电视机、摄像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本、电子纸、电子计算器、文字处理器、工作站、电视电话、POS终端、打印机、扫描仪、复印机、视频播放器、具备触摸屏等的设备。另外，本发明相关的发光装置的用途不限定于图像显示。例如，在电子照相方式的图像形成装置中，使用根据在用纸等的记录材料上应当形成的图像来对感光体进行曝光的曝光装置(光头light head)，作为这种曝光装置也可利用本发明的发光装置。
权利要求
1、一种像素电路的驱动方法，用于驱动像素电路，该像素电路包括随着驱动电流的供给而发光的发光元件；和生成驱动电流的驱动晶体管；在从上述驱动晶体管向上述发光元件供给驱动电流的路径上配置有与上述驱动晶体管相同的导电型的发光控制晶体管，
在使上述发光元件发光的发光期间内，设定该发光控制晶体管的栅极电位，使得上述发光控制晶体管在饱和区域处于导通状态。
2、根据权利要求1所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，
上述驱动晶体管和上述发光控制晶体管为P沟道型，
上述驱动晶体管介于第一给电线和上述发光控制晶体管之间，上述发光元件介于上述发光控制晶体管和第二给电线之间，
当以上述第一给电线的电位为基准时的上述第二给电线的电位设为-VEL，上述发光元件的电压降为最大时的该发光元件的两端间的电压在以上述发光控制晶体管侧的电极的电位为基准的状态下设为VEL_MAX，上述发光控制晶体管的阈值电压设为VT2时，其中，-VEL＜0，VEL_MAX＜0，VT2＜0，将上述发光期间的上述发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定为满足
VG_ON＞-VEL-VEL_MAX+VT2。
3、根据权利要求2所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，
当上述驱动电流的电流量为最大时的上述驱动晶体管的栅极-源极间的电压设为VDATA_MAX，上述驱动晶体管的阈值电压设为VT1时，其中，VDATA_MAX＜0，VT1＜0，将上述发光期间的上述发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定为满足
VG_ON＜VDATA_MAX-VT1+VT2。
4、根据权利要求1所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，
上述驱动晶体管和上述发光控制晶体管为N沟道型，
上述发光元件介于第一给电线和上述发光控制晶体管之间，上述驱动晶体管介于上述发光控制晶体管和第二给电线之间，
当上述第二给电线的电位为基准时的上述第一给电线的电位设为VEL，上述发光元件的电压降为最大时的该发光元件的两端间的电压在以上述发光控制晶体管侧的电极的电位为基准的状态下设为VEL_MAX，上述发光控制晶体管的阈值电压设为VT2时，其中，VEL＞0，VEL_MAX＞0，VT2＞0，将上述发光期间的上述发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定为满足
VG_ON＜VEL-VEL_MAX+VT2。
5、根据权利要求4所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，
当上述驱动电流的电流量为最大时的上述驱动晶体管的栅极-源极间的电压设为VDATA_MAX，上述驱动晶体管的阈值电压设为VT1时，其中，VDATA_MAX＞0，VT1＞0，将上述发光期间的上述发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定为满足
VG_ON＞VDATA_MAX-VT1+VT2。
6、根据权利要求1～5中任一项所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，
上述像素电路包括写入控制晶体管，配置在从上述驱动晶体管和上述发光控制晶体管之间的节点分叉后的路径上，
上述发光控制晶体管和上述写入控制晶体管在导电型及尺寸上相同，
在先行于上述发光期间的写入期间中，通过将与在上述发光期间内上述发光控制晶体管处于导通状态的电位相等的电位供给到上述写入控制晶体管的栅极，而使该写入控制晶体管处于导通状态，此时，根据流过上述驱动晶体管、上述节点和上述写入控制晶体管的电流，来设定上述驱动晶体管的栅极电位。
7、一种像素电路的驱动电路，用于驱动像素电路，该像素电路包括随着驱动电流的供给而发光的发光元件；和生成驱动电流的驱动晶体管；在从上述驱动晶体管向上述发光元件供给驱动电流的路径上配置有与上述驱动晶体管相同的导电型的发光控制晶体管，
上述像素电路的驱动电路具备发光控制电路，在使上述发光元件发光的发光期间内，设定该发光控制晶体管的栅极电位，使得上述发光控制晶体管在饱和区域处于导通状态。
8、一种发光装置，具备
像素电路，包括随着驱动电流的供给而发光的发光元件、和生成驱动电流的驱动晶体管，在从上述驱动晶体管向上述发光元件供给驱动电流的路径上配置有与上述驱动晶体管相同的导电型的发光控制晶体管；和
发光控制电路，在使上述发光元件发光的发光期间内，设定该发光控制晶体管的栅极电位，使得上述发光控制晶体管在饱和区域中处于导通状态。
9、根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，
上述像素电路包括写入控制晶体管，介于上述驱动晶体管和上述发光控制晶体管之间的节点、和数据线之间，
具备写入控制电路，在先行于上述发光期间的写入期间使上述写入控制晶体管处于导通状态；和数据供给电路，通过在上述写入期间让电流流过上述数据线，来设定上述驱动晶体管的栅极电位，
上述发光控制晶体管和上述写入控制晶体管在导电型及尺寸上相同，
在上述写入期间内上述写入控制电路供给到上述写入控制晶体管的栅极的电位、和在上述发光期间内上述发光控制电路供给到上述发光控制晶体管的栅极的电位相等。
全文摘要
本发明提供一种发光装置、像素电路的驱动方法及驱动电路，其中，发光元件(E)随着驱动电流(IDR)的供给而发光。驱动晶体管(TDR)产生驱动电流(IDR)。发光控制晶体管(TEL)是与驱动晶体管(TDR)相同导电型，配置在从驱动晶体管(TDR)供给发光元件E的驱动电流(IDR)的路径上。在发光元件E进行发光的发光期间(PEL)，通过对栅极供给导通电位(VG_ON)而使发光控制晶体管(TEL)处于导通状态。导通电位(VG_ON)按照发光控制晶体管(TEL)在饱和区域动作的方式设定。从而能够降低发光元件的电特性付与驱动电流的影响。
文档编号G09G3/32GK101101729SQ200710127309
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月2日 优先权日2006年7月3日
发明者野泽俊之 申请人:精工爱普生株式会社
技术领域：
本发明涉及控制有机发光二极管元件等发光元件的技术。
背景技术：
以往，为了控制供给发光元件的电流(以下称为“驱动电流”)，提出了利用薄膜晶体管等有源元件的发光装置。例如，在专利文献1或专利文献2中，如图18所示，公开了在驱动电流I DR的路径上配置有驱动晶体管T DR和发光控制晶体管T EL的构成。驱动晶体管T DR生成与栅极电位对应的驱动电流I DR。发光控制晶体管T EL介于驱动晶体管T DR和发光元件E之间，通过在规定期间(以下称为“发光期间”)迁移到导通状态，许可对发光元件供给驱动电流I DR。
专利文献1美国专利第6229506号说明书 专利文献2日本特开2003-22049号公报 驱动晶体管T DR的动作点的大部分被设定于饱和区域内，但是驱动电流I DR通过沟道长度调制效果而随着驱动晶体管T DR的漏极-源极间的电压而变动。另一方面，各发光元件E的电特性中存在着误差(距设计值的误差或各元件间的离散偏差)。例如，驱动电流I DR的电流量与发光元件E的两端间的电压的关系可按每发光元件E而不同。当两端间的电压按每发光元件E不同时，各驱动晶体管T DR的漏极-源极间的电压就变动。因而，在将各驱动晶体管T DR的栅极设定为同电位的情况下，也存在以下问题，即供给各发光元件E的驱动电流I DR(并且各发光元件E的光量)随着发光元件E的电特性而不同。鉴于以上的情况，本发明的目的在于解决以下问题，也就是将发光元件的电特性付与驱动电流的影响降低。
发明内容
为了解决以上的问题，本发明是一种像素电路的驱动方法，用于驱动像素电路，该像素电路包括随着驱动电流的供给而发光的发光元件；和生成驱动电流的驱动晶体管，在从驱动晶体管向发光元件供给驱动电流的路径上配置有与驱动晶体管相同导电型的发光控制晶体管，其特征在于，该像素电路的驱动方法中，在发光元件发光的发光期间，按照使发光控制晶体管在饱和区域处于导通状态的方式，设定该发光控制晶体管的栅极电位。
根据本发明，由于在发光期间发光控制晶体管在饱和区域进行动作，所以即使发光控制晶体管和发光元件间的电位随着发光元件的电特性而变动，也可抑制发光控制晶体管和驱动晶体管之间的电位(驱动晶体管的漏极电位)的变动。因而，能够将发光元件的电特性付与驱动电流的影响降低。
在本发明的第一形态(例如后述的第一实施方式)中，驱动晶体管和发光控制晶体管均为P沟道型，驱动晶体管介于第一供电线(例如图3的供电线L1)和发光控制晶体管之间，发光元件介于发光控制晶体管和第二供电线(例如图3的供电线L2)之间，以第一供电线的电位为基准时的第二供电线的电位设为-VEL(-VEL＜0)，发光元件中的电压降为最大时的该发光元件的两端间的电压在以发光控制晶体管侧的电极的电位为基准的状态下设为VEL_MAX(VEL_MAX＜0)，发光控制晶体管的阈值电压设为VT2(VT2＜0)的情况下，将发光期间的发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定得满足VG_ON＞-VEL-VEL_MAX+VT2。根据以上的形态，能够使发光控制晶体管确实地在饱和区域动作。
在更优选的形态中，在驱动电流的电流量为最大时的驱动晶体管的栅极-源极间的电压设为VDATA_MAX(VDATA_MAX＜0)，驱动晶体管的阈值电压设为VT1(VT1＜0)的情况下，发光期间的发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定为满足“VG_ON＜VDATA_MAX-VT1+VT2”。根据该形态，由于驱动晶体管在饱和区域动作，所以可将驱动晶体管作为稳定的恒定电流源来利用。
本发明的第二形态(例如后述的第二实施方式)中，驱动晶体管和发光控制晶体管为N沟道型，发光元件介于第一供电线(例如图8的供电线L1)和发光控制晶体管之间，驱动晶体管介于发光控制晶体管和第二供电线(例如图8的供电线L2)之间，以第二供电线的电位为基准时的第一供电线的电位设为VEL(VEL＞0)，发光元件中的电压降为最大时的该发光元件的两端间的电压在以发光控制晶体管侧的电极的电位为基准的状态下设为VEL_MAX(VEL_MAX＞0)，发光控制晶体管的阈值电压设为VT2(VT2＞0)的情况下，发光期间的发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定为满足“VG_ON＜VEL-VEL_MAX+VT2”。根据以上的形态，能够使发光控制晶体管确实在饱和区域动作。
在更进一步的形态中，驱动电流的电流量为最大时的驱动晶体管的栅极-源极间的电压设为VDATA_MAX(VDATA_MAX＞0)，驱动晶体管的阈值电压设为VT1(VT1＞0)的情况下，将发光期间的上述发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定得满足“VG_ON＞VDATA_MAX-VT1+VT2”。根据该形态，由于驱动晶体管在饱和区域动作，所以可将驱动晶体管作为稳定的恒定电流源来利用。
在本发明相关的驱动方法的其他形态(例如后述的第四实施方式)中，像素电路还包括在从下述节点分路后的路径上配置的写入控制晶体管(例如图12的晶体管SW1)，该节点位于驱动晶体管和发光控制晶体管之间(例如图12的节点N1)，发光控制晶体管和写入控制晶体管在导电型及尺寸上相同，在先行于发光期间的写入期间中，通过将与发光期间内发光控制晶体管处于导通状态的电位相等的电位供给写入控制晶体管的栅极，而使该写入控制晶体管处于导通状态，此时，根据流过驱动晶体管和节点和写入控制晶体管的电流(例如图12的电流IDATA)，来设定驱动晶体管的栅极电位。根据以上的形态，在写入期间供给写入控制晶体管的栅极的电位与在发光期间供给发光控制晶体管的栅极的电位被设为同电位，由此驱动晶体管和发光控制晶体管之间的节点的电位在写入期间和发光期间大致一致。因而，可使写入期间在驱动晶体管中流动的电流量和发光期间在驱动晶体管中流动的电流量高精度地一致。
本发明相关的驱动电路，用于驱动像素电路，该像素电路包括随着驱动电流的供给而发光的发光元件；和生成驱动电流的驱动晶体管，在从驱动晶体管向发光元件供给驱动电流的路径上配置有与驱动晶体管相同导电型的发光控制晶体管，该像素电路的驱动电路具备发光控制电路，其中，在发光元件发光的发光期间内，按照使发光控制晶体管在饱和区域处于导通状态的方式，设定该发光控制晶体管的栅极电位。根据以上的构成，由于在发光期间发光控制晶体管在饱和区域动作，所以可降低发光元件的电特性付与驱动电流的影响。
本发明相关的发光装置，具备像素电路，包括随着驱动电流的供给而发光的发光元件、和生成驱动电流的驱动晶体管，在从驱动晶体管向发光元件供给驱动电流的路径上配置有与驱动晶体管相同导电型的发光控制晶体管；和发光控制电路，在发光元件发光的发光期间内，按照使发光控制晶体管在饱和区域处于导通状态的方式，设定该发光控制晶体管的栅极电位。根据以上的构成，由于在发光期间发光控制晶体管在饱和区域动作，所以可降低发光元件的电特性付与驱动电流的影响。
像素电路，包括写入控制晶体管，其介于下述节点和数据线之间，该节点位于驱动晶体管和发光控制晶体管之间，并且具备写入控制电路，在先行于发光期间的写入期间使写入控制晶体管处于导通状态；和数据供给电路，通过在写入期间将电流流过数据线来设定驱动晶体管的栅极电位，发光控制晶体管和写入控制晶体管在导电型及尺寸上相同，在写入期间写入控制电路供给写入控制晶体管的栅极的电位、与在发光期间发光控制电路供给发光控制晶体管的栅极的电位相等。根据以上的形态，由于在写入期间写入控制电路供给写入控制晶体管的栅极的电位、与在发光期间发光控制电路供给发光控制晶体管的栅极的电位被设定为同电位，所以可使写入期间在驱动晶体管中流动的电流量和发光期间在驱动晶体管中流动的电流量高精度地一致。
本发明相关的发光装置可利用在各种电子机器中。本发明相关的电子机器的典型例为将发光装置作为显示装置进行利用的机器(例如个人计算机或移动电话机)。当然，本发明相关的发光装置的用途并非限定于图像显示。例如，能够将本发明的发光装置适用于各种各样的用途，例如通过光线照射在感光体鼓等图像载体上形成潜像的曝光装置(曝光头)、配置在液晶装置的背面侧对其进行照明的装置(背光装置)、或搭载在扫描仪等图像读取装置对原稿进行照明的装置等的各种照明装置等。
图1是表示第一实施方式相关的发光装置的构成的框图。
图2是表示选择信号及发光控制信号的波形的时序图。
图3是表示像素电路的构成的电路图。
图4是用于说明导通电位VG_ON的范围的示意图。
图5是表示发光元件的端子间的电压和电流的关系的曲线图。
图6是表示电位VDATA和驱动电流I DR之间的关系的曲线图。
图7是表示电位VDATA和各节点的电位之间的关系的曲线图。
图8是表示第二实施方式相关的像素电路的构成的电路图。
图9是用于说明导通电位VG_ON的范围的示意图。
图10是表示第三实施方式相关的像素电路的构成的电路图。
图11是用于说明像素电路的动作的时序图。
图12是表示第四实施方式相关的像素电路的构成的电路图。
图13是表示发光装置的构成的框图。
图14是表示选择信号及发光控制信号的波形的时序图。
图15是表示将本发明适用后的电子机器的形态(个人计算机)的立体图。
图16是表示将本发明适用后的电子机器的形态(移动电话机)的立体图。
图17是表示将本发明适用后的电子机器的形态(移动信息终端)的立体图。
图18是表示用于驱动发光元件的构成的电路图。
图中D-发光装置，10-元件阵列部，P-像素电路，12-选择线，14-发光控制线，16-数据线，20-电源电路，L1、L2-供电线，22-写入控制电路，24-发光控制电路，26-数据供给电路，E-发光元件，TDR-驱动晶体管，TEL-发光控制晶体管，SW1、SW2-晶体管，N1、N2-节点，VG_ON-导通电位，VG_OFF-截止电位，IDR-驱动电流，VT1-驱动晶体管的阈值电压，VT2-发光控制晶体管的阈值电压，GWT[i](GWT[1]～GWT[m])-选择信号，GEL[i](GEL[1]～GEL[m])-发光控制信号，S[j](S[1]～S[n])-数据信号
具体实施例方式 下面，根据
本发明的实施方式。
<A第一实施方式> 图1是对作为用于显示图像的机构而各种电子机器所采用的发光装置的具体形态进行表示的框图。如该图所示，发光装置D具备排列有多个像素电路P的元件阵列部10、和用于控制各像素电路P的周边电路(电源电路20·写入控制电路22·发光控制电路24·数据供给电路26)。各像素电路P包括随着电流的供给而发光的发光元件E。
在元件阵列部10形成有沿X方向延伸的m根选择性12、与各选择线12成对且沿X方向延伸的m根发光控制线14、沿与X方向正交的Y方向延伸的n根数据线16(m及n分别为2以上的自然数)。将各像素电路P对应配置在选择线12及发光控制线14之对和数据线16的各交叉上。因而，将这些像素电路P沿X方向及Y方向排列为纵m行×横n列的矩阵状。
电源电路20是发光装置D所使用的用于生成电压的机构。电源电路20生成高电位侧的电源电位VH和低电位侧的电源电位VL。电源电位VH是成为各部的电压基准的电位(0V)，介由供电线L1被供给到元件阵列部10。电源电位VL是比电源电位VH低了电压VEL的低电位，介由供电线L2被供给到元件阵列部10。另外，电源电路20生成在发光控制电路24中所使用的导通电位VG_ON及截止电位VG_OFF。本实施方式的导通电位VG_ON是低于截止电位VG_OFF的低电位。此外，对导通电位VG_ON及截止电位VG_OFF的详细进行后述。
写入控制电路22是将选择信号GWT[1]～GWT[m]生成后向各选择线12输出的机构(例如m位的移位寄存器)，该选择信号用来对m根选择线12分别进行顺次选择。如图2所示，供给第i行(i为满足1≤i≤m的自然数)选择线12的选择信号GWT[i]，在1帧期间(1V)中的第i号写入期间(水平扫描期间)PWT变为低电平(选择)，而在除此以外的期间维持高电平(非选择)。
图1的发光控制电路24是将发光控制信号GEL[1]～GEL[m]生成后向各发光控制线14输出的机构(例如m位的移位寄存器)，该发光控制信号用来对发光元件E实际发光的期间(以下称为“发光期间”)进行规定。如图2所示，供给第i行的发光控制线14的发光控制信号GEL[i]，从选择信号GWT[i]变为低电平的写入期间PWT经过后(终点)起在规定时间长度持续的发光期间PEL变为导通电位VG_ON，而在除此以外的期间维持截止电位VG_OFF。
图1的数据供给电路26是将用于指定各发光元件E的灰度(光量)的数据信号S[1]～S[n]生成后向各数据线16输出的机构(例如n个电压输出型D/A转换器)。在选择信号GWT[i]成为低电平的写入期间PWT供给第j列的数据线16的数据信号S[j]，由向第i行所属的第j列的像素电路P指定的灰度所对应的电位VDATA控制。
接着，参照图3，对各像素电路P的具体构成进行说明。此外，该图中仅图示了第i行所属的第j列的一个像素电路P，但用于构成元件阵列部10的各像素电路P为相同的结构。如图3所示，各像素电路P的发光元件E被配置在用于连结供电线L1和供电线L2的路径上。本实施方式的发光元件E是在相互相向的阳极及阴极之间介设有机EL(Electroluminescence)材料的发光层的有机发光二极管元件。发光元件E以阳极及阴极之间流动的驱动电流IDR的电流量所对应的光量(亮度)进行发光。发光元件E的阴极与供电线L2连接。
在驱动电流IDR的路径上(供电线L1与发光元件E之间)配置有P沟道型驱动晶体管TDR。驱动晶体管TDR是生成与栅极电位对应的电流量的驱动电流IDR的机构。驱动晶体管TDR的源极与供电线L1连接。驱动晶体管TDR的栅极和源极(供电线L1)之间介设电容元件C1。另外，在驱动晶体管TDR的栅极和数据线16之间，介设用于对两者的电气连接(导通/非导通)进行控制的P沟道型晶体管SW。第i行所属的各晶体管SW1的栅极相对第i行选择线L2共同地连接。
在驱动晶体管TDR的漏极和发光元件E的阳极之间(即在从驱动晶体管TDR向发光元件E供给的驱动电流IDR的路径上)，配置有用于对两者的电气连接进行控制的发光控制晶体管TEL。发光控制晶体管TEL的导电型是与驱动晶体管TDR相同的P沟道型。第i行所属的各发光控制晶体管TEL的栅极相对第i行的发光控制线14共同地连接。电源电路20生成的导通电位VG_ON在供给发光控制晶体管TEL的栅极时被设定为使发光控制晶体管TEL处于导通状态的电平，截止电位VG_OFF被设定为使发光控制晶体管TEL处于截止的状态的电平。
当在写入期间PWT选择信号GWT[i]迁移为低电平时，第i行所属的各晶体管SW1同时变化为导通状态。在第i行所属的第j列的像素电路P中，不仅对驱动晶体管TDR的栅极供给数据信号S[j]的电位VDATA，并且将电位VDATA所对应的电荷蓄积于电容元件C1。电位VDATA是根据向发光元件E指定的期望的光量所设定的电位，按照当发光元件E的光量为最大时驱动晶体管TDR在饱和区域动作的方式进行选定。另一方面，由于写入期间PWT中发光控制信号GEL[i]成为截止电位VG_OFF，所以通过发光控制晶体管TEL维持截止状态而使驱动电流IDR的路径遮断，从而发光元件E熄灭。
由于经过写入期间PWT后选择信号GWT[i]迁移为高电平，所以各晶体管SW1变为截止状态。驱动晶体管TDR的栅极，在写入期间PWT经过后的发光期间PEL，也通过电容元件C1维持电位VDATA。另一方面，由于在发光期间PEL将发光控制信号GEL[i]设定为导通电位VG_ON，所以发光控制晶体管TEL处于导通状态，从而确立驱动电流IDR的路径。因而，与驱动晶体管TDR的栅极的电位VDATA对应的电流量即驱动电流IDR，从供电线L1经由驱动晶体管TDR和发光控制晶体管TEL被供给发光元件E。由此，发光元件E以电位VDATA所对应的光量进行发光。
然而，在饱和区域动作的晶体管的漏极-源极间流动的电流ID由下式(1)表示。
ID＝(β/2)(VGS-VT)2(1+λ·VDS)(1) 式(1)的“β”是晶体管的增益系数，“VT”是晶体管的阈值电压。另外，“VGS”是晶体管的栅极-源极间的电压，“VDS”是晶体管的漏极-源极间的电压。“λ”是沟道长度调制系数，表示在饱和区域中电压VDS仅变化了单位量后的电流ID的变化量(斜率)。由式(1)可知，即使可认为驱动晶体管TDR在发光期间PEL于饱和区域动作，但驱动电流IDR(相当于式(1)的电流ID)依赖于驱动晶体管TDR的漏极-源极间的电压VDS(更具体而言，驱动晶体管TDR和发光控制晶体管TEL之间的节点N1电位)。
另一方面，发光元件E的电特性，随着发光装置D所使用的环境的温度或从发光元件E的形成时起经过的时间等各种要素而变化。另外，在一个发光装置D中各发光元件E的电特性也具有离散偏差。如上所述当发光元件E的特性具有离散偏差时，发光元件E和发光控制晶体管TEL之间的节点N2(发光元件E的阳极)的电位随着该发光元件E的特性而变动。现在，存在以下问题如果发光控制晶体管TEL在发光期间PEL于非饱和区域(线形区域)动作，则节点N1的电位(驱动晶体管TDR的电压VDS)随着节点N2的电位而变化，由此如式(1)可知那样驱动电流IDR的电流量随着发光元件E的特性而变动，其结果各发光元件E的光量(灰度)中产生离散偏差。
为了解决以上的问题，本实施方式中，按照在发光期间PEL发光控制晶体管TEL于饱和区域内处于导通状态的方式，电源电路20生成导通电位VG_ON。此时，如果式(1)中沟道长度调制系数λ设为充分小，则晶体管中流动的电流ID可近似为下式(2)。
ID＝(β/2)(VGS-VT)2(2) 由式(2)可确定，在饱和区域进行动作的晶体管中流动的电流ID由栅极-源极间的电压VGS和阈值电压VT决定。换言之，如果电流ID固定，则栅极-源极间的电压VGS也固定为规定值。当对发光控制晶体管TEL于饱和区域进行动作的情况进行研讨，则发光控制晶体管TEL的栅极-源极间的电压VGS由驱动晶体管TDR生成的驱动电流IDR来决定。因而，根据向发光控制晶体管TEL的栅极供给的导通电位VG_ON来决定节点N1的电位，其不受发光元件E的特性离散偏差所引起的节点N2的电位的变动的影响。此外，式(2)中忽略发光控制晶体管TEL的沟道长度调制效果的影响，因为沟道长度调制系数λ充分小，但在如式(1)那样考虑沟道长度调制效果的情况下，与发光控制晶体管TEL于非饱和区域进行动作时相比，也可充分抑制发光元件E的特性离散偏差所引起的节点N1的电位变动。这样，根据本实施方式，通过将发光控制晶体管TEL的动作点设定于饱和区域内，就可抑制节点N1的电位的变动，由此在发光元件E的电特性具有离散偏差时，也可高精度生成与数据信号S[j]的电位VDATA对应的驱动电流IDR。
此外，在驱动电流IDR的电流量接近零时，发光控制晶体管TEL的栅极-源极间的电压VGS充分接近于发光控制晶体管TEL的阈值电压VT2。也就是，供给发光控制晶体管TEL的栅极的导通电位VG_ON和节点N1(发光控制晶体管TEL的源极)的电位VN1之间的差分值(发光控制晶体管TEL的栅极-源极间的电压VGS)近似于阈值电压VT2(VG_ONVT2)。因而，将节点N1的电位VN1维持在导通电位VG_ON和阈值电压VT2之间的差分值的附近(VN1VG_ON-VT2)。即，发光元件E的特性几乎不影响N1的电位VN1。
接着，对发光控制晶体管TEL在饱和区域动作所需的导通电位VG_ON的条件进行研讨。为了使发光控制晶体管TEL在饱和区域进行动作，发光控制晶体管TEL的漏极-源极间的电压VDs需要小于栅极-源极间的电压VGS和阈值电压VT2(VT2＜O)之间的差分值(VDS＜VGS-VT2)。如果将节点N2的电位设为VN2，则以上的条件由下式(a1)表示。
VN2＜VG_ON-VT2(a1) 将发光元件E的电压降为最大时的发光元件E的两端间的电压设为VEL_MAX。将发光元件E的特性的离散偏差的范围和驱动电流IDR的电流量考虑后根据阳极的电压来决定电压VEL_MAX(VEL_MAX＜0)。也就是，电压VEL_MAX是用于构成源极阵列部10的多个发光元件E中的、对起因于电特性的误差而两端间的电压成为最大的发光元件供给最大电流值的驱动电流IDR时(指定了最高灰度时)的该发光元件E的两端间的电压。由于式(a1)的电位VN2的最大值为“-VEL-VEL_MAX”，所以用于使发光控制晶体管TEL在饱和区域动作的导通电位VG_ON的范围由下式(a2)表示。
VG_ON＞--VEL-VEL_MAX+VT2(a2) 然而，本实施方式的驱动晶体管TDR在发光元件E的光量(灰度)变动的范围的大部分中在饱和区域动作。为了使驱动晶体管TDR在饱和区域动作，需要漏极-源极间的电压VDS小于栅极-源极间的电压VGS和阈值电压VT1(VT1＜0)之间的差分值(VDS＜VGS-VT1)。当数据信号S[j]的电位VDATA的最大值设为VDATA_MAX时，以上的条件由下式(a3)表示。此外，电位VDATA_MAX是驱动电流IDR的电流量成为最大时(也就是为最高灰度时)的驱动晶体管TDR的栅极的电位(VDATA_MAX＜0)。
VN1＜VDATA_MAX-VT1(a3) 并且，为了在发光期间发光控制晶体管TEL变为导通状态，需要发光控制晶体管TEL的栅极-源极间的电压小于阈值电压VT2。也就是，下式(a4)成立。
VG_ON-VN1＜VT2(a4) 根据式(a3)和式(a4)可导出下式(a5)。
VG_ON＜VDATA_MAX-VT1+VT2(a5) 根据式(a2)和式(a5)，如图4所示，可将导通电位VG_ON从满足式(a6)的范围内选定。
VDATA_MAX-VT1+VT2＞VG_ON＞-VEL-VEL_MAX+VT2 (a6) 此外，截止电位VG_OFF只要是发光控制晶体管TEL处于截止状态的电压即可。例如，将高电位侧的电源电位VH(0V)作为截止电位VG_OFF来使用。
接着，对发光控制晶体管TEL在发光期间PEL在饱和区域动作时的效果、通过与发光控制晶体管TEL在非饱和区域动作时(以下称为“对比例”)的对比、进行说明。以下，假设供电线L2的电源电位VL设定为“-VEL＝-18(V)”的情况。本实施方式的导通电位VG_ON为“-9(V)”，对比例的导通电位VG_ON为“-18(V)”。另外，如图5所示，假设发光元件E为特性A的情况和为特性B的情况。如该图所示，即使将驱动电流IDR设定为相同电流量时，特性B的发光元件E的两端间的电压也比特性A的发光元件E高。
图6是将电位VDATA的振幅(绝对值)和驱动电流IDR的关系针对特性A及特性B进行表示的曲线图。曲线图(a)表示基于本实施方式的结果，曲线图(b)表示基于对比例的结果。如曲线图(b)所示，在对比例中，即使电位VDATA为同电位，驱动电流IDR也随着发光元件E的特性而不同。相对于此，本实施方式中，发光元件E无论是特性A及特性B的任一个，当电位VDATA为共同时驱动电流IDR的电流值高度一致。
接着，图7是将电位VDATA的振幅和各节点(N1、N2)的电位的关系针对特性A及特性B进行表示的曲线图。与图6相同，曲线图(a)表示基于本实施方式的结果，曲线图(b)表示基于对比例的结果。如曲线图(b)所示，当发光控制晶体管TEL在非饱和区域动作时，节点N2的电位随着发光元件E的特性而不同，并且节点N1的电位随着节点N2的电位而变动。另一方面，如曲线图(a)所示，本实施方式中，节点N2的电位也随着发光元件E的特性而变动。但是，由于发光控制晶体管TEL在饱和区域动作，所以无论发光元件E为特性A及特性B的任一个，节点N1的电位也不变。
然而，作为用于不管发光元件E的特性而将节点N1的电位维持规定值的构成，例如也考虑将与发光控制晶体管TEL不同(非同一个的)的晶体管(以下称为“缓冲用晶体管”)夹设于发光控制晶体管TEL和驱动晶体管TDR之间的构成。在发光期间PEL，不仅使发光控制晶体管TEL与对比例相同地在非饱和区域动作，并且使缓动用晶体管在饱和区域动作，由此可缓和发光元件E的特性对节点N1的电位的影响。但是，存在用于构成像素电路P的晶体管的个数需增加缓动用晶体管的量的问题。相对于此，本实施方式中，将作为用于对是否向发光元件供给驱动电流IDR进行控制的开关元件的作用、和用于对发光元件E的电特性付与节点N1的电位的影响进行缓和的作用，通过一个发光控制晶体管TEL来实现。因而，与设置有缓动用晶体管的构成相比，具有像素电路P的构成被简化的优点。
<B第二实施方式> 接着，对本发明的第二实施方式进行说明。此外，关于以下的各形态中的作用及功能与第一实施方式共同的要素，付与以上相同符号，并且适当省略其详细说明。
图8是用于表示本实施方式的像素电路P的构成的电路图。如该图所示，用于构成像素电路P的各晶体管(驱动晶体管TDR·发光控制晶体管TEL·晶体管SW1)为N沟道型。因而，供电线L1及供电线L2和像素电路P的各要素之间的关系与第一实施方式相反。也就是，发光元件E的阳极与供电线L1连接，驱动晶体管TDR的源极与供电线L2连接。供电线L2的电位VL是成为各部的电压的基准的电位(0V)。供电线L1的电位VH为高了电压VEL的高电位(VEL＞0)。发光控制晶体管TEL介于发光元件E的阴极和驱动晶体管TDR的漏极之间。晶体管SW1和电容元件C1的配置与第一实施方式相同。
发光控制信号GEL[i]，与第一实施方式相同，在发光期间PEL处于导通电位VG_ON，在除此以外的期间维持截止电位VG_OFF。其中，由于发光控制晶体管TEL是N沟道型，所以导通电位VG_ON为高于截止电位VG_OFF的高电位。导通电位VG_ON，与第一实施方式相同，按照发光控制晶体管TEL在饱和区域动作的方式进行选定。关于导通电位VG_ON的条件，将祥述如下。
首先，为了在饱和区域进行动作，需要发光控制晶体管TEL的漏极-源极间的电压VDS小于栅极-源极间的电压VGS和阈值电压VT2(VT2＞0)之间的差分值(VDS＞VGS-VT2)，由此下式(b1)成立。
VN2＞VG_ON-VT2(b1) 当考虑式(b1)的电位VN2的最大值为“VEL-VEL_MAX”时，根据式(b1)导出下式(b2)(VEL_MAX＞0)。
VG_ON＜-VEL-VEL_MAX+VT2(b2) 另外，为了使驱动晶体管TDR在饱和区域动作，需要驱动晶体管TDR的漏极-源极间的电压VDS小于栅极-源极间的电压VGS和阈值电压VT1(VT1＞0)之间的差分值(VDS＞VGS-VT1)，由此，下式(b3)成立。式(b3)中的电位VDATA_MAX(VDATA_MAX＞0)是驱动电流IDR的电流量成为最大时的驱动晶体管TDR的栅极的电位(电位VDATA的最大值)。
VN1＞VDATA_MAX-VT1(b3) 并且，由于在发光期间PEL发光控制晶体管TEL变为导通状态，所以下式(b4)成立。
VG_ON-VN1＞VT2(b4) 根据式(b3)和式(b4)可导出下式(b5)。
VG_ON＞VDATA_MAX-VT1+VT2(b5) 根据式(b2)和式(b5)，如图9所示，可将本实施方式的导通电位VG_ON从满足式(b6)的范围内选定。
VDATA_MAX-VT1+VT2＜VG_ON＜-VEL-VEL_MAX+VT2 (b6) 此外，截止电位VG_OFF只要是发光控制晶体管TEL处于截止状态的电压即可。例如，将低电位侧的电源电位VL(0V)作为截止电位VG_OFF来使用。
如上所述，本实施方式中，由于发光控制晶体管TEL在发光期间PEL于饱和区域动作，所以可降低各发光元件E的电特性付与驱动电流IDR的影响。
<C第三实施方式> 图10是表示本发明的第三实施方式相关的像素电路P的构成的电路图。如该图所示，本实施方式的像素电路P，除第一实施方式的要素外，包括晶体管SW2和电容元件C2。晶体管SW2是介于驱动晶体管TDR的栅极和漏极之间对两者的电连接进行控制的P沟道型晶体管。从驱动电路(图示略)介于控制线18向晶体管SW2的栅极供给控制信号GCP[i]。电容元件C2包括电极E1及电极E2。电极E1与驱动晶体管TDR的栅极连接。晶体管SW1介于电极E2和数据线16之间且对两者的电连接进行控制。
图11是供给第i行所属的第j列的像素电路P的信号的波形的示意时序图。如该图所示，在写入期间PWT之前设定复位期间PRS和补偿期间PCP。选择信号GWT[i]，在复位期间PRS和补偿期间PCP和写入期间PWT为低电平，在发光期间PEL为高电平。发光控制信号GEL[i]，在复位期间PRS和发光期间PEL为导通电位VG_ON，在补偿期间PCP和写入期间PWT为截止电位VG_OFF(VG_OFF＞VG_ON)。控制信号GCP[i]，在复位期间PRS和补偿期间PCP为低电平，在写入期间PWT和发光期间PEL为高电平。
接着，对一个像素电路P的动作进行说明。首先，在复位期间PRS，由于发光控制信号GEL[i]成为导通电位VG_ON，所以发光控制晶体管TEL维持导通状态。另外，由于控制信号GCP[i]迁移为低电平，所以驱动晶体管TDR介由晶体管SW2与二极管连接。因而，在复位期间PRS，将驱动晶体管TDR的栅极(电极E1)初始化为与发光元件E的电特性对应的电压。另外，在复位期间PRS及补偿期间PCP，在通过选择信号GWT[i]而晶体管SW1处于导通状态下，将数据信号S[j]维持基准电位VREF。因而，电极E2维持基准电位VREF。
接着，如果补偿期间PCP开始，则发光控制信号GEL[i]迁移为截止电位VG_OFF并且发光控制晶体管TEL变为截止状态。因而，至补偿期间PCP的终点到来为止，驱动晶体管TDR的栅极(电容元件C2的电极E1)收敛为供电线L1的电源电位VH(0V)和驱动晶体管TDR的阈值电压VT1之间的差分值(VH-VT1)。
在写入期间PWT，通过控制信号GCP[i]迁移为高电平而使驱动晶体管TDR的二极管连接解除后，在晶体管SW1维持导通状态下数据信号S[j]从基准电位VREF变化为电位VDATA。由于驱动晶体管TDR的栅极阻抗充分高，所以电极E1的电位(驱动晶体管TDR的栅极电位)随着电极E2的电位的变化量(基准电位VREF和电位FDATA之间的差分值)而变动。也就是，将驱动晶体管TDR的栅极设定为对应于电位VDATA的电位。在写入期间PWT经过后的发光期间PEL，通过将发光控制信号GEL[i]设定为导通电位VG_ON而使发光控制晶体管TEL处于导通状态，由此将驱动晶体管TDR的栅极电位所对应的驱动电流IDR经由发光控制晶体管供给发光元件E。因而，发光元件E以电位VDATA所对应的光量进行发光。
如上，本实施方式中，驱动晶体管TDR的栅极电位，在补偿期间收敛于阈值电压VT1所对应的电位，在写入期间PWT通过利用电容元件C2而使其变动从而设定为电位VDATA所对应的电位。因而，对驱动晶体管TDR的阈值电压VT1的误差进行补偿，由此可高精度地生成与电位VDATA对应的驱动电流IDR。
本实施方式中的导通电位VG_ON，与第一实施方式的式(a6)相同，从使发光控制晶体管TEL及驱动晶体管TDR在饱和区域动作的式(c)的范围内选定。因而，本实施方式中也可起到与第一实施方式相同的效果。
VDATA_MAX-VT1+VT2＞VG_ON＞-VEL-VEL_MAX+VT2 (c) 其中，本实施方式中的电位VDATA_MAX，是按照驱动电流IDR的电流量成为最大的方式选定电位VDATA后、在写入期间PWT所设定的驱动晶体管TDR的栅极的电位，与数据线16的电位VDATA不同。
<D第四实施方式> 接着，对本发明的第四实施方式进行说明。在以上的各形态中，例示了根据数据线16的电位VDATA来设定发光元件E的光量的电压程序化方式的像素电路P。相对于此，本实施方式的像素电路P，是根据数据线16的电流IDATA来设定发光元件E的光量的电流程序化方式。
图12是表示像素电路P的构成的电路图。如该图所示，本实施方式的像素电路P包括与驱动晶体管TDR和发光控制晶体管TEL相同的P沟道型晶体管SW1和晶体管SW2。晶体管SW1被配置在从驱动晶体管TDR和发光控制晶体管TEL之间的节点N1分路后至数据线16的路径上，对驱动晶体管TDR的漏极和数据线16之间的电连接进行控制。将晶体管SW1和发光控制晶体管TEL在相互近接的位置以相同尺寸(沟道长度或沟道宽度)形成。晶体管SW2对驱动晶体管TDR的栅极和漏极之间的电连接进行控制。晶体管SW1及晶体管SW2的各自的栅极与选择线12连接。
图13是用于表示本实施方式的发光装置D的构成的框图。如该图所示，电源电路20除发光控制电路24外也对写入控制电路22供给导通电位VG_ON和截止电位VG_OFF(VG_ON＜VG_OFF)。如图14所示，写入控制电路22将选择信号GWT[i]在写入期间PWT设定为导通电位VG_ON、在除此以外的期间(包括发光期间PEL)设定为截止电位VG_OFF。发光控制信号GEL[i]的波形与第一实施方式相同。
数据供给电路26是在选择信号GWT[i]成为导通电位VG_ON的写入期间PWT、将数据信号S[j]设定为向第i行所属的第j列的像素电路P指定的灰度所对应的电流IDATA的机构(例如n个电流输出型D/A转换器)。
在以上的构成中，当在写入期间PWT选择信号GWT[i]迁移为导通电位VG_ON时，驱动晶体管TDR介由晶体管SW2被二极管连接。另外，由于通过供给导通电位VG_ON而使晶体管SW1变为导通状态，所以，如图12虚线的箭头所示，从供电线L1经由驱动晶体管TDR和节点N1及晶体管SW1后数据信号S[j]的电流IDATA流入第j列的数据线16。因而，在电容元件C1上保持电流IDATA所对应的电压。
写入期间PWT经过后的发光期间PEL中，通过将选择信号GWT[i]设定为截止电位VG_OFF而使晶体管SW1和晶体管SW2变为截止状态。于是，当发光控制信号GEL[i]迁移为导通电位VG_ON并且发光控制晶体管TEL变为导通状态时，将驱动晶体管TDR的栅极电位(在之前的写入期间TWT由电容元件C1保持的电位)所对应的驱动电流IDR经由发光控制晶体管TEL供给发光元件E。因而，发光元件E以电流IDATA所对应的光量进行发光。
本实施方式中的导通电位VG_ON，从与第一实施方式的式(a6)相同地、使发光控制晶体管TEL在饱和区域动作的式(d)的范围内选定。因而，本实施方式中也可起到与第一实施方式相同的效果。
VDATA_MAX-VT1+VT2＞VG_ON＞-VEL-VEL_MAX+VT2 (d) 其中，式(d)中的电位VDATA_MAX是按照驱动电流IDR的电流量成为最大的方式选定电流IDATA后、在写入期间PWT所设定的驱动晶体管TDR的栅极的电位(VDATA_MAX＜0)。
另外，本实施方式中，晶体管SW1和发光控制晶体管TEL以相同特性(相同导电型及相同尺寸)接近而形成后，通过相同导通电位VG_ON使晶体管SW1和发光控制晶体管TEL处于导通状态。根据该构成，节点N1的电位(驱动晶体管TDR的漏极电位)在写入期间PWT和发光期间PEL一致。因而，可使写入期间PWT中的电流IDATA的电流量和发光期间PEL中的驱动电流IDR的电流量以高精度保持一致。也就是，能够将发光元件E的光量按照电流IDATA高精度地进行控制。
<E变形例> 以上的各形态中能够附加各种各样的变形。如果对具体的变形形态进行例示，则如下。此外，也可以对以下的各形态进行适当的组合。
(1)变形例1 从第一实施方式至第三实施方式中，也与第四实施方式相同，可以将电源电路20生成的导通电位VG_ON及截止电位VG_OFF作为写入控制电路22生成的选择信号GWT[1]～GWT[m]来利用。根据以上的构成，由于将电源电路20生成的电压的总数削减，所以实现电源电路20的电路规模的缩小及消耗功率的降低。
(2)变形例2 第三及第四实施方式中对像素电路P由P沟道型晶体管构成的情况进行了例示，但也可与第二实施方式同样，将图10或图12的各晶体管适当变更为N沟道型。另外，用于构成像素电路P的所有的晶体管不必为相同导电型。也就是，只要驱动晶体管TDR和发光控制晶体管TEL为相同导电型，晶体管SW1及晶体管SW2的导电型就可任意进行变更。
(3)变形例3 根据如上各形态那样使驱动晶体管TDR在饱和区域动作的结构，可作为用于稳定生成驱动电流IDR的恒定电流源使驱动晶体管TDR动作。但是，由于只要使发光控制晶体管TEL在饱和区域内动作就可起到本发明的期望的效果，至驱动晶体管TDR的动作点位于饱和区域内为止，本发明中并非一定需要。例如，第一实施方式中的式(a5)或第二实施方式中的式(b5)不成立也可。
(4)变形例4 在以上的各形态中作为发光元件E例示了有机发光二极管元件，但是本发明也适用于利用了除此以外的发光元件的各种各样的发光装置。例如，能够将以下各种各样的发光元件适用于本发明例如，包括由无机EL材料构成的发光层的发光元件或发光二极管元件、场致发射(FEFieldEmission)元件、表面导电型电子发射(SESurface-conductionElectron-emitter)元件、弹道电子发射(BSBallistic electron Surfaceemitting)元件。
<F应用例> 接着，对本发明相关的电子机器进行说明。从图15至图17中，图示有将以上例示的发光装置D采用为显示装置后的电子机器的形态。
图15是对采用发光装置D的移动型个人计算机的结构进行表示的立体图。个人计算机2000具备用于显示图像的发光装置D、设置有电压开关2001和键盘2002的主体部2010。发光装置D将有机发光二极管元件用作发光元件E，由此能够显示视场角较宽易于观看的画面。
图16是表示适用有发光装置D的移动电话机的结构的立体图。移动电话机3000具备多个操作按钮3001及滚动按钮3002、和用于显示图像的发光装置D。通过操作滚动按钮3002，可使发光装置D所显示的画面滚动。
图17是表示适用有发光装置D的移动信息终端(PDAPersonalDigital Assistants)的结构的立体图。信息移动终端4000具备多个操作按钮4001及电压开关4002、和用于显示图像的发光装置D。如果操作电源开关4002，则通讯录及日程表的各种信息由发光装置D显示。
另外，作为适用本发明相关的发光装置的电子设备、除了图15到图17所示的设备外，还可举出数码照相机、电视机、摄像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本、电子纸、电子计算器、文字处理器、工作站、电视电话、POS终端、打印机、扫描仪、复印机、视频播放器、具备触摸屏等的设备。另外，本发明相关的发光装置的用途不限定于图像显示。例如，在电子照相方式的图像形成装置中，使用根据在用纸等的记录材料上应当形成的图像来对感光体进行曝光的曝光装置(光头light head)，作为这种曝光装置也可利用本发明的发光装置。
权利要求
1、一种像素电路的驱动方法，用于驱动像素电路，该像素电路包括随着驱动电流的供给而发光的发光元件；和生成驱动电流的驱动晶体管；在从上述驱动晶体管向上述发光元件供给驱动电流的路径上配置有与上述驱动晶体管相同的导电型的发光控制晶体管，
在使上述发光元件发光的发光期间内，设定该发光控制晶体管的栅极电位，使得上述发光控制晶体管在饱和区域处于导通状态。
2、根据权利要求1所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，
上述驱动晶体管和上述发光控制晶体管为P沟道型，
上述驱动晶体管介于第一给电线和上述发光控制晶体管之间，上述发光元件介于上述发光控制晶体管和第二给电线之间，
当以上述第一给电线的电位为基准时的上述第二给电线的电位设为-VEL，上述发光元件的电压降为最大时的该发光元件的两端间的电压在以上述发光控制晶体管侧的电极的电位为基准的状态下设为VEL_MAX，上述发光控制晶体管的阈值电压设为VT2时，其中，-VEL＜0，VEL_MAX＜0，VT2＜0，将上述发光期间的上述发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定为满足
VG_ON＞-VEL-VEL_MAX+VT2。
3、根据权利要求2所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，
当上述驱动电流的电流量为最大时的上述驱动晶体管的栅极-源极间的电压设为VDATA_MAX，上述驱动晶体管的阈值电压设为VT1时，其中，VDATA_MAX＜0，VT1＜0，将上述发光期间的上述发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定为满足
VG_ON＜VDATA_MAX-VT1+VT2。
4、根据权利要求1所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，
上述驱动晶体管和上述发光控制晶体管为N沟道型，
上述发光元件介于第一给电线和上述发光控制晶体管之间，上述驱动晶体管介于上述发光控制晶体管和第二给电线之间，
当上述第二给电线的电位为基准时的上述第一给电线的电位设为VEL，上述发光元件的电压降为最大时的该发光元件的两端间的电压在以上述发光控制晶体管侧的电极的电位为基准的状态下设为VEL_MAX，上述发光控制晶体管的阈值电压设为VT2时，其中，VEL＞0，VEL_MAX＞0，VT2＞0，将上述发光期间的上述发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定为满足
VG_ON＜VEL-VEL_MAX+VT2。
5、根据权利要求4所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，
当上述驱动电流的电流量为最大时的上述驱动晶体管的栅极-源极间的电压设为VDATA_MAX，上述驱动晶体管的阈值电压设为VT1时，其中，VDATA_MAX＞0，VT1＞0，将上述发光期间的上述发光控制晶体管的栅极电位VG_ON设定为满足
VG_ON＞VDATA_MAX-VT1+VT2。
6、根据权利要求1～5中任一项所述的像素电路的驱动方法，其特征在于，
上述像素电路包括写入控制晶体管，配置在从上述驱动晶体管和上述发光控制晶体管之间的节点分叉后的路径上，
上述发光控制晶体管和上述写入控制晶体管在导电型及尺寸上相同，
在先行于上述发光期间的写入期间中，通过将与在上述发光期间内上述发光控制晶体管处于导通状态的电位相等的电位供给到上述写入控制晶体管的栅极，而使该写入控制晶体管处于导通状态，此时，根据流过上述驱动晶体管、上述节点和上述写入控制晶体管的电流，来设定上述驱动晶体管的栅极电位。
7、一种像素电路的驱动电路，用于驱动像素电路，该像素电路包括随着驱动电流的供给而发光的发光元件；和生成驱动电流的驱动晶体管；在从上述驱动晶体管向上述发光元件供给驱动电流的路径上配置有与上述驱动晶体管相同的导电型的发光控制晶体管，
上述像素电路的驱动电路具备发光控制电路，在使上述发光元件发光的发光期间内，设定该发光控制晶体管的栅极电位，使得上述发光控制晶体管在饱和区域处于导通状态。
8、一种发光装置，具备
像素电路，包括随着驱动电流的供给而发光的发光元件、和生成驱动电流的驱动晶体管，在从上述驱动晶体管向上述发光元件供给驱动电流的路径上配置有与上述驱动晶体管相同的导电型的发光控制晶体管；和
发光控制电路，在使上述发光元件发光的发光期间内，设定该发光控制晶体管的栅极电位，使得上述发光控制晶体管在饱和区域中处于导通状态。
9、根据权利要求8所述的发光装置，其特征在于，
上述像素电路包括写入控制晶体管，介于上述驱动晶体管和上述发光控制晶体管之间的节点、和数据线之间，
具备写入控制电路，在先行于上述发光期间的写入期间使上述写入控制晶体管处于导通状态；和数据供给电路，通过在上述写入期间让电流流过上述数据线，来设定上述驱动晶体管的栅极电位，
上述发光控制晶体管和上述写入控制晶体管在导电型及尺寸上相同，
在上述写入期间内上述写入控制电路供给到上述写入控制晶体管的栅极的电位、和在上述发光期间内上述发光控制电路供给到上述发光控制晶体管的栅极的电位相等。
全文摘要
本发明提供一种发光装置、像素电路的驱动方法及驱动电路，其中，发光元件(E)随着驱动电流(IDR)的供给而发光。驱动晶体管(TDR)产生驱动电流(IDR)。发光控制晶体管(TEL)是与驱动晶体管(TDR)相同导电型，配置在从驱动晶体管(TDR)供给发光元件E的驱动电流(IDR)的路径上。在发光元件E进行发光的发光期间(PEL)，通过对栅极供给导通电位(VG_ON)而使发光控制晶体管(TEL)处于导通状态。导通电位(VG_ON)按照发光控制晶体管(TEL)在饱和区域动作的方式设定。从而能够降低发光元件的电特性付与驱动电流的影响。
文档编号G09G3/32GK101101729SQ200710127309
公开日2008年1月9日 申请日期2007年7月2日 优先权日2006年7月3日
发明者野泽俊之 申请人:精工爱普生株式会社
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