화소 회로 및 표시 장치

화상 표시장치, 예를 들면 액정 디스플레이 등에서는, 다수의 액정 화소를 매트릭스상에 늘어놓고, 표시해야 할 화상 정보에 따라 화소마다 입사광의 투과 강도 또는 반사 강도를 제어함으로써 화상을 표시한다. 이것은, 유기 EL소자를 화소에 이용한 유기 EL 디스플레이 등에 있어서도 마찬가지이지만, 액정 화소와 달리 유기 EL 소자는 자(自) 발광 소자이다. 그 때문에, 유기 EL 디스플레이는 액정디스플레이에 비해 화상의 시인(視認)성이 높고, 백 라이트가 불필요하며, 응답 속도가 높다는 등의 이점을 가진다. 또, 각 발광 소자의 휘도 레벨(계조(階調))은 거기에 흐르는 전류치에 의해서 제어 가능하며, 이른바 전류제어형이라고 하는 점에서 액정 디스플레이 등의 전압제어형과는 크게 다르다. 유기 EL 디스플레이에 있어서는, 액정 디스플레이와 같이, 그 구동 방식으로서 단순 매트릭스 방식과 액티브 매트릭스 방식이 있다. 전자는 구조가 단순한 것의, 대형 또는 고해상도의 디스플레이의 실현이 어렵다는 등의 문제가 있기 때문에, 현재는 액티브 매트릭스 방식의 개발이 활발하게 행해지고 있다. 이 방식은, 각 화소 회로 내부의 발광 소자에 흐르는 전류를, 화소 회로 내부에 설치한 능동 소자(일반적으로는 박막 트랜지스터(TFT))에 의해서 제어하는 것이며, 특개 2003-255856호 공보, 특개 2003-271095호 공보, 특개 2004-133240호 공보, 특개 2004-029791호 공보, 특개 2004-093682호 공보에 기재가 있다. 종래의 화소 회로는, 제어 신호를 공급하는 행 모양의 주사선과 영상 신호를 공급하는 열 모양의 신호선이 교차하는 부분에 배치되며, 적어도 샘플링 트랜지스터와 용량부와 드라이브 트랜지스터와 발광 소자를 포함한다. 샘플링 트랜지스터는, 주사선으로부터 공급되는 제어 신호에 따라 도통하여 신호선으로부터 공급된 영상 신호를 샘플링한다. 용량부는, 샘플링된 영상 신호에 따른 입력 전압을 보관 유지한다. 드라이브 트랜지스터는, 용량부에 보관 유지된 입력 전압에 따라 소정의 발광 기간에 출력 전류를 공급한다. 또한 일반적으로, 출력 전류는 드라이브 트랜지스터의 채널 영역의 캐리어 이동도 및 임계 전압(Threshold voltage)에 대해서 의존성을 가진다. 발광 소자는, 드라이브 트랜지스터로부터 공급된 출력 전류에 의해 영상 신호에 따른 휘도로 발광한다. 드라이브 트랜지스터는, 용량부에 보관 유지된 입력 전압을 게이트에 받아서 소스/드레인 간에 출력 전류를 흐르게 하고, 발광 소자에 통전(通電)한다. 일반적으로 발광 소자의 발광 휘도는 통전량에 비례하고 있다. 또한 드라이브 트랜지스터의 출력 전류 공급량은 게이트 전압 즉 용량부에 기입된 입력 전압에 의해서 제어된다. 종래의 화소 회로는, 드라이브 트랜지스터의 게이트에 인가되는 입력 전압을 입력 영상 신호에 따라 변화시킴으로써, 발광 소자에 공급하는 전류량을 제어하고 있다. 여기에서 드라이브 트랜지스터의 동작 특성은 이하의 식 1로 표현된다. Ids＝(1/2)μ(W/L)Cox(Vgs―Vth)2… 식 1 이 트랜지스터 특성 식 1에 있어서, Ids는 소스/드레인 간에 흐르는 드레인 전류를 나타내고 있고, 화소 회로에서는 발광 소자에 공급되는 출력 전류이다. Vgs는 소스를 기준으로서 게이트에 인가되는 게이트 전압을 나타내고 있고, 화소 회로에서는 상술한 입력 전압이다. Vth는 트랜지스터의 임계 전압이다. 또 μ는 트랜지스터의 채널을 구성하는 반도체 박막의 이동도를 나타내고 있다. 그 외 W는 채널 폭을 나타내고, L은 채널 길이를 나타내고, Cox는 게이트 용량을 나타내고 있다. 이 트랜지스터 특성 식 1로부터 분명한 바와 같이, 박막 트랜지스터는 포화 영역에서 동작할 때, 게이트 전압(Vgs)이 임계 전압(Vth)을 넘어서 커지게 되면, 온(on) 상태가 되어 드레인 전류(Ids)가 흐른다. 원리적으로 보면 상기의 트랜지스터 특성 식 1이 나타내는 바와 같이, 게이트 전압(Vgs)이 일정하다면 항상 같은 양의 드레인 전류(Ids)가 발광 소자에 공급된다. 따라서, 화면을 구성하는 각 화소에 모두 동일한 레벨의 영상 신호를 공급하면, 모든 화소가 동일 휘도에서 발광하고, 화면의 균일성(一樣性)(uniformity,유니포미티)을 얻을 수 있을 것이다. 그렇지만 실제로는, 폴리 실리콘 등의 반도체 박막으로 구성된 박막 트랜지스터(TFT)는, 개개의 디바이스 특성에 불균일이 있다. 특히, 임계 전압(Vth)은 일정한 것이 아니라, 각 화소마다 불균일이 있다. 상술의 트랜지스터 특성 식 1로부터 분명한 바와 같이, 각 드라이브 트랜지스터의 임계 전압(Vth)이 흐트러지면, 게이트 전압(Vgs)이 일정해도, 드레인 전류(Ids)에 불균일이 생기고, 화소마다 휘도가 흐트러져 버리기 때문에, 화면의 유니포미티를 파손한다. 종래부터 드라이브 트랜지스터의 임계 전압의 불균일을 캔슬(Cancel)하는 기능을 장착한 화소 회로가 개발되어 있고, 예를 들면 상기의 특개 2004-133240호 공보에 개시가 있다. 그렇지만, 임계 전압의 불균일을 캔슬하는 기능(임계 전압 보정 기능)을 장착한 종래의 화소 회로는 구성이 복잡하고, 화소의 미세화 혹은 고해상도화의 장해로 되어 있다. 또 종래의 임계 전압 보정 기능을 장착한 화소 회로는, 효율적이 아니라 회로설계의 복잡화를 초래하고 있다. 덧붙여서 종래의 임계 전압 보정 기능을 갖춘 화소 회로는, 구성 소자 수가 비교적 많기 때문에 수율(收率)의 저하를 초래하고 있다.