JP2003323156A - El素子駆動回路及び表示パネル - Google Patents
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Abstract
映像信号を供給する信号供給線へのノイズ混入によるE
L素子の発光動作誤差(変動)を減少させながら、駆動
回路レイアウトの制約を最小限にでき、高画質のEL素
子を使用した表示パネルを実現すること。 【解決手段】 駆動方式として電流設定方式を採用し、
微弱な電流に対して大きな動抵抗特性を有するトランジ
スタ(M5)を、EL素子への注入電流を決定する電圧
設定用のトランジスタ(M2)と電源(VCC)との間
に挿入し、信号供給線(Video)から混入するノイ
ズによるコンデンサー(C)の端子間電圧の変動を抑え
る。
Description
光するエレクトロルミネッセンス素子の駆動回路に関す
るものである。
L素子と言う)は、EL素子を含む画素表示回路をマト
リクス状に複数配置した表示パネル型画像表示システム
(以後表示パネルと言う)等に応用されている。一般に
表示パネルは大面積であり単結晶シリコン基板上に形成
できない為、ガラス基板上に形成された薄膜トランジス
タ(TFT)プロセスで形成される。
定方式と電流設定方式との2つの方式が存在する。
定方式を説明する。図9は従来の電圧設定方式による画
素表示回路の回路図である。
deoは制御パルスP6によってゲート電極が制御され
たMOSトランジスタM15(本明細書中ではMOSト
ランジスタをMの略記号にて表す)のソース電極(M1
5/S)(本明細書中ではMOSトランジスタのソース
電極を/S、ドレイン電極を/D、ゲート電極を/Gの
略記号にて表す)に入力され、M15のドレイン電極
(M15/D)はコンデンサーC2に接続される。コン
デンサーC2の他端は電源VCCに一端が接続されたコ
ンデンサーC1に接続されるとともに、ソース電極が電
源VCCに接続されたM1のゲート電極(M1/G)と
制御パルスP5によってゲートが制御されたM17/S
に接続される。M1/D及びM17/Dはゲートが制御
パルスP4で制御されたM16/Sに接続され、M16
/DはEL素子の電流注入端子に接続され、EL素子の
他端は接地GNDに接続される。
配列され、例えばQVGA(320×240)の場合、
信号供給線Videoは240個の画素表示回路1に引
き回され接続され、制御パルスP4〜P6は320個の
画素表示回路1に引き回され接続される。
イムチャートを使用して説明する。図10(a)〜
(e)は、各々、信号供給線Video、制御パルスP
4、制御パルスP5、制御パルスP6及びM1/Gの電
圧状態を示す。
deoの電圧は一行前の画素表示回路1の発光設定を行
う信号レベルVv(n−1)であり、P4=L、P5=
H、P6=HからM15=OFF、M16=ON、M1
7=OFFであり、M1/Gの電圧は該当画素表示回路
1が前回制御されてコンデンサーC1に充電された電圧
Vd#に保持されており、この電圧Vd#によって決定
される電流がEL素子に注入されEL素子は発光してい
る。
になりM15=ON、M16=OFFになる。続いて信
号供給線Videoを黒レベルVbk(最大電圧)に
し、続いてP5=LにしてM17=ONにする。この時
点においてM1は自己放電状態になり、コンデンサーC
1の電圧は放電されM1/Gの電圧は上昇する。
性は1)式の五極管特性で概略示すことができる。
計数、Vgsはゲート・ソース間電圧、Vthはしきい
値電圧である。
hに近づくとIdsは小さくなるため、M1の自己放電
動作は弱くなる。従ってM1/Gは図10(e)に示す
ようにVthに漸近する。さらにコンデンサーC2は端
子間電圧が(Vcc−Vth−Vbk)になるように放
電される。
M17=OFFになり、続いてP4=LとなるためM1
6=ONになり、続いて信号供給線Videoを所望レ
ベルVv(n)下降させてM1/Gの電圧を2)式で示
される電圧dv(n)だけ下降させる。
ーC1、C2の電気容量を表している。
的に依存しない。dv(n)は1)式のΔVに相当しこ
れによってトランジスタM1は電流をEL素子に注入す
る。
M15=OFFになり、引き続き該当トランジスタM1
は電流をEL素子に注入して発光動作を次回の発光設定
動作まで持続する。時刻t2以降は次行の画素表示回路
1に対して同様な発光設定動作を行う。
定動作においては、一旦M1/GをVth電圧である黒
レベルにリセットしてから設定電圧Vvを入力し、2)
式で示される駆動電流を発生する誤差電圧dv(n)を
M1/Gに設定できる。このため表示パネルの各画素表
示回路1内の各トランジスタM1のTFTプロセスによ
って助長されるVthのバラツキ及び配線抵抗による各
電源VCCの電位変動に影響されること無くEL素子へ
の注入電流を設定できる。
定方式を説明する。図6は従来の電流設定方式による画
素表示回路の回路図である。
信号を信号供給回路によって電流信号に変換した映像信
号電流が入力される。信号供給線Videoはゲートが
制御パルスP2で制御されたM4/Sに接続され、M4
/Dはソース電極が電源VCCに接続されたM2/Dと
ゲートを制御パルスP1で制御されたM3/Sとに接続
される。M2/Gは一端を電源VCCに接続されたコン
デンサーC1とM3/Dとソース電極が電源VCCに接
続されたM1/Gとに接続される。M1/DはEL素子
の電流注入端子に接続され、EL素子の他端は接地GN
Dされる。
ムチャートを使用して説明する。図7(a)〜(d)
は、各々、信号供給線Videoに供給される電流映像
信号、制御パルスP1、制御パルスP2、M1/G電圧
を示す。
deoには一行前の画素表示回路1への設定電流Id
(n−1)になっており、また、P1=H、P2=Lか
らM3=OFF及びM4=OFFになっている。またM
1/Gには前回発光設定動作によって決定された電圧V
d#(n)が電源VCCから与えられており、Vd#
(n)によって決定されるM1からの出力電流が該当E
L素子に注入され発光している。
oは図6の該当画素表示回路1の発光設定をする電流I
d(n)に変化するとともに、P1=L、P2=Hから
M3=ON及びM4=ONに変化する。このため信号供
給線Videoに供給された電流Id(n)はM2に供
給され、M2は1)式を満たすようにM2/G電圧が変
化し、コンデンサーC1が充電され図7(d)の様にこ
こに接続されているM1/Gが電圧Vd#(n)から電
圧Vd(n)になる変化を開始し、時刻t1までに終了
する。
OFFに変化し、コンデンサーC1の充電動作は停止す
るため、M1/Gは電圧Vd(n)のまま保持状態にな
る。
OFFに変化してトランジスタM2への電流供給は無く
なるため、M2/Gに加えられている電圧Vd(n)の
ため発生するM2の出力電流によりM2/Dは急速に電
位上昇し電源VCCになる。このときM2は抵抗動作領
域になりM2の出力電流は無くなりこの状態で安定す
る。このときM1/G電圧は変化が起こらず電圧Vd
(n)のままであり、次回の発光設定動作まで電圧Vd
(n)によって決定されるトランジスタM1からの出力
電流がEL素子に注入されこの条件の発光を持続する。
deoは次行の画素表示回路1を発光設定する設定電流
Id(n+1)に変化するとともに、該当画素表示回路
1においてはP1=H及びP2=Lのまま次回の発光設
定動作まで変化しない。そして次行の画素表示回路1の
発光設定動作が同様に開始される。
示パネルが例えばQVGA(320×240)の場合、
信号供給線Videoは240個の画素表示回路1に引
き回され接続され、制御パルスP1、P2は320個の
画素表示回路1に引き回され接続される。電流設定方式
の場合、各画素表示回路1におけるトランジスタM1と
M2の駆動特性を相対的に確保できた場合、各トランジ
スタの遷移電圧Vth及び1)式における駆動係数kの
絶対値バラツキの影響を受けずに論理的にEL素子への
注入電流を設定できる。各画素表示回路1のトランジス
タM1とM2の駆動特性を相対的に確保することは2つ
のトランジスタが近接して配置されることによってTF
Tプロセスにおいても比較的容易に実現できる。このた
め電流設定方式によれば基本的には小電流から広いDレ
ンジで設定でき、均一化した高品位の画像を表示パネル
に表示できる。
EL素子を駆動する図9に示す電圧駆動方式及び図6に
示す電流駆動方式は以下に示す課題をもっている。
電流Idsは各画素表示回路1において変動する駆動係
数kによって決定されているため、表示パネルの各画素
の発光レベルを均一化することが困難である。そして発
光レベルを均一化するためには難しいTFTプロセスの
改良に依存しなければならない。
GBの発光エネルギーのバランスによるホワイトバラン
ス調整が難しいとともに、ドリフトに敏感であり表示画
像の重要要素であるホワイトバランスを保証するのが難
しい。
保) さらに、画素表示回路1内のM1/GのVthへのリセ
ット動作期間(t0〜t1)は、完全にリセット動作す
るためには長い時間を必要とする。なぜならば、M1/
GがVthに漸近するほどトランジスタM1の自己放電
動作が弱まる為である。このため微小発光領域の発光設
定が難しく、画像の階調性を確保するのが難しく、高画
質表示パネルを実現するのが難しい。
GA表示パネルのサイズが2インチの場合、各色のEL
素子の最大所望注入電流は100nA〜200nA程度
の微小電流であり、またコントラストを確保する為の最
小所望電流は1nA以下の極小電流を必要としており信
号供給線Videoにこの微小電流〜極小電流を供給す
る必要がある。ところで1)式で示されるMOSトラン
ジスタ特性式を変形すると、3)式になる。
素表示回路1のトランジスタM2の動抵抗reは、本発
明者が経験しているTFTプロセスにおいてre(10
0nA)≒1MΩ、re(1nA)≒10MΩと言う非
常に高抵抗になる。
混入) 前述したように信号供給線Videoは多数の画素表示
回路1と引き回されながら接続される為、このような高
抵抗線には外乱ノイズが容易に混入する。前述のように
図7(e)は信号供給線Videoにノイズが混入した
場合のM1/G電圧の様子を示している。
Fなので該当画素表示回路1のM1/Gに信号供給線V
ideoが接続されずノイズ混入は無い。しかし時刻t
0〜t1においてはM3=ON及びM4=ONなのでM
1/Gにはノイズが混入する。このため時刻t1の時M
3=OFFに変化してM1/G電圧が保持状態に移行し
たとき電圧Vd(n)がノイズ混入がないときの所望値
に対して電圧ΔVdの誤差が生じることになる。これに
より、トランジスタM1は所望出力電流からずれた出力
電流をEL素子に注入していまい当然発光量もずれてし
まう。
表示回路1におけるノイズ混入による発光量ずれも異な
るので安定した表示画像が得られない。またノイズ混入
による影響もRGB映像信号が小さい場合に顕著にな
り、さらに画像のS/N悪化をもたらす。
一般に駆動能力の低い(駆動係数kが小さい)TFTプ
ロセスにおいても駆動誤差電圧(Vgs−Vth)は遷
移電圧Vthの1/10程度であり、ノイズ混入による
M1/G電圧の誤差は大きな影響を及ぼすことになる。
このため電流設定方式においては表示パネルを外乱ノイ
ズから隔離する必要があるが、表示パネルの発光面をシ
ールドすることは難しい。
る為、画素表示回路1のトランジスタM2のサイズを大
きくして設定電流Idsを大きくしてM2の動抵抗値r
eを抑えることが考えられるが、3)式より、設定電流
Idsを10倍に増やしてもreは1/√10にしかな
らない。またこの方法では画素サイズが制限された表示
パネル用の画素表示回路1には大きなトランジスタM2
を搭載できず、特に消費電流を抑える必要がある小型表
示パネルでは解決法にならない。
り、これらの課題を解決することが可能となるEL素子
駆動回路、及びそれを備えた表示パネルを提供すること
を目的とするものである。
の第1の発明は、注入電流で発光動作するエレクトロル
ミネッセンス(EL)素子を発光させるEL素子駆動回
路において、EL素子と、第1、第2及び第3のトラン
ジスタと、コンデンサーと、第1、第2及び第3のスイ
ッチと、を少なくとも備え、前記第1トランジスタと第
2トランジスタとは、第1主電極同士及びゲート電極同
士が互いに接続され、前記コンデンサーは、前記第1ト
ランジスタの第1主電極とゲート電極との間に接続さ
れ、前記EL素子は、前記第1トランジスタの第2主電
極に接続され、前記第1スイッチは、前記第2トランジ
スタの第2主電極とゲート電極との間に接続され、前記
第2スイッチは、前記EL素子への注入電流を規定する
信号電流を供給するための信号供給線と前記第2トラン
ジスタの第2主電極との間に接続され、前記第3トラン
ジスタは、第1主電極が電源に接続され、第2主電極が
前記第1トランジスタの第1主電極に接続され、第1主
電極と第2主電極との間の電位差により所定の方向に電
流が流れるようにゲート電極と第1主電極又は第2主電
極とが短絡され、前記第3スイッチは、電源と前記第1
トランジスタの第1主電極との間に接続され、前記第1
スイッチ及び第2スイッチが短絡されているときに前記
第3スイッチを開放させ、第1スイッチ及び第2スイッ
チが開放しているときは前記第3スイッチを短絡させる
ように構成されていることを特徴とするEL素子駆動回
路である。
上記第1の発明のEL素子駆動回路をマトリクス状に複
数接続したことを特徴とする表示パネルである。
EL素子駆動回路が少なくとも画素表示回路と信号供給
回路とを含み、前記画素表示回路は、前記EL素子と、
前記第1及び第2のトランジスタと、前記コンデンサー
と、前記第1、第2及び第3のスイッチと、を含み、さ
らに第4のスイッチを備えた回路であり、前記信号供給
回路は、前記第3のトランジスタを含み、前記画素表示
回路と前記信号供給回路とは、少なくともノイズ抑制線
と前記信号供給線とにより接続され、前記第3トランジ
スタの第2主電極と前記第1トランジスタの第1主電極
とは、前記ノイズ抑制線と前記第4スイッチとを介して
接続され、前記第1スイッチ及び第2スイッチが短絡さ
れているときに前記第3スイッチを開放し前記第4スイ
ッチを短絡し、第1スイッチ及び第2スイッチが開放し
ているときは前記第3スイッチを短絡し前記第4スイッ
チを開放させるように構成されていることをその好まし
い態様として含むものである。
少なくとも、上記画素表示回路と信号供給回路とを備え
る発明に記載のEL素子駆動回路を複数含み、画素表示
回路はマトリクス状に接続され、該マトリクス状に接続
された画素表示回路のうち1ラインに属する画素表示回
路を1組として、各組の画素表示回路を各組毎に1つず
つ配置された信号供給回路のそれぞれに共通に接続した
ことを特徴とする表示パネルである。
EL素子駆動回路の実施形態1を示す回路図である。本
形態においては、電圧として入力された映像信号PIC
を映像電流信号に変換する信号供給回路2と画素表示回
路1とに分かれた構成となっており、本発明における第
1の発明の回路構成が画素表示回路1に含まれた形態と
なっているが、本発明の形態はこれに限られるものでは
ない。
パネルにおいて電流設定方式を使用した場合の構成例を
説明する。
は電流設定方式による表示パネルの全体ブロック図であ
る。図8において、1は画素表示回路、2は信号供給回
路、3はサンプルホールド回路、4は水平(列)走査シ
フトレジスタ、5はパルス発生回路、6は基準電流発生
回路、7は垂直(行)走査シフトレジスタ、8は入力回
路、Videoは信号供給線であり、SKは画素クロッ
ク信号、SPは水平(列)開始信号、VR、VG、VB
はRGB各色の基準電流設定電圧、LKは垂直(行)走
査クロック信号である。
GB各画素ごとに発光設定する為、各サンプルホールド
回路3に入力される。画素クロックSKは入力回路8を
介して1番目の水平(列)シフトレジスタ4に入力され
る。垂直(行)走査クロックLKは入力回路8を介し
て、パルス発生回路5と垂直(行)走査シフトレジスタ
7群の1番目に入力されるとともに信号供給回路2群に
入力される。垂直(行)走査クロックLKはパルス発生
回路5において奇数行/偶数行を識別するために2分周
されてサンプルホールド回路3群に入力される。水平
(列)シフトレジスタ4は図のようにRGB各組に1つ
配置される。水平(列)開始信号SPは入力回路8を介
してパルス発生回路5に入力され、2本の水平(列)開
始信号に変換され水平(列)シフトレジスタ4群に入力
される。
るRGB映像電圧信号に対処する為、2個のサンプルホ
ールド回路を内蔵して、奇数行用の映像信号入力時は1
番目のサンプルホールド回路はサンプル動作して2番目
のサンプルホールド回路がホールド動作し、偶数行用の
映像信号入力時は2番目のサンプルホールド回路はサン
プル動作して1番目のサンプルホールド回路がホールド
動作し、常にRGB映像情報を出力できるようにしてお
く。
像信号PICは各信号供給回路2に入力される。RGB
基準電流設定電圧VR、VG、VBは基準電流発生回路
6に入力され、各色用の基準電流IoR、IoG、Io
Bを発生する為のバイアス電圧VbR、VbG、VbB
を発生して各色の各信号供給回路2群に入力して、基準
電流IoR、IoG、IoBを各信号供給回路2で発生
させる。このように基準電流を各色ごとに設定する理由
は、EL素子の電流発光変換特性がRGB各色で異なる
ことが一般的であることに対処するためである。
れた映像信号PICを、内部で発生した基準電流に関係
する映像電流信号Idに変換して、各垂直(列)の画素
表示回路1群に引き回して接続された信号供給線Vid
eoに供給する。
ある行制御パルスは各行の画素表示回路1群に供給され
る。
回路1が1.5画素ずれたΔ配列をしているのは、特に
QVGA等の低解像度表示パネルにおける色の縦ビート
を削減する為のスクリーン角を形成する為のものであ
る。また図示していないが、入力RGB映像信号は対ノ
イズ性を考慮して基準信号とともに入力するのが一般的
であり、このとき各サンプルホールド回路3では映像信
号と同様に基準信号をサンプルホールドして出力し、映
像信号PICとともに基準信号REFを各信号供給回路
2に入力する。
ンキング信号の機能を持っており、信号供給回路2の出
力電流信号Idが各列の画素表示回路1群内で使用され
ない期間の処理を行う為に信号供給回路2に入力されて
いる。
の説明〕図1において、1は画素表示回路、2は信号供
給回路、Cはコンデンサー、ELはEL素子、M1は第
1トランジスタ、M2は第2トランジスタ、M3は第1
スイッチ、M4は第2スイッチ、M5は第3トランジス
タ、M6は第3スイッチ、Videoは信号供給線、V
CCは電源、GNDは接地、REFは基準信号、PIC
は映像信号である。
ース電極とドレイン電極とのいずれかを夫々示してお
り、以下においては第1主電極がソース電極、第2主電
極がドレイン電極である形態を示す。従って図1の形態
はMOSトランジスタの夫々の極性を適切に設計して配
線した一例を示したものであり、MOSトランジスタの
極性を適宜変更して本発明と同じ機能を有するように構
成しても構わない。この事は、後述の実施の形態2にお
いても同様である。
流設定方式を使用した図6の画素表示回路1に対して使
用されるものと同じものであるが、まず電流変換回路2
について説明する。
Cと基準信号REFとが、ソース電極同士が互いに接続
されたM9/G及びM10/Gに各々入力される。バイ
アス電圧Vbはソース電極が電源VCCに接続されたM
8/Gに入力され、M8/Dから基準電流IoをM9/
S(M10/S)に供給する。M9/Dは接地GNDに
接続され、M10/Dからは基準信号REFに対する映
像信号PICのレベル差と基準電流Ioに関連し変換さ
れた映像電流信号が出力され、図1に示すようにトラン
ジスタM11とM14からなるカレントミラー回路によ
ってM14/Dより発光設定電流信号Idを信号供給線
Videoに出力する。
って制御されたM13/Dに接続され、M13/Sはソ
ースが電源VCCに接続されドレインとゲートが短絡さ
れたトランジスタM12に接続される。制御パルスP3
は垂直(行)走査クロックLKであり、信号供給線Vi
deoに出力される発光設定電流信号Idが接続された
画素表示回路1群に供給されないブランキング期間にお
いてM13=ONになり、トランジスタM12によって
画素表示回路1により決定される信号供給線Video
の近傍電位に規定する。
の画素表示回路1との相違点を説明し、本発明の構成の
特徴を明確にする。即ち、図1の本発明の構成において
は、M1/S、M2/S及びコンデンサーC1が接続さ
れたノードは、電源VCCに直接接続されるのではな
く、ソース電極が電源VCCに接続されゲート電極が制
御パルスP2で制御されたM6/Dに接続されるととも
に、ソース電極が電源VCCに接続されゲート電極とド
レイン電極とが短絡されたトランジスタM5に接続され
る。
説明で明らかとなるように、信号供給線Videoから
混入するノイズによりコンデンサーCに与えられる電位
差が所定の値からずれることを防止することができる。
ムチャートを使用して説明する。図3(a)〜(c)は
Videoから入力される発光設定電流信号、制御パル
スP1、制御パルスP2のレベルを示しており、図7の
タイムチャートと同様である。図3(d)の#1及び#
2はM1/G(M2/G)及びM1/S(M2/G)の
信号を示す。
M4=OFF、M6=ONである為、M2/S(M1/
S)は電源VCCになり、図6の画素表示回路1と同様
に前回電流設定によって電圧Vd#(n)がM1/Gに
与えられ、トランジスタM1からの出力電流によってE
L素子は設定された発光を行っている。
ONに変化し、M6はOFFする為、このとき信号供給
線Videoに供給される設定電流Id(n)がトラン
ジスタM5に供給されることによりM2/Sは1)式を
満たすM5のVgsに向かって電圧降下始めるととも
に、トランジスタM2に設定電流Id(n)が供給され
る為、M2/GはM2/Sからさらに1)式を満たすM
2のVgsに向かって電圧降下始める。そして時刻t1
までにトランジスタM5とM2によるコンデンサーC1
への充電動作を終了し、M2/Sに対するM2/Gの電
圧は図6の画素表示回路1と同様に設定電流をM1に発
生する設定電圧Vd(n)になる。
するが、M2/S(M1/S)電圧に対してM1/G
(M2/G)電圧は設定電圧Vd(n)のままである。
6=ONに変化し、M2/S(M1/S)電圧は電源V
CCに変化するが、M2/S(M1/S)電圧に対して
M1/G(M2/G)電圧はコンデンサーCにより設定
電圧Vd(n)のまま保持され、トランジスタM1の出
力電流がEL素子に供給され次回の発光設定動作が開始
されるまで設定した発光動作を行う。次行の画素表示回
路1の発光設定動作を同様に開始する。
信号供給線Videoへのノイズ混入に対する図1の画
素表示回路1の動作を示すものである。該当表示回路1
はトランジスタM2がONしている期間t0〜t1にお
いて信号供給線Videoへのノイズ混入により、図3
(e)の#1及び#2の様にM2/G及びM2/Sがノ
イズ信号で変動するが、これらは類似した波形となる。
なぜならば、前述したように信号供給線Videoに供
給される設定電流は微小電流〜極小電流である為、トラ
ンジスタM6の動抵抗は1MΩ〜10MΩが想定され、
このような高抵抗においてコンデンサーC1は期間t0
〜t1に比べて短い期間で変動するノイズ信号に対して
電圧保持動作になることによってM2/GとM2/Sの
ノイズ混入による変動N1とN2はほとんど等しくなる
からである。このため信号供給線Videoにノイズ混
入があってもM2/Sに対するM2/Gの電圧は所望電
圧Vd(n)にほとんど等しい設定電圧Vd%(n)と
することができる。このため時刻t1以降のM1/Gに
与えられる設定電圧Vd%(n)は所望設定電圧Vd
(n)にほとんど等しく、したがってトランジスタM1
の出力電流による発光するEL素子はおおよそ所望発光
動作を行うことができる。
ンジスタM3、M4、M5のP型/N型のタイプを限定
しているものではなく、トランジスタM3、M4は制御
パルスP1、P2の極性を変えれば容易に構成できるこ
とは明確である。
駆動回路の実施形態2を示す回路図である。図2におい
て、図1と同じ符号は同じ要素を示している。また、M
7は第4スイッチである。
の形態との、画素表示回路1と信号供給回路2との構成
の差異について説明する。
号供給線Videoの他にノイズ抑制線xxxにより接
続されている。ノイズ抑制線xxxは信号供給線Vid
eoと同様に該当列の画素表示回路1群に引き回され接
続される。
S、M1/S及びコンデンサーC1が接続されたノード
には、ソース電極がノイズ抑制線xxxに接続されゲー
ト電極が制御パルスP2で制御された第4スイッチM7
のドレイン電極が接続される。
タM5は信号供給回路2に含まれている。
を使用して説明する。
M4=OFF、M7=OFFでありM6=ONしている
為、M2/S(M1/S)は電源VCCになり、図6の
画素表示回路1と同様に前回電流設定によって電圧Vd
#(n)がM1/Gに与えられ、トランジスタM1から
の出力電流によってEL素子は設定された発光を行って
いる。
ON及びM6=OFFに変化し、M7=ONとなる為、
このとき信号供給線Videoに供給される設定電流I
d(n)がノイズ抑制線xxxを介して信号供給回路2
内のトランジスタM5に供給される。したがってM2/
S電圧は1)式を満たすM5のVgsに向かって電圧降
下始めるとともに、トランジスタM2に設定電流Id
(n)が供給される為M2/GはM2/Sからさらに
1)式を満たすM2のVgsに向かって電圧降下始め
る。そして時刻t1までにトランジスタM5とM2によ
るコンデンサーC1への充電動作を終了し、M2/Sに
対するM2/Gの電圧は図6の画素表示回路1と同様に
設定電流をM1に発生する設定電圧Vd(n)になる。
=OFFに変化するためノイズ抑制線xxxは該当画素
表示回路1から切り離され、信号供給線Videoに供
給されている設定電流Id(n)によってM2/S電圧
は電圧降下を開始する。しかし設定電流Id(n)は微
小〜極小であるためこの電圧降下は急激なものではな
く、M1/S(M2/S)電圧に対してM1/G(M2
/G)電圧は設定電圧Vd(n)のままである。
=ONに変化して、M1/S(M2/S)の時刻t1か
らの電圧降下は停止してM1/S(M2/S)は急速に
電源VCCになる。この過程においてM1/G(M2/
G)電圧は、コンデンサーCにより電源VCCから設定
電圧Vd(n)のまま保持され、トランジスタM1の出
力電流がEL素子に供給され次回の発光設定動作が開始
されるまで設定した発光動作を行う。そして次行の画素
表示回路1の発光設定動作を同様に開始する。
M2/Sのノイズ混入による変動N1及びN2は、ノイ
ズ抑制線xxxが信号供給線Videoと同様に引き回
されることから実施の形態1の画素表示回路1の動作よ
りもさらに類似した波形となり、より高いノイズ抑制効
果が得られるとともに、期間t0〜t1に比べて長周期
のノイズ変動に対してもM2/Sに対するM2/Gの電
圧を設定電圧にほぼ等しいVd%(n)にできる。この
ため時刻t2以降のM1/Gに与えられる設定電圧Vd
%(n)は所望設定電圧Vd(n)にほとんど等しく、
したがってトランジスタM1の出力電流により発光する
EL素子はおおよそ所望発光動作を行うことができる。
尚、図3(g)は、本形態においても図3(e)に示し
た実施の形態1の形態の効果と同様な効果が得られるこ
とを明示したものである。
におけるトランジスタM3、M4、M7のP型/N型の
タイプを限定してしているものではなく、各トランジス
タのゲート制御パルス信号を適宜入力すれば、容易に構
成できることは明確である。
したようにスペース的な制約は非常に大きい。図2の画
素表示回路1に関してTFTプロセスを想定したレイア
ウト構成の一例を図4に示す。また、その際に使用した
TFTプロセスの構造の概念図を図11に示す。
きるゲート配線層bを設け、そのゲート配線層bの上に
薄い絶縁層であるゲート酸化膜層cを設け、その上にポ
リシリコン層dを設け、その上に第1の配線絶縁層eを
設け、第1の配線絶縁層eの結線個所にスルーホールを
設けておき、その上に第1の配線層fを設け、その上に
比較的厚い第2の配線絶縁層gを設けたあと表面を平滑
化しておき、EL素子の電流注入端子に接続されるノー
ド個所にスルーホールを設けたのち第2の配線層hを該
当EL素子の発光領域に設け、その上にEL発光層iを
設けた後に前面に透明導体(ITO)層jを設ける構成
である。
形成されるトランジスタは、EL素子を駆動するトラン
ジスタM1を示している。
ムゲート方式といいゲート配線層bの配線使用条件に制
約があるがトランジスタ特性に良いとされている。
画素表示回路1のレイアウトにおいては、表示パネルに
おける行配線となる電源VCC、制御パルスP1、P2
はゲート配線層bを使用し、列配線となる信号供給線V
ideo及びノイズ抑制線xxxは第1の配線層fを使
用している。コンデンサーC1はゲート配線層b、ゲー
ト酸化膜層c及びポリシリコン層dで構成している。
尚、図4においてELと記したノードM1/DがEL素
子の電流注入端子への接続パッドであり図4には第2の
配線層h、EL発光層i、透明導体層jは省略してい
る。
したようにΔ配列することは非常に重要である。図5は
図4の画素表示回路1のレイアウトを使用してΔ配列レ
イアウトを実現したものである。
約が大きいが、図2の画素表示回路1におけるノイズ抑
制線xxxの結線される信号供給回路2は、信号供給線
Videoと異なり、何れかの色の信号供給回路2に接
続されれば良いので、列配線への制約が減少できる。例
えば図5においてR色のノイズ抑制線xxxは最も近接
した行のB色の画素表示回路1のノイズ抑制線xxxを
介して接続している。
数=6は図6、図9に示す従来の電流設定方式及び電圧
設定方式の使用トランジスタ数=4に比べて2つ多い。
しかし、電圧設定方式の場合、コンデンサーC2を必要
とし、これはトランジスタより大きくなる。また、従来
の電流設定方式においても対ノイズ性を向上させるため
図6のトランジスタM2を大きくして信号供給線Vid
eoに供給される設定電流を増やす為、トランジスタ数
=4であるこれら2つのEL素子駆動回路にレイアウト
上の優位性はない。
レイアウトにおいては、実用化されている4μルールの
TFTプロセスで列方向が190ppi、行方向は20
0ppiを実現できる。進化の著しいTFTプロセスの
微細化によって列方向も目標である200ppiの実現
性は極めて高い。
回路を使用した場合、従来の電圧設定方式に比べて使用
する回路素子の特性バラツキの影響を受けずにEL素子
の発光動作を行うことができ、従来の電流設定方式に比
べて信号供給線へのノイズ混入によるEL素子の発光動
作誤差(変動)を著しく減少させるとともに、駆動回路
レイアウトの制約を最小限にでき、高画質のEL素子を
使用した表示パネルを実現できる効果がある。
回路図である。
す回路図である。
動作を説明するためのタイムチャートである。
る画素表示回路の回路レイアウトの一例である。
回路を複数Δ配置したタイプの表示パネルの回路レイア
ウトである。
図である。
イムチャートである。
図である。
図である。
タイムチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 注入電流で発光動作するエレクトロルミ
ネッセンス(EL)素子を発光させるEL素子駆動回路
において、 EL素子と、第1、第2及び第3のトランジスタと、コ
ンデンサーと、第1、第2及び第3のスイッチと、を少
なくとも備え、 前記第1トランジスタと第2トランジスタとは、第1主
電極同士及びゲート電極同士が互いに接続され、 前記コンデンサーは、前記第1トランジスタの第1主電
極とゲート電極との間に接続され、 前記EL素子は、前記第1トランジスタの第2主電極に
接続され、 前記第1スイッチは、前記第2トランジスタの第2主電
極とゲート電極との間に接続され、 前記第2スイッチは、前記EL素子への注入電流を規定
する信号電流を供給するための信号供給線と前記第2ト
ランジスタの第2主電極との間に接続され、 前記第3トランジスタは、第1主電極が電源に接続さ
れ、第2主電極が前記第1トランジスタの第1主電極に
接続され、第1主電極と第2主電極との間の電位差によ
り所定の方向に電流が流れるようにゲート電極と第1主
電極又は第2主電極とが短絡され、 前記第3スイッチは、電源と前記第1トランジスタの第
1主電極との間に接続され、 前記第1スイッチ及び第2スイッチが短絡されていると
きに前記第3スイッチを開放させ、第1スイッチ及び第
2スイッチが開放しているときは前記第3スイッチを短
絡させるように構成されていることを特徴とするEL素
子駆動回路。 - 【請求項2】 請求項1に記載のEL素子駆動回路をマ
トリクス状に複数接続したことを特徴とする表示パネ
ル。 - 【請求項3】 請求項1に記載のEL素子駆動回路にお
いて、該EL素子駆動回路が少なくとも画素表示回路と
信号供給回路とを含み、 前記画素表示回路は、前記EL素子と、前記第1及び第
2のトランジスタと、前記コンデンサーと、前記第1、
第2及び第3のスイッチと、を含み、さらに第4のスイ
ッチを備えた回路であり、 前記信号供給回路は、前記第3のトランジスタを含み、 前記画素表示回路と前記信号供給回路とは、少なくとも
ノイズ抑制線と前記信号供給線とにより接続され、 前記第3トランジスタの第2主電極と前記第1トランジ
スタの第1主電極とは、前記ノイズ抑制線と前記第4ス
イッチとを介して接続され、 前記第1スイッチ及び第2スイッチが短絡されていると
きに前記第3スイッチを開放し前記第4スイッチを短絡
し、第1スイッチ及び第2スイッチが開放しているとき
は前記第3スイッチを短絡し前記第4スイッチを開放さ
せるように構成されていることを特徴とするEL素子駆
動回路。 - 【請求項4】 少なくとも請求項3に記載のEL素子駆
動回路を複数含み、画素表示回路はマトリクス状に接続
され、該マトリクス状に接続された画素表示回路のうち
1ラインに属する画素表示回路を1組として、各組の画
素表示回路を各組毎に1つずつ配置された信号供給回路
のそれぞれに共通に接続したことを特徴とする表示パネ
ル。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002132287A JP3997109B2 (ja) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | El素子駆動回路及び表示パネル |
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