JP2006119180A - 電気光学装置、その駆動方法および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 駆動トランジスタのしきい値電圧を補償して、発光素子の発光階調を正確に再現するための技術を提供する。
【解決手段】 プログラミング期間Tprでは、データ信号電圧Vdataに応じた電荷量を容量素子に保持させるために、第1と第2のスイッチングトランジスタをオン状態に設定する。また、プログラミング期間Tprから発光期間Temに切り替わる際は、第1と第2のスイッチングトランジスタをオフ状態に切り換えることによって、容量素子に、駆動トランジスタのしきい値電圧に依存せず、かつ、データ信号の電圧に依存する電荷量を保持させる。
【選択図】 図2
Description
発光素子を含む複数の画素回路がマトリクス状に配列された画素回路マトリクスと、
前記画素回路マトリクスに接続された複数の走査線と、
前記画素回路マトリクスに接続された複数のデータ線と、
前記複数の走査線上に走査信号を出力することによって前記画素回路マトリクスの行を順次選択する走査線駆動回路と、
前記発光素子の発光階調に応じた電圧を有するデータ信号を生成して前記複数のデータ線上に出力するデータ線駆動回路と、
を備え、
各画素回路は、
(i)高位基準電圧と低位基準電圧との間の電流経路上に設けられた発光素子と、
(ii)前記電流経路上において前記発光素子のアノード電極に接続されており、ソース及びドレインを構成する第1及び第2のソース/ドレイン電極と、ゲート電極とを有し、発光階調に応じた電流を前記発光素子に流すための駆動トランジスタと、
(iii)前記駆動トランジスタのゲート電極と前記第1のソース/ドレイン電極との間に接続された容量素子と、
(iv)前記データ線と前記第1のソース/ドレイン電極との間の接続状態を、前記走査信号に応じてオン/オフする第1のスイッチングトランジスタと、
(v)前記駆動トランジスタのゲート電極と前記第2のソース/ドレイン電極との間の接続状態を前記走査信号に応じてオン/オフする第2のスイッチングトランジスタと、
(vi)前記発光素子の電流経路上に設けられ、前記走査信号に応じて前記駆動トランジスタ及び前記発光素子に電流が流れることを許容する第3のスイッチングトランジスタと、を備え、
前記走査線駆動回路は、前記データ信号の電圧に応じた電荷量を前記容量素子に保持させるためのプログラミング期間において前記第1と第2のスイッチングトランジスタをオン状態に設定するとともに、前記プログラミング期間から前記発光素子の発光期間に切り替わる際に前記第1と第2のスイッチングトランジスタをオフ状態に切り換えることによって、前記容量素子に、前記駆動トランジスタのしきい値電圧に依存せず、かつ、前記データ信号の電圧に依存する電荷量を保持させることを特徴とする。
発光素子と容量素子とを含む画素回路と、
前記画素回路に接続されたデータ線と、
前記発光素子の発光階調に応じた電圧を有するデータ信号を生成して前記データ線上に出力するデータ線駆動回路と、
を備え、
前記データ線駆動回路は、
(i)前記画素回路内の容量素子に前記発光素子の発光階調に応じた電荷量を書き込むためのプログラミングを実行するとともに、
(ii)前記プログラミング中における前記発光素子のアノード電圧が発光閾値電圧よりも低くなるように、前記データ信号の電圧を設定する。
A.第1実施例:
B.第2実施例:
C.電子機器への適用例:
D.変形例
図1は、本発明の一実施例としての電気光学装置の構成を概略的に示すブロック図である。この電気光学装置100は、画素領域200と、走査線駆動回路300と、データ線駆動回路400と、制御回路500とを備えている。電気光学装置100は、画素領域200に画像を表示させる画像表示装置である。なお、以下の説明では、図1に示すX方向を行方向とも呼び、Y方向を列方向とも呼ぶものとする。
Vg=Vdata+Vth+kΔVn1 ...(1)
ここで、ΔVn1は駆動トランジスタ244のソース側のノードn1における電圧の変化量であり、(VELA−Vdata)に等しい。VELAは、OLED素子220の発光時のアノード電圧である。
k=Cp/(Ca+Cp) ...(2)
なお、寄生容量Cpの主なものは、駆動トランジスタ244のゲート容量である。
Vg=Vdata+Vth+k(VELA−Vdata)
=(1−k)Vdata+Vth+k・VELA ...(3)
I=0.5β{(Vg−Vs)−Vth}2
=0.5β{((1−k)Vdata+Vth+k・VELA−VELA)−Vth}2
=0.5β{(1−k)Vdata−(1−k)VELA}2 ...(4)
ここで、βは駆動トランジスタ244の利得係数である。
図5は、第2実施例における画素回路210aの構成を示す回路図である。図2に示した画素回路210との大きな差異は、容量素子230と第2のトランジスタ242の位置が入れ替わっている点にある。すなわち、容量素子230は、駆動トランジスタ244のゲートとドレインとの間に接続されている。また、第2のトランジスタ242は、駆動トランジスタ244のゲートとソースとの間に接続されている。この変更に伴って、第1のトランジスタ241の位置も、駆動トランジスタ244のドレイン側に接続されるように変更されている。第3のトランジスタ243aは、pチャネルTFTに変更されている。また、走査線310は1本のみであり、1つの走査信号Scanが3つのトランジスタ241,242,243aのゲートにそれぞれ供給されている。走査線310が1本で済む理由は後述する。なお、第2実施例ではpチャネルTFTを使用するので、アモルファスシリコンではなく、ポリシリコンを用いてトランジスタが形成される。
Vg=Vdata+Vth+kΔVn2 ...(5)
ここで、ΔVn2は駆動トランジスタ244のドレイン側のノードn2における電圧の変化量であり、(VEL−Vdata)に等しい。また、上記(5)式の定数kは、上述した(2)式で与えられる値である。
Vg=Vdata+Vth+k(VEL−Vdata)
=(1−k)Vdata+Vth+k・VEL ...(6)
I=0.5β{(Vg−Vs)−Vth}2
=0.5β{((1−k)Vdata+Vth+k・VEL−VELA)−Vth}2
=0.5β{(1−k)Vdata+k・VEL−VELA}2 ...(7)
上記各実施例において説明した電気光学装置100は、電子機器に適用することができる。図7は、電気光学装置を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの概略構成を示す説明図である。パーソナルコンピュータ800は、表示ユニットとしての電気光学装置100と、本体部830と、電源スイッチ810と、キーボード820とを備えている。この電気光学装置100は、OLED素子220(図2)を用いているので、視野角が広く見やすい表示ユニットとなる。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
図4に示した第1実施例の構成において、第2のトランジスタ242のドレインと第2のノードn2との間に容量素子を追加してもよい。換言すれば、駆動トランジスタ244のゲート/ソース間と、ゲート/ソース間との両方に容量素子を設けるようにしてもよい。この構成には、次のような利点がある。すなわち、図4(D)に示した発光状態において、駆動トランジスタ244のゲート電圧は(Vdata+Vth+kΔVn1)となるものとしたが、プログラミング期間(特に第2の期間Tpr2)が十分に長くない場合には駆動トランジスタ244のゲート電圧がこの値(Vdata+Vth+kΔVn1)に達せず、(Vdata+Vth+α)となる可能性がある。ここで、αはkΔVn1よりも小さな値である。換言すれば、プログラミング期間Tpr2におけるしきい値電圧Vthの補償が十分で無い可能性がある。この場合には、発光期間Temにおいて、駆動トランジスタ244のゲート電圧が低いので、駆動トランジスタ244がオンせず、発光しない可能性も否定できない。これに対して、第2のトランジスタ242のドレインと第2のノードn2との間に容量素子を追加すれば、プログラミング期間Tpr2が短い場合にも、発光期間Tem(図4(D))において駆動トランジスタ244のゲート電圧が十分に上昇するので、駆動トランジスタ244が確実にオンし、OLED20を発光させることが可能である。
上記第1実施例では、画素回路内のトランジスタをアモルファスシリコンで構成し、また、第2実施例ではトランジスタをポリシリコンで構成していたが、本発明は他の半導体材料を用いて画素回路内のトランジスタを構成した場合にも適用可能である。
上記各実施例の特徴の一部のみを備えた画素回路や電気光学装置を構成することも可能である。例えば、本発明の一実施形態として、プログラミング期間中において発光素子が発光しないようにデータ信号電圧Vdataの値を設定する電気光学装置を構成することも可能である。より正確に言えば、この電気光学装置では、プログラミング期間における発光素子のアノード電圧がその発光閾値電圧よりも低くなるように、データ信号電圧Vdataが設定される。このような電気光学装置では、プログラミング期間において、プログラミング対象の画素が発光することを防止できるという利点がある。なお、画素回路はマトリクス状に配列されている必要は無く、任意の配列方法を採用することが可能である。
上記各実施例では、自発光素子としてOLED素子220を用いた電気光学装置100を例に用いて説明したが、他の自発光素子を用いることも可能である。例えば、自発光素子として、無機EL素子、フィールドエミッション素子(FED)、表面電動型エミッション素子(SED)、弾道電子放出素子(BSD)、発光ダイオード(LED)等を用いてもよい。
200...画素領域
210...画素回路
220...OLED素子
220A...アノード電極
220C...カソード電極
230...容量素子
241...第1のトランジスタ
242...第2のトランジスタ
243...第3のトランジスタ
244...第4のトランジスタ(駆動トランジスタ)
300...走査線駆動回路
310...走査線
310a,310b...サブ走査線
400...データ線駆動回路
402...データ線
500...制御回路
800...パーソナルコンピュータ
810...電源スイッチ
820...キーボード
830...本体部
Claims (10)
- 発光素子を含む複数の画素回路がマトリクス状に配列された画素回路マトリクスと、
前記画素回路マトリクスに接続された複数の走査線と、
前記画素回路マトリクスに接続された複数のデータ線と、
前記複数の走査線上に走査信号を出力することによって前記画素回路マトリクスの行を順次選択する走査線駆動回路と、
前記発光素子の発光階調に応じた電圧を有するデータ信号を生成して前記複数のデータ線上に出力するデータ線駆動回路と、
を備え、
各画素回路は、
(i)高位基準電圧と低位基準電圧との間の電流経路上に設けられた発光素子と、
(ii)前記電流経路上において前記発光素子のアノード電極に接続されており、ソース及びドレインを構成する第1及び第2のソース/ドレイン電極と、ゲート電極とを有し、発光階調に応じた電流を前記発光素子に流すための駆動トランジスタと、
(iii)前記駆動トランジスタのゲート電極と前記第1のソース/ドレイン電極との間に接続された容量素子と、
(iv)前記データ線と前記第1のソース/ドレイン電極との間の接続状態を、前記走査信号に応じてオン/オフする第1のスイッチングトランジスタと、
(v)前記駆動トランジスタのゲート電極と前記第2のソース/ドレイン電極との間の接続状態を前記走査信号に応じてオン/オフする第2のスイッチングトランジスタと、
(vi)前記発光素子の電流経路上に設けられ、前記走査信号に応じて前記駆動トランジスタ及び前記発光素子に電流が流れることを許容する第3のスイッチングトランジスタと、を備え、
前記走査線駆動回路は、前記データ信号の電圧に応じた電荷量を前記容量素子に保持させるためのプログラミング期間において前記第1と第2のスイッチングトランジスタをオン状態に設定するとともに、前記プログラミング期間から前記発光素子の発光期間に切り替わる際に前記第1と第2のスイッチングトランジスタをオフ状態に切り換えることによって、前記容量素子に、前記駆動トランジスタのしきい値電圧に依存せず、かつ、前記データ信号の電圧に依存する電荷量を保持させることを特徴とする電気光学装置。 - 請求項1記載の電気光学装置であって、
前記データ線駆動回路は、前記データ信号の電圧を、前記発光素子の発光時における前記アノード電極の電圧よりも低い電圧に設定する、電気光学装置。 - 請求項1又は2記載の電気光学装置であって、
前記データ線駆動回路は、前記プログラミング期間の前に設けられたプリチャージ期間において、前記プログラミング期間中にダイオード接続する前記駆動トランジスタのドレイン側に所定の電圧を印加する、電気光学装置。 - 表示デバイスとして請求項1ないし3のいずれかに記載の電気光学装置を備える電子機器。
- 画素回路マトリクスを備えた電気光学装置の駆動方法であって、
各画素回路は、
(i)高位基準電圧と低位基準電圧との間の電流経路上に設けられた発光素子と、
(ii)前記電流経路上において前記発光素子のアノード電極に接続されており、ソース及びドレインを構成する第1及び第2のソース/ドレイン電極と、ゲート電極とを有し、発光階調に応じた電流を前記発光素子に流すための駆動トランジスタと、
(iii)前記駆動トランジスタのゲート電極と前記第1のソース/ドレイン電極との間に接続された容量素子と、
(iv)データ線と前記第1のソース/ドレイン電極との間の接続状態を、走査信号に応じてオン/オフする第1のスイッチングトランジスタと、
(v)前記駆動トランジスタのゲート電極と前記第2のソース/ドレイン電極との間の接続状態を前記走査信号に応じてオン/オフする第2のスイッチングトランジスタと、
(vi)前記発光素子の電流経路上に設けられ、前記走査信号に応じて前記駆動トランジスタ及び前記発光素子に電流が流れることを許容する第3のスイッチングトランジスタと、を備え、
前記方法は、
(a)前記データ信号の電圧に応じた電荷量を前記容量素子に保持させるためのプログラミング期間において前記第1と第2のスイッチングトランジスタをオン状態に設定する工程と、
(b)前記プログラミング期間から前記発光素子の発光期間に切り替わる際に前記第1と第2のスイッチングトランジスタをオフ状態に切り換えることによって、前記容量素子に、前記駆動トランジスタのしきい値電圧に依存せず、かつ、前記データ信号の電圧に依存する電荷量を保持させる工程と、
を備えることを特徴とする電気光学装置の駆動方法。 - 請求項5記載の方法であって、
前記データ信号の電圧を、前記発光素子の発光時における前記アノード電極の電圧よりも低い電圧に設定する、方法。 - 請求項5又は6記載の方法であって、
前記プログラミング期間の前にプリチャージ期間を設け、前記プリチャージ期間において、前記プログラミング期間中にダイオード接続する前記駆動トランジスタのドレイン側に所定の電圧を印加する、方法。 - 発光素子と容量素子とを含む画素回路と、
前記画素回路に接続されたデータ線と、
前記発光素子の発光階調に応じた電圧を有するデータ信号を生成して前記データ線上に出力するデータ線駆動回路と、
を備え、
前記データ線駆動回路は、
(i)前記画素回路内の容量素子に前記発光素子の発光階調に応じた電荷量を書き込むためのプログラミングを実行するとともに、
(ii)前記プログラミング中における前記発光素子のアノード電圧が発光閾値電圧よりも低くなるように、前記データ信号の電圧を設定する、電気光学装置。 - 表示デバイスとして請求項8記載の電気光学装置を備える電子機器。
- 発光素子と容量素子とを含む画素回路を備えた電気光学装置の駆動方法であって、
前記画素回路にデータ信号を供給することによって、前記画素回路内の容量素子に前記発光素子の発光階調に応じた電荷量を書き込むためのプログラミングを実行するとともに、
前記プログラミング中における前記発光素子のアノード電圧が発光閾値電圧よりも低くなるように、前記データ信号の電圧を設定する、電気光学装置の駆動方法。
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