JP2006208745A - Pixel circuit and display device, and driving method therefor - Google Patents
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Description
本発明は、画素毎に配した発光素子を電流駆動する画素回路及びその駆動方法に関する。またこの画素回路をマトリクス状(行列状)に配列した表示装置であって、特に各画素回路内に設けた絶縁ゲート型電界効果トランジスタによって、有機ELなどの発光素子に通電する電流量を制御する、いわゆるアクティブマトリクス型の表示装置及びその駆動方法に関する。 The present invention relates to a pixel circuit that drives a light emitting element arranged for each pixel in a current and a driving method thereof. In addition, the pixel circuit is a display device in which the pixel circuits are arranged in a matrix (matrix), and the amount of current supplied to a light emitting element such as an organic EL is controlled by an insulated gate field effect transistor provided in each pixel circuit. The present invention relates to a so-called active matrix display device and a driving method thereof.
画像表示装置、例えば液晶ディスプレイなどでは、多数の液晶画素をマトリクス状に並べ、表示すべき画像情報に応じて画素毎に入射光の透過強度または反射強度を制御する事によって画像を表示する。これは、有機EL素子を画素に用いた有機ELディスプレイなどにおいても同様であるが、液晶画素と異なり有機EL素子は自発光素子である。その為、有機ELディスプレイは液晶ディスプレイに比べて画像の視認性が高く、バックライトが不要であり、応答速度が高いなどの利点を有する。また、各発光素子の輝度レベル(階調)はそれに流れる電流値によって制御可能であり、いわゆる電流制御型であるという点で液晶ディスプレイなどの電圧制御型とは大きく異なる。 In an image display device such as a liquid crystal display, an image is displayed by arranging a large number of liquid crystal pixels in a matrix and controlling the transmission intensity or reflection intensity of incident light for each pixel in accordance with image information to be displayed. This also applies to an organic EL display using an organic EL element as a pixel, but unlike a liquid crystal pixel, the organic EL element is a self-luminous element. Therefore, the organic EL display has advantages such as higher image visibility than the liquid crystal display, no backlight, and high response speed. Further, the luminance level (gradation) of each light emitting element can be controlled by the value of the current flowing therethrough, and is greatly different from a voltage control type such as a liquid crystal display in that it is a so-called current control type.
有機ELディスプレイにおいては、液晶ディスプレイと同様、その駆動方式として単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とがある。前者は構造が単純であるものの、大型且つ高精細のディスプレイの実現が難しいなどの問題がある為、現在はアクティブマトリクス方式の開発が盛んに行われている。この方式は、各画素回路内部の発光素子に流れる電流を、画素回路内部に設けた能動素子(一般には薄膜トランジスタTFT)によって制御するものであり、以下の特許文献に記載がある。
図15は、従来のアクティブマトリクス方式の有機ELディスプレイを示す模式的なブロック図である。図示するように、この表示装置は、主要部となる画素アレイ1と周辺の回路部とで構成されている。周辺の回路部は電流ドライバー3、ライトスキャナ4、ドライブスキャナ5、補正用スキャナ7などを含んでいる。画素アレイ1は行状の走査線WSと列状の信号線SLと両者の交差する部分にマトリクス状に配列した画素R,G,Bとで構成されている。カラー表示を可能とする為、RGBの三原色画素を用意しているが、これに代えて白黒表示の単色画素を用いる事もある。各画素R,G,Bはそれぞれ画素回路2で構成されている。信号線SLは電流ドライバー3によって駆動され、信号電流が流れるようになっている。走査線WSはライトスキャナ4によって走査される。なお、走査線WSと平行に別の走査線DSお及びAZも配線されている。走査線DSはドライブスキャナ5によって走査される。ドライブスキャナ5は各画素に含まれる発光素子の発光期間を制御するものである。走査線AZは補正用スキャナ7によって走査される。ライトスキャナ4、ドライブスキャナ5及び補正スキャナ7は全体としてスキャナ部を構成しており、1水平期間毎に画素の行を順次走査する。
FIG. 15 is a schematic block diagram showing a conventional active matrix organic EL display. As shown in the figure, this display device is composed of a
図16は、図15に示した画素回路の構成例を示す回路図である。図示するように、画素回路2は4個のトランジスタTr1,Tr4,Tr5,Trdと1個の画素容量Csと1個の発光素子ELとで構成されている。4個のトランジスタはいずれも薄膜トランジスタである。この内、トランジスタTr1,Tr4及びTr5は制御用のスイッチングトランジスタであり、いずれもNチャネル型を用いている。これに対し、トランジスタTrdは発光素子ELを駆動する為の駆動トランジスタであり、Pチャネル型を用いている。また発光素子ELはアノード及びカソードを備えた二端子型の自発光素子であり、例えば有機EL素子を用いる事ができる。
FIG. 16 is a circuit diagram showing a configuration example of the pixel circuit shown in FIG. As shown in the drawing, the
駆動トランジスタTrdのソースSは電源Vccに接続している。ドレインDは発光素子ELのアノード側に位置する。発光素子ELのカソード側は接地されている。駆動トランジスタTrdのゲートGは画素容量Csの一端に接続している。画素容量Csの他端は電源Vccに接続している。 The source S of the drive transistor Trd is connected to the power supply Vcc. The drain D is located on the anode side of the light emitting element EL. The cathode side of the light emitting element EL is grounded. The gate G of the drive transistor Trd is connected to one end of the pixel capacitor Cs. The other end of the pixel capacitor Cs is connected to the power supply Vcc.
スイッチングトランジスタTr1のソース/ドレインは信号線SLと駆動トランジスタTrdのゲートGとの間に接続されている。スイッチングトランジスタTr1のゲートは走査線WSに接続している。スイッチングトランジスタTr4のソース/ドレインは駆動トランジスタTrdのゲートGとドレインDとの間に接続されている。このトランジスタTr4のゲートは走査線AZに接続している。スイッチングトランジスタTr5のソース/ドレインは駆動トランジスタTrdのドレインDと発光素子ELのアノードとの間に接続されている。このトランジスタTr5のゲートは走査線DSに接続されている。 The source / drain of the switching transistor Tr1 is connected between the signal line SL and the gate G of the drive transistor Trd. The gate of the switching transistor Tr1 is connected to the scanning line WS. The source / drain of the switching transistor Tr4 is connected between the gate G and the drain D of the drive transistor Trd. The gate of the transistor Tr4 is connected to the scanning line AZ. The source / drain of the switching transistor Tr5 is connected between the drain D of the driving transistor Trd and the anode of the light emitting element EL. The gate of this transistor Tr5 is connected to the scanning line DS.
駆動トランジスタTrdは飽和領域で動作し、その特性は以下の数式1で表される。
数式1において、Vgsはゲート電圧であり、駆動トランジスタTrdのソースSとゲートGとの間の電圧を表している。Idsはドレイン電流であり、駆動トランジスタTrdのソースSとドレインDとの間を流れて発光素子ELに供給される。Vthは駆動トランジスタTrdの閾電圧を表している。μは同じく駆動トランジスタTrdのキャリア移動度を表している。またkは定数であり、Cox・W/Lで与えられる。ここでCoxは駆動トランジスタTrdのゲート容量、Wはチャネル幅、Lはチャネル長である。定数kはサイズファクタと呼ばれる場合がある。駆動トランジスタTrdは飽和領域で動作する時、上記数式1から明らかなように、ゲート電圧Vgsが閾電圧Vthを越えた時点からドレイン電流Idsが流れ始める。ドレイン電流Idsの大きさはゲート電圧Vgsの2乗に比例して増大する。なお、本明細書では、駆動トランジスタの閾電圧Vthは、駆動トランジスタの閾値電圧の絶対値をとったものとする。ちなみに、Pチャネル型のトランジスタではしきい値電圧は負の値を持つので、その値をそのまま上記数式1に入れてしまうと正しくないことになる。その為、本明細書では絶対値をとり、Vthは正の値にて取り扱うことにする。
In
駆動トランジスタTrdは例えば多結晶シリコン薄膜を活性層とするTFTである。多結晶シリコン薄膜としては、レーザーアニールで結晶化された低温ポリシリコンが多用されている。一般に、低温ポリシリコンTFTはデバイス毎に閾電圧Vthやキャリア移動度μがばらつく傾向にある。換言すると、個々の画素回路2毎に駆動トランジスタTrdのVthやμが異なっている。
The drive transistor Trd is, for example, a TFT having a polycrystalline silicon thin film as an active layer. As the polycrystalline silicon thin film, low-temperature polysilicon crystallized by laser annealing is often used. In general, low-temperature polysilicon TFTs tend to vary in threshold voltage Vth and carrier mobility μ for each device. In other words, Vth and μ of the drive transistor Trd are different for each
画素回路2は大別してサンプリング動作と発光動作を行う。始めのサンプリング動作ではトランジスタTr5をオフする一方トランジスタTr1及びTr4をオンする。この状態で信号線SLを電流ドライバー3で駆動すると、信号電流Isigが電源Vccから駆動トランジスタTrd及びスイッチングトランジスタTr4,Tr1を通って信号線SLに流れる。この時の駆動トランジスタTrdの動作特性は以下の数式2で表される。
信号電流Isigが流れたとき駆動トランジスタTrdのゲートGとソースSとの間に現れるゲート電圧Vgsは、数式2をVgsで解くことによって、以下の数式3の様に表される。
数式3で表されるゲート電圧Vgsは画素容量Csに保持される。この様にして、サンプリング動作では電流ドライバー3によって供給される信号電流Isigのレベルに応じたゲート電圧Vgsが画素容量Csに書き込まれる。簡略的に言うと、信号電流Isigが駆動トランジスタTrdのゲートに書き込まれた事になる。
The gate voltage Vgs expressed by
続いて発光動作では、トランジスタTr1及びTr4がオフする一方、Tr5がオンになる。これにより、駆動トランジスタTrdから駆動電流Idsが発光素子ELに流れ、所定の輝度で発光する事になる。このとき駆動トランジスタTrdに流れる駆動電流Idsは以下の数式4で表される。
数式3で求めたVgsを数式4のVgsに代入して整理すると、結局移動度μ及び閾電圧Vthの項がキャンセルされ、Ids=Isigとなる。したがって駆動トランジスタTrdの移動度μや閾電圧Vthが画素毎にばらついていても、上述の信号電流書き込み動作を行うことで全てキャンセルされ、画面のユニフォーミティを維持する事ができる。
Substituting Vgs obtained by
図16に示した従来の画素回路は駆動トランジスタの移動度μや閾電圧Vthのばらつきに関わらず、信号電流Isigと同じ駆動電流Idsを発光素子ELに供給する事ができるという利点がある。電流ドライバー3は信号電流Isigのレベルを階調制御する事で、発光素子ELの輝度を黒レベルから中間のグレーレベルを通って白レベルまで変化させる事ができる。黒レベルのとき信号電流Isigは微弱となって0に近づく一方、白レベルでは大きな電流値となる。しかしながら、信号線SLの寄生容量は数十pFと比較的大きく、図16に示した従来の構成では、電流値の微弱な黒レベルの信号電流Isigはサンプリング動作に割り当てられた1水平映像期間(1H)内で充分に書き込む事ができないという課題があった。
The conventional pixel circuit shown in FIG. 16 has an advantage that the same drive current Ids as the signal current Isig can be supplied to the light emitting element EL regardless of variations in the mobility μ and the threshold voltage Vth of the drive transistor. The
図17は、この問題を模式的に表したものである。画素アレイ1は画面を構成しており、黒の背景に白のウインドウを表示させた場合である。白いウインドウの下方にグレーの部分が現れている。本来、このグレーの部分は背景に属し、黒色でなければならない。しかしながら、図16に示した従来の画素回路構成では、白いウインドウの下方に位置する画素に黒レベルの信号電流を書き込むことができず、図示のような黒浮きや縦クロストークなどが発生する為、解決すべき課題となっている。
FIG. 17 schematically shows this problem. The
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は黒レベルの信号電流も充分書き込み可能な画素回路及び表示装置とこれらの駆動方法を提供することを目的とする。かかる目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち本発明は、信号電流が流れる信号線と制御信号を供給する走査線とが交差する部分に配され、発光素子と、該発光素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタと、画素容量を備えるとともに該制御信号に応じて動作し該信号電流に基づいて該駆動トランジスタの駆動電流を制御する制御部とからなる画素回路であって、前記制御部は該信号線に流れる信号電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する信号電圧を当該画素回路の内部に配された内部画素容量又は当該画素回路とは別の画素回路に配された外部画素容量の一方にサンプリングする第1サンプリング手段と、該信号電流に前後して該信号線に流れる所定の基準電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する基準電圧を該内部画素容量又は外部画素容量の他方にサンプリングする第2サンプリング手段と、該信号電圧と基準電圧をサンプリングした該内部画素容量と外部画素容量を相互に接続して差分を求め且つ求めた差分を制御電圧として該内部画素容量に保持する差分手段とを含み、前記駆動トランジスタは該内部画素容量に保持された該制御電圧をゲートに受けてソース・ドレイン間に流れる駆動電流を該発光素子に供給して発光を行わせることを特徴とする。 In view of the above-described problems of the conventional technology, an object of the present invention is to provide a pixel circuit and a display device capable of sufficiently writing a black level signal current, and a driving method thereof. In order to achieve this purpose, the following measures were taken. That is, the present invention includes a light emitting element, a driving transistor for supplying a driving current to the light emitting element, and a pixel capacitor, which are arranged at a portion where a signal line through which a signal current flows and a scanning line for supplying a control signal intersect. A pixel circuit that operates in response to the control signal and controls a drive current of the drive transistor based on the signal current, the control unit sending a signal current flowing through the signal line to the drive transistor; A first sampling means for sampling a signal voltage generated at the gate at that time into one of an internal pixel capacitor disposed in the pixel circuit or an external pixel capacitor disposed in a pixel circuit different from the pixel circuit; A predetermined reference current flowing in the signal line before and after the signal current is passed through the driving transistor, and a reference voltage generated at the gate at that time is set to the internal pixel capacitance or the external pixel capacitance. A second sampling means for sampling the signal voltage, and the internal pixel capacity and the external pixel capacity obtained by sampling the signal voltage and the reference voltage are mutually connected to obtain a difference, and the obtained difference is held in the internal pixel capacity as a control voltage. The driving transistor receives the control voltage held in the internal pixel capacitor at the gate and supplies a driving current flowing between the source and drain to the light emitting element to emit light. And
具体的に、前記第1及び第2サンプリング手段が各々サンプリングする信号電圧及び基準電圧は、両者の相対的な差分が小さい時該発光素子の発光量が少なくなり且つ差分が大きい時発光量が多くなる一方、両者の相対的な差分が小さい時でも該信号電流及び基準電流の絶対的なレベルはサンプリングを可能とする様に大きく設定されている。好ましくは、前記制御部は、該駆動トランジスタの閾電圧を検出してこれを追加の画素容量に保持し、且つ該保持された閾電圧を該内部画素容量に保持された該制御電圧に加える補正手段を有しており、該閾電圧の影響を該駆動電流からキャンセルする。又前記制御部は、互いに容量値の等しい内部画素容量及び外部画素容量を用いる。 Specifically, the signal voltage and the reference voltage sampled respectively by the first and second sampling means are such that when the relative difference between them is small, the light emission amount of the light emitting element is small and when the difference is large, the light emission amount is large. On the other hand, even when the relative difference between the two is small, the absolute levels of the signal current and the reference current are set so as to enable sampling. Preferably, the control unit detects a threshold voltage of the driving transistor, holds the threshold voltage in an additional pixel capacitor, and adds the held threshold voltage to the control voltage held in the internal pixel capacitor. Means for canceling the influence of the threshold voltage from the drive current. The control unit uses an internal pixel capacity and an external pixel capacity having the same capacitance value.
本発明は又、画素アレイ部とドライバー部とスキャナ部とからなり、前記画素アレイ部は、列状の信号線と、行状の走査線と、両者の交差する部分に配された行列状の画素回路とからなり、前記ドライバー部は、各信号線に信号電流を流し、前記スキャナ部は、各走査線に制御信号を供給し、各画素回路は、発光素子と、該発光素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタと、画素容量を備えるとともに該制御信号に応じて動作し該信号電流に基づいて該駆動トランジスタの駆動電流を制御する画素内制御部とからなる表示装置であって、前記画素内制御部は、該信号線に流れる信号電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する信号電圧を当該画素回路の内部に配された内部画素容量又は当該画素回路とは別の画素回路に配された外部画素容量の一方にサンプリングする第1サンプリング手段と、該信号電流に前後して該信号線に流れる所定の基準電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する基準電圧を内部画素容量又は外部画素容量の他方にサンプリングする第2サンプリング手段と、該信号電圧と基準電圧をサンプリングした該内部画素容量と外部画素容量を相互に接続して差分を求め且つ求めた差分を制御電圧として該内部画素容量に保持する差分手段とを含み、前記駆動トランジスタは該内部画素容量に保持された該制御電圧をゲートに受けてソース・ドレイン間に流れる駆動電流を該発光素子に供給して発光を行わせることを特徴とする。 The present invention also includes a pixel array section, a driver section, and a scanner section, and the pixel array section includes column-shaped signal lines, row-shaped scanning lines, and matrix-shaped pixels arranged at portions where the two intersect. The driver unit supplies a signal current to each signal line, the scanner unit supplies a control signal to each scanning line, and each pixel circuit supplies a light emitting element and a driving current to the light emitting element. A display device comprising: a drive transistor to be supplied; and an in-pixel control unit that includes a pixel capacitor and operates according to the control signal and controls the drive current of the drive transistor based on the signal current. The control unit distributes a signal current flowing through the signal line to the driving transistor, and a signal voltage generated at the gate at that time is disposed in an internal pixel capacitor disposed in the pixel circuit or in a pixel circuit different from the pixel circuit. A first sampling means for sampling to one of the external pixel capacitors; and a predetermined reference current flowing through the signal line before and after the signal current is passed through the driving transistor, and a reference voltage generated at the gate at that time is used as an internal pixel capacitor or an external pixel. A second sampling means for sampling to the other of the capacitors; and the internal pixel capacitor and the external pixel capacitor that sample the signal voltage and the reference voltage are connected to each other to obtain a difference; And the driving transistor receives the control voltage held in the internal pixel capacitor at the gate and supplies a driving current flowing between the source and the drain to the light emitting element to emit light. It is characterized by.
具体的に、前記第1及び第2サンプリング手段が各々サンプリングする信号電圧及び基準電圧は、両者の相対的な差分が小さい時該発光素子の発光量が少なくなり且つ差分が大きい時発光量が多くなる一方、両者の相対的な差分が小さい時でも該信号電流及び基準電流の絶対的なレベルはサンプリングを可能とする様に大きく設定されている。好ましくは、前記画素内制御部は、該駆動トランジスタの閾電圧を検出してこれを別の画素容量に保持し、且つ該保持された閾電圧を該内部画素容量に保持された該制御電圧に加える補正手段を有しており、該閾電圧の影響を該駆動電流からキャンセルする。又好ましくは前記画素内制御部は、互いに容量値の等しい内部画素容量及び外部画素容量を用いる。 Specifically, the signal voltage and the reference voltage sampled respectively by the first and second sampling means are such that when the relative difference between them is small, the light emission amount of the light emitting element is small and when the difference is large, the light emission amount is large. On the other hand, even when the relative difference between the two is small, the absolute levels of the signal current and the reference current are set so as to enable sampling. Preferably, the intra-pixel control unit detects a threshold voltage of the driving transistor, holds the threshold voltage in another pixel capacitor, and sets the held threshold voltage to the control voltage held in the internal pixel capacitor. Compensation means is provided for canceling the influence of the threshold voltage from the drive current. Preferably, the intra-pixel control unit uses an internal pixel capacitance and an external pixel capacitance having the same capacitance value.
本発明は更に、信号電流が流れる信号線と制御信号を供給する走査線とが交差する部分に配され、発光素子と、該発光素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタと、画素容量を備えるとともに該制御信号に応じて動作し該信号電流に基づいて該駆動トランジスタの駆動電流を制御する制御部とからなる画素回路の駆動方法であって、該信号線に流れる信号電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する信号電圧を当該画素回路の内部に配された内部画素容量又は当該画素回路とは別の画素回路に配された外部画素容量の一方にサンプリングする第1サンプリング手順と、該信号電流に前後して該信号線に流れる所定の基準電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する基準電圧を該内部画素容量又は外部画素容量の他方にサンプリングする第2サンプリング手順と、該信号電圧と基準電圧をサンプリングした該内部画素容量と外部画素容量を相互に接続して差分を求め且つ求めた差分を制御電圧として該内部画素容量に保持する差分手順と、該制御電圧を前記駆動トランジスタのゲートに印加しソース・ドレイン間に流れる駆動電流を該発光素子に供給する発光手順とを行なうことを特徴とする。 The present invention further includes a light emitting element, a driving transistor for supplying a driving current to the light emitting element, and a pixel capacitor, which are arranged at a portion where a signal line through which a signal current flows and a scanning line for supplying a control signal intersect. A pixel circuit driving method comprising: a controller that operates in accordance with the control signal and controls the driving current of the driving transistor based on the signal current, wherein the signal current flowing through the signal line is passed through the driving transistor. A first sampling procedure for sampling a signal voltage generated at the gate into one of an internal pixel capacitor disposed in the pixel circuit or an external pixel capacitor disposed in a pixel circuit different from the pixel circuit; A predetermined reference current flowing in the signal line before and after the current is passed through the drive transistor, and a reference voltage generated at the gate at that time is set in addition to the internal pixel capacitance or the external pixel capacitance. A second sampling procedure for sampling the signal voltage, and the internal pixel capacitance and the external pixel capacitance obtained by sampling the signal voltage and the reference voltage are mutually connected to obtain a difference, and the obtained difference is held in the internal pixel capacitance as a control voltage. A difference procedure and a light emission procedure in which the control voltage is applied to the gate of the drive transistor and a drive current flowing between the source and the drain is supplied to the light emitting element are performed.
加えて本発明は、画素アレイ部とドライバー部とスキャナ部とからなり、前記画素アレイ部は、列状の信号線と、行状の走査線と、両者の交差する部分に配された行列状の画素回路とからなり、前記ドライバー部は各信号線に信号電流を流し、前記スキャナ部は各走査線に制御信号を供給し、各画素回路は、発光素子と、該発光素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタと、画素容量とからなり、該制御信号に応じ該信号電流に基づいて該駆動トランジスタの駆動電流を制御する表示装置の駆動方法であって、該信号線に流れる信号電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する信号電圧を当該画素回路の内部に配された内部画素容量又は当該画素回路とは別の画素回路に配された外部画素容量の一方にサンプリングする第1サンプリング手順と、該信号電流に前後して該信号線に流れる所定の基準電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する基準電圧を該内部画素容量又は外部画素容量の他方にサンプリングする第2サンプリング手順と、該信号電圧と基準電圧をサンプリングした該内部画素容量と外部画素容量を相互に接続して差分を求め且つ求めた差分を制御電圧として該内部画素容量に保持する差分手順と、該制御電圧を前記駆動トランジスタのゲートに印加しソース・ドレイン間に流れる駆動電流を該発光素子に供給する発光手順とを行なうことを特徴とする。 In addition, the present invention includes a pixel array unit, a driver unit, and a scanner unit, and the pixel array unit has a matrix signal line, a row-shaped scanning line, and a matrix-like arrangement arranged at the intersection of the two. The pixel circuit includes a pixel circuit, the driver unit supplies a signal current to each signal line, the scanner unit supplies a control signal to each scanning line, and each pixel circuit supplies a light emitting element and a driving current to the light emitting element. A display device driving method comprising: a driving transistor for driving and a pixel capacitor, wherein the driving current of the driving transistor is controlled based on the signal current according to the control signal, wherein the driving current is supplied to the signal line. A first sub-sample that samples the signal voltage generated at the gate through the transistor at one of the internal pixel capacitor disposed in the pixel circuit or the external pixel capacitor disposed in a pixel circuit different from the pixel circuit. A pulling procedure, and a second sampling for sampling a reference voltage generated at the gate of the predetermined reference current flowing in the signal line before and after the signal current to the other of the internal pixel capacitance or the external pixel capacitance. A difference procedure for obtaining a difference by connecting the internal pixel capacitance and the external pixel capacitance obtained by sampling the signal voltage and the reference voltage, and holding the obtained difference in the internal pixel capacitance as a control voltage; and the control A light emission procedure is performed in which a voltage is applied to the gate of the driving transistor and a driving current flowing between the source and the drain is supplied to the light emitting element.
本発明にかかる表示装置は、電流ドライバー側から信号電流ばかりでなく基準電流も供給している。画素回路は前後して信号電流及び基準電流を一対の容量にサンプリングし、さらに容量キャンセル操作で両者の差分を求めて駆動トランジスタのゲート制御電圧としている。これにより、駆動トランジスタは基準電流に対する信号電流の差分に応じて発光素子を駆動する事ができる。その際、黒レベルの発光輝度では差分が0に近くなり、信号電流が基準電流と略同じになる。この様な状態でも、信号電流及び基準電流の絶対値は信号線の寄生容量に対して充分高く設定する事ができる。したがって、黒レベルの電流でも各画素に充分高速で書き込むことができ、従来問題となっていた黒浮きや縦クロストークを防ぐ事ができる。表示すべき輝度階調に依存することなく、信号電流及び基準電流のレベルを高く設定できるので、黒表示の電流であっても1水平期間内に充分画素に書き込むことができ、輝度が充分沈んだ黒色を表現でき、高いコントラスト特性を得ることが可能である。また、駆動トランジスタの閾電圧や移動度に依存することなく、信号電流と基準電流の差分を求めて発光素子に対する駆動電流を制御する為、駆動トランジスタの特性ばらつきに影響を受けることなく、高いユニフォーミティの画像を表示する事ができる。特に、移動度や閾電圧が大きくばらつく低温ポリシリコンTFTを用いた画素回路で、本発明の効果が大きい。 The display device according to the present invention supplies not only a signal current but also a reference current from the current driver side. The pixel circuit samples the signal current and the reference current into a pair of capacitors before and after, and further obtains the difference between the two by a capacitance canceling operation, which is used as the gate control voltage of the driving transistor. Thereby, the drive transistor can drive the light emitting element according to the difference of the signal current with respect to the reference current. At this time, the difference in the light emission luminance at the black level is close to 0, and the signal current is substantially the same as the reference current. Even in such a state, the absolute values of the signal current and the reference current can be set sufficiently higher than the parasitic capacitance of the signal line. Therefore, even a black level current can be written into each pixel at a sufficiently high speed, and black floating and vertical crosstalk, which have been problems in the past, can be prevented. Since the level of the signal current and the reference current can be set high without depending on the luminance gradation to be displayed, even the black display current can be sufficiently written to the pixels within one horizontal period, and the luminance is sufficiently reduced. It is possible to express black and obtain high contrast characteristics. In addition, since the drive current for the light emitting element is controlled by obtaining the difference between the signal current and the reference current without depending on the threshold voltage or mobility of the drive transistor, a high uniformity is achieved without being affected by variations in the characteristics of the drive transistor. Mitty's image can be displayed. In particular, the effect of the present invention is significant in a pixel circuit using a low-temperature polysilicon TFT whose mobility and threshold voltage vary greatly.
特に本発明では、信号電流及び基準電流を一対の容量にサンプリングする際、当該画素回路の内部に配された内部画素容量と当該画素回路とは別の画素回路に配された外部画素容量を用いている。これにより、各画素回路あたりの容量素子の個数を削減する事ができる。換言すると、1つの画素回路に含まれる画素容量を他の画素回路が利用する事で、容量素子数の削減を果たしている。当然、上述した別の画素回路が信号電流及び基準電流のサンプリングを行う際には、外部画素容量として使われた容量素子が今度は内部画素容量になる。 In particular, in the present invention, when sampling the signal current and the reference current into a pair of capacitors, an internal pixel capacitor disposed in the pixel circuit and an external pixel capacitor disposed in a pixel circuit different from the pixel circuit are used. ing. As a result, the number of capacitive elements per pixel circuit can be reduced. In other words, the pixel capacity included in one pixel circuit is used by another pixel circuit, thereby reducing the number of capacitive elements. Naturally, when the other pixel circuit described above samples the signal current and the reference current, the capacitive element used as the external pixel capacitance is now the internal pixel capacitance.
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。発明の実施形態の説明に進む前に、本発明の背景を明らかにする為、本発明の元になった参考例にかかる画素回路を説明する。図1は、この参考例を示す回路図である。図示するように、画素回路2は列状の信号線SLと行状の走査線WS1,WS2,WS3,AZ,DSとが交差する部分に配されている。信号線SLには図示しない電流ドライバーから信号電流Isigと基準電流Irefが前後して流される。走査線WS1,WS2,WS3,AZ,DSにはそれぞれ対応するスキャナから制御信号WS1,WS2,WS3,AZ,DSを供給する。本明細書では表記を簡略化する為、走査線とこれに対応する制御信号は同じ参照符号を用いてある。なお、図1に示した画素回路は、例えば図15に示した様な表示装置の画素アレイ組み込む事ができる。この場合、走査線WS1,WS2,WS3にはライトスキャナ4からそれぞれ対応する制御信号WS1,WS2,WS3が供給される。また走査線AZには補正用スキャナ7から制御信号AZが供給される。さらに走査線DSにはドライブスキャナ5から制御信号DSが供給される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Before proceeding to the description of the embodiments of the invention, in order to clarify the background of the present invention, a pixel circuit according to a reference example on which the present invention is based will be described. FIG. 1 is a circuit diagram showing this reference example. As shown in the drawing, the
画素回路2は、8個のスイッチングトランジスタTr1ないしTr8と、1個の駆動トランジスタTrdと、3個の画素容量Cs1ないしCs3と、発光素子ELとで構成されている。スイッチングトランジスタTr1ないしTr8は全てNチャネル型の薄膜トランジスタである。駆動トランジスタTrdはPチャネル型の薄膜トランジスタである。発光素子ELはアノード及びカソードを備えた二端子型(ダイオード型)の発光素子であり、例えば有機EL素子を用いる事ができる。なお、上記実施例ではトランジスタTr1〜Tr8は全てNチャネル型としているが、これらは全てPチャネル型もしくはNチャネル型とPチャネル型が混在していても構わない。
The
駆動トランジスタTrdはそのソースSが電源Vccに接続されており、ドレインDがスイッチングトランジスタTr1を介して発光素子ELのアノード側に接続され、そのゲートGは画素容量Cs3の一端に接続されている。駆動トランジスタTrdと発光素子ELの間に介在するスイッチングトランジスタTr1のゲートには、走査線DSから制御信号DSが印加される。駆動トランジスタTrdのゲートGとドレインDとの間にスイッチングトランジスタTr2が接続されている。このトランジスタTr2のゲートは走査線AZに接続されている。 The drive transistor Trd has its source S connected to the power supply Vcc, its drain D connected to the anode side of the light emitting element EL via the switching transistor Tr1, and its gate G connected to one end of the pixel capacitor Cs3. A control signal DS is applied from the scanning line DS to the gate of the switching transistor Tr1 interposed between the drive transistor Trd and the light emitting element EL. A switching transistor Tr2 is connected between the gate G and the drain D of the drive transistor Trd. The gate of the transistor Tr2 is connected to the scanning line AZ.
スイッチングトランジスタTr3のソース/ドレインは信号線SLと画素容量Cs3の他端との間に接続されている。このトランジスタTr3のゲートは走査線WS1に接続している。スイッチングトランジスタTr5は画素容量Cs3の他端と画素容量Cs1の一端との間に接続されている。このスイッチングトランジスタTr5のゲートはトランジスタTr3と同じく走査線WS1に接続されている。画素容量Cs1の他端は電源Vccに接続されている。スイッチングトランジスタTr4は電源Vccと画素容量Cs2の一端との間に接続されている。このスイッチングトランジスタTr4のゲートは走査線WS2に接続している。画素容量Cs2の他端は画素容量Cs3の他端に接続している。スイッチングトランジスタTr6は画素容量Cs1の一端と画素容量Cs2の一端との間に接続されている。このトランジスタTr6のゲートは走査線WS3に接続している。またトランジスタTr7は画素容量Cs1の他端と画素容量Cs2の他端との間に接続されている。このスイッチングトランジスタTr7のゲートは、Tr6と同じく走査線WS3に接続されている。最後にスイッチングトランジスタTr8は駆動トランジスタTrdのドレインDと画素容量Cs3の他端との間に接続されている。このトランジスタTr8のゲートは、スイッチングトランジスタTr3及びTr5と同じく走査線WS1に接続されている。 The source / drain of the switching transistor Tr3 is connected between the signal line SL and the other end of the pixel capacitor Cs3. The gate of the transistor Tr3 is connected to the scanning line WS1. The switching transistor Tr5 is connected between the other end of the pixel capacitor Cs3 and one end of the pixel capacitor Cs1. The gate of the switching transistor Tr5 is connected to the scanning line WS1 like the transistor Tr3. The other end of the pixel capacitor Cs1 is connected to the power supply Vcc. The switching transistor Tr4 is connected between the power supply Vcc and one end of the pixel capacitor Cs2. The gate of the switching transistor Tr4 is connected to the scanning line WS2. The other end of the pixel capacitor Cs2 is connected to the other end of the pixel capacitor Cs3. The switching transistor Tr6 is connected between one end of the pixel capacitor Cs1 and one end of the pixel capacitor Cs2. The gate of the transistor Tr6 is connected to the scanning line WS3. The transistor Tr7 is connected between the other end of the pixel capacitor Cs1 and the other end of the pixel capacitor Cs2. The gate of the switching transistor Tr7 is connected to the scanning line WS3 like Tr6. Finally, the switching transistor Tr8 is connected between the drain D of the driving transistor Trd and the other end of the pixel capacitor Cs3. The gate of the transistor Tr8 is connected to the scanning line WS1 like the switching transistors Tr3 and Tr5.
図2は、図1に示した画素回路2の動作説明に供するタイミングチャートである。時間軸Tに沿って、制御信号DS,AZ,WS1,WS2,WS3の波形変化を表している。同時に信号電流Isigの波形変化も表してある。この信号電流Isigは1水平期間(1H)毎に信号レベルが変化する。また各水平期間内で前半に信号電流Isigが流れた後後半は所定の基準電流Irefに切り替わる。基準電流Irefは固定されているのに対し、信号電流Isigは映像信号に応じて変化する。本表示装置は1フィールドで1画面を画素アレイに書き込む。図2のタイミングチャートでは、1フィールドがタイミングT1から始まるように記載されている。
FIG. 2 is a timing chart for explaining the operation of the
当該フィールドが開始するタイミングT1の前の期間T0で、制御信号DSがハイレベルにある一方残りの制御信号AZ,WS1,WS2,WS3はローレベルにある。制御信号DSがハイレベルなのでスイッチングトランジスタTr1がオンしており、発光素子ELは駆動トランジスタTrdによって駆動されており、発光状態にある。 In a period T0 before the timing T1 when the field starts, the control signal DS is at a high level, while the remaining control signals AZ, WS1, WS2, and WS3 are at a low level. Since the control signal DS is at a high level, the switching transistor Tr1 is turned on, and the light emitting element EL is driven by the drive transistor Trd and is in a light emitting state.
タイミングT1で当該フィールドが開始すると、制御信号AZ及びWS3がローレベルからハイレベルに切り替わる。これにより駆動トランジスタTrdの閾電圧Vthを検出する準備状態に入る。続いてタイミングT2で制御信号DSがハイレベルからローレベルに切り替わり、発光素子ELが発光状態から非発光状態になると共に、駆動トランジスタTrdの閾電圧Vthの検出が行われる。続いてタイミングT3で制御信号AZ及びWS3がローレベルになり、検出された閾電圧が保持固定される。この保持固定されたVthは後の発光段階で駆動トランジスタTrdの閾電圧のばらつきのキャンセルもしくは補正に用いられる。そこで、タイミングT2〜タイミングT3までの期間T2−T3をVth補正期間と呼ぶ場合がある。 When the field starts at timing T1, the control signals AZ and WS3 are switched from the low level to the high level. Thus, a preparation state for detecting the threshold voltage Vth of the drive transistor Trd is entered. Subsequently, at timing T2, the control signal DS is switched from the high level to the low level, the light emitting element EL changes from the light emitting state to the non-light emitting state, and the threshold voltage Vth of the driving transistor Trd is detected. Subsequently, at timing T3, the control signals AZ and WS3 become low level, and the detected threshold voltage is held and fixed. This held and fixed Vth is used for canceling or correcting variations in the threshold voltage of the drive transistor Trd at a later light emission stage. Therefore, a period T2-T3 from timing T2 to timing T3 may be referred to as a Vth correction period.
タイミングT4に進むと制御信号WS1及びWS2がハイレベルに切り替わる。この時信号線SLには信号電流Isigが流れている。この信号電流Isigがサンプリングされて画素回路2に書き込まれる。続いてタイミングT5で制御信号WS2がローレベルに切り替わるとIsigの書き込みが終了する。タイミングT4〜タイミングT5までIsigがサンプリングされる期間をIsig書き込み期間と呼ぶ場合がある。
When the timing T4 is reached, the control signals WS1 and WS2 are switched to a high level. At this time, the signal current Isig flows through the signal line SL. This signal current Isig is sampled and written into the
続いてタイミングT5のあと信号線SLに流れる電流が信号電流IsigからIrefに切り替わると、この基準電流Irefのサンプリングが行われる。タイミングT6で制御信号WS1がローレベルに戻ると、Irefの書き込みが終了する。タイミングT5〜タイミングT6までの期間T5−T6はIref書き込み期間と呼ばれる。 Subsequently, when the current flowing through the signal line SL is switched from the signal current Isig to Iref after the timing T5, the reference current Iref is sampled. When the control signal WS1 returns to the low level at the timing T6, the writing of Iref is completed. A period T5-T6 from timing T5 to timing T6 is called an Iref writing period.
以上の説明から明らかなように、タイミングT4〜T6まで制御信号WS1がハイレベルの間に、Isig書き込みとIref書き込みが順次行われる。制御信号WS1がハイレベルの期間T4−T6は丁度1水平期間(1H)となっている。当該画素回路2に割り当てられた1水平期間1Hで順次Isig及びIrefをサンプリングする事ができる。
As is clear from the above description, Isig writing and Iref writing are sequentially performed while the control signal WS1 is at the high level from timing T4 to T6. The period T4-T6 during which the control signal WS1 is at the high level is exactly one horizontal period (1H). It is possible to sample Isig and Iref sequentially in one
この後タイミングT7で制御信号WS3が立ち上がり、タイミングT8で同じく制御信号WS3が立ち下がる。この制御信号WS3がハイレベルにある期間T7−T8でIsigとIrefの差分が求められる。この差分は画素容量Cs1とCs2のキャンセル動作によって行われる。そこでこの期間T7−T8を容量キャンセル期間と呼ぶ場合がある。 Thereafter, the control signal WS3 rises at timing T7, and the control signal WS3 falls similarly at timing T8. The difference between Isig and Iref is obtained in the period T7-T8 when the control signal WS3 is at the high level. This difference is performed by the cancel operation of the pixel capacitors Cs1 and Cs2. Therefore, this period T7-T8 may be referred to as a capacity cancellation period.
タイミングT9になると、制御信号DSがハイレベルに変ると共に制御信号WS2もハイレベルになる。これにより、画素容量Cs2とCs3が結合されると共に、駆動電流Idsが駆動トランジスタTrdから発光素子ELに供給され、発光動作が行われる。 At timing T9, the control signal DS changes to high level and the control signal WS2 also becomes high level. As a result, the pixel capacitors Cs2 and Cs3 are coupled, and the drive current Ids is supplied from the drive transistor Trd to the light emitting element EL, and the light emission operation is performed.
図3は、図2に示したVth補正期間T2−T3で行われるVthキャンセル動作を示す模式図である。この期間T2−T3で、スイッチングトランジスタTr1、Tr3、Tr4、Tr5、Tr8がオフしている一方、Tr2,Tr6及びTr7がオンしている。この結果画素容量Cs3の一端は駆動トランジスタTrdのゲートに接続する一方、他端はトランジスタTr7を介して電源Vccに接続している。電源Vccから発光素子ELに向かって電流が流れている状態でスイッチTr1をオフすると、電流路が遮断される為トランジスタTr2を介して画素容量Cs3を充電していく。この充電に伴い駆動トランジスタTrdのゲート電位は上昇していく。丁度ゲート電位が駆動トランジスタTrdのVthとなったところで駆動トランジスタTrdがカットオフする。この時点で検出された駆動トランジスタTrdのVthが画素容量Cs3の両端に保持される。この後トランジスタTr2がオフして、画素容量Cs3に保持されたVthが固定される。この様にして保持固定されたVthは後の発光動作で駆動トランジスタTrdの閾電圧のばらつきのキャンセルもしくは補正に用いられる。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a Vth cancel operation performed in the Vth correction period T2-T3 shown in FIG. In this period T2-T3, the switching transistors Tr1, Tr3, Tr4, Tr5, Tr8 are turned off, while Tr2, Tr6, and Tr7 are turned on. As a result, one end of the pixel capacitor Cs3 is connected to the gate of the drive transistor Trd, while the other end is connected to the power supply Vcc via the transistor Tr7. When the switch Tr1 is turned off while a current is flowing from the power source Vcc toward the light emitting element EL, the current path is cut off, so that the pixel capacitor Cs3 is charged through the transistor Tr2. With this charging, the gate potential of the drive transistor Trd rises. The drive transistor Trd is cut off just when the gate potential becomes Vth of the drive transistor Trd. Vth of the drive transistor Trd detected at this time is held at both ends of the pixel capacitor Cs3. Thereafter, the transistor Tr2 is turned off, and Vth held in the pixel capacitor Cs3 is fixed. The Vth held and fixed in this way is used for canceling or correcting variations in the threshold voltage of the drive transistor Trd in a later light emission operation.
図4は、図2のタイミングチャートに示した期間T4−T5で行われるIsig書き込み動作を示す模式図である。この期間では、信号線に信号電流Isigが流れている。また、トランジスタTr1,Tr2,Tr6,Tr7がオフしている一方、トランジスタTr3,Tr4,Tr5,Tr8がオンしている。この結果、信号電流Isigが電源Vccから駆動トランジスタTrd,スイッチングトランジスタTr8,スイッチングトランジスタTr3を通って信号線側に流れる。換言すると、Isigがドレイン電流として駆動トランジスタTrdを流れた事になる。よって、数式1で示したトランジスタの基本特性に従い、ドレイン電流Isigは以下の数式5で表される。
ここで数式5をVgsについて整理すると、以下の数式6が得られる。
ここで図4を参照すると駆動トランジスタTrdのソースとゲートとの間には画素容量Cs2とCs3が直列接続されている。ここで画素容量Cs2の両端に保持された電圧をVcs2とし画素容量Cs3に保持された電圧をVcs3とすると、ゲート電圧Vgs=Vcs2+Vcs3で与えられる。ここで先のVthキャンセル動作により、Vcs3はVthに設定されている。したがってVgs=Vcs2+Vthとなる。この式のVgsに数式6で与えられたVgsを代入してまとめると、画素容量Cs2に保持された電圧Vcs2が以下の数式7により与えられる
上記数式7から明らかなように、画素容量Cs2に保持された電圧Vcs2は信号電流Isigの平方根に比例している。換言すると、期間T4−T5のIsig書き込み動作により、画素容量Cs2に信号電流Isigに対応した電圧Vcs2がサンプリング保持された事になる。 As is clear from Equation 7, the voltage Vcs2 held in the pixel capacitor Cs2 is proportional to the square root of the signal current Isig. In other words, the voltage Vcs2 corresponding to the signal current Isig is sampled and held in the pixel capacitor Cs2 by the Isig writing operation in the period T4-T5.
図5は、図2に示した期間T5−T6で行われるIref書き込み動作を示す模式図である。図4に示したIsig書き込み動作から本図のIrefの書き込み動作に進むと、制御線WS2がローレベルになる結果、トランジスタTr4がオフする。その他のスイッチングトランジスタの状態はそのまま維持されている。したがって、図4と図5を比較すれば明らかなように、画素容量Cs2が画素容量Cs1に切り替わった関係となっている。より具体的には、図4のIsig書き込み動作では、駆動トランジスタTrdのソース/ゲート間には画素容量Cs2及びCs3が直列に接続されていたのに対し、本図のIref書き込み動作では駆動トランジスタTrdのソースとゲートとの間に画素容量Cs1と画素容量Cs3が直列に接続されている。すなわち、回路動作としては単にCs2がCs1に入れ代わっているに過ぎない。このとき信号線には先のIsigに代わってIrefが流れている。より具体的には、基準電流Irefは電源Vccから駆動トランジスタTrdを通り、さらにスイッチングトランジスタTr8及びTr3を介して信号線側に流れる。このとき駆動トランジスタTrdのソースとゲートとの間に生じるゲート電圧Vgsの一部が画素容量Cs1に保持される。この電圧をVcs1とすると、数式7の場合と全く同様にして、以下の数式8のように表される。
ここで数式7と数式8を比較すれば明らかなように、式の左辺がVcs2からVcs1に置き換わる一方、式の右辺はIsigからIrefに置き換わっている。数式8から明らかなように、画素容量Cs1に保持された電圧Vcs1は基準電流Irefの平方根に対応している。換言すると、このIref書き込み動作で、画素容量Cs1に基準電流Irefに対応した電圧がサンプリングされた事になる。 Here, as apparent from a comparison between Expression 7 and Expression 8, the left side of the expression is replaced from Vcs2 to Vcs1, while the right side of the expression is replaced from Isig to Iref. As is apparent from Equation 8, the voltage Vcs1 held in the pixel capacitor Cs1 corresponds to the square root of the reference current Iref. In other words, in this Iref writing operation, a voltage corresponding to the reference current Iref is sampled in the pixel capacitor Cs1.
図6は、図2に示したタイミングチャートの期間T7−T8で行われる容量キャンセル動作を示す模式図である。この動作ではスッチングトランジスタTr3,Tr5及びTr8がオフする一方、Tr6及びTr7がオンする。これにより、画素容量Cs1のマイナス側端子と画素容量Cs2のプラス側端子が接続され、且つ画素容量Cs1のプラス側端子と画素容量Cs2のマイナス側端子が接続される。これにより画素容量Cs1とCs2の容量キャンセルがVcs1とVcs2との間で行われる。つまり、画素容量Cs1に保持された電圧Vcs1と画素容量Cs2に保持された電圧Vcs2の差分が得られ且つこの差分が画素容量Cs2の両端に保持される。ここで画素容量Cs1とCs2の容量が等しい場合、容量キャンセル後の画素容量Cs2に保持された電位Vcs2´は以下の数式9で与えられる。
上記数式9から明らかなように、Vcs2´は信号電流Isigと基準電流Irefとの差分に応じた値となっている。正確には、Isigの平方根とIrefの平方根との差に応じた電圧が画素容量Cs2にVcs2´として保持される事になる。 As is apparent from Equation 9, Vcs2 ′ is a value corresponding to the difference between the signal current Isig and the reference current Iref. Precisely, a voltage corresponding to the difference between the square root of Isig and the square root of Iref is held as Vcs2 ′ in the pixel capacitor Cs2.
図7は、図2に示したタイミングT9以降に行われる発光期間における容量結合及び発光動作を示す模式図である。タイミングT9に至ると、制御信号DSとWS2がハイレベルになる一方、他の制御信号は全てローレベルである。したがってスイッチングトランジスタTr4及びTr1がオン状態になる一方、残りのスイッチングトランジスタTr3,Tr5,Tr6,Tr7,Tr2,Tr8はオフ状態である。Tr4がオンになる為、駆動トランジスタTrdのソースとゲートとの間で画素容量Cs2とCs3が結合される。このとき駆動トランジスタTrdのゲート容量Cgが充分小さいので、画素容量Cs2とCs3はお互いの電荷を保持した状態で結合される。つまり、発光時における駆動トランジスタTrdのゲート電圧VgsはVgs=Vcs3+Vcs2´=Vth+Vcs2´となる。 FIG. 7 is a schematic diagram showing capacitive coupling and light emission operation in a light emission period performed after timing T9 shown in FIG. When the timing T9 is reached, the control signals DS and WS2 become high level, while the other control signals are all at low level. Accordingly, the switching transistors Tr4 and Tr1 are turned on, while the remaining switching transistors Tr3, Tr5, Tr6, Tr7, Tr2, and Tr8 are turned off. Since Tr4 is turned on, the pixel capacitors Cs2 and Cs3 are coupled between the source and gate of the drive transistor Trd. At this time, since the gate capacitance Cg of the drive transistor Trd is sufficiently small, the pixel capacitances Cs2 and Cs3 are coupled in a state in which the mutual charges are held. That is, the gate voltage Vgs of the drive transistor Trd during light emission is Vgs = Vcs3 + Vcs2 ′ = Vth + Vcs2 ′.
この様にして得られたVgsを先の数式1で示したトランジスタの基本特性式に入れると、以下の数式10に示すような駆動電流Idsが得られる。
上記数式10の一段目で、VgsにVth+Vcs2´を代入している。これにより、Vthがキャンセルされ、駆動電流IdsはVcs2´の2乗に比例した形となる。さらに数式10の二段目に示すようにVcs2´に数式9を代入する。このあと分母に現れる移動度μと係数部の移動度μがキャンセルされ、最終的に数式10の三段目で表す形となる。この式から明らかなように、IsigとIrefの電流差分値により駆動電流(発光電流)Idsが決定され、駆動トランジスタのVthや移動度μのばらつきによらないユニフォーミティの高い画質を得る事ができる。さらに本発明の画素回路では黒表示時Isig=Irefに設定する。数式10から明らかなように、Isig=IrefにするとIds=0となり、発光電流はなくなる。この結果完全な黒表示となる。一方黒表示でもIrefの絶対値は充分に高いレベルに設定する事ができ、1水平期間(1H)内で充分に黒信号を書き込む事ができる事になる。これにより、黒浮きや縦クロストークなどの発生を抑制でき、完全に沈んだ黒を表現でき高いコントラスト特性を得る事ができる。
In the first stage of
以上説明したように、図1に示した本発明の第1実施形態にかかる画素回路は、信号電流Isigが流れる信号線SLと、制御信号を供給する走査線WS1,WS2,WS3,AZ,DSとが交差する部分に配されている。この画素回路2は、発光素子ELと、発光素子ELに駆動電流Idsを供給する駆動トランジスタTrdと、制御信号WS1,WS2,WS3,AZ,DSに応じて動作し信号電流Isigに基づいて駆動トランジスタTrdの駆動電流Idsを制御する制御部とで構成されている。この制御部は、第1サンプリング手段と第2サンプリング手段と差分手段とを含んでいる。第1サンプリング手段は、トランジスタTr3,Tr4,Tr8と画素容量Cs2とで構成されており、信号線SLに流れる信号電流Isigを駆動トランジスタTrdに流しその時ゲートGに発生する信号電圧Vcs2を第1の容量Cs2にサンプリングする。第2サンプリング手段はトランジスタTr3,Tr5,Tr8と画素容量Cs1とで構成され、信号電流Isigに前後して信号線SLに流れる所定の基準電流Irefを駆動トランジスタTrdに通しその時ゲートGに発生する基準電圧Vcs1を第2の容量Cs1にサンプリングする。差分手段はトランジスタTr6,Tr7と一対の画素容量Cs1,Cs2で構成されており、信号電圧Vcs2をサンプリングした第1の容量Cs2と基準電圧Vcs1をサンプリングした第2の容量Cs1とを相互に接続して差分Vcs2´を求め、且つ求めた差分Vcs2´を制御電圧として第1または第2の容量の片方であるCs2に保持する。駆動トランジスタTrdは、第1または第2の容量の片方であるCs2に保持された制御電圧Vcs2´をゲートGに受けてソース(S)・ドレイン(D)間に流れる駆動電流Idsを発光素子ELに供給して発光を行わせる。
As described above, the pixel circuit according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 includes the signal line SL through which the signal current Isig flows and the scanning lines WS1, WS2, WS3, AZ, DS that supply control signals. It is arranged at the intersection of and. The
第1及び第2サンプリング手段が各々サンプリングする信号電圧Vcs2及び基準電圧Vcs1は、両者の相対的な差分Vcs2´が小さいとき発光素子ELの発光量が小さくなり且つ差分Vcs2´が大きいとき発光量が多くなる一方、両者の相対的な差分Vcs2´が小さい時でも信号電流Isig及び基準電流Irefの絶対的なレベルはサンプリングを可能とするように大きく設定されている。 The signal voltage Vcs2 and the reference voltage Vcs1 sampled respectively by the first and second sampling means are such that the light emission amount of the light emitting element EL is small when the relative difference Vcs2 ′ between them is small and the light emission amount is large when the difference Vcs2 ′ is large. On the other hand, the absolute levels of the signal current Isig and the reference current Iref are set so as to enable sampling even when the relative difference Vcs2 ′ between them is small.
上述した画素回路2内の制御部は、第1及び第2サンプリング手段と差分手段に加え、補正手段を有している。この補正手段はトランジスタTr1,Tr2,Tr7と画素容量Cs3とで構成されており、前述した差分Vcs2´を求める前に駆動トランジスタTrdの閾電圧Vthを検出してこれを第3の容量Cs3に保持し、その後保持された閾電圧Vthを第1または第2の容量の片方であるCs2に保持された制御電圧Vcs2´に加える。これにより、閾電圧Vthの影響を駆動電流Idsからキャンセルする事ができる。
The control unit in the
上述した参考例にかかる画素回路は、信号電流及び基準電流をサンプリングする為、一対の画素容量Cs1,Cs2を用いている。さらに駆動トランジスタの閾電圧を検出し且つこれを保持する為追加の画素容量Cs3を備えている。したがって、参考例にかかる画素回路は都合3個の画素容量Cs1,Cs2,Cs3を用いている。しかしながら、画素容量は画素内での面積占有率が高い為、レイアウト上様々な制約が生じる。そこで本発明は、上述した参考例を改善して1個の画素あたりに必要な画素容量の個数を削減する事を目的とする。この目的を達成する為、以下に詳述する構成を得た。 The pixel circuit according to the reference example described above uses a pair of pixel capacitors Cs1 and Cs2 in order to sample the signal current and the reference current. Further, an additional pixel capacitor Cs3 is provided to detect and hold the threshold voltage of the driving transistor. Therefore, the pixel circuit according to the reference example uses three pixel capacitors Cs1, Cs2, and Cs3 for convenience. However, since the pixel capacity has a high area occupancy rate within the pixel, various restrictions are imposed on the layout. Therefore, the present invention aims to improve the above-described reference example and reduce the number of pixel capacitors required per pixel. In order to achieve this object, the configuration detailed below was obtained.
図8は、本発明にかかる画素回路の実施形態を示す模式的な回路図である。理解を容易にする為、当該段の画素回路2と次段画素回路2´を並べて表している。なお、理解を容易にする為、図1に示した参考例と対応する部分には対応する参照番号を用いている。当該段の画素回路2は、列状の信号線SLと行状の走査線WS1,WS2,WS3,AZ,DSとが交差する部分に配されている。信号線SLには図示しない電流ドライバーから信号電流Isigと基準電流Irefが前後して流される。走査線WS1,WS2,WS3,AZ,DSにはそれぞれ対応するスキャナから制御信号WS1,WS2,WS3,AZ,DSを供給する。かかる画素回路を例えば図15に示した表示装置の画素アレイに適用した場合、制御信号WS1,WS2,WS3はライトスキャナ4から供給され、制御信号AZは補正用スキャナ7から供給され、制御信号DSはドライブスキャナ5から供給される事になる。
FIG. 8 is a schematic circuit diagram showing an embodiment of a pixel circuit according to the present invention. In order to facilitate understanding, the
次段の画素回路2´も当該段の画素回路2と同様の構成となっている。隣り合う画素回路2,2´は信号線SLと並列に配した一対の接続線CL1,CL2によって相互に接続されている。なお、画素回路2´を構成する素子は、画素回路2を構成する対応素子から区別する為、参照番号に記号´を付けて、詳細な説明の重複を避ける事にする。
The
画素回路2は大きく出力部2Tと入力部2Nに分かれている。出力部2Tは発光素子側に位置する一方、入力部2Nは信号線SL側に位置する。
The
出力部2Tは、駆動トランジスタTrdと、スイッチングトランジスタTr1,Tr2,Tr3,Tr6と、画素容量Cs2と、発光素子ELとで構成されている。駆動トランジスタTrdはPチャネル型であり、スイッチングトランジスタTr1,Tr2,Tr3,Tr6は全てNチャネル型である。但し本発明はこれに限られるものではなく、Pチャネル型とNチャネル型のトランジスタを適宜混在させる事ができる。駆動トランジスタTrdは、そのゲートGが画素容量Cs2の一端に接続している。ソースSは電源Vccに接続している。ドレインDはスイッチングトランジスタTr1を介して発光素子ELに接続している。発光素子ELはアノード及びカソードを備えたダイオード型の有機EL素子である。アノードは駆動トランジスタTrdのドレインD側に接続する一方、カソード側はカソード電位Vcathodeに接地している。スイッチングトランジスタTr1のゲートは走査線DSに接続されている。スイッチングトランジスタTr2は駆動トランジスタTrdのゲートGとドレインDとの間に介在している。トランジスタTr2のゲートは走査線AZに接続している。スイッチングトランジスタTr3は駆動トランジスタTrdのソースSと画素容量Cs2の他端との間に介在している。スイッチングトランジスタTr3のゲートは走査線AZに接続している。残るスイッチングトランジスタTr6は、駆動トランジスタTrdのドレインDと画素容量Cs2の他端との間に介在している。トランジスタTr6のゲートは走査線WS1に接続している。画素容量Cs2の他端は入力部2N側に接続している。次段の画素回路2の出力部2T´も、当該段の画素回路2の出力部2Tと同じ構成である。
The
一方入力部2Nは、6個のスイッチングトランジスタTr4,Tr5,Tr7,Tr8,Tr9,Tr10と1個の画素容量Cs1とで構成されている。スイッチングトランジスタTr10は信号線SLと画素容量Cs2の他端との間に接続されている。スイッチングトランジスタTr10のゲートは走査線WS1に接続している。スイッチングトランジスタTr5と画素容量Cs1とスイッチングトランジスタTr4は、電源Vccと画素容量Cs2の他端との間で直列に接続されている。スイッチングトランジスタTr5のゲートは走査線WS2に接続されている。同様にスイッチングトランジスタTr4のゲートも走査線WS2に接続されている。画素容量Cs1の一端は接続線CL1に接続し、他端は接続線CL2に結線されている。スイッチングトランジスタTr8は当該段と次段を結ぶ接続線CL1に挿入されている。スイッチングトランジスタTr7は同じく当該段と次段を結ぶ接続線CL2に挿入されている。これらのスイッチングトランジスタTr8,Tr7のゲートは走査線WS3に接続している。残るスイッチングトランジスタTr9はスイッチングトランジスタTr10とTr8の間に接続されている。トランジスタTr9のゲートは走査線WS1に接続している。次段の画素回路2´の入力部も同様な構成となっている。
On the other hand, the input section 2N is composed of six switching transistors Tr4, Tr5, Tr7, Tr8, Tr9, Tr10 and one pixel capacitor Cs1. The switching transistor Tr10 is connected between the signal line SL and the other end of the pixel capacitor Cs2. The gate of the switching transistor Tr10 is connected to the scanning line WS1. The switching transistor Tr5, the pixel capacitor Cs1, and the switching transistor Tr4 are connected in series between the power supply Vcc and the other end of the pixel capacitor Cs2. The gate of the switching transistor Tr5 is connected to the scanning line WS2. Similarly, the gate of the switching transistor Tr4 is also connected to the scanning line WS2. One end of the pixel capacitor Cs1 is connected to the connection line CL1, and the other end is connected to the connection line CL2. The switching transistor Tr8 is inserted in a connection line CL1 that connects the stage to the next stage. Similarly, the switching transistor Tr7 is inserted in a connection line CL2 connecting the corresponding stage and the next stage. The gates of these switching transistors Tr8 and Tr7 are connected to the scanning line WS3. The remaining switching transistor Tr9 is connected between the switching transistors Tr10 and Tr8. The gate of the transistor Tr9 is connected to the scanning line WS1. The input unit of the
図9は、図8に示した画素回路2の動作説明に供するタイミングチャートである。時間軸Tに沿って、制御信号DS,AZ,WS1,WS2,WS3の波形変化を表している。同時に信号電流Isigの波形変化も表してある。この信号電流Isigは1水平期間(1H)毎に信号レベルが変化する。また各水平期間内で先に信号電流Isigが流れた後残りは所定の基準電流Irefに切り替わる。基準電流Irefは固定されているのに対し、信号電流Isigは映像信号に応じて変化する。本表示装置は1フィールドで1画面を画素アレイに書き込む。図9のタイミングチャートでは、1フィールドがタイミングT1から始まるように記載されている。タイミングチャートに示した制御信号DS,AZ,WS1,WS2,WS3は、図8に示した画素回路2に割り当てられたものである。説明の都合上、これら当該段に割り当てられた制御信号と並列して、次段の画素回路2´に供給される制御信号WS2´も表してある。
FIG. 9 is a timing chart for explaining the operation of the
当該フィールドが開始するタイミングT1の前の期間T0で、制御信号DS及びWS2,WS2´がハイレベルにある一方残りの制御信号AZ,WS1,WS3はローレベルにある。制御信号DSがハイレベルなのでスイッチングトランジスタTr1がオンしており、発光素子ELは駆動トランジスタTrdによって駆動されており、発光状態にある。また制御信号WS2もハイレベルである為、画素容量Cs1とCs2は電源Vccと駆動トランジスタTrdのゲートGとの間で直列接続された状態になる。 In the period T0 before the timing T1 when the field starts, the control signals DS and WS2 and WS2 ′ are at the high level, while the remaining control signals AZ, WS1 and WS3 are at the low level. Since the control signal DS is at a high level, the switching transistor Tr1 is turned on, and the light emitting element EL is driven by the drive transistor Trd and is in a light emitting state. Since the control signal WS2 is also at a high level, the pixel capacitors Cs1 and Cs2 are connected in series between the power supply Vcc and the gate G of the drive transistor Trd.
タイミングT1で当該フィールドが開始すると、制御信号AZがローレベルからハイレベルに切り替わる。これにより駆動トランジスタTrdの閾電圧Vthを検出する準備状態に入る。続いてタイミングT2で制御信号DS及びWS2がハイレベルからローレベルに切り替わり、発光素子ELが発光状態から非発光状態になると共に、画素容量Cs1がCs2から切り離され、駆動トランジスタTrdの閾電圧Vthの検出が行われる。検出された閾電圧Vthは画素容量Cs2に保持される。続いてタイミングT3で制御信号AZがローレベルになり、検出された閾電圧Vthが画素容量Cs2に保持固定される。この保持固定されたVthは後の発光段階で駆動トランジスタTrdの閾電圧のばらつきのキャンセルもしくは補正に用いられる。そこで、タイミングT2からタイミングT3までの期間T2‐T3をVth補正期間と呼ぶ場合がある。 When the field starts at timing T1, the control signal AZ is switched from the low level to the high level. Thus, a preparation state for detecting the threshold voltage Vth of the drive transistor Trd is entered. Subsequently, at timing T2, the control signals DS and WS2 are switched from the high level to the low level, the light emitting element EL changes from the light emitting state to the non-light emitting state, the pixel capacitor Cs1 is disconnected from Cs2, and the threshold voltage Vth of the driving transistor Trd Detection is performed. The detected threshold voltage Vth is held in the pixel capacitor Cs2. Subsequently, at timing T3, the control signal AZ becomes a low level, and the detected threshold voltage Vth is held and fixed in the pixel capacitor Cs2. This held and fixed Vth is used for canceling or correcting variations in the threshold voltage of the drive transistor Trd at a later light emission stage. Therefore, the period T2-T3 from timing T2 to timing T3 may be referred to as a Vth correction period.
タイミングT4に進むと制御信号WS1及びWS2がハイレベルに切り替わる。このとき信号線SLには信号電流Isigが流れている。この信号電流Isigがサンプリングされて画素容量Cs1に書き込まれる。続いてタイミングT5で制御信号WS2がローレベルに切り替わるとIsigの書き込みが終了する。タイミングT4からタイミングT5までIsigが画素容量Cs1にサンプリングされる期間をIsig書き込み期間T4‐T5と呼ぶ場合がある。 When the timing T4 is reached, the control signals WS1 and WS2 are switched to a high level. At this time, the signal current Isig flows through the signal line SL. This signal current Isig is sampled and written to the pixel capacitor Cs1. Subsequently, when the control signal WS2 is switched to the low level at the timing T5, the Isig writing is completed. A period in which Isig is sampled by the pixel capacitor Cs1 from timing T4 to timing T5 may be referred to as Isig writing period T4-T5.
続いてタイミングT5の後信号線SLに流れる電流が信号電流IsigからIrefに切り替わると、これに合わせて制御信号WS2´がハイレベルになり、基準電流Irefのサンプリングが行われる。制御信号WS2´がハイレベルになると次段の画素容量Cs1´が一対の接続線CL1,CL2に接続される為、基準電流Irefは次段の画素容量Cs1´に書き込まれる事になる。ここで当該段の画素容量Cs1と次段の画素容量Cs1´を区別する為、前者を内部画素容量Cs1と呼び後者を外部画素容量Cs1´と呼ぶ場合がある。タイミングT6で制御信号WS2´がローレベルに戻ると、Irefの書き込みが終了する。タイミングT5を過ぎてタイミングT6までの期間をIref書き込み期間と呼ぶ場合がある。 Subsequently, when the current flowing through the signal line SL after the timing T5 is switched from the signal current Isig to Iref, the control signal WS2 ′ becomes high level in accordance with this, and the reference current Iref is sampled. When the control signal WS2 ′ becomes a high level, the pixel capacitor Cs1 ′ at the next stage is connected to the pair of connection lines CL1 and CL2, and thus the reference current Iref is written into the pixel capacitor Cs1 ′ at the next stage. Here, in order to distinguish between the pixel capacitor Cs1 of the current stage and the pixel capacitor Cs1 ′ of the next stage, the former may be referred to as an internal pixel capacitor Cs1 and the latter may be referred to as an external pixel capacitor Cs1 ′. When the control signal WS2 ′ returns to the low level at the timing T6, the writing of Iref is completed. A period from timing T5 to timing T6 may be referred to as an Iref writing period.
続いてタイミングT7で制御信号WS3が立ち上がり、タイミングT8で同じく制御信号WS3が立ち下がる。この制御信号WS3がハイレベルにある期間T7‐T8で内部画素容量Cs1と外部画素容量Cs1´が逆極性で接続され、サンプリングされたIsigとIrefの差分が求められる。この差分は内部画素容量Cs1と外部画素容量Cs1´のキャンセル動作によって行われる。そこでこの期間T7‐T8を容量キャンセル期間と呼ぶ場合がある。以上の説明から明らかな様に、タイミングT4〜T8まで制御信号WS1,WS2,WS3が次々にハイレベルとなる間にIsig及びIrefの書き込みと容量キャンセルが行われる。この期間T4‐T8は丁度1水平期間(1H)となっている。当該画素回路2に割り当てられた1水平期間1Hで順次Isigのサンプリング、Irefのサンプリング及び両者の差分を求める動作が行われる事になる。なお、内部画素容量Cs1と外部画素容量Cs1´の容量キャンセルによって求められた差分は、内部画素容量Cs1に保持される。
Subsequently, the control signal WS3 rises at timing T7, and the control signal WS3 falls similarly at timing T8. The internal pixel capacitor Cs1 and the external pixel capacitor Cs1 ′ are connected in reverse polarity during a period T7-T8 when the control signal WS3 is at a high level, and the difference between the sampled Isig and Iref is obtained. This difference is performed by the cancel operation of the internal pixel capacitor Cs1 and the external pixel capacitor Cs1 ′. Therefore, this period T7-T8 may be referred to as a capacity cancellation period. As is clear from the above description, the writing of Isig and Iref and the capacity cancellation are performed while the control signals WS1, WS2, and WS3 sequentially become high level from timing T4 to T8. This period T4-T8 is exactly one horizontal period (1H). In one
タイミングT9になると、制御信号DSがハイレベルに変わると共に制御信号WS2もハイレベルになる。これにより、入力部2N側の画素容量Cs1と出力部2T側の画素容量Cs2が結合されると共に、駆動電流Idsが駆動トランジスタTrdから発光素子ELに供給され、発光動作が行われる。
At timing T9, the control signal DS changes to high level and the control signal WS2 also changes to high level. As a result, the pixel capacitor Cs1 on the input unit 2N side and the pixel capacitor Cs2 on the
図10は、図9に示したVth補正期間T2‐T3で行われるVthキャンセル動作を示す模式図である。この期間T2‐T3で、スイッチングトランジスタTr2,Tr3はオンしている一方、残りのスイッチングトランジスタは全てオフしている。この結果画素容量Cs2の一端は駆動トランジスタTrdのゲートに接続する一方、他端はトランジスタTr3を介して電源Vccに接続する。また駆動トランジスタTrdのドレインとゲートはスイッチングトランジスタTr2で直結される。ここで電源Vccから発光素子ELに向かって電流が流れている状態でスイッチトランジスタTr1がオフになるので、電流路が遮断される為トランジスタTr2を介して画素容量Cs2を充電していく。この充電に伴い駆動トランジスタTrdのゲート電位は上昇していく。丁度ゲート電位が駆動トランジスタTrdのVthとなった所で駆動トランジスタTrdがカットオフする。この時点で検出された駆動トランジスタTrdのVthが画素容量Cs2の両端に保持される。この後トランジスタTr2及びTr3がオフして、画素容量Cs2に保持されたVthが固定される。この様にして保持固定されたVthは後の発光動作で駆動トランジスタTrdの閾電圧のばらつきのキャンセルもしくは補正に用いられる。 FIG. 10 is a schematic diagram showing a Vth cancel operation performed in the Vth correction period T2-T3 shown in FIG. During this period T2-T3, the switching transistors Tr2 and Tr3 are on, while the remaining switching transistors are all off. As a result, one end of the pixel capacitor Cs2 is connected to the gate of the drive transistor Trd, while the other end is connected to the power supply Vcc via the transistor Tr3. The drain and gate of the drive transistor Trd are directly connected by the switching transistor Tr2. Here, since the switch transistor Tr1 is turned off in a state where current flows from the power source Vcc toward the light emitting element EL, the current path is cut off, so that the pixel capacitor Cs2 is charged via the transistor Tr2. With this charging, the gate potential of the drive transistor Trd rises. The drive transistor Trd is cut off just when the gate potential becomes Vth of the drive transistor Trd. The Vth of the drive transistor Trd detected at this time is held at both ends of the pixel capacitor Cs2. Thereafter, the transistors Tr2 and Tr3 are turned off, and Vth held in the pixel capacitor Cs2 is fixed. The Vth held and fixed in this way is used for canceling or correcting variations in the threshold voltage of the drive transistor Trd in a later light emission operation.
図11は、図9のタイミングチャートに示した期間T4‐T5で行われるIsig書き込み動作を示す模式図である。この期間では、信号線に信号電流Isigが流れている。またスイッチングトランジスタTr4,Tr5,Tr6,Tr9,Tr10がオンしている一方、トランジスタTr1,Tr2,Tr3,Tr7,Tr8がオフしている。この結果、信号電流Isigが電源Vccから駆動トランジスタTrd,スイッチングトランジスタTr6,Tr10を通って信号線側に流れる。換言すると、Isigがドレイン電流として駆動トランジスタTrdを流れた事になる。この時、スイッチングトランジスタTr4、Tr5がオンしている為画素容量Cs1が電源Vccと画素容量Cs2の他端との間に接続されている。したがって、信号線に流れる信号電流Isigを駆動トランジスタTrdに通した時、ゲートに発生する信号電圧が画素容量Cs1に保持される。この信号電圧Vcs1は前述した数式7と全く同様にして、以下の数式11の様に与えられる。
図12は、図9に示した期間T5‐T6で行われるIref書き込み動作を示す模式図である。図11に示したIsig書き込み動作から本図のIref書き込み動作に進むと、制御線WS2がローレベルになる結果、トランジスタTr4,Tr5がオフする為、画素容量Cs1が回路から切り離される。一方制御信号WS2´がハイレベルになる結果、次段の画素容量Cs1´が一対の接続線CL1,CL2を介して当該段の画素回路2に接続される。したがって、図11と図12を比較すれば明らかなように、内部画素容量Cs1が外部画素容量Cs1´に切り替わった関係となっている。より具体的には、図11のIsig書き込み動作では、駆動トランジスタTrdのソース/ゲート間には画素容量Cs1及びCs2が直列に接続されていたのに対し、本図のIref書き込み動作では駆動トランジスタTrdのソース(電源ラインVcc)とゲートとの間に画素容量Cs1´と画素容量Cs2が直列に接続されている。即ち、回路動作としては単に内部画素容量Cs1が外部画素容量Cs1´に入れ替わっているに過ぎない。このとき信号線には先のIsigに代わってIrefが流れている。より具体的には、基準電流Irefは電源Vccから駆動トランジスタTrdを通り、さらにスイッチングトランジスタTr6及びTr10を介して信号線側に流れる。この時駆動トランジスタTrdのソースとゲートとの間に生じるゲート電圧Vgsの一部が画素容量Cs1´に保持される。この電圧を基準電圧Vcs1´とすると、数式11の場合と全く同様にして、以下の数式12の様に表される。
ここで数式11と数式12を比較すれば明らかなように、式の左辺がVcs1からVcs1´に置き換わる一方、式の右辺はIsigからIrefに置き換わっている。数式12から明らかなように、画素容量Cs1´に保持された電圧Vcs1´は基準電流Irefの平方根に対応している。換言すると、このIref書き込み動作で、外部画素容量Cs1´に基準電流Irefに対応した基準電圧Vcs1´がサンプリングされた事になる。 Here, as apparent from a comparison between Expression 11 and Expression 12, the left side of the expression is changed from Vcs1 to Vcs1 ′, while the right side of the expression is changed from Isig to Iref. As is apparent from Equation 12, the voltage Vcs1 ′ held in the pixel capacitor Cs1 ′ corresponds to the square root of the reference current Iref. In other words, in this Iref write operation, the reference voltage Vcs1 ′ corresponding to the reference current Iref is sampled in the external pixel capacitor Cs1 ′.
図13は、図9に示したタイミングチャートの期間T7‐T8で行われる容量キャンセル動作を示す模式図である。この動作ではスイッチングトランジスタTr7,Tr8がオンする一方、残りのスイッチングトランジスタは全てオフする。これにより、内部画素容量Cs1の−端子側と外部画素容量Cs1´の+側端子が一方の接続線及びトランジスタTr7を介して接続され、且つ内部画素容量Cs1の+側端子と外部画素容量Cs1´の−側端子が他方の接続線及びスイッチングトランジスタTr8を介して接続される。これにより画素容量Cs1とCs´1の容量キャンセルがVcs1とVcs1´との間で行われる。つまり内部画素容量Cs1に保持された信号電圧Vcs1と外部画素容量Cs1´に保持された基準電圧Vcs1´の差分が得られ且つこの差分が制御電圧Vcs1´´として内部画素容量Cs1の両端に保持される。ここで内部画素容量Cs1と外部画素容量Cs1´の容量が等しいので、容量キャンセル後の画素容量Cs1に保持された制御電圧Vcs1´´は以下の数式13で与えられる。
上記数式13から明らかなように、制御電圧Vcs1´´は信号電流Isigと基準電流Irefとの差分に応じた値となっている。正確には、Isigの平方根とIrefの平方根との差に応じた制御電圧が画素容量Cs1にVcs1´´として保持される事になる。 As is clear from the above equation 13, the control voltage Vcs1 ″ is a value corresponding to the difference between the signal current Isig and the reference current Iref. Precisely, a control voltage corresponding to the difference between the square root of Isig and the square root of Iref is held as Vcs1 ″ in the pixel capacitor Cs1.
図14は、図9に示したタイミングT9以降に行われる発光期間における容量結合及び発光動作を示す模式図である。タイミングT9に至ると、制御信号DSとWS2がハイレベルになる一方、他の制御信号は全てローレベルである。したがってスイッチングトランジスタTr1,Tr4,Tr5がオン状態になる一方、残りのスイッチングトランジスタは全てオフ状態である。トランジスタTr4,Tr5がオンになる為、駆動トランジスタTrdのソース(電源ラインVcc)とゲートとの間で画素容量Cs1とCs2が結合される。この時駆動トランジスタTrdのゲート容量Cgが充分小さいので、画素容量Cs1とCs2はお互いの電荷を保持した状態で結合される。つまり、発光時における駆動トランジスタTrdのゲート電圧Vgsは画素容量Cs1に保持された制御電圧Vcs1´´と画素容量Cs2に保持された閾電圧Vthの和となり、Vgs=Vcs1´´+Vthで与えられる。 FIG. 14 is a schematic diagram showing capacitive coupling and light emission operation in a light emission period performed after timing T9 shown in FIG. When the timing T9 is reached, the control signals DS and WS2 become high level, while the other control signals are all at low level. Accordingly, the switching transistors Tr1, Tr4, Tr5 are turned on, while the remaining switching transistors are all turned off. Since the transistors Tr4 and Tr5 are turned on, the pixel capacitors Cs1 and Cs2 are coupled between the source (power supply line Vcc) and the gate of the drive transistor Trd. At this time, since the gate capacitance Cg of the drive transistor Trd is sufficiently small, the pixel capacitances Cs1 and Cs2 are coupled in a state in which the mutual charges are held. That is, the gate voltage Vgs of the drive transistor Trd during light emission is the sum of the control voltage Vcs1 ″ held in the pixel capacitor Cs1 and the threshold voltage Vth held in the pixel capacitor Cs2, and is given by Vgs = Vcs1 ″ + Vth.
この様にして得られたVgsを先の数式1で示したトランジスタの基本特性式に入れると、以下の数式14に示すような駆動電流Idsが得られる。
以上説明したように、本発明にかかる画素回路は、信号電流Isigが流れる信号線SLと、制御信号を供給する走査線WS1,WS2,WS3,AZ,DSとが交差する部分に配されている。この画素回路2は、発光素子ELと、発光素子ELに駆動電流Idsを供給する駆動トランジスタTrdと、画素容量Cs1を備えると共に制御信号WS1,WS2,WS3,AZ,DSに応じて動作し信号電流Isigに基づいて駆動トランジスタTrdの駆動電流Idsを制御する制御部とで構成されている。この制御部は、第1サンプリング手段と第2サンプリング手段と差分手段とを含んでいる。第1サンプリング手段はスイッチングトランジスタTr6,Tr5,Tr4,Tr9,Tr10で構成されており、信号線SLに流れる信号電流Isigを駆動トランジスタTrdに通しその時ゲートに発生する信号電圧Vcs1を当該画素回路2の内部に配された内部画素容量Cs1または当該画素回路2とは別の画素回路2´に配された外部画素容量Cs1´の一方にサンプリングする。上述の実施形態では、サンプリングされた信号電圧Vcs1は内部画素容量Cs1に保持されている。第2サンプリング手段はスイッチングトランジスタTr6,Tr9,Tr10で構成されており、信号電流Isigに前後して信号線SLに流れる所定の基準電流Irefを駆動トランジスタTrdに通しその時ゲートに発生する基準電圧Vcs1´を内部画素容量Cs1または外部画素容量Cs´の他方にサンプリングする。上述の実施形態では、基準電圧Vcs1´は外部画素容量Cs1´にサンプリングされる。なお、上述の実施形態ではIsig,Irefの順にサンプリングを行ったが、本発明はこれに限られるものではなくIref,Isigの順にサンプリングを行うことも可能である。差分手段はトランジスタTr7,Tr8からなり、信号電圧Vcs1と基準電圧Vcs1´をサンプリングした内部画素容量Cs1とCs1´を相互に接続して差分を求め且つ求めた差分を制御電圧Vcs1´´として内部画素容量Cs1に保持する、駆動トランジスタTrは内部画素容量Cs1に保持された制御電圧Vcs1´´をゲートに受けてソース・ドレイン間に流れる駆動電流Idsを発光素子ELに供給して発光を行わせる。画素回路2の制御部はさらにスイッチングトランジスタTr2,Tr3からなる補正手段を備えており、駆動トランジスタTrdの閾電圧Vthを検出してこれを追加の画素容量Cs2に保持し、且つ保持された閾電圧Vthを内部画素容量Cs1に保持された制御電圧Vcs1´´に加える。これにより、閾電圧Vthの影響を駆動電流Idsからキャンセルする事ができる。
As described above, the pixel circuit according to the present invention is arranged at the intersection of the signal line SL through which the signal current Isig flows and the scanning lines WS1, WS2, WS3, AZ, DS that supply the control signal. . The
1・・・画素アレイ、2・・・画素回路、3・・・電流ドライバー、4・・・ライトスキャナ、5・・・ドライブスキャナ、7・・・補正用スキャナ、Trd・・・駆動トランジスタ、Tr1・・・スイッチングトランジスタ、Tr2・・・スイッチングトランジスタ、Tr3・・・スイッチングトランジスタ、Tr4・・・スイッチングトランジスタ、Tr5・・・スイッチングトランジスタ、Tr6・・・スイッチングトランジスタ、Tr7・・・スイッチングトランジスタ、Tr8・・・スイッチングトランジスタ、Tr9・・・スイッチングトランジスタ、Tr10・・・スイッチングトランジスタ、EL・・・発光素子、Cs1・・・画素容量、Cs2・・・画素容量、Cs3・・・画素容量
DESCRIPTION OF
Claims (10)
発光素子と、該発光素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタと、画素容量を備えるとともに該制御信号に応じて動作し該信号電流に基づいて該駆動トランジスタの駆動電流を制御する制御部とからなる画素回路であって、
前記制御部は該信号線に流れる信号電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する信号電圧を当該画素回路の内部に配された内部画素容量又は当該画素回路とは別の画素回路に配された外部画素容量の一方にサンプリングする第1サンプリング手段と、
該信号電流に前後して該信号線に流れる所定の基準電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する基準電圧を該内部画素容量又は外部画素容量の他方にサンプリングする第2サンプリング手段と、
該信号電圧と基準電圧をサンプリングした該内部画素容量と外部画素容量を相互に接続して差分を求め且つ求めた差分を制御電圧として該内部画素容量に保持する差分手段とを含み、
前記駆動トランジスタは該内部画素容量に保持された該制御電圧をゲートに受けてソース・ドレイン間に流れる駆動電流を該発光素子に供給して発光を行わせることを特徴とする画素回路。 The signal line through which the signal current flows and the scanning line that supplies the control signal are arranged at the intersection,
A light-emitting element; a drive transistor that supplies a drive current to the light-emitting element; and a control unit that includes a pixel capacitor and operates in accordance with the control signal and controls the drive current of the drive transistor based on the signal current A pixel circuit,
The control unit passes a signal current flowing through the signal line through the drive transistor, and a signal voltage generated at the gate at that time is disposed in an internal pixel capacitor disposed in the pixel circuit or in a pixel circuit different from the pixel circuit. First sampling means for sampling to one of the external pixel capacitors;
A second sampling means for passing a predetermined reference current flowing in the signal line before and after the signal current through the driving transistor and sampling a reference voltage generated at the gate at that time to the other of the internal pixel capacitance or the external pixel capacitance;
A difference means for connecting the internal pixel capacity and the external pixel capacity obtained by sampling the signal voltage and the reference voltage to obtain a difference and holding the obtained difference in the internal pixel capacity as a control voltage;
The pixel circuit characterized in that the driving transistor receives the control voltage held in the internal pixel capacitor at a gate and supplies a driving current flowing between a source and a drain to the light emitting element to emit light.
前記画素アレイ部は、列状の信号線と、行状の走査線と、両者の交差する部分に配された行列状の画素回路とからなり、
前記ドライバー部は、各信号線に信号電流を流し、
前記スキャナ部は、各走査線に制御信号を供給し、
各画素回路は、発光素子と、該発光素子に駆動電流を供給する駆動トランジスタと、画素容量を備えるとともに該制御信号に応じて動作し該信号電流に基づいて該駆動トランジスタの駆動電流を制御する画素内制御部とからなる表示装置であって、
前記画素内制御部は、該信号線に流れる信号電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する信号電圧を当該画素回路の内部に配された内部画素容量又は当該画素回路とは別の画素回路に配された外部画素容量の一方にサンプリングする第1サンプリング手段と、
該信号電流に前後して該信号線に流れる所定の基準電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する基準電圧を内部画素容量又は外部画素容量の他方にサンプリングする第2サンプリング手段と、
該信号電圧と基準電圧をサンプリングした該内部画素容量と外部画素容量を相互に接続して差分を求め且つ求めた差分を制御電圧として該内部画素容量に保持する差分手段とを含み、
前記駆動トランジスタは該内部画素容量に保持された該制御電圧をゲートに受けてソース・ドレイン間に流れる駆動電流を該発光素子に供給して発光を行わせることを特徴とする表示装置。 It consists of a pixel array part, a driver part, and a scanner part.
The pixel array section is composed of a column-shaped signal line, a row-shaped scanning line, and a matrix-shaped pixel circuit arranged at a portion where both intersect.
The driver section sends a signal current to each signal line,
The scanner unit supplies a control signal to each scanning line,
Each pixel circuit includes a light emitting element, a driving transistor that supplies a driving current to the light emitting element, and a pixel capacitor, and operates according to the control signal to control the driving current of the driving transistor based on the signal current. A display device comprising an in-pixel control unit,
The in-pixel control unit passes a signal current flowing through the signal line through the driving transistor, and a signal voltage generated at the gate at that time is an internal pixel capacitor disposed inside the pixel circuit or a pixel circuit different from the pixel circuit First sampling means for sampling to one of the external pixel capacitances arranged in
A second sampling means for passing a predetermined reference current flowing in the signal line before and after the signal current through the drive transistor and sampling a reference voltage generated at the gate to the other of the internal pixel capacitance or the external pixel capacitance;
A difference means for connecting the internal pixel capacity and the external pixel capacity obtained by sampling the signal voltage and the reference voltage to obtain a difference and holding the obtained difference in the internal pixel capacity as a control voltage;
The display device according to claim 1, wherein the driving transistor receives the control voltage held in the internal pixel capacitor at a gate and supplies a driving current flowing between the source and the drain to the light emitting element to emit light.
該信号線に流れる信号電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する信号電圧を当該画素回路の内部に配された内部画素容量又は当該画素回路とは別の画素回路に配された外部画素容量の一方にサンプリングする第1サンプリング手順と、
該信号電流に前後して該信号線に流れる所定の基準電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する基準電圧を該内部画素容量又は外部画素容量の他方にサンプリングする第2サンプリング手順と、
該信号電圧と基準電圧をサンプリングした該内部画素容量と外部画素容量を相互に接続して差分を求め且つ求めた差分を制御電圧として該内部画素容量に保持する差分手順と、
該制御電圧を前記駆動トランジスタのゲートに印加しソース・ドレイン間に流れる駆動電流を該発光素子に供給する発光手順とを行なうことを特徴とする画素回路の駆動方法。 A signal line through which a signal current flows and a scanning line that supplies a control signal are arranged at a crossing portion, and includes a light emitting element, a driving transistor that supplies a driving current to the light emitting element, a pixel capacitor, and according to the control signal A pixel circuit driving method comprising: a control unit that operates and controls a driving current of the driving transistor based on the signal current,
A signal current flowing through the signal line is passed through the driving transistor, and a signal voltage generated at the gate at that time is an internal pixel capacitor disposed in the pixel circuit or an external pixel capacitor disposed in a pixel circuit different from the pixel circuit. A first sampling procedure for sampling into one of
A second sampling procedure in which a predetermined reference current flowing through the signal line before and after the signal current is passed through the drive transistor and a reference voltage generated at the gate is then sampled on the other of the internal pixel capacitance or the external pixel capacitance;
A difference procedure for connecting the internal pixel capacity and the external pixel capacity obtained by sampling the signal voltage and the reference voltage to obtain a difference and holding the obtained difference in the internal pixel capacity as a control voltage;
A method for driving a pixel circuit, comprising: applying a control voltage to the gate of the driving transistor and supplying a driving current flowing between the source and drain to the light emitting element.
該信号線に流れる信号電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する信号電圧を当該画素回路の内部に配された内部画素容量又は当該画素回路とは別の画素回路に配された外部画素容量の一方にサンプリングする第1サンプリング手順と、
該信号電流に前後して該信号線に流れる所定の基準電流を該駆動トランジスタに通しその時ゲートに発生する基準電圧を該内部画素容量又は外部画素容量の他方にサンプリングする第2サンプリング手順と、
該信号電圧と基準電圧をサンプリングした該内部画素容量と外部画素容量を相互に接続して差分を求め且つ求めた差分を制御電圧として該内部画素容量に保持する差分手順と、
該制御電圧を前記駆動トランジスタのゲートに印加しソース・ドレイン間に流れる駆動電流を該発光素子に供給する発光手順とを行なうことを特徴とする表示装置の駆動方法。 The pixel array unit is composed of a pixel array unit, a driver unit, and a scanner unit, and the pixel array unit is composed of a column-shaped signal line, a row-shaped scanning line, and a matrix-shaped pixel circuit arranged at a portion where the two intersect. The driver unit supplies a signal current to each signal line, the scanner unit supplies a control signal to each scanning line, each pixel circuit includes a light emitting element, a driving transistor for supplying a driving current to the light emitting element, and a pixel A display device driving method for controlling a driving current of the driving transistor based on the signal current in response to the control signal,
A signal current flowing through the signal line is passed through the driving transistor, and a signal voltage generated at the gate at that time is an internal pixel capacitor disposed in the pixel circuit or an external pixel capacitor disposed in a pixel circuit different from the pixel circuit. A first sampling procedure for sampling into one of
A second sampling procedure in which a predetermined reference current flowing through the signal line before and after the signal current is passed through the drive transistor and a reference voltage generated at the gate is then sampled on the other of the internal pixel capacitance or the external pixel capacitance;
A difference procedure for connecting the internal pixel capacity and the external pixel capacity obtained by sampling the signal voltage and the reference voltage to obtain a difference and holding the obtained difference in the internal pixel capacity as a control voltage;
A driving method of a display device, comprising: applying a light emitting procedure for applying the control voltage to the gate of the driving transistor and supplying a driving current flowing between the source and the drain to the light emitting element.
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