JP2007529032A - アクティブマトリクス表示装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、表示画素(3)の行列と、表示画素(3)へ結合された行及び列電極(11,12)とを有する表示パネル(2)を有するアクティブマトリクス表示装置(6)に関する。表示画素(3)の夫々は、列電極(11)を介してプログラミング電流(Iprog)を受け、放射素子(14)を駆動するためにプログラミング電流(Iprog)を再現するよう構成された電流ミラー回路を有する。表示装置(6)は、プログラミング電流(Iprog)が印加される前に較正電圧(Vcal)が夫々の列電極(11)で印加されるところの較正相を実行するよう更に配置される。

Description

本発明は、表示画素の行列と、前記表示画素へ結合された行及び列電極とを有し、前記表示画素の夫々が、前記列電極を介してプログラミング電流を受け、放射素子を駆動するために前記プログラミング電流を再現するよう構成された電流ミラー回路を有するところの、表示パネルを有するアクティブマトリクス表示装置に関する。
US2001/0052606は、行及び列電極の交差する領域で画素の行列を有する表示装置を開示する。画素は、夫々、電荷キャリア移動度及び閾値電圧に関する駆動トランジスタ間の差の結果としてのトランジスタ均一性問題に対処するよう電流ミラー回路を有する。
米国特許US2001/0052606
このような形式の表示装置における電流信号は極めて低く、含まれる電圧は、表示画素のプログラミング時間が長いという欠点をもたらす大きな広がりを示す。
本発明は、電圧が特定され、表示画素のプログラミング時間の低減を可能にする表示装置を提供することを目的とする。
この目的は、前記プログラミング電流が印加される前に較正電圧が夫々の列電極で印加され、前記プログラミング電流が印加されるまで前記較正電圧が前記表示画素の夫々の前記列電極で十分に保持されるところの較正相を実行するよう更に配置されたアクティブマトリクス表示装置を提供することによって達成される。
このように、当該表示装置は、プログラミング電流が表示画素へ印加される時点で列ラインが特定の電圧にあるように制御され得る。言い換えると、表示装置は、較正電圧を夫々の列電極へ印加し、列電極に沿って夫々の表示画素に対してこの較正電圧を安定させることを可能にされる。結果として、表示画素の電流プログラミングは、より速く実行されうる。この利点は、特に、高解像度ディスプレイにとって重要である。更なる利点は、プログラミング電圧がもはや表示画素の電源電圧に依存しないことである。カラーディスプレイに関して、赤、緑及び青の表示サブピクセル用の列電極の夫々は、そのサブピクセル用のプログラミング電流が印加されるまで表示サブピクセルで保持される共通の較正電圧を供給されても良いことが知られる。本発明は、プログラミング電流が表示画素へ印加される度に較正相が実行されることを要しないが、これは最適な効果を成し遂げるために好ましいことが更に知られる。
本発明の実施例において、当該表示装置は、前記表示画素の1よりも多い行に対して前記較正相を同時実行するよう配置される。このように、較正相の結果としてのアドレス指定時間の損失は、低減又は無視可能とされる。漏れが十分に低い場合には、較正段は、表示パネルの全ての行に対して一度に実行され得る。較正相は、例えば、フレーム時間ごとに実行されても良い。
本発明の実施例において、前記列電極又はラインの夫々は、前記較正電圧を印加するよう少なくとも1つのスイッチへ結合される。このスイッチは、例えば縁部の近くで、表示パネル上の別個のスイッチとして設けられても良く、あるいは、列駆動装置において実施されても良い。本発明の実施例において、前記スイッチは、零ボルトの較正電圧を得るよう前記列電極を接地へ接続するので、前記列ラインは、前記プログラミング電流の印加の前にこの特定の電圧にある。代替的には、零ではない較正電圧が印加される。これは、プログラミング電流源を含む列駆動装置の負の電源電圧が除かれうる点で有利である。
本発明の実施例において、前記表示画素の夫々は、キャパシタと、前記列電極と前記キャパシタの第1のプレートとの間に接続された導電電極を有するトランジスタとを有する較正回路を有し、前記トランジスタのゲートが前記較正電圧と前記トランジスタの閾値電圧との和に実質的に等しい電圧を伝送するように、前記トランジスタを介して、前記較正相の前に前記キャパシタを充電して、前記較正相の間に放電するよう配置される。このような表示装置は、較正相を実行するのに適している。
本発明の実施例において、前記較正回路は、前記キャパシタの前記充電及び放電を制御するよう1又はそれ以上のスイッチを有し、当該表示装置は、例えば行選択回路を介して、前記スイッチを制御するための表示制御器を有する。
本発明の実施例において、前記キャパシタの第2のプレートは、接地又は実質的に一定の電圧源のいずれかへ接続される。望ましくは、前記キャパシタの第2のプレートは、接地へ接続される。しかし、当該表示装置に使用される製造技術は、このプレートの接地への接続を複雑化又は阻止しうる。この場合には、一定の電圧源への接続が好ましい。
本発明の実施例において、当該表示装置は、前記列電極に沿って幾つかの表示画素に対して前記較正相を実行するよう共通の較正回路を有する。このような配置は、前記較正電圧が幾つかの表示画素によって共有されうるので、表示パネル上でスペースを節約しうる。
本発明の態様に従って、当該製品は、本発明に従う表示装置と、単一の信号処理回路とを有する。当該製品は、パーソナルコンピュータ、テレビ受像機又は例えば車のダッシュボード上に置かれるディスプレイ等の装置はもちろん、携帯電話、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)又は携帯用コンピュータ等の携帯端末であっても良い。
望ましくは、表示パネルは、特にこのような表示パネルに関して、本発明が表示画素の電力線に亘る電圧降下の影響を低減又は削除する場合に、高解像度表示パネルである。更に、列ライン容量は、このようなディスプレイに関して、より大きい。
本発明は、また、表示画素の行列と、前記表示画素へ結合された行及び列電極とを有し、前記表示画素の夫々が、前記列電極を介してプログラミング電流を受け、放射素子を駆動するために前記プログラミング電流を再現するよう構成された電流ミラー回路を有するところの、表示パネルを有するアクティブマトリクス表示装置を較正する方法であって:
前記プログラミング電流が印加される前に較正電圧を夫々の列電極へ印加するステップ;及び
前記プログラミング電流が印加されるまで前記較正電圧を前記列電極で十分に保持するステップ;
を有する方法に関する。
当該方法は、列電極がプログラミング電流を印加する時点で特定の電圧にあるので、表示画素に対するより高速な電流プログラミングをもたらす。
本発明の実施例において、前記較正電圧は、一度に前記表示パネルの1よりも多い行に印加される。望ましくは、較正段は、アドレス指定時間の損失が最小であるように、一度にディスプレイ全体に対して実行される。
本発明について添付の図面を参照して更に説明する。図面は、本発明に従う好ましい実施例を示す。当然のことながら、本発明は、これらの特定の好ましい実施例に限定されない。
図1は、アクティブマトリクス表示装置6と信号処理回路SPとを有する製品1を示す。表示装置6は、行4及び列5の行列で配置された複数の表示画素3を有するアクティブマトリクス表示パネル2を有する。表示パネル2は、高分子発光ダイオード(PLED)又は小分子発光ダイオード(SMOLED)を含む表示画素3を有するアクティブマトリクスディスプレイである。表示パネル2は、このような表示パネル内での利用可能なプログラミング時間が非常に小さい場合には、高解像度表示パネルであっても良い。
製品1は、テレビ受信機であっても良い。この場合には、信号処理回路SPは、テレビ信号を受信して、テレビ信号を表示装置6のデータ入力10を駆動する形式に変換するための回路を有しても良い。代替的には、製品1は、携帯電話若しくはPDA等の携帯端末、携帯用コンピュータ若しくはパーソナルコンピュータ用モニタ、又は表示装置を有する如何なる他の製品であっても良い。このような場合に、信号処理回路SPは、データ処理回路を有しても良い。
図2は、電流発光素子を有する図1に示した製品1のPLED表示パネル2を有するアクティブマトリクス表示装置6の略図を示す。表示装置6は、数ある中でも行選択回路8及び列駆動装置9を有する、表示制御器7を有する。例えば表示パネル2に表されるべき(ビデオ)画像等の情報又はデータを有するデータ信号は、データ入力10を介して表示制御器7によって受信される。データは、列駆動装置9及びデータライン11を介して適切な表示画素3へプログラミング電流として書き込まれる。表示画素3の行4の選択は、選択ライン12を介して、表示制御部7によって制御される行選択回路8によって実行される。表示画素3の行4の選択と表示画素3へのデータの書き込みとの間の同期化は、表示制御器7によって実行される。更に、表示制御器7は、電力線13を介して表示画素3の電力供給を制御しても良い。
図3は、図2に示された表示パネル2用の電流ミラー構造における電流プログラム可能表示画素3を示す。駆動トランジスタT2は、表示画素3をプログラムする際及び例えばPLEDのような発光素子14を駆動する際に使用される。データライン11上でのプログラミング電流の印加は、電流源Iprogによって表される。プログラミング期間の間、トランジスタT4は、キャパシタCを駆動トランジスタT2の導電電極に接続し、一方、発光素子14は、トランジスタT3によって駆動トランジスタT2から分離される。このプログラミング相の間、データ入力プログラミング電流は、T2を介して印加され、一方、キャパシタCは、T2の結合されたゲート−ソース間電圧VGSに達するよう、予めプログラムされた値に依存して充電又は放電される。この場合に、T1及びT4を開くことによって及びT3を閉じることによって、駆動トランジスタT2のドレイン電流は、発光素子14へ供給される。キャパシタCのメモリ機能は、電流がライン11上で受信されたプログラミング電流信号の完全な複製であることを確実にする。
駆動トランジスタを流れる電流Iは、
I=Iprog=μ(V−Vt)
である。ここで、μは電荷キャリアの移動度であり、Vtは駆動トランジスタT2の閾値電圧であり、Vは駆動トランジスタT2のゲート−ソース間電圧である。この場合に、駆動トランジスタT2からの電流Iがプログラミング電流Iprogと全く同じであるとする。これは、電流ミラー回路を有する表示画素3に対する妥当な想定である。従って、プログラミング電流Iprogの印加に起因する電圧を表すプログラミング電圧Vprogは、
prog=Vcc−Vt−√(Iprog/μ)
をもたらす。ここで、Vccは電力線13上に印加された電圧である。図3に示された表示画素3の電流ミラー回路は、低周波において、様々な表示画素3の間での駆動トランジスタの移動度μ及び閾値電圧Vtの差に関わらず、発光素子を流れる電流が、受けたプログラミング電流のほぼ正確な複製であるという有利な特徴を有する。
図4は、表示パネル2の列電極11沿いの全ての表示画素3のうち2つの図3に示された表示画素3を示す。明瞭のために、トランジスタT1、T3及びT4は、スイッチS1、S3及びS4として描かれている。駆動トランジスタT2の移動度μ及び閾値電圧Vtは、表示画素回路が所与のプログラミング電流Iprogに安定する場合に、列電極11上で電圧Vprogを決定する。トランジスタT2は移動度及び閾値電圧に関して同一ではないので、電圧Vprogは極めて異なりうる。下側の表示画素3が第1のプログラミング電流Iprogによりプログラムされる場合に、対応するスイッチS1は閉じられ、列電極11での電圧Vprogは、第1のプログラミング電流と、この表示画素3のT2の特性とに依存して、ある値で安定しうる。その後、上側の表示画素3がプログラムされると、下側の表示画素3のS1は、上側の表示画素3のS1が閉じられている間は開いている。プログラミング電流が下側の表示画素3と同じである場合でさえ、電圧Vprogは、上側の表示画素3の駆動トランジスタT2の特性が下側の表示画素3の駆動トランジスタT2の特性とは推定上異なるので、下側の表示画素3の電圧と比べて異なった値で同様に安定すべきである。
一般的に、プログラミング電流Iprogは低い。即ち、暗い領域でナノアンペア、発光素子14の全輝度でマイクロアンペア程度である。列電極11のライン容量はほぼ100pF程度でありうる。従って、上側及び下側の表示画素3の間での1ボルトのプログラミング電圧Vporgの差に関して、10ナノアンペアのプログラミング電流が、所要の電圧Vprogへと列電極11を至らせるよう10ミリ秒の期間に生ずる。このような長い安定化時間は、高周波において表示パネル2の動作を制限する。高解像度ディスプレイ2に関して、列電極11の容量は増大し、それによって、性能はより悪化させられる。
図5は、本発明の実施例に従う表示画素3を組み込むアクティブマトリクス表示装置6の一部を示す。表示画素3は、図4に示された表示画素と同一の回路を有する。同一の参照番号は、表示画素3内の回路の類似する構成要素を示す。表示画素3は、スイッチS5及びS6と、キャパシタCcalと、トランジスタTcalとを有する較正回路を更に有する。キャパシタCcalは、接地へ接続された1のプレートと、トランジスタTcalのゲートへ接続された他のプレートとを有する。他のプレート及びトランジスタTcalのゲートは、スイッチS5を介して電力線13の電圧Vccへ接続されている。更に、他のプレート及びトランジスタTcalのゲートは、スイッチS6を介してトランジスタTcalの導電電極へ接続されている。この導電電極は、図3に示された表示画素3の電流ミラー回路へ更に接続されている。トランジスタTcalの他の導電電極は、列電極11へ接続されている。スイッチS5及びS6は、他のスイッチと同じように、選択ライン12(図5には図示せず。)を介して行選択回路を介して表示制御器7によって制御されても良い。明らかなように、スイッチS5及びS6は、本発明に従う表示画素3においてトランジスタとして実施され得る。
更に、これは好ましい配置であるが、キャパシタCcalは必ずしも接地へ接続されないことが知られる。代わりに、キャパシタのプレートは、例えばVccのような十分に安定した電圧へ接続されても良い。
更に、列電極11は、スイッチScalを介して電圧Vcalへ接続されている。
図5に示されたアクティブマトリクス表示装置6の動作の一例を、図6Aから6Cに与える。
図6Aでは、表示画素3はプログラムされず、キャパシタCの電圧は、T2に電流発光素子14を駆動させうる。当然のことながら、本発明は、光が発光素子14から放射されることを必要としない。スイッチS5は、Ccalが、較正相の前に、較正トランジスタTcalを飽和させるVccに等しいレベルに充電されるように閉じられる。なお、S1及びS6が開いているので、電流はTcalを流れない。
図6Bは、較正相の実施の一例を示す。依然として、S1は、表示画素3がキャパシタCを充電することによってプログラムされないように開いている。この較正相では、スイッチScalは、例えば0ボルトの較正電圧Vcalを列電極11へ印加するよう閉じられる。更に、スイッチS6は、較正キャパシタCcalの放電を引き起こすよう閉じられ、スイッチS6及びトランジスタTcalを電流が流れる。Tcalのゲート電圧は、Tcalが導通を停止するまで減少し、次に、ゲート電圧は、トランジスタTcalの閾値電圧Vtを発生させる。この時点で、列電極11の電圧は、0ボルトで特定される。この較正電圧は、電流信号Iprogが図6Cに表されるようにプログラミング相で印加されるまで、夫々の表示画素3の列電極11で十分に保持される。
当然のことながら、Vcalが零ではない電圧V1に設定される場合には、Tcalは、ゲート電圧がVt+V1に等しくなると導通を停止しうる。Vcalが零ではない値V1を有するよう選択される場合に、列駆動装置9は、負の電圧供給を伴わずに実施され得る。このような供給は、列駆動装置9が列電極11の零電圧で電流を吸収する場合に必要とされうる。
更に当然のことながら、較正相の間に、発光素子14は、前のプログラミング相でプログラムされたように依然として光を放射しうる。
図6Cは、表示画素3がキャパシタCを適切な電圧に充電することによってプログラムされるところのプログラミング相を表す。従って、スイッチS1及びS4は閉じられ、スイッチS3は開かれる。更に、スイッチScalは、プログラミング電流が列電極11の表示画素3に流れ込むことを可能にするよう開かれる。キャパシタCcalは、スイッチScalの開成の後に列電極11での電圧の保持を確実にする。S5及びS6は開かれているので、較正トランジスタTcalのゲート電圧は変化せず、閾値電圧Vtで一定である。プログラミング電流は、駆動トランジスタT2を流れる電流がプログラミング電流Iprogに等しくなる値までキャパシタCの電圧が増大又は減少するように、Tcal、S1及びS4を流れうる。
スイッチS1及びS6は、例えば図6Aで表示されるように、列電極11沿いのプログラムされない表示画素3に関しては開いている。他のスイッチS3、S4及びS5の状態は、本発明にとって重要ではない。例えば、アドレス指定されない表示画素3が光を放射すべき場合には、スイッチS3は閉じられ、スイッチS4は開かれる。表示画素3は、表示画素3がアドレス指定されないフレーム時間のうちの特定の割合の時間に光を放射すべきでない、即ち、低減されたデューティーサイクルが適用される場合には、スイッチS3は、フレーム時間のうちのこの割合の時間には開かれるべきである。
上述した較正相は、夫々の列5に関して行型に実行される。しかし、一度に表示画素3の1よりも多い行4に対して、又は、一度に表示パネル2全体に対して較正相を実行することが有利である。後者の場合には、Ccalでの充電は、関連する時間期間、即ち、較正電圧Vcalが表示画素3に対して保持されるべき時間に亘って、十分に安定するよう、即ち、全く又は無視可能ほど漏れがないことを要する。1又はそれ以上の行4に対する較正相の開始は、表示制御器7から制御され得る。
較正相の効果は、表示画素3が、電圧振幅が低減された結果として、瞬時に電流プログラムされ得ることである。極端な場合にのみ、列電極11での電圧振幅は数ボルトであっても良い。通常は、プログラミング電流が1ナノアンペアから1マイクロアンペアまで増大する場合に、電圧振幅は数ミリボルトである。これは、従来技術の表示装置の場合よりも相当に小さい。結果として、より高い解像度を有する表示パネル2が適用可能である。更に、プログラミング電圧Vprogは、もはや電力線13の電圧Vccに依存しない。本発明の主旨は、変形された表示画素回路が、表示パネル2上の様々な表示画素3の間における駆動トランジスタT2の特性の広がりとは無関係であるところの特定の入力電圧を特徴とすることである。列電極11での電圧振幅の相当な低下は、より高い解像度を有するディスプレイが動作可能であるように電流プログラミング速度を増大させる。本発明に従うアクティブマトリクス表示装置6の欠点は、夫々の表示画素3の回路によって占められる面積の増大である。これは、表示画素の開口にとって不利である。しかし、表面発光表示パネル2に関して、発光素子14の光は、表示画素回路から離れたところから放射されるので、これは問題ではない。
表示画素3内の較正回路の目的は、表示画素3自体での駆動トランジスタT2の閾値電圧の偏差を、長い列電極11がこのような偏差に影響されないように処理することである。しかし、偏差は、表示画素においてTcalとT2との間には依然として存在する。この部分では、このような偏差は、ライン容量が低いために、ほとんど又は全く有害ではない。ライン容量が比較的低い場合には、同じ列電極11で1よりも多い表示画素3に対して単一の較正回路を使用することが、図7に示されるように、可能である。この実施例では、ライン容量は、この容量が、異なる表示画素3のTcalとS1との間のライン距離によって増大するので、夫々の表示画素又は表示サブピクセルが専用の較正回路を有するところの配置と比べて僅かに高い。しかし、このライン容量は、列電極11のライン容量よりもやはり著しく低い。
留意すべきは、上述した実施例は本発明を限定するのではなく説明しているのであって、当業者は添付の特許請求の範囲の適用範囲を損なわない範囲で多数の代替の実施例を設計することができる点である。特許請求の範囲において、括弧内に置かれた参照符号は、請求を限定するように解釈されるべきではない。動詞「有する」及びその活用形の使用は、請求項に挙げられた以外の要素又はステップの存在を除外するわけではない。要素の前に置かれた冠詞「1つの」は、このような要素の複数個の存在を除外するわけではない。本発明は、幾つかの個別素子を有するハードウェアを用いて及び適切にプログラムされたコンピュータを用いて実施されても良い。幾つかの手段を列挙する装置クレームにおいて、これらの手段の幾つかは、ハードウェアの同一の物品により具現化されても良い。ある手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用されえないことを示しているわけではない。
アクティブマトリクス表示装置を有する製品を示す。 図1に示されたアクティブマトリクス表示装置の略図を示す。 図2に示された表示装置用の電流プログラム可能電流ミラー回路を示す。 図2に示された表示装置の列電極に沿った2つの図3に示された表示画素を示す。 本発明の実施例に従う表示画素を組み込むアクティブマトリクス表示装置の一部を示す。 本発明の実施例に従うアクティブマトリクス表示装置の動作の様々な段階を示す。 本発明の実施例に従うアクティブマトリクス表示装置の動作の様々な段階を示す。 本発明の実施例に従うアクティブマトリクス表示装置の動作の様々な段階を示す。 本発明に従うアクティブマトリクス表示装置に関する代わりの実施例を示す。

Claims (11)

  1. 表示画素の行列と、前記表示画素へ結合された行及び列電極とを有し、前記表示画素の夫々が、前記列電極を介してプログラミング電流を受け、放射素子を駆動するために前記プログラミング電流を再現するよう構成された電流ミラー回路を有するところの、表示パネルを有するアクティブマトリクス表示装置であって、
    更に、前記プログラミング電流が印加される前に較正電圧が夫々の列電極で印加され、前記プログラミング電流が印加されるまで前記較正電圧が前記表示画素の夫々の前記列電極で十分に保持されるところの較正相を実行するよう配置される、
    ことを特徴とするアクティブマトリクス表示装置。
  2. 前記表示画素の1よりも多い行に対して前記較正相を同時実行するよう配置される、ことを特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス表示装置。
  3. 前記列電極の夫々は、前記較正電圧を印加するよう少なくとも1つのスイッチへ結合される、ことを特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス表示装置。
  4. 前記スイッチは、前記列電極を接地へ接続する、ことを特徴とする請求項3記載のアクティブマトリクス表示装置。
  5. 前記表示画素の夫々は、
    キャパシタと、前記列電極と前記キャパシタの第1のプレートとの間に接続された導電電極を有するトランジスタとを有する較正回路を更に有し、
    前記トランジスタのゲートが前記較正電圧と前記トランジスタの閾値電圧との和に実質的に等しい電圧を伝送するように、前記トランジスタを介して、前記較正相の前に前記キャパシタを充電して、前記較正相の間に放電するよう配置される、
    ことを特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス表示装置。
  6. 前記較正回路は、前記キャパシタの前記充電及び放電を制御するよう1又はそれ以上のスイッチを有し、
    当該表示装置は、前記スイッチを制御するための表示制御器を有する、
    ことを特徴とする請求項5記載のアクティブマトリクス表示装置。
  7. 前記キャパシタの第2のプレートは、接地又は実質的に一定の電圧源のいずれかへ接続される、ことを特徴とする請求項5記載のアクティブマトリクス表示装置。
  8. 前記列電極に沿って幾つかの表示画素に対して前記較正相を実行するよう共通の較正回路を有する、ことを特徴とする請求項1記載のアクティブマトリクス表示装置。
  9. 請求項1記載のアクティブマトリクス表示装置と、該アクティブマトリクス表示装置へ信号を供給する信号処理回路とを有する製品。
  10. 表示画素の行列と、前記表示画素へ結合された行及び列電極とを有し、前記表示画素の夫々が、前記列電極を介してプログラミング電流を受け、放射素子を駆動するために前記プログラミング電流を再現するよう構成された電流ミラー回路を有するところの、表示パネルを有するアクティブマトリクス表示装置を較正する方法であって:
    前記プログラミング電流が印加される前に較正電圧を夫々の列電極へ印加するステップ;及び
    前記プログラミング電流が印加されるまで前記較正電圧を前記列電極で十分に保持するステップ;
    を有する方法。
  11. 前記較正電圧は、一度に前記表示パネルの1よりも多い行に印加される、ことを特徴とする請求項10記載の方法。
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