JP2008058940A - 表示装置、表示装置の駆動方法および電子機器 - Google Patents

表示装置、表示装置の駆動方法および電子機器 Download PDF

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Abstract

【課題】駆動トランジスタの移動度の画素ごとのバラツキに対する補正機能を実現し、スジや輝度ムラの無い均一な画質の表示画像を得る。
【解決手段】有機EL素子を電流駆動する駆動トランジスタの移動度の画素ごとのバラツキを補正する移動度補正において、入力信号電圧Vsigをサンプリングして書き込むサンプリングトランジスタを駆動する書き込み信号WSの立ち下がり波形をアナログ波形、例えば入力信号電圧Vsigに対して反比例するような波形に設定するとともに、書き込み走査回路18B(i)における出力回路の最終段のバッファ184(i)の電源電位VDDVbをAC電源とし、最終前段のバッファ183(i)の電源電位VDDVbをDC電源とする。
【選択図】図15

Description

本発明は、表示装置、表示装置の駆動方法および電子機器に関し、特に電気光学素子を含む画素回路がマトリクス状(行列状)に配置されてなる表示装置、当該表示装置の駆動方法および当該表示装置を有する電子機器に関する。
近年、画像表示装置の分野では、画素の発光素子として、流れる電流値に応じて発光輝度が変化するいわゆる電流駆動型の電気光学素子、例えば有機EL(electro luminescence) 素子を含む画素回路がマトリクス状に多数配置されてなる有機EL表示装置が開発され、商品化が進められている。有機EL表示装置は、有機EL素子が自発光素子であることから、液晶セルを含む画素回路によって光源(バックライト)からの光強度を制御する液晶表示装置に比べて、画像の視認性が高い、バックライトが不要、素子の応答速度が速い等の特長を持っている。
有機EL表示装置では、液晶表示装置と同様、その駆動方式として単純(パッシブ)マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とを採ることができる。ただし、単純マトリクス方式の表示装置は、構造が簡単であるものの、大型でかつ高精細な表示装置の実現が難しいなどの問題がある。そのため、近年、発光素子に流れる電流を、当該発光素子と同じ画素回路内に設けた能動素子、例えば絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(一般には、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor;TFT))によって制御するアクティブマトリクス方式の表示装置の開発が盛んに行われている。
能動素子として薄膜トランジスタ(以下、「TFT」と記述する)を用いた画素回路において、当該TFTとしてNチャネル型のトランジスタを用いることができれば、TFTを基板上に作成するに当たって、従来のアモルファスシリコン(a−Si)プロセスを用いることが可能になる。そして、a−Siプロセスを用いることで、TFTを作成する基板の低コスト化を図ることができる。
ところで、一般的に、有機EL素子の電流−電圧(I−V)特性は、時間が経過すると劣化(経時劣化)する。Nチャネル型のTFTを用いた画素回路では、有機EL素子を電流駆動するトランジスタ(以下、「駆動トランジスタ」と記述する)のソース側に有機EL素子が接続されることになるために、有機EL素子のI−V特性が経時変化すると、駆動トランジスタのゲート・ソース間電圧Vgsが変化し、その結果、有機EL素子の発光輝度も変化する。
このことについてより具体的に説明する。駆動トランジスタのソース電位は、当該駆動トランジスタと有機EL素子との動作点で決まる。有機EL素子のI−V特性が劣化すると、駆動トランジスタと有機EL素子との動作点が変動してしまうため、駆動トランジスタのゲートに同じ電圧を印加したとしても、駆動トランジスタのソース電位が変化する。これにより、駆動トランジスタのソース・ゲート間電圧Vgsが変化し、当該駆動トランジスタに流れる電流値が変化するために、有機EL素子に流れる電流値も変化し、その結果、有機EL素子の発光輝度が変化する。
また、ポリシリコンTFTを用いた画素回路では、有機EL素子のI−V特性の経時劣化に加えて、駆動トランジスタの閾値電圧Vthが経時的に変化したり、当該閾値電圧Vthが画素ごとに異なったりする(個々のトランジスタ特性にバラツキがある)。駆動トランジスタの閾値電圧Vthが異なると、駆動トランジスタに流れる電流値にバラツキが生じるために、駆動トランジスタのゲートに同じ電圧を印加しても、有機EL素子の発光輝度が変化し、画面の一様性(ユニフォーミティ)が損なわれる。
従来は、有機EL素子のI−V特性が経時劣化したり、駆動トランジスタの閾値電圧Vthが経時変化したりしても、それらの影響を受けることなく、有機EL素子の発光輝度を一定に保つようにするために、有機EL素子の特性変動に対する補償機能および駆動トランジスタの閾値電圧Vthの変動に対する補償機能を画素回路の各々に持たせる構成を採っていた(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−361640号公報
しかしながら、ポリシリコンTFTを用いた画素回路では、有機EL素子のI−V特性の経時劣化、駆動トランジスタの閾値電圧Vthの経時変化や画素ごとのバラツキに加えて、駆動トランジスタのキャリアの移動度μも画素ごとに異なる。
駆動トランジスタは、飽和領域で動作するように設計されているために定電流源として動作する。その結果、有機EL素子には駆動トランジスタから、次式(1)で与えられる一定のドレイン・ソース間電流Idsが供給される。
Ids=(1/2)・μ(W/L)Cox(Vgs−Vth)2 …(1)
ここで、Vthは駆動TFT202の閾値電圧、μはキャリアの移動度、Wはチャネル幅、Lはチャネル長、Coxは単位面積当たりのゲート容量、Vgsはゲート・ソース間電圧である。
上記の式(1)から明らかなように、駆動トランジスタの移動度μが画素ごとに異なると、駆動トランジスタに流れるドレイン・ソース間電流Idsに画素ごとのバラツキが生じるために、有機EL素子の発光輝度が画素ごとに変化し、その結果、スジや輝度ムラのある不均一な画質となってしまう。
そこで、本発明は、駆動トランジスタの移動度の画素ごとのバラツキに対する補正機能を実現し、スジや輝度ムラの無い均一な画質の表示画像を得ることが可能な表示装置およびその駆動方法、ならびに当該表示装置を有する電子機器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、電気光学素子と、前記電気光学素子を駆動する駆動トランジスタと、映像信号をサンプリングして書き込むサンプリングトランジスタと、表示期間に亘って前記駆動トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持するキャパシタとを含む画素回路がマトリクス状に配置されてなる表示装置において、前記サンプリングトランジスタによって前記映像信号が書き込まれている状態で前記電気光学素子が発光する前の補正期間において前記駆動トランジスタのドレイン・ソース間電流を当該駆動トランジスタのゲート入力側に負帰還することによって前記駆動トランジスタのドレイン・ソース間電流の移動度に対する依存性を打ち消す際に、前記補正期間を走査信号によって決めるようにするとともに、当該走査信号を生成する走査回路の最終段バッファの電源にAC電源を用いる構成を採っている。
上記構成の表示装置において、駆動トランジスタのドレイン・ソース間電流を当該駆動トランジスタのゲート入力側に負帰還させることで、移動度の異なる画素のドレイン・ソース間電流の電流値が均一化され、その結果、移動度のバラツキの補正が達成される。この負帰還における帰還量は、移動度の補正時間を調整することによって最適化が可能である。この最適な移動度補正時間は映像信号の信号電圧によって異なる。ここで、走査回路の最終段バッファの電源にAC電源を用いることで、走査信号としてアナログ波形の走査信号を生成できる。そして、移動度補正時間をアナログ波形の走査信号によって決めることで、映像信号の信号電圧に適した移動度補正時間を設定できる。
本発明によれば、映像信号の信号電圧に適した移動度補正時間を設定することで、映像信号の信号電圧に応じて駆動トランジスタのドレイン・ソース間電流の移動度に対する依存性を打ち消すことができるために、駆動トランジスタの移動度が画素ごとに異なることに起因するスジや輝度ムラの無い均一な画質の表示画像を得ることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置および当該表示装置に用いられる画素回路の構成を示す回路図である。
(画素アレイ部)
図1に示すように、本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置は、画素の発光素子として、流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の電気光学素子、例えば有機EL素子31を含む画素回路11がマトリクス状(行列状)に2次元配置されてなる画素アレイ部12を有している。ここでは、図面の簡略化のために、ある1つの画素回路11についてその具体的な回路構成を示している。
この画素アレイ部12において、画素回路11の各々に対して、画素行ごとに走査線13、駆動線14および第一,第二補正用走査線15,16がそれぞれ配線され、また画素列ごとにデータ線(信号線)17が配線されている。この画素アレイ部12の周囲には、走査線13を走査駆動する書き込み走査回路18と、駆動線14を走査駆動する駆動走査回路19と、第一,第二補正用走査線15,16を走査駆動する第一,第二補正用走査回路20,21と、輝度情報に応じたデータ信号(映像信号)をデータ線17に供給するデータ線駆動回路22とが配置されている。
本例では、書き込み走査回路18および駆動走査回路19が画素アレイ部12を挟んで一方側(例えば、図の右側)に配置され、その反対側に第一,第二補正用走査回路20,21が配置された構成となっている。ただし、これらの配置関係は一例に過ぎず、これに限定されるものではない。また、書き込み走査回路18、駆動走査回路19および第一,第二補正用走査回路20,21は、走査線13、駆動線14および第一,第二補正用走査線15,16を走査駆動するに当たって、書き込み信号WS、駆動信号DSおよび第一,第二補正用走査信号AZ1,AZ2を適宜出力する。
画素アレイ部12は、通常、ガラス基板などの透明絶縁基板上に形成され、平面型(フラット型)のパネル構造となっている。画素アレイ部12の各画素回路11は、アモルファスシリコンTFT(薄膜トランジスタ)または低温ポリシリコンTFTを用いて形成することができる。本実施形態では、画素回路11を低温ポリシリコンTFTで形成する場合を例に挙げて説明するものとする。低温ポリシリコンTFTを用いる場合には、書き込み走査回路18、駆動走査回路19、第一,第二補正用走査回路20,21およびデータ線駆動回路22についても、画素アレイ部11を形成するパネル上に一体的に形成することができる。
(画素回路)
画素回路11は、有機EL素子31に加えて、駆動トランジスタ32、サンプリングトランジスタ33、スイッチングトランジスタ34〜36およびキャパシタ(画素容量/保持容量)37を構成素子として有する回路構成となっている。
この画素回路11においては、駆動トランジスタ32、サンプリングトランジスタ33およびスイッチングトランジスタ35,36としてNチャネル型のTFTが用いられ、スイッチングトランジスタ34としてPチャネル型のTFTが用いられている。ただし、ここでの駆動トランジスタ32、サンプリングトランジスタ33およびスイッチングトランジスタ34〜36の導電型の組み合わせは一例に過ぎず、これらの組み合わせに限られるものではない。
有機EL素子31は、カソード電極が第1の電源電位VSS(ここでは、接地電位GND)に接続されている。駆動トランジスタ32は、有機EL素子31を電流駆動するためのものであり、ソースが有機EL素子31のアノード電極に接続されてソースフォロア回路を形成している。サンプリングトランジスタ33は、ソースがデータ線17に接続され、ドレインが駆動トランジスタ32のゲートに接続され、ゲートが走査線13に接続されている。
スイッチングトランジスタ34は、ソースが第2の電源電位VDD(ここでは、正の電源電位)に接続され、ドレインが駆動トランジスタ32のドレインに接続され、ゲートが駆動線14に接続されている。スイッチングトランジスタ35は、ドレインが第3の電源電位Vofsに接続され、ソースがサンプリングトランジスタ33のドレイン(駆動トランジスタ32のゲート)に接続され、ゲートが第一補正用走査線15に接続されている。
スイッチングトランジスタ36は、ドレインが駆動トランジスタ32のソースと有機EL素子31のアノード電極との接続ノードN11に接続され、ソースが第4の電源電位Vini(ここでは、負の電源電位)に接続され、ゲートが第二補正用走査線16に接続されている。キャパシタ37は、一端が駆動トランジスタ32のゲートとサンプリングトランジスタ33のドレインとの接続ノードN12に接続され、他端が駆動トランジスタ32のソースと有機EL素子31のアノード電極との接続ノードN11に接続されている。
上述した接続関係にて各構成素子が接続されてなる画素回路11において、各構成素子は次のような作用をなす。すなわち、サンプリングトランジスタ33は、導通状態となることにより、データ線17を通して入力される映像信号の信号電圧(以下、単に「信号電圧」または「入力信号電圧」と記述する)Vsig(=Vofs+Vdata;Vdata>0)をサンプリングする。このサンプリングされた信号電圧Vsigは、キャパシタ37に保持される。スイッチングトランジスタ34は、導通状態になることにより、電源電位VDDから駆動トランジスタ32に電流を供給する。
駆動トランジスタ32は、スイッチングトランジスタ34が導通状態にあるときに、キャパシタ37に保持された信号電圧Vsigに応じた電流値を有機EL素子31に供給することによって当該有機EL素子31を駆動する(電流駆動)。スイッチングトランジスタ35,36は、適宜導通状態になることにより、有機EL素子31の電流駆動に先立って駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32を検知し、あらかじめその影響をキャンセルするために当該検知した閾値電圧Vth32をキャパシタ37に保持する。キャパシタ37は、表示期間に亘って駆動トランジスタ32のゲート・ソース間電圧を保持する。
この画素回路11では、正常な動作を保証するための条件として、第4の電源電位Viniは、第3の電源電位Vofsから駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32を差し引いた電位よりも低くなるように設定されている。すなわち、Vini<Vofs−Vth32のレベル関係となっている。また、有機EL素子31のカソード電位Vcat(ここでは、接地電位GND)に有機EL素子31の閾値電圧Vthelを加えたレベルは、第3の電源電位Vofsから駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32を差し引いたレベルよりも高くなるように設定されている。すなわち、Vcat+Vthel>Vofs−Vth32(>Vini)のレベル関係となっている。
なお、上記の画素回路11において、書き込み信号WSと第一補正用走査信号AZ1とが同時に“H”レベルとなる期間が存在しないため、スイッチングトランジスタ35をサンプリングトランジスタ33に共通化、電源電位Vofsの電源線をデータ線(信号線)17に共通化できる。この場合、データ線17より、第一補正用走査信号AZ1が“H”レベルに相当する期間に電源電位Vofsを供給し、書き込み信号WSが“H”レベルに相当する期間に入力信号電圧Vsigを供給するようにすれば良い。
[回路動作の説明]
続いて、上記構成の画素回路11をマトリクス状に2次元配置してなるアクティブマトリクス型有機EL表示装置の回路動作について、図2のタイミング波形図を用いて説明する。図2のタイミング波形図では、時刻t1から時刻t9までの期間を1フィールド期間としている。この1フィールド期間に画素アレイ部12の各画素行が1回順次走査されることになる。
図2には、あるi行目の画素回路11を駆動する際に、書き込み走査回路18から走査線13を介して画素回路11に与えられる書き込み信号WS、駆動走査回路19から駆動線14を介して画素回路11に与えられる駆動信号DSおよび第一,第二補正用走査回路20,21から第一,第二補正用走査線15,16を介して画素回路11に与えられる第一,第二補正用走査信号AZ1,AZ2のタイミング関係、ならびに駆動トランジスタ32のゲート電位Vgおよびソース電位Vsの変化をそれぞれ示している。
ここで、サンプリングトランジスタ33およびスイッチングトランジスタ35,36がNチャネル型であるために、書き込み信号WSおよび第一,第二補正用走査信号AZ1,AZ2については、高レベル(本例では、電源電位VDD;以下、「“H”レベル」と記述する)の状態をアクティブ状態とし、低レベル(本例では、電源電位VSS(GNDレベル);以下、「“L”レベル」と記述する)の状態を非アクティブ状態とする。また、スイッチングトランジスタ34がPチャネル型であるために、駆動信号DSについては、“L”レベルの状態をアクティブ状態とし、“H”レベルの状態を非アクティブ状態とする。
(発光期間)
先ず、通常の発光期間(t7〜t8)においては、書き込み走査回路18から出力される書き込み信号WS、駆動走査回路19から出力される駆動信号DSおよび第一,第二補正用走査回路20,21から出力される第一,第二補正用走査信号AZ1,AZ2が共に“L”レベルにあるために、サンプリングトランジスタ33およびスイッチングトランジスタ35,36は非導通(オフ)状態にあり、スイッチングトランジスタ34が導通(オン)状態にある。
このとき、駆動トランジスタ32は、飽和領域で動作するように設計されているために定電流源として動作する。その結果、スイッチングトランジスタ34を通して駆動トランジスタ32から、有機EL素子31に対して先述した式(1)で与えられる一定のドレイン・ソース間電流Idsが供給される。そして、時刻t8で駆動信号DSが“L”レベルから“H”レベルに遷移することで、スイッチングトランジスタ34が非導通となり、駆動トランジスタ32への電源電位VDDからの電流供給が遮断されるため、有機EL素子31の発光が停止し、非発光期間に入る。
(閾値補正準備期間)
スイッチングトランジスタ34の非導通状態において、時刻t1(t9)で第一,第二補正用走査回路20,21から出力される第一,第二補正用走査信号AZ1,AZ2が共に“L”レベルから“H”レベルに遷移することで、スイッチングトランジスタ35,36が導通状態となり、後述する駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32のバラツキを補正(キャンセル)するための閾値補正準備期間に入る。
スイッチングトランジスタ35,36は、どちらが先に導通状態になっても良い。スイッチングトランジスタ35,36が導通状態となることにより、駆動トランジスタ32のゲートにはスイッチングトランジスタ35を介して電源電位Vofsが印加され、駆動トランジスタ32のソース(有機EL素子31のアノード電極)にはスイッチングトランジスタ36を介して電源電位Viniが印加される。
このとき、先述したように、Vini<Vcat+Vthelのレベル関係にあるために、有機EL素子31は逆バイアス状態となる。したがって、有機EL素子31には電流が流れず、非発光状態にある。また、駆動トランジスタ32は、そのゲート・ソース間電圧VgsがVofs−Viniという値をとる。ここで、先述したように、Vofs−Vini>Vth32のレベル関係を満たしている。
時刻t2で第二補正用走査回路21から出力される第二補正用走査信号AZ2が“H”レベルから“L”レベルに遷移することで、スイッチングトランジスタ36が非導通状態となって、閾値補正準備期間が終了する。
(閾値補正期間)
その後、時刻t3で駆動走査回路19から出力される駆動信号DSが“H”レベルから“L”レベルに遷移することで、スイッチングトランジスタ34が導通状態となる。スイッチングトランジスタ34が導通状態となることで、電源電位VDD→スイッチングトランジスタ34→ノードN11→キャパシタ37→ノードN12→スイッチングトランジスタ35→電源電位Vofsの経路で電流が流れる。
このとき、駆動トランジスタ32のゲート電位Vgが電源電位Vofsに保持されており、駆動トランジスタ32がカットオフするまで(導通状態から非導通状態になるまで)上記の経路で電流が流れ続ける。このとき、ノードN11の電位、即ち駆動トランジスタ32のソース電位Vsは、図3に示すように、電源電位Viniから時間の経過とともに徐々に上昇する。
そして、一定時間が経過し、ノードN11とノードN12との間の電位差、即ち駆動トランジスタ32のゲート・ソース間電圧Vgsが閾値電圧Vth32になったところで、駆動トランジスタ32がカットオフする。このN11−N12間の電位差Vth32は、閾値補正用の電位としてキャパシタ37に保持される。このとき、Vel=Vofs−Vth<Vcat+Vthelとなっている。
その後、時刻t4で駆動走査回路19から出力される駆動信号DSが“L”レベルから“H”レベルに遷移し、第一補正用走査回路20から出力される第一補正用走査信号AZ1が“H”レベルから“L”レベルに遷移することで、スイッチングトランジスタ34,35が非導通状態になる。この時刻t3から時刻t4までの期間が駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32を検出する期間である。ここでは、この検出期間t3−t4を閾値補正期間と呼んでいる。
スイッチングトランジスタ34,35が非導通状態になることで(時刻t4)、閾値補正期間の終了となる訳であるが、このとき、スイッチングトランジスタ34がスイッチングトランジスタ35よりも先に非導通状態になることで、駆動トランジスタ32のゲート電位Vgの変動を抑えることが可能となる。
(書き込み期間)
その後、時刻t5で書き込み走査回路18から出力される書き込み信号WSが“L”レベルから“H”レベルに遷移することで、サンプリングトランジスタ33が導通状態となり、入力信号電圧Vsigの書き込み期間に入る。この書き込み期間では、入力信号電圧Vsigがサンプリングトランジスタ33によってサンプリングされ、キャパシタ37に書き込まれる。
有機EL素子31は容量成分を持っている。ここで、有機EL素子31の容量成分の容量値をColedとし、キャパシタ37の容量値をCs、駆動トランジスタ32の寄生容量の容量値をCpとすると、駆動トランジスタ32のゲート・ソース間電圧Vgsは、次式(2)のように決定される。
Vgs={Coled/(Coled+Cs+Cp)}
・(Vsig−Vofs)+Vth32 ……(2)
一般に、有機EL素子31の容量成分の容量値Coledは、キャパシタ37の容量値Csおよび駆動トランジスタ32の寄生容量値Cpに比べて十分に大きい。したがって、駆動トランジスタ32のゲート・ソース間電圧Vgsはほぼ(Vsig−Vofs)+Vthとなる。また、キャパシタ37の容量値Csが有機EL素子31の容量成分の容量値Coledに比べて十分に小さいため、信号電圧Vsigの大部分がキャパシタ37に書き込まれる。正確には、信号電圧Vsigと駆動トランジスタ32のソース電位Vs、即ち電源電位Vofsとの差分Vsig−Vofsが実効的な入力信号電圧Vdataとして書き込まれる。
このとき、実効的な入力信号電圧Vdata(=Vsig−Vofs)は、キャパシタ37に保持されている閾値電圧Vth32に足し込まれる形で当該キャパシタ37に保持される。すなわち、キャパシタ37の保持電圧、即ち駆動トランジスタ32のゲート・ソース間電圧Vgsは、Vsig−Vofs+Vth32となる。以降説明の簡略化のために、Vofs=0Vとすると、ゲート・ソース間電圧Vgsは、Vsig+Vth32となる。このように、キャパシタ37にあらかじめ閾値電圧Vth32を保持しておくことで、後述するように、閾値電圧Vth32のバラツキや経時変化を補正することが可能になる。
すなわち、キャパシタ37にあらかじめ閾値電圧Vth32を保持しておくことで、信号電圧Vsigによる駆動トランジスタ32の駆動の際に、当該駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32がキャパシタ37に保持した閾値電圧Vth32と相殺される、換言すれば、閾値電圧Vth32の補正が行われるために、閾値電圧Vth32にバラツキや経時変化があったとしても、それらの影響を受けることなく、有機EL素子31の発光輝度を一定に保つことができることになる。
(移動度補正期間)
書き込み信号WSが“H”レベルにある状態において、時刻t6で駆動走査回路19から出力される駆動信号DSが“H”レベルから“L”レベルに遷移し、スイッチングトランジスタ34が導通状態になることで、データ書き込み期間が終了し、駆動トランジスタ32の移動度μのバラツキを補正する移動度補正期間に入る。この移動度補正期間は、書き込み信号WSのアクティブ期間(“H”レベル期間)と駆動信号DSのアクティブ期間(“L”レベル期間)とがオーバーラップする期間となる。
スイッチングトランジスタ34が導通状態になることで、電源電位VDDから駆動トランジスタ32への電流供給が開始されるために、画素回路11は非発光期間から発光期間に入る。このように、サンプリングトランジスタ33がまだ導通状態にある期間、即ちサンプリング期間の後部分と発光期間の先頭部分とが重なる期間t6−t7において、駆動トランジスタ32のドレイン・ソース間電流Idsの移動度μに対する依存性を打ち消す移動度補正を行うことになる。
なお、この移動度補正を行う発光期間の先頭部分t6−t7では、駆動トランジスタ32のゲート電位Vgが信号電圧Vsigに固定された状態で、駆動トランジスタ32にドレイン・ソース間電流Idsが流れる。ここで、Vofs−Vth32<Vthelと設定しておくことで、有機EL素子31が逆バイアス状態におかれるために、画素回路11が発光期間に入っていても、有機EL素子31が発光することはない。
移動度補正期間t6−t7では、有機EL素子31が逆バイアス状態にあることで、当該有機EL素子31はダイオード特性ではなく単純な容量特性を示すようになる。したがって、駆動トランジスタ32に流れるドレイン・ソース間電流Idsは、キャパシタ37の容量値Csと有機EL素子31の容量成分の容量値Coledとを合成した容量C(=Cs+Coled)に書き込まれていく。この書き込みにより、駆動トランジスタ32のソース電位Vsが上昇していく。図2のタイミングチャートでは、ソース電位Vsの上昇分をΔVで表している。
このソース電位Vsの上昇分ΔVは、結局、キャパシタ37に保持された駆動トランジスタ32のゲート・ソース間電圧Vgsから差し引かれるように、換言すれば、キャパシタ37の充電電荷を放電するように作用することになるので、負帰還をかけられたことになる。すなわち、ソース電位Vsの上昇分ΔVは負帰還の帰還量となる。このとき、ゲート・ソース間電圧Vgsは、Vsig−ΔV+Vth32となる。このように、駆動トランジスタ32に流れるドレイン・ソース間電流Idsを当該駆動トランジスタ32のゲート入力、即ちゲート・ソース間電圧Vgsに負帰還することで、駆動トランジスタ32の移動度μのバラツキを補正することが可能になる。
(発光期間)
その後、時刻t7で書き込み走査回路18から出力される書き込み信号WSが“L”レベルになり、サンプリングトランジスタ33が非導通状態になることで、移動度補正期間が終了し、発光期間に入る。この結果、駆動トランジスタ32のゲートがデータ線17から切り離され、信号電圧Vsigの印加が解除されるために、駆動トランジスタ32のゲート電位Vgが上昇可能となり、ソース電位Vsと共に上昇していく。その間、キャパシタ37に保持されたゲート・ソース間電圧Vgsは、Vsig−ΔV+Vth32の値を維持する。
そして、駆動トランジスタ32のソース電位Vsの上昇に伴い、有機EL素子31の逆バイアス状態が解消されるので、駆動トランジスタ32からのドレイン・ソース間電流Idsの流入により、有機EL素子31は実際に発光を開始する。
このときのドレイン・ソース間電流Ids対ゲート・ソース間電圧Vgsの関係は、先述した式(1)のVgsにVsig−ΔV+Vth32を代入することで、次式(3)で与えられる。
Ids=kμ(Vgs−Vth32)2
=kμ(Vsig−ΔV)2 ……(3)
上記の式(3)において、k=(1/2)(W/L)Coxである。
この式(3)から明らかなように、駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32の項がキャンセルされており、駆動トランジスタ32から有機EL素子31に供給されるドレイン・ソース間電流Idsは、駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32に依存しないことが分かる。基本的に、ドレイン・ソース間電流Idsは入力信号電圧Vsigによって決まる。換言すると、有機EL素子31は、駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32のバラツキや経時変化の影響を受けることなく、入力信号電圧Vsigに応じた輝度で発光する。
また、上記の式(3)から明らかなように、入力信号電圧Vsigは、ドレイン・ソース間電流Idsの駆動トランジスタ32のゲート入力への負帰還によって帰還量ΔVで補正されている。この帰還量ΔVは、式(3)の係数部に位置する移動度μの効果を打ち消すように作用する。したがって、ドレイン・ソース間電流Idsは、実質的に、入力信号電圧Vsigのみに依存することになる。すなわち、有機EL素子31は、駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32のみならず、駆動トランジスタ32の移動度μのバラツキや経時変化の影響を受けることなく、入力信号電圧Vsigに応じた輝度で発光する。その結果、スジや輝度ムラのない均一な画質を得ることができる。
最後に、時刻t8で駆動走査回路19から出力される駆動信号DSが“L”レベルから“H”レベルに遷移し、スイッチングトランジスタ34が非導通状態になることで、電源VDDからの駆動トランジスタ32への電流供給が遮断され、発光期間が終了する。その後、時刻t9(t1)で次のフィールドに移って再び閾値補正、移動度補正および発光動作の一連の動作が繰り返して実行されることになる。
ここで、電流駆動型の電気光学素子である有機EL素子31を含む画素回路11がマトリクス状に配置されてなるアクティブマトリクス型表示装置においては、有機EL素子31の発光時間が長くなると、当該有機EL素子31のI−V特性が変化してしまう。それがために、有機EL素子31のアノード電極と駆動トランジスタ32のソースとの接続ノードN11の電位も変化する。
これに対して、本実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置では、駆動トランジスタ32のゲート・ソース間電位Vgsが一定値に保たれているために、有機EL素子31に流れる電流は変化しない。したがって、有機EL素子31のI−V特性が劣化したとしても、一定のドレイン・ソース間電流Idsが有機EL素子31に流れ続けるために、有機EL素子31の発光輝度が変化することはない(有機EL素子31の特性変動に対する補償機能)。
また、入力信号電圧Vsigが書き込まれる前に駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32をあらかじめキャパシタ37に保持しておくことで、駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32をキャンセル(補正)し、当該閾値電圧Vthのバラツキや経時変化の影響を受けない一定のドレイン・ソース間電流Idsを有機EL素子31に流すことができるために、高画質の表示画像を得ることができる(駆動トランジスタ32のVth変動に対する補償機能)。
さらに、移動度補正期間t6−t7において、ドレイン・ソース間電流Idsを駆動トランジスタ32のゲート入力へ負帰還し、その帰還量ΔVによって入力信号電圧Vsigを補正することで、駆動トランジスタ32のドレイン・ソース間電流Idsの移動度μに対する依存性を打ち消し、入力信号電圧Vsigのみに依存するドレイン・ソース間電流Idsを有機EL素子31に流すことができるため、駆動トランジスタ32の移動度μのバラツキや経時変化に起因するスジや輝度ムラのない均一な画質の表示画像を得ることができる(駆動トランジスタ32の移動度μに対する補償機能)。
[移動度補正]
ここで、駆動トランジスタ32の移動度μに対する補償機能についてさらに考察する。駆動トランジスタ32のゲート入力に対するドレイン・ソース間電流Idsの負帰還における帰還量ΔVは、移動度補正期間t6−t7の時間幅tを調整することによって最適化が可能である。
図4は、移動度補正期間t6−t7における画素回路11の状態を示す回路図である。ここでは、図面の簡略化のために、サンプリングトランジスタ33およびスイッチングトランジスタ34〜36についてはスイッチのシンボルを用いて図示している。
図4に示すように、移動度補正期間t6−t7では、サンプリングスイッチ33およびスイッチングトランジスタ34が導通状態(書き込み信号WSおよび駆動信号DSがアクティブ状態)にある一方、スイッチングトランジスタ35,36が非導通状態(第一,第二補正用走査信号AZ1,AZ2が非アクティブ状態)にあり、駆動トランジスタ32のゲート電位Vgが信号電圧Vsigに固定された状態で、駆動トランジスタ32にドレイン・ソース間電流Idsが流れる。
ここで、先述したように、Vofs−Vth32<Vthelと設定しておくことにより、有機EL素子31は逆バイアス状態におかれ、ダイオード特性ではなく単純な容量特性を示すことになる。したがって、駆動トランジスタ32に流れるドレイン・ソース間電流Idsは、キャパシタ37と有機EL素子31の等価容量との合成容量C(=Cs+Coled)に流れ込むことになる。換言すれば、ドレイン・ソース間電流Idsの一部がキャパシタ37に負帰還され、その結果、駆動トランジスタ32の移動度μの補正が行われる。
図5は、ドレイン・ソース間電流Ids対ゲート・ソース間電圧Vgsの関係式である式(3)をグラフ化した図であり、縦軸にドレイン・ソース間電流Idsをとり、横軸に入力信号電圧Vsigをとっている。
図5に示すグラフは、駆動トランジスタ32の移動度μが相対的に大きい画素1と、駆動トランジスタ32の移動度μが相対的に小さい画素2とを比較した状態で特性カーブを描いたものである。駆動トランジスタ32をポリシリコン薄膜トランジスタなどで構成した場合、画素1や画素2のように、画素間で移動度μがばらつくことは避けられない。
画素1と画素2で移動度μにバラツキがある状態で、例えば両画素1,2に同レベルの映像信号Vsigを書き込んだ場合、何ら移動度の補正を行わないと、移動度μの大きい画素1に流れるドレイン・ソース間電流Ids1′と移動度μの小さい画素2に流れるドレイン・ソース間電流Ids2′との間には大きな差が生じてしまう。このように、移動度μのバラツキに起因してドレイン・ソース間電流Ids1に画素間で大きな差が生じると、画面のユニフォーミティを損なうことになる。
そこで、本発明では、駆動トランジスタ32のドレイン・ソース間電流Idsを入力信号電圧Vsig側に負帰還させることで、駆動トランジスタ32の移動度μの画素ごとのバラツキをキャンセルする(補正する)補償機能を持たせた構成を採っている。先述した式(1)のトランジスタ特性式から明らかなように、移動度μが大きいとドレイン・ソース間電流Idsが大きくなる。したがって、負帰還における帰還量ΔVは移動度μが大きくなるほど大きくなる。
図5のグラフに示すように、移動度μの大きな画素1の帰還量ΔV1は、移動度の小さな画素2の帰還量ΔV2に比べて大きい。したがって、移動度μが大きいほど負帰還が大きくかかることになるため、移動度μのバラツキを抑制することができる。具体的には、移動度μの大きな画素1で帰還量ΔV1の補正をかけると、ドレイン・ソース間電流IdsはIds1′からIds1まで大きく下降する。
一方、移動度μの小さな画素2の帰還量ΔV2である補正量は小さいので、ドレイン・ソース間電流IdsはIds2′からIds2までの下降となり、それ程大きく下降しない。結果的に、画素1のドレイン・ソース間電流Ids1と画素2のドレイン・ソース間電流Ids2とはほぼ等しくなるため、移動度μのバラツキがキャンセルされる。この移動度μのバラツキの補正は、黒レベルから白レベルまで入力信号電圧Vsigの全レベル範囲で行われるので、画面のユニフォーミティは非常に高くなる。
以上をまとめると、移動度μの異なる画素1と画素2があった場合、移動度μの大きい画素1の帰還量ΔV1は移動度μの小さい画素2の帰還量ΔV2に比べて大きくなる。つまり、移動度μが大きい画素ほど帰還量ΔVが大きく、ドレイン・ソース間電流Idsの減少量が大きくなる。すなわち、駆動トランジスタ32のドレイン・ソース間電流Idsを入力信号電圧Vsig側に負帰還させることで、移動度μの異なる画素のドレイン・ソース間電流Idsの電流値が均一化され、その結果、移動度μのバラツキを補正することができる。
ここで、上述した移動度補正の数値解析を行う。図4に示すように、サンプリングトランジスタ33およびスイッチングトランジスタ34が導通した状態で、駆動トランジスタ32のソース電位Vsを変数Vにとって解析を行うものとすると、駆動トランジスタ32には次式(4)で与えられるドレイン・ソース間電流Idsが流れる。
Ids=kμ(Vgs−Vth32)2
=kμ(Vsig−ΔV−Vth32)2 ……(4)
また、ドレイン・ソース間電流Idsと合成容量C(=Cs+Coled)の関係により、次式(5)に示すように、Ids=dQ/dt=CdV/dtが成り立つ。なお、式(5)においては、Vth32をVthとして記している。
Figure 2008058940
式(5)に式(4)を代入して両辺を積分する。ここで、ソース電圧V(Vs)の初期状態は−Vth32であり、移動度補正期間t6−t7の時間幅をt(以下、「移動度補正時間t」と記述する)とする。この微分方程式を解くと、移動度補正時間tに対するドレイン・ソース間電流Idsは、次式(6)で与えられる。
Figure 2008058940
移動度μの異なる画素において、式(5)を用いてt=0μsのときとt=2.5μsのときの入力信号電圧Vsig対ドレイン・ソース間電流Idsの関係を図6に示す。図6から明らかなように、t=0μsの移動度補正をかけない状態に比べて、t=2.5μsでは移動度μのバラツキに対する補正が十分にかかっていることがわかる。移動度補正無しでは40%の移動度μのバラツキがあったものが、移動度補正をかけることによって10%以下に移動度μのバラツキが抑えられている。
移動度補正動作では、常にV(Vs)<Vthelの条件を満たしている必要がある。本実施形態に係る画素回路11では、画素容量(キャパシタ37)Csと有機EL素子31の等価容量Coledが移動度補正に作用している。有機EL素子31の等価容量Coledは画素容量Csに対して大きいことから合成容量Cも大きくなるために、移動度補正時間tのマージンを稼ぐことができる。
ここで、最適な移動度補正時間tについて考える。先ず、係数k(=(1/2)・(W/L)・Cox)を用いた式(6)について、係数kに代えて移動度μを含む係数β(=μ・(W/L)・Cox)を用いて変形すると、次式(7)となる。
Ids=(β/2)・{(1/Vsig)・(β/2)・(t/C)}-2
……(7)
ここで、Cは、移動度補正を行うときに放電されるノードの容量である。本回路では、合成容量C=Cs+Coledであるが、回路構成によってはC=Cs+Coledに限らない。
最適条件は、移動度μのバラツキに対してドレイン・ソース間電流Idsの変動が最も少ない点、即ちdIds/dμ=0となる。この条件で、式(7)を解くと、βの平均をβ0として、最適な補正時間t0は、
t0(β=β0)=C/(β・Vsig) ……(8)
となる。
式(8)より、入力信号電圧Vsig(=Vdata)が大きくなると、最適な移動度補正時間tが小さくなることがわかる。すなわち、最適な移動度補正時間tと入力信号電圧Vsigとは反比例の関係にあることがわかる。換言すれば、移動度補正時間tを入力信号電圧Vsigに反比例するように設定することで、駆動トランジスタ32のドレイン・ソース間電流Idsの移動度μに対する依存性を打ち消すことができる。
式(8)を式(7)に戻すと、
Ids(t=t0,β=β0)=β0・/(Vsig/2)2 ……(9)
となる。すなわち、移動度μの補正によって、駆動トランジスタ32のゲート・ソース間の電圧、即ちキャパシタ37の両端間の電圧Vgs−Vth32を入力信号電圧VsigからVsig/2まで放電させることが最適であることがわかる。
さらに、任意の係数β(任意の移動度μのときの係数β)の平均β0に対する誤差量r(=(β−β0)/β0)を用いて、係数βを、
β=β0・(1+r) ……(10)
とおくと、最適な移動度補正時間tで、任意の係数βのときのドレイン・ソース間電流Idsは、
Ids(t=t0,β=β0)=β0・{(1+r)/2}
・{Vsig/(2+r)} ……(11)
となる。
次に、βとβ0でのバラツキについて評価すると、
Ids(t=t,β=β0)/Ids(t=t0,β=β0)
=(1+r)/{1+(r/2)}2
=(1+r)/{1+r+(r2 /4)} ……(12)
となる。すなわち、r2 が十分に小さければ、移動度μ(∝β)が完全に補正されることになる。
以上説明した移動度補正の数値解析から明らかなように、移動度補正時間tを入力信号電圧Vsigに反比例するように設定することで、駆動トランジスタ32のドレイン・ソース間電流Idsの移動度μに対する依存性を打ち消すことができる、即ち移動度μの画素ごとのバラツキを補正できることがわかる。
なお、式(8)で表される最適な移動度補正時間tをt0とすると、β=β0のとき、移動度補正時間tがばらついたときの影響は次式で表される。
Ids(t,β=β0)/Ids(t0,β=β0)
=(2/(1+t/t0)2 ……(13)
ここで、視認上違和感がない輝度のバラツキ、即ちドレイン・ソース間電流Idsのバラツキとして例えば10%程度を許容するものとし、上記式(13)を近似的に解くと、
Ids∝t/t0 ……(14)
となる。すなわち、ドレイン・ソース間電流Idsのバラツキと移動度補正時間tとは比例関係にあるために、移動度補正時間tのバラツキは10%程度許容されることになる。
図2のタイミングチャートから明らかなように、移動度補正時間t(t6−t7)は、サンプリングトランジスタ33およびスイッチングトランジスタ34が共に導通状態にある期間であることから、サンプリングトランジスタ33が導通状態から非導通状態に移行するタイミングで決まることになる。そして、サンプリングトランジスタ33は、ゲートとデータ線17との間の電位差、即ちゲート・ソース間電圧が閾値電圧Vth33になったところでカットオフする、即ち導通状態から非導通状態に移行する。
そこで、本実施形態では、書き込み走査回路18から走査線13を介してNチャネル型のサンプリングトランジスタ33のゲートに印加される書き込み信号WSを、“H”レベルから“L”レベルに遷移するときの立ち下がり波形(サンプリングトランジスタ33がPチャネルのときは立ち上がり波形)が、図7に示すように、実効的な入力信号電圧Vdata(=Vsig−Vofs)に対して反比例する波形になるように生成する。
書き込み信号WSの立ち下がり波形を、入力信号電圧Vsigに対して反比例するような波形に設定することで、サンプリングトランジスタ33のゲート・ソース間電圧が閾値電圧Vth33になったところで当該サンプリングトランジスタ33がカットオフするために、移動度補正時間tを入力信号電圧Vsigに反比例するように設定することができる。
具体的には、図7の波形図から明らかなように、サンプリングトランジスタ33は、白レベルに対応した入力信号電圧Vsig(白)のときには、ゲート・ソース間電圧がVsig(白)+Vth33になったところでカットオフするために移動度補正時間t(白)が一番短く設定され、グレーレベルに対応した入力信号電圧Vsig(グレー)のときには、ゲート・ソース間電圧がVsig(グレー)+Vth33になったところでカットオフするために移動度補正時間t(グレー)が移動度補正時間t(白)よりも長く設定されることになる。
このように、移動度補正時間tを入力信号電圧Vsigに反比例するように設定することで、入力信号電圧Vsigに対応した最適な移動度補正時間tを設定できるために、黒レベルから白レベルまで入力信号電圧Vsigの全レベル範囲(全階調)に亘って駆動トランジスタ32のドレイン・ソース間電流Idsの移動度μに対する依存性をより確実に打ち消すことができる、即ち移動度μの画素ごとのバラツキをより確実に補正することができる。
[書き込み走査回路]
次に、立ち下がり波形が入力信号電圧Vsigに対して反比例するような波形を持つ書き込み信号WSを生成するための書き込み走査回路18の具体的な実施例について説明する。
(実施例1)
図8は、実施例1に係る書き込み走査回路18Aの回路構成を示す回路図である。ここでは、画素アレイ部12のi行目に対応したシフト段(i)を例に挙げて示しているが、他のシフト段についても同じ構成となっている。
図8に示すように、本実施例1に係る書き込み走査回路18Aのシフト段(i)は、論理回路を含むシフトレジスタ181(i)と、レベル変換回路182(i)と、例えば2段のバッファ182(i),183(i)からなる出力回路と有する回路構成となっている。ただし、レベル変換回路182(i)は必須ではなく、シフトレジスタ181(i)の出力信号についてレベル変換を行う必要がある場合に設けられる。
シフトレジスタ181(i)は、画素アレイ部12の行数に対応した段数だけ縦続接続され、負側の電源電位VSSVa(例えば、0V)と正側の電源電位VDDVa(例えば、+8V)とを動作電源電位とし、VSSVa−VDDVa振幅のパルス波形の走査パルスA(i)を垂直走査に同期して順次出力する。
レベル変換回路182(i)は、負側の電源電位VSSVb(例えば、0V)と正側の電源電位VDDVb(例えば、+15V)とを動作電源電位とし、シフトレジスタ181(i)から出力されるVSSVa−VDDVa振幅の走査パルスA(i)をVSSVb−VDDVb振幅の走査パルスB(i)にレベル変換する。
ただし、シフトレジスタ181(i)に供給される正側の電源電位VDDVaがDC電源であるのに対して、レベル変換回路182(i)に供給される正側の電源電位VDDVbはAC電源である。したがって、正側の電源電位VDDVbについては電源電位VDDVbACと記述するものとする。この電源電位VDDVbACについては後述する。
バッファ183(i)は、正側の電源電位VDDVbACと負側の電源電位VSSVbとの間に接続されたCMOSインバータによって構成されており、レベル変換回路182(i)から出力される走査パルスB(i)の極性を反転する。
バッファ184(i)も、正側の電源電位VDDVbACと負側の電源電位VSSVbとの間に接続されたCMOSインバータによって構成されており、バッファ183(i)から出力される反転走査パルスC(i)の極性をさらに反転して書き込み信号WS(i)として出力する。
図9に、電源電位VDDVbACの波形、ならびに走査パルスA(i),A(i+1)、走査パルスB(i),B(i+1)、反転走査パルスC(i),C(i+1)および書き込みパルスWS(i),WS(i+1)のタイミング関係を示す。
上記構成の書き込み走査回路18Aにおいて、負側の電源電位VSSVbは第1の電源電位VSSである。これに対して、AC電源の電源電位VDDVbACは、例えば図10に示すように、画素アレイ部12、各種の走査回路18〜21およびデータ線駆動回路22が形成された基板からなる表示パネル60の外部に設けられたVDDVbAC生成回路40において、DC電源である第2の電源電位VDD(VDDVb)を基に生成される。AC電源の電源電位VDDVbACがDC電源の電源電位VDDVbを基に生成されることで、電源電位VDDVbACの最大値は電源電位VDDVbと等しくなる。
図9に示すように、VDDVbAC生成回路40は、i段目のシフトレジスタ181(i)から出力されるパルス波形の走査パルスA(i)の終わり部分で、DC電源の電源電位VDDVbを基に、入力信号電圧Vsigに対して反比例して立ち下がるようなアナログ波形(図7参照)の電源電位VDDVbACを生成する。本明細書においては、このようなアナログ波形の電源電位VDDVbACをAC電源と記述している。
このように、走査パルスA(i)の終わり部分で入力信号電圧Vsigに対して反比例して立ち下がるようなAC電源の電源電位VDDVbACを、レベル変換回路182(i)およびバッファ183(i),184(i)の各々にその正側の電源電位として供給するとともに、シフトレジスタ181(i)から出力される走査パルスA(i)をレベル変換回路182(i)およびバッファ182(i),183(i)を経由して書き込み信号WS(i)として出力することで、図9に示すように、入力信号電圧Vsigに対して反比例するような立ち下がり波形の書き込み信号WS(i)を生成することができる。
(VDDVbAC生成回路)
ここで、DC電源である第2の電源電位VDD(VDDVb)を基にAC電源の電源電位VDDVbACを生成するVDDVbAC生成回路40の具体的な回路構成について説明する。
<第1例>
図11は、VDDVbAC生成回路40の回路構成の第1例を示す回路図である。図11に示すように、第1例に係るVDDVbAC生成回路40Aは、入力スイッチSW11と、例えば2個ずつの放電スイッチSW12,SW13および電流源I11,I12と、キャパシタCとを有する構成となっている。
入力スイッチSW11は、DC電源の電源電位VDDVbを選択的に取り込む。キャパシタCは、入力スイッチSW11の出力端と電源電位VSS(ここでは、接地電位GND)との間に接続され、入力スイッチSW11を介して入力される電源電位VDDVbによって充電される。
放電スイッチSW12と電流源I11、放電スイッチSW13と電流源I12はそれぞれ、入力スイッチSW11の出力端(キャパシタCの入力端)と電源電位VSSとの間に直列に接続されて2系統の放電経路を選択的に形成する。ここで、電流源I11の電流値は、電流源I12の電流値よりも大きく設定されている。
図12に、VDDVbAC生成回路40Aにおける入力スイッチSW11および放電スイッチSW12,SW13のオン(閉)/オフ(開)駆動のタイミング関係を示す。移動度補正時間tを入力信号電圧Vsigに応じて調整する移動度補正時間tの調整期間に入るまでは、入力スイッチSW11はオン状態にある。これにより、キャパシタCが電源電位VDDVbによって充電された状態にあるために、キャパシタCの端子電位(出力電位)である電源電位VDDVbACは電源電位VDDVbの電位にある。
時刻t11で移動度補正時間tの調整期間に入ると、入力スイッチSW11がオフし、しかる後時刻t12で放電スイッチSW12,SW13が共にオンする。これにより、キャパシタCの電荷が放電スイッチSW12および電流源I11の放電経路、並びに放電スイッチS13および電流源I12の放電経路を通して放電される。このとき、キャパシタCの電荷が電流源I11,I12の各電流値を合成した電流値で急速に放電されるため、電源電位VDDVbACは電源電位VDDVbから急激に下降する(低下する)。
次に、時刻t13で放電スイッチSW12がオンしたまま放電スイッチSW13がオフする。これにより、キャパシタCの電荷が放電スイッチSW12および電流源I11の放電経路を通して、放電スイッチSW12,SW13が共にオンのときの電流値よりも小さい、電流源I11の電流値で放電される。このとき、電源電位VDDVbACは、放電スイッチSW12,SW13が共にオンのときの下降傾斜よりも緩やかな傾斜で下降する。
続いて、時刻t14で放電スイッチSW12がオフし、放電スイッチSW13がオンする。これにより、キャパシタCの電荷が放電スイッチSW13および電流源I12の放電経路を通して、放電スイッチSW12がオンのときの電流値よりも小さい、電流源I12の電流値で放電される。このとき、電源電位VDDVbACは、放電スイッチSW12がオンのときの下降傾斜よりもさらに緩やかな傾斜で下降する。
その後、時刻t15で放電スイッチSW13がオフし、その後、時刻t16で入力スイッチSW11がオンすることで、電源電位VDDVbによるキャパシタCの充電が開始され、最終的に、電源電位VDDVbACは電源電位VDDVbの電位に収束する。
このように、電源電位VDDVbによって充電された状態にあるキャパシタCに対し、電流値の異なる複数の電流源、本例では2つの電流源I11,I12を適宜組み合わせて並列に接続することにより、図12に示すように、本例では点1、点2を折れ点とする折れ線の立ち下がり波形を持つ電源電位VDDVbACを生成することができる。ここで、放電スイッチSW12と電流源I11、放電スイッチSW13と電流源I12は、キャパシタCの電荷を異なる時定数にて段階的に放電する放電手段を構成している。
図13に、折れ線の立ち下がり波形を持つ電源電位VDDVxを、書き込み走査回路18のレベル変換回路182(i)およびバッファ183(i),184(i)の正側の電源電圧として用いた場合の書き込み信号WSの立ち下がり波形を示す。このとき、書き込み信号WSの立ち下がり波形も、点1、点2を折れ点とする折れ線の立ち下がり波形となる。
ここで、電流源I11,I12の各電流値を所望の値に選定することにより、入力信号電圧Vsigに対してほぼ反比例した折れ線の立ち下がり波形を持つ書き込み信号WSを生成することができるために、移動度補正時間tを入力信号電圧Vsigにほぼ反比例するように設定することができる。これにより、入力信号電圧Vsigに対応した移動度補正時間tを設定できるために、黒レベルから白レベルまで入力信号電圧Vsigの全レベル範囲に亘って移動度μの画素ごとのバラツキをより確実に補正することができる。
図11の回路構成において、電流源の数を増やすことにより、折れ点の数を増やすことができるとともに、電流源の各々の電流値を所望の値に選定することにより、図7の立ち上がり特性に近似した折れ線の立ち下がり波形を持つ書き込み信号WSを生成することができることになる。
<第2例>
図14は、VDDVbAC生成回路40の回路構成の第2例を示す回路図であり、図中、図11と同等部分には同一符号を付して示している。
図14に示すように、第2例に係るVDDVbAC生成回路40Bは、入力スイッチSW11と、例えば2個ずつの抵抗素子R11,R12および放電スイッチSW12,SW13と、キャパシタCとを有する構成となっている。
すなわち、VDDVbAC生成回路40Bは、第1例に係るVDDVbAC生成回路40Aにおける電流源I11,I12に代えて抵抗素子R11,R12を用いた構成となっている。ここで、抵抗素子R11の抵抗値は、抵抗素子R11の抵抗値よりも大きく設定されている。この結果、抵抗素子R11および放電スイッチS12からなる放電経路は、抵抗素子R12および放電スイッチS13からなる放電経路よりも大きな電流値の電流を流す。
図15に、VDDVbAC生成回路40Bにおける入力スイッチSW11および放電スイッチSW12,SW13のオン/オフ駆動のタイミング関係を示す。移動度補正時間tの調整期間に入るまでは、入力スイッチSW11はオン状態にある。これにより、キャパシタCが電源電位VDDVbによって充電された状態にあるために、キャパシタCの端子電位である電源電位VDDVbACは電源電位VDDVbの電位にある。
時刻t11で移動度補正時間tの調整期間に入ると、入力スイッチSW11がオフし、しかる後時刻t12で放電スイッチSW12,SW13が共にオンする。これにより、キャパシタCの電荷が抵抗素子R11および放電スイッチSW12の放電経路、並びに抵抗素子R12および放電スイッチS13の放電経路を通して放電される。このとき、キャパシタCの電荷が2つの放電経路を通して急速に放電されるために、電源電位VDDVbACは電源電位VDDVbから急激に下降する(低下する)。
次に、時刻t13で放電スイッチSW13がオンしたまま放電スイッチSW12がオフする。これにより、キャパシタCの電荷が抵抗素子R12および放電スイッチSW12の放電経路を通して、放電スイッチSW12,SW13が共にオンのときの電流値よりも小さい電流値で放電される。このとき、電源電位VDDVbACは、放電スイッチSW12,SW13が共にオンのときの下降傾斜よりも緩やかな傾斜で下降する。
その後、時刻t15で放電スイッチSW13がオフし、その後、時刻t16で入力スイッチSW11がオンすることで、電源電位VDDVbによるキャパシタCの充電が開始され、最終的に、電源電位VDDVbACは電源電位VDDVbの電位に収束する。
このように、電源電位VDDVbによって充電された状態にあるキャパシタCに対し、抵抗値の異なる複数の抵抗素子、本例では2つの抵抗素子R11,R12を適宜組み合わせて並列に接続することにより、図15に示すように、本例では折れ点が1つの折れ線の立ち下がり波形を持つ電源電位VDDVbACを生成することができる。ここで、抵抗素子R11と放電スイッチSW12、抵抗素子R12と放電スイッチSW13は、キャパシタCの電荷を異なる時定数にて段階的に放電する放電手段を構成している。
なお、第1例では、複数の電流源を用いて折れ線の波形を生成するとしたが、場合によっては、1つの電流源を用いて、当該電流源の電流値を切り替えて放電することによって折れ線の波形を生成するようにしても良い。また、キャパシタCについては、電源電位VDDVbAC側が接続される表示パネル60(図10参照)に配置されても良いし、表示パネル60自身の寄生容量によって形成されても良い。
(実施例1に係る書き込み走査回路における消費電力)
ここで、実施例1に係る書き込み走査回路18Aにおける消費電力について図14を用いて考える。図16は、図9のタイミングAでの書き込み走査回路18Aの動作状態についての動作説明図である。
仮に、画素アレイ部12の行数である走査線数mが480本、1ラインの走査線13の容量Cvscanが100pF、最終段のバッファ184(i)のP,NトランジスタTr1p,Tr1nのゲート容量Cp1,Cn1が共に0.6pF、最終前段のバッファ183(i)のP,NトランジスタTr2p,Tr2nのゲート容量Cp2,Cn2が共に0.2pFであると仮定する。
図16において、書き込み走査回路18Aのバッファ183,184からなる出力回路の最終段での電源電位VDDVbACの電源ラインの容量Cvdd1を見た場合、出力が“H”レベルとなっている1段(i段)のみで、接続されているトランジスタTr1pが導通状態にあるために、容量Cvdd1は、
Cvdd1=Cp1+Cvscan=100.6pF
となる。ここでは、簡単のため、トランジスタTr1pのゲート・ソース間の寄生容量は無視している。
次に、出力回路の最終前段での電源電位VDDVbACの電源ラインの容量Cvdd2を見た場合、出力が“L”レベルとなっているm−1段(i段以外)で、接続されているトランジスタTr2pが導通状態にあるために、容量Cvdd2は、
容量Cvdd2=(m−1)・(Cp2+Cn1)=383.2pF
となる。
このことから、電源電位VDDVbACの電源ラインの容量は、1段しかトランジスタが導通状態となっていない出力回路の最終段の容量Cvdd1よりも、1段以外のトランジスタがオンしている最終前段の容量Cvdd2の影響が非常に大きいことからわかる。ここでは、最終前段のみの容量Cvdd2を計算したが、出力回路においてさらに前段の回路を追加すると、電源電位VDDVbACの電源ラインの容量はさらに大きくなる。
このようなVDDVbACラインの容量の関係から、当該VDDVbACラインにAC波形を出力すると、書き込み走査回路18Aでの消費電力が大きく増大することが懸念される。この点に鑑みて為されたのが、以下に説明する実施例2に係る書き込み走査回路18Bである。
(実施例2)
図17は、実施例2に係る書き込み走査回路18Bの回路構成を示す回路図であり、図中、図8と同等部分には同一符号を付して示している。ここでは、画素アレイ部12のi行目に対応したシフト段(i)を例に挙げて示しているが、他のシフト段についても同じ構成となっている。
図17に示すように、本実施例2に係る書き込み走査回路18Bのシフト段(i)も、実施例1に係る書き込み走査回路18Aのシフト段(i)と同様に、論理回路を含むシフトレジスタ181(i)と、レベル変換回路182(i)と、例えば2段のバッファ182(i),183(i)からなる出力回路と有する回路構成となっている。ただし、レベル変換回路182(i)は必須ではなく、シフトレジスタ181(i)の出力信号についてレベル変換を行う必要がある場合に設けられる。
シフトレジスタ181(i)は、画素アレイ部12の行数に対応した段数だけ縦続接続され、負側の電源電位VSSVa(例えば、0V)と正側の電源電位VDDVa(例えば、+8V)とを動作電源電位とし、VSSVa−VDDVa振幅のパルス波形の走査パルスA(i)を垂直走査に同期して順次出力する。
レベル変換回路182(i)は、負側の電源電位VSSVb(例えば、0V)と正側DC電源の電源電位VDDVbDC(例えば、+15V)とを動作電源電位とし、シフトレジスタ181(i)から出力されるVSSVa−VDDVa振幅の走査パルスA(i)をVSSVb−VDDVbDC振幅の走査パルスB(i)にレベル変換する。
バッファ183(i)は、正側DC電源の電源電位VDDVbDCと負側の電源電位VSSVbとの間に接続されたCMOSインバータによって構成されており、レベル変換回路182(i)から出力される走査パルスB(i)の極性を反転する。
バッファ184(i)は、正側AC電源の電源電位VDDVbACと負側の電源電位VSSVbとの間に接続されたCMOSインバータによって構成されており、バッファ183(i)から出力される反転走査パルスC(i)の極性をさらに反転して書き込み信号WS(i)として出力する。
図18に、電源電位VDDVbACの波形、ならびに走査パルスA(i),A(i+1)、走査パルスB(i),B(i+1)、反転走査パルスC(i),C(i+1)および書き込みパルスWS(i),WS(i+1)のタイミング関係を示す。
上記構成の書き込み走査回路18Bにおいて、出力回路における最終段のバッファ184(i)に正側の電源電位として供給されるAC電源の電源電位VDDVbACは、例えば図10に示すように、VDDVbAC生成回路40において、DC電源である第2の電源電位VDD(VDDVb)を基に生成される。
(実施例2に係る書き込み走査回路における消費電力)
ここで、実施例2に係る書き込み走査回路18Bにおける消費電力について図19を用いて考える。図19は、図18のタイミングAでの書き込み走査回路18Bの動作状態についての動作説明図である。
実施例1に係る書き込み走査回路18Aの場合と同様に、走査線数mが480本、1ラインの走査線13の容量Cvscanが100pF、最終段のバッファ184(i)のP,NトランジスタTr1p,Tr1nのゲート容量Cp1,Cn1が共に0.6pF、最終前段のバッファ183(i)のP,NトランジスタTr2p,Tr2nのゲート容量Cp2,Cn2が共に0.2pFであると仮定する。
図19において、書き込み走査回路18Bのバッファ183,184からなる出力回路の最終段での電源電位VDDVbACの電源ラインの容量Cvdd1を見た場合、出力が“H”レベルとなっている1段(i段)のみで、接続されているトランジスタTr1pが導通状態にあるために、容量Cvdd1は、
Cvdd1=Cp1+Cvscan=100.6pF
となる。ここでは、簡単のため、トランジスタTr1pのゲート・ソース間の寄生容量は無視している。
最終前段のバッファ183(i)にはDC電位が印加されており、AC波形が供給されているのが最終段のバッファ184(i)であるため、VDDVbACラインの容量は、容量Cvdd1となる。これにより、実施例1に係る書き込み走査回路18Aに比べて、実施例2に係る書き込み走査回路18Bにおける消費電力を、少なくとも、Cvdd1/(Cvdd1+Cvdd2)、即ち100.6/(100.6+383.2)に低減できる。
すなわち、走査パルスA(i)の終わり部分で入力信号電圧Vsigに対して反比例して立ち下がるようなAC電源の電源電位VDDVbACを用いて、入力信号電圧Vsigに対して反比例するような立ち下がり波形を持つ書き込み信号WS(i)を順次出力する書き込み走査回路18において、その出力回路の最終段のバッファ184(i)の電源をAC電源とし、最終前段のバッファ183(i)の電源をDC電源とすることにより、書き込み走査回路18における消費電力を、最終前段のバッファ183(i)の電源をもAC電源とする場合に比べて低減できる。
なお、上記実施例1,2では、AC電源の電源電位VDDVbACを、DC電源の電源電位VDDVbを基に生成することで、電源電位VDDVbACの最大値を電源電位VDDVbと等しくするとしたが、必ずしも、電源電位VDDVbACの最大値と電源電位VDDVbとを等しくする必要はない。
ただし、電源電位VDDVbACの最大値と電源電位VDDVbとを等しくした方が、AC電源の電源電位VDDVbACを、DC電源の電源電位VDDVbを基に生成することができ、AC電源の電源電位VDDVbACを生成する元となるDC電源を増やす必要がないために、電源構成の簡素化を図る上で好ましいと言える。
また、上記実施例1,2では、画素回路11のサンプリングトランジスタ33がNチャネル型であるときに、入力信号電圧Vsigに対して反比例するような立ち下がり波形を持つ書き込み信号WS(i)を生成する書き込み走査回路18Bについて説明したが、画素回路11のサンプリングトランジスタ33がPチャネル型であるときに、入力信号電圧Vsigに対して反比例するような立ち上がり波形を持つ書き込み信号WS(i)を生成する場合は、図20に示す書き込み走査回路18Cにおいて、その出力回路の最終段のバッファ184(i)の負側の電源電位VSSVbをAC電源とし、最終前段のバッファ183(i)の負側の電源電位VSSVbをDC電源とすることにより、同様の作用効果を奏することができる。
図21に、負側の電源電位VSSVbにAC電源を用いた場合の電源電位VSSVbACの波形、ならびに走査パルスA(i),A(i+1)、走査パルスB(i),B(i+1)、反転走査パルスC(i),C(i+1)および書き込みパルスWS(i),WS(i+1)のタイミング関係を示す。
このように、出力回路の最終段のバッファ184(i)の負側の電源電位VSSVbをAC電源とし、最終前段のバッファ183(i)の負側の電源電位VSSVbをDC電源とする実施例2に係る書き込み走査回路18Bを用いることにより、駆動トランジスタ32の画素ごとの特性バラツキを効果的に補正しつつ、書き込み信号WSのAC波形化による高画質化の影響による消費電力を抑制することができるために、高画質で低消費電力な表示装置を実現できる。
また、上記実施例1,2において、電源電位VDDVbACの電位が下がった場合、最終段のバッファ184(i)の電源電位VDDVbと書き込み信号WSの走査線13とを接続するPchMOSトランジスタにおけるゲート・ソース間電圧の絶対値が小さくなる、即ち当該MOSトランジスタの抵抗が高くなるという問題が生じる。このように、最終段のバッファ184(i)のPchMOSトランジスタの抵抗が上昇した場合、電源電位VDDVbACの波形によって決定される書き込み信号WSの波形が、抵抗の遅延などによって不正確になり、バラツキの補正能力が減少する。
この問題を解消する回路として、図22の走査回路を用いれば良い。本回路では、最終段のバッファ184(i)の電源電位VDDVbと書き込み信号WSの走査線13とを接続するスイッチとして、PchMOSトランジスタではなく、CMOSトランジスタを用いるようにしている。これにより、電源電位VDDVbACの電位によらず、最終段のバッファ184(i)の電源電位VDDVbと走査線13とを接続するスイッチを低抵抗に保つことが可能になるために、バラツキを確実に補正することができる。
[保護回路]
ところで、先述したように、AC電源の電源電位VDDVbACを生成するVDDVbAC生成回路40は、例えば、各種の走査回路18〜21およびデータ線駆動回路22が形成された表示パネル60の外部に設けられている(図10参照)。
そして、図23に示すように、VDDVbAC生成回路40で生成された電源電位VDDVbACは、端子61から表示パネル60の内部に取り込まれ、当該端子61に電気的に接続された第1電源ライン62を通して書き込み走査回路18の出力回路の最終段バッファにその電源電位として供給される。
また、DC電源である第2の電源電位VDD(VDDVb)は、端子63から表示パネル60の内部に取り込まれ、当該端子63に電気的に接続された第2電源ライン64を通して書き込み走査回路18の出力回路の最終段バッファよりも前段のバッファにその電源電位として供給される。
このように、端子61,63等を有する表示パネル60においては、これら端子61,63が生産工程で露出していると、静電気や表示パネル60の帯電等によって表示パネル60内の回路素子等が破壊される懸念がある(いわゆる、静電破壊)。
(実施例1)
そこで、例えば図23に示すように、電源電位VDDVbACが与えられる端子61に接続された第1電源ライン62と基準電位ノード(例えば、グランド電位ノード)との間に保護回路65、例えば保護抵抗を接続する。保護回路65としては、抵抗素子に限られるものではなく、ダイオード等であってもよい。
このように、例えば電源電位VDDVbACを伝送する第1電源ライン62と基準電位ノードとの間に保護回路65を接続することにより、端子61が生産工程で露出していて静電気や表示パネル60の帯電等によって高い電圧が端子61を通して第1電源ライン62に入力されたとしても、当該高い電圧を保護回路65が基準電位ノードに逃がす作用をなすため、表示パネル60内の回路素子等を静電破壊から保護できる。
ここで、第1電源ライン62に電源電位VDDVbACを供給するVDDVbAC生成回路40、例えば図14に示したVDDVbAC生成回路40Bについて考察する。
VDDVbAC生成回路40Bは、DCレベルを決定する電源電位VDDVbへの接続と、それ以外の電源電位への抵抗素子R11,R12を介しての接続とをスイッチS11〜S13を切り替えることで実現している。また、抵抗素子R11,R12と放電スイッチSW12,SW13の直列接続(放電経路)を複数並列に並べることにより、その時定数によって電圧変動の時定数を制御している。
ここで、VDDVbAC生成回路40BのキャパシタCの容量値をCper、抵抗素子R11,R12の各抵抗値をR1,R2、表示パネル60の寄生容量66(図23参照)の容量値をCpanelとすると、スイッチSW12がオンしたときの時定数τ1は、
τ1=(Cper+Cpanel)・R1
となり、スイッチSW13がオンしたときの時定数τ2は、
τ2=(Cper+Cpanel)・R2
となる。
ただし、VDDVbAC生成回路40Bにおいて、スイッチSW11とスイッチSW12(もしくは、スイッチSW11とスイッチSW13)が同時にオンした場合、電源電位VDDVbからグランドへの貫通電流が流れるため、スイッチSW11のオンとスイッチSW12のオン(もしくは、スイッチSW11のオンとスイッチSW13のオン)が切り替わるタイミングで、同時にオンしないようにするために十分な時間(t21−t22)を空けることが必要となる。
これにより、t11−t12の期間では、スイッチSW11〜SW13のいずれもがオフ状態にあるために、VDDVbAC生成回路40Bの出力ノード(キャパシタCの出力端)がフローティングとなる。すると、図24に示すように、スイッチSW11のオンからスイッチSW12のオンに切り替わるタイミングで、VDDVbAC生成回路40Bの出力電位、即ち電源電位VDDVbACが降下する。
これは、キャパシタCの電荷の保護回路65による放電が起こるためである。ここで、保護回路65の抵抗値をRprotectとすると、保護回路65による放電の際の時定数τは、
τ=(Cper+Cpanel)・Rprotect
となる。
このように、保護回路65による放電によって電源電位VDDVbACが降下すると、保護回路65の抵抗値Rprotectのバラツキが、電源電位VDDVbACのレベルがばらつく原因となり、移動度補正の正確な補正動作を妨げるために、表示画像の劣化の原因となる。この保護回路65に伴う不具合を解消すべくなされたのが、以下に説明する実施例2〜4である。
(実施例2)
図25は、保護回路の実施例2に係る接続関係を示す図であり、図中、図23と同等部分には同一符号を付して示している。図25に示すように、本実施例2では、保護回路65(本例では、抵抗素子)を第1電源ライン62と第2電源ライン64との間に接続した構成を採っている。
上記の構成によれば、図14において、スイッチSW11のオンとスイッチSW12のオン(もしくは、スイッチSW11のオンとスイッチSW13のオン)が切り替わるタイミング(図15のt11−t12)で、VDDVbAC生成回路40Bの出力ノードがフローティングになったとしても、キャパシタCの電荷を放電する経路が存在しないため、電源電位VDDVbACの電圧降下を防ぐことができる。
これにより、正確な移動度補正動作を実行できる。また、端子61が生産工程で露出していて静電気や表示パネル60の帯電等によって高い電圧が端子61を通して第1電源ライン62に入力されたとしても、当該高い電圧を保護回路65が第2電源ライン64を通してDC電源側に逃がし、表示パネル60内の回路素子等を静電破壊から保護する作用をなすため、静電気や帯電に強く、高画質な表示装置の実現が可能になる。
(実施例3)
図26は、保護回路の実施例3に係る接続関係を示す図であり、図中、図23と同等部分には同一符号を付して示している。図26に示すように、本実施例3では、第1保護回路65A(本例では、抵抗素子)を第1電源ライン62と第2電源ライン64との間に接続し、第2保護回路65B(本例では、抵抗素子)を第2電源ライン64と基準電位ノード(例えば、グランド電位ノード)との間に接続した構成を採っている。
上記の構成によれば、図14において、スイッチSW11のオンとスイッチSW12のオン(もしくは、スイッチSW11のオンとスイッチSW13のオン)が切り替わるタイミング(図15のt11−t12)で、VDDVbAC生成回路40Bの出力ノードがフローティングになったとしても、キャパシタCの電荷を放電する経路が存在しないため、電源電位VDDVbACの電圧降下を防ぐことができる。
また、第1電源ライン62が第1保護回路65A、第2電源ライン64および第2保護回路65Bを介して間接的に基準電位ノードに接続されることになるため、端子61が生産工程で露出していて静電気や表示パネル60の帯電等によって高い電圧が端子61を通して第1電源ライン62に入力されたとしても、当該高い電圧を第1,第2保護回路65A,65Bが基準電位ノードに逃がす作用をなすため、表示パネル60内の回路素子等を静電破壊から保護できる。
このようにして、VDDVbAC生成回路40Bの出力ノードのフローティング期間での電源電位VDDVbACの電圧降下を防ぐことで、正確な移動度補正動作を行うことが可能になるため、表示画像の高画質化を図ることができるとともに、第1,第2保護回路65A,65Bの作用によって静電気や帯電に強い表示装置の実現が可能になる。
(実施例4)
図27は、保護回路の実施例4に係る接続関係を示す図であり、図中、図23と同等部分には同一符号を付して示している。図27に示すように、本実施例4では、第1保護回路65A(本例では、抵抗素子)を第1電源ライン62と第2電源ライン64との間に接続し、第2保護回路65B(本例では、抵抗素子)を第1電源ライン62と基準電位ノード(例えば、グランド電位ノード)との間に接続するとともに、第2保護回路65Bの抵抗値を第1保護回路65Aの抵抗値よりも大きく設定した構成を採っている。
上記の構成によれば、図14において、スイッチSW11のオンとスイッチSW12のオン(もしくは、スイッチSW11のオンとスイッチSW13のオン)が切り替わるタイミング(図15のt11−t12)で、VDDVbAC生成回路40Bの出力ノードがフローティングになったときに、第1電源ライン62と基準電位ノードとの間に第2保護回路65Bが存在するものの、当該第2保護回路65Bの抵抗値が第1保護回路65Aの抵抗値よりも大きいことにより、キャパシタCの電荷の放電を最小限に抑えることができるため、実施例1の場合に比べて電源電位VDDVbACの電圧降下を小さく抑えることができる。
また、端子61が生産工程で露出していて静電気や表示パネル60の帯電等によって高い電圧が端子61を通して第1電源ライン62に入力されたとしても、当該高い電圧を第1保護回路65Aが第2電源ライン64を通してDC電源側に逃がし、第2保護回路65Bが基準電位ノードに逃がす作用をなすため、表示パネル60内の回路素子等を静電破壊から保護できる。
このようにして、VDDVbAC生成回路40Bの出力ノードのフローティング期間での電源電位VDDVbACの電圧降下を最小限に抑えることで、正確な移動度補正動作を行うことが可能になるため、表示画像の高画質化を図ることができるとともに、第1,第2保護回路65A,65Bの作用によって静電気や帯電に強い表示装置の実現が可能になる。
なお、実施例1〜4では、VDDVbAC生成回路40としてVDDVbAC生成回路40Bを用いた場合を例に挙げて説明したが、VDDVbAC生成回路40Aを用いた場合にも同様のことが言える。
また、実施例1〜4では、VDDVbAC生成回路40(40A,40B)を表示パネル60の外部に設ける場合を前提として説明したが、本発明は、VDDVbAC生成回路40を表示パネル60の内部に設ける場合にも適用可能である。VDDVbAC生成回路40を表示パネル60の内部に設ける場合には、端子61,63が存在しないことになるが、その場合にも表示パネル60の帯電等によって第1電源ライン62に高い電圧が乗る場合があることから、保護回路65(65A,65B)を設けることで、帯電等に強い表示装置の実現が可能になる。
ただし、VDDVbAC生成回路40を表示パネル60の外部に設ける場合に適用した方が、帯電等に加えて静電気に強い表示装置の実現が可能になるため有利である。また、VDDVbAC生成回路40を表示パネル60の外部に設けることで、VDDVbAC生成回路40Aを構成する電流源I11,I12の各電流値や、VDDVbAC生成回路40Bを構成する抵抗素子R11,R12の各抵抗値の変更を容易に実現できるため、キャパシタCの電荷の放電時定数を自由に調整(設定)できるという利点がある。
[変形例]
上記実施形態では、入力信号電圧Vsigに対して反比例ような立ち下がり波形または立ち上がり波形を持つ書き込み信号WSを生成するに当たって、書き込み走査回路18における出力回路の最終段のバッファ184(i)にAC電源を用いるとしたが、本発明は入力信号電圧Vsigに対して反比例ような立ち下がり波形または立ち上がり波形を持つ書き込み信号WSを生成する場合に限られるものではなく、パルス波形の走査パルスを基にアナログ波形の書き込み信号WSを生成する信号生成回路全般に対して、その出力回路の最終段バッファにAC電源を用いる技術思想を適用することが可能である。
また、上記実施形態では、画素回路11の電気光学素子として、有機EL素子を用いた有機EL表示装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこの適用例に限られるものではなく、デバイスに流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の電気光学素子(発光素子)を用いた表示装置全般に対して適用可能である。
さらに、上記実施形態では、電気光学素子である例えば有機EL素子31に加えて、駆動トランジスタ32、サンプリングトランジスタ33、スイッチングトランジスタ34〜36およびキャパシタ37を有する画素回路11を用いた表示装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこの適用例に限られるものではない。以下に、他の画素回路についていくつか例を挙げて説明する。
(他の画素回路1)
図28は、他の画素回路1(11A)の回路構成を示す回路図であり、図1の画素回路11と同等部分には同一符号を付して示している。図28に示すように、画素回路11Aは、有機EL素子31に加えて、駆動トランジスタ32、サンプリングトランジスタ33、スイッチングトランジスタ35およびキャパシタ37を構成素子として有する回路構成となっている。
ここで、駆動トランジスタ32、サンプリングトランジスタ33およびスイッチングトランジスタ35としてNチャネル型のTFTが用いられている。ただし、ここでの駆動トランジスタ32、サンプリングトランジスタ33およびスイッチングトランジスタ35の導電型の組み合わせは一例に過ぎず、これらの組み合わせに限られるものではない。
有機EL素子31は、カソード電極が第1の電源電位VSS(ここでは、接地電位GND)に接続されている。駆動トランジスタ32は、有機EL素子31を電流駆動するためのものであり、ソースが有機EL素子31のアノード電極に接続されてソースフォロア回路を形成しており、ドレインに駆動信号DSが印加される構成となっている。サンプリングトランジスタ33は、ソースがデータ線17に、ドレインが駆動トランジスタ32のゲートにそれぞれ接続されており、ゲートに書き込み信号WSが印加される。
スイッチングトランジスタ35は、ドレインが第3の電源電位Vofsに、ソースがサンプリングトランジスタ33のドレイン(駆動トランジスタ32のゲート)にそれぞれ接続されており、ゲートに補正用走査信号AZが印加される。キャパシタ37は、一端が駆動トランジスタ32のゲート(サンプリングトランジスタ33のドレイン)に接続され、他端が駆動トランジスタ32のソース(有機EL素子31のアノード電極)に接続されている。
上述した接続関係にて各構成素子が接続されてなる画素回路11Aにおいて、各構成素子は次のような作用をなす。すなわち、サンプリングトランジスタ33は、導通状態となることにより、データ線17を通して供給される入力信号電圧Vsig(=Vofs+Vdata;Vdata>0)をサンプリングする。このサンプリングされた信号電圧Vsigは、キャパシタ37に保持される。
駆動トランジスタ32は、ドレインに電源電位VDDが印加されているときに、キャパシタ37に保持された信号電圧Vsigに応じた電流値を有機EL素子31に供給することによって当該有機EL素子31を駆動する(電流駆動)。スイッチングトランジスタ35は、適宜導通状態になることにより、有機EL素子31の電流駆動に先立って駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32を検知し、あらかじめその影響をキャンセルするために当該検知した閾値電圧Vth32をキャパシタ37に保持する。
この画素回路11Aでは、第2の電源電位VDDを固定ではなく、適当なタイミングで“L”レベル(本例では、電源電位VSS)に振るようにすることで、図1におけるスイッチングトランジスタ34,36の機能を実現する構成を採っている。すなわち、電源電位VDDは図1の画素回路11におけるスイッチングトランジスタ34を駆動する駆動信号DSに相当する。画素回路11Aの回路構成によれば、図1の画素回路11に比べて、画素回路1つにつきトランジスタ数を2個削減できるとともに、図1における駆動線14および第二補正用走査線16の各配線を削減できることになる。
なお、上記の画素回路11Aにおいて、書き込み信号WSと補正用走査信号AZとが同時に“H”レベルとなる期間が存在しないため、スイッチングトランジスタ35をサンプリングトランジスタ33に共通化、電源電位Vofsの電源線をデータ線(信号線)17に共通化できる。この場合、データ線17より、補正用走査信号AZが“H”レベルに相当する期間に電源電位Vofsを供給し、書き込み信号WSが“H”レベルに相当する期間に入力信号電圧Vsigを供給するようにすれば良い。
図29に、画素回路11Aを駆動する書き込み信号WS、駆動信号DSおよび第一補正用走査信号AZ1のタイミング関係、ならびに駆動トランジスタ32のゲート電位Vgおよびソース電位Vsの変化をそれぞれ示す。
図29のタイミング波形図では、時刻t21から時刻t27までの期間を1フィールド期間としている。そして、この1フィールド期間において、時刻t21−t22が閾値補正準備期間、時刻t22−t23が閾値補正期間、時刻t24−t25がデータ書き込み+移動度補正期間、時刻t25−t26が有機EL素子31の発光期間となる。
すなわち、画素回路11Aでは、電源電位VDDがVSSレベルのときに補正用走査信号AZが“H”レベルになることで(t21−t22)、駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32のバラツキを補正するための閾値補正準備が行われ、電源電位VDDがVDDレベルのときに書き込み信号WSが“H”レベルになることで(t24−t25)、データVdataの書き込みと駆動トランジスタ32の移動度μのバラツキ補正が並行して行われることになる。
このように、有機EL素子31に加えて、駆動トランジスタ32、サンプリングトランジスタ33、スイッチングトランジスタ35およびキャパシタ37を構成素子として有する回路構成の画素回路11Aにおいても、駆動トランジスタ32の閾値電圧Vth32の画素ごとのバラツキを補正(キャンセル)する閾値補正および駆動トランジスタ32の移動度μの画素ごとのバラツキを補正する移動度補正を実行できる。これらの補正機能の実行により、駆動トランジスタ32の特性バラツキに起因する輝度差のない、高画質な表示装置を実現できる。
そして、移動度μの補正において、書き込み信号WSのパルス幅、具体的には書き込み信号WSの立ち下がり波形で決まる移動度補正時間tを入力信号電圧Vsigに反比例するように設定することで、入力信号電圧Vsigに対応した最適な移動度補正時間tを設定できるために、黒レベルから白レベルまで入力信号電圧Vsigの全レベル範囲に亘って駆動トランジスタ32のドレイン・ソース間電流Idsの移動度μに対する依存性をより確実に打ち消すことができる、即ち移動度μの画素ごとのバラツキをより確実に補正することができる。
駆動トランジスタ32のゲートに印加される実効的な入力信号電圧Vdataに反比例するような立ち下がり波形を持つ書き込み信号WSついては、図10に示したVDDVbAC生成回路40で生成した、入力信号電圧Vsigに対して反比例して立ち下がるようなアナログ波形の電源電位VDDVbACを、図8に示した書き込み走査回路18A(i)のバッファ183(i),184(i)または図17に示した書き込み走査回路18B(i)のバッファ184(i)にその正側の電源電位として供給することによって生成することができる。
なお、本画素回路11Aの変形例として、データ線17を通して入力信号電圧Vsigと電源電位Vofsとを時分割で供給し、これらをサンプリングトランジスタ33によって時分割で書き込む構成を採ることも可能である。このような構成を採ることにより、サンプリングトランジスタ33にスイッチングトランジスタ35の機能をも持たせることができるために、トランジスタ数をさらに削減できるとともに、図1における第一補正用走査線15の配線も削減できることになる。
(他の画素回路2)
図30は、他の画素回路2(11B)の回路構成を示す回路図である。図30に示すように、画素回路11Bは、有機EL素子51に加えて、駆動トランジスタ52、サンプリングトランジスタ53、スイッチングトランジスタ54〜56およびキャパシタ57,58を構成素子として有する回路構成となっている。
ここで、駆動トランジスタ52およびスイッチングトランジスタ55としてPチャネル型のTFTが用いられ、サンプリングトランジスタ53およびスイッチングトランジスタ54,56としてNチャネル型のTFTが用いられている。ただし、ここでの駆動トランジスタ52、サンプリングトランジスタ53およびスイッチングトランジスタ54〜56の導電型の組み合わせは一例に過ぎず、これらの組み合わせに限られるものではない。
有機EL素子51は、カソード電極が電源電位VSS(ここでは、接地電位GND)に接続されている。駆動トランジスタ52は、有機EL素子51を電流駆動するためのものであり、ソースが電源電位VDD(ここでは、正の電源電位)に接続されている。サンプリングトランジスタ53は、ソースがデータ線17に、ドレインがノードN21にそれぞれ接続されており、ゲートに書き込み信号WSが適宜印加される。
スイッチングトランジスタ54は、ドレインが駆動トランジスタ52のドレインに、ソースが有機EL素子51のアノード電極にそれぞれ接続されており、ゲートに駆動信号DSが適宜印加される。スイッチングトランジスタ55は、駆動トランジスタ52のゲートとソースとの間に接続され、ゲートに第一補正用走査信号AZ1が適宜印加される。
スイッチングトランジスタ56は、ドレインが電源電位Vofsに、ソースがノードN21にそれぞれ接続されており、ゲートに第二補正用走査信号AZ2が適宜印加される。キャパシタ57は、第2の電源電位VDDと接続ノードN21との間に接続されている。キャパシタ58は、ノードN21と駆動トランジスタ52のゲートとの間に接続されている。
図31に、画素回路11Bを駆動する書き込み信号WS、駆動信号DSおよび第一,第二補正用走査信号AZ1,AZ2のタイミング関係、ならびにノードN21の電位Vinおよび駆動トランジスタ52のゲート電位Vgの変化をそれぞれ示す。
図31のタイミング波形図では、時刻t31から時刻t39までの期間を1フィールド期間としている。そして、この1フィールド期間において、時刻t31−t32が閾値補正準備期間、時刻t32−t33が閾値補正期間、時刻t34−t35がデータ書き込み期間、時刻t35−t36が移動度補正期間、時刻t37−t38が有機EL素子51の発光期間となる。
すなわち、画素回路11Bにおいては、書き込み信号WSおよび第一補正用走査信号AZ1が共に“L”レベル、駆動信号DSおよび第二補正用走査信号AZ2が共に“H”レベルになることで(t31−t32)、駆動トランジスタ52の閾値電圧Vth52のバラツキを補正するための閾値補正準備が行われ、書き込み信号WS、駆動信号DSおよび第一補正用走査信号AZ1が共に“L”レベルになることで(t32−t33)、駆動トランジスタ52の閾値電圧Vth52のバラツキ補正が行われる。
また、書き込み信号WSおよび第一補正用走査信号AZ1が共に“H”レベルになり、駆動信号DSおよび第二補正用走査信号AZ2が共に“L”レベルになることで(t34−t35)、データVdataの書き込みが行われ、書き込み信号WSが“H”レベルにある状態、即ちデータVdataが書き込まれている状態で第一補正用走査信号AZ1が“L”レベルになることで(時刻t35−t36)、駆動トランジスタ52の移動度μのバラツキ補正が行われる。
通常の発光期間(t37〜t38)では、書き込み信号WSおよび第一補正用走査信号AZ1が共に“L”レベルに、駆動信号DSおよび第二補正用走査信号AZ2が共に“H”レベルになることで、サンプリングトランジスタ53およびスイッチングトランジスタ55,56が非導通状態となり、スイッチングトランジスタ54が導通状態となる。このとき、駆動トランジスタ52は、飽和領域で動作するように設計されているために定電流源として動作する。
その結果、駆動トランジスタ52からスイッチングトランジスタ54を通して、有機EL素子51に対して先述した式(1)で与えられる一定のドレイン・ソース間電流Idsが供給されるために、有機EL素子51が発光する。その後、時刻t38で駆動信号DSが“L”レベルから“H”レベルに遷移することで、スイッチングトランジスタ54が非導通となり、駆動トランジスタ52への電流供給経路が遮断されるため、有機EL素子51の発光が停止し、非発光期間に入る。
このように、有機EL素子51に加えて、駆動トランジスタ52、サンプリングトランジスタ53、スイッチングトランジスタ54〜56およびキャパシタ57,58を構成素子として有する回路構成の画素回路11Bにおいても、駆動トランジスタ52の閾値電圧Vth52のバラツキを補正する閾値補正および駆動トランジスタ52の移動度μのバラツキを補正する移動度補正を実行できる。これらの補正機能の実行により、駆動トランジスタ52の特性バラツキに起因する輝度差のない、高画質な表示装置を実現できる。
そして、移動度μの補正において、第一補正用走査信号AZ1のパルス幅、具体的には第一補正用走査信号AZ1の立ち上がり波形で決まる移動度補正時間tを入力信号電圧Vsigに反比例するように設定することで、入力信号電圧Vsigに対応した最適な移動度補正時間tを設定できるために、黒レベルから白レベルまで入力信号電圧Vsigの全レベル範囲に亘って駆動トランジスタ52のドレイン・ソース間電流Idsの移動度μに対する依存性をより確実に打ち消すことができる、即ち移動度μの画素ごとのバラツキをより確実に補正することができる。
図32に示すように、入力信号電圧Vsigに反比例するような立ち上がり波形を持つ第一補正用走査信号AZ1については、図10に示したVDDVbAC生成回路40と同じ原理(極性が逆)を用いて、入力信号電圧Vsigに反比例するような立ち上がり波形を持つアナログ波形の電源電位VSSVbACを生成し、この電源電位VSSVbACを図20に示した書き込み走査回路18C(i)と同じ構成の第一補正用走査回路のバッファ184(i)に負側の電源電位として供給することによって生成できる。
このように、駆動トランジスタ52のゲート・ソース間に接続されたPチャネルのスイッチングトランジスタ55のゲートに印加される第一補正用走査信号AZ1を、“L”レベルから“H”レベルに遷移するときの立ち上がり波形(スイッチングトランジスタ55がNチャネルのときは立ち下がり波形)を、図32に示すようにすれば良い。ここで、移動度補正前の駆動トランジスタ52のVgs−Vth=Vdataとすると、最適に補正されたときのVgs−Vthは式(9)に示したようにVgs−Vth=Vdata/2となる。
したがって、駆動トランジスタ52のゲートに印加される実効的な入力信号電圧Vdataに対して、補正時間が反比例するように、即ち駆動トランジスタ52のゲートに印加される実効的な入力信号電圧Vdataの2分の1であるVdata/2に対して反比例する波形に設定することで、スイッチングトランジスタ55のゲート・ソース間電圧が閾値電圧Vth53になったところで当該スイッチングトランジスタ55がカットオフするように設定すれば良い。
具体的には、図32の波形図から明らかなように、スイッチングトランジスタ55は、白レベルに対応した入力信号電圧Vsig(白)のときには、ゲート・ソース間電圧が(Vdata(白)/2)+Vofs+Vth53になったところでカットオフするために移動度補正時間t(白)が一番短く設定され、グレーレベルに対応した入力信号電圧Vsig(グレー)のときには、ゲート・ソース間電圧が(Vdata(グレー)/2)+Vofs+Vth53になったところでカットオフするために移動度補正時間t(グレー)が移動度補正時間t(白)よりも長く設定されることになる。
駆動トランジスタ32のゲートに印加される実効的な入力信号電圧Vdataに反比例する立ち上がり波形を持つアナログ波形の電源電位VSSVxを生成する具体例なVSSVx生成回路としては、図10に示したVDDVbAC生成回路40と基本的に同じ原理(極性が逆)のVSSVbAC生成回路を用いることができる。このVSSVbAC生成回路を用いることにより、折れ線の立ち上がり波形を持つ電源電位VSSVbACを生成することができる。そして、この電源電位VSSVbACを基に第一補正用走査信号AZ1を生成することにより、図33に示すように、当該第一補正用走査信号AZ1も折れ線の立ち上がり波形となる。
なお、今回の説明は、データ書き込みのときデータ線17の電圧変動Vdataが完全に駆動トランジスタ52のゲート・ソース間電圧Vgsへ印加される場合について行っている。これは、キャパシタ58が十分に大きいことを仮定している。この(書き込みゲイン:Gw)=(Vgsの電圧変動)/(信号線の電圧変動)が100%で無い場合は、入力信号電圧VdataをGw・Vdataを置き換えて考えれば良い。
(他の画素回路3)
図34は、他の画素回路3(11C)の回路構成を示す回路図であり、図中、図22と同等部分には同一符号を付して示している。図34に示すように、画素回路11Cは、有機EL素子51に加えて、駆動トランジスタ52、サンプリングトランジスタ53、スイッチングトランジスタ54〜56,59およびキャパシタ57,58を構成素子として有する回路構成となっている。
すなわち、画素回路11Cは、図22の画素回路11Bに対してスイッチングトランジスタ59が追加された回路構成となっている。スイッチングトランジスタ59は、データ線17と駆動トランジスタ52のドレイン(スイッチングトランジスタ54のドレイン)との間に接続されており、ゲートに第三補正用走査信号AZ3が適宜印加される。
ここで、駆動トランジスタ52およびスイッチングトランジスタ59としてPチャネル型のTFTが用いられ、サンプリングトランジスタ53およびスイッチングトランジスタ54〜56としてNチャネル型のTFTが用いられている。ただし、ここでの駆動トランジスタ52、サンプリングトランジスタ53およびスイッチングトランジスタ54〜56,59の導電型の組み合わせは一例に過ぎず、これらの組み合わせに限られるものではない。
図35に、画素回路11Cを駆動する書き込み信号WS、駆動信号DSおよび第一,第二,第三補正用走査信号AZ1,AZ2,AZ3のタイミング関係、ならびにノードN21の電位Vinおよび駆動トランジスタ52のゲート電位Vgの変化をそれぞれ示す。
図35のタイミング波形図から明らかなように、本画素回路11Cでは、画素回路11Bにおけるスイッチングトランジスタ55の機能を、2つのスイッチングトランジスタ55,59が担うことになる。特に、スイッチングトランジスタ59が移動度補正動作を担うことになる。そして、第三補正用走査信号AZ3のパルス幅、具体的には第三補正用走査信号AZ3の立ち上がり波形で移動度補正期間t35−t36が決定される。
このとき、入力信号電圧Vsigに応じて、駆動トランジスタ52のゲート電位が変動するため、他の画素回路2と同様に、移動度補正時間tが決まるように、第三補正用走査信号AZ3の立ち上がり波形で決まる移動度補正時間tを入力信号電圧Vsigに反比例するように設定することで、入力信号電圧Vsigに対応した最適な移動度補正時間tを設定できるために、黒レベルから白レベルまで入力信号電圧Vsigの全レベル範囲に亘って駆動トランジスタ52のドレイン・ソース間電流Idsの移動度μに対する依存性をより確実に打ち消すことができる、即ち移動度μの画素ごとのバラツキをより確実に補正することができる。
駆動トランジスタ32のゲートに印加される実効的な入力信号電圧Vdataに反比例する立ち上がり波形を持つ第三補正用走査信号AZ3については、第一補正用走査信号AZ1と同様に、図10に示したVDDVbAC生成回路40と同じ原理(極性が逆)を用いて、駆動トランジスタ32のゲートに印加される実効的な入力信号電圧Vdataに反比例するような立ち上がり波形を持つアナログ波形の電源電位VSSVbACを生成し、この電源電位VSSVbACを図20に示した書き込み走査回路18C(i)と同じ構成の第三補正用走査回路のバッファ184(i)に負側の電源電位として供給することによって生成できる。
なお、画素回路11の他の回路例としては、上述した画素回路1〜3に限られるものではない。すなわち、本発明は、電気光学素子に加えて、少なくとも、電気光学素子を駆動する駆動トランジスタと、映像信号をサンプリングして書き込むサンプリングトランジスタと、表示期間に亘って駆動トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持するキャパシタとを含む画素回路がマトリクス状に配置されてなる表示装置全般に適用可能である。
[適用例]
以上説明した本発明による表示装置は、一例として、図36〜図40に示す様々な電子機器、例えば、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置、ビデオカメラなど、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
このように、あらゆる分野の電子機器の表示装置として本発明による表示装置を用いることにより、先述した実施形態の説明から明らかなように、本発明による表示装置は、映像信号の信号電圧に適した移動度補正時間を設定することで、映像信号の信号電圧に応じて駆動トランジスタのドレイン・ソース間電流の移動度に対する依存性を打ち消すことができるために、各種の電子機器において、駆動トランジスタの移動度が画素ごとに異なることに起因するスジや輝度ムラの無い均一な画質の表示画像を得ることができる。
なお、本発明による表示装置は、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。例えば、画素アレイ部30に透明なガラス等の対向部に貼り付けられて形成された表示モジュールが該当する。この透明な対向部には、カラーフィルタ、保護膜等、更には、上記した遮光膜が設けられてもよい。尚、表示モジュールには、外部から画素アレイ部への信号等を入出力するための回路部やFPC(フレキシブルプリントサーキット)等が設けられていてもよい。
以下に、本発明が適用される電子機器の具体例について説明する。
図36は、本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。本適用例に係るテレビは、フロントパネル102やフィルターガラス103等から構成される映像表示画面部101を含み、その映像表示画面部101として本発明による表示装置を用いることにより作成される。
図37は、本発明が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、(A)は表側から見た斜視図、(B)は裏側から見た斜視図である。本適用例に係るデジタルカメラは、フラッシュ用の発光部111、表示部112、メニュースイッチ113、シャッターボタン114等を含み、その表示部112として本発明による表示装置を用いることにより作製される。
図38は、本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。本適用例に係るノート型パーソナルコンピュータは、本体121に、文字等を入力するとき操作されるキーボード122、画像を表示する表示部123等を含み、その表示部123として本発明による表示装置を用いることにより作製される。
図39は、本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。本適用例に係るビデオカメラは、本体部131、前方を向いた側面に被写体撮影用のレンズ132、撮影時のスタート/ストップスイッチ133、表示部134等を含み、その表示部134として本発明による表示装置を用いることにより作製される。
図40は、本発明が適用される携帯端末装置、例えば携帯電話機を示す斜視図であり、(A)は開いた状態での正面図、(B)はその側面図、(C)は閉じた状態での正面図、(D)は左側面図、(E)は右側面図、(F)は上面図、(G)は下面図である。本適用例に係る携帯電話機は、上側筐体141、下側筐体142、連結部(ここではヒンジ部)143、ディスプレイ144、サブディスプレイ145、ピクチャーライト146、カメラ147等を含み、そのディスプレイ144やサブディスプレイ145として本発明による表示装置を用いることにより作製される。
本発明の一実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置および当該表示装置に用いられる画素回路の構成を示す回路図である。 書き込み信号WS、駆動信号DSおよび第一,第二補正用走査信号AZ1,AZ2のタイミング関係、ならびに駆動トランジスタのゲート電位Vgおよびソース電位Vsの変化をそれぞれ示すタイミング波形図である。 画素回路の動作説明に供する特性図である。 移動度補正期間における画素回路の状態を示す回路図である。 移動度μが相対的に大きい画素1と移動度μが相対的に小さい画素2の入力信号電圧Vsig対ドレイン・ソース間電流Idsの関係を示す図である。 t=0μsのときとt=2.5μsのときの入力信号電圧Vsig対ドレイン・ソース間電流Idsの関係を示す図である。 書き込み信号WSの立ち下がり波形を示す波形図である。 実施例1に係る書き込み走査回路の回路構成を示す回路図である。 実施例1の場合の電源電位VDDVbACの波形、ならびに走査パルスA(i),A(i+1)、走査パルスB(i),B(i+1)、反転走査パルスC(i),C(i+1)および書き込みパルスWS(i),WS(i+1)のタイミング関係を示すタイミング波形図である。 電源電位VDDVbACを生成する回路系を示すブロック図である。 第1例に係る電源電位VDDVbAC生成回路の回路構成を示す回路図である。 第1例に係る電源電位VDDVbAC生成回路における入力スイッチSW11および放電スイッチSW12,SW13のオン/オフ駆動のタイミング関係を示すタイミングチャートである。 折れ線の立ち下がり波形を持つ電源電位VDDVxを用いたときの書き込み信号WSの立ち下がり波形を示す波形図である。 第2例に係る電源電位VDDVbAC生成回路の回路構成を示す回路図である。 第2例に係る電源電位VDDVbAC生成回路における入力スイッチSW11および放電スイッチSW12,SW13のオン/オフ駆動のタイミング関係を示すタイミングチャートである。 図9のタイミングAでの実施例1に係る書き込み走査回路の動作状態についての動作説明図である。 実施例2に係る書き込み走査回路の回路構成を示す回路図である。 実施例2の場合の電源電位VDDVbACの波形、ならびに走査パルスA(i),A(i+1)、走査パルスB(i),B(i+1)、反転走査パルスC(i),C(i+1)および書き込みパルスWS(i),WS(i+1)のタイミング関係を示すタイミング波形図である。 図18のタイミングAでの実施例2に係る書き込み走査回路の動作状態についての動作説明図である。 負側の電源電位VSSVbにAC電源を用いた書き込み走査回路の回路構成を示す回路図である。 負側の電源電位VSSVbにAC電源を用いた場合の電源電位VSSVbACの波形、ならびに走査パルスA(i),A(i+1)、走査パルスB(i),B(i+1)、反転走査パルスC(i),C(i+1)および書き込みパルスWS(i),WS(i+1)のタイミング関係を示すタイミング波形図である。 実施例1,2に係る書き込み走査回路の変形例を示す回路図である。 保護回路の実施例1に係る接続関係を示す図である。 実施例1に係る接続関係の場合の不具合の説明に供するタイミング波形図である。 保護回路の実施例2に係る接続関係を示す図である。 保護回路の実施例3に係る接続関係を示す図である。 保護回路の実施例4に係る接続関係を示す図である。 他の画素回路1の回路構成を示す回路図である。 他の画素回路1を駆動する書き込み信号WS、駆動信号DSおよび第一補正用走査信号AZ1のタイミング関係、ならびに駆動トランジスタのゲート電位Vgおよびソース電位Vsの変化をそれぞれ示すタイミング波形図である。 他の画素回路2の回路構成を示す回路図である。 他の画素回路2を駆動する書き込み信号WS、駆動信号DSおよび第一,第二補正用走査信号AZ1,AZ2のタイミング関係、ならびにノードN21の電位Vinおよび駆動トランジスタのゲート電位Vgの変化をそれぞれ示すタイミング波形図である。 第一補正用走査信号AZ1の立ち上がり波形を示す波形図である。 折れ線の立ち下がり波形を持つ電源電位VSSVbACを用いたときの第一補正用走査信号AZ1の立ち上がり波形を示す波形図である。 他の画素回路3の回路構成を示す回路図である。 他の画素回路3を駆動する書き込み信号WS、駆動信号DSおよび第一,第二,第三補正用走査信号AZ1,AZ2,AZ3のタイミング関係、ならびにノードN21の電位Vinおよび駆動トランジスタのゲート電位Vgの変化をそれぞれ示すタイミング波形図である。 本発明が適用されるテレビを示す斜視図である。 本発明が適用されるデジタルカメラを示す斜視図であり、(A)は表側から見た斜視図、(B)は裏側から見た斜視図である。 本発明が適用されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。 本発明が適用されるビデオカメラを示す斜視図である。 本発明が適用される携帯電話機を示す斜視図であり、(A)は開いた状態での正面図、(B)はその側面図、(C)は閉じた状態での正面図、(D)は左側面図、(E)は右側面図、(F)は上面図、(G)は下面図である。
符号の説明
11,11A,11B,11C…画素回路、12…画素アレイ部、13…走査線、14…駆動線、15…第一補正用走査線、16…第二補正用走査線、17…データ線、18,18A,18B,18C…書き込み走査回路、19…駆動走査回路、20…第一補正用走査回路、21…第二補正用走査回路、22…データ線駆動回路、31,51…有機EL素子、32,52…駆動トランジスタ、33,53…サンプリングトランジスタ、34〜36,54〜57,59…スイッチングトランジスタ、37,57,58…キャパシタ、40,40A,40B…VDDVbAC生成回路、60…表示パネル、61,63…端子、62…第1電源ライン、64…第2電源ライン、65,65A,65B…保護回路

Claims (20)

  1. 電気光学素子と、前記電気光学素子を駆動する駆動トランジスタと、映像信号をサンプリングして書き込むサンプリングトランジスタと、表示期間に亘って前記駆動トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持するキャパシタとを含む画素回路がマトリクス状に配置されてなる画素アレイ部と、
    前記サンプリングトランジスタによって前記映像信号が書き込まれている状態で前記電気光学素子が発光する前の補正期間において前記駆動トランジスタのドレイン・ソース間電流を当該駆動トランジスタのゲート入力側に負帰還することによって前記駆動トランジスタのドレイン・ソース間電流の移動度に対する依存性を打ち消す手段と、
    出力回路の最終段バッファの電源にAC電源を用いることによって前記補正期間を決める走査信号を生成する走査手段と
    を備えたことを特徴とする表示装置。
  2. 前記走査信号は、前記補正期間前の前記駆動トランジスタの(ゲート・ソース間電圧)−(閾値電圧)に反比例するような立ち下がり波形または立ち上がり波形を有するアナログ波形である
    ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  3. 前記最終段バッファにAC電源を供給する第1電源ラインと基準電位ノードとの間に接続された保護回路を有する
    ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  4. 前記走査手段は、前記出力回路の最終前段バッファの電源にDC電源を用いる
    ことを特徴とする請求項1記載の表示装置。
  5. 前記最終段バッファにAC電源を供給する第1電源ラインと前記最終前段バッファにDC電源を供給する第2電源ラインとの間に接続された保護回路を有する
    ことを特徴とする請求項4記載の表示装置。
  6. 前記最終段バッファにAC電源を供給する第1電源ラインと前記最終前段バッファにDC電源を供給する第2電源ラインとの間に接続された第1保護回路と、
    前記第2電源ラインと基準電位ノードとの間に接続された第2保護回路とを有する
    ことを特徴とする請求項4記載の表示装置。
  7. 前記最終段バッファにAC電源を供給する第1電源ラインと前記最終前段バッファにDC電源を供給する第2電源ラインとの間に接続された第1保護回路と、
    前記第1電源ラインと基準電位ノードとの間に接続された第2保護回路とを有し、
    前記第2保護回路の抵抗値が前記第1保護回路の抵抗値よりも大きい
    ことを特徴とする請求項4記載の表示装置。
  8. 前記最終段バッファの正電源をAC電源とする場合、当該AC電源の最大値が前記DC電源の正の電圧値と等しい、または前記最終段バッファの負電源をAC電源とする場合、当該AC電源の最小値が前記DC電源の負の電圧値と等しい
    ことを特徴とする請求項4記載の表示装置。
  9. 前記AC電源を生成する回路は、
    前記DC電源を選択的に入力するスイッチと、
    前記スイッチによって入力された前記DC電源によって充電されるキャパシタと、
    前記キャパシタの電荷を放電する放電手段とを有する
    ことを特徴とする請求項8記載の表示装置。
  10. 前記AC電源を生成する回路は、前記画素アレイ部および前記走査手段が形成された基板の外部に設けられている
    ことを特徴とする請求項9記載の表示装置。
  11. 前記放電手段は、前記キャパシタの電荷を異なる時定数にて段階的に放電する
    ことを特徴とする請求項9記載の表示装置。
  12. 前記走査信号は、前記サンプリングトランジスタを駆動する信号であり、当該信号の立ち下がり波形または立ち上がり波形により、前記補正期間の時間を前記補正期間前の前記駆動トランジスタの(ゲート・ソース間電圧)−(閾値電圧)に反比例するように設定する
    ことを特徴とする請求項2記載の表示装置。
  13. 前記画素回路は、前記走査信号によって駆動されることによって前記駆動トランジスタに選択的に電流を供給する第一のスイッチングトランジスタをさらに有し、
    前記第一のスイッチングトランジスタが導通状態になってから前記サンプリングスイッチが非導通状態になるまでの時間を前記補正期間の時間とする
    ことを特徴とする請求項12記載の表示装置。
  14. 前記サンプリングスイッチが導通状態になってから非導通状態になるまでの時間を前記補正期間の時間とする
    ことを特徴とする請求項12記載の表示装置。
  15. 前記画素回路は、前記駆動トランジスタのゲートとドレインとの間に接続され、前記走査信号によって駆動される第二のスイッチングトランジスタをさらに有し、
    前記走査信号の立ち上がり波形または立ち下がり波形により、前記補正期間の時間を前記補正期間前の前記駆動トランジスタの(ゲート・ソース間電圧)−(閾値電圧)に反比例するように設定する
    ことを特徴とする請求項2記載の表示装置。
  16. 前記第二のスイッチングトランジスタが導通状態になってから非導通状態になるまでの時間を前記補正期間の時間とする
    ことを特徴とする請求項15記載の表示装置。
  17. 前記画素回路は、前記駆動トランジスタのゲートとドレインとの間に接続された第二のスイッチングトランジスタと、前記入力信号電圧を与えるデータ線と前記駆動トランジスタのドレインとの間に接続され、前記走査信号によって駆動される第三のスイッチングトランジスタとをさらに有し、
    前記走査信号の立ち上がり波形または立ち下がり波形により、前記補正期間の時間を前記補正期間前の前記駆動トランジスタの(ゲート・ソース間電圧)−(閾値電圧)に反比例するように設定する
    ことを特徴とする請求項2記載の表示装置。
  18. 前記第三のスイッチングトランジスタが導通状態になってから非導通状態になるまでの時間を前記補正期間の時間とする
    ことを特徴とする請求項17記載の表示装置。
  19. 電気光学素子と、前記電気光学素子を駆動する駆動トランジスタと、映像信号をサンプリングして書き込むサンプリングトランジスタと、表示期間に亘って前記駆動トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持するキャパシタとを含む画素回路がマトリクス状に配置されてなる表示装置の駆動方法であって、
    前記サンプリングトランジスタによって前記映像信号が書き込まれている状態で前記電気光学素子が発光する前の補正期間において前記駆動トランジスタのドレイン・ソース間電流を当該駆動トランジスタのゲート入力側に負帰還することによって前記駆動トランジスタのドレイン・ソース間電流の移動度に対する依存性を打ち消す際に、
    前記補正期間を走査信号によって決めるようにするとともに、当該走査信号を生成する走査回路の最終段バッファの電源にAC電源を用いる
    ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
  20. 電気光学素子と、前記電気光学素子を駆動する駆動トランジスタと、映像信号をサンプリングして書き込むサンプリングトランジスタと、表示期間に亘って前記駆動トランジスタのゲート・ソース間電圧を保持するキャパシタとを含む画素回路がマトリクス状に配置されてなる画素アレイ部と、
    前記サンプリングトランジスタによって前記映像信号が書き込まれている状態で前記電気光学素子が発光する前の補正期間において前記駆動トランジスタのドレイン・ソース間電流を当該駆動トランジスタのゲート入力側に負帰還することによって前記駆動トランジスタのドレイン・ソース間電流の移動度に対する依存性を打ち消す手段と、
    出力回路の最終段バッファの電源にAC電源を用いることによって前記補正期間を決める走査信号を生成する走査手段と
    を備えた表示装置を有することを特徴とする電子機器。
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