JP2008175945A - Pixel circuit and display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機EL(Electroluminescence)や液晶等の発光素子を含む画素回路およびアクティブマトリクス型の表示装置に関するものである。 The present invention relates to a pixel circuit including a light emitting element such as an organic EL (Electroluminescence) or a liquid crystal, and an active matrix display device.
画像表示装置、例えば液晶ディスプレイ(LCD、以下LCDと記す)などでは、多数の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光強度を制御して画像を表示する。
有機ELディスプレイも同様に、各画素回路に発光素子を有する自発光型のディスプレイであり、LCDと比べて画像の視認性が高い、バックライトが不要、応答速度が速い、などの利点がある。
また、各発光素子の輝度はそれに流れる電流値によって制御し、発色の階調を得る。すなわち、発光素子が電流制御型であるという点でLCDと大きく性質が異なる。
In an image display device such as a liquid crystal display (LCD, hereinafter referred to as LCD), a large number of pixels are arranged in a matrix, and an image is displayed by controlling the light intensity for each pixel in accordance with image information to be displayed.
Similarly, the organic EL display is a self-luminous display having a light-emitting element in each pixel circuit, and has advantages such as higher image visibility, no need for a backlight, and faster response speed than an LCD.
Further, the luminance of each light emitting element is controlled by the value of the current flowing therethrough to obtain a color gradation. That is, the property is greatly different from LCD in that the light emitting element is a current control type.
有機ELディスプレイはLCDと同様に、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がある。前者は構造が単純であるが、ディスプレイの大型化や高解像度化には適していないため、各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;Thin Film Transistor、以下TFTと記す)によって制御する、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。 As with the LCD, the organic EL display has a simple matrix system and an active matrix system as driving systems. Although the former is simple in structure, it is not suitable for increasing the size and resolution of the display. Therefore, the former is generally provided with an active element provided inside each pixel circuit, generally a thin film transistor (TFT). Active matrix systems are under active development.
次に、アクティブマトリクス型表示装置の動作原理について説明する。 Next, the operation principle of the active matrix display device will be described.
図1は、アクティブマトリクス型表示装置の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an active matrix display device.
表示装置1は、画素回路(PXLC)2aがm×nのマトリクス状に配列された画素アレイ部2、水平セレクタ(HSEL)3、ライトスキャナ(WSCN)4,水平セレクタ3により選択され輝度情報に応じたデータ信号が供給される信号線SGL1〜SGLn、およびライトスキャナ4により選択駆動される走査線WSL1〜WSLmを有する。
なお、水平セレクタ3、ライトスキャナ4に関しては、多結晶シリコン上に形成する場合や、MOSIC等で、画素の周辺に形成することもある。
In the
Note that the horizontal selector 3 and the light scanner 4 may be formed on the periphery of the pixel when formed on polycrystalline silicon or with MOSIC or the like.
図2は、図1に図示する画素回路2aの一構成例を示す回路図である。(たとえば特許文献1、2参照)。
図2の画素回路は、多数提案されている回路のうちで最も単純な回路構成であり、いわゆる2トランジスタ駆動方式の回路である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of the
The pixel circuit in FIG. 2 has the simplest circuit configuration among many proposed circuits, and is a so-called two-transistor driving circuit.
図2の画素回路2aは、pチャネル薄膜電界効果トランジスタ(以下、TFTという)11およびTFT12、キャパシタC11、発光素子である有機EL発光素子(OLED)13を有する。また、図2において、SGLは信号線を、WSLは走査線をそれぞれ示している。
有機EL発光素子は多くの場合整流性があるため、OLED(Organic Light Emitting Diode)と呼ばれることがあり、図2その他では発光素子としてダイオードの記号を用いているが、以下の説明においてOLEDには必ずしも整流性を要求するものではない。
図2ではTFT11のソースが電源電圧VCCに接続され、発光素子13のカソード(陰極)は接地電位GNDに接続されている。図2の画素回路2aの動作は以下の通りである。
2 includes a p-channel thin film field effect transistor (hereinafter referred to as TFT) 11 and TFT 12, a capacitor C11, and an organic EL light emitting element (OLED) 13 which is a light emitting element. In FIG. 2, SGL represents a signal line, and WSL represents a scanning line.
Since organic EL light-emitting elements are often rectifying, they are sometimes referred to as OLEDs (Organic Light Emitting Diodes). In FIG. 2 and other figures, diode symbols are used as light-emitting elements. It does not necessarily require rectification.
In FIG. 2, the source of the
ステップST1:
走査線WSLを選択状態(ここではローレベル)とし、信号線SGLに書き込み電位Vdataを印加すると、TFT12が導通してキャパシタC11が充電または放電され、TFT11のゲート電位はVdataとなる。
Step ST1:
When the scanning line WSL is in a selected state (here, at a low level) and the writing potential Vdata is applied to the signal line SGL, the TFT 12 becomes conductive and the capacitor C11 is charged or discharged, and the gate potential of the
ステップST2:
走査線WSLを非選択状態(ここではハイレベル)とすると、信号線SGLとTFT11とは電気的に切り離されるが、TFT11のゲート電位はキャパシタC11によって安定に保持される。
Step ST2:
When the scanning line WSL is in a non-selected state (here, high level), the signal line SGL and the
ステップST3:
TFT11および発光素子13に流れる電流は、TFT11のゲート・ソース間電圧Vgsに応じた値となり、発光素子13はその電流値に応じた輝度で発光し続ける。
上記ステップST1のように、走査線WSLを選択してデータ線に与えられた輝度情報を画素内部に伝える操作を、以下「書き込み」と呼ぶ。
上述のように、図2の画素回路2aでは、一度Vdataの書き込みを行えば、次に書き換えられるまでの間、発光素子13は一定の輝度で発光を継続する。
Step ST3:
The current flowing through the
The operation of selecting the scanning line WSL and transmitting the luminance information given to the data line to the inside of the pixel as in step ST1 is hereinafter referred to as “writing”.
As described above, in the
上述したように、画素回路2aでは、駆動(ドライブ)トランジスタであるTFT11のゲート印加電圧を変化させることで、EL発光素子13に流れる電流値を制御している。
このとき、pチャネルのドライブトランジスタのソースは電源電圧VCCに接続されており、このTFT11は常に飽和領域で動作している。よって、下記の式1に示した値を持つ定電流源となっている。
As described above, in the
At this time, the source of the p-channel drive transistor is connected to the power supply voltage VCC, and the
(数1)
Ids=1/2・μ(W/L)Cox(Vgs−|Vth|)2 …(1)
(Equation 1)
Ids = 1/2 · μ (W / L) Cox (Vgs− | Vth |) 2 (1)
ここで、μはキャリアの移動度を、Coxは単位面積当たりのゲ−ト容量を、Wはゲ−ト幅を、Lはゲ−ト長を、VgsはTFT11のゲート・ソース間電圧を、VthはTFT11のしきい値をそれぞれ示している。
Here, μ is the carrier mobility, Cox is the gate capacity per unit area, W is the gate width, L is the gate length, Vgs is the gate-source voltage of the
単純マトリクス型画像表示装置では、各発光素子は、選択された瞬間にのみ発光するのに対し、アクティブマトリクスでは、上述したように、書き込み終了後も発光素子が発光を継続するため、単純マトリクスに比べて発光素子のピーク輝度、ピーク電流を下げられるなどの点で、とりわけ大型・高精細のディスプレイでは有利となる。 In the simple matrix type image display device, each light emitting element emits light only at the selected moment, whereas in the active matrix, as described above, the light emitting element continues to emit light even after the writing is completed. In comparison, the peak luminance and peak current of the light emitting element can be lowered, and this is particularly advantageous in a large-sized and high-definition display.
図3は、有機EL発光素子の電流−電圧(I−V)特性の経時変化を示す図である。図3において、実線で示す曲線が初期状態時の特性を示し、破線で示す曲線が経時変化後の特性を示している。 FIG. 3 is a diagram showing a change with time of current-voltage (IV) characteristics of the organic EL light emitting device. In FIG. 3, the curve indicated by the solid line indicates the characteristic in the initial state, and the curve indicated by the broken line indicates the characteristic after change with time.
一般的に、有機EL発光素子のI−V特性は、図3に示すように、時間が経過すると劣化してしまう。
しかしながら、図2の2トランジスタ駆動は定電流駆動のために有機EL発光素子には上述したように定電流が流れ続け、有機EL発光素子のI−V特性が劣化してもその発光輝度は経時劣化することはない。
In general, the IV characteristics of an organic EL light emitting element deteriorate as time passes, as shown in FIG.
However, since the two-transistor drive in FIG. 2 is driven at a constant current, the constant current continues to flow through the organic EL light emitting element as described above, and even if the IV characteristic of the organic EL light emitting element deteriorates, the light emission luminance remains with time. There is no deterioration.
次に、トランジスタをnチャネルTFTに置き換えた基本的な画素回路について説明する。 Next, a basic pixel circuit in which transistors are replaced with n-channel TFTs will be described.
図4は、図2の回路のpチャネルTFTをnチャネルTFTに置き換えた画素回路を示す回路図である。 FIG. 4 is a circuit diagram showing a pixel circuit in which the p-channel TFT in the circuit of FIG. 2 is replaced with an n-channel TFT.
図4の画素回路2bは、nチャネルTFT21およびTFT22、キャパシタC21、発光素子である有機EL発光素子(OLED)23を有する。また、図4において、SGLはデータ線を、WSLは走査線をそれぞれ示している。
The pixel circuit 2b in FIG. 4 includes n-
この画素回路2bでは、ドライブトランジスタとしてTFT21のドレイン側が電源電圧VCCに接続され、ソースはEL発光素子23のアノードに接続されており、ソースフォロワー回路を形成している。
In the pixel circuit 2b, the drain side of the
図5は、初期状態におけるドライブトランジスタとしてのTFT21とEL発光素子23の動作点を示す図である。図5において、横軸はTFT21のドレイン・ソース間電圧Vdsを、縦軸はドレイン・ソース間の電流Idsをそれぞれ示している。
FIG. 5 is a diagram showing operating points of the
図5に示すように、ソース電圧はドライブトランジスタであるTFT21とEL発光素子23との動作点で決まり、その電圧はゲート電圧によって異なる値を持つ。
このTFT21は飽和領域で駆動されるので、動作点のソース電圧に対したVgsに関して上記式1に示した方程式の電流値の電流Idsを流す。
As shown in FIG. 5, the source voltage is determined by the operating point of the
Since the
図2あるいは図4に示すような画素回路は、データの書き込みを制御するTFT12あるいはTFT22がオフリークした場合、画素回路は正常に輝度情報の書き込みが行えず、有機EL発光素子13または有機EL発光素子23の輝度にばらつきが生じることとなる。そのため、表示装置として高い画質を期待することができない。
In the pixel circuit as shown in FIG. 2 or FIG. 4, when the TFT 12 or the
本発明は、輝度のばらつきを抑制した画素回路および高画質な表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pixel circuit and a high-quality display device in which variation in luminance is suppressed.
本発明の第1の観点の画素回路は、データ信号が供給される信号線と、少なくとも2つ以上の直列に接続される同一導電型のスイッチングトランジスタと、駆動信号が供給され、上記複数のスイッチングトランジスタを駆動する駆動線と、を有し、上記複数のスイッチングトランジスタのうち、一端に配列されたスイッチングトランジスタの端子が上記信号線に接続され、上記複数のスイッチングトランジスタの制御端子は、上記走査線に共通に接続され、上記複数のスイッチングトランジスタは、閾値電圧が異なる。 A pixel circuit according to a first aspect of the present invention includes a signal line to which a data signal is supplied, at least two switching transistors of the same conductivity type that are connected in series, and a driving signal. A driving line for driving the transistor, a terminal of the switching transistor arranged at one end among the plurality of switching transistors is connected to the signal line, and a control terminal of the plurality of switching transistors is the scanning line And the plurality of switching transistors have different threshold voltages.
本発明の第2の観点の画素回路は、データ信号が供給される信号線と、少なくとも2つ以上の直列に接続される同一導電型のスイッチングトランジスタと、駆動信号が供給され、上記複数のスイッチングトランジスタを駆動する駆動線と、を有し、上記複数のスイッチングトランジスタのうち、一端に配列されたスイッチングトランジスタの端子が上記信号線に接続され、上記複数のスイッチングトランジスタの制御端子は、上記走査線に共通に接続され、上記複数のスイッチングトランジスタは、ゲート長が異なる。 A pixel circuit according to a second aspect of the present invention includes a signal line to which a data signal is supplied, at least two switching transistors of the same conductivity type connected in series, and a driving signal. A driving line for driving the transistor, a terminal of the switching transistor arranged at one end among the plurality of switching transistors is connected to the signal line, and a control terminal of the plurality of switching transistors is the scanning line And the plurality of switching transistors have different gate lengths.
本発明の第3の観点の画素回路は、データ信号が供給される信号線と、少なくとも2つ以上の直列に接続される同一導電型のスイッチングトランジスタと、駆動信号が供給され、上記複数のスイッチングトランジスタを駆動する駆動線と、を有し、上記複数のスイッチングトランジスタのうち、一端に配列されたスイッチングトランジスタの端子が上記信号線に接続され、上記複数のスイッチングトランジスタの制御端子は、上記走査線に共通に接続され、上記複数のスイッチングトランジスタは、ゲート面積が異なる。 A pixel circuit according to a third aspect of the present invention includes a signal line to which a data signal is supplied, at least two switching transistors of the same conductivity type connected in series, and a driving signal. A driving line for driving the transistor, a terminal of the switching transistor arranged at one end among the plurality of switching transistors is connected to the signal line, and a control terminal of the plurality of switching transistors is the scanning line And the plurality of switching transistors have different gate areas.
好適には、上記画素回路は、第1スイッチングトランジスタと、第2スイッチングトランジスタと、を有し、上記第1と上記第2スイッチングトランジスタは、同一導電型で、それぞれ直列に接続され、上記第1スイッチングトランジスタの端子は、上記信号線に接続され、上記第1と上記第2スイッチングトランジスタの制御端子は、上記駆動線に共通に接続され、上記第1スイッチングトランジスタの閾値電圧の絶対値は、第2スイッチングトランジスタの閾値電圧の絶対値より小さい。 Preferably, the pixel circuit includes a first switching transistor and a second switching transistor, and the first and second switching transistors have the same conductivity type and are connected in series, and the first switching transistor is connected to the first switching transistor. The terminal of the switching transistor is connected to the signal line, the control terminals of the first and second switching transistors are connected in common to the drive line, and the absolute value of the threshold voltage of the first switching transistor is It is smaller than the absolute value of the threshold voltage of the two switching transistors.
好適には、上記画素回路は、第1スイッチングトランジスタと、第2スイッチングトランジスタと、を有し、上記第1と上記第2スイッチングトランジスタは、同一導電型で、それぞれ直列に接続され、上記第1スイッチングトランジスタの端子は、上記信号線に接続され、上記第1と上記第2スイッチングトランジスタの制御端子は、上記駆動線に共通に接続され、上記第1スイッチングトランジスタのゲート長は、第2スイッチングトランジスタのゲート長より短い。 Preferably, the pixel circuit includes a first switching transistor and a second switching transistor, and the first and second switching transistors have the same conductivity type and are connected in series, and the first switching transistor is connected to the first switching transistor. The terminal of the switching transistor is connected to the signal line, the control terminals of the first and second switching transistors are connected in common to the drive line, and the gate length of the first switching transistor is the second switching transistor. Shorter than the gate length.
好適には、上記画素回路は、第1スイッチングトランジスタと、第2スイッチングトランジスタと、を有し、上記第1と上記第2スイッチングトランジスタは、同一導電型で、それぞれ直列に接続され、上記第1スイッチングトランジスタの端子は、上記信号線に接続され、上記第1と上記第2スイッチングトランジスタの制御端子は、上記駆動線に共通に接続され、上記第1スイッチングトランジスタのゲート面積は、第2スイッチングトランジスタのゲート面積より大きい。 Preferably, the pixel circuit includes a first switching transistor and a second switching transistor, and the first and second switching transistors have the same conductivity type and are connected in series, and the first switching transistor is connected to the first switching transistor. The terminal of the switching transistor is connected to the signal line, the control terminals of the first and second switching transistors are commonly connected to the drive line, and the gate area of the first switching transistor is the second switching transistor. Greater than gate area.
本発明の第4の観点の表示装置は、マトリクス状に配列された発光素子を含む画素回路と、上記画素回路を形成するスイッチングトランジスタの制御端子へ駆動信号を出力するすくなくとも1つ以上のスキャナと、上記画素回路を形成するスイッチングトランジスタの第1端子へデータ信号を出力するセレクタと、を有し、上記画素回路は、データ信号が供給される信号線と、少なくとも2つ以上の直列に接続される同一導電型のスイッチングトランジスタと、駆動信号が供給され、上記複数のスイッチングトランジスタを駆動する駆動線と、を有し、上記複数のスイッチングトランジスタのうち、一端に配列されたスイッチングトランジスタの端子が上記信号線に接続され、上記複数のスイッチングトランジスタの制御端子は、上記走査線に共通に接続され、上記複数のスイッチングトランジスタは、閾値電圧が異なる。 A display device according to a fourth aspect of the present invention includes a pixel circuit including light emitting elements arranged in a matrix, and at least one scanner that outputs a drive signal to a control terminal of a switching transistor forming the pixel circuit. A selector that outputs a data signal to a first terminal of a switching transistor forming the pixel circuit, and the pixel circuit is connected in series with at least two or more signal lines to which the data signal is supplied. A switching transistor of the same conductivity type, and a drive line that is supplied with a drive signal and drives the plurality of switching transistors, and a terminal of the switching transistor arranged at one end of the plurality of switching transistors is The control terminals of the plurality of switching transistors connected to the signal line are connected to the scanning line. Commonly connected to said plurality of switching transistors, the threshold voltages are different.
本発明によれば、少なくとも2つ以上の同一導電型のスイッチングトランジスタを有し、それらが直列に接続され、それらのゲートがそれぞれ同一の走査線に接続され、一端にあるスイッチングトランジスタの第1端子が信号線に接続されるスイッチングトランジスタの閾値電圧を異なるように調整する。 According to the present invention, there are at least two switching transistors of the same conductivity type, which are connected in series, their gates are respectively connected to the same scanning line, and the first terminal of the switching transistor at one end Adjusts the threshold voltage of the switching transistor connected to the signal line to be different.
本発明によれば、輝度のばらつきを抑制し、画素回路ならびに表示装置の画質向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress variations in luminance and improve the image quality of the pixel circuit and the display device.
以下、本発明の実施形態を図面に関連づけて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
〈第1実施形態〉
図6は、本発明の第1実施形態に係る画素回路を採用した有機EL表示装置の一構成例を示すブロック図である。
図7は、本第1の実施形態に係る画素回路の具体的な一構成例を示す回路図である。
<First Embodiment>
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of an organic EL display device employing the pixel circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram illustrating a specific configuration example of the pixel circuit according to the first embodiment.
この表示装置100は、図6および図7に示すように、画素回路101がm×nのマトリクス状に配列された画素アレイ部102、水平セレクタ(HSEL)103、ライトスキャナ(WSCN)104、パワードライブスキャナ(PDSCN)105、水平セレクタ103により選択され輝度情報に応じたデータ信号Vsigやオフセット信号Vofsの入力信号SINが供給される信号線SGL101〜SGL10n、ライトスキャナ104によるゲートパルス(走査パルス)GPにより選択駆動される駆動配線としての走査線WSL101〜WSL10m、およびパワードライブスキャナ105により選択的にVCC(たとえば電源電圧)またはVSS(たとえば負側電圧)に設定されるパワー信号PSGが印加され駆動される駆動配線としてのパワー駆動線PSL101〜PSL10mを有する。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
なお、画素アレイ部102において、画素回路101はm×nのマトリクス状に配列されるが、図6においては図面の簡単化のために2(=m)×3(=n)のマトリクス状に配列した例を示している。
また、図7においても、図面の簡単化のために一つの画素回路の具体的な構成を示している。
In the
FIG. 7 also shows a specific configuration of one pixel circuit for simplification of the drawing.
本実施形態に係る画素回路101は、図7に示すように、駆動トランジスタとしてのnチャネルTFT111(以後、nチャネルTFTをnTFTと記す)、第1スイッチングトランジスタとしてのnTFT112a、第2スイッチングトランジスタとしてのnTFT112b、キャパシタC111、有機EL発光素子(OLED:電気光学素子)からなる発光素子113、第1のノードND111、および第2のノードND112を有する。ゲート群112は、nTFT112aとnTFT112bから形成される。
なお、nTFT112aの閾値電圧をVth1、単位面積当たりのゲート容量をCox1、ゲート幅をW1、ゲート長をL1とする。
さらに、nTFT112bの閾値電圧をVth2、単位面積当たりのゲート容量をCox2、ゲート幅をW2、ゲート長をL2とする。
また、キャパシタC111の静電容量をCsとする。
As shown in FIG. 7, the
Note that the threshold voltage of the
Further, the threshold voltage of the nTFT 112b is Vth2, the gate capacitance per unit area is Cox2, the gate width is W2, and the gate length is L2.
The capacitance of the capacitor C111 is Cs.
画素回路101において、パワー駆動線(電源ライン)PSL(101〜10m)と所定の基準電位Vcat(たとえば接地電位)との間に駆動トランジスタとしてのnTFT111、ノードND111、および発光素子(OLED)113が直列に接続されている。
具体的には、発光素子113のカソードが基準電位Vcatに接続され、アノードが第1のノードND111に接続され、nTFT111のソースが第1のノードND111に接続され、nTFT111のドレインがパワー駆動線PSLに接続されている。そして、nTFT111のゲートが第2のノードND112に接続されている。また、キャパシタC111の第1電極が第1のノード111に接続され、キャパシタC111の第2電極が第2のノードND112に接続されている。ゲート群112を形成するnTFT112a〜nTFT112bは、nTFT112aのドレインとnTFT112bのソースが接続されている。信号線SGLと第2のノードND212との間にゲート群112が設置され、nTFT112aのソースが信号線SGLに、nTFT112bのドレインがノードND112にそれぞれ接続されている。そして、nTFT112a〜nTFT112bのゲートが走査線WSLに接続されている。
In the
Specifically, the cathode of the
図8(A)〜(C)は、図7の画素回路の基本的な動作を示すタイミングチャートである。
図8(A)は走査線WSLに印加されるゲートパルス(走査パルス)GPを、図8(B)はパワー駆動線PSLに印加されるパワー信号PSGを、図8(C)は信号線SGLに印加される入力信号SINを、それぞれ示している。
8A to 8C are timing charts showing the basic operation of the pixel circuit of FIG.
8A shows a gate pulse (scanning pulse) GP applied to the scanning line WSL, FIG. 8B shows a power signal PSG applied to the power driving line PSL, and FIG. 8C shows a signal line SGL. The input signal SIN applied to each is shown.
画素回路101の発光素子113を発光させるには、非発光期間に、図8(A)〜(C)に示すように、パワー駆動線PSLにパワー信号VSS(たとえば負電圧)を印加し、信号線SGLにオフセット信号Vofsを伝搬させゲート群112を通して第2のノードND112に入力し、その後、パワー駆動線PSLにパワー信号VCC(電源電圧相当)を印加して、TFT111の閾値を補正する。
その後、信号線SGLに輝度情報に応じたデータ信号Vsigを印加し、ゲート群112を通して第2のノードND112に信号を書き込む。このとき、TFT111に電流を流しながら書き込みを行うことから、同時並列的に、移動度補正が行われる。
そして、ゲート群112を非導通状態として、輝度情報に応じて発光素子113を発光させる。
In order to cause the
Thereafter, the data signal Vsig corresponding to the luminance information is applied to the signal line SGL, and the signal is written to the second node ND112 through the
Then, the
ところで、ゲート群112のように、2つのスイッチングトランジスタを有する構造はダブルゲート構造と呼ばれることがある。これは、どちらか一方のTFTがオフリークした場合でも、他方のTFTによってオフリークを抑制することができる冗長設計である。
By the way, a structure having two switching transistors like the
冗長性を備える画素回路101であるが、TFTは閾値電圧Vthのばらつきが大きく、TFT112aとTFT112bとが有する閾値電圧が異なることがある。この場合、上述した冗長設計では、走査線から供給される電圧がハイレベルからローレベルに切り替わる際、TFT112a〜112bがオフ(非導通状態)になるタイミングに違いが生じる。その結果、信号にノイズが混入して有機EL発光素子113の輝度がばらつく。
この輝度がばらつく理由を、図9を参照しながら説明する。
Although the
The reason why the luminance varies will be described with reference to FIG.
図9は、TFT112a〜TFT112bの閾値電圧とTFT112a〜TFT112bがオフに切り替わるタイミングとの関係を説明するための図である。
ここで、図9の縦軸は走査線WSLの電圧を示す軸で、図9の横軸は時間を示す軸である。
FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the threshold voltages of the TFTs 112a to 112b and the timing at which the
Here, the vertical axis in FIG. 9 is an axis indicating the voltage of the scanning line WSL, and the horizontal axis in FIG. 9 is an axis indicating time.
ここで、図7に図示する信号線SGLは、信号線容量Cdataを有すると仮定し、信号線容量CdataとキャパシタC111の有する静電容量Csとの関係は(Cdata>>Cs)であるとする。
なお、説明を簡単にするため、閾値電圧Vth2は一定であると仮定する。
Here, it is assumed that the signal line SGL illustrated in FIG. 7 has the signal line capacitance Cdata, and the relationship between the signal line capacitance Cdata and the capacitance Cs of the capacitor C111 is (Cdata >> Cs). .
For simplicity of explanation, it is assumed that the threshold voltage Vth2 is constant.
(ケース1)
閾値電圧Vth1が閾値電圧Vth2よりも高い場合について、閾値電圧Vth1と閾値電圧Vth2との閾値電圧差をΔVth21aと定義すると、その差ΔVth21aは以下のように記述できる。
(Case 1)
If the threshold voltage difference between the threshold voltage Vth1 and the threshold voltage Vth2 is defined as ΔVth21a when the threshold voltage Vth1 is higher than the threshold voltage Vth2, the difference ΔVth21a can be described as follows.
(数2)
Vth1ーVth2=ΔVth21a>0 …(2)
(Equation 2)
Vth1−Vth2 = ΔVth21a> 0 (2)
(2)式は、TFT112aがTFT112bよりも先にオフに切り替わる場合を表す。
このケース1について、図9(a)を参照しながら説明する。
Equation (2) represents a case where the
The
以後、説明を簡単にするため、時刻t1まで走査線WSLに電圧Vgateが印加され、時刻t1から時刻t4まで線形に電圧Vgateは減少し、時刻t4で走査線WSLに印加される電圧は0に切り替わるものとする。
オフ点P1は、TFT12aがオフになる時刻および電圧を示し、オフ点P2は、TFT12bがオフになる時刻および電圧を示す。
Thereafter, for simplicity of explanation, the voltage Vgate is applied to the scanning line WSL until time t1, the voltage Vgate decreases linearly from time t1 to time t4, and the voltage applied to the scanning line WSL at time t4 becomes 0. It shall be switched.
The off point P1 indicates the time and voltage when the TFT 12a is turned off, and the off point P2 indicates the time and voltage when the TFT 12b is turned off.
時刻t1まで、走査線WSLに電圧Vgateが印加されてTFT112a〜112bがオンに保持され、信号線SGLに電圧Vdataが印加され、キャパシタC111にデータ電圧が書き込まれる。この時刻t1では、TFT112a〜112bには電圧Vgateが印加されている。
時刻t2において、TFT112aは、電圧Vdata+Vth1でオフに切り替わる。このため、TFT112bのチャネルに残存する電荷はキャパシタC111へ流入する。
このとき、キャパシタC111へ流入する電荷Qaは、次式で表される。
Until time t1, the voltage Vgate is applied to the scanning line WSL, the
At time t2, the
At this time, the charge Qa flowing into the capacitor C111 is expressed by the following equation.
(数3)
Qa=Cox2・W2・L2・ΔVth21a/Cs …(3)
(Equation 3)
Qa =
この電荷QaによるキャパシタC111の電圧変動量ΔVaは、次式で表される。 The voltage fluctuation amount ΔVa of the capacitor C111 due to the charge Qa is expressed by the following equation.
(数4)
ΔVa=Qa/Cs=Cox2・W2・L2・ΔVth21a/Cs …(4)
(Equation 4)
ΔVa = Qa / Cs = Cox2, W2, L2, ΔVth21a / Cs (4)
(ケース2)
閾値電圧Vth1が閾値電圧Vth2よりも低い高い場合について、以下のように記述できる。
(Case 2)
The case where the threshold voltage Vth1 is higher than the threshold voltage Vth2 can be described as follows.
(数5)
Vth1ーVth2=ΔVth21a<0 …(5)
(Equation 5)
Vth1−Vth2 = ΔVth21a <0 (5)
(5)式は、TFT112bがTFT112aよりも先にオフに切り替わる場合を表す。
ケース2について、図9(b)を参照しながら説明する。
Equation (5) represents a case where the TFT 112b is switched off before the
時刻t1まで、走査線WSLに電圧Vgateが印加されてTFT112a〜112bがオンに保持され、信号線SGLに電圧Vdataが印加され、キャパシタC111にデータ電圧の書き込みが行われる。この時刻t1では、TFT112a〜112bには電圧Vgateが印加されている。
時刻t2において、説明の簡単化のため、TFT112bは、TFT112aの両端の電位が平行を保ちながらTFT112bがオフに切り替わるとする。TFT112aのチャネルに残存する電荷は信号線SGLに流入する。
このとき、発光素子113へ流入する電荷Qbは、次式で表される。
Until time t1, the voltage Vgate is applied to the scanning line WSL, the
At time t2, for simplicity of explanation, it is assumed that the TFT 112b is turned off while the potentials at both ends of the
At this time, the charge Qb flowing into the
(数6)
Qb=0 …(6)
(Equation 6)
Qb = 0 (6)
この電荷QbによるキャパシタC111の電圧変動量ΔVbは、次式で表される。 A voltage fluctuation amount ΔVb of the capacitor C111 due to the charge Qb is expressed by the following equation.
(数7)
ΔVb=Qb/Cs=0 …(7)
(Equation 7)
ΔVb = Qb / Cs = 0 (7)
ダブルゲート構造では、閾値電圧Vth1と閾値電圧Vth2にばらつきがあり、この時、閾値電圧によってTFT111a〜112bがオフに切り替わる時間的タイミングが異なる。走査線WSLに供給される電圧が電圧Vgateから電圧0に切り替わる過程において、どちらのTFTが先にオフに切り替わるかで、(3)式および(6)式のようにキャパシタC111へ流入する電荷量に違いが生じる。電圧変動量に関しても(4)式および(7)式のようにキャパシタC11に対する電圧変動量が異なる。
In the double gate structure, the threshold voltage Vth1 and the threshold voltage Vth2 vary, and at this time, the timing with which the TFTs 111a to 112b are turned off differs depending on the threshold voltage. In the process in which the voltage supplied to the scanning line WSL is switched from the voltage Vgate to the
そこで、第1実施形態では、キャパシタC111に対する電圧変動量による輝度のばらつきを抑制するため、製造工程で閾値電圧Vth1が閾値電圧Vth2より低く(Vth1<Vth2)なるように閾値電圧を調整する。 Therefore, in the first embodiment, the threshold voltage is adjusted in the manufacturing process so that the threshold voltage Vth1 is lower than the threshold voltage Vth2 (Vth1 <Vth2) in order to suppress the luminance variation due to the voltage fluctuation amount with respect to the capacitor C111.
nTFT112aの閾値電圧Vth1がnTFT112bの閾値電圧Vth2より低く設定されているため、走査線WSLの電圧がハイレベルからローレベルに切り替わる過程では、先にnTFT112bがオフに切り替わり、ノードND112に電荷が流れ込むことはない。
したがって、発光素子113の輝度のばらつきを抑制できる。
Since the threshold voltage Vth1 of the
Accordingly, variation in luminance of the
次に、本発明に係る第2実施形態について説明する。 Next, a second embodiment according to the present invention will be described.
〈第2実施形態〉
図10は、本発明の第2実施形態に係る画素回路の具体的な一構成例を示す回路図である。
また、図10においても、図面に簡単化のために一つの画素回路の具体的な構成を示している。
Second Embodiment
FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a specific configuration example of the pixel circuit according to the second embodiment of the present invention.
Also in FIG. 10, a specific configuration of one pixel circuit is shown in the drawing for simplification.
本実施形態に係る画素回路101aは、図10に示すように、駆動トランジスタとしてのnTFT111、第1スイッチングトランジスタとしてのpチャネルTFT112c、第1スイッチングトランジスタとしてのpチャネルTFT112d(以後、pチャネルTFTをpTFTと記す)、キャパシタC111、有機EL発光素子からなる発光素子113、第1のノードND111、および第2のノードND112を有する。なお、ゲート群112aは、pTFT112cとpTFT112dから構成される。
また、pTFT112cの閾値電圧をVth3、単位面積当たりのゲート容量をCox3、ゲート幅をW3、ゲート長をL3とする。
さらに、pチャネルTFT22dの閾値電圧をVth4、単位面積当たりのゲート容量をCox4、ゲート幅をW4、ゲート長をL4とする。
また、キャパシタC111の静電容量をCsとする。
As shown in FIG. 10, the pixel circuit 101a according to the present embodiment includes an nTFT 111 as a drive transistor, a p-channel TFT 112c as a first switching transistor, and a p-channel TFT 112d as a first switching transistor (hereinafter, p-channel TFTs are referred to as pTFTs). A capacitor C111, a
The threshold voltage of the pTFT 112c is Vth3, the gate capacitance per unit area is Cox3, the gate width is W3, and the gate length is L3.
Further, the threshold voltage of the p-channel TFT 22d is Vth4, the gate capacitance per unit area is Cox4, the gate width is W4, and the gate length is L4.
The capacitance of the capacitor C111 is Cs.
ゲート群112aを形成するpTFT112cとpTFT112dは、pTFT112cのドレインとpTFT112dのソースが接続されている。
画素回路101aは、nTFT112aとnTFT112bで形成されるゲート群112をpTFT112cとpTFT112dで形成されるゲート群112aで置き換えたものであり、その他の構成は、第1実施形態に係る画素回路101と同様の構成である。
In the pTFT 112c and the pTFT 112d forming the
The pixel circuit 101a is obtained by replacing the
図11(A)〜(C)は、図10の画素回路の基本的な動作を示すタイミングチャートである。
図11(A)は走査線WSLに印加されるゲートパルス(走査パルス)GPを、図11(B)はパワー駆動線PSLに印加されるパワー信号PSGを、図11(C)は信号線SGLに印加される入力信号SINを、それぞれ示している。
11A to 11C are timing charts showing basic operations of the pixel circuit of FIG.
11A shows a gate pulse (scanning pulse) GP applied to the scanning line WSL, FIG. 11B shows a power signal PSG applied to the power driving line PSL, and FIG. 11C shows a signal line SGL. The input signal SIN applied to each is shown.
画素回路101aの発光素子113を発光させるには、非発光期間に、図11(A)〜(C)に示すように、パワー駆動線PSLにパワー信号VSS(たとえば負電圧)を印加し、信号線SGLにオフセット信号Vofsを伝搬させゲート群112aを通して第2のノードND112に入力し、その後、パワー駆動線PSLにパワー信号VCC(電源電圧相当)を印加して、TFT111のしきい値を補正する。
その後、信号線SGLに輝度情報に応じたデータ信号Vsigを印加し、ゲート群112aを通して第2のノードND112に信号を書き込む。このとき、TFT111に電流を流しながら書き込みを行うことから、同時並列的に、移動度補正が行われる。
そして、ゲート群112aを非導通状態として、輝度情報に応じて発光素子113を発光させる。
In order to cause the
Thereafter, the data signal Vsig corresponding to the luminance information is applied to the signal line SGL, and the signal is written to the second node ND112 through the
Then, the
第2実施形態は、上記に述べた画素回路101aにおいて、製造工程で閾値電圧Vth3が閾値電圧Vth4より高く(Vth3>Vth4)なるように閾値電圧を調整する。 In the second embodiment, in the pixel circuit 101a described above, the threshold voltage is adjusted in the manufacturing process so that the threshold voltage Vth3 is higher than the threshold voltage Vth4 (Vth3> Vth4).
pTFT112cの閾値電圧Vth3がpTFT112dの閾値電圧Vth4より低く設定されているため、走査線WSLの電圧がローレベルからハイレベルに切り替わる過程では、先にpTFT112dがオフに切り替わり、ノードND112に電荷が流れ込むことはない。
したがって、発光素子113の輝度のばらつきを抑制できる。
Since the threshold voltage Vth3 of the pTFT 112c is set lower than the threshold voltage Vth4 of the pTFT 112d, in the process in which the voltage of the scanning line WSL is switched from the low level to the high level, the pTFT 112d is first switched off and charge flows into the node ND112. There is no.
Accordingly, variation in luminance of the
次に、本発明に係る第3実施形態について説明する。 Next, a third embodiment according to the present invention will be described.
〈第3実施形態〉
本発明に係る第3実施形態は、第1実施形態に係る画素回路101と同様の構成であるが(図7を参照)、製造工程で閾値電圧Vth1が閾値電圧Vth2より高く(Vth1>Vth2)なるように調節する。
<Third Embodiment>
The third embodiment according to the present invention has the same configuration as the
第3実施形態では、nTFT112aの閾値電圧Vth1がnTFT112bの閾値電圧Vth2より高く調節されているため、走査線WSLの電圧がハイレベルからローレベルに切り替わる過程では、先にnTFT112aがオフに切り替わる。このため、(3)式で示す電荷Qaの信号電荷がノードND112に流れ込む。
しかしながら、あらかじめ閾値電圧Vth1と閾値電圧Vth2の大小関係が明確である方がノードND112に流れ込む電荷量を予測でき、その対策を講じることが可能となるため、閾値電圧Vth1と閾値電圧Vth2が任意にばらついた状態よりも輝度に与える影響は少ない。
このため、閾値電圧Vth1と閾値電圧Vth2の関係が(Vth1>Vth2)となるように調節する。
この調整により、発光素子113の輝度のばらつきを抑制できる。
In the third embodiment, since the threshold voltage Vth1 of the
However, if the magnitude relationship between the threshold voltage Vth1 and the threshold voltage Vth2 is clear in advance, the amount of charge flowing into the node ND112 can be predicted and measures can be taken. Therefore, the threshold voltage Vth1 and the threshold voltage Vth2 can be arbitrarily set. It has less influence on the brightness than the scattered state.
Therefore, adjustment is made so that the relationship between the threshold voltage Vth1 and the threshold voltage Vth2 is (Vth1> Vth2).
By this adjustment, variation in luminance of the
次に、本発明に係る第4実施形態について説明する。 Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described.
〈第4実施形態〉
本発明に係る第4実施形態は、第2実施形態に係る画素回路101aと同様の構成であるが(図10を参照)、製造工程で閾値電圧Vth3が閾値電圧Vth4より低く(Vth3<Vth4)なるように調節する。
<Fourth embodiment>
The fourth embodiment according to the present invention has the same configuration as the pixel circuit 101a according to the second embodiment (see FIG. 10), but the threshold voltage Vth3 is lower than the threshold voltage Vth4 in the manufacturing process (Vth3 <Vth4). Adjust so that
第4実施形態では、pTFT112cの閾値電圧Vth3がpTFT112dの閾値電圧Vth4より低く調節されているため、走査線WSLの電圧がローレベルからハイレベルに切り替わる過程では、先にpTFT112cがオフに切り替わる。このため、(3)式で示す電荷Qaの信号電荷がノードND112に流れ込む。
しかしながら、あらかじめ閾値電圧Vth3と閾値電圧Vth4の大小関係が明確である方がノードND112に流れ込む電荷量を予測でき、その対策を講じることが可能となるため、閾値電圧Vth3と閾値電圧Vth4が任意にばらついた状態よりも輝度に与える影響は少ない。
このため、閾値電圧Vth3と閾値電圧Vth4の関係が(Vth3<Vth4)となるように調節する。
この調整により、発光素子113の輝度のばらつきを抑制できる。
In the fourth embodiment, since the threshold voltage Vth3 of the pTFT 112c is adjusted to be lower than the threshold voltage Vth4 of the pTFT 112d, the pTFT 112c is first switched off in the process of switching the voltage of the scanning line WSL from the low level to the high level. For this reason, the signal charge of the charge Qa shown by the equation (3) flows into the node ND112.
However, if the magnitude relationship between the threshold voltage Vth3 and the threshold voltage Vth4 is clear in advance, the amount of charge flowing into the node ND112 can be predicted and countermeasures can be taken. Therefore, the threshold voltage Vth3 and the threshold voltage Vth4 can be arbitrarily set. It has less influence on the brightness than the scattered state.
Therefore, adjustment is made so that the relationship between the threshold voltage Vth3 and the threshold voltage Vth4 is (Vth3 <Vth4).
By this adjustment, variation in luminance of the
次に、本発明に係る第5実施形態について説明する。 Next, a fifth embodiment according to the invention will be described.
〈第5実施形態〉
本発明に係る第5実施形態は、第1実施形態に係る画素回路101と同様の構成であるが(図7を参照)、製造工程でゲート長L1がゲート長L2より短く(L1<L2)なるように調整する。
nチャネル型のTFT112a〜TFT112bでは、ゲート長が長くなると閾値電圧が高くなる。したがって、nTFT112aのゲート長L1がnTFT112bのゲート長L2より短く調整されることで、閾値電圧Vth1が閾値電圧Vth2より低く(Vth1<Vth2)なる。
その結果、走査線WSLの電圧がハイレベルからローレベルに切り替わる過程では、先にnTFT112bがオフに切り替わり、ノードND112に電荷が流れ込むことはない。したがって、発光素子113の輝度のばらつきを抑制できる。
<Fifth Embodiment>
The fifth embodiment according to the present invention has the same configuration as the
In the n-
As a result, in the process in which the voltage of the scanning line WSL is switched from the high level to the low level, the nTFT 112b is switched off first, and no charge flows into the node ND112. Accordingly, variation in luminance of the
次に、本発明に係る第6実施形態について説明する。 Next, a sixth embodiment according to the invention will be described.
〈第6実施形態〉
本発明に係る第6実施形態は、第2実施形態に係る画素回路101aと同様の構成であるが(図10を参照)、製造工程でゲート長L3がゲート長L4より短く(L3<L4)なるように調整する。
pチャネル型のTFT112c〜TFT112dでは、ゲート長が長くなると閾値電圧の絶対値が高く(閾値電圧Vth<0)なる。したがって、pTFT112cのゲート長L3がpTFT112dのゲート長L4より短く調整されることで、閾値電圧Vth3が閾値電圧Vth4より高く(Vth3>Vth4)なる。
その結果、走査線WSLの電圧がローレベルからハイレベルに切り替わる過程では、先にpTFT112dがオフに切り替わり、ノードND112に電荷が流れ込むことはない。したがって、発光素子113の輝度のばらつきを抑制できる。
<Sixth Embodiment>
The sixth embodiment according to the present invention has the same configuration as the pixel circuit 101a according to the second embodiment (see FIG. 10), but the gate length L3 is shorter than the gate length L4 (L3 <L4) in the manufacturing process. Adjust so that
In the p-channel TFTs 112c to 112d, the absolute value of the threshold voltage increases (threshold voltage Vth <0) as the gate length increases. Therefore, by adjusting the gate length L3 of the pTFT 112c to be shorter than the gate length L4 of the pTFT 112d, the threshold voltage Vth3 becomes higher than the threshold voltage Vth4 (Vth3> Vth4).
As a result, in the process in which the voltage of the scanning line WSL is switched from the low level to the high level, the pTFT 112d is switched off first, and no charge flows into the node ND112. Accordingly, variation in luminance of the
次に、本発明に係る第7実施形態について説明する。 Next, a seventh embodiment according to the present invention will be described.
〈第7実施形態〉
本発明に係る第7実施形態は、第1実施形態に係る画素回路101(図7を参照)と同様の構成であるが、製造工程でゲート長L1がゲート長L2より長く(L1>L2)なるように調整する。
<Seventh embodiment>
The seventh embodiment according to the present invention has the same configuration as the pixel circuit 101 (see FIG. 7) according to the first embodiment, but the gate length L1 is longer than the gate length L2 in the manufacturing process (L1> L2). Adjust so that
詳細な理由は第3実施形態で述べた理由と同様である。あらかじめ、nTFT112aのゲート長L1とnTFT112bのゲート長L2の大小関係が明確である方がノードND112に流れ込む電荷量を予測でき、その対策を講じることが可能となるため、ゲート長L1とゲート長L2が任意にばらついた状態よりも輝度に与える影響は少ない。
このため、ゲート長L1とゲート長L2の関係が(L1>L2)となるように調節すれば、第5実施形態と同等の効果が得られ、発光素子113の輝度のばらつきを抑制できる。
The detailed reason is the same as the reason described in the third embodiment. If the magnitude relationship between the gate length L1 of the
For this reason, if the relationship between the gate length L1 and the gate length L2 is adjusted so as to satisfy (L1> L2), the same effect as that of the fifth embodiment can be obtained, and variation in luminance of the
次に、本発明に係る第8実施形態について説明する。 Next, an eighth embodiment according to the present invention will be described.
〈第8実施形態〉
本発明に係る第8実施形態は、第2実施形態に係る画素回路101aと同様の構成であるが(図10を参照)、製造工程でゲート長L3がゲート長L4より長く(L3>L4)なるように調整する。
<Eighth Embodiment>
The eighth embodiment according to the present invention has the same configuration as the pixel circuit 101a according to the second embodiment (see FIG. 10), but the gate length L3 is longer than the gate length L4 in the manufacturing process (L3> L4). Adjust so that
詳細な理由は第4実施形態で述べた理由と同様である。あらかじめ、pTFT112cのゲート長L3とpTFT112dのゲート長L4の大小関係が明確である方がノードND112に流れ込む電荷量を予測でき、その対策を講じることが可能となるため、ゲート長L3とゲート長L4が任意にばらついた状態よりも輝度に与える影響は少ない。
このため、ゲート長L3とゲート長L4の関係が(L3>L4)となるように調節すれば、第6実施形態と同等の効果が得られ、発光素子113の輝度のばらつきを抑制できる。
The detailed reason is the same as the reason described in the fourth embodiment. If the magnitude relationship between the gate length L3 of the pTFT 112c and the gate length L4 of the pTFT 112d is clear, the amount of charge flowing into the node ND112 can be predicted and measures can be taken. Therefore, the gate length L3 and the gate length L4 can be taken. The influence on the luminance is less than that in the case where is arbitrarily scattered.
For this reason, if the relationship between the gate length L3 and the gate length L4 is adjusted so as to satisfy (L3> L4), the same effect as in the sixth embodiment can be obtained, and variation in luminance of the
次に、本発明に係る第9実施形態について説明する。 Next, a ninth embodiment according to the present invention will be described.
〈第9実施形態〉
本発明に係る第9実施形態は、第1実施形態に係る画素回路101(図7参照)と同様であるが、製造工程でnTFT112aのゲート面積S1がnTFT112bのゲート面積S2より大きく(S1>S2)なるように調整する。
<Ninth Embodiment>
The ninth embodiment according to the present invention is the same as the
第9実施形態は、nTFT112aのゲート幅W1とゲート長L1によるゲート面積S1(=W1・L1)がnTFT112bのゲート幅W2とゲート長L2によるゲート面積S2(=W2・L2)より大きくなるように調整し、nTFT112bからノードND112への信号電荷の絶対値による流入を抑制する。
すなわち、ゲート面積S2がゲート面積S1より小さいため、nTFT112bのゲート容量Cox2はnTFT112aのゲート容量Cox1より小さくなる。その結果、nTFT112bからノードND112への信号電荷の絶対値による流入が減少し、発光素子113の輝度のばらつきを抑制できる。
In the ninth embodiment, the gate area S1 (= W1 · L1) due to the gate width W1 and the gate length L1 of the
That is, since the gate area S2 is smaller than the gate area S1, the gate capacitance Cox2 of the nTFT 112b is smaller than the gate capacitance Cox1 of the
ただし、ノードND112へのデータ電圧の書き込みを十分に行うために、nTFT112aとnTFT112bのオン抵抗は所定値以下であるように設定されている。
However, in order to sufficiently write the data voltage to the node ND112, the on-resistances of the
次に、本発明に係る第10実施形態について説明する。 Next, a tenth embodiment according to the present invention will be described.
〈第10実施形態〉
本発明に係る第10実施形態は、第2実施形態に係る画素回路101aと同様の構成であるが、製造工程でpTFT112cのゲート面積S3がpTFT112dのゲート面積S4より大きく(S3>S4)なるように調整する。
<Tenth embodiment>
The tenth embodiment according to the present invention has the same configuration as the pixel circuit 101a according to the second embodiment, but the gate area S3 of the pTFT 112c is larger than the gate area S4 of the pTFT 112d in the manufacturing process (S3> S4). Adjust to.
第10実施形態は、pTFT112cのゲート幅W3とゲート長L3によるゲート面積S3(=W3・L3)がpTFT112dのゲート幅W4とゲート長L4によるゲート面積S4(=W4・L4)より大きくなるように調整し、pTFT112dからノードND112への信号電荷の絶対値による流入を抑制する。
すなわち、ゲート面積S4がゲート面積S3より小さいため、pTFT112dのゲート容量Cox4はpTFT112cのゲート容量Cox3より小さくなる。その結果、pTFT112dからノードND112への信号電荷の絶対値による流入が減少し、発光素子113の輝度のばらつきを抑制できる。
In the tenth embodiment, the gate area S3 (= W3 · L3) due to the gate width W3 and the gate length L3 of the pTFT 112c is larger than the gate area S4 (= W4 · L4) due to the gate width W4 and the gate length L4 of the pTFT 112d. It adjusts and the inflow by the absolute value of the signal charge from pTFT112d to node ND112 is suppressed.
That is, since the gate area S4 is smaller than the gate area S3, the gate capacitance Cox4 of the pTFT 112d is smaller than the gate capacitance Cox3 of the pTFT 112c. As a result, the inflow due to the absolute value of the signal charge from the pTFT 112d to the node ND112 is reduced, and variation in luminance of the
ただし、ノードND112へのデータ電圧の書き込みを十分に行うために、pTFT112cとpTFT112dのオン抵抗は所定値以下であるように設定されている。 However, in order to sufficiently write the data voltage to the node ND112, the on-resistances of the pTFT 112c and the pTFT 112d are set to be a predetermined value or less.
以上説明したように、第1実施形態〜第10実施形態に係る画素回路は、冗長性を重視したダブルゲート構造と呼ばれる2個のスイッチングトランジスタを採用したものである。 As described above, the pixel circuits according to the first to tenth embodiments employ two switching transistors called a double gate structure that emphasizes redundancy.
本発明は、ダブルゲート構造を有する画素回路であれば、以上に説明した実施形態に係る画素回路以外の構成を有していてもよい。一例として、5個のスイッチングトランジスタと1個の駆動トランジスタおよび1個のキャパシタから形成される画素回路についての構成例を第11実施形態として説明する。 The present invention may have a configuration other than the pixel circuit according to the above-described embodiment as long as the pixel circuit has a double gate structure. As an example, a configuration example of a pixel circuit formed of five switching transistors, one drive transistor, and one capacitor will be described as an eleventh embodiment.
〈第11実施形態〉
図12は、本発明の第2の実施形態に係る画素回路を採用した有機EL表示装置の一構成例を示すブロック図である。
図13は、本実施形態に係る画素回路の具体的な一構成例を示す回路図である。
<Eleventh embodiment>
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of an organic EL display device employing a pixel circuit according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a circuit diagram illustrating a specific configuration example of the pixel circuit according to the present embodiment.
この表示装置200は、図12および図13に示すように、画素回路201がm×nのマトリクス状に配列された画素アレイ部202、水平セレクタ(HSEL)203、ライトスキャナ(WSCN)204、ドライブスキャナ(DSCN)205、第1のオートゼロ回路(AZRD1)206、第2のオートゼロ回路(AZRD2)207、水平セレクタ203により選択され輝度情報に応じたデータ信号が供給される信号線SGL、ライトスキャナ204により選択駆動される第2の駆動配線としての走査線WSL、ドライブスキャナ205により選択駆動される第1の駆動配線としての駆動線DSL、第1のオートゼロ回路206により選択駆動される第4の駆動配線としての第1のオートゼロ線AZL1、および第2のオートゼロ回路207により選択駆動される第3の駆動配線としての第2のオートゼロ線AZL2を有する。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
本実施形態に係る画素回路201は、図12および図13に示すように、pTFT211、nTFT212〜nTFT213、第1スイッチングトランジスタとしてのnTFT214a、第2スイッチングトランジスタとしてのnTFT214b、nTFT215、キャパシタC211、有機EL発光素子(OLED:電気光学素子)からなる発光素子216、第1のノードND211、および第2のノードND212を有する。
nTFT214aにより第1のスイッチングトランジスタが形成され、nTFT214bにより第2のスイッチングトランジスタが形成され、pTFT211により第3のスイッチトランジスタが形成され、nTFT213により第4のスイッチトランジスタが形成され、nTFT215により第5のスイッチトランジスタが形成される。ゲート群214は、nTFT214aとnTFT214bから形成される。
なお、電源電圧Vccの供給ライン(電源電位)が第1の基準電位に相当し、接地電位GNDが第2の基準電位に相当している。また、VSS1が第4の基準電位に相当し、VSS2が第3の基準電位に相当する。
また、nTFT214aは実施形態1に係るnTFT112aと同等のものであり、その閾値電圧をVth1、単位面積当たりのゲート容量をCox1、ゲート幅をW1、ゲート長をL1とする。
さらに、nTFT214bは実施形態1に係るnTFT112bと同等のものであり、その閾値電圧をVth2、単位面積当たりのゲート容量をCox2、ゲート幅をW2、ゲート長をL2とする。
また、キャパシタC211の静電容量をCsとする。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
The
The supply line (power supply potential) of the power supply voltage Vcc corresponds to the first reference potential, and the ground potential GND corresponds to the second reference potential. VSS1 corresponds to the fourth reference potential, and VSS2 corresponds to the third reference potential.
The
Further, the
Further, the capacitance of the capacitor C211 is assumed to be Cs.
画素回路201において、第1の基準電位(本実施形態では電源電圧Vcc)と第2の基準電位(本実施形態では接地電位GND)との間に、nTFT211、ドライブトランジスタとしてのTFT212、第1のノードND211、および発光素子(OLED)216が直列に接続されている。
具体的には、発光素子216のカソードが接地電位GNDに接続され、アノードが第1のノードND211に接続され、nTFT212のソースが第1のノードND211に接続され、pTFT211のドレインがTFT211のドレインに接続され、TFT211のソースが電源電圧Vccに接続されている。そして、TFT212のゲートが第2のノードND212に接続され、TFT211のゲートが駆動線DSLに接続されている。TFT213のドレインが第1のノード211およびキャパシタC211の第1電極に接続され、ソースが固定電位VSS2に接続され、TFT213のゲートが第2のオートゼロ線AZL2に接続されている。また、キャパシタC211の第2電極が第2のノードND212に接続されている。信号線SGLと第2のノードND212との間にゲート群214が設置され、nTFT214aのソースが信号線SGLに、nTFT214bのドレインがノードND212にそれぞれ接続されている。そして、nTFT214a〜nTFT214bのゲートが走査線WSLに接続されている。
さらに、第2のノードND212と所定電位Vss1との間にTFT215のソース・ドレインがそれぞれ接続されている。そして、TFT215のゲートが第1のオートゼロ線AZL1に接続されている。
In the
Specifically, the cathode of the
Further, the source and drain of the
このように、本実施形態に係る画素回路201は、駆動トランジスタとしてのTFT212のゲート・ソース間に画素容量としてのキャパシタC211が接続され、非発光期間にTFT212のソース電位をスイッチトランジスタとしてのTFT213に介して固定電位に接続し、また、TFT212のゲート・ドレイン間を接続して、しきい値Vthの補正を行うように構成されている。
As described above, in the
次に、上記構成の動作を、画素回路の動作を中心に、図14(A)〜(F)に関連付けて説明する。 Next, the operation of the above configuration will be described with reference to FIGS. 14A to 14F, focusing on the operation of the pixel circuit.
図14は、図13の画素回路の基本的な動作を示すタイミングチャートである。 FIG. 14 is a timing chart showing the basic operation of the pixel circuit of FIG.
なお、図14(A)は駆動線DSLに印加される駆動信号DS、図14(B)は走査線WSLに印加される駆動信号WS(第1の実施形態のゲートパルスGPに相当)を、図14(C)は第1のオートゼロ線AZL1に印加される駆動信号AZ1、図14(D)は第2のオートゼロ線AZL2に印加される駆動信号AZ2を、図14(E)は第2のノードND212の電位を、図14(F)は第1のノードND211の電位をそれぞれ示している。 14A shows a drive signal DS applied to the drive line DSL, and FIG. 14B shows a drive signal WS applied to the scanning line WSL (corresponding to the gate pulse GP in the first embodiment). 14C shows the drive signal AZ1 applied to the first auto zero line AZL1, FIG. 14D shows the drive signal AZ2 applied to the second auto zero line AZL2, and FIG. FIG. 14F shows the potential of the node ND212, and FIG. 14F shows the potential of the first node ND211.
ドライブスキャナ205による駆動線DSLの駆動信号DSがハイレベル、ライトスキャナ204による走査線WSLへの駆動信号WSがローレベルに保持され、オートゼロ回路206によるオートゼロ線AZL1への駆動信号AZ1がローレベルに保持され、オートゼロ回路207によるオートゼロ線AZL2への駆動信号AZ2がハイレベルに保持される。
その結果、nTFT213がオンし、このとき、nTFT213を介して電流が流れ、nTFT212のソース電位Vs(ノードND211の電位)はVSS2まで下降する。そのため、EL発光素子216に印加される電圧も0Vとなり、EL発光素子216は非発光となる。
この場合、ゲート群214のnTFT214a〜nTFT214bがオンしてもキャパシタC211に保持されている電圧、すなわち、nTFT212のゲート電圧は変わらない。
The drive signal DS of the drive line DSL by the
As a result, the
In this case, even if the
次に、EL発光素子217の非発光期間において、図14(C)、(D)に示すように、オートゼロ線AZL2への駆動信号AZ2がハイレベルに保持された状態で、オートゼロ線AZL1への駆動信号AZ1がハイレベルに設定される。これにより、第2のノードND212の電位はVSS1となる。
そして、オートゼロ線AZL2への駆動信号AZ2がローレベルに切り替えられた後、ドライブスキャナ205による駆動線DSLの駆動信号DSが所定期間のみローレベルに切り替えられる。
これにより、nTFT213がオフし、nTFT215、nTFT212がオンすることにより、nTFT212、pTFT211の経路に電流が流れ、第1のノードの電位は上昇する。
そして、ドライブスキャナ205による駆動線DSLの駆動信号DSがハイレベルに切り替えられ、駆動信号AZ1がローベルに切り替えられる。
以上の結果、ドライブトランジスタnTFT212のしきい値Vth補正が行われ、第2のノードND212と第1のノードND211との電位差はVthとなる。
その状態で所定期間経過後にライトスキャナ204による走査線WSLへの駆動信号WSが所定期間ハイレベルに保持され、データ線よりデータをノードND212に書き込み、駆動信号WSがハイレベルの期間にドライブスキャナ205による駆動線DSLの駆動信号DSがハイレベルに切り替えられ、やがて駆動信号WSがローレベルに切り替えられる。
このとき、nTFT212がオンし、そして、nTFT214a〜nTFT214bがオフし、移動度の補正が行われる。
この場合、nTFT214a〜nTFT214bがオフしており、nTFT212のゲート・ソース間電圧は一定であるので、nTFT212は一定の電流IdsをEL発光素子216に流す。これによって、第1のノードND211の電位はEL発光素子216にIdsという電流が流れる電圧Vxまで上昇し、EL発光素子216は発光する。
Next, in the non-emission period of the EL light emitting element 217, as shown in FIGS. 14C and 14D, the drive signal AZ2 to the auto zero line AZL2 is held at the high level, and the auto zero line AZL1 is applied. The drive signal AZ1 is set to a high level. As a result, the potential of the second node ND212 becomes VSS1.
Then, after the drive signal AZ2 to the auto zero line AZL2 is switched to the low level, the drive signal DS of the drive line DSL by the
Thereby, the
Then, the drive signal DS of the drive line DSL by the
As a result, the threshold value Vth of the
In this state, after the elapse of a predetermined period, the drive signal WS to the scanning line WSL by the
At this time, the
In this case, since the
第11実施形態では、上記に述べた画素回路201において、製造工程で閾値電圧Vth1が閾値電圧Vth2より低く(Vth1<Vth2)なるように閾値電圧を調整する。
In the eleventh embodiment, in the
nTFT214aの閾値電圧Vth1がnTFT214bの閾値電圧Vth2より低く設定されているため、走査線WSLの電圧がハイレベルからローレベルに切り替わる過程では、先にnTFT214bがオフに切り替わり、ノードND212に電荷が流れ込むことはない。
したがって、EL発光素子216の輝度のばらつきは抑制される。
Since the threshold voltage Vth1 of the
Therefore, variation in luminance of the EL
第11実施形態に係る表示装置200において、第3実施形態の方法をとることも可能である。この場合、製造工程で閾値電圧Vth1が閾値電圧Vth2より高く(Vth1>Vth2)なるように閾値電圧を調整することで、輝度のばらつきを抑制できる。
あるいは、第5実施形態あるいは第7実施形態のように、ゲート長L1とゲート長L2とを異なる長さに調整することで、輝度のばらつきを抑制できる。
さらには、第9実施形態のように、ゲート面積S1(=W1・L1)がゲート面積S2(=W2・L2)より大きくなるように調整することで、輝度のばらつきを抑制できる。
In the
Alternatively, as in the fifth embodiment or the seventh embodiment, the variation in luminance can be suppressed by adjusting the gate length L1 and the gate length L2 to different lengths.
Furthermore, as in the ninth embodiment, by adjusting the gate area S1 (= W1 · L1) to be larger than the gate area S2 (= W2 · L2), variation in luminance can be suppressed.
第11実施形態に係る画素回路201は、ゲート群214を形成するnチャネルTFT214a〜TFT214bを、たとえば、実施形態2に係るpチャネルpTFT112c〜pTFT112dに置き換えても輝度のばらつきを抑制できる。
この場合についても、第2実施形態、第4実施形態、第6実施形態、第8実施形態あるいは第10実施形態と同様にして輝度のばらつきを抑制できる。
The
Also in this case, it is possible to suppress variation in luminance similarly to the second embodiment, the fourth embodiment, the sixth embodiment, the eighth embodiment, or the tenth embodiment.
また、第1実施形態〜第11実施形態では、発光素子として有機EL発光素子を一例として用いているが、発光素子としてたとえば液晶素子を用いても、第1実施形態〜第11実施形態と同等の効果が得られる。 In the first to eleventh embodiments, an organic EL light emitting element is used as an example of a light emitting element. However, for example, a liquid crystal element is used as the light emitting element, which is equivalent to the first to eleventh embodiments. The effect is obtained.
なお、第1実施形態〜第11実施形態に係る画素回路では、一構成例として、nチャネルTFTまたはpチャネルTFTをスイッチングトランジスタとして用いてある。スイッチングトランジスタとしての機能を有するものであれば、nチャネルTFTまたはpチャネルTFTを他のスイッチングトランジスタに置き換えても第1実施形態〜第11実施形態と同様の効果を得ることができる。 In the pixel circuits according to the first to eleventh embodiments, an n-channel TFT or a p-channel TFT is used as a switching transistor as one configuration example. As long as it has a function as a switching transistor, the same effects as those of the first to eleventh embodiments can be obtained even if the n-channel TFT or the p-channel TFT is replaced with another switching transistor.
上記に説明したように、本発明に係る第1実施形態〜第11実施形態によれば、同一導電型の第1スイッチングトランジスタと第2スイッチングトランジスタを有し、それらが直列に接続され、それらのゲートがそれぞれ同一の走査線WSLに接続され、第1スイッチングトランジスタの第1端子が信号線SGLに接続されるスイッチングトランジスタの閾値電圧を異なるように調整する。
このような調整を行うことにより、2つのスイッチングトランジスタの閾値電圧が個体差等によりばらついていても、スイッチングトランジスタの直列接続による冗長性を維持しながら表示装置の輝度のばらつきを抑制できる。
As described above, according to the first to eleventh embodiments of the present invention, the first switching transistor and the second switching transistor having the same conductivity type, which are connected in series, The threshold voltages of the switching transistors whose gates are respectively connected to the same scanning line WSL and whose first terminal is connected to the signal line SGL are adjusted to be different.
By performing such adjustment, even when the threshold voltages of the two switching transistors vary due to individual differences or the like, variation in luminance of the display device can be suppressed while maintaining redundancy due to the series connection of the switching transistors.
100…表示装置、101、101a…画素回路、102…画素アレイ部、103…水平セレクタ、104…ライトスキャナ、105…パワードライブスキャナ、nTFT112a、nTFT112b…nチャネルTFT、pTFT112c、pTFT112d…pチャネルTFT、C111…キャパシタ、111…駆動トランジスタ、113…発光素子、112、112a…ゲート群、SGL…信号線、WSL…走査線、ND112…ノード、Vth、Vth1、Vth2、Vth3、Vth4…閾値電圧、Cox1、Cox2、Cox3、Cox4…単位面積当たりのゲート容量、W1、W2、W3、W4…ゲート幅、L1、L2、L3、L4…ゲート長、S1、S2、S3、S4…ゲート面積。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
少なくとも2つ以上の直列に接続される同一導電型のスイッチングトランジスタと、
駆動信号が供給され、上記複数のスイッチングトランジスタを駆動する駆動線と、
を有し、
上記複数のスイッチングトランジスタのうち、一端に配列されたスイッチングトランジスタの端子が上記信号線に接続され、
上記複数のスイッチングトランジスタの制御端子は、上記走査線に共通に接続され、
上記複数のスイッチングトランジスタは、
閾値電圧が異なる
画素回路。 A signal line to which a data signal is supplied;
At least two or more switching transistors of the same conductivity type connected in series;
A drive line to which a drive signal is supplied to drive the plurality of switching transistors;
Have
Among the plurality of switching transistors, a terminal of the switching transistor arranged at one end is connected to the signal line,
Control terminals of the plurality of switching transistors are commonly connected to the scanning line,
The plurality of switching transistors are:
Pixel circuits with different threshold voltages.
少なくとも2つ以上の直列に接続される同一導電型のスイッチングトランジスタと、
駆動信号が供給され、上記複数のスイッチングトランジスタを駆動する駆動線と、
を有し、
上記複数のスイッチングトランジスタのうち、一端に配列されたスイッチングトランジスタの端子が上記信号線に接続され、
上記複数のスイッチングトランジスタの制御端子は、上記走査線に共通に接続され、
上記複数のスイッチングトランジスタは、
ゲート長が異なる
画素回路。 A signal line to which a data signal is supplied;
At least two or more switching transistors of the same conductivity type connected in series;
A drive line to which a drive signal is supplied to drive the plurality of switching transistors;
Have
Among the plurality of switching transistors, a terminal of the switching transistor arranged at one end is connected to the signal line,
Control terminals of the plurality of switching transistors are commonly connected to the scanning line,
The plurality of switching transistors are:
Pixel circuits with different gate lengths.
少なくとも2つ以上の直列に接続される同一導電型のスイッチングトランジスタと、
駆動信号が供給され、上記複数のスイッチングトランジスタを駆動する駆動線と、
を有し、
上記複数のスイッチングトランジスタのうち、一端に配列されたスイッチングトランジスタの端子が上記信号線に接続され、
上記複数のスイッチングトランジスタの制御端子は、上記走査線に共通に接続され、
上記複数のスイッチングトランジスタは、
ゲート面積が異なる
画素回路。 A signal line to which a data signal is supplied;
At least two or more switching transistors of the same conductivity type connected in series;
A drive line to which a drive signal is supplied to drive the plurality of switching transistors;
Have
Among the plurality of switching transistors, a terminal of the switching transistor arranged at one end is connected to the signal line,
Control terminals of the plurality of switching transistors are commonly connected to the scanning line,
The plurality of switching transistors are:
Pixel circuits with different gate areas.
第1スイッチングトランジスタと、
第2スイッチングトランジスタと、
を有し、
上記第1と上記第2スイッチングトランジスタは、
同一導電型で、それぞれ直列に接続され、
上記第1スイッチングトランジスタの端子は、上記信号線に接続され、
上記第1と上記第2スイッチングトランジスタの制御端子は、上記駆動線に共通に接続され、
上記第1スイッチングトランジスタの閾値電圧の絶対値は、
第2スイッチングトランジスタの閾値電圧の絶対値より小さい
請求項1記載の画素回路。 The pixel circuit is
A first switching transistor;
A second switching transistor;
Have
The first and second switching transistors are:
With the same conductivity type, each connected in series,
A terminal of the first switching transistor is connected to the signal line;
The control terminals of the first and second switching transistors are commonly connected to the drive line,
The absolute value of the threshold voltage of the first switching transistor is
The pixel circuit according to claim 1, wherein the pixel circuit is smaller than an absolute value of a threshold voltage of the second switching transistor.
第1スイッチングトランジスタと、
第2スイッチングトランジスタと、
を有し、
上記第1と上記第2スイッチングトランジスタは、
同一導電型で、それぞれ直列に接続され、
上記第1スイッチングトランジスタの端子は、上記信号線に接続され、
上記第1と上記第2スイッチングトランジスタの制御端子は、上記駆動線に共通に接続され、
上記第1スイッチングトランジスタのゲート長は、
第2スイッチングトランジスタのゲート長より短い
請求項3記載の画素回路。 The pixel circuit is
A first switching transistor;
A second switching transistor;
Have
The first and second switching transistors are:
With the same conductivity type, each connected in series,
A terminal of the first switching transistor is connected to the signal line;
The control terminals of the first and second switching transistors are commonly connected to the drive line,
The gate length of the first switching transistor is
The pixel circuit according to claim 3, wherein the pixel circuit is shorter than a gate length of the second switching transistor.
第1スイッチングトランジスタと、
第2スイッチングトランジスタと、
を有し、
上記第1と上記第2スイッチングトランジスタは、
同一導電型で、それぞれ直列に接続され、
上記第1スイッチングトランジスタの端子は、上記信号線に接続され、
上記第1と上記第2スイッチングトランジスタの制御端子は、上記駆動線に共通に接続され、
上記第1スイッチングトランジスタのゲート面積は、
第2スイッチングトランジスタのゲート面積より大きい
請求項5記載の画素回路。 The pixel circuit is
A first switching transistor;
A second switching transistor;
Have
The first and second switching transistors are:
With the same conductivity type, each connected in series,
A terminal of the first switching transistor is connected to the signal line;
The control terminals of the first and second switching transistors are commonly connected to the drive line,
The gate area of the first switching transistor is
The pixel circuit according to claim 5, wherein the pixel circuit is larger than a gate area of the second switching transistor.
上記画素回路を形成するスイッチングトランジスタの制御端子へ駆動信号を出力するすくなくとも1つ以上のスキャナと、
上記画素回路を形成するスイッチングトランジスタの第1端子へデータ信号を出力するセレクタと、を有し、
上記画素回路は、
データ信号が供給される信号線と、
少なくとも2つ以上の直列に接続される同一導電型のスイッチングトランジスタと、
駆動信号が供給され、上記複数のスイッチングトランジスタを駆動する駆動線と、
を有し、
上記複数のスイッチングトランジスタのうち、一端に配列されたスイッチングトランジスタの端子が上記信号線に接続され、
上記複数のスイッチングトランジスタの制御端子は、上記走査線に共通に接続され、
上記複数のスイッチングトランジスタは、
閾値電圧が異なる
表示装置。 A pixel circuit including light emitting elements arranged in a matrix;
At least one scanner for outputting a drive signal to a control terminal of a switching transistor forming the pixel circuit;
A selector that outputs a data signal to a first terminal of a switching transistor that forms the pixel circuit,
The pixel circuit is
A signal line to which a data signal is supplied;
At least two or more switching transistors of the same conductivity type connected in series;
A drive line to which a drive signal is supplied to drive the plurality of switching transistors;
Have
Among the plurality of switching transistors, a terminal of the switching transistor arranged at one end is connected to the signal line,
Control terminals of the plurality of switching transistors are commonly connected to the scanning line,
The plurality of switching transistors are:
Display devices with different threshold voltages.
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