JP2008191247A - 画像表示装置、および画像表示装置の駆動方法 - Google Patents

画像表示装置、および画像表示装置の駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置の長寿命化を図ることができる技術を提供する。
【解決手段】画像表示装置であって、電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、発光素子に対して電気的に接続される第1の電極と、第2の電極との間における電流量を、第3の電極に印加される電位によって調整することで、発光素子における電流量を制御する第1のトランジスタと、第1の電極に対して電気的に接続される第4の電極と、第3の電極に対して電気的に接続される第5の電極との間における電流量を、第6の電極に印加される電位によって調整する第2のトランジスタと、第7の電極と、第3の電極に対して電気的に接続される第8の電極とを有するコンデンサとを備え、第5の電極と第6の電極との間の寄生容量が、第4の電極と第6の電極との間の寄生容量よりも大きな値に設定されている。
【選択図】図17

Description

本発明は、画像を表示する装置に関する。
従来より、電界発光を利用した有機EL(Electroluminescent)素子を備える画像表示装置が知られている。
有機EL素子としては、例えば、発光層を含む有機層を挟んで透明電極と金属電極とを対向配置させたものがある。このような構成の有機EL素子では、透明電極と金属電極との間に電圧または電流を印加して発光層に電流を流すと発光層が発光し、この発光層から出射される光が透明電極を透過して外部に放出される。また、一般的な有機EL素子では、発光層の電流密度と輝度がほぼ比例することが知られており、従来例としては、例えば特許文献1等に開示されているものがある。
特開2006−309258号公報
しかしながら、有機EL素子の電流密度が高ければ高いほど有機EL素子の劣化が促進され、有機EL素子の短寿命化、ひいては画像表示装置の短寿命化を招く。
そこで、1フレーム分の発光に要する期間のうちで実際に有機EL素子が発光する期間が占める割合、すなわちデューティーを向上させ、発光時の有機EL素子における電流密度を下げることで、画像表示装置の長寿命化を図ることが考えられる。
ところが、単にデューティーを向上させる工夫を実行すると、画像表示装置の画面上に輝度ムラやクロストークが発生する不具合が生じることが分かった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置の長寿命化を図ることができる技術を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項1の発明は、画像表示装置であって、電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整する第1のトランジスタと、第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整する第2のトランジスタと、第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサとを備え、前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続され、前記第5の電極と前記第6の電極との間の寄生容量が、前記第4の電極と前記第6の電極との間の寄生容量よりも大きな値に設定されていることを特徴とする。
また、請求項2の発明は、画像表示装置であって、電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整する第1のトランジスタと、第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整する第2のトランジスタと、第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサとを備え、前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続され、前記第6の電極が、前記第5の電極と対向する部分の面積の方が、前記第4の電極と対向する部分の面積よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする。
また、請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の画像表示装置であって、前記第5の電極と前記第6の電極との間の寄生容量が、前記第4の電極と前記第6の電極との間の寄生容量の2倍以上の値に設定されていることを特徴とする。
また、請求項4の発明は、画像表示装置であって、電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するn型の第1のトランジスタと、第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するn型の第2のトランジスタと、第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサとを備え、前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続され、前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで、前記閾値電圧が補償される補償期間において、前記第8の電極に付与される電位が、前記コンデンサに前記発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される書込期間において前記第8の電極に付与される電位の最大値よりも高い電位に設定されることを特徴とする。
また、請求項5の発明は、画像表示装置であって、電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するp型の第1のトランジスタと、第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するp型の第2のトランジスタと、第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサとを備え、前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続され、前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで、前記閾値電圧が補償される補償期間において、前記第8の電極に付与される電位が、前記コンデンサに前記発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される書込期間において前記第8の電極に付与される電位の最大値よりも低い電位に設定されることを特徴とする。
また、請求項6の発明は、画像表示装置であって、電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するn型の第1のトランジスタと、第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するn型の第2のトランジスタと、第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサとを備え、前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続されており、前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで、前記閾値電圧が補償される補償期間において、前記第2の電極に対して第1の電位が付与され、前記第2のトランジスタが前記導通状態から前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得ない非導通状態に移行するタイミングと略同時に、前記第2の電極に対して付与される電位が、前記第1の電位から前記第1の電位よりも高い第2の電位となるように制御する制御部を設けたことを特徴とする。
また、請求項7の発明は、画像表示装置であって、電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するp型の第1のトランジスタと、第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するp型の第2のトランジスタと、第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサとを備え、前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続されており、前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで、前記閾値電圧が補償される補償期間において、前記第2の電極に対して第1の電位が付与され、前記第2のトランジスタが前記導通状態から前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得ない非導通状態に移行するタイミングと略同時に、前記第2の電極に対して付与される電位が、前記第1の電位から前記第1の電位よりも低い第2の電位となるように制御する制御部を設けたことを特徴とする。
また、請求項8の発明は、電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するn型の第1のトランジスタと、第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するn型の第2のトランジスタと、第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサとを備える画像表示装置の駆動方法であって、前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続されており、前記第8の電極に対し、前記コンデンサに前記発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される書込期間において前記第8の電極に付与される電位の最大値よりも高い第1の電位が付与されるとともに、前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで、前記閾値電圧が補償される閾値補償ステップと、前記第8の電極に対し、前記第1の電位よりも低い第2の電位が付与されるとともに、前記コンデンサに前記発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される書込ステップとを備えることを特徴とする。
また、請求項9の発明は、電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するp型の第1のトランジスタと、第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するp型の第2のトランジスタと、第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサとを備える画像表示装置の駆動方法であって、前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続されており、前記第8の電極に対し、前記コンデンサに前記発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される書込期間において前記第8の電極に付与される電位の最大値よりも低い第1の電位が付与されるとともに、前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで、前記閾値電圧が補償される閾値補償ステップと、前記第8の電極に対し、前記第1の電位よりも高い第2の電位が付与されるとともに、前記コンデンサに前記発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される書込ステップとを備えることを特徴とする。
また、請求項10の発明は、電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するn型の第1のトランジスタと、第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するn型の第2のトランジスタと、第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサとを備える画像表示装置の駆動方法であって、前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続されており、前記第2の電極に対して第1の電位が付与されるとともに、前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで前記閾値電圧が補償される閾値補償ステップと、前記第2のトランジスタが前記導通状態から前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得ない非導通状態に移行するタイミングと略同時に、前記第2の電極に対して付与される電位が、前記第1の電位から前記第1の電位よりも高い第2の電位とされるステップとを備えることを特徴とする。
また、請求項11の発明は、電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するp型の第1のトランジスタと、第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するp型の第2のトランジスタと、第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサとを備える画像表示装置の駆動方法であって、前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続されており、前記第2の電極に対して第1の電位が付与されるとともに、前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで前記閾値電圧が補償される閾値補償ステップと、前記第2のトランジスタが前記導通状態から前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得ない非導通状態に移行するタイミングと略同時に、前記第2の電極に対して付与される電位が、前記第1の電位から前記第1の電位よりも低い第2の電位とされるステップとを備えることを特徴とする。
<用語に関する記載>
本明細書において、「電気的に接続される」という文言は、一方の部材と他方の部材とが配線などを介して常に導電可能に接続されている態様、および一方の部材と他方の部材とが、導電性を有する配線などだけでなく、その他の部材によって間接的に接続されている態様の双方を含む意味で用いられる。つまり、「電気的に接続される」という文言は、他の部材の状態(例えば、トランジスタのソースとドレインとの間で電流が流れ得る導電状態)に応じて、一方の部材と他方の部材とが配線およびその他の部材によって導電可能に接続される態様をも含む意味で用いられる。
また、本明細書における「ゲート電圧」とは、ソースに対するゲート電位のことを言い、適宜「Vgs」で表現する。
また、本明細書における「閾値電圧」とは、トランジスタがオフ状態(いわゆるドレイン電流が流れない状態)からオン状態(ドレイン電流が流れる状態)に移り変わるときの、境界となるゲート電圧のことを言い、適宜「閾値電圧」を「閾値」と略称する。
本発明によれば、発光素子の電流量を制御する第1のトランジスタが、発光素子に対して電気的に接続される第1の電極と、第2の電極と、第1の電極と第2の電極との間における電流量を調整する電位が印加される第3の電極とを有し、第2のトランジスタが、第1のトランジスタの第1の電極に対して電気的に接続される第4の電極と、第1のトランジスタの第3の電極に対して電気的に接続される第5の電極と、第4の電極と第5の電極との間における電流量を調整する電位が印加される第6の電極とを有し、第2のトランジスタにおいて、第5の電極と第6の電極との間の寄生容量が、第4の電極と第6の電極との間の寄生容量よりも大きな値に設定されると、第2のトランジスタが導通状態から非導通状態へと移行する際に第1のトランジスタにおいて発生するゲート電位の変化量が増大するため、第1のトランジスタの閾値電圧を補償する期間を短くしても、第1のトランジスタが実質的に非導通状態に至り易い。したがって、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置の長寿命化を図ることができる。
また、本発明によれば、第2のトランジスタにおいて、第6の電極が、第5の電極と対向する部分の面積の方が、第4の電極と対向する部分の面積よりも大きくなるように構成されると、第2のトランジスタが導通状態から非導通状態へと移行する際に第1のトランジスタにおいて発生するゲート電位の変化量が増大するため、第1のトランジスタの閾値電圧を補償する期間を短くしても、第1のトランジスタが実質的に非導通状態に至り易い。したがって、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置の長寿命化を図ることができる。
また、本発明によれば、第5の電極と第6の電極との間の寄生容量が、第4の電極と第6の電極との間の寄生容量の2倍以上の値に設定されていると、第2のトランジスタが導通状態から非導通状態へと移行する際に第1のトランジスタにおいて発生するゲート電位の変化量が大きく増加されるため、結果として、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置の長寿命化を更に図ることができる。
また、本発明によれば、第1および第2のトランジスタの双方がn型のトランジスタで構成され、コンデンサが、第1のトランジスタの第3の電極に対して電気的に接続される第7の電極と、第8の電極とを有し、第2のトランジスタが導通状態に設定されつつコンデンサに第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで閾値電圧が補償される期間において第8の電極に付与される電位が、コンデンサに発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される期間において第8の電極に付与される電位の最大値よりも高い電位に設定されることで、閾値電圧を補償する期間を短くしても、第2のトランジスタが導通状態から非導通状態へと移行する際に、第1のトランジスタが実質的に非導通状態となり易い。したがって、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置の長寿命化を図ることができる。
また、本発明によれば、第1および第2のトランジスタの双方がp型のトランジスタで構成され、コンデンサが、第1のトランジスタの第3の電極に対して電気的に接続される第7の電極と、第8の電極とを有し、第2のトランジスタが導通状態に設定されつつコンデンサに第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで閾値電圧が補償される期間において第8の電極に付与される電位が、コンデンサに発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される期間において第8の電極に付与される電位の最大値よりも低い電位に設定されることで、閾値電圧を補償する期間を短くしても、第2のトランジスタが導通状態から非導通状態へと移行する際に、第1のトランジスタが実質的に非導通状態となり易い。したがって、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置の長寿命化を図ることができる。
また、本発明によれば、第1および第2のトランジスタの双方がn型のトランジスタで構成され、コンデンサが、第1のトランジスタの第3の電極に対して電気的に接続される第7の電極と、第8の電極とを有し、第2のトランジスタが導通状態に設定されつつコンデンサに第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで閾値電圧が補償される期間において、第1のトランジスタの第2の電極に対して第1の電位が付与され、第2のトランジスタが導通状態から非導通状態へと移行するタイミングと略同時に、第2の電極に対して付与される電位が、第1の電位から第1の電位よりも高い第2の電位となるように制御されることで、閾値電圧を補償する期間を短くしても、第2のトランジスタが導通状態から非導通状態へと移行する際に、第1のトランジスタが実質的に非導通状態となり易い。したがって、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置の長寿命化を図ることができる。
また、本発明によれば、第1および第2のトランジスタの双方がp型のトランジスタで構成され、コンデンサが、第1のトランジスタの第3の電極に対して電気的に接続される第7の電極と、第8の電極とを有し、第2のトランジスタが導通状態に設定されつつコンデンサに第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで閾値電圧が補償される期間において、第1のトランジスタの第2の電極に対して第1の電位が付与され、第2のトランジスタが導通状態から非導通状態へと移行するタイミングと略同時に、第2の電極に対して付与される電位が、第1の電位から第1の電位よりも低い第2の電位となるように制御されることで、閾値電圧を補償する期間を短くしても、第2のトランジスタが導通状態から非導通状態へと移行する際に、第1のトランジスタが実質的に非導通状態となり易い。したがって、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置の長寿命化を図ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
<基礎技術>
実施形態について説明する前に、後述する本発明の実施形態に係る画像表示装置の基礎となる画像表示装置(基礎技術に係る画像表示装置)について、図1から図13に基づいて説明する。ここでは、画像表示装置は、いわゆる電流値によって発光輝度を調節する有機ELディスプレイを備えて構成される。この画像表示装置では、多数の画素が配置され、各画素に有機EL素子が配置されている。
<画素回路の構成>
図1は、基礎技術に係る画像表示装置を構成する1画素分の画素回路(駆動回路)7の構成例を示す図である。
画素回路7は、有機EL素子(OLED)1、駆動トランジスタ2、閾値(Vth)補償用トランジスタ3、およびコンデンサ4を備える。
有機EL素子1は、有機物などで構成され、発光層を流れる電流の量(電流量)によって発光輝度が変化する発光素子である。この有機EL素子1は、アノード電極1aとカソード電極1bとを有しており、アノード電極1aは、給電線のうちで有機EL素子1の発光時に高電位側となる電源線としてのVDD線Lvdに対して電気的に接続される。一方、カソード電極1bは、給電線のうちで有機EL素子1の発光時に低電位側となる電源線としてのVSS線Lvsに対して駆動トランジスタ2を介して電気的に接続される。
駆動トランジスタ2は、有機EL素子1に対して電気的に直列に接続され、有機EL素子1における電流量を調整することで有機EL素子1の発光輝度を制御するトランジスタである。ここでは、駆動トランジスタ2は、キャリアが電子であるタイプ(n型)のMIS(Metal Insulator Semiconductor)構造を採用した電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)の一種である薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)、すなわちn−MISFETTFTによって構成される。
この駆動トランジスタ2は、第1から第3電極2ds,2sd,2gを有している。第1電極2dsは、有機EL素子1のカソード電極1bに対して電気的に接続され、有機EL素子1が発光する際、すなわち有機EL素子1に対して順方向の電流が流れる際にドレイン電極(以下「ドレイン」と略称する)として機能する。一方、有機EL素子1に対して逆方向に電流が流れる際には、逆にソース電極(以下「ソース」と略称する)として機能する。また、第2電極2sdは、VSS線Lvsに対して電気的に接続され、有機EL素子1に対して順方向の電流が流れる際にソース電極(ソース)として機能する。一方、有機EL素子1に対して逆方向に電流が流れる際には、逆にドレイン電極(ドレイン)として機能する。更に、第3電極2gは、いわゆるゲート電極(以下「ゲート」と略称する)であり、コンデンサ4の一方の電極(第7電極4a)に対して電気的に接続される。
また、駆動トランジスタ2では、第3電極2gに印加される電位、より詳細には第1電極2dsまたは第2電極2sdと第3電極2gとの間(すなわちゲートとソースとの間)に印加される電圧値が調整されることで、第1電極2dsと第2電極2sdとの間(以下「第1−2電極間」とも称する)において流れる電流の量(電流量)が調整される。そして、この第3電極(ゲート)2gに印加される電位により、駆動トランジスタ2は、第1−2電極間(すなわちドレインとソースとの間)において電流が流れ得る状態(導通状態)と、電流が流れ得ない状態(非導通状態)とに選択的に設定される。
Vth補償用トランジスタ3は、駆動トランジスタ2が通電状態となる場合の、駆動トランジスタ2の第2電極2sdに対する第3電極2gの電位の下限値(所定の閾値電圧Vth)を検出するとともに、駆動トランジスタ2のゲート電圧を、閾値電圧Vth(以下「閾値Vth」と略称する)に調整するトランジスタである。なお、ここでは、Vth補償用トランジスタ3も、駆動トランジスタ2と同様にn−MISFETTFTによって構成される。
このVth補償用トランジスタ3は、第4から第6電極3ds,3sd,3gを有している。第4電極3dsは、駆動トランジスタ2の第1電極2dsと有機EL素子1のカソード電極1bとを電気的に接続する配線に対して導電可能に接続される。すなわち、第4電極3dsは、駆動トランジスタ2の第1電極2dsに対して電気的に接続される。また、第5電極3sdは、接続点T1において駆動トランジスタ2の第3電極(ゲート)2gとコンデンサ4とを電気的に接続する配線に対して導電可能に接続される。すなわち、駆動トランジスタ2のゲート2gに対して電気的に接続される。更に、第6電極3gは、いわゆるゲート電極であり、走査信号線Lssに対して電気的に接続される。
また、Vth補償用トランジスタ3では、第6電極3gに印加される電位、より具体的には第4電極3dsまたは第5電極3sdと第6電極3gとの間(すなわちゲートとソースとの間)に印加される電圧値が調整されることで、第4電極3dsと第5電極3sdとの間(以下「第4−5電極間」とも称する)において流れる電流の量(電流量)が調整される。そして、この第6電極(ゲート)3gに印加される電位により、Vth補償用トランジスタ3は、第4−5電極間(ドレインとソースとの間)において電流が流れ得る状態(導通状態)と、電流が流れ得ない状態(非導通状態)とに選択的に設定される。
ここで、有機EL素子1は、電流値によって発光輝度が制御されるため、発光時における駆動トランジスタ2のゲート電圧のゆらぎに対して、発光輝度が敏感に変動する。特に、駆動トランジスタ2がアモルファスシリコンを用いて構成された場合には、駆動トランジスタ2ごとに閾値Vthが異なる傾向にある。よって、画素毎に異なる閾値Vthを補償する機能(Vth補償機能)を持たせないと、所望の発光輝度と実際の発光輝度との間に若干の乖離が生じ、結果として画素間で発光輝度のムラが生じてしまう。
そこで、Vth補償用トランジスタ3は、発光前において各画素ごとに駆動トランジスタ2のゲート電圧を閾値Vthに合わせることで、駆動トランジスタ2における閾値Vthのばらつきを補償するVth補償機能を実現するために設けられている。
コンデンサ4は、駆動トランジスタ2の第3電極2gに対して電気的に接続される第7電極4aと、画像信号線Lisに対して電気的に接続される第8電極4bとを備えて構成されている。なお、コンデンサ4の保持容量を所定値Csとする。
ところで、有機EL素子1は、発光時と逆の電圧が印加されるとコンデンサとして機能し、この容量(EL素子容量)を所定値Coとする。また、駆動トランジスタ2は、第2電極2sdと第3電極2gとの間(以下「第2−3電極間」とも称する)の寄生容量CgsTdと、第1電極2dsと第3電極2gとの間(以下「第1−3電極間」とも称する)の寄生容量CgdTdとを有する。更に、Vth補償用トランジスタ3は、第5電極3sdと第6電極3gとの間(以下「第5−6電極間」とも称する)の寄生容量CgsTthと、第4電極3dsと第6電極3gとの間(以下「第4−6電極間」とも称する)の寄生容量CgdTthとを有する。なお、寄生容量CgsTd,CgdTd,CgsTth,CgdTthは、それぞれ駆動トランジスタ2、およびVth補償用トランジスタ3の構成によって決定される所定値の容量である。
図2は、図1で示した画素回路7の回路構成(図中太線で記載)に対して、寄生容量CgsTth,CgdTth,CgsTd,CgdTdとEL素子容量Coとに係る回路構成(図中細線で記載)を加えた模式図である。
図2で示すように、画素回路7では、有機EL素子1の両電極間にはEL素子容量Coを有するコンデンサ(素子コンデンサ)1cが存在し、駆動トランジスタ2の第2−3電極間には寄生容量CgsTdを有するコンデンサ2gsが存在する一方で、駆動トランジスタ2の第1−3電極間には寄生容量CgdTdを有するコンデンサ2gdが存在し、更に、Vth補償用トランジスタ3の第5−6電極間には寄生容量CgsTthを有するコンデンサ3gsが存在する一方で、Vth補償用トランジスタ3の第4−6電極間には寄生容量CgdTthを有するコンデンサ3gdが存在している状態と等価な状態が発生する。
なお、ここでは、1つの画素回路7に着目して説明したが、有機ELディスプレイ全体では、画素回路7が多数存在する。このため、走査信号線Lssも多数存在する。そこで、以下では、多数の走査信号線Lssを、適宜「第N走査信号線(Nは自然数)Lss」と称する。
<有機EL素子の発光に関する駆動方法>
図3は、有機EL素子1を発光させる際の信号波形(駆動波形)を示すタイミングチャートである。図3では、横軸が時刻を示し、上から順に、(a)VDD線Lvdに印加される電位(電位Vdd)、(b)VSS線Lvsに印加される電位(電位Vss)、(c)第1走査信号線Lssに印加される信号の電位(電位Vls1)、(d)第2走査信号線Lssに印加される信号の電位(電位Vls2)、(e)画像信号線Lisに印加される信号の電位(電位Vlis)、の波形が示されている。
また、図3では、有機EL素子1を1回発光させるための駆動波形が示されており、1回の発光に係る期間は、時間順次に、Cs初期化期間P1(時刻t11〜t12)、準備期間P2(時刻t12〜t13)、Vth補償期間P3(時刻t13〜t14)、書込期間P4(時刻t14〜t15)、素子初期化期間P5(時刻t15〜t16)、および発光期間P6(時刻t16〜)を備えて構成される。なお、書込期間P4における電位Vlisは、各有機EL素子1の発光輝度によって決まる任意の値であるため、図3では、当該電位が存在し得る範囲に斜線ハッチングが便宜的に付されている。
図4から図8は、基礎技術に係る画像表示装置を駆動させる際に、画素回路7に着目して、各期間において発生する画素回路7の電流の流れを例示する図である。図4から図8では、画素回路7のうち、電流の流れに寄与する回路は太線で示され、電流の流れにほとんど寄与しない回路は細線で示されている。
以下、図3および図4から図8を適宜参照しつつ、基礎技術に係る画像表示装置の駆動方法について説明する。
○Cs初期化期間P1:
図4では、Cs初期化期間P1(以下適宜「期間P1」と略する)での画素回路7における電流の流れが例示されている。
期間P1では、VDD線LvdおよびVSS線Lvsにそれぞれ所定の正の高電位VDD(例えば15V)が印加され、全走査信号線Lssに所定の正の高電位VgH(例えば15V)が印加され、画像信号線Lisに所定の基準電位(ここでは0V)が印加される。
このとき、Vth補償用トランジスタ3については、走査信号線Lssにおける高電位VgHの印加により、第6電極(ゲート)3gに高電位VgHに応じた正電位が印加され、導通状態となる。一方、駆動トランジスタ2については、VDD線LvdとVSS線Lvsとが略同電位であるため、駆動トランジスタ2が実質的にオフとなり、非導通状態となる。
したがって、期間P1では、図4において白抜きの矢印で示すように、VDD線LvdからVth補償用トランジスタ3の第4および第5電極3ds,3sdを介してコンデンサ4に向けて電流が流れ、コンデンサ4に所定量の電荷(例えば、15Vに応じた電荷量)が蓄積される。
なお、期間P1における時間経過とともにコンデンサ4に蓄積される電荷量が高まると、駆動トランジスタ2において、第3電極(ゲート)2gに所定値を超える正電位が印加され、導通状態となることもあり得る。しかし、VDD線LvdおよびVSS線Lvsがともに同電位VDDに設定されているため、駆動トランジスタ2の第1−2電極間で電流は流れない。
○準備期間P2:
図5では、準備期間P2(以下適宜「期間P2」と略する)での画素回路7における電流の流れが例示されている。
期間P2では、VDD線Lvdに負の所定電位−Vp(例えば−7V)が印加され、VSS線Lvsに所定の基準電位(ここでは0V)が印加され、全走査信号線Lssに所定の低電位VgL(例えば−10V)が印加され、画像信号線Lisに所定の高電位VdH(例えば10V)が印加される。
このとき、Vth補償用トランジスタ3については、走査信号線Lssにおける低電位VgLの印加により、第6電極(ゲート)3gにはほとんど正の電位が印加されないため、非導通状態となる。一方、駆動トランジスタ2については、画像信号線Lisにおける高電位VdHの印加により、第3電極(ゲート)2gに高電位VdHに応じた正電位(例えば15+10=25V)が印加され、導通状態となる。
そして、VDD線LvdよりもVSS線Lvsの方がVpだけ電位が高いため、図5において白抜きの矢印で示すように、VSS線Lvsから駆動トランジスタ2の第2および第1電極2sd,2dsを介して、有機EL素子1に向けて電流が流れる。その結果、有機EL素子1すなわち素子コンデンサ1cにVDD線LvdとVSS線Lvsとの間の電位差に応じた所定量の電荷(例えば7Vに応じた電荷)が蓄積される。
○Vth補償期間P3:
図6では、Vth補償期間P3(以下適宜「期間P3」と略する)での画素回路7における電流の流れが例示されている。
期間P3では、VDD線LvdおよびVSS線Lvsにそれぞれ所定の基準電位(ここでは0V)が印加され、全走査信号線Lssに高電位VgHが印加され、画像信号線Lisに高電位VdH(例えば10V)が印加される。
このとき、Vth補償用トランジスタ3については、走査信号線Lssにおける高電位VgHの印加により、第6電極(ゲート)3gに高電位VgHに応じた正電位が印加され、導通状態となる。また、駆動トランジスタ2については、期間P3の初期では、コンデンサ4に蓄積された電荷と画像信号線Lisに印加された電位VdHにより、導通状態となる。
したがって、期間P3の初期では、図6において白抜きの矢印で示すように、コンデンサ4に蓄積された電荷に伴う電流が、コンデンサ4からVth補償用トランジスタ3の第5および第4電極3sd,3ds、更には駆動トランジスタ2の第1および第2電極2ds,2sdを介してVSS線Lvsに向けて流れる。また、素子コンデンサ1cに蓄積された電荷に伴う電流が、駆動トランジスタ2の第1および第2電極2ds,2sdを介してVSS線Lvsに向けて流れる。
ところが、コンデンサ4に蓄積された電荷に伴う電流が、コンデンサ4からVSS線Lvsに向けて流れるにつれて、コンデンサ4に蓄積された電荷が減少する。そして、駆動トランジスタ2の第2電極2sdに対する第3電極2gの電位Vgs(以下「第3−2電極間」とも称する)が実質的に閾値Vthまで減少すると、駆動トランジスタ2は、非導通状態となる。このとき、コンデンサ4には、閾値Vthに応じた電荷が蓄積された状態となる。このように、期間P3では、閾値Vthに応じた電荷がコンデンサ4に蓄積されて、画素ごとに異なる閾値Vthのばらつきが補償される。
○書込期間P4:
図7では、書込期間P4(以下適宜「期間P4」と略する)での画素回路7における電流の流れが例示されている。
期間P4では、VDD線LvdおよびVSS線Lvsにそれぞれ基準電位0Vが印加されるとともに、画素データ信号に応じた電荷の蓄積を行う処理(データ書込処理)の実施対象画素において、走査信号線Lssに高電位VgHが印加され、画像信号線Lisに電位(VdH−Vdata)が印加される。なお、電位Vdataは、画素データ信号の電位であり、画像を構成する画素の輝度の階調に対応する値に応じた電位である。
このとき、Vth補償用トランジスタ3については、走査信号線Lssにおける高電位VgHの印加により、ゲートに高電位VgHに応じた正電位が印加され、導通状態となる。一方、駆動トランジスタ2については、画像信号線Lisに対して、期間P3における電位VdH以下の電位(VdH−Vdata)が印加され、ゲート電圧が閾値Vth以下となるため、非導通状態となる。
したがって、期間P4では、図7において白抜きの矢印で示すように、有機EL素子1(すなわち素子コンデンサ1c)からVth補償用トランジスタ3の第4および第5電極3ds,3sdを介してコンデンサ4に向けて電流が流れる。その結果、コンデンサ4に既に蓄積された閾値Vthに応じた電荷の上に電位Vdataに応じた電荷が加算されて蓄積される。すなわち、期間P4においては、コンデンサ4に有機EL素子1の発光輝度に応じた電荷が蓄積される。換言すれば、期間P4では、画素回路7において画素データ信号に応じた電荷がコンデンサ4に蓄積される。
なお、コンデンサ4の第7電極4aの電位(駆動トランジスタ2のゲート電位)の変化量は、画像信号線Lisの電位の変化量と、コンデンサ4の保持容量Csと素子コンデンサ1cのEL素子容量Coとの比(容量比)との積である。すなわち、本実施形態においては、画像信号線Lisの電位がVdHからVdataに変化する場合、駆動トランジスタ2のゲート電位が、(Vdata−VdH)・Cs/(Cs+Co)だけ変化する。例えば、VdH=10V,Vdata=5V、Cs:Co=1:2である場合には、画像信号線Lisの電位が−5V変化し、駆動トランジスタ2のゲート電位は、有機EL素子1からコンデンサ4に対する電荷の移動により、(5−10)・1/(1+2)=−5/3V変化する。このようにコンデンサ4に蓄積される電荷の移動により、画像信号線Lisの電位の変化が駆動トランジスタ2のゲート電位に反映される。
○素子初期化期間P5:
素子初期化期間P5(以下適宜「期間P5」と略する)については、VDD線LvdおよびVSS線Lvsにそれぞれ所定の負電位−Vpが印加され、全走査信号線Lssに低電位VgLが印加され、画像信号線Lisに高電位VdHが印加される。このとき、Vth補償用トランジスタ3が非導通状態となり、駆動トランジスタ2が導通状態となる。そして、VDD線LvdとVSS線Lvsとの間に電位差がなく、VSS線Lvsが負電位−Vpに設定されているため、有機EL素子1(すなわち素子コンデンサ1c)に蓄積された電荷が、VSS線Lvsに抜けて、有機EL素子1に蓄積された電荷が一掃される。
○発光期間P6:
図8では、発光期間P6(以下適宜「期間P6」と略する)での画素回路7における電流の流れが例示されている。
期間P6では、VDD線Lvdに正の高電位VDDが印加される一方で、VSS線Lvsに基準電位0Vが印加され、走査信号線Lssに低電位VgLが印加され、画像信号線Lisに高電位VdHが印加される。
このとき、Vth補償用トランジスタ3については、走査信号線Lssにおける低電位VgLの印加により、非導通状態となる。一方、駆動トランジスタ2については、画像信号線Lisに対して高電位VdHが印加されるため、期間P4においてコンデンサ4に蓄積された電荷量(電位Vdataに応じた電荷量)に応じた電位分だけVgsが、閾値Vthよりも高くなり、導通状態となる。
例えば、Vdata=5V、Cs:Co=1:2である場合には、期間P4においてコンデンサ4に蓄積される電荷が、閾値Vthよりも5/3Vだけ低い電位([Vth−5/3]V)に対応する。そして、期間P6では、画像信号線Lisに対して期間P4よりもVdata(=5V)分だけ高い電位が印加され、第3電極(ゲート)2gに対して、閾値Vthよりも10/3Vだけ高い電位([Vth+10/3]V=[Vth−(5/3)+5]V)が印加される。
そして、VDD線LvdがVSS線Lvsよりも電位VDD分だけ高電位であり、駆動トランジスタ2が電位Vdataに応じて第1−第2電極間で電流が流れる導通状態となる。このため、図8において白抜きの矢印で示すように、有機EL素子1に対して電位Vdataに応じた電流が流れる。その結果、有機EL素子1が電位Vdataに応じた輝度で発光する。つまり、期間P6では、各画素から画素データ信号に応じた輝度の光が出射される。
ここで、有機EL素子1が発光する際の駆動トランジスタ2に関して、Vgs,Vdata,Vthの間には、下式(1)が成立する。
Figure 2008191247
上式(1)のa,dは定数である。
また、駆動トランジスタ2の第1−2電極間(ドレイン−ソース間)で流れる電流をIdsとすると、下式(2)が成立する。
Figure 2008191247
有機EL素子1の発光輝度は、有機EL素子1を流れる電流の密度(電流密度)に略比例するため、図3で示した駆動波形を用いた制御により、各画素において所望の発光輝度が得られる。
<基礎技術における問題点>
画像表示装置で表示される画面の実際の輝度(すなわち視認される輝度)は、時間順次に発光させている期間中の輝度にデューティー(有機EL素子1を1回発光させる1フレーム分の期間(以下「1フレーム期間」と称する)を占める発光期間P6の比率、すなわち[発光期間/1フレーム期間])を乗じたものである。例えば、期間P6中の輝度が500cd/m2、デューティーが0.4(すなわち発光期間の占有率が40%)の場合、実際の輝度は500cd/m2に0.4を乗じた200cd/m2になる。
ところで、上述したように、有機EL素子1の発光輝度は、有機EL素子1における電流密度に略比例するが、有機EL素子1を流れる電流密度が高ければ高いほど有機EL素子1の劣化が促進され、有機EL素子1の短寿命化、ひいては画像表示装置の寿命の短期化を招く。
ここで、画像表示装置の長寿命化を図るための1手法として、電流密度の低下を意図したデューティーの向上が考えられる。そして、デューティーを向上させるためには、1フレーム期間のうちの期間P6以外の期間P1〜P5を短くしなければならないが、期間P2,P4,P5は既に十分短いため、Vth補償期間P3を短くする工夫が考えられる。
しかしながら、本願発明者らは、Vth補償期間P3を単に短くしたのでは、種々の問題が発生することを見出した。この問題について以下説明する。
図9は、駆動トランジスタ2における第3−2電極間(すなわちゲート−ソース間)の電位差(電圧値)Vgsと第1−2電極間(すなわちドレイン−ソース間)を流れる電流の電流値Idsとの関係を例示する図である。図9では、上式(2)を用いて算出される電圧値Vgsと電流値Idsとの関係が破線で示され、実験的に求められた電圧値Vgsと電流値Idsとの関係が実線で示されている。
図9から明らかなように、電圧値Vgsが閾値Vth(ここでは約2.1V)近傍に設定された場合、電流値Idsについては、実測値の方が算出値よりも大きな値となる。つまり、駆動トランジスタ2では、電圧値Vgs=閾値Vthに設定されても、ドレイン−ソース間を流れる電流(以下「漏れ電流」と称する)が発生する。
図10は、Vth補償期間P3を2ミリ秒(ms)に設定した際における駆動トランジスタ2のゲート−ソース間の電位差(電圧値)Vgsの経時的な変化(実測値)を例示する図であり、図11は、期間P3を2msに設定した際の駆動トランジスタ2におけるドレイン−ソース間の電位差(電圧値)Vdsの経時的な変化(実測値)を例示する図である。ここでは、期間P3の開始時点では、電圧値Vgs,Vdsがともに8Vに設定されるように調整した。
なお、図10および図11の横軸が期間P3の開始時からの時間経過を示し、図10の縦軸が電圧値Vgsを示し、図11の縦軸が電圧値Vdsを示している。また、図10および図11では、閾値Vthが異なる5種類の駆動トランジスタ2に係る電圧値Vgs,Vdsの経時変化、すなわち、上から順に、閾値Vth=6.2Vの場合の経時変化(細線)、閾値Vth=5.2Vの場合の経時変化(細破線)、閾値Vth=4.2Vの場合の経時変化(細一点鎖線)、閾値Vth=3.2Vの場合の経時変化(太線)、閾値Vth=2.2Vの場合の経時変化(太破線)がそれぞれ示されている。
電圧値Vgsについては、図10で示すように、期間P3の開始から100μs程度で閾値Vthに到達した後、ドレイン−ソース間における漏れ電流により徐々に低下した。そして、期間P3の開始から2msで期間P4に移行する際に、駆動トランジスタ2のゲート電位において、Vth補償用トランジスタ3によるいわゆる突き抜け(Vth補償用トランジスタ3のゲート電位の変化に伴って寄生容量で電位が変動する現象)が生じて、駆動トランジスタ2の電圧値Vgsが、0.3〜0.4V程度急落した。その後は、駆動トランジスタ2の電圧値Vgsは略一定で推移した。
なお、本明細書では、Vth補償用トランジスタ3のゲート電位の変化により非導通状態に移行する際における駆動トランジスタ2のゲートの電位変化量を「突き抜け」と称する。
このように、期間P4へ移行した後に、駆動トランジスタ2の電圧値Vgsが略一定で保持されるのは、Vth補償用トランジスタ3がソース−ドレイン間で電流が流れ得ない非導通状態となり、コンデンサ4から電荷が抜けないからである。
また、期間P2において有機EL素子1(すなわち素子コンデンサ1c)に蓄積された電荷に起因した電圧値Vdsについては、図11で示すように、期間P3の初期(開始から700μs迄)では急激に減少し、期間P3の中期から終期(700μs〜2ms)にかけて徐々に減少した。そして、期間P3から期間P4に移行する際に、いわゆる突き抜けが生じて、駆動トランジスタ2の電圧値Vdsが、0.5V程度急落した。その後は、駆動トランジスタ2の電圧値Vdsは略一定で推移した。
このように、期間P4へ移行した後に、駆動トランジスタ2の電圧値Vdsが略一定で保持される現象は下記メカニズムによるものである。図9で示したように、電圧値Vgsが閾値Vthを下回った後も、期間P3が十分な時間だけ継続されるため、駆動トランジスタ2のドレイン−ソース間における漏れ電流の発生により、駆動トランジスタ2の電圧値Vgsが十分低下される。その結果、駆動トランジスタ2のドレイン−ソース間で漏れ電流がほとんど発生しない状態に至るため、素子コンデンサ1cからVSS線Lvsに電荷がほとんど抜けないのである。なお、VgsがVthを下回る量はVthに依らないため、全画素で同じオフセット電圧が生じるだけであり、各画素のVthの違いを検出するのに支障は無い。
図12は、Vth補償期間P3を0.2ミリ秒(ms)に設定した際の駆動トランジスタ2におけるゲート−ソース間の電位差(電圧値)Vgsの経時的な変化(実測値)を例示する図であり、図13は、期間P3を0.2msに設定した際の駆動トランジスタ2におけるドレイン−ソース間の電位差(電圧値)Vdsの経時的な変化(実測値)を例示する図である。ここでも、期間P3の開始時点では、電圧値Vgs,Vdsがともに8Vに設定されるように調整した。
なお、図10および図11と同様に、図12および図13の横軸が期間P3の開始時からの時間経過を示し、図12の縦軸が電圧値Vgsを示し、図13の縦軸が電圧値Vdsを示している。また、図10および図11と同様に、図12および図13では、閾値Vthが異なる5種類の駆動トランジスタ2に係る電圧値Vgs,Vdsの経時変化、すなわち、上から順に、閾値Vth=6.2Vの場合の経時変化(細線)、閾値Vth=5.2Vの場合の経時変化(細破線)、閾値Vth=4.2Vの場合の経時変化(細一点鎖線)、閾値Vth=3.2Vの場合の経時変化(太線)、閾値Vth=2.2Vの場合の経時変化(太破線)がそれぞれ示されている。
電圧値Vgsについては、図12で示すように、期間P3(経過時間=0〜0.2ms)の間に閾値Vthを下回る値まで急速に減少する。そして、期間P3の開始から0.2msで期間P4に移行する際(経過時間=0.2ms)に、駆動トランジスタ2のゲート電位において、Vth補償用トランジスタ3のゲート電位変化による突き抜けが生じ、駆動トランジスタ2の電圧値Vgsが、0.3〜0.4V程度急落した。その後は、駆動トランジスタ2の電圧値Vgsは略一定で推移した。
このように、期間P4へ移行した後に、駆動トランジスタ2の電圧値Vgsが略一定で保持されるのは、Vth補償用トランジスタ3がソース−ドレイン間で電流が流れ得ない非導通状態となり、コンデンサ4から電荷が抜けないからである。
一方、電圧値Vdsについては、図13で示すように、期間P3の初期(経過時間=0〜0.2ms)の間に急激に減少するとともに、急激な減少の途中で、期間P3から期間P4に移行する。そして、期間P3から期間P4に移行する際(経過時間=0.2ms)に、いわゆる突き抜けが生じて、駆動トランジスタ2の電圧値Vdsが0.5V程度急落した。更に、その後、駆動トランジスタ2の電圧値Vdsは、時間経過とともに徐々に減少していく傾向を示した。
このように、期間P4へ移行した後に、駆動トランジスタ2の電圧値Vdsが時間経過とともに徐々に減少していくのは下記メカニズムによるものである。図9で示したように、電圧値Vgsが閾値Vthを下回った後に期間P3が少しの間だけしか継続されず、駆動トランジスタ2のドレイン−ソース間における漏れ電流が発生することにより駆動トランジスタ2の電圧値Vgsが低下される量が十分でなく、駆動トランジスタ2のドレイン−ソース間で漏れ電流が発生する状態が維持される。このため、素子コンデンサ1cからVSS線Lvsに電荷が徐々に抜けていくこととなる。
そして、期間P4への移行からデータ書込処理が行われるまでの時間は、画像表示装置を構成する画素の位置や画像表示装置の駆動方法によっても異なり、素子コンデンサ1cからの電荷の抜け量は、期間P4への移行から300μsの間でも0.1V以上に達し、無視できない。
したがって、Vth補償期間P3を単に短くしたのでは、書込期間P4に移行した直後にデータ書込処理が行われる画素と、期間P4に移行してから相当な期間が経過された後にデータ書込処理が行われる画素との間で、素子コンデンサ1cから抜ける電荷量に差が出る。このため、データ書込処理時にコンデンサ4に蓄積される電荷量が素子間でばらつき、発光期間P6における駆動トランジスタ2のゲート電圧が所望の値からずれるため、画像表示装置の画面において所望の輝度が得られず、輝度のムラが発生してしまう。
また、書込期間P4では、1本の画像信号線Lisに共通に接続されている複数の画素間において、1つの画素に対するデータ書込処理時に画像信号線Lisに印加される電位がデータ書込処理前の他の画素に対して影響を及ぼす。
より詳細には、例えば、1つの画素において、高輝度に対応する電荷をコンデンサ4に蓄積する場合には、画像信号線Lisに印加される電位が相対的に低くなり、低輝度に対応する電荷をコンデンサ4に蓄積する場合には、画像信号線Lisに印加される電位が相対的に高くなる。したがって、1つの画素に係る画像信号線Lisに高電位が印加される場合には、データ書込処理前の他の画素においても画像信号線Lisに高電位が印加されるため、駆動トランジスタ2のゲート電圧が上昇し、駆動トランジスタ2のドレイン−ソース間で漏れ電流が発生し易くなる。
その結果、1本の画像信号線Lisに共通に接続されている画素群のうち、低輝度の発光を行う画素が所定数以上存在している場合には、所望の輝度が得られない。つまり、1本の画像信号線Lisに共通に接続されている複数画素のうちの低輝度の発光を行う画素が占める割合の違いにより、画像表示装置の画面において筋状のムラ(いわゆるクロストーク)の発生を招いてしまう。
そこで、本願発明者らは、Vth補償期間P3を短くしても、画面上に輝度ムラやクロストークが発生し難い画像表示装置およびその駆動方法を創出した。これについて以下に説明する。
<第1実施形態>
<画像表示装置の概略構成>
図14は、本発明の第1実施形態に係る画像表示装置の概略構成を例示する図である。
携帯電話機1Aは、表示制御部100と表示部200とを備えた携帯可能な電子機器であり、動画をはじめとした各種画像を表示部200で表示する画像表示装置として機能する。なお、以下では、携帯電話機1Aを適宜「画像表示装置1A」とも称する。
表示制御部100は、画像信号に基づいて、表示部200における画像表示を制御する部位である。
表示部200は、例えば、略長方形の輪郭を有する有機ELディスプレイ(organic electroluminescence display)と、表示制御部100より供給される各種信号が入力されるドライバ手段とを備えて構成された部位である。有機ELディスプレイは、有機材料に電流を流すことで材料自らが発光する自発光型の発光素子を有する自発光型画像表示装置である。
また、有機ELディスプレイは、発光輝度に対応するデータ信号(画素データ信号)を各画素に供給するための画像信号線と、当該画像信号線に対して略直交するように設けられ、各画素に走査信号を供給するための走査信号線とを有している。なお、走査信号は、各画素に画像信号線を介して画素信号を供給するタイミングを制御するための信号である。
一方、ドライバ手段は、画像信号線に対して電気的に接続され、画素信号を画像信号線に供給するタイミングを制御するXドライバ(画像信号線駆動回路)と、走査信号線に対して電気的に接続され、走査信号を走査信号線に供給するタイミングを制御するYドライバ(走査信号線駆動回路)とを備えている。例えば、携帯電話機1Aでは、Xドライバは有機ELディスプレイの短辺に沿って配置され、Yドライバは有機ELディスプレイの長辺に沿って配置されている。
<表示部の概略構成>
図15は、表示部200の概略構成を示すブロック図である。なお、図15では、方位関係を明確化するために直交するXYの2軸が示されている。
表示部200は、有機ELディスプレイAA、タイミング発生回路TC、給電制御部EC、画像信号線駆動回路(Xドライバ)Xd、および走査信号線駆動回路(Yドライバ)Ydを備えている。
有機ELディスプレイAAには、多数の画素回路7Aが縦方向(Y方向)ならびに横方向(X方向)に沿ってマトリックス状(すなわち格子状)に配列されている。そして、Y方向に平行な画素回路7Aの列ごとに画像信号線Lisがそれぞれ設けられ、各画像信号線Lisが複数の画素回路7Aに対して電気的に共通に接続されている。また、X方向に平行な画素回路7Aの行ごとに、走査信号線Lssがそれぞれ設けられ、各走査信号線Lssが複数の画素回路7Aに対して電気的に共通に接続されている。
タイミング発生回路TCは、表示制御部100から送られてくる画像データ(例えば、RGBの画素信号)Dに同期させて、画像信号線駆動回路Xdから各画像信号線Lisに対する画素信号の供給タイミングを制御する信号を画像信号線駆動回路Xdに対して送出する一方、走査信号線駆動回路Ydから各走査信号線Lssに対する走査信号の供給タイミングを制御する信号を走査信号線駆動回路Ydに対して送出する。
画像信号線駆動回路Xdは、タイミング発生回路TCからの信号に応答して、画像信号線Lisに対して画素信号を供給する。一方、走査信号線駆動回路Ydは、タイミング発生回路TCからの信号に応答して、走査信号線Lssに対して走査信号を供給する。このようなタイミング発生回路TCの制御により、画像信号線Lisを介して各画素回路7Aに画素信号が適宜供給される。
給電制御部ECは、各画素回路7Aに対する電力(具体的には発光などに要する電力)の供給を制御する部分であり、ハードウェアすなわち回路構成によって実現されても良いし、ソフトウェアがCPUで実行されることで実現されても良い。
<画素回路の構成>
図16は、画像表示装置1Aを構成する1画素の駆動回路(画素回路)7Aの構成を例示する図である。
画素回路7Aは、図1で示した基礎技術に係る画素回路7とほぼ同様な回路構成を有しているが、画素回路7Aでは、基礎技術に係る画素回路7のVth補償用トランジスタ3が、本発明の特徴的な機能・構成を有するVth補償用トランジスタ3Aに置換されている。
以下、第1実施形態に係る画素回路7Aについて説明するが、ここでは、画素回路7Aのうち、画素回路7と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について主に説明する。
Vth補償用トランジスタ3Aは、基礎技術に係るVth補償用トランジスタ3と同様に、駆動トランジスタ2の第1−2電極間(すなわちドレイン−ソース間)で電流が流れ得る駆動トランジスタ2の第3−2電極間(すなわちゲート−ソース間)の電位差(すなわちゲート電圧)の下限値(閾値Vth)を検出するとともに、駆動トランジスタ2のゲート電圧を閾値Vthに調整するものである。なお、Vth補償用トランジスタ3Aは、基礎技術に係るVth補償用トランジスタ3と同様に、いわゆるn−MISFETTFTによって構成される。
また、Vth補償用トランジスタ3Aは、基礎技術に係るVth補償用トランジスタ3と同様に他の部分と電気的に接続される。具体的には、Vth補償用トランジスタ3Aの第4電極3dsが、駆動トランジスタ2の第1電極2dsと有機EL素子1のカソード電極1bとを電気的に接続する配線に対して導電可能に接続されることで、駆動トランジスタ2の第1電極2dsに対して電気的に接続される。
また、Vth補償用トランジスタ3Aの第5電極3sdが、接続点T1において駆動トランジスタ2の第3電極(ゲート)2gとコンデンサ4の第7電極4aとを電気的に接続する配線に対して導電可能に接続されることで、駆動トランジスタ2の第3電極(ゲート)2gに対して電気的に接続される。更に、Vth補償用トランジスタ3Aの第6電極(ゲート)3gが、走査信号線Lssに対して電気的に接続される。
そして、Vth補償用トランジスタ3Aには第6−5電極間の寄生容量CgsTthAと第6−4電極間の寄生容量CgdTthAとが生じる。
図17は、図2と同様に、図16で示した画素回路7Aの回路構成(図中太線で記載)に対して、寄生容量CgsTthA,CgdTthA,CgsTd,CgdTdとEL素子容量Coとに係る回路構成(図中細線で記載)を加えた模式図である。
図17で示すように、画素回路7Aでは、有機EL素子1の両電極間にはEL素子容量Coを有するコンデンサ(素子コンデンサ)1cが存在し、駆動トランジスタ2の第2−3電極間には寄生容量CgsTdを有するコンデンサ2gsが存在する一方で、駆動トランジスタ2の第1−3電極間には寄生容量CgdTdを有するコンデンサ2gdが存在し、Vth補償用トランジスタ3Aの第5−6電極間には寄生容量CgsTthAを有するコンデンサ3Agsが存在する一方で、Vth補償用トランジスタ3Aの第4−6電極間には寄生容量CgdTthAを有するコンデンサ3Agdが存在している状態と等価な状態が発生する。
画素回路7Aでは、基礎技術とは異なり、Vth補償用トランジスタ3Aの寄生容量CgsTthA,CgdTthAについて、下式(3)の関係を成立させることで、寄生容量CgsTthAが増加するように調整されている。
Figure 2008191247
上式(3)の関係を成立させる調整手法としては、例えば、Vth補償用トランジスタ3Aの素子構造において、第5電極3sdと第6電極3gとの所謂オーバーラップ部分を、第4電極3dsと第6電極3gとのオーバーラップ部分よりも大きくする手法がある。より詳細には、第5電極3sdと第6電極3gとが対向する面積の方が、第4電極3dsと第6電極3gとが対向する面積よりも大きくなれば、上式(3)の関係が成立する。
そして、例えば、第5電極3sdと第6電極3gとが対向する面積を第4電極3dsと第6電極3gとが対向する面積よりも2倍以上大きくすることで、第5電極3sdと第6電極3gとのオーバーラップ部分を、第4電極3dsと第6電極3gとのオーバーラップ部分よりも2倍以上とすることができる。その結果として、寄生容量CgsTthAを、寄生容量CgdTthAよりも2倍以上と十分大きな値に設定することができる。
以下、基礎技術に係る寄生容量CgsTth,CgdTthを共に3.6フェムトファラド(fF)とし、本実施形態では、寄生容量CgdTthAが3.6fF、寄生容量CgsTthAが寄生容量CgsTthの5倍の18fFに設定されている例について説明する。
<駆動方法>
図18は、画像表示装置1Aを駆動させる際の信号波形(駆動波形)を示すタイミングチャートである。図18では、図3と同様に、横軸が時刻を表し、上から順に、(a)VDD線Lvdに印加される電位(電位Vdd)、(b)VSS線Lvsに印加される電位(電位Vss)、(c)第1走査信号線Lssに印加される信号の電位(電位Vls1)、(d)第2走査信号線Lssに印加される信号の電位(電位Vls2)、(e)画像信号線Lisに印加される信号の電位(電位Vlis)、の波形が示されている。
また、図18では、図3と同様に、有機EL素子1を1回発光させるための駆動波形が示されており、1回の発光に係る期間は、時間順次に、Cs初期化期間P1(時刻t1〜t2)、準備期間P2(時刻t2〜t3)、Vth補償期間P3(時刻t3〜t4)、書込期間P4(時刻t4〜t5)、素子初期化期間P5(時刻t5〜t6)、および発光期間P6(時刻t6〜)を備えて構成される。なお、書込期間P4における電位Vlisは、各有機EL素子1の発光輝度によって決まる任意の値であるため、図18では、図3と同様に、当該電位が存在し得る範囲に斜線ハッチングが便宜的に付されている。
なお、画像表示装置1Aの駆動時(具体的には期間P1〜P6)における画素回路7Aの電流の流れについては、基礎技術に係る画素回路7におけるもの(すなわち、図4から図8で示したもの)と同様であるため、ここでは説明を省略する。また、VDD線LvdとVSS線Lvsとの間に対する電圧の印加、すなわち画素回路7Aに対する電力の供給(給電)は、給電制御部ECによって制御される。
また、図18で示す期間P1〜P6において各部に印加される電位については、図3で示したものと同様なものとなっているため、ここでは説明を省略する。
ただ、図18で示す期間P1〜P6の長さについては、Vth補償期間P3(図18で砂地ハッチングが付された時刻t3〜t4の期間)のみが、図3で示した期間P3よりも短くなっている。
具体的には、図18で示す期間P1(時刻t1〜t2)と図3で示した期間P1(時刻t11〜t12)とが同じ長さであり、図18で示す期間P2(時刻t2〜t3)と図3で示した期間P2(時刻t12〜t13)とが同じ長さであり、図18で示す期間P4(時刻t4〜t5)と図3で示した期間P4(時刻t14〜t15)とが同じ長さであり、図18で示す期間P5(時刻t5〜t6)と図3で示した期間P5(時刻t15〜t16)とが同じ長さである一方、図18で示すVth補償期間P3(時刻t3〜t4)の方が、図3で示した期間P3(時刻t13〜t14)よりも短くなっている。例えば、図3で示した期間P3が2ms、図18で示す期間P3が0.2msであるような場合が挙げられる。
<Vth補償期間の短縮化とその影響について>
図19は、Vth補償期間P3を0.2msに設定した際の駆動トランジスタ2における第3−2電極間(すなわちゲート−ソース間)の電位差(電圧値)Vgsの経時的な変化(実測値)を例示する図であり、図20は、期間P3を0.2msに設定した際の駆動トランジスタ2における第1−2電極間(すなわちドレイン−ソース間)の電位差(電圧値)Vdsの経時的な変化(実測値)を例示する図である。ここでは、期間P3の開始時点では、電圧値Vgs,Vdsがともに8Vに設定されるように調整した。
図10および図11と同様に、図19および図20の横軸が期間P3の開始時からの時間経過を示し、図19の縦軸が電圧値Vgsを示し、図20の縦軸が電圧値Vdsを示している。
また、図19および図20では、図10および図11と同様に、閾値Vthが異なる5種類の駆動トランジスタ2に係る電圧値Vgs,Vdsの経時変化、すなわち、上から順に、閾値Vth=6.2Vの場合の経時変化(細線)、閾値Vth=5.2Vの場合の経時変化(細破線)、閾値Vth=4.2Vの場合の経時変化(細一点鎖線)、閾値Vth=3.2Vの場合の経時変化(太線)、閾値Vth=2.2Vの場合の経時変化(太破線)がそれぞれ示されている。
電圧値Vgsについては、図19で示すように、期間P3(経過時間=0〜0.2ms)の間に閾値Vthを下回る値まで急速に減少する。そして、期間P4に移行する際(経過時間=0.2ms)に、駆動トランジスタ2のゲート電位において、Vth補償用トランジスタ3Aのゲート電位の変化による突き抜けが生じ、駆動トランジスタ2の電圧値Vgsが、1V以上急落した。その後は、駆動トランジスタ2の電圧値Vgsは略一定で推移した。
このように、期間P4へ移行した後に、駆動トランジスタ2の電圧値Vgsが略一定で保持されるのは、Vth補償用トランジスタ3Aが第4−5電極間(すなわちドレイン−ソース間)で電流が流れ得ない非導通状態となり、コンデンサ4から電荷が抜けないからである。
次に、電圧値Vdsについては、図20で示すように、期間P3(経過時間=0〜0.2ms)の間に急激に減少するとともに、急激な減少の途中で、期間P3から期間P4に移行する。そして、期間P3から期間P4に移行する際(経過時間=0.2ms)に、いわゆる突き抜けが生じて、駆動トランジスタ2の電圧値Vdsが0.5V程度急落した。その後は、駆動トランジスタ2の電圧値Vdsは略一定で推移した。
このように、期間P4へ移行した後に、駆動トランジスタ2の電圧値Vdsが略一定で保持される現象は下記メカニズムによるものである。ここでは、図19で示すように、期間P3から期間P4に移行する際において突き抜けによって駆動トランジスタ2の電圧値Vgsが急落する量(例えば1V以上)が、図10および図12で示した基礎技術に係る突き抜けによって駆動トランジスタ2の電圧値Vgsが急落する量(例えば約0.3〜0.4V)よりも2倍以上大きくなっているため、駆動トランジスタ2の電圧値Vgsが十分低下される。その結果、駆動トランジスタ2が、ソース−ドレイン間で漏れ電流がほとんど発生しない状態(実質的に非導通状態)となるため、素子コンデンサ1cからVSS線Lvsに電荷がほとんど抜けないこととなる。
ここで、突き抜けによって駆動トランジスタ2における電圧値Vgsの急落量が増加する理由について説明する。
駆動トランジスタ2のゲート電圧(電圧値Vgs)のVth補償用トランジスタ3Aによる突き抜けの電圧(突き抜け電圧、すなわちゲート電位が変わったときに寄生容量で電位が変動する量)MVは、Vth補償用トランジスタ3Aのゲート電位の高電位VgH、低電位VgLを用いて、下式(4)で表される。
Figure 2008191247
また、上述したように、本実施形態に係るVth補償用トランジスタ3の寄生容量CgsTthA,CgdTthAについては、上式(3)の関係を成立させて、寄生容量CgsTthAを増加させている。そして、上式(4)で示すように、寄生容量CgsTthAの増加により、突き抜け電圧の絶対値が増大すると、期間P3から期間P4に移行する際に駆動トランジスタ2のゲート電圧(電圧Vgs)が急落する量が大きくなる。
このように、駆動トランジスタ2における電圧値Vgsの急落量が増大すると、駆動トランジスタ2がソース−ドレイン間で十分電流が流れ得ない非導通状態となる。このため、期間P3を短くしても、期間P4に移行した直後にデータ書込処理が行われる画素と、期間P4に移行してから相当な期間が経過された後にデータ書込処理が行われる画素とで、素子コンデンサ1cから抜ける電荷量にほとんど差が出ない。したがって、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、Vth補償期間P3を短くすることができる。
例えば、期間P3を2msから0.2msへと1.8msも短縮可能であり、この短縮分(1.8ms)を期間P6の延長に利用することで、基礎技術のデューティーが30%の場合には、デューティーを40.8%へと大幅に増大させることが可能である。このデューティーの増大により、視認される発光輝度が向上するため、同じ発光輝度を実現させるために要する電流密度を低減させることができる。
以上のように、第1実施形態に係る画像表示装置1Aでは、Vth補償用トランジスタ3Aにおいて、第5−6電極間の寄生容量CgsTthAが、第4−6電極間の寄生容量CgdTthAよりも大きな値となるように設定されている。このような構成により、Vth補償用トランジスタ3Aが導通状態から非導通状態へと移行する際に発生する駆動トランジスタ2のゲート電位の変化量が増大するため、Vth補償期間P3を短くしても、駆動トランジスタ2が実質的に非導通状態に至る。その結果、Vth補償期間P3を短くしても、書込期間P4において画素ごとに画像データ信号に応じた電荷が蓄積されるまでに有機EL素子1に蓄積される電荷の低下量にほとんど差が出ない。したがって、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置1Aの長寿命化を図ることができる。
また、寄生容量CgsTthAを、寄生容量CgdTthAよりも2倍以上と十分大きな値に設定すると、Vth補償用トランジスタ3Aが導通状態から非導通状態へと移行する際に駆動トランジスタ2において発生するゲート電位の変化量が大きく増加する。このため、Vth補償期間P3をより短くしても、書込期間P4に移行した際に駆動トランジスタ2が実質的に非導通状態に至り易い。したがって、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置1Aの長寿命化を更に図ることができる。
<第2実施形態>
第1実施形態に係る画像表示装置1Aでは、Vth補償用トランジスタ3Aにおいて、寄生容量CgsTthAを寄生容量CgdTthAよりも大きな値に設定することで、Vth補償用トランジスタ3Aが導通状態から非導通状態に移行する際に発生する駆動トランジスタ2のゲート電位の低下量を増大させ、期間P3を短くしても、期間P4に移行した際に駆動トランジスタ2が実質的に非導通状態に至り易くした。これに対し、第2実施形態に係る画像表示装置1Bでは、画像信号線Lisに印加される信号の電位を適宜調整することで、期間P3を短くしても、期間P4に移行した際に駆動トランジスタ2が実質的に非導通状態に至るようにしている。
以下、第2実施形態に係る画像表示装置1Bについて説明する。
なお、第2実施形態に係る画像表示装置1Bでは、物理的構成については、第1実施形態に係る画素回路7AのVth補償用トランジスタ3Aが、Vth補償用トランジスタ3Bとされており、画素回路7Aも形式的に符号を画素回路7Bとされている部分が異なるが、その他の部分は同様な構成となっている。このVth補償用トランジスタ3Bは、基礎技術に係るVth補償用トランジスタ3と同様に第5−6電極間および第4−6電極間の寄生容量CgsTth,CgdTthが略同一のものである。また、駆動波形については、画像信号線Lisに印加される電位が異なるのみでその他の電位はほぼ同様である。したがって、以下では、第1実施形態と同様な部分や期間や電位については、同じ符号を付して説明を省略し、主に異なる点について説明する。
図21は、画像表示装置1Bを駆動させる際の信号波形(駆動波形)を示すタイミングチャートである。図21では、図3および図18と同様に、横軸が時刻を表し、上から順に、(a)VDD線Lvdに印加される電位(電位Vdd)、(b)VSS線Lvsに印加される電位(電位Vss)、(c)第1走査信号線Lssに印加される信号の電位(電位Vls1)、(d)第2走査信号線Lssに印加される信号の電位(電位Vls2)、(e)画像信号線Lisに印加される信号の電位(電位Vlis)、の波形が示されている。
また、図21では、図3および図18と同様に、有機EL素子1を1回発光させるための駆動波形が示されているが、1回の発光に係る期間は、時間順次に、Cs初期化期間P1(時刻t1〜t2)、準備期間P2(時刻t2〜t3)、Vth補償期間P3(時刻t3〜t4)、書込期間P4(時刻t4〜t5)、素子初期化期間P5(時刻t5〜t6)、および発光期間P6(時刻t6〜)を備えて構成されている。なお、書込期間P4における電位Vlisは、各有機EL素子1の発光輝度によって決まる任意の値であるため、図21では、図3および図18と同様に、当該電位が存在し得る範囲に斜線ハッチングが便宜的に付されている。
図21で示す駆動波形では、4つの電位Vdd,Vss,Vls1,Vls2については、図18で示したものと同一の電位の波形を示す。
これに対し、画像信号線Lisに印加される電位(電位Vlis)については、図18で示したものと比較して、時刻t2〜t4すなわち期間P2,P3における電位が、所定値αだけ高く設定されてVdH+αとされている点が異なり、その他は同様な電位の波形を示す。
このように、期間P2,P3において電位Vlisを所定の高電位VdHよりも所定値αだけ高めに設定しておくと、コンデンサ4の第8の電極4bも電位VdH+αに設定され、期間P3において、コンデンサ4に蓄積されている電荷がVSS線Lvsに対してより速く且つ多めに抜ける。したがって、期間P3を短くしても、駆動トランジスタ2のゲート電圧Vgsが十分低下するため、期間P4において駆動トランジスタ2が第1−2電極間で漏れ電流がほとんど発生しない状態(実質的に非導通状態)に至る。その結果、期間P4では、データ書込処理前の画素において、素子コンデンサ1cからVSS線Lvsに電荷が抜け難くなる。
また、別の観点から見れば、期間P3における電位Vlisが、期間P4における電位Vlisの最大値よりも高い電位に設定されている。このような電位の設定により、期間P4において、同一の画像信号線Lisに対して共通に接続されている複数の画素のうち、1つの画素に対してデータ書込処理が行われる際にも、他の画素の駆動トランジスタ2において漏れ電流が発生し難くなる。
ところで、図21で示す駆動波形では、期間P3から期間P4に移行する際にVth補償用トランジスタ3Bが非導通状態となるのと略同時(時刻t4)に、電位Vlisを0Vまで下げている。このVth補償用トランジスタ3Bが非導通状態にされるタイミングと、電位Vlis(すなわち第8電極4bに印加される電位)を下げるタイミングとの関係については、以下の点に留意することが好ましい。
例えば、Vth補償用トランジスタ3Bを非導通状態とした後に、電位Vlisを下げることが好ましい。これは、電位Vlisが下げられてから、Vth補償用トランジスタ3Bが非導通状態とされるまでに若干の期間が発生すると、この期間中にコンデンサ4に電荷が蓄積されて、駆動トランジスタ2のゲート電圧Vgsの低下を阻害するからである。但し、期間P3の短縮化を図る観点から言えば、Vth補償用トランジスタ3Bを非導通状態としてから、電位Vlisを下げるまでの期間は、短ければ短いほど好ましい。すなわち、Vth補償用トランジスタ3Bを非導通状態にするタイミングと、電位Vlisを下げるタイミングとは、ほとんど同一であることが最も好ましい。
なお、期間P2,P3において電位Vlisが、VdHよりもαだけ高く設定されるが、この電位の増加分αについては、例えば、下記のように設定すれば良い。
例えば、閾値電圧Vth=2.2Vの場合には、図10で示したように、期間P3を2msとして、期間P3において駆動トランジスタ2のゲート電圧Vgsを約0.9Vまで下げると、図11で示したように、期間P4において駆動トランジスタ2が非導通状態となる。これに対して、図12で示したように、期間P3を0.2msまで短縮して、期間P2において駆動トランジスタ2のゲート電圧Vgsを約1.7Vまでしか下げなければ、図13で示したように、期間P4において駆動トランジスタ2で漏れ電流が発生する状態となってしまう。この点から、期間P3を0.2msまで短縮するには、期間P3の終了時にコンデンサ4に蓄積される電荷量を約0.8(=1.7−0.9)V分だけ下げれば良い。より詳細には、電位の増加分αを、コンデンサ4ならびに他のコンデンサの容量のうち、コンデンサ4の容量が占める比率(容量比)に基づいて設定すれば良い。
以上のように、第2の実施形態に係る画像表示装置1Bでは、期間P3における電位Vlis(ここでは電位VdH+α)が、期間P4における電位Vlisの最大値(ここでは電位VdH)よりも高い電位に設定される。このような構成によっても、期間P3を短くしても、Vth補償用トランジスタ3Aが導通状態から非導通状態へと移行する際に、駆動トランジスタ2が漏れ電流がほとんど発生しない実質的に非導通状態となる。その結果、期間P3を短くしても、期間P4において、画素ごとに画素データ信号に応じた電荷が蓄積されるまでに有機EL素子1に蓄積される電荷の低下量にほとんど差が出ない。したがって、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置の長寿命化を図ることができる。
また、第2実施形態に係る画像表示装置1Bでは、第1実施形態に係る画像表示装置1Aと比較して、以下の点でより好ましいと言える。
例えば、寄生容量VgsTthを大きくするために、Vth補償用トランジスタ3Bがオーバーラップ部分の増加によって大型化するようなこともない。つまり、第2実施形態に係る画像表示装置1Bについては、第1実施形態に係る画像表示装置1Aと比較して、電位Vlisを調整する回路を変更する必要性はあるが、より簡素な画素回路7Bの構成を採用することができる。このため、有機EL素子1の発光輝度を調節する上で重要な駆動トランジスタ2やコンデンサ4などを形成するための領域が狭くなったりするような設計の自由度の低下を回避することができる点でより好ましい。
また、Vth補償用トランジスタ3Aのオーバーラップ部分を精度良く調整するのと比較して、電位Vlisの方が容易に精度良く調整することができる。更に、画素回路7Bが形成された後において、電位Vlisを調節することができる点でも好ましい。
<第3実施形態>
第2実施形態に係る画像表示装置1Bでは、電位Vlis(すなわちコンデンサ4の第8電極4bの電位)を適宜調整することで、期間P3を短くしても、期間P4に移行する際に駆動トランジスタ2が実質的に非導通状態となるようにした。これに対し、第3実施形態に係る画像表示装置1Cでは、VSS線Lvsに印加される電位(すなわち駆動トランジスタ2の第2電極2sdに印加される電位)を適宜調整することで、期間P3を短くしても、期間P4に移行する際に駆動トランジスタ2が実質的に非導通状態となるようにしている。
以下、第3実施形態に係る画像表示装置1Cについて説明する。
なお、第3実施形態に係る画像表示装置1Cでは、画素回路の構成は、第2実施形態に係る画素回路7Bの構成と同様である。また、駆動波形については、第1実施形態に係る駆動波形と比較して、VSS線Lvsに印加される電位が異なるがその他の電位はほぼ同様となっている。したがって、以下では、第1および第2実施形態と同様な部分や期間や電位については、同じ符号を付して説明を省略し、主に異なる点について説明する。
図22は、画像表示装置1Cを駆動させる際の信号波形(駆動波形)を示すタイミングチャートである。図22では、図3、図18および図21と同様に、横軸が時刻を示し、上から順に、(a)VDD線Lvdに印加される電位(電位Vdd)、(b)VSS線Lvsに印加される電位(電位Vss)、(c)第1走査信号線Lssに印加される電位(電位Vls1)、(d)第2走査信号線Lssに印加される電位(電位Vls2)、(e)画像信号線Lisに印加される電位(電位Vlis)、の波形が示されている。
また、図22では、図3、図18および図21と同様に、有機EL素子1を1回発光させるための駆動波形が示されているが、1回の発光に係る期間は、時間順次に、Cs初期化期間P1(時刻t1〜t2)、準備期間P2(時刻t2〜t3)、Vth補償期間P3(時刻t3〜t4)、書込期間P4(時刻t4〜t5)、素子初期化期間P5(時刻t5〜t6)、および発光期間P6(時刻t6〜)を備えて構成されている。なお、期間P4における電位Vlisは、各有機EL素子1の発光輝度によって決まる任意の値であるため、図22では、図3、図18および図21と同様に、電位Vlisが存在し得る範囲に斜線ハッチングが便宜的に付されている。
図22で示す駆動波形では、4つの電位Vdd,Vls1,Vls2,Vlisについては、図18で示したものと同一の電位の波形を示す。一方、VSS線Lvsに印加される電位(電位Vss)については、図18で示したものと比較して、時刻t2〜t4すなわち期間P2,P3における電位が、所定値βだけ低く設定されて−βとされている点が異なるが、その他は同様な電位の波形を示す。
このように、期間P2,P3における電位Vssを0Vよりもβだけ低めに設定しておくと、期間P3において、コンデンサ4に蓄積されている電荷がVSS線Lvsに対してより速く且つ多めに抜ける。したがって、期間P3を短くしても、駆動トランジスタ2のゲート電圧Vgsが十分低下する。このため、期間P4において駆動トランジスタ2が第1−2電極間(すなわちドレイン−ソース間)で漏れ電流がほとんど発生しない状態(実質的に非導通状態)となる。その結果、期間P4において、データ書込処理前の画素では、素子コンデンサ1cからVSS線Lvsに電荷が抜け難くなる。
また、期間P3から期間P4にかけた電位Vssの制御の観点から言えば、Vth補償用トランジスタ3Bが導通状態とされた期間においてVSS線Lvsに対して第1電位(ここでは、−β)が付与される。そして、Vth補償用トランジスタ3Bが導通状態から非導通状態に遷移するタイミングと略同時に電位Vssが、第1電位から第1電位よりも相対的に高い第2電位(ここでは、0V)とされる。
ところで、図22で示す駆動波形では、期間P3から期間P4に移行する際にVth補償用トランジスタ3Bが非導通状態となるのと略同時(時刻t4)に、電位Vssを−βから0Vへと上げている。このVth補償用トランジスタ3Bが非導通状態にされるタイミングと、電位Vss(すなわち駆動トランジスタ2の第2電極2sdの電位)を上げるタイミングとの関係については、以下の点に留意することが好ましい。
例えば、Vth補償用トランジスタ3Bを非導通状態とした後に、電位Vssを上げることが好ましい。これは、電位Vssが上げられてからVth補償用トランジスタ3Bが非導通状態とされるまでに若干の期間が発生すると、この期間中にコンデンサ4に電荷が蓄積され、駆動トランジスタ2のゲート電圧Vgsの低下を阻害するからである。但し、期間P3の短縮化を図る観点から言えば、Vth補償用トランジスタ3Bを非導通状態としてから、電位Vssを上げるまでの期間は、短ければ短いほど好ましい。すなわち、Vth補償用トランジスタ3Bを非導通状態にするタイミングと、電位Vssを上げるタイミングとは、ほとんど同一であることが最も好ましい。
なお、電位Vssの減少分βについては、第2実施形態においても説明したように、例えば、閾値電圧Vth=2.2Vの場合には、期間P3を0.2msまで短縮するには、期間P3の終了時にコンデンサ4に蓄積される電荷量を約0.8(=1.7−0.9)V分だけ下げれば良い。より詳細には、電位の減少分βを、コンデンサ4ならびに他のコンデンサの容量のうち、コンデンサ4の容量が占める比率(容量比)に基づいて設定すれば良い。
以上のように、第3の実施形態に係る画像表示装置1Cでは、期間P3において、駆動トランジスタ2の第2電極2sdに電気的に接続されているVSS線Lvsに対して第1電位(ここでは、−β)が付与される。そして、Vth補償用トランジスタ3Bが導通状態から非導通状態に遷移するタイミングと略同時に電位Vssが、第1電位から第1電位よりも相対的に高い第2電位(ここでは、0V)となるように制御される。このような構成により、期間P3を短くしても、Vth補償用トランジスタ3Bが導通状態から非導通状態へと移行する際に、駆動トランジスタ2が実質的に非導通状態に至る。その結果、期間P3を短くしても、期間P4において画素ごとに画素データ信号に応じた電荷が蓄積されるまでに有機EL素子1に蓄積される電荷の低下量にほとんど差が出ない。したがって、画面上における輝度ムラやクロストークの発生を抑制しつつ、画像表示装置の長寿命化を図ることができる。
また、第3実施形態に係る画像表示装置1Cは、第1実施形態に係る画像表示装置1Aと比較して、第2実施形態に係る画像表示装置1Bと同様に、有機EL素子1の発光輝度を調節する上で重要な駆動トランジスタ2やコンデンサ4などを形成するための領域が狭くなったりするような設計の自由度の低下を回避することができる点でより好ましい。
また、Vth補償用トランジスタ3Aのオーバーラップ部分を精度良く調整するのと比較して、電位Vssの方が容易に精度良く調整することができる。更に、画素回路7Bが形成された後において、電位Vssを調節することができる点でも好ましい。
<変形例>
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
◎例えば、上記第1実施形態に係る画像表示装置1Aでは、駆動トランジスタ2、およびVth補償用トランジスタ3Aが、ともにn−MISFETTFTによって構成されたが、これに限られず、ともにキャリアが正孔であるタイプ(p型)のMIS構造を採用した電界効果トランジスタの一種である薄膜トランジスタ、すなわちp−MISFETTFTによって構成されても、上記第1実施形態に係る画像表示装置1Aと同様な効果を得ることができる。
なお、p−MISFETTFTでは、n−MISFETTFTとは導通状態と非導通状態とを切り替える際のゲート電圧の正負が逆転するため、駆動トランジスタ2のゲート電位の変化量(すなわち、突き抜け電圧)が正の値である必要性がある。しかしながら、上記第1実施形態では、上式(4)の右辺の(VgL−VgH)が負であったが、p−MISFETTFTでは、上式(4)の右辺の(VgL−VgH)が正の値に置換されるため、駆動トランジスタ2の突き抜け電圧は正の値となる。
◎また、上記第1実施形態に係る画像表示装置1Aでは、上式(3)の関係が成立するようにVth補償用トランジスタ3Aの構造を調整したが、駆動トランジスタ2の突き抜け電圧は、画素回路7Aに含まれる複数のコンデンサの容量比などといった回路設計上の要因によって種々変化させる必要性がある。
◎また、上記第1実施形態では、寄生容量CgsTthAを増加させることで、突き抜け電圧の絶対値を増大させ、結果として、期間P3から期間P4に移行する際に駆動トランジスタ2のゲート電圧(電圧Vgs)を増大させたが、これに限られない。
例えば、Vth補償用トランジスタ3Aの第6電極3gに一方電極が電気的に接続され、Vth補償用トランジスタ3Aの第5電極3sd、すなわち駆動トランジスタ2の第3電極2gに他方電極が電気的に接続されるようにコンデンサが設けられても、突き抜け電圧の絶対値の増大が可能であり、第1実施形態と同様な作用効果が得られる。
◎また、上記第2実施形態に係る画像表示装置1Bでは、図21で示したように、期間P2,P3における電位VlisをVdHよりもαだけ高めに設定しておき、期間P4に移行する際に電位Vlisを0Vに低下させたが、これに限られない。
例えば、期間P2,P3における電位VlisをVdHとし、期間P4に移行する際に電位Vlisを0Vよりもαだけ低い−αに低下させて、期間P3における電位Vlisが、期間P4における電位Vlisの最大値よりも高い電位に設定されても、上記第2実施形態と同様な作用効果を得ることができる。このような具体的な態様について、図23を参照しつつ以下説明する。
図23は、変形例に係る画像表示装置を駆動させる際の信号波形(駆動波形)を示すタイミングチャートである。図23では、図21と同様な項目の電位の増減を示す波形が示されている。
図23で示す駆動波形では、4つの電位Vdd,Vss,Vls1,Vls2については、図21で示したものと同一の電位の波形を示す。
一方、画像信号線Lisに印加される電位(電位Vlis)については、図21で示したものと比較して、期間P2,P3(時刻t2〜t4)における電位Vlisが、所定値αだけ低い値(すなわち、VdH)に設定され、期間P4(時刻t4〜t5)における電位Vlisの最小値および最大値が所定値αだけ低く設定され、最小値が−α、最大値がVdH−αとされている。このように、第2実施形態と比較して、期間P2〜P4における電位Vlisの絶対値は異なるものの、期間P3における電位Vlisが、期間P4における電位Vlisの最大値よりも高い電位に設定される点では変わりない。
そして、このような電位設定によっても、期間P3を短縮化しても、期間P3から期間P4に移行する際に、駆動トランジスタ2のゲート電圧Vgsが十分低下するため、第2実施形態と同様な作用効果が得られる。
◎また、上記第2実施形態に係る画像表示装置1Bでは、駆動トランジスタ2、およびVth補償用トランジスタ3Bが、ともにn−MISFETTFTによって構成されたが、これに限られず、ともにキャリアが正孔であるタイプ(p型)のMIS構造を採用した電界効果トランジスタの一種である薄膜トランジスタ、すなわちp−MISFETTFTによって構成されても良い。
但し、駆動トランジスタ、およびVth補償用トランジスタにp−MISFETTFTを適用した場合には、画素回路ならびにその駆動方法が若干異なる。
そこで、まず、駆動トランジスタ、およびVth補償用トランジスタにp−MISFETTFTを適用した画素回路ならびにその基本的な駆動方法について説明し、次に、上記第2実施形態と同様に、画像信号線に印加される電位を適宜調整しつつ、Vth補償期間を短くしても、書込期間に移行した際に駆動トランジスタが実質的に非導通状態に至るようにする方法について説明する。
○p型のトランジスタを適用した画素回路の構成:
図24は、p−MISFETTFTによって構成された駆動トランジスタとVth補償用トランジスタとを用いた画素回路7Pの回路構成を示す図である。
画素回路7Pは、有機EL素子1と、4つのトランジスタTr1〜Tr4と、2つのコンデンサ4Cc,4Csとを備えている。
有機EL素子1は、上記第1〜第3実施形態に係る有機EL素子1と同様なものであり、アノード電極1aが、トランジスタTr2の一方電極R2dに対して電気的に接続され、カソード電極1bが接地される。
トランジスタTr1は、有機EL素子1に対して電気的に直列に接続され、有機EL素子1の発光輝度を調整するための駆動トランジスタであり、一方電極R1d、他方電極R1s、および制御電極(ゲート電極)R1gを備える。一方電極R1dは、トランジスタTr2を介して有機EL素子1のアノード電極1aに対して電気的に接続され、他方電極R1sは、有機EL素子1が発光する際に高電位VDDが印加される電源線(VDD線)Lvdに対して電気的に接続され、ゲート電極R1gは、コンデンサ4Ccの一方電極Ccaに対して電気的に接続される。そして、制御電極R1gに印加される電位により、一方電極R1dと他方電極R1sとの間で電流が流れる量が調整され、更に、一方電極R1dと他方電極R1sとの間で電流が流れ得る状態(導電状態)と流れ得ない状態(非導電状態)とが実現される。
トランジスタTr2は、有機EL素子1に対して電気的に直列に接続され、有機EL素子1の発光タイミングを調整するための発光制御用のトランジスタであり、一方電極R2d、他方電極R2s、および制御電極(ゲート電極)R2gを備える。一方電極R2dは、有機EL素子1のアノード電極1aに対して電気的に接続され、他方電極R2sは、トランジスタTr1の一方電極R1dに対して電気的に接続され、制御電極R2gは、所定の電力供給線(発光制御線)Lecに対して電気的に接続される。そして、発光制御線Lecによって制御電極R2gに印加される電位により、一方電極R2dと他方電極R2sとの間で電流が流れ得る状態(導電状態)と流れ得ない状態(非導電状態)とが実現される。
トランジスタTr3は、駆動トランジスタTr1の閾値電圧(閾値Vth)を補償するためのVth補償用トランジスタであり、一方電極R3d、他方電極R3s、および制御電極(ゲート電極)R3gを備える。一方電極R3dは、駆動トランジスタTr1の制御電極R1gとコンデンサ4Ccとを電気的に接続する配線に対して電気的に接続され、他方電極R3sは、駆動トランジスタTr1の一方電極R1dとトランジスタTr2の他方電極R2sとを電気的に接続する配線に対して電気的に接続され、制御電極R3gは、所定の電力供給線(オートゼロ線)Latに対して電気的に接続される。そして、オートゼロ線Latによって制御電極R3gに印加される電位により、一方電極R3dと他方電極R3sとの間で電流が流れ得る状態(導電状態)と流れ得ない状態(非導電状態)とが実現される。
トランジスタTr4は、画素データ信号の電位を駆動トランジスタTr1の制御電極R1gに対して作用させるか否かを調整するものであり、一方電極R4d、他方電極R4s、および制御電極(ゲート電極)R4gを備える。一方電極R4dは、画像信号線Lisに対して電気的に接続され、他方電極R4sは、コンデンサ4Ccの他方電極Ccbに対して電気的に接続され、制御電極R4gは、走査信号線Lssに対して電気的に接続される。そして、走査信号線Lssによって制御電極R4gに印加される電位により、一方電極R4dと他方電極R4sとの間で電流が流れ得る状態(導電状態)と流れ得ない状態(非導電状態)とが実現される。
コンデンサ4Csは、所定の容量Csを有し、一方電極Csaと他方電極Csbとを備える。一方電極Csaは、駆動トランジスタTr1とVDD線Lvdとを電気的に接続する配線に対して電気的に接続され、他方電極Csbは、駆動トランジスタTr1の制御電極R1gとコンデンサ4Ccの一方電極Ccaとを電気的に接続する配線に対して電気的に接続されることで、制御電極R1g、一方電極Cca、およびVth補償用トランジスタTr3の一方電極R3dに対して電気的に接続される。
コンデンサ4Ccは、所定の容量Ccを有し、一方電極Ccaと他方電極Ccbとを備える。一方電極Ccaは、駆動トランジスタTr1の制御電極R1g、コンデンサ4Csの他方電極Csb、およびVth補償用トランジスタTr3の一方電極R3dに対して電気的に接続され、他方電極Ccbは、トランジスタTr4の他方電極R4sに対して電気的に接続される。
○p型のトランジスタを適用した画素回路の駆動方法:
図25は、画素回路7Pを1回発光させる駆動時の信号波形(駆動波形)を例示するタイミングチャートである。図25では、横軸が時刻を表し、上から順に、(a)VDD線Lvdに印加される電位(電位Vdd)、(b)オートゼロ線Latに印加される電位(電位Vat)、(c)発光制御線Lecに印加される電位(電位Vec)、(d)走査信号線Lssに印加される電位(電位Vls)、(e)画像信号線Lisに印加される電位(電位Vlis)、の波形が示されている。
また、図25では、有機EL素子1を1回発光させるための駆動波形が示されているが、1回の発光に係る期間は、時間順次に、準備期間Pa(時刻T1〜T2)、Vth補償期間Pb(時刻T2〜T3)、書込期間Pc(時刻T3〜T4)、および発光期間Pd(時刻T4〜T5)を備えて構成される。なお、図25では、図3、図18および図21〜図23と同様に、書込期間Pcにおける電位Vlisが存在し得る範囲に斜線ハッチングが便宜的に付されている。
以下、準備期間Pa(以下「期間Pa」と適宜略称する)、Vth補償期間Pb(以下「期間Pb」と適宜略称する)、書込期間Pc(以下「期間Pc」と適宜略称する)、および発光期間Pd(以下「期間Pd」と適宜略称する)における動作について説明する。
期間Pa(時刻T1〜T2)では、電位Vddが正の所定電位VDD、電位Vec,Vlsがそれぞれ所定の低電位VgL、電位Vlisが所定の基準電位VdHに設定される。また、期間Paに入った直後に電位Vatが所定の高電位VgHから所定の低電位VgLに変更される。このとき、4つのトランジスタTr1〜Tr4が全て導通状態となり、コンデンサ4Cc,4Csに所定の電荷が蓄積される。
次に、期間Pb(時刻T2〜T3)では、電位Vddが正の所定電位VDD、電位Vat,Vlsがそれぞれ所定の低電位VgL、電位Vlisが所定の基準電位VdHにそれぞれ設定されたままで維持される一方、電位Vecが所定の低電位VgLから所定の高電位VgHに変更される。
この期間Pbでは、まず、トランジスタTr1〜Tr4のうち、トランジスタTr2が非導電状態に設定されることで、駆動トランジスタTr1の他方電極R1sから一方電極R1dに向けて正の電荷が移動するとともに、Vth補償用トランジスタTr3の他方電極R3sおよび一方電極R3dを介して駆動トランジスタTr1の制御電極R1gに向けて正の電荷が移動する。このため、制御電極R1gの電位が上昇していく。そして、コンデンサ4Ccに基準電位VdHと閾値Vthとの差分(VdH−Vth)に相当する電荷が蓄積された時点で、駆動トランジスタTr1が非導通状態となる。
次に、期間Pc(時刻T3〜T4)では、電位Vddが正の所定電位VDD、電位Vecが所定の高電位VgH、電位Vlsが所定の低電位VgLにそれぞれ設定されたままで維持される一方、電位Vatが所定の高電位VgHに設定される。また、電位Vlisは適宜画素データ信号に応じた電位に設定され、最終的に電位Vlsが所定の高電位VgHに切り替えられる。
この期間Pcでは、Vth補償用トランジスタTr3が非導通状態となり、電位Vlisに応じた電荷、すなわち画素データ信号に応じた電荷がコンデンサ4Ccに蓄積され、トランジスタTr4が非導通状態に移行されることで、コンデンサ4Ccに蓄積された電荷が画素回路7Pの外部に逃げられない状態となる。
期間Pd(時刻T4〜T5)では、電位Vddが正の所定電位VDD、電位Vat,Vlsが所定の高電位VgH、電位Vlisが所定の高電位VdHにそれぞれ設定され、電位Vecが所定の低電位VgLに移行する。このとき、トランジスタTr2が導通状態となるとともに、駆動トランジスタTr1が、画素データ信号に応じた電流が流れ得る導通状態にある。このため、有機EL素子1のアノード電極1aからカソード電極1bに向けて、画素データ信号に応じた電流が流れ、有機EL素子1が所望の輝度で発光する。
○p型のトランジスタが適用された画素回路に係るVth補償期間の短縮化方法:
図26は、画素回路にp型のトランジスタが適用された画像表示装置を駆動させる際の信号波形(駆動波形)を示すタイミングチャートである。図26では、図25と同様な項目の電位の増減を示す波形が示されている。
図26で示す駆動波形は、期間Pb(時刻T2〜T3)において、画像信号線Lisに付与される電位Vlisが、書込期間Pc(時刻T3〜T4)における電位Vlisの最大値より低くなるように、基準電位VdHよりも所定電位αだけ低い電位(VdH−α)に設定される点以外は、図25で示す駆動波形と同様なものとなっている。
このように、期間Pbにおける電位Vlisが、期間Pcにおける電位Vlisの最大値より低くなるように調整されることで、期間Pbにおいて、駆動トランジスタTr1が非導通状態に至るのに要する時間が短縮化される。したがって、Vth補償期間Pbを短くしても、Vth補償用トランジスタTr3が導通状態から非導通状態へと移行する際に、駆動トランジスタTr1が漏れ電流がほとんど発生しない実質的に非導通状態となる。その結果、第2実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
◎また、上記第3実施形態に係る画像表示装置1Cでは、図22で示したように、期間P2,P3においてVSS線Lvsに印加される電位Vssを0Vよりも所定値βだけ低めに設定しておき、期間P4に移行する際に電位Vssを0Vに上昇させたが、これに限られない。
例えば、期間P2,P3における電位Vssを0Vとし、期間P4に移行する際に電位Vssを0Vよりも所定値βだけ高い電位に上昇させても良い。つまり、期間P3においてVSS線Lvsに対して第1電位(ここでは、0V)が付与され、Vth補償用トランジスタ3Bが導通状態から非導通状態に遷移するタイミングと略同時に電位Vssが、第1電位から第1電位よりも相対的に高い第2電位(ここでは、+β)とされても良い。このような具体的な態様について、図27を参照しつつ以下説明する。
図27は、変形例に係る画像表示装置を駆動させる際の信号波形(駆動波形)を示すタイミングチャートである。図27では、図22と同様な項目の電位の増減を示す波形が示されている。
図27で示す駆動波形では、4つの電位Vdd,Vls1,Vls2,Vlisについては、図22で示したものと同一の電位の波形を示す。
一方、VSS線Lvsに印加される電位Vssについては、図22で示したものと比較して、期間P2,P3(時刻t2〜t4)および期間P4(時刻t4〜t5)における電位が、所定値βだけ高くなるように制御される。つまり、電位Vssが、期間P2,P3で所定の基準電位(ここでは0V)に設定され、期間P4で所定値βに設定される。このように、第3実施形態と比較して、期間P2〜P4における電位Vssの絶対値は異なるものの、期間P3においてVSS線Lvsに対して第1電位(ここでは、0V)が付与され、Vth補償用トランジスタ3Bが導通状態から非導通状態に遷移するタイミングと略同時に電位Vssが、第1電位から第1電位よりも相対的に高い第2電位(ここでは、+β)とされる点では変わりない。
このような電位の設定により、期間P3から期間P4に移行する際に、駆動トランジスタ2のゲート電圧Vgsが十分低下することとなり、結果的に、第3実施形態と同様な作用効果が得られる。
◎また、上記第3実施形態に係る画像表示装置1Cでは、駆動トランジスタ2、およびVth補償用トランジスタ3Bが、ともにn−MISFETTFTによって構成されたが、これに限られず、ともにキャリアが正孔であるタイプ(p型)のMIS構造を採用した電界効果トランジスタの一種である薄膜トランジスタ、すなわちp−MISFETTFTによって構成されても良い。
但し、駆動トランジスタ、およびVth補償用トランジスタにp−MISFETTFTを適用した場合には、画素回路ならびにその駆動方法が若干異なる。このp型のトランジスタを適用した画素回路の構成については、上記の如く図24を示して説明した画素回路7Pが挙げられる。
ここで、画素回路7Pにおいて、上記第3実施形態と同様に、有機EL素子が発光する際に駆動トランジスタにおいてソースとなる電極に印加される電位を適宜調整しつつ、Vth補償期間を短くしても、書込期間に移行した際に駆動トランジスタが実質的に非導通状態に至るようにする方法について説明する。
図28は、画素回路にp型のトランジスタが適用された画像表示装置を駆動させる際の信号波形(駆動波形)を示すタイミングチャートである。図28では、図25と同様な項目の電位の増減を示す波形が示されている。
図28で示す駆動波形は、期間Pb(時刻T2〜T3)においてVDD線Lvdに付与される電位Vddが、所定の高電位VDDよりも所定値だけ高い電位に設定される以外は、図25で示す駆動波形と同様なものとなっている。つまり、図28で示す駆動波形では、期間PbにおいてVDD線Ldd(すなわち、駆動トランジスタTr1の他方電極R1s)に対して第1電位(ここでは、VDD+β)が付与され、Vth補償用トランジスタTr3が導通状態から非導通状態に遷移するタイミングと略同時に電位Vddが、第1電位から第1電位よりも相対的に低い第2電位(ここでは、所定の高電位VDD)となるように制御される。
このように、期間Pbにおける電位Vddが、期間Pcにおける電位Vddよりも高めに調整されることで、期間Pbを短くしても、Vth補償用トランジスタTr3が導通状態から非導通状態へと移行する際に、駆動トランジスタTr1が漏れ電流がほとんど発生しない実質的に非導通状態となる。その結果、第3実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
◎また、上記実施形態では、画像表示装置の一例として、携帯電話機を例示して説明したが、これに限られず、例えば、ノート型パソコンや家庭用の薄型テレビ装置などといったその他の画像表示装置を含む画像表示装置一般に本発明を適用しても、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
◎また、上記実施形態では、有機ELディスプレイを用いた画像表示装置を挙げて説明したが、本発明の適用対象はこれに限られず、例えば、電流量によって発光輝度が調整されるタイプ(電流制御型)の素子が配列された画像表示装置一般に本発明を適用することができる。
基礎技術に係る画像表示装置の画素回路7を例示する図である。 画素回路7において発生する寄生容量を模式的に示す図である。 基礎技術に係る画像表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。 Cs初期化期間での画素回路7における電流の流れを例示する図である。 準備期間での画素回路7における電流の流れを例示する図である。 Vth補償期間での画素回路7における電流の流れを例示する図である。 書込期間での画素回路7における電流の流れを例示する図である。 発光期間での画素回路7における電流の流れが例示する図である。 駆動トランジスタにおけるゲート−ソース間の電圧とドレイン−ソース間の電流との関係を例示する図である。 Vth補償期間を2msに設定した際の駆動トランジスタにおけるゲート−ソース間の電圧値の経時変化を例示する図である。 Vth補償期間を2msに設定した際の駆動トランジスタにおけるドレイン−ソース間の電圧値の経時変化を例示する図である。 Vth補償期間を0.2msに設定した際の駆動トランジスタにおけるゲート−ソース間の電圧値の経時変化を例示する図である。 Vth補償期間を0.2msに設定した際の駆動トランジスタにおけるドレイン−ソース間の電圧値の経時変化を例示する図である。 第1実施形態に係る画像表示装置1Aの概略構成を例示する図である。 第1実施形態に係る表示部200の構成を例示するブロック図である。 画像表示装置1Aの画素回路7Aを例示する図である。 画素回路7Aにおいて発生する寄生容量を模式的に示す図である。 画素回路7Aの駆動波形を示すタイミングチャートである。 駆動トランジスタのゲート−ソース間電圧の経時変化を示す図である。 駆動トランジスタのドレイン−ソース間電圧の経時変化を示す図である。 第2実施形態に係る駆動波形を示すタイミングチャートである。 第3実施形態に係る駆動波形を示すタイミングチャートである。 変形例に係る画像表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。 変形例に係る画像表示装置の画素回路7Pを例示する図である。 変形例に係る画像表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。 変形例に係る画像表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。 変形例に係る画像表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。 変形例に係る画像表示装置の駆動波形を示すタイミングチャートである。
符号の説明
1 有機EL素子
1A〜1C 画像表示装置
2,Tr1 駆動トランジスタ
2sd 第2電極
3,3A,3B,Tr3 Vth補償用トランジスタ
4,4Cc,4Cs コンデンサ
4b 第8電極
7,7A〜7C 画素回路
Ccb,R1s 他方電極
EC 給電制御部
P3 Vth補償期間
P4 書込期間
TC タイミング発生回路

Claims (11)

  1. 画像表示装置であって、
    電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、
    第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整する第1のトランジスタと、
    第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整する第2のトランジスタと、
    第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサと、を備え、
    前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、
    前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、
    前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続され、
    前記第5の電極と前記第6の電極との間の寄生容量が、前記第4の電極と前記第6の電極との間の寄生容量よりも大きな値に設定されていることを特徴とする画像表示装置。
  2. 画像表示装置であって、
    電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、
    第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整する第1のトランジスタと、
    第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整する第2のトランジスタと、
    第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサと、を備え、
    前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、
    前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、
    前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続され、
    前記第6の電極が、
    前記第5の電極と対向する部分の面積の方が、前記第4の電極と対向する部分の面積よりも大きくなるように構成されていることを特徴とする画像表示装置。
  3. 請求項1または請求項2に記載の画像表示装置であって、
    前記第5の電極と前記第6の電極との間の寄生容量が、前記第4の電極と前記第6の電極との間の寄生容量の2倍以上の値に設定されていることを特徴とする画像表示装置。
  4. 画像表示装置であって、
    電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、
    第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するn型の第1のトランジスタと、
    第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するn型の第2のトランジスタと、
    第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサと、を備え、
    前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、
    前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、
    前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで、前記閾値電圧が補償される補償期間において、前記第8の電極に付与される電位が、前記コンデンサに前記発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される書込期間において前記第8の電極に付与される電位の最大値よりも高い電位に設定されることを特徴とする画像表示装置。
  5. 画像表示装置であって、
    電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、
    第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するp型の第1のトランジスタと、
    第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するp型の第2のトランジスタと、
    第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサと、を備え、
    前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、
    前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、
    前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで、前記閾値電圧が補償される補償期間において、前記第8の電極に付与される電位が、前記コンデンサに前記発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される書込期間において前記第8の電極に付与される電位の最大値よりも低い電位に設定されることを特徴とする画像表示装置。
  6. 画像表示装置であって、
    電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、
    第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するn型の第1のトランジスタと、
    第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するn型の第2のトランジスタと、
    第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサと、を備え、
    前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、
    前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、
    前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続されており、
    前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで、前記閾値電圧が補償される補償期間において、前記第2の電極に対して第1の電位が付与され、前記第2のトランジスタが前記導通状態から前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得ない非導通状態に移行するタイミングと略同時に、前記第2の電極に対して付与される電位が、前記第1の電位から前記第1の電位よりも高い第2の電位となるように制御する制御部を設けたことを特徴とする画像表示装置。
  7. 画像表示装置であって、
    電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、
    第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するp型の第1のトランジスタと、
    第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するp型の第2のトランジスタと、
    第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサと、を備え、
    前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、
    前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、
    前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続されており、
    前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで、前記閾値電圧が補償される補償期間において、前記第2の電極に対して第1の電位が付与され、前記第2のトランジスタが前記導通状態から前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得ない非導通状態に移行するタイミングと略同時に、前記第2の電極に対して付与される電位が、前記第1の電位から前記第1の電位よりも低い第2の電位となるように制御する制御部を設けたことを特徴とする画像表示装置。
  8. 電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、
    第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するn型の第1のトランジスタと、
    第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するn型の第2のトランジスタと、
    第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサと、
    を備える画像表示装置の駆動方法であって、
    前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、
    前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、
    前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続されており、
    前記第8の電極に対し、前記コンデンサに前記発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される書込期間において前記第8の電極に付与される電位の最大値よりも高い第1の電位が付与されるとともに、前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで、前記閾値電圧が補償される閾値補償ステップと、
    前記第8の電極に対し、前記第1の電位よりも低い第2の電位が付与されるとともに、前記コンデンサに前記発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される書込ステップと、
    を備えることを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
  9. 電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、
    第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するp型の第1のトランジスタと、
    第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するp型の第2のトランジスタと、
    第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサと、
    を備える画像表示装置の駆動方法であって、
    前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、
    前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、
    前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続されており、
    前記第8の電極に対し、前記コンデンサに前記発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される書込期間において前記第8の電極に付与される電位の最大値よりも低い第1の電位が付与されるとともに、前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで、前記閾値電圧が補償される閾値補償ステップと、
    前記第8の電極に対し、前記第1の電位よりも高い第2の電位が付与されるとともに、前記コンデンサに前記発光素子の発光輝度に応じた電荷が蓄積される書込ステップと、
    を備えることを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
  10. 電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、
    第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するn型の第1のトランジスタと、
    第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するn型の第2のトランジスタと、
    第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサと、
    を備える画像表示装置の駆動方法であって、
    前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、
    前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、
    前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続されており、
    前記第2の電極に対して第1の電位が付与されるとともに、前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで前記閾値電圧が補償される閾値補償ステップと、
    前記第2のトランジスタが前記導通状態から前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得ない非導通状態に移行するタイミングと略同時に、前記第2の電極に対して付与される電位が、前記第1の電位から前記第1の電位よりも高い第2の電位とされるステップと、
    を備えることを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
  11. 電流量によって発光輝度が変化する発光素子と、
    第1、第2、第3の電極を有し、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を、前記第3の電極に印加される電位によって調整するp型の第1のトランジスタと、
    第4、第5、第6の電極を有し、前記第4の電極と前記第5の電極との間における電流量を、前記第6の電極に印加される電位によって調整するp型の第2のトランジスタと、
    第7、第8の電極を有し、前記第7の電極と前記第8の電極との間で容量を形成するコンデンサと、
    を備える画像表示装置の駆動方法であって、
    前記第1の電極は、前記発光素子に対して電気的に接続されており、前記第1の電極と前記第2の電極との間における電流量を調整することで、前記発光素子における電流量が制御され、
    前記第4の電極は前記第1の電極に、前記第5の電極は前記第3の電極に、それぞれ電気的に接続され、
    前記第7の電極が前記第3の電極に電気的に接続されており、
    前記第2の電極に対して第1の電位が付与されるとともに、前記第2のトランジスタが前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得る導通状態に設定されつつ、前記コンデンサに前記第1のトランジスタの閾値電圧に応じた電荷が蓄積されることで前記閾値電圧が補償される閾値補償ステップと、
    前記第2のトランジスタが前記導通状態から前記第4の電極と前記第5の電極との間で電流が流れ得ない非導通状態に移行するタイミングと略同時に、前記第2の電極に対して付与される電位が、前記第1の電位から前記第1の電位よりも低い第2の電位とされるステップと、
    を備えることを特徴とする画像表示装置の駆動方法。
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