JP2008197516A - 表示装置とその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】素子の特性変動による輝度変化の補正機能を実現可能にして画素回路の簡素化を図りつつ、線順次駆動と点順次駆動との両立をも可能にする。
【解決手段】画素回路Pは2TR構成にする。基準電位伝達部720は1行分の映像信号Vsig を各映像信号線106HSに伝達する直前に基準電位Voを伝達する。点順次駆動時には、書込駆動パルスWSをインアクティブにし、映像信号伝達部710は、1行分の映像信号Vsig を順番に選択して各信号線容量106Cに信号電位Vinを書き込む。書込走査部104は、書込駆動パルスWSをアクティブにして各信号線容量106Cに書き込まれた信号電位Vinを各保持容量120に同時に書き込む。線順次駆動時には、映像信号伝達部710は、書込駆動パルスWSをアクティブにし、1行分の映像信号線106HSに対して1行分の各信号電位Vinを伝達して信号電位Vinを各保持容量120に同時に書き込む。
【選択図】図12
【解決手段】画素回路Pは2TR構成にする。基準電位伝達部720は1行分の映像信号Vsig を各映像信号線106HSに伝達する直前に基準電位Voを伝達する。点順次駆動時には、書込駆動パルスWSをインアクティブにし、映像信号伝達部710は、1行分の映像信号Vsig を順番に選択して各信号線容量106Cに信号電位Vinを書き込む。書込走査部104は、書込駆動パルスWSをアクティブにして各信号線容量106Cに書き込まれた信号電位Vinを各保持容量120に同時に書き込む。線順次駆動時には、映像信号伝達部710は、書込駆動パルスWSをアクティブにし、1行分の映像信号線106HSに対して1行分の各信号電位Vinを伝達して信号電位Vinを各保持容量120に同時に書き込む。
【選択図】図12
Description
本発明は、電気光学素子(表示素子や発光素子とも称される)を具備する画素回路(画素とも称される)が行列状に配列された画素アレイ部を有する表示装置とその駆動方法に関する。より詳細には、駆動信号の大小によって輝度が変化する電気光学素子を表示素子として有する画素回路が行列状に配置されてなり、画素回路ごとに能動素子を有して当該能動素子によって画素単位で表示駆動が行なわれるアクティブマトリクス型の表示装置とその駆動方法に関する。
画素の表示素子として、印加される電圧や流れる電流によって輝度が変化する電気光学素子を用いた表示装置がある。たとえば、印加される電圧によって輝度が変化する電気光学素子としては液晶表示素子が代表例であり、流れる電流によって輝度が変化する電気光学素子としては、有機エレクトロルミネッセンス(Organic Electro Luminescence, 有機EL, Organic Light Emitting Diode, OLED;以下、有機ELと記す) 素子が代表例である。後者の有機EL素子を用いた有機EL表示装置は、画素の表示素子として、自発光素子である電気光学素子を用いたいわゆる自発光型の表示装置である。
有機EL素子は有機薄膜に電界をかけると発光する現象を利用した電気光学素子である。有機EL素子は比較的低い印加電圧(たとえば10V以下)で駆動できるため低消費電力である。また有機EL素子は自ら光を発する自発光素子であるため、液晶表示装置では必要とされるバックライトなどの補助照明部材を必要とせず、軽量化および薄型化が容易である。さらに、有機EL素子の応答速度は非常に高速である(たとえば数μs程度)ので、動画表示時の残像が発生しない。これらの利点があることから、電気光学素子として有機EL素子を用いた平面自発光型の表示装置の開発が近年盛んになっている。
ところで、液晶表示素子を用いた液晶表示装置や有機EL素子を用いた有機EL表示装置を始めとする電気光学素子を用いた表示装置においては、その駆動方式として、単純(パッシブ)マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とを採ることができる。ただし、単純マトリクス方式の表示装置は、構造が単純であるもの、大型でかつ高精細の表示装置の実現が難しいなどの問題がある。
このため、近年、画素内部の発光素子に供給する画素信号を、同様に画素内部に設けた能動素子、たとえば絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(一般には、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor ;TFT)をスイッチングトランジスタとして使用し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なわれている。
ここで、画素回路内の電気光学素子を発光させる際には、映像信号線を介して供給される入力画像信号をスイッチングトランジスタで駆動トランジスタのゲート端(制御入力端子)に設けられた保持容量(画素容量とも称する)に取り込み、取り込んだ入力画像信号に応じた駆動信号を電気光学素子に供給する。
映像信号を映像信号線に伝達して保持容量に書き込み電気光学素子を発光させる方式としては、順次走査の観点からは、1行分の映像信号を同時に各列の映像信号線に伝達する線順次駆動と1行分の映像信号を順番に各列の映像信号線に伝達する点順次駆動とに大別できる。
たとえば、パーソナルコンピュータ用の表示や携帯機器用の一般的な表示を目的とする場合には線順次駆動が用いられる。一方、放送規格に準拠したフォーマットでの表示を行なう場合などのようにシーケンシャル情報を扱う機器での表示では点順次駆動が用いられる。たとえば、ビデオカメラ(撮影部)とVTR(録画部)を一体化して、単独でビデオの撮影録画が可能なビデオ撮影機材(カムコーダ:camcorder )での表示が一例である。
電気光学素子として液晶表示素子を用いる液晶表示装置では、液晶表示素子が電圧駆動型の素子であることから、保持容量に取り込んだ入力画像信号に応じた電圧信号そのもので液晶表示素子を駆動する。これに対して、電気光学素子として有機EL素子を用いる有機EL表示装置では、有機EL素子は電流駆動型の素子であることから、保持容量に取り込んだ入力画像信号に応じた駆動信号(電圧信号)を駆動トランジスタで電流信号に変換して、その駆動電流を有機EL素子に供給する。
有機EL素子を代表例とする電流駆動型の電気光学素子では、駆動電流値が異なると発光輝度も異なる。よって、安定した輝度で発光させるためには、安定した駆動電流を電気光学素子に供給することが肝要となる。たとえば、有機EL素子に駆動電流を供給する駆動方式としては、定電流駆動方式と定電圧駆動方式とに大別できる(周知の技術であるので、ここでは公知文献の提示はしない)。
有機EL素子の電圧−電流特性は傾きの大きい特性を有するので、定電圧駆動を行なうと、僅かな電圧のばらつきや素子特性のばらつきが大きな電流のばらつきを生じ大きな輝度ばらつきをもたらす。よって、一般的には、駆動トランジスタを飽和領域で使用する定電流駆動が用いられる。もちろん、定電流駆動でも、電流変動があれば輝度ばらつきを招くが、小さな電流ばらつきであれば小さな輝度ばらつきしか生じない。
逆に言えば、定電流駆動方式であっても、電気光学素子の発光輝度が不変であるためには、入力画像信号に応じて保持容量に書き込まれ保持される駆動信号が一定であることが重要となる。たとえば、有機EL素子の発光輝度が不変であるためには、入力画像信号に応じた駆動電流が一定であることが重要となる。
ところが、プロセス変動により電気光学素子を駆動する能動素子(駆動トランジスタ)の閾値電圧や移動度がばらついてしまう。また、有機EL素子などの電気光学素子の特性が経時的に変動する。このような駆動用の能動素子の特性ばらつきや電気光学素子の特性変動があると、定電流駆動方式であっても、発光輝度に影響を与えてしまう。
このため、表示装置の画面全体に亘って発光輝度を均一に制御するため、各画素回路内で上述した駆動用の能動素子や電気光学素子の特性変動に起因する輝度変動を補正するための仕組みが種々検討されている。
たとえば、特許文献1に記載の仕組みでは、有機EL素子用の画素回路として、駆動トランジスタの閾値電圧にばらつきや経時変化があった場合でも駆動電流を一定にするための閾値補正機能や、駆動トランジスタの移動度にばらつきや経時変化があった場合でも駆動電流を一定にするための移動度補正機能や、有機EL素子の電流−電圧特性に経時変化があった場合でも駆動電流を一定にするためのブートストラップ機能が提案されている。
しかしながら、特許文献1に記載の仕組みでは、補正用の電位を供給する配線と、補正用のスイッチングトランジスタと、それを駆動するスイッチング用のパルスが必要であり、駆動トランジスタおよびサンプリングトランジスタを含めると5つのトランジスタを使用する5TR駆動の構成を採っており、画素回路の構成が複雑である。画素回路の構成要素が多いことから、表示装置の高精細化の妨げとなる。その結果、5TR駆動の構成では、携帯機器(モバイル機器)などの小型の電子機器で用いられる表示装置への適用が困難になる。
このため、画素回路の簡素化を図りつつ、素子の特性ばらつきによる輝度変化を抑制する方式の開発要求がある。この際には、線順次駆動と点順次駆動の双方への対応も検討されるべきである。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、画素回路の簡素化により表示装置の高精細化を可能にする表示装置およびその駆動方法を提供することを一般的な目的とする。
特に好ましくは、画素回路の簡素化を図りつつ、映像信号の保持容量への書込み方式として、線順次駆動方式の適用ができ、あるいはアナログのシーケンシャルな情報を取り扱って点順次方式で駆動できる仕組みを提供することを目的とする。
また、画素回路の簡素化に当たっては、素子の特性ばらつきによる輝度変化を抑制することの可能な仕組みを提供することを目的とする。
本発明に係る表示装置の一実施形態は、映像信号に基づいて画素回路内の電気光学素子を発光させる表示装置であって、先ず、画素アレイ部に行列状に配される画素回路内に、少なくとも、駆動電流を生成する駆動トランジスタ、駆動トランジスタの制御入力端(ゲート端が典型例)と出力端(ソース端が典型例)の間に接続された保持容量、駆動トランジスタの出力端に接続された電気光学素子、および保持容量に映像信号における信号電位に応じた情報を書き込むサンプリングトランジスタを備える。この画素回路においては、保持容量に保持された情報に基づく駆動電流を駆動トランジスタで生成して電気光学素子に流すことで電気光学素子を発光させる。
サンプリングトランジスタで保持容量に信号電位に応じた情報を書き込むので、サンプリングトランジスタは、その入力端(ソース端もしくはドレイン端の一方)に信号電位を取り込み、その出力端(ソース端もしくはドレイン端の他方)に接続された保持容量に信号電位に応じた情報を書き込む。もちろん、サンプリングトランジスタの出力端は、駆動トランジスタの制御入力端にも接続されている。
なお、ここで示した画素回路の接続構成は、最も基本的な構成を示したもので、画素回路は、少なくとも前述の各構成要素を含むものであればよく、これらの構成要素以外(つまり他の構成要素)が含まれていてもよい。また、「接続」は、直接に接続されている場合に限らず、他の構成要素を介在して接続されている場合でもよい。
たとえば、接続間には、必要に応じてさらに、スイッチング用のトランジスタや、ある機能を持った機能部などを介在させるなどの変更が加えられることがある。典型的には、表示期間(換言すれば非発光時間)を動的に制御するためにスイッチング用のトランジスタを、駆動トランジスタの出力端と電気光学素子との間に、もしくは駆動トランジスタの電源供給端(ドレイン端が典型例)と電源供給用の配線である電源線との間に配することがある。
このような変形態様の画素回路であっても、本項(課題を解決するための手段)で説明する構成や作用を実現し得るものである限り、それらの変形態様も、本発明に係る表示装置の一実施形態を実現する画素回路である。
また、画素回路を駆動するための周辺部には、先ず、サンプリングトランジスタに映像信号を伝達する各列の映像信号線と、映像信号線に設けられた信号線容量とを備える。また、サンプリングトランジスタを水平周期で順次制御することで画素回路を線順次走査して、1行分の各保持容量に映像信号の信号電位の情報を書き込む書込走査部、および書込走査部での線順次走査に合わせて各水平周期内で基準電位と信号電位で切り替わる映像信号が映像信号線に伝達されるように制御する水平駆動部を具備する制御部を設ける。
好ましくは、さらに、書込走査部での線順次走査に合わせて1行分の各駆動トランジスタの電源供給端に駆動電流を電気光学素子に流すために使用される第1電位とこの第1電位とは異なる(主には閾値補正前の初期設定に使用される)第2電位との間で切り替わる電源電圧が供給されるように制御する駆動走査部を設ける。
好ましくは、さらに、書込走査部での線順次走査に合わせて1行分の各駆動トランジスタの電源供給端に駆動電流を電気光学素子に流すために使用される第1電位とこの第1電位とは異なる(主には閾値補正前の初期設定に使用される)第2電位との間で切り替わる電源電圧が供給されるように制御する駆動走査部を設ける。
ここで、好ましくは、制御部は、駆動電流を電気光学素子に流すために使用される第1電位が駆動トランジスタの電源供給端に供給されかつ映像信号における基準電位がサンプリングトランジスタに供給されている時間帯でサンプリングトランジスタを導通させることで駆動トランジスタの閾値電圧に対応する電圧を保持容量に保持するための閾値補正動作を行なうように制御する。
この閾値補正動作は、必要に応じて、信号電位の保持容量への書込みに先行する複数の水平周期で繰り返し実行するとよい。ここで「必要に応じて」とは、1水平周期内の閾値補正期間では駆動トランジスタの閾値電圧に相当する電圧を十分に保持容量へ保持させることができない場合を意味する。閾値補正動作の複数回の実行により、確実に駆動トランジスタの閾値電圧に相当する電圧を保持容量に保持させるのである。
また、さらに好ましくは、制御部は、閾値補正動作に先立って、第2電位が駆動トランジスタの電源供給端に供給されかつサンプリングトランジスタの入力端(ソース端が典型例)に基準電位が供給されている時間帯でサンプリングトランジスタを導通させて駆動トランジスタの制御入力端を基準電位に設定しかつ出力端を第2電位に設定する初期化動作を実行するように制御する。閾値補正動作に先立って、駆動トランジスタの制御入力端と出力端の電位を、両端の電位差が閾値電圧以上になるように初期化するのである。
さらに好ましくは、制御部は、閾値補正動作の後、駆動トランジスタに第1電位が供給され、サンプリングトランジスタに信号電位が供給されている時間帯でサンプリングトランジスタを導通させることで保持容量に信号電位の情報を書き込む際、駆動トランジスタの移動度に対する補正分を保持容量に書き込まれる信号に加えるように制御する。
この際には、サンプリングトランジスタに信号電位が供給されている時間帯内の所定位置で、その時間帯より短い期間だけサンプリングトランジスタを導通させるとよい。
さらに好ましくは、制御部は、保持容量に信号電位が書き込まれた時点でサンプリングトランジスタを非導通状態にして駆動トランジスタの制御入力端への映像信号の供給を停止させ、駆動トランジスタの出力端の電位変動に制御入力端の電位が連動させるブートストラップ動作を可能にし、制御入力端と出力端の電圧を一定に維持可能にして電気光学素子の経時変動補正動作を実現するとよい。
ここで、本発明に係る表示装置の一実施形態における特徴的な事項として、水平駆動部には、書込走査部での線順次走査に合わせて各水平周期内の所定タイミングで映像信号を選択的に映像信号線に伝達する映像信号伝達部、基準電位を生成する基準電位生成部、および映像信号伝達部による映像信号選択時を除くタイミングで基準電位生成部により生成された基準電位を選択的に映像信号線に伝達する基準電位伝達部を設ける。
これにより、1行分の映像信号を順番に各列の映像信号線に伝達する点順次駆動と1行分の映像信号を同時に各列の映像信号線に伝達する線順次駆動の何れをも、回路構成を変更することなく、駆動タイミングを変更するだけで、対処可能となる。駆動トランジスタや電気光学素子の特性ばらつきや変動の影響を補正する動作も実行できる。
たとえば、点順次駆動時には、基準電位伝達部は、映像信号伝達部により1行分の映像信号を各列の映像信号線に伝達する直前に各映像信号線に基準電位生成部により生成された基準電位を選択して伝達しておく。
この後、先ず、映像信号伝達部は、書込走査部によりサンプリングトランジスタを非導通状態にしたままで、1行分の映像信号を順番に選択して各列の映像信号線に伝達することで各信号線容量に信号電位を順番に書き込む。
さらにこの後、書込走査部は、サンプリングトランジスタを導通状態にすることで各信号線容量に書き込まれた信号電位の情報を各保持容量に同時に書き込む。
なお、この点順次駆動時には、各信号線容量に順番に書き込んだ信号電位の情報を、電荷転送の仕組みによって、各保持容量に同時に書き込むことになるので、容量分配の影響を受ける。よって、信号電位の情報をより大きく保持容量に書き込むには、信号線容量の容量値を大きくすることが好ましい。このためには、信号線容量としては、映像信号線に発生する寄生容量だけに頼るのではなく、寄生容量とは別に積極的に容量素子を追加して設けるとよい。
一方、線順次駆動時には、映像信号伝達部は、映像信号伝達部により1行分の映像信号を同時に各列の映像信号線に伝達する直前に各映像信号線に基準電位生成部により生成された基準電位を選択して伝達しておく。この点は、点順次駆動時と同様である。
この後、映像信号伝達部は、書込走査部によりサンプリングトランジスタを導通状態にしたままで、1行分の各映像信号線に対して1行分の映像信号を同時に選択することで1行分の各映像信号線にそれぞれ対応する信号電位を伝達することで各保持容量に信号電位の情報を同時に書き込む。
本発明の一実施形態によれば、書込走査部での線順次走査に合わせて各水平周期内の所定タイミングで映像信号を選択的に映像信号線に伝達する映像信号伝達部と、基準電位を生成する基準電位生成部と、映像信号伝達部による映像信号選択時を除くタイミングで基準電位生成部により生成された基準電位を選択的に映像信号線に伝達する基準電位伝達部とを水平駆動部に設けた。
これにより、回路構成を変更することなく、駆動タイミングを変更するだけで、点順次駆動と線順次駆動の何れにも対処可能となる。
また、有機EL素子などの電流駆動型の電気光学素子を画素回路に用いたアクティブマトリクス型の表示装置において、各画素回路が少なくとも駆動トランジスタの閾値補正機能を備えるようにすれば、閾値電圧のばらつきの影響を受けることがなく、良好な画質の表示装置を実現できる。望ましくは、駆動トランジスタの移動度補正機能や電気光学素子の経時変動補正機能(ブートストラップ動作)を備えるようにすれば、さらに高品位の画質を得ることができる。
閾値補正機能により駆動トランジスタの閾値変動を補正することで、あるいは移動度補正機能により駆動トランジスタの移動度変動を補正することで、これらの変動やばらつきの影響を受けることなく発光輝度を一定に保つことができるからである。また、発光時における保持容量のブートストラップ動作により電気光学素子の電流−電圧特性が経時変動しても駆動トランジスタの制御入力端と出力端の電位差がブートストラップした保持容量により一定に保たれるため、常に一定の発光輝度を保つことができるからである。
ここで、閾値補正機能およびそれに先立つ閾値補正準備機能(初期化機能)を実現するに当たって、駆動トランジスタの電源供給端を第1電位と第2電位との間で遷移させる、つまり電源電圧をスイッチングパルスとして使用することが有効に機能する。すなわち、閾値補正機能を組み込むため、各画素回路の駆動トランジスタに供給する電源電圧をスイッチングパルスとして使用すると、閾値補正用のスイッチングトランジスタやその制御入力端を制御する走査線が不要になる。
結果として、画素回路の構成素子数と配線本数が大幅に削減でき、画素アレイ部を縮小することができ、表示装置の高精細化を達成し易くなる。画素回路の簡素化を図りつつ、素子の特性変動による輝度変化の補正機能を実現できる。
素子数や配線数が少ないため高精細化に適しており、高精細の表示が求められる小型の表示装置を容易に実現できるとともに、線順次駆動方式により映像信号をサンプリングして表示するだけでなく、シーケンシャル情報を扱う場合にアナログ点順次方式により映像信号をサンプリングして表示することもできる。その結果、応用機器範囲を広げることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
<表示装置の全体概要>
図1は、本発明に係る表示装置の一実施形態であるアクティブマトリクス型表示装置の構成の概略を示すブロック図である。本実施形態では、たとえば画素の表示素子(電気光学素子、発光素子)として有機EL素子を、能動素子としてポリシリコン薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)をそれぞれ用い、薄膜トランジスタを形成した半導体基板上に有機EL素子を形成してなるアクティブマトリクス型有機ELディスプレイ(以下「有機EL表示装置」と称する)に適用した場合を例に採って説明する。
図1は、本発明に係る表示装置の一実施形態であるアクティブマトリクス型表示装置の構成の概略を示すブロック図である。本実施形態では、たとえば画素の表示素子(電気光学素子、発光素子)として有機EL素子を、能動素子としてポリシリコン薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)をそれぞれ用い、薄膜トランジスタを形成した半導体基板上に有機EL素子を形成してなるアクティブマトリクス型有機ELディスプレイ(以下「有機EL表示装置」と称する)に適用した場合を例に採って説明する。
なお、以下においては、画素の表示素子として有機EL素子を例に具体的に説明するが、これは一例であって、対象となる表示素子は有機EL素子に限らない。一般的に電流駆動で発光する表示素子の全てに、後述する全ての実施形態が同様に適用できる。
図1に示すように、有機EL表示装置1は、複数の表示素子としての有機EL素子(図示せず)を持った画素回路(画素とも称される)110が表示アスペクト比である縦横比がX:Y(たとえば9:16)の有効映像領域を構成するように配置された表示パネル部100と、この表示パネル部100を駆動制御する種々のパルス信号を発するパネル制御部の一例である駆動信号生成部200と、映像信号処理部300を備えている。駆動信号生成部200と映像信号処理部300とは、1チップのIC(Integrated Circuit;半導体集積回路)に内蔵されている。
なお、製品形態としては、図示のように、表示パネル部100、駆動信号生成部200、および映像信号処理部300の全てを備えたモジュール(複合部品)形態の有機EL表示装置1として提供されることに限らず、たとえば、表示パネル部100のみで有機EL表示装置1として提供することも可能である。また、このような有機EL表示装置1は、半導体メモリやミニディスク(MD)やカセットテープなどの記録媒体を利用した携帯型の音楽プレイヤーやその他の電子機器の表示部に利用される。
なお、製品形態としては、図示のように、表示パネル部100、駆動信号生成部200、および映像信号処理部300の全てを備えたモジュール(複合部品)形態の有機EL表示装置1として提供されることに限らず、たとえば、表示パネル部100のみで有機EL表示装置1として提供することも可能である。また、このような有機EL表示装置1は、半導体メモリやミニディスク(MD)やカセットテープなどの記録媒体を利用した携帯型の音楽プレイヤーやその他の電子機器の表示部に利用される。
表示パネル部100は、基板101の上に、画素回路Pがn行×m列のマトリクス状に配列された画素アレイ部102と、画素回路Pを垂直方向に走査する垂直駆動部103と、画素回路Pを水平方向に走査する水平駆動部(水平セレクタあるいはデータ線駆動部とも称される)106と、外部接続用の端子部(パッド部)108などが集積形成されている。すなわち、垂直駆動部103や水平駆動部106などの周辺駆動回路が、画素アレイ部102と同一の基板101上に形成された構成となっている。
垂直駆動部103(書込走査部104および駆動走査部105)と水平駆動部106とで、信号電位の保持容量への書込みや、閾値補正動作や、移動度補正動作や、ブートストラップ動作を制御する制御部109が構成される。
垂直駆動部103としては、たとえば、書込走査部(ライトスキャナWS;Write Scan)104や電源供給能力を有する電源スキャナとして機能する駆動走査部(ドライブスキャナDS;Drive Scan)105を有する。
画素アレイ部102は、一例として、図示する左右方向の一方側もしくは両側から書込走査部104および駆動走査部105で駆動され、かつ図示する上下方向の一方側もしくは両側から水平駆動部106で駆動されるようになっている。
端子部108には、有機EL表示装置1の外部に配された駆動信号生成部200から、種々のパルス信号が供給されるようになっている。また同様に、映像信号処理部300から映像信号Vsig が供給されるようになっている。
一例としては、垂直駆動用のパルス信号として、垂直方向の書込み開始パルスの一例であるシフトスタートパルスSPDS,SPWSや垂直走査クロックCKDS,CKWSなど必要なパルス信号が供給される。また、水平駆動用のパルス信号として、水平方向の書込み開始パルスの一例である水平スタートパルスSPH や水平走査クロックCKH など必要なパルス信号が供給される。
端子部108の各端子は、配線109を介して、垂直駆動部103や水平駆動部106に接続されるようになっている。たとえば、端子部108に供給された各パルスは、必要に応じて図示を割愛したレベルシフタ部で電圧レベルを内部的に調整した後、バッファを介して垂直駆動部103の各部や水平駆動部106に供給される。
画素アレイ部102は、図示を割愛するが(詳細は後述する)、表示素子としての有機EL素子に対して画素トランジスタが設けられた画素回路Pが行列状に2次元配置され、この画素配列に対して行ごとに走査線が配線されるとともに、列ごとに信号線が配線された構成となっている。
たとえば、画素アレイ部102には、走査線(ゲート線)104WSと映像信号線(データ線)106HSが形成されている。両者の交差部分には図示を割愛した有機EL素子とこれを駆動する薄膜トランジスタ(TFT;Thin Film Transistor)が形成される。有機EL素子と薄膜トランジスタの組み合わせで画素回路Pを構成する。
具体的には、マトリクス状に配列された各画素回路Pに対しては、書込走査部104によって書込駆動パルスWSで駆動されるn行分の書込走査線104WS_1〜104WS_nおよび駆動走査部105によって電源駆動パルスDSL で駆動されるn行分の電源供給線105DSL_1 〜105DSL_n が画素行ごとに配線される。
書込走査部104および駆動走査部105は、駆動信号生成部200から供給される垂直駆動系のパルス信号に基づき、書込走査線104WSおよび電源供給線105DSL を介して各画素回路Pを順次選択する。水平駆動部106は、駆動信号生成部200から供給される水平駆動系のパルス信号に基づき、選択された画素回路Pに対し映像信号線106HSを介して映像信号Vsig の内の所定電位をサンプリングして保持容量に書き込ませる。
垂直駆動部103の各部は線順次で(つまり行単位で)画素アレイ部102を走査するとともに、これに同期して水平駆動部106が、1水平ライン分を同時に、もしくは、映像信号Vsig を1水平ライン分について水平方向に順番に(つまり画素ごとに)、画素アレイ部102に書き込む。映像信号の保持容量への書込み方式としては、前者は全体として線順次駆動となり、後者は全体として点順次駆動となる。
線順次駆動に対応する場合、水平駆動部106は、全列の映像信号線106HS上に設けられた図示を割愛したサンプリングスイッチ(水平スイッチ)を一斉にオンさせるドライバ回路を備え、映像信号処理部300から入力される映像信号Vsig を、垂直駆動部103によって選択された行の1ライン分の全ての画素回路Pに同時に書き込むべく、全列の映像信号線106HS上に設けられた水平スイッチを一斉にオンさせる。
一方、点順次駆動に対応する場合、水平駆動部106は、図示を割愛したシフトレジスタや全列の映像信号線106HS上に設けられた水平スイッチなどを備え、映像信号処理部300から入力される画素信号を、垂直駆動部103の各部によって選択された行の各画素回路Pに対して、画素単位で書き込む。つまり、垂直走査による選択行の各画素回路Pに対して映像信号を画素単位で書き込む点順次駆動を行なう。
なお、水平駆動部106の線順次駆動や点順駆動に対応した回路構成例と動作については後述する。
垂直駆動部103の各部は、映像信号の保持容量への書込み方式が線順次駆動であるのか点順次駆動であるのかを問わず、表示行を選択していくので線順次駆動になる。垂直駆動部103の各部は、この線順次駆動に対応するため、論理ゲートの組合せ(ラッチも含む)によって構成され、画素アレイ部102の各画素回路Pを行単位で選択する。なお、図1では、画素アレイ部102の一方側にのみ垂直駆動部103を配置する構成を示しているが、画素アレイ部102を挟んで左右両側に垂直駆動部103を配置する構成を採ることも可能である。
同様に、図1では、画素アレイ部102の一方側にのみ水平駆動部106を配置する構成を示しているが、画素アレイ部102を挟んで上下両側に水平駆動部106を配置する構成を採ることも可能である。
<画素回路>
図2は、本実施形態の画素回路Pに対する比較例を示す図である。なお、表示パネル部100の基板101上において画素回路Pの周辺部に設けられた垂直駆動部103と水平駆動部106も合わせて示している。図3は、図2に示した比較例の画素回路Pの動作を説明するタイミングチャートである。また、図4は、有機EL素子127や駆動トランジスタ121の特性ばらつきが駆動電流Idsに与える影響を説明する図であり、図4Aは、その改善手法の概念を説明する図である。
図2は、本実施形態の画素回路Pに対する比較例を示す図である。なお、表示パネル部100の基板101上において画素回路Pの周辺部に設けられた垂直駆動部103と水平駆動部106も合わせて示している。図3は、図2に示した比較例の画素回路Pの動作を説明するタイミングチャートである。また、図4は、有機EL素子127や駆動トランジスタ121の特性ばらつきが駆動電流Idsに与える影響を説明する図であり、図4Aは、その改善手法の概念を説明する図である。
また、図5は、図1に示した有機EL表示装置1を構成する画素回路Pの一実施形態を示す図である。なお、表示パネル部100の基板101上において画素回路Pの周辺部に設けられた垂直駆動部103と水平駆動部106も合わせて示している。
本実施形態の画素回路Pは、基本的にnチャネル型の薄膜電界効果トランジスタでドライブトランジスタが構成されている点に特徴を有する。また、有機EL素子の経時劣化による当該有機EL素子への駆動電流Idsの変動を抑制するための回路、すなわち電気光学素子の一例である有機EL素子の電流−電圧特性の変化を補正して駆動電流Idsを一定に維持する駆動信号一定化回路を備えた点に特徴を有する。加えて、有機EL素子の電流−電圧特性に経時変化があった場合でも駆動電流を一定にする機能を備えた点に特徴を有する。
pチャネル型のトランジスタではなく、nチャネル型のトランジスタで駆動トランジスタを構成することができれば、トランジスタ作成において従来のアモルファスシリコン(a−Si)プロセスを用いることが可能になる。これにより、トランジスタ基板の低コスト化が可能となり、このような構成の画素回路Pの開発が期待される。
駆動トランジスタを始めとする各トランジスタとしてはMOSトランジスタを使用する。この場合、駆動トランジスタについては、ゲート端を制御入力端として取り扱い、ソース端およびドレイン端の何れか一方(ここではソース端とする)を出力端として取り扱い、他方を電源供給端(ここではドレイン端とする)として取り扱う。
<比較例の画素回路>
先ず、本実施形態の画素回路Pの特徴を説明する上での比較例として、図2に示す画素回路Pについて説明する。この比較例の画素回路Pを画素アレイ部102に備える有機EL表示装置1を比較例の有機EL表示装置1と称する。比較例の画素回路Pは、基本的にnチャネル型の薄膜電界効果トランジスタでドライブトランジスタが構成されている点で本実施形態と同じであるが、有機EL素子127の経時劣化による駆動電流Idsに与える影響を防ぐための駆動信号一定化回路が設けられていない。
先ず、本実施形態の画素回路Pの特徴を説明する上での比較例として、図2に示す画素回路Pについて説明する。この比較例の画素回路Pを画素アレイ部102に備える有機EL表示装置1を比較例の有機EL表示装置1と称する。比較例の画素回路Pは、基本的にnチャネル型の薄膜電界効果トランジスタでドライブトランジスタが構成されている点で本実施形態と同じであるが、有機EL素子127の経時劣化による駆動電流Idsに与える影響を防ぐための駆動信号一定化回路が設けられていない。
具体的には、画素回路Pは、それぞれnチャネル型の駆動トランジスタ121およびサンプリングトランジスタ125と、電流が流れることで発光する電気光学素子の一例である有機EL素子127とを有する。一般に、有機EL素子127は整流性があるためダイオードの記号で表している。なお、有機EL素子127には、寄生容量Celが存在する。図では、この寄生容量Celを有機EL素子127と並列に示す。
駆動トランジスタ121は、ドレイン端Dが第1電源電位を供給する電源供給線DSL に接続され、ソース端(出力端)Sが、有機EL素子127のアノード端Aに接続され、有機EL素子127のカソード端Kが基準電位を供給する全画素共通の接地配線Vcath(GND )に接続されている。
サンプリングトランジスタ125は、ソース端Sが映像信号線HSに接続され、ドレイン端(電源供給端)Dは駆動トランジスタ121のゲート端(制御入力端)Gに接続され、その接続点と第2電源電位を供給する基準線との間に保持容量120が設けられている。第2電源電位を供給する基準線は、本構成では、図示のように、有機EL素子127用の基準電位を供給する接地配線Vcathと同じにしているが、別の電位を与える配線としてもよい。サンプリングトランジスタ125は、ソース端Sとドレイン端Dとを逆転させた接続態様とすることもできる。
なお、図示を割愛するが、発光期間を制御する発光制御トランジスタを追加した3TR型とする場合、たとえば、駆動トランジスタ121のソース端をnチャネル型の発光制御トランジスタのドレイン端Dに接続し、発光制御トランジスタのソース端Sを有機EL素子127のアノード端に接続する。
このような画素回路Pでは、発光制御トランジスタを設けるか否かに関わらず、有機EL素子127を駆動するときには、駆動トランジスタ121のドレイン端D側が第1電源電位に接続され、ソース端Sが有機EL素子127のアノード端A側に接続されることで、全体としてソースフォロワ回路を形成するようになっている。
図2に示す比較例の画素回路Pの動作を説明する図3のタイミングチャートは、信号線HSから供給される映像信号Vsig の電位(以下、映像信号線電位とも称する)の内の有効期間の電位(信号電位と称する)をサンプリングし、発光素子の一例である有機EL素子127を発光状態にする動作を表している。
映像信号線106HSが映像信号Vsig の有効期間である信号電位にある時間帯(t1〜t4)に、書込走査線WSの電位が高レベルに遷移することで(t2)、nチャネル型のサンプリングトランジスタ125はオン状態となり、信号線HSから供給される映像信号線電位を保持容量120に充電する。これにより駆動トランジスタ121のゲート端Gの電位(ゲート電位Vg)は上昇を開始し、ドレイン電流を流し始める。そのため、有機EL素子127のアノード電位は上昇し発光を開始する。
この後、書込駆動パルスWSが低レベルに遷移すると(t3)、保持容量120にその時点の映像信号線電位、つまり、映像信号Vsig の電位の内の有効期間の電位(信号電位)が保持される。これによって、駆動トランジスタ121のゲート電位Vgが一定となり、発光輝度が次のフレーム(またはフィールド)まで一定に維持される。タイミングt2〜t3が、映像信号Vsig のサンプリング期間となり、タイミングt3以降が保持期間となる。
ここで、比較例の画素回路Pでは、駆動トランジスタ121のソース端Sの電位(ソース電位Vs)は、駆動トランジスタ121と有機EL素子127との動作点で決まり、その電圧値は駆動トランジスタ121のゲート電位Vgによって異なる値を持ってしまう。
ここで、一般的に、駆動トランジスタ121は飽和領域で駆動される。よって、飽和領域で動作するトランジスタのドレイン端−ソース間に流れる電流をIds、移動度をμ、チャネル幅(ゲート幅)をW、チャネル長(ゲート長)をL、ゲート容量(単位面積当たりのゲート酸化膜容量)をCoxは、トランジスタの閾値電圧をVthとすると、駆動トランジスタ121は下記の式(1)に示した値を持つ定電流源となっている。式(1)から明らかなように、飽和領域ではトランジスタのドレイン電流Idsはゲート・ソース間電圧Vgsによって制御される。
<有機EL素子のI−V特性>
ここで、図4(1)に示す有機EL素子の電流−電圧(I−V)特性において、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。一般的に有機EL素子のI−V特性は、グラフに示すように時間が経過すると劣化する。
ここで、図4(1)に示す有機EL素子の電流−電圧(I−V)特性において、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。一般的に有機EL素子のI−V特性は、グラフに示すように時間が経過すると劣化する。
比較例の画素回路Pでは、この経時劣化により動作点が変化してしまい、同じゲート電位Vgを印加しても駆動トランジスタ121のソース電位Vsは変化してしまう。これにより、駆動トランジスタ121のゲート・ソース間電圧Vgsは変化してしまう。特性式(1)から明らかなように、ゲート・ソース間電圧Vgsが変動すると、たとえゲート電位Vgが一定であっても駆動電流Idsが変動し、同時に有機EL素子127に流れる電流値も変化する。このように有機EL素子127のI−V特性が変化すると、図2に示したソースフォロワ構成を持つ比較例の画素回路Pでは、有機EL素子127の発光輝度が経時的に変化してしまう。
駆動トランジスタ121としてnチャネル型を使用した単純な回路では、ソース端Sが有機EL素子127側に接続されてしまうため、有機EL素子127の経時変化とともに、ゲート・ソース間電圧Vgsが変化してしまい、有機EL素子127に流れる電流量が変化し、その結果、発光輝度は変化してしまうのである。
発光素子の一例である有機EL素子127の特性の経時変動による有機EL素子127のアノード電位変動は、駆動トランジスタ121のゲート・ソース間電圧Vgsの変動となって現れ、ドレイン電流(駆動電流Ids)の変動を引き起こす。この原因による駆動電流の変動は画素回路Pごとの発光輝度のばらつきとなって現れ、画質の劣化が起きる。
これに対して、詳細は後述するが、駆動トランジスタ121のソース端Sの電位Vsの変動にゲート端Gの電位Vgが連動するようにするブートストラップ機能を実現する回路構成および駆動タイミングとすることで、有機EL素子127の特性の経時変動による有機EL素子127のアノード電位変動(つまりソース電位変動)があっても、その変動を相殺するようにゲート電位Vgを変動させることで、画面輝度の均一性(ユニフォーミティ)を確保できる。ブートストラップ機能が、有機EL素子を代表とする電流駆動型の発光素子の経時劣化補正能力を向上させることができる。もちろん、このブートストラップ機能は、発光開始時点で、有機EL素子127に発光電流Ielが流れ始め、それによってアノード・カソード間電圧Velが安定となるまで上昇していく過程で、そのアノード・カソード間電圧Velの変動に伴って駆動トランジスタ121のソース電位Vsが変動する際にも機能する。
<駆動トランジスタVgs−Ids特性>
また、駆動トランジスタ121の製造プロセスのばらつきにより、画素回路Pごとに閾値電圧や移動度などの特性変動がある。駆動トランジスタ121を飽和領域で駆動する場合においても、この特性変動により、駆動トランジスタ121に同一のゲート電位を与えても、画素回路Pごとにドレイン電流(駆動電流Ids)が変動し、発光輝度のばらつきになって現れる。
また、駆動トランジスタ121の製造プロセスのばらつきにより、画素回路Pごとに閾値電圧や移動度などの特性変動がある。駆動トランジスタ121を飽和領域で駆動する場合においても、この特性変動により、駆動トランジスタ121に同一のゲート電位を与えても、画素回路Pごとにドレイン電流(駆動電流Ids)が変動し、発光輝度のばらつきになって現れる。
たとえば、図4(2)は、駆動トランジスタ121の閾値ばらつきに着目した電圧電流(Vgs−Ids)特性を示す図である。閾値電圧がVth1とVth2で異なる2個の駆動トランジスタ121について、それぞれ特性カーブを挙げてある。
前述のように、駆動トランジスタ121が飽和領域で動作しているときのドレイン電流Idsは、特性式(1)で表される。特性式(1)から明らかなように、閾値電圧Vthが変動すると、ゲート・ソース間電圧Vgsが一定であってもドレイン電流Idsが変動する。つまり、閾値電圧Vthのばらつきに対して何ら対策を施さないと、図4(2)に示すように、閾値電圧がVth1のときVgsに対応する駆動電流がIds1となるのに対して、閾値電圧がVth2のときの同じゲート電圧Vgsに対応する駆動電流Ids2はIds1と異なってしまう。
また、図4(3)は、駆動トランジスタ121の移動度ばらつきに着目した電圧電流(Vgs−Ids)特性を示す図である。移動度がμ1とμ2で異なる2個の駆動トランジスタ121について、それぞれ特性カーブを挙げてある。
特性式(1)から明らかなように、移動度μが変動すると、ゲート・ソース間電圧Vgsが一定であってもドレイン電流Idsが変動する。つまり、移動度μのばらつきに対して何ら対策を施さないと、図4(3)に示すように、移動度がμ1のときVgsに対応する駆動電流がIds1となるのに対して、移動度がμ2のときの同じゲート電圧Vgsに対応する駆動電流Ids2はIds1と異なってしまう。
<閾値補正および移動度補正の概念>
これに対して、閾値補正機能および移動度補正機能を実現する駆動タイミング(詳細は後述する)とすることで、図4Aの各図から理解されるように、それらの変動の影響を抑制でき、画面輝度の均一性(ユニフォーミティ)を確保できる。
本実施形態の閾値補正動作および移動度補正動作では、詳細は後述するが、発光時のゲート・ソース間電圧Vgsが“Vin+Vth−ΔV”で表されるようにすることで、ドレイン・ソース間電流Idsが、閾値電圧Vthのばらつきや変動に依存しないようにするとともに、移動度μのばらつきや変動に依存しないようにする。結果として、閾値電圧Vthや移動度μが製造プロセスにより変動しても、駆動電流Idsは変動せず、有機EL素子127の発光輝度も変動しない。
これに対して、閾値補正機能および移動度補正機能を実現する駆動タイミング(詳細は後述する)とすることで、図4Aの各図から理解されるように、それらの変動の影響を抑制でき、画面輝度の均一性(ユニフォーミティ)を確保できる。
本実施形態の閾値補正動作および移動度補正動作では、詳細は後述するが、発光時のゲート・ソース間電圧Vgsが“Vin+Vth−ΔV”で表されるようにすることで、ドレイン・ソース間電流Idsが、閾値電圧Vthのばらつきや変動に依存しないようにするとともに、移動度μのばらつきや変動に依存しないようにする。結果として、閾値電圧Vthや移動度μが製造プロセスにより変動しても、駆動電流Idsは変動せず、有機EL素子127の発光輝度も変動しない。
たとえば、図4Aの各図においては、駆動トランジスタ121の電流電圧特性を、横軸に信号電位Vinをとり、縦軸に駆動電流Idsをとって、閾値電圧Vthが比較的低く移動度μが比較的大きい駆動トランジスタ121で構成された画素回路Pa(実線のカーブ)と、逆に閾値電圧Vthが比較的高く移動度μが比較的小さい駆動トランジスタ121で構成された画素回路Pb(点線のカーブ)について、それぞれ特性カーブを挙げてある。
図4A(1)は、閾値補正および移動度補正ともに実行しない場合である。このときには画素回路Paおよび画素回路Pbで閾値電圧Vthおよび移動度μの補正が全く実行されないため、閾値電圧Vthや移動度μの違いでVin−Ids特性に大きな違いが出てしまう。したがって、同じ信号電位Vinを与えても、駆動電流Idsすなわち発光輝度が異なってしまい、画面輝度の均一性(ユニフォーミティ)が得られない。
図4A(2)は、閾値補正を実行する一方、移動度補正を実行しない場合である。このとき画素回路Paと画素回路Pbで閾値電圧Vthの違いはキャンセルされる。しかしながら移動度μの相違はそのまま現れている。したがって信号電位Vinが高い領域(すなわち輝度が高い領域)で、移動度μの違いが顕著に現れ、同じ階調でも輝度が違ってしまう。具体的には、同じ階調(同じ信号電位Vin)で、移動度μの大きい画素回路Paの輝度(駆動電流Ids)は高く、移動度μの小さい画素回路Pbの輝度は低くなる。
図4A(3)は閾値補正および移動度補正ともに実行する場合である。閾値電圧Vthおよび移動度μの相違は完全に補正され、その結果、画素回路Paと画素回路PbのVin−Ids特性は一致する。したがって、全ての階調(信号電位Vin)で輝度(Ids)が同一レベルとなり、画面輝度の均一性(ユニフォーミティ)が顕著に改善される。
図4A(4)は、閾値補正および移動度補正ともに実行するものの、閾値電圧Vthの補正が不十分な場合である。たとえば、1回の閾値補正動作では駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthに相当する電圧を十分に保持容量120へ保持させることができない場合がその一例である。このときには、閾値電圧Vthの差が除去されないため、画素回路Paと画素回路Pbでは低階調の領域で輝度(駆動電流Ids)に差が出てしまう。よって、閾値電圧Vthの補正が不十分な場合は低階調で輝度のムラが現れ画質を損なうことになる。
<本実施形態の画素回路>
図2に示す比較例の画素回路Pにおける有機EL素子127の経時劣化による駆動電流変動を防ぐ回路(ブートストラップ回路)を搭載し、また駆動トランジスタ121の特性変動(閾値電圧ばらつきや移動度ばらつき)による駆動電流変動を防ぐ駆動方式を採用したのが図5に示す本実施形態の画素回路Pである。本実施形態の画素回路Pを画素アレイ部102に備える有機EL表示装置1を本実施形態の有機EL表示装置1と称する。
図2に示す比較例の画素回路Pにおける有機EL素子127の経時劣化による駆動電流変動を防ぐ回路(ブートストラップ回路)を搭載し、また駆動トランジスタ121の特性変動(閾値電圧ばらつきや移動度ばらつき)による駆動電流変動を防ぐ駆動方式を採用したのが図5に示す本実施形態の画素回路Pである。本実施形態の画素回路Pを画素アレイ部102に備える有機EL表示装置1を本実施形態の有機EL表示装置1と称する。
本実施形態の画素回路Pは、駆動トランジスタ121の他に走査用に1つのスイッチングトランジスタ(サンプリングトランジスタ125)を使用する2TR駆動の構成を採るとともに、各スイッチングトランジスタを制御する電源駆動パルスDSL および書込駆動パルスWSのオン/オフタイミングの設定により、有機EL素子127の経時劣化や駆動トランジスタ121の特性変動(たとえば閾値電圧や移動度などのばらつきや変動)による駆動電流Idsに与える影響を防ぐ点に特徴を有する。
また、2TR駆動の構成であり、素子数や配線数が少ないため、高精細化が可能であることに加えて、映像信号Vsig の劣化なくサンプリングできるため、良好な画質を得ることができる。さらに、詳細は後述するが、1行分の映像信号Vsig を同時に各列の映像信号線106HSに伝達する線順次駆動は元より、1行分の映像信号Vsig を順番に各列の映像信号線106HSに伝達するアナログ点順次方式も可能となり、応用機器範囲を広げることができる。
図2に示した比較例に対しての構成上の大きな違いは、保持容量120の接続態様を変形して、有機EL素子127の経時劣化による駆動電流変動を防ぐ回路として、駆動信号一定化回路の一例であるブートストラップ回路を構成する点にある。駆動トランジスタ121の特性変動(たとえば閾値電圧や移動度などのばらつきや変動)による駆動電流Idsに与える影響を抑制する方法としては、各トランジスタ121,125の駆動タイミングを工夫することで対処する。
具体的には、本実施形態の画素回路Pは、保持容量120、nチャネル型の駆動トランジスタ121、およびアクティブH(ハイ)の書込駆動パルスWSが供給されるnチャネル型のサンプリングトランジスタ125、電流が流れることで発光する電気光学素子(発光素子)の一例である有機EL素子127を有する。
駆動トランジスタ121のゲート端G(ノードND122)とソース端Sとの間に保持容量120が接続され、駆動トランジスタ121のソース端Sが直接に有機EL素子127のアノード端Aに接続されている。有機EL素子127のカソード端Kは基準電位としてのカソード電位Vcathとされる。このカソード電位Vcathは、図2に示した比較例と同様に基準電位を供給する全画素共通の接地配線Vcath(GND )に接続されている。
駆動トランジスタ121のドレイン端Dは、電源スキャナとして機能する駆動走査部105からの電源供給線105DSL に接続されている。電源供給線105DSL は、この電源供給線105DSL そのものが、駆動トランジスタ121に対しての電源供給能力を備える点に特徴を有する。
具体的には、駆動走査部105は、駆動トランジスタ121のドレイン端Dに対して、それぞれ電源電圧に相当する高電圧側の第1電位Vcc_Hと低電圧側の第2電位Vcc_Lとを切り替えて供給する。第2電位Vcc_Lとしては、映像信号線106HSにおける映像信号Vsig の基準電位Voより十分低い電位とする。
具体的には、駆動トランジスタ121のゲート・ソース間電圧Vgs(ゲート電位Vgとソース電位Vsの差)が駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthより大きくなるように、電源供給線105DSL の低電位側の第2電位Vcc_Lを設定する。なお、基準電位Voは、閾値補正動作に先立つ初期化動作に利用するとともに映像信号線106HSを予めプリチャージにしておくためにも利用する。
サンプリングトランジスタ125は、ゲート端Gが書込走査部104からの書込走査線104WSに接続され、ソース端Sが映像信号線106HSに接続され、ドレイン端Dが駆動トランジスタ121のゲート端G(ノードND122)に接続されている。そのゲート端Gには、書込走査部104からアクティブHの書込駆動パルスWSが供給される。サンプリングトランジスタ125は、ソース端Sとドレイン端Dとを逆転させた接続態様とすることもできる。
<本実施形態の画素回路の動作>
このような構成の本実施形態の画素回路Pにおいて、本実施形態の駆動タイミングとしては、先ず、サンプリングトランジスタ125は、書込走査線104WSから供給された書込駆動パルスWSに応じて導通し、映像信号線106HSから供給された映像信号Vsig をサンプリングして保持容量120に保持する。この点は、基本的には、図2に示した比較例の画素回路Pを駆動する場合と同じである。
このような構成の本実施形態の画素回路Pにおいて、本実施形態の駆動タイミングとしては、先ず、サンプリングトランジスタ125は、書込走査線104WSから供給された書込駆動パルスWSに応じて導通し、映像信号線106HSから供給された映像信号Vsig をサンプリングして保持容量120に保持する。この点は、基本的には、図2に示した比較例の画素回路Pを駆動する場合と同じである。
また、本実施形態の駆動タイミングは、映像信号Vsig の信号電位Vinの情報を保持容量120に書き込む際に、線順次駆動だけでなく、アナログ点順次での駆動も可能となっている。このアナログ点順次での駆動については、その詳細を後述することとし、先ずは、線順次駆動方式で説明を続ける。
駆動トランジスタ121は、第1電位(高電位側)にある電源供給線105DSL から電流の供給を受け保持容量120に保持された信号電位(映像信号Vsig の有効期間の電位に対応する電位)に応じて駆動電流Idsを有機EL素子127に流す。
垂直駆動部103は、電源供給線105DSL が第1電位にありかつ映像信号線106HSが映像信号Vsig の非有効期間である基準電位Voにある時間帯でサンプリングトランジスタ125を導通させる制御信号として書込駆動パルスWSを出力して、駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthに相当する電圧を保持容量120に保持しておく。この動作が閾値補正機能を実現する。この閾値補正機能により、画素回路Pごとにばらつく駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthの影響をキャンセルすることができる。
本実施形態の駆動タイミングとしては、垂直駆動部103は、映像信号Vsig の内の信号電位Vinのサンプリングに先行する複数の水平期間で閾値補正動作を繰り返し実行して確実に駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthに相当する電圧を保持容量120に保持する。
このように、本実施形態の画素回路Pにおいて、閾値補正動作を複数回実行することで、十分に長い書込み時間を確保する。こうすることで、駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthに相当する電圧を確実に保持容量120に予め保持することができる。
この保持された閾値電圧Vthに相当する電圧は駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthのキャンセルに用いられる。したがって、画素回路Pごとに駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthがばらついていても、画素回路Pごとに完全にキャンセルされるため、画像のユニフォーミティすなわち表示装置の画面全体に亘る発光輝度の均一性が高まる。特に信号電位が低階調のときに現れがちな輝度ムラを防ぐことができる。
好ましくは、垂直駆動部103は、閾値補正動作に先立って、電源供給線105DSL が第2電位にありかつ映像信号線106HSが映像信号Vsig の非有効期間である基準電位Voにある時間帯で、書込駆動パルスWSをアクティブ(本例ではHレベル)にしてサンプリングトランジスタ125を導通させ、その後に書込駆動パルスWSをアクティブHにしたままで電源供給線105DSL を第1電位に設定する。
こうすることで、駆動トランジスタ121のゲート端Gを基準電位Voにセットしかつソース端Sを第2電位にセットしてから閾値補正動作を開始する。このようなゲート電位およびソース電位のリセット動作(初期化動作)により、後続する閾値補正動作を確実に実行することが可能になる。
また、本実施形態の画素回路Pにおいては、閾値補正機能に加えて、移動度補正機能を備えている。すなわち、垂直駆動部103は、映像信号線106HSが映像信号Vsig の有効期間である信号電位Vinにある時間帯にサンプリングトランジスタ125を導通状態にするため、書込走査線104WSに供給する書込駆動パルスWSを、上述の時間帯より短い期間だけアクティブ(本例ではHレベル)にする。この書込駆動パルスWSのアクティブ期間(サンプリング期間でもあり移動度補正期間でもある)を適切に設定することで、保持容量120に信号電位Vsig を保持する際、同時に駆動トランジスタ121の移動度μに対する補正を信号電位Vsig に加える。
特に、本実施形態の駆動タイミングでは、電源供給線105DSL が高電位側である第1電位にあり、かつ、映像信号Vsig が有効期間にある時間帯内で書込駆動パルスWSをアクティブにしている。つまり、その結果、移動度補正時間(サンプリング期間も)は、映像信号線106HSの電位が、映像信号Vsig の有効期間の電位(信号線電位)にある時間幅と書込駆動パルスWSのアクティブ期間の両者が重なった範囲で決まる。特に、本実施形態では、映像信号線106HSが信号電位にある時間幅の中に入るように書込駆動パルスWSのアクティブ期間幅を細めに決めているため、結果的に移動度補正時間は書込駆動パルスWSで決まる。
正確には、移動度補正時間(サンプリング期間も)は、書込駆動パルスWS立ち上がってサンプリングトランジスタ125がオンしてから、同じく書込駆動パルスWSが立ち下がってサンプリングトランジスタ125がオフするまでの時間となる。
ここで、画面の左右方向について考察した場合、詳細説明図は割愛するが、1行内の全ての画素回路Pに対して書込駆動パルスWSは書込走査部104から共通に供給されるので、書込駆動パルスWSの波形が配線容量や配線抵抗の影響で、書込走査部104から遠い画素回路P(遠側画素と称する)の方が書込走査部104から近い画素回路P(近側画素と称する)よりも、その波形鈍りが大きくなってしまう。これに対して、映像信号線電位については、遠側画素および近側画素ともに、信号源である水平駆動部106からの距離が同じであるので、波形に差がない。
よって、書込駆動パルスWSの波形が大きく鈍って劣化する遠側画素では、近側画素に比べてサンプリングトランジスタ125のオンタイミングが後方にずれるが、オフタイミングも後方にシフトする。したがって、両者の差で決まる移動度補正時間は、結局近側画素の移動度補正時間とあまり変わらないことになる。
また、サンプリングトランジスタ125によって最終的に保持容量120にサンプリングされる信号電位(サンプリング電位)は、ちょうどサンプリングトランジスタ125がオフになったときの映像信号線電位で与えられる。近側画素および遠側画素ともにサンプリング電位は信号電位Vinとなり差は生じない。
このように、本実施形態の駆動タイミングでは、遠側画素と近側画素でサンプリングされる映像信号電位は殆ど差はない。さらに移動度補正時間についても、遠側画素と近側画素とでは殆ど差は無視できる程度である。これにより、本実施形態の有機EL表示装置1は、画面の左右で輝度差が現れることがなく、シェーディングは抑制され良好な画質の表示装置を実現できる。
また、画面の上下方向について考察した場合、書込駆動パルスWSは、画面の上側の画素回路P(上側画素と称する)と画面の下側の画素回路P(下側画素と称する)とで同じ位置をとっているため、書込駆動パルスWSの波形(走査線電位波形)には差はない。一方、1列内の全ての画素回路Pに対して映像信号Vsig は水平駆動部106から映像信号線106HSを介して共通に供給されるので、配線容量や配線抵抗の影響で、水平駆動部106から遠い遠側画素の方が水平駆動部106から近い近側画素よりも、映像信号電圧の遅延量が大きくなってしまう。
しかしながら、映像信号線106HSに現れる信号電位波形が遅延しても、映像信号線106HSが信号電位(映像信号Vsig の有効期間の電位)にある時間幅に書込駆動パルスWSが入っている限り、サンプリング電位や移動度補正時間に殆ど差は生じない。その結果、画面下側と上側で、サンプリングされる映像信号電位はほぼ等しくなるし、移動度補正時間もほぼ等しくなる。これにより、画面の上側と下側との間の輝度差は抑制され、良好な画質の表示装置を実現できる。
また、本実施形態の画素回路Pにおいては、ブートストラップ機能も備えている。すなわち、書込走査部104は、保持容量120に映像信号Vsig の信号電位Vinが保持された段階で書込走査線104WSに対する書込駆動パルスWSの印加を解除し(すなわちインアクティブL(ロー)にして)、サンプリングトランジスタ125を非導通状態にして駆動トランジスタ121のゲート端Gを映像信号線106HSから電気的に切り離す。
駆動トランジスタ121のゲート端Gとソース端Sとの間には保持容量120が接続されており、その保持容量120による効果によって、駆動トランジスタ121のソース電位Vsの変動にゲート電位Vgが連動するようになり、ゲート・ソース間電圧Vgsを一定に維持することができる。
<タイミングチャート:線順次方式>
図6は、図5に示した本実施形態の画素回路Pに関する本実施形態の駆動タイミングの一例として、線順次方式で信号電位Vinの情報を保持容量120に書き込む際の動作を説明するタイミングチャートである。また、図6B〜図6Lは、図6に示したタイミングチャートの各期間における等価回路と動作状態を説明する図ある。
図6は、図5に示した本実施形態の画素回路Pに関する本実施形態の駆動タイミングの一例として、線順次方式で信号電位Vinの情報を保持容量120に書き込む際の動作を説明するタイミングチャートである。また、図6B〜図6Lは、図6に示したタイミングチャートの各期間における等価回路と動作状態を説明する図ある。
図6においては、時間軸を共通にして、書込走査線104WSの電位変化、電源供給線105DSL の電位変化、および映像信号線106HSの電位変化を表してある。また、これらの電位変化と並行に、1行分(図では1行目)について駆動トランジスタ121のゲート電位Vgおよびソース電位Vsの変化も表してある。
基本的には、書込走査線104WSや電源供給線105DSL の1行ごとに、1水平走査期間だけ遅れて同じような駆動を行なう。図6における各タイミングや信号は、処理対象行を問わず、第1行目のタイミングや信号と同じタイミングや信号で示す。そして、説明中において区別が必要とされるときには、そのタイミングや信号に、処理対象行を“_ ”付きの参照子で示すことで区別する。
また、本実施形態の駆動タイミングでは、映像信号Vsig が非有効期間である基準電位Voにある期間を1水平期間の前半部とし、有効期間である信号電位Vinにある期間を1水平期間の後半部とする。また、映像信号Vsig の有効期間と非有効期間を合わせた1水平期間ごとに、閾値補正動作を3回に亘って繰り返すようにする。その各回の映像信号Vsig の有効期間と非有効期間の切替タイミング(t13V,t15V)、および書込駆動パルスWSのアクティブとインアクティブの切替タイミング(t13W,t15W)については、そのタイミングに、各回を“_ ”なしの参照子で示すことで区別する。
なお、本実施形態では、1水平期間を処理サイクルとして、閾値補正動作を3回に亘って繰り返すようにしているが、この繰り返し動作は必須ではなく、1水平期間を処理サイクルとして、1回のみの閾値補正動作を実行するようにしてもよい。
なお、1水平期間が閾値補正動作の処理サイクルとなるのは、行ごとに、サンプリングトランジスタ125が信号電位Vinの情報を保持容量120にサンプリングする前に、閾値補正動作に先立って、電源供給線105DSL の電位を第2電位Vcc_Lにセットし、また駆動トランジスタ121のゲートを基準電位Vinにセットし、さらにソース電位を第2電位Vcc_Lにセットする初期化動作を経てから、電源供給線105DSL の電位が第1電位Vcc_Hにある状態でかつ映像信号線106HSが基準電位Voにある時間帯でサンプリングトランジスタ125を導通させて駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthに対応する電圧を保持容量120に保持させようとする閾値補正動作を行なうからである。
必然的に、閾値補正期間は、1水平期間よりも短くなってしまう。したがって、保持容量120の容量Csや第2電位Vcc_Lの大きさ関係やその他の要因で、この短い1回分の閾値補正動作期間では、閾値電圧Vthに対応する正確な電圧を保持容量120に保持仕切れないケースも起こり得る。本実施形態において、閾値補正動作を複数回実行するのは、この対処のためである。すなわち、信号電位Vinの保持容量120へのサンプリング(信号書込み)に先行する複数の水平周期で、閾値補正動作を繰り返し実行することで、確実に駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthに相当する電圧を保持容量120に保持させるのである。
ある行(ここでは第1行目とする)について、タイミングt11以前の前フィールドの発光期間Bでは、書込駆動パルスWSがインアクティブLでありサンプリングトランジスタ125が非導通状態である一方、電源駆動パルスDSL は高電位の電源電圧側である第1電位Vcc_Hにある。
したがって、図6Bに示すように、映像信号線106HSの電位に関わらず、前フィールドの動作によって保持容量120に保持されている電圧状態(駆動トランジスタ121のゲート・ソース間電圧Vgs)に応じて有機EL素子127に駆動トランジスタ121から駆動電流Idsが供給され、全画素共通の接地配線Vcath(GND )に流れ込むことで、有機EL素子127が発光状態にある。
この後、線順次走査の新しいフィールドに入って、先ず、駆動走査部105は、書込駆動パルスWSがインアクティブLにある状態で、1行目の電源供給線105DSL_1 に与える電源駆動パルスDSL_1 を高低電位側の第1電位Vcc_Hから低電位側の第2電位Vcc_Lに切り替える(t11_1:図6Cを参照)。
このタイミング(t11_1)は、図6に示す態様では、映像信号Vsig が有効期間の信号電位Vinにある期間内としている。たとえば、1行目については、タイミングt15V0〜t13V1の範囲内である。ただし、このことは必須ではなく、映像信号Vsig が非効期間の基準電位Voにあるときにしてもよい。1行目については、タイミングt13V0〜t15V0の範囲内とすればよい。
次に、書込走査部104は、電源供給線105DSL_1 が第2電位Vcc_Lにある状態のままで、書込駆動パルスWSをアクティブHに切り替える(t13W1)。このタイミング(t13W1)は、直前の水平期間における映像信号Vsig が非有効期間である基準電位Voから有効期間の信号電位Vinに切り替わり(t15V0)、その後に、当該水平期間における映像信号Vsig の有効期間の信号電位Vinから非有効期間である基準電位Voに切り替わるタイミング(t13V1)と同じかそれよりも少し遅れたタイミングにする。この後に書込駆動パルスWSをインアクティブLに切り替えるタイミング(t15W1)は、映像信号Vsig が非有効期間である基準電位Voから有効期間の信号電位Vinに切り替わるタイミング(t15V1)と同じかそれよりも少し前のタイミングにする。
つまり、好ましくは、書込駆動パルスWSをアクティブHにする期間(t13W〜t15W)は、映像信号Vsig が非有効期間である基準電位Voにある時間帯(t13V〜t15V)内とする。これは、電源供給線105DSL が第1電位Vcc_Hにある状態のときで映像信号Vsig が信号電位Vinにあるときに書込駆動パルスWSをアクティブHにすると信号電位Vinの保持容量120へのサンプリング動作(信号電位の書込み動作)がなされてしまい、閾値補正動作としては不都合が生じるからである。
タイミングt11_1〜t13W1(放電期間Cと称する)では、電源供給線105DSL の電位は第2電位Vcc_Lまで放電され、さらに駆動トランジスタ121のソース電位Vsは第2電位Vcc_Lに近い電位まで遷移する。さらに、駆動トランジスタ121のゲート端Gとソース端Sとの間には保持容量120が接続されており、その保持容量120による効果によって、駆動トランジスタ121のソース電位Vsの変動にゲート電位Vgが連動する。
電源供給線105DSL の配線容量が大きい場合は比較的早いタイミングで電源供給線105DSL を高電位Vcc_Hから低電位Vcc_Lに切り替えるとよい。この放電期間C(t11_1〜t13W1)を十分に確保することで、配線容量やその他の画素寄生容量の影響を受けないようにしておく。
電源駆動パルスDSL を低電位側の第2電位Vcc_Lにしたままで、書込駆動パルスWSをアクティブHに切り替えると(t13W1)、図6Dに示すように、サンプリングトランジスタ125が導通状態になる。
このとき、映像信号線106HSは基準電位Voにある。したがって、駆動トランジスタ121のゲート電位Vgは導通したサンプリングトランジスタ125を通じて映像信号線106HSの基準電位Voとなる。これと同時に、駆動トランジスタ121がオンすることで、駆動トランジスタ121のソース電位Vsは即座に低電位側の第2電位Vcc_Lに固定される。
つまり、電源供給線105DSL の電位が高電位側の第1電位Vcc_Hから映像信号線106HSの基準電位Voより十分低い第2電位Vcc_Lにあることで、駆動トランジスタ121のソース電位Vsが映像信号線106HSの基準電位Voより十分低い第2電位Vcc_Lに初期化(リセット)される。このようにして、駆動トランジスタ121のゲート電位Vgおよびソース電位Vsを初期化することで、閾値補正動作の準備が完了する。次に電源駆動パルスDSL を高電位側の第1電位Vcc_Hにするまでの期間(t13W1〜t14_1)が、初期化期間Dとなる。なお、放電期間Cと初期化期間Dとを合わせて、駆動トランジスタ121のゲート電位Vgとソース電位Vsを初期化する閾値補正準備期間とも称する。
次に、書込駆動パルスWSをアクティブHにしたままで、電源供給線105DSL に与える電源駆動パルスDSL を第1電位Vcc_Hに切り替える(t14_1)。駆動走査部105は、それ以降は、次のフレーム(あるいはフィールド)の処理まで、電源供給線105DSL の電位を第1電位Vcc_Hに保持しておく。
これにより、ドレイン電流が保持容量120に流れ込み、駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthを補正(キャンセル)する第1回目の閾値補正期間(第1閾値補正期間Eと称する)に入る。この第1閾値補正期間Eは、書込駆動パルスWSがインアクティブLにされるタイミング(t15W1)まで継続する。
タイミング(t14_1)以降の第1閾値補正期間Eでは、図6Eに示すように、電源供給線105DSL の電位が低電位側の第2電位Vcc_Lから高電位側の第1電位Vcc_Hに遷移することで、駆動トランジスタ121のソース電位Vsが上昇を開始する。
すなわち、駆動トランジスタ121のゲート端Gは映像信号Vsig の基準電位Voに保持されており、駆動トランジスタ121のソース端Sの電位Vsが上昇して駆動トランジスタ121がカットオフするまでドレイン電流が流れようとする。カットオフすると駆動トランジスタ121のソース電位Vsは“Vo−Vth”となる。
すなわち、有機EL素子127の等価回路はダイオードと寄生容量Celの並列回路で表されるため、“Vel≦Vcath+VthEL”である限り、つまり、有機EL素子127のリーク電流が駆動トランジスタ121に流れる電流よりもかなり小さい限り、駆動トランジスタ121の電流は保持容量120と寄生容量Celを充電するために使われる。
この結果、駆動トランジスタ121を流れるドレイン電流の電流路が遮断されると、有機EL素子127のアノード端Aの電圧VelつまりノードND121の電位は、時間とともに上昇してゆく。そして、ノードND121の電位(ソース電位Vs)とノードND122の電圧(ゲート電位Vg)との電位差がちょうど閾値電圧Vthとなったところで駆動トランジスタ121はオン状態からオフ状態となり、ドレイン電流は流れなくなり、閾値補正期間が終了する。つまり、一定時間経過後、駆動トランジスタ121のゲート・ソース間電圧Vgsは閾値電圧Vthという値をとる。
ここで、実際には、閾値電圧Vthに相当する電圧が、駆動トランジスタ121のゲート端Gとソース端Sとの間に接続された保持容量120に書き込まれることになる。しかしながら、第1閾値補正期間Eは、書込駆動パルスWSをアクティブHにしたタイミング(t13W1)(詳しくはその後に電源駆動パルスDSL を第1電位Vcc_Hに戻した時点t14)からインアクティブLに戻すタイミング(t15W1)までであり、この期間が十分に確保されていないときには、それ以前に終了してしまうこととなる。
具体的には、ゲート・ソース間電圧VgsがVx1(>Vth)になったとき、つまり、駆動トランジスタ121のソース電位Vsが低電位側の第2電位Vcc_Lから“Vo−Vx1”になったときに終わってしまう。このため、第1閾値補正期間Eが完了した時点(t15W1)では、Vx1が保持容量120に書き込まれる。
次に、駆動走査部105は、1水平期間の後半部で、書込駆動パルスWSをインアクティブLに切り替え(t15W1)、さらに水平駆動部106は、映像信号線106HSの電位を基準電位Voから信号電位Vinに切り替える(t15V1)。これにより、図6Fに示すように、映像信号線106HSが信号電位Vinに変化する一方、書込走査線104WSの電位(書込駆動パルスWS)はローレベルになる。
このときには、サンプリングトランジスタ125は非導通(オフ)状態にあり、それ以前に保持容量120に保持されたVx1に応じたドレイン電流が有機EL素子127に流れることで、ソース電位Vsが僅かに上昇する。この上昇分をVa1とすると、ソース電位Vsは“Vo−Vx1+Va1”となる。さらに、駆動トランジスタ121のゲート端Gとソース端Sとの間には保持容量120が接続されており、その保持容量120による効果によって、駆動トランジスタ121のソース電位Vsの変動にゲート電位Vgが連動することで、ゲート電位Vgが“Vo+Va1”となる。
第1閾値補正期間E後の、水平駆動部106が映像信号線106HSの電位を信号電位Vinから基準電位Voに切り替え(t13V2)、駆動走査部105が書込駆動パルスWSをアクティブHに切り替える(t13W2)までの期間(他行書込み期間と称する)Fは、他の行の画素に対する信号電位Vinのサンプリング期間となり、この処理対象行のサンプリングトランジスタ125はオフ状態にする必要がある。これで、1回目の1水平期間の処理が完結する。
次の1水平周期(1H)の前半になると、水平駆動部106が映像信号線106HSの電位を信号電位Vinから基準電位Voに切り替え(t13V2)、駆動走査部105が書込駆動パルスWSをアクティブHに切り替える(t13W2)。これにより、ドレイン電流が保持容量120に流れ込み、駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthを補正(キャンセル)する第2回目の閾値補正期間(第2閾値補正期間Gと称する)に入る。この第2閾値補正期間Gは、書込駆動パルスWSがインアクティブLにされるタイミング(t15W2)まで継続する。
第2閾値補正期間Gでは、第1閾値補正期間Eと同様の動作をする。具体的には、図6Gに示すように、駆動トランジスタ121のゲート端Gは映像信号Vsig の基準電位Voに保持されることとなり、ゲート電位が直前の“Vg=基準電位Vo+Va1”から基準電位Voに瞬時に切り替わる。駆動トランジスタ121のゲート端Gとソース端Sとの間には保持容量120が接続されており、その保持容量120による効果によって、駆動トランジスタ121のゲート電位Vgの変動にソース電位Vsが連動することで、ソース電位Vsは、直前の“Vo−Vx1+Va1”からVa1だけ低下するので、“Vo−Vx1”となる。
この後、駆動トランジスタ121のソース端Sの電位Vsが上昇して駆動トランジスタ121がカットオフするまでドレイン電流が流れようとする。カットオフすると駆動トランジスタ121のソース電位Vsは“Vo−Vth”となる。
しかしながら、第2閾値補正期間Gは、書込駆動パルスWSをアクティブHにしたタイミング(t13W2)からインアクティブLに戻すタイミング(t15W2)までであり、この期間が十分に確保されていないときには、それ以前に終了してしまうこととなる。この点は、第1閾値補正期間Eと同じであり、ゲート・ソース間電圧VgsがVx2(<Vx1、かつ>Vth)になったとき、つまり、駆動トランジスタ121のソース電位Vsが“Vo−Vx1”から“Vo−Vx2”になったときに終わってしまう。このため、第2閾値補正期間Gが完了した時点(t15W2)では、Vx2が保持容量120に書き込まれる。
次に、駆動走査部105は、1水平期間の後半部で、他の行の画素に対する信号電位のサンプリングを行なうため、書込駆動パルスWSをインアクティブLに切り替え(t15W2)、さらに水平駆動部106は、映像信号線106HSの電位を基準電位Voから信号電位Vinに切り替える(t15V2)。これにより、図6Hに示すように、映像信号線106HSが信号電位Vinに変化する一方、書込走査線104WSの電位(書込駆動パルスWS)はローレベルになる。
このときには、サンプリングトランジスタ125は非導通(オフ)状態にあり、それ以前に保持容量120に保持されたVx2に応じたドレイン電流が有機EL素子127に流れることで、ソース電位Vsが僅かに上昇する。この上昇分をVa2とすると、ソース電位Vsは“Vo−Vx2+Va2”となる。さらに、駆動トランジスタ121のゲート端Gとソース端Sとの間には保持容量120が接続されており、その保持容量120による効果によって、駆動トランジスタ121のソース電位Vsの変動にゲート電位Vgが連動することで、ゲート電位Vgが“Vo+Va2”となる。
第2閾値補正期間G後の、水平駆動部106が映像信号線106HSの電位を信号電位Vinから基準電位Voに切り替え(t13V3)、駆動走査部105が書込駆動パルスWSをアクティブHに切り替える(t13W3)までの期間(他行書込み期間と称する)Hは、他の行の画素に対する信号電位Vinのサンプリング期間となり、この処理対象行のサンプリングトランジスタ125はオフ状態にする必要がある。これで、2回目の1水平期間の処理が完結する。
さらに、次の1水平周期(1H)の前半になると、水平駆動部106が映像信号線106HSの電位を信号電位Vinから基準電位Voに切り替え(t13V3)、駆動走査部105が書込駆動パルスWSをアクティブHに切り替える(t13W3)。これにより、ドレイン電流が保持容量120に流れ込み、駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthを補正(キャンセル)する第3回目の閾値補正期間(第3閾値補正期間Iと称する)に入る。この第3閾値補正期間Iは、書込駆動パルスWSがインアクティブLにされるタイミング(t15W3)まで継続する。
この第3閾値補正期間Iでは、第1閾値補正期間Eや第2閾値補正期間Gと同様の動作をする。具体的には、図6Iに示すように、駆動トランジスタ121のゲート端Gは映像信号Vsig の基準電位Voに保持されることとなり、ゲート電位が直前の“Vg=基準電位Vo+Va2”から基準電位Voに瞬時に切り替わる。駆動トランジスタ121のゲート端Gとソース端Sとの間には保持容量120が接続されており、その保持容量120による効果によって、駆動トランジスタ121のゲート電位Vgの変動にソース電位Vsが連動することで、ソース電位Vsは、直前の“Vo−Vx2+Va2”からVa2だけ低下するので、“Vo−Vx2”となる。
この後、駆動トランジスタ121のソース端Sの電位Vsが上昇して駆動トランジスタ121がカットオフするまでドレイン電流が流れようとする。ゲート・ソース間電圧Vgsがちょうど閾値電圧Vthとなったところでドレイン電流がカットオフする。カットオフすると駆動トランジスタ121のソース電位Vsは“Vo−Vth”となる。
つまり、複数回(本例では3回)に亘る閾値補正期間での処理によって、駆動トランジスタ121のゲート・ソース間電圧Vgsは閾値電圧Vthという値をとる。ここで、実際には、閾値電圧Vthに相当する電圧が、駆動トランジスタ121のゲート端Gとソース端Sとの間に接続された保持容量120に書き込まれることになる。
なお、3回に亘る閾値補正期間E,G,Iでは、何れもドレイン電流が専ら保持容量120側(Cs<<Cel時)に流れ、有機EL素子127側には流れないようにするため、有機EL素子127がカットオフとなるように共通接地配線cathの電位Vcathを設定しておく。
この後、水平駆動部106により映像信号線106HSに映像信号Vsig の信号電位Vinを実際に供給して、書込駆動パルスWSをアクティブHにする期間を、保持容量120への信号電位Vinの書込み期間(サンプリング期間とも称する)とする。この信号電位Vinは駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthに足し込む形で保持される。
この結果、駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthの変動は常にキャンセルされる形となるので、閾値補正を行なっていることになる。この閾値補正によって、保持容量120に保持されるゲート・ソース間電圧Vgsは、“Vsig +Vth”=“Vin+Vth”となる。また、同時に、このサンプリング期間で移動度補正を実行する。すなわち、本実施形態の駆動タイミングにおいて、サンプリング期間は移動度補正期間を兼ねることとなる。
具体的には、先ず、書込駆動パルスWSをインアクティブLに切り替え(t15W3)、さらに水平駆動部106は、映像信号線106HSの電位を基準電位Voから信号電位Vinに切り替える(t15V3)ことで、最後(本例では3回目)の閾値補正期間を完了させる。こうすることで、図6Jに示すように、サンプリングトランジスタ125が非導通(オフ)状態とされ、次のサンプリング動作および移動度補正動作の準備が完了する。次に書込駆動パルスWSをアクティブHにするタイミング(t16_1)まで期間を書込み&移動度補正準備期間Jと称する。
次に、電源供給線105DSL の電位を第1電位Vcc_Hにし、かつ、映像信号線106HSの電位を信号電位Vinに保持したままで、書込走査部104は、書込駆動パルスWSをアクティブHに切り替え(t16_1)、水平駆動部106が映像信号線106HSの電位を信号電位Vinから基準電位Voに切り替えるタイミング(t18_1)までの間での適当なタイミングで、つまり、映像信号線106HSが信号電位Vinにある時間帯での適当なとき、インアクティブLに切り替える(t17_1)。この書込駆動パルスWSがアクティブHにある期間(t16_1〜t17_1)を、サンプリング期間&移動度補正期間Kと称する。
これにより、図6Kに示すように、サンプリングトランジスタ125が導通(オン)状態となり、駆動トランジスタ121のゲート電位Vgは信号電位Vinとなる。したがって、サンプリング期間&移動度補正期間Kでは、駆動トランジスタ121のゲート端Gが映像信号Vsig の信号電位Vinに固定された状態で、駆動トランジスタ121に駆動電流Idsが流れる。
ここで、有機EL素子127の閾値電圧をVthELとしたとき、“Vo−Vth<VthEL”と設定しておくことで、有機EL素子127は、逆バイアス状態におかれ、カットオフ状態(ハイインピーダンス状態)にあるため、発光することはなく、また、ダイオード特性ではなく単純な容量特性を示すようになる。よって駆動トランジスタ121に流れるドレイン電流(駆動電流Ids)は保持容量120の容量値Csと有機EL素子127の寄生容量(等価容量)Celの容量値Celの両者を結合した容量“C=Cs+Cel”に書き込まれていく。これにより、駆動トランジスタ121のドレイン電流は有機EL素子127の寄生容量Celに流れ込み充電を開始する。その結果、駆動トランジスタ121のソース電位Vsは上昇していく。
図6のタイミングチャートでは、この上昇分をΔVで表してある。この上昇分、すなわち移動度補正パラメータである負帰還量ΔVは、閾値補正によって保持容量120に保持されるゲート・ソース間電圧“Vgs=Vin+Vth”から差し引かれることになり、“Vgs=Vin−ΔV+Vth”となるので、負帰還をかけたことになる。このとき、駆動トランジスタ121のソース電位Vsは、ゲート電位Vg(=Vin)から保持容量に保持される電圧“Vgs=Vin−ΔV+Vth”を差し引いた値“−Vth+ΔV”となる。
このようにして、本実施形態の駆動タイミングでは、サンプリング期間&移動度補正期間K(t16〜t17)において、映像信号Vsig における信号電位Vinのサンプリングと移動度μを補正する負帰還量(移動度補正パラメータ)ΔVの調整が行なわれる。書込走査部104は、サンプリング期間&移動度補正期間Kの時間幅を調整可能であり、これにより保持容量120に対する駆動電流Idsの負帰還量を最適化することができる。
ここで「負帰還量を最適化する」とは、映像信号電位の黒レベルから白レベルまでの範囲で、どのレベルにおいても適切に移動度補正を行なうことができるようにすることを意味する。ゲート・ソース間電圧Vgsにかける負帰還量は、ドレイン電流Idsの取り出し時間すなわちサンプリング期間&移動度補正期間Kに依存しており、この期間を長くとるほど、負帰還量が大きくなる。負帰還量ΔVはΔV=Ids・Cel/tである。
この式から明らかなように、駆動トランジスタ121のドレイン・ソース間電流である駆動電流Idsが大きいほど、負帰還量ΔVは大きくなる。逆に、駆動トランジスタ121の駆動電流Idsが小さいとき、負帰還量ΔVは小さくなる。このように、負帰還量ΔVは駆動電流Idsに応じて決まる。
また、信号電位Vinが大きいほど駆動電流Idsは大きくなり、負帰還量ΔVの絶対値も大きくなる。したがって、発光輝度レベルに応じた移動度補正を実現できる。その際、サンプリング期間&移動度補正期間Kは必ずしも一定である必要はなく、逆に駆動電流Idsに応じて調整することが好ましい場合がある。たとえば、駆動電流Idsが大きい場合、移動度補正期間tは短めにし、逆に駆動電流Idsが小さくなると、サンプリング期間&移動度補正期間Kは長めに設定するのがよい。
また、負帰還量ΔVは、Ids・Cel/tであり、画素回路Pごとに移動度μのばらつきに起因して駆動電流Idsがばらつく場合でも、それぞれに応じた負帰還量ΔVとなるので、画素回路Pごとの移動度μのばらつきを補正することができる。つまり、信号電位Vinを一定とした場合、駆動トランジスタ121の移動度μが大きいほど負帰還量ΔVの絶対値が大きくなる。換言すると、移動度μが大きいほど負帰還量ΔVが大きくなるので、画素回路Pごとの移動度μのばらつきを取り除くことができる。
このようにして、本実施形態の駆動タイミングでは、サンプリング期間&移動度補正期間Kにて、信号電位Vinのサンプリングと移動度μのばらつきを補正するための負帰還量ΔVの調整が同時に行なわれる。もちろん、負帰還量ΔVはサンプリング期間&移動度補正期間Kの時間幅を調整することで最適化可能である。
次に、書込走査部104は、映像信号線106HSの電位が信号電位Vinにある状態で、書込駆動パルスWSをインアクティブLに切り替える(t17_1)。これにより、図6Lに示すように、サンプリングトランジスタ125が非導通(オフ)状態となり発光期間Lに進む。水平駆動部106は、その後の適当な時点で映像信号線106HSへの映像信号Vsig の信号電位Vinの供給を停止して基準電位Voに戻す(t18_1)。この後、次のフレーム(もしくはフィールド)に移って、再び、閾値補正準備動作、閾値補正動作、移動度補正動作、および発光動作が繰り返される。
この結果、駆動トランジスタ121のゲート端Gは映像信号線106HSから切り離される。駆動トランジスタ121のゲート端Gへの信号電位Vinの印加が解除されるので、駆動トランジスタ121のゲート電位Vgは上昇可能となる。
このとき、駆動トランジスタ121に流れる駆動電流Idsは有機EL素子127に流れ、有機EL素子127のアノード電位は駆動電流Idsに応じて上昇する。この上昇分をVelとする。やがて、ソース電位Vsの上昇に伴い、有機EL素子127の逆バイアス状態は解消されるので、駆動電流Idsの流入により有機EL素子127は実際に発光を開始する。このときの有機EL素子127のアノード電位の上昇(Vel)は、駆動トランジスタ121のソース電位Vsの上昇に他ならず、駆動トランジスタ121のソース電位Vsは、“−Vth+ΔV+Vel”となる。
駆動電流Ids対ゲート電圧Vgsの関係は、先のトランジスタ特性を表した式(1)のVgsに“Vin−ΔV+Vth”を代入することで、式(2)のように表すことができる。式(2)において、k=(1/2)(W/L)Coxである。
この式(2)から、閾値電圧Vthの項がキャンセルされており、有機EL素子127に供給される駆動電流Idsは駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthに依存しないことが分かる。基本的に駆動電流Idsは映像信号Vsig の信号電位Vinによって決まる。換言すると、有機EL素子127は信号電位Vinに応じた輝度で発光することになる。
その際、信号電位Vinは帰還量ΔVで補正されている。この補正量ΔVはちょうど式(2)の係数部に位置する移動度μの効果を打ち消すように働く。したがって、駆動電流Idsは実質的に信号電位Vinのみに依存することになる。駆動電流Idsは閾値電圧Vthに依存しないので、閾値電圧Vthが製造プロセスにより変動しても、ドレイン・ソース間の駆動電流Idsは変動せず、有機EL素子127の発光輝度も変動しない。
また、駆動トランジスタ121のゲート端Gとソース端Sとの間には保持容量120が接続されており、その保持容量120による効果により、発光期間の最初でブートストラップ動作が行なわれ、駆動トランジスタ121のゲート・ソース間電圧“Vgs=Vin−ΔV+Vth”を一定に維持したまま、駆動トランジスタ121のゲート電位Vgおよびソース電位Vsが上昇する。駆動トランジスタ121のソース電位Vsが“−Vth+ΔV+Vel”となることで、ゲート電位Vgは“Vin+Vel”となる。
このとき、駆動トランジスタ121のゲート・ソース間電圧Vgsは一定であるので、駆動トランジスタ121は、一定電流(駆動電流Ids)を有機EL素子127に流す。その結果、電圧降下が生じ、有機EL素子127のアノード端Aの電位Vel(=ノードND121の電位)は、有機EL素子127に飽和状態での駆動電流Idsという電流が流れ得る電圧まで上昇する。
ここで、有機EL素子127は、発光時間が長くなるとそのI−V特性が変化してしまう。そのため、時間の経過とともに、ノードND121の電位も変化する。しかしながら、このような有機EL素子127の経時劣化によりそのアノード電位が変動しても、保持容量120に保持されたゲート・ソース間電圧Vgsは常に“Vin−ΔV+Vth”で一定に維持される。
駆動トランジスタ121が定電流源として動作することから、有機EL素子127のI−V特性が経時変化し、これに伴って駆動トランジスタ121のソース電位Vsが変化したとしても、保持容量120によって駆動トランジスタ121のゲート・ソース間電位Vgsが一定(≒Vin−ΔV+Vth)に保たれているため、有機EL素子127に流れる電流は変わらず、したがって有機EL素子127の発光輝度も一定に保たれる。
このような、有機EL素子127の特性変動に拘らず、駆動トランジスタ121のゲート・ソース間電圧を一定に維持し輝度を一定に維持する補正のための動作(保持容量120の効果による動作)をブートストラップ動作と呼ぶ。このブートストラップ動作により、有機EL素子127のI−V特性が経時的に変化しても、それに伴う輝度劣化のない画像表示が可能になる。
つまり、本実施形態の画素回路Pとそれを駆動する本実施形態の駆動タイミングでは、電気光学素子の一例である有機EL素子127の電流−電圧特性の変化を補正して駆動電流を一定に維持する駆動信号一定化回路の一例であるブートストラップ回路が構成され、ブートストラップ動作が機能するようになっているのである。よって、有機EL素子127のI−V特性が劣化しても一定電流Idsが常に流れ続けるため、有機EL素子127は画素信号Vsig に応じた輝度で発光を続けることになり輝度が変化することはない。
また、本実施形態の画素回路Pとそれを駆動する本実施形態の駆動タイミングでは、駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthを補正して駆動電流を一定に維持する駆動信号一定化回路の一例である閾値補正回路が構成され閾値補正動作が機能するようになっている。駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthを反映させたゲート・ソース間電位Vgsとして、当該閾値電圧Vthのばらつきの影響を受けない一定電流Idsを流すことができる。
特に、本実施形態の駆動タイミングでは、1回の閾値補正動作の処理サイクルを1水平期間とし、複数回に亘って閾値補正動作を繰り返すようにしており、確実に閾値電圧Vthを保持容量120に保持させるようにしている。このため、閾値電圧Vthの画素間差が確実に除去され、階調に拘らず閾値電圧Vthのばらつきに起因する輝度ムラを抑制できる。
これに対して、閾値補正動作を1回にするなど閾値電圧Vthの補正が不十分な場合は、つまり閾値電圧Vthが保持容量120に保持されていない場合には、異なる画素回路Pの間で、低階調の領域では輝度(駆動電流Ids)に差が出てしまう。よって閾値電圧の補正が不十分な場合は、低階調で輝度のムラが現れ画質を損なうことになる。
加えて、本実施形態の駆動タイミングでは、サンプリングトランジスタ125による信号電位Vinの保持容量120への書込み動作と連動して駆動トランジスタ121の移動度μを補正して駆動電流を一定に維持する駆動信号一定化回路の一例である移動度補正回路が構成され移動度補正動作が機能するようになっている。駆動トランジスタ121のキャリア移動度μを反映させたゲート・ソース間電位Vgsとして、当該キャリア移動度μのばらつきの影響を受けない一定電流Idsを流すことができる。
つまり、本実施形態の画素回路Pは、駆動タイミングを工夫することで、閾値補正回路や移動度補正回路が自動的に構成され、駆動トランジスタ121の特性ばらつき(本例では閾値電圧Vthおよびキャリア移動度μのばらつき)による駆動電流Idsに与える影響を防ぐために、閾値電圧Vthおよびキャリア移動度μによる影響を補正して駆動電流を一定に維持する駆動信号一定化回路として機能するようになっているのである。
ブートストラップ動作だけでなく、閾値補正動作と移動度補正動作とを実行しているため、ブートストラップ動作で維持されるゲート・ソース間電圧Vgsは、閾値電圧Vthに相当する電圧と移動度補正用の電圧ΔVとによって調整されているため、有機EL素子127の発光輝度は駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthや移動度μのばらつきの影響を受けることがないし、有機EL素子127の経時劣化の影響も受けない。入力される信号電位Vinに対応する安定した階調で表示でき、高画質の画像を得ることができる。
また、本実施形態の画素回路Pは、nチャネル型の駆動トランジスタ121を用いたソースフォロア回路によって構成することができるために、現状のアノード・カソード電極の有機EL素子をそのまま用いても、有機EL素子127の駆動が可能になる。
また、駆動トランジスタ121およびその周辺部のサンプリングトランジスタ125をも含めてnチャネル型のみのトランジスタを用いて画素回路Pを構成することができ、TFT作成においてもアモルファスシリコン(a−Si)プロセスを用いることができるようになるため、TFT基板の低コスト化が図れることになる。
<映像信号の保持容量への書込み方式>
次に、映像信号Vsig における信号電位Vinの保持容量120への書込み方式の側面から、本実施形態の有機EL表示装置1について説明する。
次に、映像信号Vsig における信号電位Vinの保持容量120への書込み方式の側面から、本実施形態の有機EL表示装置1について説明する。
先ず、本実施形態の制御部109における、映像信号の保持容量への書込み方式に関わる水平駆動部106の特徴を説明する上での参照例として、線順次駆動方式および点順次駆動方式並びにパルス駆動方式およびプリチャージ駆動方式の基本的な仕組みについて説明する。
<点順次駆動方式の概要>
図7は、図1に示した有機EL表示装置1において、点順次駆動方式に対応した水平駆動部106の回路構成の一例を説明する図である。この点順次駆動対応の水平駆動部106は、クロックドライブ方式を採用した構成となっている。
図7は、図1に示した有機EL表示装置1において、点順次駆動方式に対応した水平駆動部106の回路構成の一例を説明する図である。この点順次駆動対応の水平駆動部106は、クロックドライブ方式を採用した構成となっている。
具体的には、点順次駆動方式に対応した水平駆動部106は、入力される映像信号Vsig を1Hごとに順次サンプリングし、垂直駆動部103によって行単位で選択される各画素回路Pに対して書き込む処理を行なうためのものであり、図7においては、水平セレクタ(HSEL)として機能する水平シフトレジスタ610と、インバータ群620と、ビデオライン(本例の場合ソースバスラインである)630と、画素回路Pの列分のアナログスイッチ642を具備したサンプリングスイッチ群640とを有する構成となっている。
水平シフトレジスタ610は、図示を割愛したシフト段(転送段)からなり、駆動信号生成部200から供給される水平スタートパルスSPH が与えられると、駆動信号生成部200から供給される互いに水平走査クロックCKH に同期してシフト動作を行なう。
シフト段には、転送スイッチやD型フリップフロップなどで構成されるラッチ回路(シフトレジスタ)が設けられ、それが画素回路Pの列数に応じた個数だけ多段接続されることでシフトレジスタ群が構成される。
これにより、水平シフトレジスタ610の各シフト段からは、水平走査クロックCKH の周期と同じパルス幅を持つシフトパルスVh1〜Vhmが水平走査クロックCKH ごとに順次出力される。これらシフトパルスVh1〜Vhmは、そのままでアナログスイッチ642のSWトランジスタ642Nに与えられるとともに、インバータ群620のインバータ622により論理反転されてシフトパルスxVh1〜xVhmとされてからアナログスイッチ642のSWトランジスタ642Pに与えられる。
なお、シフト段が画素回路Pの列数に応じた個数だけ多段接続される点に関しては、有機EL表示装置1をモノクロ表示用とするかカラー画像表示用とするかを問わず対応可能である。ただし、カラー画像表示用とする場合、1水平期間で赤(R)、緑(G)、青(B)の各画素回路Pに順次書き込んでいくという点に着目した構成を採るのがよい。たとえば、図示のように、ビデオライン630には、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色対応のビデオライン630R,630G,630Bを設け、この各色対応のビデオライン630R,630G,630Bに各色のアナログ映像信号Vsig_R1,Vsig_G1,Vsig_B1を独立に供給するようにし、赤、緑、青3つの画素への同時書き込みを行なうようにする。こうすることで、水平シフトレジスタ610のシフト段数を、1/3に低減できる。
なお、各色対応のビデオライン630R,630G,630Bに供給する各色のアナログ映像信号Vsig_R1,Vsig_G1,Vsig_B1は、遅延処理部(DL)632により、映像信号処理部300から供給される同時系列のアナログ映像信号Vsig_R,Vsig_G,Vsig_Bに対して画素ピッチ(事実上、映像信号線106HSの配列ピッチと同じ)に対応する遅延量を相対的に与えておく。たとえば、図示した例では、R画素用には遅延処理が不要であるが、G画素とB画素には遅延処理が必要となる。こうすることで、水平シフトレジスタ610のシフト段数を、1/3に低減できる。遅延処理部632の出力はアナログスイッチ642を構成するSWトランジスタ642N,642Pのソース端Sに接続されるので、その出力段には、図示を割愛するがソースドライバが設けられる。
サンプリングスイッチ群640を構成する各アナログスイッチ642は、相補性回路技術で形成されたCMOS構造の極性の異なる2つのCMOSのSWトランジスタ642N,642Pを、ソース端S同士とドレイン端D同士を接続した、いわゆるトランスファーゲート構成を採っている。アナログスイッチ642の入力端(ソース端S側)は、ビデオライン630に接続される。アナログスイッチ642の出力端(ドレイン端D側)は、映像信号線106HSに接続される。
SWトランジスタ642N,642Pからなるアナログスイッチ642は、SWトランジスタ642Nのゲート端GがHレベルで、かつ、SWトランジスタ642Pのゲート端GがLレベルのときにオンすることにより、ソース端S側に入力される画素信号Vsig の状態をドレイン端D側に出力する。
アナログスイッチ642としては、原理的には、SWトランジスタ642N,642Pのどちらか一方のみのnチャネル型のMOSトランジスタやpチャネル型のMOSトランジスタによるスイッチでもよいが、その場合、閾値電圧Vthの問題があるため、本例では、nチャネル型およびpチャネル型の両方を組み合わせて利用したCMOSスイッチを採用している。
ここで、点順次駆動方式に対応するべく、アナログスイッチ642は、SWトランジスタ642Nのゲート端G(制御入力端)がシフトパルスVh1〜Vhmの入力端に対応し、SWトランジスタ642Pのゲート端G(制御入力端)がシフトパルスxVh1〜xVhmの入力端に対応する。そして、SWトランジスタ642N,642Pからなるアナログスイッチ642の入力(ソース端S)側には、時系列で信号電位Vinが漸次変化するアナログの画素信号Vsig がビデオライン630から供給される。
なお、図示のように、カラー画像表示用とする場合には、色対応のアナログスイッチ642R,642G,642Bは、各SWトランジスタ642Nのゲート端G同士が共通に接続されシフトパルスVh1〜Vhmが入力され、各SWトランジスタ642Pのゲート端G同士が共通に接続されシフトパルスxVh1〜xVhmが入力される。そして、各色対応のビデオライン630R,630G,630Bからのアナログ映像信号Vsig_R1,Vsig_G1,Vsig_B1が、色対応のアナログスイッチ642R,642G,642Bの入力(ソース端S側)に独立に供給される。
このように、サンプリングスイッチ群640の各アナログスイッチ642は、映像信号処理部300から供給される映像信号Vsig を伝送するビデオライン630に各一端(ゲート端G)が接続されており、サンプリングパルスVh1〜Vhm,xVh1〜xVhmに応答して順にオン状態になることによって映像信号Vsig をサンプリングし、画素アレイ部102の映像信号線106HS_1〜106HS_mに供給する。つまり、水平シフトレジスタ610からサンプリングパルスVh1〜Vhmが出力されると、これに応答して順にオン状態となることにより、ビデオライン630を通して入力される映像信号Vsig を順次サンプリングして映像信号線106HS_1〜106HS_mに供給する。
このように、本構成例では、水平シフトレジスタ610にて、水平スタートパルスSPH を水平走査クロックCKH に同期して段ごとに順次シフトする動作を行なうことにより、所定期間だけHレベルのシフトパルスVh1〜Vhmを出力し、このシフトパルスVh1〜Vhmによって、映像信号線106HS_1〜106HS_mにそれぞれ接続されるアナログスイッチ642が、順次に所定期間だけオンする。この動作によって、アナログ映像信号(画素信号Vsig )が、所定期間だけ映像信号線106HS_1〜106HS_mに順次印加されるため、画素回路Pの点順次駆動(点順次アドレス)が実現される。
なおここで示した水平シフトレジスタ610とサンプリングスイッチ群640の構成例は一例に過ぎず、水平走査クロックCKH で画素回路Pに画素信号Vsig の書込みを行なうことができる構成を少なくとも備えていればよく、様々な変更が可能である。もちろん、画素アレイ部102の画素回路Pを水平方向に複数ブロックに分けて同時書込みを行なうブロック構成とすることもできる。
<線順次駆動方式の概要>
図8は、図1に示した有機EL表示装置1において、線順次駆動方式に対応した水平駆動部106として、ソースドライブ方式を採用した構成とする場合の回路構成の一例を説明する図である。線順次駆動では、1ライン分の画素回路P(たとえば図1において1行目のP_1,1、P_1,2、…、P_1,mの全て)を同時に駆動する。換言すれば、1ライン分の画素回路Pに同時にアナログ階調電圧を書き込む。
図8は、図1に示した有機EL表示装置1において、線順次駆動方式に対応した水平駆動部106として、ソースドライブ方式を採用した構成とする場合の回路構成の一例を説明する図である。線順次駆動では、1ライン分の画素回路P(たとえば図1において1行目のP_1,1、P_1,2、…、P_1,mの全て)を同時に駆動する。換言すれば、1ライン分の画素回路Pに同時にアナログ階調電圧を書き込む。
このような線順次駆動方式に対応した水平駆動部106としては、図8に示すように、ソースドライバ612と、nチャネル型用とpチャネル型用とに対応した信号選択ライン636n,636pの対でなる信号選択ライン(ソースバスライン)636と、画素回路Pの列分のアナログスイッチ642を具備したサンプリングスイッチ群640とを有する構成となっている。
ソースドライバ612は、アナログスイッチ642へ画素信号Vsig に応じた駆動電流を供給する。ここで、線順次方式に対応したソースドライバ612は、各列の映像信号線106HSに対応するように、映像信号処理部300から取り込んだ映像信号Vsig の1水平期間分のデータをそれぞれサンプリングして保持しておく点が、点順次方式と異なる。なお、予め映像信号処理部300にてアナログの映像信号Vsig をデジタルデータに変換して、1水平走査分ずつソースドライバ612に供給して、ソースドライバ612にてそのデジタルデータを保持するようにしてもよい。
アナログスイッチ642の構成は、点順次駆動方式に対応した水平駆動部106で採用したものと同じであり、SWトランジスタ642N,642Pを、ソース端S同士とドレイン端D同士を接続したトランスファーゲート構成を採っている。
点順次駆動方式に対応する場合と同様に、SWトランジスタ642N,642Pからなるアナログスイッチ642は、SWトランジスタ642Nのゲート端Gがソース端Sに対してHレベルで、かつ、SWトランジスタ642Pのゲート端Gがソース端Sに対してLレベルのときにオンすることにより、ソース端S側に入力される画素信号Vsig の状態をドレイン端D側に出力する。
SWトランジスタ642N,642Pからなるアナログスイッチ642_1〜642_mの入力(ソース端S側)には、ソースドライバ612からの所定電位の画素信号Vsig (駆動電流)が供給される。
ここで、点順次駆動方式に対応する場合との違いは、SWトランジスタ642Nのゲート端Gには、図示を割愛した水平セレクタで駆動される信号選択ライン636nから信号選択パルス selが供給され、SWトランジスタ642Pのゲート端Gには、信号選択ライン636pから信号選択パルス selを論理反転した信号選択パルスxselが供給される。
SWトランジスタ642N,642Pからなるアナログスイッチ642を介してソースドライバ612からの所定電位の画素信号Vsig を映像信号線106HSに供給する点に関しては、有機EL表示装置1をモノクロ表示用とするかカラー画像表示用とするかを問わず対応可能である。ただし、カラー画像表示用とする場合、1水平期間内で、赤(R)、緑(G)、青(B)の各画素回路Pに書き込むという点に着目した構成を採るのがよい。たとえば、図示のように、色対応のアナログスイッチ642R,642G,642Bは、各SWトランジスタ642Nのソース端S同士が共通に接続され画素信号Vsig が共通に入力されるようにする。色別でない点が点順次駆動方式と異なる。
ただし、この場合、ソースドライバ612からの出力信号線であるビデオライン630は、映像信号処理部300から供給される同時系列のアナログ映像信号Vsig_R,Vsig_G,Vsig_Bについて同時に使用することができないので、信号電位Vinの保持容量120への書込みが可能な期間を、R,G,Bで3回に分けて使用する。
この対応に沿うように、各色対応の信号選択ライン636nR,636nG,636nBからの信号選択パルスsel_R,sel_G,sel_Bが、色対応のアナログスイッチ642R,642G,642BにおけるSWトランジスタ642Nのゲート端Gに供給され、各色対応の信号選択ライン636pR,636pG,636pBからの信号選択パルスxsel_R ,xsel_G ,xsel_B が、色対応のアナログスイッチ642R,642G,642BにおけるSWトランジスタ642Pのゲート端Gに供給される。
図示を割愛した信号選択ライン636を駆動するドライバ回路は、全列の映像信号線106HS上に設けられた図示を割愛したアナログスイッチ642を一斉にオンさせる
映像信号処理部300から入力される映像信号Vsig を、垂直駆動部103によって選択された行の1ライン分の全ての画素回路Pに同時に書き込むべく、全列の映像信号線106HS上に設けられた水平スイッチを一斉にオンさせる。こうすることで、予めソースドライバ612に保持されている1水平期間の映像信号Vsig が同時にサンプリングされて信号電位Vinとして各列の映像信号線106HSに同時に供給されることになる。なお、前述のようなカラー対応の構成を採る場合には、R,G,Bを時系列で切り替えながら、R,G,Bのそれぞれについて一斉にオンさせる。
映像信号処理部300から入力される映像信号Vsig を、垂直駆動部103によって選択された行の1ライン分の全ての画素回路Pに同時に書き込むべく、全列の映像信号線106HS上に設けられた水平スイッチを一斉にオンさせる。こうすることで、予めソースドライバ612に保持されている1水平期間の映像信号Vsig が同時にサンプリングされて信号電位Vinとして各列の映像信号線106HSに同時に供給されることになる。なお、前述のようなカラー対応の構成を採る場合には、R,G,Bを時系列で切り替えながら、R,G,Bのそれぞれについて一斉にオンさせる。
アナログスイッチ642の各SWトランジスタ642N,642Pのケート端Gに印加しているパルスは、タイミングは点順次駆動方式のときと異なるが、画素信号Vsig を選択的に映像信号線106HSに供給するためのものであるという点においては、線順次も点順次も同じである。
<パルス駆動方式>
図9は、パルス駆動方式に対応する水平駆動部106の一構成例を説明する図である。水平駆動部106は、各映像信号線106HSに対して、映像信号Vsig をサンプリングして、水平期間ごとに、垂直駆動部103によって選択された1行分の画素回路Pに映像信号Vsig (サンプリングされた電位:信号電位Vin)を書き込む。
図9は、パルス駆動方式に対応する水平駆動部106の一構成例を説明する図である。水平駆動部106は、各映像信号線106HSに対して、映像信号Vsig をサンプリングして、水平期間ごとに、垂直駆動部103によって選択された1行分の画素回路Pに映像信号Vsig (サンプリングされた電位:信号電位Vin)を書き込む。
水平駆動部106は、図示のように、各映像信号線106HSの端部に設けられたサンプリング電位制御スイッチ(HSW)として機能する水平スイッチ712と、これを順次開閉制御する水平セレクタ714(HSEL)とを具備した映像信号伝達部710を備える。水平スイッチ712は、前述のアナログスイッチ642に対応するものである。映像信号線106HSは、水平スイッチ712を介してビデオライン630に接続されている。ビデオライン630には、ソースドライバ612から映像信号Vsig が供給される。
水平セレクタ714は、その出力段にドライバを具備しており、各水平スイッチ712を開閉制御するため、サンプリングパルスφH1,φH2,φH3,…,φHkを出力する。点順次対応の構成では、水平シフトレジスタ610が、この水平セレクタ714に相当する。
このようなパルス駆動方式では、ビデオライン630と画素アレイ部102の各列の映像信号線106HSとの間に選択スイッチとしての水平スイッチ712を設けて、水平スイッチ712を水平セレクタ714からのサンプリングパルスφH1,φH2,φH3,…,φHkでオン/オフ(開閉制御)することにより、映像信号Vsig をサンプリングして、そのサンプリングによって得た信号(信号電位Vin)をパルス的に映像信号線106HSへ伝達する。つまり、ビデオライン630から供給された映像信号Vsig が導通した水平スイッチ712を介して各映像信号線106HSにサンプリングされる。このことからも分かるように、前述の図7に示した点順次駆動方式の構成および図8に示した線順次駆動方式の構成も、基本的に、パルス駆動方式に該当する。
このパルス駆動方式では、映像信号線106HSをビデオライン630の映像信号Vsig だけで駆動することになり、点順次走査と組み合わせたときには、表示装置の高精細化が進み画素数が顕著に増大すると、これに応じて、水平スイッチ712のオン/オフ制御、換言すれば映像信号Vsig のサンプリングレートが高速化され、各サンプリングパルスφHの幅のばらつきが発光輝度のばらつきを招くようになる。
各映像信号線106HSには所定の容量成分(信号線容量106C)があるため、サンプリングパルスφHに応じて映像信号Vsig の充放電が生じるが、サンプリングパルスφHの幅にばらつきがあると充放電量が一定せず、ビデオライン630の電位が変動する。そして、このビデオラインビデオライン630の電位変動が映像信号Vsig に重畳され、その結果が、発光輝度のばらつきとなって現れる。
なお、信号線容量106Cの容量値としては、たとえば寄生容量Csig のみで捉えることもできるし、積極的に容量Cadd の保持容量を追加する場合には、寄生容量Csig と追加した保持容量の容量Cadd との合成(Csig +Cadd )として捉えることもできる。
ここで、本例の場合、同一列の映像信号線106HSに対して、列ごとに設けられた同一の水平スイッチ712で信号処理(本例の場合、信号通過と遮断の切替え)を実行するので、サンプリングパルスφHの幅のばらつきに起因する映像信号線106HSに乗った電位変動が本質的に列相関性を持って現れ易い特徴があり、電位変動のレベルが小さくても、それが縦すじノイズとなって画像に現れ、視覚的にも感知され易い傾向がある。
電位変動のレベルが同じであっても、それが列ごとに蓄積し縦すじ模様として認識される場合と、不規則に分布している場合では、人間の感じ方は大きく異なり、不規則に分布している場合の方がずっと自然に受け入れることができる。これは、幾何学的なパターン認識ができる場合は、どうしてもそこに意識が集中してしまうという人間の認知心理学的な特性によるものである。
<プリチャージ駆動方式>
図10は、プリチャージ駆動方式に対応する水平駆動部106の一構成例を説明する図である。
図10は、プリチャージ駆動方式に対応する水平駆動部106の一構成例を説明する図である。
プリチャージ駆動方式は、前述のパルス駆動方式における問題を低減するものである。プリチャージ駆動方式は、基本的には、パルス駆動方式と似通った方式であるが、映像信号線106HSをビデオライン630の映像信号Vsig だけで駆動するのではなく、映像信号Vsig に近い所定電位の信号(プリチャージ信号Vpと称する)を、表示動作に影響を与えないタイミングで各映像信号線106HSへ一斉に伝達し、映像信号線106HSを予めプリチャージ電位にしておく。
このため、各映像信号線106HSとプリチャージ信号Vpを生成する回路との間に、選択スイッチ(プリチャージスイッチと称する)を設けて、プリチャージパルスにより表示動作に影響を与えないタイミングでプリチャージスイッチをオン/オフ(開閉制御)することにより、プリチャージ信号をパルス的に映像信号線へ伝達する。つまり、プリチャージ信号を生成する回路から供給されたプリチャージ信号が導通したプリチャージスイッチを介して各映像信号線にサンプリングされる。
具体的には、映像信号Vsig を映像信号線106HSへ伝達するための回路として、パルス駆動方式と同様に映像信号伝達部710を備える。また、プリチャージ信号Vpを映像信号線106HSへ伝達するための回路として、書込走査部104による線順次走査に合わせて各水平周期内の所定タイミングで基準電位Voを選択的に映像信号線106HSに伝達する基準電位伝達部720を備える。
基準電位伝達部720は、回路構成自体は、概ね、映像信号伝達部710と同様の構成をしている。すなわち、基準電位伝達部720は、各映像信号線106HSの端部に設けられた基準電位制御スイッチ(PSW)として機能するプリチャージスイッチ722と、これを順次開閉制御するプリチャージセレクタ724(PSEL)とを備える。また、基準電位伝達部720は、基準電位Voとして使用されるプリチャージ信号を生成する基準電位生成部の一例であるプリチャージ信号生成部730を備える。プリチャージ信号生成部730は、その出力段にソースドライバ(図示を割愛する)を有する。
映像信号線106HSは、映像信号伝達部710のプリチャージスイッチ722およびビデオライン630を介してソースドライバ612に接続されるとともに、基準電位伝達部720のプリチャージスイッチ722を介してプリチャージ信号生成部730にも接続される。プリチャージセレクタ724は、各プリチャージスイッチ722を開閉制御するため、プリチャージパルスφP1,φP2,φP3,…,φPkを出力する。
このようなプリチャージ駆動方式では、映像信号伝達部710による映像信号Vsig の映像信号線106HSへの伝達タイミング(水平スイッチ712がオンする期間)以外で、プリチャージ信号Vpを映像信号線106HSに伝達するべく、プリチャージセレクタ724からのプリチャージパルスφP1,φP2,φP3,…,φPkでプリチャージスイッチ722をオン/オフ(開閉制御)することにより、プリチャージ信号Vpをサンプリングして、そのサンプリングによって得た電位(プリチャージ電位)を基準電位Voとしてパルス的に映像信号線106HSへ伝達する。
ここで、基準電位伝達部720は、プリチャージセレクタ724が1水平期間の最初(たとえば水平ブランキング期間/映像信号の非有効期間)にプリチャージパルスφP1,φP2,φP3,…,φPkを一斉にアクティブHにすることで、各列のプリチャージスイッチ722を一斉に導通状態にする。
これにより、プリチャージ信号生成部730のソースドライバから供給されるプリチャージ信号Vpが基準電位Voとして各列の映像信号線106HSに同時に供給される。これにより、全ての映像信号線106HSにプリチャージ信号Vpが印加され、各列の信号線容量106Cに対して充放電が行なわれ、各映像信号線106HSの電位は全て同一のレベル(基準電位Vo=プリチャージ信号Vp)になる。
この後、映像信号伝達部710が水平スイッチ712(アナログスイッチ642)をオンさせることで、各映像信号線106HSに対して、実際の映像信号Vsig の信号電位Vinのサンプリングがなされ、その実際の信号電位Vinに応じて変化する電位が映像信号線106HSに伝達される。このときの電位変化は“Vin−Vp”に低減されているので、パルス駆動方式に比べて、信号線容量106Cに対する充放電量が少なくなるので、ビデオライン630の電位揺れを抑制でき、画像の均一性が改善される。
<各方式の関係>
図11は、特許文献1に記載の5TR型の構成と図5に示した本実施形態の画素回路Pが採り得る、線順次駆動方式と点順次駆動方式並びにパルス駆動方式とプリチャージ駆動方式との関係を説明する図である。
図11は、特許文献1に記載の5TR型の構成と図5に示した本実施形態の画素回路Pが採り得る、線順次駆動方式と点順次駆動方式並びにパルス駆動方式とプリチャージ駆動方式との関係を説明する図である。
特許文献1に記載の5TR型の構成では、補正用の電位を供給する配線と補正用のスイッチングトランジスタとスイッチング用のパルスを使って、映像信号Vsig の映像信号線106HSへの供給とは独立に、閾値補正動作や移動度補正動作が可能となっている。
したがって、パルス駆動方式に関しては、特許文献1に記載の駆動タイミングで、書込駆動パルスWSの概ね1水平期間幅のアクティブ期間に、全列の映像信号線106HSに関して、予めソースドライバ612に保持されている1水平期間分(詳細にはその有効期間分)の映像信号Vsig を各列の水平スイッチ712(アナログスイッチ642)で同時にサンプリングして各列の映像信号線106HSに供給することができる。
よって、1水平期間ごとに選択行を切り替えて、1行分の信号電位Vinを各列の映像信号線106HSへ一斉に伝達する線順次駆動方式が可能である。たとえば、特許文献1の図7におけるタイミングT5‐T7がサンプリング期間であるが、この期間を同文献の段落30に記載のように1水平期間に等しくすればよいし、図13におけるタイミングT5‐T7がサンプリング期間であり、同文献の段落65には、この期間を1水平期間にすることが示されている。
また、1水平期間幅の書込駆動パルスWSのアクティブ期間において、水平スイッチ712(アナログスイッチ642)で映像信号Vsig を時系列に順次サンプリングして各列の映像信号線106HSに供給することも可能である。よって、シーケンシャル情報を扱う機器において、信号電位Vinの映像信号線106HSへの伝達に要求される点順次駆動が可能である。
また、特許文献1に記載の5TR型の構成において、プリチャージ駆動方式を適用した場合、1水平期間の最初にプリチャージ信号Vpを映像信号線106HSに供給してから書込駆動パルスWSをアクティブにした期間(信号書込み期間、サンプリング期間)で実際の映像信号Vsig の信号電位Vinを水平スイッチ712(アナログスイッチ642)でサンプリングすることで保持容量120に信号電位Vinの情報を保持させることができる。
よって、書込駆動パルスWSのアクティブ期間に、予めソースドライバ612に保持されている1水平期間分(詳細にはその有効期間分)の映像信号Vsig を各列の水平スイッチ712(アナログスイッチ642)で同時にサンプリングすることで、各列の映像信号線106HSに伝達して保持容量120に同時に対応する列の信号電位Vinの情報を同時に保持させることができる。プリチャージ駆動方式でも、1水平期間ごとに選択行を切り替えて、1行分の信号電位Vinを各列の映像信号線106HSへ一斉に伝達する線順次駆動方式が可能である。
また、1水平期間幅の書込駆動パルスWSのアクティブ期間において、水平スイッチ712(アナログスイッチ642)で映像信号Vsig を時系列に順次サンプリングして各列の保持容量120に信号電位Vinの情報を順次保持させることができる。プリチャージ駆動方式でも、シーケンシャル情報を扱う機器において、信号電位Vinの映像信号線106HSへの伝達に要求される点順次駆動が可能である。
また、特許文献1に記載の5TR型の構成においては、前述の4つの駆動方式のどのような組合せにおいても、信号電位Vinの情報を保持容量120に書き込む際には、映像信号線106HSを駆動するソースドライバ612は、水平スイッチ712を介して映像信号線106HSに接続され、さらにオン(導通)しているサンプリングトランジスタ125を介して保持容量120や駆動トランジスタ121のゲート端Gに接続されるので、信号電位Vinの情報を保持容量120に書き込む際の駆動能力は十分にある。
このように、特許文献1に記載の5TR型の構成は、パルス駆動方式およびプリチャージ駆動方式と線順次駆動方式および点順次駆動方式の組合せに自由度があるし、素子の特性ばらつきによる輝度変化を抑制する駆動方式を適用できる。しかしながら、画素回路として5つのトランジスタを使用しており、画素回路の構成要素が多く、小型化が求められる表示装置、つまり表示装置の高精細化が求められる機器(たとえば携帯機器)などへの適用が困難となる。
一方、図5に示した本実施形態の画素回路Pにおいては、先ず、図6に示した駆動タイミングから理解されるように、閾値補正動作に基準電位Voを使用しており、また、駆動を簡単にするべく、基準電位Voとしてプリチャージ用のプリチャージ信号Vpをそのまま利用している。したがって、基本的には、パルス駆動方式の適用はできず、プリチャージ駆動方式の適用のみが可能となる。
ここで、プリチャージ駆動方式と線順次駆動方式との組合せについては、図6に示した駆動タイミングそのものである。ただし、閾値補正動作とそれに先立つ閾値補正準備動作(放電動作や初期化動作)の処理があるので、特許文献1に記載の5TR型の構成における適用とは異なる点がある(後述する図13を参照)。
また、プリチャージ駆動方式と点順次駆動方式との組合せについても、特許文献1に記載の5TR型の構成における適用とは異なり、閾値補正動作とそれに先立つ閾値補正準備動作(放電動作や初期化動作)の処理を考慮する。この点については、後述の図14を用いて詳細に説明する。
<<プリチャージ駆動方式と2TR構成での線順次方式、点順次方式との組合せ>>
図12は、図5に示した2TR駆動の構成を採る本実施形態の画素回路Pにおいて、プリチャージ駆動方式を適用する場合の回路構成例を示した図である。基本的には、図10に示したものと相違はなく、水平駆動部106は、水平スイッチ712および水平セレクタ714を具備した映像信号伝達部710と、プリチャージスイッチ722、プリチャージセレクタ724、およびプリチャージ信号生成部730を具備した基準電位伝達部720を備える。
図12は、図5に示した2TR駆動の構成を採る本実施形態の画素回路Pにおいて、プリチャージ駆動方式を適用する場合の回路構成例を示した図である。基本的には、図10に示したものと相違はなく、水平駆動部106は、水平スイッチ712および水平セレクタ714を具備した映像信号伝達部710と、プリチャージスイッチ722、プリチャージセレクタ724、およびプリチャージ信号生成部730を具備した基準電位伝達部720を備える。
基準電位伝達部720は、1水平期間の最初にプリチャージ信号生成部730で生成されるプリチャージ信号Vpを映像信号線106HSに供給しておく。その後、映像信号伝達部710は、ソースドライバ612から供給される映像信号Vsig の信号電位Vinをサンプリングして各列の映像信号線106HSに伝達する。もちろん、線順次駆動時には、ソースドライバ612は、1水平期間分(詳細にはその有効期間分)の映像信号Vsig を各列の映像信号線106HSに対応するように予めサンプリングして保持しておく。
<2TR構成での線順次方式>
図13は、2TR駆動の構成を採る本実施形態の画素回路Pでプリチャージ駆動方式に対応した図12に示す構成において、線順次駆動方式を適用して映像信号Vsig を映像信号線106HSに伝達し保持容量120に書き込む場合の駆動タイミングを示したタイミングチャートである。
図13は、2TR駆動の構成を採る本実施形態の画素回路Pでプリチャージ駆動方式に対応した図12に示す構成において、線順次駆動方式を適用して映像信号Vsig を映像信号線106HSに伝達し保持容量120に書き込む場合の駆動タイミングを示したタイミングチャートである。
図13では、図6に示したタイミングチャートに対応させて、プリチャージ駆動方式の駆動タイミングを示している。つまり、時間軸を共通にして、書込走査線104WSの電位変化、電源供給線105DSL の電位変化、サンプリング電位制御スイッチ(HSW)として機能する水平スイッチ712に供給されるサンプリングパルスφHの電位変化、基準電位制御スイッチ(PSW)として機能するプリチャージスイッチ722に供給されるプリチャージパルスφPの電位変化、並びに、映像信号線106HSの電位変化を表してある。駆動トランジスタ121のゲート電位Vgおよびソース電位Vsの変化については図示を割愛している。
電源駆動パルスDSL をオン/オフ制御する閾値補正準備動作(放電動作および初期化動作)や閾値補正動作や移動度補正動作に関しては、図6に示したものと同じであるので、ここではプリチャージパルスφPとサンプリングパルスφHの駆動に着目して説明する。
閾値補正動作やそれに先立つ閾値補正準備動作(特に初期化動作)並びに表示動作に影響を与えないタイミングで各映像信号線106HSへ一斉にプリチャージ信号Vpを伝達し、映像信号線106HSを予めプリチャージ電位(=基準電位Vo)にしておく。具体的には、タイミングt13VでサンプリングパルスφHをインアクティブLにするとともにプリチャージパルスφPをアクティブHにする。このとき、タイミングt13Wで書込駆動パルスWSをアクティブHにする。
一方、タイミングt15Vで、サンプリングパルスφHをアクティブHにするとともにプリチャージパルスφPをインアクティブLにする。このとき、タイミングt15Wで書込駆動パルスWSをインアクティブLにする。
基準電位伝達部720によりプリチャージパルスφPをアクティブHにしてプリチャージ信号Vpを基準電位Voとして各列の映像信号線106HSに一斉に供給して各映像信号線106HSの電位を全て同一の基準電位Voにしてから、映像信号伝達部710がサンプリングパルスφHをアクティブHにすることで、各映像信号線106HSに対して、実際の映像信号Vsig の信号電位Vinを伝達するのである。
つまり、初期化期間Dおよび各閾値補正期間E,G,Iでプリチャージスイッチ722(基準電位制御スイッチ:PSW)により全列の映像信号線106HSを基準電位Voに設定し、サンプリング期間&移動度補正期間Kで全ての映像信号線106HSに信号電位Vinを一斉に供給する。
これにより、選択行においては、サンプリング期間&移動度補正期間K(t16〜t17)にて、信号電位Vinが保持容量120に書き込まれる。それ以前の閾値補正期間(放電期間Cや初期化期間D)並びに他行書込み期間F,Hにても信号電位Vinが各映像信号線106HSに供給されるが、選択行においては、サンプリング期間&移動度補正期間K(t16〜t17)に先立つ第3閾値補正期間Iにて映像信号線106HSが基準電位Voに設定されてから信号電位Vinが供給されるので、書き込もうとしている選択行に対応した水平期間の信号電位Vinが適切に保持容量120に書き込まれ保持される。
この信号電位Vinの情報を保持容量120に書き込む際には、映像信号線106HSを駆動するソースドライバ612は、水平スイッチ712を介して映像信号線106HSに接続され、さらにサンプリング期間&移動度補正期間K(t16〜t17)にてオン(導通)しているサンプリングトランジスタ125を介して保持容量120や駆動トランジスタ121のゲート端Gに接続されるので、信号電位Vinの情報を保持容量120に書き込む際の駆動能力は十分にある。
もちろん、実際の映像信号Vsig による映像信号線106HSに対する充放電はプリチャージ信号Vpの電位レベル(基準電位Vo)と映像信号Vsig の信号電位Vinの差分のみで発生させればよく、このときの電位変化は“Vin−Vp”に低減されるので、信号線容量106Cに対する充放電量が少なく、画像の均一性は良好である。
<2TR構成での点順次方式>
図14は、2TR駆動の構成を採る本実施形態の画素回路Pでプリチャージ駆動方式に対応した図12に示す構成において、点順次駆動方式を適用して映像信号Vsig を映像信号線106HSに伝達し保持容量120に書き込む場合の駆動タイミングを示したタイミングチャートである。
図14は、2TR駆動の構成を採る本実施形態の画素回路Pでプリチャージ駆動方式に対応した図12に示す構成において、点順次駆動方式を適用して映像信号Vsig を映像信号線106HSに伝達し保持容量120に書き込む場合の駆動タイミングを示したタイミングチャートである。
図14でも図6と同様に、時間軸を共通にして、書込走査線104WSの電位変化、電源供給線105DSL の電位変化、サンプリングパルスφHの電位変化、プリチャージパルスφPの電位変化、並びに、映像信号線106HSの電位変化を表してある。駆動トランジスタ121のゲート電位Vgおよびソース電位Vsの変化については図示を割愛している。
電源駆動パルスDSL をオン/オフ制御する閾値補正準備動作(放電動作および初期化動作)や閾値補正動作や移動度補正動作に関しては、図6に示したものと同じであるので、ここではプリチャージパルスφPとサンプリングパルスφHの駆動に着目して説明する。
図14と図13との比較から分かるように、本例において点順次駆動方式を適用する場合、サンプリングパルスφHを水平スイッチ712に供給して先ず信号電位Vinを各映像信号線106HSの信号線容量106Cに保持させ、その後のサンプリング期間&移動度補正期間Kにて各列の信号線容量106Cに保持されている信号電位Vinの情報を各列の保持容量120に一斉に書き込んで保持する点に特徴を有する。
具体的には、閾値補正動作やそれに先立つ閾値補正準備動作並びに表示動作に影響を与えないタイミングで各映像信号線106HSへ一斉にプリチャージ信号Vpを伝達して映像信号線106HSを予めプリチャージ電位(=基準電位Vo)にしておくために、タイミングt13VでサンプリングパルスφHをインアクティブLにするとともにプリチャージパルスφPをアクティブHにする。このとき、タイミングt13Wで書込駆動パルスWSをアクティブHにする。
一方、タイミングt15Wで書込駆動パルスWSをインアクティブLにするとともにプリチャージパルスφPをインアクティブLにする。このとき、第3閾値補正期間Iとサンプリング期間&移動度補正期間Kとの間の期間、つまりサンプリング期間&移動度補正期間K(t16〜t17)に先立つ書込み&移動度補正準備期間J(t15W3〜t16)にて、水平セレクタ714は、サンプリングパルスφHを順次アクティブHにしていく。
基準電位伝達部720によりプリチャージパルスφPをアクティブHにしてプリチャージ信号Vpを基準電位Voとして各列の映像信号線106HSに一斉に供給して各映像信号線106HSの電位を全て同一の基準電位Voにしてから、書込み&移動度補正準備期間J内にて、映像信号伝達部710がサンプリングパルスφHを順次アクティブHにすることで、各映像信号線106HSに対して、実際の映像信号Vsig の信号電位Vinを伝達するのである。これにより、先ず、各列の水平スイッチ712で順番にサンプリングされた信号電位Vinは、各列の映像信号線106HSに設けられた各信号線容量106Cに書き込まれ保持される。
この後のサンプリング期間&移動度補正期間Kでは、書込走査部104は書込駆動パルスWSをアクティブHとすることで1行分の全ての画素回路P内の各サンプリングトランジスタ125をオンさせて、各列の映像信号線106HSの各信号線容量106Cに書き込まれ保持された信号電位Vinの情報を各保持容量120に一斉に書き込み保持させる。予め書込み&移動度補正準備期間Jにて順番にサンプリングしておいた信号電位Vinを書込駆動パルスWSをアクティブHにして一括して保持容量120にサンプリングするのである。
これにより、選択行においては、サンプリング期間&移動度補正期間K(t16〜t17)にて、予め書込み&移動度補正準備期間Jにて信号線容量106Cに保持しておいた信号電位Vinに対応する信号変化を保持容量120に与えることができ、事実上、信号電位Vinの保持容量120への書き込みが可能である。
それ以前の他行書込み期間F,Hにおける書込み&移動度補正準備期間Jに相当する期間にても信号電位Vinが各映像信号線106HSに供給されるが、選択行においては、書込み&移動度補正準備期間Jに先立つ第3閾値補正期間Iにて映像信号線106HSが基準電位Voに設定されてから信号電位Vinが順次供給される。よって、書き込もうとしている選択行に対応した水平期間の信号電位Vinが先ず信号線容量106Cに適切に書き込まれ保持されてから保持容量120に転送される。これにより、書込み&移動度補正準備期間Jでのアナログ点順次でのサンプリングと、その後の発光期間Lでの表示が可能となる。
もちろん、実際の映像信号Vsig による映像信号線106HSに対する充放電はプリチャージ信号Vpの電位レベル(基準電位Vo)と映像信号Vsig の信号電位Vinの差分のみで発生させればよく、このときの電位変化は“Vin−Vp”に低減されるので、信号線容量106Cに対する充放電量が少なく、画像の均一性は良好である。
このように、本実施形態の2TR駆動の画素回路Pおよび駆動タイミングでは、初期化期間Dおよび各閾値補正期間E,G,Iでプリチャージスイッチ722(基準電位制御スイッチ:PSW)により全列の映像信号線106HSを基準電位Voに設定する点では図13に示す線順次駆動方式と同じであるが、信号電位Vinの映像信号線106HSへの伝達に関しては異なる。すなわち、サンプリング期間&移動度補正期間Kではなく書込み&移動度補正準備期間Jにて、映像信号線106HSを水平スイッチ712で順番に選択して実行する点が異なる。予め書込み&移動度補正準備期間Jにて順番に各列に対応する信号電位Vinの情報を信号線容量106Cにサンプリングしておくのである。
また、特許文献1に記載の5TR駆動の構成を採る画素回路Pで、プリチャージ駆動方式でかつ点順次駆動方式とする場合との比較においても異なる。すなわち、特許文献1に記載の5TR駆動の場合書込駆動パルスWSをアクティブH(概ね1水平期間分)にしたままで水平スイッチ712を順次オンさせて映像信号Vsig を順次映像信号線106HSおよび保持容量120にサンプリングしていく。
これに対して、本実施形態の2TR駆動の画素回路Pおよびその駆動タイミングでは、書込走査部104により書込み&移動度補正準備期間Jにて書込駆動パルスWSをインアクティブLにした状態で、水平駆動部106の映像信号伝達部710は、水平スイッチ712を順次オンさせて映像信号Vsig (の信号電位Vin)を順番に映像信号線106HSの信号線容量106Cにサンプリングする。この後に、書込走査部104でサンプリング期間&移動度補正期間Kにて書込駆動パルスWSをアクティブHにすることで、一括して(つまり同時に)保持容量120に信号電位Vinの情報をサンプリングする。書込駆動パルスWSをインアクティブLにした状態で信号電位Vinを順番に各列の信号線容量106Cにサンプリングしてから、書込駆動パルスWSをアクティブHにすることで、同時に保持容量120に信号電位Vinの情報をサンプリングする点に大きな特徴を有するのである。
なお、この信号線容量106Cに予めサンプリングしておいた信号電位Vinの情報を保持容量120に書き込む際には、水平スイッチ712はオフであるので映像信号線106HSを駆動するソースドライバ612は映像信号線106HSに接続されておらず、サンプリング期間&移動度補正期間K(t16〜t17)にてオン(導通)しているサンプリングトランジスタ125を介して映像信号線106HSが保持容量120や駆動トランジスタ121のゲート端Gに接続される。
よって、専ら信号線容量106Cに保持しておいた信号電位Vinの情報を容量分配動作にて保持容量120に転送することになるので、信号電位Vinによる保持容量120の駆動能力という点に関しては、信号線容量106Cと保持容量120の容量Csの比の影響を受ける。
映像信号線106HSの寄生容量のみを信号線容量106Cとして使用する場合のように、信号線容量106Cの容量に比べて保持容量120の容量Csの方が大きければ、実際に伝達される信号の大きさ(信号電位Vinに対応する保持容量120の電位変化)は、信号線容量106Cに保持されている信号電位Vinよりもかなり小さくなる。
保持容量120の電位変化をより大きくするには、映像信号線106HSに、積極的に、容量値Cadd の容量素子を付加するのがよい。
以上説明したように、図5や図12に示した2TR駆動の構成を採る本実施形態で採用している画素回路Pを駆動するに当たっては、制御部109(特に水平駆動部106)の回路構成を一切変更することなく、駆動タイミングの変更のみで、プリチャージ駆動方式を採用しつつ、線順次駆動での表示に限らず、点順次駆動での表示も可能となる。
パーソナルコンピュータ用の表示や携帯機器用の一般的な表示を目的とする場合には図13に示したような線順次駆動方式を適用すればよいし、放送規格に準拠したフォーマットでの表示を行なう場合などのようにシーケンシャル情報を扱う機器での表示では図14に示したような点順次駆動方式を適用すればよい。
なお、この際には、線順次方式と同様に、予めソースドライバ612にて、映像信号処理部300から取り込んだ映像信号Vsig の1水平期間分のデータを各列の映像信号線106HSに対応するようにそれぞれサンプリングして保持しておく。従前の一般的な線順次と比べた場合、データ線の本数が減り、表示パネル部100における画素アレイ部102の周辺(いわゆる額縁)への制約が少なくなる利点が得られる。
また、本実施形態の画素回路Pは、2TR駆動の構成を採っており、しかも、線順次駆動方式および点順次駆動方式の何れにおいても、閾値補正機能を各閾値補正期間E,G,Iで実行するし、移動度補正機能をサンプリング期間&移動度補正期間Kで実行するし、有機EL素子127の電流−電圧特性に経時変化を補償するブートストラップ機能を発光期間Lで実行するので、駆動トランジスタ121や有機EL素子127の特性ばらつきや変動の影響を受けることなく、有機EL表示装置1の画面全体に亘って発光輝度を均一に維持することができる。
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
また、上記の実施形態は、クレーム(請求項)に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の発明を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
<駆動タイミングの変形例>
たとえば、電源供給線105DSL の電位が第2電位Vcc_Lから第1電位Vcc_Hに遷移するタイミングを映像信号Vsig の非有効期間である基準電位Voの期間としつつ、様々な変形が可能である。
たとえば、電源供給線105DSL の電位が第2電位Vcc_Lから第1電位Vcc_Hに遷移するタイミングを映像信号Vsig の非有効期間である基準電位Voの期間としつつ、様々な変形が可能である。
たとえば、第1の変形例として、図示を割愛するが、図6に示した駆動タイミングに対して、サンプリング期間&移動度補正期間Hの設定方法を変形することができる。具体的には、先ず映像信号Vsig が基準電位Voから信号電位Vinに遷移するタイミングt15Vを図6に示した駆動タイミングよりも1水平期間の後半側にシフトさせて、有効期間である信号電位Vinの期間を狭くする。
また、閾値補正動作の完了時(閾値補正期間Eの完了時)には、先ず、書込駆動パルスWSをアクティブHにしたままで、水平駆動部106により映像信号線106HSに映像信号Vsig の信号電位Vinを供給して(t16)、書込駆動パルスWSをインアクティブLにするまで(t17)の間を、保持容量120への画素信号Vsig の書き込み期間とする。この信号電位Vinは駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthに足し込む形で保持される。この結果、駆動トランジスタ121の閾値電圧Vthの変動は常にキャンセルされる形となるので、閾値補正を行なっていることになる。この閾値補正動作によって、保持容量120に保持されるゲート・ソース間電圧Vgsは“Vsig +Vth”となる。また、同時に、信号書込期間t16〜t17で移動度補正を実行する。すなわち、タイミングt16〜t17は、信号書込期間と移動度補正期間の双方を兼ねることとなる。
なお、この移動度補正を実行する期間t16〜t17では、有機EL素子127は実際には逆バイアス状態にあるので発光することはない。この移動度補正期間t16〜t17では、駆動トランジスタ121のゲート端Gが映像信号Vsig のレベルに固定された状態で、駆動トランジスタ121に駆動電流Idsが流れる。以下、図6に示した駆動タイミングと同様である。
第1の変形例の駆動タイミングでも、駆動トランジスタ121のドレイン端Dに対する電源供給のスイッチング動作は図6に示した駆動タイミングと完全に同じであり、輝度ムラ(特に横クロストーク)に対する抑制効果は前述の本実施形態と同様に享受できる。
各駆動部(104,105,106)は、水平駆動部106が映像信号線106HSに供給する映像信号Vsig と書込走査部104が供給する書込駆動パルスWSとの相対的な位相差を調整して、移動度補正期間を最適化することができる。
各駆動部(104,105,106)は、水平駆動部106が映像信号線106HSに供給する映像信号Vsig と書込走査部104が供給する書込駆動パルスWSとの相対的な位相差を調整して、移動度補正期間を最適化することができる。
ただし、書込み&移動度補正準備期間Jが存在せずに、タイミングt16V〜t17Wがサンプリング期間&移動度補正期間Hとなる。このため、書込走査線104WSや映像信号線106HSの配線抵抗や配線容量の距離依存の影響に起因する波形特性の相違がサンプリング期間&移動度補正期間Hに影響を与えてしまう可能性がある。画面の書込走査部104に近い側と遠い側(すなわち画面の左右)でサンプリング電位や移動度補正時間が異なることになるので、画面の左右で輝度差が生じ、シェーディングとして視認される難点が懸念される。
また、第2の変形例として、電源供給線530DSL のオフタイミング(第2電位Vcc_L側への遷移タイミング)に変更を加えることもできる。具体的には、当該行のオフタイミングとオンタイミングの双方を同じ水平期間にすることができる。たとえば、書込駆動パルスWSをアクティブHにするタイミングt13W以前の前フィールドの発光期間では、書込駆動パルスWSがインアクティブLでありサンプリングトランジスタ125が非導通状態である一方、電源駆動パルスDSL は高電位側の第1電位Vcc_Hにあるので、映像信号線106HSの電位に関わらず、前フィールドの動作によって保持容量120に保持されている電圧状態(駆動トランジスタ121のゲート・ソース間電圧Vgs)に応じて有機EL素子127に駆動トランジスタ121から駆動電流Idsが供給され、有機EL素子127が発光状態にある。
この後、線順次走査の新しいフィールドに入って、先ず、書込駆動パルスWSがインアクティブLからアクティブHに切り替わる(t13W)。このとき、映像信号線106HSにおける映像信号Vsig の電位を基準電位Voにしておくことで(t13V)、駆動トランジスタ121のゲート電位Vgが初期化される。駆動トランジスタ121のゲート端Gとソース端Sとの間には保持容量120が接続されており、その保持容量Csによる効果によって、駆動トランジスタ121のゲート電位(Vg)の変動にソース電位(Vs)が連動する。この期間をゲート初期化期間と称する。
次に書込駆動パルスWSをアクティブHにしたままで、電源供給線105DSL に与える電源駆動パルスDSL を低電位側の第2電位Vcc_Lにする(t_off:オフタイミングt11に相当する)。これにより、駆動トランジスタ121への電源供給が停止し、駆動トランジスタ121のソース電位Vsが概ね第2電位Vcc_Lに初期化される。この期間をソース初期化期間と称する。ゲート初期化期間とソース初期化期間とを合わせて、駆動トランジスタ121のゲート電位Vgとソース電位Vsを初期化する閾値補正準備期間とも称する。
このように、駆動トランジスタ121のゲート電位Vgおよびソース電位Vsを初期化することで、閾電圧補正動作の準備が完了する。この後、電源供給線105DSL に与える電源駆動パルスDSL を第1電位Vcc_Hにするまで(t14)の期間t13V〜t14が初期化期間となる。
次に、書込駆動パルスWSをアクティブHにしたままで、電源供給線105DSL に与える電源駆動パルスDSL を第1電位Vcc_Hにする(t14)。これにより、ドレイン電流が保持容量120に流れ込み、駆動トランジスタ121の閾電圧Vthを補正(キャンセル)する閾値補正期間に入る。以下、図6に示した駆動タイミングやそれに対する第1の変形例と同様である。
この第2の変形例の駆動タイミングでは、ともに映像信号Vsig の基準電位Voの期間に電源スイッチング動作をさせており、またこのときにはサンプリングトランジスタ125をオンさせて駆動トランジスタ121のゲート端Gを基準電位Voに固定してローインピーダンス化しており電源パルス(電源走査線105DS上の電源走査パルスDSやそれに基づく電源供給線530DSL 上の電源駆動パルスDSL )に起因するカップリングノイズに対する耐性が向上する。
<画素回路の変形例>
また、回路理論上は「双対の理」が成立するので、画素回路Pに対しては、この観点からの変形を加えることができる。この場合、図示を割愛するが、先ず、図5に示した画素回路Pがnチャネル型のトランジスタを用いて構成しているのに対し、pチャネル型のトランジスタを用いて画素回路Pを構成する。これに合わせて映像信号Vsig の基準電位Voに対する信号電位Vinの極性や電源電圧の大小関係を逆転させるなど、双対の理に従った変更を加える。
また、回路理論上は「双対の理」が成立するので、画素回路Pに対しては、この観点からの変形を加えることができる。この場合、図示を割愛するが、先ず、図5に示した画素回路Pがnチャネル型のトランジスタを用いて構成しているのに対し、pチャネル型のトランジスタを用いて画素回路Pを構成する。これに合わせて映像信号Vsig の基準電位Voに対する信号電位Vinの極性や電源電圧の大小関係を逆転させるなど、双対の理に従った変更を加える。
たとえば、第2実施形態の画素回路Pは、pチャネル型の駆動トランジスタ121のゲート端Gとソース端Sとの間に保持容量120を接続し、駆動トランジスタ121のソース端Sを直接に有機EL素子127のカソード端Kに接続する。有機EL素子127のアノード端Aは基準電位としてのアノード電位Vanode する。このアノード電位Vanode は、基準電位を供給する全画素共通の基準電源(高電位側)に接続する。
駆動トランジスタ121のドレイン端Dは、電源スキャナとして機能する駆動走査部105からの電源供給線105DSL に接続する。電源供給線105DSL は、電源供給線105DSL そのものが、駆動トランジスタ121に対しての電源供給能力を備える。駆動走査部105は、駆動トランジスタ121のドレイン端Dに対して、電源電圧に相当する低電圧側の第1電位Vcc_Lと高電圧側の第2電位Vcc_Hとを切り替えて供給する。換言すれば、図5に示した画素回路Pを駆動する駆動走査部105はアクティブHの電力供給能力を持つのに対して、双対の理を適用した変形例の画素回路Pを駆動する駆動走査部105はアクティブLの電力供給能力を持つ。第2電位Vcc_Hとしては、映像信号線106HSにおける映像信号Vsig の基準電位Voより十分高い電位とする。
pチャネル型のサンプリングトランジスタ125は、ゲート端Gを書込走査部104からの書込走査線104WSに接続し、ソース端Sを映像信号線106HSに接続し、ドレイン端Dを駆動トランジスタ121のゲート端Gに接続する。そのゲート端Gには、書込走査部104からアクティブLの書込駆動パルスWSを供給する。
このような双対の理を適用した変形例の画素回路Pにおいても、線順次駆動に限らず、前述の図14にて説明した点順次駆動ができるし、もちろん、閾値補正動作、移動度補正動作、およびブートストラップ動作を実行することもできる。
このような双対の理を適用した変形例の画素回路Pにおいても、線順次駆動に限らず、前述の図14にて説明した点順次駆動ができるし、もちろん、閾値補正動作、移動度補正動作、およびブートストラップ動作を実行することもできる。
なお、ここで説明した画素回路Pに対する変形例は、図5に示した画素回路Pに対して「双対の理」に従った変更を加えたものであるが、回路変更の手法はこれに限定されるものではない。閾値補正動作を実行するに当たり、書込走査部104での線順次走査に合わせて各水平周期内で基準電位Voと信号電位Vinで切り替わる映像信号Vsig が映像信号線106HSに伝達されるように駆動を行なうもの全てに、前述の図14にて説明した点順次駆動、すなわち、先ず映像信号Vsig の信号電位Vinの書込動作に影響を与えない期間で全列の映像信号線106HSを基準電位Voに設定しておいてから、書込駆動パルスWSをインアクティブにした状態で信号電位Vinを順番に各列の信号線容量106Cにサンプリングしてから、書込駆動パルスWSをアクティブにすることで、同時に保持容量120に信号電位Vinの情報をサンプリングするという本実施形態の思想を適用することができる。
1…有機EL表示装置、100…表示パネル部、101…基板、102…画素アレイ部、103…垂直駆動部、104…書込走査部、104WS…書込走査線、105…駆動走査部、105DS…駆動走査線、105DSL …電源供給線、106…水平駆動部、106C…信号線容量、106HS…映像信号線、109…制御部、120…保持容量、121…駆動トランジスタ、125…サンプリングトランジスタ、127…有機EL素子、200…駆動信号生成部、300…映像信号処理部、610…水平シフトレジスタ、612…ソースドライバ、620…インバータ群、630…ビデオライン、632…遅延処理部、636…信号選択ライン、640…サンプリングスイッチ群、642…アナログスイッチ、710…映像信号伝達部、712…水平スイッチ、714…水平セレクタ、720…基準電位伝達部、722…プリチャージスイッチ、724…プリチャージセレクタ、730…プリチャージ信号生成部(基準電位生成部)、P…画素回路、Cel…有機EL素子の寄生容量、DSL …電源駆動パルス、Vsig …映像信号、WS…書込駆動パルス、Vin…信号電位、Vo…基準電位、Vcc_H…第1電位、Vcc_L…第2電位
Claims (12)
- 駆動電流を生成する駆動トランジスタ、前記駆動トランジスタの制御入力端と出力端の間に接続された保持容量、前記駆動トランジスタの出力端に接続された電気光学素子、および前記保持容量に信号を書き込むサンプリングトランジスタを具備し、前記保持容量に保持された信号に基づく駆動電流を前記駆動トランジスタで生成して前記電気光学素子に流すことで当該電気光学素子が発光する画素回路が行列状に配置されている画素アレイ部と、
前記サンプリングトランジスタに映像信号を伝達する各列の映像信号線と、
前記映像信号線に設けられた信号線容量と、
前記サンプリングトランジスタを水平周期で順次制御することで前記画素回路を線順次走査して、1行分の各保持容量に映像信号の信号電位の情報を書き込む書込走査部、前記書込走査部での前記線順次走査に合わせて1行分の各駆動トランジスタの電源供給端に駆動電流を前記電気光学素子に流すために使用される第1電位と当該第1電位とは異なる第2電位との間で切り替わる電源電圧が供給されるように制御する駆動走査部、および前記書込走査部での前記線順次走査に合わせて各水平周期内で基準電位と信号電位で切り替わる映像信号が前記映像信号線に伝達されるように制御する水平駆動部を具備する制御部とを備え、
前記水平駆動部は、前記書込走査部での前記線順次走査に合わせて各水平周期内の所定タイミングで映像信号を選択的に前記映像信号線に伝達する映像信号伝達部、基準電位を生成する基準電位生成部、および前記映像信号伝達部による映像信号選択時を除くタイミングで前記基準電位生成部により生成された前記基準電位を選択的に前記映像信号線に伝達する基準電位伝達部を有する
ことを特徴とする表示装置。 - 1行分の映像信号を順番に各列の映像信号線に伝達する点順次駆動時には、
前記基準電位伝達部は、前記映像信号伝達部により1行分の映像信号を各列の前記映像信号線に伝達する直前に各映像信号線に前記基準電位生成部により生成された前記基準電位を選択して伝達し、
前記映像信号伝達部は、前記書込走査部により前記サンプリングトランジスタを非導通状態にしたままで、1行分の映像信号を順番に選択して各列の映像信号線に伝達することで各信号線容量に信号電位の情報を順番に書き込み、
この後、前記書込走査部は、前記サンプリングトランジスタを導通状態にすることで各信号線容量に書き込まれた信号電位の情報を各保持容量に同時に書き込む
ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 駆動電流を生成する駆動トランジスタ、前記駆動トランジスタの制御入力端と出力端の間に接続された保持容量、前記駆動トランジスタの出力端に接続された電気光学素子、および前記保持容量に信号を書き込むサンプリングトランジスタを具備し、前記保持容量に保持された信号に基づく駆動電流を前記駆動トランジスタで生成して前記電気光学素子に流すことで当該電気光学素子が発光する画素回路が行列状に配置されている画素アレイ部と、
前記サンプリングトランジスタに映像信号を伝達する各列の映像信号線と、
前記映像信号線に設けられた信号線容量と、
前記サンプリングトランジスタを水平周期で順次制御することで前記画素回路を線順次走査して、1行分の各保持容量に映像信号の信号電位の情報を書き込む書込走査部、および前記書込走査部での前記線順次走査に合わせて各水平周期内で基準電位と信号電位で切り替わる映像信号が前記映像信号線に伝達されるように制御する水平駆動部を具備する制御部とを備え、
前記水平駆動部は、前記書込走査部での前記線順次走査に合わせて各水平周期内の所定タイミングで映像信号を選択的に前記映像信号線に伝達する映像信号伝達部、基準電位を生成する基準電位生成部、および前記映像信号伝達部による映像信号選択時を除くタイミングで前記基準電位生成部により生成された前記基準電位を選択的に前記映像信号線に伝達する基準電位伝達部を有し、
1行分の映像信号を順番に各列の映像信号線に伝達する点順次駆動時には、
前記基準電位伝達部は、前記映像信号伝達部により1行分の映像信号を各列の前記映像信号線に伝達する直前に各映像信号線に前記基準電位生成部により生成された前記基準電位を選択して伝達し、
前記映像信号伝達部は、前記書込走査部により前記サンプリングトランジスタを非導通状態にしたままで、1行分の映像信号を順番に選択して各列の映像信号線に伝達することで各信号線容量に信号電位の情報を順番に書き込み、
この後、前記書込走査部は、前記サンプリングトランジスタを導通状態にすることで各信号線容量に書き込まれた信号電位の情報を各保持容量に同時に書き込む
ことを特徴とする表示装置。 - 前記信号線容量は、前記映像信号線に発生する寄生容量と当該寄生容量とは別に設けられた容量素子とを含む
ことを特徴とする請求項1または3に記載の表示装置。 - 1行分の映像信号を同時に各列の前記映像信号線に伝達する線順次駆動時には、
前記映像信号伝達部は、前記映像信号伝達部により1行分の映像信号を同時に各列の前記映像信号線に伝達する直前に各映像信号線に前記基準電位生成部により生成された前記基準電位を選択して伝達し、
前記映像信号伝達部は、前記書込走査部により前記サンプリングトランジスタを導通状態にしたままで、1行分の各映像信号線に対して1行分の映像信号を同時に選択することで1行分の各映像信号線にそれぞれ対応する信号電位を伝達することで各保持容量に信号電位の情報を同時に書き込む
ことを特徴とする請求項1または3に記載の表示装置。 - 前記制御部は、前記駆動トランジスタに前記第1電位が供給され、かつ前記サンプリングトランジスタに前記基準電位が供給されている時間帯で前記サンプリングトランジスタを導通させ、前記駆動トランジスタの閾値電圧に対応する電圧を前記保持容量に保持するための閾値補正動作を行なうように制御する
ことを特徴とする請求項1または3に記載の表示装置。 - 前記制御部は、前記信号電位の前記保持容量への書込みに先行する複数の水平周期で、前記閾値補正動作を繰り返し実行するように制御する
ことを特徴とする請求項6に記載の表示装置。 - 前記制御部は、前記閾値補正動作に先立って、前記駆動トランジスタの電源供給端に駆動電流を前記電気光学素子に流すために使用される第1電位とは異なる第2電位が供給され、かつ前記サンプリングトランジスタに前記基準電位が供給されている時間帯で前記サンプリングトランジスタを導通させて、前記駆動トランジスタの制御入力端を前記基準電位に設定し、かつ出力端を前記第2電位に設定する
ことを特徴とする請求項6に記載の表示装置。 - 前記制御部は、前記閾値補正動作の後、前記駆動トランジスタに前記第1電位が供給され、前記サンプリングトランジスタに前記基準電位が供給されている時間帯で、前記サンプリングトランジスタを導通させることで、前記保持容量に前記信号電位の情報を書き込む際、前記駆動トランジスタの移動度に対する補正分を前記保持容量に書き込まれる信号に加える
ことを特徴とする請求項6に記載の表示装置。 - 前記制御部は、前記サンプリングトランジスタに前記基準電位が供給されている時間帯内の所定位置で当該時間帯より短い期間だけ前記サンプリングトランジスタを導通させる
ことを特徴とする請求項9記載の表示装置。 - 前記制御部は、前記保持容量に前記信号電位が書き込まれた時点で前記サンプリングトランジスタを非導通状態にして前記駆動トランジスタの前記制御入力端への前記映像信号の供給を停止させ、当該駆動トランジスタの前記出力端の電位変動に前記制御入力端の電位が連動する動作を可能にする
ことを特徴とする請求項1または3に記載の表示装置。 - 駆動電流を生成する駆動トランジスタ、前記駆動トランジスタの制御入力端と出力端の間に接続された保持容量、前記駆動トランジスタの出力端に接続された電気光学素子、および前記保持容量に信号を書き込むサンプリングトランジスタを具備し、前記保持容量に保持された信号に基づく駆動電流を前記駆動トランジスタで生成して前記電気光学素子に流すことで当該電気光学素子が発光する画素回路が行列状に配置されている画素アレイ部と、前記サンプリングトランジスタに映像信号を伝達する各列の映像信号線と、前記映像信号線に設けられた信号線容量と、前記サンプリングトランジスタを水平周期で順次制御することで前記画素回路を線順次走査して1行分の各保持容量に映像信号の信号電位の情報を書き込む書込走査部と、前記書込走査部での前記線順次走査に合わせて各水平周期内で基準電位と信号電位で切り替わる映像信号が前記映像信号線に伝達されるように制御する水平駆動部とを備える表示装置の駆動方法であって、
1行分の映像信号を順番に各列の映像信号線に伝達する点順次駆動時には、
1行分の映像信号を各列の前記映像信号線に伝達する直前に各映像信号線に前記基準電位を選択して伝達し、前記サンプリングトランジスタを非導通状態にしたままで、1行分の映像信号を順番に選択して各列の映像信号線に伝達することで各信号線容量に信号電位を順番に書き込み、この後、前記サンプリングトランジスタを導通状態にすることで各信号線容量に書き込まれた信号電位を各保持容量に同時に書き込む
ことを特徴とする表示装置の駆動方法。
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JP2008224787A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Sony Corp | 表示装置及び表示装置の駆動方法 |
JP2010060867A (ja) * | 2008-09-04 | 2010-03-18 | Seiko Epson Corp | 画素回路の駆動方法、発光装置および電子機器 |
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2007
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