JP2008233501A - 有機エレクトロルミネッセンス発光部の駆動方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】移動度補正処理の時間長の変動に起因した表示画面の品質の劣化を抑制することができる有機EL発光部の駆動方法を提供する。
【解決手段】駆動方法においては、駆動トランジスタTDrv、映像信号書込みトランジスタTSig、発光制御トランジスタTEL_C、及びコンデンサ部C1を備えた駆動回路を用い、前処理[TP(5)1]、閾値電圧キャンセル処理[TP(5)2]、書込み処理[TP(5)6]を行う有機EL発光部の駆動方法において、閾値補正/書込み処理[TP(5)6]の前に、発光制御トランジスタTEL_Cをオン状態とし、書込み処理[TP(5)6]において、同時に移動度補正処理を行う。
【選択図】 図1

Description

本発明は、有機エレクトロルミネッセンス発光部の駆動方法に関する。
有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、単に、有機EL素子と略称する)を発光素子として用いた有機エレクトロルミネッセンス表示装置(以下、単に、有機EL表示装置と略称する)において、有機EL素子の輝度は、有機EL素子を流れる電流値によって制御される。そして、液晶表示装置と同様に、有機EL表示装置においても、駆動方式として、単純マトリクス方式、及び、アクティブマトリクス方式が周知である。アクティブマトリクス方式は、単純マトリクス方式に比べて構造が複雑となるといった欠点はあるが、画像の輝度を高いものとすることができる等、種々の利点を有する。
有機EL素子を構成する有機エレクトロルミネッセンス発光部(以下、単に、発光部と略称する)を駆動するための回路として、5つのトランジスタと1つのコンデンサ部から構成された駆動回路(5Tr/1C駆動回路と呼ぶ)が、例えば、特開2006−215213から周知である。この従来の5Tr/1C駆動回路は、図1に示すように、映像信号書込みトランジスタTSig、駆動トランジスタTDrv、発光制御トランジスタTEL_C、第1ノード初期化トランジスタTND1、第2ノード初期化トランジスタTND2の5つのトランジスタから構成され、更には、1つのコンデンサ部C1から構成されている。ここで、駆動トランジスタTDrvの他方のソース/ドレイン領域は第2ノードND2を構成し、駆動トランジスタTDrvのゲート電極は第1ノードND1を構成する。
尚、これらのトランジスタ及びコンデンサ部については、後に詳しく説明する。
例えば、各トランジスタはnチャネル型の薄膜トランジスタ(TFT)から成り、発光部ELPは、駆動回路を覆うように形成された層間絶縁層等の上に設けられている。発光部ELPのアノード電極は、駆動トランジスタTDrvの他方のソース/ドレイン領域に接続されている。一方、発光部ELPのカソード電極には、電圧VCat(例えば、0ボルト)が印加される。符号CELは発光部ELPの寄生容量を表す。
駆動のタイミングチャートを模式的に図17に示す。[期間−TP(5)1]において、閾値電圧キャンセル処理を行うための前処理が実行される。即ち、第1ノード初期化トランジスタTND1及び第2ノード初期化トランジスタTND2をオン状態とすることで、第1ノードND1の電位は、VOfs(例えば、0ボルト)となる。一方、第2ノードND2の電位は、VSS(例えば、−10ボルト)となる。そして、これによって、駆動トランジスタTDrvのゲート電極と他方のソース/ドレイン領域(以下、便宜上、ソース領域と呼ぶ)との間の電位差が、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vth以上となり、駆動トランジスタTDrvはオン状態となる。
次いで、[期間−TP(5)2]において、閾値電圧キャンセル処理が行われる。即ち、第1ノード初期化トランジスタTND1のオン状態を維持したまま、発光制御トランジスタTEL_Cをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位から駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthを減じた電位に向かって、第2ノードND2の電位は変化する。即ち、浮遊状態の第2ノードND2の電位は上昇する。そして、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差がVthに達すると、駆動トランジスタTDrvがオフ状態となる。この状態にあっては、第2ノードの電位は、概ね(VOfs−Vth)である。その後、[期間−TP(5)3]において、第1ノード初期化トランジスタTND1のオン状態を維持したまま、発光制御トランジスタTEL_Cをオフ状態とする。次に、[期間−TP(5)4]において、第1ノード初期化トランジスタTND1をオフ状態とする。
次いで、[期間−TP(5)5’]において、駆動トランジスタTDrvに対する一種の書込み処理を実行する。具体的には、第1ノード初期化トランジスタTND1、第2ノード初期化トランジスタTND2、及び、発光制御トランジスタTEL_Cのオフ状態を維持したまま、データ線DTLの電位を映像信号に相当する電圧[発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号(駆動信号、輝度信号)VSig]とし、次いで、走査線SCLをハイレベルとすることによって映像信号書込みトランジスタTSigをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は、VSigへと上昇する。第1ノードND1の電位の変化分に基づく電荷は、コンデンサ部C1、発光部ELPの寄生容量CEL、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の寄生容量に振り分けられる。従って、第1ノードND1の電位が変化すると、第2ノードND2の電位も変化する。しかしながら、発光部ELPの寄生容量CELの容量値が大きな値である程、第2ノードND2の電位の変化は小さくなる。そして、一般に、発光部ELPの寄生容量CELの容量値は、コンデンサ部C1の容量値及び駆動トランジスタTDRVの寄生容量の値よりも大きい。そこで、第2ノードND2の電位は殆ど変化しないとすれば、駆動トランジスタTDrvのゲート電極と他方のソース/ドレイン領域との間の電位差Vgsは、以下の式(A)のとおりとなる。
gs≒VSig−(VOfs−Vth) (A)
その後、[期間−TP(5)6’]において駆動トランジスタTDrvの特性(例えば、移動度μの大小等)に基づく駆動トランジスタTDrvのソース領域(第2ノードND2)の電位の補正(移動度補正処理)を行う。具体的には、駆動トランジスタTDrvのオン状態を維持したまま、発光制御トランジスタTEL_Cをオン状態とし、次いで、所定の時間(t’0)が経過した後、映像信号書込みトランジスタTSigをオフ状態とし、第1ノードND1(駆動トランジスタTDrvのゲート電極)を浮遊状態とする。その結果、駆動トランジスタTDrvの移動度μの値が大きい場合、駆動トランジスタTDrvのソース領域における電位の上昇量ΔV(電位補正値)は大きくなり、駆動トランジスタTDrvの移動度μの値が小さい場合、駆動トランジスタTDrvのソース領域における電位の上昇量ΔV(電位補正値)は小さくなる。ここで、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差Vgsは、式(A)から以下の式(B)のように変形される。尚、移動度補正処理を実行するための所定の時間([期間−TP(5)6’]の全時間(t’0))は、有機EL表示装置の設計の際、設計値として予め決定しておけばよい。
gs≒VSig−(VOfs−Vth)−ΔV (B)
以上の操作によって、閾値電圧キャンセル処理、書込み処理、移動度補正処理が完了する。そして、その後の[期間−TP(5)7]においては、映像信号書込みトランジスタTSigがオフ状態となり、第1ノードND1、即ち、駆動トランジスタTDrvのゲート電極は浮遊状態となる一方、発光制御トランジスタTEL_Cはオン状態を維持しており、発光制御トランジスタTEL_Cの一方のソース/ドレイン領域(以下、便宜上、ドレイン領域と呼ぶ)は、発光部ELPの発光を制御するための電流供給部(電圧VCC、例えば20ボルト)に接続された状態にある。従って、以上の結果として、第2ノードND2の電位が上昇し、所謂ブートストラップ回路におけると同様の現象が駆動トランジスタTDrvのゲート電極に生じ、第1ノードND1の電位も上昇する。その結果、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差Vgsは、式(B)の値を保持する。また、発光部ELPを流れる電流は、駆動トランジスタTDrvの一方のソース/ドレイン領域(以下、便宜上、ドレイン領域と呼ぶ)からソース領域へと流れるドレイン電流Idsであるので、式(C)で表すことができる。発光部ELPは、ドレイン電流Idsの値に応じた輝度で発光する。尚、係数kについては後述する。
ds=k・μ・(Vgs−Vth2
=k・μ・(VSig−VOfs−ΔV)2 (C)
以上に概要を説明した5Tr/1C駆動回路の駆動等についても、後に詳しく説明する。
特開2006−215213
ところで、[期間−TP(5)5’]の開始直前にあっては、発光制御トランジスタTEL_Cはオフ状態であり、且つ、駆動トランジスタTDrvもオフ状態にある。また、[期間−TP(5)5’]にあっても、発光制御トランジスタTEL_Cはオフ状態である。従って、発光制御トランジスタTEL_Cの他方のソース/ドレイン領域(以下、便宜上、ソース領域と呼ぶ)及び駆動トランジスタTDrvのドレイン領域(以下、これらの領域を総称して、第3ノードND3と呼ぶ)は、電流供給部100とは電気的に接続されていない状態である。
[期間−TP(5)5’]において、駆動トランジスタTDrvのゲート電極には、表示すべき画像の輝度に応じた映像信号VSigが印加される。このとき、第3ノードND3の電位は、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とドレイン領域との間の寄生容量によるカップリングに起因して変動する。従って、[期間−TP(5)5’]の終期における第3ノードND3の電位は、駆動トランジスタTDrvのゲート電極に印加される映像信号VSigの値に応じた値となる。
次いで、[期間−TP(5)6’]の始期において、発光制御トランジスタTEL_Cはオン状態となる。このとき、第3ノードND3の電位は、上述した映像信号VSigに応じた値から、電流供給部の電圧VCCへと上昇する。従って、このときの第3ノードND3の電位の変化量は、映像信号VSigの値に依存する。
一方、発光制御トランジスタTEL_Cのソース領域とゲート電極との間にも、寄生容量が存在する。そして、発光制御トランジスタTEL_Cのソース領域とゲート電極との間のカップリングによって、発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極の電位に変動が生じる。上述したように、[期間−TP(5)6’]の始期における第3ノードND3の電位の変化量は、上述した映像信号VSigの値に依存する。従って、発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極の電位の変動の程度も、上述した映像信号VSigの値に応じて変化する。
以上に説明したように、[期間−TP(5)6’]の始期において、上述した発光制御トランジスタTEL_Cのソース領域とゲート電極との間のカップリングに起因して、発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極の電位に変動が生じる。その結果、[期間−TP(5)6’]の時間長、即ち、移動度補正処理の時間長に変動が生じ、表示される画像の輝度の均一性が劣化するといった問題がある。
従って、本発明の目的は、移動度補正処理の時間長の変動に起因した表示画面の品質の劣化を抑制することができる有機エレクトロルミネッセンス発光部の駆動方法を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明の有機エレクトロルミネッセンス発光部の駆動方法は、
(A)ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた駆動トランジスタ、
(B)ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた映像信号書込みトランジスタ、
(C)ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた発光制御トランジスタ、並びに、
(D)一対の電極を備えたコンデンサ部、
から構成された駆動回路であって、
駆動トランジスタにおいては、
(A−1)一方のソース/ドレイン領域は、発光制御トランジスタの他方のソース/ドレイン領域に接続されており、
(A−2)他方のソース/ドレイン領域は、有機エレクトロルミネッセンス発光部に備えられたアノード電極に接続され、且つ、コンデンサ部の一方の電極に接続されており、第2ノードを構成し、
(A−3)ゲート電極は、映像信号書込みトランジスタの他方のソース/ドレイン領域に接続され、且つ、コンデンサ部の他方の電極に接続されており、第1ノードを構成し、
映像信号書込みトランジスタにおいては、
(B−1)一方のソース/ドレイン領域は、データ線に接続されており、
(B−2)ゲート電極は、走査線に接続されており、
発光制御トランジスタにおいては、
(C−1)一方のソース/ドレイン領域は、電流供給部に接続されており、
(C−2)ゲート電極は、発光制御トランジスタ制御線に接続されている、
駆動回路を用いた有機エレクトロルミネッセンス発光部の駆動方法である。
そして、
(a)第1ノードと第2ノードとの間の電位差が、駆動トランジスタの閾値電圧を越え、且つ、有機エレクトロルミネッセンス発光部のカソード電極と第2ノードとの間の電位差が、有機エレクトロルミネッセンス発光部の閾値電圧を越えないように、第1ノードに第1ノード初期化電圧を印加し、且つ、第2ノードに第2ノード初期化電圧を印加する前処理を行い、次いで、
(b)第1ノードの電位を保った状態で、第1ノードの電位から駆動トランジスタの閾値電圧を減じた電位に向かって、第2ノードの電位を変化させる閾値電圧キャンセル処理を行い、その後、
(c)発光制御トランジスタ制御線からの信号により発光制御トランジスタのオン状態を保った状態にした後、走査線からの信号によりオン状態とされた映像信号書込みトランジスタを介して、データ線から映像信号を第1ノードに印加する書込み処理を行い、次いで、
(d)走査線からの信号により映像信号書込みトランジスタをオフ状態とすることにより第1ノードを浮遊状態として、第1ノードと第2ノードとの間の電位差の値に応じた電流を、電流供給部から駆動トランジスタを介して有機エレクトロルミネッセンス発光部に流すことによって、有機エレクトロルミネッセンス発光部を駆動する、
各工程から成ることを特徴とする。
尚、前記工程(b)において、第1ノードの電位を保った状態で、第1ノードの電位から駆動トランジスタの閾値電圧を減じた電位に向かって、第2ノードの電位を変化させるには、前記工程(a)における第2ノードの電位に駆動トランジスタの閾値電圧を加えた電圧を超える電圧を電流供給部から駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に印加すればよい。
本発明の有機エレクトロルミネッセンス発光部の駆動方法(以下、本発明の駆動方法と略称する)において、駆動回路は、
(E)ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた第2ノード初期化トランジスタ、
を更に備えており、
第2ノード初期化トランジスタにおいては、
(E−1)一方のソース/ドレイン領域は、第2ノード初期化電圧供給線に接続されており、
(E−2)他方のソース/ドレイン領域は、第2ノードに接続されており、
(E−3)ゲート電極は、第2ノード初期化トランジスタ制御線に接続されており、
前記工程(a)において、第2ノード初期化トランジスタ制御線からの信号によりオン状態とされた第2ノード初期化トランジスタを介して、第2ノード初期化電圧供給線から第2ノードに第2ノード初期化電圧を印加した後、第2ノード初期化トランジスタ制御線からの信号により第2ノード初期化トランジスタをオフ状態とする形態とすることができる。そして、更には、駆動回路は、
(F)ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた第1ノード初期化トランジスタ、
を更に備えており、
第1ノード初期化トランジスタにおいては、
(F−1)一方のソース/ドレイン領域は、第1ノード初期化電圧供給線に接続されており、
(F−2)他方のソース/ドレイン領域は、第1ノードに接続されており、
(F−3)ゲート電極は、第1ノード初期化トランジスタ制御線に接続されており、
前記工程(a)において、第1ノード初期化トランジスタ制御線からの信号によりオン状態とされた第1ノード初期化トランジスタを介して、第1ノード初期化電圧供給線から第1ノードに第1ノード初期化電圧を印加する形態とすることができる。
駆動回路の詳細は後述するが、上述したとおり、5つのトランジスタと1つのコンデンサ部から構成された駆動回路(5Tr/1C駆動回路)、4つのトランジスタと1つのコンデンサ部から構成された駆動回路(4Tr/1C駆動回路と呼ぶ)、3つのトランジスタと1つのコンデンサ部から構成された駆動回路(3Tr/1C駆動回路と呼ぶ)から構成することができる。
本発明の駆動方法における有機エレクトロルミネッセンス表示装置(有機EL表示装置)にあっては、電流供給部、走査線が接続された走査回路、データ線が接続された映像信号出力回路、発光制御トランジスタ制御線が接続された発光制御トランジスタ制御回路、走査線、データ線、発光制御トランジスタ制御線、有機エレクトロルミネッセンス発光部(以下、単に、発光部と呼ぶ場合がある)の構成、構造は、周知の構成、構造とすることができる。具体的には、発光部は、例えば、アノード電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、カソード電極等から構成することができる。
本発明の駆動方法におけるカラー表示用の有機EL表示装置にあっては、1つの画素は複数の副画素から構成されているが、具体的には、1つの画素は、赤色発光副画素、緑色発光副画素、青色発光副画素の3つの副画素から構成されている形態とすることができる。あるいは又、これらの3種の副画素に更に1種類あるいは複数種類の副画素を加えた1組(例えば、輝度向上のために白色光を発光する副画素を加えた1組、色再現範囲を拡大するために補色を発光する副画素を加えた1組、色再現範囲を拡大するためにイエローを発光する副画素を加えた1組、色再現範囲を拡大するためにイエロー及びシアンを発光する副画素を加えた1組)から構成することもできる。
駆動回路を構成するトランジスタとして、nチャネル型の薄膜トランジスタ(TFT)を挙げることができるが、場合によっては、例えば、発光制御トランジスタにpチャネル型の薄膜トランジスタを用いることもできる。更には、シリコン半導体基板に形成された電界効果トランジスタ(例えば、MOSトランジスタ)から構成することもできる。コンデンサ部は、一方の電極、他方の電極、及び、これらの電極に挟まれた誘電体層(絶縁層)から構成することができる。駆動回路を構成するトランジスタ及びコンデンサ部は、或る平面内に形成され(例えば、支持体上に形成され)、発光部は、例えば、層間絶縁層を介して、駆動回路を構成するトランジスタ及びコンデンサ部の上方に形成されている。また、駆動トランジスタの他方のソース/ドレイン領域は、発光部に備えられたアノード電極に、例えば、コンタクトホールを介して接続されている。
本発明の駆動方法が適用される有機EL表示装置は、
(イ)走査回路、
(ロ)映像信号出力回路、
(ハ)第1の方向にN個、第1の方向とは異なる第2の方向にM個、合計N×M個の、2次元マトリクス状に配列された有機エレクトロルミネッセンス素子、
(ニ)走査回路に接続され、第1の方向に延びるM本の走査線、
(ホ)映像信号出力回路に接続され、第2の方向に延びるN本のデータ線、
(ヘ)発光制御トランジスタ制御回路に接続され、第1の方向に延びるM本の発光制御トランジスタ制御線、並びに、
(ト)電流供給部、
を備えている構成とすることができる。そして、各有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子と略称する)は、
駆動トランジスタ、映像信号書込みトランジスタ、発光制御トランジスタ、及び、コンデンサ部を具備した駆動回路、並びに、
有機エレクトロルミネッセンス発光部(発光部)、
から構成されている。
本発明の駆動方法によれば、発光制御トランジスタのオン状態を保った状態とした後、データ線から映像信号を第1ノードに印加する書込み処理において、移動度補正処理が同時に行われる。ここで、発光制御トランジスタが予めオン状態に保持された状態にあるので、書込み処理の時間長(即ち、移動度補正処理の時間長)は、映像信号書込みトランジスタがオン状態とされた時間のみによって規定される。また、移動度補正/書込み処理を行う際、及び、その前後において、第3ノードの電位は略電流供給部の電圧に保たれた状態にあるので、駆動トランジスタのゲート電極の電位が変化しても、その影響が寄生容量により発光制御トランジスタのゲート電極に伝播することもない。そして、このように、発光制御トランジスタのゲート電極の電位変動が移動度補正処理の時間長に対して影響を与えることがないので、移動度補正処理の時間長の変動に起因した表示画面の品質の劣化といった問題が発生することもない。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、それに先立ち、各実施例において用いられる有機EL表示装置の概要を説明する。
各実施例での使用に適した有機EL表示装置は、複数の画素を備えた有機EL表示装置である。そして1つの画素は複数の副画素(各実施例にあっては、3つの副画素である赤色発光副画素、緑色発光副画素、青色発光副画素)から構成されており、各副画素は、駆動回路11と、この駆動回路11に接続された有機エレクトロルミネッセンス発光部(発光部ELP)とが積層された構造を有する有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)10から構成されている。実施例1、実施例2、実施例3における有機EL表示装置の等価回路図を、それぞれ、図1、図6、図11に示し、実施例1、実施例2、実施例3における有機EL表示装置の概念図を、それぞれ、図2、図7、図12に示す。尚、図1及び図2には、5トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された駆動回路を示し、図6及び図7には、4トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された駆動回路を示し、図11及び図12には、3トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された駆動回路を示す。
ここで、各実施例における有機EL表示装置は、
(イ)走査回路101、
(ロ)映像信号出力回路102、
(ハ)第1の方向にN個、第1の方向とは異なる第2の方向(具体的には、第1の方向に直交する方向)にM個、合計N×M個の、2次元マトリクス状に配列された有機EL素子10、
(ニ)走査回路101に接続され、第1の方向に延びるM本の走査線SCL、
(ホ)映像信号出力回路102に接続され、第2の方向に延びるN本のデータ線DTL、
(ヘ)発光制御トランジスタ制御回路103に接続され、第1の方向に延びるM本の発光制御トランジスタ制御線CLEL_C、並びに、
(ト)電流供給部100、
を備えている。尚、図2、図7及び図12においては、3×3個の有機EL素子10を図示しているが、これは、あくまでも例示に過ぎない。
発光部ELPは、例えば、アノード電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、カソード電極等の周知の構成、構造を有する。また、走査線SCLの一端に走査回路101が設けられている。走査回路101、映像信号出力回路102、走査線SCL、データ線DTL、電流供給部100の構成、構造は、周知の構成、構造とすることができる。
駆動回路の最小構成要素を挙げると、この駆動回路は、最低、駆動トランジスタTDrv、映像信号書込みトランジスタTSig、発光制御トランジスタTEL_C、及び、一対の電極を備えたコンデンサ部C1から構成されている。駆動トランジスタTDrvは、ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた、nチャネル型のTFTから成る。また、映像信号書込みトランジスタTSigも、ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた、nチャネル型のTFTから成る。更には、発光制御トランジスタTEL_Cも、ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた、nチャネル型のTFTから成る。尚、発光制御トランジスタTEL_Cや映像信号書込みトランジスタTSigを、pチャネル型のTFTから構成してもよい。
ここで、駆動トランジスタTDrvにおいては、
(A−1)一方のソース/ドレイン領域(以下、ドレイン領域と呼ぶ)は、発光制御トランジスタTEL_Cの他方のソース/ドレイン領域に接続されており、
(A−2)他方のソース/ドレイン領域(以下、ソース領域と呼ぶ)は、発光部ELPに備えられたアノード電極に接続され、且つ、コンデンサ部C1の一方の電極に接続されており、第2ノードND2を構成し、
(A−3)ゲート電極は、映像信号書込みトランジスタTSigの他方のソース/ドレイン領域に接続され、且つ、コンデンサ部C1の他方の電極に接続されており、第1ノードND1を構成する。
尚、駆動トランジスタTDrvのドレイン領域と発光制御トランジスタTEL_Cの他方のソース/ドレイン領域とは、例えば、同じ領域を占めており、係る領域を第3ノードND3と呼ぶ。
また、映像信号書込みトランジスタTSigにおいては、
(B−1)一方のソース/ドレイン領域は、データ線DTLに接続されており、
(B−2)ゲート電極は、走査線SCLに接続されている。
更には、発光制御トランジスタTEL_Cにおいては、
(C−1)一方のソース/ドレイン領域は、電流供給部100に接続されており、
(C−2)ゲート電極は、発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cに接続されている。
より具体的には、図16に一部分の模式的な一部断面図を示すように、駆動回路を構成するトランジスタTSig,TDrv及びコンデンサ部C1は支持体上に形成され、発光部ELPは、例えば、層間絶縁層40を介して、駆動回路を構成するトランジスタTSig,TDrv及びコンデンサ部C1の上方に形成されている。また、駆動トランジスタTDrvの他方のソース/ドレイン領域は、発光部ELPに備えられたアノード電極に、コンタクトホールを介して接続されている。尚、図16においては、駆動トランジスタTDrvのみを図示する。映像信号書込みトランジスタTSigやその他のトランジスタは隠れて見えない。
より具体的には、駆動トランジスタTDrvは、ゲート電極31、ゲート絶縁層32、半導体層33に設けられたソース/ドレイン領域35、及び、ソース/ドレイン領域35の間の半導体層33の部分が該当するチャネル形成領域34から構成されている。一方、コンデンサ部C1は、他方の電極36、ゲート絶縁層32の延在部から構成された誘電体層、及び、一方の電極37(第2ノードND2に相当する)から成る。ゲート電極31、ゲート絶縁層32の一部、及びコンデンサ部C1を構成する他方の電極36は、支持体20上に形成されている。駆動トランジスタTDrvの一方のソース/ドレイン領域35は配線38に接続され、他方のソース/ドレイン領域35は一方の電極37(第2ノードND2に相当する)に接続されている。駆動トランジスタTDrv及びコンデンサ部C1等は、層間絶縁層40で覆われており、層間絶縁層40上に、アノード電極51、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び、カソード電極53から成る発光部ELPが設けられている。尚、図面においては、正孔輸送層、発光層、及び、電子輸送層を1層52で表した。発光部ELPが設けられていない層間絶縁層40の部分の上には、第2層間絶縁層54が設けられ、第2層間絶縁層54及びカソード電極53上には透明な基板21が配置されており、発光層にて発光した光は、基板21を通過して、外部に出射される。尚、一方の電極37(第2ノードND2)とアノード電極51とは、層間絶縁層40に設けられたコンタクトホールによって接続されている。また、カソード電極53は、第2層間絶縁層54、層間絶縁層40に設けられたコンタクトホール56,55を介して、ゲート絶縁層32の延在部上に設けられた配線39に接続されている。
有機EL表示装置は、(N/3)×M個の2次元マトリクス状に配列された画素から構成されている。そして、各画素を構成する有機EL素子10は、線順次駆動されるとし、表示フレームレートをFR(回/秒)とする。即ち、第m行目(但し、m=1,2,3・・・M)に配列された(N/3)個の画素(N個の副画素)のそれぞれを構成する有機EL素子10が同時に駆動される。換言すれば、1つの行を構成する各有機EL素子10にあっては、その発光/非発光のタイミングは、それらが属する行単位で制御される。尚、1つの行を構成する各画素について映像信号を書き込む処理は、全ての画素について同時に映像信号を書き込む処理(以下、単に、同時書込み処理と呼ぶ場合がある)であってもよいし、各画素毎に順次映像信号を書き込む処理(以下、単に、順次書込み処理と呼ぶ場合がある)であってもよい。いずれの書込み処理とするかは、駆動回路の構成に応じて適宜選択すればよい。
ここで、原則として、第m行目、第n列(但し、n=1,2,3・・・N)に位置する画素における1つの副画素を構成する有機EL素子10に関する駆動、動作を説明するが、係る副画素あるいは有機EL素子10を、以下、第(n,m)番目の副画素あるいは第(n,m)番目の有機EL素子10と呼ぶ。そして、第m行目に配列された各有機EL素子10の水平走査期間(第m番目の水平走査期間)が終了するまでに、各種の処理(後述する閾値電圧キャンセル処理、移動度補正/書込み処理)が行われる。尚、移動度補正/書込み処理は、第m番目の水平走査期間内に行われるが、場合によっては、第(m−m”)番目の水平走査期間から第m番目の水平走査期間に亙り、行われる場合もある。一方、駆動回路の種類によっては、閾値電圧キャンセル処理やこれに伴う前処理を第m番目の水平走査期間より先行して行うことができる。
そして、上述した各種の処理が全て終了した後、第m行目に配列された各有機EL素子10を構成する発光部を発光させる。尚、上述した各種の処理が全て終了した後、直ちに発光部を発光させてもよいし、所定の期間(例えば、所定の行数分の水平走査期間)が経過した後に発光部を発光させてもよい。この所定の期間は、有機EL表示装置の仕様や駆動回路の構成等に応じて、適宜設定することができる。尚、以下の説明においては、説明の便宜のため、各種の処理終了後、直ちに発光部を発光させるものとする。そして、第m行目に配列された各有機EL素子10を構成する発光部の発光は、第(m+m’)行目に配列された各有機EL素子10の水平走査期間の開始直前まで継続される。ここで、「m’」は、有機EL表示装置の設計仕様によって決定される。即ち、或る表示フレームの第m行目に配列された各有機EL素子10を構成する発光部の発光は、第(m+m’−1)番目の水平走査期間まで継続される。一方、第(m+m’)番目の水平走査期間の始期から、次の表示フレームにおける第m番目の水平走査期間内において移動度補正/書込み処理が完了するまで、第m行目に配列された各有機EL素子10を構成する発光部は、非発光状態を維持する。上述した非発光状態の期間(以下、単に、非発光期間と呼ぶ場合がある)を設けることにより、アクティブマトリクス駆動に伴う残像ボケが低減され、動画品位をより優れたものとすることができる。但し、各副画素(有機EL素子10)の発光状態/非発光状態は、以上に説明した状態に限定するものではない。また、水平走査期間の時間長は、(1/FR)×(1/M)秒未満の時間長である。(m+m’)の値がMを越える場合、越えた分の水平走査期間は、次の表示フレームにおいて処理される。
1つのトランジスタの有する2つのソース/ドレイン領域において、「一方のソース/ドレイン領域」という用語を、電源部に接続された側のソース/ドレイン領域といった意味において使用する場合がある。また、トランジスタがオン状態にあるとは、ソース/ドレイン領域間にチャネルが形成されている状態を意味する。係るトランジスタの一方のソース/ドレイン領域から他方のソース/ドレイン領域に電流が流れているか否かは問わない。一方、トランジスタがオフ状態にあるとは、ソース/ドレイン領域間にチャネルが形成されていない状態を意味する。また、或るトランジスタのソース/ドレイン領域が他のトランジスタのソース/ドレイン領域に接続されているとは、或るトランジスタのソース/ドレイン領域と他のトランジスタのソース/ドレイン領域とが同じ領域を占めている形態を包含する。更には、ソース/ドレイン領域は、不純物を含有したポリシリコンやアモルファスシリコン等の導電性物質から構成することができるだけでなく、金属、合金、導電性粒子、これらの積層構造、有機材料(導電性高分子)から成る層から構成することができる。また、以下の説明で用いるタイミングチャートにおいて、各期間を示す横軸の長さ(時間長)は模式的なものであり、各期間の時間長の割合を示すものではない。
以下、実施例に基づき、5Tr/1C駆動回路、4Tr/1C駆動回路、3Tr/1C駆動回路を用いた発光部ELPの駆動方法を説明する。
実施例1は、本発明の有機エレクトロルミネッセンス発光部の駆動方法に関する。実施例1にあっては、駆動回路は5Tr/1C駆動回路から構成されている。
5Tr/1C駆動回路の等価回路図を図1に示し、概念図を図2を示し、駆動のタイミングチャートを模式的に図3に示し、各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に図4の(A)〜(D)及び図5の(A)〜(E)に示す。
この5Tr/1C駆動回路は、映像信号書込みトランジスタTSig、駆動トランジスタTDrv、発光制御トランジスタTEL_C、第1ノード初期化トランジスタTND1、第2ノード初期化トランジスタTND2の5つのトランジスタから構成され、更には、1つのコンデンサ部C1から構成されている。
[発光制御トランジスタTEL_C
発光制御トランジスタTEL_Cの一方のソース/ドレイン領域は、電流供給部100(電圧VCC)に接続され、発光制御トランジスタTEL_Cの他方のソース/ドレイン領域は、駆動トランジスタTDrvの一方のソース/ドレイン領域に接続されている。また、発光制御トランジスタTEL_Cのオン/オフ動作は、発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極に接続された発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cによって制御される。尚、電流供給部100は、有機EL素子10の発光部ELPに電流を供給し、発光部ELPの発光を制御するために設けられている。また、発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cは、発光制御トランジスタ制御回路103に接続されている。
[駆動トランジスタTDrv
駆動トランジスタTDrvの一方のソース/ドレイン領域は、上述のとおり、発光制御トランジスタTEL_Cの他方のソース/ドレイン領域に接続されている。即ち、駆動トランジスタTDrvの一方のソース/ドレイン領域は、発光制御トランジスタTEL_Cを介して、電流供給部100に接続されている。一方、駆動トランジスタTDrvの他方のソース/ドレイン領域は、
[1]発光部ELPのアノード電極、
[2]第2ノード初期化トランジスタTND2の他方のソース/ドレイン領域、及び、
[3]コンデンサ部C1の一方の電極、
に接続されており、第2ノードND2を構成する。また、駆動トランジスタTDrvのゲート電極は、
[1]映像信号書込みトランジスタTSigの他方のソース/ドレイン領域、
[2]第1ノード初期化トランジスタTND1の他方のソース/ドレイン領域、及び、
[3]コンデンサ部C1の他方の電極、
に接続されており、第1ノードND1を構成する。
ここで、駆動トランジスタTDrvは、有機EL素子10の発光状態においては、以下の式(1)に従ってドレイン電流Idsを流すように駆動される。有機EL素子10の発光状態においては、駆動トランジスタTDrvの一方のソース/ドレイン領域はドレイン領域として働き、他方のソース/ドレイン領域はソース領域として働く。説明の便宜のため、以下の説明において、駆動トランジスタTDrvの一方のソース/ドレイン領域を単にドレイン領域と呼び、他方のソース/ドレイン領域を単にソース領域と呼ぶ場合がある。尚、
μ :実効的な移動度
L :チャネル長
W :チャネル幅
gs:ゲート電極とソース領域との間の電位差
th:閾値電圧
ox:(ゲート絶縁層の比誘電率)×(真空の誘電率)/(ゲート絶縁層の厚さ)
k≡(1/2)・(W/L)・Cox
とする。
ds=k・μ・(Vgs−Vth2 (1)
このドレイン電流Idsが有機EL素子10の発光部ELPを流れることで、有機EL素子10の発光部ELPが発光する。更には、このドレイン電流Idsの値の大小によって、有機EL素子10の発光部ELPにおける発光状態(輝度)が制御される。
[映像信号書込みトランジスタTSig
映像信号書込みトランジスタTSigの他方のソース/ドレイン領域は、上述のとおり、駆動トランジスタTDrvのゲート電極に接続されている。一方、映像信号書込みトランジスタTSigの一方のソース/ドレイン領域は、データ線DTLに接続されている。そして、映像信号出力回路102からデータ線DTLを介して、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号(駆動信号、輝度信号)VSigが、一方のソース/ドレイン領域に供給される。尚、データ線DTLを介して、VSig以外の種々の信号・電圧(プリチャージ駆動のための信号や各種の基準電圧等)が、一方のソース/ドレイン領域に供給されてもよい。また、映像信号書込みトランジスタTSigのオン/オフ動作は、映像信号書込みトランジスタTSigのゲート電極に接続された走査線SCLによって制御される。
[第1ノード初期化トランジスタTND1
第1ノード初期化トランジスタTND1の他方のソース/ドレイン領域は、上述のとおり、駆動トランジスタTDrvのゲート電極に接続されている。一方、第1ノード初期化トランジスタTND1の一方のソース/ドレイン領域には、第1ノードND1の電位(即ち、駆動トランジスタTDrvのゲート電極の電位)を初期化するための電圧VOfsが供給される。また、第1ノード初期化トランジスタTND1のオン/オフ動作は、第1ノード初期化トランジスタTND1のゲート電極に接続された第1ノード初期化トランジスタ制御線AZND1によって制御される。第1ノード初期化トランジスタ制御線AZND1は、第1ノード初期化トランジスタ制御回路104に接続されている。
[第2ノード初期化トランジスタTND2
第2ノード初期化トランジスタTND2の他方のソース/ドレイン領域は、上述のとおり、駆動トランジスタTDrvのソース領域に接続されている。一方、第2ノード初期化トランジスタTND2の一方のソース/ドレイン領域には、第2ノードND2の電位(即ち、駆動トランジスタTDrvのソース領域の電位)を初期化するための電圧VSSが供給される。また、第2ノード初期化トランジスタTND2のオン/オフ動作は、第2ノード初期化トランジスタTND2のゲート電極に接続された第2ノード初期化トランジスタ制御線AZND2によって制御される。第2ノード初期化トランジスタ制御線AZND2は、第2ノード初期化トランジスタ制御回路105に接続されている。
[発光部ELP]
発光部ELPのアノード電極は、上述のとおり、駆動トランジスタTDrvのソース領域に接続されている。一方、発光部ELPのカソード電極には、電圧VCatが印加される。発光部ELPの寄生容量を符号CELで表す。また、発光部ELPの発光に必要とされる閾値電圧をVth-ELとする。即ち、発光部ELPのアノード電極とカソード電極との間にVth-EL以上の電圧が印加されると、発光部ELPは発光する。
以下の説明において、電圧あるいは電位の値を以下のとおりとするが、これは、あくまでも説明のための値であり、これらの値に限定されるものではない。
Sig :発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号
・・・0ボルト〜10ボルト
CC :発光部ELPの発光を制御するための電流供給部の電圧
・・・20ボルト
Ofs :駆動トランジスタTDrvのゲート電極の電位(第1ノードND1の電位)を初期化するための電圧
・・・0ボルト
SS :駆動トランジスタTDrvのソース領域の電位(第2ノードND2の電位)を初期化するための電圧
・・・−10ボルト
th :駆動トランジスタTDrvの閾値電圧
・・・3ボルト
Cat :発光部ELPのカソード電極に印加される電圧
・・・0ボルト
th-EL:発光部ELPの閾値電圧
・・・3ボルト
以下、5Tr/1C駆動回路の動作説明を行う。尚、上述したように、各種の処理(閾値電圧キャンセル処理、移動度補正/書込み処理)が全て完了した後、直ちに発光状態が始まるものとして説明するが、これに限るものではない。後述する実施例2〜実施例3(4Tr/1C駆動回路、3Tr/1C駆動回路)の説明においても同様である。
[期間−TP(5)-1](図4の(A)参照)
この[期間−TP(5)-1]は、例えば、前の表示フレームにおける動作であり、前回の各種の処理完了後に第(n,m)番目の有機EL素子10が発光状態にある期間である。即ち、第(n,m)番目の副画素を構成する有機EL素子10における発光部ELPには、後述する式(4)に基づくドレイン電流I’dsが流れており、第(n,m)番目の副画素を構成する有機EL素子10の輝度は、係るドレイン電流I’dsに対応した値である。ここで、映像信号書込みトランジスタTSig、第1ノード初期化トランジスタTND1及び第2ノード初期化トランジスタTND2はオフ状態であり、発光制御トランジスタTEL_C及び駆動トランジスタTDrvはオン状態である。第(n,m)番目の有機EL素子10の発光状態は、第(m+m’)行目に配列された有機EL素子10の水平走査期間の開始直前まで継続される。
図3に示す[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)4]は、前回の各種の処理完了後の発光状態が終了した後から、次の移動度補正/書込み処理が行われる直前までの動作期間である。即ち、この[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)4]は、例えば、前の表示フレームにおける第(m+m’)番目の水平走査期間の始期から、現表示フレームにおける第(m−1)番目の水平走査期間の終期までの或る時間長さの期間である。尚、[期間−TP(5)1]〜[期間−TP(5)4]を、現表示フレームにおける第m番目の水平走査期間内に含む構成とすることもできる。
そして、この[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)4]において、第(n,m)番目の有機EL素子10は非発光状態にある。即ち、[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)1]、[期間−TP(5)3]〜[期間−TP(5)4]においては、発光制御トランジスタTEL_Cはオフ状態であるので、有機EL素子10は発光しない。尚、[期間−TP(5)2]においては、発光制御トランジスタTEL_Cはオン状態となる。しかし、この期間においては後述する閾値電圧キャンセル処理が行われている。閾値電圧キャンセル処理の説明において詳しく述べるが、後述する式(2)を満たすことを前提とすれば、有機EL素子10が発光することはない。
以下、[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)4]の各期間について、先ず、説明する。尚、[期間−TP(5)1]の始期や、[期間−TP(5)1]〜[期間−TP(5)4]の各期間の長さは、有機EL表示装置の設計に応じて適宜設定すればよい。
[期間−TP(5)0
上述したように、この[期間−TP(5)0]において、第(n,m)番目の有機EL素子10は、非発光状態にある。映像信号書込みトランジスタTSig、第1ノード初期化トランジスタTND1、第2ノード初期化トランジスタTND2はオフ状態である。また、[期間−TP(5)-1]から[期間−TP(5)0]に移る時点で、発光制御トランジスタTEL_Cがオフ状態となるが故に、第2ノードND2(駆動トランジスタTDrvのソース領域あるいは発光部ELPのアノード電極)の電位は、(Vth-EL+VCat)まで低下し、発光部ELPは非発光状態となる。また、第2ノードND2の電位低下に倣うように、浮遊状態の第1ノードND1(駆動トランジスタTDrvのゲート電極)の電位も低下する。
[期間−TP(5)1](図4の(B)及び(C)参照)
この[期間−TP(5)1]において、後述する閾値電圧キャンセル処理を行うための前処理が行われる。即ち、第1ノードND1と第2ノードND2との間の電位差が、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthを越え、且つ、発光部ELPのカソード電極と第2ノードとの間の電位差が、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELを越えないように、第1ノードND1に第1ノード初期化電圧を印加し、且つ、第2ノードND2に第2ノード初期化電圧を印加する。具体的には、[期間−TP(5)1]の開始時、第1ノード初期化トランジスタ制御回路104及び第2ノード初期化トランジスタ制御回路105の動作に基づき第1ノード初期化トランジスタ制御線AZND1及び第2ノード初期化トランジスタ制御線AZND2をハイレベルとすることによって、第1ノード初期化トランジスタTND1及び第2ノード初期化トランジスタTND2をオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は、VOfs(例えば、0ボルト)となる。一方、第2ノードND2の電位は、VSS(例えば、−10ボルト)となる。そして、この[期間−TP(5)1]の完了以前において、第2ノード初期化トランジスタ制御回路105の動作に基づき第2ノード初期化トランジスタ制御線AZND2をローレベルとすることによって、第2ノード初期化トランジスタTND2をオフ状態とする。尚、第1ノード初期化トランジスタTND1のオン状態及び第2ノード初期化トランジスタTND2を同時にオン状態としてもよいし、第1ノード初期化トランジスタTND1を先にオン状態としてもよいし、第2ノード初期化トランジスタTND2を先にオン状態としてもよい。
以上の処理により、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差がVth以上となり、駆動トランジスタTDrvはオン状態となる。
[期間−TP(5)2](図4の(D)参照)
次に、第1ノードND1の電位を保った状態で、具体的には、[期間−TP(5)1]における第2ノードND2の電位に駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthを加えた電位を越える電圧を電流供給部100から駆動トランジスタTDrvの一方のソース/ドレイン領域(ドレイン領域)に印加することにより、第1ノードND1と第2ノードND2との間の電位差を駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthに近づける(具体的には、第2ノードND2の電位を上昇させる)閾値電圧キャンセル処理を行う。より具体的には、第1ノード初期化トランジスタTND1のオン状態を維持したまま、発光制御トランジスタ制御回路103の動作に基づき発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cをハイレベルとすることによって、発光制御トランジスタTEL_Cをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は変化しないが(VOfs=0ボルトを維持)、第1ノードND1の電位から駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthを減じた電位に向かって、第2ノードND2の電位は変化する。具体的には、浮遊状態の第2ノードND2の電位は上昇する。そして、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差がVthに達すると、駆動トランジスタTDrvがオフ状態となる。より一層具体的には、浮遊状態の第2ノードND2の電位が(VOfs−Vth=−3ボルト>VSS)に近づき、最終的に(VOfs−Vth)となる。ここで、以下の式(2)が保証されていれば、云い換えれば、式(2)を満足するように電位を選択、決定しておけば、発光部ELPが発光することはない。尚、定性的には、閾値電圧キャンセル処理において、第1ノードND1と第2ノードND2との間の電位差(換言すれば、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差)が駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthに近づく程度は、閾値電圧キャンセル処理の時間により左右される。従って、例えば閾値電圧キャンセル処理の時間を充分長く確保した場合には、第1ノードND1と第2ノードND2との間の電位差は駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthに達し、駆動トランジスタTDrvはオフ状態となる。一方、例えば閾値電圧キャンセル処理の時間を短く設定した場合には、第1ノードND1と第2ノードND2との間の電位差が駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthより大きく、駆動トランジスタTDrvはオフ状態とはならない場合がある。即ち、閾値電圧キャンセル処理の結果として、必ずしも駆動トランジスタTDrvがオフ状態となることを要しない。
(VOfs−Vth)<(Vth-EL+VCat) (2)
この[期間−TP(5)2]にあっては、第2ノードND2の電位は、例えば、最終的に、(VOfs−Vth)となる。即ち、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vth、及び、駆動トランジスタTDrvのゲート電極を初期化するための電圧VOfsのみに依存して、第2ノードND2の電位は決定される。云い換えれば、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELには依存しない。
[期間−TP(5)3](図5の(A)参照)
その後、第1ノード初期化トランジスタTND1のオン状態を維持したまま、発光制御トランジスタ制御回路103の動作に基づき発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cをローレベルとすることによって、発光制御トランジスタTEL_Cをオフ状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は変化せず(VOfs=0ボルトを維持)、浮遊状態の第2ノードND2の電位も変化せず、(VOfs−Vth=−3ボルト)を保持する。
[期間−TP(5)4](図5の(B)参照)
次いで、第1ノード初期化トランジスタ制御回路104の動作に基づき第1ノード初期化トランジスタ制御線AZND1をローレベルとすることによって、第1ノード初期化トランジスタTND1をオフ状態とする。第1ノードND1及び第2ノードND2の電位は、実質上、変化しない(実際には、寄生容量等の静電結合により電位変化が生じ得るが、通常、これらは無視することができる)。
次いで、[期間−TP(5)5]〜[期間−TP(5)7]の各期間について説明する。尚、後述するように、[期間−TP(5)5]において、移動度補正/書込み処理のための前処理が行われ、[期間−TP(5)6]において、移動度補正/書込み処理が同時に行われる。上述したように、これらの処理は、第m番目の水平走査期間内に行えばよいが、場合によっては、複数の水平走査期間を跨ってもよい。後述する実施例2〜実施例3においても同様である。但し、実施例1においては、説明の便宜のため、[期間−TP(5)5]の始期と[期間−TP(5)6]の終期とは、それぞれ、第m番目の水平走査期間の始期と終期とに一致するものとして説明する。
一般に、駆動トランジスタTDrvをポリシリコン薄膜トランジスタ等から作製した場合、トランジスタ間で移動度μにばらつきが生じることは避け難い。従って、移動度μに差異がある複数の駆動トランジスタTDrvのゲート電極に同じ値の映像信号VSigを印加したとしても、移動度μの大きい駆動トランジスタTDrvを流れるドレイン電流Idsと、移動度μの小さい駆動トランジスタTDrvを流れるドレイン電流Idsとの間に、差異が生じてしまう。そして、このような差異が生じると、有機EL表示装置の画面の均一的(ユニフォーミティ)が損なわれてしまう。
[期間−TP(5)5](図5の(C)参照)
従って、駆動トランジスタTDrvの移動度μの大小に基づく駆動トランジスタTDrvのソース領域(第2ノードND2)の電位の補正(移動度補正処理)を含めた移動度補正/書込み処理を行うが、その前に、以下の前処理を行う。即ち、発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cからの信号により発光制御トランジスタTEL_Cのオン状態を保った状態とする。具体的には、発光制御トランジスタ制御回路103の動作に基づき発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cをハイレベルとすることによって、発光制御トランジスタTEL_Cをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は変化せず(VOfs=0ボルトを維持)、浮遊状態の第2ノードND2の電位も変化せず、(VOfs−Vth=−3ボルト)を保持した状態で、第3ノードND3の電位は概ねVCCとなる。
[期間−TP(5)6](図5の(D)参照)
次に、駆動トランジスタTDrvの移動度μの大小に基づく駆動トランジスタTDrvのソース領域(第2ノードND2)の電位の補正(移動度補正処理)を行うと同時に、駆動トランジスタTDrvに対する書込み処理を実行する。即ち、移動度補正/書込み処理を実行する。
具体的には、第1ノード初期化トランジスタTND1、第2ノード初期化トランジスタTND2のオフ状態を維持したまま、映像信号出力回路102の動作に基づき、データ線DTLの電位を、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号(駆動信号、輝度信号)VSigとし、次いで、走査回路101の動作に基づき走査線SCLをハイレベルとすることによって、映像信号書込みトランジスタTSigをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は、VSigへと上昇する。そして、所定の時間(t0)が経過した後、走査回路101の動作に基づき走査線SCLをローレベルとすることによって、映像信号書込みトランジスタTSigをオフ状態とし、第1ノードND1(駆動トランジスタTDrvのゲート電極)を浮遊状態とする。以上の結果、駆動トランジスタTDrvの移動度μの値が大きい場合、駆動トランジスタTDrvのソース領域における電位の上昇量ΔV(電位補正値)は大きくなり、駆動トランジスタTDrvの移動度μの値が小さい場合、駆動トランジスタTDrvのソース領域における電位の上昇量ΔV(電位補正値)は小さくなる。ここで、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差Vgsは、以下の式(3)のとおりとなる。
g =VSig
s ≒VOfs−Vth+ΔV
gs≒VSig−(VOfs−Vth+ΔV) (3)
即ち、駆動トランジスタTDrvに対する移動度補正/書込み処理において得られたVgsは、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号(駆動信号、輝度信号)VSig、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vth、及び、駆動トランジスタTDrvのゲート電極を初期化するための電圧VOfs、及び、駆動トランジスタTDrvの移動度μに依存した電位の上昇量ΔV(電位補正値)のみに依存している。そして、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELとは無関係である。
尚、移動度補正/書込み処理である[期間−TP(5)6]の全時間t0は、有機EL表示装置の設計の際、設計値として予め決定しておけばよい。また、このときの駆動トランジスタTDrvのソース領域における電位(VOfs−Vth+ΔV)が以下の式(2’)を満足するように、[期間−TP(5)6]の全時間t0は決定されている。そして、これによって、[期間−TP(5)6]において、発光部ELPが発光することはない。更には、この移動度補正/書込み処理によって、係数k(≡(1/2)・(W/L)・Cox)のばらつきの補正も同時に行われる。
(VOfs−Vth+ΔV)<(Vth-EL+VCat) (2’)
[期間−TP(5)7](図5の(E)参照)
以上の操作によって、閾値電圧キャンセル処理、移動度補正/書込み処理が完了するので、走査線SCLからの信号により映像信号書込みトランジスタTSigをオフ状態とすることにより第1ノードND1を浮遊状態として、第1ノードND1と第2ノードND2との間の電位差の値に応じた電流を、電流供給部100から駆動トランジスタTDrvを介して発光部ELPに流すことによって、発光部ELPを駆動する。即ち、発光部ELPを発光させる。
具体的には、所定の時間(t0)が経過した後、走査回路101の動作に基づき走査線SCLをローレベルとすることによって、映像信号書込みトランジスタTSigをオフ状態とし、第1ノードND1(駆動トランジスタTDrvのゲート電極)を浮遊状態とする。一方、発光制御トランジスタTEL_Cはオン状態を維持しており、発光制御トランジスタTEL_Cのドレイン領域は、発光部ELPの発光を制御するための電流供給部100(電圧VCC、例えば20ボルト)に接続された状態にある。従って、以上の結果として、第2ノードND2の電位は上昇する。ここで、上述したとおり、駆動トランジスタTDrvのゲート電極は浮遊状態にあり、しかも、コンデンサ部C1が存在するが故に、所謂ブートストラップ回路におけると同様の現象が駆動トランジスタTDrvのゲート電極に生じ、第1ノードND1の電位も上昇する。その結果、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差Vgsは、式(3)の値を保持する。また、第2ノードND2の電位が上昇し、(Vth-EL+VCat)を越えるので、発光部ELPは発光を開始する。このとき、発光部ELPを流れる電流は、駆動トランジスタTDrvのドレイン領域からソース領域へと流れるドレイン電流Idsであるので、式(1)で表すことができる。ここで、式(1)と式(3)から、式(1)は、以下の式(4)のように変形することができる。
ds=k・μ・(VSig−VOfs−ΔV)2 (4)
従って、発光部ELPを流れる電流Idsは、例えば、VOfsを0ボルトに設定したとした場合、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSigの値から、駆動トランジスタTDrvの移動度μに起因した第2ノードND2(駆動トランジスタTDrvのソース領域)における電位補正値ΔVの値を減じた値の2乗に比例する。云い換えれば、発光部ELPを流れる電流Idsは、発光部ELPの閾値電圧Vth-EL、及び、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthには依存しない。即ち、発光部ELPの発光量(輝度)は、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELの影響、及び、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthの影響を受けない。そして、第(n,m)番目の有機EL素子10の輝度は、係る電流Idsに対応した値である。
しかも、移動度μの大きな駆動トランジスタTDrvほど、電位補正値ΔVが大きくなるので、式(4)の左辺のVgsの値が小さくなる。従って、式(4)において、移動度μの値が大きくとも、(VSig−VOfs−ΔV)2の値が小さくなる結果、ドレイン電流Idsを補正することができる。即ち、移動度μの異なる駆動トランジスタTDrvにおいても、映像信号VSigの値が同じであれば、ドレイン電流Idsが略同じとなる結果、発光部ELPを流れ、発光部ELPの輝度を制御する電流Idsが均一化される。即ち、移動度μのばらつき(更には、kのばらつき)に起因する発光部の輝度のばらつきを補正することができる。
発光部ELPの発光状態を第(m+m’−1)番目の水平走査期間まで継続する。この時点は、[期間−TP(5)-1]の終わりに相当する。
以上によって、有機EL素子10[第(n,m)番目の副画素(有機EL素子10)]の発光の動作が完了する。
実施例1の駆動方法によれば、発光制御トランジスタTEL_Cのオン状態を保持した状態で、データ線DTLから映像信号VSigを第1ノードND1に印加する書込み処理において移動度補正処理が同時に行われる。従って、移動度補正/書込み処理の時間長は、映像信号書込みトランジスタTSigがオン状態とされた時間のみによって規定される。また、移動度補正/書込み処理を行う際、及び、その前後において、第3ノードND3の電位は略電流供給部の電圧VCCに保たれた状態にあるので、駆動トランジスタTDrvのゲート電極の電位が映像信号VSigへと変化しても、その影響が寄生容量により発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極に伝播することもない。それ故、移動度補正処理の時間長の変動に起因した表示画面の品質の劣化といった問題が発生することがない。
実施例2は、実施例1の変形である。実施例2にあっては、駆動回路は4Tr/1C駆動回路から構成されている。4Tr/1C駆動回路の等価回路図を図6に示し、概念図を図7を示し、駆動のタイミングチャートを模式的に図8に示し、各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に図9の(A)〜(D)及び図10の(A)〜(D)に示す。
この4Tr/1C駆動回路においては、前述した5Tr/1C駆動回路から、第1ノード初期化トランジスタTND1が省略されている。即ち、この4Tr/1C駆動回路は、映像信号書込みトランジスタTSig、駆動トランジスタTDrv、発光制御トランジスタTEL_C、第2ノード初期化トランジスタTND2の4つのトランジスタから構成され、更には、1つのコンデンサ部C1から構成されている。
[発光制御トランジスタTEL_C
発光制御トランジスタTEL_Cの構成は、5Tr/1C駆動回路において説明した発光制御トランジスタTEL_Cの構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。
[駆動トランジスタTDrv
駆動トランジスタTDrvの構成は、5Tr/1C駆動回路において説明した駆動トランジスタTDrvの構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。
[第2ノード初期化トランジスタTND2
第2ノード初期化トランジスタTND2の構成は、5Tr/1C駆動回路において説明した第2ノード初期化トランジスタTND2の構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。
[映像信号書込みトランジスタTSig
映像信号書込みトランジスタTSigの構成は、5Tr/1C駆動回路において説明した映像信号書込みトランジスタTSigの構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。但し、映像信号書込みトランジスタTSigの一方のソース/ドレイン領域は、データ線DTLに接続されているが、映像信号出力回路102から、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSigだけでなく、駆動トランジスタTDrvのゲート電極を初期化するための電圧VOfsも供給される。この点が、5Tr/1C駆動回路において説明した映像信号書込みトランジスタTSigの動作と相違している。尚、映像信号出力回路102から、データ線DTLを介して、VSigやVOfs以外の信号・電圧(例えば、プリチャージ駆動のための信号)が、一方のソース/ドレイン領域に供給されてもよい。
[発光部ELP]
発光部ELPの構成は、5Tr/1C駆動回路において説明した発光部ELPの構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。
以下、4Tr/1C駆動回路の動作説明を行う。
[期間−TP(4)-1](図9の(A)参照)
この[期間−TP(4)-1]は、例えば、前の表示フレームにおける動作であり、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)-1]と同じ動作である。
図8に示す[期間−TP(4)0]〜[期間−TP(4)4]は、図3に示す[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)4]に対応する期間であり、次の移動度補正/書込み処理が行われる直前までの動作期間である。そして、5Tr/1C駆動回路と同様に、[期間−TP(4)0]〜[期間−TP(4)4]において、第(n,m)番目の有機EL素子10は非発光状態にある。但し、4Tr/1C駆動回路の動作においては、図8に示す[期間−TP(4)5]〜[期間−TP(4)6]の他、[期間−TP(4)2]〜[期間−TP(4)4]も第m番目の水平走査期間に包含される点が、5Tr/1C駆動回路の動作とは異なる。尚、説明の便宜のため、[期間−TP(4)2]の始期、及び、[期間−TP(4)6]の終期は、それぞれ、第m番目の水平走査期間の始期、及び、終期に一致するものとして説明する。
以下、[期間−TP(4)0]〜[期間−TP(4)4]の各期間について、説明する。尚、5Tr/1C駆動回路において説明したと同様に、[期間−TP(4)1]の始期や、[期間−TP(4)1]〜[期間−TP(4)4]の各期間の長さは、有機EL表示装置の設計に応じて適宜設定すればよい。
[期間−TP(4)0
この[期間−TP(4)0]は、例えば、前の表示フレームから現表示フレームにおける動作であり、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)0]と、実質的に同じ動作である。
[期間−TP(4)1](図9の(B)参照)
この[期間−TP(4)1]は、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)1]に相当する。この[期間−TP(4)1]において、後述する閾値電圧キャンセル処理を行うための前処理が行われる。[期間−TP(4)1]の開始時、第2ノード初期化トランジスタ制御回路105の動作に基づき第2ノード初期化トランジスタ制御線AZND2をハイレベルとすることによって、第2ノード初期化トランジスタTND2をオン状態とする。その結果、第2ノードND2の電位は、VSS(例えば、−10ボルト)となる。また、第2ノードND2の電位低下に倣うように、浮遊状態の第1ノードND1(駆動トランジスタTDrvのゲート電極)の電位も低下する。尚、[期間−TP(4)1]における第1ノードND1の電位は、[期間−TP(4)-1]における第1ノードND1の電位(前フレームのVSigの値に応じて定まる)により左右されるので、一定の値をとるものではない。
[期間−TP(4)2](図9の(C)参照)
その後、映像信号出力回路102の動作に基づきデータ線DTLの電位をVOfsとし、走査回路101の動作に基づき走査線SCLをハイレベルとすることによって、映像信号書込みトランジスタTSigをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は、VOfs(例えば、0ボルト)となる。第2ノードND2の電位はVSS(例えば、−10ボルト)を保持する。その後、第2ノード初期化トランジスタ制御回路105の動作に基づき第2ノード初期化トランジスタ制御線AZND2をローレベルとすることによって、第2ノード初期化トランジスタTND2をオフ状態とする。
尚、[期間−TP(4)1]の開始と同時に、あるいは、[期間−TP(4)1]の途中で、映像信号書込みトランジスタTSigをオン状態としてもよい。
以上の処理により、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差がVth以上となり、駆動トランジスタTDrvはオン状態となる。
[期間−TP(4)3](図9の(D)参照)
次に、閾値電圧キャンセル処理が行われる。即ち、映像信号書込みトランジスタTSigのオン状態を維持したまま、発光制御トランジスタ制御回路103の動作に基づき発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cをハイレベルとすることによって、発光制御トランジスタTEL_Cをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は変化しないが(VOfs=0ボルトを維持)、第1ノードND1の電位から駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthを減じた電位に向かって、第2ノードND2の電位は変化する。即ち、浮遊状態の第2ノードND2の電位は上昇する。そして、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差がVthに達すると、駆動トランジスタTDrvがオフ状態となる。具体的には、浮遊状態の第2ノードND2の電位が(VOfs−Vth=−3ボルト)に近づき、最終的に(VOfs−Vth)となる。ここで、上述した式(2)が保証されていれば、云い換えれば、式(2)を満足するように電位を選択、決定しておけば、発光部ELPが発光することはない。
この[期間−TP(4)3]にあっては、第2ノードND2の電位は、例えば、最終的に、(VOfs−Vth)となる。即ち、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vth、及び、駆動トランジスタTDrvのゲート電極を初期化するための電圧VOfsのみに依存して、第2ノードND2の電位は決定される。そして、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELとは無関係である。
[期間−TP(4)4](図10の(A)参照)
その後、映像信号書込みトランジスタTSigのオン状態を維持したまま、発光制御トランジスタ制御回路103の動作に基づき発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cをローレベルとすることによって、発光制御トランジスタTEL_Cをオフ状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は変化せず(VOfs=0ボルトを維持)、浮遊状態の第2ノードND2の電位も、実質上、変化せず(実際には、寄生容量等の静電結合により電位変化が生じ得るが、通常、これらは無視することができる)、(VOfs−Vth=−3ボルト)を保持する。
次いで、[期間−TP(4)5]〜[期間−TP(4)7]の各期間について説明する。これらの期間は、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)5]〜[期間−TP(5)7]と、実質的に同じ動作である。
[期間−TP(4)5](図10の(B)参照)
次に、移動度補正/書込み処理のための前処理を行う。具体的には、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)5]と同じ動作を行えばよい。即ち、発光制御トランジスタ制御回路103の動作に基づき発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cをハイレベルとすることによって、発光制御トランジスタTEL_Cをオン状態とする。
[期間−TP(4)6](図10の(C)参照)
次に、駆動トランジスタTDrvの移動度μの大小に基づく駆動トランジスタTDrvのソース領域(第2ノードND2)の電位の補正(移動度補正処理)を行うと同時に、駆動トランジスタTDrvに対する書込み処理を実行する。即ち、移動度補正/書込み処理を実行する。具体的には、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)6]と同じ動作を行えばよい。即ち、第2ノード初期化トランジスタTND2のオフ状態を維持したまま、映像信号出力回路102の動作に基づきデータ線DTLの電位を、VOfsから、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSigに切り替えた後、走査回路101の動作に基づき走査線SCLをハイレベルとすることによって、映像信号書込みトランジスタTSigをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は、VSigへと上昇し、第2ノードND2の電位は、概ね(VOfs−Vth+ΔV)へと上昇する。これによって、5Tr/1C駆動回路において説明したと同様に、第1ノードND1と第2ノードND2の電位差、即ち、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差Vgsとして、式(3)で説明した値を得ることができる。尚、[期間−TP(4)6]の全時間(t0)は、有機EL表示装置の設計の際、設計値として予め決定しておけばよい。
即ち、4Tr/1C駆動回路においても、駆動トランジスタTDrvに対する移動度補正/書込み処理において得られたVgsは、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSig、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vth、駆動トランジスタTDrvのゲート電極を初期化するための電圧VOfs、及び、駆動トランジスタTDrvの移動度μに依存した電位の上昇量ΔV(電位補正値)のみに依存している。そして、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELとは無関係である。
[期間−TP(4)7](図10の(D)参照)
以上の操作によって、閾値電圧キャンセル処理、移動度補正/書込み処理が完了する。そして、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)7]と同じ処理がなされ、第2ノードND2の電位が上昇し、(Vth-EL+VCat)を越えるので、発光部ELPは発光を開始する。このとき、発光部ELPを流れる電流は、前述した式(4)にて得ることができるので、発光部ELPを流れる電流Idsは、発光部ELPの閾値電圧Vth-EL、及び、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthには依存しない。即ち、発光部ELPの発光量(輝度)は、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELの影響、及び、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthの影響を受けない。加えて、駆動トランジスタTDrvにおける移動度μのばらつきに起因したドレイン電流Idsのばらつき発生を抑制することができる。
そして、発光部ELPの発光状態を第(m+m’−1)番目の水平走査期間まで継続する。この時点は、[期間−TP(4)-1]の終わりに相当する。
以上によって、有機EL素子10[第(n,m)番目の副画素(有機EL素子10)]の発光の動作が完了する。
実施例3も、実施例1の変形である。実施例3にあっては、駆動回路は3Tr/1C駆動回路から構成されている。3Tr/1C駆動回路の等価回路図を図11に示し、概念図を図12を示し、駆動のタイミングチャートを模式的に図13に示し、各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に図14の(A)〜(D)及び図15の(A)〜(E)に示す。
この3Tr/1C駆動回路においては、前述した5Tr/1C駆動回路から、第1ノード初期化トランジスタTND1、及び、第2ノード初期化トランジスタTND2の2つのトランジスタが省略されている。即ち、この3Tr/1C駆動回路は、映像信号書込みトランジスタTSig、発光制御トランジスタTEL_C、及び、駆動トランジスタTDrvの3つのトランジスタから構成され、更には、1つのコンデンサ部C1から構成されている。
[発光制御トランジスタTEL_C
発光制御トランジスタTEL_Cの構成は、5Tr/1C駆動回路において説明した発光制御トランジスタTEL_Cの構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。
[駆動トランジスタTDrv
駆動トランジスタTDrvの構成は、5Tr/1C駆動回路において説明した駆動トランジスタTDrvの構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。
[映像信号書込みトランジスタTSig
映像信号書込みトランジスタTSigの構成は、5Tr/1C駆動回路において説明した映像信号書込みトランジスタTSigの構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。但し、映像信号書込みトランジスタTSigの一方のソース/ドレイン領域は、データ線DTLに接続されているが、映像信号出力回路102から、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSigだけでなく、駆動トランジスタTDrvのゲート電極を初期化するための電圧VOfs-H及び電圧VOfs-Lも供給される。この点が、5Tr/1C駆動回路において説明した映像信号書込みトランジスタTSigの動作と相違している。尚、映像信号出力回路102から、データ線DTLを介して、VSigやVOfs-H/VOfs-L以外の信号・電圧(例えば、プリチャージ駆動のための信号)が、一方のソース/ドレイン領域に供給されてもよい。電圧VOfs-H及び電圧VOfs-Lの値として、限定するものではないが、例えば、
Ofs-H=約30ボルト
Ofs-L=約0ボルト
を例示することができる。
[CELとC1の値の関係]
後述するように、3Tr/1C駆動回路においては、データ線DTLを利用して第2ノードND2の電位を変化させる必要がある。上述した5Tr/1C駆動回路や4Tr/1Cの駆動回路においては、値cELは、値c1及び値cgsと比較して十分に大きな値であるとし、駆動トランジスタTDrvのゲート電極の電位の変化分(VSig−VOfs)に基づく駆動トランジスタTDrvのソース領域(第2ノードND2)の電位の変化を考慮せずに説明を行った。一方、3Tr/1C駆動回路においては、値c1を、設計上、他の駆動回路よりも大きい値(例えば、値c1を値cELの約1/4〜1/3程度)に設定する。従って、他の駆動回路よりも、第1ノードND1の電位変化により生ずる第2ノードND2の電位変化の程度は大きい。このため、3Tr/1Cの説明においては、第1ノードND1の電位変化により生ずる第2ノードND2の電位変化を考慮して説明を行う。尚、図示した駆動のタイミングチャートも、第1ノードND1の電位変化により生ずる第2ノードND2の電位変化を考慮して示した。
[発光部ELP]
発光部ELPの構成は、5Tr/1C駆動回路において説明した発光部ELPの構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。
以下、3Tr/1C駆動回路の動作説明を行う。
[期間−TP(3)-1](図14の(A)参照)
この[期間−TP(3)-1]は、例えば、前の表示フレームにおける動作であり、実質的に、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)-1]と同じ動作である。
図13に示す[期間−TP(3)0]〜[期間−TP(3)4]は、図3に示す[期間−TP(5)0]〜[期間−TP(5)4]に対応する期間であり、次の移動度補正/書込み処理が行われる直前までの動作期間である。そして、5Tr/1C駆動回路と同様に、[期間−TP(3)0]〜[期間−TP(3)4]において、第(n,m)番目の有機EL素子10は非発光状態にある。但し、3Tr/1C駆動回路の動作においては、図13に示すように、[期間−TP(3)5]〜[期間−TP(3)6]の他、[期間−TP(3)1]〜[期間−TP(3)4]も第m番目の水平走査期間に包含される点が、5Tr/1C駆動回路の動作とは異なる。尚、説明の便宜のため、[期間−TP(3)1]の始期、及び、[期間−TP(3)6]の終期は、それぞれ、第m番目の水平走査期間の始期、及び、終期に一致するものとして説明する。
以下、[期間−TP(3)0]〜[期間−TP(3)4]の各期間について、説明する。尚、5Tr/1C駆動回路において説明したと同様に、[期間−TP(3)1]〜[期間−TP(3)4]の各期間の長さは、有機EL表示装置の設計に応じて適宜設定すればよい。
[期間−TP(3)0](図14の(B)参照)
この[期間−TP(3)0]は、例えば、前の表示フレームから現表示フレームにおける動作であり、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)0]と、実質的に同じ動作である。
[期間−TP(3)1](図14の(C)参照)
そして、現表示フレームにおける第m行目の水平走査期間が開始する。[期間−TP(3)1]の開始時、映像信号出力回路102の動作に基づきデータ線DTLの電位を、駆動トランジスタTDrvのゲート電極を初期化するための電圧VOfs-Hとし、次いで、走査回路101の動作に基づき走査線SCLをハイレベルとすることによって、映像信号書込みトランジスタTSigをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は、VOfs-Hとなる。上述したように、コンデンサ部C1の値c1を、設計上、他の駆動回路よりも大きい値としたので、ソース領域の電位(第2ノードND2の電位)は上昇する。そして、発光部ELPの両端の電位差が閾値電圧Vth-ELを超えるので、電位発光部ELPは導通状態となるが、駆動トランジスタTDrvのソース領域の電位は、再び、(Vth-EL+VCat)まで、直ちに低下する。尚、この過程において、発光部ELPが発光し得るが、発光は一瞬であり、実用上、問題とはならない。一方、駆動トランジスタTDrvのゲート電極は電圧VOfs-Hを保持する。
[期間−TP(3)2](図14の(D)参照)
その後、映像信号出力回路102の動作に基づき、データ線DTLの電位を、駆動トランジスタTDrvのゲート電極を初期化するための電圧VOfs-Hから電圧VOfs-Lへと変更することによって、第1ノードND1の電位は、VOfs-Lとなる。そして、第1ノードND1の電位の低下に伴い、第2ノードND2の電位も低下する。即ち、駆動トランジスタTDrvのゲート電極の電位の変化分(VOfs-L−VOfs-H)に基づく電荷が、コンデンサ部C1、発光部ELPの寄生容量CEL、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の寄生容量に振り分けられる。尚、後述する[期間−TP(3)3]における動作の前提として、[期間−TP(3)2]の終期において、第2ノードND2の電位がVOfs-L−Vthよりも低いことが必要となる。VOfs-Hの値等は、この条件を満たすように設定されている。即ち、以上の処理により、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差がVth以上となり、駆動トランジスタTDrvはオン状態となる。
[期間−TP(3)3](図15の(A)参照)
次に、閾値電圧キャンセル処理が行われる。即ち、映像信号書込みトランジスタTSigのオン状態を維持したまま、発光制御トランジスタ制御回路103の動作に基づき発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cをハイレベルとすることによって、発光制御トランジスタTEL_Cをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は変化しないが(VOfs-L=0ボルトを維持)、第1ノードND1の電位から駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthを減じた電位に向かって、第2ノードND2の電位は変化する。即ち、浮遊状態の第2ノードND2の電位は上昇する。そして、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差がVthに達すると、駆動トランジスタTDrvがオフ状態となる。具体的には、浮遊状態の第2ノードND2の電位が(VOfs-L−Vth=−3ボルト)に近づき、最終的に(VOfs-L−Vth)となる。ここで、上述した式(2)が保証されていれば、云い換えれば、式(2)を満足するように電位を選択、決定しておけば、発光部ELPが発光することはない。
この[期間−TP(3)3]にあっては、第2ノードND2の電位は、例えば、最終的に、(VOfs-L−Vth)となる。即ち、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vth、及び、駆動トランジスタTDrvのゲート電極を初期化するための電圧VOfs-Lのみに依存して、第2ノードND2の電位は決定される。そして、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELとは無関係である。
[期間−TP(3)4](図15の(B)参照)
その後、映像信号書込みトランジスタTSigのオン状態を維持したまま、発光制御トランジスタ制御回路103の動作に基づき発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cをローレベルとすることによって、発光制御トランジスタTEL_Cをオフ状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は変化せず(VOfs-L=0ボルトを維持)、浮遊状態の第2ノードND2の電位も変化せず、(VOfs-L−Vth=−3ボルト)を保持する。
次いで、[期間−TP(3)5]〜[期間−TP(3)7]の各期間について説明する。これらは、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)5]〜[期間−TP(5)7]と、実質的に同じ動作である。
[期間−TP(3)5](図15の(C)参照)
次に、移動度補正/書込み処理のための前処理を行う。具体的には、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)5]と同じ動作を行えばよい。即ち、発光制御トランジスタ制御回路103の動作に基づき発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cをハイレベルとすることによって、発光制御トランジスタTEL_Cをオン状態とする。
[期間−TP(3)6](図15の(D)参照)
その後、駆動トランジスタTDrvの移動度μの大小に基づく駆動トランジスタTDrvのソース領域(第2ノードND2)の電位の補正(移動度補正処理)、及び、書込み処理を同時に実行する。即ち、移動度補正/書込み処理を行う。具体的には、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)6]と同じ動作を行えばよい。尚、移動度補正/書込み処理を実行するための所定の時間([期間−TP(3)6]の全時間(t0))は、有機EL表示装置の設計の際、設計値として予め決定しておけばよい。以上の結果として、第1ノードND1の電位は、VSigへと上昇し、第2ノードND2の電位は、概ね(VOfs−Vth+ΔV)へと上昇する。これによって、5Tr/1C駆動回路において説明したと同様に、第1ノードND1と第2ノードND2の電位差、即ち、駆動トランジスタTDrvのゲート電極とソース領域との間の電位差Vgsとして、式(3)で説明した値を得ることができる。
即ち、3Tr/1C駆動回路においても、駆動トランジスタTDrvに対する移動度補正/書込み処理において得られたVgsは、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSig、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vth、駆動トランジスタTDrvのゲート電極を初期化するための電圧VOfs-L、及び、駆動トランジスタTDrvの移動度μに依存した電位の上昇量ΔV(電位補正値)のみに依存している。そして、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELとは無関係である。
[期間−TP(3)7](図15の(E)参照)
以上の操作によって、閾値電圧キャンセル処理、移動度補正/書込み処理が完了する。そして、5Tr/1C駆動回路において説明した[期間−TP(5)7]と同じ処理がなされ、第2ノードND2の電位が上昇し、(Vth-EL+VCat)を越えるので、発光部ELPは発光を開始する。このとき、発光部ELPを流れる電流は、前述した式(4)にて得ることができるので、発光部ELPを流れる電流Idsは、発光部ELPの閾値電圧Vth-EL、及び、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthには依存しない。即ち、発光部ELPの発光量(輝度)は、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELの影響、及び、駆動トランジスタTDrvの閾値電圧Vthの影響を受けない。加えて、駆動トランジスタTDrvにおける移動度μのばらつきに起因したドレイン電流Idsのばらつき発生を抑制することができる。
そして、発光部ELPの発光状態を第(m+m’−1)番目の水平走査期間まで継続する。この時点は、[期間−TP(4)-1]の終わりに相当する。
以上によって、有機EL素子10[第(n,m)番目の副画素(有機EL素子10)]の発光の動作が完了する。
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した有機EL表示装置を構成する各種の構成要素の構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。
図1は、5トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例1の駆動回路の等価回路図である。 図2は、5トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例1の駆動回路の概念図である。 図3は、5トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例1の駆動回路の駆動のタイミングチャートを模式的に示す図である。 図4の(A)〜(D)は、5トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例1の駆動回路を構成する各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に示す図である。 図5の(A)〜(E)は、図4の(D)に引き続き、5トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例1の駆動回路を構成する各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に示す図である。 図6は、4トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例2の駆動回路の等価回路図である。 図7は、4トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例2の駆動回路の概念図である。 図8は、4トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例2の駆動回路の駆動のタイミングチャートを模式的に示す図である。 図9の(A)〜(D)は、4トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例2の駆動回路を構成する各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に示す図である。 図10の(A)〜(D)は、図9の(D)に引き続き、4トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例2の駆動回路を構成する各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に示す図である。 図11は、3トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例3の駆動回路の等価回路図である。 図12は、3トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例3の駆動回路の概念図である。 図13は、3トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例3の駆動回路の駆動のタイミングチャートを模式的に示す図である。 図14の(A)〜(D)は、3トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例3の駆動回路を構成する各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に示す図である。 図15の(A)〜(E)は、図14の(D)に引き続き、3トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された実施例3の駆動回路を構成する各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に示す図である。 図16は、有機エレクトロルミネッセンス素子の一部分の模式的な一部断面図である。 図17は、5トランジスタ/1コンデンサ部から基本的に構成された従来の駆動回路の等価回路図である。
符号の説明
Sig・・・映像信号書込みトランジスタ、TDrv・・・駆動トランジスタ、TEL_C・・・発光制御トランジスタ、TND1・・・第1ノード初期化トランジスタ、TND2・・・第2ノード初期化トランジスタ、C1・・・コンデンサー部、ELP・・・有機エレクトロルミネッセンス発光部(発光部)、CEL・・・発光部ELPの寄生容量、ND1・・・第1ノード、ND2・・・第2ノード、ND3・・・第3ノード、SCL・・・走査線、DTL・・・データ線、CLEL_C・・・発光制御トランジスタ制御線、AZND1・・・第1ノード初期化トランジスタ制御線、AZND2・・・第2ノード初期化トランジスタ制御線、10・・・有機エレクトロルミネッセンス素子、11・・・駆動回路、20・・・支持体、21・・・基板、31・・・ゲート電極、32・・・ゲート絶縁層、33・・・半導体層、34・・・チャネル形成領域、35・・・ソース/ドレイン領域、36・・・他方の電極、37・・・一方の電極、38,39・・・配線、40・・・層間絶縁層、51・・・アノード電極、52・・・正孔輸送層、発光層及び電子輸送層、53・・・カソード電極、54・・・第2層間絶縁層、55,56・・・コンタクトホール、100・・・電流供給部、101・・・走査回路、102・・・映像信号出力回路、103・・・発光制御トランジスタ制御回路、104・・・第1ノード初期化トランジスタ制御回路、105・・・第2ノード初期化トランジスタ制御回路

Claims (3)

  1. (A)ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた駆動トランジスタ、
    (B)ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた映像信号書込みトランジスタ、
    (C)ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた発光制御トランジスタ、並びに、
    (D)一対の電極を備えたコンデンサ部、
    から構成された駆動回路であって、
    駆動トランジスタにおいては、
    (A−1)一方のソース/ドレイン領域は、発光制御トランジスタの他方のソース/ドレイン領域に接続されており、
    (A−2)他方のソース/ドレイン領域は、有機エレクトロルミネッセンス発光部に備えられたアノード電極に接続され、且つ、コンデンサ部の一方の電極に接続されており、第2ノードを構成し、
    (A−3)ゲート電極は、映像信号書込みトランジスタの他方のソース/ドレイン領域に接続され、且つ、コンデンサ部の他方の電極に接続されており、第1ノードを構成し、
    映像信号書込みトランジスタにおいては、
    (B−1)一方のソース/ドレイン領域は、データ線に接続されており、
    (B−2)ゲート電極は、走査線に接続されており、
    発光制御トランジスタにおいては、
    (C−1)一方のソース/ドレイン領域は、電流供給部に接続されており、
    (C−2)ゲート電極は、発光制御トランジスタ制御線に接続されている、
    駆動回路を用いた有機エレクトロルミネッセンス発光部の駆動方法であって、
    (a)第1ノードと第2ノードとの間の電位差が、駆動トランジスタの閾値電圧を越え、且つ、有機エレクトロルミネッセンス発光部のカソード電極と第2ノードとの間の電位差が、有機エレクトロルミネッセンス発光部の閾値電圧を越えないように、第1ノードに第1ノード初期化電圧を印加し、且つ、第2ノードに第2ノード初期化電圧を印加する前処理を行い、次いで、
    (b)第1ノードの電位を保った状態で、第1ノードの電位から駆動トランジスタの閾値電圧を減じた電位に向かって、第2ノードの電位を変化させる閾値電圧キャンセル処理を行い、その後、
    (c)発光制御トランジスタ制御線からの信号により発光制御トランジスタのオン状態を保った状態にした後、走査線からの信号によりオン状態とされた映像信号書込みトランジスタを介して、データ線から映像信号を第1ノードに印加する書込み処理を行い、次いで、
    (d)走査線からの信号により映像信号書込みトランジスタをオフ状態とすることにより第1ノードを浮遊状態として、第1ノードと第2ノードとの間の電位差の値に応じた電流を、電流供給部から駆動トランジスタを介して有機エレクトロルミネッセンス発光部に流すことによって、有機エレクトロルミネッセンス発光部を駆動する、
    各工程から成ることを特徴とする有機エレクトロルミネッセンス発光部の駆動方法。
  2. 駆動回路は、
    (E)ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた第2ノード初期化トランジスタ、
    を更に備えており、
    第2ノード初期化トランジスタにおいては、
    (E−1)一方のソース/ドレイン領域は、第2ノード初期化電圧供給線に接続されており、
    (E−2)他方のソース/ドレイン領域は、第2ノードに接続されており、
    (E−3)ゲート電極は、第2ノード初期化トランジスタ制御線に接続されており、
    前記工程(a)において、第2ノード初期化トランジスタ制御線からの信号によりオン状態とされた第2ノード初期化トランジスタを介して、第2ノード初期化電圧供給線から第2ノードに第2ノード初期化電圧を印加した後、第2ノード初期化トランジスタ制御線からの信号により第2ノード初期化トランジスタをオフ状態とすることを特徴とする請求項1に記載の有機エレクトロルミネッセンス発光部の駆動方法。
  3. 駆動回路は、
    (F)ソース/ドレイン領域、チャネル形成領域、及び、ゲート電極を備えた第1ノード初期化トランジスタ、
    を更に備えており、
    第1ノード初期化トランジスタにおいては、
    (F−1)一方のソース/ドレイン領域は、第1ノード初期化電圧供給線に接続されており、
    (F−2)他方のソース/ドレイン領域は、第1ノードに接続されており、
    (F−3)ゲート電極は、第1ノード初期化トランジスタ制御線に接続されており、
    前記工程(a)において、第1ノード初期化トランジスタ制御線からの信号によりオン状態とされた第1ノード初期化トランジスタを介して、第1ノード初期化電圧供給線から第1ノードに第1ノード初期化電圧を印加することを特徴とする請求項2に記載の有機エレクトロルミネッセンス発光部の駆動方法。
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