JP2008233502A - 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
【解決手段】有機EL素子は、駆動回路及び発光部ELPを備え、駆動回路は、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、コンデンサ部C1から構成され、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の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第2ノードND2を構成し、発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極には閾値電圧キャンセル処理において第1の電圧V1_ONと第2の電圧V2_OFFが順次印加され、発光時には第3の電圧V3_ONが印加され、|V1_ON−V2_OFF|<|V3_ON−V2_OFF|を満たす。
【選択図】 図1
Description
=k・μ・(VSig−VOfs−ΔV)2 (C)
(1)走査回路101、
(2)映像信号出力回路102、
(3)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、それぞれが有機エレクトロルミネッセンス発光部ELP、及び、有機エレクトロルミネッセンス発光部ELPを駆動するための駆動回路を備えている有機エレクトロルミネッセンス素子10、
(4)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、
(5)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、並びに、
(6)電流供給部100、
を備えている。尚、図3においては、便宜のため3×3個の有機EL素子10を示したが、これは単なる例示に過ぎない。
(1)走査回路、
(2)映像信号出力回路、
(3)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、それぞれが有機エレクトロルミネッセンス発光部、及び、有機エレクトロルミネッセンス発光部を駆動するための駆動回路を備えている有機エレクトロルミネッセンス素子、
(4)走査回路に接続され、第1の方向に延びるM本の走査線、
(5)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、並びに、
(6)電流供給部、
を備えた有機エレクトロルミネッセンス表示装置における、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。
(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、
から構成されており、
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。
(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、第2ノードと有機エレクトロルミネッセンス発光部に備えられたカソード電極との間の電位差が、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、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)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、電流供給部から、発光制御トランジスタと駆動トランジスタとを介して、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有機エレクトロルミネッセンス発光部に流す、
ことにより、有機エレクトロルミネッセンス発光部を駆動する駆動方法に関する。
前記工程(b)は、
(b−1)発光制御トランジスタをオン状態とするための第1の電圧を、発光制御トランジスタ制御線を介して発光制御トランジスタのゲート電極に印加し、オン状態の発光制御トランジスタを介して駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域を電流供給部と導通させ、以て、駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域の電位を前記工程(a)における第2ノードの電位よりも高くし、次いで、
(b−2)発光制御トランジスタをオフ状態とするための第2の電圧を、発光制御トランジスタ制御線を介して発光制御トランジスタのゲート電極に印加する、
工程から構成されており、
前記工程(d)において、発光制御トランジスタをオン状態とするための第3の電圧を、発光制御トランジスタ制御線を介して発光制御トランジスタのゲート電極に印加し、オン状態の発光制御トランジスタを介して駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域を電流供給部と導通させ、以て、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有機エレクトロルミネッセンス発光部に流し、
第1の電圧をV1_ON、第2の電圧をV2_OFF、第3の電圧をV3_ONと表すとき、|V1_ON−V2_OFF|<|V3_ON−V2_OFF|を満たすことを特徴とする。
(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構成とすることができる。
(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構成とすることができる。
(1)走査回路101、
(2)映像信号出力回路102、
(3)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、それぞれが有機エレクトロルミネッセンス発光部ELP、及び、有機エレクトロルミネッセンス発光部ELPを駆動するための駆動回路を備えている有機エレクトロルミネッセンス素子10、
(4)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、
(5)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、並びに、
(6)電流供給部100、
を備えている。尚、図14あるいは、後述する図3、図9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。
(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。
(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。走査線SCLは、走査回路101に接続されている。
(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。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。
(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PSND2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ND2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AZND2に接続されている。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。
(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PSND1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ND1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AZND1に接続されている。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。
(a)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、第2ノードND2と発光部ELPに備えられたカソード電極との間の電位差が、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、第2ノードND2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ND1の電位を保った状態で、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の電位を変化させる閾値電圧キャンセル処理を行い、その後、
(c)走査線SCL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TSigを介して、データ線DTLから映像信号を第1ノードND1に印加する書込み処理を行い、次いで、
(d)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、電流供給部100から、発光制御トランジスタTEL_Cと駆動トランジスタTDrvとを介して、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発光部ELPに流すことにより、発光部ELPを駆動する。
[期間−TP(5)2]の始期において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TEL_Cをオン状態とするための第1の電圧V1_ON(例えば18ボルト)を、発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cを介して発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極に印加する。そして、オン状態の発光制御トランジスタTEL_Cを介して駆動トランジスタTDrvの一方のソース/ドレイン領域を電流供給部100と導通させ、以て、駆動トランジスタTDrvの一方のソース/ドレイン領域の電位を前記工程(a)における第2ノードND2の電位よりも高くする。より具体的には、前記工程(a)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を加えた電圧を越える電圧を、電流供給部100から駆動トランジスタTDrvの一方のソース/ドレイン領域に印加する。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。
次いで、[期間−TP(5)3]の始期において、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TEL_Cをオフ状態とするための第2の電圧V2_OFF(例えば−10ボルト)を、発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cを介して発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極に印加する。
上述したように、5Tr/1C駆動回路の等価回路図を図2に示し、有機EL表示装置の概念図を図3を示し、駆動のタイミングチャートを模式的に図4に示し、各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に図6の(A)〜(D)及び図7の(A)〜(E)に示した。
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。
μ :実効的な移動度
L :チャネル長
W :チャネル幅
Vgs:ゲート電極とソース領域との間の電位差
Vth:閾値電圧
Cox:(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。
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。
・・・0ボルト〜10ボルト
VCC :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
VOfs :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
VSS :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
Vth :駆動トランジスタTDrvの閾値電圧
・・・3ボルト
VCat :発光部ELPのカソード電極に印加される電圧
・・・0ボルト
Vth-EL:発光部ELPの閾値電圧
・・・3ボルト
V1_ON:発光制御トランジスタをオン状態とするための第1の電圧
・・・18ボルト
V2_OFF:発光制御トランジスタをオフ状態とするための第2の電圧
・・・−10ボルト
V3_ON:発光制御トランジスタをオン状態とするための第3の電圧
・・・30ボルト
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(5)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。
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。
この期間内に、上記の工程(a)、即ち、上述した前処理を行う。以下、詳細に説明する。
この期間に、上記の工程(b)、より具体的には、上述した工程(b−1)、工程(b−2)から構成された閾値電圧キャンセル処理を行う。以下、詳細に説明する。
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。
この期間内に、上記の工程(c)、即ち、上述した書込み処理を、以下のように行う。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、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。
Vs ≒VOfs−Vth
Vgs≒VSig−(VOfs−Vth) (3)
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)を行う。
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。その後、この期間内に、上記の工程(d)を以下のように行う。即ち、走査回路101の動作に基づき走査線SCLをローレベルとし、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、即ち、駆動トランジスタTDrvのゲート電極を浮遊状態とする。そして、発光制御トランジスタTEL_Cをオン状態とするための第3の電圧V3_ONを、発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cを介して発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極に印加した状態を維持し、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保つ。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。
4Tr/1C駆動回路の等価回路図を図8に示し、有機EL表示装置の概念図を図9を示し、駆動のタイミングチャートを模式的に図10に示し、各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に図11の(A)〜(D)及び図12の(A)〜(D)に示す。
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。
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。
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。
この期間に、上記の工程(a)、即ち、上述した前処理を行う。以下、詳細に説明する。
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。[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。
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。
この期間に、上記の工程(b)、より具体的には、上述した工程(b−1)、工程(b−2)から構成された閾値電圧キャンセル処理を行う。以下、詳細に説明する。
先ず、上述した工程(b−1)を行う。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、[期間−TP(4)3]の始期において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TEL_Cをオン状態とするための第1の電圧V1_ONを、発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cを介して発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極に印加する。そして、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の電位が上昇する。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。
次いで、上述した工程(b−2)を行う。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、[期間−TP(4)4]の始期において、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TEL_Cをオフ状態とするための第2の電圧V2_OFFを、発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cを介して発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極に印加する。その結果、発光制御トランジスタTEL_Cはオフ状態となる。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の電位も略(VOfs−Vth=−3ボルト)を保持する。
この期間内に、上記の工程(c)、即ち、上述した書込み処理を行う。具体的には、映像信号書込みトランジスタTSigのオン状態を維持し、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、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に切り替える。その結果、第1ノードND1の電位は、VSigへと上昇する。尚、映像信号書込みトランジスタTSigを、一旦、オフ状態とし、映像信号書込みトランジスタTSig、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、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VSigに変更し、その後、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、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をオン状態としてもよい。
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)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、移動度補正処理を実行するための所定の時間([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。
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。その後、この期間内に、上記の工程(d)を行う。即ち、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(5)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。
3Tr/1C駆動回路の等価回路図を図13に示し、有機EL表示装置の概念図を図14を示し、駆動のタイミングチャートを模式的に図15に示し、各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に図16の(A)〜(D)及び図17の(A)〜(E)に示す。
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、
VOfs-H=約30ボルト
VOfs-L=約0ボルト
を例示することができる。
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15に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。
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。
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。
この期間内に、上記の工程(a)、即ち、上述した前処理を行う。以下、詳細に説明する。
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。
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。
この期間に、上記の工程(b)、より具体的には、上述した工程(b−1)、工程(b−2)から構成された閾値電圧キャンセル処理を行う。以下、詳細に説明する。
先ず、上述した工程(b−1)を行う。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、[期間−TP(3)3]の始期において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TEL_Cをオン状態とするための第1の電圧V1_ONを、発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cを介して発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極に印加する。そして、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の電位が上昇する。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。
次いで、上述した工程(b−2)を行う。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、[期間−TP(3)4]の始期において、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TEL_Cをオフ状態とするための第2の電圧V2_OFFを、発光制御トランジスタ制御線CLEL_Cを介して発光制御トランジスタTEL_Cのゲート電極に印加する。その結果、発光制御トランジスタTEL_Cはオフ状態となる。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の電位も略(VOfs-L−Vth=−3ボルト)を保持する。
この期間内に、上記の工程(c)、即ち、上述した書込み処理を、以下のように行う。具体的には、映像信号書込みトランジスタTSigのオン状態を維持し、発光制御トランジスタTEL_C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VSigとする。その結果、第1ノードND1の電位は、VSigへと上昇する。尚、映像信号書込みトランジスタTSigを、一旦、オフ状態とし、映像信号書込みトランジスタTSig、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、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSigに変更し、その後、発光制御トランジスタTEL_Cのオフ状態を維持したまま、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をオン状態としてもよい。
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)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。その後、この期間内に、上記の工程(d)を以下のように行う。即ち、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(5)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。
Claims (3)
- (1)走査回路、
(2)映像信号出力回路、
(3)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、それぞれが有機エレクトロルミネッセンス発光部、及び、有機エレクトロルミネッセンス発光部を駆動するための駆動回路を備えている有機エレクトロルミネッセンス素子、
(4)走査回路に接続され、第1の方向に延びるM本の走査線、
(5)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、並びに、
(6)電流供給部、
を備え、
前記駆動回路は、
(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、
から構成されており、
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、
有機EL表示装置における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、第2ノードと有機エレクトロルミネッセンス発光部に備えられたカソード電極との間の電位差が、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、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)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、電流供給部から、発光制御トランジスタと駆動トランジスタとを介して、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有機エレクトロルミネッセンス発光部に流す、
ことにより、有機エレクトロルミネッセンス発光部を駆動する工程から成り、
前記工程(b)は、
(b−1)発光制御トランジスタをオン状態とするための第1の電圧を、発光制御トランジスタ制御線を介して発光制御トランジスタのゲート電極に印加し、オン状態の発光制御トランジスタを介して駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域を電流供給部と導通させ、以て、駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域の電位を前記工程(a)における第2ノードの電位よりも高くし、次いで、
(b−2)発光制御トランジスタをオフ状態とするための第2の電圧を、発光制御トランジスタ制御線を介して発光制御トランジスタのゲート電極に印加する、
工程から構成されており、
前記工程(d)において、発光制御トランジスタをオン状態とするための第3の電圧を、発光制御トランジスタ制御線を介して発光制御トランジスタのゲート電極に印加し、オン状態の発光制御トランジスタを介して駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域を電流供給部と導通させ、以て、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有機エレクトロルミネッセンス発光部に流し、
第1の電圧をV1_ON、第2の電圧をV2_OFF、第3の電圧をV3_ONと表すとき、|V1_ON−V2_OFF|<|V3_ON−V2_OFF|を満たすことを特徴とする駆動方法。 - 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に記載の駆動方法。 - 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に記載の駆動方法。
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