JP2009092780A - 有機ｅｌ表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動スイッチのゲート電位変化を抑え、表示性能の低下を防止する有機ＥＬ表示装置を提供する。
【解決手段】マトリクス状に配列した複数の表示画素ＰＸと、複数の表示画素ＰＸが配列する列方向と略平行に延びる信号線ＳＬとを有する第１基板を備え、複数の表示画素ＰＸは、第１表示画素ＰＸＮと第２表示画素ＰＸＮ＋１とを有し、第１表示画素ＰＸＮと第２表示画素ＰＸＮ＋１とのそれぞれは、電流の大きさに応じて所定の輝度で発光する表示素子ＯＬＥＤと、表示素子ＯＬＥＤを駆動する駆動スイッチＴｒ１と、駆動スイッチＴｒ１のゲート電圧を保持する画素容量Ｃ１と、を有し、第１基板は、第１表示画素ＰＸＮへの信号書込み後に第１表示画素ＰＸＮの駆動スイッチのゲート電圧の変化を、第２表示画素ＰＸＮ＋１の駆動スイッチＴｒ１´のゲート電圧の変化によって補正する補正回路１０を有する有機ＥＬ表示装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機ＥＬ表示装置に関し、特にアクティブマトリクス型の有機ＥＬ表示装置に関する。

液晶表示装置等のディスプレイに比べて高速応答及び広視野角化が可能な自己発光型のディスプレイとしてエレクトロルミネセンス（ＥＬ：electroluminescence）表示装置の開発が盛んに行われている。有機EL表示装置は、マトリクス状に配置されているとともに表示領域を構成する複数の表示画素、これら表示画素の行毎にそれぞれ配置される複数の走査線、これら表示画素の列毎にそれぞれ配置される複数の信号線、表示領域の外側に配置され複数の走査線を駆動する走査線駆動回路、及び表示領域の外側に配置され複数の信号線を駆動する信号線駆動回路を備える。

従来、画素回路としてカレントコピー回路を採用した有機ＥＬ表示装置が提案されている（特許文献１参照）。この場合、図３に示すように、画素回路は、対応する走査線からの走査信号に応答して対応する信号線から映像信号を取り込むように接続された２つのスイッチ（Ｐ２、Ｐ３）を有している。

駆動スイッチ（Ｐ１）は有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）に流れる電流を制御するように駆動電源線（Ｖｄｄ）に接続される。画素容量（Ｃ１）は駆動スイッチ（Ｐ１）のゲート電位を保持するように接続されている。

スイッチングＴＦＴ（Ｐ４）は対応走査線（Ｓｃａｎ ｂ）からの走査信号に応答して有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）に電流を供給するように、基準電源線（Ｖｓｓ）に接続された有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）および駆動スイッチ（Ｐ１）に接続される。

駆動電源線（Ｖｄｄ）及び基準電源線（Ｖｓｓ）は外部電圧によりそれぞれ例えば＋５Ｖ、−５Ｖの電位に設定される。駆動スイッチ（Ｐ１）及び２つのスイッチ（Ｐ２、Ｐ３）は、例えばＰチャネル薄膜トランジスタにより構成される。

２種類の走査信号はそれぞれ走査線駆動回路で生成され、それぞれ走査線の表示エリア始端と終端には、その走査線の信号電位の高電位、低電位に接続される保護ダイオードを有する。走査線駆動回路は例えば、スタート信号とクロックから各水平走査期間に対応した１水平走査期間の幅のパルスを生成するシフトレジスタ等から構成される。

上記のカレントコピー型回路を画素に採用すると、書込期間において映像信号として供給した電流とほぼ等しい大きさの駆動電流を、書込期間に続く保持期間においても駆動スイッチのドレイン電極とソース電極との間に流すことができる。そのため、駆動スイッチの閾値だけでなく移動度や寸法などが駆動電流に与える影響も排除することができる。
米国特許第６３７３４５４号

電流方式の画素回路は、駆動スイッチのゲート電極に電位を書き込んだ後に、スイッチＴによって信号線と切り離されるが、切り離される際にスイッチのゲート電位の変化が駆動スイッチのゲート電位を変化させる。この電位変化を「突き抜け」と呼ぶことにする。

突き抜けの量はスイッチの閾値電圧Ｖｔｈとゲート電位の差に比例し、突き抜けが起こるとＶｔｈや移動度のばらつきで画素毎に輝度が異なり、単色ラスタ表示時にざらついた表示になる問題があった。

また、補正用としてＮチャネルのスイッチを用いた補正の方法があるが、この場合にはＮチャネルのスイッチを形成するプロセスを新たに追加しなければならず、製造歩留まりが低下し、安価に製造することが困難になる場合があった。

本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであって、駆動スイッチのゲート電位変化を抑え、表示性能の低下を防止する有機ＥＬ表示装置を提供することを目的とする。

本発明の態様による有機ＥＬ表示装置は、マトリクス状に配列した複数の表示画素と、前記複数の表示画素が配列する列方向と略平行に延びる信号線とを有する第１基板を備え、前記複数の表示画素は、第１表示画素と第２表示画素とを有し、前記第１表示画素と前記第２表示画素とのそれぞれは、電流の大きさに応じて所定の輝度で発光する表示素子と、前記表示素子を駆動する駆動スイッチと、前記駆動スイッチのゲート電圧を保持する画素容量と、を有し、前記第１基板は、前記第１表示画素への信号書込み後に前記第１表示画素の駆動スイッチのゲート電圧の変化を、第２表示画素の駆動スイッチのゲート電圧の変化によって補正する補正回路を有する。

本発明によれば、駆動スイッチのゲート電位変化を抑え、表示性能の低下を防止する有機ＥＬ表示装置を提供することができる。

以下に、本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置について、図面を参照して説明する。本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置は、マトリクス状に配列した複数の表示画素ＰＸから構成される表示部を有するアレイ基板（図示せず）と、アレイ基板と対向して配置された封止基板（図示せず）とを有している。

図１に示すように、表示部には表示画素ＰＸが配列する列に沿って信号線ＳＬおよび電源線ＰＬが配置されている。表示画素ＰＸが配列する行に沿って第１走査線ＳＧおよび第２走査線ＢＧが配置されている。図１には、信号線ＳＬが延びる方向に並ぶ２つの第１表示画素ＰＸＮおよび第２表示画素ＰＸＮ−１を示している。

本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、画素回路として図１に示すようなカレントコピー回路を採用している。第１表示画素ＰＸＮおよび第２表示画素ＰＸＮ＋１のそれぞれは、印加される電流の大きさに応じて所定の輝度で発光する表示素子としての有機ＥＬ素子ＯＬＥＤと、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤを駆動する駆動スイッチＴｒ１と、駆動スイッチＴｒ１のゲート−ドレイン間の接続を切替える切替スイッチとしての第２スイッチＴｒ２および第３スイッチＴｒ３と、駆動スイッチＴｒ１と有機ＥＬ素子ＯＬＥＤとの間に配置された輝度制御スイッチとしての第４スイッチＴｒ４と、駆動スイッチＴｒ１のゲート電極とそれぞれの表示画素ＰＸ間に配置された補正回路１０との間に接続された画素容量Ｃ１と、を有している。

第２スイッチＴｒ２および第３スイッチＴｒ３は第１走査線ＳＧからの走査信号に応答して信号線ＳＬから映像信号を取り込むように接続される。駆動スイッチＴｒ１は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに流れる電流を制御するように駆動電源線（Ｖｄｄ）に接続される。画素容量Ｃ１は駆動スイッチＴｒ１のゲート電位を保持するように接続される。

第４スイッチＴｒ４は第２走査線ＢＧからの走査信号に応答して有機ＥＬ素子ＯＬＥＤに電流を供給するように、基準電源線（Ｖｓｓ）に接続された有機ＥＬ素子ＯＬＥＤおよび駆動スイッチＴｒ１に接続される。

すなわち、第１スイッチＴｒ１のドレイン電極は、第４スイッチＴｒ４のソース電極に接続されている。第４スイッチＴｒ４のゲート電極は第２走査線ＢＧに接続されている。第４スイッチＴｒ４のドレイン電極は有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陰極に接続されている。したがって、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤには、第４スイッチＴｒ４のドレイン電極から有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの駆動信号が入力される。

第２スイッチＴｒ２のゲート電極は、第１走査線ＳＧに接続され、ソース電極は第３スイッチＴｒ３のドレイン電極に、ドレイン電極は第１スイッチＴｒ１のゲート電極にそれぞれ接続されている。第３スイッチＴｒ３のゲート電極は第１走査線ＳＧに接続されている。第３スイッチのソース電極は信号線ＳＬに接続されている。

駆動電源線（Ｖｄｄ）及び基準電源線（Ｖｓｓ）は外部電圧によりそれぞれ所定の電圧、例えば、＋５Ｖ、−５Ｖの電位に設定される。駆動スイッチＴｒ１、第１スイッチＴｒ２および第４スイッチＴｒ４はＰチャネル薄膜トランジスタにより構成される。

第１走査線ＳＧおよび第２走査線ＢＧに入力される走査信号はそれぞれ走査線駆動回路（図示せず）で生成され、それぞれ第１走査線ＳＧおよび第２走査線ＢＧの表示エリア始端と終端には、その第１走査線ＳＧおよび第２走査線ＢＧの信号電位の高電位、低電位に接続される保護ダイオードを有する。走査線駆動回路は例えば、スタート信号とクロックから各水平走査期間に対応した１水平走査期間の幅のパルスを生成するシフトレジスタ等から構成される。

本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、駆動スイッチＴｒ１のゲート電極は、補正回路１０に接続されている。補正回路１０は、表示画素ＰＸＮと表示画素ＰＸＮ＋１との間に配置されている。

補正回路１０は、ゲート電極が第１リセット信号線ＲＳＴ１に接続されたＰチャネル薄膜トランジスタから成る第５スイッチＴｒ５および第６スイッチＴｒ６、ゲート電極が第２リセット信号線ＲＳＴ２に接続されたＰチャネル薄膜トランジスタから成る第７スイッチＴｒ７、および補正容量Ｃ２を有している。第５スイッチＴｒ５のソース電極は、表示画素ＰＸＮ＋１の第２スイッチＴｒ２´のドレイン電極に接続されている。第５スイッチＴｒ５のドレイン電極は、補正容量Ｃ２の一端に接続されている。

第６スイッチＴｒ６のソース電極は駆動電圧源Ｖｄｄに接続されている。第６スイッチＴｒ６のドレイン電極は、補正容量Ｃ２の他端に接続されている。第７スイッチＴｒ７のソース電極は、駆動電圧源Ｖｄｄに接続されている。第７スイッチＴｒ７のドレイン電極は、補正容量Ｃ２の一端に接続されている。補正容量Ｃ２の他端はさらに、表示画素ＰＸＮの画素容量Ｃ１に接続されている。

なお、表示部の周囲には、少なくとも走査方向の最終行に隣接してダミー表示画素が配置され、走査方向の最終行に配置された表示画素ＰＸの駆動スイッチのゲート電極は、走査方向の最終行の表示画素とダミー表示画素との間に配置された補正回路１０に接続されている。

上記の第１表示画素ＰＸＡおよび第２表示画素ＰＸＢを駆動する場合には、まず、第１走査線ＳＧに第２スイッチＴｒ２および第３スイッチＴｒ３のソース−ドレイン間を導通させる選択信号を印加する。そうすると、第２スイッチＴｒ２および第３スイッチＴｒ３のソース−ドレイン間が導通し、第１スイッチＴｒ１のゲート−ドレイン間が接続される。

この状態で、信号線ＳＬから第１スイッチＴｒ１のゲート−ドレイン間に映像信号に対応した大きさの電流を流す。このことによって、画素容量Ｃ１の第１電極ＣＥ１と第２電極ＣＥ２との間の電圧は、第１スイッチＴｒ１のソース−ドレイン間に映像信号に対応した大きさの電流を流すために必要なゲート−ソース間電圧に設定される。

次に、第１走査線ＳＧに第１スイッチＴｒ１のドレイン電極とゲート電極との接続を断つための選択信号を印加する。そうすると、画素容量Ｃ１の第１電極ＣＥ１と第２電極ＣＥ２との間の電圧が保持される。

この状態で、第２走査線ＢＧに第４スイッチＴｒ４のソース−ドレイン間を接続させるための選択信号を印加する。そうすると、第４スイッチＴｒ４のドレイン電極ＥＤが有機ＥＬ素子ＯＬＥＤの陰極Ｅ１に接続される。これによって、有機ＥＬ素子ＯＬＥＤには、映像信号に対応した大きさの電流とほぼ等しい大きさの駆動電流が流れる。有機ＥＬ素子ＯＬＥＤは、この駆動電流の大きさに対応した輝度で発光する。

図２に図１に示す２つの画素回路を駆動する際のタイミングチャートを示す。図２に示すように、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、最初のリセット期間において、表示画素ＰＸＮの駆動スイッチＴｒ１のゲート電位をリセットし、リセット期間に続く書込期間において、表示させる画像に対応する信号を書き込み、書込期間に続く補正期間において表示画素ＰＸＮの駆動スイッチＴｒ１のゲート電圧を補正し、発光期間に発光させるという順に動作させる。

すなわち、最初に、リセット期間において、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位リセット動作を行う。リセット期間には、第１走査線ＳＧの電位がローレベルＶＧＬ１となり、第２スイッチＴｒ２および第３スイッチＴｒ３のソース−ドレインパスが導通し、残りのスイッチがオフ状態となる。

リセット期間では信号線ＳＬの電位を電圧により駆動電位Ｖｄｄにする。したがって、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位は駆動電位Ｖｄｄにリセットされる。その後、第１走査線ＳＧの電位がハイレベルＶＧＬ１となり、第２スイッチＴｒ２および第３スイッチＴｒ３がオフされ、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位が駆動電位Ｖｄｄとなる。

書込み再び第１走査線ＳＧの電位がローレベルＶＧＬ１となり、このタイミングで駆動スイッチＴｒ１のゲート電位が駆動電位Ｖｄｄから変化してしまう。すなわち、このタイミングで突き抜けが発生する。

書込期間において、第１リセット信号ＲＳＴ１がローレベルとなり、第５スイッチＴｒ５および第６スイッチＴｒ６のソース−ドレインパスが導通する。したがって、このタイミングでは、第２スイッチＴｒ２、第３スイッチＴｒ３、第５スイッチＴｒ５、第６スイッチＴｒ６がオンし、残りのスイッチがオフしている状態となる。書込期間では、信号線ＳＬの電位は各階調の電流値に固定され、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位に信号線の電位が書き込まれる。この状態で、補正容量Ｃ２の両端の電位は駆動電位Ｖｄｄとなっている。

補正期間において、第１走査線ＳＧがハイレベルＶＧＨ１となり、第２スイッチＴｒ２および第３スイッチＴｒ３がオフされる。第２スイッチＴｒ２および第３スイッチＴｒ３をオフがオフされると、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位が信号線の電位からCtr2/(C1+Ctr2)×（Ｖth(Tr2)-VGL1)［Ｖ］だけ変化する。ここで、Ctr2は第２スイッチＴｒ２のゲート電極とドレイン電極との間に生じる容量であって、Ｖth(Tr2)は第２スイッチＴｒ２の閾値電圧である。

同時に、走査方向で１行下の表示画素ＰＸＮ＋１の第１走査線ＳＧ´がローレベルＶＧＬ１となり、第２スイッチＴｒ２´、および第３スイッチＴｒ３´がオンされる。したがって、補正容量Ｃ２に第２スイッチＴｒ２´の突き抜け電圧分（駆動スイッチＴｒ１´のゲート電位の変化分)のCtr2´/(C1´+Ctr2´+C2)×(Ｖth(Tr2´)-VGL1)［Ｖ］が書きこまれる。ここで、Ctr2´は第２スイッチＴｒ２´のゲート電極とドレイン電極との間に生じる容量であって、Ｖth(Tr2´)は第２スイッチＴｒ２´の閾値電圧である。

その後、第１リセット信号ＲＳＴ１がハイレベルＶＧＨ１となり、第５スイッチＴｒ５、および第６スイッチＴｒ６がオフするのと同時に、第２リセット信号ＲＳＴ２がローレベルとなり第７スイッチＴｒ７がオンし、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位をC2/(C1+C2)×Ctr2´/(C1´+Ctr2´+C2)×(Ｖth(Tr2´)-VGL1)［Ｖ］だけ変化させる突き上げ電圧が生じる。このことによって、表示画素ＰＸＮの駆動スイッチＴｒ１のゲート電位の変化分が補正される。

すなわち、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位の変化は、表示画素ＰＸＮに対応する第１走査線ＳＧに印加される電圧がハイレベルＶＧＨ１になるタイミングで生じるのに対し、補正に用いられる電圧は表示画素ＰＸＮ＋１に対応する第１走査線ＳＧに印加する電圧がローレベルＶＧＬ１になるタイミングで生じる電圧であるため、上記のように駆動することによって、駆動スイッチＴｒ１のゲートの変化分Ctr2/(C1+Ctr2)×(Ｖth（Tr2）-VGL1)のうち、C2/(C1+C2)×Ctr2´/(C1´+Ctr2´+C2)×(Ｖth(Tr2´)-VGL1だけ補正できる。

ここで、画素容量Ｃ１、補正容量Ｃ２、および第２スイッチＴｒ２のゲート電極とドレイン電極との間に生じる容量Ｃｔｒ２の大きさの関係は、画素容量Ｃ１＝補正容量Ｃ２＞＞容量Ｃｔｒ２であって、表示画素間の同じ位置のＴＦＴの閾値電圧Ｖｔｈは同じと仮定した場合には駆動スイッチＴｒ１のゲート電圧を２５％補正することができる。さらに、画素容量と補正容量との比Ｃ１／Ｃ２を大きくすると、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位が補正される割合をより大きくすることができる。

駆動スイッチＴｒ１のゲート電位が補正された後に第２走査線ＢＧがローレベルとなり、第４スイッチＴｒ４がオンすると、補正された駆動スイッチＴｒ１のゲート電位にて駆動スイッチＴｒ１のソース−ドレイン間に電流が流れ、発光素子ＯＬＥＤが発光する。

したがって、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置によれば、表示画素ＰＸＮの駆動スイッチＴｒ１のゲート電位の変化を表示画素ＰＸＮ＋１の駆動スイッチＴｒ１´のゲート電位の変化を利用して補正することによって、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位の変化を抑制することができ、単色ラスタ表示においてざらつきなどのムラの少ない良好な表示を得ることができる。

また、一般にＬＴＰＳ（Low Temperature Poly Silicon）におけるＥＬＡ（Excimer Laser Anneal）のショットは、同一信号線のＴＦＴ特性を出来るだけ同じにするため、信号線方行に行われる。本実施形態にかかる有機ＥＬ表示装置では、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位を変化させる薄膜トランジスタ（第２スイッチＴｒ２）と、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位を補正する突き抜け電圧が生じる薄膜トランジスタ（第２スイッチＴｒ２´）とは、表示画素ＰＸＮと表示画素ＰＸＮ＋１との同じ位置にあたるため、同一のショットで作成される。

また、表示画素ＰＸＮと表示画素ＰＸＮ＋１とは隣接しているとともに、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位を変化させる薄膜トランジスタと、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位を補正する突き抜け電圧が生じる薄膜トランジスタとは同じサイズの薄膜トランジスタであるため、ＴＦＴ特性のばらつきは最小限に抑えられる。

また、補正回路１０および画素回路のスイッチはすべてＰチャネルの薄膜トランジスタで構成されているため、ＰＭＯＳ（P-channel metal oxide semiconductor）の製造プロセスで突き抜け電圧を補正する補正回路１０を構築することができる。したがって、Ｎチャネルの薄膜トランジスタを形成するための新たなプロセスを追加することなく、上記の有機ＥＬ表示装置を製造することができ、製造歩留まりを低下させることを防止することが出来る。

すなわち、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置によれば、駆動スイッチＴｒ１のゲート電位変化を抑え、表示性能の低下を防止する有機ＥＬ表示装置を提供することができる。なお、本実施形態に係る有機ＥＬ表示装置では、走査方向の最終行に隣接してダミー表示画素が配置されるとともに、走査方向の最終行の表示画素ＰＸとダミー表示画素との間には補正回路１０が設けられているため、走査方向の最終行に配置された表示画素の駆動スイッチのゲート電位の変化はダミー表示画素の駆動スイッチのゲート電位の変化を利用することによって補正される。したがって、表示部のいずれかの部分の表示性能が低下することもない。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の第１実施形態に係る有機ＥＬ表示装置の表示画素の一構成例を概略的に示す図。 図１に示す有機ＥＬ表示装置の表示画素を駆動方法の一例を説明するためのタイミングチャート。 従来の有機ＥＬ表示装置の表示画素の一構成例を説明するための図。

符号の説明

ＰＸ…表示画素、ＳＬ…信号線、ＰＸＮ…第１表示画素、ＰＸＮ＋１…第２表示画素、ＯＬＥＤ…表示素子、Ｔｒ１…駆動スイッチ、Ｃ１…画素容量、１０…補正回路。

Claims (4)

1. マトリクス状に配列した複数の表示画素と、前記複数の表示画素が配列する列方向と略平行に延びる信号線とを有する第１基板を備え、
   前記複数の表示画素は、第１表示画素と第２表示画素とを有し、
   前記第１表示画素と前記第２表示画素とのそれぞれは、電流の大きさに応じて所定の輝度で発光する表示素子と、前記表示素子を駆動する駆動スイッチと、前記駆動スイッチのゲート電圧を保持する画素容量と、を有し、
   前記第１基板は、前記第１表示画素への信号書込み後に前記第１表示画素の駆動スイッチのゲート電圧の変化を、第２表示画素の駆動スイッチのゲート電圧の変化によって補正する補正回路を有する有機ＥＬ表示装置。
2. 前記補正回路は、前記第２表示画素の前記駆動スイッチのゲート電極にソース電極が接続された第１補正スイッチと、
   前記第１表示画素の前記画素容量にドレイン電極が接続された第２補正スイッチと、
   前記第１補正スイッチのドレイン電極および第２補正スイッチのドレイン電極との間に接続された補正容量と、
   前記補正容量の一端にドレイン電極が接続されているとともにソース電極が駆動電圧源に接続されている第３補正スイッチと、を有している請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
3. 前記駆動スイッチおよび前記補正回路の第１乃至第３補正スイッチはＰチャネル薄膜トランジスタである請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。
4. 前記第１表示画素と前記第２表示画素とは前記信号線が延びる方向において互いに隣接し、前記補正回路は前記信号線が延びる方向において、前記第１表示画素と前記第２表示画素との間に配置されている請求項１記載の有機ＥＬ表示装置。

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