JP2009116115A - アクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法 - Google Patents

アクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】駆動トランジスタの駆動電流値のバラツキを低減し、表示品位の向上を図ることが可能なアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法を提供する。
【解決手段】表示装置は、複数の画素部の列毎にそれぞれ接続された複数の第1信号線Xおよび第2信号線Zと、第1信号線に複数階調の映像電圧信号を出力し、第2信号線に高階調、低階調に対応する複数電位のリセット電圧信号を出力する信号線駆動回路と、を備えている。各画素部の画素回路は、リセットスイッチISTを通して駆動トランジスタDRTの制御端子の電位をリセットするリセット期間と、駆動トランジスタの閾値のオフセットをキャンセルするキャンセル期間と、第1信号線から供給された階調映像電圧信号を第2保持容量に書き込む信号書き込み期間と、書き込まれた階調映像電圧信号に対応する駆動電流を駆動トランジスタから表示素子に出力する発光期間と、を有し、リセット期間において、階調映像電圧信号の階調に応じて、リセット電圧信号の電位を変更する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、例えば有機エレクトロルミネッセンス(以下、ELと称する)素子のような表示素子を含む表示画素をマトリクス状に配列して表示画面を構成したアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法に関する。
近年、薄型、軽量、低消費電力の特徴を活かして、液晶表示装置に代表される平面表示装置の需要が急速に伸びている。中でも、オン画素とオフ画素とを電気的に分離し、かつオン画素への映像信号を保持する機能を有する画素スイッチを各画素に設けたアクティブマトリクス型表示装置は、隣接画素間でのクロストークのない良好な表示品位が得られることから、携帯情報機器を始め、種々のディスプレイに利用されている。
このような平面型のアクティブマトリクス型表示装置として、自己発光素子を用いた有機EL表示装置が注目され、盛んに研究開発が行われている。有機EL表示装置は、薄型軽量化の妨げとなるバックライトを必要とせず、高速な応答性から動画再生に適し、さらに低温で輝度低下しないために寒冷地でも使用できるという特徴を備えている。
一般に、有機EL表示装置は、複数行、複数列に並んで設けられ表示画面を構成した複数の表示画素、表示画素の各行に沿って延びた複数の走査線、表示画素の各列に沿って延びた複数の映像信号線、各走査線を駆動する走査線駆動回路、各映像信号線を駆動する信号線駆動回路等を備えている。各表示画素は自己発光素子である有機EL素子、およびこの有機EL素子に駆動電流を供給する画素回路により構成され、有機EL素子の発光輝度を制御することにより表示動作を行う。
電圧を映像信号とする電圧信号方式の有機EL表示装置では、各画素回路は、有機EL素子と電源線との間に直列に接続され、有機EL素子に流れる電流のオンオフ制御を行う出力スイッチと、出力スイッチと電源線との間に設けられ有機EL素子に流す電流量を映像信号に基づいて制御する駆動トランジスタと、駆動トランジスタのゲート電位を保持する保持容量と、映像信号線から映像電圧信号を画素回路に取込む画素スイッチと、を備えている。そして、映像信号線から画素回路に書き込まれた電圧信号に応じて、駆動トランジスタのゲート電位を保持容量に保持し、このゲート電位に応じた駆動電流を駆動トランジスタから有機EL素子に供給する。
ところで、駆動トランジスタの閾値電圧は、個々のトランジスタでばらつくため、同一の映像電圧信号を全ての画素回路に供給した場合でも有機EL素子に流れる駆動電流は画素ごとに異なり、輝度ムラが生じることになる。
そこで、画素回路は、画素スイッチと駆動トランジスタのゲートとの間に設けられた閾値キャンセル容量と、駆動トランジスタのゲートとドレインとを短絡させる接続スイッチとを備えている(例えば、特許文献1)。
このような有機EL表示装置では、映像電圧信号の書き込みに先立ち閾値キャンセル動作を行う。このキャンセル動作では、画素スイッチをオンさせ出力スイッチをオフさせると同時に映像信号線を基準電位に設定し、かつ接続スイッチをオンさせる。接続スイッチがオンであり駆動トランジスタのゲートとドレインが短絡状態になっているため、駆動トランジスタのゲート電位は閾値電圧に到達する。同時に、この電位は閾値キャンセル容量の駆動トランジスタ側の電極電位でもある。閾値キャンセル容量の他方の電極は画素スイッチを介して供給された基準電位に設定される。これにより、閾値キャンセル動作が完了する。
その後、接続スイッチをオフにし映像信号線に所定の映像信号電位の書き込みを行う。この時、基準電位から映像信号電位への電位変化分に応じて駆動トランジスタのゲート電位も閾値電圧を起点として変化する。つまり、閾値電圧を基準とした映像電圧信号を個々の駆動トランジスタに供給することができる。これにより、駆動トランジスタの閾値電圧ばらつきが発光電流ばらつきにつながることを低減することができる。
米国特許第6229506号明細書
電圧信号により映像信号供給を行う場合、駆動トランジスタの閾値電圧のバラツキを吸収することができるが、駆動トランジスタの移動度のバラツキを吸収することが困難となる。そのため、表示画素間で、駆動トランジスタの移動度のバラツキに起因して、駆動電流の大きさにばらつきが生じる。特に、閾値のキャンセル点から離れた電流値では、電流ばらつきが増大してしまう。その結果、高階調表示時に再現性が画素ごとにばらつき、表示品位が低下する。
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その目的は、駆動トランジスタの駆動電流値のバラツキを低減し、表示品位の向上を図ることが可能なアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法を提供することにある。
上記課題を達成するため、この発明の態様に係るアクティブマトリクス型表示装置は、表示素子と、前記表示素子に駆動電流を供給する画素回路とを含み、基板上にマトリクス状に配設された複数の画素部と、前記画素部の列毎に接続された複数の第1信号線および複数の第2信号線と、前記第1信号線に複数階調の映像電圧信号を出力するとともに、前記第2信号線に高階調および低階調に対応した複数電位のリセット電圧信号を出力する信号線駆動回路と、を具備し、
前記各画素回路は、第1端子が電圧電源に接続され第2端子が前記表示素子に接続される駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの第1端子と制御端子との間に接続された第1保持容量と、トランジスタにより形成され、前記駆動トランジスタの制御端子と第2端子との間の接続、非接続を制御する第1スイッチと、前記駆動トランジスタの制御端子と前記第1信号線との間に接続される第2保持容量と、前記第2信号線と前記駆動トランジスタの制御端子との間に接続されたリセットスイッチと、前記第2保持容量と第1信号線との間に接続された画素スイッチと、を備え、
前記第2信号線から前記リセットスイッチを通してリセット電圧信号を供給し前記駆動トランジスタの制御端子の電位をリセットするリセット期間と、前記第1スイッチにより前記駆動トランジスタの制御端子と第2端子とを接続し前記駆動トランジスタの閾値のオフセットをキャンセルするキャンセル期間と、前記第1信号線から供給された階調映像電圧信号を前記第2保持容量に書き込む信号書き込み期間と、前記書き込まれた階調映像電圧信号に対応する駆動電流を前記駆動トランジスタから前記表示素子に出力する発光期間と、を有し、前記リセット期間において、前記階調映像電圧信号の階調に応じて、前記リセット電圧信号の電位を変更する。
この発明の他の態様に係るアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法は、表示素子と、前記表示素子に駆動電流を供給する画素回路とを含み、基板上にマトリクス状に配設された複数の画素部と、前記画素部の列毎に接続された複数の第1信号線および複数の第2信号線と、前記第1信号線に複数階調の映像電圧信号を出力するとともに、前記第2信号線に高階調および低階調に対応した複数電位のリセット電圧信号を出力する信号線駆動回路と、を具備し、前記各画素回路は、第1端子が電圧電源に接続され第2端子が前記表示素子に接続される駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの第1端子と制御端子との間に接続された第1保持容量と、トランジスタにより形成され、前記駆動トランジスタの制御端子と第2端子との間の接続、非接続を制御する第1スイッチと、前記駆動トランジスタの制御端子と前記第1信号線との間に接続される第2保持容量と、前記第2信号線と前記駆動トランジスタの制御端子との間に接続されたリセットスイッチと、前記第2保持容量と第1信号線との間に接続された画素スイッチと、を備えたアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法であって、
前記第2信号線から前記リセットスイッチを通して前記駆動トランジスタの制御端子にリセット電圧信号を供給し、前記駆動トランジスタの制御端子の電位をリセットし、前記第1スイッチにより前記駆動トランジスタの制御端子と第2端子とを導通し、前記駆動トランジスタの前記制御端子電位を閾値キャンセル電位まで変位させ、前記第1信号線から前記第2保持容量に階調映像電圧信号を書き込み、前記書き込まれた階調映像電圧信号に対応する駆動電流を前記駆動トランジスタから前記表示素子に出力し前記表示素子を発光させ、前記リセットの際、前記書き込む階調映像電圧信号の階調に応じて前記リセット電圧信号の電位を変更する駆動方法である。
上記構成によれば、駆動トランジスタの駆動電流のバラツキを低減し、表示品位の向上を図ることが可能なアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法を提供することができる。
以下図面を参照しながら、この発明の第1の実施形態として、有機EL表示装置を例にとり詳細に説明する。
図1は、有機EL表示装置を概略的に示す平面図である。図1に示すように、有機EL表示装置は、例えば、10型以上の大型アクティブマトリクス型表示装置として構成され、有機ELパネル10およびこの有機ELパネル10の動作を制御するコントローラ12を備えている。
有機ELパネル10は、ガラス板等の光透過性を有する絶縁基板8、この絶縁基板上にマトリクス状に配列され表示領域11を構成したm×n個の表示画素PX、表示画素の行毎に接続されているとともにそれぞれ独立してm本ずつ設けられた第1走査線Sga(1〜m)、第2走査線Sgb(1〜m)、第3走査線Sgc(1〜m)、第4走査線Sgd(1〜m)、表示画素PXの列毎に接続されたn本の第1信号線X(1〜n)およびn本の第2信号線Z(1〜n)、を備えている。また、有機ELパネル10は、第1、第2、第3、第4走査線Sga(1〜m)、Sgb(1〜m)Sgc(1〜m)、Sgd(1〜m)を表示画素PXの行毎に順次駆動する走査線駆動回路14、および複数の第1信号線X(1〜n)および第2信号線Z(1〜n)を駆動する信号線駆動回路15を備えている。走査線駆動回路14および信号線駆動回路15は、表示領域11の外側で絶縁基板8上に一体的に形成され、コントローラ12とともに制御部を構成している。
画素部として機能する各表示画素PXは、対向電極間に光活性層を備えた表示素子と、この表示素子に駆動電流を供給する画素回路18と、を含んでいる。表示素子は、例えば自己発光素子であり、本実施形態では、光活性層として少なくとも有機発光層を備えた有機EL素子16を用いている。
図2に表示画素PXの等価回路を示す。画素回路18は、画素スイッチSST、駆動トランジスタDRT、第1スイッチTCT、キャパシタとしての第1保持容量C1および第2保持容量(閾値キャンセル容量)C2、出力スイッチBCT、リセットスイッチIST、基準リセットスイッチRST、を備えている。
画素スイッチSST、駆動トランジスタDRT、第1スイッチTCT、出力スイッチBCT、リセットスイッチIST、基準リセットスイッチRSTは、ここでは同一導電型、例えばPチャネル型の薄膜トランジスタにより構成されている。本実施形態において、各駆動トランジスタおよび各スイッチをそれぞれ構成した薄膜トランジスタは全て同一工程、同一層構造で形成され、半導体層にポリシリコンを用いたトップゲート構造の薄膜トランジスタである。
画素スイッチSST、駆動トランジスタDRT、第1スイッチTCT、出力スイッチBCT、リセットスイッチIST、基準リセットスイッチRSTの各々は、第1端子、第2端子、および制御端子を有し、本実施形態では、これら第1端子、第2端子、および制御端子をそれぞれソース、ドレイン、ゲートとしている。
画素回路18において、駆動トランジスタDRTは、高電位の電圧電源線Vddと低電位の基準電圧電源線Vssとの間で有機EL素子16と直列に接続され、映像信号に応じた電流量の駆動電流を有機EL素子に出力する。ここでは、駆動トランジスタDRTは、そのソースが電圧電源線Vddに接続され、ドレインが有機EL素子16の陽極に接続される。電圧電源線Vddおよび基準電圧電源線Vssは、例えば、+5Vおよび−9Vの電位にそれぞれ設定される。電圧電源線Vddおよび基準電圧電源線Vssは、信号線駆動回路15に接続され、信号線駆動回路から電源電圧を供給される。
第1保持容量C1は、駆動トランジスタDRTのソース、ゲート間に接続され、ソース、ゲート間の電位を保持する。画素スイッチSSTは、対応する第1信号線X(1〜n)と駆動トランジスタDRTのゲートとの間に接続され、そのゲートは対応する第3走査線Sga(1〜m)に接続されている。画素スイッチSSTは、第3走査線Sgc(1〜m)から供給される制御信号Sc(1〜m)に応答して、画素回路18と第1信号線X(1〜n)との接続、非接続を制御し、対応する第1信号線X(1〜n)から階調映像電圧信号を取り込む。
第2保持容量C2は、駆動トランジスタDRTのゲートと画素スイッチSSTのドレインとの間に接続され、駆動トランジスタのゲート制御電位を保持する。
第1スイッチTCTは、駆動トランジスタDRTのドレイン、ゲート間に接続され、そのゲートは、第2走査線Sgb(1〜m)に接続されている。第1スイッチTCTは、第2走査線Sgb(1〜m)からの制御信号Sb(1〜m)に応じてオン(導通状態)、オフ(非導通状態)され、駆動トランジスタDRTのゲート、ドレイン間の接続、非接続を制御する。
リセットスイッチISTは、そのソースが第2信号線Z(1〜n)に接続され、ドレインが駆動トランジスタDRTのゲートと第2保持容量C2との間に接続され、更に、そのゲートが第1走査線Sga(1〜m)に接続されている。リセットスイッチISTは、第1走査線Sga(1〜m)からの制御信号Sa(1〜m)に応じてオン(導通状態)、オフ(非導通状態)され、対応する第2信号線Z(1〜n)から供給されるリセット電圧信号を画素回路18に供給する。
基準リセットスイッチRSTは、そのソースが第2信号線Z(1〜n)に接続され、ドレインが画素スイッチSSTと第2保持容量C2との間に接続され、更に、そのゲートが第2走査線Sgb(1〜m)に接続されている。基準リセットスイッチRSTは、第2走査線Sgb(1〜m)からの制御信号Sb(1〜m)に応じてオン(導通状態)、オフ(非導通状態)され、対応する第2信号線Z(1〜n)から供給されるリセット電圧信号を画素回路18に供給する。
出力スイッチBCTは、駆動トランジスタDRTのドレインと有機EL素子16の一方の電極、ここでは陽極、との間に接続され、そのゲートは第4走査線Sgd(1〜m)に接続されている。出力スイッチBCTは、第4走査線Sgd(1〜m)からの制御信号Bg(1〜m)によりオン、オフ制御され、駆動トランジスタDRTと有機EL素子16との接続、非接続を制御する。
次に図3を参照して、駆動トランジスタDRTおよび有機EL素子16の構成を詳細に説明する。図3は、有機EL素子16を含む表示画素Pxの断面を示している。
駆動トランジスタDRTを構成するPチャネル型の薄膜トランジスタは、絶縁基板8上に形成されたポリシリコンからなる半導体層50を備え、この半導体層はソース領域50a、ドレイン領域50b、およびソース、ドレイン領域間に位置したチャネル領域50cを有している。半導体層50に重ねてゲート絶縁膜52が形成され、このゲート絶縁膜上にゲート電極Gが設けられチャネル領域50cと対向している。ゲート電極Gに重ねて層間絶縁膜54が形成され、この層間絶縁膜上にソース電極(ソース)Sおよびドレイン電極(ドレイン)Dが設けられている。ソース電極Sおよびドレイン電極Dは、それぞれ層間絶縁膜54およびゲート絶縁膜52に貫通形成されたコンタクトを介して半導体層50のソース領域50aおよびドレイン領域50bにそれぞれ接続されている。駆動トランジスタDRTのドレイン電極Dは、層間絶縁膜54上に形成された配線を介して出力スイッチBCTに接続されている。
なお、画素スイッチSST、第1スイッチTCT、リセットスイッチIST、基準リセットスイッチRST、出力スイッチBCTを構成する各薄膜トランジスタも上記と同一の構造に形成されている。
層間絶縁膜54上には第1信号線X(1〜n)、第2信号線Z(1〜n)を含む複数の配線が設けられている。また、層間絶縁膜54上にはソース電極S、ドレイン電極D、配線を覆って保護膜56が形成されている。保護膜56上には、親水膜58、隔壁膜60が順に積層されている。
有機EL素子16は、ルミネセンス性有機化合物を含む有機発光層64を陽極62および陰極66間に挟持した構造を有している。陽極62は、ITO(インジウム・ティン・オキサイド)等の透明電極材料から形成され、保護膜56上に設けられている。親水膜58および隔壁膜60の内、陽極62と対向した部分はエッチングにより除去されている。そして、陽極62上に陽極バッファ層63および有機発光層64が形成され、更に、有機発光層64および隔壁膜60に重ねて銀・アルミ合金から成る陰極66が積層されている。
このような構造の有機EL素子16では、陽極62から注入されたホールと、陰極66から注入された電子とが有機発光層64の内部で再結合したときに、有機発光層を構成する有機分子を励起して励起子を発生させる。この励起子が放射失活する過程で発光し、この光が有機発光層64から透明な陽極62および絶縁基板8を介して外部へ放出される。
ここで、陰極66に光透過性をもたせ、絶縁基板8と反対側の面から光を外部に取り出してもよい。また、陽極62を陰極66に対して絶縁基板8側に配置した逆積層型を採用してもよい。いずれの場合も光出射面側を透明導電材料で形成する必要があり、例えば陰極66を光出射面側に配置する場合には、アルカリ土類金属、希土類金属を光透過性を有する程度に薄く形成することで達成できる。
一方、図1に示すコントローラ12は有機ELパネル10の外部に配置されたプリント回路基板上に形成され、走査線駆動回路14および信号線駆動回路15を制御する。コントローラ12は外部から供給されるデジタル映像信号および同期信号を受け取り、垂直走査タイミングを制御する垂直走査制御信号、および水平走査タイミングを制御する水平走査制御信号を同期信号に基づいて発生する。そして、コントローラ12は、これら垂直走査制御信号および水平走査制御信号をそれぞれ走査線駆動回路14および信号線駆動回路15に供給すると共に、水平および垂直走査タイミングに同期してデジタル映像信号を信号線駆動回路15に供給する。
走査線駆動回路14は、シフトレジスタ、出力バッファ等を含み、外部から供給される水平走査スタートパルスを順次次段に転送し、図1および第2に示すように、出力バッファを介して各行の表示画素PXに4種類の制御信号、すなわち、制御信号Sa(1〜m)、Sb(1〜m)、Sc(1〜m)、Bg(1〜m)を供給する。これにより、各第1、第2、第3、第4走査線Sga(1〜m)、Sgb(1〜m)、Sgc(1〜m)、Sgd(1〜m)は、互いに異なる1水平走査期間において、それぞれ制御信号Sa(1〜m)、制御信号Sb(1〜m)、Sc(1〜m)、制御信号Bg(1〜m)により駆動される。
信号線駆動回路15は水平走査制御信号の制御により各水平走査期間において順次得られる映像信号をアナログ形式に変換して電圧信号とし、複数の第1信号線X(1〜n)、複数の第2信号線Z(1〜n)に並列的に供給する。図2に示すように、信号線駆動回路15は、各第1信号線X(1〜n)に接続された第1電圧供給部34および各第2信号線Z(1〜n)に接続された第2電圧供給部36を備えている。
電圧源として機能する第1電圧供給部34は、映像信号に応じた複数階調の階調電圧信号Vsig1を第1信号線X(1〜n)に出力する。電圧源として機能する第2電圧供給部36は、第1信号線Xに供給される、すなわち、画素回路18に書込まれる階調電圧信号Vsig1の階調に対応して可変する複数電位のリセット電圧信号Vsig2を第2信号線Zに供給する。
例えば、映像信号の階調を8bitとした場合、Vsig1は、(8−x)bitの階調、リセット電圧信号Vsig2はXbitの階調としている。ここで、Xは、例えば、1〜5に設定され、本実施形態では、X=2bitとしている。リセット電圧信号Vsig2は、階調に応じて、例えば、0.5〜1Vずつ電位が変化している。そして、第2電圧供給部36は、画素回路18に書込まれる階調映像電圧信号Vsig1の階調に応じてリセット電圧信号Vsig2を変更する。例えば、第2電圧供給部36は、階調映像電圧信号Vsig1の階調が高いほど、低い電位のリセット電圧信号Vsig2を第2信号線Zに供給する。
なお、映像信号の階調を8bitとした場合、Vsig1は8bitの階調、リセット電圧信号Vsig2はVsig1の階調に1対1で対応する8bitの階調としてもよい。
上記のように構成された有機EL表示装置の駆動では、表示画素Pxを行毎に順次選択し、表示画素Pxの選択期間において、駆動トランジスタDRTのゲート電位をリセットするリセット動作、駆動トランジスタの閾値電圧(Vth)オフセットをキャンセルするキャンセル動作、階調電圧信号書き込み動作を順次行い、非選択期間において、発光動作を行う。
図4は、制御信号Sa(1〜m)、Sb(1〜m)、Sc(1〜m)、Bg(1〜m)のオン、オフ(high、Low)に伴う各素子のオン・オフタイミングを示すタイミングチャートである。図5は、例えば、1行目の表示画素PXにおける画素回路18の動作を模式的に示している。
図4および図5に示すように、初めに、駆動トランジスタDRTのゲート電位のリセット動作を行う。リセット期間では、1行目の表示画素PXに対し、走査線駆動回路14から、出力スイッチBCTおよび画素スイッチSSTをオフ状態とするレベル(オフ電位)、ここではハイレベルの制御信号Bg1、Sc1が出力される。これにより、出力スイッチBCTおよび画素スイッチSSTがそれぞれオフ(非導通状態)となる。これと同時に又は続いて、走査線駆動回路14からリセットスイッチIST、第1スイッチTCTおよび基準リセットスイッチRSTをそれぞれオン状態とするレベル(オン電位)、ここではローレベルの制御信号Sa1、Sb1が出力され、リセットスイッチIST、第1スイッチTCTおよび基準リセットスイッチRSTがオン(導通状態)に切換えられる。また、信号線駆動回路15の第2電圧供給部36からリセット電圧信号Vsig2が対応する第2信号線Z1に印加される。これにより、リセット動作が開始される。
リセット期間において、電圧供給部34から出力されたリセット電圧信号Vsig2は、リセットスイッチISTを通して駆動トランジスタDRTのゲートに印加される。これにより、駆動トランジスタDRTのゲート電位は、リセット電圧信号Vsig2に対応する電位にリセットされる。ここで、印加されるリセット電圧信号Vsig2の階調、すなわち、電位は、後述する書き込み期間において画素回路に書き込む映像信号の階調、すなわち、電位に応じて、変更される。例えば、書込まれる階調映像電圧信号が高階調になるに従い、リセット電圧信号の電位を低電位とする。リセット電圧信号の階調を低電位および高電位の2bitとした場合、高階調表示時は低電位として、低階調表示時は高電位とする。
駆動トランジスタDRTのゲート電位をリセット電圧信号に対応する電位にリセットした後、図4および図6に示すように、制御信号Sa1がオフ電位(ハイレベル)となり、リセットスイッチISTがオフとなる。これにより、閾値オフセットのキャンセル動作が開始される。
キャンセル期間において、信号線駆動回路15の第2電圧供給部36から対応する第2信号線Z1に基準リセット電圧信号Vsig2が出力され、基準リセットスイッチRSTを通して第2保持容量C2に印加される。また、第1スイッチTCTはオン状態にあり、駆動トランジスタDRTのゲート、ドレイン間が短絡状態となっている。この状態を保つことにより、電圧電源線Vddから駆動トランジスタDRTにキャンセル電流が流れる。これにより、駆動トランジスタDRTのゲート、ソース間電圧は、駆動トランジスタDRTの閾値Vthに徐々に近づいて行く。このキャンセル期間を所定期間とることにより、駆動トランジスタDRTのゲート、ソース間電圧は、キャンセル点に到達する。また、第2保持容量C2にはキャンセル点に相当する電位差が蓄えられる。これによりキャンセル動作が終了する。高階調表示時には、リセット電圧信号Vsig2を低電位とすることにより、閾値オフセットのキャンセル点は、低電位側にずれた状態となる。逆に、低階調表示時には、リセット電圧信号Vsig2の高電位とすることにより、閾値オフセットのキャンセル点を高電位側にずれた状態とする。
次に、図4および図7に示すように、制御信号Sb1がオフ電位(ハイレベル)となり、第1スイッチTCTおよび基準リセットスイッチRSTがオフとなる。これと同時に、制御信号Sc1がオン電位となり、画素スイッチSSTをオンに切り換えられる。これにより、階調映像電圧信号書き込み動作が開始する。
映像電圧信号書き込み期間において、信号線駆動回路15の第1電圧供給部34から第1信号線X1に、階調映像電圧信号として、高階調の映像電圧信号Vsig1が出力され、画素スイッチSSTを介して第2保持容量C2に書き込まれる。
映像電圧信号Vsig1を書き込むことにより、第2保持容量C2の画素スイッチSST側の電極電位は、基準リセット電圧信号Vsig2から映像電圧信号Vsig1に変位する。この電位変化に伴い、駆動トランジスタDRTのゲート電位はリセット点の電位を基点として(Vsig1−Vsig2)XC2/(C2+C1)だけ変位する。これにより、リセット点の電位を基準として、映像電圧信号Vsig1および基準リセット電圧信号Vsig2に対応する電位が第2保持容量C2に書き込まれる。
次に、図4および図8に示すように、制御信号Sc1がオフ電位(ハイレベル)となり、画素スイッチSSTがオフとなる。これにより、階調映像電圧信号書込み動作が終了する。これと同時に又はこれに続いて、制御信号Bg1がオン電位となり、出力スイッチBCTがオンとなる。他のスイッチはオフに維持される。これにより、発光動作が開始される。
発光期間において、駆動トランジスタDRTは、第2保持容量C2に書込まれたゲート制御電圧により、対応した電流量の駆動電流Ieを出力する。この駆動電流Ieが出力スイッチBCTを通して有機EL素子16に供給される。これにより、有機EL素子16が駆動電流Ieに応じた輝度で発光し、発光動作が開始される。有機EL素子16は、1フレーム期間後に、再び制御信号Bg1がオフ電位となるまで発光状態を維持する。
前述したように、低階調表示を行う場合、高階調のリセット電圧により駆動トランジスタDRTのゲート電位をリセットした後、低階調の階調映像電圧信号Vsig1が第2保持容量C2に書込まれる。
上述したリセット動作、閾値オフセットキャンセル動作、映像電圧信号書き込み動作、および発光動作を順次、各表示画素で繰り返し行うことにより、所望の画像を表示する。なお、本実施形態において、高階調の範囲および低階調の範囲は、任意に選択可能である。
以上のように構成された有機EL表示装置およびその駆動方法によれば、表示階調に応じて、すなわち、画素回路に書込む階調映像電圧信号の階調に応じて、駆動トランジスタのゲートのリセット電圧を変更することにより、駆動トランジスタの閾値オフセットのキャンセル点をずらして、複数のキャンセル点を設定することができる。すなわち、高階調表示時には、キャンセル点を低電位側にずらして設定し、低階調表示時には、キャンセル点を高電位側にずらして設定することが可能となる。そして、第1信号線を通して供給される映像電圧信号Vsigおよび第2信号線を通して供給されるリセット電圧信号Vsig2によって階調表現することにより、高階調表示時および低階調表示時のいずれにおいても、駆動トランジスタの出力電流値のばらつきを大幅に低減することができる。従って、高品位の画像表示を実現することができ、表示品位の向上したアクティブマトリクス型表示装置およびその駆動方法が得られる。
なお、上述した第1の実施形態において、画素回路18の第1スイッチTCT、出力スイッチBCT、画素スイッチSSTは、Pチャネル型のTFTに限らず、Nチャネル型のTFTにより構成してもよい。第1の実施形態において、画素回路は、図2に示した構造としたが、他の構造を採用することも可能である。
次に、この発明の第2の実施形態に係る有機EL表示装置について説明する。図9は第2の実施形態に係る有機EL表示装置における表示画素PXの等価回路を示し、図10は、制御信号SG、CG、IG、Bgのオン、オフ(L、H)に伴う各素子のオン・オフタイミングを示す図である。第2の実施形態において、前述した第1の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
第2の実施形態によれば、図9に示すように、リセットスイッチISTは、そのソースが第2信号線Zに接続され、ドレインが第1スイッチTCTのドレインに接続されている。基準リセットスイッチは、画素スイッチSSTと共通化され、そのソースが第1信号線Xに接続され、ドレインが第2保持容量C2に接続されている。そして、第1信号線Xおよび画素スイッチSSTを通して第2保持容量C2に基準リセット電圧信号が供給される。
図9および図10に示すように、リセット期間において、画素スイッチSST,第1スイッチTCT、リセットスイッチISTがオン状態となり、第2信号線ZからリセットスイッチIST、第1スイッチTCTを通して駆動トランジスタDRTのゲートにリセット電圧信号Vsig2が印加される。また、第1信号線Xから画素スイッチSSTを通して第2保持容量C2に一定の基準リセット電圧信号が印加される。高階調表示時、リセット電圧信号Vsig2は低電位に設定され、低階調表示時、リセット電圧信号Vsig2は高電位に設定される。
その後、閾値オフセットキャンセル期間において、リセットスイッチISTがオフ状態となり、駆動トランジスタDRTの閾値オフセットをキャンセルし、駆動トランジスタのゲート電位をキャンセル点に設定する。
次に、画素スイッチSSTをオンに維持し、第1スイッチTCTをオフとした状態で、第1信号線Xから階調映像電圧信号Vsig1を供給し、書き込み動作を開始する。供給された階調映像電圧信号Vsig1は、画素スイッチSSTを通して第2保持容量C2に書込まれる。
その後、発光期間において、出力スイッチBCTをオンとし、他のスイッチをオフとする。これにより、駆動トランジスタDRTは、第2保持容量C2に書込まれたゲート制御電圧により、対応した電流量の駆動電流Ieを出力する。この駆動電流Ieが出力スイッチBCTを通して有機EL素子16に供給される。有機EL素子16が駆動電流Ieに応じた輝度で発光し、発光動作が開始される。有機EL素子16は、1フレーム期間後に、再び制御信号Bg1がオフ電位となるまで発光状態を維持する。
次に、この発明の第3の実施形態に係る有機EL表示装置について説明する。図11は第3の実施形態に係る有機EL表示装置における表示画素PXの等価回路を示し、図12は、制御信号SG、CG、IG、Bgのオン、オフ(L、H)に伴う各素子のオン・オフタイミングを示す図である。第3の実施形態において、前述した第2の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
第3の実施形態によれば、図11に示すように、リセットスイッチISTは、そのソースが第2信号線Zに接続され、ドレインが駆動トランジスタDRTのゲートと第2保持容量C2との間に接続されている。基準リセットスイッチは、画素スイッチSSTと共通化され、そのソースが第1信号線Xに接続され、ドレインが第2保持容量C2に接続されている。そして、第1信号線Xおよび画素スイッチSSTを通して第2保持容量C2に基準リセット電圧信号が供給される。
図9および図10に示すように、リセット期間、オフセットキャンセル期間、信号書き込み期間、発光期間における各スイッチおよび駆動トランジスタの動作、および第1信号線Xおよび第2信号線Zからの電圧信号の供給は、第2の実施形態と同一である。
次に、この発明の第4の実施形態に係る有機EL表示装置について説明する。図13は第4の実施形態に係る有機EL表示装置における表示画素PXの等価回路を示し、図14は、制御信号SG、CG、IG、RG、Bgのオン、オフ(L、H)に伴う各素子のオン・オフタイミングを示す図である。第4の実施形態において、前述した第1の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
第4の実施形態によれば、図13に示すように、リセットスイッチISTは、そのソースが第2信号線Zに接続され、ドレインが第1スイッチTCTのドレインに接続されている。基準リセットスイッチRSTは、そのソースが第2信号線Xに接続され、ドレインが第2保持容量C2と画素スイッチSSTとの間に接続されている。
図13および図14に示すように、リセット期間において、画素スイッチSSTおよび出力スイッチBCTがオフ、第1スイッチTCT、リセットスイッチISTおよび基準リセットスイッチRSTがそれぞれオン状態に切り換えられる。第2信号線ZからリセットスイッチIST、第1スイッチTCTを通して駆動トランジスタDRTのゲートにリセット電圧信号Vsig2が印加される。同時に、第2信号線Zから基準リセットスイッチRSTを通して第2保持容量C2に基準リセット電圧信号としてVsig2が印加される。高階調表示時、リセット電圧信号Vsig2は低電位に設定され、低階調表示時、リセット電圧信号Vsig2は高電位に設定される。
その後、閾値オフセットキャンセル期間において、リセットスイッチISTがオフ状態となり、駆動トランジスタDRTの閾値オフセットをキャンセルし、駆動トランジスタのゲート電位をキャンセル点に設定する。
次に、画素スイッチSSTをオンとし、第1スイッチTCT、リセットスイッチIST,基準リセットスイッチRSTをそれぞれオフとした状態で、第1信号線Xから階調映像電圧信号Vsig1を供給し、書き込み動作を開始する。供給された階調映像電圧信号Vsig1は、画素スイッチSSTを通して第2保持容量C2に書込まれる。
その後、発光期間において、出力スイッチBCTをオンとし、他のスイッチをオフとする。これにより、駆動トランジスタDRTは、第2保持容量C2に書込まれたゲート制御電圧により、対応した電流量の駆動電流Ieを出力する。この駆動電流Ieが出力スイッチBCTを通して有機EL素子16に供給される。有機EL素子16が駆動電流Ieに応じた輝度で発光し、発光動作が開始される。有機EL素子16は、1フレーム期間後に、再び制御信号Bg1がオフ電位となるまで発光状態を維持する。
次に、この発明の第5の実施形態に係る有機EL表示装置について説明する。図15は第5の実施形態に係る有機EL表示装置における表示画素PXの等価回路を示している。第5の実施形態において、前述した第1の実施形態と同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
前述した第1の実施形態では、第2信号線Zから基準リセットスイッチRSTを通して基準リセット電圧信号を印加する構成としたが、第5の実施形態によれば、図15に示すように、基準リセットスイッチRSTは、そのソースが独立した基準リセット電圧供給部Vrefに接続され、ドレインが画素スイッチSSTと第2保持容量C2との間に接続されている。そして、リセット動作およびオフセットキャンセル動作において、基準リセット電圧供給部Vrefから基準リセットスイッチRSTを通して第2保持容量C2に基準オフセット電圧信号が印加される。
第5の実施形態によれば、基準リセット電圧信号を、リセット電圧信号Vsig2と独立して任意の電位に設定することができる。
上述した第2、第3、第4、第5の実施形態において、他の構成は前述した第1の実施形態と同一であり、その詳細な説明は省略した。そして、第2ないし第5の実施形態においても、第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本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わせにより、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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
前述した実施形態において、薄膜トランジスタの半導体層は、ポリシリコンに限らず、アモルファスシリコンで構成することも可能である。また、トランジスタおよびスイッチの寸法は、前述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて変更可能である。表示画素を構成する自己発光素子は、有機EL素子に限定されず自己発光可能な様々な表示素子を適用可能である。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る有機EL表示装置を概略的に示す平面図である。 図2は、前記有機EL表示装置における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図3は、前記有機EL表示装置の駆動トランジスタおよび有機EL素子を示す断面図である。 図4は、前記有機EL表示装置における制御信号のオン、オフ(H、L)タイミングを示す図である。 図5は、前記有機EL表示装置のリセット動作時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図6は、前記有機EL表示装置のキャンセル動作時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図7は、前記有機EL表示装置の信号電流書き込み時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図8は、前記有機EL表示装置の発光動作時における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図9は、この発明の第2の実施形態に係る有機EL表示装置における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図10は、第2の実施形態に係る有機EL表示装置における制御信号のオン、オフタイミングおよび信号供給のタイミングを示す図である。 図11は、この発明の第3の実施形態に係る有機EL表示装置における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図12は、第3の実施形態に係る有機EL表示装置における制御信号のオン、オフタイミングおよび信号供給のタイミングを示す図である。 図13は、この発明の第4の実施形態に係る有機EL表示装置における表示画素の等価回路を示す平面図である。 図14は、第4の実施形態に係る有機EL表示装置における制御信号のオン、オフタイミングおよび信号供給のタイミングを示す図である。 図15は、この発明の第5の実施形態に係る有機EL表示装置における表示画素の等価回路を示す平面図である。
符号の説明
8…絶縁基板、10…有機ELパネル、11…表示領域、12…コントローラ、
14…走査線駆動回路、15…信号線駆動回路、16…有機EL素子、
18…画素回路、34…第1電圧供給部、36…第2電圧供給部、
SST…画素スイッチ、DRT…駆動トランジスタ、TCT…第1スイッチ、
IST…リセットスイッチ、RST…基準リセットスイッチ、BCT…出力スイッチ、
X…第1信号線、Z…第2信号線

Claims (12)

  1. 表示素子と、前記表示素子に駆動電流を供給する画素回路とを含み、基板上にマトリクス状に配設された複数の画素部と、
    前記画素部の列毎に接続された複数の第1信号線および複数の第2信号線と、
    前記第1信号線に複数階調の映像電圧信号を出力するとともに、前記第2信号線に高階調および低階調に対応した複数電位のリセット電圧信号を出力する信号線駆動回路と、を具備し、
    前記各画素回路は、第1端子が電圧電源に接続され第2端子が前記表示素子に接続される駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの第1端子と制御端子との間に接続された第1保持容量と、トランジスタにより形成され、前記駆動トランジスタの制御端子と第2端子との間の接続、非接続を制御する第1スイッチと、前記駆動トランジスタの制御端子と前記第1信号線との間に接続される第2保持容量と、前記第2信号線と前記駆動トランジスタの制御端子との間に接続されたリセットスイッチと、前記第2保持容量と第1信号線との間に接続された画素スイッチと、を備え、
    前記第2信号線から前記リセットスイッチを通してリセット電圧信号を印加し、前記駆動トランジスタの制御端子の電位をリセットするリセット期間と、前記第1スイッチにより前記駆動トランジスタの制御端子と第2端子とを接続し前記駆動トランジスタの閾値のオフセットをキャンセルするキャンセル期間と、前記第1信号線から供給された階調映像電圧信号を前記第2保持容量に書き込む信号書き込み期間と、前記書き込まれた階調映像電圧信号に対応する駆動電流を前記駆動トランジスタから前記表示素子に出力する発光期間と、を有し、前記リセット期間において、前記階調映像電圧信号の階調に応じて、前記リセット電圧信号の電位を可変するアクティブマトリクス型表示装置。
  2. 前記階調映像電圧信号が高階調になるに従い、前記第2信号線から供給するリセット電圧信号の電位を低電位とする請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  3. 前記リセット電圧信号は、ビット数がXビットで、階調映像電圧信号はビット数が階調ビット数−Xビットである請求項2に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  4. 前記リセット電圧信号のビット数および階調映像電圧信号のビット数が同一である請求項2に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  5. 前記第1信号線から書き込まれた階調映像電圧信号と前記第2信号線から供給されたリセット電圧信号との和に応じた駆動電流を前記駆動トランジスタから前記表示素子に出力する請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  6. 前記リセットスイッチは、トランジスタにより形成され、前記第2信号線に接続された第1端子と、前記駆動トランジスタの制御端子と第2保持容量との間に接続された第2端子と、を有している請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  7. トランジスタにより形成され、前記第2信号線に接続された第1端子と、前記画素スイッチと第2保持容量との間に接続された第2端子と、を有し、前記第2保持容量に基準リセット電位を供給する基準リセットスイッチを備えている請求項6に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  8. 前記リセットスイッチは、トランジスタにより形成され、前記第2信号線に接続された第1端子と、前記第1スイッチの第2端子に接続された第2端子と、を有している請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  9. 前記リセットスイッチは、トランジスタにより形成され、前記第2信号線に接続された第1端子と、前記第2保持容量と画素スイッチとの間に接続された第2端子と、を有している請求項1に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  10. 前記表示素子は、対向する電極間に有機発光層を備えた自己発光素子である請求項1ないし8のいずれか1項に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
  11. 表示素子と、前記表示素子に駆動電流を供給する画素回路とを含み、基板上にマトリクス状に配設された複数の画素部と、
    前記画素部の列毎に接続された複数の第1信号線および複数の第2信号線と、
    前記第1信号線に複数階調の映像電圧信号を出力するとともに、前記第2信号線に高階調および低階調に対応した複数電位のリセット電圧信号を出力する信号線駆動回路と、を具備し、
    前記各画素回路は、第1端子が電圧電源に接続され第2端子が前記表示素子に接続される駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタの第1端子と制御端子との間に接続された第1保持容量と、トランジスタにより形成され、前記駆動トランジスタの制御端子と第2端子との間の接続、非接続を制御する第1スイッチと、前記駆動トランジスタの制御端子と前記第1信号線との間に接続される第2保持容量と、前記第2信号線と前記駆動トランジスタの制御端子との間に接続されたリセットスイッチと、前記第2保持容量と第1信号線との間に接続された画素スイッチと、を備えたアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法であって、
    前記第2信号線から前記リセットスイッチを通して前記駆動トランジスタの制御端子にリセット電圧信号を供給し、前記駆動トランジスタの制御端子の電位をリセットし、
    前記第1スイッチにより前記駆動トランジスタの制御端子と第2端子とを導通し、前記駆動トランジスタの閾値のオフセットをキャンセルし、
    前記第1信号線から前記第2保持容量に階調映像電圧信号を書き込み、
    前記書き込まれた階調映像電圧信号に対応する駆動電流を前記駆動トランジスタから前記表示素子に出力し前記表示素子を発光させ、
    前記リセットにおいて、前記書き込む階調映像電圧信号の階調に応じて、前記リセット電圧信号の電位を可変するアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法。
  12. 前記階調映像電圧信号が高階調になるに従い、前記第2信号線から供給するリセット電圧信号の電位を低電位とする請求項11に記載のアクティブマトリクス型表示装置の駆動方法。
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