JP2010181788A - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】走査線に接続された表示素子の輝度特性を各行毎に容易に調整することができる表示装置及び表示装置の駆動方法を提供する。
【解決手段】電源部100から所定の駆動電圧VCC-Hが駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、書込みトランジスタTRWを介して、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工程を備えており、前記書込み処理工程において、書込みトランジスタTRWのゲート電極に印加する走査信号の立下りは傾斜した形状であり、第1番目乃至第M番目の走査線SCLに印加する走査信号の波高値を走査線SCL毎に制御することにより、走査線SCLに対応する表示素子10の輝度特性を制御する。
【選択図】 図9
【解決手段】電源部100から所定の駆動電圧VCC-Hが駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、書込みトランジスタTRWを介して、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工程を備えており、前記書込み処理工程において、書込みトランジスタTRWのゲート電極に印加する走査信号の立下りは傾斜した形状であり、第1番目乃至第M番目の走査線SCLに印加する走査信号の波高値を走査線SCL毎に制御することにより、走査線SCLに対応する表示素子10の輝度特性を制御する。
【選択図】 図9
Description
本発明は、表示装置、及び、係る表示装置の駆動方法に関する。
電流駆動型の発光部を備えた表示素子、及び、係る表示素子を備えた表示装置が周知である。例えば、有機材料のエレクトロルミネッセンス(Electroluminescence:以下、ELと略称する場合がある)を利用した有機エレクトロルミネッセンス発光部を備えた表示素子(以下、単に、有機EL表示素子と略称する場合がある)は、低電圧直流駆動による高輝度発光が可能な表示素子として注目されている。
液晶表示装置と同様に、例えば、有機EL表示素子を備えた表示装置(以下、単に、有機EL表示装置と略称する場合がある)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、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の利点を有する。アクティブマトリクス方式により駆動される有機EL表示素子にあっては、発光層を含む有機層等から構成された発光部に加えて、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発光部(以下、単に、発光部と略称する場合がある)を駆動するための回路として、2つのトランジスタと1つの容量部から構成された駆動回路(2Tr/1C駆動回路と呼ぶ)が、例えば、特開2007−310311号公報(特許文献1)から周知である。この2Tr/1C駆動回路は、図2に示すように、書込みトランジスタTRW、駆動トランジスタTRDの2つのトランジスタから構成され、更には、1つの容量部C1から構成されている。ここで、駆動トランジスタTRD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TRDのゲート電極は第1ノードND1を構成する。
そして、図4にタイミングチャートを示すように、[期間−TP(2)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、走査線SCLからの走査信号によりオン状態とされた書込みトランジスタTRWを介して、データ線DTLから第1ノード初期化電圧VOfs(例えば、0ボルト)を第1ノードND1に印加する。これにより、第1ノードND1の電位は、VOfsとなる。また、駆動トランジスタTRDを介して、電源部100から第2ノード初期化電圧VCC-L(例えば、−10ボルト)を第2ノードND2に印加する。これにより、第2ノードND2の電位は、VCC-Lとなる。駆動トランジスタTRDの閾値電圧を電圧Vth(例えば、3ボルト)と表す。駆動トランジスタTRDのゲート電極と他方のソース/ドレイン領域(以下、便宜上、ソース領域と呼ぶ場合がある)との間の電位差がVth以上となり、駆動トランジスタTRDはオン状態となる。
次いで、[期間−TP(2)2]において、閾値電圧キャンセル処理が行われる。即ち、書込みトランジスタTRWのオン状態を維持したまま、電源部100の電圧を第2ノード初期化電圧VCC-Lから駆動電圧VCC-H(例えば、20ボルト)に切り替える。その結果、第1ノードND1の電位から駆動トランジスタTRD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TRD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TRDがオフ状態となる。この状態にあっては、第2ノードND2の電位は、概ね(VOfs−Vth)である。
その後、[期間−TP(2)3]において、書込みトランジスタTRWをオフ状態とする。そして、データ線DTLの電圧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_m]とする。
次いで、[期間−TP(2)4]において、書込み処理を行う。具体的には、走査線SCLをハイレベルとすることによって書込みトランジスタTRWをオン状態とする。その結果、第1ノードND1の電位は、映像信号VSig_mへと上昇する。
ここで、容量部C1の値を値c1とし、発光部ELPの容量CELの値を値cELとする。そして、駆動トランジスタTRDのゲート電極と他方のソース/ドレイン領域との間の寄生容量の値をcgsとする。駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位がVOfsからVSig_m(>VOfs)に変化したとき、容量部C1の両端の電位(換言すれば、第1ノードND1と第2ノードND2の電位)は、原則として、変化する。即ち、駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位(=第1ノードND1の電位)の変化分(VSig_m−VOfs)に基づく電荷が、容量部C1、発光部ELPの容量CEL、駆動トランジスタTRDのゲート電極と他方のソース/ドレイン領域との間の寄生容量に振り分けられる。然るに、値cELが、値c1及び値cgsと比較して十分に大きな値であれば、駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位の変化分(VSig_m−VOfs)に基づく駆動トランジスタTRDの他方のソース/ドレイン領域(第2ノードND2)の電位の変化は小さい。そして、一般に、発光部ELPの容量CELの値cELは、容量部C1の値c1及び駆動トランジスタTRDの寄生容量の値cgsよりも大きい。そこで、説明の便宜のため、第1ノードND1の電位変化により生ずる第2ノードND2の電位変化は考慮せずに説明を行う。尚、図4に示した駆動のタイミングチャートは、第1ノードND1の電位変化により生ずる第2ノードND2の電位変化を考慮せずに示した。
上述した動作にあっては、駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に電源部100から電圧VCC-Hが印加された状態で、駆動トランジスタTRDのゲート電極に映像信号VSig_mが印加される。このため、図4に示すように、[期間−TP(2)4]において第2ノードND2の電位が上昇する。この電位の上昇量ΔV(電位補正値)については後述する。駆動トランジスタTRDのゲート電極(第1ノードND1)の電位をVgとし、他方のソース/ドレイン領域(第2ノードND2)の電位をVsとしたとき、上述した第2ノードND2の電位の上昇量ΔVを考慮しなければ、Vgの値、Vsの値は以下のとおりとなる。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TRDのゲート電極と、ソース領域として働く他方のソース/ドレイン領域との間の電位差Vgsは、以下の式(A)で表すことができる。
Vg =VSig_m
Vs ≒VOfs−Vth
Vgs≒VSig_m−(VOfs−Vth) (A)
Vs ≒VOfs−Vth
Vgs≒VSig_m−(VOfs−Vth) (A)
即ち、駆動トランジスタTRDに対する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_m、駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vth、及び、駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位を初期化するための電圧VOfs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。
次いで、移動度補正処理について簡単に説明する。上述した動作にあっては、書込み処理において、駆動トランジスタTRDの特性(例えば、移動度μの大小等)に応じて駆動トランジスタTRDの他方のソース/ドレイン領域の電位(即ち、第2ノードND2の電位)を変化させる移動度補正処理が併せて行われる。
上述したように、駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に電源部100から電圧VCC-Hが印加された状態で、駆動トランジスタTRDのゲート電極に映像信号VSig_mが印加される。ここで、図4に示すように、[期間−TP(2)4]において第2ノードND2の電位が上昇する。その結果、駆動トランジスタTRDの移動度μの値が大きい場合、駆動トランジスタTRD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TRDの移動度μの値が小さい場合、駆動トランジスタTRD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。駆動トランジスタTRD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。
Vgs≒VSig_m−(VOfs−Vth)−ΔV (B)
後述するように、定性的には、VSig_mの値が小さくなる程、[期間−TP(2)4]が長くなるように制御することが好ましい。特開2008−9198号公報(特許文献2)には、走査信号の立ち下がりを傾斜した形状とすることにより、映像信号の値に応じて期間の長さを制御する構成が開示されている。
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(2)5]の始期において、走査線SCLからの走査信号によって書込みトランジスタTRWをオフ状態とすることにより第1ノードND1を浮遊状態とする。駆動トランジスタTRD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場合がある)には、電源部100から電圧VCC-Hが印加された状態にある。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TRDのゲート電極に生じ、第1ノードND1の電位も上昇する。駆動トランジスタTRD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TRD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。駆動トランジスタTRDが飽和領域において理想的に動作するとすれば、ドレイン電流Idsは、以下の式(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。
Ids=k・μ・(Vgs−Vth)2
=k・μ・(VSig_m−VOfs−ΔV)2 (C)
=k・μ・(VSig_m−VOfs−ΔV)2 (C)
上述の式(C)より、ドレイン電流Idsは移動度μに比例する。一方、移動度μの大きな駆動トランジスタTRDほど、電位補正値ΔVが大きくなり、式(C)における(VSig_m−VOfs−ΔV)2の値が小さくなる。これにより、駆動トランジスタの移動度μのばらつきに起因するドレイン電流Idsのばらつきを補正することができる。
以上に概要を説明した2Tr/1C駆動回路の動作についても、後に詳しく説明する。
表示装置にあっては、例えば製造プロセス等の影響により、走査線に接続された表示素子の輝度が各行毎にばらつくといった現象が認められる場合がある。この場合、表示装置の表示画像に線状のムラが発生し、輝度の均一性の低下を招くといった問題が生ずる。例えば、データ線に適宜補正した映像信号を印加することにより、表示装置の輝度の均一性を改善することができるが、表示装置の構成や駆動方法が複雑になるといった問題がある。
従って、本発明の目的は、走査線に接続された表示素子の輝度特性を各行毎に容易に調整することができる表示装置及び表示装置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に係る表示装置、及び、上記の目的を達成するための本発明に係る表示装置の駆動方法に用いられる表示装置は、
(1)走査回路、
(2)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、それぞれが電流駆動型の発光部、及び、駆動回路を備えている表示素子、
(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)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)電源部、
を備え、
前記駆動回路は、書込みトランジスタ、駆動トランジスタ、及び、容量部を備えており、
第m行(但し、m=1,2・・・,M)、第n列目(但し、n=1,2・・・,N)の表示素子において、
(A−1)駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、電源部に接続されており、
(A−2)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接続され、且つ、容量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)駆動トランジスタのゲート電極は、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、容量部の他方の電極に接続されており、第1ノードを構成し、
(B−1)書込みトランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、第n番目のデータ線に接続されており、
(B−2)書込みトランジスタのゲート電極は、第m番目の走査線に接続されている、
表示装置に関する。
(1)走査回路、
(2)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、それぞれが電流駆動型の発光部、及び、駆動回路を備えている表示素子、
(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)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)電源部、
を備え、
前記駆動回路は、書込みトランジスタ、駆動トランジスタ、及び、容量部を備えており、
第m行(但し、m=1,2・・・,M)、第n列目(但し、n=1,2・・・,N)の表示素子において、
(A−1)駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、電源部に接続されており、
(A−2)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接続され、且つ、容量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)駆動トランジスタのゲート電極は、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、容量部の他方の電極に接続されており、第1ノードを構成し、
(B−1)書込みトランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、第n番目のデータ線に接続されており、
(B−2)書込みトランジスタのゲート電極は、第m番目の走査線に接続されている、
表示装置に関する。
そして、本発明に係る表示装置の駆動方法は、電源部から所定の駆動電圧が駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、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工程を備えており、前記書込み処理工程において、書込みトランジスタのゲート電極に印加する走査信号の立下りは傾斜した形状であり、第1番目乃至第M番目の走査線に印加する走査信号の波高値を走査線毎に制御することにより、走査線に対応する表示素子の輝度特性を制御する。
また、本発明に係る表示装置は、電源部から所定の駆動電圧が駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、書込みトランジスタを介して、データ線から映像信号が第1ノードに印加され、走査信号の立下りは傾斜した形状であり、第1番目乃至第M番目の走査線に印加される走査信号の波高値が走査線毎に制御される。
表示素子を構成する駆動回路にあっては、書込み処理工程において第2ノードの電位が上昇する。この第2ノードの電位の上昇の程度は、書込み処理工程が行われる期間の長さに応じて大きくなる。そして、第2ノードの電位の上昇が大きい程、発光部に流れる電流は小さくなる。走査線に印加される走査信号の波高値を走査線毎に調整することにより、走査線毎に書込み処理工程が行われる期間の長さを調整することができる。これにより、走査線に接続された表示素子の輝度特性を各行毎に容易に調整することができる。本発明に係る表示装置にあっては、輝度の均一性に優れた画像を表示することができる。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。尚、説明は以下の順序で行う。
1.本発明に係る表示装置及び表示装置の駆動方法についてのより詳しい説明
2.実施例において用いられる表示装置の概要の説明
3.実施例 (2Tr/1C駆動回路の態様)
1.本発明に係る表示装置及び表示装置の駆動方法についてのより詳しい説明
2.実施例において用いられる表示装置の概要の説明
3.実施例 (2Tr/1C駆動回路の態様)
〈本発明に係る表示装置及び表示装置の駆動方法についてのより詳しい説明〉
本発明に係る表示装置及び表示装置の駆動方法(以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある)にあっては、走査回路は走査線に対応したレベルシフト回路を備えていると共に、走査線はレベルシフト回路の出力側に接続されており、各レベルシフト回路に印加する電圧を制御することにより、レベルシフト回路の出力側から出力される走査信号の波高値を制御する構成とすることができる。
本発明に係る表示装置及び表示装置の駆動方法(以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある)にあっては、走査回路は走査線に対応したレベルシフト回路を備えていると共に、走査線はレベルシフト回路の出力側に接続されており、各レベルシフト回路に印加する電圧を制御することにより、レベルシフト回路の出力側から出力される走査信号の波高値を制御する構成とすることができる。
上述した各種の好ましい構成を含む本発明の駆動方法にあっては、書込み処理工程において書込みトランジスタのゲート電極に印加される走査信号の立下りは傾斜した形状であり、書込み処理工程においてデータ線から映像信号を第1ノードに印加する期間の終期は、映像信号の値が低い程遅くなるように調整される。走査信号の立下り形状は、基本的には表示素子や表示装置の設計に応じて決定すればよく、直線状であってもよいし、曲線状であってもよい。表示素子の構成にもよるが、走査信号の立ち下がりは、立ち下がりの初期において傾斜が大きく、立ち下がりの終期において傾斜が小さい形状とすることが好ましい。走査信号の立下り形状は、例えば、走査回路に供給される電圧を変調する等して制御することができる。
上述した各種の好ましい構成を含む本発明にあっては、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超え、且つ、第2ノードと発光部に備えられたカソード電極との間の電位差が発光部の閾値電圧を超えないように、第1ノードの電位及び第2ノードの電位を初期化する前処理を行い、次いで、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、前記書込み処理工程を行い、次いで、走査線からの走査信号によって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、電源部から所定の駆動電圧が駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、駆動トランジスタを介して第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発光部に流すことによって発光部を駆動する構成とすることができる。
上述した各種の好ましい構成を含む本発明にあっては、発光素子を構成する発光部として、電流を流すことにより発光する電流駆動型の発光部を広く用いることができる。発光部として、有機エレクトロルミネッセンス発光部、無機エレクトロルミネッセンス発光部、LED発光部、半導体レーザ発光部等を挙げることができる。これらの発光部は、周知の材料や方法を用いて構成することができる。カラー表示の平面表示装置を構成する観点からは、中でも、発光部は有機エレクトロルミネッセンス発光部から成る構成が好ましい。有機エレクトロルミネッセンス発光部は、所謂上面発光型であってもよいし、下面発光型であってもよい。
表示装置は、所謂モノクロ表示の構成であってもよいし、カラー表示の構成であってもよい。例えば、1つの画素は複数の副画素から成る構成、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、カラー表示の構成とすることができる。更には、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。
表示装置の画素(ピクセル)の値として、VGA(640,480)、S−VGA(800,600)、XGA(1024,768)、APRC(1152,900)、S−XGA(1280,1024)、U−XGA(1600,1200)、HD−TV(1920,1080)、Q−XGA(2048,1536)の他、(1920,1035)、(720,480)、(1280,960)等、画像表示用解像度の幾つかを例示することができるが、これらの値に限定するものではない。
走査回路を構成するレベルシフト回路の構成は、特に限定するものではない。広く周知のレベルシフト回路を用いることができる。レベルシフト回路の入力側に、例えばシフトレジスタ回路の出力を印加することにより、走査信号を発生させる構成とすることができる。表示装置を構成する信号出力回路等の各種の回路、走査線、データ線等の各種の配線、電源部、発光部の構成、構造は、周知の構成、構造とすることができる。例えば、発光部を有機エレクトロルミネッセンス発光部から構成する場合には、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。
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。駆動回路を構成するトランジスタは、エンハンスメント型であってもよいし、デプレッション型であってもよい。nチャネル型のトランジスタにあってはLDD構造(Lightly Doped Drain構造)が形成されていてもよい。場合によっては、LDD構造は非対称に形成されていてもよい。例えば、駆動トランジスタに大きな電流が流れるのは表示素子の発光時であるので、発光時においてドレイン領域側となる一方のソース/ドレイン領域側にのみLDD構造を形成した構成とすることもできる。
駆動回路を構成する容量部は、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上述したトランジスタ及び容量部は、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容量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。尚、半導体基板等にトランジスタを形成した構成であってもよい。
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、実施例において用いられる表示装置の概要を説明する。
〈実施例において用いられる表示装置の概要の説明〉
実施例での使用に適した表示装置は、複数の画素を備えた表示装置である。1つの画素は複数の副画素(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)から構成されている。発光部は有機エレクトロルミネッセンス発光部から成る。各副画素は、駆動回路11と、この駆動回路11に接続された発光部(発光部ELP)とが積層された構造を有する表示素子10から構成されている。
実施例での使用に適した表示装置は、複数の画素を備えた表示装置である。1つの画素は複数の副画素(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)から構成されている。発光部は有機エレクトロルミネッセンス発光部から成る。各副画素は、駆動回路11と、この駆動回路11に接続された発光部(発光部ELP)とが積層された構造を有する表示素子10から構成されている。
実施例に係る表示装置の概念図を図1に示す。図2には、2トランジスタ/1容量部から基本的に構成された駆動回路(2Tr/1C駆動回路と呼ぶ場合がある)を示す。
ここで、実施例における表示装置は、
(1)走査回路101、
(2)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、それぞれが発光部ELP、及び、発光部ELPを駆動するための駆動回路11を備えている表示素子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)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)電源部100、
を備えている。図1においては、3×3個の表示素子10を図示しているが、これは、あくまでも例示に過ぎない。尚、便宜のため、図1においては、図2等に示す給電線PS2の図示を省略した。
(1)走査回路101、
(2)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、それぞれが発光部ELP、及び、発光部ELPを駆動するための駆動回路11を備えている表示素子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)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)電源部100、
を備えている。図1においては、3×3個の表示素子10を図示しているが、これは、あくまでも例示に過ぎない。尚、便宜のため、図1においては、図2等に示す給電線PS2の図示を省略した。
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、カソード電極等から成る周知の構成、構造を有する。信号出力回路102、走査線SCL、データ線DTL、電源部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11の最小構成要素を説明する。駆動回路11は、少なくとも、駆動トランジスタTRD、書込みトランジスタTRW、及び、一対の電極を備えた容量部C1から構成されている。駆動トランジスタTRD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、書込みトランジスタTRW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。
ここで、駆動トランジスタTRDにおいては、
(A−1)一方のソース/ドレイン領域は、電源部100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、容量部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、書込みトランジスタTRWの他方のソース/ドレイン領域に接続され、且つ、容量部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。
(A−1)一方のソース/ドレイン領域は、電源部100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、容量部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、書込みトランジスタTRWの他方のソース/ドレイン領域に接続され、且つ、容量部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。
また、書込みトランジスタTRW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。
(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。
図3に表示装置の一部分の模式的な一部断面図を示す。駆動回路11を構成するトランジスタTRD,TRW及び容量部C1は支持体20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11を構成するトランジスタTRD,TRW及び容量部C1の上方に形成されている。また、駆動トランジスタTRD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3においては、駆動トランジスタTRDのみを図示する。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TRD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35,35、及び、ソース/ドレイン領域35,35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、容量部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、容量部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TRD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に接続されている。駆動トランジスタTRD及び容量部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。
図3等に示す表示装置の製造方法を説明する。先ず、支持体20上に、走査線SCL等の各種配線、容量部C1を構成する電極、半導体層から成るトランジスタ、層間絶縁層、コンタクトホール等を、周知の方法により適宜形成する。次いで、周知の方法により成膜及びパターニングを行い、マトリクス状に配列された発光部ELPを形成する。そして、上記工程を経た支持体20と基板21を対向させ周囲を封止した後、外部の回路との結線を行い、表示装置を得ることができる。
実施例における表示装置は、複数の表示素子10(例えば、N×M=1920×480)を備えている、カラー表示の表示装置である。各表示素子10は副画素を構成すると共に、複数の副画素から成る群によって1画素を構成し、第1の方向、及び、第1の方向とは異なる第2の方向に、2次元マトリクス状に画素が配列されている。1画素は、走査線SCLの延びる方向に並んだ、赤色を発光する赤色発光副画素、緑色を発光する緑色発光副画素、及び、青色を発光する青色発光副画素の3種類の副画素から構成されている。
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。各画素を構成する表示素子10は線順次走査され、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表示素子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表示素子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とすればよい。
上述したように、第1行目乃至第M行目の表示素子10は線順次走査される。説明の便宜上、各行の表示素子10を走査するために割り当てられた期間を水平走査期間と表す。後述する実施例において、各水平走査期間には、信号出力回路102から第1ノード初期化電圧(後述するVOfs)をデータ線DTLに印加する期間(以下、初期化期間と呼ぶ)、次いで、信号出力回路102から映像信号(後述するVSig)をデータ線DTLに印加する期間(以下、映像信号期間)とが存在する。
ここで、原則として、第m行、第n列目(但し、n=1,2,3・・・,N)に位置する表示素子10に関する駆動、動作を説明するが、係る表示素子10を、以下、第(n,m)番目の表示素子10あるいは第(n,m)番目の副画素と呼ぶ。そして、第m行目に配列された各表示素子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、書込み処理、移動度補正処理)が行われる。尚、書込み処理や移動度補正処理は、第m番目の水平走査期間内に行われる。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表示素子10を構成する発光部ELP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ELP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ELPを発光させてもよい。この所定の期間は、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ELP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表示素子10を構成する発光部ELPの発光状態は、第(m+m’)行目に配列された各表示素子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、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表示素子10を構成する発光部ELP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書込み処理や移動度補正処理が完了するまで、第m行目に配列された各表示素子10を構成する発光部ELPは、原則として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(表示素子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を超える場合、超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、電源側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。縦軸においても同様である。また、タイミングチャートにおける波形の形状も模式的なものである。
以下、実施例に基づき、本発明を説明する。
実施例は、本発明の表示装置及び表示装置の駆動方法に関する。実施例にあっては、駆動回路11は2トランジスタ/1容量部から構成されている。駆動回路11を含む表示素子10の等価回路図を図2に示す。
先ず、駆動回路や発光部の詳細について説明する。
この駆動回路11は、書込みトランジスタTRW、駆動トランジスタTRDの2つのトランジスタから構成され、更には、1つの容量部C1から構成されている(2Tr/1C駆動回路)。
[駆動トランジスタTRD]
駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域は、給電線PS1を介して、電源部100に接続されている。一方、駆動トランジスタTRD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、及び、
[2]容量部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TRDのゲート電極は、
[1]書込みトランジスタTRWの他方のソース/ドレイン領域、及び、
[2]容量部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、電源部100からは、後述するように、電圧VCC-H、及び、電圧VCC-Lが供給される。
駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域は、給電線PS1を介して、電源部100に接続されている。一方、駆動トランジスタTRD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、及び、
[2]容量部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TRDのゲート電極は、
[1]書込みトランジスタTRWの他方のソース/ドレイン領域、及び、
[2]容量部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、電源部100からは、後述するように、電圧VCC-H、及び、電圧VCC-Lが供給される。
ここで、駆動トランジスタTRD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。表示素子10の発光状態においては、駆動トランジスタTRD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TRD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
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。
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。
Ids=k・μ・(Vgs−Vth)2 (1)
このドレイン電流Idsが表示素子10の発光部ELPを流れることで、表示素子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、表示素子10の発光部ELPにおける発光状態(輝度)が制御される。
[書込みトランジスタTRW]
書込みトランジスタTRW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TRDのゲート電極に接続されている。一方、書込みトランジスタTRW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、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。また、データ線DTLを介して、第1ノード初期化電圧VOfsも、一方のソース/ドレイン領域に供給される。書込みトランジスタTRWのオン/オフ動作は、書込みトランジスタTRWのゲート電極に接続された走査線SCLからの走査信号、具体的には、走査回路101からの走査信号によって制御される。
書込みトランジスタTRW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TRDのゲート電極に接続されている。一方、書込みトランジスタTRW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、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。また、データ線DTLを介して、第1ノード初期化電圧VOfsも、一方のソース/ドレイン領域に供給される。書込みトランジスタTRWのオン/オフ動作は、書込みトランジスタTRWのゲート電極に接続された走査線SCLからの走査信号、具体的には、走査回路101からの走査信号によって制御される。
[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TRDのソース領域に接続されている。一方、発光部ELPのカソード電極は、後述する電圧VCatが印加される給電線PS2に接続されている。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。
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TRDのソース領域に接続されている。一方、発光部ELPのカソード電極は、後述する電圧VCatが印加される給電線PS2に接続されている。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。
次いで、実施例の表示装置及びその駆動方法について説明する。
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。
VSig :発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号
・・・1ボルト(黒表示)〜8ボルト(白表示)
VCC-H :発光部ELPに電流を流すための駆動電圧
・・・20ボルト
VCC-L :第2ノード初期化電圧
・・・−10ボルト
VOfs :駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位(第1ノードND1の電位)を初期
化するための第1ノード初期化電圧
・・・0ボルト
Vth :駆動トランジスタTRD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
・・・1ボルト(黒表示)〜8ボルト(白表示)
VCC-H :発光部ELPに電流を流すための駆動電圧
・・・20ボルト
VCC-L :第2ノード初期化電圧
・・・−10ボルト
VOfs :駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位(第1ノードND1の電位)を初期
化するための第1ノード初期化電圧
・・・0ボルト
Vth :駆動トランジスタTRD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
実施例における表示装置にあっては、電源部100から所定の駆動電圧VCC-Hが駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、書込みトランジスタTRWを介して、データ線DTLから映像信号VSigが第1ノードND1に印加される。走査信号の立下りは傾斜した形状であり、第1番目乃至第M番目の走査線SCLに印加される走査信号の波高値が走査線SCL毎に制御される。
実施例における表示装置の駆動方法(以下、単に、駆動方法と略称する)にあっては、電源部100から所定の駆動電圧VCC-Hが駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、書込みトランジスタTRWを介して、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工程を備えている。前記書込み処理工程において、書込みトランジスタTRWのゲート電極に印加する走査信号の立下りは傾斜した形状であり、第1番目乃至第M番目の走査線SCLに印加する走査信号の波高値を走査線SCL毎に制御することにより、走査線SCLに対応する表示素子の輝度特性を制御する。
後程参照する図9に示すように、走査回路101は走査線SCLに対応したレベルシフト回路101Bを備えている。走査線SCLはレベルシフト回路101Bの出力側に接続されている。各レベルシフト回路101Bに印加する電圧を制御することにより、レベルシフト回路101Bの出力側から出力される走査信号の波高値を制御する。
実施例の駆動方法の動作を説明する。説明の便宜のため、先ず、走査線SCLに印加する走査信号の波高値が一定であるとして動作を説明する。実施例に係る表示素子10の駆動のタイミングチャートを模式的に図4に示す。そして、実施例の動作における、表示素子10の各トランジスタのオン/オフ状態等を模式的に図5の(A)乃至(F)、図6の(A)及び(B)に示す。
図4、図5の(A)乃至(F)、並びに、図6の(A)及び(B)を参照して、実施例の駆動方法を説明する。実施例における駆動方法は、
(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TRDの閾値電圧Vthを超え、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を超えないように、第1ノードND1の電位及び第2ノードND2の電位を初期化する前処理を行い、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TRD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)電源部100から所定の駆動電圧VCC-Hが駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、書込みトランジスタTRWを介して、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を行い、次いで、
(d)走査線SCLからの走査信号によって書込みトランジスタTRW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、電源部100から所定の駆動電圧VCC-Hが駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、駆動トランジスタTRD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に流すことによって発光部ELPを駆動する、
工程を備えている。
(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TRDの閾値電圧Vthを超え、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を超えないように、第1ノードND1の電位及び第2ノードND2の電位を初期化する前処理を行い、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TRD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)電源部100から所定の駆動電圧VCC-Hが駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、書込みトランジスタTRWを介して、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を行い、次いで、
(d)走査線SCLからの走査信号によって書込みトランジスタTRW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、電源部100から所定の駆動電圧VCC-Hが駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、駆動トランジスタTRD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に流すことによって発光部ELPを駆動する、
工程を備えている。
図4に示す[期間−TP(2)0]〜[期間−TP(2)3]は、書込み処理が行われる[期間−TP(2)4]の直前までの動作期間である。そして、[期間−TP(2)0]〜[期間−TP(2)3]において、第(n,m)番目の表示素子10は原則として非発光状態にある。図4に示すように、[期間−TP(2)4]及び[期間−TP(2)5]の他、[期間−TP(2)1]〜[期間−TP(2)3]は第m番目の水平走査期間Hmに包含される。
説明の便宜のため、[期間−TP(2)1]の始期は、第m番目の水平走査期間Hmにおける初期化期間(図4において、データ線DTLの電位がVOfsである期間であり、他の水平走査期間においても同様)の始期に一致するとする。同様に、[期間−TP(2)2]の終期は、水平走査期間Hmにおける初期化期間の終期に一致するとする。また、[期間−TP(2)3]の始期は、水平走査期間Hmにおける映像信号期間(図4において、データ線DTLの電位が後述するVSig_mである期間)の始期に一致するとする。
以下、[期間−TP(2)0]〜[期間−TP(2)+6]の各期間について説明する。尚、[期間−TP(2)1]〜[期間−TP(2)3]の各期間の長さは、表示装置の設計に応じて適宜設定すればよい。
[期間−TP(2)0](図4、図5の(A)参照)
この[期間−TP(2)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る。即ち、この[期間−TP(2)0]は、前の表示フレームにおける第(m+m’)番目の水平走査期間Hm+m'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Hm-1までの期間である。そして、この[期間−TP(2)0]において、第(n,m)番目の表示素子10は、非発光状態にある。[期間−TP(2)0]の始期(図示せず)において、電源部100から供給される電圧が駆動電圧VCC-Hから第2ノード初期化電圧VCC-Lに切り替えられる。その結果、第2ノードND2の電位はVCC-Lまで低下し、発光部ELPのアノード電極とカソード電極との間に逆方向電圧が印加され、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TRDのゲート電極)の電位も低下する。
この[期間−TP(2)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る。即ち、この[期間−TP(2)0]は、前の表示フレームにおける第(m+m’)番目の水平走査期間Hm+m'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Hm-1までの期間である。そして、この[期間−TP(2)0]において、第(n,m)番目の表示素子10は、非発光状態にある。[期間−TP(2)0]の始期(図示せず)において、電源部100から供給される電圧が駆動電圧VCC-Hから第2ノード初期化電圧VCC-Lに切り替えられる。その結果、第2ノードND2の電位はVCC-Lまで低下し、発光部ELPのアノード電極とカソード電極との間に逆方向電圧が印加され、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TRDのゲート電極)の電位も低下する。
上述したように、各水平走査期間において、信号出力回路102からデータ線DTLに、第1ノード初期化電圧VOfsを印加し、次いで、第1ノード初期化電圧VOfsに替えて映像信号VSigを印加する。より具体的には、現表示フレームにおける第m番目の水平走査期間Hmに対応して、データ線DTLには、第1ノード初期化電圧VOfsが印加され、次いで、第1ノード初期化電圧VOfsに替えて第(n,m)番目の副画素に対応する映像信号(便宜のため、VSig_mと表す。他の映像信号においても同様である。)が印加される。同様に、第(m+1)番目の水平走査期間Hm+1に対応して、データ線DTLには、第1ノード初期化電圧VOfsが印加され、次いで、第1ノード初期化電圧VOfsに替えて第(n,m+1)番目の副画素に対応する映像信号VSig_m+1が印加される。図4においては記載を省略したが、水平走査期間Hm,Hm+1,Hm+m'以外の各水平走査期間においても、データ線DTLには第1ノード初期化電圧VOfsと映像信号VSigとが印加される。
[期間−TP(2)1](図4、図5の(B)参照)
そして、現表示フレームにおける第m番目の水平走査期間Hmが開始する。この[期間−TP(2)1]において、上記の工程(a)を行う。
そして、現表示フレームにおける第m番目の水平走査期間Hmが開始する。この[期間−TP(2)1]において、上記の工程(a)を行う。
具体的には、[期間−TP(2)1]の開始時、走査線SCLをハイレベルとすることによって、書込みトランジスタTRWをオン状態とする。信号出力回路102からデータ線DTLに印加される電圧はVOfsである(初期化期間)。その結果、第1ノードND1の電位は、VOfs(0ボルト)となる。電源部100から第2ノード初期化電圧VCC-Lを第2ノードND2に印加しているので、第2ノードND2の電位はVCC-L(−10ボルト)を保持する。
第1ノードND1と第2ノードND2との間の電位差は10ボルトであり、駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vthは3ボルトであるので、駆動トランジスタTRDはオン状態である。尚、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は−10ボルトであり、発光部ELPの閾値電圧Vth-ELを超えない。これにより、第1ノードND1の電位及び第2ノードND2の電位を初期化する前処理が完了する。
[期間−TP(2)2](図4、図5の(C)参照)
この[期間−TP(2)2]において、上記の工程(b)を行う。
この[期間−TP(2)2]において、上記の工程(b)を行う。
即ち、書込みトランジスタTRWのオン状態を維持したまま、電源部100から供給される電圧を、VCC-Lから電圧VCC-Hに切り替える。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TRD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。説明の便宜のため、[期間−TP(2)2]の長さは、第2ノードND2の電位を充分変化させるのに足りる長さであるとする。
この[期間−TP(2)2]が充分長ければ、駆動トランジスタTRD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がVthに達し、駆動トランジスタTRDはオフ状態となる。即ち、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、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。
(VOfs−Vth)<(Vth-EL+VCat) (2)
この[期間−TP(2)2]にあっては、第2ノードND2の電位は、最終的に、(VOfs−Vth)となる。即ち、駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vth、及び、駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位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(2)3](図4、図5の(D)参照)
この[期間−TP(2)3]の始期において、走査線SCLからの走査信号によって書込みトランジスタTRWをオフ状態とする。また、データ線DTLに印加される電圧が、第1ノード初期化電圧VOfsから映像信号VSig_mに切り替わる(映像信号期間)。閾値電圧キャンセル処理において駆動トランジスタTRDがオフ状態に達しているとすれば、実質上、第1ノードND1と第2ノードND2の電位は変化しない。尚、閾値電圧キャンセル処理において駆動トランジスタTRDがオフ状態に達していない場合には、[期間−TP(2)3]においてブートストラップ動作が生じ、第1ノードND1と第2ノードND2の電位は多少上昇する。
この[期間−TP(2)3]の始期において、走査線SCLからの走査信号によって書込みトランジスタTRWをオフ状態とする。また、データ線DTLに印加される電圧が、第1ノード初期化電圧VOfsから映像信号VSig_mに切り替わる(映像信号期間)。閾値電圧キャンセル処理において駆動トランジスタTRDがオフ状態に達しているとすれば、実質上、第1ノードND1と第2ノードND2の電位は変化しない。尚、閾値電圧キャンセル処理において駆動トランジスタTRDがオフ状態に達していない場合には、[期間−TP(2)3]においてブートストラップ動作が生じ、第1ノードND1と第2ノードND2の電位は多少上昇する。
[期間−TP(2)4](図4、図5の(E)参照)
この期間内に、上記の工程(c)を行う。走査線SCLからの走査信号によって書込みトランジスタTRWをオン状態とする。そして、書込みトランジスタTRWを介して、データ線DTLから映像信号VSig_mを第1ノードND1に印加する。その結果、第1ノードND1の電位はVSig_mへと上昇する。駆動トランジスタTRDはオン状態である。尚、場合によっては、[期間−TP(2)3]において書込みトランジスタTRWのオン状態を保った構成とすることもできる。この構成にあっては、[期間−TP(2)3]においてデータ線DTLの電圧が第1ノード初期化電圧VOfsから映像信号VSig_mに切り替わると直ちに書込み処理が開始される。
この期間内に、上記の工程(c)を行う。走査線SCLからの走査信号によって書込みトランジスタTRWをオン状態とする。そして、書込みトランジスタTRWを介して、データ線DTLから映像信号VSig_mを第1ノードND1に印加する。その結果、第1ノードND1の電位はVSig_mへと上昇する。駆動トランジスタTRDはオン状態である。尚、場合によっては、[期間−TP(2)3]において書込みトランジスタTRWのオン状態を保った構成とすることもできる。この構成にあっては、[期間−TP(2)3]においてデータ線DTLの電圧が第1ノード初期化電圧VOfsから映像信号VSig_mに切り替わると直ちに書込み処理が開始される。
ここで、容量部C1の容量は値c1であり、発光部ELPの容量CELの容量は値cELとする。そして、駆動トランジスタTRDのゲート電極と他方のソース/ドレイン領域との間の寄生容量を値cgsとする。駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位がVOfsからVSig_m(>VOfs)に変化したとき、容量部C1の両端の電位(第1ノードND1及び第2ノードND2の電位)は、原則として、変化する。即ち、駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位(=第1ノードND1の電位)の変化分(VSig_m−VOfs)に基づく電荷が、容量部C1、発光部ELPの容量CEL、駆動トランジスタTRDのゲート電極と他方のソース/ドレイン領域との間の寄生容量に振り分けられる。然るに、値cELが、値c1及び値cgsと比較して十分に大きな値であれば、駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位の変化分(VSig_m−VOfs)に基づく駆動トランジスタTRDの他方のソース/ドレイン領域(第2ノードND2)の電位の変化は小さい。そして、一般に、発光部ELPの容量CELの容量の値cELは、容量部C1の容量の値c1及び駆動トランジスタTRDの寄生容量の値cgsよりも大きい。従って、上述した説明においては、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いない。また、特段の必要がある場合を除き、第1ノードND1の電位変化により生ずる第2ノードND2の電位変化は考慮せずに説明を行う。尚、駆動のタイミングチャートは、第1ノードND1の電位変化により生ずる第2ノードND2の電位変化を考慮せずに示した。
上述した書込み処理にあっては、駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域には電源部100から駆動電圧VCC-Hが印加された状態で、駆動トランジスタTRDのゲート電極に映像信号VSig_mが印加される。このため、図4に示すように、[期間−TP(2)4]において第2ノードND2の電位が上昇する。この電位の上昇量(図4に示すΔV)については後述する。駆動トランジスタTRDのゲート電極(第1ノードND1)の電位をVg、駆動トランジスタTRDの他方のソース/ドレイン領域(第2ノードND2)の電位をVsとしたとき、上述した第2ノードND2の電位の上昇を考慮しなければ、Vgの値、Vsの値は以下のとおりとなる。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TRDのゲート電極とソース領域として働く他方のソース/ドレイン領域との間の電位差Vgsは、以下の式(3)で表すことができる。
Vg =VSig_m
Vs ≒VOfs−Vth
Vgs≒VSig_m−(VOfs−Vth) (3)
Vs ≒VOfs−Vth
Vgs≒VSig_m−(VOfs−Vth) (3)
即ち、駆動トランジスタTRDに対する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_m、駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vth、及び、駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位を初期化するための電圧VOfs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。
次いで、上述した[期間−TP(2)4]における第2ノードND2の電位の上昇について説明する。上述した実施例の駆動方法にあっては、書込み処理において、駆動トランジスタTRDの特性(例えば、移動度μの大小等)に応じて駆動トランジスタTRDの他方のソース/ドレイン領域の電位(即ち、第2ノードND2の電位)を上昇させる移動度補正処理が併せて行われる。
駆動トランジスタTRD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にばらつきが生ずることは避け難い。従って、移動度μに差異がある複数の駆動トランジスタTRD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TRD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TRD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ずると、表示装置の画面の均一性(ユニフォーミティ)が損なわれてしまう。
上述した実施例の駆動方法にあっては、駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域には電源部100から駆動電圧VCC-Hが印加された状態で、駆動トランジスタTRDのゲート電極に映像信号VSig_mが印加される。このため、図4に示すように、[期間−TP(2)4]において第2ノードND2の電位が上昇する。駆動トランジスタTRDの移動度μの値が大きい場合、駆動トランジスタTRDの他方のソース/ドレイン領域における電位(即ち、第2ノードND2の電位)の上昇量ΔV(電位補正値)は大きくなる。逆に、駆動トランジスタTRDの移動度μの値が小さい場合、駆動トランジスタTRDの他方のソース/ドレイン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TRDのゲート電極とソース領域として働く他方のソース/ドレイン領域との間の電位差Vgsは、式(3)から以下の式(4)のように変形される。
Vgs≒VSig_m−(VOfs−Vth)−ΔV (4)
尚、書き込み処理を実行するための所定の時間(図4においては、[期間−TP(2)4]の全時間(t0)については後述する。また、このときの駆動トランジスタTRDの他方のソース/ドレイン領域における電位(VOfs−Vth+ΔV)が以下の式(2’)を満足するように、[期間−TP(2)4]の全時間t0は決定されているとする。[期間−TP(2)4]において、発光部ELPが発光することはない。この移動度補正処理によって、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(2)5](図4、及び、図5の(F)参照)
以上の操作によって、工程(a)乃至工程(c)が完了する。その後、この[期間−TP(2)5]において、上記の工程(d)を行う。即ち、駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に電源部100から駆動電圧VCC-Hが印加された状態を維持した状態で、走査回路101の動作に基づき走査線SCLをローレベルとし、書込みトランジスタTRWをオフ状態とし、第1ノードND1、即ち、駆動トランジスタTRDのゲート電極を浮遊状態とする。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。
以上の操作によって、工程(a)乃至工程(c)が完了する。その後、この[期間−TP(2)5]において、上記の工程(d)を行う。即ち、駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に電源部100から駆動電圧VCC-Hが印加された状態を維持した状態で、走査回路101の動作に基づき走査線SCLをローレベルとし、書込みトランジスタTRWをオフ状態とし、第1ノードND1、即ち、駆動トランジスタTRDのゲート電極を浮遊状態とする。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TRDのゲート電極は浮遊状態にあり、しかも、容量部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TRD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TRDのゲート電極とソース領域として働く他方のソース/ドレイン領域との間の電位差Vgsは、式(4)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)を超えるので、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TRD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(4)から、式(1)は、以下の式(5)にように変形することができる。
Ids=k・μ・(VSig_m−VOfs−ΔV)2 (5)
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_mの値から、駆動トランジスタTRDの移動度μに起因した電位補正値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TRD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TRDの閾値電圧Vthの影響を受けない。そして、第(n,m)番目の表示素子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TRD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(5)において、移動度μの値が大きくとも、(VSig_m−VOfs−ΔV)2の値が小さくなる結果、駆動トランジスタTRDの移動度μのばらつき(更には、kのばらつき)に起因するドレイン電流Idsのばらつきを補正することができる。これにより、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ELPの輝度のばらつきを補正することができる。
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。この第(m+m’−1)番目の水平走査期間の終期は、[期間−TP(2)6]の終期に相当する。ここで、「m’」は、1<m’<Mの関係を満たし、表示装置において所定の値である。換言すれば、発光部ELPは、[期間−TP(2)5]の始期から第(m+m’)番目の水平走査期間Hm+m'の直前まで駆動され、この期間が発光期間となる。
[期間−TP(2)7](図4、図6の(A)参照)
次いで、発光部ELPを非発光状態とする。具体的には、書込みトランジスタTRWのオフ状態を保った状態で、[期間−TP(2)7]の始期(換言すれば、第(m+m’)番目の水平走査期間Hm+m'の始期)において、電源部100から供給される電圧を、電圧VCC-Hから電圧VCC-Lに切り替える。その結果、第2ノードND2の電位はVCC-Lまで低下し、発光部ELPのアノード電極とカソード電極との間に逆方向電圧が印加され、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TRDのゲート電極)の電位も低下する。
次いで、発光部ELPを非発光状態とする。具体的には、書込みトランジスタTRWのオフ状態を保った状態で、[期間−TP(2)7]の始期(換言すれば、第(m+m’)番目の水平走査期間Hm+m'の始期)において、電源部100から供給される電圧を、電圧VCC-Hから電圧VCC-Lに切り替える。その結果、第2ノードND2の電位はVCC-Lまで低下し、発光部ELPのアノード電極とカソード電極との間に逆方向電圧が印加され、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TRDのゲート電極)の電位も低下する。
そして、上述した非発光状態を、次のフレームにおける第m番目の水平走査期間Hmの直前まで継続する。この時点は、図4に示す[期間−TP(2)+1]の始期の直前に相当する。このように、非発光期間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。例えば、m’=M/2と設定すれば、発光期間及び非発光期間の時間長は、それぞれ、1表示フレーム期間の略半分の時間長となる。
以上によって、第(n,m)番目の副画素を構成する表示素子10の発光の動作が完了する。
そして、[期間−TP(2)+1]以降においては、上述した[期間−TP(2)1]乃至[期間−TP(2)7]において説明したと同様の工程をくり返して行う(図4、及び、図6の(B)参照)。即ち、図4に示す[期間−TP(2)7]は、次の[期間−TP(2)0]に該当する。
ここで、[期間−TP(2)4]の最適な全時間t0の長さは、映像信号VSigの値によって左右される。定性的には、VSig_mの値が小さくなる程、[期間−TP(2)4]が長くなるように制御することが好ましい。映像信号VSig_mと最適な全時間t0との関係について説明する。
図7の(A)に示すように、[期間−TP(2)4]において、第2ノードND2にドレイン電流Idsが流れ込むことにより、第2ノードND2の電位が上昇する。ここで、第2ノードND2の電位を変数Vで表す。[期間−TP(2)4]における駆動トランジスタTRDのゲート電極とソース領域として働く他方のソース/ドレイン領域との間の電位差Vgsは、以下の式(6)で表される。
Vgs=VSig_m−V (6)
そして、[期間−TP(2)4]におけるドレイン電流Idsは、上述の式(1)及び上述の式(6)に基づいて、以下の式(7)で表される。
Ids=k・μ・(VSig_m−Vth−V)2 (7)
上述の式(7)に基づく電流が流れ込むことにより、容量部C1及び発光部ELPの容量CELの電荷が増加する。ここで、図7の(B)に示すように、容量部C1及び容量CELはそれぞれ一端が固定された電位にある。従って、容量部C1の電荷と容量CELの電荷の総量を変数Qとして表し、容量部C1と容量CELとを合わせた容量をCSと表せば(CSの容量の値=c1+cEL)、以下の式(8)が成り立つ。そして、式(8)に基づいて、以下の式(9)を得る。
Ids=dQ/dt=CS・dV/dt (8)
dV/dt=(1/CS)・Ids (9)
上述の式(9)、及び、上述の式(7)に基づいて、以下の式(10)を得る。
[期間−TP(2)4]の始期において、第2ノードND2の電位は「VOfs−Vth」である。従って、式(10)の左辺における積分期間を[0,t0]とするとき、式(10)の右辺における積分期間は[VOfs−Vth,V]となる。更には、VOfsを0ボルトとしたので、式(10)の右辺における積分期間は[−Vth,V]である。式(10)の両辺を上述した積分区間について積分し、整理して、以下の式(11)を得る。そして、式(11)と上述の式(7)に基づいて、以下の式(12)を得る。
ここで、移動度μが変化してもドレイン電流Idsが変化しないという条件を満たす時間t0が、好適な時間t0である。従って、移動度μを変数として上述の式(12)を微分し、その値が0となるときの時間t0が最適な時間t0である。dIds/dμ=0として時間t0を求めると、以下の式(13)を得る。また、式(13)を式(12)に代入して整理すると、式(14)を得る。
t0=CS/(k・μ・VSig_m) (13)
Ids=k・μ・(VSig_m/2)2 (14)
上述の式(13)において、映像信号VSig_mは画像の輝度に応じて1ボルトから8ボルトまで変化する。式(13)から明らかなように、最適なt0の値は、映像信号VSig_mの値に反比例する。即ち、定性的には、映像信号VSig_mの値が小さくなる程、[期間−TP(2)4]が長くなるように制御することが好ましい。映像信号VSig_mの値と最適な時間t0との関係を図7の(C)に示す。尚、図7の(C)の横軸は、VSig_mが8ボルトであるときの最適なt0を基準に規格化して記した。
VOfsを0ボルトとしたので、上述の式(5)においてVOfsは0であり、Ids=k・μ・(VSig_m−ΔV)2となる。この式と上述の式(14)とを対比すると、最適なΔVの値とはVSig_m/2であることが分かる。換言すれば、移動度補正処理によって、第2ノードND2の電位をVSig_m/2上昇させることが最も好ましい。
映像信号VSig_mが8ボルト(白表示)である場合の時間t0の最適値を基準とすると、映像信号VSig_mが1ボルト(黒表示)である場合には、時間t0の最適値は約8倍となる。このように、実施例の駆動方法にあっては、最適な時間t0の値は、映像信号VSig_mの値により大きく変化する。映像信号VSig_mの値に応じて、図4における[期間−TP(2)4]の長さを変えるように書込みトランジスタTRWを駆動することができれば、良好に移動度補正を行うことができる。後述するように、書込み処理工程において書込みトランジスタTRWのゲート電極に印加される走査信号の立下りを傾斜した形状とすることにより、映像信号VSig_mの値に応じて、[期間−TP(2)4]の長さを変えることができる。
図8に、図4に示す[期間−TP(2)4]を含む水平走査期間Hmにおけるデータ線DTLの電位、走査線SCLの電位、駆動トランジスタTRDの状態、第1ノードND1の電位、及び、第2ノードND2の電位の関係を模式的に示す。
書込みトランジスタTRWの閾値電圧をVth_TRwと表すとき、[期間−TP(2)4]の終期は、走査線SCLの電位が、VSig_m+Vth_TRwを下回るときである。図8に示すように、書込み処理工程において書込みトランジスタTRWのゲート電極に印加される走査信号の立下りは傾斜した形状であり、書込み処理工程においてデータ線DTLから映像信号VSig_mを第1ノードND1に印加する期間の終期は、映像信号VSig_mの値が低い程遅くなるように調整される。
上述したように、最適なt0の値は、映像信号VSig_mの値に反比例する。従って、図8に示すように、走査信号の立ち下がりは、立ち下がりの初期において傾斜が大きく、立ち下がりの終期において傾斜が小さい形状とすることが好ましい。これにより、映像信号VSig_mの値に応じて、図4における[期間−TP(2)4]の長さを好適に変えることができる。
図9は、走査回路101の構成を説明するための模式的な回路図である。図9に示すように、走査回路101を構成するシフトレジスタ回路101Aからの信号をレベルシフト回路101Bに入力する。そして、レベルシフト回路101Bに接続された電圧変調回路101Cによってレベルシフト回路101Bに供給される電圧を変調することにより、走査信号の立下りを傾斜した形状とすることができる。
以上、走査線SCLに印加する走査信号の波高値が一定であるとして動作を説明した。上述した動作によって、駆動トランジスタTRDの特性のばらつきに起因する輝度のばらつきは軽減される。しかし、例えば製造プロセス等の影響により、走査線に接続された表示素子10の輝度が各行毎にばらつくといった現象が認められる場合がある。実施例の駆動方法にあっては、第1番目乃至第M番目の走査線SCLに印加する走査信号の波高値を走査線SCL毎に制御することにより、走査線SCLに対応する表示素子10の輝度特性を制御する。具体的には、各レベルシフト回路101Bに印加する電圧を制御することにより、レベルシフト回路101Bの出力側から出力される走査信号の波高値を制御する。
図10及び図11を参照して、電圧変調回路101Cの構成について説明する。電圧変調回路101Cは、ディスクリート回路101D、及び、ディスクリート回路101Dの動作電圧を制御するための電圧供給回路101Eを備えている。ディスクリート回路101Dは、オペアンプOP1、4つのトランジスタQ1,Q2,Q3,Q4、及び、5つの抵抗R1,R2,R3,R4,R5から構成されている。オペアンプOP1はボルテージフォロワ接続されている。オペアンプOP1の出力電圧をVDD_WS1と表す。図11に示す信号DCP1,DCP2,DCP3が、それぞれ、ディスクリート回路101Dを構成するトランジスタQ1,Q3,Q4のゲート電極に印加される。これらの信号は水平走査期間に同期した信号であって、図示せぬ周知の論理回路等によって生成され、ディスクリート回路101Dに供給される。
電圧供給回路101Eは、電圧VDD(例えば30ボルト)を分圧するための抵抗R6とデジタルポテンショメータ101Fとを備えており、更に、デジタルポテンショメータ101Fの値を制御する分圧比制御回路101Gを備えている。デジタルポテンショメータ101Fの抵抗値をr_101Fと表せば、ディスクリート回路101Dを構成するオペアンプOP1の入力(+側)には、VDD・r_101F/(R6+r_101F)という値の電圧が印加される。従って、オペアンプOP1の出力電圧VDD_WS1=VDD・r_101F/(R6+r_101F)である。
デジタルポテンショメータ101Fの抵抗値r_101Fは、分圧比制御回路101Gからの信号により、走査線SCLの走査のタイミングに同期して制御される。具体的には、分圧比制御回路101Gは、図示せぬ記憶手段に格納され、走査線SCLに対応した補正係数を参照して、デジタルポテンショメータ101Fに信号を印加する。上述した補正係数は、例えば表示装置の検査において求めた各行毎の表示素子の輝度特性に基づいて算出され、予め図示せぬ記憶手段に格納されている。尚、補正係数は、必要に応じて適宜書き換えが可能なように記憶手段に格納されていてもよい。
ディスクリート回路101Dには、上述したオペアンプOP1の出力電圧VDD_WS1、及び、信号DCP1,DCP2,DCP3が印加される。走査線SCLの走査に係わらず上述した抵抗値r_101Fが一定値である場合のディスクリート回路101Dの出力電圧VDD_WS2は、図11に示す波形となる。レベルシフト回路101Bの入力側には、対応する水平走査期間に合わせてシフトレジスタ回路101Aから所定の矩形波が入力される。レベルシフト回路101Bに接続された電圧変調回路101Cから上述した出力電圧VDD_WS2が印加されるので、レベルシフト回路101Bの出力信号(走査信号)は、図11に示す形状となる。
図12を参照して、図4に示す[期間−TP(2)4]の長さが映像信号VSig_mの値によって変化することを説明する。図8を参照した説明においても触れたが、データ線DTLに映像信号VSig_mが印加されている状態で、書込みトランジスタTRWがオフ状態となるのは、走査線SCLの電位がVSig_m+Vth_TRwを下回るときである。従って、図12に示すように、映像信号VSig_mの値が大きいと[期間−TP(2)4]の長さは短くなり、映像信号VSig_mの値が小さいと[期間−TP(2)4]の長さは長くなるように制御される。
ここで、第m行目の表示素子10における輝度特性が、他の行の表示素子10における輝度特性よりも相対的に低い場合の動作について説明する。分圧比制御回路101Gは、第m行目の走査線SCLに対応した補正係数を参照し、対応する水平走査期間Hmに同期して、デジタルポテンショメータ101Fに信号を印加する。そして、デジタルポテンショメータ101Fの抵抗値r_101Fを所定の基準値よりも相対的に低く設定する。従って、第m番目のレベルシフト回路101Bに印加する電圧VDD_WS1は、水平走査期間Hmにおいて低下するように制御される。
図13に示すように、第m番目の水平走査期間Hmにおいて、第m番目のレベルシフト回路101Bから出力される走査信号の波高値が低下する。尚、図13においては、波高値の変化を強調して示した。図14に示すように、[期間−TP(2)1]、[期間−TP(2)2]及び[期間−TP(2)3]の長さは、走査信号の波高値に多少の高低があっても、基本的には特段影響を受けない。しかし、[期間−TP(2)4]の長さは、走査信号の波高値が低くなると短くなるように変化し、走査信号の波高値が高くなると長くなるように変化する。
第m行目の表示素子10にあっては、[期間−TP(2)4]の長さは短くなる。これにより、上述した電位補正値ΔVの値も小さくなる。駆動トランジスタTRDのドレイン電流Idsは上述した式(5)で与えられるのであるから、結果として第m行目の表示素子10においては、駆動トランジスタTRDから発光部ELPに流れる電流が増加する。従って、第m行目の表示素子10の輝度特性が高くなるように補正される。
第m行目の表示素子10における輝度特性が、他の行の表示素子10における輝度特性よりも相対的に高い場合には、第m番目のレベルシフト回路101Bに印加する電圧VDD_WS1は、水平走査期間Hmにおいて上昇するように制御される。これにより、第m行目の表示素子10にあっては、[期間−TP(2)4]の長さが長くなる。これにより、上述した電位補正値ΔVの値が大きくなり、駆動トランジスタTRDのドレイン電流Idsは減少する。駆動トランジスタTRDから発光部ELPに流れる電流が減少するので、第m行目の表示素子10の輝度特性が低くなるように補正される。
このように、走査信号の波高値を変えることにより、走査線SCLに接続された表示素子10の輝度特性を各行毎に容易に調整することができ、輝度の均一性に優れた画像表示を行うことができる。
以上、好ましい実施例に基づき本発明を説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。実施例における表示装置や表示素子の構成、構造、表示装置の駆動方法の工程は例示であり、適宜変更することができる。
例えば、図15に示すように、表示素子10を構成する駆動回路11が、第2ノードND2に接続されたトランジスタ(第1トランジスタTR1)を備えている構成であってもよい。第1トランジスタTR1においては、一方のソース/ドレイン領域は、第2ノード初期化電圧VSSが印加され、他方のソース/ドレイン領域は、第2ノードND2に接続されている。第1トランジスタ制御線AZ1を介して第1トランジスタ制御回路103からの信号が第1トランジスタTR1のゲート電極に印加され、第1トランジスタTR1のオン/オフ状態を制御する。これにより、第2ノードND2の電位を設定することができる。
あるいは又、図16に示すように、表示素子10を構成する駆動回路11が、第1ノードND1に接続されたトランジスタ(第2トランジスタTR2)を備えている構成であってもよい。第2トランジスタTR2においては、一方のソース/ドレイン領域は、第1ノード初期化電圧VOfsが印加され、他方のソース/ドレイン領域は、第1ノードND1に接続されている。第2トランジスタ制御線AZ2を介して第2トランジスタ制御回路104からの信号が第2トランジスタTR2のゲート電極に印加され、第2トランジスタTR2のオン/オフ状態を制御する。これにより、第1ノードND2の電位を設定することができる。
更には、図17に示すように、表示素子10を構成する駆動回路11が、上述した第1トランジスタTR1と第2トランジスタTR2とを共に備えている構成であってもよい。また、これに加えて、別のトランジスタを備えている構成とすることもできる。
TRW・・・書込みトランジスタ、TRD・・・駆動トランジスタ、TR1・・・第1トランジスタ、TR2・・・第2トランジスタ、C1・・・容量部、ELP・・・発光部、CEL・・・発光部ELPの容量、ND1・・・第1ノード、ND2・・・第2ノード、SCL・・・走査線、DTL・・・データ線、AZ1・・・第1トランジスタ制御線、AZ2・・・第2トランジスタ制御線、CL・・・制御線、PS1・・・給電線、PS2・・・給電線、OP1・・・オペアンプ、Q1,Q2,Q3,Q4・・・トランジスタ、R1,R2,R3,R4,R5,R6・・・抵抗、10・・・表示素子、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、35,35・・・ソース/ドレイン領域、36・・・他方の電極、37・・・一方の電極、38・・・配線、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・・・電源部、101・・・走査回路、101A・・・シフトレジスタ回路、101B・・・レベルシフト回路、101C・・・電圧変調回路、101D・・・ディスクリート回路、101E・・・電圧供給回路、101F・・・デジタルポテンショメータ、101G・・・分圧比制御回路、102・・・信号出力回路、103・・・第1トランジスタ制御回路、104・・・第2電源部、105・・・第2トランジスタ制御回路、106・・・第3トランジスタ制御回路
Claims (6)
- (1)走査回路、
(2)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、それぞれが電流駆動型の発光部、及び、駆動回路を備えている表示素子、
(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)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)電源部、
を備え、
前記駆動回路は、書込みトランジスタ、駆動トランジスタ、及び、容量部を備えており、
第m行(但し、m=1,2・・・,M)、第n列目(但し、n=1,2・・・,N)の表示素子において、
(A−1)駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、電源部に接続されており、
(A−2)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接続され、且つ、容量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)駆動トランジスタのゲート電極は、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、容量部の他方の電極に接続されており、第1ノードを構成し、
(B−1)書込みトランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、第n番目のデータ線に接続されており、
(B−2)書込みトランジスタのゲート電極は、第m番目の走査線に接続されている、
表示装置の駆動方法であって、
電源部から所定の駆動電圧が駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、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工程を備えており、
前記書込み処理工程において、書込みトランジスタのゲート電極に印加する走査信号の立下りは傾斜した形状であり、
第1番目乃至第M番目の走査線に印加する走査信号の波高値を走査線毎に制御することにより、走査線に対応する表示素子の輝度特性を制御する表示装置の駆動方法。 - 走査回路は走査線に対応したレベルシフト回路を備えていると共に、走査線はレベルシフト回路の出力側に接続されており、
各レベルシフト回路に印加する電圧を制御することにより、レベルシフト回路の出力側から出力される走査信号の波高値を制御する請求項1に記載の表示装置の駆動方法。 - 走査信号の立ち下がりは、立ち下がりの初期において傾斜が大きく、立ち下がりの終期において傾斜が小さい形状である請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
- 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超え、且つ、第2ノードと発光部に備えられたカソード電極との間の電位差が発光部の閾値電圧を超えないように、第1ノードの電位及び第2ノードの電位を初期化する前処理を行い、次いで、
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、前記書込み処理工程を行い、
次いで、走査線からの走査信号によって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、電源部から所定の駆動電圧が駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、駆動トランジスタを介して第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発光部に流すことによって発光部を駆動する請求項1に記載の表示装置の駆動方法。 - 発光部は有機エレクトロルミネッセンス発光部から成る請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の表示装置の駆動方法。
- (1)走査回路、
(2)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、それぞれが電流駆動型の発光部、及び、駆動回路を備えている表示素子、
(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)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)電源部、
を備え、
前記駆動回路は、書込みトランジスタ、駆動トランジスタ、及び、容量部を備えており、
第m行(但し、m=1,2・・・,M)、第n列目(但し、n=1,2・・・,N)の表示素子において、
(A−1)駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、電源部に接続されており、
(A−2)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接続され、且つ、容量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)駆動トランジスタのゲート電極は、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、容量部の他方の電極に接続されており、第1ノードを構成し、
(B−1)書込みトランジスタの一方のソース/ドレイン領域は、第n番目のデータ線に接続されており、
(B−2)書込みトランジスタのゲート電極は、第m番目の走査線に接続されており、
電源部から所定の駆動電圧が駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に印加されている状態で、書込みトランジスタを介して、データ線から映像信号が第1ノードに印加され、
走査信号の立下りは傾斜した形状であり、
第1番目乃至第M番目の走査線に印加される走査信号の波高値が走査線毎に制御される表示装置。
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