JP2010191454A - 発光装置、その駆動方法及び駆動回路、並びに電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光装置は、複数の走査線と、複数のデータ線と、それらの交差に対応して設けられた複数の画素回路を備える。画素回路は、OLED素子と駆動トランジスタとを備える。複数の走査線は、走査信号GWRT−1〜GWRT−360によって順次選択される。水平走査期間の後半期間にプログラム期間TWRTを割り当てる。そして、プログラム期間TWRTの前にある複数の水平走査期間の前半期間に補正期間TSETを割り当て、当該複数の補正期間TSETにおいて駆動トランジスタから出力される駆動電流のバラツキを補正する。
【選択図】図3
Description
ここで、OLED素子は、液晶素子のように電圧保持性を有さず、電流が途絶えると、発光状態が維持できなくなる電流型の被駆動素子である。このため、OLED素子をアクティブ・マトリクス方式で駆動する場合、書込期間(選択期間)において、画素の階調に応じた電圧を駆動トランジスタのゲートに書き込んで、当該電圧をゲート容量などにより保持し、当該ゲート電圧に応じた電流を駆動トランジスタがOLED素子に流し続ける事が一般的となっている。
図1は、本発明の実施形態に係る発光装置の構成を示すブロック図であり、図2は、画素回路の回路図である。図1に示されるように発光装置10は、複数の画素回路200がマトリクス状に配列された発光領域Zを備える。発光領域Zには、複数本の走査線102が横方向(X方向)に延設される一方、複数本のデータ線(信号線)112が図において縦方向(Y方向)に延設されている。そして、これらの走査線102とデータ線112との交差の各々に対応するように画素回路(電子回路)200がそれぞれ設けられている。
説明の便宜上、本実施形態では、発光領域Zの走査線102の本数(行数)を「360」とし、データ線の本数(列数)を「480」として、画素回路200が、縦360行×横480列のマトリクス状に配列する構成を想定する。ただし、本発明をこの配列に限定する趣旨ではない。発光領域Zには、図示せぬ電源回路から高位側電圧VEL及び低位側電圧GNDが供給される。画素回路200には、後述するOLED素子230が含まれ、このOLED素子230への電流を画素回路200毎に制御することによって、所定の画像が階調表示される。
また、図1においては、X方向に延設されるのは走査線102のみであるが、本実施形態では、走査線102のほかにも、図2に示されるように、制御線104及び106がそれぞれ行ごとにX方向に延設されている。このため、走査線102、制御線104(第1制御線)及び制御線106(第2制御線)が1組となって、1行分の画素回路200に兼用されている。
このうち、トランジスタ211の一端(ドレイン)は、駆動トランジスタ210のドレイン及びトランジスタ212の一端(ドレイン)に接続される一方、トランジスタ211の他端(ソース)は、OLED素子230の陽極に接続される。OLED素子230の陰極は接地されている。ここで、トランジスタ211のゲートは、i行目の制御線106に接続されている。このため、トランジスタ211は、制御信号GEL-iがHレベルであればオンし、Lレベルであればオフする。OLED素子230は、電源の高位側電圧VEL及び低位側電圧GNDの間の経路に、駆動トランジスタ210及びトランジスタ211とともに電気的に介挿された構成となっている。
駆動トランジスタ210のゲートは、容量221及び容量222の一端、並びにトランジスタ212のソースにそれぞれ接続されている。容量222の他端は給電線114に接続される。容量222は駆動トランジスタ210のゲート電位を保持する保持手段として機能する。なお、説明の便宜上、容量221の一端(駆動トランジスタ210のゲート)をノードAとする。また、容量222は、駆動トランジスタ210のゲート容量などに起因する寄生容量であってもよい。
トランジスタ213の一端(ドレイン)は、j列目のデータ線112に接続される一方、その他端(ソース)は、容量221の他端に接続され、また、そのゲートは、i行目の走査線102に接続されている。このため、トランジスタ213は、走査信号GWRT-iがHレベルとなったときにオンして、j列目のデータ線112に供給されるデータ信号X−j(の電圧)を容量221の他端に印加する。説明の便宜上、容量221の他端(トランジスタ213のソース)をノードBとする。
図3に、発光装置10の動作を説明するためのタイミングチャートを示す。まず、Yドライバ14は、図3に示されるように、1垂直走査期間(1F)の開始時から、1行目、2行目、3行目、…、360行目の走査線102を、順番に1本ずつ1水平走査期間(1H)ごとに選択して、選択した走査線102の走査信号のみをHレベルとし、他の走査線への走査信号をLレベルとする。ここで、水平走査期間は駆動動作の単位となり、これを繰り返すことによって、1画面の画像が形成される。
ここで、i行目の走査線102が選択されて、走査信号GWRT-iがHレベルとなる1水平走査期間(1H)に着目して、当該水平走査期間及びその前後の動作について、図3とともに、図4〜図9を参照して説明する。
より詳細には、走査信号GWRT-iがHレベルに変化する1水平走査期間(1H)、および、この1水平走査期間(1H)に先行する2つの1水平走査期間(1H×2)のそれぞれの期間が前半/後半に2分割され、前半の期間において書込動作の事前準備が行われる。また、走査信号GWRT-iがHレベルに変化する1水平走査期間(1H)は、前半の第1期間と後半の第2期間からなり、第2期間において書込動作が行われる。
以下の説明では、事前準備の期間を補正期間TSETと称し、書込動作の期間をプログラム期間TWRT(書込期間)と称し、また、OLED素子230に電流が供給される期間を発光期間TELと称する。上記補正期間TSETでは駆動トランジスタ210のしきい値電圧Vthに対する駆動電流IELの電流量が補償される。また、プログラム期間TWRTは水平走査期間の後半(第2期間)に割り当てられ、補正期間TSETはプログラム期間TWRTより前に位置する複数の水平走査期間の前半(第1期間)に割り当てられる。
この初期化期間TINIにおいて、Yドライバ14は、制御信号GSET-iをHレベルにするとともに、制御信号GEL-iをHレベルとする。このため、画素回路200では、図4に示されるように、Hレベルの制御信号GSET-iによりトランジスタ212がオンし、同じくHレベルの制御信号GEL-iによりトランジスタ211がオンする。これにより、初期化期間TINIにおいて、画素回路200では、ノードAに初期化電圧として、トランジスタ212及びOLED素子211を介して低位側電圧GNDが供給され、ノードAの電位が低位側電圧GNDからOLED素子211のしきい値電圧だけ上昇した電圧に固定される。また、初期化期間TINIでは、走査信号GWRT-iがLレベルとなりトランジスタ213はオフするので、j番目のデータ線112の電圧が画素回路200に取り込まれることはない。したがって、j番目のデータ線112に基準電圧Vrefが供給されていても、これが画素回路200に取り込まれることはない。
また、Hレベルの走査信号GWRT-iにより、画素回路200において、図7に示されるように、トランジスタ213がオンする。そして、この1水平走査期間(1H)の前半の補正期間TSET、即ち、最後の補正期間TSETおいては、Xドライバ16が基準電圧Vrefをj列目のデータ線112に供給する。これにより、トランジスタ213を介してノードBに初期化電圧として基準電圧Vrefが供給され、このノードBの電位Vqが基準電圧Vrefに固定される。
また、このプログラム期間TWRTにおいて、Xドライバ16は、i行j列の画素の階調に応じた電圧のデータ信号X(i、j)をj列目のデータ線112に供給する。表示すべき階調に応じたデータ信号X(i、j)のデータ電圧をVdataとすると、Vdataは以下の式(a)で与えられる。
Vdata=(Vref+ΔV)……(a)
なお、画素を最大階調に指定する場合は「データ電圧Vdata=0」すなわち「ΔV=−Vref」であり、暗い階調を指定するにつれてデータ電圧Vdataは大きくなり(ΔVは小さくなり)、最低階調の黒色に指定する場合は「データ電圧Vdata=VEL」すなわち「ΔV=−VEL」である。従って、ノードBの電位Vqは、プログラム期間TWRT直前の補正期間TSETからΔVだけ変動する。
詳細には、容量221の容量値をCaとし、容量222の容量値をCbとしたときに、ノードAは、電位VEL−Vthから、{ΔV・Ca
/(Ca+Cb)}だけ変化するので、結果的に、ノードAの電位Vgは、次式のように表すことができる。
Vg=VEL−Vth−ΔV・Ca
/(Ca+Cb)……(b)
IEL=(β/2)(VEL−Vg−Vth)2……(c)
なお、この式においてβは、駆動トランジスタ210の利得係数である。
IEL=(β/2){k・ΔV}2……(d)
但し、kは定数であってk=Ca/(Ca+Cb)となる。この式(d)に示されるように、OLED素子230に流れる電流IELは、駆動トランジスタ210のしきい値Vthに依存することなく、データ電圧Vdataと基準電圧Vrefとの差分ΔV(=Vdata−Vref)のみによって定まる。
また、データ電圧Vdataと基準電圧Vrefとを各画素回路200に書き込むためには、走査線102を水平走査期間ごとに順次選択する必要があるが、1本のデータ線112に両者を同時に供給することはできない。本実施形態では、1つの水平走査期間を第1期間と第2期間に分割し、第1期間に初期化期間TINI及び補正期間TSETを割り当て、第2期間にプログラム期間TWRTを割り当てたので、時分割で動作させることができる。これにより、複数の水平走査期間に補正期間TSETを分散させることが可能となる。
さらに、データ線112を介して基準電圧Vrefを供給するので、基準電圧Vrefを供給するために専用の配線を設ける必要がない。この結果、配線構造を簡易にでき、しかも開口率を向上させることができる。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の述べる各種の変形が可能である。
図15にnチャネル型の駆動トランジスタ210Nを用いた画素回路200Nの回路図を示す。この画素回路200Nでは、容量素子222Nを駆動トランジスタ210NのゲートとグランドGNDとの間に設けることが好ましい。
次に、上述した実施形態に係る発光装置10を適用した電子機器について説明する。図17に、発光装置10を適用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ2000は、表示ユニットとしての発光装置10と本体部2010を備える。本体部2010には、電源スイッチ2001及びキーボード2002が設けられている。この発光装置10はOLED素子230を用いるので、視野角が広く見易い画面を表示できる。
図18に、発光装置10を適用した携帯電話機の構成を示す。携帯電話機3000、複数の操作ボタン3001及びスクロールボタン3002、並びに表示ユニットとしての発光装置10を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、発光装置10に表示される画面がスクロールされる。
図19に、発光装置10を適用した情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistants)の構成を示す。情報携帯端末4000は、複数の操作ボタン4001及び電源スイッチ4002、並びに表示ユニットとしての発光装置10を備える。電源スイッチ4002を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が発光装置10に表示される。
なお、発光装置10が適用される電子機器としては、図16〜図18に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した発光装置10が適用可能である。また、直接画像や文字などを表示する電子機器の表示部に限られず、被感光体に光を照射することにより間接的に画像もしくは文字を形成するために用いられる印刷機器の光源として適用してもよい。
Claims (14)
- 複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して複数の画素回路が配列された発光装置を駆動し、前記画素回路は発光素子と前記発光素子に流れる駆動電流の電流量を制御する駆動トランジスタとを備え、第1期間と前記第1期間より後の第2期間とを含む単位期間の処理を繰り返して発光装置を駆動する発光装置の駆動方法であって、
前記第2期間では、前記複数の走査線のうち一つの走査線を選択し、選択した走査線に接続される複数の画素回路に対して、前記データ線を介して、前記前記発光素子の輝度に応じたデータ電圧を前記駆動トランジスタのゲートに供給して保持し、
前記第1期間では、前記複数の走査線のうち2以上の走査線を選択し、選択した走査線に接続される複数の画素回路において、前記駆動トランジスタから出力される前記駆動電流のバラツキを補正する、
ことを特徴とする発光装置の駆動方法。 - 前記複数の画素回路の各々において、前記第2期間のうち、前記データ電圧を前記駆動トランジスタのゲートに供給して保持する期間を書込期間としたとき、前記書込期間より前にある複数の前記第1期間の一部又は全部に複数の補正期間を割り当て、当該複数の補正期間において前記駆動トランジスタから出力される前記駆動電流のバラツキを補正する、ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置の駆動方法。
- 前記複数の画素回路の各々は、前記駆動トランジスタのゲート電位を保持する保持手段と、前記駆動トランジスタのゲートとドレインとの間に設けられた第1スイッチング手段と、一端が前記駆動トランジスタのゲートに接続される容量素子と、前記データ線と前記容量素子の他端との間に設けられた第2スイッチング手段とを備え、
前記複数の補正期間において、前記第1スイッチング手段をオン状態にして前記駆動トランジスタから出力される前記駆動電流のバラツキを補正し、
前記複数の補正期間のうち少なくとも最後の補正期間において、前記データ線に基準電圧を供給すると共に前記第2スイッチング手段をオン状態にし、
前記書込期間において、前記データ線に前記データ電圧を供給し、前記1スイッチング手段をオフ状態にするとともに前記第2スイッチング手段をオン状態にして、前記駆動トランジスタのゲートに前記データ電圧を供給し、当該データ電圧を前記保持手段で保持する
ことを特徴とする請求項2に記載の発光装置の駆動方法。 - 前記複数の補正期間は、前記書込期間より前にある複数の前記第1期間の一部に割り当てられており、
前記複数の補正期間のうちある補正期間と次の補正期間との間の前記第1期間に休止期間を設け、当該休止期間では、前記駆動トランジスタから出力される前記駆動電流のバラツキを補正しないことを特徴とする請求項2又は3に記載の発光装置の駆動方法。 - 前記複数の補正期間のうち最初の補正期間より前の前記第1期間に初期化期間を設け、当該初期化期間において、前記駆動トランジスタのゲート電位を初期化電位に設定することを特徴とする請求項2乃至4のうちいずれか1項に記載の発光装置の駆動方法。
- 前記複数の画素回路の各々は、前記駆動トランジスタのドレインと前記発光素子との間に設けられた第3スイッチング手段を備え、
前記初期化期間において、前記第1スイッチング手段をオン状態とし、前記第2スイッチング手段をオフ状態とし、前記第3スイッチング手段をオン状態とする、
ことを特徴とする請求項5に記載の発光装置の駆動方法。 - 前記初期化期間を、前記複数の画素回路の全てに共通に設けたことを特徴とする請求項5又は6に記載の発光装置の駆動方法。
- 前記書込期間が終了した後に、前記駆動電流を前記発光素子に供給する発光期間を設けたことを特徴とする請求項2乃至7のうちいずれか1項に記載の発光装置の駆動方法。
- 前記発光期間を、複数の期間に分割して設けたことを特徴とする請求項8に記載の発光装置の駆動方法。
- 複数の走査線と、複数のデータ線と、複数の第1制御線と、複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して配置され、各々が、発光素子と、前記発光素子に流れる駆動電流の電流量を制御する駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタのゲート電位を保持する保持手段と、前記駆動トランジスタのゲートとドレインとの間に設けられ前記第1制御線を介して供給される第1制御信号に基づいてオン・オフが制御される第1スイッチング手段と、一端が前記駆動トランジスタのゲートに接続される容量素子と、前記データ線と前記容量素子の他端との間に設けられ前記走査線を介して供給される走査信号に基づいてオン・オフが制御される第2スイッチング手段とを備えた複数の画素回路とを備えた発光装置を、第1期間と前記第1期間より後の第2期間とを含む単位期間の処理を繰り返して駆動する発光装置の駆動回路であって、
前記第2期間では前記複数の走査線のうち一つの走査線を順次選択し、前記第1期間では前記複数の走査線のうち2以上の走査線を選択する複数の前記走査信号を前記複数の走査線に供給して、前記第2スイッチング手段がオン状態となるように制御する走査線駆動手段と、
前記第1期間において基準電圧を前記データ線に供給するとともに、前記第2期間において前記発光素子の輝度に応じたデータ電圧を前記データ線に供給するデータ線駆動手段と、
前記複数の画素回路の各々において、前記第2期間のうち、前記データ電圧を前記駆動トランジスタのゲートに供給して保持する期間を書込期間としたとき、前記書込期間より前にある複数の前記第1期間の一部又は全部に複数の補正期間を割り当て、当該複数の補正期間において前記第1スイッチング手段がオン状態になるように前記複数の第1制御線の各々に前記第1制御信号を供給する制御線駆動手段と、
を備えることを特徴とする発光装置の駆動回路。 - 前記発光装置は、複数の第2制御線を備え、前記複数の画素回路の各々は、前記駆動トランジスタのドレインと前記発光素子との間に設けられ、前記第2制御線を介して供給される第2制御信号に基づいてオン・オフが制御される第3スイッチング手段を有し、
前記制御線駆動手段は、前記複数の画素回路の各々において、前記複数の補正期間のうち最初の補正期間より前の前記第1期間を初期化期間としたとき、当該初期化期間において、前記第3スイッチング手段がオン状態になるように前記複数の第2制御線の各々に前記第2制御信号を供給する、
ことを特徴とする請求項10に記載の発光装置の駆動回路。 - 複数の走査線と、
複数のデータ線と、
複数の第1制御線と、
複数の走査線と複数のデータ線との交差に対応して配置され、各々が、発光素子と、前記発光素子に流れる駆動電流の電流量を制御する駆動トランジスタと、前記駆動トランジスタのゲート電位を保持する保持手段と、前記駆動トランジスタのゲートとドレインとの間に設けられ前記第1制御線を介して供給される第1制御信号に基づいてオン・オフが制御される第1スイッチング手段と、一端が前記駆動トランジスタのゲートに接続される容量素子と、前記データ線と前記容量素子の他端との間に設けられ前記走査線を介して供給される走査信号に基づいてオン・オフが制御される第2スイッチング手段とを備えた複数の画素回路と、
第1期間と前記第1期間より後の第2期間とを含む単位期間の処理を繰り返し、前記第1期間において基準電圧を前記データ線に供給するとともに、前記第2期間において前記発光素子の輝度に応じたデータ電圧を前記データ線に供給するデータ線駆動手段と、
前記第2期間では前記複数の走査線のうち一つの走査線を順次選択し、前記第1期間では前記複数の走査線のうち2以上の走査線を選択する複数の前記走査信号を前記複数の走査線に供給して、前記第2スイッチング手段がオン状態となるように制御する走査線駆動手段と、
前記複数の画素回路の各々において、前記第2期間のうち、前記データ電圧を前記駆動トランジスタのゲートに供給して保持する期間を書込期間としたとき、前記書込期間より前にある複数の前記第1期間の一部又は全部に複数の補正期間を割り当て、当該複数の補正期間において前記第1スイッチング手段がオン状態になるように前記複数の第1制御線の各々に前記第1制御信号を供給する制御線駆動手段と、
を備えることを特徴とする発光装置。 - 複数の第2制御線を備え、
前記複数の画素回路の各々は、前記駆動トランジスタのドレインと前記発光素子との間に設けられ、前記第2制御線を介して供給される第2制御信号に基づいてオン・オフが制御される第3スイッチング手段を有し、
前記制御線駆動手段は、前記複数の画素回路の各々において、前記複数の補正期間のうち最初の補正期間より前の前記第1期間を初期化期間としたとき、当該初期化期間において、前記第3スイッチング手段がオン状態になるように前記複数の第2制御線の各々に前記第2制御信号を供給する、
ことを特徴とする発光装置。 - 請求項12又は13に記載の発光装置を備えた電子機器。
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2010
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