JP2011090241A - 表示装置、及び、表示装置の駆動方法 - Google Patents

表示装置、及び、表示装置の駆動方法 Download PDF

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Abstract

【課題】走査期間が短くなっても良好に閾値電圧キャンセル処理及び映像信号の書込み処理を行うことができ、輝度の均一性に優れた表示装置の駆動方法を提供する。
【解決手段】各表示素子行群を構成する複数の表示素子行の数Qと単位時間t0との積によって表される期間TQにおいて、表示素子行群を構成するQ×N個の表示素子に対して、閾値電圧キャンセル処理を、表示素子行単位で行い、次いで、表示素子行を構成するN個の表示素子に対して映像信号を駆動トランジスタのゲート電極に印加する書込み処理を、Q回、順次行う表示装置の駆動方法であって、期間TQの半分を超えない期間内に書込み処理を、Q回、順次行うと共に、表示素子行群を構成する各表示素子行における閾値電圧キャンセル処理の終了から書込み処理の開始までの期間の長さが一定となるように、閾値電圧キャンセル処理を行う。
【選択図】 図5

Description

本発明は、表示装置、及び、表示装置の駆動方法に関する。より詳しくは、駆動回路及び電流駆動型の発光部を有する表示素子を備えた表示装置、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有する表示素子、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)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、電流駆動型の発光部を有する表示素子を備えた表示装置においても、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、構造が複雑に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、電流駆動型の発光部を有する表示素子にあっては、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。
特開2009−122352号公報(特許文献1)の図2には、発光素子EL(発光部に相当する)と、サンプリング用トランジスタT1と、駆動用トランジスタT2と、保持容量C1とから構成されている画素回路2が開示されており、また、図1には、画素回路2を備えた表示装置が開示されている。
特許文献1には、駆動用トランジスタT2の閾電圧(閾値電圧)Vthのばらつきが発光素子ELに流れるドレイン電流Idsに与える影響をキャンセルするために、1水平走査期間において閾電圧補正動作と信号電位書込動作を行うことが開示されており、更に、表示装置の高精細化等によって1水平走査期間が短くなると、1水平走査期間において閾電圧補正動作と信号電位書込動作を行うことが困難となることが開示されている(特許文献1の段落0011等)。
そして、特許文献1には、複数の走査線の各々に割り当てられている走査期間を合わせて第1期間及び第2期間を含む合成走査期間とし、第1期間で、複数の走査線に一斉に制御信号を出力して一斉に閾電圧補正動作を実行し、第2期間で、該複数の走査線に順次制御信号を出力して、順次、信号電位書込動作を実行することが開示されている(特許文献1の段落0012等)。
特許文献1の図14には、2水平走査期間(2H)を合成した場合の動作が示されている。第1期間において2本の走査線(Nライン及び(N+1)ライン)に一斉に制御信号P1を出力して、一斉に閾電圧補正動作を実行する。続いて、第2期間に2本の走査線に、順次、制御信号P2を出力して、順次、信号電位書込動作を実行する。入力信号は第1期間ではVofsであり、第2期間の前半はVSig1、後半はVSig2である。Nライン目のサンプリング用トランジスタT1(N)は制御信号P2に応じて導通状態となり、VSig1をサンプリングする。続いて(N+1)ライン目のサンプリング用トランジスタT1(N+1)が制御信号P2に応じて導通状態となり、VSig2をサンプリングする(特許文献1の段落0038等)。
閾電圧補正動作にあっては、特許文献1の図7に示すように、導通状態とされたサンプリング用トランジスタT1を介して、駆動用トランジスタT2のゲートにVofsを印加し、駆動用トランジスタT2のドレインに第1電位Vccを印加する。駆動用トランジスタT2のソース電位は時間と共に上昇して、駆動用トランジスタT2はカットオフし(非導通状態となり)、ソース電位は(Vofs−Vth)となる(特許文献1の図8、及び、段落0028等)。
特開2009−122352号公報
特許文献1の図14に示す動作にあっては、Nライン目の制御信号P1の立ち下がりから制御信号P2の立ち上がりまでの期間において、Nライン目のサンプリング用トランジスタT1(N)は非導通状態である。また、(N+1)ライン目の制御信号P1の立ち下がりから制御信号P2の立ち上がりまでの期間において、(N+1)ライン目のサンプリング用トランジスタT1(N+1)も非導通状態である。
理想的には、制御信号P1の立ち下がりから制御信号P2の立ち上がりまでの期間において、駆動用トランジスタT2のソース電位は(Vofs−Vth)を維持する。しかしながら、実際には、制御信号P1の立ち下がりから制御信号P2の立ち上がりまでの期間において、発光素子ELや駆動用トランジスタT2にはリーク電流等が流れ、駆動用トランジスタT2のソース電位は、閾電圧補正動作によって設定した電位から徐々に変化する。この変化の程度は、制御信号P1の立ち下がりから制御信号P2の立ち上がりまでの期間が長くなる程、大きくなる。
従って、制御信号P1の立ち下がりから制御信号P2の立ち上がりまでの期間が長くなる程、駆動用トランジスタT2のソース電位が、閾電圧補正動作によって設定した電位からずれた状態で信号電位書込動作が行われる。そして、特許文献1の図14に示す動作にあっては、Nライン目の制御信号P1の立ち下がりから制御信号P2の立ち上がりまでの期間よりも、(N+1)ライン目の制御信号P1の立ち下がりから制御信号P2の立ち上がりまでの期間が長い。これにより、たとえ同じ値の信号電位を書込みしたとしても、Nライン目と(N+1)ライン目とで、信号電位書込の後に発光素子ELに流れる電流には差が生じ、表示装置の輝度の均一性が低下する。
従って、本発明の目的は、走査期間が短くなっても良好に閾値電圧キャンセル処理(閾電圧補正動作)及び映像信号の書込み処理(信号電位書込動作)を行うことができ、輝度の均一性に優れた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の表示装置、及び、本発明の表示装置の駆動方法に用いられる表示装置は、
駆動回路及び電流駆動型の発光部を有する表示素子が、行方向と列方向とに2次元マトリクス状に配列されて成り、
駆動回路は、ゲート電極とソース/ドレイン領域とを有する駆動トランジスタを少なくとも備えており、駆動トランジスタのソース/ドレイン領域を介して発光部に電流が流れる表示装置に関する。
そして、上記の目的を達成するための本発明の表示装置の駆動方法は、
表示素子の行数をMとし、各行を構成する表示素子の数をNとし、第1行から第M行までの表示素子を行毎に走査する全時間をMで除した時間を単位時間t0としたとき、
M行の表示素子を複数の表示素子行群に分け、各表示素子行群を構成する複数の表示素子行の数Qと単位時間t0との積によって表される期間TQにおいて、
表示素子行群を構成するQ×N個の表示素子に対して、所定の基準電圧を駆動トランジスタのゲート電極に印加すると共に一方のソース/ドレイン領域に所定の駆動電圧を印加し、以て、他方のソース/ドレイン領域の電位を基準電圧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変化させる閾値電圧キャンセル処理を、表示素子行単位で行い、次いで、
表示素子行を構成するN個の表示素子に対して映像信号を駆動トランジスタのゲート電極に印加する書込み処理を、Q回、順次行う表示装置の駆動方法であって、
期間TQの半分を超えない期間内に書込み処理を、Q回、順次行うと共に、表示素子行群を構成する各表示素子行における閾値電圧キャンセル処理の終了から書込み処理の開始までの期間の長さが一定となるように、閾値電圧キャンセル処理を行う表示装置の駆動方法である。
また、上記の目的を達成するための本発明の表示装置は、
表示素子の行数をMとし、各行を構成する表示素子の数をNとし、第1行から第M行までの表示素子を行毎に走査する全時間をMで除した時間を単位時間t0としたとき、
M行の表示素子を複数の表示素子行群に分け、各表示素子行群を構成する複数の表示素子行の数Qと単位時間t0との積によって表される期間TQにおいて、
表示素子行群を構成するQ×N個の表示素子に対して、所定の基準電圧を駆動トランジスタのゲート電極に印加すると共に一方のソース/ドレイン領域に所定の駆動電圧を印加し、以て、他方のソース/ドレイン領域の電位を基準電圧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変化させる閾値電圧キャンセル処理が、表示素子行単位で行われ、次いで、
表示素子行を構成するN個の表示素子に対して映像信号を駆動トランジスタのゲート電極に印加する書込み処理が、Q回、順次行われる表示装置であって、
期間TQの半分を超えない期間内に書込み処理が、Q回、順次行われると共に、表示素子行群を構成する各表示素子行における閾値電圧キャンセル処理の終了から書込み処理の開始までの期間の長さが一定となるように、閾値電圧キャンセル処理が行われる表示装置である。
本発明の表示装置、及び、本発明の表示装置の駆動方法にあっては、表示素子行群を構成する各表示素子行における閾値電圧キャンセル処理の終了から書込み処理の開始までの期間の長さは一定であるので、閾値電圧キャンセル処理の終了から書込み処理の開始までの間にリーク電流等によって駆動トランジスタの他方のソース/ドレイン領域の電位が変化しても、その変化の程度は表示素子行群を構成する各表示素子において略同様となる。従って、上述した駆動トランジスタの他方のソース/ドレイン領域の電位変化に伴う輝度変化の程度も表示素子行群を構成する各表示素子において略同様となるので、相対的な輝度変化が視認され難くなる。これにより、表示される画像の輝度の均一性を改善することができる。
図1は、実施例の表示装置の概念図である。 図2は、駆動回路を含む表示素子の等価回路図である。 図3は、表示装置の一部分の模式的な一部断面図である。 図4は、実施例の表示装置の駆動方法における各種タイミングの模式図である。 図5は、従来例の表示装置の駆動方法における各種タイミングの模式図である。 図6は、実施例の表示装置の駆動方法における表示素子の動作を説明するためのタイミングチャートの模式図である。 図7の(A)乃至(F)は、表示素子の駆動回路を構成する各トランジスタの導通状態/非導通状態等を模式的に示す図である。 図8の(A)乃至(D)は、図7の(F)に引き続き、表示素子の駆動回路を構成する各トランジスタの導通状態/非導通状態等を模式的に示す図である。 図9は、駆動回路を含む表示素子の等価回路図である。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではなく、実施例における種々の数値や材料は例示である。尚、説明は、以下の順序で行う。
1.本発明の表示装置、及び、本発明の表示装置の駆動方法、全般に関する説明
2.実施例
[本発明の表示装置、及び、本発明の表示装置の駆動方法、全般に関する説明]
本発明の表示装置、及び、本発明の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、M行の表示素子を複数の表示素子行群に分ける。表示素子行群を構成する複数の表示素子行は、隣接して配置されていてもよいし、複数の表示素子行の全てあるいはその一部は離間して配置されている構成であってもよい。表示装置における制御の容易性といった観点等からは、複数の表示素子行は、隣接して配置されている構成が好ましい。
表示素子行群を構成する表示素子行の数Qは、表示素子の行数Mの数パーセント程度を上限の目安として、表示装置の設計等に応じて適宜設定すればよい。Qの最小値は2であるが、閾値電圧キャンセル処理を行う期間を充分長く確保する観点からは、Qの値が或る程度大きいことが好ましい。Mの値にもよるが、Qの値として、3乃至25、好ましくは、4乃至20、より好ましくは5乃至15を例示することができる。Qの値は、各表示素子行群において同じ値であってもよいし、一部の表示素子行群において値が異なっていてもよい。例えば、M行の表示素子を複数の表示素子行群に均等に分けると剰余が発生するとき、剰余分を適宜表示素子行群に振り分けた構成とすればよい。表示装置における制御の容易性といった観点等からは、Qの値は、各表示素子行群において同じ値である構成が好ましい。尚、場合によっては、全ての表示素子行群において値が異なっていてもよい。
本発明の表示装置の駆動方法において、表示素子行を構成するN個の表示素子に対して映像信号を駆動トランジスタのゲート電極に印加する書込み処理を、Q回、順次行う際には、表示素子行群を構成する表示素子行の配置の順に応じて行うことが便宜であるが、これに限るものではない。書込み処理を行う順番は、表示装置の設計等に応じて適宜設定することができる。また、本発明の表示装置において、書込み処理が、Q回、順次行われる場合についても同様である。
本発明において、単位時間t0は、表示装置を表示素子行毎に順次走査するとしたとき、各表示素子行に割り当てられる時間に相当する。換言すれば、単位時間t0は、表示装置を行単位で線順次走査するときの走査期間、より具体的には、所謂水平走査期間に相当する。
本発明の表示装置の駆動方法にあっては、表示素子行群を構成する各表示素子行において閾値電圧キャンセル処理を行う期間の長さは一定である構成とすることができる。この構成にあっては、表示素子行における閾値電圧キャンセル処理を行う期間と書込み処理を行う期間との関係が、各表示素子行において同様となる。また、本発明の表示装置にあっては、閾値電圧キャンセル処理が行われる期間の長さは一定である構成とすることができる。
以上に説明した好ましい構成を含む本発明にあっては、表示装置は、更に、行方向に延びる複数の走査線と、列方向に延びる複数のデータ線とを備えており、
駆動回路は、走査線に接続されたゲート電極と、データ線に接続された一方のソース/ドレイン領域と、駆動トランジスタのゲート電極に接続された他方のソース/ドレイン領域とを有する書込みトランジスタを更に備えており、
走査線からの走査信号に基づいて書込みトランジスタを導通状態とし、データ線から映像信号及び所定の基準電圧を駆動トランジスタのゲート電極に印加する構成とすることができる。
以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明の表示装置の駆動方法にあっては、駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に所定の駆動電圧を印加している状態で書込み処理を行い、以て、駆動トランジスタの他方のソース/ドレイン領域の電位を変化させる構成とすることができる。あるいは又、以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明の表示装置にあっては、駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に所定の駆動電圧を印加している状態で書込み処理が行われ、駆動トランジスタの他方のソース/ドレイン領域の電位を変化させる構成とすることができる。
以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明にあっては、駆動回路は、駆動トランジスタの他方のソース/ドレイン領域に接続された一方の電極と、駆動トランジスタのゲート電極に接続された他方の電極とを有する容量部を更に備えており、
発光部は、駆動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、
各書込み処理の後、駆動トランジスタのゲート電極への映像信号の印加が停止されることによって、容量部に保持された電圧の値に応じた電流が駆動トランジスタのソース/ドレイン領域を介して発光部に流れる構成とすることができる。
以上に説明した各種の好ましい構成を含む本発明にあっては、表示装置は、更に、行方向に延びる複数の給電線を備えており、
駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域は給電線に接続されており、給電線から所定の駆動電圧を駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に印加する構成とすることができる。
電流駆動型の発光部として、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。
「表示素子行群を構成する各表示素子行における閾値電圧キャンセル処理の終了から書込み処理の開始までの期間の長さが一定である」とは、厳密に一定である場合の他、実質的に一定である場合も含まれる。表示素子行群を構成する表示素子行における、閾値電圧キャンセル処理の終了から書込み処理の開始までの期間の平均長さを基準としたとき、平均長さの0.8倍乃至1.2倍の範囲内であれば、実質的に一定であると解される。また、「表示素子行群を構成する各表示素子行において閾値電圧キャンセル処理を行う期間の長さが一定である」についても、上述したと同様である。
本明細書における各種の式に示す条件は、式が数学的に厳密に成立する場合の他、式が実質的に成立する場合にも満たされる。式の成立に関し、表示素子や表示装置の設計上あるいは製造上生ずる種々のばらつきの存在は許容される。
本発明にあっては、閾値電圧キャンセル処理によって、駆動トランジスタの他方のソース/ドレイン領域の電位が基準電圧から駆動トランジスタの閾値電圧を減じた電位に達すると、駆動トランジスタは非導通状態となる。一方、駆動トランジスタの他方のソース/ドレイン領域の電位が基準電圧から駆動トランジスタの閾値電圧を減じた電位に達しない場合には、駆動トランジスタは非導通状態とはならない。本発明にあっては、閾値電圧キャンセル処理の結果として、必ずしも駆動トランジスタが非導通状態となることを要しない。
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。
表示装置にあっては、走査線、データ線、給電線等の各種の配線、発光部の構成や構造は、周知の構成や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。後述する電源部、走査回路、及び、信号出力回路等の各種の回路は、周知の回路素子等を用いて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。尚、例えば、pチャネル型の薄膜トランジスタを用いてもよい。
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、発光部の一端(発光部に備えられたアノード電極等)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。
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、トランジスタが導通状態にあるとは、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、トランジスタが非導通状態にあるとは、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、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。
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。
実施例は、本発明の表示装置の駆動方法及び表示装置に関する。
実施例の表示装置の概念図を図1に示し、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。図1に示すように、実施例の表示装置は、駆動回路11及び電流駆動型の発光部ELPを有する表示素子10が、行方向と列方向とに2次元マトリクス状に配列されて成る。行方向にN個、列方向にM個、合計N×M個の表示素子10が配列されている。尚、図1においては、3列の表示素子10を図示しているが、これは、あくまでも例示に過ぎない。
表示装置は、更に、走査回路101に接続され、行方向に延びる複数の走査線SCLと、信号出力回路102に接続され、列方向に延びる複数のデータ線DTLと、電源部100に接続され、行方向に延びる複数の給電線PS1とを備えている。
表示素子10の行数はMであり、各行を構成する表示素子10の数はNである。第m行目(但し、m=1,2・・・,M)の表示素子10は、第m番目の走査線SCLm、及び、第m番目の給電線PS1mに接続されており、1つの表示素子行DLmを構成する。また、第n行目(但し、n=1,2・・・,N)の表示素子10は、第n番目のデータ線DTLnに接続されている。
図2に示すように、駆動回路11は、ゲート電極とソース/ドレイン領域とを有する駆動トランジスタTRDを少なくとも備えており、駆動トランジスタTRDのソース/ドレイン領域を介して発光部ELPに電流が流れる。表示素子10は、駆動回路11と、この駆動回路11に接続された発光部ELPとが積層された構造を有する。発光部ELPは有機エレクトロルミネッセンス発光部から成る。
駆動回路11は、駆動トランジスタTRDに加えて、更に、書込みトランジスタTRWと容量部C1とを備えている。駆動トランジスタTRDは、ゲート電極とソース/ドレイン領域とを有する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、ゲート電極とソース/ドレイン領域とを有するnチャネル型のTFTから成る。尚、例えば書込みトランジスタTRWがpチャネル型のTFTから成る構成とすることもできる。また、駆動回路11は、更に別のトランジスタを備えていてもよい。容量部C1については後述する。
駆動トランジスタTRDにおいては、一方のソース/ドレイン領域は、給電線PS1に接続されている。他方のソース/ドレイン領域は、発光部ELPの一端(実施例にあっては、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いる。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いる。
書込みトランジスタTRWにおいては、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、ゲート電極は、走査線SCLに接続されている。
駆動トランジスタTRDのゲート電極には書込みトランジスタTRWの他方のソース/ドレイン領域と容量部C1の他方の電極とが接続されており、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。駆動トランジスタTRDの他方のソース/ドレイン領域には容量部C1の一方の電極と発光部ELPの一端(具体的には、アノード電極)とが接続されており、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を構成する。
発光部ELPの他端(具体的には、カソード電極)は、第2の給電線PS2に接続されている。第2の給電線PS2は、全ての表示素子10において共通である。尚、図1においては、給電線PS2の図示を省略した。
発光部ELPのカソード電極には、第2の給電線PS2から、後述する所定の電圧VCatが印加される。発光部ELPの容量を符号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は、例えば、アノード電極、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び、カソード電極等から成る周知の構成や構造を有する。電源部100、走査回路101、信号出力回路102、走査線SCL、データ線DTL、給電線PS1、及び、第2の給電線PS2の構成や構造は、周知の構成や構造とすることができる。
ここで、駆動トランジスタTRDは、表示素子10の発光状態においては、飽和領域で動作するように電圧設定されており、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
gs:ゲート電極とソース領域との間の電位差
th:閾値電圧
ox:(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。
ds=k・μ・(Vgs−Vth2 (1)
このドレイン電流Idsが発光部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の一方のソース/ドレイン領域には、データ線DTLから、信号出力回路102の動作に基づいて所定の電圧が印加される。具体的には、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(駆動信号、輝度信号)VSigや、後述する基準電圧VOfsが供給される。書込みトランジスタTRWの導通状態/非導通状態は、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。
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(給電線PS1に対応する)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(第2の給電線PS2に対応する)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、例えば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。
実施例の表示装置は、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、行方向と列方向とに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。表示フレームレートをFR(回/秒)とする。第m行目に配列された(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つの表示素子行DLを構成するN個の表示素子10にあっては、その発光/非発光のタイミングは、それらが属する表示素子行単位で制御される。第1行から第M行までの表示素子10を行毎に走査する全時間をMで除した時間を単位時間t0と表す。上述したように、単位時間t0は、表示装置を行単位で線順次走査するときの1行当たりの走査期間、より具体的には、1水平走査期間(所謂1H)の時間長に相当する。単位時間t0は、(1/FR)×(1/M)秒未満である。
以下の説明にあっては、便宜のため、M行の表示素子10を隣接する表示素子行DLから成る複数の表示素子行群に分け、各表示素子行群を構成する複数の表示素子行DLの数Qは、全ての表示素子行群において同じ値であるとする。また、書込み処理を、Q回、順次行う際には、表示素子行群を構成する表示素子行の配置の順に応じて行うものとする。図1には、一例として、Q=5である場合を示した。表示素子行群の数をPと表せば、この場合には、P=M/5である。第1番目の表示素子行群LG1は、表示素子行DL1乃至表示素子行DL5から構成されており、第2番目の表示素子行群LG2は、表示素子行DL6乃至表示素子行DL10から構成されている。第P番目の表示素子行群LGPは、表示素子行DLM-4乃至表示素子行DLMから構成されている(図1においては、表示素子行DL6乃至表示素子行DL10、表示素子行DLM-4乃至表示素子行DLM-2の図示は省略されている)。尚、Q=5はあくまで例示に過ぎない。
ここで、第p番目(但し、p=1,2,3・・・,P)の表示素子行群を符号LGpと表し、表示素子行群LGpにおける第q行目(但し、q=1,2,3・・・,Q)の表示素子行DLを、第[p,q]行の表示素子行DLと表す。M行の表示素子10は隣接する表示素子行DLから成る表示素子行群LGに分けられており、各表示素子行群LGを構成する表示素子行DLの数Qは、全ての表示素子行群LGにおいて同じ値であるという条件の下では、第[p,q]行の表示素子行DLとは、第(Q・(p−1)+q)行目の表示素子行DLに対応する。以下の説明にあっては、例えば、第[p,q]行の表示素子行DLに属する走査線SCLや給電線PS1を、[p,q]といった表記を用いて表す。他の表示素子行DLにおいても同様である。また、信号線DTLに印加する映像信号VSigも同様の表記を用いて表す。
次いで、実施例の表示装置の駆動方法(以下、単に、実施例の駆動方法と略称する)について説明する。図4は、実施例の駆動方法における各種タイミングの模式図である。先ず、表示装置を行単位で線順次走査し、1走査期間、より具体的には、1水平走査期間(所謂1H)内において閾値電圧キャンセル処理と書込み処理とを行うとき、1水平走査期間(1H)内の期間taにおいて閾値電圧キャンセル処理を行い、その後、1水平走査期間(1H)内の期間tbにおいて書込み処理を行うとする。上述したように、1水平走査期間(1H)は、本発明における単位時間t0に相当し、t0=ta+tbといった関係にある。
また、第1期間において一斉に閾値電圧キャンセル処理を行う、従来例の表示装置の駆動方法(以下、単に、従来例の駆動方法と略称する)における各種タイミングの模式図を、図5に示す。
尚、閾値電圧キャンセル処理の動作については、後ほど、図6の[期間−TP(2)2]における動作説明において詳細に説明する。同様に、書込み処理の動作の詳細についても、図6の[期間−TP(2)4]における動作説明において詳細に説明する。
実施例の駆動方法においては、第p番目の表示素子行群LGpを構成するQ行の表示素子行DLについて、Q×(1H)=Q×t0で表される期間TQの前半(第1期間)において、表示素子行群LGを構成するQ×N個の表示素子10に対して、所定の基準電圧VOfsを駆動トランジスタTRDのゲート電極に印加すると共に一方のソース/ドレイン領域に所定の駆動電圧VCC-Hを印加し、以て、他方のソース/ドレイン領域の電位を基準電圧VOfs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変化させる閾値電圧キャンセル処理を、表示素子行単位で行う。
また、期間TQの後半(第2期間)において、表示素子行DLを構成するN個の表示素子10に対して映像信号を駆動トランジスタTRDのゲート電極に印加する書込み処理を、Q回、順次行う。
そして、実施例の駆動方法にあっては、期間TQの半分を超えない期間内に書込み処理を、Q回、順次行うと共に、表示素子行群LGを構成する各表示素子行DLにおける閾値電圧キャンセル処理の終了から書込み処理の開始までの期間(以下、単に、「待ち期間」と呼ぶ場合がある)の長さが一定となるように、閾値電圧キャンセル処理を行う。
尚、待ち期間における動作については、後ほど、図6の[期間−TP(2)3]における動作説明において詳細に説明する。
更に、実施例の駆動方法にあっては、表示素子行群LGを構成する各表示素子行DLにおいて閾値電圧キャンセル処理を行う期間の長さは一定とする。この構成にあっては、表示素子行DLにおける閾値電圧キャンセル処理を行う期間と書込み処理を行う期間との関係は、各表示素子行DLにおいて同様となる。
図4に示すように、期間TQの前半(第1期間)は、長さがQ×taの期間である。期間TQの後半(第2期間)は、長さがQ×tbの期間である。
第1期間の間、信号出力回路102の動作に基づいて、データ線DTLに所定の基準電圧VOfsを印加する。また、第2期間の間、信号出力回路102の動作に基づいて、データ線DTLに各表示素子行DLに対応する映像信号を、期間tb毎に、順次、印加する。具体的には、第2期間の始期から期間tbの間、データ線DTLには第[p,1]行の表示素子行DLに対応する映像信号VSig_[p,1]を印加し、その後、データ線DTLには第[p,2]行の表示素子行DLに対応する映像信号VSig_[p,2]を、期間tbの間、印加する。第[p,3]行以降の表示素子行DLに対応する映像信号VSigにおいても同様である。
第1期間の間、データ線DTLの電圧は基準電圧VOfsである。実施例にあっては、書込みトランジスタTRWを介してデータ線DTLから駆動トランジスタTRDのゲート電極に基準電圧VOfsを印加すると共に、給電線PS1から駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に所定の駆動電圧VCC-Hを印加して、閾値電圧キャンセル処理を行う。従って、第1期間内は、閾値電圧キャンセル処理を行い得る期間である。
ここで、第1期間の終期から映像信号の書込み処理を行うまでの期間は、書込み処理の順番の関係から、第[p,Q]行の表示素子行DLについて最長となり、その期間は(Q−1)×tbとなる。換言すれば、第[p,Q]行にあっては、待ち期間が(Q−1)×tbよりも短くなることはない。
従って、実施例の駆動方法にあっては、第[p,1]行乃至第[p,Q]行の表示素子行DLにおける待ち期間が全て一定、具体的には、(Q−1)×tbとなるように、閾値電圧キャンセル処理を行う。具体的には、閾値電圧キャンセル処理の終期は、上述した条件を満たすように設定されている。尚、この場合、待ち期間を一定とする条件の下で待ち期間は取り得る最短の期間に設定されている。
そして、待ち期間が(Q−1)×tbで一定となるように設定した場合、第1期間の始期から閾値電圧キャンセル処理の終期までが最短となるのは、第[p,1]行の表示素子行DLである。この期間の長さta’は、以下の式(A)で表すことができる。
a’=Q×ta−(Q−1)×tb
=ta+(Q−1)×(ta−tb) (A)
従って、閾値電圧キャンセル処理を行う期間の長さを一定とする条件の下で、閾値電圧キャンセル処理を行い得る期間の最長の長さは、上述したta’となる。実施例の駆動方法にあっては、閾値電圧キャンセル処理を行う始期と終期との間が、上述したta’となり、且つ、第[p,1]行乃至第[p,Q]行の表示素子行DLにおける待ち期間の全てが(Q−1)×tbとなるように、閾値電圧キャンセル処理を行う。
この場合、第1期間の始期から、閾値電圧キャンセル処理を行う始期までの期間の長さは、第[p,Q]行の表示素子行DLにおいて最長となり、第[p,1]行の表示素子行DLにおいて最短となる。第[p,q]行の表示素子行DLにあっては、第1期間の始期から、閾値電圧キャンセル処理を行う始期までの期間の長さは、(q−1)×tbである。
ここで、期間TQの半分を超えない期間内に書込み処理を、Q回、順次行うので、第2期間は第1期間よりも短い。そして、第1期間の長さはQ×ta、第2期間の長さはQ×tbであるから、ta>tbである。従って、式(A)の第2項は常に正の値である。1水平走査期間(1H)内において閾値電圧キャンセル処理と書込み処理とを行う場合と比べて、閾値電圧キャンセル処理を行う期間が長くなるので、良好に閾値電圧キャンセル処理を行うことができる。
図5に示す従来例の駆動方法にあっては、第1期間において一斉に閾値電圧キャンセル処理を行うので、第[p,1]行乃至第[p,Q]行の表示素子行DLにおいて、各表示素子行毎に待ち期間の長さが異なる。これに対し、実施例の駆動方法にあっては、待ち期間が一定である。従って、待ち期間の間にリーク電流等によっ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が変化しても、その変化の程度は、第[p,1]行乃至第[p,Q]行の表示素子行DLを構成する表示素子10において略同様となる。
上述した駆動トランジスタTRDの他方のソース/ドレイン領域の電位変化に伴う輝度変化の程度も、第[p,1]行乃至第[p,Q]行の表示素子行DLを構成する表示素子10において略同様となるので、相対的な輝度変化が視認され難くなる。これにより、表示される画像の輝度の均一性を改善することができる。
次いで、実施例の駆動方法における、第[p,q]行の表示素子行DLにおける第n列目の表示素子10の動作を詳細に説明する。
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。
Sig :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)
CC-H :発光部ELPに電流を流すための駆動電圧
・・・20ボルト
CC-L :第2ノード初期化電圧
・・・−10ボルト
Ofs :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
化するための基準電圧
・・・0ボルト
th :駆動トランジスタTRDの閾値電圧
・・・3ボルト
Cat :発光部ELPのカソード電極に印加される電圧
・・・0ボルト
th-EL:発光部ELPの閾値電圧
・・・3ボルト
実施例の駆動方法における表示素子10の動作を説明するためのタイミングチャートを模式的に図6に示し、表示素子10の各トランジスタの導通状態/非導通状態等を模式的に図7の(A)乃至(F)、及び、図8の(A)乃至(C)に示す。
[期間−TP(2)-1](図6、図7の(A)参照)
この[期間−TP(2)-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[p,q]行の表示素子10が発光状態にある期間である。即ち、第[p,q]行、第n列目の副画素を構成する表示素子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[p,q]行、第n列目の副画素を構成する表示素子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、書込みトランジスタTRWは非導通状態であり、駆動トランジスタTRDは導通状態である。第[p,q]行の表示素子10の発光状態は、発光期間の長さが一定となるように継続される。図6に示す例では、第p’番目の表示素子行群に対応する期間TQ(便宜のため、TQ(p’)と表す)における、第[p’,q]行の表示素子行DLに対応する映像信号VSig_[p',q]がデータ線DTLに印加される期間の終期まで継続される。
尚、各期間TQに対応して、データ線DTLnには、基準電圧VOfsと映像信号VSigが印加される。しかしながら、書込みトランジスタTRWは非導通状態であるので、[期間−TP(2)-1]においてデータ線DTLnの電位(電圧)が変化しても、第1ノードND1と第2ノードND2の電位は変化しない(実際には、寄生容量等の静電結合による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)。後述する[期間−TP(2)0]においても同様である。
図6に示す[期間−TP(2)0]〜[期間−TP(2)3]は、前回の各種の処理完了後の発光状態が終了した後から、次の書込み処理が行われる直前までの動作期間である。そして、[期間−TP(2)0]〜[期間−TP(2)4]において、第[p,q]行の表示素子10は原則として非発光状態にある。図6に示すように、[期間−TP(2)1]〜[期間−TP(2)4]は、第p番目の表示素子行群LGpに対応する期間TQ(便宜のため、期間TQ(p)と表す)に包含される。[期間−TP(2)4]に引き続く[期間−TP(2)5]は、期間TQ(p)の一部を包含する場合がある。具体的には、データ線DTLに第[p,q]行の表示素子行DLに対応する映像信号VSig_[p,q]が印加される期間の終期から期間TQ(p)の終期までが、[期間−TP(2)5]に包含される。
以下、[期間−TP(2)0]〜[期間−TP(2)5]の各期間について説明する。
[期間−TP(2)0](図6、図7の(B)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[p’,q+1]行の表示素子行DLに対応する映像信号VSig_[p',q+1]の印加の始期から、現表示フレームにおける期間TQ(p)の始期までの期間である。そして、この[期間−TP(2)0]において、第[p,q]行の表示素子10は、原則として非発光状態にある。[期間−TP(2)0]の始期において、電源部100から給電線PS1[p,q]に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、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。
[期間−TP(2)1](図6、図7の(C)参照)
そして、現表示フレームにおける期間TQ(p)が開始する。データ線DTLnの電圧が、前期間TQ(p−1)における映像信号から、基準電圧VOfsに切り替わる。
この[期間−TP(2)1]は、図4に示す第1期間の始期から閾値電圧キャンセル処理の始期までの期間に対応する。[期間−TP(2)1]の長さは、図4を参照して説明したように、(q−1)×tbである。表示素子10は、従前の状態を維持する。
[期間−TP(2)2](図6、図7の(D)〜(F)参照)
この[期間−TP(2)2]は、図4に示す閾値電圧キャンセル処理を行う期間に相当する。この期間の長さは、図4を参照して説明したように、ta’=ta+(Q−1)×(ta−tb)である。そして、基準電圧VOfsを駆動トランジスタTRDのゲート電極に印加すると共に一方のソース/ドレイン領域に所定の駆動電圧を印加し、以て、他方のソース/ドレイン領域の電位を基準電圧VOfs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変化させる閾値電圧キャンセル処理を、表示素子行単位で行う。
具体的には、[期間−TP(2)2]の始期に、走査線SCL[p,q]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を導通状態とする(図7の(D))。そして、データ線DTLnから基準電圧VOfsを駆動トランジスタTRDのゲート電極に印加する。その結果、第1ノードND1の電位は、VOfs(0ボルト)となる。給電線PS1[p,q]から第2ノード初期化電圧VCC-L(−10ボルト)を駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に印加しているので、第2ノードND2の電位は引き続きVCC-Lである。
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は導通状態である。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。
次いで、書込みトランジスタTRWの導通状態を維持した状態で、給電線PS1[p,q]の電圧を、電圧VCC-Lから駆動電圧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、第2ノードND2の電位が上昇する(図7の(E))。
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は非導通状態となる(図7の(F))。即ち、第2ノードND2の電位が(VOfs−Vth)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)
以上説明したように、駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vth、及び、基準電圧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6、図8の(A)及び(B)参照)
この[期間−TP(2)3]は、図4を参照して説明した「待ち期間」に相当する。この期間の長さは、図4を参照して説明したように、(Q−1)×tbである。[期間−TP(2)3]の開始時、走査線SCL[p,q]をローレベルとすることによって、書込みトランジスタTRWを非導通状態とする(図8の(A))。
閾値電圧キャンセル処理において駆動トランジスタTRDが非導通状態に達しているとすれば、理想的には、第1ノードND1と第2ノードND2の電位は変化しない。しかしながら、実際には、第2ノードND2の電位は、駆動トランジスタTRDや発光部ELPからのリーク電流により、閾値電圧キャンセル処理によって設定した電位から徐々に変化(上昇)する。また、閾値電圧キャンセル処理において駆動トランジスタTRDが非導通状態に達していない場合には、駆動トランジスタTRDを介してリーク電流を超える値の電流が第2ノードND2に流れ、第2ノードND2の電位は変化(上昇)する。[期間−TP(2)3]における第2ノードND2の電位の変化量ΔVWは、[期間−TP(2)3]の長さ、即ち、待ち期間の長さが長くなる程、大きくなる。尚、第1ノードND1の電位もブートストラップ動作により上昇する。
従来例の駆動方法にあっては、[期間−TP(2)3]の長さが表示素子行毎に異なるので、上述した変化量ΔVWが表示素子行毎に異なる。一方、上述したように、実施例の駆動方法にあっては、[期間−TP(2)3]の長さが一定である。従って、上述した変化量ΔVWの値は、各表示素子10において略同様となる。
[期間−TP(2)4](図6、図8の(C)参照)
第[p,q]行の表示素子行DLに対応する映像信号VSig_[p,q]がデータ線DTLnに印加されるこの期間内に、書込み処理を行う。走査線SCL[p,q]からの走査信号により書込みトランジスタTRWを導通状態とする。そして、書込みトランジスタTRWを介して、データ線DTLnから映像信号VSig_[p,q]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_[p,q]へと上昇する。駆動トランジスタTRDは導通状態である。
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容量の値をcgsとする。第1ノードND1と第2ノードND2との間の容量値を符号cAで表せば、cA=c1+cgsである。また、第2ノードND2と第2の給電線PS2との間の容量値を符号cBと表せば、cB=cELである。尚、発光部ELPの両端に、追加の容量部が並列に接続されている構成であってもよいが、その場合には、cBには更に追加の容量部の容量値が加算される。
駆動トランジスタTRDのゲート電極の電位がVOfsからVSig_[p,q](>VOfs)に変化したとき、第1ノードND1と第2ノードND2との間の電位は変化する。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_[p,q]−VOfs)に基づく電荷が、第1ノードND1と第2ノードND2との間の容量値と、第2ノードND2と第2の給電線PS2との間の容量値に応じて、振り分けられる。然るに、値cb(=cEL)が、値cA(=c1+cgs)と比較して充分に大きな値であれば、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。便宜のため、以下、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6に示した駆動のタイミングチャートにおいては、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/ドレイン領域には給電線PS1[p,q]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_[p,q]が印加される。このため、図6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6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、[期間−TP(2)4]における第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。
g =VSig_[p,q]
s ≒VOfs−Vth+ΔVW
gs≒VSig_[p,q]−(VOfs−Vth+ΔVW) (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、基本的には、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSig_[p,q]、駆動トランジスタTRDの閾値電圧Vth、及び、基準電圧VOfs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の一方のソース/ドレイン領域に駆動電圧を印加している状態で書込み処理を行い、以て、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を変化させる。これにより、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/ドレイン領域には給電線PS1[p,q]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_[p,q]が印加される。このため、図6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。
gs≒VSig_[p,q]−(VOfs−Vth+ΔVW)−ΔV (4)
尚、書込み処理を実行する所定の時間(より正確には、[期間−TP(2)4]において書込みトランジスタTRWを導通状態とする全時間)は、表示素子10や表示装置の設計に応じて決定すればよい。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+ΔVW)が以下の式(2’)を満足するように、書込み処理を実行する所定の時間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+ΔVW)<(Vth-EL+VCat) (2’)
[期間−TP(2)5](図6、及び、図8の(D)参照)
書込み処理の後、駆動トランジスタTRDのゲート電極への映像信号の印加が停止されることによって、容量部C1に保持された電圧の値に応じた電流が駆動トランジスタTRDのソース/ドレイン領域を介して発光部ELPに流れる。
この[期間−TP(2)5]の直前に、走査回路101の動作に基づき走査線SCL[p,q]をローレベルとし、書込みトランジスタTRWを非導通状態とし、第1ノードND1、即ち、駆動トランジスタTRDのゲート電極をデータ線DTLnから電気的に切り離す。
駆動トランジスタTRDの一方のソース/ドレイン領域に給電線PS1[p,q]から駆動電圧VCC-Hが印加された状態を維持しているので、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、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(図6の(F)参照)。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。
ds=k・μ・(VSig_[p,q]−VOfs−ΔV−ΔVW2 (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、且つ、ΔV>>ΔVWであるとすれば、発光部ELPにおける輝度を制御するための映像信号VSig_[p,q]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[p,q]行の表示素子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_[p,q]−VOfs−ΔV−ΔVW2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p’番目の表示素子行群に対応する期間TQ(p’)における、第[p’,q]行の表示素子行DLに対応する映像信号VSig_[p',q]の印加期間の終期まで継続する。この期間が発光期間となる。
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。実施例において説明した表示装置や表示素子の構成や構造、表示素子及び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。
実施例の駆動方法にあっては、待ち期間を一定とする条件の下で待ち期間を最短の期間に設定すると共に、閾値電圧キャンセル処理を行う期間の長さを一定とする条件の下で閾値電圧キャンセル処理を行う期間を最長の期間に設定したが、これに限るものではない。待ち期間は必ずしも最短の期間に設定されていなくてもよいし、閾値電圧キャンセル処理を行う期間も必ずしも最長の期間に設定されなていなくてもよい。
実施例の駆動方法にあっては、表示素子行群LGを構成する各表示素子行DLにおいて閾値電圧キャンセル処理を行う期間の長さは一定であるとした。閾値電圧キャンセル処理を行う期間の長さの相違が特段の影響を与えない場合には、第[p,1]行乃至第[p,Q]行の表示素子行DLにおいて、例えば第1期間の始期から閾値電圧キャンセル処理を開始するといった構成とすることもできる。
また、図9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、基準電圧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からの制御信号が第1トランジスタTR2のゲート電極に印加され、第1トランジスタTR1の導通状態/非導通状態を制御する。これにより、第1ノードND1の電位を設定することができる。尚、更に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。
実施例においては、駆動トランジスタTRDがnチャネル型であるとして説明した。駆動トランジスタTRDをpチャネル型トランジスタとする場合には、発光部ELPのアノード電極とカソード電極とを入れ替えた結線をすればよい。尚、この構成にあってはドレイン電流の流れる向きが変わるので、給電線等に印加する電圧の値等を適宜変更すればよい。
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、C1・・・容量部、ELP・・・有機エレクトロルミネッセンス発光部、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、PS1・・・給電線、PS2・・・第2の給電線、LG・・・表示素子行群、DL・・・表示素子行、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、102・・・信号出力回路、103・・・第1トランジスタ制御回路

Claims (8)

  1. 駆動回路及び電流駆動型の発光部を有する表示素子が、行方向と列方向とに2次元マトリクス状に配列されて成り、
    駆動回路は、ゲート電極とソース/ドレイン領域とを有する駆動トランジスタを少なくとも備えており、駆動トランジスタのソース/ドレイン領域を介して発光部に電流が流れる表示装置を用いて、
    表示素子の行数をMとし、各行を構成する表示素子の数をNとし、第1行から第M行までの表示素子を行毎に走査する全時間をMで除した時間を単位時間t0としたとき、
    M行の表示素子を複数の表示素子行群に分け、各表示素子行群を構成する複数の表示素子行の数Qと単位時間t0との積によって表される期間TQにおいて、
    表示素子行群を構成するQ×N個の表示素子に対して、所定の基準電圧を駆動トランジスタのゲート電極に印加すると共に一方のソース/ドレイン領域に所定の駆動電圧を印加し、以て、他方のソース/ドレイン領域の電位を基準電圧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変化させる閾値電圧キャンセル処理を、表示素子行単位で行い、次いで、
    表示素子行を構成するN個の表示素子に対して映像信号を駆動トランジスタのゲート電極に印加する書込み処理を、Q回、順次行う表示装置の駆動方法であって、
    期間TQの半分を超えない期間内に書込み処理を、Q回、順次行うと共に、表示素子行群を構成する各表示素子行における閾値電圧キャンセル処理の終了から書込み処理の開始までの期間の長さが一定となるように、閾値電圧キャンセル処理を行う表示装置の駆動方法。
  2. 表示素子行群を構成する各表示素子行において閾値電圧キャンセル処理を行う期間の長さは一定である請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  3. 表示装置は、更に、行方向に延びる複数の走査線と、列方向に延びる複数のデータ線とを備えており、
    駆動回路は、走査線に接続されたゲート電極と、データ線に接続された一方のソース/ドレイン領域と、駆動トランジスタのゲート電極に接続された他方のソース/ドレイン領域とを有する書込みトランジスタを更に備えており、
    走査線からの走査信号に基づいて書込みトランジスタを導通状態とし、データ線から映像信号及び所定の基準電圧を駆動トランジスタのゲート電極に印加する請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  4. 駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に所定の駆動電圧を印加している状態で書込み処理を行い、以て、駆動トランジスタの他方のソース/ドレイン領域の電位を変化させる請求項1に記載の表示装置の駆動方法。
  5. 駆動回路は、駆動トランジスタの他方のソース/ドレイン領域に接続された一方の電極と、駆動トランジスタのゲート電極に接続された他方の電極とを有する容量部を更に備えており、
    発光部は、駆動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、
    各書込み処理の後、駆動トランジスタのゲート電極への映像信号の印加が停止されることによって、容量部に保持された電圧の値に応じた電流が駆動トランジスタのソース/ドレイン領域を介して発光部に流れる請求項4に記載の表示装置の駆動方法。
  6. 表示装置は、更に、行方向に延びる複数の給電線を備えており、
    駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域は給電線に接続されており、給電線から所定の駆動電圧を駆動トランジスタの一方のソース/ドレイン領域に印加する請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の表示装置の駆動方法。
  7. 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に記載の表示装置の駆動方法。
  8. 駆動回路及び電流駆動型の発光部を有する表示素子が、行方向と列方向とに2次元マトリクス状に配列されて成り、
    駆動回路は、ゲート電極とソース/ドレイン領域とを有する駆動トランジスタを少なくとも備えており、駆動トランジスタのソース/ドレイン領域を介して発光部に電流が流れ、
    表示素子の行数をMとし、各行を構成する表示素子の数をNとし、第1行から第M行までの表示素子を行毎に走査する全時間をMで除した時間を単位時間t0としたとき、
    M行の表示素子を複数の表示素子行群に分け、各表示素子行群を構成する複数の表示素子行の数Qと単位時間t0との積によって表される期間TQにおいて、
    表示素子行群を構成するQ×N個の表示素子に対して、所定の基準電圧を駆動トランジスタのゲート電極に印加すると共に一方のソース/ドレイン領域に所定の駆動電圧を印加し、以て、他方のソース/ドレイン領域の電位を基準電圧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変化させる閾値電圧キャンセル処理が、表示素子行単位で行われ、次いで、
    表示素子行を構成するN個の表示素子に対して映像信号を駆動トランジスタのゲート電極に印加する書込み処理が、Q回、順次行われる表示装置であって、
    期間TQの半分を超えない期間内に書込み処理が、Q回、順次行われると共に、表示素子行群を構成する各表示素子行における閾値電圧キャンセル処理の終了から書込み処理の開始までの期間の長さが一定となるように、閾値電圧キャンセル処理が行われる表示装置。
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