JP2013033253A - 表示システム - Google Patents

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Abstract


【課題】 駆動トランジスタのしきい値電圧を補償できる表示システムを提供する。
【解決手段】 第１及び第２節点のレベルをそれぞれ制御するスイッチングユニット及び制御ユニットを含む、少なくとも１つの画素を含み、第１期間では、前記第１節点のレベルは第１参照レベルと等しく、前記第２節点のレベルは第２参照レベルと等しく、第２期間では、前記第１節点のレベルは第３参照レベルと等しく、前記制御ユニットは、前記第１節点及び第２節点の電圧差を前記駆動ユニットのしきい値電圧と等しくし、第３期間では、前記第１節点のレベルは、前記データ信号と等しく、且つ第４期間では、前記駆動ユニットは前記第１節点及び第２節点の電圧差に基づき、前記発光ユニットを点灯する表示システム。
【選択図】 図３A

Description

本発明は、表示システムに関し、特に、駆動トランジスタのしきい値電圧を補償できる表示システムに関するものである。
陰極線管（CRT）は、高画質の特性を有するため、テレビ及びコンピュータの表示に用いられてきた。しかしながら、近年、平面ディスプレイの画質が絶えず改善され、軽量薄型の特性を持つようになったため、平面ディスプレイが主流となってきた。
一般的に、平面ディスプレイの表示パネルは、複数の画素を有している。各画素は、駆動トランジスタ及び発光素子を有する。駆動トランジスタは、画像信号に基づいて駆動電流を発生する。発光素子は駆動電流に基づいて対応する輝度を表示する。
しかしながら、製造手順の影響により、異なる画素の駆動トランジスタは、異なるしきい値電圧を有する可能性がある。異なる画素の駆動トランジスタが同じ画像信号を受けた時、異なる駆動電流を発生する可能性があり、異なる発光素子に異なる輝度を表示する。
また、発光素子が長時間用いられて電圧ドリフトを生じた時、輝度が不均一な現象を生じる可能性がある。例えば、２つの発光素子が異なる動作電圧を有すると仮定し、同じ駆動電流を２つの発光素子に提供した場合、２つの発光素子の輝度は異なる。
駆動トランジスタのしきい値電圧を補償できる表示システムを提供する。
本発明は、スキャンドライバ、データドライバ、及び少なくとも１つの画素を含む表示システムを提供する。スキャンドライバは、少なくとも１つのスキャン信号を提供する。データドライバは、少なくとも１つのデータ信号を提供する。画素は、スイッチングユニット、駆動ユニット、発光ユニット、保存ユニット、及び制御ユニットを含む。スイッチングユニットはスキャン信号に基づき、第１節点のレベルを制御する。駆動ユニットは、しきい値電圧を有し、第１節点に接続する。発光ユニットと駆動ユニットは、第１動作電圧と第２動作電圧との間に直列接続される。保存ユニットは第１と第２節点の間に接続される。制御ユニットは、第２節点のレベルを制御するのに用いられる。第１期間では、第１節点のレベルは第１参照レベルと等しく、第２節点のレベルは第２参照レベルと等しい。第２期間では、第１節点のレベルは第３参照レベルと等しく、制御ユニットは、第１及び第２節点の電圧差をしきい値電圧と等しくする。第３期間では、第１節点のレベルは、データ信号と等しい。第４期間では、駆動ユニットは第１及び第２節点の電圧差に基づき、発光ユニットを点灯する。
詳細な説明は、添付の図面と併せて以下の実施形態に説明される。
本発明は、添付の図面と併せて後に続く詳細な説明と実施例を解釈することによって、より完全に理解されることができる。
本発明の表示システムの概略図である。 本発明の画素の例示的な実施形態の概略図である。 本発明のタイミング制御の概略図である。 異なる期間の節点NG１及びNS１のレベル状態を表している。 本発明の画素のもう１つの例示的な実施形態の概略図である。 本発明の図３Aのタイミング制御の概略図である。 異なる期間の節点NG２及びNS２のレベル状態を表している。 本発明の画素のもう１つの例示的な実施形態の概略図である。
以下の説明は、本発明を実施するベストモードが開示されている。この説明は、本発明の一般原理を例示する目的のためのもので本発明を限定するものではない。本発明の範囲は、添付の請求の範囲を参考にして決定される。
図１は、本発明の表示システムの概略図である。図に示されるように、表示システム１００は、スキャンドライバ１１０、データドライバ１３０、制御ドライバ１５０、及び画素P１１〜Pmnを含む。スキャンドライバ１１０は、スキャンラインSL１〜SLmによってスキャン信号を画素P１１〜Pmnに提供する。データドライバ１３０は、データラインDL１〜DLmによってデータ信号を画素P１１〜Pmnに提供する。制御ドライバ１５０は、制御ラインCL１〜CLmによって制御信号を画素P１１〜Pmnに提供する。
１つの実施形態では、データドライバ１３０は、データ信号を提供する以外に、複数の参照レベルを画素P１１〜Pmnに更に提供する。もう１つの実施形態では、参照レベルは、制御ドライバ１５０、または他の回路によって提供される。この例では、制御ドライバ１５０は、データラインDL１〜DLmによって参照レベルを画素P１１〜Pmnに提供するが、本発明を制御するものではない。他の実施形態では、制御ドライバ１５０は、他の制御ラインによって参照レベルを画素P１１〜Pmnに提供する。
また、制御ドライバ１５０は、制御信号をスキャンドライバ１１０及び／またはデータドライバ１３０に更に提供することができる。例えば、制御ドライバ１５０は、タイミングコントローラであるが、本発明を限定するものではない。また、制御ドライバ１５０は、スキャンドライバ１１０またはデータドライバ１３０内に統合されることもできる。
本発明は、制御ドライバ１５０が制御信号を提供する方式を限定しない。１つの実施形態では、制御ドライバ１５０は、単一の制御ラインによって単一の制御信号を同一行（垂直方向）の画素に提供する。例えば、制御ドライバ１５０は、制御ラインCL１によって制御信号を第１行の画素P１１ 、P１２、・・・〜P１nに提供する。他の実施形態では、制御ドライバ１５０は、異なる制御ラインによって異なる制御信号を同一行の画素に提供することができる。
図２Aは、本発明の画素の例示的な実施形態の概略図である。画素P１１〜Pmnの回路の構造が同じであるため、図２Aは、画素P１１の回路の構造のみを表示する。図に示されるように、スイッチングユニット２１０、駆動ユニット２３０、発光ユニット２５０、保存ユニット２７０、及び制御ユニット２９０を有する。
スイッチングユニット２１０は、スキャンラインSL１上のスキャン信号SCAN１に基づいて、節点NG１のレベルを制御する。本実施形態では、スイッチングユニット２１０は、スキャン信号SCAN１に基づいて、節点NG１のレベルを制御する。本実施例では、スイッチングユニット２１０は、スキャン信号SCAN１に基づいて、データラインDL１上の信号を節点NG１に伝送し、節点NG１のレベルを制御する。異なる期間では、データラインDL１は、例えば参照レベルSREF１、SREF３及びデータ信号SDATAの異なる信号を有する。また、本発明は、スイッチングユニット２１０の種類を制限しない。本実施形態では、スイッチングユニット２１０は、N型トランジスタM１であるが、本発明を制限するものではない。
発光ユニット２５０と駆動ユニット２３０は、動作電圧PVDDとPVEEの間に直列接続される。発光ユニット２５０は、駆動ユニット２３０によって発生された駆動電流ID１に基づいて発光される。本発明は、発光ユニット２５０の種類を限定するものではない。本実施形態では、発光ユニット２５０は、有機発光ダイオード（OLED）EMである。
駆動ユニット２３０は、しきい値電圧（Vth（M３））を有し、節点NG1に接続される。本実施形態では、駆動ユニット２３０は、N型トランジスタM３であるが、本発明を限定するものではない。トランジスタM３のゲート電極は節点NG１に接続され、そのドレインは動作電圧PVDDを受信し、そのソースは節点NG１に接続される。
保存ユニット２７０は、節点NG１とNS１に接続される。また、本発明は、保存ユニット２７０の種類を制限しない。電荷を保存できる装置であれば、保存ユニット２７０となることができる。本実施形態では、保存ユニット２７０は、コンデンサCstである。
制御ユニット２９０は、節点NS１のレベルを制御するのに用いられる。１つの実施形態では、制御ユニット２９０は、トランジスタM２である。トランジスタM２は、N型であるため、そのゲートは、制御端子と呼ばれ、そのドレインは、入力端子と呼ばれ、そのソースは出力端子と呼ばれることができる。本実施形態では、トランジスタM２の制御端子は、リセット信号SRESを受信し、その入力端子は参照レベルSREF２を受信し、その出力端子は節点NS１に接続される。
本発明はどの装置がリセット信号SRES及び参照レベルSREF２を提供するか限定しない。１つの実施形態では、リセット信号SRESは、信号発生器（例えばスキャンドライバ１１０、データドライバ１３０、制御ドライバ１５０、またはその他の回路）によって発生されることができ、参照レベルSREF２は、レベル発生器（例えばスキャンドライバ１１０、データドライバ１３０、制御ドライバ１５０、またはその他の回路）によって発生されることができる。もう１つの実施例では、リセット信号SRES及び参照レベルSREF２は、同一の装置より発生されることもできる。
図２Bは、本発明のタイミング制御の概略図である。符号SDL１は、データラインDL１上のレベル状態を表示している。図２Cは、異なる期間の節点NG１及びNS１のレベル状態を表している。図２Aを参照すると、期間st１では、スキャン信号SCAN１は、高レベルであるため、トランジスタM１をオンにすることができる。トランジスタM１がオンにされた時、参照レベルSREF１を節点NG１に伝送する。この期間、リセット信号SRESも高レベルにあるため、トランジスタM２をオンにすることができる。よって、参照レベルSREF２は、節点NS１に伝送される。図２Cに示されるように、期間st１では、節点NG１のレベルは、参照レベルSREF１と等しく、節点NS１のレベルは、参照レベルSREF２と等しい。
本発明は、参照レベルSREF１及びSREF２の大きさも限定しない。もう１つの実施形態では、参照レベルSREF１は、参照レベルSREF２より大きい。本実施形態では、参照レベルSREF１は、低レベルにある。他の実施形態では、参照レベルSREF２は、動作レベルPVEEと等しいまたは動作レベルPVEEより大きい。動作電圧PVEEは、負値である。
期間st２では、スキャン信号SCAN１は、高レベルのままであるため、トランジスタM１をオンに持続することができる。よって、トランジスタM１は、参照レベルSREF３を節点NG１に伝送することができる。１つの実施形態では、参照レベルSREF３は、低レベルにある。よって、図２Bの符号SDL１に示されるように、期間st１及びst２では、データラインDL１のレベルは、低レベルにある。
この時、リセット信号SRESは、低レベルにあるため、トランジスタM２は、オフにされる。よって、節点NG１とNS１間の電圧差は、しきい値電圧Vth（M３）と等しい。即ち、コンデンサCstは、トランジスタM３のしきい値電圧Vth（M３）を保存する。図２Cに示されるように、節点NG１のレベルは、期間st２では、参照レベルSREF３であり、節点NS１のレベルは、Vth（M３）である。
期間st３の前部st３−１では、スキャン信号SCAN１は、高レベルのままである。この時、データラインDL１上の信号は、データ信号SDATAである。よって、節点NG１のレベルは、データ信号SDATAと等しい。節点NG１のレベルがデータ信号SDATAと等しい時、節点NS１のレベルは、若干増加される。節点NS１のレベルを−Vth(M3)+ΔVと仮定する。
期間st３の後部st３−２では、スキャン信号SCAN１は、低レベルである。よって、トランジスタM１をオフにし、データライン上の信号を節点NG１に伝送するのを停止する。即ちこの時、節点NG１のレベルは、増加されない。図２Cに示されるように、期間st３では、節点NS１のレベルは、−Vth(M3)+ΔVであり、ΔVは、期間st３での節点NS１の変化量である。
この実施形態では、コンデンサCstによって構成された自己フィードバックループ及び期間st３の前部st３−１の時間の長さは、節点NG１のレベルに適当に基づき、節点NS１のレベルを制御する。１つの実施形態では、節点NS１のレベルは、所定値より小さく設定され、発光ユニット２５０を誤ってオンにするのを防ぐ。
期間st４では、スキャン信号SCAN１は、低レベルにあるため、節点NG１は、浮遊（floating）状態にある。この時、トランジスタM３は、オンにされたままである。最後に、節点NS１のレベルは、−Vth(M3)+ΔV+V_OLEDと等しくし、その中のV_OLEDは、有機発光ダイオードEMが発光状態にある時の両端間の電圧差または動作電圧である（最小はしきい値電圧かどうか確認する必要がある）。同時に節点NG１は、浮遊状態であるため、節点NG１のレベルは、SDATA+V_OLEDと等しい。この時、トランジスタM３は、節点NG１とNS１の間の電圧差に基づいて駆動電流ID１を発生し、発光ユニット２５０を点灯する。駆動電流ID１の公式は以下に示される：
ID1=Kp*(Vgs-Vt)2
期間st４での節点NG１とNS１のレベルを上記の式に代入し、代入された結果は以下の式より得られる。
ID1=Kp*(SDATA-△V)2
上記の式よりわかるように、駆動電流ID１は、トランジスタM３のVth(M3)の影響を受けない。よって、しきい値電圧Vth(M3)のドリフトまたは不均一さを補償する目的を達成することができる。
また、期間st４では、節点NG１とNS１のレベルと有機発光ダイオードEMの動作時の電圧差V_OLEDは、関連がある。よって、駆動トランジスタM３より発生された駆動電流ID１は、有機発光ダイオードEMの動作電圧が不均一な状態を補償することができる。
図３Aは、本発明の画素のもう１つの例示的な実施形態の概略図である。図３Aは、制御ユニット３９０以外は、図２Aと同様である。図３Aのスイッチングユニット３１０、駆動ユニット３３０、発光ユニット３５０、及び保存ユニット３７０の動作原理と図２Aのスイッチングユニット２１０、駆動ユニット２３０、発光ユニット２５０、及び保存ユニット２７０の動作原理は同様であるため、ここでは再度述べない。
本実施形態では、制御ユニット３９０は、節点NS２に接続する以外に節点NG２に更に接続する。図に示されるように、制御ユニット３９０は、トランジスタM２、M４、M５を含む。トランジスタM２は、リセット信号SRESに基づき、節点NG２とNS２を一緒に接続する。トランジスタM４は、制御信号CKHに基づき、参照レベルSREF３をスイッチングユニット３１０に提供する。トランジスタM５は、制御信号CKHに基づき、参照レベルSREF１をスイッチングユニット３１０に提供する。スイッチングユニット３１０は、スキャン信号SCAN１に基づき、参照レベルSREF１、SREF３またはデータ信号SDATAを節点NG２に伝送し、節点NG２のレベルを制御するのに用いる。
図３Bは、図３Aのタイミング制御の概略図である。図３Cは、異なる期間の節点NG２及びNS２のレベル状態を表している。期間st１では、スキャン信号SCAN１は、高レベルにあるため、スイッチングユニット３１０をオンにすることができる。この時、リセット信号SRES及び制御信号CKRは、高レベルにあるため、トランジスタM２及びM５をオンにすることができる。トランジスタM２がオンにされるため、節点NG２及びNS１のレベルは、参照レベルSREF１に等しい。
１つの実施形態では、基準レベルSREF１は、例えばデータドライバ１３０または制御ドライバ１５０などのレベル発生器によって発生される。本発明は、参照レベルSREF１の大きさを限定するものではない。参照レベルSREF１は、動作電圧PVEEと等しい、またはPVEEより大きいことができる。本実施例では、動作電圧PVEEは、負値である。
期間st２では、スキャン信号SCAN１及び制御信号CKHは、高レベルであるため、スイッチングユニット３１０は、参照レベルSREF３を節点NG２に伝送することができる。１つの実施形態では、データドライバ１３０は、単一のデータライン（例えばDL１）によって、参照レベルSREF１〜SREF３の少なくとも１つを画素P１１に提供する。
本実施形態では、参照レベルSREF３は、参照レベルSREF１より大きい。例えば、参照レベルSREF３は０となる。また、期間st２では、保存ユニット３７０は、トランジスタM３のしきい値電圧Vth(M3)を保存する。よって、節点NS２のレベルは、−Vth(M3)である。
期間st３の前部st３−１では、スキャン信号SCAN１は高レベルである。よって、スイッチングユニット３１０は、データラインDL１上の信号を節点NG２に伝送する。この時、データラインDL１上の信号は、データ信号SDATAである。節点NG２のレベルがデータ信号SDATAの時、節点NS２のレベルは、若干増加される。
期間st３の後部st３−２では、スキャン信号SCAN１は低レベルである。よって、トランジスタM１はオンにされない。図３Cに示されるように、期間st３では、節点NG２のレベルは、データ信号SDATAと等しく、節点NS２のレベルは、−Vth(M3)+ΔVと等しく、ΔVは、期間st３での節点NS２の変化量である。
期間st４では、トランジスタM３は、節点NG２とNS２間の電圧差に基づいて発光ユニット２５０を点灯する。本実施例では、節点NG２とNS２のレベルを制御することによって、トランジスタM３によって発生された駆動電流ID１がは、トランジスタM３のしきい値電圧Vth(M3)のドリフトまたは不均一さの影響を受けないようにすることができる。
図４は、本発明の画素のもう１つの例示的な実施形態の概略図である。図４は、図３Aと同様であり、異なるところは、図４の制御ユニット４００は、補償コンデンサColedが更にあることである。本実施例では、補償コンデンサColedは、節点NS３と動作電圧PVEEの間に接続されるが、本発明を制限するものではない。他の実施形態では、補償コンデンサColedの一端は、節点NS３に接続され、もう一端は、例えば動作電圧PVDD、PVEE、またはその他の参照電圧などの固定電圧源を受けることができる。補償コンデンサColedによって、トランジスタM３の移動度の不均一さがもたらす影響を補償することができる。
例えば、トランジスタM３の移動度が大きくなった時、ΔVも大きくなるため、節点NG３とNS３間の電圧差が小さくなる。節点NG３とNS３間の電圧差が小さくなった時、トランジスタによって発生された駆動電流も小さくなり、発光ユニット３５０の発光効率に影響する。即ち、発光ユニット３５０の輝度に対して負のフィードバック効果を生じ、発光ユニット３５０の輝度がトランジスタM３の移動度により変化し影響を受けることがなくなる。
よって、本実施形態では、補償コンデンサColedは、節点NS３と動作電圧PVEEとの間に接続され、トランジスタM３の移動度の不均一さがもたらす影響を補償するのに用いられる。また、補償コンデンサColedの容量は、期間st３での節点NS３の充電速度を調整することができる。即ち、ΔVは大きくなり過ぎるのを防ぐことができる。
特に定義されなければ、本明細書で使用されるすべての用語（技術的および科学的用語を含む）は、この発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有している。さらに理解されることであろうが、一般に使用される辞書で定義されているような用語は、関連した技術分野の文脈におけるその意味と一致した意味を持つものとして解釈されるべきであり、本明細書で明確にそのように定義されない限り、理想化された又は過度に形式的な意味で解釈されない。
この発明は、実施例の方法及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は、これらを限定するものではないことは理解される。逆に、種々の変更及び同様の配置をカバーするものである（当業者には明白なように）。よって、添付の請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。
１００ 表示システム
１１０ スキャンドライバ
１３０ データドライバ
１５０ 制御ドライバ
P１１〜Pmn 画素
SL１〜SLm スキャンライン
DL１〜DLm データライン
CL１〜CLm 制御ライン
２１０、３１０ スイッチングユニット
２３０、３３０ 駆動ユニット
２５０、３５０ 発光ユニット
２７０、３７０ 保存ユニット
２９０、３９０、４００ 制御ユニット
M１〜M５ トランジスタ
SCAN１ スキャン信号
SREF１〜SREF３ 参照レベル
NG１〜NG３、NS１〜NS３ 節点
PVDD、PVEE 動作電圧
SDATA データ信号
ID１、ID２ 駆動電流
Cst コンデンサ
EM 有機発光ダイオード
st１〜st４ 期間
Coled
補償コンデンサ
CKH、CKR 制御信号
SRES リセット信号

Claims (11)

  1. 少なくとも１つのスキャン信号を提供するスキャンドライバ、
    少なくとも１つのデータ信号を提供するデータドライバ、及び
    少なくとも１つの画素を含む表示システムであって、
    前記スキャン信号に基づき、第１節点のレベルを制御するスイッチングユニット、
    しきい値電圧を有し、前記第１節点に接続する駆動ユニット、
    第１動作電圧と第２動作電圧との間に前記駆動ユニットと直列接続される発光ユニット、
    前記第１節点と第２節点の間に接続される保存ユニット、及び
    前記第２節点のレベルを制御するのに用いられる制御ユニットを含み、
    第１期間では、前記第１節点のレベルは第１参照レベルと等しく、前記第２節点のレベルは第２参照レベルと等しく、
    第２期間では、前記第１節点のレベルは第３参照レベルと等しく、前記制御ユニットは、前記第１節点及び第２節点の電圧差を前記駆動ユニットのしきい値電圧と等しくし、
    第３期間では、前記第１節点のレベルは、前記データ信号と等しく、且つ
    第４期間では、前記駆動ユニットは前記第１節点及び第２節点の電圧差に基づき、前記発光ユニットを点灯する表示システム。
  2. 前記第１参照レベルは前記第２参照レベルと等しい請求項１に記載の表示システム。
  3. 前記第１参照レベル及び前記第２参照レベルは、負値である請求項２に記載の表示システム。
  4. 前記第３参照レベルは、前記第１参照レベルより大きい請求項３に記載の表示システム。
  5. 前記第１参照レベルは、前記第２参照レベルより大きい請求項１に記載の表示システム。
  6. 前記第２参照レベルは、負値である請求項５に記載の表示システム。
  7. 前記第１参照レベルは前記第３参照レベルと等しい請求項６に記載の表示システム。
  8. 前記第１、第２、及び第３参照レベルは前記データドライバより提供される請求項１に記載の表示システム。
  9. 前記制御ユニットは、制御端子、入力端子、及び出力端子を有するトランジスタであり、前記制御端子は、リセット信号を受信し、前記入力端子は前記第２参照レベルを受信し、前記出力端子は前記第２節点に接続される請求項１に記載の表示システム。
  10. 前記制御ユニットは、
    前記第１期間で前記第１と第２節点を一緒に接続する第１トランジスタ、
    前記第２期間で前記第３参照レベルを前記第１節点に提供する第２トランジスタ、及び
    前記第１期間で前記第１節点を前記第１参照レベルと等しくさせる請求項１に記載の表示システム。
  11. 前記制御ユニットは、
    前記第２節点と前記第２動作電圧の間に接続された補償コンデンサを更に含む請求項１０に記載の表示システム。
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