JP2014038168A - 表示装置、電子機器、駆動方法および駆動回路 - Google Patents
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Abstract
【課題】1画素当たりのトランジスタの数を抑えて高精細化を図りつつ、トランジスタの特性ばらつきの表示への影響の低減、およびコントラスト向上を実現すること。
【解決手段】本発明の表示装置は、画素回路と駆動回路とを有する。画素回路は、第1のトランジスタおよびゲート端子に接続された容量素子を有する定電流回路と、第2のトランジスタを有するスイッチ回路とを有している。駆動回路は、発光ダイオードを非発光状態としつつ発光ダイオードのアノードと第1の電源線とを導通させ、アノードと第1の電源線とを非導通の状態に切り替えてから第1のトランジスタのゲート端子とアノードとを導通させ、第1のトランジスタのゲート端子と第1の電源線とを導通させて、第1のトランジスタのゲート端子に供給電流の量に対応する電圧を設定し、設定の後に発光ダイオードが発光可能な状態とし、発光ダイオードを発光させるように駆動する。
【選択図】図5
【解決手段】本発明の表示装置は、画素回路と駆動回路とを有する。画素回路は、第1のトランジスタおよびゲート端子に接続された容量素子を有する定電流回路と、第2のトランジスタを有するスイッチ回路とを有している。駆動回路は、発光ダイオードを非発光状態としつつ発光ダイオードのアノードと第1の電源線とを導通させ、アノードと第1の電源線とを非導通の状態に切り替えてから第1のトランジスタのゲート端子とアノードとを導通させ、第1のトランジスタのゲート端子と第1の電源線とを導通させて、第1のトランジスタのゲート端子に供給電流の量に対応する電圧を設定し、設定の後に発光ダイオードが発光可能な状態とし、発光ダイオードを発光させるように駆動する。
【選択図】図5
Description
本発明は、電流により発光する発光ダイオードを用いた表示装置を駆動する技術に関する。
近年、有機EL(Organic Electroluminescence)など、供給される電流に応じた強度で発光する発光ダイオードを用いた表示装置が開発されている。このような表示装置は、発光ダイオードに供給される電流量を、各画素における駆動トランジスタにより制御して、表示の階調が制御される。そのため、この駆動トランジスタに特性ばらつきがあると、その特性ばらつきが表示に直接現れてしまう。
駆動トランジスタの特性ばらつきの表示への影響を少なくするため、有機ELに流す電流を一定とする定電流回路を設けてトランジスタのVth(しきい値)ばらつきを抑えるための技術、いわゆるVth補償技術が開発されている。一方で、この技術を用いると、1画素当たりのトランジスタの数が多くなってしまい、高精細化が望めない場合が多かった。そこで、駆動トランジスタの特性ばらつきの表示への影響を少なくしつつ、1画素当たりのトランジスタの数を削減する技術も開発されている(例えば、特許文献1)。
Vth補償処理を含む定電流回路への設定をするときには、コントラスト向上のために発光ダイオードを非発光状態にしておくことが望ましいが、特許文献1に記載された技術では、定電流回路から発光ダイオードに電流が流れこんでしまうためコントラストが低くなってしまう。別途トランジスタを追加して電流の別の経路を形成することで発光ダイオードに流れないようにすることも記載されているが、トランジスタの数が増加してしまうため、高精細化が望めなくなる。また、定電流回路に定電流を設定するときに容量カップリングを用いるため、発光ダイオードへの電流量を設定するときの正確な制御が難しい。
本発明は、1画素当たりのトランジスタの数を抑えて高精細化を図りつつ、トランジスタの特性ばらつきの表示への影響の低減、およびコントラスト向上を実現することを目的とする。
本発明の一実施形態によると、供給電流に応じて発光する発光ダイオードを有する画素回路と、前記画素回路を駆動して前記発光ダイオードを発光させる駆動回路とを有し、前記画素回路は、前記発光ダイオードへの供給電流の量を制御する第1のトランジスタおよび前記第1のトランジスタのゲート端子に接続された容量素子を有する定電流回路と、前記供給電流の有無を切り替える第2のトランジスタを有するスイッチ回路とを有し、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとは、第2の電源線にカソードが接続された前記発光ダイオードのアノードと第1の電源線との間に直列に設けられ、前記駆動回路は、前記発光ダイオードを非発光状態としつつ前記発光ダイオードのアノードと前記第1の電源線とを導通させ、その後前記アノードと前記第1の電源線とが導通しない状態に切り替えてから前記第1のトランジスタのゲート端子と前記アノードとを導通させ、前記第1のトランジスタのゲート端子と前記第1の電源線とを導通させて、前記第1のトランジスタのゲート端子に前記供給電流の量に対応する電圧を設定し、前記設定の後に前記発光ダイオードが発光可能な状態とし、前記第2のトランジスタによる前記供給電流の有無を切り替えて前記発光ダイオードを発光させるように前記画素回路を駆動することを特徴とする表示装置が提供される。
この表示装置によれば、1画素当たりのトランジスタの数を抑えて高精細化を図りつつ、トランジスタの特性ばらつきの表示への影響の低減、およびコントラスト向上を実現することができる。
また、別の好ましい態様において、前記容量素子は、前記第1のトランジスタのゲート端子と第1の信号線との間に設けられ、前記定電流回路は、ゲート端子が第2の信号線に接続され、前記第1のトランジスタのゲート端子と前記第1のトランジスタの前記発光ダイオード側の端子との間に設けられた第3のトランジスタをさらに有し、前記スイッチ回路は、データ線と前記第2のトランジスタのゲート端子との間に設けられ、ゲート端子が第3の信号線の接続された第4のトランジスタとをさらに有し、前記駆動回路は、前記第1の電源線、前記第2の電源線、前記第1の信号線、前記第2の信号線、前記第3の信号線および前記データ線の電圧を制御して前記画素回路を駆動してもよい。
この表示装置によれば、1画素当たりのトランジスタの数を抑えて高精細化を図りつつ、トランジスタの特性ばらつきの表示への影響の低減、およびコントラスト向上を実現することができる。
また、別の好ましい態様において、前記第2トランジスタは、前記第1トランジスタと前記アノードとの間に接続されていてもよい。
この表示装置によれば、1画素当たりのトランジスタの数を抑えて高精細化を図りつつ、トランジスタの特性ばらつきの表示への影響の低減、およびコントラスト向上を実現することができる。
また、別の好ましい態様において、前記駆動回路は、前記第1のトランジスタのゲート端子に前記供給電流の量に対応する電圧を設定するときには、前記第2のトランジスタを非導通状態とされていてもよい。
この表示装置によれば、定電流回路への定電流の設定時間を短くすることができる。
また、別の好ましい態様において、前記第1のトランジスタは、前記第2のトランジスタと前記アノードとの間に接続されていてもよい。
この表示装置によれば、1画素当たりのトランジスタの数を抑えて高精細化を図りつつ、トランジスタの特性ばらつきの表示への影響の低減、およびコントラスト向上を実現することができる。
また本発明の一実施形態によると、上記記載の表示装置と、入力される画像データに基づいて前記駆動回路を制御する制御部とを備えることを特徴とする電子機器が提供される。
この電子機器によれば、1画素当たりのトランジスタの数を抑えて高精細化を図りつつ、トランジスタの特性ばらつきの表示への影響の低減、およびコントラスト向上を実現することができる。
また本発明の一実施形態によると、供給電流に応じて発光する発光ダイオードと、前記発光ダイオードへの供給電流の量を制御する第1のトランジスタおよび前記第1のトランジスタのゲート端子に接続された容量素子を有する定電流回路と、前記供給電流の有無を切り替える第2のトランジスタを有するスイッチ回路とを有し、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとは、第2の電源線にカソードが接続された前記発光ダイオードのアノードと第1の電源線との間に直列に設けられた画素回路を駆動する駆動方法であって、前記発光ダイオードを非発光状態としつつ前記発光ダイオードのアノードと前記第1の電源線とを導通させ、その後前記アノードと前記第1の電源線とが導通しない状態に切り替えてから前記第1のトランジスタのゲート端子と前記アノードとを導通させ、前記第1のトランジスタのゲート端子と前記第1の電源線とを導通させて、前記第1のトランジスタのゲート端子に前記供給電流の量に対応する電圧を設定し、前記設定の後に前記発光ダイオードが発光可能な状態とし、前記第2のトランジスタによる前記供給電流の有無を切り替えて前記発光ダイオードを発光させることを特徴とする駆動方法が提供される。
この駆動方法によれば、1画素当たりのトランジスタの数を抑えて高精細化を図りつつ、トランジスタの特性ばらつきの表示への影響の低減、およびコントラスト向上を実現することができる。
また本発明の一実施形態によると、供給電流に応じて発光する発光ダイオードと、前記発光ダイオードへの供給電流の量を制御する第1のトランジスタおよび前記第1のトランジスタのゲート端子に接続された容量素子を有する定電流回路と、前記供給電流の有無を切り替える第2のトランジスタを有するスイッチ回路とを有し、前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとは、第2の電源線にカソードが接続された前記発光ダイオードのアノードと第1の電源線との間に直列に設けられた画素回路を駆動する駆動回路であって、前記発光ダイオードを非発光状態としつつ前記発光ダイオードのアノードと前記第1の電源線とを導通させ、その後前記アノードと前記第1の電源線とが導通しない状態に切り替えてから前記第1のトランジスタのゲート端子と前記アノードとを導通させ、前記第1のトランジスタのゲート端子と前記第1の電源線とを導通させて、前記第1のトランジスタのゲート端子に前記供給電流の量に対応する電圧を設定し、前記設定の後に前記発光ダイオードが発光可能な状態とし、前記第2のトランジスタによる前記供給電流の有無を切り替えて前記発光ダイオードを発光させることを特徴とする駆動回路が提供される。
この駆動回路によれば、1画素当たりのトランジスタの数を抑えて高精細化を図りつつ、トランジスタの特性ばらつきの表示への影響の低減、およびコントラスト向上を実現することができる。
本発明によれば、1画素当たりのトランジスタの数を抑えて高精細化を図りつつ、トランジスタの特性ばらつきの表示への影響の低減、およびコントラスト向上を実現することができる。
以下、本発明の実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の第1実施形態に係る電子機器について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[全体構成]
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子機器1の構成を示す概略図である。電子機器1は、スマートフォン、携帯電話、パーソナルコンピュータ、テレビなど、画像を表示する表示部を有する装置である。電子機器1は、表示装置10、制御部80および電源90を有する。表示装置10は、マトリクス状に配置された画素回路100を有する。表示装置10は、各画素回路100における発光ダイオードを発光させて画像を表示し、上記の表示部を構成する。各画素回路100は、発光ダイオードELを有する(図3参照)。この例では、発光ダイオードELは、OLED(Organic Light Emitting Diode)を用いた発光素子であるものとするが、整流性を有する発光素子であれば、OLEDに限られない。この発光ダイオードELは容量成分C2を有する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る電子機器1の構成を示す概略図である。電子機器1は、スマートフォン、携帯電話、パーソナルコンピュータ、テレビなど、画像を表示する表示部を有する装置である。電子機器1は、表示装置10、制御部80および電源90を有する。表示装置10は、マトリクス状に配置された画素回路100を有する。表示装置10は、各画素回路100における発光ダイオードを発光させて画像を表示し、上記の表示部を構成する。各画素回路100は、発光ダイオードELを有する(図3参照)。この例では、発光ダイオードELは、OLED(Organic Light Emitting Diode)を用いた発光素子であるものとするが、整流性を有する発光素子であれば、OLEDに限られない。この発光ダイオードELは容量成分C2を有する。
なお、図1において、画素回路100は、マトリクス状に配置されているが、この配置でなくてもよい。以下の説明では、画素回路100は、n行m列のマトリクス状に配置されるものとする。また、画素回路100は、1列毎に異なる色の発光ダイオードELが設けられている。この例では、1列目から順に、R(赤)、G(緑)、B(青)の順に繰り返し並んでいる。表示装置10の詳細については後述する。
制御部80は、CPU(Central Processing Unit)、メモリなどを有し、表示装置10の動作を制御するコントローラである。制御部80は、走査線駆動回路20、定電流設定回路30、電源線駆動回路40、およびデータ線駆動回路50を制御する。また、制御部80は、電子機器1の表示部に表示させる画像を示す画像データが入力され、入力された画像データに基づいて各画素回路100における階調を決定し、決定した階調に応じたデータ電圧を画素回路100に供給することにより各画素回路100の発光ダイオードELを発光させるように制御する。
電源90は、表示装置10および制御部80など、電子機器1の各部へ電力を供給する。表示装置10における各画素回路100の発光ダイオードELは、この電源90に接続された電源線GL1(第1の電源線)と電源線GL2(第2の電源線)を介して電流が供給される(図3参照)。
[表示装置10の構成]
表示装置10は、上述した画素回路100、走査線駆動回路20、定電流設定回路30、電源線駆動回路40、およびデータ線駆動回路50を有する。なお、走査線駆動回路20、定電流設定回路30、電源線駆動回路40、およびデータ線駆動回路50は、画素回路100を駆動するための駆動回路である。
表示装置10は、上述した画素回路100、走査線駆動回路20、定電流設定回路30、電源線駆動回路40、およびデータ線駆動回路50を有する。なお、走査線駆動回路20、定電流設定回路30、電源線駆動回路40、およびデータ線駆動回路50は、画素回路100を駆動するための駆動回路である。
走査線駆動回路20は、各行の画素回路100に対応して設けられた走査線SL(第3の信号線)に走査信号SCANを供給する。走査線駆動回路20は、走査信号SCANにより、データ電圧を書き込む画素回路100の行を選択する。この例では、1行目、2行目、・・・n行目という順で、順次排他的に選択される。定電流設定期間(詳細は後述する)においては、走査線駆動回路20は、全ての行の画素回路100に共通の電圧の走査信号SCANを供給する。
定電流設定回路30は、各行の画素回路100に対応して設けられた信号線CL(第1の信号線)に制御信号GCを供給する。また、定電流設定回路30は、各行の画素回路100に対応して設けられた信号線IL(第2の信号線)に制御信号GIを供給する。制御信号GCおよび制御信号GIは、定電流設定期間において画素回路100の駆動に用いられ、定電流設定期間以外においては一定の電圧が保たれる。ここで、定電流設定期間において、定電流設定回路30は、全ての行の画素回路100に共通の電圧の制御信号GCを供給し、また、全ての行の画素回路100に共通の電圧の制御信号GIを供給する。
データ線駆動回路50は、各列の画素回路100に対応して設けられたデータ線DLにデータ信号DATAを供給する。データ信号DATAは、画素回路100の発光ダイオードELを発光させる期間を指定する信号であり、発光ダイオードELを発光させるためのデータ電圧と非発光とするためのデータ電圧とが、制御部80に入力された画像データに基づいて切り替えられる信号である。ここで、定電流設定期間においては、データ線駆動回路50は、全ての行の画素回路100に共通の電圧のデータ信号DATAを供給する。
電源線駆動回路40は、各列の画素回路100に対応して設けられた電源線GL1に電源信号ELVDDを供給する。電源信号ELVDDは、画素回路100の発光ダイオードELを発光させるための電流を供給する信号であり、定電流設定期間においては電流供給の正側の電圧VH、電流供給の負側の電圧VL、および定電流設定電圧Vonが切り替えられる信号である。この例では、定電流設定電圧Vonは発光ダイオードの発光色(RGB)毎に異なる値として設定されている。
ここでは、Rに対応する画素回路100には定電流設定電圧Von(R)、Gに対応する画素回路100には定電流設定電圧Von(G)、Bに対応する画素回路100には定電流設定電圧Von(B)が供給される。発光ダイオードの発光色による定電流設定電圧は、発光ダイオードの色毎の発光特性および画像の表示設定(色温度等)に応じて決められている。なお、定電流設定期間以外においては、電源信号ELVDDは、電圧VHに固定される。また、発光ダイオードの色が1つ(モノクロ)であれば、共通の定電流設定電圧Vonとすればよい。
また、電源線駆動回路40は、電源線GL2(図3参照)に電源信号ELVSSを供給する。電源信号ELVSSは、定電流設定期間においては電流供給の正側の電圧VHまたは電流供給の負側の電圧VLに切り替えられ、定電流設定期間以外においては、電圧VLに固定される。
図2は、本発明の第1実施形態に係る電源線駆動回路40の構成を示す回路図である。電源線駆動回路40は、p型のTFT(Thin Film Transistor)を用いて図2に示すように構成されている。以下、トランジスタといった場合には、特に明示のない限りp型のTFTを示すものとする。
電源線GL(R)は、Rに対応する画素回路100の列に電源信号ELVDDを供給する線である。電源線GL(G)は、Gに対応する画素回路100の列に電源信号ELVDDを供給する線である。電源線GL(B)は、Bに対応する画素回路100の列に電源信号ELVDDを供給する線である。また、信号線S1に接続されたトランジスタが導通状態(オン状態)になる場合には、信号線S2に接続されたトランジスタは非導通状態(オフ状態)となる。一方、信号線S2に接続されたトランジスタが導通状態になる場合には、信号線S1に接続されたトランジスタは非導通状態となる。信号線S1、S2の電圧は、制御部80の制御によって制御される。
そのため、信号線S2に接続されたトランジスタのみが導通状態になる場合には、電源線GL(R)、GL(G)、GL(B)に供給される電源信号ELVDDは、全て電圧VH、または全て電圧VLのいずれかとなる。いずれにするかは、制御部80によって制御される。
一方、信号線S1に接続されたトランジスタが導通状態になる場合には、電源線GL(R)に供給される電源信号ELVDDは定電流設定電圧Von(R)となり、電源線GL(G)に供給される電源信号ELVDDは定電流設定電圧Von(G)となり、電源線GL(B)に供給される電源信号ELVDDは定電流設定電圧Von(B)となる。以上が、表示装置10の構成についての説明である。
[画素回路100の構成]
図3は、本発明の第1実施形態に係る画素回路100の構成を示す回路図である。画素回路100は、定電流回路200、スイッチ回路300、および容量成分C2をもつ発光ダイオードELを有している。発光ダイオードELはカソードが電源線GL2に接続され、電源信号ELVSSが入力される。発光ダイオードELのアノードと電源線GL1との間には、定電流回路200とスイッチ回路300とが直列に接続されている。この例では、定電流回路200と発光ダイオードELのアノードとの間にスイッチ回路300が設けられている。
図3は、本発明の第1実施形態に係る画素回路100の構成を示す回路図である。画素回路100は、定電流回路200、スイッチ回路300、および容量成分C2をもつ発光ダイオードELを有している。発光ダイオードELはカソードが電源線GL2に接続され、電源信号ELVSSが入力される。発光ダイオードELのアノードと電源線GL1との間には、定電流回路200とスイッチ回路300とが直列に接続されている。この例では、定電流回路200と発光ダイオードELのアノードとの間にスイッチ回路300が設けられている。
定電流回路200は、2つのトランジスタM1、M3および容量素子C1を有している。容量素子C1は、容量成分C2と、ほぼ同じ(望ましくは1/10〜10倍)程度の容量を有している。スイッチ回路300は、2つのトランジスタM2、M4および容量素子Csを有している。このように、画素回路100は、4つのトランジスタM1、M2、M3、M4を有している。
トランジスタM1(第1のトランジスタ)は、ゲート端子の電圧に応じて設定された電流量に制御する定電流源となるトランジスタである。トランジスタM1は、ソースドレイン端子の一端が電源線GL1に接続され、電源信号ELVDDが入力される。他端がトランジスタM2のソースドレイン端子の一端と接続されている。この接続された部分をノードNという。
容量素子C1は、一方の電極が信号線CLに接続され、制御信号GCが入力される。他方の電極は、トランジスタM1のゲート端子に接続されている。この接続された部分をノードGといい、印加される電圧をゲート電圧Vgという。容量素子C1は、ゲート電圧Vgを保持する。
トランジスタM3(第3のトランジスタ)は、ノードGとノードNとを導通状態または非導通状態として、ゲート電圧Vgを制御するためのトランジスタである。トランジスタM3は、ソースドレイン端子の一端がノードNに接続され、他端がノードGに接続されている。トランジスタM3のゲート端子は、信号線ILに接続され、制御信号GIが入力される。
トランジスタM2(第2のトランジスタ)は、ゲート端子の電圧に応じて発光ダイオードELへの電流の供給の有無を切り替えるトランジスタである。トランジスタM2は、ソースドレイン端子の一端がノードNに接続され、他端が発光ダイオードELのアノードに接続されている。トランジスタM2のゲート端子は、トランジスタM4(第4のトランジスタ)のソースドレイン端子の一端と接続されている。この接続された部分をノードDという。
トランジスタM4は、データ線DLからデータ信号DATAを取り込むタイミングを制御するトランジスタである。トランジスタM4は、ソースドレイン端子の一端がノードDと接続されている。トランジスタM4のソースドレイン端子の他端は、データ線DLに接続され、データ線DLからデータ信号DATAが入力される。トランジスタM4のゲート端子は、走査線SLに接続され、走査信号SCANが入力される。なお、容量素子Csは、ノードDにおけるデータ電圧の保持するための補助容量であり、一方の電極がノードDに接続され、他方の電極が所定電圧(例えば接地電圧)に固定された配線に接続されている。容量措置Csは保持容量であるため、トランジスタのリーク電流の程度、ノイズの大きさなどの設計の条件によっては、容量素子Csは、存在しなくてもよい。以上が、画素回路100の構成についての説明である。
[動作]
図4は、本発明の第1実施形態に係る1フレーム期間において各行の画素回路100が駆動されるタイミングを示す図である。1フレーム期間は、消灯期間と複数のサブフレーム期間とから構成される。この例では、それぞれ長さの異なる4つサブフレーム期間(SF1、SF2、SF3、SF4)が設けられ、このサブフレーム期間を単位として発光ダイオードELの発光、非発光が制御される。以下、このような発光制御をPWM(Pulse Width Modulation)発光制御という。サブフレーム期間の数は、より多くてもよいし、少なくてもよい。また、各サブフレーム期間は、バイナリーコードで重み付けされた比率とすればよいが、この比率以外であってもよい。
図4は、本発明の第1実施形態に係る1フレーム期間において各行の画素回路100が駆動されるタイミングを示す図である。1フレーム期間は、消灯期間と複数のサブフレーム期間とから構成される。この例では、それぞれ長さの異なる4つサブフレーム期間(SF1、SF2、SF3、SF4)が設けられ、このサブフレーム期間を単位として発光ダイオードELの発光、非発光が制御される。以下、このような発光制御をPWM(Pulse Width Modulation)発光制御という。サブフレーム期間の数は、より多くてもよいし、少なくてもよい。また、各サブフレーム期間は、バイナリーコードで重み付けされた比率とすればよいが、この比率以外であってもよい。
図4に示す斜めの線として示したデータ書き込みタイミングは、走査信号SCANによって1行目からn行目まで所定の順番に選択される画素回路100の行を時系列に示している。このタイミングにおいて各行の画素回路100において、ノードDに各列のデータ線DLからデータ電圧が取り込まれて、発光ダイオードELの発光または非発光が切り替えられる。
消灯期間は、発光ダイオードELが非発光の状態に制御されている。この消灯期間の一部に、上述した定電流設定期間SPが設けられている。この定電流設定期間SPは、全ての画素回路100の発光ダイオードELが非発光の状態になった後、かつ次のサブフレーム期間のうち最初の画素回路100(図4の例では1行目の画素回路100)のサブフレーム期間が開始する前までの期間として決められている。図4に示すように消灯期間およびサブフレーム期間は、画素回路100の行によってその期間がずれているが、定電流設定期間SPについては、全ての画素回路100が同じ期間として決められている。
図5は、本発明の第1実施形態に係る定電流設定期間における各信号のタイミングチャートを示す図である。各信号(電源信号ELVDD、ELVSS、走査信号SCAN、データ信号DATA、制御信号GI、GC)は、電圧VHと電圧VLとが切り替えて入力される。ここで、走査信号SCANは、電圧VLではなく、さらに低い電圧の電圧VL2が用いられる。定電流設定電圧Vonに幅が存在するのは、Von(R)、Von(G)、Von(B)に違いがあることによる。以下、これらの違いを区別せず説明する場合には、Vonとして説明する。なお、各信号の電圧VHおよび電圧VLは、この例ではそれぞれ他の信号と同じ電圧であることとするが、後述する説明の動作が実現できる範囲であれば、信号により異なっていてもよい。
続いて、図5下部に記載した各タイミング(1)〜(8)に沿って、画素回路100の動作を図6〜図13を用いて、順に説明する。
図6〜図13は、本発明の第1実施形態に係る画素回路100の駆動の状態を示す図であり、それぞれタイミング(1)〜(8)の状態を示している。まず、タイミング(1)(図6参照)においては、トランジスタM2が非導通状態であるため、発光ダイオードELには、電流が流れない。ここで、トランジスタM2が導通状態になっても、ELVDDとELVSSとの電圧関係により発光ダイオードELに電流が流れない状態(非発光状態)であるときには、図6においては破線で示している。これは、図7以降の図でも同様である。
トランジスタM1は、前のフレームの状態を継続しているため導通状態になっている。一方、トランジスタM2、M3、M4については、ゲート端子がVHであるため、非導通状態になっている。ここで、トランジスタが非導通状態であるときには、図6においては破線で示している。これは、図7以降の図でも同様である。
続いて、タイミング(2)(図7参照)においては、ELVDDがVLとなり、ELVSSよりも低い電圧となるため、発光ダイオードELには、逆電圧が印加された状態となり電流が流れず発光しない。なお、ELVDDとELVSSとは、発光ダイオードELが非発光状態となる電圧関係であればよい。一方、GCがVLに下がることによる容量カップリングでVgが低くなるため、ELVDDがVLになってもトランジスタM1は導通状態を保つ。
また、SCANがVL2に下がることによりトランジスタM4が導通状態となりノードDの電圧にDATAの電圧VLが取り込まれる。したがって、トランジスタM2が導通状態となる。これにより、容量成分C2におけるノードN側が電源線GL1と接続されて電荷が移動し、ノードNの電圧が下がる。
続いて、タイミング(3)(図8参照)においては、GCがVHに上がることによる容量カップリングでVgが高くなるため、トランジスタM1は非導通状態となる。
続いて、タイミング(4)(図9参照)においては、GIがVLに下がることにより、トランジスタM3は導通状態となる。これにより容量素子C1のノードG側と容量成分C2のノードN側が接続されて電荷が移動し、Vg(ノードGの電圧)が下がる。この時点では、ノードNの電圧はVgと同等であるため、トランジスタM1は非導通状態を保つ。定電流設定期間SPにおいて、このようにVgを一旦下げる処理を初期化処理という。
発光ダイオードELの容量成分C2を利用して初期化処理を実現しているため、タイミング(2)〜(4)までは、トランジスタM2は導通状態である必要がある。一方、タイミング(2)のようにトランジスタM1、M2が同時に導通状態になっても、ELVDDとELVSSとの電圧関係により発光ダイオードELは非発光状態が保たれる。
続いて、タイミング(5)(図10参照)においては、DATAがVHに上がり、ノードDの電圧はVHとなる。そのため、トランジスタM2が非導通状態となる。その後、SCANがVHとなりトランジスタM4が非導通状態となる。なお、定電流設定期間SPにおいては、SCANはVL2を維持した状態としてもよい。
続いて、タイミング(6)(図11参照)においては、ELVDDがVonに上がることにより、トランジスタM1が導通状態となる。このとき、上述した初期化処理により、Vgの電圧が低くなっているため、確実にトランジスタM1を導通状態にすることができる。
これにより、容量素子C1におけるノードG側が電源線GL1と接続されて電荷が移動し、Vgは、Von−|Vth|まで上がる。このとき、発光ダイオードELの発光色に応じて、ELVDDはVon(R)、Von(G)、Von(B)のいずれかとなるため、Vgも異なった値となる。
続いて、タイミング(7)(図12参照)においては、GIがVHに上がることにより、トランジスタM3は非導通状態となり、トランジスタM1のVthに応じた電圧にVgが設定される。このようにトランジスタM1のVthに応じたVgが設定されることをVth補償処理という。
続いて、タイミング(8)(図13参照)においては、ELVDDがVHに上がり、ELVSSがVLに下がる。これにより、発光ダイオードELは、トランジスタM2が導通状態となったときに発光する状態になる。また、トランジスタM1は、設定されたVgに応じた定電流を流す定電流源として動作する。このとき、VgはVth補償処理により設定されているため、複数の画素回路100におけるトランジスタM1のVthばらつきがあっても、同色の発光をする発光ダイオードELには、同じ電流量が供給されることになる。
図13に示すタイミング(8)の状態で定電流設定期間SPが終了し、サブフレーム期間では、走査信号SCANによって選択された画素回路100(走査信号SCANがVL2になっている画素回路100)において、ノードDには、データ信号DATAが取り込まれて電圧VHまたは電圧VLが保持される。これによりトランジスタM2が導通状態または非導通状態に切り替えられ、各サブフレーム期間の発光ダイオードELの発光、非発光が切り替えられ、PWM発光制御が実現される。そして、続く消灯期間においては、ノードDは電圧VHが保持されて、発光ダイオードELが非発光状態になる。
上述のように、本願の第1実施形態に係る画素回路100を駆動することにより、PWM発光制御において、1つの画素回路100当たり、少なくとも4つのトランジスタがあれば、各画素回路100の発光ダイオードELの発光強度のばらつきを抑えることができる。また、本願では、容量カップリングによるVgの設定をしないため、従来技術よりも精度の高い定電流の設定が可能である。
また、本願では、少ないトランジスタの数を維持したまま、コントラストを向上させることができる。一方で、従来技術では、コントラストを向上させるためにはトランジスタ数の増加が必要であり、トランジスタ数を維持すればコントラストが低下する。したがって、本願では、従来技術に比べて表示部の高精細化を容易に実現することができる。
<第2実施形態>
第1実施形態では、画素回路100は、定電流回路200は電源線GL1に接続され、スイッチ回路300は発光ダイオードELのアノードと定電流回路200との間に設けられていた。一方、第2実施形態では、第1実施形態とは画素回路100を構成する各構成の接続関係が異なっている。
第1実施形態では、画素回路100は、定電流回路200は電源線GL1に接続され、スイッチ回路300は発光ダイオードELのアノードと定電流回路200との間に設けられていた。一方、第2実施形態では、第1実施形態とは画素回路100を構成する各構成の接続関係が異なっている。
[画素回路100Aの構成]
図14は、本発明の第2実施形態に係る画素回路100Aの構成を示す回路図である。定電流回路200Aは、第1実施形態における定電流回路200と同様の構成であるが、トランジスタM1と他の構成との接続関係が異なっている。トランジスタM1は、ソースドレイン端子の一端がトランジスタM2のソースドレイン端子の一端と接続され、他端が発光ダイオードELのアノードに接続されている。第2実施形態では、ノードNは、トランジスタM1と発光ダイオードELとが接続されている部分を示す。
図14は、本発明の第2実施形態に係る画素回路100Aの構成を示す回路図である。定電流回路200Aは、第1実施形態における定電流回路200と同様の構成であるが、トランジスタM1と他の構成との接続関係が異なっている。トランジスタM1は、ソースドレイン端子の一端がトランジスタM2のソースドレイン端子の一端と接続され、他端が発光ダイオードELのアノードに接続されている。第2実施形態では、ノードNは、トランジスタM1と発光ダイオードELとが接続されている部分を示す。
スイッチ回路300Aは、第1実施形態におけるスイッチ回路300と同様の構成であるが、トランジスタM2と他の構成との接続関係が異なり、また、容量素子Csが接続されている部分が異なっている。トランジスタM2は、ソースドレイン端子の一端が電源線GL1に接続され、他端がトランジスタM1に接続されている。また、容量素子Csは、一方の電極がノードDに接続され、他方の電極が電源線GL1に接続されている。
[動作]
図15は、本発明の第2実施形態に係る定電流設定期間における各信号のタイミングチャートを示す図である。図15に示すタイミングチャートは、第1実施形態において説明したタイミングチャートと電圧が切り替えられるタイミングが一部異なっている。そのため、画素回路100Aの動作については、図16〜図23を用いて説明する。
図15は、本発明の第2実施形態に係る定電流設定期間における各信号のタイミングチャートを示す図である。図15に示すタイミングチャートは、第1実施形態において説明したタイミングチャートと電圧が切り替えられるタイミングが一部異なっている。そのため、画素回路100Aの動作については、図16〜図23を用いて説明する。
図16〜図23は、本発明の第1実施形態に係る画素回路100Aの駆動の状態を示す図であり、それぞれタイミング(1)〜(8)の状態を示している。まず、タイミング(1)(図16参照)においては、トランジスタM2が非導通状態であるため、発光ダイオードELには、電流が流れない。トランジスタM1は、前のフレームの状態を継続しているため導通状態になっている。一方、トランジスタM2、M3、M4については、ゲート端子がVHであるため、非導通状態になっている。
続いて、タイミング(2)(図17参照)においては、ELVDDがVLとなり、ELVSSよりも低い電圧となるため、発光ダイオードELには、逆電圧が印加された状態となり電流が流れず発光しない。なお、ELVDDとELVSSとは、発光ダイオードELが非発光状態となる電圧関係であればよい。一方、GCがVLに下がることによる容量カップリングでVgが低くなるため、ELVDDがVLになってもトランジスタM1は導通状態を保つ。
また、SCANがVL2に下がることによりトランジスタM4が導通状態となりノードDの電圧にDATAの電圧VLが取り込まれる。したがって、トランジスタM2が導通状態となる。これにより、容量成分C2におけるノードN側が電源線GL1と接続されて電荷が移動し、ノードNの電圧が下がる。
このとき、トランジスタM1、M2が同時に導通状態になっても、ELVDDとELVSSとの電圧関係により発光ダイオードELは非発光状態が保たれる。
続いて、タイミング(3)(図18参照)においては、GCがVHに上がることによる容量カップリングでVgが高くなるため、トランジスタM1は非導通状態となる。
続いて、タイミング(4)(図19参照)においては、GIがVLに下がることにより、トランジスタM3は導通状態となる。これにより容量素子C1のノードG側と容量成分C2のノードN側が接続されて電荷が移動し、Vg(ノードGの電圧)が下がる(初期化処理)。この時点では、ノードNの電圧はVgと同等であるため、トランジスタM1は非導通状態を保つ。
続いて、タイミング(5)(図20参照)においては、ELVDDがVonに上がることにより、トランジスタM1が導通状態となる。このとき、上述したタイミング(4)(図19参照)の初期化処理により、Vgの電圧が低くなっているため、確実にトランジスタM1を導通状態にすることができる。
これにより、容量素子C1におけるノードG側が電源線GL1と接続されて電荷が移動し、Vgは、Von−|Vth|まで上がる。このとき、発光ダイオードELの発光色に応じて、ELVDDはVon(R)、Von(G)、Von(B)のいずれかとなるため、Vgも異なった値となる。
続いて、タイミング(6)(図21参照)においては、GIがVHに上がることにより、トランジスタM3は非導通状態となり、トランジスタM1のVthに応じた電圧にVgが設定される。
なお、タイミング(5)、(6)において、トランジスタM1、M2が同時に導通状態になるため、容量成分C2におけるノードN側(発光ダイオードELのアノード)が電源線GL1と接続されて電荷が移動するが、ELVDDとELVSSとの電圧関係により発光ダイオードELは非発光状態が保たれる。
続いて、タイミング(7)(図22参照)においては、ELVDDがVHに上がり、また、DATAがVHに上がり、ノードDの電圧はVHとなる。そのため、トランジスタM2が非導通状態となる。
続いて、タイミング(8)(図23参照)においては、SCANがVHとなりトランジスタM4が非導通状態となる。なお、定電流設定期間SPにおいては、SCANはVL2を維持した状態としてもよい。
また、ELVSSがVLに下がる。これにより、発光ダイオードELは、トランジスタM2が導通状態となったときに発光する状態になる。また、トランジスタM1は、設定されたVgに応じた定電流を流す定電流源として動作する。このとき、VgはVth補償処理により設定されているため、複数の画素回路100におけるトランジスタM1のVthばらつきがあっても、同色の発光をする発光ダイオードELには、同じ電流量が供給されることになる。
図23に示すタイミング(8)の状態で定電流設定期間SPが終了し、サブフレーム期間では、走査信号SCANによって選択された画素回路100A(走査信号SCANがVL2になっている画素回路100A)において、ノードDには、データ信号DATAが取り込まれて電圧VHまたは電圧VLが保持される。これによりトランジスタM2が導通状態または非導通状態に切り替えられ、各サブフレーム期間の発光ダイオードELの発光、非発光が切り替えられ、PWM発光制御が実現される。そして、続く消灯期間においては、ノードDは電圧VHが保持されて、発光ダイオードELが非発光状態になる。このように、本願の第2実施形態に係る画素回路100Aであっても、上述の動作により、第1実施形態の場合と同様な効果が得られる。
なお、第2実施形態においては、Vth補償処理においてもトランジスタM2を導通状態にしておく必要がある。一方で、第1実施形態よりも、PWM発光制御におけるデータ信号DATAの電圧振幅を少なくして、消費電力を低減することができる。これは、PWM発光制御において、第1実施形態ではトランジスタM2のソース端子側のノードNの電圧が、トランジスタM2が導通状態であるか非導通状態であるかにより変化してしまう一方、第2実施形態ではトランジスタM2のソース端子が電圧VHに固定された電源線GL1に接続されているためである。そのため、データ信号DATAにおける電圧VLは、より電圧VHに近づけることができる。
<変形例1>
上述した第1実施形態におけるタイミング(6)、または第2実施形態におけるタイミング(5)においては、発光ダイオードELの発光色に応じて、ELVDDをVon(R)、Von(G)、Von(B)のいずれかとすることで、PWM発光制御のときの定電流量を発光色毎に異ならせていた。PWM発光制御のときの定電流量を発光色毎に異ならせる方法は、別の方法であってもよい。
上述した第1実施形態におけるタイミング(6)、または第2実施形態におけるタイミング(5)においては、発光ダイオードELの発光色に応じて、ELVDDをVon(R)、Von(G)、Von(B)のいずれかとすることで、PWM発光制御のときの定電流量を発光色毎に異ならせていた。PWM発光制御のときの定電流量を発光色毎に異ならせる方法は、別の方法であってもよい。
変形例1における方法では、第1実施形態におけるタイミング(6)、または第2実施形態におけるタイミング(5)において、発光色にかかわらずELVDDを同一の電圧Von(C)とする。そして、PWM発光制御のとき(第1、第2実施形態におけるタイミング(8))のELVDDを発光色毎に異ならせればよい。すなわち、第1、第2実施形態におけるELVDDの電圧VHを、発光色毎にVH(R)、VH(G)、VH(B)として用いればよい。
<変形例2>
上述した第1実施形態におけるタイミング(5)では、DATAをVHにしていたが、VLのまま維持してタイミング(8)の前にVHにしてもよい。この場合、DATAがVLからVHになった後に、SCANはVLからVHに切り替えられるようにすればよい。このようにしても、容量成分C2のノードN側も電源線GL1に接続されるだけであるから、Vth補償処理は実現可能である。
上述した第1実施形態におけるタイミング(5)では、DATAをVHにしていたが、VLのまま維持してタイミング(8)の前にVHにしてもよい。この場合、DATAがVLからVHになった後に、SCANはVLからVHに切り替えられるようにすればよい。このようにしても、容量成分C2のノードN側も電源線GL1に接続されるだけであるから、Vth補償処理は実現可能である。
<変形例3>
上述した各構成については、p型トランジスタを用いていたが、n型トランジスタを用いてもよいし、n型トランジスタとp型トランジスタとを用いてもよい。いずれの場合であっても、上記回路をそのまま適用することはできないが、本発明の駆動回路および駆動方法を実現可能な回路に修正して用いればよい。
上述した各構成については、p型トランジスタを用いていたが、n型トランジスタを用いてもよいし、n型トランジスタとp型トランジスタとを用いてもよい。いずれの場合であっても、上記回路をそのまま適用することはできないが、本発明の駆動回路および駆動方法を実現可能な回路に修正して用いればよい。
1…電子機器、10…表示装置、20…走査線駆動回路、30…定電流設定回路、40…電源線駆動回路、50…データ線駆動回路、80…制御部、90…電源、100100A…画素回路、200,200A…定電流回路、300,300A…スイッチ回路
Claims (8)
- 供給電流に応じて発光する発光ダイオードを有する画素回路と、
前記画素回路を駆動して前記発光ダイオードを発光させる駆動回路と
を有し、
前記画素回路は、
前記発光ダイオードへの供給電流の量を制御する第1のトランジスタおよび前記第1のトランジスタのゲート端子に接続された容量素子を有する定電流回路と、
前記供給電流の有無を切り替える第2のトランジスタを有するスイッチ回路とを有し、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとは、第2の電源線にカソードが接続された前記発光ダイオードのアノードと第1の電源線との間に直列に設けられ、
前記駆動回路は、
前記発光ダイオードを非発光状態としつつ前記発光ダイオードのアノードと前記第1の電源線とを導通させ、
その後前記アノードと前記第1の電源線とが導通しない状態に切り替えてから前記第1のトランジスタのゲート端子と前記アノードとを導通させ、
前記第1のトランジスタのゲート端子と前記第1の電源線とを導通させて、前記第1のトランジスタのゲート端子に前記供給電流の量に対応する電圧を設定し、
前記設定の後に前記発光ダイオードが発光可能な状態とし、前記第2のトランジスタによる前記供給電流の有無を切り替えて前記発光ダイオードを発光させるように前記画素回路を駆動することを特徴とする表示装置。 - 前記容量素子は、前記第1のトランジスタのゲート端子と第1の信号線との間に設けられ、
前記定電流回路は、
ゲート端子が第2の信号線に接続され、前記第1のトランジスタのゲート端子と前記第1のトランジスタの前記発光ダイオード側の端子との間に設けられた第3のトランジスタをさらに有し、
前記スイッチ回路は、
データ線と前記第2のトランジスタのゲート端子との間に設けられ、ゲート端子が第3の信号線の接続された第4のトランジスタとをさらに有し、
前記駆動回路は、前記第1の電源線、前記第2の電源線、前記第1の信号線、前記第2の信号線、前記第3の信号線および前記データ線の電圧を制御して前記画素回路を駆動することを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記第2トランジスタは、前記第1トランジスタと前記アノードとの間に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
- 前記駆動回路は、前記第1のトランジスタのゲート端子に前記供給電流の量に対応する電圧を設定するときには、前記第2のトランジスタを非導通状態とすることを特徴とする請求項3に記載の表示装置。
- 前記第1のトランジスタは、前記第2のトランジスタと前記アノードとの間に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の表示装置。
- 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の表示装置と、
入力される画像データに基づいて前記駆動回路を制御する制御部と
を備えることを特徴とする電子機器。 - 供給電流に応じて発光する発光ダイオードと、
前記発光ダイオードへの供給電流の量を制御する第1のトランジスタおよび前記第1のトランジスタのゲート端子に接続された容量素子を有する定電流回路と、
前記供給電流の有無を切り替える第2のトランジスタを有するスイッチ回路とを有し、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとは、第2の電源線にカソードが接続された前記発光ダイオードのアノードと第1の電源線との間に直列に設けられた画素回路を駆動する駆動方法であって、
前記発光ダイオードを非発光状態としつつ前記発光ダイオードのアノードと前記第1の電源線とを導通させ、
その後前記アノードと前記第1の電源線とが導通しない状態に切り替えてから前記第1のトランジスタのゲート端子と前記アノードとを導通させ、
前記第1のトランジスタのゲート端子と前記第1の電源線とを導通させて、前記第1のトランジスタのゲート端子に前記供給電流の量に対応する電圧を設定し、
前記設定の後に前記発光ダイオードが発光可能な状態とし、前記第2のトランジスタによる前記供給電流の有無を切り替えて前記発光ダイオードを発光させることを特徴とする駆動方法。 - 供給電流に応じて発光する発光ダイオードと、
前記発光ダイオードへの供給電流の量を制御する第1のトランジスタおよび前記第1のトランジスタのゲート端子に接続された容量素子を有する定電流回路と、
前記供給電流の有無を切り替える第2のトランジスタを有するスイッチ回路とを有し、
前記第1のトランジスタと前記第2のトランジスタとは、第2の電源線にカソードが接続された前記発光ダイオードのアノードと第1の電源線との間に直列に設けられた画素回路を駆動する駆動回路であって、
前記発光ダイオードを非発光状態としつつ前記発光ダイオードのアノードと前記第1の電源線とを導通させ、
その後前記アノードと前記第1の電源線とが導通しない状態に切り替えてから前記第1のトランジスタのゲート端子と前記アノードとを導通させ、
前記第1のトランジスタのゲート端子と前記第1の電源線とを導通させて、前記第1のトランジスタのゲート端子に前記供給電流の量に対応する電圧を設定し、
前記設定の後に前記発光ダイオードが発光可能な状態とし、前記第2のトランジスタによる前記供給電流の有無を切り替えて前記発光ダイオードを発光させることを特徴とする駆動回路。
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