JP2015034861A - 表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】駆動トランジスタの特性の補正動作を行うに当たって、駆動トランジスタのゲートノードに対する初期化電圧の書込み時間の短縮化を可能にした表示装置、当該表示装置の駆動方法、及び、当該表示装置を有する電子機器を提供する。【解決手段】本開示の表示装置は、発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部と、駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする駆動部と、を備える。【選択図】 図2
Description
本開示は、表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器に関する。
近年、表示装置の分野では、発光部を含む画素が行列状(マトリクス状)に配置されて成る平面型(フラットパネル型)の表示装置が主流となっている。平面型の表示装置の一つとして、発光部に流れる電流値に応じて発光輝度が変化する、所謂、電流駆動型の電気光学素子、例えば、有機エレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:EL)素子を用いる有機EL表示装置がある。
この有機EL表示装置に代表される平面型の表示装置にあっては、電気光学素子を駆動する駆動トランジスタのトランジスタ特性(例えば、閾値電圧)が、プロセスの変動などによって画素毎にばらつく場合がある。このトランジスタ特性のばらつきは、発光輝度に影響を及ぼす。具体的には、各画素に同一のレベル(信号電圧)の映像信号を書き込んだとしても、発光輝度が画素間でばらつくことになるために表示むらが生じ、表示画面の一様性(ユニフォーミティ)が損なわれる。そのため、画素回路を構成する素子の特性ばらつき等に起因する表示むらを補正するための技術、具体的には、閾値電圧のばらつきを補正するための技術が採用されている(例えば、特許文献1参照)。
上記の従来技術にあっては、閾値電圧のばらつきを補正する動作(以下、単に「閾値補正動作」と記述する場合もある)は、電気光学素子を駆動する駆動トランジスタのゲート電圧を所定の基準電圧(初期化電圧)に初期化した状態で行なわれる。そのため、駆動トランジスタのゲートノード(ゲート電極)に初期化電圧を書き込むための時間を長く設定する必要がある。しかし、初期化電圧の書込み時間が長いと、その後に行なわれる映像信号の書込み動作に悪影響が及ぶ場合がある。
本開示は、駆動トランジスタの特性の補正動作を行うに当たって、駆動トランジスタのゲートノードに対する初期化電圧の書込み時間の短縮化を可能にした表示装置、当該表示装置の駆動方法、及び、当該表示装置を有する電子機器を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本開示の表示装置は、
発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部と、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする駆動部と、
を備える。
発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部と、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする駆動部と、
を備える。
上記の目的を達成するための本開示の表示装置の駆動方法は、
発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部を有する表示装置の駆動に当たって、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする。
発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部を有する表示装置の駆動に当たって、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする。
上記の目的を達成するための本開示の電子機器は、
発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部と、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする駆動部と、
を備える表示装置を有する。
発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部と、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする駆動部と、
を備える表示装置を有する。
上記の構成において、駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にすることで、自己放電動作が行われる。自己放電動作時の各ノードの電位の挙動は、エンハンスメント化している駆動トランジスタの場合と、デプレッション化している駆動トランジスタの場合とで異なる。そして、信号電圧の書込みが行われる前に、駆動トランジスタの特性に応じてソース電圧及びゲート電圧の到達電位に差が生じる。自己放電動作後、駆動トランジスタのソースノードをフローティング状態にしたまま、信号電圧の書込みを行うことで、容量カップリングによって、駆動トランジスタのソース電圧が決定される。その結果、画素の各々において、駆動トランジスタの特性のばらつきを補正した状態で、駆動トランジスタのゲート−ソース間電圧に基づく一定の発光電流が得られる。
本開示によれば、自己放電動作を利用した駆動トランジスタの特性の補正動作であることで、補正動作を行うに当たって、駆動トランジスタのゲートノードに対する補正動作のための初期化電圧の書込み時間を短縮することができる。
以下、本開示の技術を実施するための形態(以下、「実施形態」と記述する)について図面を用いて詳細に説明する。本開示は実施形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
1.本開示の表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器、全般に関する説明
2.実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置
2−1.システム構成
2−2.画素回路
2−3.比較例に係る駆動方法
2−4.比較例の問題点について
2−5.実施形態に係る駆動方法
2−6.実施形態の作用、効果
3.変形例
4.電子機器
1.本開示の表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器、全般に関する説明
2.実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置
2−1.システム構成
2−2.画素回路
2−3.比較例に係る駆動方法
2−4.比較例の問題点について
2−5.実施形態に係る駆動方法
2−6.実施形態の作用、効果
3.変形例
4.電子機器
<本開示の表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器、全般に関する説明>
本開示の表示装置は、発光部を駆動する駆動トランジスタの他に、サンプリングトランジスタ及び保持容量を有する画素回路が配置されて成る平面型(フラットパネル型)の表示装置である。平面型の表示装置としては、有機EL表示装置、液晶表示装置、プラズマ表示装置などを例示することができる。これらの表示装置のうち、有機EL表示装置は、有機材料のエレクトロルミネッセンスを利用し、有機薄膜に電界をかけると発光する現象を用いた有機EL素子を画素の発光素子(電気光学素子)として用いている。
本開示の表示装置は、発光部を駆動する駆動トランジスタの他に、サンプリングトランジスタ及び保持容量を有する画素回路が配置されて成る平面型(フラットパネル型)の表示装置である。平面型の表示装置としては、有機EL表示装置、液晶表示装置、プラズマ表示装置などを例示することができる。これらの表示装置のうち、有機EL表示装置は、有機材料のエレクトロルミネッセンスを利用し、有機薄膜に電界をかけると発光する現象を用いた有機EL素子を画素の発光素子(電気光学素子)として用いている。
画素の発光部として有機EL素子を用いた有機EL表示装置は次のような特長を持っている。すなわち、有機EL素子が10V以下の印加電圧で駆動できるために、有機EL表示装置は低消費電力である。有機EL素子が自発光型の素子であるために、有機EL表示装置は、同じ平面型の表示装置である液晶表示装置に比べて、画像の視認性が高く、しかも、バックライト等の照明部材を必要としないために軽量化及び薄型化が容易である。更に、有機EL素子の応答速度が数マイクロ秒程度と非常に高速であるために、有機EL表示装置は動画表示時の残像が発生しない。
有機EL素子は、自発光型の素子であるとともに、電流駆動型の電気光学素子である。電流駆動型の電気光学素子としては、有機EL素子の他に、無機EL素子、LED素子、半導体レーザー素子などを例示することができる。
有機EL表示装置等の平面型の表示装置は、表示部を備える各種の電子機器において、その表示部(表示装置)として用いることができる。各種の電子機器としては、テレビジョンシステムの他、ヘッドマウントディスプレイ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ゲーム機、ノート型パーソナルコンピュータ、電子書籍等の携帯情報機器、PDA(Personal Digital Assistant)や携帯電話機等の携帯通信機器などを例示することができる。
本開示の表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器にあっては、駆動部について、駆動トランジスタのゲートノードをフローティング状態にした後ソースノードをフローティング状態にする構成とすることができる。また、駆動部について、駆動トランジスタのソースノードをフローティング状態にしたままサンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みを行う構成とすることができる。初期化電圧については、信号電圧と異なるタイミングで信号線に供給され、信号線からサンプリングトランジスタによるサンプリングによって駆動トランジスタのゲートノードに書き込まれる構成とすることができる。
上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器にあっては、画素回路について、シリコンのような半導体上に形成する構成とすることができる。また、駆動トランジスタについて、Pチャネル型のトランジスタから成る構成とすることができる。駆動トランジスタとして、Nチャネル型のトランジスタではなく、Pチャネル型のトランジスタを用いるのは次の理由による。
トランジスタをガラス基板のような絶縁体上ではなく、シリコンのような半導体上に形成する場合、トランジスタは、ソース/ゲート/ドレインの3端子ではなく、ソース/ゲート/ドレイン/バックゲート(ベース)の4端子となる。そして、駆動トランジスタとしてNチャネル型のトランジスタを用いた場合、バックゲート(基板)電圧が0Vとなり、駆動トランジスタの閾値電圧の画素毎のばらつきを補正する動作などに悪影響を及ぼすことになる。
また、トランジスタの特性ばらつきは、LDD(Lightly Doped Drain)領域を持つNチャネル型のトランジスタに比べて、LDD領域を持たないPチャネル型のトランジスタの方が小さく、画素の微細化、ひいては、表示装置の高精細化を図る上で有利である。このような理由などから、シリコンのような半導体上への形成を想定した場合、駆動トランジスタとして、Nチャネル型のトランジスタではなく、Pチャネル型のトランジスタを用いるのが好ましい。
上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器にあっては、サンプリングトランジスタについても、Pチャネル型のトランジスタから成る構成とすることができる。
あるいは又、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器にあっては、画素回路について、発光部の発光/非発光を制御する発光制御トランジスタを有する構成とすることができる。このとき、発光制御トランジスタについても、Pチャネル型のトランジスタから成る構成とすることができる。
あるいは又、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器にあっては、保持容量について、駆動トランジスタのゲートノードとソースノードとの間に接続された構成とすることができる。また、画素回路について、駆動トランジスタのソースノードと固定電位のノードとの間に接続された補助容量を有する構成とすることができる。
あるいは又、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器にあっては、画素回路について、駆動トランジスタのドレインノードと発光部のカソードノードとの間に接続されたスイッチングトランジスタを有する構成とすることができる。このとき、スイッチングトランジスタについても、Pチャネル型のトランジスタから成る構成とすることができる。また、駆動部について、発光部の非発光期間にスイッチングトランジスタを導通状態にする構成とすることができる。
あるいは又、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置、表示装置の駆動方法、及び、電子機器にあっては、駆動部は、スイッチングトランジスタを駆動する信号を、サンプリングトランジスタによる初期化電圧のサンプリングタイミングよりも前にアクティブ状態にする。そして、発光制御トランジスタを駆動する信号をアクティブ状態にした後に非アクティブ状態にする構成とすることができる。このとき、駆動部について、発光制御トランジスタを駆動する信号を非アクティブ状態にする前に、サンプリングトランジスタによる初期化電圧のサンプリングを完了する構成とすることができる。
<実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置>
[システム構成]
図1は、本開示の実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成の概略を示すシステム構成図である。アクティブマトリクス型表示装置は、電気光学素子に流れる電流を、当該電気光学素子と同じ画素回路内に設けた能動素子、例えば絶縁ゲート型電界効果トランジスタによって制御する表示装置である。絶縁ゲート型電界効果トランジスタとしては、典型的には、TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)を例示することができる。
[システム構成]
図1は、本開示の実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置の構成の概略を示すシステム構成図である。アクティブマトリクス型表示装置は、電気光学素子に流れる電流を、当該電気光学素子と同じ画素回路内に設けた能動素子、例えば絶縁ゲート型電界効果トランジスタによって制御する表示装置である。絶縁ゲート型電界効果トランジスタとしては、典型的には、TFT(Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ)を例示することができる。
ここでは、一例として、デバイスに流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の電気光学素子である例えば有機EL素子を、画素回路の発光部(発光素子)として用いるアクティブマトリクス型有機EL表示装置の場合を例に挙げて説明するものとする。以下では、「画素回路」を単に「画素」と記述する場合もある。
図1に示すように、本開示の実施形態に係る有機EL表示装置10は、有機EL素子を含む複数の画素20が行列状に2次元配置されて成る画素アレイ部30と、当該画素アレイ部30の周辺に配置される駆動回路部(駆動部)とを有する構成となっている。駆動回路部は、例えば、画素アレイ部30と同じ表示パネル80上に搭載された書込み走査部40、第1駆動走査部50、第2駆動走査部60、及び、信号出力部70等から成り、画素アレイ部30の各画素20を駆動する。尚、書込み走査部40、第1駆動走査部50、第2駆動走査部60、及び、信号出力部60のいくつか、あるいは全部を表示パネル80外に設ける構成を採ることも可能である。
ここで、有機EL表示装置10がカラー表示対応の場合は、カラー画像を形成する単位となる1つの画素(単位画素/ピクセル)は複数の副画素(サブピクセル)から構成される。このとき、副画素の各々が図1の画素20に相当することになる。より具体的には、カラー表示対応の表示装置では、1つの画素は、例えば、赤色(Red;R)光を発光する副画素、緑色(Green;G)光を発光する副画素、青色(Blue;B)光を発光する副画素の3つの副画素から構成される。
但し、1つの画素としては、RGBの3原色の副画素の組み合わせに限られるものではなく、3原色の副画素に更に1色あるいは複数色の副画素を加えて1つの画素を構成することも可能である。より具体的には、例えば、輝度向上のために白色(White;W)光を発光する副画素を加えて1つの画素を構成したり、色再現範囲を拡大するために補色光を発光する少なくとも1つの副画素を加えて1つの画素を構成したりすることも可能である。
画素アレイ部30には、m行n列の画素20の配列に対して、行方向(画素行の画素の配列方向/水平方向)に沿って走査線31(311〜31m)、第1駆動線32(321〜32m)、及び、第2駆動線33(331〜33m)が画素行毎に配線されている。更に、m行n列の画素20の配列に対して、列方向(画素列の画素の配列方向/垂直方向)に沿って信号線34(341〜34n)が画素列毎に配線されている。
走査線311〜31mは、書込み走査部40の対応する行の出力端にそれぞれ接続されている。第1駆動線321〜32mは、第1駆動走査部50の対応する行の出力端にそれぞれ接続されている。第2駆動線331〜33mは、第2駆動走査部60の対応する行の出力端にそれぞれ接続されている。信号線341〜34nは、信号出力部70の対応する列の出力端にそれぞれ接続されている。
書込み走査部40は、シフトレジスタ回路等によって構成されている。この書込み走査部40は、画素アレイ部30の各画素20への映像信号の信号電圧の書込みに際して、走査線31(311〜31m)に対して書込み走査信号WS(WS1〜WSm)を順次供給することによって画素アレイ部30の各画素20を行単位で順番に走査する、所謂、線順次走査を行う。
第1駆動走査部50は、書込み走査部40と同様に、シフトレジスタ回路等によって構成されている。この第1駆動走査部50は、書込み走査部40による線順次走査に同期して、第1駆動線32(321〜32m)に対して発光制御信号DS(DS1〜DSm)を供給することによって画素20の発光/非発光(消光)の制御を行う。
第2駆動走査部60は、書込み走査部40と同様に、シフトレジスタ回路等によって構成されている。この第2駆動走査部60は、書込み走査部40による線順次走査に同期して、第2駆動線33(331〜33m)に対して駆動信号AZ(AZ1〜AZm)を供給することによって非発光期間において画素20を発光しないようにする制御を行う。
信号出力部70は、信号供給源(図示せず)から供給される輝度情報に応じた映像信号の信号電圧(以下、単に「信号電圧」と記述する場合もある)Vsigと基準電圧Vofsとを選択的に出力する。ここで、基準電圧Vofsは、映像信号の信号電圧Vsigの基準となる電圧(例えば、映像信号の黒レベルに相当する電圧)に相当する電圧、あるいは、その近傍の電圧であり、後述する補正動作を行なう際に用いられる初期化電圧である。
信号出力部70から択一的に出力される信号電圧Vsig/基準電圧Vofsは、信号線34(341〜34n)を介して画素アレイ部30の各画素20に対して、書込み走査部40による線順次走査によって選択された画素行の単位で書き込まれる。すなわち、信号出力部70は、信号電圧Vsigを画素行(ライン)単位で書き込む線順次書込みの駆動形態を採っている。
[画素回路]
図2は、本開示の実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置における画素(画素回路)の回路例を示す回路図である。画素20の発光部は、有機EL素子21から成る。有機EL素子21は、デバイスに流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の電気光学素子の一例である。
図2は、本開示の実施形態に係るアクティブマトリクス型表示装置における画素(画素回路)の回路例を示す回路図である。画素20の発光部は、有機EL素子21から成る。有機EL素子21は、デバイスに流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の電気光学素子の一例である。
図2に示すように、画素20は、有機EL素子21と、有機EL素子21に電流を流すことによって当該有機EL素子21を駆動する駆動回路とによって構成されている。有機EL素子21は、全ての画素20に対して共通に配線された共通電源線35にカソード電極が接続されている。
有機EL素子21を駆動する駆動回路は、駆動トランジスタ22、サンプリングトランジスタ23、発光制御トランジスタ24、スイッチングトランジスタ25、保持容量26、及び、補助容量27を有する構成となっている。尚、本実施形態にあっては、画素(画素回路)20は、ガラス基板のような絶縁体上ではなく、シリコンのような半導体上に形成される。そして、駆動トランジスタ22は、Pチャネル型のトランジスタから成る。
また、本実施形態にあっては、駆動トランジスタ22と同様に、サンプリングトランジスタ23、発光制御トランジスタ24、及び、スイッチングトランジスタ25についても、Pチャネル型のトランジスタを用いる構成を採っている。従って、駆動トランジスタ22、サンプリングトランジスタ23、発光制御トランジスタ24、及び、スイッチングトランジスタ25は、ソース/ゲート/ドレインの3端子ではなく、ソース/ゲート/ドレイン/バックゲートの4端子となっている。各トランジスタのバックゲートには電源電圧Vccが印加される。
上記の構成の画素20において、サンプリングトランジスタ23は、信号出力部70から信号線34を通して供給される信号電圧Vsigをサンプリングすることによって駆動トランジスタ22のゲートノード(ゲート電極)に書き込む。発光制御トランジスタ24は、電源電圧Vccの電源ノードと駆動トランジスタ22のソースノード(ソース電極)との間に接続され、発光制御信号DSによる駆動の下に、有機EL素子21の発光/非発光を制御する。スイッチングトランジスタ25は、駆動トランジスタ22のドレインノード(ドレイン電極)と電流排出先ノード(例えば、共通電源線35)との間に接続され、駆動信号AZによる駆動の下に、有機EL素子21の非発光期間に有機EL素子21が発光しないように制御する。
保持容量26は、駆動トランジスタ22のゲートノードとソースノードとの間に接続されており、サンプリングトランジスタ23によるサンプリングによって書き込まれた信号電圧Vsigを保持する。駆動トランジスタ22は、保持容量26の保持電圧に応じた駆動電流を有機EL素子21に流すことによって有機EL素子21を駆動する。補助容量27は、駆動トランジスタ22のソースノードと、固定電位のノード(例えば、電源電圧Vccの電源ノード)との間に接続されている。この補助容量27は、信号電圧Vsigを書き込んだときに駆動トランジスタ22のソース電圧が変動するのを抑制するとともに、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsを駆動トランジスタ22の閾値電圧Vthにする作用を為す。
[比較例に係る駆動方法]
ここで、上記の構成のアクティブマトリクス型有機EL表示装置10の駆動方法に関して、先ず、本開示の技術(即ち、実施形態に係る駆動方法)よりも前の技術について、比較例に係る駆動方法として、図3のタイミング波形図を用いて説明する。
ここで、上記の構成のアクティブマトリクス型有機EL表示装置10の駆動方法に関して、先ず、本開示の技術(即ち、実施形態に係る駆動方法)よりも前の技術について、比較例に係る駆動方法として、図3のタイミング波形図を用いて説明する。
図3のタイミング波形図には、発光制御信号DS、書込み走査信号WS、駆動信号AZ、信号線34の電位Vofs/Vsig、及び、駆動トランジスタ22のソース電圧Vs、ゲート電圧Vgのそれぞれの変化の様子を示している。
尚、サンプリングトランジスタ23、発光制御トランジスタ24、及び、スイッチングトランジスタ25がPチャネル型のトランジスタであるため、書込み走査信号WS、発光制御信号DS、及び、駆動信号AZの低電圧の状態がアクティブ状態となり、高電圧の状態が非アクティブ状態となる。そして、サンプリングトランジスタ23、発光制御トランジスタ24、及び、スイッチングトランジスタ25は、書込み走査信号WS、発光制御信号DS、及び、駆動信号AZのアクティブ状態で導通状態となり、非アクティブ状態で非導通状態となる。
時刻t1で、書込み走査信号WSが高電圧から低電圧に遷移することで、サンプリングトランジスタ23が導通状態になる。このとき、信号出力部70から信号線34に対して、基準電圧Vofsが出力されている状態にある。従って、基準電圧Vofsがサンプリングトランジスタ23によるサンプリングによって駆動トランジスタ22のゲートノードに書き込まれるため、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgが基準電圧Vofsになる。
また、時刻t1では、発光制御信号DSが低電圧の状態にあり、発光制御トランジスタ24が導通状態にある。従って、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsは電源電圧Vccになっている。このとき、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsは、Vgs=Vofs−Vccとなる。
ここで、閾値補正動作(閾値補正処理)を行うには、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsを、当該駆動トランジスタ22の閾値電圧Vthよりも大きくしておく必要がある。そのため、|Vgs|=|Vofs−Vcc|>|Vth|となるように各電圧値が設定されることになる。
このように、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgを基準電圧Vofsに設定し、かつ、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsを電源電圧Vccに設定する初期化動作が、次の閾値補正動作を行う前の準備(閾値補正準備)の動作である。従って、基準電圧Vofs及び電源電圧Vccが、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vg及びソース電圧Vsの各初期化電圧ということになる。
次に、時刻t2で、発光制御信号DSが低電圧から高電圧に遷移し、発光制御トランジスタ24が非導通状態になると、駆動トランジスタ22のソースノードがフローティング状態となり、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgが基準電圧Vofsに保たれた状態で閾値補正動作が開始される。すなわち、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgから閾値電圧Vthを減じた電圧(Vg−Vth)に向けて、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsが下降(低下)を開始する。
比較例に係る駆動方法にあっては、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgの初期化電圧Vofsを基準とし、当該初期化電圧Vofsから駆動トランジスタ22の閾値電圧Vthを減じた電圧(Vg−Vth)に向けて駆動トランジスタ22のソース電圧Vsを変化させる動作が閾値補正動作となる。この閾値補正動作が進むと、やがて、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsが、駆動トランジスタ22の閾値電圧Vthに収束する。この閾値電圧Vthに相当する電圧は保持容量26に保持される。
そして、時刻t3で、書込み走査信号WSが低電圧から高電圧に遷移し、サンプリングトランジスタ23が非導通状態になると、閾値補正期間が終了する。その後、時刻t4で、信号出力部70から信号線34に映像信号の信号電圧Vsigが出力され、信号線34の電位が基準電圧Vofsから信号電圧Vsigに切り替わる。
次に、時刻t5で、書込み走査信号WSが高電圧から低電圧に遷移することで、サンプリングトランジスタ23が導通状態になり、信号電圧Vsigをサンプリングして画素20内に書き込む。このサンプリングトランジスタ23による信号電圧Vsigの書込み動作により、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgが信号電圧Vsigになる。
この映像信号の信号電圧Vsigの書込みの際に、駆動トランジスタ22のソースノードと電源電圧Vccの電源ノードとの間に接続されている補助容量27は、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsが変動するのを抑える作用を為す。そして、映像信号の信号電圧Vsigによる駆動トランジスタ22の駆動の際に、当該駆動トランジスタ22の閾値電圧Vthが保持容量25に保持された閾値電圧Vthに相当する電圧と相殺される。
このとき、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsが、信号電圧Vsigに応じて開く(大きくなる)が、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsは依然としてフローティング状態にある。そのため、保持容量26の充電電荷は、駆動トランジスタ22の特性に応じて放電される。そして、このとき駆動トランジスタ22に流れる電流によって有機EL素子21の等価容量Celの充電が開始される。
有機EL素子21の等価容量Celが充電されることにより、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsが時間が経過するにつれて徐々に下降していく。このとき既に、駆動トランジスタ22の閾値電圧Vthの画素毎のばらつきがキャンセルされており、駆動トランジスタ22のドレイン−ソース間電流Idsは当該駆動トランジスタ22の移動度uに依存したものとなる。尚、駆動トランジスタ22の移動度uは、当該駆動トランジスタ22のチャネルを構成する半導体薄膜の移動度である。
ここで、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsの下降分は、保持容量26の充電電荷を放電するように作用する。換言すれば、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsの下降分(変化量)は、保持容量26に対して負帰還がかけられたことになる。従って、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsの下降分は負帰還の帰還量となる。
このように、駆動トランジスタ22に流れるドレイン−ソース間電流Idsに応じた帰還量で保持容量26に対して負帰還をかけることにより、駆動トランジスタ22のドレイン−ソース間電流Idsの移動度uに対する依存性を打ち消すことができる。この打ち消す動作(打ち消す処理)が、駆動トランジスタ22の移動度uの画素毎のばらつきを補正する移動度補正動作(移動度補正処理)である。
より具体的には、駆動トランジスタ22のゲート電極に書き込まれる映像信号の信号振幅Vin(=Vsig−Vofs)が大きい程ドレイン−ソース間電流Idsが大きくなるため、負帰還の帰還量の絶対値も大きくなる。従って、映像信号の信号振幅Vin、即ち、発光輝度レベルに応じた移動度補正処理が行われる。また、映像信号の信号振幅Vinを一定とした場合、駆動トランジスタ22の移動度uが大きいほど負帰還の帰還量の絶対値も大きくなるため、画素毎の移動度uのばらつきを取り除くことができる。
時刻t6で、書込み走査信号WSが低電圧から高電圧に遷移し、サンプリングトランジスタ23が非導通状態になることで、信号書込み&移動度補正期間が終了する。移動度補正を行った後、時刻t7で、発光制御信号DSが高電圧から低電圧に遷移することで、発光制御トランジスタ24が導通状態になる。これにより、電源電圧Vccの電源ノードから発光制御トランジスタ24を通して駆動トランジスタ22に電流が供給される。
このとき、サンプリングトランジスタ23が非導通状態にあることで、駆動トランジスタ22のゲートノードは信号線34から電気的に切り離されてフローティング状態にある。ここで、駆動トランジスタ22のゲートノードがフローティング状態にあるときは、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間に保持容量26が接続されていることにより、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsの変動に連動してゲート電圧Vgも変動する。
すなわち、駆動トランジスタ22のソース電圧Vs及びゲート電圧Vgは、保持容量26に保持されているゲート−ソース間電圧Vgsを保持したまま上昇する。そして、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsは、トランジスタの飽和電流に応じた有機EL素子21の発光電圧Voledまで上昇する。
このように、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgがソース電圧Vsの変動に連動して変動する動作がブートストラップ動作である。換言すれば、ブートストラップ動作は、保持容量26に保持されたゲート−ソース間電圧Vgs、即ち、保持容量26の両端間電圧を保持したまま、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vg及びソース電圧Vsが変動する動作である。
そして、駆動トランジスタ22のドレイン−ソース間電流Idsが有機EL素子21に流れ始めることにより、当該電流Idsに応じて有機EL素子21のアノード電圧Vanoが上昇する。やがて、有機EL素子21のアノード電圧Vanoが有機EL素子21の閾値電圧Vthelを超えると、有機EL素子21に駆動電流が流れ始めるため、有機EL素子21が発光を開始する。
一方、第2駆動走査部60は、時刻t1よりも前の時刻t0から、時刻t7よりも後の時刻t8までの期間で駆動信号AZをアクティブ状態(低電位の状態)とする。時刻t0−時刻t8の期間は、有機EL素子21の非発光期間である。この非発光期間に駆動信号AZがアクティブ状態となることで、これに応答してスイッチングトランジスタ25が導通状態となる。
スイッチングトランジスタ25が導通状態になることで、当該スイッチングトランジスタ25を介して、駆動トランジスタ22のドレインノード(有機EL素子21のアノード電極)と電流排出先ノードである共通電源線35との間が電気的に短絡される。ここで、スイッチングトランジスタ27のオン抵抗は、有機EL素子21に比べて非常に小さい。従って、有機EL素子21の非発光期間において、駆動トランジスタ22に流れる電流を共通電源線35に強制的に流し込み、有機EL素子21には流れ込まないようにすることができる。因みに、閾値補正及び信号書込みが行われる1Hでは駆動信号AZがアクティブ状態となるが、以降の発光期間中では駆動信号AZが非アクティブ状態となる。
ここで、スイッチングトランジスタ25を持たない画素構成における、閾値補正準備期間から閾値補正期間(時刻t1〜時刻t3)にかけての動作点に着目する。先述した動作説明から明らかなように、閾値補正動作を行うには、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsを、当該駆動トランジスタ22の閾値電圧Vthよりも大きくしておく必要がある。
ゲート−ソース間電圧Vgsが閾値電圧Vthよりも大きいと、駆動トランジスタ22に電流が流れる。すると、閾値補正準備期間から閾値補正期間の一部にかけて、一時的に有機EL素子21のアノード電圧Vanoが当該有機EL素子21の閾値電圧Vthelを超える。これにより、駆動トランジスタ22から有機EL素子21に電流が流れ込むことになるため、非発光期間であるにも拘わらず、信号電圧Vsigの階調に依らず毎フレーム、一定輝度で有機EL素子21が発光する。その結果、表示パネル80のコントラストの低下を招くことになる。
これに対して、スイッチングトランジスタ25を持つ画素構成では、上述したスイッチングトランジスタ25の作用により、有機EL素子21の非発光期間において、駆動トランジスタ22に流れる電流が有機EL素子21に流れ込まないようにすることができる。これにより、非発光期間において、有機EL素子21が発光するのを抑制することができるため、スイッチングトランジスタ25を持たない画素構成に比べて表示パネル80の高コントラスト化を図ることができる。
以上説明した一連の回路動作において、閾値補正準備、閾値補正、信号電圧Vsigの書込み(信号書込み)、及び、移動度補正の各動作は、例えば1水平期間(1H)において実行される。
[比較例の問題点について]
上述した比較例に係る駆動方法にあっては、閾値補正動作は、有機EL素子21を駆動する駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgを初期化電圧にした状態で行なわれる。換言すれば、閾値補正動作が完了するまで、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgは、初期化電圧である基準電圧Vofsでなければならない。そのため、駆動トランジスタ22のゲートノードに基準電圧Vofsを書き込むための時間(t1−t3)を長く設定する必要がある。
上述した比較例に係る駆動方法にあっては、閾値補正動作は、有機EL素子21を駆動する駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgを初期化電圧にした状態で行なわれる。換言すれば、閾値補正動作が完了するまで、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgは、初期化電圧である基準電圧Vofsでなければならない。そのため、駆動トランジスタ22のゲートノードに基準電圧Vofsを書き込むための時間(t1−t3)を長く設定する必要がある。
しかし、基準電圧Vofsの書込み時間が長いと、その後に行なわれる映像信号の信号電圧Vsigの書込み動作に悪影響が及ぶ場合がある。より具体的には、映像信号の書込みに際して、映像信号の立上げに十分な時間を確保できなくなるために、映像信号が所望のレベルに達する前に書込み動作が完了してしまうことになる。すなわち、所望のレベルに達する前の映像信号の信号レベルを書き込むことになるため、所望のレベルに対応した輝度が得られないことになる。
また、画素(画素回路)20をシリコンのような半導体上に形成する場合は、トランジスタの閾値電圧Vthがバックゲートの電圧によって変動する基板バイアス効果があり、当該基板バイアス効果に起因する不具合が生ずる場合もある。この基板バイアス効果に起因する不具合について、以下に具体的に説明する。
閾値補正動作において、駆動トランジスタ22のゲートノードを基準電圧Vofsに固定し、ソースノードをフローティングにした状態で放電動作を行わせることで、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsとバックゲート電圧Vbに差が生じる。具体的には、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsがバックゲート電圧Vb(=Vcc)よりも小さくなる。この時点の駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsは、基板バイアス効果によりΔVthだけエンハンスメント化する(Vgs=Vth+ΔVth)。
一方、発光時は、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsがバックゲート電圧Vbと等しくなるため(Vs=Vb)、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsは、基板バイアス効果によるエンハンスメント化のない本来の閾値電圧Vthとなる(Vgs=Vth)。従って、Vs=Vbとなる発光時と異なる動作点での閾値補正動作となるため、実際の発光時には閾値電圧Vthのばらつきが輝度差として発生してしまう。すなわち、画素20を半導体(半導体基板)上に形成する場合には、比較例に係る駆動方法による駆動の下に閾値補正動作を行なうと、補正時と発光時の実効Vthの差によって閾値電圧Vthのばらつきを十分に補正できないことになり、ユニフォーミティが悪化する。
[実施形態に係る駆動方法]
上述した比較例に係る駆動方法に対して、本開示の実施形態に係る駆動方法では、次のような駆動を行うことを特徴とする。先ず、駆動トランジスタ22のソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧である基準電圧Vofsを書き込む。しかる後、サンプリングトランジスタ23による信号電圧Vsigの書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタ22のゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする。
上述した比較例に係る駆動方法に対して、本開示の実施形態に係る駆動方法では、次のような駆動を行うことを特徴とする。先ず、駆動トランジスタ22のソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧である基準電圧Vofsを書き込む。しかる後、サンプリングトランジスタ23による信号電圧Vsigの書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタ22のゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする。
以下に、本開示の実施形態に係る駆動方法について、図4のタイミング波形図を用いてより具体的に説明する。図4のタイミング波形図には、発光制御信号DS、書込み走査信号WS、駆動信号AZ、信号線34の電位Vofs/Vsig、及び、駆動トランジスタ22のソース電圧Vs、ゲート電圧Vgのそれぞれの変化の様子を示している。
尚、図4において、閾値電圧Vthが相対的に大きい、エンハンスメント化した駆動トランジスタ22のソース電圧Vs及びゲート電圧Vgについては破線で示している。また、閾値電圧Vthが相対的に小さい、デプレッション化した駆動トランジスタ22のソース電圧Vs及びゲート電圧Vgについては二点鎖線で示している。
発光制御信号DSがアクティブ状態(低電圧の状態)にあり、書込み走査信号WSが非アクティブ状態(高電圧の状態)にある時刻t10で、駆動信号AZがアクティブ状態となる。すなわち、駆動信号AZは、サンプリングトランジスタ23による初期化電圧(即ち、基準電圧Vofs)のサンプリングタイミング(時刻t11)よりも前にアクティブ状態となる。そして、駆動信号AZがアクティブ状態になることで、スイッチングトランジスタ25が導通状態になる。これにより、以降、駆動トランジスタ22に流れる電流は、スイッチングトランジスタ25を通して電流排出先ノードである共通電源線35に流れ込むことになる。
次に、時刻t11で、書込み走査信号WSがアクティブ状態となり、これに応答してサンプリングトランジスタ23が導通状態になる。このとき、発光制御トランジスタ24が導通状態にあることで、駆動トランジスタ22のソースノードには電源電圧Vccが印加された状態にある。すなわち、駆動トランジスタ22のソースノードは非フローティング状態にある。この状態において、サンプリングトランジスタ23によるサンプリングによって、基準電圧Vofsが駆動トランジスタ22のゲートノードに書き込まれる。先述したように、基準電圧Vofsは、信号電圧Vsigと異なるタイミングで信号出力部70から信号線34に供給される。
そして、時刻t12で、書込み走査信号WSが非アクティブ状態となることで、基準電圧Vofsの書込みが終了する。すなわち、発光制御信号DSがアクティブ状態になるタイミング(時刻t13)よりも前に、サンプリングトランジスタ23による基準電圧Vofsの書込み(サンプリング)が完了する。尚、基準電圧Vofsを書き込むことによって駆動トランジスタ22に電流が流れるが、上述したように、スイッチングトランジスタ25が導通状態にあることで、駆動トランジスタ22に流れる電流は、スイッチングトランジスタ25を通して電流排出先ノードである共通電源線35に流れ込む。従って、有機EL素子21が発光することがないため、表示パネル80のコントラストが低下することもない。
また、時刻t12で、書込み走査信号WSが非アクティブ状態となり、サンプリングトランジスタ23が非導通状態になることで、駆動トランジスタ22のゲートノードがフローティング状態になる。次いで、時刻t13で、発光制御信号DSが非アクティブ状態になり、発光制御トランジスタ24が非導通状態になることで、駆動トランジスタ22のソースノードがフローティング状態になる。すなわち、駆動トランジスタ22のゲートノードに基準電圧Vofsを書き込んだ後、駆動トランジスタ22のゲートノード、次いでソースノードの順にフローティング状態になる。
そして、駆動トランジスタ22のゲートノード及びソースノードが共にフローティング状態になることで自己放電動作が行われる。自己放電動作での各ノードの電位の放電は、駆動トランジスタ22→スイッチングトランジスタ25→共通電源線35の経路を通して行なわれる。そして、自己放電動作によって駆動トランジスタ22のソース電圧Vs及びゲート電圧Vgが共に徐々に低下していく。自己放電動作では、基本的に、駆動トランジスタ22のソース電圧Vs及びゲート電圧Vgは、ゲート−ソース間電圧Vgsを維持しつつ低下していく。このとき、図4のタイミング波形図に示すように、閾値電圧Vthが相対的に大きい(即ち、エンハンスメント化している)駆動トランジスタ22の場合と、閾値電圧Vthが相対的に小さい(即ち、デプレッション化している)駆動トランジスタ22の場合とで放電動作が異なる。
そして、自己放電動作により、サンプリングトランジスタ23による信号電圧Vsigの書込みが行われる前に、駆動トランジスタ22の閾値電圧Vthや移動度uに応じてソース電圧Vs及びゲート電圧Vgの到達電位に差が生じる。具体的には、図4に示すように、閾値電圧Vthが相対的に大きい駆動トランジスタ22のソース電圧Vs及びゲート電圧Vg(破線で示す)と、閾値電圧Vthが相対的に小さい駆動トランジスタ22のソース電圧Vs及びゲート電圧Vg(二点鎖線で示す)の到達電位に差が生じる。
駆動トランジスタ22のゲートノード及びソースノードを共にフローティング状態にした自己放電動作は、サンプリングトランジスタ23による信号電圧Vsigの書込みが行われるまで実行される。そして、時刻t15で、書込み走査信号WSがアクティブ状態となり、これに応答してサンプリングトランジスタ23が導通状態になる。これにより、駆動トランジスタ22のソースノードをフローティング状態にしたまま、サンプリングトランジスタ23によるサンプリングによって信号電圧Vsigの書込みが行われる。
図5Aに、信号電圧Vsigを書き込むときの画素(画素回路)20の等価回路を示す。図5Aには、図面の簡略化のために、発光制御トランジスタ24については、スイッチのシンボルを用いて図示している。また、図5Bに、信号電圧Vsigの書込み前後における駆動トランジスタ22のソース電圧Vs及びゲート電圧Vgの変化の様子を示している。
図5Bでは、閾値電圧Vthが相対的に大きい(即ち、エンハンスメント化している)駆動トランジスタ22を駆動トランジスタ221とし、閾値電圧Vthが相対的に小さい(即ち、デプレッション化している)駆動トランジスタ22を駆動トランジスタ222としている。そして、エンハンスメント化している駆動トランジスタ221のソース電圧Vs、ゲート電圧VgをVs1,Vg1と表わし、ゲート−ソース間電圧VgsをVgs1’と表わしている。また、信号電圧Vsigの書込み前後のゲート電圧VgをVg1’,Vg1”と表わし、ソース電圧VsをVs1’,Vs1”と表わしている。同様に、デプレッション化している駆動トランジスタ222のソース電圧Vs、ゲート電圧VgをVs2,Vg2と表わし、ゲート−ソース間電圧VgsをVgs2’と表わしている。また、信号電圧Vsigの書込み前後のゲート電圧VgをVg2’,Vg2”と表わし、ソース電圧VsをVs2’,Vs2”と表わしている。
自己放電動作後、駆動トランジスタ22のソースノードをフローティング状態にしたまま、信号電圧Vsigの書込みを行うことで、信号電圧Vsigの書込み前後の駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgの変化分ΔVgは、Vsig−Vg(Vg1’,Vg2’)となる。ここで、エンハンスメント化している駆動トランジスタ221の変化分ΔVgをΔVg1とし、デプレッション化している駆動トランジスタ222の変化分ΔVgをΔVg2とすると、ΔVg2>ΔVg1となる。そして、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgの変化時の保持容量26及び補助容量27による容量カップリングによって、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsが決定され、Vs1”,Vs2”となる。
ここで、保持容量26の容量値をCsとし、補助容量27の容量値をCsubとすると、映像信号の信号電圧Vsigの書込み後の駆動トランジスタ22のソース電圧Vs”(Vs1”,Vs2”)は、次式(1)で与えられる。
Vs” =Vs’+{Cs/(Cs+Csub)}ΔVg
=Vs’+{Cs/(Cs+Csub)}(Vsig−Vg’) ・・・(1)
Vs” =Vs’+{Cs/(Cs+Csub)}ΔVg
=Vs’+{Cs/(Cs+Csub)}(Vsig−Vg’) ・・・(1)
また、映像信号の信号電圧Vsigの書込み後の駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgs”は、次式(2)で与えられる。
Vgs”=Vs”−Vg”=Vs”−Vsig
=Vs’−{(CsubVsig+CsVg’)/(Cs+Csub)}
=Vgs’−{Csub(Vsig−Vg’)/(Cs+Csub)}
=Vgs’−{Csub/(Cs+Csub)}ΔVg ・・・(2)
Vgs”=Vs”−Vg”=Vs”−Vsig
=Vs’−{(CsubVsig+CsVg’)/(Cs+Csub)}
=Vgs’−{Csub(Vsig−Vg’)/(Cs+Csub)}
=Vgs’−{Csub/(Cs+Csub)}ΔVg ・・・(2)
ここで、信号電圧Vsigの書込み前のエンハンスメント化している駆動トランジスタ221のゲート−ソース間電圧Vgs’と、デプレッション化している駆動トランジスタ222のゲート−ソース間電圧Vgs’とが同じ(Vgs1’=Vgs2’)と仮定する。すると、デプレッション化している画素では、エンハンスメント化している画素と比較して、信号電圧Vsigの書込み前後の駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgの変化分ΔVgが大となる。従って、信号電圧Vsigの書込み前後の駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgs”は狭まることになる。
時刻t16で、信号電圧Vsigの書込み動作が完了する。その後、時刻t17で、発光制御信号DSがアクティブ状態になり、これに応答して発光制御トランジスタ24が導通状態になる。これにより、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsは、電源電圧Vccに固定された状態(非フローティング状態)となる。このとき、駆動トランジスタ22のゲート電圧Vgは、ブートストラップ動作によって上昇する。信号電圧Vsigの書込み後のゲート−ソース間電圧Vgs”は、│Vgs1”│>│Vgs2”│となる。
そして、信号電圧Vsigの書込み後のトランジスタ特性(閾値電圧Vthや移動度u)のばらつきによって生じる駆動トランジスタ22のゲートソース−間電圧Vgs”の差は保持され、これらの補正動作が実現される。その結果、画素20の各々において、駆動トランジスタ22の特性(閾値電圧Vthや移動度u)のばらつきを補正した状態で、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsに基づく一定の駆動電流(発光電流)Idsが有機EL素子21に流れることになる。
[実施形態の作用、効果]
以上説明したように、本実施形態では、駆動トランジスタ22のソースノードが非フローティング状態にあるときに、ゲートノードに補正動作のための基準電圧Vofsを書き込む。その後、サンプリングトランジスタ23による信号電圧Vsigの書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタ22のゲートノード及びソースノードをフローティング状態にし、自己放電動作を行わせることを特徴としている。
以上説明したように、本実施形態では、駆動トランジスタ22のソースノードが非フローティング状態にあるときに、ゲートノードに補正動作のための基準電圧Vofsを書き込む。その後、サンプリングトランジスタ23による信号電圧Vsigの書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタ22のゲートノード及びソースノードをフローティング状態にし、自己放電動作を行わせることを特徴としている。
自己放電動作時の各ノードの電位の挙動は、エンハンスメント化している駆動トランジスタ221の場合と、デプレッション化している駆動トランジスタ222の場合とで異なる。そして、信号電圧Vsigの書込みが行われる前に、駆動トランジスタ22の特性(閾値電圧Vthや移動度u)に応じてソース電圧Vs及びゲート電圧Vgの到達電位に差が生じる。自己放電動作後、駆動トランジスタ22のソースノードをフローティング状態にしたまま、信号電圧Vsigの書込みを行うことで、保持容量26及び補助容量27による容量カップリングによって、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsが決定される。
以上の動作により、画素20の各々において、駆動トランジスタ22の特性(閾値電圧Vthや移動度u)のばらつきを補正した状態で、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsに基づく一定の発光電流Idsが得られる。すなわち、駆動トランジスタ22のゲートノード及びソースノードをフローティング状態にした自己放電動作を行うことにより、駆動トランジスタ22の特性のばらつきを補正することができる。従って、駆動トランジスタ22の閾値電圧Vthや移動度uのばらつきによるユニフォーミティの悪化を抑えることができるため、均一な画像表示を実現できる。また、スイッチングトランジスタ25による作用により、非発光期間における有機EL素子21の発光を抑制することができるため、表示パネル80の高コントラスト化を図ることができる。
また、自己放電動作を利用した駆動トランジスタ22の特性の補正動作であることで、補正動作のための初期化電圧である基準電圧Vofsの書込み時間(t11−t12)を、自己放電動作を利用しない場合よりも短縮することができる。これにより、基準電圧Vofsの書込み終了タイミング(時刻t12)から映像信号の信号電圧Vsigの書込みタイミング(時刻t15)までの期間を長く設定できるため、信号電圧Vsigの立上げに十分な時間を確保できる。従って、映像信号が所望のレベルに達した後、信号電圧Vsigの書込みを行うことができるため、映像信号の所望のレベルに対応した輝度を得ることができる。
また、自己放電動作を利用しない場合の補正駆動と比較し、駆動トランジスタ22のソース電圧Vsを落とし切らない動作点で補正をかけているので、駆動トランジスタ22のバックゲート電圧Vbとソース電圧Vsとの電位差があまり開かず、基板バイアス効果の影響が小さい。そして、自己放電動作後、駆動トランジスタ22のソースノードをフローティング状態にしたまま、信号電圧Vsigの書込みを行うことで、信号書込み前と発光時の実効Vthに差が生じない。従って、画素20を半導体(半導体基板)上に形成する場合であっても、基板バイアス効果の低減を排除しつつ、駆動トランジスタ22の特性(閾値電圧Vthや移動度u)の補正動作を行うことができる。換言すれば、基板バイアス効果の影響によるユニフォーミティの悪化を防止することができる。
<変形例>
本開示の技術は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、改変が可能である。例えば、上記の実施形態では、画素20を構成するトランジスタをシリコンのような半導体上に形成して成る表示装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、画素20を構成するトランジスタをガラス基板のような絶縁体上に形成して成る表示装置に対しても、本開示の技術を適用することができる。
本開示の技術は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形、改変が可能である。例えば、上記の実施形態では、画素20を構成するトランジスタをシリコンのような半導体上に形成して成る表示装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、画素20を構成するトランジスタをガラス基板のような絶縁体上に形成して成る表示装置に対しても、本開示の技術を適用することができる。
<電子機器>
以上説明した本開示の表示装置は、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器において、その表示部(表示装置)として用いることが可能である。
以上説明した本開示の表示装置は、電子機器に入力された映像信号、若しくは、電子機器内で生成した映像信号を、画像若しくは映像として表示するあらゆる分野の電子機器において、その表示部(表示装置)として用いることが可能である。
上述した実施形態の説明から明らかなように、本開示の表示装置は、特性補正動作のための初期化電圧の書込みを短時間で行なえることで、映像信号の立上げに十分な時間を確保できるため、映像信号の所望のレベルに対応した輝度を得ることができる。従って、あらゆる分野の電子機器において、その表示部として本開示の表示装置を用いることで、鮮明な表示画像を得ることができることになる。
本開示の表示装置を表示部に用いる電子機器としては、テレビジョンシステムの他、例えば、ヘッドマウントディスプレイ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ゲーム機器、ノート型パーソナルコンピュータなどを例示することができる。また、本開示の表示装置は、電子書籍機器や電子腕時計等の携帯情報機器や、携帯電話機やPDA等の携帯通信機器などの電子機器において、その表示部として用いることもできる。
尚、本開示は以下のような構成をとることもできる。
[1]発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部と、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする駆動部と、
を備える表示装置。
[2]駆動部は、駆動トランジスタのゲートノードをフローティング状態にした後ソースノードをフローティング状態にする、
上記[1]に記載の表示装置。
[3]駆動部は、駆動トランジスタのソースノードをフローティング状態にしたままサンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みを行う、
上記[1]又は上記[2]に記載の表示装置。
[4]初期化電圧は、信号電圧と異なるタイミングで信号線に供給され、信号線からサンプリングトランジスタによるサンプリングによって駆動トランジスタのゲートノードに書き込まれる、
上記[1]から上記[3]のいずれかに記載の表示装置。
[5]画素回路は、半導体上に形成されている、
上記[1]から上記[4]のいずれかに記載の表示装置。
[6]駆動トランジスタは、Pチャネル型のトランジスタから成る、
上記[5]に記載の表示装置。
[7]サンプリングトランジスタは、Pチャネル型のトランジスタから成る、
上記[5]又は上記[6]に記載の表示装置。
[8]画素回路は、発光部の発光/非発光を制御する発光制御トランジスタを有する、
上記[5]から上記[7]のいずれかに記載の表示装置。
[9]発光制御トランジスタは、Pチャネル型のトランジスタから成る、
上記[8]に記載の表示装置。
[10]保持容量は、駆動トランジスタのゲートノードとソースノードとの間に接続されており、
画素回路は、駆動トランジスタのソースノードと固定電位のノードとの間に接続された補助容量を有する、
上記[5]から上記[9]のいずれかに記載の表示装置。
[11]画素回路は、駆動トランジスタのドレインノードと電流排出先ノードとの間に接続されたスイッチングトランジスタを有し、
駆動部は、発光部の非発光期間にスイッチングトランジスタを導通状態にする、
上記[5]から上記[10]のいずれかに記載の表示装置。
[12]スイッチングトランジスタは、Pチャネル型のトランジスタから成る、
上記[11]に記載の表示装置。
[13]駆動部は、スイッチングトランジスタを駆動する信号を、サンプリングトランジスタによる初期化電圧のサンプリングタイミングよりも前にアクティブ状態にし、発光制御トランジスタを駆動する信号をアクティブ状態にした後に非アクティブ状態にする、
上記[11]又は上記[12]に記載の表示装置。
[14]駆動部は、発光制御トランジスタを駆動する信号を非アクティブ状態にする前に、サンプリングトランジスタによる初期化電圧のサンプリングを完了する、
上記[13]に記載の表示装置。
[15]発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部を有する表示装置の駆動に当たって、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする、
表示装置の駆動方法。
[16]発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部と、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする駆動部と、
を備える表示装置を有する電子機器。
[1]発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部と、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする駆動部と、
を備える表示装置。
[2]駆動部は、駆動トランジスタのゲートノードをフローティング状態にした後ソースノードをフローティング状態にする、
上記[1]に記載の表示装置。
[3]駆動部は、駆動トランジスタのソースノードをフローティング状態にしたままサンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みを行う、
上記[1]又は上記[2]に記載の表示装置。
[4]初期化電圧は、信号電圧と異なるタイミングで信号線に供給され、信号線からサンプリングトランジスタによるサンプリングによって駆動トランジスタのゲートノードに書き込まれる、
上記[1]から上記[3]のいずれかに記載の表示装置。
[5]画素回路は、半導体上に形成されている、
上記[1]から上記[4]のいずれかに記載の表示装置。
[6]駆動トランジスタは、Pチャネル型のトランジスタから成る、
上記[5]に記載の表示装置。
[7]サンプリングトランジスタは、Pチャネル型のトランジスタから成る、
上記[5]又は上記[6]に記載の表示装置。
[8]画素回路は、発光部の発光/非発光を制御する発光制御トランジスタを有する、
上記[5]から上記[7]のいずれかに記載の表示装置。
[9]発光制御トランジスタは、Pチャネル型のトランジスタから成る、
上記[8]に記載の表示装置。
[10]保持容量は、駆動トランジスタのゲートノードとソースノードとの間に接続されており、
画素回路は、駆動トランジスタのソースノードと固定電位のノードとの間に接続された補助容量を有する、
上記[5]から上記[9]のいずれかに記載の表示装置。
[11]画素回路は、駆動トランジスタのドレインノードと電流排出先ノードとの間に接続されたスイッチングトランジスタを有し、
駆動部は、発光部の非発光期間にスイッチングトランジスタを導通状態にする、
上記[5]から上記[10]のいずれかに記載の表示装置。
[12]スイッチングトランジスタは、Pチャネル型のトランジスタから成る、
上記[11]に記載の表示装置。
[13]駆動部は、スイッチングトランジスタを駆動する信号を、サンプリングトランジスタによる初期化電圧のサンプリングタイミングよりも前にアクティブ状態にし、発光制御トランジスタを駆動する信号をアクティブ状態にした後に非アクティブ状態にする、
上記[11]又は上記[12]に記載の表示装置。
[14]駆動部は、発光制御トランジスタを駆動する信号を非アクティブ状態にする前に、サンプリングトランジスタによる初期化電圧のサンプリングを完了する、
上記[13]に記載の表示装置。
[15]発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部を有する表示装置の駆動に当たって、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする、
表示装置の駆動方法。
[16]発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部と、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする駆動部と、
を備える表示装置を有する電子機器。
10・・・有機EL表示装置、20・・・画素(画素回路)、21・・・有機EL素子、22・・・駆動トランジスタ、23・・・サンプリングトランジスタ、24・・・発光制御トランジスタ、25・・・スイッチングトランジスタ、26・・・保持容量、27・・・補助容量、30・・・画素アレイ部、31(311〜31m)・・・走査線、32(321〜32m)・・・第1駆動線、33(331〜33m)・・・第2駆動線、34(341〜34n)・・・信号線、35・・・共通電源線、40・・・書込み走査部、50・・・第1駆動走査部、60・・・第2駆動走査部、70・・・信号出力部、80・・・表示パネル
Claims (16)
- 発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部と、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする駆動部と、
を備える表示装置。 - 駆動部は、駆動トランジスタのゲートノードをフローティング状態にした後ソースノードをフローティング状態にする、
請求項1に記載の表示装置。 - 駆動部は、駆動トランジスタのソースノードをフローティング状態にしたままサンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みを行う、
請求項1に記載の表示装置。 - 初期化電圧は、信号電圧と異なるタイミングで信号線に供給され、信号線からサンプリングトランジスタによるサンプリングによって駆動トランジスタのゲートノードに書き込まれる、
請求項1に記載の表示装置。 - 画素回路は、半導体上に形成されている、
請求項1に記載の表示装置。 - 駆動トランジスタは、Pチャネル型のトランジスタから成る、
請求項5に記載の表示装置。 - サンプリングトランジスタは、Pチャネル型のトランジスタから成る、
請求項5に記載の表示装置。 - 画素回路は、発光部の発光/非発光を制御する発光制御トランジスタを有する、
請求項5に記載の表示装置。 - 発光制御トランジスタは、Pチャネル型のトランジスタから成る、
請求項8に記載の表示装置。 - 保持容量は、駆動トランジスタのゲートノードとソースノードとの間に接続されており、
画素回路は、駆動トランジスタのソースノードと固定電位のノードとの間に接続された補助容量を有する、
請求項5に記載の表示装置。 - 画素回路は、駆動トランジスタのドレインノードと電流排出先ノードとの間に接続されたスイッチングトランジスタを有し、
駆動部は、発光部の非発光期間にスイッチングトランジスタを導通状態にする、
請求項5に記載の表示装置。 - スイッチングトランジスタは、Pチャネル型のトランジスタから成る、
請求項11に記載の表示装置。 - 駆動部は、スイッチングトランジスタを駆動する信号を、サンプリングトランジスタによる初期化電圧のサンプリングタイミングよりも前にアクティブ状態にし、発光制御トランジスタを駆動する信号をアクティブ状態にした後に非アクティブ状態にする、
請求項11に記載の表示装置。 - 駆動部は、発光制御トランジスタを駆動する信号を非アクティブ状態にする前に、サンプリングトランジスタによる初期化電圧のサンプリングを完了する、
請求項13に記載の表示装置。 - 発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部を有する表示装置の駆動に当たって、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする、
表示装置の駆動方法。 - 発光部を駆動する駆動トランジスタ、信号電圧をサンプリングするサンプリングトランジスタ、及び、サンプリングトランジスタによるサンプリングによって書き込まれた信号電圧を保持する保持容量を有する画素回路が配置されて成る画素アレイ部と、
駆動トランジスタのソースノードが非フローティング状態にあるときにゲートノードに初期化電圧を書き込み、しかる後、サンプリングトランジスタによる信号電圧の書込みが行われるまでの間、駆動トランジスタのゲートノード及びソースノードをフローティング状態にする駆動部と、
を備える表示装置を有する電子機器。
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