JP2015145886A - 表示装置および表示方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】突き抜け現象による発光輝度の低下を低減することができる表示装置および表示方法を提供する。【解決手段】ソース信号線SLとコンデンサCsの一端との間の導通および非導通を切り替える選択トランジスタT1と、ゲート端子に印加される補完用信号に応じてコンデンサCsに電荷を供給する電荷補完用トランジスタT2とを備えた表示画素Pと、電荷補完用トランジスタT2をオフ状態に設定した状態で、コンデンサCsに輝度信号Vsigに応じた電荷を蓄積させる書き込み処理と、書き込み処理の終了時にコンデンサCsから選択トランジスタT2のゲート端子側に流出する電荷の補完を行うために、書き込み処理の実行後、発光期間を含む電荷補完期間が終了するまで、流出する電荷の量に応じて予め設定された補完用信号Crを電荷補完用トランジスタT2のゲート端子に印加する電荷補完処理とを実行するTCON60と、を備える。【選択図】図2

Description

本開示は、表示装置および表示方法、特に、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を用いた表示装置および表示方法に関する。
電流駆動型の発光素子を用いた表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス素子(以下、有機EL素子と記す。)を用いた有機ELディスプレイが知られている。この有機ELディスプレイは、視野角特性が良好で、消費電力が少ないという利点を有する。
有機ELディスプレイは、複数のゲート信号線、複数のソース信号線、複数の表示画素、および、駆動回路等を備えている。複数の表示画素のそれぞれは、ゲート信号線とソース信号線との交差点に配置され、選択トランジスタ、容量素子(コンデンサ)、駆動トランジスタおよび有機EL素子等を備えている(例えば、特許文献1参照)。
図10は、特許文献1の表示画素を示す回路図である。表示画素P100は、選択トランジスタTSとコンデンサCsと駆動トランジスタTDと有機EL素子OEL1とを備えている。
選択トランジスタTSは、Pチャネル型MOSトランジスタであり、ゲート信号線GLに印加される走査信号Scanに応じて、ソース信号線SLとノードN1との間の導通および非導通を切り替える。コンデンサCsは、データ信号Vdataが書き込まれるコンデンサであり、一端がノードN1に接続されている。駆動トランジスタTDは、Pチャネル型MOSトランジスタであり、コンデンサCsに書き込まれた電圧信号の大きさに応じた駆動電流を有機EL素子OEL1に供給する。駆動トランジスタTDは、ゲート端子がノードN1に、ドレイン端子が有機EL素子OEL1のアノード電極にそれぞれ接続され、ソース端子にアノード電圧VTFTが入力されている。有機EL素子OEL1は、駆動トランジスタTDから供給される駆動電流に応じて発光する素子である。
特開2007−148400号公報
しかしながら、上述した表示画素P100では、コンデンサCsに充電された電荷が、選択トランジスタTSの寄生容量を通じ、ゲート信号線GL側に放電される突き抜け現象が発生する場合がある。この場合、コンデンサCsの電荷の量が低下するため、有機EL素子OEL1の発光輝度が低下するという問題がある。
本開示は、突き抜け現象による発光輝度の低下を低減することが可能な表示装置および表示方法を提供する。
本開示における表示装置は、駆動電流に応じて発光する発光素子と、ソース信号線に印加される輝度信号に応じた電荷を蓄積するコンデンサと、前記コンデンサに保持された電荷の大きさに応じた前記駆動電流を前記発光素子に供給する駆動トランジスタと、前記ソース信号線と前記コンデンサの一端との間の導通および非導通を切り替える選択トランジスタと、ゲート端子に印加される補完用信号の大きさに応じて前記コンデンサに電荷を供給する電荷補完用トランジスタとを備えた表示画素と、前記電荷補完用トランジスタをオフ状態に設定した状態で、前記コンデンサに前記輝度信号に応じた電荷を蓄積させる書き込み処理と、前記書き込み処理の終了時に前記コンデンサから前記選択トランジスタのゲート端子側に流出する電荷の補完を行うために、前記書き込み処理の実行後、前記発光素子の発光を行う発光期間を含む電荷補完期間が終了するまで、前記流出する電荷の量に応じて設定された前記補完用信号を前記電荷補完用トランジスタのゲート端子に印加する電荷補完処理とを実行する制御部と、を備える。
本開示における表示装置および表示方法は、突き抜け現象による発光輝度の低下を低減することができる。
実施の形態における有機ELディスプレイの外観の一例を示す外観図 実施の形態における有機ELディスプレイの構成の一例を示すブロック図 実施の形態における表示画素の構成の一例を示す回路図 実施の形態の表示画素に接続された各信号線の電圧波形の一例と、コンデンサの電圧の一例とを示す波形図 実施の形態の初期化期間における表示画素の状態の一例を示す図 実施の形態のVt補償期間における表示画素の状態の一例を示す図 実施の形態の書き込み期間における表示画素の状態の一例を示す図 実施の形態の突き抜け現象が発生したときの表示画素の状態の一例を示す図 実施の形態の発光期間の開始時における表示画素の状態の一例を示す図 実施の形態の発光期間における表示画素の状態の一例を示す図 特許文献1の表示画素を示す回路図
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(実施の形態)
以下、図1〜9を用いて、実施の形態を説明する。
[1.有機ELディスプレイの構成]
図1Aは、有機ELディスプレイの外観の一例を示す外観図である。図1Bは、有機ELディスプレイの構成の一例を示すブロック図である。
図1Aおよび図1Bに示す有機ELディスプレイ100は、有機ELパネル10、ソースドライバ20、PCB(Printed Circuit Board、プリント基板)30、ゲートドライバ40、PCB50、および、TCON(タイミングコントローラ)60を備えている。
[1−1.有機ELパネルの構成]
有機ELパネル10は、表示領域11と、ガラス基板12とを備えている。
表示領域11は、映像を表示するための領域である。表示領域11には、行毎に配置された複数のゲート信号線GLと、列毎に配置された複数のソース信号線SLと、複数の表示画素とが形成されている。
ガラス基板12は、表示領域11とPCB30およびPCB50とを繋ぐ配線(ゲート信号線GLおよびソース信号線SL)が形成されている。
[1−1−1.表示画素の構成]
複数の表示画素は、本実施の形態では、図1Bに示すように、複数の表示画素群Pで構成されている。
表示画素群Pは、本実施の形態では、図1Bに示すように、R(赤)G(緑)B(青)の3原色に対応した3つの表示画素PR、PG、PBで構成されている。
表示画素PR、PG、PBは、ゲート信号線GLki(k=1または2、i=1〜m、mは行数)とソース信号線SLhj(h=RまたはGまたはB、j=1〜n、nは列数)との交差点のそれぞれにマトリックス状に配置されている。詳細には、各列毎に色が異なり、赤色(R)の表示画素PRで構成される赤色画素列、緑色(G)の表示画素PGで構成される緑色画素列、青色(B)の表示画素PBで構成される青色画素列が、この順に3n列分繰り返し配置されている。
表示領域11には、表示画素PR、PG、PBの配置に応じて、赤(R)、緑(G)、青(B)のカラーフィルタが形成されている。つまり、表示画素PRが配置されている赤色画素列上に赤(R)のカラーフィルタが形成されている。表示画素PGが配置されている緑色画素列上に緑(G)のカラーフィルタが形成されている。表示画素PBが配置されている青色画素列上に、青(B)のカラーフィルタが形成されている。形成されたカラーフィルタの色に応じて、表示画素群Pの発光色が決まる。
なお、表示画素PR、PG、PBそれぞれの開口率は、異ならせてもよい。開口率を異ならせることにより、RGBそれぞれの表示画素PR、PG、PBを構成する有機EL素子に流れる電流密度を異ならせることができる。電流密度を異ならせることにより、表示画素PR、PG、PBを構成する有機EL素子の劣化速度を同一にすることができる。劣化速度を同一にすれば、有機ELディスプレイのホワイトバランスずれの発生を抑制あるいは低減することができる。
また、カラーフィルタは、RGBのカラーフィルタに限定されものではない。カラーフィルタは、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)のカラーフィルタであっても構わない。
カラーフィルタの形成は、例えば、マスク蒸着により行うが、これに限定されるものではない。例えば、青色発光の有機EL素子を形成し、青色光を、R、G、Bの各色に変換する色変換層(CCM:カラーチェンジミディアムズ)を設けても良い。
なお、有機ELディスプレイの光出射面には、円偏光板(円偏光フィルム)(図示せず)を配置することができる。偏光板と位相フィルムを一体したものは円偏光板(円偏光フィルム)と呼ばれる。
また、必要に応じて、RGBの3種類の表示画素PR、PG、PBを用いて構成された表示画素群PまたはCMYの3種類の表示画素を用いて構成された表示画素群Pに、白(W)の表示画素PW(図示せず)を追加しても構わない。つまり、表示領域11に、表示画素PR、表示画素PG、表示画素PB、表示画素PWの4つを形成しても構わない。R、G、B、Wの4種類の表示画素を構成した場合は、高輝度化が可能になる。また、表示画素群Pは、表示画素PR、表示画素PG、表示画素PB、表示画素PGの4つ表示画素で構成されていても構わないし、他の組み合わせであっても構わない。
図2は、本実施の形態の表示画素PRの構成の一例を示す回路図である。なお、表示画素PG、PBの構成は、図2に示す表示画素PRの構成と同じである。
表示画素PRは、図2に示すように、選択トランジスタT1、コンデンサCs、電荷補完用トランジスタT2、スイッチング素子T3およびT4、駆動トランジスタT5および有機EL素子(発光素子)OEL1を備えている。
選択トランジスタT1は、ゲート信号線GL1(第一ゲート信号線に相当)に印加される走査信号Scanに応じて、ソース信号線SLとノードN1(=コンデンサCsの一端)との間の導通および非導通を切り替える。選択トランジスタT1は、薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)であり、ゲート端子がゲート信号線GL1に、ソース端子がソース信号線SLに、ドレイン端子がノードN1にそれぞれ接続されている。
コンデンサCsは、ソース信号線SLに印加される輝度信号Vsigに応じた電荷を蓄積する。コンデンサCsは、一端がノードN1に、他端がノードN3にそれぞれ接続されている。言い換えると、コンデンサCsは、一端が選択トランジスタT1を介してソース信号線SLに接続され、選択トランジスタT1がON状態のときに、輝度信号Vsigに応じた電荷を蓄積する。
電荷補完用トランジスタT2は、ゲート端子に印加される補完用信号Crの大きさに応じてコンデンサCsに電荷を供給する。電荷補完用トランジスタT2は、薄膜トランジスタであり、ゲート端子がゲート信号線GL2(第二ゲート信号線に相当)に、ソース端子がコンデンサCsに、ドレイン端子がノードN2にそれぞれ接続されている。
スイッチング素子T3は、参照信号Refに応じてノードN2に参照電圧Vrefを供給する。スイッチング素子T3は、薄膜トランジスタであり、ゲート端子に参照信号Refが入力され、ソース端子およびドレイン端子の一端がノードN2に接続され、ソース端子およびドレイン端子の他端に参照電圧Vrefが入力されている。
スイッチング素子T4は、初期信号INIに応じてコンデンサCsの電荷を放電する。スイッチング素子T4は、薄膜トランジスタであり、ゲート端子に初期信号INIが、ソース端子およびドレイン端子の一端に初期電圧Viniがそれぞれ入力され、ソース端子およびドレイン端子の他端がノードN3に接続されている。
駆動トランジスタT5は、コンデンサCsに書き込まれた輝度信号Vsigの大きさに応じた駆動電流を有機EL素子OEL1に供給する。駆動トランジスタT5は、薄膜トランジスタであり、ゲート端子がノードN2に、ソース端子がノードN3(有機EL素子OEL1のアノード電極)にそれぞれ接続され、ドレイン端子にアノード電圧VTFTが入力されている。
有機EL素子OEL1は、駆動トランジスタT5から供給される駆動電流に応じた発光輝度で発光する発光素子の一例である。有機EL素子OEL1は、カソード電極にカソード電圧VELが入力され、アノード電極がノードN3に接続されている。
なお、本実施の形態では、選択トランジスタT1、駆動トランジスタT5を含むトランジスタが、薄膜トランジスタである場合を例に説明したが、これに限るものではない。トランジスタは、FET、MOS−FET、MOSトランジスタ、バイポーラトランジスタであっても構わない。これらも基本的に薄膜トランジスタである。あるいは、トランジスタは、バリスタ、サイリスタ、リングダイオード、ホトダオード、ホトトランジスタ、PLZT素子等であっても構わないことは言うまでもない。
また、トランジスタは、薄膜トランジスタに限定するものではなく、シリコンウエハに形成したトランジスタでもよい。たとえば、シリコンウエハでトランジスタを構成し、剥がしてガラス基板に転写したものが例示される。また、シリコンウエハでトランジスタチップを形成し、ガラス基板のボンディング実装した表示パネルが例示される。
なお、トランジスタは、n型のトランジスタおよびp型のトランジスタの両方とも、LDD(Lightly Doped Drain)構造を採用することが好ましい。
また、トランジスタは、高温ポリシリコン(HTPS:High−temperature polycrystalline silicon)、低温ポリシリコン(LTPS:Low−temperature poly silicon)、連続粒界シリコン(CGS:Continuous grain silicon)、透明アモルファス酸化物半導体(TAOS:Transparent Amorphous Oxide Semiconductors、IZO)、アモルファスシリコン(AS:amorphous silicon)、赤外線RTA(RTA:rapid thermal annealing)等で形成すればよい。
また、スイッチング素子T3およびT4は、トランジスタに限定するものではなく、たとえば、p型のトランジスタとn型のトランジスタの両方を用いて構成したアナログスイッチであってもよい。
トランジスタは、トップゲート構造のトランジスタを用いることが好ましい。トップゲート構造のトランジスタは、寄生容量が比較的小さく、トップゲート端子のゲート電極パターンが遮光層となり有機EL素子OEL1から出射された光を遮光層で遮断するので、トランジスタの誤動作、オフリーク電流を低減できるからである。
[1−1−2.配線等の構成]
ゲート信号線GLおよびソース信号線SLを含む信号線には、銅配線または銅合金配線を用いても構わない。なお、薄膜トランジスタを形成するための材料として低温ポリシリコン(LTPS:Low−temperature poly silicon)を用いることで、銅配線または銅合金配線により信号線を形成することが可能になる。銅配線としては、Ti−Cu−Tiの3層構造を採用することが好ましい。このように構成すれば、信号線の配線抵抗を低減して、低インピーダンス化を実現でき、より大型のEL表示パネルを実現できる。
なお、各信号線は、トランジスタが透明アモルファス酸化物半導体(TAOS:Transparent Amorphous Oxide Semiconductors)を用いて形成されている場合には、モリブデン(Mo)−Cu−Moの3層構造を採用することが好ましい。
コンデンサCsは、ソース信号線SLまたはゲート信号線GLの少なくとも一方にオーバーラップするように(重なるように)形成または配置する。この場合、レイアウトの自由度が向上し、素子間のスペースをより広く確保することが可能になり、歩留まりが向上する。
ソース信号線SLおよびゲート信号線GLの周囲の領域には、絶縁膜あるいはアクリル材料からなる絶縁膜(平坦化膜)を形成して絶縁し、絶縁膜上に表示画素の画素電極を形成する。
[1−2.ソースドライバの構成]
ソースドライバ20は、ここでは、フレキシブルケーブルにソース信号線駆動回路21を搭載したCOF(Chip on Film、Chip on Flexible)で構成されている。ソース信号線駆動回路21は、TCON60からの電圧信号に応じた輝度信号Vsigをソース信号線SLに印加するIC(Integrated Circuit)である。
PCB30は、ソースドライバ20とTCON60とを接続するプリント基板である。
[1−3.ゲートドライバの構成]
ゲートドライバ40は、ここでは、フレキシブルケーブルにゲート信号線駆動回路41を搭載したCOFで構成されている。ゲート信号線駆動回路41は、ゲート信号線GLのそれぞれに対し、TCON60からの電圧信号に応じて、接続されたスイッチング素子をON状態またはOFF状態にするための走査信号Scanを印加するICである。
本実施の形態のゲートドライバ40は、さらに、表示画素PR、PG、PBを構成する電荷補完用トランジスタT2のゲート端子に接続されるゲート信号線GL2に対し、TCON60からの電圧信号に応じた電圧値を有する補完用信号Crを印加する。
PCB50は、ゲートドライバ40とTCON60とを接続するプリント基板である。
[1−4.TCON(タイミングコントローラ)の構成]
TCON60は、複数の表示画素を用いた映像の表示を制御する制御部の一例である。
TCON60は、ソース信号線駆動回路21およびゲート信号線駆動回路41の制御を行う機能を有する。表示動作時において、TCON60は、外部から入力された映像信号に応じた電圧信号をソース信号線駆動回路21に対して出力する。また、表示動作時において、TCON60は、ゲート信号線駆動回路41に対し、補完用信号Crを生成させるための電圧信号を出力する。
なお、TCON60は、本実施の形態では、専用のLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)により構成されている場合を例に説明するが、これに限るものではない。TCON60は、例えば、マイクロプロセッサ(MPU)、ROM、RAMなどから構成されるコンピュータシステムで構成されていても構わない。この場合は、マイクロプロセッサが、上述した各動作を実行させるためのコンピュータプログラムに従って動作することにより、上述した各動作を実現できる。
[2.有機ELディスプレイの動作]
図3は、表示画素に接続された各信号線の電圧波形の一例と、コンデンサCsの電圧の一例とを示す波形図である。図3の(a)は、参照信号Ref、初期信号INI、補完用信号Crおよび走査信号Scanそれぞれの電圧波形を示している。図3の(b)は、コンデンサCsの電圧波形(VCs)を示している。
図3では、初期化期間、Vt補償期間、書き込み期間および発光期間のセットを1つのフレームが表示されるフレーム期間としている。図3では、白色の表示を行う時間t1〜時間t7のフレーム期間と、黒色の表示を行う時間t8以降のフレーム期間の2つのフレーム期間について電圧波形を図示している。
なお、参照信号Refは、初期化期間およびVt補償期間の間はHレベル、それ以外はLレベルである。初期信号INIは、初期化期間はHレベル、それ以外はLレベルである。走査信号Scanは、書き込み期間はHレベル、それ以外はLレベルである。補完用信号Crは、およびその後の期間を除きHレベルに設定される。
また、図3では、時間t7までのフレームでは白色を、時間t8以降のフレームでは黒色を表示する場合について図示している。つまり、輝度信号Vsigの電圧値は、時間t7までのフレームでは白色を示す値(例えば、最大値)となり、時間t8以降のフレームでは黒色を示す値(例えば、最小値)となる。
以下の説明では、白色の表示を行うフレーム期間について説明する。なお、黒色の表示を行うフレーム期間については、輝度信号Vsigの値およびコンデンサCsの電圧Vcsが異なるが、動作および突き抜け現象および電荷補完の原理は同じである。
[2−1.初期化期間]
時間t1〜t2は、初期化が行われる初期化期間である。図3に示すように、初期化期間では、TCON60は、参照信号Refおよび初期信号INIをHレベルに、走査信号ScanをLレベルに設定する。これにより、スイッチング素子T3およびT4はON状態に、選択トランジスタT1はオフ状態になっている。また、電荷補完用トランジスタT2のゲート端子には、補完用信号Crが印加されている。
図4は、初期化期間における表示画素PR、PG、PBの状態の一例を示す図である。初期化期間では、参照電圧Vrefが印加される配線から、スイッチング素子T3および電荷補完用トランジスタT2を介して、コンデンサCsの一端に電荷が移動する。さらに、コンデンサCsの他端から初期電圧Viniが印加される配線側に電荷が移動する。
[2−2.Vt補償期間]
時間t2〜t3は、閾値電圧(Vt)のばらつきを補償するための閾値補償(以下、適宜「Vt補償」と称する)が行われるVt補償期間である。図3に示すように、Vt補償期間の開始時(時間t2)において、TCON60は、初期信号INIをHレベルからLレベルに遷移させる。これにより、スイッチング素子T4はオン状態からオフ状態になる。Vt補償期間の間、スイッチング素子T3はON状態に、選択トランジスタT1およびスイッチング素子T4はオフ状態になる。また、電荷補完用トランジスタT2のゲート端子には、引き続き、補完用信号Crが印加されている。
図5は、Vt補償期間における表示画素PR、PG、PBの状態の一例を示す図である。Vt補償期間では、アノード電圧VTFTが印加される配線から、駆動トランジスタT5を介してコンデンサCsの他端に電荷が移動し、コンデンサCsの一端から駆動トランジスタT5のゲート端子に電荷が移動する。駆動トランジスタT5には、ゲートドレイン間電圧が閾値Vtになるまで、当該電荷に応じた電流が流れる。これにより、コンデンサCsには、閾値Vtに対応した電荷が蓄積され、閾値Vtの変動に応じた補償が可能になる。
Vt補償期間の終了時(時間t3)、参照信号RefがHレベルからLレベルに遷移し、スイッチング素子T3がオン状態からオフ状態に切り替わる。また、次の書き込み期間が始まる前に、補完用信号CrがHレベルからLレベルに遷移し、電荷補完用トランジスタT2がオン状態からオフ状態に切り替わる。
[2−3.書き込み期間]
時間t4〜t5は、TCON60により、コンデンサCsに輝度信号Vsigに応じた電荷を蓄積させる書き込み処理が実行される書き込み期間である。図3に示すように、書き込み期間の開始時(時間t3)において、TCON60は、走査信号ScanをLレベルからHレベルに遷移させる。これにより、選択トランジスタT1はオフ状態からON状態になる。また、書き込み期間の間、補完用信号Crの電圧値は、電荷補完用トランジスタT2をオフ状態にする電圧に遷移する。
書き込み期間の間、選択トランジスタT1はON状態に、電荷補完用トランジスタT2、スイッチング素子T3およびスイッチング素子T4はオフ状態になる。また、書き込み期間の間、ソース信号線SLには、TCON60により輝度信号Vsigが印加される。
図6は、書き込み期間における表示画素PR、PG、PBの状態の一例を示す図である。書き込み期間では、ソース信号線SLから、選択トランジスタT1を介してコンデンサCsの一端に電荷が蓄積される。蓄積される電荷の量は、ソース信号線SLに印加された輝度信号Vsigに応じた量となる。
[2−4.突き抜け現象]
書き込み期間の終了時(時間t5)、TCON60は、走査信号ScanをHレベルからLレベルに遷移させる。これにより、選択トランジスタT1はオン状態からオフ状態に切り替わる。
このとき、コンデンサCsの一端から選択トランジスタT1の寄生容量を通じて、選択トランジスタT1のゲート端子側に電流が流出する突き抜け現象が発生する。
図7は、突き抜け現象が発生したときの表示画素PR、PG、PBの状態の一例を示す図である。図7に示すように、選択トランジスタT1のゲートドレイン端子間に形成された寄生容量CP1を通じて、コンデンサCsの電荷が選択トランジスタT1のゲート端子側に流出する。
ここで、図3の(b)を参照すると、時間t5において、コンデンサCsの電荷(電圧VCs)は突き抜け現象により減少している。
なお、突き抜け現象では、トランジスタのゲート端子に印加される電圧信号の傾きが大きいほど、電荷の流出量が大きく、電圧信号の傾きが小さいほど、電荷の流出量が小さくなる傾向がある。
ここで、選択トランジスタT1のゲート端子に印加される走査信号Scanは、ゲート信号線駆動回路41に近いほど、波形のなまりが小さく、ゲート信号線駆動回路41から遠いほど、波形のなまりが大きい。言い換えると、ゲート信号線駆動回路41に近い位置に配置された表示画素ほど、傾きの大きい走査信号Scanが供給され、ゲート信号線駆動回路41に遠い位置に配置された表示画素ほど、傾きの小さい走査信号Scanが供給される。
後述する電荷の補完を行わない場合、例えば、有機ELパネルの片側のみにゲート信号線駆動回路41が配置された有機ELディスプレイでは、ゲート信号線駆動回路41が配置された側ほど発光輝度が小さくなり、ゲート信号線駆動回路41から離れるほど発光輝度が大きくなる。また、有機ELパネルの左右両側にゲート信号線駆動回路41が配置された有機ELディスプレイでは、左右両端に向かうほど発光輝度が低下し、中央付近では、発光輝度が維持される。つまり、突き抜け現象による発光輝度のムラが生じる可能性がある。
[2−5.電荷補完]
TCON60は、書き込み期間の終了時に発生した突き抜け現象により減少したコンデンサCsの電荷を補完する電荷補完処理を実行する。
TCON60は、電荷補完処理として、COF40を用い、流出する電荷の量に応じて予め設定された補完用信号Crを電荷補完用トランジスタT2のゲート端子に印加させる。これにより、電荷補完用トランジスタT2のゲートソース間に形成された寄生容量CP2を通じて、電荷補完用トランジスタT2のゲート端子側からコンデンサCsの一端に、補完用信号Crの大きさに応じた量の電荷が補完される。
[2−5−1.電荷補完期間]
TCON60は、書き込み処理の実行後、つまり、突き抜け現象が発生した後、発光素子の発光を行う発光期間(t6〜t7)を含む電荷補完期間が終了するまで、補完用信号Crを電荷補完用トランジスタT2のゲート端子に印加する。
ここで、電荷補完期間には、図3の(a)では、初期化期間およびVt補償期間が含まれる。電荷補完期間は、発光期間を含み、且つ、書き込み期間以外の期間であればよい。また、電荷補完期間以外の期間において、電荷補完用トランジスタT2のゲート端子には、Lレベルの信号が印加されている。ゲート端子にLレベルの信号が印加されている間、電荷補完用トランジスタT2はオフ状態になっている。
図8は、発光期間の開始時における表示画素PR、PG、PBの状態の一例を示す図である。図8に示すように、寄生容量CP2を通じて、コンデンサCsに電荷が補完される。
また、図3の(b)を参照すると、時間t6において、コンデンサCsの電荷(電圧VCs)は、時間t4〜t5の間の電圧と同じにまで回復していることが分かる。
[2−5−2.条件設定]
本実施の形態では、コンデンサCsにおいて補完される電荷と流出する電荷との差が小さいほど、発光輝度のずれが小さくなることから、補完される電荷と流出する電荷との差が所定の第一範囲内となるように、以下に示す条件が設定されている。なお、第一範囲は、映像品質が維持できる範囲であれば良い。
コンデンサCsから流出する電荷の量は、走査信号Scanの電圧値、選択トランジスタT1のサイズ(ゲート長)、ゲート信号線GL1の配線幅、ゲート信号線GL1の配線材料およびゲート信号線GL1の膜厚等に依存する。同様に、コンデンサCsに補完される電荷の量は、補完用信号Crの電圧値、電荷補完用トランジスタT2のサイズ(ゲート長)、ゲート信号線GL2の配線幅、ゲート信号線GL2の配線材料およびゲート信号線GL2の膜厚等に依存する。
ここで、上述したように、補完される電荷の量と流出した電荷の量との差が小さくなるほど、発光輝度のずれが小さくなることから、上述した条件の差がトータルで小さくなることが望ましい。
具体的には、例えば、電源数の観点から、走査信号Scanおよび補完用信号Crの電圧値を同じにする場合は、ゲート信号線GL1の配線抵抗とゲート信号線GL2の配線抵抗との差が所定の第二範囲内になるように設定する。ここで、ゲート信号線GL1の配線抵抗は、ゲート信号線GL1の配線幅、膜厚および配線材料等によって決まる。同様に、ゲート信号線GL2の配線抵抗は、ゲート信号線GL2の配線幅、膜厚および配線材料等によって決まる。さらに、例えば、一般的に、ゲート信号線GL1の配線幅は、書き込み期間のずれが生じないように走査信号Scanを早く伝達させることが望ましいため、大きくなる傾向がある。これに対し、ゲート信号線GL2の配線幅は、映像品質の観点から発光期間において電荷が補完されていればよく、補完用信号Crの伝達速度に対する要求は、走査信号Scanの伝達速度に対する要求ほど厳しくはない。このため、ゲート信号線GL2の配線幅は、ゲート信号線GL1の配線幅よりも小さくなることが考えられる。この場合は、ゲート信号線GL2の膜厚さを厚く設定しても構わないし、ゲート信号線GL2の配線材料を、ゲート信号線GL1の配線材料よりも単位体積当たりの配線抵抗が小さくなる材料にしても構わないし、その両方を設定してもよい。
第二範囲は、映像品質が維持できる範囲であれば良い。
なお、上述した設定例では、電源数の増加の抑制のため、走査信号Scanおよび補完用信号Crの電圧値を同じに設定しているが、これに限るものではない。例えば、配線抵抗の差が第二範囲内に収まらない場合は、走査信号Scanの電圧値と補完用信号Crの電圧値とを異なる値に設定しても構わない。補完用信号Crの大きさが大きいほど補完される電荷の量は大きくなり、補完用信号Crの大きさが小さいほど、補完される電荷の量は小さくなる。
[2−5−3.走査信号Scanのなまりによる発光輝度のムラ]
2−4において説明したように、突き抜け現象では、トランジスタのゲート端子に印加される電圧信号の傾きが大きいほど、電荷の流出量が大きく、電圧信号の傾きが小さいほど、電荷の量出が小さくなる傾向がある。従って、配置された位置がゲート信号線駆動回路41に近い表示画素ほど、電荷の流出量が大きくなる。
電荷補完用トランジスタT2による電荷の補完についても、寄生容量CP2を利用しているため、トランジスタのゲート端子に印加される電圧信号の傾きが大きいほど、電荷の補完量が大きく、電圧信号の傾きが小さいほど、電荷の補完量が小さくなる傾向がある。従って、配置された位置がゲート信号線駆動回路41に近く、電荷の流出量が大きい表示画素ほど、電荷の補完量を大きくすることができる。
つまり、選択トランジスタT1の寄生容量CP1による電荷の流出を、電荷補完用トランジスタT2の寄生容量CP2により補完する構成であるため、電荷の流出量に応じた補完を行うことができ、複数の表示画素のそれぞれに印加される補完用信号Crを個々に変更することなく、発光輝度のムラを解消することが可能になる。
[2−6.発光期間]
発光期間の間、電荷補完用トランジスタT2はON状態に、選択トランジスタT1、スイッチング素子T3およびスイッチング素子T4はオフ状態になっている。
図9は、発光期間における表示画素PR、PG、PBの状態の一例を示す図である。発光期間では、コンデンサCsの電荷に応じた電圧が駆動トランジスタT5のゲート端子に与えられる。駆動トランジスタT5は、線形領域で動作し、駆動トランジスタT5のソースドレイン間には、ゲート端子に印加される電圧に応じた駆動電流が流れる。これにより、有機EL素子OEL1に駆動電流が供給され、有機EL素子OEL1が発光する。
[2−7.黒色の表示を行うフレーム期間]
図3の黒色の表示を行うフレーム期間(時間t8以降)において、時間t8〜時間t9は発光期間、時間t9〜時間t10はVt補償期間、時間t11〜時間t12は書き込み期間、時間t13以降は発光期間である。
白色の表示を行うフレーム期間の場合と同様に、書き込み期間の終了時、走査信号Scanの電圧値がHレベルからLレベルに遷移したタイミングで、コンデンサCsの電圧VCsが電圧Vthよりも低下している。
この後、時間t13において、補完用信号Crが電荷補完用トランジスタT2のゲート端子に印加されると、コンデンサCsの電荷が補完され、電圧VCsが電圧Vthに回復している。
[3.作用効果]
本実施の形態の有機ELディスプレイ100は、電荷補完用トランジスタT2を備え、突き抜け現象により減少するコンデンサCsの電荷量に応じた補完用信号を、電荷補完用トランジスタT2のゲート端子に印加するので、突き抜け現象によるコンデンサCsの電荷量の減少に伴う発光輝度の低下を抑制することが可能になる。
図3の(b)に示すように、時間t5および時間t12において突き抜け現象により低下したコンデンサCsの電圧VCsは、電荷補完用トランジスタT2により、時間t6および時間t13において補完されている。
また、選択トランジスタT1の寄生容量CP1による電荷の流出を、電荷補完用トランジスタT2の寄生容量CP2により補完する構成であるため、ゲート信号に印加される電圧の傾きにより電荷の流出量に違いが生じる場合でも、電荷の流出量に応じた補完を行うことができる。これにより、発光輝度のムラを解消することが可能になる。
上述したように、本実施の形態の有機ELディスプレイ100は、前記電荷補完用トランジスタの寄生容量から前記コンデンサに補完される電荷と前記流出する電荷との差が所定の第一範囲内に設定する。当該第一範囲を映像品質が維持できる範囲に設定することにより、発光輝度のずれを押え、映像品質が低下するのを防止することができる。
また、本実施の形態の有機ELディスプレイ100において、補完用信号Crの電圧値と走査信号Scanの電圧値とを同じに設定すれば、電源数の増加を抑制できる。この場合は、選択トランジスタT1のゲート端子に接続されるゲート信号線GL1の配線抵抗と電荷補完用トランジスタT2のゲート端子に接続されるゲート信号線GL2の配線抵抗との差が所定の第二範囲内になるように設定すればよい。第二範囲を映像品質が維持できる範囲に設定することにより、発光輝度のずれを押え、映像品質が低下するのを防止することができる。なお、配線抵抗は、トランジスタそれぞれのサイズ(ゲート長)、ゲート端子に接続されるゲート信号線それぞれの配線幅、配線材料および膜厚等により設定することができる。
なお、配線抵抗および電圧値の両方を異ならせてもよいし、上述した条件を任意に組み合わせて設定しても良い。
(他の実施の形態)
以上、有機ELディスプレイ(表示装置)について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれても良い。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示は、突き抜け現象による発光輝度の低下を低減することができる表示装置に適用可能である。具体的には、有機ELディスプレイ等の表示装置に、本開示は適用可能である。
10 有機ELパネル
11 表示領域
12 ガラス基板
20 ソースドライバ
21 ソース信号線駆動回路
30、50 PCB
40 ゲートドライバ
41 ゲート信号線駆動回路
60 TCON
100 有機ELディスプレイ
P 表示画素群
PR、PG、PB、P100 表示画素
N1、N2、N3 ノード
GL、GL1、GL2 ゲート信号線
SL ソース信号線
T1、TS 選択トランジスタ
T2 電荷補完用トランジスタ
T3、T4 スイッチング素子
T5、TD 駆動トランジスタ
OEL1 有機EL素子
Cs コンデンサ
INI 初期信号
Ref 参照信号
Scan 走査信号
Vsig 輝度信号
Vini 初期電圧
Vref 参照電圧
VEL カソード電圧
VTFT アノード電圧

Claims (5)

  1. 駆動電流に応じて発光する発光素子と、ソース信号線に印加される輝度信号に応じた電荷を蓄積するコンデンサと、前記コンデンサに保持された電荷の大きさに応じた前記駆動電流を前記発光素子に供給する駆動トランジスタと、前記ソース信号線と前記コンデンサの一端との間の導通および非導通を切り替える選択トランジスタと、ゲート端子に印加される補完用信号の大きさに応じて前記コンデンサに電荷を供給する電荷補完用トランジスタとを備えた表示画素と、
    前記電荷補完用トランジスタをオフ状態に設定した状態で、前記コンデンサに前記輝度信号に応じた電荷を蓄積させる書き込み処理と、前記書き込み処理の終了時に前記コンデンサから前記選択トランジスタのゲート端子側に流出する電荷の補完を行うために、前記書き込み処理の実行後、前記発光素子の発光を行う発光期間を含む電荷補完期間が終了するまで、前記流出する電荷の量に応じて設定された前記補完用信号を前記電荷補完用トランジスタのゲート端子に印加する電荷補完処理とを実行する制御部と、を備える
    表示装置。
  2. 前記電荷補完用トランジスタの寄生容量から前記コンデンサに補完される電荷と前記流出する電荷との差が所定の第一範囲内である、
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記選択トランジスタのゲート端子に印加される走査信号の電圧値と前記補完用信号の電圧値とが同じに設定されている場合において、前記選択トランジスタのゲート端子に接続される第一ゲート信号線の配線抵抗と前記電荷補完用トランジスタのゲート端子に接続される第二ゲート信号線の配線抵抗との差が所定の第二範囲内になるように、前記第一ゲート信号線および前記第二ゲート信号線それぞれの配線幅、前記第一ゲート信号線および前記第二ゲート信号線それぞれの膜厚、および、前記第一ゲート信号線および前記第二ゲート信号線それぞれの配線材料の少なくとも1つが設定されている、
    請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記補完用信号の電圧値、前記電荷補完用トランジスタのゲート端子に接続される第二ゲート信号線の配線幅、前記第二ゲート信号線の膜厚、前記第二ゲート信号線の配線材料、前記電荷補完用トランジスタのサイズ、または、これらのうちの複数が設定されている、
    請求項2に記載の表示装置。
  5. 駆動電流に応じて発光する発光素子と、ソース信号線に印加される輝度信号に応じた電荷を蓄積するコンデンサと、前記コンデンサに保持された電荷の大きさに応じた前記駆動電流を前記発光素子に供給する駆動トランジスタと、前記ソース信号線と前記コンデンサの一端との間の導通および非導通を切り替える選択トランジスタと、ゲート端子に印加される補完用信号に応じて前記コンデンサに電荷を供給する電荷補完用トランジスタとを備えた表示画素と、
    前記表示画素に対する制御を行う制御部とを備えた表示装置における表示方法であって、
    前記制御部が、前記電荷補完用トランジスタをオフ状態に設定した状態で、前記コンデンサに前記輝度信号に応じた電荷を蓄積させる書き込み処理を実行するステップと、
    前記制御部が、前記書き込み処理の実行後、前記発光素子の発光を行う発光期間を含む電荷補完期間が終了するまで、前記流出する電荷の量に応じて設定された前記補完用信号を前記電荷補完用トランジスタのゲート端子に印加する電荷補完処理を実行するステップとを含む、
    表示方法。
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