JP2015225150A - 表示装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】信号書込み時に電源供給線に瞬時的に流れる電流に起因するクロストークを改善することが可能な表示装置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、発光部を含む単位画素が行列状に配置されて成り、単位画素は、画素行毎に配された走査線を通して供給される走査信号に応答して信号を書き込む書込みトランジスタを有し、1つの走査線に単位画素毎につながる書込みトランジスタの中に、サイズが異なるトランジスタが含まれている。本開示の電子機器は、当該表示装置を有する。【選択図】 図7

Description

本開示は、表示装置及び電子機器に関し、特に、平面型(フラットパネル型)表示装置及び当該表示装置を有する電子機器に関する。
平面型表示装置(フラットディスプレイ)として、液晶表示装置(Liquid Cristal Display:LCD)や有機EL(Electro Luminescence)表示装置等が知られている。また、これら平面型表示装置の駆動方式の一つとして、アクティブマトリクス方式がある。このアクティブマトリクス方式(型)の表示装置において、発光部(発光素子)を含む単位画素(以下、単に「画素」と記述する場合もある)は、少なくとも、信号を書き込む書込みトランジスタを有している(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−310311号公報
ところで、アクティブマトリクス方式の表示装置において、例えば、グレー地に高輝度のパターンを部分的に表示させる場合、高輝度のパターンを含むライン(画素行)上のグレー画素の輝度は、それ以外(グレー地)のグレー画素の輝度よりも高くなる。これは、同じライン上の画素に高輝度発光の画素が多い場合、画素に電流を供給する電源供給線に信号書込み時に瞬時的に大電流が流れるためである。これにより、高輝度のパターンを含むライン上のグレー画素が、グレー地のグレー画素よりも明るくなるため、クロストークとして視認されることがある。
本開示は、信号書込み時に電源供給線に瞬時的に流れる電流に起因するクロストークを改善することが可能な表示装置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、
発光部を含む単位画素が行列状に配置されて成り、
単位画素は、画素行毎に配された走査線を通して供給される走査信号に応答して信号を書き込む書込みトランジスタを有し、
1つの走査線に単位画素毎につながる書込みトランジスタの中に、サイズが異なるトランジスタが含まれている。
上記の目的を達成するための本開示の電子機器は、
発光部を含む単位画素が行列状に配置されて成り、
単位画素は、画素行毎に配された走査線を通して供給される走査信号に応答して信号を書き込む書込みトランジスタを有し、
1つの走査線に単位画素毎につながる書込みトランジスタの中に、サイズが異なるトランジスタが含まれている、
表示装置を有する。
上記の構成の表示装置あるいは電子機器において、1つの走査線に単位画素毎につながる書込みトランジスタの中に、サイズが異なるトランジスタが含まれている、ということは、1つの走査線につながる書込みトランジスタのサイズが一様でない、ということである。そして、1つの走査線につながる書込みトランジスタのサイズが一様でないと、一様である場合に比べて、書込みトランジスタによる信号書込み時に電源供給線に瞬時的に流れる電流を減少させることができる。
本開示によれば、信号書込み時に電源供給線に瞬時的に流れる電流を減少させることができるため、当該瞬時電流に起因するクロストークを改善できる。
尚、ここに記載された効果に必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、これに限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。
図1は、本開示の技術が適用されるアクティブマトリクス方式の表示装置の基本的な構成の概略を示すシステム構成図である。 図2は、単位画素(画素回路)の具体的な回路構成の一例を示す回路図である。 図3は、本開示の技術が適用される有機EL表示装置の基本的な回路動作を表わすタイミング波形図である。 図4は、クロストークとして視認されるメカニズムについて説明する図であり、図4Aに表示パターン例を示し、図4Bにクロストーク発生のイメージを示している。 図5は、書込みトランジスタによる信号書込み時の駆動波形を示す波形図である。 図6は、クロストーク発生時に駆動トランジスタに流れる電流のイメージを示す図である。 書込みトランジスタの構成の一例を示す平面図であり、図7Aに基準とするトランジスタの構成を示し、図7BにL長を変えたトランジスタの構成を示し、図7CにW長を変えたトランジスタの構成を示し、図7DにL長及びW長を共に変えたトランジスタの構成を示している。 図8Aは、実施例1に係る副画素の色配列を示す図であり、図8Bは、実施例2に係る副画素の色配列を示す図である。 図9は、実施例1の場合の書込みトランジスタによる信号書込み時の駆動波形を示す波形図である。 図10は、本開示の電子機器の一例であるテレビジョンセットの外観を示す斜視図である。
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。本開示の技術は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値などは例示である。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.本開示の表示装置及び電子機器、全般に関する説明
2.本開示の技術が適用される表示装置
2−1.システム構成
2−2.画素回路
2−3.信号書込み時の瞬時的な電流に起因するクロストークについて
3.実施形態の説明
3−1.実施例1[副画素の色配列がRGBの縦ストライプ配列の例]
3−2.実施例2[副画素の色配列がRGBWの田の字配列の例]
4.変形例
5.電子機器(テレビジョンセットの例)
<本開示の表示装置及び電子機器、全般に関する説明>
本開示の表示装置及び電子機器にあっては、単位画素が複数の色の副画素から構成されている場合において、1つの走査線に単位画素毎につながる書込みトランジスタのサイズについて、副画素の色単位で異な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及び電子機器にあっては、単位画素が複数の色の副画素から構成されているときに、1つの走査線に単位画素毎につながる書込みトランジスタのサイズについて、副画素の色単位で異なる構成とすることができる。また、単位画素を構成する各色の副画素の書込みトランジスタのサイズについて、信号書込み時に必要な電流値に応じてそれぞれ異なるサイズに設定されている構成とすることができる。
また、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置及び電子機器にあっては、単位画素を構成する各色の副画素の書込みトランジスタのサイズについて、信号書込み時に必要な電流値が小さい順に、サイズが大きくなるように設定される構成とすることができる。また、単位画素が、白色の副画素に加えて、赤色の副画素、緑色の副画素、及び、青色の副画素を有する場合において、各副画素の書込みトランジスタのサイズについて、白色の副画素、赤色の副画素、緑色の副画素、及び、青色の副画素の順に、サイズが大きくなるように設定されてい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及び電子機器にあっては、単位画素が書込みトランジスタによって書き込まれた信号に基づいて発光部を駆動する駆動トランジスタを有する場合において、駆動トランジスタの特性のばらつきに起因する駆動電流のばらつきを補正する補正機能を持つ構成とすることができる。補正機能については、駆動トランジスタの閾値電圧のばらつきに起因する駆動電流のばらつきを補正する構成とすることができる。また、補正機能については、駆動トランジスタのチャネルを構成する半導体薄膜の移動度のばらつきに起因する駆動電流のばらつきを補正する構成とすることができる。
また、上述した好ましい構成を含む本開示の表示装置及び電子機器にあっては、単位画素の発光部について、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)素子から成る構成とすることができる。有機EL素子は、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自発光型の電気光学素子(発光素子)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素子は、第1の電極(例えば、陽極)の上に正孔輸送層、発光層、電子輸送層、及び、電子注入層を順次堆積させて有機層を形成し、この有機層の上に第2の電極(例えば、陰極)を形成した構成となっている。そして、第1の電極と第2の電極との間に直流電圧を印加することで、正孔が第1の電極(陽極)から正孔輸送層を経て、電子が第2の電極(陰極)から電子輸送層を経てそれぞれ発光層内に注入され、発光層において電子と正孔が再結合する際に発光するようになっている。
画素の発光部として有機EL素子を用いる有機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。
<本開示の技術が適用される表示装置>
[システム構成]
図1は、本開示の技術が適用されるアクティブマトリクス方式の表示装置(本開示の表示装置)の基本的な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方式の表示装置は、発光部(発光素子)の駆動を、当該発光部と同じ画素内に設ける能動素子、例えば絶縁ゲート型電界効果トランジスタによって行う表示装置である。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、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)を用いることができる。
ここでは、一例として、単位画素(画素回路)の発光部(発光素子)として有機EL素子を用いるアクティブマトリクス方式の有機EL表示装置の場合を例に挙げて説明するものとする。有機EL素子は、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である。以下では、「単位画素/画素回路」を単に「画素」と記述する場合もある。薄膜トランジスタは、画素の制御用として用いられる他、後述する周辺回路の制御用として用いられる。
図1に示すように、本開示の技術が適用される有機EL表示装置10は、複数の単位画素20が行列状(マトリクス状)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の周辺領域に配置されて画素20を駆動する駆動部(周辺)とを有する構成となっている。駆動部は、例えば、書込み走査部40、電源供給走査部50、及び、信号出力部60等から成り、画素アレイ部30の各画素20を駆動する。
本例では、書込み走査部40、電源供給走査部50、及び、信号出力部60は、画素アレイ部30と同じ基板上、即ち、表示パネル70上に搭載されている。但し、書込み走査部40、電源供給走査部50、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70外に設ける構成を採ることも可能である。また、書込み走査部40及び電源供給走査部50をそれぞれ、画素アレイ部30の一方側に配置する構成としているが、画素アレイ部30を挟んで両側に配置する構成を採ることも可能である。表示パネル70の基板としては、ガラス基板等の透明絶縁性基板を用いることもできるし、シリコン基板等の半導体基板を用いることもできる。
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)は複数の色の副画素(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)と電源供給線32(321〜32m)と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33(331〜33n)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。電源供給線321〜32mは、電源供給走査部50の対応する行の出力端にそれぞれ接続されている。信号線331〜33nは、信号出力部60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。
電源供給走査部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。この電源供給走査部50は、書込み走査部40による線順次走査に同期して、第1電源電圧Vccpと当該第1電源電圧Vccpよりも低い第2電源電圧Viniとで切り替わることが可能な電源電圧DS(DS1〜DSm)を電源供給線32(321〜32m)に供給する。後述するように、電源電圧DSのVccp/Viniの切替えによって、画素20の発光/非発光(消光)の制御が行われる。
信号出力部60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)であり、後述する閾値補正処理の際に用いられる。
信号出力部60から出力される信号電圧Vsig/基準電圧Vofsは、信号線33(331〜33n)を介して画素アレイ部30の各画素20に対して、書込み走査回路40による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60は、信号電圧Vsigを行(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、単位画素(画素回路)20の具体的な回路構成の一例を示す回路図である。画素20の発光部は、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有機EL素子21から成る。
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34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、書込みトランジスタ23、保持容量24、及び、補助容量25、即ち、2つのトランジスタ(Tr)と2つの容量素子(C)を有する、2Tr2Cの回路構成となっている。ここでは、駆動トランジスタ22及び書込みトランジスタ23としてNチャネル型の薄膜トランジスタ(TFT)を用いている。但し、ここで示した、駆動トランジスタ22及び書込みトランジスタ23の導電型の組み合わせは一例に過ぎず、これらの組み合わせに限られるものではない。
駆動トランジスタ22は、一方の電極(ソース/ドレイン電極)が電源供給線32(321〜32m)に接続され、他方の電極(ソース/ドレイン電極)が有機EL素子21のアノード電極に接続されている。書込みトランジスタ23は、一方の電極(ソース/ドレイン電極)が信号線33(331〜33n)に接続され、他方の電極(ソース/ドレイン電極)が駆動トランジスタ22のゲート電極に接続されている。また、書込みトランジスタ23のゲート電極は、走査線31(311〜31m)に接続されている。
駆動トランジスタ22及び書込みトランジスタ23において、一方の電極とは、一方のソース/ドレイン領域に電気的に接続された金属配線を言い、他方の電極とは、他方のソース/ドレイン領域に電気的に接続された金属配線を言う。また、一方の電極と他方の電極との電位関係によって一方の電極がソース電極ともなればドレイン電極ともなり、他方の電極がドレイン電極ともなればソース電極ともなる。
保持容量24は、一方の電極が駆動トランジスタ22のゲート電極に接続され、他方の電極が駆動トランジスタ22の他方の電極、及び、有機EL素子21のアノード電極に接続されている。補助容量25は、一方の電極が有機EL素子21のアノード電極に、他方の電極が有機EL素子21のカソード電極にそれぞれ接続されている、即ち、有機EL素子21に対して並列に接続されている。
上記の構成において、書込みトランジスタ23は、書込み走査部40から走査線31を通してゲート電極に印加される、高電圧の状態がアクティブ状態となる書込み走査信号WSに応答して導通状態となる。これにより、書込みトランジスタ23は、信号線33を通して信号出力部60から異なるタイミングで供給される、輝度情報に応じた映像信号の信号電圧Vsig又は基準電圧Vofsをサンプリングし、画素20内に書き込む。書込みトランジスタ23によって書き込まれた信号電圧Vsig又は基準電圧Vofsは保持容量24に保持される。
駆動トランジスタ22は、電源供給線32(321〜32m)の電源電圧DSが第1電源電圧Vccpにあるときには、一方の電極がドレイン電極、他方の電極がソース電極となって飽和領域で動作する。これにより、駆動トランジスタ22は、電源供給線32から電流の供給を受けて有機EL素子21を電流駆動にて発光駆動する。より具体的には、駆動トランジスタ22は、飽和領域で動作することにより、保持容量24に保持された信号電圧Vsigの電圧値に応じた電流値の駆動電流を有機EL素子21に供給し、当該有機EL素子21を電流駆動することによって発光させる。
駆動トランジスタ22は更に、電源電圧DSが第1電源電圧Vccpから第2電源電圧Viniに切り替わったときには、一方の電極がソース電極、他方の電極がドレイン電極となってスイッチングトランジスタとして動作する。これにより、駆動トランジスタ22は、有機EL素子21への駆動電流の供給を停止し、有機EL素子21を非発光状態にする。すなわち、駆動トランジスタ22は、有機EL素子21の発光/非発光を制御するトランジスタとしての機能をも併せ持っている。
この駆動トランジスタ22のスイッチング動作により、有機EL素子21が非発光状態となる期間(非発光期間)を設け、有機EL素子21の発光期間と非発光期間の割合(デューティ)を制御することができる。このデューティ制御により、1表示フレーム期間に亘って画素が発光することに伴う残像ボケを低減できるために、特に、動画の画品位をより優れたものとすることができる。
電源供給走査部50から電源供給線32を通して選択的に供給される第1,第2電源電圧Vccp,Viniのうち、第1電源電圧Vccpは有機EL素子21を発光駆動する駆動電流を駆動トランジスタ22に供給するための電源電圧である。また、第2電源電圧Viniは、有機EL素子21に対して逆バイアスを掛けるための電源電圧である。この第2電源電圧Viniは、基準電圧Vofsよりも低い電圧、例えば、駆動トランジスタ22の閾値電圧をVthとするときVofs−Vthよりも低い電圧、好ましくは、Vofs−Vthよりも十分に低い電圧に設定される。
画素アレイ部30の各画素20は、駆動トランジスタ22の特性のばらつきに起因する駆動電流のばらつきを補正する機能を有している。駆動トランジスタ22の特性としては、例えば、駆動トランジスタ22の閾値電圧Vthや、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u(以下、単に「駆動トランジスタ22の移動度u」と記述する)を例示することができる。
閾値電圧Vthのばらつきに起因する駆動電流のばらつきの補正(以下、「閾値補正」と記述する場合もある)は、駆動トランジスタ22のゲート電位Vgを基準電圧Vofsに初期化することによって行われる。具体的には、駆動トランジスタ22のゲート電位Vgの初期化電圧(基準電圧Vofs)を基準として当該初期化電圧から駆動トランジスタ22の閾値電圧Vthを減じた電位に向けて、駆動トランジスタ22のソース電位Vsを変化させる動作が行われる。この動作が進むと、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24に保持される。そして、保持容量24に閾値電圧Vthに相当する電圧が保持されていることで、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、駆動トランジスタ22に流れるドレイン−ソース間電流Idsの閾値電圧Vthに対する依存性を抑えることができる。
一方、移動度uのばらつきに起因する駆動電流のばらつきの補正(以下、「移動度補正」と記述する場合もある)は、書込みトランジスタ23が導通状態となり、映像信号の信号電圧Vsigを書き込んでいる状態で、駆動トランジスタ22を介した電流を保持容量24に流すことによって行われる。換言すれば、駆動トランジスタ22に流れる電流Idsに応じた帰還量(補正量)で保持容量24に負帰還をかけることによって行われる。上記の閾値補正により、映像信号を書き込んだときには既にドレイン−ソース間電流Idsの閾値電圧Vthに対する依存性が打ち消されており、当該ドレイン−ソース間電流Idsは、駆動トランジスタ22の移動度uに依存したものとなっている。従って、駆動トランジスタ22に流れる電流Idsに応じた帰還量で駆動トランジスタ22のドレイン−ソース間電圧Vdsに負帰還をかけることで、駆動トランジスタ22に流れるドレイン−ソース間電流Idsの移動度uに対する依存性を抑えることができる。
図3は、上記の構成の有機EL表示装置10の基本的な回路動作を表わすタイミング波形図である。図3のタイミング波形図には、走査線31の電圧(書込み走査信号)WS、電源供給線32の電圧(電源電圧)DS、信号線33の電圧(Vsig/Vofs)、駆動トランジスタ22のゲート電位Vg及びソース電位Vsのそれぞれの変化を示している。ここでは、信号線33の電圧の切替え周期、即ち、映像信号の信号電圧Vsigと基準電圧Vofsとの切替え周期が1水平期間(1H)となっている。
尚、書込みトランジスタ23がNチャネル型であるため、書込み走査信号WSの高電圧の状態がアクティブ状態となり、低電圧の状態が非アクティブ状態となる。そして、書込みトランジスタ23は、書込み走査信号WS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。
図3のタイミング波形図において、時刻t11よりも前が、前の表示フレームにおける有機EL素子21の発光期間となり、時刻t11になると、線順次走査の新しい表示フレーム(現表示フレーム)の非発光期間に入る。そして、書込み走査信号WSがアクティブ状態となる時刻t12から時刻t14までの期間が、書込みトランジスタ23が基準電圧Vofsを画素20内に書き込む書込み期間となり、時刻t13から時刻t14までの期間が、駆動トランジスタ22の閾値電圧Vthのばらつきに起因する駆動電流のばらつきを補正する閾値補正期間となる。
また、時刻t15から時刻t18までの期間において、信号線33の電圧が映像信号の信号電圧Vsigとなる。そして、時刻t16から時刻t17までの期間で、書込み走査信号WSが再びアクティブ状態となることで、書込みトランジスタ23が導通状態となる。これにより、書込みトランジスタ23によって映像信号の信号電圧Vsigが画素20内に書き込まれるとともに、駆動トランジスタ22の移動度uのばらつきに起因する駆動電流のばらつきを補正する移動度補正処理が行われる。すなわち、時刻t16から時刻t17までの期間が、信号電圧Vsigの書込み+移動度補正期間となる。そして、時刻t17になると、現表示フレームの発光期間に入る。
[信号書込み時の瞬時的な電流に起因するクロストークについて]
次に、書込みトランジスタ23による信号電圧Vsigの書込み時に、電源供給線32に瞬時的に大電流が流れることに起因するクロストークについて説明する。ここでは、図4Aに示すように、例えば、グレー地に高輝度のパターン(WINDOW)を部分的に表示させる場合を例に挙げて説明する。
グレー地に高輝度のパターンを部分的に表示させる場合、図4Bに示すように、高輝度のパターンを含むライン(画素行)上のグレー画素(図中、B点)の輝度は、それ以外(グレー地)のグレー画素(図中、A点)の輝度よりも高くなる。これにより、高輝度のパターンのB点のグレー画素が、グレー地のA点のグレー画素よりも明るくなるため、クロストークとして視認されることがある。
ここで、クロストークとして視認されるメカニズムについて、図5の波形図を用いて説明する。図5は、書込みトランジスタ23による信号書込み時の駆動波形を示す波形図である。図5には、電源電圧DS、書込み走査信号WS、駆動トランジスタ22のゲート電位Vg及びソース電位Vsの信号書込み時の波形をそれぞれ示している。
また、図6に、クロストーク発生時に駆動トランジスタ22に流れる電流のイメージを示す。図6には、図4Bにおいて点線の○(X)で囲った領域、即ち、グレー地、高輝度のパターン(WINDOW)、及び、クロストーク部分の境界部分についてのイメージを示している。また、図6において、太い矢印は電流が相対的に大きい状態を表わし、細い矢印は電流が相対的に小さい状態を表わしている。ここでは、一例として、赤色(R)の副画素、緑色(G)の副画素、及び、青色(B)の副画素が縦ストライプ配列の場合を示しいる。
書込みトランジスタ23に信号書込み用の書込み走査信号WSが印加された際に、移動度補正が開始されるため、駆動トランジスタ22に電流が流れる。この電流は、電源供給線32から供給されるが、この電源供給線32に駆動トランジスタ22がつながる全ての画素について書込み走査信号WSが印加されるタイミングが等しいため、各画素に同時に電流が流れる。そして、同じ電源供給線32につながる画素に高輝度発光の画素が多い場合には、電源供給線32に瞬時的に大電流が流れ、それに伴って電源供給線32の電圧、即ち、電源電圧DSに電圧ドロップが生じる。この電圧ドロップは、電源供給線32に流れる電流と、電源供給線32の配線抵抗によって決まる。
これにより、図4BのA点のグレー画素とB点のグレー画素とを比較した場合、B点のグレー画素を含むライン(画素行)上の画素には高輝度で大電流の流れる画素があるため、書込みトランジスタ23による信号書込み時の電源供給線32の電圧ドロップがA点のグレー画素よりもB点のグレー画素の方が大きい。電源供給線32は電源に接続されているため、この一時的な電圧ドロップは次第に回復し、Vccp−(定常発光時に流す電流の分の電圧ドロップ)まで上昇する。
書込み走査信号WSが非アクティブ状態となり、書込みトランジスタ23が非導通状態になると、駆動トランジスタ22のゲートノードはフローティングとなる。そのため、駆動トランジスタ22のドレイン電極がつながる電源供給線32の電位が上昇すると、駆動トランジスタ22のゲート−ドレイン間の容量Cgdを介して駆動トランジスタ22のゲート電位Vgも上昇する。
書込み走査信号WSが非アクティブ状態となってから発光定常状態になるまでに、電源供給線32の電位がΔVだけ上昇するとき、駆動トランジスタ22のゲート電位Vgの変動量ΔVgは、
ΔVg=ΔV×Cgs/Cg_total
で表わされる。
ここで、Cg_totalは、駆動トランジスタ22のゲートノードに接続されている(ゲートノードから見える)全ての容量の総和である。具体的には、保持容量24の容量をCsとし、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間の容量をCgsとし、有機EL素子21の等価容量をColedとし、補助容量25の容量をCsubとし、書込みトランジスタ23のゲート−ソース/ドレイン間の容量をCwsとし、駆動トランジスタ22のゲート−ドレイン間の容量をCgdとすると、
g_total={(Cs+Cgs)(Csub+Coled)/(Cs+Cgs+Coled+Csub)}+Cws+Cgd
となる。
駆動トランジスタ22のゲート電位VgがΔVgだけ上昇すると、駆動トランジスタ22のソース電位Vsも、
ΔVs=ΔVg(Cs+Cgd)/(Cs+Cgs+Coled+Csub
だけ上昇する。
駆動トランジスタ22のゲート電位Vgが上昇し、これに伴って駆動トランジスタ22のソース電位Vsも上昇すると、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsの変動量ΔVgsは、
ΔVgs=ΔVg−ΔVs
となる。
ここで、A点のグレー画素がつながる電源供給線32の電位にほぼドロップがないとすれば、駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsの変動量ΔVgs分だけ駆動トランジスタ22のゲート−ソース間電圧Vgsが大きく、駆動電流Idsも多くなる。従って、駆動電流Idsが多くなる分だけ輝度が高くなる。よって、B点のグレー画素はA点のグレー画素に比べて輝度が高くなるため、クロストークとして視認され、ユニフォミティ(画面の一様性)を悪化させる要因となる。クロストーク率は、高輝度のパターン(WINDOW)の表示ラインと非表示ラインのゲート−ソース間電圧Vgsの比率によって決まる。
<実施形態の説明>
続いて、本開示の実施形態について説明する。上述したことから明らかなように、ユニフォミティを悪化させる要因となるクロストークは、書込みトランジスタ23による信号電圧Vsigの書込み時に、電源供給線32に電流が集中して流れることが原因となって発生する。従って、1つの電源供給線32に画素20毎につながる駆動トランジスタ22に流れる電流のピークを、画素20間で分散させればよいということになる。この点に鑑みて為されたのが本開示の技術である。
本開示の実施形態では、1つの走査線31に画素20毎につながる書込みトランジスタ23の中に、トランジスタサイズ、即ち、W(チャネル幅)/L(チャネル長)が異なるトランジスタを含む構成を採っている。ここで、1つの走査線31に画素20毎につながる書込みトランジスタ23の中にサイズが異なるトランジスタを含む、ということは、1つの走査線31につながる書込みトランジスタ23のサイズが一様でない、ということである。
従って、1つの走査線31につながる書込みトランジスタ23中に、サイズが同じトランジスタと、サイズが異なるトランジスタとが混在することになる。ここで、「サイズが同じ」とは、厳密にサイズが同じ場合の他、実質的にサイズが同じ場合をも含む意味であり、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。すなわち、設計上あるいは製造上、種々のばらつきによって生ずるサイズの違いは、本実施形態における異なるサイズの概念に含まれない。1つの画素行(ライン)における、サイズが異なるトランジスタの配置については規則性を問わないものとする。
書込みトランジスタ23のサイズを変えるに当たっては、L長のみ、W長のみ、あるいは、L長、W長の両方を変えるようにすればよい。具体的には、図7Aに示すように、基準とするトランジスタのL長をL0とし、W長をW0とするとき、図7Bに示すように、L長を基準のL0よりも短いL1とする、あるいは、図7Cに示すように、W長を基準のW0よりも長いW1とする。あるいは又、図7Dに示すように、L長を基準のL0よりも短いL2とするとともに、W長を基準のW0よりも長いW2とする。
ここで、書込みトランジスタ23のゲート−ソース間電圧をVgs_wsとし、閾値電圧をVth_wsとすると、書込みトランジスタ23のドレイン−ソース間電流Ids_wsは、
ds_ws=k(Vgs_ws−Vth_ws2
で表わされる。kは、デバイス構造、温度、電圧によって決まる定数であり、(W/L)にほぼ比例する値である。従って、バイアス電圧が等しい場合、W長が長いほど、あるいは、L長が短いほど、書込みトランジスタ23のドレイン−ソース間電流Ids_wsが大きくなるため、トランジスタの駆動能力を上げることができる。
本開示の実施形態において、画素20については、モノクロ対応の画素であってもよいし、カラー画像を形成する単位となる画素、即ち、複数の色の副画素から構成される単位画素(ピクセル)であってもよい。以下では、画素20がカラー画像を形成する単位となる画素から成る場合を例に挙げて、具体的な実施例について説明する。
[実施例1]
図8Aは、実施例1に係る副画素の色配列を示す図である。実施例1の色配列は、画素20を構成する副画素が、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の3色の副画素から成り、これらの副画素が列方向(上下方向)にストライプ状に配列された縦ストライプ配列となっている。そして、実施例1では、画素20がカラー画像を形成する単位となる画素、即ち、RGB3色の副画素から成る場合において、1つの走査線31に副画素毎につながる書込みトランジスタ23のサイズ(W/L)を色単位で変えるようにする。
書込みトランジスタ23のサイズ(W/L)を変えることで、トランジスタの駆動能力が変わるため、書込みトランジスタ23の書込みタイミングを副画素の色単位でずらすことが可能になる。実施例1の場合の書込みトランジスタ23による信号書込み時の駆動波形を図9に示す。実施例1では、一例として、Gの副画素の書込みトランジスタ23のサイズ(W/L)を、Rの副画素の書込みトランジスタ23のサイズよりも大きく設定する構成を採っている。
トランジスタのサイズ(W/L)が大きいと、トランジスタとしての駆動能力が上がるため、書込みトランジスタ23の書込み速度が速くなる。よって、Gの副画素の電流のピークも、Rの副画素の電流のピークよりも速くなる。書込みトランジスタ23のサイズを色毎に変えない場合は、Gの副画素の電流のピーク位置が、図9に点線で示すように、Rの副画素の電流のピーク位置と同じであったため、電源供給線32に瞬時的に大電流が流れてしまう。
これに対して、書込みトランジスタ23のサイズを色毎に変える実施例1では、1つの電源供給線32に副画素毎につながる駆動トランジスタ22に流れる電流のピーク位置を、各色の副画素間で分散させることができる。これにより、電源供給線32に瞬時的に流れる電流の絶対値を減少させることができるため、電源供給線32の電圧ドロップを緩和することができる。そして、書込み走査信号WSが非アクティブ状態となってから発光定常状態になるまでの電源供給線32の電位の上昇量ΔV’が、書込みトランジスタ23のサイズを色毎に変えない場合の上昇量ΔVよりも小さくなる。結果として、書込みトランジスタ23による信号書込み時に、電源供給線32に瞬時的に流れる電流に起因するクロストークを改善できる。
尚、実施例1では、Gの副画素及びRの副画素の書込みトランジスタ23のサイズを変える構成としたが、RGB3色の副画素の縦ストライプ配列の場合において、1色のみのサイズを変える、あるいは、3色共に、即ち、色毎に書込みトランジスタ23のサイズを変えるようにすることもできる。
[実施例2]
図8Bは、実施例2に係る副画素の色配列を示す図である。実施例2の色配列は、画素20を構成する副画素が、RGBの副画素に加えて、白色(W)の副画素を含む4色の副画素から成り、これらの副画素が田の字状に配列された田の字配列となっている。そして、実施例2においても、実施例1と同様に、1つの走査線31に画素20毎につながる書込みトランジスタ23のサイズ(W/L)を色単位で変えるようにする。これにより、実施例2にあっても、実施例1と同様の作用、効果を得ることができる、即ち、書込みトランジスタ23による信号書込み時に、電源供給線32に瞬時的に流れる電流を減少させることができるため、当該瞬時電流に起因するクロストークを改善できる。
書込みトランジスタ23のサイズを色単位で変えるに当たっては、RGBWの4色の副画素全てについて、即ち、各色毎に書込みトランジスタ23のサイズを異なるようにすることが最も効果的であるが、これに限られるものではない。例えば、2色毎にペアにして書込みトランジスタ23のサイズを変えるようにしてもよいし、あるいは、1色のみの副画素の書込みトランジスタ23のサイズを変えるようにしてもよい。一例として、Wの副画素の書込みトランジスタ23のサイズを、他の少なくとも一色の副画素の書込みトランジスタのサイズよりも小さく設定するようにする。尚、図7Bに示す色配列は一例であって、これに限られるものではなく、RGBW4色の副画素の縦ストライプ配列であってもよい。
書込みトランジスタ23のサイズについては、書込みトランジスタ23による信号書込み時に必要な電流値に応じてそれぞれ異なるサイズに設定するようにする。その際、各色の副画素の書込みトランジスタ23のサイズについて、書込みトランジスタ23による信号書込み時に必要な電流値が小さい順に、サイズが大きくなるように設定するのが好ましい。一例として、RGBW4色の副画素の縦ストライプ配列の場合には、RGBWの各副画素の書込みトランジスタ23のサイズ(W/L)について、Wの副画素、Rの副画素、Gの副画素、Bの副画素の順に、サイズが大きくなるように設定するようにする。
<変形例>
上記の実施形態では、単位画素20の発光部が有機EL素子21から成る有機EL表示装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、有機EL表示装置への適用に限られるものではない。すなわち、本開示の技術は、単位画素20の発光部が、無機EL素子、LED素子、半導体レーザー素子など電流駆動型の電気光学素子から成る表示装置や、液晶表示装置など、単位画素20が信号を書き込む書込みトランジスタを有する構成の表示装置全般に対して適用可能である。
また、上記の実施形態では、有機EL素子21を駆動する駆動回路として、2Tr2Cの回路構成を例示したが、2Tr2Cの回路構成に限られるものではない。例えば、補助容量25は、有機EL素子21の等価容量を補助するためのものであり、必須の構成要素ではない。従って、有機EL素子21の等価容量を十分に確保できる場合には、当該補助容量25を除いた2Tr1Cの回路構成を採ることも可能である。
更には、必要に応じて、トランジスタの数を増やすことも可能である。一例として、基準電圧Vofsを書込みトランジスタ23によって信号線33から取り込む構成ではなく、専用のスイッチングトランジスタを設けて、当該スイッチングトランジスタによって基準電圧Vofsを取り込む構成とすることも可能である。また、駆動トランジスタ22に対して直列にスイッチングトランジスタを接続し、当該スイッチングトランジスタによって有機EL素子21の発光/非発光を制御する構成とすることも可能である。
<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の表示部(表示装置)として用いることができる。一例として、例えば、テレビジョンセット、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、スマートフォンや携帯電話機等の携帯端末装置、ビデオカメラ等の電子機器の表示部として用いることができる。
このように、あらゆる分野の電子機器の表示部として本開示の表示装置を用いることにより、各種の電子機器の表示品位を高めることができる。すなわち、先述した実施形態の説明から明らかなように、本開示の表示装置によれば、書込みトランジスタによる信号書込み時に、電源供給線に瞬時的に流れる電流に起因するクロストークを改善できる。従って、各種の電子機器において、本開示の表示装置を用いることにより、画質の向上に貢献できる。
本開示の表示装置は、封止された構成のモジュール形状のものをも含む。一例として、画素アレイ部に透明なガラス等の対向部が貼り付けられて形成された表示モジュールが該当する。尚、表示モジュールには、外部から画素アレイ部への信号等を入出力するための回路部やフレキシブルプリントサーキット(FPC)などが設けられていてもよい。以下に、本開示の表示装置を用いる電子機器の具体例として、テレビジョンセットを例示する。但し、ここで例示する具体例は一例に過ぎず、これに限られるものではない。
(具体例)
図10は、本開示の電子機器の一例であるテレビジョンセットの外観を示す斜視図である。本具体例に係るテレビジョンセット100は、フロントパネル102やフィルターガラス103等から構成される映像表示画面部101を有している。このテレビジョンセット100において、その映像表示画面部101として本開示の表示装置を用いることができる。
すなわち、本具体例に係るテレビジョンセット100は、その映像表示画面部101として本開示の表示装置を用いることによって作製される。このように、テレビジョンセット100において、その映像表示画面部101として、本開示の表示装置を用いることにより、信号書込み時に電源供給線に瞬時的に流れる電流に起因するクロストークを改善できるため、画質の向上に貢献できる。
尚、本開示は以下のような構成をとることもできる。
[1]発光部を含む単位画素が行列状に配置されて成り、
単位画素は、画素行毎に配された走査線を通して供給される走査信号に応答して信号を書き込む書込みトランジスタを有し、
1つの走査線に単位画素毎につながる書込みトランジスタの中に、サイズが異なるトランジスタが含まれている、
表示装置。
[2]単位画素は、複数の色の副画素から構成されており、
1つの走査線に単位画素毎につながる書込みトランジスタのサイズは、副画素の色単位で異なる、
上記[1]に記載の表示装置。
[3]単位画素は、白色の副画素を有しており、
白色の副画素の書込みトランジスタのサイズは、他の少なくとも一色の副画素の書込みトランジスタのサイズよりも小さく設定されている、
上記[2]に記載の表示装置。
[4]単位画素を構成する各色の副画素の書込みトランジスタのサイズは、信号書込み時に必要な電流値に応じてそれぞれ異なるサイズに設定されている、
上記[2]又は上記[3]に記載の表示装置。
[5]単位画素を構成する各色の副画素の書込みトランジスタのサイズは、信号書込み時に必要な電流値が小さい順に大きくなるように設定されている、
上記[4]に記載の表示装置。
[6]単位画素は、白色の副画素に加えて、赤色の副画素、緑色の副画素、及び、青色の副画素を有しており、
各副画素の書込みトランジスタのサイズは、白色の副画素、赤色の副画素、緑色の副画素、及び、青色の副画素の順に大きくなるように設定されている、
上記[5]に記載の表示装置。
[7]単位画素は、書込みトランジスタによって書き込まれた信号に基づいて発光部を駆動する駆動トランジスタを有し、
駆動トランジスタの特性のばらつきに起因する駆動電流のばらつきを補正する補正機能を持つ、
上記[1]から上記[7]のいずれかに記載の表示装置。
[8]補正機能は、駆動トランジスタの閾値電圧のばらつきに起因する駆動電流のばらつきを補正する機能である、
上記[7]に記載の表示装置。
[9]補正機能は、駆動トランジスタのチャネルを構成する半導体薄膜の移動度のばらつきに起因する駆動電流のばらつきを補正する機能である、
上記[7]又は上記[8]に記載の表示装置。
[10]単位画素の発光部は、電流駆動型の電気光学素子から成る、
上記[1]から上記[9]のいずれか1項に記載の表示装置。
[11]電流駆動型の電気光学素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子である、
上記[10]に記載の表示装置。
[12]発光部を含む単位画素が行列状に配置されて成り、
単位画素は、画素行毎に配された走査線を通して供給される走査信号に応答して信号を書き込む書込みトランジスタを有し、
1つの走査線に単位画素毎につながる書込みトランジスタの中に、サイズが異なるトランジスタが含まれている、
表示装置を有する電子機器。
10・・・有機EL表示装置、20・・・単位画素(画素回路)、21・・・有機EL素子、22・・・駆動トランジスタ、23・・・書込みトランジスタ、24・・・保持容量、25・・・補助容量、30・・・画素アレイ部、31(311〜31m)・・・走査線、32(321〜32m)・・・電源供給線、33(331〜33n)・・・信号線、34・・・共通電源線、40・・・書込み走査部、50・・・電源供給走査部、60・・・信号出力部、70・・・表示パネル

Claims (12)

  1. 発光部を含む単位画素が行列状に配置されて成り、
    単位画素は、画素行毎に配された走査線を通して供給される走査信号に応答して信号を書き込む書込みトランジスタを有し、
    1つの走査線に単位画素毎につながる書込みトランジスタの中に、サイズが異なるトランジスタが含まれている、
    表示装置。
  2. 単位画素は、複数の色の副画素から構成されており、
    1つの走査線に単位画素毎につながる書込みトランジスタのサイズは、副画素の色単位で異なる、
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 単位画素は、白色の副画素を有しており、
    白色の副画素の書込みトランジスタのサイズは、他の少なくとも一色の副画素の書込みトランジスタのサイズよりも小さく設定されている、
    請求項2に記載の表示装置。
  4. 単位画素を構成する各色の副画素の書込みトランジスタのサイズは、信号書込み時に必要な電流値に応じてそれぞれ異なるサイズに設定されている、
    請求項2に記載の表示装置。
  5. 単位画素を構成する各色の副画素の書込みトランジスタのサイズは、信号書込み時に必要な電流値が小さい順に大きくなるように設定されている、
    請求項4に記載の表示装置。
  6. 単位画素は、白色の副画素に加えて、赤色の副画素、緑色の副画素、及び、青色の副画素を有しており、
    各副画素の書込みトランジスタのサイズは、白色の副画素、赤色の副画素、緑色の副画素、及び、青色の副画素の順に大きくなるように設定されている、
    請求項5に記載の表示装置。
  7. 単位画素は、書込みトランジスタによって書き込まれた信号に基づいて発光部を駆動する駆動トランジスタを有し、
    駆動トランジスタの特性のばらつきに起因する駆動電流のばらつきを補正する補正機能を持つ、
    請求項1に記載の表示装置。
  8. 補正機能は、駆動トランジスタの閾値電圧のばらつきに起因する駆動電流のばらつきを補正する機能である、
    請求項7に記載の表示装置。
  9. 補正機能は、駆動トランジスタのチャネルを構成する半導体薄膜の移動度のばらつきに起因する駆動電流のばらつきを補正する機能である、
    請求項7に記載の表示装置。
  10. 単位画素の発光部は、電流駆動型の電気光学素子から成る、
    請求項1に記載の表示装置。
  11. 電流駆動型の電気光学素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子である、
    請求項10に記載の表示装置。
  12. 発光部を含む単位画素が行列状に配置されて成り、
    単位画素は、画素行毎に配された走査線を通して供給される走査信号に応答して信号を書き込む書込みトランジスタを有し、
    1つの走査線に単位画素毎につながる書込みトランジスタの中に、サイズが異なるトランジスタが含まれている、
    表示装置を有する電子機器。
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