JP2023088444A - 電気光学装置、電子機器および電気光学装置の駆動方法 - Google Patents

電気光学装置、電子機器および電気光学装置の駆動方法 Download PDF

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Abstract

Figure 2023088444000001
【課題】隣り合う画素への影響を少なくして、いわゆる黒浮きを防止する。
【解決手段】走査線12とデータ線14とに対応して設けられた画素回路110は、トランジスター121および発光素子の一例であるOLED130を有する。補償期間において、トランジスター121のゲートノードおよびドレインノードを電気的に接続して、当該トランジスター121のゲートノードの電圧が、閾値電圧に対応する電圧になる。ゲート書込期間において、トランジスター121のゲートノードの電圧を、閾値電圧に対応する電圧から、OLED130の輝度に応じた電圧に変化させ、ドレイン書込期間において、トランジスター121のドレインノードに、OLED130の輝度に応じた電圧を印加する。
【選択図】図11

Description

本発明は、電気光学装置、電子機器および電気光学装置の駆動方法に関する。
OLEDなどの発光素子を用いた電気光学装置が知られている。OLEDは、Organic Light Emitting Diodeの略である。電気光学装置は画素回路を含み、画素回路は、表示する画像の各画素に対応して設けられ、発光素子や、階調レベルに応じた電流を当該発光素子に供給するトランジスターなどを含む。
ところで、発光素子に電流を供給するためのトランジスターのドレインノードに容量が寄生していると、当該寄生容量に残留した電荷(リーク電流)が発光素子に流れて、わずかに発光してしまう現象が生じる。この現象は、階調レベルがゼロであってもOLEDが発光して、黒が浮いたように視認されることから黒浮きと称されることもある。
このため、発光素子に電流を供給する前に、当該トランジスターのドレインノードに残留する電荷をリセットする技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
特開2010-243560号公報
しかしながら、省スペース化および高精細化が進行すると、隣り合う画素回路同士が近接した状態になる。画素回路同士が近接した状態で、特許文献1に記載されたように黒浮き防止技術を適用すると、隣り合う画素回路における輝度に影響を与えて、表示品位を低下させてしまう、という課題がある。
本開示の一態様に係る電気光学装置は、走査線とデータ線とに対応して設けられた画素回路を含み、前記画素回路は、第1トランジスターおよび発光素子を有し、前記第1トランジスターは、当該第1トランジスターのゲートノードおよび当該第1トランジスターのソースノードの間の電圧に応じた電流を、前記発光素子に供給可能であり、前記走査線が選択される水平走査期間には、補償期間、第1期間および第2期間が順に含まれ、前記補償期間において、前記第1トランジスターのゲートノードおよび当該第1トランジスターのドレインノードを電気的に接続して、当該第1トランジスターのゲートノードを、当該第1トランジスターの閾値電圧に対応する電圧とし、前記第1期間において、前記第1トランジスターのゲートノードを、前記閾値電圧に対応する電圧から、前記発光素子の輝度に応じた電圧に変化させ、前記第2期間において、前記第1トランジスターのドレインノードに、前記発光素子の輝度に応じた電圧を印加し、前記第2期間の後の発光期間において、前記第1トランジスターに、当該第1トランジスターのゲートノードおよび当該第1トランジスターのソースノードの間の電圧に応じた電流を、前記発光素子に供給させることを特徴とする。
第1実施形態に係る電気光学装置を示す斜視図である。 電気光学装置の電気的な構成を示すブロック図である。 電気光学装置の一部を示す回路図である。 電気光学装置における画素回路を示す図である。 電気光学装置の動作を示すタイミングチャートである。 電気光学装置の動作を説明するための図である。 電気光学装置の動作を説明するための図である。 電気光学装置の動作を説明するための図である。 電気光学装置の動作を説明するための図である。 電気光学装置の動作を説明するための図である。 電気光学装置の動作を説明するための図である。 電気光学装置の動作を説明するための図である。 画素回路における寄生容量を示す図である。 隣り合う画素回路における寄生容量を示す図である。 階調レベルがゼロである場合の動作を説明するための図である。 階調レベルがゼロ以外である場合の動作を説明するための図である。 階調レベルがゼロである場合の動作を説明するための図である。 第2実施形態に係る電気光学装置の電気的な構成を示すブロック図である。 電気光学装置における画素回路を示す図である。 電気光学装置の動作を示すタイミングチャートである。 電気光学装置の動作を説明するための図である。 電気光学装置の動作を説明するための図である。 電気光学装置の動作を説明するための図である。 電気光学装置の動作を説明するための図である。 電気光学装置の動作を説明するための図である。 制御信号/Gel(i)の別例を示すタイミングチャートである。 電気光学装置を用いたヘッドマウントディスプレイを示す斜視図である。 ヘッドマウントディスプレイの光学構成を示す図である。 参照例に係る電気光学装置の動作を説明するための図である。
以下、本発明の実施形態に係る電気光学装置について図面を参照して説明する。なお、各図において、各部の寸法および縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施の形態は、好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
<第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る電気光学装置10を示す斜視図である。電気光学装置10は、例えばヘッドマウントディスプレイなどにおいて画像を表示するマイクロ・ディスプレイ・パネルである。電気光学装置10は、複数の画素回路や当該画素回路を駆動する駆動回路などを含む。当該画素回路および当該駆動回路は半導体基板に集積化される。半導体基板は、典型的にはシリコン基板であるが、他の半導体基板であってもよい。
電気光学装置10は、表示領域100に対応して開口する枠状のケース192に収納される。電気光学装置10には、FPC基板194の一端が接続される。なお、FPCとは、Flexible Printed Circuitsの略称である。FPC基板194の他端には、図示省略されたホスト装置に接続される複数の端子196が設けられる。複数の端子196がホスト装置に接続されると、電気光学装置10には、当該ホスト装置から、FPC基板194を介して、映像データや同期信号などが供給される。
なお、図においてX方向は、電気光学装置10における走査線の延在方向であり、表示画面でいえば横方向を示し、Y方向は、データ線の延在方向であり、表示画面でいえば縦方向を示す。X方向およびY方向で定まる二次元平面が半導体基板の基板面である。Z方向は、X方向およびY方向に垂直であって、画素回路に含まれる発光素子(OLED)から発せられる光の出射方向を示す。
図2は、電気光学装置10の電気的な構成を示すブロック図であり、図3は電気光学装置10における要部の構成を示す図である。
図2に示されるように、電気光学装置10は、制御回路20、データ信号出力回路30、スイッチ群40、容量素子群50、初期化回路60、補助回路70、表示領域100および走査線駆動回路120を含む。
電気光学装置10では、図3に示されるように、m行の走査線12が図においてX方向に沿って設けられ、(3q)列のデータ線14bが、Y方向に沿って、かつ、各走査線12と互いに電気的に絶縁を保つように設けられる。m、qは、2以上の整数である。
走査線12における行(ロウ)を区別するために、図において上から順に1、2、3、…、(m-1)、m行と呼ぶ。なお、走査線12について、行を特定しないで一般的に説明するために、1以上m以下の整数iを用いて、i行目という表記することがある。
また、データ線14bにおける列(カラム)を区別するために、図において左から順に1、2、3、…、(3q-2)、(3q-1)、(3q)列と呼ぶ。なお、データ線14bは、図2および図3では3列毎にグループ化される。グループを一般化して説明するために、1以上q以下の整数jを用いると、左から数えてj番目のグループには、(3j-2)列目、(3j-1)列目および(3j)列目の計3列のデータ線14bが属している、ということになる。
画素回路110R、110B、110Gは、m行で配列する走査線12と、(3q)列で配列するデータ線14bとに対応して設けられる。
詳細には、画素回路110Rは、i行目の走査線12と(3j-2)列目のデータ線14bとの交差に対応して設けられる。画素回路110Bは、i行目の走査線12と(3j-1)列目のデータ線14bとの交差に対応して設けられる。画素回路110Gは、i行目の走査線12と(3j)列目のデータ線14bとの交差に対応して設けられる。
画素回路110Rは、出射される光に赤色成分を含む発光素子を含み、画素回路110Bは、出射される光に青色成分を含む発光素子を含み、画素回路110Gは、出射される光に緑色成分を含む発光素子を含む。行が同一であって互いに隣り合う画素回路110R、110B、110Gから出射する光の加法混色によって1つのカラーが表現される。
したがって、本実施形態は、カラーの1画素が縦m行×横q列でマトリクス配列する画像を表示することになる。
画素回路110R、110B、110Gは、カラーの1画素のうち、赤成分、青成分、緑成分を順に表現するので、厳密にいえばサブ画素回路と呼ぶべきものであるが、本説明では便宜的に画素回路と呼ぶことにする。
実施形態において、画素回路110R、110B、110Gで表現されるカラー画素の配列(i行×q列)と、表示すべき画像におけるカラー画素の配列とは一致する。なお、上記のように、画素回路で表現されるカラー画素の配列と表示すべき画像におけるカラー画素の配列とが一致しなくてもよい。
また、画素回路110R、110B、110Gについて色を特定しないで一般的に説明する場合には、画素回路の符号を110として説明する。なお、画素回路110R、110B、110Gが配列する領域が表示領域100の一例である。
図2において、制御回路20は、ホスト装置から出力される映像データVidおよび同期信号Syncに基づいて各部を制御する。同期信号Syncに同期して供給される映像データVidは、表示すべき画像における画素の階調レベルを、例えば赤(R)、青(B)、緑(G)毎に8ビットで指定する。また、同期信号Syncには、映像データVidの垂直走査開始を指示する垂直同期信号や、水平走査開始を指示する水平同期信号、および、映像データの1画素分のタイミングを示すドットクロック信号が含まれる。
制御回路20は、各部を制御するために、制御信号Gcp、Gref、Y_Ctr、/Gini、/Gorst、/Drst、L_Ctr、Sel(1)~Sel(q)およびクロック信号Clkを生成する。図2では省略されているが、制御回路20は、制御信号Gcpとは論理反転の関係にある制御信号/Gcpと、制御信号Grefとは論理反転の関係にある制御信号/Grefと、Sel(1)~Sel(q)とは論理反転の関係にある制御信号/Sel(1)~/Sel(q)とを出力する。
なお、これらの制御信号は、論理信号である。これらの制御信号の符号における先頭の「/」は、当該制御信号が負論理であることを示しており、Lレベルでアクティブになり、Hレベルでノン・アクティブになる。先頭に「/」が付与されていない制御信号は、当該制御信号が正論理であることを示し、Lレベルでノン・アクティブになり、Hレベルでアクティブになる。
また、制御信号においてLレベルは電圧ゼロの基準である0Vであり、Hレベルは例えば6.0Vである。
本説明において、ある地点における電圧とは、特に説明がない場合、論理信号のLレベルである接地電位を基準にして、当該地点における電位との差をいう。説明がある場合としては、例えば後述するトランジスターの閾値電圧や、容量素子の保持電圧などがある。
ホスト装置から供給される映像データVidで示される階調レベルと、画素回路110に含まれるOLEDとでは、輝度の特性が必ずしも一致しない。そこで、制御回路20は、映像データVidで示される階調レベルに対応した輝度でOLEDを発光させるために、映像データVidの8ビットを、例えば10ビットにアップコンバージョンして、映像データVdatとして出力する。このため、10ビットの映像データVdatは、映像データVidで指定される階調レベルに対応したデータになる。
なお、アップコンバージョンには、入力である映像データVidの8ビットと、出力である映像データVdatの10ビットとの対応関係を予め記憶したルックアップテーブルが用いられる。
走査線駆動回路120は、制御信号Y_Ctrにしたがって、m行(3q)列で配列する画素回路110を、1行を単位として駆動するための回路である。
データ信号出力回路30は、データ線14bに向けてデータ信号を出力する。詳細には、データ信号出力回路30は、画素回路110で表現する画素の階調レベルに応じた電圧のデータ信号を出力する。
なお、実施形態では、データ信号出力回路30から出力されるデータ信号の電圧振幅が圧縮されて、データ線14bに供給される。したがって、圧縮後のデータ信号も、画素の階調レベルに応じた電圧となる。
また、データ信号出力回路30は、シリアルで供給される映像データVdatを、複数相(この例では、グループを構成するデータ線14bの列数に相当する「3」相)にパラレル変換して出力する機能も有する。
データ信号出力回路30は、シフトレジスタ31、ラッチ回路32、D/A変換回路群33およびアンプ群34を含む。
シフトレジスタ31は、クロック信号Clkに同期してシリアルで供給される映像データVdatを順次転送して、1行分、すなわち画素回路の個数でいえば(3q)個分、格納する。
ラッチ回路32は、シフトレジスタ31に格納された(3q)個分の映像データVdatを制御信号L_Ctrにしたがってラッチし、ラッチした映像データVdatを制御信号L_Ctrにしたがって3相にパラレル変換して出力する。
D/A変換回路群33は、3つのD/A(Digital to Analog)変換器を含む。3つのD/A変換器によって、ラッチ回路32から出力される3相の映像データVdatがアナログ信号に変換される。
アンプ群34は3つの増幅器を含む。3つの増幅器によって、D/A変換回路群33から出力される3相のアナログ信号が増幅され、データ信号Vd(1)、Vd(2)、Vd(3)として出力される。
制御回路20は、後述するようにゲート書込期間に先立つ補償期間において順次排他的にHレベルとなる制御信号Sel(1)~Sel(q)を出力する。
なお、D/A変換回路の構成として、例えば、各ビットに対応してスイッチおよび容量素子を設けて、各ビットに応じて容量素子の充放電をスイッチにより制御する構成であってもよい。また、データ信号出力回路30の構成によっては、アンプ群34は必ずしも備える必要はなく、例えば、D/A変換回路の構成として、例えば、各ビットに対応してスイッチおよび容量素子を設けて、各ビットに応じて容量素子の充放電をスイッチにより制御する構成であれば、アンプ群34は備えなくてもよい。
走査線駆動回路120は、走査線12を1行毎に順番に走査するための走査信号を、制御信号Y_Ctrにしたがって生成する。ここで、1、2、3、…、(m-1)、m行目の走査線12に供給される走査信号が、それぞれ/Gwr(1)、/Gwr(2)、…、/Gwr(m-1)、/Gwr(m)と表記される。i行目の走査線12に供給される走査信号は、/Gwr(i)と表記される。
なお、走査線駆動回路120は、走査信号/Gwr(1)~/Gwr(m)のほかにも、当該走査信号に同期した制御信号を行毎に生成して表示領域100に供給するが、図2および図3においては図示が省略されている。
電気光学装置10では、データ線14bに対応してデータ転送線14aが設けられる。
スイッチ群40は、データ転送線14a毎に設けられたトランスミッションゲート45の集合体である。
このうち、1、4、7、…、(3q-2)列のデータ転送線14aに対応するq個のトランスミッションゲート45の入力端が共通接続される。なお、この入力端には、データ信号Vd(1)が画素毎に時系列で供給される。
また、2、5、8、…、(3q-1)列のデータ転送線14aに対応するq個のトランスミッションゲート45の入力端が共通接続され、当該入力端には、データ信号Vd(2)が画素毎に時系列で供給される。
同様に3、6、9、…、(3q)列のデータ転送線14aに対応するq個のトランスミッションゲート45の入力端が共通接続され、当該入力端には、データ信号Vd(3)が画素毎に時系列で供給される。
ある一の列のトランスミッションゲート45の出力端は、当該列のデータ転送線14aの一端に接続される。
j番目のグループに属する(3j-2)、(3j-1)、(3j)列に対応した3つのトランスミッションゲート45は、制御信号Sel(j)がHレベルであれば(制御信号/Sel(j)がLレベルであれば)オン状態になり、制御信号Sel(j)がLレベルであれば(制御信号/Sel(j)がHレベルであれば)オフ状態になる。
なお、図3では、紙面の制約のため、1番目のグループおよびq番目のグループのみ図示され、他のグループは省略されている。また、図3のトランスミッションゲート45は、図2では、単なるスイッチとして簡略化されて表記されている。
本説明において、スイッチ、トランジスターまたはトランスミッションゲートの「オン状態」とは、スイッチの両端、トランジスターにおけるソースノード・ドレインノードの間、または、トランスミッションゲートの入力端および出力端の間が、電気的に接続されて低インピーダンス状態になることをいう。また、スイッチ、トランジスターまたはトランスミッションゲートの「オフ状態」とは、スイッチングの両端、ソースノード・ドレインノードの間、または、トランスミッションゲートの両端が電気的に非接続になって高インピーダンス状態になることをいう。
また、本説明において「電気的に接続」される、または、単に「接続」される、とは、2以上の要素間の直接的または間接的な接続または結合を意味する。
容量素子群50は、データ転送線14a毎に設けられた容量素子51の集合体である。ここで、ある列のデータ転送線14aに対応する容量素子51の一端は、当該データ転送線14aの一端に接続され、当該容量素子51の他端は、一定電位、例えば電圧ゼロの基準となる電位に接地されている。
初期化回路60は、データ線14b毎に設けられたPチャネルMOS型のトランジスター66、67および68の集合体である。なお、MOSとは、Metal-Oxide-Semiconductor field-effect transistorの略称である。
ある一の列のデータ線14bに対応するトランジスター66のゲートノードには制御信号/Drstが供給され、当該トランジスター66のソースノードには電圧Velが印加され、当該トランジスター66のドレインノードは、当該列のデータ線14bに接続される。
また、ある一の列のデータ線14bに対応するトランジスター67のゲートノードには制御信号/Gorstが供給され、当該トランジスター67のソースノードにはリセット電圧Vorstが給電線118を介して印加され、当該トランジスター67のドレインノードは、当該列のデータ線14bに接続される。
ある一の列のデータ線14bに対応するトランジスター68のゲートノードには制御信号/Giniが供給され、当該トランジスター68のソースノードには電圧Viniが印加され、当該トランジスター68のドレインノードは、当該列のデータ線14bに接続される。
補助回路70は、列毎に設けられたトランスミッションゲート72、73と、列毎に設けられた容量素子74、75との集合体である。
ここで、ある一の列に対応するトランスミッションゲート72は、制御信号GcpがHレベルであれば(制御信号/GcpがLレベルであれば)オン状態になり、制御信号GcpがLレベルであれば(制御信号/GcpがHレベルであれば)オフ状態になる。
ある一の列に対応するトランスミッションゲート72の入力端は、当該列のデータ転送線14aの他端に接続され、当該列に対応するトランスミッションゲート72の出力端は、当該列に対応するトランスミッションゲート73の出力端、当該列に対応する容量素子74の一端、および、当該列に対応する容量素子75の一端に接続される。
ある一の列に対応するトランスミッションゲート73は、制御信号GrefがHレベルであれば(制御信号/GrefがLレベルであれば)オン状態になり、制御信号GrefがLレベルであれば(制御信号/GrefがHレベルであれば)オフ状態になる。
各列におけるトランスミッションゲート73の入力端には、電圧Vrefが共通に印加される。
また、ある一の列に対応する容量素子75の他端は、一定電位、例えば電圧ゼロの基準となる電位に接地されている。
ある一の列に対応する容量素子74の他端は、当該列に対応するデータ線14bの一端に接続される。
第1実施形態において、データ転送線14aの一端は、トランスミッションゲート45の出力端および容量素子51の一端に接続され、データ転送線14aの他端は、トランスミッションゲート72における入力端に接続される。表示領域100は、スイッチ群40と補助回路70との間に位置するので、データ転送線14aは、表示領域100を通過する。
一方、トランスミッションゲート45を介してデータ転送線14aに供給されたデータ信号は、トランスミッションゲート72および容量素子74およびデータ線14bを介してデータ信号として画素回路110に供給される。
このため、データ信号出力回路30から出力されるデータ信号は、データ転送線14aを介して、表示領域100を挟んで反対の位置にある補助回路70に到達し、折り返して、容量素子74を介してデータ線14bを介して画素回路110に供給される。
このような構成では、容量素子74が設けられる領域とデータ信号出力回路30とが、表示領域100とを挟んで位置する。このため、表示領域100を基準とした場合に、データ信号出力回路30が設けられる領域に要素が集中しないで済む。表示領域100は、4辺からある程度離間させる必要があり、データ信号出力回路30が設けられない領域であっても、ある程度、辺からの距離が必要となる。データ信号出力回路30およびその周辺の領域に要素が集中すると、当該領域に要する面積が拡大して、その分、小型化を阻害する要因となり得る。これに対して、第1実施形態のような構成では、当該領域に要する面積が縮小されるので、小型化を図ることができる。
図4は、画素回路110の構成を示す図である。m行(3q)列で配列する画素回路110は電気的にみれば互いに同一である。このため、画素回路110については、i行目であって、任意の列に対応する1つの画素回路110で代表させて説明する。
図に示されるように、画素回路110は、PチャネルMOS型のトランジスター121~124と、OLED130と、容量素子140とを含む。
また、i行目の画素回路110には、走査信号/Gwr(i)のほか、制御信号/Gcmp(i)、/Gel(i)が、走査線駆動回路120から供給される。
OLED130は、画素電極131と共通電極133とで発光層132を挟持した発光素子である。画素電極131はアノードとして機能し、共通電極133はカソードとして機能する。なお、共通電極133は光反射性および光透過性を有する。OLED130において、アノードからカソードに向かって電流が流れると、アノードから注入された正孔とカソードから注入された電子とが発光層132で再結合して励起子が生成され、白色光が発生する。
実施形態では、発生した白色光が、例えば図示省略された反射層と半反射半透過層とで構成された光共振器にて共振し、R(赤)、G(緑)、B(青)のいずれかの色に対応して設定された共振波長で出射する。光共振器から光の出射側には当該色に対応したカラーフィルターが設けられる。したがって、OLED130からの出射光は、光共振器およびカラーフィルターによる着色を経て、観察者に視認される。なお、光共振器は図示省略されている。また、電気光学装置10が単に明暗のみの単色画像を表示する場合には、上記カラーフィルターが省略される。
トランジスター121にあっては、ゲートノードgがトランジスター122のドレインノードに接続され、ソースノードsが電圧Velの給電線116に接続され、ドレインノードdがトランジスター123のソースノードおよびトランジスター124のソースノードに接続される。なお、容量素子140にあっては、一端がトランジスター121のゲートノードgに接続され、他端が一定の電圧、例えば電圧Velの給電線116に接続される。このため、容量素子140は、トランジスター121におけるゲートノードgの電圧を保持することになる。
なお、容量素子140としては、例えば、トランジスター121のゲートノードgに寄生する容量を用いてもよいし、シリコン基板において互いに異なる導電層で絶縁層を挟持することによって形成される容量を用いてもよい。
i行目であって任意の1列における画素回路110のトランジスター122にあっては、ゲートノードがi行目の走査線12に接続され、ソースノードが当該列のデータ線14bに接続される。
i行目であって任意の1列における画素回路110のトランジスター123にあっては、ゲートノードに制御信号/Gcmp(i)が供給され、ドレインノードが当該列のデータ線14bに接続される。
i行目であって任意の1列における画素回路110のトランジスター124にあっては、ゲートノードに制御信号/Gel(i)が供給され、ドレインノードがOLED130のアノードである画素電極131に接続される。
なお、OLED130のカソードとして機能する共通電極133は、電圧Vctの給電線に接続される。また、電気光学装置10はシリコン基板に形成されるので、トランジスター121~124の基板電位については例えば電圧Velに相当する電位としている。
図5は、電気光学装置10の動作を説明するためのタイミングチャートである。
電気光学装置10では、1フレーム(V)の期間に1、2、3、…、m行目という順番で水平走査される。
なお、本説明において1フレーム(V)の期間とは、映像データVidで指定される画像の1コマを表示するのに要する期間をいう。1フレームの期間の長さは、垂直同期期間と同じ場合、例えば同期信号Syncに含まれる垂直同期信号の周波数が60Hzであれば、当該垂直同期信号の1周期分に相当する16.7ミリ秒である。また、1行分の水平走査に要する期間が水平走査期間(H)である。なお、図5および図6において、電圧を示す縦スケールは、各信号にわたって必ずしも揃っていない。
各行における水平走査期間(H)での動作は、画素回路110においてほぼ共通である。また、ある水平走査期間(H)において走査される行の1~(3q)列目の画素回路110の動作についても、ほぼ共通である。そこで以下については、i行目であって(3j-2)列における画素回路110について着目して説明する。
電気光学装置10において、水平走査期間(H)は、時間の順で、初期化期間(A1)、(B)、(C)、補償期間(D)、ゲート書込期間(E)およびドレイン書込期間(F)の6つの期間に分けられる。また、画素回路110の動作としては、上記6つの期間に、さらに発光期間(G)が加わる。
初期化期間(A1)、(B)、(C)のうち、初期化期間(A1)は、トランジスター121をオフ状態に設定するための期間である。初期化期間(B)は、OLED130のアノードにおける電位をリセットするための処理であり、初期化期間(C)は、補償期間(D)の始期においてトランジスター121をオン状態にさせるための電圧を、ゲートノードgに印加するための期間である。
補償期間(D)は、トランジスター121のゲートノードgを、当該トランジスター121の閾値電圧に対応した電圧に収束させるための期間である。
ゲート書込期間(E)は、トランジスター121のゲートノードgに、階調レベルに応じた電圧を書き込む期間であり、詳細には、当該トランジスター121のゲートノードgを、閾値電圧に対応した電圧からOLED130に流す電流に応じた電圧分だけ変化させるための期間である。
ドレイン書込期間(F)は、ゲート書込期間においてトランジスター121のゲートノードgに書き込んだ電圧を、当該トランジスター121のドレインノードdに書き込む期間である。
各水平走査期間(H)において初期化期間(A1)では、制御信号/Giniおよび/GorstがHレベルであり、制御信号/DrstがLレベルであり、制御信号GrefがHレベルであり、制御信号GcpがLレベルである。このため、トランジスター68がオフ状態になり、トランジスター67がオフ状態になり、トランジスター66がオン状態になり、トランスミッションゲート73がオン状態になり、トランスミッションゲート72がオフ状態になる。
また、i行目が選択される水平走査期間(H)の初期化期間(A1)では、走査信号/Gwr(i)がLレベルであり、制御信号/Gcmp(i)がHレベルであり、制御信号/Gel(i)がHレベルである。このため、当該画素回路110においてトランジスター122がオン状態になり、トランジスター123、124がオフ状態になる。
したがって、初期化期間(A1)では、図6に示されるように、電圧Vrefが、トランスミッションゲート73を介して、容量素子74の一端、容量素子75の一端およびトランスミッションゲート72の出力端に印加される。また、当該画素回路110では、電圧Velが、トランジスター66、データ線14bおよびトランジスター122を順に介して、容量素子140の一端、および、トランジスター121のゲートノードgに印加される。電圧Velがゲートノードgに印加されると、ゲートノード・ソースノード間の電圧がゼロになるので、トランジスター121は強制的にオフ状態になる。また、電圧Velがデータ線14bを介して容量素子74の他端に印加されるので、当該容量素子74は電圧|Vel-Vref|に充電される。
なお、図6において太線は、電圧の印加経路を示し、必ずしも電流が流れる方向を示してはいない。図7~図11、図21~図24においても同様である。
各水平走査期間(H)において初期化期間(B)では、制御信号/GiniがHレベルであり、制御信号/GorstがLレベルになり、制御信号/DrstがHレベルになり、制御信号GrefがHレベルであり、制御信号GcpがLレベルである。このため、トランジスター68がオフ状態を維持し、トランジスター67がオン状態に変化し、トランジスター66がオフ状態に変化し、トランスミッションゲート73がオン状態を維持し、トランスミッションゲート72がオフ状態を維持する。
また、i行目が選択される水平走査期間(H)の初期化期間(B)では、走査信号/Gwr(i)がHレベルになり、制御信号/Gcmp(i)がLレベルになり、制御信号/Gel(i)がLになる。このため、当該画素回路110においてトランジスター122がオフ状態に変化し、トランジスター123、124がオン状態に変化する。
したがって、初期化期間(B)では、図7に示されるように、容量素子74の一端、容量素子75の一端およびトランスミッションゲート72の出力端は、電圧Vrefに維持される。また、当該画素回路110では、リセット電圧Vorstが、トランジスター67、データ線14b、トランジスター123および124を順に介して、OLED130のアノードである画素電極131に印加される。OLED130は、画素電極131と共通電極133とで発光層132を挟持するので、容量成分が寄生する。初期化期間(B)では、画素電極131へのリセット電圧Vorstの印加によって、当該容量成分に保持された電圧が、詳細には、発光期間(G)において当該OLED130に流れていた電流に応じた電圧が、リセットされる。なお、リセット電圧Vorstは、OLED130を非発光とさせる電圧であり、具体的には、Lレベルに相当するゼロボルト、もしくは当該ゼロボルトに近い電圧(0~1ボルト)である。また、リセット電圧Vorstがデータ線14bを介して容量素子74の他端に印加されるので、当該容量素子74は電圧|Vorst-Vref|に充電される。
各水平走査期間(H)において初期化期間(C)では、制御信号/GiniがLレベルになり、制御信号/GorstがHレベルになり、制御信号/DrstがHレベルであり、制御信号GrefがHレベルであり、制御信号GcpがLレベルである。このため、トランジスター68がオン状態に変化し、トランジスター67がオフ状態に変化し、トランジスター66がオフ状態を維持し、トランスミッションゲート73がオン状態を維持し、トランスミッションゲート72がオフ状態を維持する。
また、i行目が選択される水平走査期間(H)の初期化期間(C)では、走査信号/Gwr(i)がLレベルになり、制御信号/Gcmp(i)がHレベルになり、制御信号/Gel(i)がHレベルになる。このため、当該画素回路110においてトランジスター122がオン状態に変化し、トランジスター123、124がオフ状態に変化する。
したがって、初期化期間(C)では、図8に示されるように、容量素子74の一端、容量素子75の一端およびトランスミッションゲート72の出力端は、電圧Vrefに維持される。また、当該画素回路110では、電圧Viniが、トランジスター68、データ線14bおよびトランジスター122を順に介して、容量素子140の一端、および、トランジスター121のゲートノードgに印加される。電圧Viniがデータ線14bを介して容量素子74の他端に印加されるので、当該容量素子74は電圧|Vini-Vref|に充電される。
各水平走査期間(H)において補償期間(D)では、制御信号/GiniがHレベルになり、制御信号/GorstがHレベルであり、制御信号/DrstがHレベルであり、制御信号GrefがHレベルであり、制御信号GcpがLレベルである。このため、トランジスター68がオフ状態に変化し、トランジスター67がオフ状態を維持し、トランジスター66がオフ状態を維持し、トランスミッションゲート73がオン状態を維持し、トランスミッションゲート72がオフ状態を維持する。
また、i行目が選択される水平走査期間(H)の補償期間(D)では、走査信号/Gwr(i)がLレベルであり、制御信号/Gcmp(i)がLレベルに変化し、制御信号/Gel(i)がHレベルである。このため、当該画素回路110においてトランジスター122がオン状態を維持し、トランジスター123がオン状態に変化し、トランジスター124がオフ状態を維持する。
したがって、補償期間(D)では、図9に示されるように、容量素子74の一端、容量素子75の一端およびトランスミッションゲート72の出力端は、電圧Vrefに維持される。
当該画素回路110では、容量素子140が、直前の初期化期間(C)において、トランジスター121のゲートノード・ソースノード間の電圧として電圧(Vel-Vini)を保持した状態となっている。
この状態において、トランジスター122、123がオン状態になると、トランジスター121がオン状態になり、当該トランジスター121ではゲートノードおよびドレインノードが接続された状態、すなわち、ダイオード接続状態になる。したがって、当該トランジスター121においてゲートノード・ソースノード間の電圧Vgsが当該トランジスター121の閾値電圧に近づくように収束する。ここで、閾値電圧を便宜的にVthと表記すると、トランジスター121のゲートノードgは、閾値電圧Vthに対応した電圧(Vel-Vth)に近づくように収束する。
なお、補償期間(D)の始期では、ダイオード接続になったトランジスター121においてソースノードからドレインノードに向かって電流が流れることが必要である。このため、補償期間(D)の前の初期化期間(C)においてゲートノードgに印加される電圧Viniは、
Vini<Vel-Vth
という関係にある。
また、補償期間(D)では、トランジスター121のゲートノードgがトランジスター122を介してデータ線14bに接続され、トランジスター121のドレインノードがトランジスター123を介してデータ線14bに接続される。このため、当該データ線14bおよび容量素子74の他端についても、電圧(Vel-Vth)に近づくように収束する。したがって、当該容量素子74は電圧|Vel-Vth-Vref|に充電される。
補償期間(D)において制御信号Sel(1)~Sel(q)は、順次排他的にHレベルとなる。なお、図9では省略されているが、補償期間(D)においては、制御信号/Sel(1)~/Sel(q)が、制御信号Sel(1)~Sel(q)に同期して、順次排他的にLレベルになる。
また、データ信号出力回路30は、制御信号Sel(1)~Sel(q)のうち、例えば制御信号Sel(j)がHレベルになったときに、i行目の走査線12とj番目のグループに属するデータ線14bとの交差に対応する3画素のデータ信号Vd(1)~Vd(3)を出力する。より詳細には、データ信号出力回路30は、制御信号Sel(j)がHレベルとなる期間において、i行(3j-2)列の画素に対応するデータ信号Vd(1)を出力し、i行(3j-1)列の画素に対応するデータ信号Vd(2)を出力し、i行(3j)列の画素に対応するデータ信号Vd(3)を出力する。
具体例としては、jが「2」であれば、データ信号出力回路30は、制御信号Sel(2)がHレベルとなる期間において、i行目4列目の画素に対応するデータ信号Vd(1)を出力し、i行目5列目の画素に対応するデータ信号Vd(2)を出力し、i行目6列目の画素に対応するデータ信号Vd(3)を出力する。
制御信号Sel(1)~Sel(q)が順次排他的にHレベルになると、1列目から(3q)列目までに対応する容量素子51に、それぞれの画素に対応するデータ信号の電圧が保持される。
なお、図9は、画素回路110が属するj番目のグループに対応する制御信号Sel(j)が補償期間(D)においてHレベルとなって、データ信号Vd(1)の電圧Vdataが容量素子51に保持される状態を示している。
各水平走査期間(H)においてゲート書込期間(E)では、制御信号/GiniがHレベルであり、制御信号/GorstがHレベルであり、制御信号/DrstがHレベルであり、制御信号GrefがLレベルになり、制御信号GcpがHレベルになる。このため、トランジスター68、67、66がオフ状態を維持し、トランスミッションゲート73がオフ状態に変化し、トランスミッションゲート72がオン状態に変化する。
また、i行目が選択される水平走査期間(H)のゲート書込期間(E)では、走査信号/Gwr(i)がLレベルであり、制御信号/Gcmp(i)がHレベルに変化し、制御信号/Gel(i)がHレベルである。このため、当該画素回路110においてトランジスター122がオン状態を維持し、トランジスター123がオフ状態に変化し、トランジスター124がオフ状態を維持する。
したがって、i行目が選択される水平走査期間(H)のゲート書込期間(E)では、図10に示されるように、トランスミッションゲート73のオフ状態、および、トランスミッションゲート72のオン状態により、容量素子74の一端が、電圧Vrefから容量素子51の一端に保持された電圧に応じて変化する。当該電圧変化は、当該容量素子74、データ線14bおよびトランジスター122を順に介してゲートノードgに伝播する。当該変化後のゲートノードgの電圧が容量素子140に保持される。
なお、図10に示されるように、容量素子51の容量をCrefと表記し、容量素子74の容量をCblkと表記し、容量素子75の容量をCdtと表記し、容量素子140の容量をCpixと表記する。また、補償期間(D)において容量素子51の一端に保持されたデータ信号Vd(1)の電圧をVdataと表記する。
補償期間(D)からゲート書込期間(E)までにおけるゲートノードgの電圧変化分ΔVは次式(1)で示される。
Figure 2023088444000002
すなわち、式(1)で示されるように、ゲートノードgは、容量素子74の一端における電圧変化分(Vdata-Vref)に、係数Kaを乗じた値に変化する。なお、係数Kaは、「1」未満の係数であり、容量Cref、Cblk、CdtおよびCpixによって定まる。換言すれば、容量Cref、Cblk、CdtおよびCpixが適切な値となるように設計されて、係数Kaが「1」未満にされる。係数Kaが「1」未満であると、データ信号の電圧Vdataの最低値から最高値までの電圧振幅が、係数Kaに応じて圧縮されて、ゲートノードgに伝播することになる。
画素回路110が微小化されると、トランジスター121のゲートノード・ソースノード間の電圧Vgsのごくわずかな変化に対してOLED130の流れる電流が大きく変化する場合がある。
この場合であっても、第1実施形態では、データ信号の電圧Vdataの電圧振幅が係数Kaに応じて圧縮されて、ゲートノードgに伝播するので、OLED130の流れる電流を精度良く制御することができる。
ゲート書込期間(E)の後、ドレイン書込期間(F)になる。ドレイン書込期間(F)では、制御信号/Gini、/Gorst、/Drst、GrefおよびGcpは、ゲート書込期間(E)から変化しない。このため、トランジスター68、67、66がオフ状態を維持し、トランスミッションゲート73がオフ状態を維持し、トランスミッションゲート72がオン状態を維持する。
また、i行目が選択される水平走査期間(H)のドレイン書込期間(F)では、走査信号/Gwr(i)がHレベルになり、制御信号/Gcmp(i)がLレベルになり、制御信号/Gel(i)がHレベルである。
このため、画素回路110においてトランジスター122がオフ状態に変化し、トランジスター123がオン状態に変化し、トランジスター124がオフ状態を維持する。
したがって、i行目が選択される水平走査期間(H)のドレイン書込期間(F)では、図11に示されるように、トランジスター121のドレインノードdには、容量素子74の他端における電圧が、すなわち、先のゲート書込期間(E)におけるトランジスター121のゲートノードgと同じ電圧が、データ線14bおよびオン状態のトランジスター123を順に介して印加される。言い換えると、先のゲート書込期間(E)において、データ線14bに供給されている電圧と同じ電圧がトランジスター123を介してトランジスター121のドレインノードdに印加される。
なお、ドレイン書込期間(F)においてトランジスター121のドレインノードに、当該トランジスター121のゲートノードgと同じ電圧が印加される点の効果については後述する。
ドレイン書込期間(F)の終了後、走査信号/Gwr(i)がHレベルを維持し、制御信号/Gcmp(i)がLからHレベルになる。このため、画素回路110においてトランジスター122がオフ状態を維持し、トランジスター123がオフ状態に変化する。
この後、発光期間(G)になる。詳細には、本実施形態では、i行目が選択される水平走査期間(H)の後に、1フレーム(V)の期間経過して、i行目が再び選択される水平走査期間(H)までが、発光期間(G)であり、制御信号/Gel(i)がLレベルになる。
i行目の発光期間(G)では、図12に示されるように、トランジスター121が、電圧Vgsに応じた電流Ielであって、トランジスター124におけるソース・ドレイン間の抵抗で制限を受ける電流Ielを、OLED130に流す。したがって、当該OLED130が、当該電流Ielに応じた輝度で発光する。
なお、図6乃至図12では、容量素子群50および初期化回路60が設けられる領域が特に区別されていない。
第1実施形態では、データ信号出力回路30から出力されるデータ信号の電圧Vdataの振幅を、容量素子74を介することによって圧縮して、データ信号として画素回路110におけるゲートノードgに供給する構成としている。
一方で、第1実施形態では、補償期間(D)において、トランジスター121の閾値電圧Vthを補償する構成としている。
そこで次に、補償期間(D)の有用性について説明する。なお、この有用性の説明に際し、数式が複雑化するのを避けるために、データ信号の電圧Vdataの圧縮比が「1」である場合、すなわち補償期間(D)後のゲート書込期間(E)においてデータ信号の電圧Vdataがそのままデータ線14bに供給される場合を想定する。また、発光期間(G)においてトランジスター124におけるソースノード・ドレインノード間の抵抗が理想的にゼロである場合を想定する。
まず、発光期間(G)においてOLED130に流れる電流Ielは、次式(2)のように表すことができる。
Figure 2023088444000003
なお、式(2)における係数k1は、次式(3)で表される。
Figure 2023088444000004
式(3)において、Wはトランジスター121のチャネル幅であり、Lはトランジスター121のチャネル長であり、μはキャリアの移動度であり、Coxはトランジスター121における(ゲート)酸化膜の単位面積あたりの容量である。
データ信号の電圧Vdataを圧縮せず、かつ、トランジスター121の閾値電圧を補償しない構成において、当該トランジスター121のゲートノードgに、直接、データ信号の電圧Vdataが印加されたときに、当該トランジスター121のゲートノード・ソースノード間の電圧Vgsは、次式(4)のように表すことができる。
Figure 2023088444000005
このときに、OLED130に流れる電流Ielは、次式(5)のように表すことができる。
Figure 2023088444000006
式(5)に表されるように、電流Ielは、閾値電圧Vthの影響を受ける。ここで、半導体プロセスの関係で、トランジスター121における閾値電圧Vthのばらつきは、数mV~数十mVの範囲となる。トランジスター121における閾値電圧Vthが数mV~数十mVの範囲でばらつく場合、電流Ielは、隣り合う画素回路110同士で、最大で40%の差が発生する虞がある。
OLED130における電流-輝度の特性は概ね線形である。このため、閾値電圧Vthを補償しない構成では、2つのOLED130を同じ輝度で発光させるために、当該2つの画素回路110に、たとえ同じ電圧Vdataのデータ信号を供給しても、実際にはOLED130に流れる電流が相違する。したがって、閾値電圧Vthを補償しない構成では、輝度がばらついて、表示品位を大きく損なうことになる。
補償期間(D)において、トランジスター121におけるゲートノードgを、電圧(Vel-Vth)に近づくように収束させた後、電圧Vdataに変化させた場合、当該トランジスター121のゲートノード・ソースノード間の電圧Vgsは、次式(6)のように表すことができる。
Figure 2023088444000007
なお、式(6)における係数k2は、データ信号の電圧Vdataを圧縮しない構成(容量素子74を有さない構成)における容量CblkおよびCpixで定まる係数である。
式(6)のように電圧Vgsが表される場合、OLED130に流れる電流Ielは、次式(7)のように表すことができる。
Figure 2023088444000008
式(7)では、閾値電圧Vthの項が除去されており、電流Ielは、データ信号の電圧Vdataによって定められる。これにより、トランジスター121の閾値電圧Vthに起因する表示品位の低下を抑えることが可能となる。
なお、実施形態では、実際には式(1)に示されるように、データ信号の電圧Vdataの最低値から最高値までの電圧振幅が、係数Kaに応じて圧縮されて、ゲートノードgに伝播することになる。
さらに、第1実施形態では、補償期間(D)およびゲート書込期間(E)の後であって、発光期間(G)の前に、ドレイン書込期間(F)が設けられる。
トランジスター121のドレインノードdは、補償期間(D)の終期において閾値電圧Vthに対応した電圧(Vel-Vth)に近づくように収束して、当該電圧(Vel-Vth)を寄生容量によって保持した状態になる。すなわち、トランジスター121のドレインノードdには、補償期間(D)の終期において電荷が残留する。ドレイン書込期間(F)を設けないで、発光期間(G)に至ると、ドレインノードに残留する電荷によって、OLED130にリーク電流が流れてしまう。
具体的には、ゲート書込期間(E)において、階調レベルがゼロに相当するデータ信号がトランジスター121のゲートノードgに保持されても、残留する電荷によってOLED130にリーク電流が流れてわずかに発光してしまう現象(黒浮き)が発生する。
そこで、参照例として、ドレイン書込期間(F)において、トランジスター121のドレインノードdに、リセット電圧Vorstを印加して、補償期間(D)の終期から残留する電荷をリセットする構成が考えられた。
具体的には、この参照例では、図15または図16において破線rstに示されるように、ドレイン書込期間において制御信号/Gcmp(i)およびGcpをLレベルとする。これにより、図29に示されるように、ドレインノードdには、オン状態のトランジスター67、データ線14bおよびオン状態のトランジスター123を順に介してリセット電圧Vorstが印加される。
しかしながら、実際の画素回路110では、図13に示されるように、トランジスター121のゲートノード・ドレインノード間には容量Cgd_1が寄生し、トランジスター123のゲートノード・ドレインノード間には容量Cgd_3が寄生する。
このため、制御信号/Gcmp(i)がLレベルからHレベルに変化して、トランジスター123がオン状態からオフ状態に変化すると、制御信号/Gcmp(i)の変化方向に、当該トランジスター123のドレインノードdにおける電圧が変化する、というプッシュアップと呼ばれる現象(突き抜け、フィールドスルーなどとも呼ばれる)が発生する。
トランジスター123のドレインノードdは、トランジスター121のドレインノードに接続されている。このため、トランジスター123のドレインノードdにおける電圧変化は、トランジスター123のドレインノードdにおける電圧変化になる。
ここで、トランジスター123(121)のドレインノードdにおいて、プッシュアップによる電圧変化分ΔVdr_dは、次式(8)のように表すことができる。
Figure 2023088444000009
なお、式(8)においてΔVgcmpは、制御信号/Gcmp(i)におけるLレベルとHレベルとの電圧差である。
また、トランジスター123(121)のドレインノードdにおいて電圧変化が発生すると、当該電圧変化は、寄生する容量Cgd_1を介してトランジスター121のゲートノードgに伝播する。
トランジスター123(121)のドレインノードdにおける電圧変化が、トランジスター121のゲートノードgに及ぼす電圧変化分ΔVdr_gは、次式(9)のように表すことができる。
Figure 2023088444000010
なお、本実施形態では、トランジスター121、123がPチャネル型であるので、オン状態からオフ状態に変化したときのゲートまたはドレインノードの電位変化が上昇方向になる。トランジスター121、123がNチャネル型であれば、オン状態からオフ状態に変化したときのゲートまたはドレインノードの電位変化は低下方向になるので、プッシュダウンと呼ばれることがある。
図13は、1つの画素回路110において着目した場合の図であるが、X方向で隣り合う画素回路110同士でも寄生容量が問題になる場合がある。例えば図14に示されるように、画素回路110Rにおけるトランジスター121のゲートノードgと、当該画素回路110Rと左で隣リ合う画素回路110Gにおけるトランジスター121(123)のドレインノードdと、の間には容量Cppが寄生する。
図15および図16は、参照例と本実施形態とにおいて、i行目であって任意列の画素回路110における各部の電圧変化を比較して示す図であり、破線が参照例を示し、実線が本実施形態を示す。
詳細には、図15および図16は、電圧Vdt、Vdr_dおよび電圧Vdr_gについて、i行目が選択される水平走査期間(H)のうち、補償期間(D)、ゲート書込期間(E)、ドレイン書込期間(F)および発光期間(G)での電圧変化を示す図である。
なお、電圧Vdtは、任意列におけるデータ線14bで電圧であり、電圧Vdr_dは、i行目であって任意列の画素回路110におけるトランジスター121(123)のドレインノードdにおける電圧であり、電圧Vdr_gは、当該画素回路110におけるトランジスター121のゲートノードgにおける電圧である。
また、図15は、画素回路110において階調レベルがゼロ(黒表示)の場合を示し、図16は、画素回路110において階調レベルがゼロ以外(白表示)の場合を示す。なお、本実施形態では、発光素子130に対して電流を流して発光させるための階調レベルのことを白表示の一例とし、最大階調から低階調まで含まれる。
まず、階調レベルをゼロにする場合における画素回路110の動作について説明する。
図15において、データ線14bの電圧Vdtは、初期化期間(C)における電圧Viniから、補償期間(D)の終期には電圧(Vel-Vth)に近づくように収束する。ゲート書込期間(E)の始期において、電圧Vdtは黒レベルに相当する電圧Velに変化する。
トランジスター121のドレインノードdにおける電圧Vdr_dは、補償期間(D)の終期には電圧(Vel-Vth)に近づくように収束する。この状態では、ゲートノードgの電圧Vdr_gも電圧(Vel-Vth)に近づくように収束し、当該トランジスター121のソースノード・ドレインノード間は、オフ状態ではない。このため、補償期間(D)の終了によってトランジスター123がオフ状態になると、電圧Vdr_dは、図15におけるU1で示されるように、電圧Velに上昇する。
ゲート書込期間(E)の始期において、トランジスター121のゲートノードgの電圧Vdr_gは、図15におけるU2で示されるように電圧(Vel-Vth)に近づくように収束した電圧から黒レベルに相当する電圧Velに変化する。この電圧変化は、容量Cgd_1を介してトランジスター121のドレインノードdに伝播し、図15におけるU3で示されるように、電圧Vdr_dを上昇させる。
ここまでのゲート書込期間(E)までの期間については、参照例と本実施形態とに差はない。
ドレイン書込期間(F)以降について、まず参照例について説明すると、データ線14bの電圧Vdtは、ドレイン書込期間(F)の始期において図15の破線で示されるように、リセット電圧Vorstになる。同様に、電圧Vdr_dは、ドレイン書込期間(F)の始期においてD1で示されるように、リセット電圧Vorstまで低下する。
電圧Vdr_dにおけるリセット電圧Vorstへの低下は、容量Cgd_1を介して、トランジスター121のゲートノードgに伝播する。このため、当該ゲートノードgの電圧Vdr_gは、ドレイン書込期間(F)において、D2で示されるように、低下する。
ドレイン書込期間(F)が終了すると、制御信号/Gcmp(i)がLからHレベルに変化するので、電圧Vdr_dは、図15においてU4で示されるようにプッシュアップによって
電圧変化分ΔVdr_d(式(8)参照)だけ上昇する。
電圧Vdr_dにおけるΔVdr_dの電圧変化は、容量Cgd_1を介してトランジスター121のゲートノードgに伝播する。このため、当該ゲートノードgの電圧Vdr_gは、図15においてU5で示されるように変化する。U5における電圧Vdr_gの電位変動分は、式(9)に示される通りである。
なお、ドレイン書込期間(F)の終了後に、データ線14bの電圧Vdtは、次の水平走査期間(H)における初期化期間(A1)において電圧Velにセットされる。また、電圧Vdr_dは、発光期間(G)においてトランジスター121のゲートノードgにおける電圧Vdr_gに応じてOLED130に供給される電流Ielに応じた値に、ほぼ固定される。
参照例に対して、本実施形態では、ドレイン書込期間(F)では、データ書込期間(E)と同じ電圧が、データ線14bを介してトランジスター121のドレインノードdに印加される。
このため、本実施形態では、ドレイン書込期間(F)では、データ線14bの電圧Vdt、および、ドレインノードdにおける電圧Vdr_dは、ともに黒レベルに相当する電圧Velになる。本実施形態では、ドレイン書込期間(F)において、ドレインノードdの電圧Vdr_dは、参照例と比較して高くなるので、OLED130へのリーク電流は増加する方向(コントラストが低下する方向)に作用する。
本実施形態において、ゲート書込期間(E)からドレイン書込期間(F)にかけて電圧Vdr_dにおける変化は、参照例と比較して小さい。このため、ΔVdr_dの電圧変化が、ゲートノードgに容量Cgd_1を介して伝播するときの電圧変化のD4についても、参照例のD2と比較して小さくなる。
このため、本実施形態では、ドレイン書込期間(F)の終了後においてゲートノードgの電圧Vdr_gの電圧が参照例と比較して高くなるので、OLED130へのリーク電流は減少する方向に作用する。
したがって、本実施形態において、ドレインノードdの電圧Vdr_dが高くなることによってOLED130へのリーク電流が増加する方向に作用することは、ゲートノードgの電圧Vdr_gの電圧が高くなることによってOLED130へのリーク電流が減少する方向に作用することによって相殺される。
よって、本実施形態によれば、OLED130のリーク電流による黒浮きを防止することができる。
次に、階調レベルをゼロ以外にする場合における画素回路110の動作の一例について説明する。
図16において、データ線14bの電圧Vdtは、初期化期間(C)における電圧Viniから、補償期間(D)の終期には電圧(Vel-Vth)に近づくように収束する。ゲート書込期間(E)の始期において、電圧Vdtは、白レベルに相当する電圧(Vel-Vth)に近い電圧になるので、補償期間(D)から変化しない。
トランジスター121のドレインノードdにおける電圧Vdr_dは、補償期間(D)の終期には電圧(Vel-Vth)に近づくように収束する。この状態では、ゲートノードgの電圧Vdr_gも電圧(Vel-Vth)に近づくように収束し、当該トランジスター121のソースノード・ドレインノード間は、オフ状態ではない。このため、補償期間(D)の終了によってトランジスター123がオフ状態になると、電圧Vdr_dは、図16におけるU11で示されるように、電圧Velに上昇する。
図16のような階調レベルにする場合、ゲート書込期間(E)の始期において、データ線14bの電圧Vdtは変化しないので、トランジスター121のゲートノードgの電圧Vdr_gも(Vel-Vth)に近い電圧から変化しない。
ここまでのゲート書込期間(E)までの期間については、参照例と本実施形態とに差はない。
ドレイン書込期間(F)以降について、まず参照例について説明すると、データ線14bの電圧Vdtは、ドレイン書込期間(F)において図16の破線で示されるように、リセット電圧Vorstになる。同様に、電圧Vdr_dは、ドレイン書込期間(F)においてD11で示されるように、リセット電圧Vorstに低下する。
電圧Vdr_dにおけるリセット電圧Vorstへの低下は、容量Cgd_1を介して、トランジスター121のゲートノードgに伝播する。このため、当該ゲートノードgの電圧Vdr_gは、ドレイン書込期間(F)において、D12で示されるように、低下する。
ドレイン書込期間(F)が終了すると、制御信号/Gcmp(i)がLからHレベルに変化するので、電圧Vdr_dは、図16においてU14で示されるようにプッシュアップによって変化する。
電圧Vdr_dにおける電圧変化は、容量Cgd_1を介してトランジスター121のゲートノードgに伝播する。このため、当該ゲートノードgの電圧Vdr_gは、図16においてU15で示されるように変化する。
この後、発光期間(G)に至ると、ドレインノードdの電圧Vdr_dは、トランジスター121のゲートノードgにおける電圧Vdr_gに応じてOLED130に供給される電流Ielに応じた値に、ほぼ固定される。
参照例に対して、本実施形態では、ドレイン書込期間(F)では、データ書込期間(E)と同じ白レベルに相当する電圧(Vel-Vth)に近い電圧が、データ線14bを介してトランジスター121のドレインノードdに印加されるので、電圧Vdr_dは、図16においてD13で示されるように変化する。電圧Vdr_dにおける変化が、ゲートノードgに容量Cgd_1を介して伝播するので、電圧Vdr_gは、図16においてD14で示されるように変化する。
ドレイン書込期間(F)が終了すると、制御信号/Gcmp(i)がLからHレベルに変化するので、電圧Vdr_dは、図16においてU16で示されるようにプッシュアップによって変化する。電圧Vdr_dにおける変化が、ゲートノードgに容量Cgd_1を介して伝播するので、電圧Vdr_gは、図16においてU17で示されるように変化する。
この後、発光期間(G)に至ると、ドレインノードdの電圧Vdr_dは、トランジスター121のゲートノードgにおける電圧Vdr_gに応じてOLED130に供給される電流Ielに応じた値に、ほぼ固定される。
ここで留意すべき点は、参照例では、電圧Vdr_dは、ドレイン書込期間(F)においてリセット電圧Vorstにセットされた後に、制御信号/Gcmp(i)のLからHレベルに変化によってU14に示されるように上昇し、さらに発光期間(G)における電流Ielに供給によってU18に示されるように上昇する点である。
特にU18における電圧Vdr_dの上昇は、容量Cpp(図14参照)を介して、隣り合う画素回路110におけるトランジスター121のゲートノードgに伝播して、当該ゲートノードgの電圧を上昇させる。当該ゲートノードgの電圧上昇は、発光期間(G)において電流Ielを小さくする方向に作用するので、当該隣り合う画素回路110におけるOLED130による発光輝度を低下させて、表示ムラの原因になる。
なお、図15および図16等に開示のタイミングチャートにおいて、電圧Vdt、電圧Vdr_d、電圧Vdr_gの値は、電圧降下等によるずれを含む。例えば、補償期間(D)の終期において、電圧Vdr_gの値は、電圧(Vel-Vth)となっていることが望ましいが、実際には電圧(Vel-Vth)付近の電圧となっていることがある。本実施形態では、上記内容を含んでいる。また例えば、図16において、ゲート書込期間(E)の電圧Vdr_gの値は、補償期間(D)の終期における電圧から変化しない場合の一例として、電圧(Vel-Vth)としたが、補償期間(D)の終期における電圧が電圧(Vel-Vth)付近である場合は、ゲート書込期間(E)の電圧Vdr_gの値が電圧(Vel-Vth)付近となる。本実施形態では上記内容を含んでいる。
これに対して、本実施形態では、電圧Vdr_dの変化が参照例と比較して小さいので、当該電圧変化が隣り合う画素回路110におけるトランジスター121のゲートノードgに伝播しにくくなる。
なお、階調レベルをゼロにする場合における電流Ielはほぼゼロであるので、発光期間(G)に移行しても、電圧Vdr_dは、ほとんど変化しない。このため、容量Cppを介して電圧変化が伝播することによる表示ムラが発生しない。換言すれば、容量Cppを介した電圧変化の伝播による表示ムラは、発光期間(G)における電流Ielが大きい場合、すなわち階調レベルが中程度以上である場合に発生する。
このように、本実施形態によれば、階調レベルが中程度以上である場合に、容量Cppを介して電圧変化が伝播することによる表示ムラの発生を抑えることができる。
図17は、ドレイン書込期間(F)において、トランジスター121のドレインノードdになんら電圧を印加しない別の参照例に係る構成において、画素回路110における各部の電圧変化を比較して示す図であり、破線が当該別の参照例を示し、実線が本実施形態を示す。また、図17は、画素回路110において階調レベルがゼロ(黒表示)の場合を示す。
図17に示されるように、ドレイン書込期間(F)において、階調レベルをゼロとする場合、ドレインノードdの電圧Vdr_dは、本実施形態では、トランジスター121のドレインノードdになんら電圧を印加しない別の参照例に係る構成と比較して低くなる。このため、本実施形態では、別の参照例と比較してOLED130へのリーク電流が低下する方向に作用する。
一方、ゲートノードgの電圧Vdr_gは、本実施形態も別の参照例もほぼ同じである。このため、本実施形態では、別の参照例と比較して、黒浮きの発生を抑えてコントラスト比を高くすることができる。
電気光学装置10において画素回路110は、制御回路20、データ信号出力回路30、スイッチ群40、容量素子群50、初期化回路60、補助回路70および走査線駆動回路120によって駆動されるので、これらの画素回路110の駆動回路として概念することができる。
<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係る電気光学装置10について説明する。第2実施形態が、第1実施形態と相違する点は、次の点である。具体的には、第2実施形態は、画素回路110の構成、表示領域100の構成、走査信号および制御信号の波形について第1実施形態と相違する。
そこで、第2実施形態については、第1実施形態との相違点を主に説明し、第1実施形態と同一要素については、同一符号を付与して、その説明を適宜省略する。
図18は、第2実施形態に係る電気光学装置10の一部を示す回路図であり、図19は、第2実施形態における画素回路110の構成を示す図である。
図18に示される回路が、図3に示される第1実施形態と相違する点は、初期化回路60において、データ線14b毎に設けられたトランジスター66、67を有しない点、および、給電線118が表示領域100に延設されて、各画素回路110にリセット電圧Vorstが給電される点である。
第2実施形態では、トランジスター66、67が設けられないので、制御回路20による制御信号/Drst、/Gorstの供給が省略される。なお、省略された制御信号/Gorstは、各行において共通であったが、第2実施形態では、代わりに1~m行目に対応した制御信号/Gorst(1)~/Gorst(m)が走査線駆動回路120により供給される。
第2実施形態における画素回路110の構成について図19を参照して説明する。図19に示される回路が、図4に示される回路と相違する点は、トランジスター125が設けられる点である。詳細には、トランジスター125は、トランジスター121~124と同様なPチャネルMOS型である。
i行目であって任意の1列における画素回路110において、トランジスター125のソースノードは、画素電極131およびトランジスター124のドレインノードに接続され、トランジスター125のドレインノードは、表示領域100まで延設された給電線118に接続される。当該トランジスターのゲートノードには、i行目に対応した制御信号/Gorst(i)が供給される。
図20は、第2実施形態に係る電気光学装置10の動作を説明するためのタイミングチャートである。
この電気光学装置10において、水平走査期間(H)は、時間の順で、初期化期間(A2)、補償期間(D)、ゲート書込期間(E)およびドレイン書込期間(F)の4つの期間に分けられる。すなわち、第2実施形態では、第1実施形態のような初期化期間(B)および(C)を有しない。また、画素回路110の動作としては、上記4つの期間に、さらに発光期間(G)が加わる。
初期化期間(A2)は、OLED130のアノードにおける電位をリセットするための処理と、補償期間(D)の始期においてトランジスター121をオン状態にさせるための電圧Viniを、ゲートノードgに印加するための処理とが並行して実行される。
各水平走査期間(H)において初期化期間(A2)では、制御信号/GiniがLレベルであり、制御信号GrefがHレベルであり、制御信号GcpがLレベルである。このため、トランジスター68がオン状態になり、トランスミッションゲート73がオン状態になり、トランスミッションゲート72がオフ状態になる。
また、i行目が選択される水平走査期間(H)の初期化期間(A2)では、走査信号/Gwr(i)がLレベルであり、制御信号/Gcmp(i)がHレベルであり、制御信号/Gel(i)がHレベルであり、制御信号/Gcmp(i)がHレベルであり、制御信号/Gel(i)がHレベルであり、制御信号/Gorst(i)がLレベルである。このため、画素回路110においてトランジスター122がオン状態になり、トランジスター123、124がオフ状態になり、トランジスター125がオン状態になる。
したがって、初期化期間(A2)では、図21に示されるように、電圧Vrefが、容量素子74の一端、容量素子75の一端およびトランスミッションゲート72の出力端に印加される。
当該画素回路110では、電圧Viniが、トランジスター68、データ線14bおよびトランジスター122を順に介して、容量素子140の一端、および、トランジスター121のゲートノードgに印加される。このため、トランジスター121のゲートノード・ソースノード間では、電圧(Vel-Vini)が保持される。
また、電圧Viniがデータ線14bを介して容量素子74の他端に印加されるので、当該容量素子74は電圧|Vini-Vref|に充電される。
当該画素回路110では、リセット電圧Vorstが、給電線118およびトランジスター125を順に介して、OLED130のアノードである画素電極131に印加される。これにより、OLED130の容量成分に保持された電圧が、詳細には、発光期間(G)において当該OLED130に流れていた電流に応じた電圧が、リセットされる。
各水平走査期間(H)において補償期間(D)では、制御信号/GiniがHレベルになり、制御信号GrefがHレベルであり、制御信号GcpがLレベルである。このため、トランジスター68がオフ状態に変化し、トランスミッションゲート73がオン状態を維持し、トランスミッションゲート72がオフ状態を維持する。
また、i行目が選択される水平走査期間(H)の補償期間(D)では、走査信号/Gwr(i)がLレベルであり、制御信号/Gcmp(i)がLレベルになり、制御信号/Gel(i)がHレベルであり、制御信号/Gorst(i)がLレベルである。
このため、画素回路110においてトランジスター122がオン状態を維持し、トランジスター123がオン状態に変化し、トランジスター124がオフ状態を維持し、トランジスター125がオン状態を維持する。
したがって、補償期間(D)では、図22に示されるように、容量素子74の一端、容量素子75の一端およびトランスミッションゲート72の出力端は、電圧Vrefに維持される。
当該画素回路110では、容量素子140が、初期化期間(A2)においてトランジスター121のゲートノード・ソースノード間でおいて電圧(Vel-Vini)を保持した状態になっており、この状態において、トランジスター122、123がオン状態になると、当該トランジスター121は、ダイオード接続状態となる。したがって、当該トランジスター121のゲートノードgは、閾値電圧Vthに対応した電圧(Vel-Vth)に近づくように収束する。
また、補償期間(D)では、データ線14bおよび容量素子74の他端についても、電圧(Vel-Vth)に近づくように収束するので、容量素子74は電圧|Vel-Vth-Vref|に充電される。
なお、補償期間(D)において画素回路110では、トランジスター125がオン状態を維持するので、リセット電圧Vorstが画素電極131に印加される。
補償期間(D)において制御信号Sel(1)~Sel(q)は、順次排他的にHレベルとなる。また、データ信号出力回路30は、制御信号Sel(1)~Sel(q)のうち、例えば制御信号Sel(j)がHレベルとなったときに、i行目の走査線12とj番目のグループに属するデータ線14bとの交差に対応する3画素のデータ信号Vd(1)~Vd(3)を出力する。
制御信号Sel(1)~Sel(q)が順次排他的にHレベルになると、1列目から(3q)列目までに対応する容量素子51に、それぞれの画素に対応するデータ信号の電圧が保持される。図22は、画素回路110が属するj番目のグループに対応する制御信号Sel(j)が補償期間(D)においてHレベルとなって、データ信号Vd(1)の電圧Vdataが容量素子51に保持される状態を示している。
各水平走査期間(H)においてゲート書込期間(E)では、制御信号/GiniがHレベルであり、制御信号GrefがLレベルになり、制御信号GcpがHレベルになる。このため、トランジスター68がオフ状態を維持し、トランスミッションゲート73がオフ状態に変化し、トランスミッションゲート72がオン状態に変化する。
また、i行目が選択される水平走査期間(H)のゲート書込期間(E)では、走査信号/Gwr(i)がLレベルであり、制御信号/Gcmp(i)がHレベルになり、制御信号/Gel(i)がHレベルであり、制御信号/Gorst(i)がLレベルである。
このため、画素回路110においてトランジスター122がオン状態を維持し、トランジスター123がオフ状態に変化し、トランジスター124がオフ状態を維持し、トランジスター125がオン状態を維持する。
したがって、i行目が選択される水平走査期間(H)のゲート書込期間(E)では、図23に示されるように、容量素子74の一端が、電圧Vrefから容量素子51の一端に保持された電圧に応じて変化する。当該電圧変化は、当該容量素子74、データ線14bおよびトランジスター122を順に介してゲートノードgに伝播する。当該変化後のゲートノードgの電圧が容量素子140に保持される。
なお、ゲート書込期間(E)において画素回路110では、トランジスター125がオン状態を維持するので、リセット電圧Vorstが画素電極131に印加される。
各水平走査期間(H)においてドレイン書込期間(F)では、制御信号/GiniがHレベルであり、制御信号GrefがLレベルであり、制御信号GcpがHレベルである。このため、トランジスター68がオフ状態を維持し、トランスミッションゲート73がオフ状態を維持し、トランスミッションゲート72がオン状態を維持する。
また、i行目が選択される水平走査期間(H)のドレイン書込期間(F)では、走査信号/Gwr(i)がHレベルに変化し、制御信号/Gcmp(i)がLレベルに変化し、制御信号/Gel(i)がHレベルを維持する。
このため、画素回路110においてトランジスター122がオフ状態に変化し、トランジスター123がオン状態に変化し、トランジスター124がオフ状態を維持する。
したがって、i行目が選択される水平走査期間(H)のドレイン書込期間(F)では、図24に示されるように、トランジスター121のドレインノードdには、容量素子74の他端における電圧が、すなわち、先のゲート書込期間(E)におけるトランジスター121のゲートノードgと同じ電圧が、データ線14bおよびオン状態のトランジスター123を順に介して印加される。
ドレイン書込期間(F)の終了後、発光期間(G)になる。第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、i行目の発光期間において制御信号/Gel(i)がLレベルになる。このため、図25に示されるように、トランジスター121は、電圧Vgsに応じた電流Ielであって、トランジスター124におけるソース・ドレイン間の抵抗で制限を受ける電流Ielを、OLED130に流す。したがって、当該OLED130が、当該電流Ielに応じた輝度で発光する。
第2実施形態によれば、第1実施形態と同様に、ドレイン書込期間(F)にてトランジスター121のドレインノードdに、トランジスター121のゲートノードgと同じ電圧が印加されることにより、黒浮きが抑えられるとともに、階調レベルが中程度以上である場合の表示ムラの発生を抑えることができる。
また、第2実施形態によれば、第1実施形態における初期化期間(B)および(C)が設けられないので、その分、補償期間(D)を長く確保することができる。
補償期間(D)が短いと、当該補償期間(D)の終期においてトランジスター121のゲートノード・ソースノードの間の電圧Vgsが閾値電圧に収束していない状況が発生し得る。電圧Vgsが閾値電圧に収束していない状況では、トランジスター121の閾値を正確に補償できないので、画素回路110毎にOLED130の輝度にバラツキが生じて表示品位の低下を招くことになる。
第2実施形態によれば、補償期間(D)を長く確保することができるので、第1実施形態と比較すると、より正確に、トランジスター121の閾値を補償することができる。したがたって、第2実施形態によれば、第1実施形態と比較して、表示品位の低下を、より抑えることが可能になる。
なお、第2実施形態において、OLED130の一端である画素電極131にリセット電圧Vorstを印加する期間は、初期化期間(A2)、補償期間(D)およびゲート書込期間(E)であったが、これらの期間に限られない。画素電極131にリセット電圧Vorstを印加する期間は、発光期間(G)よりも前の期間であればよいので、例えば、初期化期間(A2)、補償期間(D)およびゲート書込期間(E)のうちの一部の期間でもよいし、ドレイン書込期間(F)でもよい。
ただし、例えばi行目が選択される水平走査期間(H)において、すみやかに画素電極131に保持される電荷をリセットして、OLED130を消灯させるという観点からいえば、水平走査期間(A2)を含めるのが好ましい。
<変形例>
以上に例示した第1実施形態および第2実施形態(以下、実施形態等という)は多様に変形され得る。実施形態に適用され得る具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で併合してもよい。
<制御信号/Gel(1)~/Gel(m)の三値化>
実施形態等では、制御信号/Gel(1)~/Gel(m)は、LまたはHレベルの二値信号であったが、図26に示されるように、LおよびHレベルの間にMレベルを設けて、Mレベルになる場合を発光期間(G)となるようにしてもよい。
図26は、i行目が選択される水平走査期間(H)の後、制御信号/Gel(i)がMレベルになる発光期間(G)がほぼ等間隔で4回発生し、Mレベルとなる期間の時間的長さもほぼ同じ長さに設定される例である。
このような制御信号/Gel(1)~/Gel(m)がL、MおよびHレベルの三値信号である場合であっても、実施形態と同様に黒浮きの発生が抑えられる。
なお、図26における1フレーム(V)は、i行目が水平走査されてから次にi行目が水平走査されるまでの期間長を示すために表記され、垂直走査期間の開始から終了までを示していない。
トランジスター124のゲートノードにMレベルを印加する理由は、当該トランジスター124を飽和領域で動作させることによって、OLED130における電流電圧特性の経年変化に依らずに、トランジスター121による定電流性を維持するためである。
詳細には、電流Ielが流れると、OLED130は、当該電流Ielに応じた輝度で発光する。実施形態等において画素回路110では、トランジスター121におけるゲートノードgの電圧を容量素子140により保持することで、給電線116からOLED130に流れる電流Ielの定電流性が確保されている。
しかしながら、OLED130では、発光時間の経過によって素子特性が変化し、一定の電流を流すために必要なアノード(画素電極131)の電位が次第に高くなる特性を有する。OLED130におけるアノードの電位が高くなると、給電線116から共通電極133に至るまでの経路における電位の平衡点が変化し、トランジスター124のソースノード、すなわちトランジスター121のドレインノードの電位が上昇する。トランジスター121のドレインノードの電位が上昇すると、トランジスター121におけるソースノード・ドレインノード間の電圧も変動して、トランジスター121のドレインノードに流れる電流も変動するので、結果的に、OLED130の定電流性が損なわれる。
そこで、OLED130の素子特性の経年変化に伴う定電流性が損なわれることの対策として、トランジスター124を飽和領域で動作させるために、当該トランジスター124のゲートノードにMレベルを印加させるのである。
トランジスター124を飽和領域で動作させると、OLED130におけるアノードの電位が変化しても、その影響を直接受けるのは、トランジスター124になる。トランジスター121は、当該トランジスター124のドレインノードにおける電位変動の影響を受けるが、飽和領域におけるドレイン電流の変動は微小である。このため、トランジスター124に接続されるトランジスター121におけるドレイン電位の変動、ひいては電流リークによるゲート電位の変動影響が緩和される。
<容量Cgd_1の付加>
また、制御信号/GcmpがLからHレベルになることによる(トランジスター123がオン状態からオフ状態に変化することによる)トランジスター121のドレインノードdの電圧変化分ΔVdr_dは、上述した式(8)によって示される。式(8)において分母の容量Cgd_1を大きくすれば、電圧変化分ΔVdr_dが小さくなり、プッシュアップによる影響を小さく抑えることができる。すなわち、プッシュアップが小さくなることによって電圧Vdr_dが低くなると、OLED130のリーク電流が減少する方向に作用するので、黒浮きを抑えることができる。
容量Cgd_1を大きくするためには、寄生容量だけを用いるのではなく、例えば図13において破線で示されるように、金属/絶縁体(誘電体)/金属等によって形成される容量素子Caddを、別途、トランジスター121におけるゲートノードgおよびドレインノードdの間で設ければよい。
すなわち、一端がトランジスター121のゲートノードgに電気的に接続され、他端がトランジスター121のドレインノードdに電気的に接続され、一端である電極と、他端である電極とで、絶縁体を挟持する容量素子Caddを設ける構成としてもよい。
なお、トランジスター121のゲートノードgにおける電圧変化分ΔVdr_gは、上述した式(9)で示される通りである。式(9)によれば、電圧変化分ΔVdr_dが小さくなると、電圧変化分ΔVdr_gも小さくなるようにみえるが、容量Cgd_1が大きくしたことが原因であるので、電圧変化分ΔVdr_gが増加することがある。上述したように、電圧Vdr_gが高くなることは、OLED130へのリーク電流が減少する方向に作用するので、黒浮きの防止することができる。
<制御信号/Gcmp(1)~/Gcmpにおける論理振幅の狭小化>
また、式(8)をみても判るように、制御信号/Gcmp(i)におけるLレベルとHレベルとの電圧差であるΔVgcmpを小さくすると、トランジスター121のドレインノードdの電圧変化分ΔVdr_dが小さくなることが判る。
このため、トランジスター123のゲートノードに供給される制御信号/Gcmp(i)の論理振幅(HレベルとLレベルとの差)を、例えばトランジスター124のゲートノードに供給される制御信号/Gel(i)の振幅(最高値と最低値との差)よりも小さくすることによって、電圧変化分ΔVdr_dが小さくなり、黒浮きを抑えることができる。
<リセット電圧Vorstの印加>
第1実施形態においてドレイン書込期間(F)でトランジスター123がオンする際に、トランジスター67をオンさせて、リセット電圧Vorstを、データ線14bおよびオン状態のトランジスター123を順に介して、トランジスター121のドレインノードdに印加する構成としてもよい。
なお、この構成において、リセット電圧Vorstを上述したように0~1ボルトに設定すると、黒浮きの発生を抑えられないので、リセット電圧Vorstについては例えば5~6ボルト程度で調整可能にしてもよい。このような構成によれば、ドレイン書込期間(F)においてドレインノードdに印加する電圧を、表示状態を確認しながら微調整できるので、より効果的に黒浮きの発生を抑えることができる。
<その他>
トランジスター66、67、68、121~125のチャネル型は、実施形態等に限定されない。例えば、第1実施形態におけるトランジスター67については、Nチャネル型とするのが好ましい。この理由は、給電線118で給電されるリセット電圧VorstがLレベルに近い低電圧であるためである。
トランジスター67をNチャネル型とした構成では、ゲートノードに正論理の制御信号Gorstを供給する構成にすればよい。トランジスター67をNチャネル型とした構成によれば、当該トランジスター67をPチャネル型とした構成と比較してデータ線14bを短時間でリセット電圧Vorstにすることができる。
また、第2実施形態において画素回路110におけるトランジスター125をNチャネル型としてもよい。トランジスター125をNチャネル型とした構成では、/Gorst(1)~/Gorst(m)を論理反転した信号を、1~m行目の画素回路110におけるトランジスター125のゲートノードに供給する構成とすればよい。
トランスミッションゲート45、72、73は、片チャネル型のトランジスターに置き換えてもよい。
各トランジスターのソースノードおよびドレインノードは、実施形態によって適宜入れ替えてもよい。
実施形態等では、発光素子の一例としてOLED130を用いて説明したが、他の発光素子を用いてもよい。例えば発光素子として、無機EL素子であってもよいし、LED、ミニLED、マイクロLED等を用いてもよい。
<電子機器>
次に、実施形態等に係る電気光学装置10を適用した電子機器について説明する。電気光学装置10は、画素が小サイズで高精細な表示な用途に向いている。そこで、電子機器として、ヘッドマウントディスプレイを例に挙げて説明する。
図27は、ヘッドマウントディスプレイの外観を示す図であり、図28は、その光学的な構成を示す図である。
まず、図27に示されるように、ヘッドマウントディスプレイ300は、外観的には、一般的な眼鏡と同様にテンプル310や、ブリッジ320、レンズ301L、301Rを有する。また、ヘッドマウントディスプレイ300は、図28に示されるように、ブリッジ320近傍であってレンズ301L、301Rの奥側(図において下側)には、左眼用の電気光学装置10Lと右眼用の電気光学装置10Rとが設けられる。
電気光学装置10Lの画像表示面は、図28において左になるように配置している。これによって電気光学装置10Lによる表示画像は、光学レンズ302Lを介して図において9時の方向に出射する。ハーフミラー303Lは、電気光学装置10Lによる表示画像を6時の方向に反射させる一方で、12時の方向から入射した光を透過させる。電気光学装置10Rの画像表示面は、電気光学装置10Lとは反対の右になるように配置している。これによって電気光学装置10Rによる表示画像は、光学レンズ302Rを介して図において3時の方向に出射する。ハーフミラー303Rは、電気光学装置10Rによる表示画像を6時方向に反射させる一方で、12時の方向から入射した光を透過させる。
この構成において、ヘッドマウントディスプレイ300の装着者は、電気光学装置10L、10Rによる表示画像を、外の様子と重ね合わせたシースルー状態で観察することができる。
また、このヘッドマウントディスプレイ300において、視差を伴う両眼画像のうち、左眼用画像を電気光学装置10Lが表示し、右眼用画像を電気光学装置10Rが表示すると、装着者に、表示された画像があたかも奥行きや立体感を持つかのように知覚させることができる。
なお、電気光学装置10を含む電子機器については、ヘッドマウントディスプレイ300のほかにも、ビデオカメラやレンズ交換式のデジタルカメラなどにおける電子式ビューファインダー、携帯情報端末、腕時計の表示部、投写式プロジェクターのライトバルブなどにも適用可能である。
<付記>
以上の記載から、例えば以下のように本開示の好適な態様が把握される。なお、各態様の理解を容易にするために、以下では、図面の符号を便宜的に括弧書で併記するが、本発明を図示の態様に限定する趣旨ではない。
<付記1>
ひとつの態様(態様1)に係る電気光学装置(10)は、走査線(12)とデータ線(14b)とに対応して設けられた画素回路(110)を含み、画素回路(110)は、第1トランジスター(121)および発光素子(130)を含み、第1トランジスター(121)は、当該第1トランジスター(121)のゲートノードおよび当該第1トランジスター(121)のソースノードの間の電圧(Vgs)に応じた電流(Iel)を、発光素子(130)に供給可能であり、水平走査期間には、補償期間(D)、ゲート書込期間(E)およびドレイン書込期間(F)が順に含まれ、補償期間(D)において、第1トランジスター(121)のゲートノードおよび第1トランジスター(121)のドレインノードを電気的に接続して、当該第1トランジスター(121)のゲートノードの電圧を、当該第1トランジスター(121)の閾値電圧に対応する電圧(Vel-Vth)とし、ゲート書込期間(E)において、第1トランジスター(121)のゲートノードの電圧を、閾値電圧に対応する電圧(Vel-Vth)から、発光素子(130)の輝度に応じた電圧に変化させ、ドレイン書込期間(F)において、第1トランジスター(121)のドレインノードに、発光素子(130)の輝度に応じた電圧を印加する。
態様1によれば、補償期間(D)において第1トランジスター(121)におけるゲートノードおよびドレインノードの電気的な接続により、ゲートノードだけでなく、ドレインノードには、当該第1トランジスター(121)の閾値電圧に対応する電圧(Vel-Vth)が寄生容量等により保持される。ゲート書込期間(E)において、補償期間(D)において第1トランジスター(121)のゲートノードには、およびドレインノードの電気的な接続により、ゲートノードだけでなく、ドレインノードは、閾値電圧に対応する電圧(Vel-Vth)から、発光素子(130)の輝度に応じた電圧に変化する。ドレイン書込期間(E)において、第1トランジスター(121)のドレインノードには、発光素子(130)の輝度に応じた電圧が印加されるので、当該ドレインノードの電圧変化は小さく抑えられる。このため、当該ドレインノードの電圧変化が隣り合う画素回路に及ぼす影響が少なく抑えられ、自身の画素回路における第1トランジスターのゲートノードに及ぼす電圧変化も小さく抑えられる。このため、隣り合う画素への影響を小さくなるとともに、自身の画素における黒浮きも防止される。
なお、トランジスター121が第1トランジスターの一例であり、OLED130が発光素子の一例である。
<付記2>
態様1の具体的な態様(態様2)に係る電気光学装置(10)では、画素回路(110)は、第2トランジスター(122)、第3トランジスター(123)および第4トランジスター(124)を有し、第2トランジスター(122)は、データ線(14b)と第1トランジスター(121)のゲートノードとの間に設けられ、走査線(12)の電圧に応じてオン状態またはオフ状態になり、第3トランジスター(123)は、データ線(14b)と第1トランジスター(121)のドレインノードとの間に設けられ、第4トランジスター(124)は、第1トランジスター(121)のドレインノードと発光素子(130)との間に設けられ、補償期間(D)において、第2トランジスター(122)および第3トランジスター(123)をオン状態とし、ゲート書込期間(E)において、第2トランジスター(122)をオン状態とし、第3トランジスター(123)をオフ状態とし、ドレイン書込期間(F)において、第2トランジスター(122)をオフ状態とし、第3トランジスター(123)をオン状態とする。
態様2では、補償期間(D)において、第3トランジスター(123)のオン状態によって、第1トランジスター(121)をダイオード接続状態になり、ゲート書込期間(E)において、第2トランジスター(122)のオン状態によって、第1トランジスター(121)のゲートノードに、発光素子(130)の輝度に応じた電圧が印加され、ドレイン書込期間(E)において、第1トランジスター(121)のドレインノードに、発光素子(130)の輝度に応じた電圧が印加される。このため、態様2によれば、画素回路(110)におけるトランジスター数が「4」で済み、構成の複雑化を避けることができる。
なお、トランジスター122が第2トランジスターの一例であり、トランジスター123が第3トランジスターの一例であり、トランジスター124が第4トランジスターの一例である。
<付記3>
態様1の具体的な態様(態様3)に係る電気光学装置(10)では、画素回路(110)は、第2トランジスター(121)、第3トランジスター(123)、第4トランジスター(124)および第5トランジスター(125)を有し、第2トランジスター(122)は、データ線(14b)と第1トランジスター(121)のゲートノードとの間に設けられ、走査線(12)の電圧に応じてオン状態またはオフ状態になり、第3トランジスター(123)は、データ線(14b)と第1トランジスター(121)のドレインノードとの間に設けられ、第4トランジスター(124)は、第1トランジスター(121)のドレインノードと発光素子(130)との間に設けられ、第5トランジスター(125)は、発光素子(130)の一端とリセット電圧(Vorst)を給電する給電線(118)との間に設けられ、補償期間(D)において、第2トランジスター(122)および第3トランジスター(123)をオン状態とし、ゲート書込期間(E)において、第2トランジスター(122)をオン状態とし、第3トランジスター(123)をオフ状態とし、ドレイン書込期間(F)において、第2トランジスター(122)をオフ状態とし、第3トランジスター(123)をオン状態とする。
態様3によれば、第3トランジスター(123)がオン状態になる補償期間(D)を長く確保することが可能である。
なお、トランジスター125が第5トランジスターの一例である。
<付記4>
態様2または3の具体的な態様(態様4)に係る電気光学装置(10)では、画素回路(110)が、第1電極と第2電極とで絶縁体を挟持する容量素子(Cadd)を含み、第1電極が第1トランジスター(121)のゲートノードに電気的に接続され、第2電極が第1トランジスター(121)のドレインノードに電気的に接続される。
態様4によれば、第3トランジスターがオン状態からオフ状態に変化するときにおける、第1トランジスター(121)のドレインノードの電圧変化を小さく抑えることができる。
<付記5>
態様2乃至4のいずれかの具体的な態様(態様5)に係る電気光学装置(10)では、画素回路110において、第3トランジスター(123)のゲートノードに供給される制御信号/Gcmp(i)の論理振幅は、第4トランジスター(124)のゲートノードに供給される制御信号/Gel(i)の振幅よりも小さい。
態様5によれば、態様4と同様に、第3トランジスターがオン状態からオフ状態に変化するときにおける、第1トランジスター(121)のドレインノードの電圧変化を小さく抑えることができる。
<付記6>
態様6に係る電子機器(300)は、態様1乃至5のいずれかに係る電気光学装置(10)を含む。態様6によれば、黒浮きが抑えられて、表示品位の低下を抑えることができる。
<付記7>
態様1に係る電気光学装置(10)は、態様7のように、電気光学装置(10)の駆動方法として表現可能である。すなわち、態様7に係る電気光学装置(10)の駆動方法は、走査線(12)とデータ線(14b)とに対応して設けられた画素回路(110)を含み、画素回路(110)は、トランジスター(121)および発光素子(130)を有し、記トランジスター(121)は、当該トランジスターのゲートノードおよび当該トランジスター(121)のソースノードの間の電圧(Vgs)に応じた電流(Iel)を、発光素子(130)に供給可能である電気光学装置(10)の駆動方法であって、水平走査期間(H)には、補償期間(D)、ゲート書込期間(E)およびドレイン書込期間(F)が順に含まれ、補償期間(D)において、トランジスター(121)のゲートノードおよびトランジスター(121)のドレインノードを電気的に接続して、当該トランジスター(121)のゲートノードの電圧を、当該トランジスター(121)の閾値電圧に対応する電圧(Vel-Vth)とし、ゲート書込期間(E)において、第1トランジスター(121)のゲートノードの電圧を、閾値電圧に対応する電圧(Vel-Vth)から、発光素子(130)の輝度に応じた電圧に変化させ、ドレイン書込期間(F)において、第1トランジスター(121)のドレインノードに、発光素子(130)の輝度に応じた電圧を印加する。
10…電気光学装置、12…走査線、14a…データ中継線、14b…データ線、100…表示領域、110…画素回路、118…給電線、121…トランジスター(第1トランジスター)、122…トランジスター(第2トランジスター)、123…トランジスター(第3トランジスター)、124…トランジスター(第4トランジスター)、125…トランジスター(第5トランジスター)、130…OLED(発光素子)、131…画素電極。

Claims (7)

  1. 走査線とデータ線とに対応して設けられた画素回路を含み、
    前記画素回路は、第1トランジスターおよび発光素子を有し、
    前記第1トランジスターは、
    当該第1トランジスターのゲートノードおよび当該第1トランジスターのソースノードの間の電圧に応じた電流を、前記発光素子に供給可能であり、
    水平走査期間には、補償期間、第1期間および第2期間が順に含まれ、
    前記補償期間において、
    前記第1トランジスターのゲートノードおよび当該第1トランジスターのドレインノードを電気的に接続して、当該第1トランジスターのゲートノードの電圧を、当該第1トランジスターの閾値電圧に対応する電圧とし、
    前記第1期間において、
    前記第1トランジスターのゲートノードの電圧を、前記閾値電圧に対応する電圧から、前記発光素子の輝度に応じた電圧に変化させ、
    前記第2期間において、
    前記第1トランジスターのドレインノードに、前記発光素子の輝度に応じた電圧を印加する、
    ことを特徴とする電気光学装置。
  2. 前記画素回路は、
    第2トランジスター、第3トランジスターおよび第4トランジスターを有し、
    前記第2トランジスターは、
    前記データ線と前記第1トランジスターのゲートノードとの間に設けられ、前記走査線の電圧に応じてオン状態またはオフ状態になり、
    前記第3トランジスターは、前記データ線と前記第1トランジスターのドレインノードとの間に設けられ、
    前記第4トランジスターは、前記第1トランジスターのドレインノードと前記発光素子との間に設けられ、
    前記補償期間において、
    前記第2トランジスターおよび前記第3トランジスターをオン状態とし、
    前記第1期間において、
    前記第2トランジスターをオン状態とし、前記第3トランジスターをオフ状態とし、
    前記第2期間において、
    前記第2トランジスターをオフ状態とし、前記第3トランジスターをオン状態とする、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  3. 前記画素回路は、
    第2トランジスター、第3トランジスター、第4トランジスターおよび第5トランジスターを有し、
    前記第2トランジスターは、
    前記データ線と前記第1トランジスターのゲートノードとの間に設けられ、前記走査線の電圧に応じてオン状態またはオフ状態になり、
    前記第3トランジスターは、前記データ線と前記第1トランジスターのドレインノードとの間に設けられ、
    前記第4トランジスターは、前記第1トランジスターのドレインノードと前記発光素子との間に設けられ、
    前記第5トランジスターは、前記発光素子の一端とリセット電圧を給電する給電線との間に設けられ、
    前記補償期間において、
    前記第2トランジスターおよび第3トランジスターをオン状態とし、
    前記第1期間において、
    前記第2トランジスターをオン状態とし、前記第3トランジスターをオフ状態とし、
    前記第2期間において、
    前記第2トランジスターをオフ状態とし、前記第3トランジスターをオン状態とする、
    ことを特徴とする請求項1に記載の電気光学装置。
  4. 前記画素回路は、
    第1電極と第2電極とで絶縁体を挟持する容量素子を含み、
    前記第1電極が第1トランジスターのゲートノードに電気的に接続され、前記第2電極が第1トランジスターのドレインノードに電気的に接続される、
    ことを特徴とする請求項2または3のいずれか記載の電気光学装置。
  5. 前記第3トランジスターのゲートノードに供給される制御信号の論理振幅は、
    前記第4トランジスターのゲートノードに供給される制御信号の振幅よりも小さい、
    ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか記載の電気光学装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載の電気光学装置を有する電子機器。
  7. 走査線とデータ線とに対応して設けられた画素回路を含み、
    前記画素回路は、トランジスターおよび発光素子を有し、
    前記トランジスターは、
    当該トランジスターのゲートノードおよび当該トランジスターのソースノードの間の電圧に応じた電流を、前記発光素子に供給可能であり、
    水平走査期間には、補償期間、第1期間および第2期間が順に含まれ、
    前記補償期間において、
    前記第1トランジスターのゲートノードおよび当該第1トランジスターのドレインノードを電気的に接続して、当該第1トランジスターのゲートノードの電圧を、当該第1トランジスターの閾値電圧に対応する電圧とし、
    前記第1期間において、
    前記第1トランジスターのゲートノードの電圧を、前記閾値電圧に対応する電圧から、前記発光素子の輝度に応じた電圧に変化させ、
    前記第2期間において、
    前記第1トランジスターのドレインノードに、前記発光素子の輝度に応じた電圧を印加する、
    ことを特徴とする電気光学装置の駆動方法。
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