JP4281018B2 - ディスプレイ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ディスプレイ装置に関し、例えば有機EL(Electro Luminescence)素子等の電流駆動による自発光型のディスプレイ装置に適用することができる。本発明は、発光素子を駆動するトランジスタのソース電圧を固定電位に設定して、このトランジスタのしきい値電圧のばらつきにより発光輝度のばらつきを補正するようにして、このトランジスタに電源を供給するトランジスタをオンオフ制御する駆動パルス信号の信号レベルにより、この固定電位を設定することにより、従来に比して固定電位の配線パターン数を少なくすることができるようにする。
従来、有機EL素子を用いたディスプレイ装置に関して、例えばUSP5,684,365、特開平8−234683号公報等に種々の工夫が提案されている。
ここで図15は、従来の有機EL素子を用いたいわゆるアクティブマトリックス型のディスプレイ装置を示すブロック図である。ディスプレイ装置1において、画素部2は、マトリックス状に画素(PX)3が配置されて形成される。また画素部2は、このマトリックス状に配置した画素3に対して、走査線SCNがライン単位で水平方向に設けられ、また走査線SCNと直交するように信号線SIGが列毎に設けられる。
ここで図16に示すように、各画素3は、電流駆動による自発光型の発光素子である有機EL素子8と、この有機EL素子8を駆動する各画素3の駆動回路(以下、画素回路と呼ぶ)とで形成される。
画素回路は、信号レベル保持用コンデンサC1の一端が一定電位に保持され、書き込み信号WSによりオンオフ動作するトランジスタTR1を介して、この信号レベル保持用コンデンサC1の他端が信号線SIGに接続される。これにより画素回路は、書き込み信号WSの立ち上がりによってトランジスタTR1がオン動作し、信号レベル保持用コンデンサC1の他端電位が信号線SIGの信号レベルに設定され、トランジスタTR1がオン状態からオフ状態に切り換わるタイミングで、信号線SIGの信号レベルが信号レベル保持用コンデンサC1の他端にサンプルホールドされる。
画素回路は、ソースを電源Vccに接続したPチャンネルトランジスタTR2のゲートに、この信号レベル保持用コンデンサC1の他端が接続され、このトランジスタTR2のドレインが有機EL素子8のアノードに接続される。ここで画素回路は、このトランジスタTR2が常に飽和領域で動作するように設定され、その結果、トランジスタTR2は、次式で表されるドレインソース電流Idsによる定電流回路を構成する。なおここでVgsは、トランジスタTR2のゲートソース間電圧であり、μは移動度である。またWはチャンネル幅、Lはチャンネル長、Coxはゲート容量、VthはトランジスタTR2のしきい値電圧である。これにより各画素回路は、信号レベル保持用コンデンサC1にサンプルホールドされた信号線SIGの信号レベルに応じた駆動電流Idsにより有機EL素子8を駆動する。
Figure 0004281018
ディスプレイ装置1は、垂直駆動回路4のライトスキャン回路(WSCN)4Aにより、所定のサンプリングパルスを順次転送して、各画素3への書き込みを指示するタイミング信号である書き込み信号WSを生成する。また水平駆動回路5の水平セレクタ(HSEL)5Aにより、所定のサンプリングパルスを順次転送してタイミング信号を生成し、このタイミング信号を基準にして各信号線SIGを入力信号S1の信号レベルに設定する。これによりディスプレイ装置1は、点順次又は線順次で、各画素部2に設けられた信号レベル保持用コンデンサC1の端子電圧を入力信号S1に応じて設定し、入力信号S1による画像を表示する。
ここで有機EL素子8は、図17に示すように、使用により電流が流れ難くなる方向に電流電圧特性が経時変化する。なおこの図17において、符号L1が初期の特性を示し、符号L2が経時変化による特性を示すものである。しかしながら図16に示す回路構成によりPチャンネルトランジスタTR2で有機EL素子8を駆動する場合には、信号線SIGの信号レベルに応じて設定されたゲートソース間電圧VgsによりトランジスタTR2が有機EL素子8を駆動することにより、電流電圧特性の経時変化による各画素の輝度変化を防止することができる。
ところで画素回路、水平駆動回路、垂直駆動回路を構成するトランジスタの全てをNチャンネルトランジスタで構成すれば、アモルファスシリコンプロセスでこれらの回路をまとめてガラス基板等の絶縁基板上に作成することができ、ディスプレイ装置を簡易に作成することができる。
しかしながら図16との対比により図18に示すように、トランジスタTR2にNチャンネル型を適用して各画素13を形成し、この画素13による画素部12でディスプレイ装置11を構成した場合、トランジスタTR2のソースが有機EL素子8に接続されることにより、図17に示す電流電圧特性の変化によって、トランジスタTR2のゲートソース間電圧Vgsが変化することになる。これによりこの場合、使用により有機EL素子8に流れる電流が徐々に減少し、各画素の輝度が徐々に低下することになる。またこの図18に示す構成では、トランジスタTR2の特性のばらつきにより画素毎に発光輝度がばらつくことになる。なおこの発光輝度のばらつきは、表示画面における均一性を乱し、表示画面のムラ、ざらつきにより知覚される。
このためこのような有機EL素子の経時変化による発光輝度の低下、特性のばらつきによる発光輝度のばらつきを防止する工夫として図19に示す構成が提案されている。
ここでこの図19に示すディスプレイ装置21において、画素部22は、画素23をマトリックス状に配置して形成される。ここで画素23は、信号レベル保持用コンデンサC1の一端が有機EL素子8のアノードに接続され、書き込み信号WSに応じてオンオフ動作するトランジスタTR1を介して、この信号レベル保持用コンデンサC1の他端が信号線SIGに接続される。これにより画素23は、書き込み信号WSに応じて信号レベル保持用コンデンサC1の他端の電圧が、信号線SIGの信号レベルに設定される。
画素23は、この信号レベル保持用コンデンサC1の両端がトランジスタTR2のソース及びゲートに接続され、駆動パルス信号DSによりオンオフ動作するトランジスタTR3を介して、このトランジスタTR2のドレインが電源Vccに接続される。これにより画素23は、ゲート電位が信号線SIGの信号レベルに設定されたソースフォロワ回路構成のトランジスタTR2により有機EL素子8を駆動する。なおここでVcatは、有機EL素子8のカソード電位である。また駆動パルス信号DSは、各画素23の発光期間を制御するタイミング信号であり、ドライブスキャン回路(DSCN)24Bで所定のサンプリングパルスを順次転送して生成される。
また画素23は、それぞれ制御信号AZ1、AZ2によりオンオフ動作するトランジスタTR4、TR5を介して、信号レベル保持用コンデンサC1の両端が所定の固定電位Vofs、Vssに接続される。ここでこれら制御信号AZ1、AZ2は、それぞれ垂直駆動回路24に設けられた制御信号生成回路(AZ1、AZ2)24C、24Dで所定のサンプリングパルスを順次転送して生成されるタイミング信号である。
ここで図20は、このディスプレイ装置21における1つの画素23のタイミングチャートである。なおこの図20では、対応する信号によりオンオフ動作するトランジスタの符号を各信号に併記して示す。図21に示すように、有機EL素子8を発光させる発光期間T1において、画素23は、書き込み信号WS、制御信号AZ1、AZ2(図20(A)〜(C))の信号レベルが立ち下げられてトランジスタTR1、TR4、TR5がオフ状態に設定されると共に、駆動パルス信号DS(図20(D))信号レベルが立ち上げられてトランジスタTR3がオン状態に設定される。
これにより画素23は、信号レベル保持用コンデンサC1の両端電位差によるゲートソース間電圧Vgsに応じた定電流回路をトランジスタTR2、信号レベル保持用コンデンサC1で構成し、このゲートソース間電圧Vgsで決まるドレインソース電流Idsで有機EL素子8を発光させ、有機EL素子8の経時変化による輝度低下が防止される。なおここでこのドレインソース電流Idsは、図16について説明した(1)式で表される。また以下においては、適宜、トランジスタをスイッチの符号で示す。
画素23は、発光期間T1が終了すると、続く期間T2において、図22に示すように、トランジスタTR4、TR5がオン状態に設定される。これにより画素23では、信号レベル保持用コンデンサC1の両端電位が所定の固定電位Vofs、Vssに設定され(図20(E)及び(F))、これら固定電位Vofs、Vssの電位差Vofs−Vssによるゲートソース間電圧Vgsに応じたドレインソース電流Idsが、トランジスタTR2からトランジスタTR5に流れる。なおこの期間T2の間、有機EL素子8の両端電位差が有機EL素子8のしきい値電圧Vthelより大きくなって有機EL素子8が発光しないように、またトランジスタTR2が飽和領域で動作するように、固定電位Vofs、Vssが設定される。
続いて画素23は、所定期間T3の間、図23に示すように、トランジスタTR5がオフ状態に設定される。これにより画素23は、図23において破線で示すように、トランジスタTR2のドレインソース電流Idsで信号レベル保持用コンデンサC1のトランジスタTR5側端電圧が上昇する。
ここで図24に示すように、有機EL素子8は、ダイオードと容量Celのコンデンサとの並列回路で等価回路が表される。これによりトランジスタTR2のドレインソース電流Idsにより、トランジスタTR2のソース電圧Vsは、この期間T3において、図25に示すように徐々に上昇してゆく。これにより画素23は、信号レベル保持用コンデンサC1の両端電位差が、トランジスタTR2のしきい値電圧Vthに設定され、信号レベル保持用コンデンサC1のトランジスタTR5側の端子電圧が、固定電位VofsからトランジスタTR2のしきい値電圧Vthを減算した電圧Vofs−Vthに設定される。なおここでこの状態で、有機EL素子8のアノード電位Velは、Vel=Vofs−Vthで表され、ディスプレイ装置21では、Vel≦Vcat+Vthelとなるように固定電位Vofsが設定されて、この期間T3で有機EL素子8が発光しないように設定される。
続いて画素23は、続く期間T4で、図26に示すように、トランジスタTR3、TR4が順次オフ状態に設定される。なおトランジスタTR4より先にトランジスタTR3をオフ状態に設定することで、トランジスタTR2のゲート電圧Vgの変動を抑圧することができる。また画素23は、続いてトランジスタTR1がオン状態に設定され、これにより信号レベル保持用コンデンサC1のトランジスタTR5側の端子電圧を電圧Vofs−Vthに設定した状態で、信号レベル保持用コンデンサC1のトランジスタTR側端の電圧を信号線SIGの信号レベルVsigに設定する。
なおここでこの場合、トランジスタTR2のゲートソース間電圧Vgsは、正確には、次式で表される。ここでC2は、トランジスタTR2のゲートソース間容量である。しかしながら有機EL素子8の寄生容量Celは、信号レベル保持用コンデンサC1の容量、トランジスタTR2のゲートソース間容量C2に比して大きければ、トランジスタTR2のゲートソース間電圧Vgsは、実用上十分な精度で、電圧Vsig+Vthに設定される。
Figure 0004281018
これにより画素23では、トランジスタTR2のゲートソース間電圧Vgsが、信号線SIGの信号レベルVsigにしきい値電圧Vthを加算した電圧Vsig+Vthに設定される。これによりディスプレイ装置21では、トランジスタTR2の特性の1つであるしきい値電圧Vthのばらつきによる発光輝度のばらつきを防止することができる。
画素23は、続いて一定期間T5の間、図27に示すように、トランジスタTR1をオン状態に設定したままの状態で、トランジスタTR3がオン状態に設定される。これにより画素23は、信号レベル保持用コンデンサC1の両端電圧差によるゲートソース間電圧VgsによりトランジスタTR2がドレインソース電流Idsを流出させる。このときトランジスタTR2のソース電圧Vsが、有機EL素子8のしきい値電圧Vthelとカソード電圧Vcatとの和電圧より小さく、有機EL素子8に流出する電流が小さい場合、図28に示すように、トランジスタTR2のドレインソース電流IdsによりトランジスタTR2のソース電圧Vsが電圧Vs0から徐々に上昇することになる。なおここで電圧Vs0は次式により表される。
Figure 0004281018
ここでこのソース電圧Vsの上昇速度は、トランジスタTR2の移動度μに依存したものとなり、符号Vs1及びVs2によりそれぞれ移動度が大きい場合と小さい場合とを示すように、移動度が大きい場合程、ソース電圧Vsの上昇速度は速くなる。
これにより画素23は、一定の期間T5の間だけ、トランジスタTR1をオン状態に設定したままの状態で、トランジスタTR3をオン状態に設定して、トランジスタTR2の特性の1つである移動度のばらつきによる発光輝度のばらつきが防止される。
その後、画素23は、図21に示すように、トランジスタTR1がオフ状態に設定され、しきい値電圧Vth、移動度μを補正して設定されたゲートソース間電圧Vgsにより有機EL素子8を駆動する。なおこれによりトランジスタTR2のソース電圧Vsは、トランジスタTR1のオフにより、有機EL素子8にトランジスタTR2のドレインソース電流Idsが流れる電圧まで上昇して、有機EL素子8が発光を開始することになり、これに伴ってトランジスタTR2のゲート電圧Vgも上昇することになる。
この図19に示す構成によれば、有機EL素子8の経時変化により発光輝度の低下を防止することができ、またトランジスタTR2の特性のばらつきにより発光輝度のばらつきを防止することができる。
しかしながらこの図19に示す構成の場合、1つの画素23に対して、1本の信号線SIG、制御信号AZ2、AZ1、駆動パルス信号DS、書き込み信号WSによる4本の走査線、固定電位Vcc、Vofs、Vss、Vcatの4本の配線パターンを設ける必要がある。従って赤色、青色、緑色の画素で走査線を共通化し、さらにカソード電圧Vcatを別途、設けるようにしても、赤色、青色、緑色の1組の画素に対して、固定電位用に3×3本の配線パターンが必要になる。
これによりNチャンネルトランジスタを用いた従来のディスプレイ装置では、固定電位の配線パターン数が多くなる問題があった。なおこのように固定電位の配線パターン数が多くなると、画素を高密度に効率良く配置することが困難になり、高精細のディスプレイ装置を、高い歩留まりで作成することが困難になる。
USP5,684,365 特開平8−234683号公報
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、従来に比して固定電位の配線パターン数を少なくすることができるディスプレイ装置を提案しようとするものである。
上記の課題を解決するため請求項1の発明は、画素をマトリックス状に配置した画素部と、前記画素部を駆動する駆動回路とを有するディスプレイ装置において、前記画素が、信号レベル保持用コンデンサと、書き込み信号によりオンオフ動作して、前記信号レベル保持用コンデンサの一端を、信号線に接続する第1のトランジスタと、前記信号レベル保持用コンデンサの前記一端をゲートに接続し、前記信号レベル保持用コンデンサの一端をソースに接続する第2のトランジスタと、カソードがカソード電位に保持され、アノードを前記第2のトランジスタのソースに接続する電流駆動型の自発光素子と、駆動パルス信号によりオンオフ動作して、前記第2のトランジスタのドレインを電源電圧に接続する第3のトランジスタと、前記信号レベル保持用コンデンサの他端に接続された第4のトランジスタとを有し、前記第4のトランジスタは、ソースに前記駆動パルス信号を入力し、ドレインを前記信号レベル保持用コンデンサの他端に接続し、ゲートに入力する制御信号によりオン動作して、前記信号レベル保持用コンデンサの他端を前記駆動パルス信号の信号レベルに設定する。
請求項1の構成によれば、信号レベル保持用コンデンサの他端を、駆動パルス信号の信号レベルで所定電位に設定できることにより、この所定電位用の配線パターンを省略することができ、従来に比して固定電位の配線パターン数を少なくすることができる。
本発明によれば、従来に比して固定電位の配線パターン数を少なくすることができる。
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
図1は、図19との対比により本発明の実施例1のディスプレイ装置を示すブロック図である。このディスプレイ装置31において、図15、図19等を用いて上述したディスプレイ装置1、11、21と同一の構成は対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。このディスプレイ装置31は、全てのトランジスタがNチャンネル型で形成され、アモルファスシリコンプロセスにより、透明絶縁基板であるガラス基板上に、画素部22、水平駆動回路35、垂直駆動回路34が一体に形成される。
ここで水平駆動回路35は、水平セレクタ(HSEL)35Aにより、所定のサンプリングパルスをクロックで順次転送してタイミング信号を生成し、このタイミング信号を基準にして各信号線SIGを入力信号S1の信号レベルに設定する。このとき図20との対比により図2に示すように、1水平走査期間(1H)のほぼ前半の期間の間、信号線SIGの信号レベルを図19について上述した画素23における所定の固定電位Vofsに設定し、続く1水平走査期間のほぼ後半の期間の間、信号線SIGの信号レベルを対応する画素34の階調に対応する信号レベルVsigに設定する(図2(A))。なおこの図2においては、対応する信号によりオンオフ動作するトランジスタの符号を各信号に併記して示す。
またこの水平駆動回路35の構成に対応して垂直駆動回路34は、固定電位Vofsの制御に係る制御信号AZ1を出力する制御信号生成回路(AZ1)が省略されて、ライトスキャン回路(WSCN)34A、ドライブスキャン回路(DSCN)34B、制御信号生成回路34Dによりそれぞれ書き込み信号WS、駆動パルス信号DS、制御信号AZ2を生成する。また駆動パルス信号DSについては、トランジスタTR3をオンオフ制御可能に、さらに信号レベルを立ち下げた場合の信号レベルが、図19の構成で説明した固定電位Vssになるように生成される(図2(D))。
画素部22は、画素33をマトリックス状に配置して形成される。画素33は、信号レベル保持用コンデンサC1の一端が有機EL素子8のアノードに接続され、書き込み信号WSに応じてオンオフ動作するトランジスタTR1を介して、この信号レベル保持用コンデンサC1の他端が信号線SIGに接続される。これにより画素33は、書き込み信号WSに応じて信号レベル保持用コンデンサC1の他端の電圧が、信号線SIGの信号レベルに設定される。
画素33は、この信号レベル保持用コンデンサC1の両端がトランジスタTR2のソース及びゲートに接続され、駆動パルス信号DSによりオンオフ動作するトランジスタTR3を介して、このトランジスタTR2のドレインが電源Vccに接続される。これにより画素33は、ゲート電位が信号線SIGの信号レベルに設定されたソースフォロワ回路構成のトランジスタTR2により有機EL素子8を駆動する。
また画素33は、制御信号AZ1によりオンオフ動作するトランジスタTR5を介して、信号レベル保持用コンデンサC1の有機EL素子8側端が駆動パルス信号DSに接続される。すなわち画素33は、トランジスタTR5のソースに駆動パルス信号DSが入力され、トランジスタTR5のゲートに制御信号AZ2が入力される。またトランジスタTR5のドレインが信号レベル保持用コンデンサC1の有機EL素子8側端に接続される。ここで上述したように駆動パルス信号DSは、信号レベルを立ち下げて固定電位Vssとなることから、画素33は、駆動パルス信号DSを立ち下げた状態で制御信号AZ2によりトランジスタTR5がオン動作すると、図19について上述したトランジスタTR5の接続と同一に、ドレイン電圧が固定電位Vssに設定される。これによりこの画素33では、図19のディスプレイ装置21に対して固定電位Vssの配線パターンを省略して、従来に比して固定電位の配線パターン数を少なくすることができるように構成される。
図3に示すように、有機EL素子8を発光させる発光期間T11において、画素33は、書き込み信号WS、制御信号AZ2(図2(B)及び(C))の信号レベルが立ち下げられてトランジスタTR1、TR5がオフ状態に設定される。また駆動パルス信号DS(図2(D))の信号レベルが立ち上げられてトランジスタTR3がオン状態に設定される。画素33は、この状態で、トランジスタTR2が飽和領域で動作するように設定されている。
これにより画素33は、信号レベル保持用コンデンサC1の両端電位差によるゲートソース間電圧Vgsに応じた定電流回路をトランジスタTR2、信号レベル保持用コンデンサC1で構成し、ゲートソース間電圧Vgsで決まるドレインソース電流Idsで有機EL素子8を発光させる。これによりこのディスプレイ装置31は、有機EL素子8の経時変化による輝度低下を防止する。なおここでこのドレインソース電流Idsは、(1)式で表される。
画素33は、発光期間T11が終了すると、続く一定期間T12において、駆動パルス信号DSの信号レベルが所定の電位Vssに立ち下げられ、これにより図4に示すように、トランジスタTR3がオフ状態に設定される。これによりこの期間T12では、電圧VccからトランジスタTR2への電源の供給が停止されて有機EL素子8が発光を停止し、トランジスタTR2のソース電圧Vsは、有機EL素子8のカソード電位Vcatに有機EL素子8のしきい値電圧Vthelを加算した電圧Vcat+Vthelに設定される。
画素33は、続いて期間T13の間、制御信号AZ2が立ち上げられ、図5に示すようにトランジスタTR5がオン状態に設定される。これにより画素33は、信号レベル保持用コンデンサC1のトランジスタTR5側端の電圧が、駆動パルス信号DSの電位Vssに設定される。ここで電圧Vssは、有機EL素子8のカソード電位Vcat、有機EL素子8のしきい値電圧Vthelとの間で、Vss≦Vthel+Vcatの関係が成立するように設定され、これによりこの期間T13では、有機EL素子8が発光を停止するように設定される。
また画素33は、続く期間T14において、信号線SIGの信号レベルが電位Vofsに設定されている期間で、書き込み信号WSが立ち上げられ、図6に示すように、トランジスタTR1がオン状態に設定される。これにより画素33は、信号レベル保持用コンデンサC1のトランジスタTR2側端の電圧が、信号線SIGの信号レベルVofsに設定される。
続いて画素33は、制御信号AZ2の信号レベルが立ち下げられてトランジスタTR5がオフ状態に設定された後、発光期間T11を開始する時点から所定数の水平走査期間だけ逆上った時点の、信号線SIGの信号レベルが固定電位Vofsに設定されている期間が開始するタイミングで、駆動パルス信号DSが立ち上げられ、図7に示すようにトランジスタTR3がオン状態に設定される。これにより画素33は、信号レベル保持用コンデンサC1の両端電位差がトランジスタTR2のしきい値電圧Vthとなる方向に、トランジスタTR2のソース電圧Vsが徐々に上昇する。
なおこの図7に示す状態において、画素33は、Vel≦Vcat+Vthelに保持され、トランジスタTR2のドレインソース電流Idsに比べて非常に小さい電流が流れる電圧に設定されている。よってトランジスタTR2のドレインソース電流Idsは、信号レベル保持用コンデンサC1と、有機EL素子8の容量を充電するために使用され、有機EL素子8は発光を停止した状態に保持される。
画素33は、続いて信号線SIGの信号レベルが階調に対応する信号レベルVsigに立ち上がるタイミングで、駆動パルス信号DSの信号レベルが立ち下げられ、これにより図8に示すように、トランジスタTR3がオフ状態に設定される。なおこの場合も、画素33は、Vel≦Vcat+Vthelに保持され、有機EL素子8は発光を停止した状態に保持される。また、この時のトランジスタTR2のソース電圧Vsの変化は、次式により表されることになる。
Figure 0004281018
また、一定時間経過後、再び信号線SIGの信号レベルは固定電位Vofsに設定され、トランジスタTR2のゲートに入力される。この場合、トランジスタTR2のソース電圧Vsの変化は次式により表されることとなる。
Figure 0004281018
画素33は、駆動パルス信号DSの信号レベルを立ち上げた図7に示す状態と、駆動パルス信号DSの信号レベルを立ち下げた図8に示す状態とが所定回数だけ繰り返され、徐々にトランジスタTR2のソース電圧Vsを立ち上げて、信号レベル保持用コンデンサC1の両端電位差をトランジスタTR2のしきい値電圧Vthに設定する。これにより図2に示す例では、期間TA、TB、TCとで、信号レベル保持用コンデンサC1の両端電位差をトランジスタTR2のしきい値電圧Vthに設定する。なお図9は、信号線SIGの信号レベルを長時間、固定電位Vofsに保持した場合の、トランジスタTR2のソース電圧の変化を示す特性曲線図であり、最終的にトランジスタTR2のゲートソース間電圧Vgsは、電圧Vthとなる。なおこれによりディスプレイ装置31は、信号レベル保持用コンデンサC1の両端電位差をトランジスタTR2のしきい値電圧Vthに設定するのに十分な回数だけ、図7及び図8に示す状態を繰り返すように設定される。
このようにして画素33は、期間T14において、トランジスタTR2のしきい値電圧Vthを信号レベル保持用コンデンサC1にセットすると、発光期間T11が開始する直前の、信号線SIGの信号レベルが対応する画素の信号レベルVsigに立ち上がるタイミングで、駆動パルス信号DSの信号レベルが立ち下げられ、これにより図10に示すように、トランジスタTR3がオフ状態に設定される。
また続いて信号線SIGの信号レベルが、対応する画素の信号レベルに設定されている期間で、駆動パルス信号DSの信号レベルが立ち上げられた後、トランジスタTR1がオフ状態に設定されて、信号レベル保持用コンデンサC1に信号線SIGの信号レベルがサンプルホールドされ、図3に示すように、発光期間T11を再開する。
なおこの場合も、トランジスタTR2のゲートソース間電圧Vgsは、正確には、(2)式で表されるものの、有機EL素子8の寄生容量Celが、信号レベル保持用コンデンサC1の容量、トランジスタTR2のゲートソース間容量C2に比して大きければ、実用上十分な精度で、電圧Vsig+Vthに設定される。
これにより画素33は、駆動パルス信号DSの信号レベルが立ち上げられた後、書き込み信号WSが立ち下げられるまでの期間T15の間で、図11及び図12に示すように、トランジスタTR2の移動度に依存してトランジスタTR2のソース電圧Vsが変化し、トランジスタTR2の移動度のばらつきが補正される。
(2)実施例の動作
以上の構成において、このディスプレイ装置31では(図2)、垂直駆動回路34による走査線の駆動により順次ライン単位で画素部22の画素33に信号線SIGの信号レベルが設定されると共に、この設定された信号レベルにより各画素33が発光し、所望の画像が画素部22で表示される。
すなわちディスプレイ装置31では、トランジスタTR1がオン状態に設定され、これにより信号線SIGの信号レベルが信号レベル保持用コンデンサC1にセットされる。またトランジスタTR1、TR5をオフ状態に設定すると共に、トランジスタTR3をオン状態に設定し、この信号レベル保持用コンデンサC1にセットされた電圧によりトランジスタTR2で有機EL素子8を発光させる(図2、期間T11)。
このディスプレイ装置31では、この有機EL素子8を駆動するトランジスタTR2のゲート及びソースに、信号レベル保持用コンデンサC1に両端が接続されて、このトランジスタTR2のソースが有機EL素子8のアノードに接続されて画素33が形成される。これによりこのディスプレイ装置31では、信号レベル保持用コンデンサC1に信号線SIGの信号レベルがセットされた後、この信号レベル保持用コンデンサC1の両端電位差によるゲートソース間電圧Vgsにより有機EL素子8を駆動し、このディスプレイ装置31を構成する全てのトランジスタをNチャンネル型で構成した場合であっても、有機EL素子8の経時変化による発光輝度の低下が防止される。
これに対して有機EL素子8の発光を停止させて信号線SIGの信号レベルを信号レベル保持用コンデンサC1にセットする際に、トランジスタTR1、TR3、TR5のオンオフ制御により、有機EL素子8を駆動するトランジスタTR2のソース電圧Vs及びゲート電圧Vgを一旦固定電位Vss及びVofsにセットした後、徐々にソース電圧Vsを立ち上げて、信号レベル保持用コンデンサC1の両端電位差をトランジスタTR2のしきい値電圧Vthにセットする(期間TA、TB、TC)。またその後、信号レベル保持用コンデンサC1に信号線SIGの信号レベルVsigをセットし、これによりトランジスタTR2の特性の1つであるしきい値電圧Vthのばらつきにより発光輝度のばらつきが防止される。
しかしながらこのように信号レベル保持用コンデンサC1にトランジスタTR2のしきい値電圧Vthをセットする場合、トランジスタTR2のゲート及びソースをそれぞれ所定のタイミングで固定電位Vss、Vofsに設定することが必要なことにより、電源電圧Vccをも含めて、固定電位の配線パターン数が3本必要になる。なお有機EL素子8のカソード電圧Vcatの配線パターンは除く(図19)。
そこでこのディスプレイ装置31では、トランジスタTR3をオンオフ制御して、トランジスタTR2への電源Vccを制御する駆動パルス信号DSにおいて、信号レベルを立ち下げた電位が、信号レベル保持用コンデンサC1にトランジスタTR2のしきい値電圧Vthをセットする際の、トランジスタTR2のソース側電位Vssに設定されて、この駆動パルス信号DSが、トランジスタTR5のソースに供給される。
これによりこのディスプレイ装置31では、信号レベル保持用コンデンサC1にトランジスタTR2のしきい値電圧Vthをセットする際に、トランジスタTR2のソース側に供給する固定電位Vss用の配線パターンを省略することができ、従来に比して固定電位の配線パターン数を低減することができる。
またさらに固定電位Vofsを間に挟んで、信号線SIGの信号レベルを順次各画素の階調を示す信号レベルに設定するようにし、またこの信号線SIGの設定に対応するように、書き込み信号WS、駆動パルス信号DSを設定することにより、信号レベル保持用コンデンサC1にトランジスタTR2のしきい値電圧Vthをセットする際に、信号線SIGを介してトランジスタTR2のゲート側が固定電位Vofsに設定される。
これによりこのディスプレイ装置31では、トランジスタTR2のゲート側に供給する固定電位Vofs用の配線パターンを省略することができ、これによっても従来に比して固定電位の配線パターン数を低減することができる。
すなわちこのディスプレイ装置31では、各画素33に、電源電圧Vccとカソード電位Vcat用の配線パターンを設けるだけで良いことにより、高密度、かつ効率良く画素33を配置して、高い歩留りで高精彩のディスプレイ装置を提供することができる。また画素回路を構成するトランジスタの数も少なくすることができ、これによっても高密度、かつ効率良く画素33を配置して、高い歩留りで高精彩のディスプレイ装置を提供することができる。
これによりこのディスプレイ装置31では、第1〜第5の期間の設定を順次循環的に繰り返すように、水平駆動回路35、垂直駆動回路34で各画素33が駆動されて、第1の期間である発光期間T11において、書き込み信号WS及び駆動パルス信号DSにより、トランジスタTR1及びTR3をオフ状態及びオン状態に設定して、信号レベル保持用コンデンサC1の両端電位によるゲートソース間電圧Vgsに応じた電流値によりトランジスタTR2で有機EL素子8を駆動して有機EL素子8を発光させる。
また続く第2の期間T12において、駆動パルス信号DSによりトランジスタTR3をオフ状態に設定して、有機EL素子8の発光が停止される。また続く第2の期間T13において、制御信号AZ2によりトランジスタTR5をオン状態に設定して、信号レベル保持用コンデンサC1の他端が駆動パルス信号DSの信号レベルである所定電位Vssに設定される。
また続く第4の期間T14において、信号線SIGで所定の固定電位Vofsが複数回繰り返される期間の間、書き込み信号WSによりトランジスタTR1をオン状態に設定して、各固定電位Vofsの期間で、駆動パルス信号DSを立ち上げて、信号レベル保持用コンデンサC1の両端電位差が、トランジスタTR2のしきい値電圧Vthとほぼ等しい電圧に設定される。これによりこのディスプレイ装置では、徐々に信号レベル保持用コンデンサC1の端子間電圧をトランジスタTR2のしきい値電圧Vthに近づけて、固定電位Vofsに係る配線パターンを省略しても、さらにはトランジスタTR4(図19)を省略しても、確実にトランジスタTR2のしきい値電圧Vthを信号レベル保持用コンデンサC1にセットすることができる。これにより各画素33における発光輝度のばらつきが防止される。
また続く第5の期間T15において、書き込み信号WSにより、トランジスタTR1をオン状態からオフ状態に設定して、信号レベル保持用コンデンサC1の一端に信号線SIGの信号レベルVsigを設定する。
また第5の期間から第1の期間に遷移して発光を開始する際には、駆動パルス信号DSによりトランジスタTR3をオン状態に設定した後、一定期間経過して、書き込み信号WSにより第1のトランジスタをオフ状態に設定し、これによりトランジスタTR2の移動度のばらつきによる発光輝度のばらつきが防止される。
(3)実施例の効果
以上の構成によれば、発光素子8を駆動するトランジスタTR2のソース電圧Vsを固定電位Vssに設定して、このトランジスタTR2のしきい値電圧Vthのばらつきにより発光輝度のばらつきを補正するようにして、このトランジスタTR2に電源を供給するトランジスタTR3をオンオフ制御する駆動パルス信号DSの信号レベルにより、この固定電位Vssを設定することにより、従来に比して固定電位の配線パターン数を少なくすることができる。
また固定電位Vofsを間に挟んで、信号線の信号レベルを順次各画素の階調を示す信号レベルに設定するようにし、またこの信号線の設定に対応するように、駆動パルス信号DSを切り換えて、信号レベル保持用コンデンサC1にトランジスタTR2のしきい値電圧Vthをセットすることにより、トランジスタTR2のしきい値電圧のばらつきによる発光輝度のばらつきを防止するようにして、さらに一段と走査線の数を少なくすることができる。また画素回路を構成するトランジスタの数も少なくすることができる。またこの駆動パルス信号の信号レベルの切り換えを複数回、繰り返すことにより、十分な時間をかけてトランジスタTR2のしきい値電圧Vthを信号レベル保持用コンデンサC1にセットすることができ、これにより確実にトランジスタTR2のしきい値電圧Vthのばらつきによる発光輝度のばらつきを防止することができる。
また信号レベル保持用コンデンサC1にセットされた電圧により有機EL素子8を発光させる際に、駆動パルス信号DSを立ち上げた後、一定期間経過して、トランジスタTR1をオフ状態に設定することにより、トランジスタTR2の移動度のばらつきによる発光輝度のばらつきを防止することができる。
また画素回路、駆動回路のトランジスタの全てをNチャンネル型のトランジスタで形成し、アモルファスシリコンプロセスにより絶縁基板上に形成することにより、簡易な工程でディスプレイ装置を製造することができる。
図13は、図1との対比により本発明の実施例2のディスプレイ装置を示すブロック図である。このディスプレイ装置41は、制御信号AZ2に関する構成が異なる点を除いて、実施例1のディスプレイ装置31と同一に構成される。
このディスプレイ装置41において、垂直駆動回路44は、制御信号生成回路が省略され、ライトスキャン回路44Aで制御信号AZ2を生成する。ここで図14に示すように、ライトスキャン回路44Aは、画素部22の走査線への配線により、複数ラインだけ先行する画素33に出力する書き込み信号WS2を、制御信号AZ2として出力する。従ってライトスキャン回路44Aから、1ライン分の書き込み信号WSは、対応する画素33に書き込み信号として出力されると共に、この画素より複数ラインだけ後行する画素33に制御信号AZ2として出力される。
これによりこのディスプレイ装置41では、垂直駆動回路44の構成を簡略化して、いわゆる狭額縁化できるように構成される。
またこのように複数ラインだけ先行する画素33に出力する書き込み信号WS2を制御信号AZ2として使用するようにして、垂直駆動回路44は、信号線SIGの信号レベルが画素33に対応する信号レベルVsigに保持されている期間で、制御信号AZ2と書き込み信号WSとが同時に立ち上がらないように、信号線SIGの信号レベルが固定電位Vofsに設定されている期間で書き込み信号WSの信号レベルが立ち上げられた後、一定期間の間、信号線SIGの信号レベルが画素33に対応する信号レベルVsigに保持されている期間で書き込み信号WSの信号レベルが立ち下げられる。
これによりディスプレイ装置41は、制御信号AZ2によりトランジスタTR5をオン状態に設定した状態で、トランジスタTR1がオン動作しないようにし、信号線SIGの画素に対応する信号レベルVsigによるトランジスタTR2のゲートソース間電圧Vgsのばらつきを防止する。
すなわち制御信号AZ2によりトランジスタTR5をオン状態に設定した状態で、トランジスタTR1がオン動作すると、画素毎に異なる信号レベルVsigでトランジスタTR2のゲート電圧が充電されることになり、続いて信号線SIGの信号レベルが固定電位Vofsとなったときに、トランジスタTR2のゲートソース間電圧Vgsは、次式により表されることになる。従ってこの場合、トランジスタTR2のしきい値電圧Vthを信号レベル保持用コンデンサC1に設定する直前の、信号レベル保持用コンデンサC1の端子間電圧が信号線SIGの信号レベルVsigにより変動することになる。
Figure 0004281018
より具体的に、信号線SIGの信号レベルVsigが、黒側の低い電圧の場合には、(6)式における電圧(Vsig−Vofs)が負の値を取ることも予測され、この場合、トランジスタTR2のゲートソース間電圧Vgsは、電圧(Vofs−Vss)より低い電圧となる。従って(Vofs−Vss)>Vthとなるように固定電位Vofs、Vssを設定していても、信号レベル保持用コンデンサC1へのしきい値電圧Vthの設定開始時点で、トランジスタTR2のゲートソース間電圧Vgsがしきい値電圧Vth以下となり、正しくしきい値電圧Vthを信号レベル保持用コンデンサC1に設定できなくなり、これにより信号線SIGの画素に対応する信号レベルVsigによるトランジスタTR2のゲートソース間電圧Vgsがばらつくようになる。
図13の構成によれば、複数ラインだけ先行する画素33に出力する書き込み信号WS2を、制御信号AZ2として使用することにより、垂直駆動回路の構成を簡略化することができる。
またこのとき信号線SIGの信号レベルが画素33に対応する信号レベルVsigに保持されている期間で、制御信号AZ2と書き込み信号WSとが同時に立ち上がらないように書き込み信号WSを設定することにより、確実にトランジスタTR2のしきい値電圧Vthを信号レベル保持用コンデンサC1に設定して、しきい値電圧Vthのばらつきにより発光輝度のばらつきを確実に防止することができる。
なお上述の実施例1、2においては、共にトランジスタTR4を省略して信号線SIGの信号レベルの設定により、トランジスタTR2のゲート電圧を固定電位Vofsに設定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、従来例のディスプレイ装置21で説明したようにトランジスタTR4によりトランジスタTR2のゲート電圧を固定電位Vofsに設定するようにしてもよい。
また上述の実施例においては、有機EL素子による発光素子を電流駆動する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、電流駆動に係る種々の発光素子によるディスプレイ装置に広く適用することができる。
本発明は、ディスプレイ装置に関し、例えば有機EL表示装置等の電流駆動による自発光型素子のディスプレイ装置に適用することができる。
本発明の実施例1のディスプレイ装置を示すブロック図である。 図1のディスプレイ装置のタイミングチャートである。 図2の期間T11における画素の設定を示す接続図である。 図2の期間T12における画素の設定を示す接続図である。 図2の期間T13における画素の設定を示す接続図である。 図2の期間T14における画素の設定を示す接続図である。 図6の続きの設定を示す接続図である。 図7の続きの設定を示す接続図である。 しきい値電圧の補正の説明に供する特性曲線図である。 図2の期間T15における画素の設定を示す接続図である。 図10の続きの設定を示す接続図である。 移動度の補正の説明に供する特性曲線図である。 本発明の実施例2のディスプレイ装置を示すブロック図である。 図13のディスプレイ装置のタイミングチャートである。 従来のディスプレイ装置を示すブロック図である。 図15のディスプレイ装置を詳細に示すブロック図である。 有機EL素子の経時変化を示す特性曲線図である。 図15の構成にNチャンネルトランジスタを使用した場合を示すブロック図である。 Nチャンネルトランジスタを用いた従来のディスプレイ装置を示すブロック図である。 図19のディスプレイ装置のタイミングチャートである。 図20の期間T1における画素の設定を示す接続図である。 図20の期間T2における画素の設定を示す接続図である。 図20の期間T3における画素の設定を示す接続図である。 図23の続きを示す接続図である。 しきい値電圧の補正の説明に供する特性曲線図である。 図20の期間T4における画素の設定を示す接続図である。 図20の期間T5における画素の設定を示す接続図である。 移動度の補正の説明に供する特性曲線図である。
符号の説明
1、11、21、31、41……ディスプレイ装置、2、12、22、32……画素部2、13、23、33……画素、4、24、34、44……垂直駆動回路、5、35、……水平駆動回路、8……有機EL素子、C1……信号レベル保持用コンデンサ、TR1〜TR5……トランジスタ

Claims (6)

  1. 画素をマトリックス状に配置した画素部と、前記画素部を駆動する駆動回路とを有するディスプレイ装置において、
    前記画素が、
    信号レベル保持用コンデンサと、
    書き込み信号によりオンオフ動作して、前記信号レベル保持用コンデンサの一端を、信号線に接続する第1のトランジスタと、
    前記信号レベル保持用コンデンサの一端をゲートに接続し、前記信号レベル保持用コンデンサの他端をソースに接続する第2のトランジスタと、
    カソードがカソード電位に保持され、アノードを前記第2のトランジスタのソースに接続する電流駆動型の自発光素子と、
    駆動パルス信号によりオンオフ動作して、前記第2のトランジスタのドレインを電源電圧に接続する第3のトランジスタと、
    前記信号レベル保持用コンデンサの一端に接続された第4のトランジスタとを有し、
    前記第4のトランジスタは、
    ソースに前記駆動パルス信号を入力し、
    ドレインを前記信号レベル保持用コンデンサの他端に接続し、
    ゲートに入力する制御信号によりオン動作して、前記信号レベル保持用コンデンサの他端を前記駆動パルス信号の信号レベルに設定する
    ィスプレイ装置。
  2. 前記駆動回路は、
    所定の固定電位の期間を間に挟んで、前記信号線に接続された各画素の階調に対応する信号レベルに前記信号線の信号レベルを順次設定し、
    第1〜第5の期間の設定を順次循環的に繰り返して、前記画素部を駆動し、
    前記第1の期間において、
    前記書き込み信号、前記駆動パルス信号、前記制御信号により、前記第1、第4のトランジスタ及び第3のトランジスタをオフ状態及びオン状態に設定し、前記信号レベル保持用コンデンサの両端電位によるゲートソース間電圧に応じた電流値により前記第2のトランジスタで前記自発光素子を駆動して前記自発光素子を発光させ、
    前記第2の期間において、
    前記駆動パルス信号により前記第3のトランジスタをオフ状態に設定して、前記自発光素子の発光を停止させ、
    前記第3の期間において、
    前記制御信号により前記第4のトランジスタをオン状態に設定して、前記信号レベル保持用コンデンサの一端を前記駆動パルス信号の信号レベルに設定し、
    前記第4の期間において、
    前記信号線で前記所定の固定電位が複数回繰り返される期間の間、
    前記書き込み信号により前記第1のトランジスタをオン状態に設定して、前記信号線の信号レベルが前記所定の固定電位に設定される期間で、前記第3のトランジスタをオン状態に設定して、前記信号レベル保持用コンデンサの両端電位差を、前記第2のトランジスタのしきい値電圧とほぼ等しい電圧に設定し、
    前記第5の期間において、
    前記書き込み信号により、前記第1のトランジスタをオン状態からオフ状態に設定して、前記信号レベル保持用コンデンサの一端に前記信号線の信号レベルを設定する
    求項1に記載のディスプレイ装置。
  3. 前記駆動回路は、
    前記第5の期間において、前記駆動パルス信号により前記第3のトランジスタをオン状
    態に設定した後、一定期間経過して、前記書き込み信号により前記第1のトランジスタをオフ状態に設定する
    求項2に記載のディスプレイ装置。
  4. 前記駆動回路は、
    複数ラインだけ先行する画素に出力する前記書き込み信号を、前記制御信号として出力する
    求項2に記載のディスプレイ装置。
  5. 前記駆動回路は、
    複数ラインだけ先行する画素に出力する前記書き込み信号を、前記制御信号として出力するようにして、
    前記信号線の信号レベルが、前記信号線に接続された画素の階調に対応する信号レベルに保持される期間の間、前記第1及び第4のトランジスタが同時にオン動作しないように、前記書き込み信号を生成する
    求項1に記載のディスプレイ装置。
  6. 前記画素、前記駆動回路のトランジスタの全てが、
    Nチャンネル型のトランジスタであり、
    前記画素、前記駆動回路が、
    アモルファスシリコンプロセスにより絶縁基板上に形成された
    求項1に記載のディスプレイ装置。
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