JP4398413B2 - スレッショルド電圧の補償を備えた画素駆動回路 - Google Patents

スレッショルド電圧の補償を備えた画素駆動回路 Download PDF

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Description

本発明は、パネル表示の回路に関し、特に、スレッショルド電圧とエレクトロルミネッセント(EL)電力補償を備えた画素駆動回路に関するものである。
アクティブマトリックス型有機発光ダイオード(AMOLED)ディスプレイは、最近登場した次世代フラットパネルディスプレイである。アクティブマトリックス型液晶ディスプレイ(AMLCD)に比べ、AMOLEDディスプレイは、例えば、高コントラスト比、広視覚、バックライト不用の薄型モジュール、低電力消費と低コストなど、多くの利点を有する。電源によって駆動されるAMLCDディスプレイと違って、AMOLEDディスプレイは、EL装置を駆動する電流源を必要とする。EL装置の輝度は、それにより伝導された電流に比例する。電流レベルの変動は、AMOLEDディスプレイの輝度の均一性に大きな影響がある。よって、画素駆動回路の品質は、表示品質に重要な意味を持つ。
図1は、AMOLEDディスプレイの各画素の従来の2T1C(二つのトランジスタと1つのコンデンサ)回路の構造を図示している。信号SCANがトランジスタM1をオンにした時、図でVdataとして示されているデータは、P型トランジスタM2のゲートに取り込まれ、コンデンサCstに保存される。よって、一定の電流によってEL装置が駆動し、発光する。特に、AMOLEDでは、図1に示すように、データ電圧Vdataによってゲート制御され、それぞれVddとEL装置の陽極に接続されるソースとドレインを有するP型TFT(図1のM2)が電流源となる。よって、Vdataに対応するEL装置の輝度は、下記の関係を有する。
輝度∝電流∝(Vdd−Vdata−Vth2
ここで、Vth は、M2のスレッショルド電圧であり、Vddは、電流供給電圧である。
低温ポリシリコン(LTPS)のプロセスにより、通常、低温ポリシリコン型TFTのVthの変動があることから、Vthが適当に補償されなければ、AMOLEDディスプレイに輝度の不均一な問題が生じるとされている。また、電力線上の電圧降下も輝度の不均一な問題を引き起こす。このような問題を解決するために、ディスプレイの均一性を改善するためのVthとVddの補償を備えた画素駆動回路の実施が望ましい。
ディスプレイの均一性を改善するためのVthとVddの補償を備えた画素駆動回路を提供する。
本発明の実施例は、スレッショルド電圧とEL電力補償を備えた画素駆動回路を開示する。画素電流に影響する入力電圧の変動は、例えば、スイッチスレッショルド電圧の切替、電力供給電圧、または両方の変動から生じる、画素電圧に影響する入力電圧の変動が補償され、回路設計に応じる駆動電流は、Vth(Vdd)からそれほど影響を受けず、無関係になることができる。よって、各画素の輝度は、Vth(Vdd)と無関係である。
本発明のいくつかの実施例に基づいたスレッショルド電圧の補償を備えた画素駆動回路は、蓄積コンデンサ、転送回路、駆動トランジスタと、スイッチング回路を含む。転送回路は、データ信号、または可変基準信号を蓄積コンデンサの第一節点に転送する。駆動トランジスタは、第一固定電位に接続される第一端子と、蓄積コンデンサの第二節点に接続される第二端子を有する。スイッチング回路は、駆動トランジスタの第三端子と蓄積コンデンサの第二節点に接続される。スイッチング回路は、駆動トランジスタをダイオード接続させるように制御されることができる。
本発明の一つの実施例に基づいた表示装置の駆動方法は、蓄積コンデンサへのデータ信号、第一トランジスタのスレッショルド電圧と、固定電位の取り込みを含む。取り込まれたデータ信号、取り込まれた第一トランジスタのスレッショルド電圧と、取り込まれた固定電位は、第一トランジスタに接続され、スレッショルドまたは固定電位と無関係である駆動電流を表示装置に提供する。
本発明の実施例のスレッショルド電圧の補償を備えた画素駆動回路によれば、スレッショルド電圧の変動、電力供給電圧、または両方が補償され、駆動電流は、Vth(Vdd)と無関係になる。よって、各画素の輝度は、Vth(Vdd)と無関係である。
本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
図2は、本発明の実施例1に基づいたスレッショルド電圧と電力の補償を有する画素駆動回路の構造を表す回路図である。画素駆動回路200は、蓄積コンデンサCst、転送回路210、駆動トランジスタ221と、スイッチング回路220を含む。転送回路210は、蓄積コンデンサCstの第一節点Aに接続され、データ信号Data、または可変基準信号VDを蓄積コンデンサCstの第一節点Aに転送する。可変基準信号VDは、パルス基準信号であることができる。駆動トランジスタ221は、PMOSトランジスタであり、第一固定電位に接続された第一端子(ソース)を有し、蓄積コンデンサの第二節点Bに接続された第二端子(ゲート)を有する。より具体的に言えば、第一固定電位は、電力供給電位VDDである。スイッチング回路220は、駆動トランジスタ221の第三端子(ドレイン)と蓄積コンデンサの第二節点Bに接続される。スイッチング回路220は、駆動トランジスタ221をダイオード接続(diode connected)させるように制御させることができる。表示装置ELは、スイッチング回路220に接続される。好ましくは、表示装置ELは、エレクトロルミネッセント(EL)装置であることができる。また、表示装置ELの陰極は、第二固定電位に接続される。より具体的に言えば、第二固定電位は、接地電位VSSである。
本発明の本実施例に基づいた転送回路210は、図2に示すように、第一トランジスタ211と第二トランジスタ213を含む。図2では、第一と第二トランジスタは、それぞれPMOSとNMOSトランジスタである。第一トランジスタ211の第一端子(ソース)は、データ信号Dataを受信する。第一トランジスタ211の第二端子(ゲート)と第三端子(ドレイン)は、それぞれ第一スキャンラインScanと蓄積コンデンサCstの第一節点Aに接続される。第二トランジスタ213の第一端子(ドレイン)は、可変基準信号VDを受信する。第二トランジスタ213の第二端子(ゲート)と第三端子(ソース)は、それぞれ第二スキャンラインScanXと蓄積コンデンサCstの第一節点Aに接続される。より具体的に言えば、第一トランジスタ211と第二トランジスタ213は、薄膜トランジスタである。好ましくは、薄膜トランジスタは、ポリシリコン薄膜トランジスタであり、より高い電流駆動能力を提供する。第一スキャンラインScanが低レベルに引き下げられた時、転送回路210は、データ信号Dataを蓄積コンデンサCstの第一節点Aに転送する。第二スキャンラインScanXが高レベルに引き上げられた時、転送回路210は、可変基準信号VDを蓄積コンデンサCstの第一節点Aに転送する。
本発明の実施例に基づいたスイッチング回路220は、図2に示すように、第三トランジスタ223と第四トランジスタ225を含む。図2では、第三と第四トランジスタは、それぞれNMOSとPMOSトランジスタである。第三トランジスタ223の第一(ソース)端子は、表示装置ELの陽極に接続され、第三トランジスタ223の第二(ゲート)と第三(ドレイン)端子は、それぞれ第二スキャンラインScanXと駆動トランジスタ221の第三(ドレイン)端子に接続される。第四トランジスタ225の第一(ドレイン)端子は、駆動トランジスタ221と第三トランジスタ223の第三(ドレイン)端子に接続される。第四トランジスタ225の第二(ソース)端子は、蓄積容量Cstと駆動トランジスタ221の第二(ゲート)端子の第二節点Bに接続される。第四トランジスタ225の第三(ゲート)端子は、第一スキャンラインScanに接続される。より具体的に言えば、第三トランジスタ223と第四トランジスタ225は、薄膜トランジスタである。好ましくは、薄膜トランジスタは、ポリシリコン薄膜トランジスタであり、より高い電流駆動能力を提供する。第一スキャンラインが低レベルに引き下げられた時、スイッチング回路の第四トランジスタ225は、駆動トランジスタ221をダイオード接続(diode connected)のトランジスタにさせる。
図3は、図2で示した画素駆動回路200の第一と第二スキャンラインScan、ScanXと、可変基準信号VDの信号のタイミング図を図示している。画素駆動回路の前発光モードから、信号VDが高レベルに引き上げられ、信号Scan、ScanXが高レベルのままで維持された時、図2の画素駆動回路200は、放電モード302で動作される。この放電モードでは、高レベル基準信号VDは、蓄積コンデンサCstの節点Aに入力され、よって、トランジスタ223と225をオンにする。蓄積コンデンサCstに保存された電荷は、この放電モード302で放電される。蓄積コンデンサCstの放電は、次に続くステップのダイオード接続の駆動トランジスタ221と第四トランジスタ225の正常動作を確保する。
蓄積コンデンサCstの放電に続いて、スキャンラインScan、ScanXは、低レベルに引き下げられ、画素駆動回路200がスキャンモード304に入る。第一と第二スキャンラインScan、ScanXが低レベルに引き下げられた時、トランジスタ211と225は、オンにされ、トランジスタ213と223は、オフにされる。トランジスタ211と225がオンにされることから、蓄積コンデンサCstの第一節点Aの電圧VAは、データ信号Dataの電圧Vdataに等しく、且つ、蓄積コンデンサCstの第二節点Bの電圧VBは、Vdd−Vthの電圧に等しく、Vthは、駆動トランジスタ221のスレッショルド電圧である。よって、蓄積コンデンサにかかる保存された電圧は、VA−VB=Vdata−Vdd+Vthである。
第一スキャンラインScanと第二スキャンラインScanXが高レベルに引き上げられた時、スキャンモード304は、終了し、画素駆動回路200は、発光モード306に入る。スキャンモード304がほぼ終了の時、基準信号VDは、引き下げられる。第一スキャンラインScanが高レベルのままで維持され、第二スキャンラインScanXも高レベルに引き上げられることから、トランジスタ211と225は、オフにされ、トランジスタ213と223は、オンにされる。VDが0Vに引き下げられ、トランジスタ213がオンにされることから、蓄積コンデンサCstの第一節点Aの電圧VAも0Vに引き下げられる。蓄積コンデンサにかかる保存された電圧は、直ちに変えられることができず、蓄積コンデンサCstの第二節点Bの電圧VBは、Vdd−Vdata−Vthになる。表示装置に流れる電流は、(Vsg−Vth2に比例し、よって、Vdata 2に比例する。表示装置に流れる電流は、駆動トランジスタ221のスレッショルド電圧Vthと駆動トランジスタ221の電力供給電位Vddと無関係である。前述の動作は、画素駆動回路が画素の発光を制御するように繰り返えす。
図4は、従来の技術と本発明の実施例に基づいた画素駆動回路200のVth変動に対する電流変動の比率を表しており、スレッショルド電圧Vth=1.4Vを基準とする。従来技術では、スレッショルド電圧Vthが1.4Vからそれる時、電流変動が著しくなる。本発明の実施例に基づいた画素駆動回路200では、従来技術と比べた時、電流変動はごくわずかということが言える。
図7は、本発明の実施例2を表しており、図2の第一スキャンラインScanと第二スキャンラインScanXが互いに接続され、同じ信号Scanによって制御されていることを除き、図2に示した画素駆動回路に類似の構造を示している。図8は、図7で示した画素駆動回路700のスキャンラインの信号Scanと可変基準信号VDのタイミング図を図示している。
図11は、本発明の実施例3を表しており、下記を除く図2に示した画素駆動回路に似た構造を示している。図12は、図11で示した画素駆動回路のスキャン信号Scan、ScanXと、基準信号VDのタイミングを表すタイミング図である。図2と図11の違いは、第二スキャンラインScanXによって制御されたトランジスタは、逆のタイプである点である。よって、図12に示すように、第二スキャンラインScanXの信号も反転され、図11に示すように画素駆動回路を動作させる。この実施例では、図12に示すように、3つのモードが提供される。その動作は、実施例1に関する記述と同様であり、よって、ここでは詳細を必要とすることなく、当業者には明らかである。
ここで、本発明はまた基準信号発生器の実施例を提供する。基準信号発生器の一つの実施例は、図9に示すように、二つのNANDゲート930、950と二つのANDゲート910、970を含む。信号VSR1とVSR2は、第一ANDゲート910の2つの入力911、913に送られる。VSR1とVSR2は、ゲート駆動回路の垂直シフトレジスタによって発生した信号を意味する。第一ANDゲート910の出力信号と第一許可信号ENBV1は、それぞれ第一NANDゲート930の第一と第二入力931、933に送られ、よって、第一スキャン信号ScanXを発生する。第一ANDゲート910の出力信号と許可信号ENBV1、ENBV2は、第二NANDゲート950の入力951、953と、955に送られる。よって、第二NANDゲート950は、第二スキャン信号Scanを発生する。第一ANDゲート910の出力信号と第二許可信号ENBV2は、それぞれ第二ANDゲート970の第一と第二入力971、973に送られ、よって、基準信号VDを提供する。
図10は、基準信号発生器のもう一つの実施例を表している。この基準信号発生器の実施例は、二つのNANDゲート110、120と一つのANDゲート130を含む。信号VSR1、VSR2と、ENBV1は、第一NANDゲート110の入力111、113と、115に送られ、よって、第一スキャン信号ScanXを提供する。信号VSR1、VSR2と、ENBV1は、第二NANDゲート120の入力121、123、125と、127に送られる。よって、第二NANDゲート120は、第二スキャン信号Scanを発生する。信号VSR1、VSR2と、ENBV2は、ANDゲート130の入力131、133と、135に送られ、よって、信号VDを発生する。
この他、本発明の実施例はまた、パネルディスプレイを提供する。図6に示すように、パネルディスプレイ600は、画素アレイ610と制御器640を含む。画素アレイ610は、図2に示す複数の画素駆動回路を含む。制御器は、動作可能なように画素アレイに接続され、蓄積コンデンサ、転送回路、駆動素子と、スイッチング回路の動作を制御する。また、図13に示すように、本発明の実施例はまた、図6に挙げたパネルディスプレイを含む電子装置を提供する。
図5は、本発明に基づいた表示装置を駆動する方法の実施例を図示している。駆動方法は、放電モードで、蓄積コンデンサの放電から始まる(ステップ510)。放電モードは、スキャンモードの前に発生し、好ましくは、基準信号の第一スイッチングから始まり、スキャンモードの始めで終わる。その後、データ信号、駆動トランジスタ221のスレッショルド電圧と、固定電圧は、スキャンモードで、蓄積コンデンサに取り込まれる(ステップ520)。続いて、取り込まれたデータ信号、取り込まれた第一トランジスタのスレッショルド電圧と、取り込まれた固定電圧は、第一トランジスタに接続され、スレッショルドまたは固定電位に無関係の駆動電流を表示装置に供給する(ステップ530)。より具体的に言えば、表示装置は、一つの実施例に基づいたエレクトロルミネセント素子である。スキャンモードは、基準信号の第二スイッチングが発生し、画素駆動回路が発光モードに入った時、実質的に完了する。
好ましくは、スキャンモードが終了する前に基準信号の第二スイッチングが発生すれば、改善した表示品質が得られる。また、駆動トランジスタのゲートは、蓄積コンデンサに接続され、駆動トランジスタのソースは、固定電位に接続される。より具体的に言えば、固定電位は、電力供給電位である。
以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
AMOLEDディスプレイの各画素の従来の2T1C(二つのトランジスタと1つのコンデンサ)回路の構造を図示する回路図である。 本発明の一つの実施例に基づいた画素駆動回路の構造を表す回路図である。 図2で示した画素駆動回路のスキャンラインのスキャン信号Scanと、基準信号VDのタイミングを図示するタイミング図である。 従来の回路と本発明の一つの実施例に基づいた画素駆動回路のVth変動に対する電流変動の比率を表す図である。 本発明の実施例に基づいた表示装置を駆動する方法を図示する流れ図である。 本発明の一つの実施例に基づいたパネル表示の構造を表すブロック図である。 本発明のもう一つの実施例に基づいた画素駆動回路を表す回路図である。 図7で示した画素駆動回路のスキャン信号Scan、ScanXと、基準信号VDのタイミングを表すタイミング図である。 本発明の一つの実施例に基づいた基準信号発生器の構造とその各ロジックの動作を表すロジックダイアグラムである。 本発明のもう一つの実施例に基づいた基準信号発生器の構造とその各ロジックの動作を表すロジックダイアグラムである。 本発明のもう一つの実施例に基づいた画素駆動回路を表す回路図である。 図11で示した画素駆動回路のスキャン信号Scan、ScanXと、基準信号VDのタイミングを表すタイミング図である。 図6のパネル表示を含む電子装置の概略図である。
符号の説明
Cst 蓄積コンデンサ
210 転送回路
221 駆動トランジスタ
220 スイッチング回路
A 第一節点
Data データ信号
D 可変基準信号
B 第二節点
DD 電力供給電位
EL 表示装置
SS 接地電位
211 第一トランジスタ
213 第二トランジスタ
Scan 第一スキャンライン
ScanX 第二スキャンライン
223 第三トランジスタ
225 第四トランジスタ
302 放電モード
304 スキャンモード
306 発光モード
930、950
930、950 NANDゲート
910、970 ANDゲート
VSR1、VSR2 ゲート駆動回路の垂直シフトレジスタが発生した信号
911、913、931、933、951、953、955、971、973 入力
ENBV1 第一許可信号
ENBV2 第二許可信号
110、120 NANDゲート
130 ANDゲート
121、123、125、127、131、133、135 入力
610 画素アレイ
640 制御器
700 電子装置

Claims (16)

  1. 第一と第二節点を有する蓄積コンデンサ、
    蓄積コンデンサの第一節点に接続され、データ信号、または可変基準信号を前記蓄積コンデンサの前記第一節点に転送する転送回路、
    第一固定電位に接続された第一端子、前記蓄積コンデンサの前記第二節点に接続されたゲート端子と、駆動電流を出力する第二端子を有する駆動トランジスタ
    前記駆動トランジスタの前記第二端子と前記蓄積コンデンサの前記第二節点に接続され、前記駆動トランジスタを一期間内にダイオード接続させ、前記駆動電流がもう一つの期間内で表示素子に出力されるようにすることができるスイッチング回路を含む画素駆動回路であって、
    前記転送回路は、
    前記データ信号を受ける第一端子、第一スキャンラインに接続されたゲート端子、前記蓄積コンデンサの前記第一節点に接続された第二端子を有する第一トランジスタ、および
    前記可変基準信号を受ける第一端子、第二スキャンラインに接続されたゲート端子、前記蓄積コンデンサの前記第一節点に接続された第二端子を有する第二トランジスタを含み、
    前記スイッチング回路は、
    前記表示素子に接続された第一端子、第二スキャンラインに接続されたゲート端子、前記駆動トランジスタ第二端子に接続された第二端子を有する第三トランジスタ、および
    前記駆動トランジスタの前記第二端子と前記第三トランジスタの前記第二端子に接続された第一端子、前記蓄積コンデンサの前記第二節点と前記駆動トランジスタの前記ゲート端子に接続された第二端子と、第一スキャンラインに接続されたゲート端子を有する第四トランジスタを含む、
    画素駆動回路。
  2. 前記駆動トランジスタは、PMOSトランジスタである請求項1に記載の画素駆動回路。
  3. 前記可変基準信号は、パルス基準信号である請求項1に記載の画素駆動回路。
  4. 前記第一と第二トランジスタは、それぞれPMOSとNMOSトランジスタである請求項1に記載の画素駆動回路。
  5. 前記第一と第二トランジスタは、PMOSトランジスタである請求項1に記載の画素駆動回路。
  6. 前記第一と第二スキャンラインは、それぞれ同じ極性のパルスを有する請求項4に記載の画素駆動回路。
  7. 前記第一と第二スキャンラインは、それぞれ異なる極性のパルスを有する請求項5に記載の画素駆動回路。
  8. 前記第二スキャンラインは、前記第一スキャンラインより遅いパルスの終了タイミングを有する請求項6または7に記載の画素駆動回路。
  9. 前記第一と第二スキャンラインは、互いに接続される請求項4に記載の画素駆動回路。
  10. 前記第三と第四トランジスタは、それぞれNMOSとPMOSトランジスタである請求項1に記載の画素駆動回路。
  11. 前記第三と第四トランジスタは、PMOSトランジスタである請求項1に記載の画素駆動回路。
  12. 前記第一固定電位は、電力供給電位である請求項1に記載の画素駆動回路。
  13. 前記表示装置は、エレクトロルミネッセント装置である請求項1に記載の画素駆動回路。
  14. 前記転送回路に接続された基準信号発生器を更に含む請求項1に記載の画素駆動回路。
  15. 前記基準信号発生器は、
    垂直シフトレジスタからの信号を受ける二つの入力を備え、出力信号を発生する第一ANDゲート、
    前記第一ANDゲートからの出力信号を受ける第一入力と、第一許可信号を受ける第二入力を備え、第一スキャン信号を第二スキャンラインに発生する第一NANDゲート、
    前記第一ANDゲート、前記第一許可信号と、第二許可信号からの出力信号をそれぞれ受ける三つの入力を備え、第二スキャン信号を前記第一スキャンラインに発生する第二NANDゲート、および
    前記第一ANDゲートからの出力信号を受ける第一入力と、第二許可信号を受ける第二入力を備え、基準信号を発生する第二ANDゲートを含む請求項14に記載の画素駆動回路。
  16. 前記基準信号発生器は、
    垂直シフトレジスタからの信号を受ける二つの入力と、第一許可信号を受ける第三入力を備え、第一スキャン信号を第二スキャンラインに発生する第一NANDゲート、
    垂直シフトレジスタからの信号を受ける二つの入力と、前記第一許可信号と第二許可信号をそれぞれ受ける二つの入力を備え、第二スキャン信号を前記第一スキャンラインに発生する第二NANDゲート、および
    垂直シフトレジスタからの信号を受ける二つの入力と、第二許可信号を受ける第三入力を備え、基準信号を発生するANDゲートを含む請求項14に記載の画素駆動回路。
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