JP4842611B2 - 有機電界発光表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機電界発光表示装置に関し、より詳細には、各画素に備えられたトランジスタの特性劣化及び画質低下を防止するように構成される有機電界発光表示装置に関する。

ＣＲＴに代替される表示素子として液晶表示装置が開発され、現在その使用率が益々増加している。液晶表示装置は、自ら光を発する表示装置ではないので、別に光源を必要とし、そのために消費電力が大きく、薄型化にも限界がある。また、液晶表示装置は液晶の反応によって画像を表示するので、液晶の応答時間によって高速な動きの映像の表示には限界があり、視野角にも限界がある。このような液晶表示装置の代替を目的とした表示素子として有機電界発光（ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置が開発されている。このような有機電界発光表示装置は、特定の有機物、または、高分子物質等が、電界を加えられた際に光を放出する現象を用いたものである。

以下、図１を参照しながら有機電界発光表示装置を説明する。

図１は、有機電界発光表示装置を簡略に示すブロック図である。

有機電界発光表示装置は、パネル１１と、パネル１１に接続されるゲートドライバ１２及びデータドライバ１３と、ゲートドライバ１２及びデータドライバ１３を制御するタイミング制御部１４とを備える。パネル１１は平行に配列される複数のゲートライン（Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍ−１、Ｇｍ）、及び各ゲートライン（Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍ−１、Ｇｍ）と交叉するように配列される複数のデータライン（Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｎ−１、Ｄｎ）を備える。このように、マトリックス状に配列されるゲートライン（Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍ−１、Ｇｍ）とデータライン（Ｄ１、Ｄ２、…、Ｄｎ−１、Ｄｎ）とにより囲まれた領域には単位画素が形成される。

図２は、従来の有機電界発光表示装置の各画素を示す回路図である。

従来の有機電界発光表示装置の各画素は、スイッチングトランジスタＴ１、キャパシタＣ、駆動トランジスタＴ２及び有機発光ダイオードＯＬＥＤを備えている。

スイッチングトランジスタＴ１のドレイン端子はデータラインＤと接続され、ゲート端子はゲートラインＧに接続されている。スイッチングトランジスタＴ１は、ゲートラインＧに伝えられるゲート信号によりターンオン及びターンオフされる。スイッチングトランジスタＴ１がターンオンされる場合、スイッチングトランジスタＴ１はデータラインＤから伝えられるデータ信号をキャパシタＣと駆動トランジスタＴ２とに伝達する。キャパシタＣは、外部から印加される電源電圧を伝達する電源ラインＰに接続され、データ信号による電荷を充電する。駆動トランジスタＴ２のゲート端子は、スイッチングトランジスタＴ１のソース端子とキャパシタＣとに接続され、ドレイン端子は電源ラインＰに接続されている。駆動トランジスタＴ２は、スイッチングトランジスタＴ１から印加されるデータ信号と、キャパシタＣに充電された電荷によるデータ信号とによってターンオン及びターンオフされる。データ信号により駆動トランジスタＴ２がターンオンされる場合、駆動トランジスタＴ２は電源ラインＰに流れる電流を、その量を調節して有機発光ダイオードＯＬＥＤに伝達する。その結果、有機発光ダイオードＯＬＥＤは、伝えられる電流の量に比例した光を放射する。

このような従来の有機電界発光表示装置において、ゲート信号により画素がターンオンされると、画素に備えられた駆動トランジスタＴ２は常にターンオンされて、有機発光ダイオードＯＬＥＤに持続的に電流を印加する。それによって、駆動トランジスタＴ２の特性が劣化して駆動トランジスタＴ２のスレッショルド（しきい値）電圧Ｖｔｈが変わることになる。このようなスレッショルド電圧Ｖｔｈの変化により、駆動トランジスタＴ２の出力電流が変わるので、有機発光ダイオードＯＬＥＤが放射する光の均一性が低下して画質が劣化する。その結果、表示装置の寿命が短かくなり得る。また、従来の有機電界発光表示装置においては、その高速応答に起因して、使用者が最初のフレームと２番目のフレームとの間の中間値に相当する明るさを認識することになり、その結果、表示画像がうすぼんやりと見えてしまう。

本発明は、上記のような先行技術に係る有機電界発光表示装置に内在していた問題を解決するために案出されたものであって、画素に備えられた駆動トランジスタの特性劣化を防止し、画質を向上させることができる有機電界発光表示装置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に、本発明によれば、データ信号を伝達する複数のデータラインと、複数の前記データラインと交叉するように配列され、ゲート信号を伝達する複数のゲートラインと、複数の前記データライン及び複数の前記ゲートラインに接続されて形成された複数の画素と、外部電源電圧を伝達する電源ラインとを備える有機電界発光表示装置であって、前記画素の各々が、第１端子が前記データラインに接続され、第２端子が前記ゲートラインに接続され、第３端子から前記データ信号を出力する第１スイッチング手段と、一方の端子が前記第１スイッチング手段の前記第３端子に接続されているキャパシタと、前記電源ラインと前記キャパシタの他方の端子との間に接続されている、前記電源ラインと前記キャパシタとの間の導通を制御するための第２スイッチング手段と、接地端子と前記キャパシタの前記他方の端子との間に接続されている、前記接地端子と前記キャパシタとの間の導通を制御するための第３スイッチング手段と、第１端子が前記電源ラインに接続され、第２端子が前記第１スイッチング手段の前記第３端子に接続されている、前記電源ラインによる電流を第３端子から出力するための駆動手段と、前記駆動手段の前記第３端子に接続され、出力される前記電流によって発光する有機発光手段とを備えており、前記第２スイッチング手段は、前記第１スイッチング手段がターンオンされて１フレームが開始する時点でターンオンされ、前記第１スイッチング手段がターンオフされた後においてもターンオンが維持され、前記１フレームが終了する時点から所定時間前にターンオフされ、前記第３スイッチング手段は、前記第２スイッチング手段がターンオフされる時点でターンオンされ、前記１フレームが終了する時点でターンオフされ、前記キャパシタは、前記第１スイッチング手段がターンオンされ、かつ、前記第２スイッチング手段がターンオンされる期間において、前記電源ラインと導通する前記他方の端子との間で前記データ信号に対応する電荷を蓄積させつつ、前記一方の端子の電位を前記データ信号の電位に適合させ、前記第１スイッチング手段がターンオフされ、かつ、前記第２スイッチング手段がターンオンされる期間において、前記データ信号による前記一方の端子への電荷の蓄積が停止され、前記第３スイッチング手段がターンオンされる期間において、蓄積された前記電荷の作用によって、前記一方の端子の電位を、前記第２スイッチング手段がターンオンされる期間の電位から、前記電源ラインと前記接地端子との電位差に対応させて変動させ、前記駆動手段は、前記駆動手段の前記第２端子の電位が前記キャパシタの前記一方の端子の電位によって制御されることにより、前記第２スイッチング手段がターンオンされる期間において、前記有機発光手段に伝達される前記電流の量が調節されつつターンオンされるとともに、前記第３スイッチング手段がターンオンされる期間においてターンオフされる、有機電界発光表示装置を提供することができる。

前記第１スイッチング手段は、前記ゲート信号によりターンオン及びターンオフされ、前記第２及び第３スイッチング手段は、それぞれ第１及び第２制御信号によりターンオン及びターンオフされ得る。

また、前記駆動手段は、前記キャパシタの一方の端子の電位によって駆動手段の前記第２端子の電位が制御されることにより、前記有機発光手段に伝達する前記電流の量を調節することができる。

本発明の構成によれば、データ信号に応じた電荷をキャパシタに蓄積させ、当該キャパシタの一方の端子に接続される駆動トランジスタ（駆動手段）のゲート端子（第２端子）の電位を、当該キャパシタの他方の端子の接続先を切り替えて制御することにより、駆動トランジスタの特性劣化を防止することができるとともに、有機発光ダイオードのブラックパターンによって有機電界発光表示装置の画質を向上させることができる。

以下、添付の図面を参照しながら本発明の好ましい実施の形態を説明する。

図３は、本発明に係る有機電界発光表示装置の各画素を示す回路図である。

本発明に係る有機電界発光表示装置の各画素は、第１〜第３スイッチングトランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３、キャパシタＣ、駆動トランジスタＴ４及び有機発光ダイオードＯＬＥＤを備える。ここで、第１〜第３スイッチングトランジスタＴ１、Ｔ２、Ｔ３には、ＭＯＳトランジスタ、または、薄膜トランジスタ用いることができる。

第１スイッチングトランジスタＴ１のドレイン端子はデータラインＤと接続され、ゲート端子はゲートラインＧに接続される。第１スイッチングトランジスタＴ１は、ゲートラインＧに伝えられるゲート信号によりターンオン及びターンオフされる。第１スイッチングトランジスタＴ１がターンオンされる場合、第１スイッチングトランジスタＴ１はデータラインＤから伝えられるデータ信号をキャパシタＣの一端と駆動トランジスタＴ４とに伝達する。第２スイッチングトランジスタＴ２は、外部から印加される電源電圧を伝達する電源ラインＰとキャパシタＣの他端とを接続し、第１制御信号Ｖｇ２によりターンオン及びターンオフされる。第３スイッチングトランジスタＴ３は、キャパシタＣの他端を接地端子ＧＮＤに接続し、第２制御信号Ｖｇ３によりターンオン及びターンオフされる。

キャパシタＣは、第１スイッチングトランジスタＴ１を介して印加されるデータ信号によって充電される。駆動トランジスタＴ４のゲート端子は第１スイッチングトランジスタＴ１のソース端子とキャパシタＣの一端とに接続され、ドレイン端子は電源ラインＰに接続される。駆動トランジスタＴ４は、第１スイッチングトランジスタＴ１を介して印加されるデータ信号により電荷を蓄積するキャパシタＣの一方の端子の電位に従ってターンオン及びターンオフされる。データ信号により駆動トランジスタＴ４がターンオンされる場合、その駆動トランジスタＴ４は、電源ラインＰに流れる電流の量を調節して有機発光ダイオードＯＬＥＤに伝達する。その結果、有機発光ダイオードＯＬＥＤは流れる電流の量に比例した光を放射する。

以下、図４を参照しながら本発明に係る有機電界発光表示装置の動作を説明する。

図４は、本発明に係る有機電界発光表示装置の動作中の電圧変化を示すタイミングチャートである。

本発明に係る有機電界発光表示装置の各画素に備えられた第１スイッチングトランジスタＴ１にハイレベルのゲート信号Ｖｇ１が伝達されると、第１スイッチングトランジスタＴ１がターンオンするので、画素を構成する有機発光ダイオードＯＬＥＤが発光し、１フレームの画像表示が開始される。また、第１スイッチングトランジスタＴ１がターンオンすることにより、データラインを介して伝達されるデータ信号はキャパシタＣの一方の端子と駆動トランジスタＴ４とに印加される。この際、ゲート信号Ｖｇ１が第１スイッチングトランジスタＴ１に印加されると共に、ハイレベルの第１制御信号Ｖｇ２が第２スイッチングトランジスタＴ２に印加される。その結果、第２スイッチングトランジスタＴ２がターンオンして、キャパシタＣの他方の端子は電源ラインＰと接続される。これにより、キャパシタＣには、データ信号と電源ラインＰとの電位差に応じた電荷が蓄積される。第１スイッチングトランジスタＴ１を介して駆動トランジスタＴ４に印加されたデータ信号により、駆動トランジスタＴ４がターンオンされる。駆動トランジスタＴ４は、電源ラインＰに流れる電流の量を、ゲートに印加されるデータ信号の電圧に応じて調節することにより、一定量の電流を有機発光ダイオードＯＬＥＤに伝達する。即ち、有機発光ダイオードＯＬＥＤは、ハイレベルのデータ信号ｄａｔａにより電流が流れて光を放射する。

次に、ゲート信号Ｖｇ１がローレベルになると、第１スイッチングトランジスタＴ１がターンオフして、それ以上、データラインを介して伝達されたデータ信号は駆動トランジスタＴ４に印加されなくなる。この際、データ信号によって電荷が蓄積されているキャパシタＣの一方の端子の電位が駆動トランジスタＴ４に印加されるため、駆動トランジスタＴ４は、第１スイッチングトランジスタＴ１がターンオフされても一定量の電流を有機発光ダイオードＯＬＥＤに伝達する。即ち、有機発光ダイオードＯＬＥＤにはハイレベルのデータ信号ｄａｔａが伝達され、有機発光ダイオードＯＬＥＤは、そのデータ信号ｄａｔａにより光を放射する。

この後、ゲート信号Ｖｇ１が再びハイレベルになって次のフレームが始まる一定時間前に、第１制御信号Ｖｇ２がローレベルになる。即ち、第１制御信号Ｖｇ２は１フレームが終了する一定時間前にローレベルになり、第１制御信号Ｖｇ２が反転された第２制御信号Ｖｇ３はハイレベルになる。この第１制御信号Ｖｇ２により第２スイッチングトランジスタＴ２がターンオフされ、第２制御信号Ｖｇ３により第３スイッチングトランジスタＴ３がターンオンされる。それによって、キャパシタＣの他方の端子は、電源ラインＰとの接続がオープンされ、接地端子ＧＮＤに接続される。これにより、キャパシタＣの他方の端子の電位が接地端子ＧＮＤと同じとなる。即ち、キャパシタＣの一方の端子の電位が、データ信号による電位から、キャパシタＣの他方の端子が接地されることに応じた電位へと変動し、その変動した一方の端子の電位により駆動トランジスタＴ４はターンオフされ、駆動トランジスタＴ４を介して電源ラインＰから流入していた電流が有機発光ダイオードＯＬＥＤに伝達されなくなる。即ち、有機発光ダイオードＯＬＥＤに伝達されるデータ信号ｄａｔａはローレベルになり、その結果、有機発光ダイオードＯＬＥＤは光を放射しなくなる。

このように、本発明に係る有機電界発光表示装置において、複数のスイッチングトランジスタによってキャパシタの一方の端子の電位が、データ信号に応じた電位から、キャパシタの他方の端子が接地されることに応じた電位へと変動することにより、駆動トランジスタがターンオン及びターンオフする期間が存在する。従って、駆動トランジスタの特性劣化を防止することができ、駆動トランジスタがターンオフされる期間では有機発光ダイオードＯＬＥＤが光を放射しないので、ブラックパターン期間が存在する。

以上では本発明の特定の実施の形態に関して図示し、説明したが、本発明はそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲により定められる本発明の精神や分野を外れない限度内で本発明を多様に改造及び変形できることは、当業界で通常の知識を有する者であれば容易に理解できるであろう。

有機電界発光表示装置を示すブロック図である。 従来の有機電界発光表示装置の各画素を示す回路図である。 本発明に係る有機電界発光表示装置の各画素を示す回路図である。 本発明に係る有機電界発光表示装置の動作時のタイミングチャートである。

符号の説明

１１ パネル
１２ ゲートドライバ
１３ データドライバ
１４ タイミング制御部
Ｔ１〜Ｔ３ 第１〜第３スイッチングトランジスタ
Ｔ４ 駆動トランジスタ
Ｃ キャパシタ
ＯＬＥＤ 有機発光ダイオード
Ｖｇ１ ゲート信号
Ｖｇ２ 第１制御信号
Ｖｇ３ 第２制御信号

Claims (2)

1. データ信号を伝達する複数のデータラインと、複数の前記データラインと交叉するように配列され、ゲート信号を伝達する複数のゲートラインと、複数の前記データライン及び複数の前記ゲートラインに接続されて形成された複数の画素と、外部電源電圧を伝達する電源ラインとを備える有機電界発光表示装置であって、
   前記画素の各々が、
   第１端子が前記データラインに接続され、第２端子が前記ゲートラインに接続され、第３端子から前記データ信号を出力する第１スイッチング手段と、
   一方の端子が前記第１スイッチング手段の前記第３端子に接続されているキャパシタと、
   前記電源ラインと前記キャパシタの他方の端子との間に接続されている、前記電源ラインと前記キャパシタとの間の導通を制御するための第２スイッチング手段と、
   接地端子と前記キャパシタの前記他方の端子との間に接続されている、前記接地端子と前記キャパシタとの間の導通を制御するための第３スイッチング手段と、
   第１端子が前記電源ラインに接続され、第２端子が前記第１スイッチング手段の前記第３端子に接続されている、前記電源ラインによる電流を第３端子から出力するための駆動手段と、
   前記駆動手段の前記第３端子に接続され、出力される前記電流によって発光する有機発光手段と
   を備えており、
   前記第２スイッチング手段は、前記第１スイッチング手段がターンオンされて１フレームが開始する時点でターンオンされ、前記第１スイッチング手段がターンオフされた後においてもターンオンが維持され、前記１フレームが終了する時点から所定時間前にターンオフされ、
   前記第３スイッチング手段は、前記第２スイッチング手段がターンオフされる時点でターンオンされ、前記１フレームが終了する時点でターンオフされ、
   前記キャパシタは、
   前記第１スイッチング手段がターンオンされ、かつ、前記第２スイッチング手段がターンオンされる期間において、前記電源ラインと導通する前記他方の端子との間で前記データ信号に対応する電荷を蓄積させつつ、前記一方の端子の電位を前記データ信号の電位に適合させ、
   前記第１スイッチング手段がターンオフされ、かつ、前記第２スイッチング手段がターンオンされる期間において、前記データ信号による前記一方の端子への電荷の蓄積が停止され、
   前記第３スイッチング手段がターンオンされる期間において、蓄積された前記電荷の作用によって、前記一方の端子の電位を、前記第２スイッチング手段がターンオンされる期間の電位から、前記電源ラインと前記接地端子との電位差に対応させて変動させ、
   前記駆動手段は、前記駆動手段の前記第２端子の電位が前記キャパシタの前記一方の端子の電位によって制御されることにより、前記第２スイッチング手段がターンオンされる期間において、前記有機発光手段に伝達される前記電流の量が調節されつつターンオンされるとともに、前記第３スイッチング手段がターンオンされる期間においてターンオフされる
   有機電界発光表示装置。
2. 前記第１スイッチング手段が、前記ゲート信号によりターンオン及びターンオフされ、
   前記第２及び第３スイッチング手段が、それぞれ第１及び第２制御信号によりターンオン及びターンオフされることを特徴とする請求項１記載の有機電界発光表示装置。
   
   

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