JP5088294B2 - 画像表示装置及び画像表示装置の駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、画像表示装置及び画像表示装置の駆動方法に関し、例えば有機EL(Electro Luminescence)素子によるアクティブマトリックス型の画像表示装置に適用することができる。本発明は、しきい値電圧補正処理の休止期間の全部期間又は一部期間において、電源用の駆動信号を出力する走査線をフローティング状態に設定することにより、駆動トランジスタを介して保持容量の端子間電圧を複数回の期間で放電して駆動トランジスタのしきい値電圧をばらつき補正する場合に、駆動トランジスタのしきい値電圧のばらつきを確実に補正することができるようにする。
近年、有機EL素子を用いたアクティブマトリックス型の画像表示装置の開発が盛んになっている。ここで有機EL素子は、10〔V〕以下の印加電圧で駆動することができる。従ってこの種の画像表示装置は、消費電力を低減することができる。また有機EL素子は、自発光素子である。従ってこの種の画像表示装置は、バックライト装置を必要とせず、軽量化、薄型化することができる。さらに有機EL素子は、応答速度が数μ秒程度と速い特徴がある。従ってこの種の画像表示装置は、動画像表示時に残像が殆ど発生しない特徴がある。
具体的に、有機EL素子を用いたアクティブマトリックス型の画像表示装置は、有機EL素子と有機EL素子を駆動する駆動回路とによる画素回路をマトリックス状に配置して表示部が形成される。この種の画像表示装置は、表示部に設けられた信号線及び走査線をそれぞれ介して、表示部の周囲に配置した信号線駆動回路及び走査線駆動回路により各画素回路を駆動して所望の画像を表示する。
この有機EL素子を用いた画像表示装置に関して、特開2007−310311号公報には、2つのトランジスタを用いて画素回路を構成し、有機EL素子を駆動する駆動トランジスタのしきい値電圧のばらつき、移動度のばらつきによる画質劣化を防止する構成が開示されている。
ここで図8は、この特開2007−310311号公報に開示の画像表示装置を示すブロック図である。この画像表示装置1は、有機EL素子を用いた画像表示装置であり、ガラス等の絶縁基板に表示部2が作成される。画像表示装置1は、この表示部2の周囲に信号線駆動回路3及び走査線駆動回路4が作成される。
ここで信号線駆動回路3は、表示部2に設けられた信号線DTLに信号線用の駆動信号Ssigを出力する。より具体的に、信号線駆動回路3は、水平セレクタ(HSEL)3Aにより、ラスタ走査順に入力される画像データD1を順次ラッチして画像データD1を信号線DTLに振り分けた後、それぞれディジタルアナログ変換処理する。信号線駆動回路3は、このディジタルアナログ変換結果を処理して駆動信号Ssigを生成する。これにより画像表示装置1は、例えばいわゆる線順次により各画素回路5の階調を設定する。
走査線駆動回路4は、表示部2に設けられた書込信号用の走査線WSL及び電源用の走査線DSLにそれぞれ書込信号WS及び駆動信号DSを出力する。ここで書込信号WSは、各画素回路5に設けられた書込トランジスタをオンオフ制御する信号である。また駆動信号DSは、各画素回路5に設けられた駆動トランジスタのドレイン電圧を制御する信号である。走査線駆動回路4は、ライトスキャン回路(WSCN)4A及びドライブスキャン回路(DSCN)4Bにおいて、それぞれ所定のサンプリングパルスSPをクロックCKで処理して書込信号WS及び駆動信号DSを出力する。
表示部2は、画素回路5をマトリックス状に配置して形成される。表示部2は、各画素回路5にそれぞれ赤色、緑色、青色のカラーフィルタが順次循環的に設けられ、これにより赤色、緑色、青色の画素が順次形成される。
ここで画素回路5は、有機EL素子8のカソードが所定の電源Vcathに接続され、有機EL素子8のアノードが駆動トランジスタTr2のソースに接続される。なお駆動トランジスタTr2は、例えばTFTによるNチャンネル型トランジスタである。画素回路5は、この駆動トランジスタTr2のドレインが電源用の走査線DSLに接続され、この走査線DSLに走査線駆動回路4から電源用の駆動信号DSが供給される。これにより画素回路5は、ソースフォロワ回路構成の駆動トランジスタTr2を用いて有機EL素子8を電流駆動する。
画素回路5は、この駆動トランジスタTr2のゲート及びソース間に保持容量Csが設けられ、書込信号WSによりこの保持容量Csのゲート側端電圧が駆動信号Ssigの電圧に設定される。その結果、画素回路5は、駆動信号Ssigに応じたゲートソース間電圧Vgsにより駆動トランジスタTr2で有機EL素子8を電流駆動する。なおここでこの図8において、容量Celは、有機EL素子8の浮遊容量である。また以下において、容量Celは、保持容量Csに比して十分に容量が大きいものとし、駆動トランジスタTr2のゲートノードの寄生容量は、保持容量Csに対して十分に小さいものとする。
すなわち画素回路5は、書込信号WSによりオンオフ動作する書込トランジスタTr1を介して、駆動トランジスタTr2のゲートが信号線DTLに接続される。なおここで書込トランジスタTr1は、例えばTFTによるNチャンネル型トランジスタである。
ここで信号線駆動回路3は、階調設定用電圧Vsig及びしきい値電圧の補正用電圧Vofsを交互に繰り返して駆動信号Ssigを出力する。なおしきい値電圧補正用の固定電圧Vofsは、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧のばらつき補正に使用する固定電圧である。また階調設定用電圧Vsigは、有機EL素子8の発光輝度を指示する電圧であり、階調電圧Vinにしきい値電圧補正用の固定電圧Vofsを加算した電圧である。また階調電圧Vinは、有機EL素子8の発光輝度に対応する電圧である。階調電圧Vinは、水平セレクタ3Aにおいて、ラスタ走査順に入力される画像データD1を順次ラッチして各信号線DTLに振り分けた後、それぞれディジタルアナログ変換処理して信号線DTL毎に生成される。
画素回路5は、図9に示すように、有機EL素子8を発光させる発光期間の間、書込信号WSにより書込トランジスタTr1がオフ状態に設定される(図9(A))。また画素回路5は、発光期間の間、電源用の駆動信号DSによって駆動トランジスタTr2に電源電圧Vccが供給される(図9(B))。これにより画素回路5は、発光期間の間、保持容量Csの端子間電圧に応じた駆動電流で有機EL素子8を電流駆動して発光させる。
画素回路5は、発光期間が終了する時点t0で、電源用の駆動信号DSが所定の固定電圧Vss2に立ち下げられる(図9(B))。ここでこの固定電圧Vss2は、駆動トランジスタTr2のドレインをソースとして機能させるのに十分に低い電圧であり、有機EL素子8のカソード電圧Vcathより低い電圧である。
これにより画素回路5は、駆動トランジスタTr2を介して、有機EL素子8のアノード側蓄積電荷が走査線DSLに流出する。その結果、画素回路5は、駆動トランジスタTr2のソース電圧Vsが電圧Vss2に立ち下がり(図9(E))、有機EL素子8が発光を停止する。また画素回路5は、このソース電圧Vsの立ち下がりに連動して、駆動トランジスタTr2のゲート電圧Vgが低下する(図9(D))。
画素回路5は、続く所定の時点t1で、書込信号WSにより書込トランジスタTr1がオン状態に切り換えられ(図9(A))、駆動トランジスタTr2のゲート電圧Vgが信号線DTLに設定されたしきい値電圧補正用の固定電圧Vofsに設定される(図9(C)及び(D))。これにより画素回路5は、駆動トランジスタTr2のゲートソース間電圧Vgsが電圧Vofs−Vss2に設定される。ここで画素回路5は、電圧Vofs、Vss2の設定により、この電圧Vofs−Vss2が駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthより大きな電圧に設定される。
その後、画素回路5は、時点t2で駆動信号DSにより駆動トランジスタTr2のドレイン電圧が電源電圧Vccに立ち上げられる(図9(B))。これにより画素回路5は、駆動トランジスタTr2を介して保持容量Csの有機EL素子8側端に電源Vccから充電電流が流入する。その結果、画素回路5は、保持容量Csの有機EL素子8側端の電圧Vsが徐々に上昇する。なおこの場合、駆動トランジスタTr2を介して有機EL素子8に流入する電流は、有機EL素子8の容量Celと保持容量Csの充電にのみ使用される。その結果、画素回路5は、有機EL素子8を発光させることなく、単に駆動トランジスタTr2のソース電圧Vsのみが上昇することになる。
ここで画素回路5は、保持容量Csの端子間電圧が駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthとなると、駆動トランジスタTr2を介した充電電流の流入が停止することになる。従ってこの場合、この駆動トランジスタTr2のソース電圧Vsの上昇は、保持容量Csの両端電位差が駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthとなると停止することになる。これにより画素回路5は、駆動トランジスタTr2を介して保持容量Csの端子間電圧を放電させ、保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定する。
画素回路5は、保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定するのに十分な時間が経過して時点t3になると、書込信号WSにより書込トランジスタTr1がオフ状態に切り換えられる(図9(A))。続いて信号線DTLの電圧が階調設定用電圧Vsig(=Vin+Vofs)に設定される。
画素回路5は、続く時点t4で書込トランジスタTr1がオン状態に設定される(図9(A))。これにより画素回路5は、駆動トランジスタTr2のゲート電圧Vgが階調設定用電圧Vsigに設定され、駆動トランジスタTr2のゲートソース間電圧Vgsは、階調電圧Vinに駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthを加算した電圧に設定される。これにより画素回路5は、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthのばらつきを有効に回避して有機EL素子8を駆動することができ、有機EL素子8の発光輝度のばらつきによる画質劣化を防止することができる。
画素回路5は、この駆動トランジスタTr2のゲート電圧Vgを階調設定用電圧Vsigに設定する際に、駆動トランジスタTr2のドレイン電圧を電源電圧Vccに保持した状態で、一定期間Tμの間、駆動トランジスタTr2のゲートが信号線DTLに接続される。これにより画素回路5は、併せて駆動トランジスタTr2の移動度μのばらつきが補正される。
すなわち保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定した状態で、書込トランジスタTr1をオン状態に設定して駆動トランジスタTr2のゲートを信号線DTLに接続した場合、駆動トランジスタTr2のゲート電圧Vgは、固定電圧Vofsから徐々に上昇して階調設定用電圧Vsigに設定される。
ここで画素回路5は、この駆動トランジスタTr2のゲート電圧Vgの立ち上がりに要する書込時定数が、駆動トランジスタTr2によるソース電圧Vsの立ち上がりに要する時定数に比して短くなるように設定される。
この場合、書込トランジスタTr1がオン動作すると、駆動トランジスタTr2のゲート電圧Vgは、速やかに階調設定用電圧Vsig(Vofs+Vin)に立ち上がることになる。このゲート電圧Vgの立ち上がり時、有機EL素子8の容量Celが保持容量Csに比して十分に大きければ、駆動トランジスタTr2のソース電圧Vsは変動しないことになる。
しかしながら駆動トランジスタTr2のゲートソース間電圧Vgsがしきい値電圧Vthより増大すると、駆動トランジスタTr2を介して電源Vccから電流が流入し、駆動トランジスタTr2のソース電圧Vsが徐々に上昇することになる。その結果、画素回路5は、保持容量Csの端子間電圧が駆動トランジスタTr2により放電し、ゲートソース間電圧Vgsの上昇速度が低下することになる。
この端子間電圧の放電速度は、駆動トランジスタTr2の能力に応じて変化する。より具体的には、駆動トランジスタTr2の移動度μが大きい場合程、放電速度は、早くなる。
その結果、画素回路5は、移動度μが大きい駆動トランジスタTr2程、保持容量Csの端子間電圧が低下するように設定され、移動度のばらつきによる発光輝度のばらつきが補正される。なお図9では、この移動度μの補正に係る端子間電圧の低下分をΔVで示す。
画素回路5は、この移動度の補正期間Tμが経過すると、時点t5で書込信号WSが立ち下げられる。その結果、画素回路5は、発光期間が開始し、保持容量Csの端子間電圧に応じた駆動電流により有機EL素子8を発光させる。なお画素回路5は、発光期間が開始すると、いわゆるブートストラップ回路により駆動トランジスタTr2のゲート電圧Vg及びソース電圧Vsが上昇する。
これらにより画素回路5は、時点t0から時点t2までの駆動トランジスタTr2のゲート電圧を電圧Vss2に立ち下げている期間で、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧補正処理の準備処理を実行する。また符号Tthで表す続く時点t2から時点t3までの期間で、保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定して、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧補正処理を実行する。また時点t4から時点t5までの期間Tμで、駆動トランジスタTr2の移動度を補正すると共に、階調設定用電圧Vsigをサンプリングする処理を実行する。
従ってこの図8の構成において、画像表示装置1は、電源用の駆動信号DSにより発光期間と有機EL素子8を発光させない非発光期間とを設定することになる。従ってこれに対応してドライブスキャン回路4Bは(図8)、所定の電源Vcc及びVss2にそれぞれドレインを接続したPチャンネル型トランジスタTr3及びNチャンネル型トランジスタTr4の相補的なオンオフ制御により駆動信号DSを出力する。なお図8において、符号9は、トランジスタTr4のゲート信号を反転してトランジスタTr3のゲートに入力するインバータである。
この種の画像表示装置に関して、特開2007−133284号公報には、しきい値電圧のばらつきを補正する処理の期間Tthを、複数回に分割して実行する構成が提案されている。
特開2007−310311号公報 特開2007−133284号公報
ところでこの図8に示す画素回路5は、階調設定用電圧Vsigを設定する前に、保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定することにより、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthのばらつきを補正する。またこの保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定する処理は、時点t2から時点t3までの期間Tthの間、駆動トランジスタTr2を介して保持容量Csの端子間電圧を放電して実行される。
従って例えば高解像度化、高周波数化により、1ラインの画素に割り当て可能な時点t2から時点t3までの期間Tthが短くなると、画素回路5は、正しく保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定することが困難になる。その結果、画素回路5は、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthのばらつきによる画質劣化を十分に補正できなくなる。
従ってこの場合、特開2007−133284号公報に開示の手法を適用して、保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定する処理を複数回の期間で実行し、不足する時間を補うことが考えられる。
すなわち図10は、図9との対比により、図8について上述した画像表示装置に特開2007−133284号公報に開示の手法を適用した場合の画素回路5の動作を示すタイムチャートである。なおこの図10において、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧補正の準備処理を実行する期間を符号TPにより示す。この図10では、3回の期間Tth1、Tth2、Tth3により駆動トランジスタTr2のしきい値電圧のばらつき補正処理を実行する。
すなわちこの図10の例では、符号TPにより示すように、3ライン分先行するしきい値電圧補正用の固定電圧Vofsを使用して、保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vth以上の電圧に設定する(図10(A)〜(E))。またその後、信号線DTLの電圧が固定電圧Vofsに設定されている期間Tth1で書込信号WSをオン状態に設定し、駆動トランジスタTr2を介して保持容量Csの端子間電圧を放電させる(図10(A)〜(E))。また続いて期間T1の間、書込信号WSにより書込トランジスタTr1をオフ状態に設定し、保持容量Csの端子間電圧の放電を一時停止する。
また続いて信号線DTLの電圧が固定電圧Vofsに設定されている期間Tth2の間、書込トランジスタTr1をオン状態に設定し、駆動トランジスタTr2を介して保持容量Csの端子間電圧を放電させる。また続いて書込信号WSにより書込トランジスタTr1をオフ状態に設定し、保持容量Csの端子間電圧の放電を一時停止する。
また続いて信号線DTLの電圧が固定電圧Vofsに設定されている期間Tth3の間、書込トランジスタTr1をオン状態に設定し、駆動トランジスタTr2を介して保持容量Csの端子間電圧を放電させる。従ってこの図10の例では、駆動トランジスタTr2を介した放電により保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定する処理を3つの期間Tth1、Tth2、Tth3で実行する。なお以下において、駆動トランジスタTr2を介して保持容量Csの端子間電圧を放電させる処理を一時的に中止している期間T1及びT2を、しきい値電圧補正処理の休止期間と呼ぶ。
この図10の例では、高解像度化、高周波数化した場合にあっても、十分な時間を確保して保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2により放電させることができる。従って保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに正しく設定することができる。
しかしながらこの図10の構成では、休止期間T1及びT2において、駆動トランジスタTr2を介して保持容量Csのソース側端に充電電流が流入することになる。その結果、画素回路5は、この休止期間T1及びT2において、駆動トランジスタTr2のソース電圧Vsが徐々に上昇することになる。また画素回路5は、このソース電圧の上昇に連動して、駆動トランジスタTr2のゲート電圧Vgが徐々に上昇することになる。
ここでこれら休止期間T1及びT2の開始時、保持容量Csの端子間電圧が十分に駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに近い電圧となっている場合、この休止期間T1及びT2におけるゲート電圧Vg及びソース電圧Vsの上昇は無視することができる。
しかしながら休止期間T1及びT2の開始時、保持容量Csの端子間電圧が十分に駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに近い電圧となっていない場合には、このゲート電圧Vg及びソース電圧Vsの上昇を無視できなくなる。その結果、休止期間T1及びT2の終了時点で、書込信号WSにより書込トランジスタTr1をオン動作させて駆動トランジスタTr2のゲート電圧Vgを固定電圧Vofsに設定すると、保持容量Csの端子間電圧が駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vth以下の電圧にまで立ち下がる恐れがある。この場合、画素回路5では、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthのばらつきを正しく補正できなくなる問題がある。すなわちこの場合、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧のばらつきを補正する処理が、破綻することになる。従ってこの場合は、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧のばらつきを正しく補正し得ず、画質が劣化することになる。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、駆動トランジスタを介して保持容量の端子間電圧を複数回の期間で放電して駆動トランジスタのしきい値電圧をばらつき補正する場合でも、駆動トランジスタのしきい値電圧のばらつきを確実に補正することができる画像表示装置及び画像表示装置の駆動方法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、画像表示装置に適用して、画素回路をマトリックス状に配置した表示部と、前記表示部に設けられた信号線に信号線用駆動信号を出力する信号線駆動回路と、前記表示部に設けられた走査線に少なくとも電源用駆動信号及び書込信号を出力する走査線駆動回路とを有するようにする。ここで前記画素回路は、発光素子と、前記電源用駆動信号がドレインに印加され、ゲートソース間電圧に応じた駆動電流により前記発光素子を電流駆動する駆動トランジスタと、前記ゲートソース間電圧を保持する保持容量と、前記書込信号により前記駆動トランジスタのゲートを前記信号線に接続し、前記保持容量の端子電圧を前記信号線の電圧に設定する書込トランジスタとを少なくとも有し、前記信号線駆動回路及び前記走査線駆動回路の出力信号により、前記発光素子を発光させる発光期間と、前記発光素子の発光を停止させる非発光期間とを交互に繰り返す。前記画素回路は、前記非発光期間において、前記保持容量の端子間電圧を前記駆動トランジスタのしきい値電圧以上の電圧に設定した後、休止期間を間に挟んだ複数の期間で前記駆動トランジスタを介して前記保持容量の端子間電圧を放電し、前記保持容量の端子間電圧を前記駆動トランジスタのしきい値電圧に設定し、その後、前記書込トランジスタを介して前記保持容量の端子電圧を設定し、続く発光期間における前記発光素子の階調を設定する。前記走査線駆動回路は、前記休止期間の全部又は一部の期間で、前記電源用駆動信号を出力する走査線をフローティング状態に設定する。
また請求項4の発明は、画素回路をマトリックス状に配置した表示部と、前記表示部に設けられた信号線に信号線用駆動信号を出力する信号線駆動回路と、前記表示部に設けられた走査線に少なくとも電源用駆動信号及び書込信号を出力する走査線駆動回路とを有する画像表示装置の駆動方法に適用する。ここで前記画素回路は、発光素子と、前記電源用駆動信号がドレインに印加され、ゲートソース間電圧に応じた駆動電流により前記発光素子を電流駆動する駆動トランジスタと、前記ゲートソース間電圧を保持する保持容量と、前記書込信号により前記駆動トランジスタのゲートを前記信号線に接続し、前記保持容量の端子電圧を前記信号線の電圧に設定する書込トランジスタとを少なくとも有し、前記信号線駆動回路及び前記走査線駆動回路の出力信号により、前記発光素子を発光させる発光期間と、前記発光素子の発光を停止させる非発光期間とを交互に繰り返す。前記駆動方法は、前記非発光期間において、前記保持容量の端子間電圧を前記駆動トランジスタのしきい値電圧以上の電圧に設定するしきい値電圧補正の準備ステップと、前記非発光期間において、続いて休止期間を間に挟んだ複数の期間で前記駆動トランジスタを介して前記保持容量の端子間電圧を放電し、前記保持容量の端子間電圧を前記駆動トランジスタのしきい値電圧に設定するしきい値電圧補正ステップと、前記非発光期間において、続いて前記書込トランジスタを介して前記保持容量の端子電圧を設定し、続く発光期間における前記発光素子の階調を設定する階調設定ステップとを有する。前記しきい値電圧補正ステップは、前記休止期間の全部又は一部の期間で、前記電源用駆動信号を出力する走査線をフローティング状態に設定するフローティング状態の設定ステップとを有する。
請求項1又は請求項4の構成によれば、非発光期間において、保持容量の端子間電圧を駆動トランジスタのしきい値電圧以上の電圧に設定した後、駆動トランジスタを介した放電により保持容量の端子間電圧を駆動トランジスタのしきい値電圧に設定し、その後、保持容量の端子電圧を設定することにより、駆動トランジスタのしきい値電圧のばらつきによる画質劣化を防止することができる。また休止期間を間に挟んだ複数の期間で、駆動トランジスタを介して保持容量の端子間電圧を放電させることにより、この端子間電圧の放電を複数回の期間で実行することができる。ここで休止期間の全部又は一部の期間で、電源用駆動信号を出力する走査線をフローティング状態に設定することにより、この全部又は一部の期間では、駆動トランジスタに電源を供給しないようにし、駆動トランジスタのソース電圧の上昇を防止することができる。従ってこの全部又は一部の期間で、保持容量の端子間電圧が減少しないようにすることができる。これにより複数回の期間で、駆動トランジスタを介した保持容量の端子間電圧の放電により駆動トランジスタのしきい値電圧をばらつき補正する場合にあっても、この処理を破綻することなく、正しく保持容量の端子間電圧を駆動トランジスタのしきい値電圧に設定することができ、画質の劣化を確実に防止することができる。
本発明によれば、駆動トランジスタを介して保持容量の端子間電圧を複数回の期間で放電して駆動トランジスタのしきい値電圧をばらつき補正する場合でも、駆動トランジスタのしきい値電圧のばらつきを確実に補正することができる。
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。
(1)実施例の構成
図2は、本発明の実施例1の画像表示装置を示すブロック図である。また図3は、この画像表示装置11を図8との対比により示すブロック図である。この画像表示装置11は、走査線駆動回路14の構成が異なる点を除いて、図10について上述した画像表示装置と同一に構成される。また走査線駆動回路14は、ドライブスキャン回路(DSCN)14Bの構成が異なる点を除いて、図10の画像表示装置と同一に構成される。従ってこの画像表示装置11において、図10について上述した画像表示装置と同一の構成は、対応する符号を付して示し、重複した説明は省略する。なおこの図2においては、赤色、緑色、青色のカラーフィルタが設けられた画素回路5をそれぞれ符号R、G、Bにより示す。
ここでドライブスキャン回路14B(図3)は、各走査線DSLへの駆動信号DSの出力段に、電源Vcc及びVss2にそれぞれドレインを接続したPチャンネル型トランジスタTr3及びNチャンネル型トランジスタTr4が設けられる。ドライブスキャン回路14Bは、各出力段において、これらトランジスタTr3及びTr4のソースが接続されて対応する走査線DSLに接続される。ドライブスキャン回路14Bは、トランジスタTr3及びTr4がスイッチ回路として機能し、トランジスタTr3及びTr4を選択的にオン動作させて、駆動信号DSをそれぞれ電圧Vcc及びVss2に設定する。またトランジスタTr3及びTr4の双方をオフ状態に設定して、駆動信号DSの走査線DSLをフローティング状態に設定する。
ドライブスキャン回路14Bは、所定のサンプリングパルスSPをクロックCKで処理してこれらトランジスタTr3及びTr4をオンオフ制御する制御信号S2及びS3を生成し、この制御信号S2及びS3をそれぞれトランジスタTr3及びTr4のゲートに入力する。
図1は、図9との対比によりトランジスタTr3及びTr4の制御の説明に供するタイムチャートである。画素回路5は、発光期間の間、制御信号S2及びS3が共にLレベルに設定されて駆動信号DSが電圧Vccに保持される(図1(C)、(F)及び(G))。これにより画素回路5は、発光期間の間、駆動信号DSにより駆動用トランジスタTr2に電源Vccが供給される。その結果、画素回路5は、保持容量Csに設定された駆動トランジスタTr2のゲートソース間電圧Vgsに応じた駆動電流で有機EL素子8を電流駆動し、有機EL素子8をゲートソース間電圧Vgsに応じた発光輝度で発光させる(図1(D)及び(E))。
また時点t0で非発光期間が開始すると、制御信号S2及びS3が共にHレベルに設定され、駆動信号DSが電圧Vss2に切り換えられる(図1(C)、(F)及び(G))。これにより画素回路5は、駆動トランジスタTr2のドレインがソースとして機能し、駆動トランジスタTr2を介して有機EL素子8の蓄積電荷が走査線DSLに流出する。その結果、画素回路5は、保持容量Csの有機EL素子8側端が電圧Vss2に立ち下がる。
続いて画素回路5は、信号線DTLがしきい値電圧補正用の固定電圧Vofsに保持されている時点t1で書込信号WSが立ち上げられ、これにより書込トランジスタTr1を介して保持容量Csのゲート側端電圧がしきい値電圧補正用の固定電圧Vofsに設定される。これにより画素回路5は、保持容量Csの端子間電圧が駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vth以上の電圧に設定され、符号TPにより示す時点t0からt2までの期間で、しきい値電圧のばらつきを補正するための準備処理が実行される。
画素回路5は、続く時点t2から非発光期間が終了する時点t5までの期間で、保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定した後、駆動トランジスタTr2の移動度のばらつきを補正して階調設定用電圧Vsigをサンプリングする。またこの保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定する処理を、複数回の期間Tth1、Tth2、Tth3に分けて実行する。
すなわち画素回路5は、信号線DTLの電圧がしきい値電圧補正用の固定電圧Vofsに切り換わった後、所定時間経過して書込信号WSが立ち上げられる。また信号線DTLの電圧が階調設定用電圧Vsigに切り換わる一定時間前に、書込信号WSが立ち下げられる。これにより画素回路5は、信号線DTLの電圧がしきい値電圧補正用の固定電圧Vofsに設定されている期間の一部期間において、駆動トランジスタTr2を介して保持容量Csの端子間電圧を放電させる。画素回路5は、この処理を期間Tth1、Tth2、Tth3で繰り返し、保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定する。
これにより画素回路5は、これらの期間Tth1、Tth2、Tth3の間、制御信号S2及びS3が共にLレベルに設定され、駆動信号DSが電圧Vccに設定される。
画素回路5は、期間Tth1及びTth2の間の期間T1、期間Tth2及びTth3の間の期間T2において、制御信号S2及びS3がそれぞれHレベル及びLレベルに設定され、駆動信号DSを出力する走査線DSLがフローティング状態に保持される。なお残る時点t35から時点t4までの期間では、制御信号S2及びS3が共にLレベルに設定され、駆動信号DSが電圧Vccに設定される。
これにより画素回路5は、しきい値電圧補正処理の休止期間T1及びT2の全部期間において、駆動トランジスタTr2のドレインをフローティング状態に保持する。その結果、画素回路5では、駆動トランジスタTr2を介した有機EL素子8側端の充電を防止することができ、駆動トランジスタTr2のソース電圧Vsの上昇を防止することができる。従ってこれら期間T1及びT2において、ゲートソース間電圧Vgsの低下を防止することができ、これら期間T1及びT2が終了してしきい値電圧補正処理を再開した場合でも、保持容量Csの端子間電圧が駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vth以下に立ち下がらないようにすることができる。
(2)実施例の動作
以上の構成において、この画像表示装置11では(図2、図3)、信号線駆動回路3において、順次入力される画像データD1が表示部2の信号線DTLに振り分けられた後、ディジタルアナログ変換処理される。これにより画像表示装置11では、信号線DTLに接続された各画素の階調を指示する階調電圧Vinが信号線DTL毎に作成される。画像表示装置11では、走査線駆動回路14による表示部2の駆動により、表示部2を構成する各画素回路5に例えば線順次によりこの階調電圧Vinが設定される。また各画素回路5では、この階調電圧Vinに応じた発光輝度によりそれぞれ有機EL素子8が発光する(図9)。これにより画像表示装置11では、画像データD1に応じた画像を表示部2で表示することができる。
より具体的に、画素回路5においては、ソースフォロワ回路構成の駆動トランジスタTr2により有機EL素子8が電流駆動される。画素回路5においては、この駆動トランジスタTr2のゲートソース間に設けられた保持容量Csのゲート側端の電圧が階調電圧Vinに応じた電圧Vsigに設定される。これにより画像表示装置11では、画像データD1に応じた発光輝度により有機EL素子8を発光させて所望の画像を表示する。
しかしながらこれら画素回路5に適用される駆動トランジスタTr2は、しきい値電圧Vthのばらつきが大きい欠点がある。その結果、画像表示装置11では、単に保持容量Csのゲート側端電圧を階調電圧Vinに応じた電圧Vsigに設定したのでは、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthのばらつきにより有機EL素子8の発光輝度がばらつき、画質が劣化する。
そこで画像表示装置11では、事前に、駆動トランジスタTr2のソースをドレインとして機能させるのに十分な電圧Vss2に駆動信号DSを立ち下げることにより、保持容量Csの有機EL素子8側端電圧を立ち下げた後、書込トランジスタTr1を介して駆動トランジスタTr2のゲート電圧がしきい値電圧補正用の固定電圧Vofsに設定される。これにより画像表示装置11では、保持容量Csの端子間電圧が駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vth以上に設定される。またその後、駆動信号DSが電圧Vccに立ち上げられ、その結果、駆動トランジスタTr2を介して、この保持容量Csの端子間電圧が放電される。これらの一連の処理により、画像表示装置11では、保持容量Csの端子間電圧が、事前に、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定される。
その後、画像表示装置11では、階調電圧Vinに固定電圧Vofsを加算した階調設定用電圧Vsigが駆動トランジスタTr2のゲート電圧に設定される。これにより画像表示装置11では、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthのばらつきによる画質劣化を防止することができる。
また一定時間Tμの間、駆動トランジスタTr2に電源を供給した状態で、駆動トランジスタTr2のゲート電圧を階調設定用電圧Vsigに保持することにより、駆動トランジスタTr2の移動度のばらつきによる画質劣化を防止することができる。
しかしながらこのように保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vth以上の電圧に設定した後、駆動トランジスタTr2を介した放電により保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに設定する場合、高解像度化、高周波数化により、保持容量Csの端子間電圧の放電に十分な時間を割り当てることが困難になる。
そこでこの実施例では(図1)、複数回の期間Tth1、Tth2、Tth3に分けて保持容量Csの端子間電圧を放電させ、これにより高解像度化、高周波数化した場合でも、この端子間電圧の放電に十分な時間を割り当てることができるようにし、しきい値電圧のばらつきによる画質劣化を防止する。
しかしながらこのように複数回の期間Tth1、Tth2、Tth3に分けて保持容量Csの端子間電圧を放電させる場合、これら複数回の期間の間のしきい値電圧補正処理の休止期間T1、T2において、駆動トランジスタTr2では、保持容量Csの端子間電圧から駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthを減算した分の電流が流れる。画素回路5では、この電流により有機EL素子8が充電され、駆動トランジスタTr2のソース電圧Vsが徐々に上昇し、保持容量Csの端子間電圧が低下することになる。
保持容量Csの端子間電圧が駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに十分に接近している場合、この端子間電圧の低下は十分に無視することができる。しかしながら保持容量Csの端子間電圧が駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに十分に接近していない場合、画素回路5では、この端子間電圧の低下を無視し得なくなり、続いてしきい値電圧補正処理を再開した場合に、保持容量Csの端子間電圧が駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vth以下に低下することになる。この場合、当該画素回路5では、正しく駆動トランジスタTr2のしきい値電圧のばらつきを補正できなくなり、画質が劣化することになる。
そこでこの実施例では、しきい値電圧補正処理の休止期間T1及びT2の全部期間において、駆動信号DSを出力する走査線DSLをフローティング状態に保持する。その結果、画素回路5では、保持容量Csの端子間電圧が駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに十分に接近していない場合でも、この休止期間T1及びT2の間、駆動トランジスタTr2による有機EL素子8の充電を防止することができる。その結果、この休止期間T1及びT2において、保持容量Csの端子間電圧が低減しないようにし、正しく駆動トランジスタTr2のしきい値電圧のばらつきを補正することができる。
ところで図1との対比により図4に示すように、期間Tth1及びTth2の終了直前で、信号線DTLの電圧を固定電圧Vofsより低い固定電圧Vofs2に立ち下げることにより、同様に、しきい値電圧補正処理の破綻を防止することができる。すなわちこの場合、信号線DTLの電圧を固定電圧Vofs2に立ち下げることにより、休止期間T1及びT2の間、保持容量Csの端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vth以下の電圧に強制的に設定する。また休止期間T1及びT2の終了により、書込トランジスタTr1を介して保持容量Csの端子電圧が固定電圧Vofsに設定されると、保持容量の端子間電圧は、信号線DTLの電圧を固定電圧Vofs2に立ち下げる直前の電圧に復帰する。これによりこの図4の例では、端子間電圧の放電を複数回の期間で実行する場合でも、駆動トランジスタのしきい値電圧のばらつきを確実に補正することができる。
しかしながらこの方法では、固定電圧Vofs2によって保持容量Csの端子間電圧を低減するのに、数μ秒の時間を要し、これにより高解像度化、高周波数化に十分に対応できない欠点がある。またこの方法では、信号線駆動回路の構成が複雑になり、消費電力が増大する欠点もある。
これに対してこの実施例によれば、単にドライブスキャン回路14Bにおける出力段の制御を変更するだけの簡易な構成により、高解像度化、高周波数化に十分に対応して画質の劣化を防止することができる。従って垂直駆動回路の構成するモジュールの構成を単純化することができ、さらには画像表示装置11を狭額縁化することができる。
(3)実施例の効果
以上の構成によれば、しきい値電圧補正処理の休止期間の全部期間において、電源用の駆動信号を出力する走査線をフローティング状態に設定することにより、駆動トランジスタを介して保持容量の端子間電圧を複数回の期間で放電して駆動トランジスタのしきい値電圧をばらつき補正する場合でも、駆動トランジスタのしきい値電圧のばらつきを確実に補正することができる。
また駆動信号の立ち下げにより、保持容量の端子間電圧を駆動トランジスタのしきい値電圧以上の電圧に設定することにより、画素回路を2つのトランジスタにより構成する場合に適用して、画質の劣化を有効に回避することができる。
図5は、図1との対比により本発明の実施例2の画像表示装置の説明に供するタイムチャートである。この実施例の画像表示装置は、休止期間T1及びT2のうちの一部期間であり、かつ最先の休止期間T1のみで、走査線DSLをフローティング状態に設定する。
すなわち休止期間における駆動トランジスタTr2のソース電圧Vsの上昇は、駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに対して、保持容量Csの端子間電圧が大きい場合程、大きくなる。従って複数回の休止期間の中では、最先の休止期間で、ソース電圧Vsの上昇が最も大きくなり、この最先の休止期間に続くしきい値電圧補正処理において、処理が破綻することになる。
また最先の休止期間以外では、保持容量の端子間電圧が駆動トランジスタTr2のしきい値電圧Vthに十分に接近していることから、このソース電圧Vsの上昇は、無視することができる。
これによりこの実施例では、最先の休止期間T1のみ、走査線DSLをフローティング状態に設定し、残りの休止期間では、駆動信号DSを電圧Vccに保持する。
この実施例では、最先の休止期間のみ、走査線をフローティング状態に設定することにより、当該走査線に係る制御を簡略化し、実施例1と同様の効果を得ることができる。
図6は、図1との対比により本発明の実施例3の画像表示装置の説明に供するタイムチャートである。この実施例の画像表示装置は、休止期間T1及びT2のうちの一部期間である、信号線DTLが階調設定用電圧Vsigに設定されている期間TFだけ、走査線DSLをフローティング状態に設定する。
すなわち駆動トランジスタTr2の充電電流が大きい場合でも、有機EL素子8を充電する期間が短い場合には、駆動トランジスタTr2の充電電流によるソース電圧Vsの上昇を十分に無視することができる。これによりこの実施例では、休止期間T1及びT2のうちの、信号線DTLが階調設定用電圧Vsigに設定されている期間TFだけ、走査線DSLをフローティング状態に設定し、しきい値電圧補正処理の破綻を防止する。
この実施例によれば、休止期間のうちの一部期間である信号線が階調設定用電圧に設定されている期間だけ、走査線をフローティング状態に設定するようにしても、実施例1、2と同様の効果を得ることができる。
図7は、図1との対比により本発明の実施例4の画像表示装置の説明に供するタイムチャートである。この実施例の画像表示装置は、休止期間が、1水平走査期間(1H)以上の期間に設定される。従ってこの図7の例では、第2の休止期間T2が、信号線DTLの信号レベルが階調設定用電圧Vsigに設定される2回の期間を含む期間に設定される。この実施例では、休止期間T1及びT2の間、走査線をフローティング状態に設定する。
この実施例のように、休止期間を、1水平走査期間以上の期間に設定する場合であっても、上述の実施例と同様の効果を得ることができる。
なお上述の実施例においては、休止期間の全部期間、休止期間の中で信号線の電圧が階調設定用電圧に保持される期間等について、走査線をフローティング状態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、上述の各実施例の構成を組み合わせるようにしてもよく、さらには休止期間以下の期間であって、かつ信号線の電圧が階調設定用電圧に保持される期間以上の期間等で、走査線をフローティング状態に設定してもよい。また休止期間を含むように、休止期間より長い期間で走査線をフローティング状態に設定してもよい。
また上述の実施例においては、電源用の駆動信号DSを電圧Vss2に立ち下げることにより、保持容量の有機EL素子側端電圧を立ち下げ、保持容量の端子間電圧を駆動トランジスタTr2のしきい値電圧以上の電圧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、別途トランジスタを設け、このトランジスタのオンオフ制御により保持容量の有機EL素子側端電圧を立ち下げる場合にも広く適用することができる。
また上述の実施例においては、Nチャンネル型のトランジスタを駆動トランジスタに適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、Pチャンネル型のトランジスタを駆動トランジスタに適用する画像表示装置等に広く適用することができる。
また上述の実施例においては、本発明を有機EL素子の画像表示装置に適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、電流駆動型の各種自発光素子による画像表示装置に広く適用することができる。
本発明は、画像表示装置及び画像表示装置の駆動方法に関し、例えば有機EL素子によるアクティブマトリックス型の画像表示装置に適用することができる。
本発明の実施例1の画像表示装置の動作の説明に供するタイムチャートである。 本発明の実施例1の画像表示装置を示すブロック図である。 図2の画像表示装置を詳細に示すブロック図である。 信号線の電圧設定による動作例を示すタイムチャートである。 本発明の実施例2の画像表示装置の動作の説明に供するタイムチャートである。 本発明の実施例3の画像表示装置の動作の説明に供するタイムチャートである。 本発明の実施例4の画像表示装置の動作の説明に供するタイムチャートである。 従来の画像表示装置を示すブロック図である。 図8の画像表示装置の動作の説明に供するタイムチャートである。 図8の画像表示装置において休止期間を設ける場合の動作の説明に供するタイムチャートである。
符号の説明
1、11……画像表示装置、2……表示部、3……水平駆動回路、4、14……垂直駆動回路、4B、14B……ドライブスキャン回路、5……画素回路、8……有機EL素子、Cs……保持容量、Tr1〜Tr4……トランジスタ

Claims (4)

  1. 画素回路をマトリックス状に配置した表示部と、
    前記表示部に設けられた信号線に信号線用駆動信号を出力する信号線駆動回路と、
    前記表示部に設けられた走査線に少なくとも電源用駆動信号及び書込信号を線順次出力する走査線駆動回路とを有し、
    前記画素回路は、
    発光素子と、
    前記発光素子の陽極がソースに接続され、前記電源用駆動信号がドレインに印加され、ゲートソース間電圧に応じた駆動電流により前記発光素子を電流駆動する駆動トランジスタと、
    前記ゲートソース間電圧を保持する保持容量と、
    前記書込信号により前記駆動トランジスタのゲートを前記信号線に接続し、前記保持容量の端子電圧を前記信号線の電圧に設定する書込トランジスタとを少なくとも有し、
    前記信号線駆動回路及び前記走査線駆動回路の出力信号により、前記発光素子を発光させる発光期間と、前記発光素子の発光を停止させる非発光期間とを交互に繰り返し、
    前記画素回路は、
    各行における前記非発光期間において、
    前記走査線駆動回路による前記電源用駆動信号を電源電圧から所定の固定電圧に立ち下げる切り替えにより、前記保持容量の端子間電圧を前記駆動トランジスタのしきい値電圧以上の電圧に設定した後、
    前記走査線駆動回路による前記電源用駆動信号を前記所定の固定電圧から前記電源電圧に立ち上げる切り替え及び前記書込信号の切り替えにより、休止期間を間に挟んだ複数の期間で前記駆動トランジスタを介して前記保持容量の端子間電圧を放電し、前記保持容量の端子間電圧を前記駆動トランジスタのしきい値電圧に設定し、
    その後、前記書込トランジスタを介して前記保持容量の端子電圧を設定し、続く発光期間における前記発光素子の階調を設定し、
    前記走査線駆動回路は、
    前記休止期間の全部又は一部の期間で、前記電源用駆動信号を出力する走査線をフローティング状態に設定し、かつ該フローティング状態の期間において書込信号を出力する走査線の電位を一定に保持して前記書込みトランジスタをオフする
    画像表示装置。
  2. 前記発光素子の1回の階調設定に対して、対応する前記休止期間が複数回設けられ、
    前記一部の期間が、前記複数回の休止期間の最先の休止期間である
    請求項1に記載の画像表示装置。
  3. 前記走査線駆動回路は、
    前記非発光期間において、前記発光素子の前記駆動トランジスタ側端とは逆側端の電圧以下に前記電源用駆動信号の電圧を立ち下げ、
    前記画素回路は、
    前記電源用駆動信号の電圧の立ち下げにより、前記保持容量の前記発光素子側端の電圧を立ち下げ、前記保持容量の端子間電圧を前記駆動トランジスタのしきい値電圧以上の電圧に設定する
    請求項1に記載の画像表示装置。
  4. 画素回路をマトリックス状に配置した表示部と、
    前記表示部に設けられた信号線に信号線用駆動信号を出力する信号線駆動回路と、
    前記表示部に設けられた走査線に少なくとも電源用駆動信号及び書込信号を線順次出力する走査線駆動回路とを有する画像表示装置の駆動方法において、
    前記画素回路は、
    発光素子と、
    前記発光素子の陽極がソースに接続され、前記電源用駆動信号がドレインに印加され、ゲートソース間電圧に応じた駆動電流により前記発光素子を電流駆動する駆動トランジスタと、
    前記ゲートソース間電圧を保持する保持容量と、
    前記書込信号により前記駆動トランジスタのゲートを前記信号線に接続し、前記保持容量の端子電圧を前記信号線の電圧に設定する書込トランジスタとを少なくとも有し、
    前記信号線駆動回路及び前記走査線駆動回路の出力信号により、前記発光素子を発光させる発光期間と、前記発光素子の発光を停止させる非発光期間とを交互に繰り返し、
    前記駆動方法は、
    各行における前記非発光期間において、前記走査線駆動回路による前記電源用駆動信号を電源電圧から所定の固定電圧に立ち下げる切り替えにより、前記保持容量の端子間電圧を前記駆動トランジスタのしきい値電圧以上の電圧に設定するしきい値電圧補正の準備ステップと、
    前記非発光期間において、続いて前記走査線駆動回路による前記電源用駆動信号を前記所定の固定電圧から前記電源電圧に立ち上げる切り替え及び前記書込信号の切り替えにより、休止期間を間に挟んだ複数の期間で前記駆動トランジスタを介して前記保持容量の端子間電圧を放電し、前記保持容量の端子間電圧を前記駆動トランジスタのしきい値電圧に設定するしきい値電圧補正ステップと、
    前記非発光期間において、続いて前記書込トランジスタを介して前記保持容量の端子電圧を設定し、続く発光期間における前記発光素子の階調を設定する階調設定ステップとを有し、
    前記しきい値電圧補正ステップは、
    前記休止期間の全部又は一部の期間で、前記電源用駆動信号を出力する走査線をフローティング状態に設定し、かつ該フローティング状態の期間において書込信号を出力する走査線の電位を一定に保持して前記書込みトランジスタをオフするフローティング状態の設定ステップを有する
    画像表示装置の駆動方法。
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