JP5236156B2 - 有機発光ダイオード表示装置 - Google Patents
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Description
本発明は、有機発光ダイオード表示装置に係り、特に有機発光ダイオード駆動素子の特性変化を防止できる有機発光ダイオード駆動回路を利用した有機発光ダイオード表示装置に関する。
最近、陰極線管の短所である重量及び体積を減少できる各種の平板表示装置が注目されている。このような平板表示装置としては、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、電界放出表示装置（ＦＥＤ：Field Emission Display）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）及び発光ダイオード（以下、“ＬＥＤ”という。（ＬＥＤ：Light-Emitting Diode））表示装置などがある。
そのうち、ＬＥＤ表示装置は、電子と正孔との再結合により蛍光体を発光させるＬＥＤを利用し、前記ＬＥＤは、蛍光体として無機化合物を使用する無機ＬＥＤ表示装置と、有機化合物を使用する有機ＬＥＤ（以下、“ＯＬＥＤ”という（ＯＬＥＤ：Organic Light-Emitting Diode））表示装置とに区分される。前記ＯＬＥＤ表示装置は、低電圧駆動、自己発光、薄膜型、広い視野角、速い応答速度及び高いコントラストなどの多くの長所を有しているので、次世代の表示装置として期待されている。
ＯＬＥＤは、通常、負極と正極との間に積層された電子注入層、電子輸送層、発光層、正孔輸送層及び正孔注入層から構成される。前記ＯＬＥＤでは、正極と負極との間に所定の電圧を印加する場合、負極から発生した電子が電子注入層及び電子輸送層を通じて発光層側に移動し、正極から発生した正孔が正孔注入層及び正孔輸送層を通じて発光層側に移動する。これにより、発光層では、電子輸送層及び正孔輸送層から供給された電子と正孔との再結合により光を放出する。
図１に示したように、前記ＯＬＥＤを利用するアクティブマトリックスタイプのＯＬＥＤ表示装置１０は、ｎ個のゲートラインＧ１〜Ｇｎ（ただし、ｎは正の整数）とｍ個のデータラインＤ１〜Ｄｍ（ただし、ｍは正の整数）との交差により定義された領域にｎ×ｍマトリックス形態に配列されたｎ×ｍ個の画素Ｐ［ｉ，ｊ］（ただし、Ｐ［ｉ，ｊ］はｉ行、ｊ列に位置した画素、ｉはｎより小さいか、または同じ正の整数、ｊはｍより小さいか、または同じ正の整数）を含むＯＬＥＤパネル１３、ＯＬＥＤパネル１３のゲートラインＧ１〜Ｇｎを駆動するゲート駆動回路１２、ＯＬＥＤパネル１３のデータラインＤ１〜Ｄｍを駆動するデータ駆動回路１１、及びデータラインＤ１〜Ｄｍと並べて配列されて、高電位の電源電圧Ｖｄｄを各画素Ｐ［ｉ，ｊ］に供給するｍ個の電源電圧供給ラインＳ１〜Ｓｍを備える。
ゲート駆動回路１２は、ゲートラインＧ１〜Ｇｎにスキャンパルスを供給して、ゲートラインＧ１〜Ｇｎを順次に駆動する。
データ駆動回路１１は、外部から入力されたデジタルデータ電圧をアナログデータ電圧に変換する。そして、データ駆動回路１１は、アナログデータ電圧をスキャンパルスが供給される度にデータラインＤ１〜Ｄｍに供給する。
画素Ｐ［ｉ，ｊ］は、それぞれ第ｉゲートラインＧｉにスキャンパルスが供給されるとき、第ｊデータラインＤｊからのデータ電圧を供給されてそのデータ電圧に相応する光を発生させる。
このために、各画素Ｐ［ｉ，ｊ］は、第ｊ電源電圧供給ラインＳｊに正極が接続されたＯＬＥＤと、ＯＬＥＤを駆動するために、ＯＬＥＤの負極に接続されると共に、第ｉゲートラインＧｉ及び第ｊデータラインＤｊと接続され、低電位の電源電圧Ｖｓｓが供給されるＯＬＥＤ駆動回路１５とを備える。
前記ＯＬＥＤ駆動回路１５は、第ｉゲートラインＧｉからのスキャンパルスに応答して、第ｊデータラインＤｊからのデータ電圧を第１ノードＮ１に供給する第１トランジスタＴ１、第１ノードＮ１の電圧に応答してＯＬＥＤに流れる電流量を制御する第２トランジスタＴ２、及び第１ノードＮ１上の電圧が充電されるストレージキャパシタＣｓを備える。
このＯＬＥＤ駆動回路１５の駆動波形は、図２に示すようである。図２において、“１Ｆ”は１フレーム期間、“１Ｈ”は１水平期間、“Ｖｇ＿ｉ”は第ｉゲートラインＧｉから供給されるゲート電圧、“Ｐｓｃ”はスキャンパルス、“Ｖｄ＿ｊ”は第ｊデータラインＤｊから供給されるデータ電圧、“Ｐｒｓ”はリセットパルス、“ＶＮ１”は第１ノードＮ１上の電圧（以下、第１ノード電圧ＶＮ１という。）、“ＩＯＬＥＤ”はＯＬＥＤを通じて流れる電流を表す。
図１及び図２に示すように、第１トランジスタＴ１は、ゲートラインＧｉを通じてスキャンパルスが供給されれば、ターンオンされてデータラインＤｊから供給されたデータ電圧Ｖｄを第１ノードＮ１に供給する。第１ノードＮ１に供給されたデータ電圧Ｖｄは、ストレージキャパシタＣｓに充電されると共に第２トランジスタＴ２のゲート端子に供給される。このように供給されるデータ電圧Ｖｄにより第２トランジスタＴ２がターンオンされれば、ＯＬＥＤを通じて電流が流れる。このとき、ＯＬＥＤを通じて流れる電流は、高電位の電源電圧ＶＤＤにより発生し、電流量は、第２トランジスタＴ２に印加されるデータ電圧Ｖｄの大きさに比例する。そして、第１トランジスタＴ１がターンオフされても、第２トランジスタＴ２は、ストレージキャパシタＣｓによる第１ノード電圧ＶＮ１によりターンオン状態を維持して、次のフレームのデータ電圧Ｖｄが供給されるまでＯＬＥＤを経由して流れる電流量を制御する。
前記ＯＬＥＤ駆動回路１５には、次のような問題点がある。
図２に示すように、ＯＬＥＤを駆動する第２トランジスタＴ２のゲート電極には、ポジティブ（正）のデータ電圧Ｖｄが長時間印加される。このように長時間印加されるポジティブのデータ電圧Ｖｄにより、第２トランジスタＴ２には、図３に示すように累積ゲートバイアスストレスが発生し、このような累積ゲートバイアスストレスにより、第２トランジスタＴ２には、図４Ａに示すように劣化による特性変化が発生する。図４Ａは、ポジティブのゲートバイアスストレスによるトランジスタの特性変化を示し、図４Ｂは、ネガティブ（負）のゲートバイアスストレスによるトランジスタの特性変化を示し、図４Ａ及び図４Ｂで矢印は、トランジスタのしきい電圧の移動を表す。このようにゲートバイアスストレスにより発生する第２トランジスタＴ２のようなＯＬＥＤ駆動素子の特性変化は、ＯＬＥＤに流れる電流量を変化させてＯＬＥＤ駆動回路１５の動作の信頼性を低下させ、さらに、ＯＬＥＤ表示装置の動作についての信頼性を低下させる。
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、ＯＬＥＤ駆動素子の特性変化を防止してＯＬＥＤ駆動回路の動作の信頼性を確保し、さらに、ＯＬＥＤ表示装置の動作の信頼性を確保できるＯＬＥＤ駆動回路を利用したＯＬＥＤ表示装置を提供することを目的としている。
前記の目的を達成するために、本発明によるＯＬＥＤ表示装置は、複数の画素を有し、前記複数の画素それぞれが電流により発光する有機発光ダイオードと、前記有機発光ダイオードを駆動する有機発光ダイオード駆動回路を備える有機発光ダイオードパネルと、前記有機発光ダイオードパネルのゲートラインにスキャンパルスを供給するゲート駆動回路と、前記有機発光ダイオードパネルのデータラインにデータ電圧を供給するデータ駆動回路と、前記有機発光ダイオードパネルのリセットラインにリセットパルスを供給するリセット駆動回路と、を備える有機発光ダイオード表示装置において、前記有機発光ダイオード駆動回路は、前記ゲートラインからのスキャンパルスに応答して、前記データラインからのデータ電圧を第２トランジスタに接続された第１ノードに供給する第１トランジスタと、前記第１のノードと前記有機発光ダイオードとの間に接続され、前記第１ノード上のデータ電圧により、前記有機発光ダイオードに流れる電流を制御する前記第２トランジスタと、前記リセットラインからのリセットパルスに応答して、前記第１ノードのデータ電圧を放電させる第３トランジスタとを備え、前記データ電圧は、第１低電位の基準電圧から上昇し、前記スキャンパルス及び前記リセットパルスは、前記第１低電位の基準電圧より低い第２低電位の基準電圧から上昇し、前記第３トランジスタは、ネガティブのストレス電圧を前記第１ノードに供給し、前記スキャンパルス及び前記リセットパルスの第２低電位の基準電圧の調節を通じて、前記第１ノードのネガティブのバイアスストレスの大きさが調節され、前記ネガティブのストレス電圧は、前記スキャンパルス及び前記リセットパルスの第２低電位の基準電圧と同一電圧に設定される。
本発明によるＯＬＥＤ表示装置は、互いに交差するデータライン及びゲートラインと、前記ゲートラインにスキャンパルスを供給するゲート駆動回路と、前記データラインにビデオデータ電圧を供給するデータ駆動回路と、電流により発光する有機発光ダイオードと、前記有機発光ダイオードを駆動する前記構成のＯＬＥＤ駆動回路とを備える。
本発明によるＯＬＥＤ駆動回路及びＯＬＥＤ表示装置は、リセットパルスに応答してＯＬＥＤ駆動素子の制御ノードを放電させる第３トランジスタを備えて、ＯＬＥＤ駆動素子の劣化による特性変化を防止できるので動作の信頼性が向上する。さらに、データ電圧の低電位の基準電圧よりスキャンパルス及びリセットパルスの低電位の基準電圧を低くする駆動波形を供給して、さらに向上したＯＬＥＤ駆動回路の動作の信頼性を確保できる。
以下、図５〜図９Ｂを参照して、本発明の望ましい実施の形態について説明する。
図５に示すように、本発明の実施形態によるＯＬＥＤ表示装置は、ｎ個のゲートラインＧ１〜Ｇｎ（ただし、ｎは正の整数）とｍ個のデータラインＤ１〜Ｄｍ（ただし、ｍは正の整数）との交差により定義された領域にｎ×ｍマトリックス形態に配列されたｎ×ｍ個の画素Ｐ［ｉ，ｊ］（ただし、Ｐ［ｉ，ｊ］はｉ行、ｊ列に位置した画素、ｉはｎより小さいか、または同じ正の整数、ｊはｍより小さいか、または同じ正の整数）を含むＯＬＥＤパネル１０３、ＯＬＥＤパネル１０３のゲートラインＧ１〜Ｇｎを駆動するゲート駆動回路１０２、ＯＬＥＤパネル１０３のデータラインＤ１〜Ｄｍを駆動するデータ駆動回路１０１、データラインＤ１〜Ｄｍと並べて配列されて、高電位の電源電圧ＶＤＤを各画素Ｐ［ｉ，ｊ］に供給するｍ個の電源電圧供給ラインＳ１〜Ｓｍ、及びゲートラインＧ１〜Ｇｎと並行に配列されて、リセット信号を各画素Ｐ［ｉ，ｊ］に供給するリセットラインＲ１〜Ｒｎを備える。
ゲート駆動回路１０２は、ゲートラインＧ１〜Ｇｎにスキャンパルスを供給して、ゲートラインＧ１〜Ｇｎを順次駆動する。
データ駆動回路１０１は、外部から入力されたデジタルデータ電圧をアナログデータ電圧に変換する。そして、データ駆動回路１０１は、スキャンパルスが供給される度に、アナログデータ電圧をデータラインＤ１〜Ｄｍに供給する。
画素Ｐ［ｉ，ｊ］は、それぞれ第ｉゲートラインＧｉにスキャンパルスＰｓｃが供給されるとき、第ｊデータラインＤｊからのデータ電圧Ｖｄ＿ｊが供給されて、そのデータ電圧に相応する光を発生させる。
このために、各画素Ｐ［ｉ，ｊ］は、第ｊ電源電圧供給ラインＳｊに正極が接続されたＯＬＥＤと、ＯＬＥＤを駆動するために、ＯＬＥＤの負極に接続されると共に、第ｉゲートラインＧｉ、第ｊデータラインＤｊ及び第ｉリセットラインＲｉと接続され、低電位の電源電圧Ｖｓｓが供給されるＯＬＥＤ駆動回路１０５とを備える。
前記ＯＬＥＤ駆動回路１０５は、第ｉゲートラインＧｉからのスキャンパルスに応答して、第ｊデータラインＤｊからのデータ電圧を第１ノードＮ１に供給する第１トランジスタＴ１、第１ノードＮ１上の電圧に応答してＯＬＥＤに流れる電流量を制御する第２トランジスタＴ２、及び第ｉリセットラインＲｉからのリセットパルスに応答して第１ノードＮ１を放電させる第３トランジスタＴ３を備える。トランジスタＴ１，Ｔ２，Ｔ３は、非晶質のシリコンタイプまたはポリシリコンタイプのトランジスタで具現される。
このＯＬＥＤ駆動回路１０５の駆動波形は、図６に示すようである。図６において、“１Ｆ”は１フレーム期間、“１Ｈ”は１水平期間、“Ｖｇ＿ｉ”は第ｉゲートラインＧｉから供給されるゲート電圧、“Ｐｓｃ”はスキャンパルス、“Ｖｄ＿ｊ”は第ｊデータラインＤｊから供給されるデータ電圧、“Ｖｒ＿ｉ”は第ｉリセットラインＲｉから供給されるリセット電圧、“Ｐｒｓ”はリセットパルス、“ＶＮ１”は第１ノードＮ１上の電圧、“ＩＯＬＥＤ”はＯＬＥＤを通じて流れる電流を表す。
図５及び図６に示すように、第１トランジスタＴ１は、第ｉゲートラインＧｉを通じてスキャンパルスＰｓｃが供給されれば、ターンオンされて第ｊデータラインＤｊから供給されたデータ電圧Ｖｄを第１ノードＮ１に供給する。第１ノードＮ１に供給されたデータ電圧Ｖｄは、第２トランジスタＴ２のゲート端子に供給される。このように供給されるデータ電圧Ｖｄにより第２トランジスタＴ２がターンオンされれば、ＯＬＥＤを通じて電流が流れる。このとき、ＯＬＥＤを通じて流れる電流は、高電位の電源電圧ＶＤＤにより発生し、その電流量は、第２トランジスタＴ２のゲート電極に印加されるデータ電圧Ｖｄの大きさに比例する。そして、第１トランジスタＴ１がターンオフされても、データ電圧Ｖｄによる第１ノードＮ１上の電圧ＶＮ１は、リセットパルスＰｒｓにより第３トランジスタＴ３がターンオンされて第１ノードＮ１が放電されるまで維持する。したがって、第２トランジスタＴ２も、リセットパルスＰｒｓが供給されるまでターンオン状態を維持する。このとき、第ｉリセットラインＲｉから供給されるリセットパルスＰｒｓは、フレーム期間ごとにスキャンパルスＰｓｃと１／２フレーム期間の時間差をおいて発生する。
リセットパルスＰｒｓは、リセット駆動回路（図示せず）から発生する。リセット駆動回路は、ゲート駆動回路１０２と同様に、シフトレジスタを備えてゲート駆動回路１０２からのスキャンパルスに続いてリセットパルスＰｒｓを発生させ、そのリセットパルスＰｒｓを順次シフトさせる。
このようにスキャンパルスＰｓｃと１／２フレーム期間の時間差をおいて発生するリセットパルスＰｒｓにより、第３トランジスタＴ３を利用して第１ノードＮ１を放電させることによって、第２トランジスタＴ２は、１／２フレーム期間のストレス回復期間を有する。すなわち、図７Ａに示すように、１／２フレーム期間のターンオン期間に第２トランジスタＴ２に累積されて増加するゲートバイアスストレスは、ターンオフされる１／２フレーム期間だけ減少する。
つまり、第２トランジスタＴ２、すなわちＯＬＥＤ駆動素子は、１／２フレーム期間にターンオン状態を維持した後、１／２フレーム期間にはターンオフ状態を維持する。したがって、図７Ｂに示すように、ターンオン状態であるときに発生したＯＬＥＤ駆動素子の特性変化は、ターンオフ状態であるときに回復期間に回復されるので、ＯＬＥＤ駆動素子の劣化による特性変化を防止して、ＯＬＥＤ駆動回路の動作についての信頼性を向上させる。
図７Ｂに示すように、ポジティブのバイアスストレスは、斜線で示した領域１７０のように１／２フレーム期間に次第に第２トランジスタＴ２のゲート電極に累積される。本発明は、残りの１／２フレーム期間の回復期間に第２トランジスタＴ２のゲート電圧を放電させて、ストレスによる第２トランジスタＴ２の劣化を防止できる。
回復区間にＯＬＥＤ駆動素子のゲート電極にソース及びデータ電極より相対的に低い電源を印加する場合には、ネガティブのバイアスストレス効果をさらに向上させる。すなわち、ネガティブのバイアスストレス効果をさらに向上させて、ＯＬＥＤ駆動素子の特性回復を向上させる。一般的にゲートバイアスストレスは、印加された電圧の大きさに比例であり、これによりＯＬＥＤ駆動素子の低電位の基準電圧より低い第２低電位の基準電圧を利用して、ネガティブのバイアスストレス効果を強化して、全体的に駆動による特性変化による信頼性を非常に向上させる。
図８は、本発明の他の実施の形態によるＯＬＥＤ表示装置のブロック図である。
図８に示すように、ＯＬＥＤ表示装置２００は、データ駆動回路１０１、ゲート駆動回路２０２、ＯＬＥＤパネル１０３及びＯＬＥＤ駆動回路２０５を備える。複数のリセットラインＲ１〜Ｒｎは、複数のゲートラインＧ１〜Ｇｎと並行に設ける。リセットラインＲ１〜Ｒｎは、第３トランジスタＴ３のソース端子に接続される。ネガティブのストレス電圧−Ｖｓｔｒは、リセットラインＲ１〜Ｒｎを通じて第３トランジスタＴ３のソース端子に供給される。ネガティブのストレス電圧−Ｖｓｔｒは、低電位の基準電圧より低くてもよいものとする。ゲート駆動回路２０２は、ゲートハイ電圧Ｖｇｈとネガティブのストレス電圧−Ｖｓｔｒとの間でスイングするスキャンパルスを発生させる。リセット電圧は、ネガティブのストレス電圧−Ｖｓｔｒから上昇するが、データ電圧は、ネガティブのストレス電圧−Ｖｓｔｒより高い低電位の電源電圧ＶＳＳから上昇する。
図９Ａ及び図９Ｂは、図６のＯＬＥＤ駆動回路の駆動波形、及びそれに比べて回復効果を向上させて信頼性を強化した場合の駆動波形を示す図面である。この駆動波形は、ゲート電圧Ｖｇ＿ｉの波形及びリセット電圧Ｖｒ＿ｉの波形の低電位の基準電圧が、データ電圧Ｖｄ＿ｇの低電位の基準電圧より低いことを特徴とする。ＯＬＥＤ駆動素子の制御ノード（第１ノード）に印加される累積バイアスストレスは、斜線で示した領域２１０，２２０のようである。図９Ｂの駆動波形によりＯＬＥＤ駆動素子が駆動する場合、累積バイアスストレスを最小化して特性変化を最小化できる。また、データ電圧Ｖｄ＿ｇの低電位の基準電圧に比べて相対的に低い第２低電位の基準電圧（すなわち、ゲート電圧とリセット電圧との低電位の基準電圧）の調節を通じて、ネガティブのバイアスストレスの大きさを調節でき、それを通じて累積バイアスストレスを最小化できる。
前述したように、本発明の実施形態によるＯＬＥＤ駆動回路は、リセットパルスに応答してＯＬＥＤ駆動素子の制御ノードを放電させる第３トランジスタを備えて、ＯＬＥＤ駆動素子の劣化による特性変化を防止できるので動作の信頼性が向上する。さらに、データ電圧の低電位の基準電圧よりスキャンパルス及びリセットパルスの低電位の基準電圧を低くする駆動波形を供給して、さらに向上したＯＬＥＤ駆動回路の動作の信頼性を確保できる。
以上説明した内容を通じて、当業者であれば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更及び修正が可能であるということが分かる。したがって、本発明の技術的範囲は、明細書の詳細な説明に記載された内容に限定されるものではなく、特許請求の範囲により決まらねばならない。
本発明は、ＯＬＥＤ表示装置関連の技術分野に適用可能である。
１００，２００ ＯＬＥＤ表示装置、１０１，２０１ データ駆動回路、１０２，２０２ ゲート駆動回路。
Claims (2)
- 複数の画素を有し、前記複数の画素それぞれが電流により発光する有機発光ダイオードと、前記有機発光ダイオードを駆動する有機発光ダイオード駆動回路を備える有機発光ダイオードパネルと、
前記有機発光ダイオードパネルのゲートラインにスキャンパルスを供給するゲート駆動回路と、
前記有機発光ダイオードパネルのデータラインにデータ電圧を供給するデータ駆動回路と、
前記有機発光ダイオードパネルのリセットラインにリセットパルスを供給するリセット駆動回路と、
を備える有機発光ダイオード表示装置において、
前記有機発光ダイオード駆動回路は、
前記ゲートラインからのスキャンパルスに応答して、前記データラインからのデータ電圧を第２トランジスタに接続された第１ノードに供給する第１トランジスタと、
前記第１のノードと前記有機発光ダイオードとの間に接続され、前記第１ノード上のデータ電圧により、前記有機発光ダイオードに流れる電流を制御する前記第２トランジスタと、
前記リセットラインからのリセットパルスに応答して、前記第１ノードのデータ電圧を放電させる第３トランジスタと
を備え、
前記データ電圧は、第１低電位の基準電圧から上昇し、
前記スキャンパルス及び前記リセットパルスは、前記第１低電位の基準電圧より低い第２低電位の基準電圧から上昇し、
前記第３トランジスタは、ネガティブのストレス電圧を前記第１ノードに供給し、
前記スキャンパルス及び前記リセットパルスの第２低電位の基準電圧の調節を通じて、前記第１ノードのネガティブのバイアスストレスの大きさが調節され、
前記ネガティブのストレス電圧は、前記スキャンパルス及び前記リセットパルスの第２低電位の基準電圧と同一電圧に設定される
ことを特徴とする有機発光ダイオード表示装置。 - 前記リセットパルスは、前記スキャンパルスの発生時点より１／２フレーム期間だけ遅延された時点に発生することを特徴とする請求項１に記載の有機発光ダイオード表示装置。
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