JP5312443B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、デジタルビデオ信号を入力して、画像の表示を行う表示装置に関する。また、
表示装置を用いた電子機器に関する。
近年、画素を発光ダイオード(LED)などの表示素子で形成した、いわゆる自発光型の
表示装置が注目を浴びている。このような自発光型の表示装置に用いられる表示素子とし
ては、有機発光ダイオード(OLED(Organic Light Emitting
Diode)、有機EL素子、エレクトロルミネッセンス(Electro Lumi
nescence:EL)素子などとも言う)が注目を集めており、ELディスプレイな
どに用いられるようになってきている。OLEDなどの表示素子は自発光型であるため、
液晶ディスプレイに比べて画素の視認性が高く、バックライトが不要で対応速度が速いな
どの利点がある。なお、表示素子の輝度は、そこを流れる電流値によって制御される。
このような表示装置の階調を表現する駆動方式として、アナログ階調方式とデジタル階調
方式がある。アナログ方式には、表示素子の発光強度をアナログ制御する方式と表示素子
の発光時間をアナログ制御する方式がある。アナログ階調方式においては、表示素子の発
光強度をアナログ制御する方式がよく用いられている。
しかし、発光強度をアナログ制御する方式は、画素毎の薄膜トランジスタ(以下TFTと
もいう)の特性バラツキの影響を受けやすく、画素毎の輝度にもバラツキが生じてしまう
。一方、デジタル階調方式はデジタル制御で表示素子をオンオフさせ、階調を表現してい
る。デジタル階調方式の場合、画素毎の輝度の均一性に優れているが、発光、非発光の2
状態しかないため、このままでは、2階調しか表現できない。そこで、別の手法としては
、画素の発光面積に重みを付けてその選択により階調表示を行う面積階調方式と、発光時
間に重みをつけてその選択により階調表示を行う時間階調方式とがある。そして、デジタ
ル階調方式の場合には、高精細化にも適している時間階調法が用いられることが多い(特
許文献1参照。)。
特開2002−6808号公報
デジタル階調方式において、時間階調法を用いることにより高精細化が可能となる。しか
し、高精細化が進むにつれて画素数が増える。よって、信号の書き込みを行う画素数も増
加することになる。
また、高階調表示を行うためにも、サブフレーム数を増加しなければならない。よって、
画素への信号の書き込みの回数が増加する。
そこで、時間階調方式を行う場合、1フレーム期間をビット数で分割し、階調表現するた
めの信号の書き込み回数を減らし、消費電力の低減を図ることが可能な表示装置を提供す
ることを課題とする。また、時間階調方式で表示を行う電子機器の小型化を実現すること
を課題とする。
上記課題を鑑み本発明は、1個の発光素子に対して、同じ構成を有する回路が設けられた
ことを特徴とする。該回路は、それぞれ該発光素子を選択するためのスイッチング用素子
と、該発光素子を駆動するための駆動用素子とが設けられている。例えば、該回路に機能
の異なるスイッチング用素子を複数設けることにより、フレームメモリを削減することが
できる。または該回路は1つのスイッチング素子を有するが、複数の回路間で信号線を複
数設けることによりフレームメモリを削減することができる。このようにフレームメモリ
の縮小又は削除を行うことにより、狭額縁化が図られた表示装置を得ることができる。
本発明の一形態は、発光素子と、発光素子に対して並列に接続された複数の駆動用トラン
ジスタと、発光素子と複数の駆動用トランジスタとの間にそれぞれの駆動用トランジスタ
が別々に一つのスイッチング用トランジスタと対応するように設けられた複数のスイッチ
ング用トランジスタと、を有することを特徴とする表示装置である。
本発明の別形態は、発光素子と、発光素子に対して並列に接続された複数の駆動用トラン
ジスタと、発光素子と、複数の駆動用トランジスタとの間にそれぞれの駆動用トランジス
タが別々に一つの第1のスイッチング用トランジスタと対応するように設けられた複数の
第1のスイッチング用トランジスタと、駆動用トランジスタにそれぞれの駆動用トランジ
スタが別々に一つの第2のスイッチング用トランジスタと対応するように接続され、且つ
複数の信号線にそれぞれの信号線が別々に一つの第2のスイッチング用トランジスタと対
応するように接続された複数の第2のスイッチング用トランジスタと、を有することを特
徴とする表示装置である。
本発明において、信号線の数は、駆動用トランジスタの数と等しいことを特徴とする。
本発明の別形態は、発光素子と、発光素子に対して並列に接続された第1の駆動用トラン
ジスタ及び第2の駆動用トランジスタと、発光素子と第1の駆動用トランジスタとの間に
設けられた第1のスイッチング用トランジスタと、発光素子と第2の駆動用トランジスタ
との間に設けられた第2のスイッチング用トランジスタと、を有することを特徴とする表
示装置である。
本発明の別形態は、発光素子と、発光素子に対して並列に接続された第1の駆動用トラン
ジスタ、及び第2の駆動用トランジスタと、発光素子と第1の駆動用トランジスタとの間
に設けられた第1のスイッチング用トランジスタと、発光素子と第2の駆動用トランジス
タとの間に設けられた第2のスイッチング用トランジスタと、第1の駆動用トランジスタ
に接続され、且つ信号線に接続された第3のスイッチング用トランジスタと、第2の駆動
用トランジスタに接続され、且つ信号線に接続された第4のスイッチング用トランジスタ
と、を有することを特徴とする表示装置である。
本発明の別形態は、発光素子と、発光素子に対して並列に接続された第1の駆動用トラン
ジスタ、及び第2の駆動用トランジスタと、発光素子と第1の駆動用トランジスタとの間
に設けられた第1のスイッチング用トランジスタと、発光素子と第2の駆動用トランジス
タとの間に設けられた第2のスイッチング用トランジスタと、第1の駆動用トランジスタ
に接続され、且つ第1の信号線に接続された第3のスイッチング用トランジスタと、第2
の駆動用トランジスタに接続され、且つ第2の信号線に接続された第4のスイッチング用
トランジスタと、を有することを特徴とする表示装置である。
本発明の別形態は、発光素子と、発光素子に対して並列に接続された第1の駆動用トラン
ジスタ、第2の駆動用トランジスタ、及び第3の駆動用トランジスタと、第1の駆動用ト
ランジスタに接続され、且つ第1の信号線に接続された第1のスイッチング用トランジス
タと、第2の駆動用トランジスタに接続され、且つ第2の信号線に接続された第2のスイ
ッチング用トランジスタと、第3の駆動用トランジスタに接続され、且つ第3の信号線に
接続された第3のスイッチング用トランジスタと、を有することを特徴とする表示装置で
ある。
本発明の別形態は、発光素子と、発光素子に対して並列に接続された第1の駆動用トラン
ジスタ、第2の駆動用トランジスタ、及び第3の駆動用トランジスタとを有し、第1の駆
動用トランジスタは第1の電源供給線に接続され、第2の駆動用トランジスタは第2の電
源供給線に接続され、第3の駆動用トランジスタは第3の電源供給線に接続されることを
特徴とする表示装置である。
本発明の別形態は、発光素子と、発光素子と接続され、且つ並列に接続された複数の駆動
用トランジスタと、発光素子及び複数の駆動用トランジスタの間にそれぞれの駆動用トラ
ンジスタが別々に一つのスイッチング用トランジスタと対応するように設けられた複数の
スイッチング用トランジスタと、を有し、第1の書き込み期間で、複数の駆動用トランジ
スタのいずれか一の駆動用トランジスタが選択され、発光素子が発光し、第1の書き込み
期間後に第2の書き込み期間で、複数の駆動用トランジスタの駆動用トランジスタとは異
なる駆動用トランジスタが選択され、発光素子が発光することを特徴とする表示装置の駆
動方法である。
本発明の別形態は、発光素子と、発光素子と接続され、且つ並列に接続された複数の駆動
用トランジスタと、発光素子及び複数の駆動用トランジスタの間にそれぞれの駆動用トラ
ンジスタが別々に一つのスイッチング用トランジスタと対応するように設けられた複数の
スイッチング用トランジスタと、を有し、第1の書き込み期間で、複数の駆動用トランジ
スタのいずれか一の駆動用トランジスタが選択され、発光素子が発光し、第1の書き込み
期間後に第2の書き込み期間で、複数の駆動用トランジスタの駆動用トランジスタとは異
なる駆動用トランジスタが選択され、発光素子が発光し、第1の書き込み期間後の第1の
表示期間と、第2の書き込み期間後の第2の表示期間との比は1:2となることを特徴と
する表示装置の駆動方法である。
上記信号線はソース信号線とすることができる。また上記駆動用トランジスタは発光素子
を駆動するための駆動用トランジスタとして用いることができる。
時間階調方式による画素への信号書き込みの回数を減らすことができ、消費電力の低減を
図ることが可能な表示装置を提供することができる。また、ICに含まれるフレームメモ
リの縮小又は削除することができるため、電子機器の小型化を提供することができる。さ
らに、本発明の画素構成では、前記効果に加え疑似輪郭を低減することが可能である。
本発明の実施の形態の画素構成を示す図 本発明の実施の形態の画素構成を示す図 本発明の実施の形態の画素構成を示す図 本発明の実施の形態の画素構成を示す図 本発明の実施の形態の画素構成を示す図 本発明の駆動方法のタイミングチャートを示す図 従来の表示装置の構成を示すブロック図 本発明の表示装置の構成を示すブロック図 本発明の表示装置を用いた電子機器を示す図 本発明の画素構成の断面を示す図
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、本発明は多くの異なる態
様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形
態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施
の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、実施の形態を説明するため
の全図において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り
返しの説明は省略する。
(実施の形態1)
本実施の形態における画素構成を図1に示し説明する。なお、本実施の形態で用いている
画素構成は、1画素のみを図示しているが、表示装置の画素部には行方向と列方向にマト
リクスに複数の画素が配置されている。本実施の形態では、スイッチング用素子にTFT
を用いて説明するが、トランジスタ機能を有する素子であれば本発明に適用することがで
きる。
図1に示す画素は、スイッチング用TFT101、102、104、105、駆動用TF
T103、106、発光素子107、ゲート信号線108、109、ゲート走査線110
、111、ソース信号線112、電源供給線113を有している。駆動用TFT103、
106は、発光素子107に並列に接続している。スイッチング用TFT101のゲート
配線の一部、つまりゲート端子はゲート走査線110に接続され、ソース配線又はドレイ
ン配線の一方の一部(これを第1端子と記す)はソース信号線112に接続され、ソース
配線又はドレイン配線の他方の一部(これを第2端子と記す)は駆動用TFT103のゲ
ート端子に接続されている。そして、駆動用TFT103の第1端子は電源供給線113
に接続され、第2端子はスイッチング用TFT102の第1端子に接続されている。さら
に、スイッチング用TFT102のゲート端子はゲート信号線108に接続され、第2端
子は発光素子107の第1電極に接続されている。同様に、スイッチング用TFT104
のゲート端子はゲート走査線111に接続され、第1端子はソース信号線112に接続さ
れ、第2端子は駆動用TFT106のゲート端子に接続される。そして、駆動用TFT1
06の第1端子は電源供給線113に接続され、第2端子はスイッチング用TFT105
の第1端子に接続されている。さらに、スイッチング用TFT105のゲート端子はゲー
ト信号線109に接続され、第2端子は発光素子107の第1電極に接続されている。な
お、スイッチング用TFT102及び105の第2端子は互いに接続され、かつ、発光素
子107の第1電極に接続されている。
つまり、本実施の形態の画素は、1個の発光素子に対して、2つのスイッチング用TFT
と駆動用TFTを有する回路が2つ接続されているような構成になっている。このように
本発明は、1つの発光素子に対して、同じ構成を有する回路を一つの画素に複数個設けた
ことを特徴とする。一の回路で書き込んでいるときに、他の回路で次に書き込む情報を保
持することができる。それにより、フレームメモリを縮小又は削除することができる。
ここで、発光素子の第2電極には低電位側電位が設定されている。なお、低電位側電位と
は、電源供給線113に設定される高電位側電位を基準にして低電位側電位<高電位側電
位を満たす電位であり、低電位側電位としては例えばGND、0Vなどが設定されていて
も良い。この高電位側電位と低電位側電位との電位差を発光素子107に印加して、発光
素子に電流を流して発光素子107を発光させるため、高電位側電位と低電位側電位との
電位差が発光素子107の順方向しきい値電圧以上となるようにそれぞれの電位を設定す
る。
また、本実施の形態において、スイッチング用TFT101、104はnチャネル型TF
Tであり、スイッチング用TFT102、105、駆動用TFT103、106はpチャ
ネル型TFTである。但し、本発明はTFTの極性には限定されず、スイッチング用TF
T101、104がpチャネル型TFTであり、スイッチング用TFT102、105、
駆動用TFT103、106がnチャネル型TFTであってもよい。この場合、ソース信
号線や電源供給線の電位の高低を反転させればよい。
続いて、本実施の形態の動作について図6を用いて説明する。
ゲート走査線110及び111が順に選択され、ソース信号線112からスイッチング用
TFT101及び104を介して、Lレベル又はHレベルの信号が駆動用TFT103及
び106のゲート端子に入力される。駆動用TFT103及び106のゲート端子に、L
レベルの信号が入力されると駆動用TFT103及び106はオンとなる。このとき、ゲ
ート信号線108にHレベルが書き込まれ、ゲート信号線109にはLレベルが書き込ま
れて、それぞれスイッチング用TFT102、105のゲート端子に入力されると、スイ
ッチング用TFT101又は104を介して、駆動用TFTのゲート端子にLレベルの信
号が入力された場合、かつ、スイッチング用TFT102及び105のゲート端子にLレ
ベルが入力されたとき、発光素子107は発光する。つまり、SF1期間では、スイッチ
ング用TFT105のゲート端子にLレベルが入力されているので、スイッチング用TF
T104を介してソース信号線112からLレベルの信号が入力されたとき、発光素子1
07は発光する。
次に、ゲート信号線108にLレベルが書き込まれ、ゲート信号線109にHレベルが書
き込まれて、スイッチング用TFT102、105のゲート端子に入力されると、スイッ
チング用TFT101又は104を介して、駆動用TFTのゲート端子にLレベルの信号
が入力された場合、かつ、スイッチング用TFT102及び105のゲート端子にLレベ
ルが入力されたとき、発光素子107は発光する。つまり、SF2期間では、スイッチン
グ用TFT102のゲート端子にLレベルが入力されているので、スイッチング用TFT
101を介してソース信号線112からLレベルの信号が入力されたとき、発光素子10
7は発光する。
ここで、ゲート信号線108及び109のLレベル及びHレベルの信号は、電源供給線1
13の電位並びにスイッチング用TFT102及び105のしきい値を考慮し(Lレベル
は低く、Hレベルは高く設定)、スイッチング用TFT102及び105を確実にオン又
はオフできる値にする。また、ソース信号線112のLレベル及びHレベルの信号は、電
源供給線113の電位並びに駆動用TFT103及び106のしきい値を考慮し、駆動用
TFT103及び106を確実にオン又はオフできる値にする。また、ゲート走査線11
0及び111の電位は、前記ソース信号線112の電位並びにスイッチング用TFT10
1及び104の閾値を考慮し、スイッチング用TFT101及び104を確実にオン又は
オフできる値にする。
本実施の形態では、図6に示すように1フレーム期間を2個のサブフレーム期間に 分割
し、各サブフレームで発光時間の割合を変え、発光時間の総量(合計)が(目的とする)
階調毎に差が付く(異なる)ことによって、階調を表現する。つまりここでは、発光期間
の割合、つまり発光期間の長さはT s1:Ts2=1:2である。
このような画素構成により、時間階調方式による画素への信号書き込みの回数を減らすこ
とができ、消費電力の低減を図ることができる。また、フレームメモリの縮小又は削除す
ることができる。さらに、本発明の画素構成では、前記効果に加え疑似輪郭を低減するこ
とが可能である。
(実施の形態2)
本実施の形態における画素構成を図5に示し説明する。本実施の形態は、実施の形態1の
ソース信号線112を2本に分け、ゲート走査線110、111を1本に共通化したもの
である。
図5に示す画素は、ソース信号線512、514、ゲート走査線510を有し、スイッチ
ング用TFT501の第1端子をソース信号線512に接続し、スイッチング用TFT5
04の第1端子をソース信号線514に接続している。そして、スイッチング用TFT5
01、504のゲート端子は共に、ゲート走査線510に接続されている。他のスイッチ
ング用TFT502および505、駆動用TFT503および506、発光素子507、
ゲート信号線508、509、電源供給線513による接続関係は実施の形態1と同様で
あるため、ここでは説明を省略する。
スイッチング用TFT501、504のゲート端子は、ゲート走査線510に接続されて
いるため同時に選択されてしまうが、ソース信号線を512、514の2本に分けること
で、所望のタイミングで制御することができる。
このような画素構成により、時間階調方式による画素への信号書き込みの回数を減らすこ
とができ、消費電力の低減を図ることができる。また、フレームメモリの縮小又は削除す
ることができる。さらに、本発明の画素構成では、前記効果に加え疑似輪郭を低減するこ
とが可能である。
(実施の形態3)
本実施の形態における画素構成を図2に示し説明する。
図2に示す画素は、スイッチング用TFT201、203、204、205、207、2
08、駆動用TFT202、206、発光素子209、ゲート信号線210、211、ゲ
ート走査線212、213、ソース信号線214、電源供給線215を有している。スイ
ッチング用TFT201のゲート端子がゲート走査線212に接続され、第1端子(ソー
ス又はドレイン端子)がソース信号線214に接続され、第2端子は駆動用TFT202
及びスイッチング用TFT203のゲート端子に接続されている。そして、駆動用TFT
202の第1端子は電源供給線215に接続され、第2端子は発光素子209の第1電極
に接続されている。スイッチング用TFT204のゲート端子はゲート信号線210に接
続され、第1端子は電源供給線215に接続され、第2端子はスイッチング用TFT20
3の第1端子に接続されている。同様に、スイッチング用TFT205のゲート端子はゲ
ート走査線213に接続され、第1端子はソース信号線214に接続され、第2端子は駆
動用TFT206及びスイッチング用TFT207のゲート端子に接続されている。そし
て、駆動用TFT206の第1端子は電源供給線215に接続され、第2端子は発光素子
209の第1電極に接続されている。スイッチング用TFT208のゲート端子はゲート
信号線211に接続され、第1端子は電源供給線215に接続され、第2端子はスイッチ
ング用TFT207の第1端子に接続されている。さらに、スイッチング用TFT203
の第2端子はスイッチング用TFT205の第2端子に接続され、スイッチング用TFT
207の第2端子はスイッチング用TFT201の第2端子に接続されている。なお、駆
動用TFT202及び206の第2端子は互いに接続され、かつ、発光素子209の第1
電極に接続されている。
発光素子の第2電極には低電位側電位が設定されている。なお、低電位側電位とは、電源
供給線215に設定される高電位側電位を基準にして低電位側電位<高電位側電位を満た
す電位であり、低電位側電位としては例えばGND、0Vなどが設定されていても良い。
この高電位側電位と低電位側電位との電位差を発光素子209に印加して、発光素子に電
流を流して発光素子209を発光させるため、高電位側電位と低電位側電位との電位差が
発光素子209の順方向しきい値電圧以上となるようにそれぞれの電位を設定する。
また、本実施の形態において、スイッチング用TFT201、203、204、205、
207、208はnチャネル型TFTであり、駆動用TFT202、206はpチャネル
型TFTである。
続いて、本実施の形態の動作について説明する。
ゲート信号線210及び211にLレベルが書き込まれている場合、スイッチング用TF
T204及び208はオフとなる。ゲート走査線212及び213が順に選択され、ソー
ス信号線214から、スイッチング用TFT201及び205を介して、Lレベル又はH
レベルの信号が駆動用TFT202及び206、スイッチング用TFT203及び207
のゲート端子に入力される。ソース信号線214からスイッチング用TFT201を介し
てLレベルの信号が入力され、スイッチング用TFT205を介してHレベルの信号が入
力された場合、Lレベルの信号が入力された駆動用TFT202がオンとなり、発光素子
209は発光する。そして、ゲート信号線211にHレベルが書き込まれると、スイッチ
ング用TFT208及び207がオンし、Aの電位がHレベルに変わる。すると、オンし
ていた駆動用TFT202がオフするので、発光素子209の発光は終わる。また、ゲー
ト信号線210及び211にLレベルが書き込まれていて、ソース信号線214からスイ
ッチング用TFT201を介してHレベルの信号が入力され、スイッチング用TFT20
5を介してLレベルの信号が入力された場合、Lレベルの信号が入力された駆動用TFT
206がオンとなり、発光素子209は発光する。そして、ゲート信号線210にHレベ
ルが書き込まれると、スイッチング用TFT204及び203がオンし、Bの電位がLレ
ベルからHレベルに変わる。すると、オンしていた駆動用TFT206がオフするので、
発光素子209の発光は終わる。また、ゲート信号線210及び211にLレベルが書き
込まれていて、ソース信号線214からスイッチング用TFT201及び205を介して
Lレベルの信号が入力された場合、Lレベルの信号が入力された駆動用TFT202及び
206がオンとなり、発光素子209は発光する。また、ソース信号線214からスイッ
チング用TFT201及び205を介して、Hレベルの信号が入力された場合、発光素子
209は発光しない。
ここで、ゲート信号線210及び211のLレベル及びHレベルの信号は、電源供給線2
15の電位並びにスイッチング用TFT204及び208のしきい値を考慮し、スイッチ
ング用TFT204及び208を確実にオン又はオフできる値にする。また、ソース信号
線214のLレベル及びHレベルの信号は、電源供給線215の電位並びに駆動用TFT
202及び206、スイッチング用TFT203及び207のしきい値を考慮し、駆動用
TFT202及び206、スイッチング用TFT203及び207を確実にオン又はオフ
できる値にする。また、ゲート走査線212及び213の電位は、前記ソース信号線21
4の電位並びにスイッチング用TFT201及び205のしきい値を考慮し、スイッチン
グ用TFT201及び205を確実にオン又はオフできる値にする。
本実施の形態では、実施の形態1に比べTFTの数が増え、回路が複雑になっている。し
かし、発光期間に重み付けがされてなく、疑似輪郭を低減することが可能である。
このような画素構成により、時間階調方式による画素への信号書き込みの回数を減らすこ
とができ、消費電力の低減を図ることができる。また、フレームメモリの縮小又は削除す
ることができる。さらに、本発明の画素構成では、前記効果に加え疑似輪郭を低減するこ
とが可能である。
(実施の形態4)
本実施の形態における画素構成を図3に示し説明する。
図3に示す画素は、スイッチング用TFT301、303、305、駆動用TFT302
、304、306、発光素子307、ゲート走査線308、電源供給線309、310、
311、ソース信号線312、313、314を有している。駆動用TFT302、30
4、306は、発光素子307に並列に接続している。スイッチング用TFT301のゲ
ート端子はゲート走査線308に接続され、第1端子はソース信号線312に接続され、
第2端子は駆動用TFT302のゲート端子に接続されている。そして、駆動用TFT3
02の第1端子は電源供給線309に接続され、第2端子は発光素子307の第1電極に
接続されている。同様に、スイッチング用TFT303のゲート端子はゲート走査線30
8に接続され、第1端子はソース信号線313に接続され、第2端子は駆動用TFT30
4のゲート端子に接続されている。そして、駆動用TFT304の第1端子は電源供給線
310に接続され、第2端子は発光素子307の第1電極に接続されている。また、同様
に、スイッチング用TFT305のゲート端子はゲート走査線308に接続され、第1端
子はソース信号線314に接続され、第2端子は駆動用TFT306のゲート端子に接続
されている。そして、駆動用TFT306の第1端子は電源供給線311に接続され、第
2端子は発光素子の第1電極に接続されている。なお、駆動用TFT302及び304及
び306の第2端子は互いに接続され、かつ、発光素子307の第1電極に接続されてい
る。
発光素子の第2電極には低電位側電位が設定されている。なお、低電位側電位とは、電源
供給線309、310、311に設定される高電位側電位を基準にして低電位側電位<高
電位側電位を満たす電位であり、低電位側電位としては例えばGND、0Vなどが設定さ
れていても良い。この高電位側電位と低電位側電位との電位差を発光素子307に印加し
て、発光素子に電流を流して発光素子307を発光させるため、高電位側電位と低電位側
電位との電位差が発光素子307の順方向しきい値電圧以上となるようにそれぞれの電位
を設定する。
また、本実施の形態において、スイッチング用TFT301、303、305はnチャネ
ル型TFTであり、駆動用TFT302、304、306はpチャネル型TFTである。
続いて、本実施の形態の動作について説明する。
ゲート走査線308により、スイッチング用TFT301、303、305が同時に選択
され、ソース信号線312、313、314からスイッチング用TFT301、303、
305を介して、Lレベル又はHレベルの信号が駆動用TFT302、304、306の
ゲート端子にそれぞれ入力される。このとき、スイッチング用TFT301、303、3
05が同時に選択されても、ソース信号線が3本に分かれているため、所望のタイミング
で発光素子307の発光を制御することができる。駆動用TFT302、304、306
のゲート端子にHレベルの信号が入力された場合、発光素子307は発光しない。駆動用
TFT302又は304又は306のどれか1つのゲート端子にLレベルの信号が入力さ
れた場合、発光素子307は発光する。ゲート走査線308は3つのスイッチング用TF
Tのゲート端子に対して共通であり、ソース信号線は312、313、314の3本に分
かれている。
電源供給線309、310、311の電位は異なる。そのため、駆動用TFT302、3
04、306の2つ以上のゲート端子にLレベルの信号が入力されないようにする。した
がって、本実施の形態では、時間階調による階調表現において信号をメモリ(保持)する
作業をせずに3ビットで4階調を表現することができる。
ここで、ソース信号線312、313、314のLレベル及びHレベルの信号は、電源供
給線309、310、311の電位及び駆動用TFT302、304、306のしきい値
を考慮し、駆動用TFT302、304、306を確実にオン又はオフできる値にする。
また、ゲート走査線308の電位は、前記ソース信号線312の電位及びスイッチング用
TFT301、303、305のしきい値を考慮し、スイッチング用TFT301、30
3、305を確実にオン又はオフできる値にする。
このような画素構成により、時間階調方式による画素への信号書き込みの回数を減らすこ
とができ、消費電力の低減を図ることができる。また、フレームメモリの縮小又は削除す
ることができる。さらに、本発明の画素構成では、前記効果に加え疑似輪郭を低減するこ
とが可能である。
(実施の形態5)
本実施の形態における画素構成を図4に示し説明する。
図4に示す画素は、スイッチング用TFT401、403、405、駆動用TFT402
、404、406、発光素子407、ゲート走査線408、409、410、ソース信号
線411、電源供給線412、413、414を有している。スイッチング用TFT40
1のゲート端子はゲート走査線408に接続され、第1端子はソース信号線411に接続
され、第2端子は駆動用TFT402のゲート端子に接続されている。そして、駆動用T
FT402の第1端子は電源供給線412に接続され、第2端子は発光素子407の第1
電極に接続されている。同様に、スイッチング用TFT403のゲート端子はゲート走査
線409に接続され、第1端子はソース信号線411に接続され、第2端子は駆動用TF
T404のゲート端子に接続されている。駆動用TFT404の第1端子は電源供給線4
13に接続され、第2端子は発光素子407の第1電極に接続されている。また、同様に
、スイッチング用TFT405のゲート端子はゲート走査線410に接続され、第1端子
はソース信号線411に接続され、第2端子は駆動用TFT406のゲート端子に接続さ
れている。駆動用TFT406の第1端子は電源供給線414に接続され、第2端子は発
光素子407の第1電極に接続されている。なお、駆動用TFT402、404、406
の第2端子は互いに接続され、かつ、発光素子407の第1電極に接続されている。
発光素子の第2電極には低電位側電位が設定されている。なお、低電位側電位とは、電源
供給線412、413、414に設定される高電位側電位を基準にして低電位側電位<高
電位側電位を満たす電位であり、低電位側電位としては例えばGND、0Vなどが設定さ
れていても良い。この高電位側電位と低電位側電位との電位差を発光素子407に印加し
て、発光素子に電流を流して発光素子407を発光させるため、高電位側電位と低電位側
電位との電位差が発光素子407の順方向しきい値電圧以上となるようにそれぞれの電位
を設定する。
また、本実施の形態において、スイッチング用TFT401、403、405はnチャネ
ル型TFTであり、駆動用TFT402、404、406はpチャネル型TFTである。
続いて、本実施の形態の動作について説明する。
ゲート走査線408、409、410が順に選択され、ソース信号線411からLレベル
又はHレベルの信号が、スイッチング用TFT401、403、405を介して、駆動用
TFT402、404、406のゲート端子に入力される。駆動用TFT402、404
、406のゲート端子にHレベルの信号が入力された場合、発光素子407は発光しない
。駆動用TFT402又は404又は406のどれか1つのゲート端子にLレベルの信号
が入力された場合、発光素子407は発光する。
電源供給線412、413、414の電位は異なる。そのため、駆動用TFT402及び
404及び406の2つ以上のゲート端子にLレベルの信号が入力されないようにする。
したがって、本実施の形態では、時間階調による階調表現で信号をメモリする作業をせず
に3ビットで4階調を表現することができる。
ここで、ソース信号線411のLレベル及びHレベルの信号は、電源供給線412、41
3、414の電位及び駆動用TFT402、404、406のしきい値を考慮し、駆動用
TFT402、404、406を確実にオン又はオフできる値にする。また、ゲート走査
線408、409、410の電位は、前記ソース信号線411の電位及びスイッチング用
TFT401、403、405のしきい値を考慮し、スイッチング用TFT401、40
3、405を確実にオン又はオフできる値にする。
このような画素構成により、時間階調方式による画素への信号書き込みの回数を減らすこ
とができ、消費電力の低減を図ることができる。また、フレームメモリの縮小又は削除す
ることができる。さらに、本発明の画素構成では、前記効果に加え疑似輪郭を低減するこ
とが可能である。
(実施の形態6)
本実施の形態では、発光素子を有する画素の断面構造について説明する。上述したような
発光素子への電流の供給を制御する駆動用TFTがpチャネル型TFTの場合における、
画素の断面構造について、図10を用いて説明する。なお本発明では、発光素子が有する
陽極と陰極の2つの電極のうち、トランジスタによって電位を制御することができる一方
の電極を第1の電極、他方の電極を第2の電極とする。そして図10では、第1の電極が
陽極、第2の電極が陰極の場合について説明するが、第1の電極が陰極、第2の電極が陽
極であってもよい。
図10(A)に、第1の駆動用TFT6001及び第2の駆動用TFT6101がp型で
、発光素子6003から発せられる光を第1の電極6004側から取り出す場合の、画素
の断面図を示す。図10(A)では、発光素子6003の第1の電極6004と、第1の
駆動用TFT6001及び第2の駆動用TFT6101が電気的に接続されている。但し
、図10(A)では、第2の駆動用TFT6101と第1の電極6004との接続領域は
図示しない。
第1の駆動用TFT6001及び第2の駆動用TFT6101は層間絶縁膜6007で覆
われており、層間絶縁膜6007上には開口部を有する隔壁6008が形成されている。
隔壁6008の開口部において第1の電極6004が一部露出しており、該開口部におい
て第1の電極6004、電界発光層6005、第2の電極6006が順に積層されている
電界発光層6005は、基本的に、陽極、発光層、陰極の順に積み重ねた構造で示される
が、この他に、陽極、正孔注入層、発光層、電子注入層、陰極の順に積み重ねた構造や、
陽極、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陰極の順に積み重ね
た構造などがある。
なお、電界発光層は、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等が、
明確に区別された積層構造を有するものに限定されない。つまり、電界発光層は、正孔注
入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層等を構成する材料が、混合した層を
有する構造であってもよい。
また電界発光層は、一重項励起子から基底状態に遷移する際の発光(蛍光)を利用するも
のと、三重項励起子から基底状態に遷移する際の発光(燐光)を利用するものの両方を示
すものとしている。
また電界発光層は、無機物が混合された層を有していてもよい。
層間絶縁膜6007は、有機樹脂膜、無機絶縁膜またはシロキサン系材料を出発材料とし
て形成されたSi−O−Si結合を含む絶縁膜(以下、シロキサン系絶縁膜と記載する)
を用いて形成することができる。なお、シロキサンとは、シリコン(Si)と酸素(O)
との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基(例えば
アルキル基、芳香族炭化水素)が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい
。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。
層間絶縁膜6007に、低誘電率材料(low−k材料)と呼ばれる材料を用いていても
よい。
隔壁6008は、有機樹脂膜、無機絶縁膜またはシロキサン系絶縁膜を用いて形成するこ
とができる。有機樹脂膜ならば、例えばアクリル、ポリイミド、ポリアミドなど、無機絶
縁膜ならば酸化珪素、窒化酸化珪素などを用いることができる。特に感光性の有機樹脂膜
を隔壁6008に用い、第1の電極6004上に開口部を形成し、その開口部の側壁が連
続した曲率を持って形成される傾斜面となるように形成することで、第1の電極6004
と第2の電極6006とが接続してしまうのを防ぐことができる。
第1の電極6004は、光を透過する材料または光を透過する膜厚で形成し、なおかつ陽
極として用いるのに適する材料で形成する。具体的な材料は、アルミニウム(Al)の他
、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物(ITSOとも表
記する)、酸化亜鉛を含む酸化インジウム等の透光性材料の他、金(Au)、白金(Pt
)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、鉄
(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、若しくはパラジウム(Pd)等の金属材料を
用いることができ、いずれか一つからなる単層構造、又はこれらの積層構造を用いること
ができる。なお透光性材料以外の材料を用いる場合、光が透過する程度の膜厚(好ましく
は、5nm〜30nm程度)として、第1の電極6004を形成する。
また第2の電極6006は、光を反射もしくは遮蔽する材料で形成し、なおかつ仕事関数
の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成することがで
きる。具体的には、インジウム錫酸化物(ITO)、酸化珪素を含むインジウム錫酸化物
(ITSO)、酸化亜鉛を含む酸化インジウム等の透光性材料の他、金(Au)、白金(
Pt)、ニッケル(Ni)、タングステン(W)、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)
、鉄(Fe)、コバルト(Co)、銅(Cu)、若しくはパラジウム(Pd)、アルミニ
ウム(Al)、マグネシウム(Mg)、銀(Ag)等の金属材料を用いることができ、い
ずれか一つからなる単層構造、又はこれらの積層構造を用いることができる。
図10(A)に示した画素の場合、発光素子6003から発せられる光を、白抜きの矢印
で示すように第1の電極6004側から取り出すことができる。
次に図10(B)に、第1の駆動用TFT6011及び第2の駆動用TFT6111がp
型で、発光素子6013から発せられる光を第2の電極6016側から取り出す場合の、
画素の断面図を示す。図10(B)では、発光素子6013の第1の電極6014と、第
1の駆動用TFT6011及び第2の駆動用TFT6111が電気的に接続されている。
また、第1の駆動用TFT6011および第2の駆動用TFT6111は層間絶縁膜60
17で覆われており、6017上には開口部を有する隔壁6018が形成されている。ま
た第1の電極6014上に電界発光層6015、第2の電極6016が順に積層されてい
る。
第1の電極6014は、光を反射もしくは遮蔽する材料で形成し、なおかつ陽極として用
いるのに適する材料で形成する。図10(A)で示した第2の電極材料と同様な材料から
形成することができる。
また第2の電極6016は、光を透過する材料またはを透過する膜厚で形成し、なおかつ
仕事関数の小さい金属、合金、電気伝導性化合物、およびこれらの混合物などで形成する
ことができる。図10(A)で示した第1の電極材料と同様な材料から形成することがで
きる。
電界発光層6015は、図10(A)の電界発光層6005と同様に形成することができ
る。
図10(B)に示した画素の場合、発光素子6013から発せられる光を、白抜きの矢印
で示すように第2の電極6016側から取り出すことができる。
次に図10(C)に、第1の駆動用TFT6021及び第2の駆動用TFT6121がp
型で、発光素子6023から発せられる光を、第1の電極6024側及び第2の電極60
26側から取り出す場合の、画素の断面図を示す。図10(C)では、発光素子6023
の第1の電極6024と、第1の駆動用TFT6021及び第2の駆動用TFT6121
が電気的に接続されている。また第1の駆動用TFT6021および第2の駆動用TFT
6121は層間絶縁膜6027で覆われており、6027上には開口部を有する隔壁60
28が形成されている。また第1の電極6024上に電界発光層6025、第2の電極6
026が順に積層されている。
第1の電極6024は、図10(A)の第1の電極6004と同様に形成することができ
る。また第2の電極6026は、図10(B)の第2の電極6016と同様に形成するこ
とができる。電界発光層6025は、図10(A)の電界発光層6005と同様に形成す
ることができる。
図10(C)に示した画素の場合、発光素子6023から発せられる光を、白抜きの矢印
で示すように第1の電極6024側及び第2の電極6026側から取り出すことができる
このような画素構成において、基板とそれに対向する基板(以下、対向基板と記す)とに
、それぞれ偏光板、又は円偏光板を設けてもよい。このような構成により、コントラスト
を高めることができる。特に図10(C)に示す第1の電極6024側及び第2の電極6
026側から光を取り出す場合、偏光板、又は円偏光板を設けて、コントラストを高める
ことは有効である。
このような画素構造を有し、上記実施の形態のような駆動方法を行うことにより、時間階
調方式による画素への信号書き込みの回数を減らすことができ、消費電力の低減を図るこ
とができる。また、フレームメモリの縮小又は削除することができる。さらに、本発明の
画素構成では、前記効果に加え疑似輪郭を低減することが可能である。
本実施の形態は、上記の実施の形態と自由に組み合わせることができる。
(実施の形態7)
本実施の形態では、表示装置の構成について図7を用いて説明する。
表示装置は、絶縁表面を有する基板(画素基板と記す)706上に、画素部701が形成
され、画素部701を囲むようにソース信号線駆動回路702、第1のゲート信号線駆動
回路703、第2のゲート信号線駆動回路704を有する。画素部701は、上記した画
素を複数有する。
ソース信号線駆動回路702から配線(ケーブルとも記す)708を介して外付け基板7
07が設けられている。外付け基板707は、コントロール回路709及び信号分割回路
710を有する。コントロール回路709には、IC705が設けられている。このIC
705内に設けられていたフレームメモリを本発明により縮小又は削除することができる
(実施の形態8)
本発明の発光装置を備えた電子機器として、テレビジョン装置(単にテレビ、又はテレビ
ジョン受信機ともよぶ)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置(単に
携帯電話機、携帯電話ともよぶ)、PDA等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュ
ータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等
の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その具体例について、図9を参照して
説明する。
図9(A)に示す携帯情報端末機器は、本体9201、表示部9202等を含んでいる。
表示部9202は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、信号書き込み
の回数を減らすことができ、消費電力の低減を図ることが可能で、さらにフレームメモリ
の縮小又は削除することができるため、狭額縁化された携帯情報端末機器を提供すること
ができる。
図9(B)に示すデジタルビデオカメラは、表示部9701、表示部9702等を含んで
いる。表示部9701及び表示部9702は本発明の発光装置を適用することができる。
その結果、信号書き込みの回数を減らすことができ、消費電力の低減を図ることが可能で
、さらにフレームメモリの縮小又は削除することができるため、狭額縁化されたデジタル
ビデオカメラを提供することができる。
図9(C)に示す携帯電話機は、本体9101、表示部9102等を含んでいる。表示部
9102は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、信号書き込みの回数
を減らすことができ、消費電力の低減を図ることが可能で、さらにフレームメモリの縮小
又は削除することができるため、狭額縁化された携帯電話機を提供することができる。
図9(D)に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体9301、表示部9302等を含ん
でいる。表示部9302は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、信号
書き込みの回数を減らすことができ、消費電力の低減を図ることが可能で、さらにフレー
ムメモリの縮小又は削除することができるため、狭額縁化された携帯型のテレビジョン装
置を提供することができる。
またテレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、
持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの(例えば40インチ以上)ま
で、幅広いものに、本発明の発光装置を適用することができる。
図9(E)に示す携帯型のコンピュータは、本体9401、表示部9402等を含んでい
る。表示部9402は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、信号書き
込みの回数を減らすことができ、消費電力の低減を図ることが可能で、さらにフレームメ
モリの縮小又は削除することができるため、狭額縁化された携帯型のコンピュータを提供
することができる。
図9(F)に示すテレビジョン装置は、本体9501、表示部9502等を含んでいる。
表示部9502は、本発明の発光装置を適用することができる。その結果、信号書き込み
の回数を減らすことができ、消費電力の低減を図ることが可能で、さらにフレームメモリ
の縮小又は削除することができるため、狭額縁化されたテレビジョン装置を提供すること
ができる。
このように本発明の発光装置により、信号書き込みの回数を減らすことができ、消費電力
の低減を図ることが可能で、さらにフレームメモリの縮小又は削除することができるため
、狭額縁化された電子機器を提供することができる。
時間階調方式の駆動方法を行うための信号を、ディスプレイ801のソース信号線駆動回
路805及びゲート信号線駆動回路806に入力する回路について図8を用いて説明する
本明細書中では、表示装置に入力される映像信号を、デジタルビデオ信号と呼ぶことにす
る。なお、ここでは4ビットのデジタルビデオ信号を入力して、画像を表示する表示装置
を例に説明する。ただし、本発明は4ビットに限定されるものではない。
信号制御回路819にデジタルビデオ信号が読み込まれ、ディスプレイ801にデジタル
映像信号(VD)が出力される。
また、本明細書中では、信号制御回路819においてデジタルビデオ信号をディスプレイ
801に入力する信号に変換したものを、デジタル映像信号と呼ぶ。
ディスプレイの、ソース信号線駆動回路805及びゲート信号線駆動回路806を駆動す
るための信号および駆動電圧は、ディスプレイコントローラ820によって入力されてい
る。
信号制御回路819及びディスプレイコントローラ820の構成について説明する。
なお、ディスプレイ801のソース信号線駆動回路805は、シフトレジスタ810、L
AT(A)811、LAT(B)812によって構成される。他に、図示していないが、
レベルシフタやバッファ等を設けてもよい。また、本発明はこのような構成に限定するも
のではない。
信号制御回路819は、CPU815、メモリA816、メモリB817及びメモリコン
トローラ818によって構成されている。
信号制御回路819に入力されたデジタルビデオ信号は、メモリコントローラ818によ
って制御されるスイッチを介してメモリA816に入力される。ここで、メモリA816
は、ディスプレイ801の画素部804の全画素分の4ビットのデジタルビデオ信号を、
記憶可能な容量を有する。メモリA816に1フレーム期間分の信号が記憶されると、メ
モリコントローラ818によって、各ビットの信号が順に読み出され、デジタル映像信号
VDとして、ソース信号線駆動回路805に入力される。
メモリA816に記憶された信号の読み出しが始まると、今度は、メモリB817にメモ
リコントローラ818を介して次のフレーム期間に対応するデジタルビデオ信号が入力さ
れ、記憶され始める。メモリB817もメモリA816と同様に、表示装置の全画素分の
4ビットのデジタルビデオ信号を記憶可能な容量を有するとする。
このように、信号制御回路819は、それぞれ1フレーム期間分ずつの4ビットのデジタ
ルビデオ信号を記憶することができるメモリA816及びメモリB817を有し、このメ
モリA816とメモリB817とを交互に用いて、デジタルビデオ信号をサンプリングす
る。
ここでは、2つのメモリA816及びメモリB817を、交互に用いて信号を記憶する信
号制御回路819について示したが、複数フレーム分の情報を記憶することができるメモ
リを複数有し、これらのメモリを交互に用いることができる。
このような表示装置により、時間階調方式による画素への信号書き込みの回数を減らすこ
とができ、消費電力の低減を図ることができる。また、フレームメモリの縮小又は削除す
ることができる。さらに、本発明の表示装置では、前記効果に加え疑似輪郭を低減するこ
とが可能である。

Claims (2)

  1. 発光素子と、第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、第3のトランジスタと、第4のトランジスタと、第1のスイッチング素子と、第2のスイッチング素子と、を有し、
    前記第1のトランジスタのソース及びドレインの一方は、第1の配線と電気的に接続され、
    前記第1のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記発光素子の第1の電極と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第1のスイッチング素子を介して前記第1の配線と電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第3のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第2のトランジスタのゲートは、前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第1の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記発光素子の第1の電極と電気的に接続され、
    前記第4のトランジスタのソース及びドレインの一方は、前記第2のスイッチング素子を介して前記第1の配線と電気的に接続され、
    前記第4のトランジスタのソース及びドレインの他方は、前記第1のトランジスタのゲートと電気的に接続され、
    前記第4のトランジスタのゲートは、前記第3のトランジスタのゲートと電気的に接続され
    前記第1の配線は、電位を供給する機能を有し、
    前記第1の配線の電位は、前記発光素子の第2の電極の電位よりも高い値を有する半導体装置であって、
    前記第1のトランジスタのゲートにLレベルの信号が入力され、且つ前記第3のトランジスタのゲートにHレベルの信号が入力された場合において、前記第1のトランジスタがオンになって前記発光素子が発光した後、前記第2のスイッチ及び前記第4のトランジスタがオンになることで、前記第1のトランジスタがオフになって前記発光素子が非発光になり、
    前記第1のトランジスタのゲートにHレベルの信号が入力され、且つ前記第3のトランジスタのゲートにLレベルの信号が入力された場合において、前記第3のトランジスタがオンになって前記発光素子が発光した後、前記第1のスイッチ及び前記第2のトランジスタがオンになることで、前記第3のトランジスタがオフになって前記発光素子が非発光になり、
    前記第1のトランジスタのゲートにLレベルの信号が入力され、且つ前記第3のトランジスタのゲートにLレベルの信号が入力された場合において、前記第1のトランジスタ及び前記第3のトランジスタがオンになって前記発光素子が発光し、
    前記第1のトランジスタのゲートにHレベルの信号が入力され、且つ前記第3のトランジスタのゲートにHレベルの信号が入力された場合において、前記第1のトランジスタ及び前記第3のトランジスタがオフになって前記発光素子が非発光になることを特徴とする表示装置。
  2. 請求項1において、
    第3のスイッチング素子と、第4のスイッチング素子と、を有し、
    前記第1のトランジスタのゲートは、前記第3のスイッチング素子を介して第2の配線と電気的に接続され、
    前記第3のトランジスタのゲートは、前記第4のスイッチング素子を介して前記第2の配線と電気的に接続され
    前記第2の配線は、Lレベルの信号又はHレベルの信号を供給する機能を有することを特徴とする表示装置。
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