JP5326850B2 - 発光装置、発光装置の駆動方法および電子機器 - Google Patents
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Description
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、初期化や補償動作を行うための構成を簡素化しつつデータ電位を書き込むための期間を充分に確保するという課題の解決を目的としている。
例えば駆動トランジスタがNチャネル型のトランジスタである場合、駆動回路は、発光期間において選択トランジスタをオフ状態に設定することで、駆動トランジスタのソースの電位を上昇させて発光素子を発光させる。この場合、第1電位、第2電位および第3電位の高低は、第1電位<第2電位<第3電位となる。一方、駆動トランジスタがPチャネル型のトランジスタである場合、Nチャネル型の駆動トランジスタを採用した場合と比較して電圧の関係(高低)は逆転する。
また、本発明においては、各画素回路の初期化や補償動作に利用される信号を供給する信号線として、当該画素回路から見て隣の行に対応する第1給電線を利用(兼用)しているから、初期化や補償動作に利用される信号を供給する信号線を個別に設ける態様(例えば図21に示す態様)に比べて、信号線やトランジスタの数を少なくできる。
すなわち、本発明によれば、初期化や補償動作を行うための構成を簡素化しつつデータ電位を書き込むための期間を充分に確保できるという特有の効果が得られる。
この態様によれば、駆動トランジスタのゲートにデータ電位を供給すると、データ電位の時間変化率に応じた電流(駆動トランジスタの閾値電圧や移動度に依存しない電流)が駆動トランジスタに流れる。容量素子の両端間の電圧は、駆動トランジスタに対するデータ電位の供給を停止した時点でのデータ電位の時間変化率に応じた電流を駆動トランジスタに流すための電圧に設定される。さらに詳述すると、駆動トランジスタのゲートに対するデータ電位の供給を停止する時点におけるデータ電位の時間変化率と、発光素子に付随する容量の容量値との乗算値に相当する電流が、当該駆動トランジスタを流れるように、容量素子の両端間の電圧が設定される。データ電位の供給の停止時における時間変化率は画素回路の指定階調に応じて可変に設定される。したがって、容量素子の両端間の電圧に応じて発光素子に供給される駆動電流は、指定階調に応じた電流量(駆動トランジスタの閾値電圧や移動度に依存しない電流量)に設定される。なお、電位の時間変化率とは、電位が時間の経過とともに変化する割合を意味し、時間軸に対する電位の勾配や電位の時間微分値と同義である。
<A−1:発光装置の構成および動作>
図1は、本発明の第1実施形態に係る発光装置100のブロック図である。発光装置100は、画像を表示する表示装置として電子機器に搭載される。図1に示すように、発光装置100は、複数の画素回路Uが配列された素子部10と、各画素回路Uを駆動する駆動回路30とを具備する。駆動回路30は、第1駆動回路32と第2駆動回路34とデータ線駆動回路36とを含んで構成される。駆動回路30は、例えば複数の集積回路に分散して実装される。ただし、駆動回路30の少なくとも一部は、画素回路Uとともに基板上に形成された薄膜トランジスタで構成され得る。
第2駆動回路34は、電源電位VEL[1]〜VEL[m]を生成して各第1給電線20へ出力する。また、第2駆動回路34は、制御信号GIN[1]〜GIN[m]を生成して各制御線22へ出力する。
リセットトランジスタTRESは、駆動トランジスタTDRのゲートと選択トランジスタTSとの間に介在するノードNDと、当該画素回路Uから見てY方向の負側に隣り合う第i−1行目の画素回路Uに対応する第1給電線20(第i−1行目の第1給電線20)との間に配置されるNチャネル型のトランジスタである。リセットトランジスタTRESのゲートは制御線22に接続される。
図2に示すように、第1駆動回路32は、走査信号GWR[i]をローレベルに設定する。また、第2駆動回路34は、制御信号GIN[i]をハイレベルに設定し、第i行目の第1給電線20に出力する電源電位VEL[i]を第1電位VEL_L、第i−1行目の第1給電線20に出力する電源電位VEL[i−1]を第2電位VEL_Mに設定する。したがって、図4に示すように、選択トランジスタTSがオフ状態になる一方、リセットトランジスタTRESはオン状態になる。
図2および図5に示すように、補償期間PCPが開始すると、第2駆動回路34は、第i行目の第1給電線20に出力する電源電位VEL[i]を第2電位VEL_Mに設定する。これにより、第i行目の第1給電線20からの電流が駆動トランジスタTDRを流れ、駆動トランジスタTDRのソースの電位VSが上昇を開始する。このとき、駆動トランジスタTDRのゲートの電位VGは第2電位VEL_Mに維持されているから、駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧VGSは徐々に減少していき、閾値電圧VTHに漸近していく。すなわち、補償期間PCPにおいては、駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧VGSを、閾値電圧VTHに漸近させる補償動作が実行される。
図2に示すように、保持期間Pkが開始すると、第2駆動回路34は、制御信号GIN[i]をローレベルに設定する。したがって、図6に示すように、リセットトランジスタTRESがオフ状態に遷移する。これにより、駆動トランジスタTDRのゲートは電気的にフローティング状態となる。容量素子CSTの両端間の電圧(駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧VGS)は、補償期間PCPの終点における電圧を維持する。
図2に示すように、書込期間PWRTが開始すると、第1駆動回路32は走査信号GWR[i]をハイレベルに設定する。したがって、図7に示すように、選択トランジスタTSがオン状態に遷移するから、駆動トランジスタTDRのゲートはデータ線14に導通する。これにより、駆動トランジスタTDRのゲートにはデータ電位VX[j]が供給される。また、このとき、第2駆動回路34は、当該データ電位VX[j]に応じた電流IDSが駆動トランジスタTDRを流れるように、第i行目の第1給電線20に出力する電源電位VEL[i]を第3電位VEL_H(>VEL_M)に設定する。当該データ電位VX[j]に応じた電流IDSが駆動トランジスタTDRを流れることにより、駆動トランジスタTDRのソースの電位VSは経時的に上昇するから、駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧VGSは経時的に減少する。
なお、書込期間PWRTの終点における駆動トランジスタTDRのソースの電位VSは、容量CEの両端間の電圧が発光素子Eの発光閾値電圧VTH_OLEDを充分に下回るような値に設定される。したがって、書込期間PWRTにおいては、駆動トランジスタTDRはオン状態となり、発光素子Eはオフ状態(非発光状態)となる。
図2に示すように、発光期間PELが開始すると、第1駆動回路32は、走査信号GWR[i]をローレベルに設定する。したがって、図8に示すように、選択トランジスタTSがオフ状態に遷移し、駆動トランジスタTDRのゲートは電気的にフローティング状態となる。このとき、容量素子CSTの両端間の電圧(駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧VGS)は、書込期間PWRTの終点における電圧に維持されるから、当該電圧に応じた電流IDSが駆動トランジスタTDRを流れてソースの電位VSは経時的に上昇する。
以上より、本実施形態によれば、初期化や補償動作を行うための構成を簡素化しつつデータ電位VXを書き込むための期間を充分に確保できるという利点がある。
図9は、第2駆動回路34の概略構成を示すブロック図である。図9に示すように、第2駆動回路34は、第1シフトレジスタ35aと、第2シフトレジスタ35bと、出力バッファ部37とを含んで構成される。第1シフトレジスタ35aは、クロック信号に従ってスタートパルス信号を順次転送することで、走査線12の総数(画素回路Uの行数)に相当するm個の制御信号INIT[1]〜INIT[m]を生成して出力バッファ部37へ出力する。第2シフトレジスタ35bも同様に、m個の制御信号Comp[1]〜Comp[m]を生成して出力バッファ部37へ出力する。
第1回路R1は、Pチャネル型のトランジスタTr1と、Nチャネル型のトランジスタTr2およびTr3とを含む。第1回路R1における出力端子S1は第i行の第1給電線20に接続される。出力端子S1の出力電位が、当該単位回路Qにて生成される電源電位VEL[i]となる。出力端子S1の出力電位は、当該単位回路Qに入力される制御信号INIT[i]、Comp[i]およびComp[i+1]に応じて、第1電位VEL_L、第2電位VEl_Mおよび第3電位VEL_Hの何れかの値に設定される。
第2回路R2は、Pチャネル型のトランジスタTr4とNチャネル型のトランジスタTr5とを含む。第2回路R2における出力端子S2は第i行の制御線22に接続される。出力端子S2の出力電位が、当該単位回路Qにて生成される制御信号GIN[i]となる。出力端子S2の出力電位は、当該単位回路Qに入力される制御信号INIT[i]、Comp[i]およびComp[i+1]に応じて、電位VDD(ハイレベル)および電位VDDを下回る電位VLL(ローレベル)の何れかに設定される。
本実施形態における制御信号INIT[i]、Comp[i]およびComp[i+1]の波形は、図2を参照しながら説明したように、第i行の走査線12が選択される書込期間PWRT(第i番目の水平走査期間H[i])よりも前の初期化期間PINにおいて電源電位VEL[i]が第1電位VEL_L、制御信号GIN[i]がハイレベルとなり、補償期間PCPにおいて電源電位VEL[i]が第2電位VEL_M、制御信号GIN[i]がハイレベルとなり、保持期間PKにおいて電源電位VEL[i]が第2電位VEL_M、制御信号GIN[i]がローレベルとなり、書込期間PWRTおよび発光期間PELにおいて電源電位VEL[i]が第3電位VEL_H、制御信号GIN[i]がローレベルとなるように設定されるという具合である。
<B−1:駆動の原理>
第2実施形態においては、データ線駆動回路36から各データ線14へ出力されるデータ電位VX[1]〜VX[n]が、1水平走査期間Hを周期として経時的に変化するものである点で上述の第1実施形態と異なる。以下、具体的な形態の説明に先立って、第2実施形態の画素回路の駆動に利用される原理を説明する。図12に示すように、第1給電線20と第2給電線21とを連結する経路上にNチャネル型の駆動トランジスタTDRと容量CE(容量値cp1)とが直列に配置された回路を想定する。
IDS=1/2・μ・W/L・Cox・(VGS−VTH)2 ……(1)
IDS=dQ/dt
=cp2・(dVS/dt−dVX/dt)+cp1・dVS/dt ……(2)
IDS=cp2・(dVS/dt−dVX/dt)+cp1・dVS/dt
=cp2・(dVX/dt−dVX/dt)+cp1・dVX/dt
=cp1・RX ……(3)
第2実施形態に係る発光装置100の基本的な構成は上述の第1実施形態と同じであるため、重複する部分については説明を省略する。前述したように、第2実施形態においては、データ線駆動回路36は、水平走査期間Hを周期として経時的に変化するデータ電位VX[1]〜VX[m]を生成して各データ線14へ出力する。例えば、第j列目のデータ線14に着目すると、図14に示すように、データ線駆動回路36は、水平走査期間Hを周期として経時的に変化するデータ電位VX[j]を生成して第j列目の信号線14へ出力する。データ電位VX[j]は、各水平走査期間H(H[1]〜H[m])の始点tsにて基準電位VRSに設定されるとともに各水平走査期間Hの始点tsから終点teにかけて時間変化率RX(RX=dVX/dt)で直線的に上昇する。すなわち、データ電位VX[j]は、水平走査期間Hを周期とするランプ波形(鋸歯状波形)の電圧信号である。
ところで、本実施形態においても、上述の第1実施形態と同様に、初期化や補償動作を行うための構成を簡素化しつつデータ電位VXを書き込むための期間を充分に確保できる。したがって、各水平走査期間Hにおいて、駆動トランジスタTDRのソースの電位VSの時間変化率RS(RS=dVS/dt)がデータ電位VXの時間変化率RXに合致する平衡状態に到達するまでの時間長を充分に確保できるから、駆動トランジスタTDRを確実に平衡状態に到達させることが可能になるという利点がある。
図15は、本発明の第3実施形態に係る発光装置100のブロック図である。第3実施形態においては、3n本のデータ線14は、相隣接する3本を単位としてn個のブロックB(B[1]〜B[n])に区分される。ブロックB[1]〜B[n]の各々における第1列目のデータ線14には、Y方向に配列するm個の赤色の画素回路Uが接続される。同様に、ブロックB[1]〜B[n]の各々における第2列目のデータ線14にはm個の緑色の画素回路Uが接続され、第3列目のデータ線14にはm個の青色の画素回路Uが接続される。すなわち、Y方向に配列するm個の画素回路Uは同じ表示色に対応する(ストライプ配列)。もっとも、各表示色の配列の態様は任意に変更可能である。
図17に示すように、水平走査期間H[1]〜H[m]の各々は第1期間h1と第2期間h2とを含む。第2期間h2は第1期間h1の経過後の期間である。各水平走査期間H内の第1期間h1において、データ線駆動回路36は、各画像信号線16に対して、当該画像信号線16に対応するブロックBに属する各データ線14と当該水平走査期間Hにて選択すべき走査線12との各交差に対応する画素回路Uの指定階調を時分割で指定する階調信号VDを出力する。また、選択部MP[1]〜MP[n]は、当該選択部MPに対応するブロックBに属する各データ線14を時分割で選択して当該ブロックBに対応する画像信号線16に導通させる。各水平走査期間H内の第2期間h2において、第1駆動回路32は、当該水平走査期間Hにて選択すべき走査線12を選択する。また、選択部MP[1]〜MP[n]は、当該選択部に対応するブロックBに属する各データ線14と、当該ブロックBに対応する画像信号線16とを非導通にする。以下、図17を参照しながら、本実施形態に係る発光装置100の駆動に利用される各信号について説明する。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。また、以下に示す変形例のうちの2以上の変形例を組み合わせることもできる。
画素回路Uを構成する各トランジスタ(駆動トランジスタTDR,選択トランジスタTS,リセットトランジスタTRES)の導電型は任意である。例えば、駆動トランジスタTDRをPチャネル型とした構成も採用される。Pチャネル型の駆動トランジスタTDRを採用した場合、Nチャネル型の駆動トランジスタTDRを採用した場合と比較して電圧の関係(高低)は逆転するが、本質的な動作は図2と同様であるから動作の詳細な説明は省略する。
(2)変形例2
上述の第2実施形態において、発光素子Eに供給される駆動電流IDRの電流量は、書込期間PWRTの終点teにおけるデータ電位VXの時間変化率RXに応じて決定される。したがって、データ電位VXのうち書込期間PWRTの終点te(駆動トランジスタTDRのゲートに対するデータ電位VXの供給を停止する時点)におけるデータ電位VXの時間変化率RXが指定階調に応じて設定される構成は好適であるが、書込期間PWRTの途中におけるデータ電位VXの波形(時間変化率RX)は本発明において不問である。ただし、書込期間PWRTの終点teにて駆動トランジスタTDRのソースの電位VSの時間変化率RSをデータ電位VXの時間変化率RXに正確に合致させるためには、データ電位VXの時間変化率RXを、終点teまでの所定の期間にわたって継続的に、指定階調に応じた一定の数値に固定する構成が格別に好適である。
上述の第3実施形態においては、3本のデータ線14ごとにブロックBに区分される態様が例示されているが、ブロックBに属するデータ線14の本数は任意である。また、ブロックB内の複数のデータ線14の各々に対応する画素回路Uの表示色の種類や数も任意である。
発光素子Eは、OLED素子であってもよいし、無機発光ダイオードやLED(Light Emitting Diode)であってもよい。要は、電気エネルギーの供給(電界の印加や電流の供給)に応じて発光する総ての素子を本発明の発光素子として利用できる。
次に、本発明に係る発光装置を利用した電子機器について説明する。図18は、以上に説明した実施形態に係る発光装置100を表示装置として採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ2000は、表示装置としての発光装置100と本体部2010とを備える。本体部2010には、電源スイッチ2001およびキーボード2002が設けられている。この発光装置100は発光素子EにOLED素子を使用しているので、視野角が広く見易い画面を表示できる。
Claims (8)
- 各々が第1方向に延在する複数の走査線と、
前記複数の走査線と1対1に対応して設けられる複数の第1給電線と、
前記第1方向とは異なる第2方向に各々が延在する複数のデータ線と、
前記複数の走査線と前記複数のデータ線との各交差に対応して配置される複数の画素回路と、
前記各画素回路を駆動する駆動回路と、を具備し、
前記複数の画素回路の各々は、
当該画素回路に対応する前記第1給電線と、第2給電線との間に直列に配置される駆動トランジスタおよび発光素子と、
前記駆動トランジスタのゲートとソースとの間に配置される容量素子と、
前記駆動トランジスタのゲートと、当該画素回路に対応するデータ線との間に配置される選択トランジスタと、
前記駆動トランジスタのゲートと前記選択トランジスタとの間に介在するノードと、当該画素回路から見て前記第2方向に隣り合う前記画素回路に対応する前記第1給電線との間に配置されるリセットトランジスタと、を備え、
前記駆動回路は、
選択期間ごとに、一の前記走査線を順次に選択するとともに当該一の走査線に対応する画素回路の指定階調に応じたデータ電位を前記各データ線に出力し、
前記選択期間よりも前の初期化期間において、当該選択期間にて選択すべき走査線に対応する画素回路の前記選択トランジスタをオフ状態、前記リセットトランジスタをオン状態に設定するとともに、前記駆動トランジスタがオン状態となるように、当該画素回路に対応する第1給電線に出力する電位を第1電位、当該画素回路から見て前記第2方向に隣り合う前記画素回路に対応する第1給電線に出力する電位を第2電位に設定し、
前記初期化期間の後であって前記選択期間よりも前の補償期間において、当該選択期間にて選択すべき走査線に対応する第1給電線に出力する電位を前記第2電位に設定することで当該第1給電線からの電流が前記駆動トランジスタを流れるようにして、前記駆動トランジスタのゲート・ソース間の電圧を閾値電圧に漸近させる補償動作を実行し、
前記選択期間において、当該選択期間にて選択すべき走査線に対応する画素回路の前記選択トランジスタをオン状態、前記リセットトランジスタをオフ状態に設定するとともに、前記データ電位に応じた電流が前記駆動トランジスタに流れるように、当該画素回路に対応する前記第1給電線に出力する電位を第3電位に設定することで、前記容量素子の両端間の電圧を、前記データ電位と前記駆動トランジスタの閾値電圧および移動度とが反映された電圧であって前記閾値電圧に到達する前の電圧に設定し、
前記選択期間の後の発光期間において、当該選択期間にて選択した走査線に対応する画素回路の前記選択トランジスタをオフ状態に設定することで、前記駆動トランジスタのソースの電位を、前記発光素子が発光するように変化させる、
発光装置。 - 前記初期化期間、前記補償期間および前記選択期間において前記発光素子が非発光となるように、第1電位、第2電位および第3電位が設定される、
請求項1の発光装置。 - 前記駆動回路は、選択すべき走査線に対応する画素回路の前記駆動トランジスタに対する前記データ電位の供給を停止する時点における前記データ電位の時間変化率が、当該画素回路の指定階調に対応した時間変化率となるように、前記データ電位を経時的に変化させる、
請求項1または請求項2の発光装置。 - 前記駆動トランジスタに対する前記データ電位の供給を停止する時点における前記データ電位の時間変化率と、前記発光素子に付随する容量の容量値との乗算値に相当する電流が当該駆動トランジスタを流れるように、前記容量素子の両端間の電圧が設定される、
請求項3の発光装置。 - 前記複数のデータ線は、複数本を単位とする複数のブロックに区分され、
前記複数のブロックと1対1に対応して設けられる複数の画像信号線と、
前記複数のブロックと1対1に対応して配置されるとともに、対応するブロックに属する各データ線と当該ブロックに対応する前記画像信号線との導通および非導通を切り替える複数の選択部と、をさらに備え、
前記各選択期間内の第1期間において、
前記駆動回路は、前記各画像信号線に対して、当該画像信号線に対応するブロックに属する各データ線と当該選択期間にて選択すべき走査線との各交差に対応する画素回路の指定階調に応じたデータ電位を時分割で出力し、
前記複数の選択部の各々は、当該選択部に対応するブロックに属する各データ線を時分割で選択して当該ブロックに対応する画像信号線に導通させ、
前記各選択期間内の期間であって前記第1期間の後の第2期間において、
前記駆動回路は、当該選択期間にて選択すべき走査線に対応する画素回路の前記選択トランジスタをオン状態に設定する、
請求項1または請求項2の発光装置。 - 請求項1から請求項5の何れかの発光装置を具備する電子機器。
- 各々が第1方向に延在する複数の走査線と、前記複数の走査線と1対1に対応して設けられる複数の第1給電線と、前記第1方向とは異なる第2方向に各々が延在する複数のデータ線と、前記複数の走査線と前記複数のデータ線との各交差に対応して配置される複数の画素回路と、を具備し、
前記複数の画素回路の各々は、
当該画素回路に対応する前記第1給電線と、第2給電線との間に直列に配置される駆動トランジスタおよび発光素子と、
前記駆動トランジスタのゲートとソースとの間に配置される容量素子と、
前記駆動トランジスタのゲートと、当該画素回路に対応するデータ線との間に配置される選択トランジスタと、
前記駆動トランジスタのゲートと前記選択トランジスタとの間に介在するノードと、当該画素回路から見て前記第2方向に隣り合う前記画素回路に対応する前記第1給電線との間に配置されるリセットトランジスタと
を備える発光装置の駆動方法であって、
選択期間ごとに、一の前記走査線を順次に選択するとともに当該一の走査線に対応する画素回路の指定階調に応じたデータ電位を前記各データ線に出力し、
前記選択期間よりも前の初期化期間において、当該選択期間にて選択すべき走査線に対応する画素回路の前記選択トランジスタをオフ状態、前記リセットトランジスタをオン状態に設定するとともに、前記駆動トランジスタがオン状態となるように、当該画素回路に対応する第1給電線に出力する電位を第1電位、当該画素回路から見て前記第2方向に隣り合う前記画素回路に対応する第1給電線に出力する電位を第2電位に設定し、
前記初期化期間の後であって前記選択期間よりも前の補償期間において、当該選択期間にて選択すべき走査線に対応する第1給電線に出力する電位を前記第2電位に設定することで当該第1給電線からの電流が前記駆動トランジスタを流れるようにして、前記駆動トランジスタのゲート・ソース間の電圧を閾値電圧に漸近させる補償動作を実行し、
前記選択期間において、当該選択期間にて選択すべき走査線に対応する画素回路の前記選択トランジスタをオン状態、前記リセットトランジスタをオフ状態に設定するとともに、前記データ電位に応じた電流が前記駆動トランジスタに流れるように、当該画素回路に対応する前記第1給電線に出力する電位を第3電位に設定することで、前記容量素子の両端間の電圧を、前記データ電位と前記駆動トランジスタの閾値電圧および移動度とが反映された電圧であって前記閾値電圧に到達する前の電圧に設定し、
前記選択期間の後の発光期間において、当該選択期間にて選択した走査線に対応する画素回路の前記選択トランジスタをオフ状態に設定することで、前記駆動トランジスタのソースの電位を、前記発光素子が発光するように変化させる、
発光装置の駆動方法。 - 選択すべき走査線に対応する画素回路の前記駆動トランジスタに対する前記データ電位の供給を停止する時点における前記データ電位の時間変化率が、当該画素回路の指定階調に対応した時間変化率となるように、前記データ電位を経時的に変化させる、
請求項7の発光装置の駆動方法。
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