JP5458671B2 - 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
t=(Coled×ΔVb)/Idata ……(1)
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、観察者によって認識される画素の階調を、高い精度で所望の値に設定するという課題の解決を目的としている。
第1期間の後の第2期間において、駆動トランジスタのソースの電位をリセット電位に設定し、第2期間の後の第3期間において、発光素子が発光するように、駆動トランジスタのソースの電位を変化させる。
本発明の具体的な形態の説明に先立って、画素回路の駆動に利用される原理を説明する。図1に示すように、給電線16と給電線18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 ……(2)
IDS=dQ/dt
=cp2・(dVS/dt−dVX/dt)+cp1・dVS/dt ……(3)
IDS=cp2・(dVS/dt−dVX/dt)+cp1・dVS/dt
=cp2・(dVX/dt−dVX/dt)+cp1・dVX/dt
=cp1・RX ……(4)
図3は、本発明の実施形態に係る発光装置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3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、走査線駆動回路32と信号線駆動回路34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スイッチング素子SW2は、リセット電位VRESが供給されるリセット線50と駆動トランジスタTDRのソース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。第2スイッチング素子SW2のゲートは第2制御線42に接続される。
第3スイッチング素子SW3は、駆動トランジスタTDRと第1スイッチング素子SW1との間に介在するノードNDと、初期化電位VSTが供給される初期化線52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。第3スイッチング素子SW3のゲートは第3制御線44に接続される。
図4に示すように、駆動回路30(例えば走査線駆動回路32)は、初期化信号GIN[i
]、リセット信号GRES[i]および発光制御信号GEL[i]をハイレベルに設定し、走査信号GWR[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、第2スイッチング素子SW2および第3スイッチング素子SW3がオン状態になる一方、第1スイッチング素子SW1および発光制御トランジスタTGELはオフ状態になる。
図4に示すように、補償期間PCPが開始すると、駆動回路30は、リセット信号GRES[i]および発光制御信号GEL[i]をローレベルに設定する。他の信号は初期化期間PINと同じレベルに維持する。したがって、図7に示すように、第2スイッチング素子SW2がオフ状態に遷移する一方、発光制御トランジスタTGELがオン状態に遷移する。そうすると、給電線16からの電流が発光制御トランジスタTGELを介して駆動トランジスタ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は初期化電位VSTに維持されるから、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、駆動トランジスタTDRの閾値電圧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、駆動トランジスタTDRの閾値電圧VTHに漸近させる補償動作が実行される。
図4に示すように、書込期間PWRTが開始すると、駆動回路30は、走査信号GWR[i]をハイレベルに設定する一方、初期化信号GIN[i]をローレベルに設定する。他の信号は補償期間PCPと同じレベルに維持する。したがって、図8に示すように、第1スイッチング素子SW1がオン状態に遷移する一方、第3スイッチング素子SW3はオフ状態に遷移する。したがって、駆動トランジスタTDRのゲートは信号線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、当該画素回路Uの指定階調に応じた時間変化率RX[i,j]で駆動トランジスタTDRのゲートの電位VGが経時的に上昇する。一方、ゲートの電位VGに応じた電流IDSが駆動トランジスタTDRのドレイン−ソース間を流れることでソースの電位VSは経時的に上昇する。そして、ソースの電位VSの時間変化率RS(RS=dVS/dt)がデータ電位VX[j]の時間変化率RX[i,j]に合致する平衡状態に到達すると、発光素子Eに付随する容量CEの容量値cp1および時間変化率RX[i,j]のみに依存する電流IDSが書込期間PWRTの終点まで駆動トランジスタTDRを流れる。
図4に示すように、リセット期間Prが開始すると、駆動回路30は、走査信号GWR[i]をローレベルに設定する一方、リセット信号GRES[i]および発光制御信号GEL[i]をハイレベルに設定する。他の信号は書込期間PWRTと同じレベルに維持する。したがって、図9に示すように、第1スイッチング素子SW1および発光制御トランジスタTGELがオフ状態に遷移する一方、第2スイッチング素子SW2がオン状態に遷移する。
図4に示すように、発光期間PELが開始すると、駆動回路30は、リセット信号GRES[i]および発光制御信号GEL[i]をローレベルに設定する。他の信号はリセット期間Prと同じレベルに維持する。したがって、図10に示すように、第2スイッチング素子SW2がオフ状態に遷移する一方、発光制御トランジスタTGELがオン状態に遷移する。発光制御トランジスタTGELがオン状態に遷移することで電流の経路が形成され、容量素子CSTに保持された電圧VSETに応じた電流IDSが駆動トランジスタTDRを流れる。これにより、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。
また、対比例において、例えば複数の画素回路Uの各々の指定階調が同じである場合を想定する。発光期間PELの始点における各駆動トランジスタTDRのソースの電位VSは当該駆動トランジスタTDRの特性に応じた値となるため、各画素回路Uの指定階調は同じであるにも拘わらず、各画素回路Uの駆動トランジスタTDRのソースの電位VSは画素回路Uごとにばらつく。したがって、発光期間PELの始点から発光素子Eが発光するまでの時間長tが画素回路Uごとにばらつくために、均一な発光を得ることが困難となる。
また、複数の画素回路Uの各々の指定階調が同じである場合においても、発光期間PELの始点における各駆動トランジスタTDRのソースの電位VSがリセット電位VRESに設定されるから、発光期間PELの始点から発光素子Eが発光するまでの時間長tが画素回路Uごとにばらつくことを抑制できる。これにより、均一な発光が得られるという利点がある。
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。
上述の実施形態において、信号線駆動回路34から各信号線14へ出力されるデータ電位VX[1]〜VX[n]は、単位期間Hを周期として経時的に変化するものであるが、これに限らず、データ電位VX[1]〜VX[n]が経時的に変化せずに一定の値となる態様とすることもできる。この態様では、補償期間PCPにおいて駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧VGSが駆動トランジスタTDRの閾値電圧VTHに漸近する補償動作が行われた後、書込期間PWRTにおいてデータ電位VXに応じた電流が駆動トランジスタTDRを流れることで駆動トランジスタTDRのソースの電位VSが上昇し、負帰還による移動度補償動作が行われる。なお、上述の実施形態と同様に、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の発光閾値電圧を下回るように設定される。すなわち、この態様であっても、書込期間PWRTの終点における駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧VGS(容量素子CSTの両端間の電圧)は、データ電位VXと駆動トランジスタTDRの特性(閾値電圧VTHおよび移動度μ)とが反映された値に設定される。
上述の実施形態では、書込期間PWRTの直前に補償期間PCPを設けているが、これに限らず、補償期間PCPを設けない態様とすることもできる。この態様であっても、例えば第i行の走査線12が選択される書込期間PWRT(単位期間H[i])の終点において第j列目の信号線14に供給されるデータ電位VX[j]の時間変化率RX[i,j]を第i行の第j列目に位置する画素回路Uの指定階調に応じた値に設定すれば、当該画素回路Uの駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧VGS(容量素子CSTの両端間の電圧VSET)は、数式(4)の電流IDSが当該駆動トランジスタTDRを流れるのに必要な電圧となるように、自身の移動度μや閾値電圧VTHなどの特性に応じて自動的に設定されるためである。
上述の実施形態では、リセット期間Prにおいて発光制御トランジスタTGELはオフ状態に設定されるが、これに限らず、リセット期間Prにおいて発光制御トランジスタTGELがオン状態に設定される態様とすることもできる。ただし、上述の実施形態のように、リセット期間Prにおいて発光制御トランジスタTGELがオフ状態に設定される態様によれば、無駄な電流が駆動トランジスタTDRを流れることを防止できるという利点がある。
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。
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,発光制御トランジスタTGEL,第1スイッチング素子SW1〜第3スイッチング素子SW3)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4と同様であるから動作の詳細な説明は省略する。
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11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 (7)
- 画素回路と、前記画素回路を駆動する駆動回路とを具備し、
前記画素回路は、
発光素子と、
前記発光素子に直列に接続される駆動トランジスタと、
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信号線との間に配置される第1スイッチング素子と、
前記駆動トランジスタのソースとリセット線との間に配置される第2スイッチング素子と、を備え、
前記駆動回路は、
第1期間において、前記第1スイッチング素子をオン状態に設定するとともに、前記第1スイッチング素子をオフ状態に設定する時点におけるデータ電位の時間微分値が当該画素回路の指定階調に対応した時間微分値となるように、前記信号線に供給されるデータ電位を経時的に変化させ、前記データ電位に応じた電流を前記駆動トランジスタに流して、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特性とが反映された値に設定し、
前記第1期間の後の第2期間において、前記第1スイッチング素子をオフ状態に設定するとともに前記第2スイッチング素子をオン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リセット線に供給されるリセット電位に設定し、
前記第2期間の後の第3期間において、前記第2スイッチング素子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。 - 前記駆動トランジスタおよび前記発光素子は、第1電位が供給される第1電源線と、第2電位が供給される第2電源線との間に配置され、
前記発光素子の一方の電極は前記駆動トランジスタのソースに接続され、他方の電極は前記第2電源線に接続され、
前記第1期間および前記第2期間における前記駆動トランジスタのソースの電位と前記第2電位との電位差は、前記発光素子の発光閾値電圧を下回るように設定される、
請求項1の発光装置。 - 前記画素回路は、
前記駆動トランジスタのゲートと前記第1スイッチング素子との間に介在するノードと初期化線との間に介在する第3スイッチング素子と、
前記第1電源線と前記第2電源線との間に配置される発光制御トランジスタと、をさらに備え、
前記駆動回路は、
前記第1期間の前の初期化期間において、前記発光制御トランジスタおよび前記第1スイッチング素子をオフ状態に設定するとともに前記第2スイッチング素子および前記第3スイッチング素子をオン状態に設定することで、前記駆動トランジスタのゲート・ソース間の電圧を初期化し、
前記第1期間内の補償期間において、第1スイッチング素子および前記第2スイッチング素子をオフ状態に設定するとともに、前記第3スイッチング素子および前記発光制御トランジスタをオン状態に設定することで、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、
前記第1期間内の期間であって前記補償期間の後の書込期間において、前記第1スイッチング素子および前記発光制御トランジスタをオン状態、前記第2スイッチング素子および第3スイッチング素子をオフ状態に設定するとともに、前記信号線に供給する電位を前記データ電位に設定する、
請求項2の発光装置。 - 前記駆動回路は、
前記第2期間において、前記発光制御トランジスタをオフ状態に設定し、
前記第3期間において、前記発光制御トランジスタをオン状態に設定する、
請求項3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微分値と、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1から請求項4の何れかの発光装置。 - 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。
- 発光素子と、前記発光素子に直列に接続される駆動トランジスタと、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に接続される第1スイッチング素子とを含む画素回路を備える発光装置の駆動方法であって、
第1期間において、前記第1スイッチング素子をオン状態に設定するとともに、前記第1スイッチング素子をオフ状態に設定する時点における時間微分値が当該画素回路の指定階調に対応した時間微分値となるように経時的に変化するデータ電位を、前記第1スイッチング素子を介して前記駆動トランジスタのゲートに供給することで前記データ電位に応じた電流を前記駆動トランジスタに流して、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特性とが反映された値に設定し、
前記第1期間の後の第2期間において、
前記第1スイッチング素子をオフ状態に設定するとともに前記駆動トランジスタのソースの電位をリセット電位に設定し、
前記第2期間の後の第3期間において、前記発光素子が発光するように、前記駆動トランジスタのソースの電位を変化させる、
発光装置の駆動方法。
Priority Applications (2)
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