JP5590014B2 - Display device and driving method of display device - Google Patents
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Description
本発明は、画素毎に配した発光素子を電流駆動する画素回路に関する。又、この画素回路がマトリクス状(行列状)に配列された表示装置であって、特に、各画素回路内に設けた絶縁ゲート型電界効果トランジスタによって、有機EL素子などの発光素子に流れる電流量を制御する、いわゆるアクティブマトリクス型の表示装置に関する。 The present invention relates to a pixel circuit that current-drives a light emitting element arranged for each pixel. Further, a display device which is arranged the pixel circuits in a matrix, in particular, by the insulated gate field effect transistor provided in each pixel circuit, the amount of current flowing through the light-emitting element such as an organic EL element The present invention relates to a so-called active matrix display device.
画像表示装置、例えば、液晶ディスプレイなどでは、多数の液晶画素をマトリクス状に並べ、表示すべき画像情報に応じて画素毎に入射光の透過強度又は反射強度を制御することによって、画像を表示する。これは、有機EL素子を画素に用いた有機ELディスプレイなどにおいても同様であるが、液晶画素と異なり、有機EL素子は自発光素子である。そのため、有機ELディスプレイは、液晶ディスプレイに比べて画像の視認性が高く、バックライトが不要であり、応答速度が高いなどの利点を有する。又、各発光素子の輝度レベル(階調)は、それに流れる電流値によって制御可能であり、いわゆる電流制御型であるという点で液晶ディスプレイなどの電圧制御型とは大きく異なる。 An image display device, for example, in a liquid crystal display, arranged a number of liquid crystal pixels in a matrix, by controlling the transmission intensity or the reflection intensity of the incident light for each pixel in accordance with image information to be displayed, to display an image . This also applies to an organic EL display using an organic EL element as a pixel, but unlike a liquid crystal pixel , the organic EL element is a self-luminous element. Therefore, the organic EL display has a high image visibility than a liquid crystal display, a backlight is unnecessary, has advantages such as high response speed. Also, the brightness level of each light-emitting element (gradation) can be controlled by a current value flowing thereto, differs significantly from the voltage-controlled, such as a liquid crystal display in that a so-called current-controlled.
有機ELディスプレイにおいては、液晶ディスプレイと同様、その駆動方式として、単純マトリクス方式とアクティブマトリクス方式とがある。前者は構造が単純であるものの、大型、且つ、高精細のディスプレイの実現が難しいなどの問題があるため、現在は、アクティブマトリクス方式の開発が盛んに行なわれている。この方式は、各画素回路内部の発光素子に流れる電流を、画素回路内部に設けた能動素子(一般には薄膜トランジスタ、TFT)によって制御するものであり、以下の特許文献に記載がある。 In the organic EL display, similarly to the liquid crystal display, there are a simple matrix method and an active matrix method as driving methods. The former has a simple structure, large, and, because of a problem such as it is difficult to realize a high-definition display, is currently developing an active matrix system has been popular. In this method, a current flowing through a light emitting element in each pixel circuit is controlled by an active element (generally a thin film transistor or TFT) provided in the pixel circuit, and is described in the following patent documents.
従来の画素回路は、制御信号を供給する行状の走査線と映像信号を供給する列状の信号線とが交差する部分に配され、少なくとも、サンプリングトランジスタと、容量部と、ドライブトランジスタと、発光素子とを含む。サンプリングトランジスタは、走査線から供給される制御信号に応じ導通して、信号線から供給された映像信号をサンプリングする。容量部は、サンプリングされた映像信号に応じた入力電圧を保持する。ドライブトランジスタは、容量部に保持された入力電圧に応じて、所定の発光期間に出力電流を供給する。尚、一般に、出力電流はドライブトランジスタのチャネル領域のキャリア移動度及び閾電圧に対して、依存性を有する。発光素子は、ドライブトランジスタから供給された出力電流により、映像信号に応じた輝度で発光する。 A conventional pixel circuit is arranged at a portion where a row scanning line supplying a control signal and a column signal line supplying a video signal intersect, and at least a sampling transistor, a capacitor, a drive transistor, and a light emission Element. The sampling transistor conducts in response to a control signal supplied from the scanning line, and samples the video signal supplied from the signal line. The capacitor unit holds an input voltage corresponding to the sampled video signal. The drive transistor supplies an output current during a predetermined light emission period in accordance with the input voltage held in the capacitor unit. In general, the output current on the carrier mobility and the threshold voltage of the channel region of the drive transistor, having a dependency. The light emitting element emits light with luminance according to the video signal by the output current supplied from the drive transistor.
ドライブトランジスタは、容量部に保持された入力電圧に応じてソース/ドレイン間に出力電流が流れ、発光素子にこの電流が流れる。一般に、発光素子の発光輝度は電流量に比例している。更に、ドライブトランジスタの出力電流は、ゲート/ソース間電圧、即ち、容量部に書き込まれた入力電圧によって制御される。従来の画素回路は、ドライブトランジスタのゲート/ソース間に印加される入力電圧を映像信号に応じて変化させることで、発光素子に供給する電流量を制御している。 In the drive transistor, an output current flows between the source and the drain in accordance with the input voltage held in the capacitor portion, and this current flows in the light emitting element. In general, the light emission luminance of a light emitting element is proportional to the amount of current . Furthermore, the output current of the drive transistor, a gate / source voltage, i.e., is controlled by the input voltage written in the capacitor unit. The conventional pixel circuit controls the amount of current supplied to the light emitting element by changing the input voltage applied between the gate / source of the drive transistor in accordance with the video signal .
ここで、ドライブトランジスタの動作特性は、以下の式1で表わされる。
I ds =(1/2)μ(W/L)C ox (V gs −V th )2・・・式1
このトランジスタ特性式1において、I ds は、ソース/ドレイン間に流れるドレイン電流を表わしており、画素回路では発光素子に供給される出力電流である。V gs は、ソースを基準としてゲートに印加されるゲート/ソース間電圧を表わしており、画素回路では上述した入力電圧である。V th は、トランジスタの閾電圧である。又、μはトランジスタのチャネル領域を構成する半導体薄膜の移動度を表わしている。その他、Wはチャネル幅を表わし、Lはチャネル長を表わし、C ox はゲート絶縁膜の容量を表わしている。このトランジスタ特性式1から明らかな様に、薄膜トランジスタは、飽和領域で動作する時、ゲート/ソース間電圧V gs が閾電圧V th を超えて大きくなると、オン状態となってドレイン電流I ds が流れる。原理的に見ると、上記のトランジスタ特性式1が示す様に、ゲート/ソース間電圧V gs が一定であれば、常に同じ量のドレイン電流I ds が発光素子に供給される。従って、画面を構成する各画素に全て同一のレベルの映像信号を供給すれば、全画素が同一輝度で発光し、画面の一様性(ユニフォーミティ)が得られるはずである。
Here, the operation characteristics of the drive transistor is expressed by
I ds = (1/2) μ (W / L) C ox ( V gs −V th ) 2
In the
しかしながら、実際には、ポリシリコンなどの半導体薄膜で構成された薄膜トランジスタ(TFT)は、個々のデバイス特性にばらつきがある。特に、閾電圧V th は一定ではなく、各画素毎にばらつきがある。前述のトランジスタ特性式1から明らかな様に、各ドライブトランジスタの閾電圧V th がばらつくと、ゲート/ソース間電圧V gs が一定であっても、ドレイン電流I ds にばらつきが生じ、画素毎に輝度がばらついてしまうため、画面のユニフォーミティを損なう。従来から、ドライブトランジスタの閾電圧のばらつきをキャンセルする機能を組み込んだ画素回路が開発されており、例えば、前記の特許文献3に開示がある。
However , in reality, thin film transistors (TFTs) composed of a semiconductor thin film such as polysilicon have variations in individual device characteristics. In particular, the threshold voltage V th is not constant and varies from pixel to pixel. As apparent from the
閾電圧のばらつきをキャンセルする機能を組み込んだ画素回路は、ある程度、画面のユニフォーミティを改善することが可能である。しかしながら、ポリシリコン薄膜トランジスタの特性は、閾電圧ばかりでなく移動度μも素子毎にばらつきがある。前述のトランジスタ特性式1から明らかな様に、移動度μがばらつくと、ゲート/ソース間電圧V gs が一定であっても、ドレイン電流I ds にばらつきが出てしまう。この結果、発光輝度が画素毎に変化するため、画面のユニフォーミティを損なうという課題がある。
Pixel circuits incorporating a function to cancel the variations in the threshold voltage can be somewhat improved the uniformity of the screen. However, the characteristics of polysilicon thin film transistors vary not only in the threshold voltage but also in the mobility μ from element to element. As is clear from the
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明は、移動度の影響をキャンセルし、以て、ドライブトランジスタが供給するドレイン電流(出力電流)のばらつきを補償可能な画素回路及び表示装置とその駆動方法を提供することを目的とする。係る目的を達成するために、以下の手段を講じた。即ち、本発明は、制御信号を供給する行状の走査線と映像信号を供給する列状の信号線とが交差する部分に配され、少なくとも、サンプリングトランジスタと、容量部と、ドライブトランジスタと、発光素子とを含み、前記サンプリングトランジスタは、所定のサンプリング期間に走査線から供給される制御信号に応じ導通して、信号線から供給された映像信号を該容量部にサンプリングし、前記容量部は、該サンプリングされた映像信号に応じて該ドライブトランジスタのゲートとソース間に入力電圧を印加し、前記ドライブトランジスタは、所定の発光期間中、該入力電圧に応じた出力電流を該発光素子に供給し、該出力電流は該ドライブトランジスタのチャネル領域のキャリア移動度に対して依存性を有し、前記発光素子は、該ドライブトランジスタから供給された出力電流により該映像信号に応じた輝度で発光する画素回路において、該出力電流のキャリア移動度に対する依存性を打ち消すために、あらかじめ該発光期間の前又は先頭で該容量部に保持された該入力電圧を補正する補正手段を備えており、前記補正手段は、走査線から供給される制御信号に応じて該サンプリング期間の一部で動作し、該映像信号がサンプリングされている状態で該ドライブトランジスタから出力電流を取り出し、これを該容量部に負帰還して該入力電圧を補正することを特徴とする。 In view of the problems of the prior art described above, the present invention cancels the influence of the mobility, than Te, the drive transistor supplies drain current (output current) can be compensated pixel circuit and a display device variations in the driving It aims to provide a method. In order to achieve this purpose , the following measures were taken. That is, the present invention, the control signal and a column-like signal line for supplying a scan line and the video signal of rows supplying disposed at the intersection, at least a sampling transistor, a capacitance portion, and the drive transistor , and a light emission element, the sampling transistor is rendered conductive in response to the control signal supplied from the scanning line at a predetermined sampling period to sample the video signal supplied from the signal line to the capacitive unit, the capacity The unit applies an input voltage between the gate and the source of the drive transistor according to the sampled video signal, and the drive transistor outputs an output current according to the input voltage during a predetermined light emission period. The output current depends on the carrier mobility of the channel region of the drive transistor, and the light emitting element In a pixel circuit that emits light with a luminance corresponding to the video signal by an output current supplied from a transistor, in order to cancel the dependency of the output current on carrier mobility, the capacitor unit is previously set in the capacitor unit before or at the beginning of the light emission period. Compensating means for correcting the held input voltage is provided. The correcting means operates in a part of the sampling period in accordance with a control signal supplied from a scanning line, and the video signal is sampled. In this state, an output current is taken out from the drive transistor and negatively fed back to the capacitor to correct the input voltage.
好ましくは、前記ドライブトランジスタは、その出力電流がチャネル領域のキャリア移動度に加え閾電圧に対しても依存性を有し、前記補正手段は、該出力電流の閾電圧に対する依存性を打ち消すために、あらかじめサンプリング期間に先立って該ドライブトランジスタの閾電圧を検出し、且つ、該検出された閾電圧を該入力電圧に足し込む様にしたことを特徴とする。一態様では、前記ドライブトランジスタは、Nチャネル型トランジスタでドレインが電源側に接続される一方、ソースが発光素子側に接続されており、前記補正手段は、該サンプリング期間の後部分に重なる該発光期間の先頭部分で該ドライブトランジスタから該出力電流を取り出して、該容量部側に負帰還する。この場合、前記補正手段は、該発光期間の先頭部分で該ドライブトランジスタのソース側から取り出した該出力電流が、該発光素子の有する容量に流れ込む様にする。更に、前記発光素子は、アノード及びカソードを備えたダイオード型の発光素子からなり、アノード側が該ドライブトランジスタのソースに接続される一方、カソード側が接地されており、前記補正手段は、あらかじめ該発光素子のアノード/カソード間を逆バイアス状態にセットしておき、該ドライブトランジスタのソース側から取り出した該出力電流が該発光素子に流れ込むとき、該ダイオード型の発光素子が容量性素子として機能するように制御する。他の態様では、前記ドライブトランジスタは、Pチャネル型トランジスタでソースが電源側に接続される一方、ドレインが発光素子側に接続されており、前記補正手段は、該発光期間よりも先行する該サンプリング期間の一部で、該ドライブトランジスタから該出力電流を取り出して該容量部側に負帰還する。好ましくは、前記補正手段は、該サンプリング期間内で該ドライブトランジスタから出力電流を取り出す時間幅を調整可能であり、これにより、該容量部に対する出力電流の負帰還量を最適化する。 Preferably, the drive transistor has an output current dependent on a threshold voltage in addition to the carrier mobility of the channel region, and the correcting means cancels the dependence of the output current on the threshold voltage. The threshold voltage of the drive transistor is detected in advance prior to the sampling period, and the detected threshold voltage is added to the input voltage. In one aspect, the drive transistor is an N-channel transistor, the drain is connected to the power supply side, and the source is connected to the light emitting element side, and the correction means emits light that overlaps a rear portion of the sampling period. The output current is taken out from the drive transistor at the beginning of the period and negatively fed back to the capacitor side. In this case, the correction means causes the output current taken from the source side of the drive transistor at the beginning of the light emission period to flow into the capacitance of the light emitting element. Further, the light emitting element is composed of a diode type light emitting element having an anode and a cathode, the anode side is connected to the source of the drive transistor, and the cathode side is grounded. When the output current taken from the source side of the drive transistor flows into the light emitting element, the diode type light emitting element functions as a capacitive element. Control. In another aspect, the drive transistor is a P-channel transistor, the source is connected to the power supply side, and the drain is connected to the light-emitting element side, and the correction means includes the sampling that precedes the light-emission period. During a part of the period, the output current is extracted from the drive transistor and negatively fed back to the capacitor side. Preferably, the correction means can adjust the time range for taking out an output current from the drive transistor in the sampling period, thereby, optimize the negative feedback amount of the output current to the capacitive part.
又、本発明は、画素アレイ部とスキャナ部と信号部とを含み、前記画素アレイ部は、行状に配された走査線と、列状に配された信号線と、両者が交差する部分に配された行列状の画素とからなり、前記信号部は、該信号線に映像信号を供給し、前記スキャナ部は、該走査線に制御信号を供給して、順次行ごとに画素を走査し、各画素は、少なくとも、サンプリングトランジスタと、容量部と、ドライブトランジスタと、発光素子とを含み、前記サンプリングトランジスタは、所定のサンプリング期間に走査線から供給される制御信号に応じ導通して、信号線から供給された映像信号を該容量部にサンプリングし、前記容量部は、該サンプリングされた映像信号に応じて該ドライブトランジスタのゲートとソース間に入力電圧を印加し、前記ドライブトランジスタは、所定の発光期間中、該入力電圧に応じた出力電流を該発光素子に供給し、該出力電流は該ドライブトランジスタのチャネル領域のキャリア移動度に対して依存性を有し、前記発光素子は、該ドライブトランジスタから供給された出力電流により該映像信号に応じた輝度で発光する表示装置において、各画素は、該ドライブトランジスタの出力電流のキャリア移動度に対する依存性を打ち消すために、あらかじめ該発光期間の前又は先頭で該容量部に保持された該入力電圧を補正する補正手段を備えており、前記補正手段は、走査線から供給される制御信号に応じて該サンプリング期間の一部で動作し、該映像信号がサンプリングされている状態で該ドライブトランジスタから出力電流を取り出し、これを該容量部に負帰還して該入力電圧を補正することを特徴とする。 Further, the present invention includes a pixel array section and a scanner section and a signal section, the pixel array having scanning lines arranged in rows, and signal lines arranged in columns, at respective intersections consists of a disposed a matrix of pixels, the signal unit, and supplies the video signal to the signal lines, the scanner unit supplies a control signal to the scanning lines, scanning the pixels in each sequential line each pixel has at least includes a sampling transistor, a capacitance portion, and the drive transistor, and a light emission element, the sampling transistor is rendered conductive in response to a control signal supplied from the scanning line at a predetermined sampling period Te samples the video signal supplied from the signal line to the capacitive unit, the capacitor unit, an input voltage is applied between the gate and source of the drive transistor in response to the sampled video signal, the de Eve transistor during a predetermined light emission period, the output current corresponding to the input voltage supplied to the light emitting element, the output current has a dependency on a carrier mobility in the channel region of the drive transistor, wherein In the display device in which the light emitting element emits light with the luminance corresponding to the video signal by the output current supplied from the drive transistor, each pixel cancels the dependence on the carrier mobility of the output current of the drive transistor. A correction unit that corrects the input voltage held in the capacitor unit in advance before or at the head of the light emission period is provided, and the correction unit performs a part of the sampling period according to a control signal supplied from a scanning line. The output current is taken out from the drive transistor while the video signal is sampled, and the output current is negatively applied to the capacitor unit. Barb and correcting the input voltage.
好ましくは、前記ドライブトランジスタは、その出力電流がチャネル領域のキャリア移動度に加え閾電圧に対しても依存性を有し、前記補正手段は、該出力電流の閾電圧に対する依存性を打ち消すために、あらかじめサンプリング期間に先立って該ドライブトランジスタの閾電圧を検出し、且つ、該検出された閾電圧を該入力電圧に足し込む様にしたことを特徴とする。一態様では、前記ドライブトランジスタは、Nチャネル型トランジスタでドレインが電源側に接続される一方、ソースが発光素子側に接続されており、前記補正手段は、該サンプリング期間の後部分に重なる該発光期間の先頭部分で該ドライブトランジスタから該出力電流を取り出して、該容量部側に負帰還する。この場合、前記補正手段は、該発光期間の先頭部分で該ドライブトランジスタのソース側から取り出した該出力電流が、該発光素子の有する容量に流れ込む様にする。更に、前記発光素子は、アノード及びカソードを備えたダイオード型の発光素子からなり、アノード側が該ドライブトランジスタのソースに接続される一方、カソード側が接地されており、前記補正手段は、あらかじめ該発光素子のアノード/カソード間を逆バイアス状態にセットしておき、該ドライブトランジスタのソース側から取り出した該出力電流が該発光素子に流れ込むとき、該ダイオード型の発光素子が容量性素子として機能するように制御する。他の態様では、前記ドライブトランジスタは、Pチャネル型トランジスタでソースが電源側に接続される一方、ドレインが発光素子側に接続されており、前記補正手段は、該発光期間よりも先行する該サンプリング期間の一部で、該ドライブトランジスタから該出力電流を取り出して、該容量部側に負帰還する。好ましくは、前記補正手段は、該サンプリング期間内で該ドライブトランジスタから出力電流を取り出す時間幅を調整可能であり、これにより、該容量部に対する出力電流の負帰還量を最適化する。 Preferably, the drive transistor has an output current dependent on a threshold voltage in addition to the carrier mobility of the channel region, and the correcting means cancels the dependence of the output current on the threshold voltage. The threshold voltage of the drive transistor is detected in advance prior to the sampling period, and the detected threshold voltage is added to the input voltage. In one aspect, the drive transistor is an N-channel transistor, the drain is connected to the power supply side, and the source is connected to the light emitting element side, and the correction means emits light that overlaps a rear portion of the sampling period. The output current is taken out from the drive transistor at the beginning of the period and negatively fed back to the capacitor side. In this case, the correction means causes the output current taken from the source side of the drive transistor at the beginning of the light emission period to flow into the capacitance of the light emitting element. Further, the light emitting element is composed of a diode type light emitting element having an anode and a cathode, the anode side is connected to the source of the drive transistor, and the cathode side is grounded. When the output current taken from the source side of the drive transistor flows into the light emitting element, the diode type light emitting element functions as a capacitive element. Control. In another aspect, the drive transistor is a P-channel transistor, the source is connected to the power supply side, and the drain is connected to the light emitting element side, and the correction means includes the sampling that precedes the light emission period. in some periods, remove the output current from said drive transistor is negatively fed back to the capacitive side. Preferably, the correction means can adjust the time range for taking out an output current from the drive transistor in the sampling period, thereby, optimize the negative feedback amount of the output current to the capacitive part.
更に本発明は、画素アレイ部とスキャナ部と信号部とを含み、前記画素アレイ部は、行状に配された走査線と、列状に配された信号線と、両者が交差する部分に配された行列状の画素とからなり、前記信号部は該信号線に映像信号を供給し、前記スキャナ部は、該走査線に制御信号を供給して、順次行ごとに画素を走査し、各画素は、少なくとも、サンプリングトランジスタと、容量部と、ドライブトランジスタと、発光素子とを含む表示装置の駆動方法であって、前記スキャナ部は、所定のサンプリング期間に走査線から該サンプリングトランジスタに制御信号を供給し導通させて、信号線から供給された映像信号を該容量部にサンプリングし、前記容量部は、該サンプリングされた映像信号に応じて該ドライブトランジスタのゲートとソース間に入力電圧を印加し、前記ドライブトランジスタは、所定の発光期間中、該入力電圧に応じた出力電流を該発光素子に供給し、該出力電流は、該ドライブトランジスタのチャネル領域のキャリア移動度に対して依存性を有し、前記発光素子は、該ドライブトランジスタから供給された出力電流により該映像信号に応じた輝度で発光し、更に、前記スキャナ部は、該ドライブトランジスタの出力電流のキャリア移動度に対する依存性を打ち消すために、あらかじめ該発光期間の前又は先頭で該容量部に保持された該入力電圧を補正する補正手順を該画素に行わせ、前記補正手順は、該サンプリング期間内で該映像信号がサンプリングされている間に該ドライブトランジスタから出力電流を取り出し、これを該容量部に負帰還して該入力電圧を補正する。 The present invention includes a pixel array section and a scanner section and a signal section, the pixel array having scanning lines arranged in rows, and signal lines arranged in columns, distributing at respective intersections consists of a matrix of pixels, the signal unit supplies a video signal to the signal lines, the scanner unit supplies a control signal to the scanning lines, scanning the pixels in each sequential line, each pixel includes at least a sampling transistor, a capacitance portion, and the drive transistor, a driving method of a display device including a light emission element, wherein the scanner unit, the sampling transistor from the scanning line at a predetermined sampling period A control signal is supplied to the signal line to conduct the current and the video signal supplied from the signal line is sampled in the capacitor unit. The capacitor unit is configured to sample the gate and the source of the drive transistor in accordance with the sampled video signal. Scan input voltage is applied between the drive transistor during a predetermined light emission period, the output current corresponding to the input voltage supplied to the light emitting element, the output current, the carrier moves in the channel region of the drive transistor a dependency on degree, the light emitting element, the output current supplied from the drive transistor and emits light with a luminance corresponding to the video signal, further, the scanner unit, the output current of the drive transistor In order to cancel the dependence on the carrier mobility, the pixel is subjected to a correction procedure for correcting the input voltage held in the capacitor unit in advance before or at the head of the light emission period, and the correction procedure is performed in the sampling period. The output current is taken out from the drive transistor while the video signal is being sampled in the circuit, and this is negatively fed back to the capacitor section to input the input current. It is corrected.
本発明によれば、ドライブトランジスタの出力電流のキャリア移動度に対する依存性を打ち消すため、画素回路は、発光期間の前または先頭でドライブトランジスタに対する入力電圧(ゲート/ソース間電圧)を補正する補正手段を備えている。この補正手段は、サンプリング期間の一部で動作し、映像信号の電位(信号電位)がサンプリングされている状態でドライブトランジスタから出力電流(ドレイン電流)を取り出し、これを容量部に負帰還して入力電圧(ゲート/ソース間電圧)を補正している。前述のトランジスタ特性式1から明らかな様に、出力電流(ドレイン電流)は移動度に比例している。従って、ある画素のドライブトランジスタの移動度が大きいと、出力電流は、相対的に大きくなる。これを容量部に負帰還して入力電圧(ゲート/ソース間電圧)を補正する。移動度が大きいと、結果的に、負帰還量が大きくなるので、入力電圧(ゲート/ソース間電圧)はその分大きく下方修正される。ゲート/ソース間電圧が下がるので、結果的に、ドレイン電流は抑制される事になる。一方、別の画素のドライブトランジスタの移動度が相対的に小さい場合、ドレイン電流も小さくなる。従って、容量部に対する負帰還量も小さいので、ゲート/ソース間電圧の下方修正分が小さい。結果的に、ドライブトランジスタの移動度が小さいと、出力電流はさほど補正されない。この様に、本発明の補正手段は、移動度のばらつきをキャンセルする様に、入力電圧をフィードバック補正するので、画面のユニフォーミティが改善される。特に、信号電位をサンプリングしている状態で移動度補正をかけている。映像信号は黒レベルから白レベルまで振幅が変化するが、どのレベルにおいても適切に移動度補正を行う事が可能である。また、入力電圧にかける負帰還量は、出力電流の取り出し時間に依存している。取り出し時間を長く取るほど、負帰還量が大きくなる。本発明では、サンプリング期間中における出力電流の取り出し時間を可変調整して、負帰還量の最適化を図る事ができる。尚、本発明では、信号電位をサンプリングして発光素子を電流駆動している。信号電位をサンプリングする点では、従来の液晶ディスプレイと同じである。従って、アクティブマトリクス型の液晶ディスプレイで従来から広く用いられている電圧シグナルドライバを、本発明の信号部に用いる事ができる。更には、従来のポリシリコン薄膜トランジスタを集積形成したアクティブマトリクス型の液晶パネルと同じ様に、本発明の表示装置でも、周辺のスキャナ部や信号部を画素アレイ部と一体的に形成した周辺回路内蔵型のパネルにまとめる事も可能である。
According to the present invention, to counteract the dependence on the carrier mobility of the output current of the drive transistor, the pixel circuit, the correction means for correcting the input voltage for the drive transistor prior to or at the beginning of the emission period (voltage between gate / source) It has. This correction means operates during a part of the sampling period, takes out the output current (drain current) from the drive transistor while the potential of the video signal (signal potential) is sampled, and negatively feeds this back to the capacitor unit. The input voltage ( gate / source voltage ) is corrected. As apparent from the transistor
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。まず最初に、本発明の背景を明らかにするため、図1を参照して、V th 補正機能を備えたアクティブマトリクス表示装置の参考例を説明する。図示する様に、アクティブマトリクス表示装置は、主要部となる画素アレイ1と周辺の回路部とで構成されている。周辺の回路部は、水平セレクタ3、ライトスキャナ4、ドライブスキャナ5、補正用スキャナ7などを含んでいる。画素アレイ1は、行状の走査線WSと、列状の信号線SLと、両者の交差する部分にマトリクス状に配列した画素R,G,Bとで構成されている。カラー表示を可能とするため、RGBの三原色画素を用意しているが、これに限られるものではない。各画素R,G,Bは夫々画素回路2で構成されている。信号線SLは水平セレクタ3によって駆動される。水平セレクタ3は、信号部を構成し、信号線SLに映像信号を供給する。走査線WSはライトスキャナ4によって走査される。尚、走査線WSと平行に、別の走査線DS及びAZも配線されている。走査線DSはドライブスキャナ5によって走査される。走査線AZは補正用スキャナ7によって走査される。ライトスキャナ4、ドライブスキャナ5及び補正用スキャナ7はスキャナ部を構成しており、1水平期間毎に画素の行を順次走査する。各画素回路2は、走査線WSによって選択された時、信号線SLから映像信号をサンプリングする。更に、走査線DSによって選択された時、サンプリングされた映像信号に応じて画素回路2内に含まれている発光素子を駆動する。加えて、画素回路2は走査線AZによって走査された時、あらかじめ決められた補正動作を行なう。
Hereinafter , embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, to clarify the background of the present invention, with reference to FIG. 1, illustrating a reference example of the active matrix display device having a V th correction function first. As shown in the figure, the active matrix display device includes a
上述した画素アレイ1は、通常、ガラスなどの絶縁基板上に形成されており、フラットパネルとなっている。各画素回路2を構成するトランジスタは、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ(TFT)又は低温ポリシリコンTFTで形成されている。アモルファスシリコンTFTの場合、スキャナ部は、パネルとは別のTABなどで構成され、フレキシブルケーブルにてフラットパネルに接続される。低温ポリシリコンTFTの場合、信号部及びスキャナ部も同じ低温ポリシリコンTFTで形成できるので、フラットパネル上に画素アレイ部と信号部とスキャナ部を一体的に形成できる。
図2は、図1に示した画素アレイに含まれる画素回路の構成を示す回路図である。図示する様に、画素回路2は、5個の薄膜トランジスタTr 1 ,Tr 3 〜Tr 5 ,Tr d と、2個の容量素子C s1 ,C s2 と、1個の発光素子ELとで構成されている。トランジスタTr 1 ,Tr 3 〜Tr 5 ,Tr d は、全てPチャネル型のポリシリコンTFTである。但し、これに限られるものではなく、Nチャネル型のポリシリコンTFTを混在させてもよい。あるいは、Nチャネル型のアモルファスシリコンTFTで画素回路を構成してもよい。2個の容量素子C s1 とC s2 は、両者合わせて画素回路2の容量部を構成している。発光素子ELは、例えば、アノード及びカソードを備えたダイオード型の有機EL素子からなる。但し、これに限られるものではなく、発光素子は一般的に電流駆動で発光する全てのデバイスを含む。
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a pixel circuit included in the pixel array shown in FIG. As shown, the
画素回路2の中心となるドライブトランジスタTr d は、ゲート(G)がG点に接続され、ソース(S)がS点に接続され、ドレイン(D)がD点に接続されている。発光素子ELは、アノードがD点に接続され、カソードが接地されている。スイッチングトランジスタTr 4 は、電源電位V cc とS点との間に接続されており、発光素子ELのオン/オフを制御する。トランジスタTr 4 のゲートは走査線DSに接続されている。
Drive transistor Tr d which is the center of the
一方、サンプリングトランジスタTr 1 は、信号線SLとA点との間に接続されている。サンプリングトランジスタTr 1 のゲートは走査線WSに接続されている。A点とS点との間に、検出トランジスタTr 5 が接続されている。そのゲートは走査線AZに接続されている。又、スイッチングトランジスタTr 3 は、G点と所定のオフセット電位V ofs との間に接続されている。そのゲートは走査線AZに接続されている。尚、検出トランジスタTr 5 とスイッチングトランジスタTr 3 は、V th キャンセル用の補正手段を構成している。一方の容量素子C s1 は、A点とG点との間に接続され、他方の容量素子C s2 は、電源電位V cc とA点との間に接続されている。 On the other hand, the sampling transistor Tr 1 is connected between the signal line SL and the point A. The gate of the sampling transistor Tr 1 is connected to the scanning line WS. Between the point A and point S, the detection transistor Tr 5 is connected. The gate is connected to the scanning line AZ. The switching transistor Tr 3 is connected between the point G and a predetermined offset potential V ofs. The gate is connected to the scanning line AZ. The detection transistor Tr 5 and the switching transistor Tr 3 constitute correcting means for V th cancellation. One of the capacitor C s1 is connected between the point A and the point G, the other capacitor element C s2, is connected between the power supply potential V cc and A points.
ドライブトランジスタTr d は、ソース/ゲート間に印加されるゲート/ソース間電圧V gs に応じてソース/ドレイン間にドレイン電流I ds を流し、これで発光素子ELを駆動する。本明細書では、ゲート/ソース間電圧V gs を入力電圧とし、ドレイン電流I ds を出力電流と定義している。信号線SLから供給される映像信号V sig に応じてゲート/ソース間電圧V gs を設定し、これによりドレイン電流I ds を流すことで、映像信号の階調に従って発光素子ELの発光輝度を制御できる。 The drive transistor Tr d causes the drain current I ds to flow between the source and drain in accordance with the gate / source voltage V gs applied between the source and gate, thereby driving the light emitting element EL. In this specification , the gate / source voltage V gs is defined as an input voltage, and the drain current I ds is defined as an output current. The gate / source voltage V gs is set according to the video signal V sig supplied from the signal line SL, and the drain current I ds is thereby flowed to control the light emission luminance of the light emitting element EL according to the gray level of the video signal. it can.
ドライブトランジスタTr d の閾電圧V th は、画素毎にばらつく。これをキャンセルするため、あらかじめドライブトランジスタTr d の閾電圧V th を検出し、容量素子C s1 に保持しておく。この後、サンプリングトランジスタTr 1 をオンして容量素子C s2 に信号電位V sig を書き込む。この様にして設定されたゲート/ソース間電圧V gs により、ドライブトランジスタTr d を駆動する。 The threshold voltage V th of the drive transistor Tr d varies from pixel to pixel. In order to cancel this, the threshold voltage V th of the drive transistor Tr d is detected in advance and held in the capacitive element C s1 . Thereafter , the sampling transistor Tr 1 is turned on and the signal potential V sig is written to the capacitive element C s2 . By such a manner set gate / source voltage V gs, to drive the drive transistor Tr d.
図3は、図2に示した画素回路の動作説明に供するタイミングチャートである。時間軸Tに沿って、各走査線WS,AZ及びDSに印加される制御信号の波形を表わしてある。表記を簡略化するため、以下、本明細書では、制御信号も対応する走査線の符号と同じ符号で表わす。トランジスタは全てPチャネル型なので、走査線がハイレベルの時にオフし、ローレベルの時にオンする。そこで、表記を簡略化するため、本参考例では、制御信号がハイレベルからローレベルに立ち下がる場合を「オン」と表わし、ローレベルからハイレベルに立ち上がる場合を「オフ」と呼ぶ。各制御信号WS,AZ,DSの波形とともに、A点及びG点の電位変化も表わしてある。尚、Nチャネル型の場合は、逆に制御信号がハイレベルからローレベルに立ち下がる場合を「オフ」と表わし、ローレベルからハイレベルに立ち上がる場合を「オン」と呼ぶ。 FIG. 3 is a timing chart for explaining the operation of the pixel circuit shown in FIG. Along the time axis T, the scanning lines WS, is represented the waveform of the control signal applied to the AZ and DS. In order to simplify the notation, hereinafter , in the present specification , control signals are also denoted by the same reference numerals as the corresponding scanning lines. Since all transistors are P-channel type, the scanning line is turned off when the high level, and turned on when a low level. Therefore , in order to simplify the notation, in this reference example, the case where the control signal falls from the high level to the low level is represented as “on”, and the case where the control signal rises from the low level to the high level is referred to as “off”. Along with the waveforms of the control signals WS, AZ, and DS, potential changes at points A and G are also shown. In the case of the N channel type, conversely, the case where the control signal falls from the high level to the low level is represented as “off”, and the case where the control signal rises from the low level to the high level is referred to as “on”.
図示のタイミングチャートでは、タイミングT1〜T7までを1フィールド(1f)としてある。1フィールドの間に画素アレイの各行が1回順次走査される。タイミングチャートは、1行分の画素に印加される各制御信号WS,AZ,DSの波形を表わしてある。 In the timing chart shown , timings T1 to T7 are defined as one field (1f). Each row of the pixel array is sequentially scanned once during one field. The timing chart represents the waveforms of the control signals WS, AZ, DS applied to the pixels for one row.
当該フィールドが始まる前のタイミングT0で、制御信号WS及びAZはオフであるのに対し、制御信号DSがオンしている。従って、サンプリングトランジスタTr 1 、検出トランジスタTr 5 及びスイッチングトランジスタTr 3 がオフ状態であるのに対し、スイッチングトランジスタTr 4 のみがオン状態にある。この状態で、A点電位は信号電位V sig にあり、G点電位はV sig からV th だけ下がった電位にある。この時、S点電位は、トランジスタTr 4 がオンしているので、V cc となっている。従って、トランジスタTr d のソースとゲートとの間には、V th を超える充分な電圧が印加されており、出力電流I ds が発光素子ELに供給されている。従って、タイミングT0では、発光素子ELは発光状態にある。 At the timing T0 before the field starts, the control signals WS and AZ are off while the control signal DS is on. Therefore , the sampling transistor Tr 1 , the detection transistor Tr 5, and the switching transistor Tr 3 are in an off state, whereas only the switching transistor Tr 4 is in an on state. In this state, the point A potential is at the signal potential V sig , and the point G potential is at a potential that is lower than V sig by V th . In this case, S the potential at the point, since the transistor Tr 4 is turned on, and has a V cc. Therefore, between the source and the gate of the transistor Tr d is sufficient voltage is applied in excess of V th, the output current I ds is supplied to the light emitting element EL. Therefore , at the timing T0, the light emitting element EL is in a light emitting state.
この後、当該フィールドに入りタイミングT1で制御信号AZがオンし、トランジスタTr 5 及びTr 3 が導通する。この結果、A点とS点が直接つながるので、A点電位は電源電位V cc に急激に立ち上がる。一方、トランジスタTr 3 がオンするため、G点電位は所定のオフセット電位V ofs まで急激に立ち下がる。 Thereafter , the control signal AZ is turned on at the timing T1 when entering the field, and the transistors Tr 5 and Tr 3 are turned on. This result, A point and S point directly connected, A point potential rises rapidly to supply potential V cc. Meanwhile, since the transistor Tr 3 is turned on, G point potential falls rapidly to a predetermined offset potential V ofs.
この直後、タイミングT2で制御信号DSがオフになり、スイッチングトランジスタTr 4 が非導通状態となる。これにより、S点が電源電位V cc から切り離され、非発光状態に変わる。タイミングT1からタイミングT2までの期間T1−T2で、A点電位がV cc となり、G点電位がV ofs となって、各容量素子C s1 ,C s2 の電位がリセットされる。このリセット動作は、次に続く検出動作を安定化するための準備であって、期間T1−T2をリセット期間と呼ぶ。 Immediately after this, the control signal DS is turned off at timing T2, the switching transistor Tr 4 is turned off. Thus, S point is disconnected from the power supply potential V cc, changes to the non-emission state. In the period T1-T2 from the timing T1 to the timing T2, A point potential V cc, and the the G point potential becomes V ofs, the potential of the capacitance elements C s1, C s2 is reset. This reset operation is a preparation for stabilizing the subsequent detection operation, and the period T1-T2 is referred to as a reset period.
タイミングT2で制御信号DSがオフするとS点がV cc から切り離されるので、電源からの給電が遮断される一方、容量素子C s1 の放電が始まり、過渡電流がトランジスタTr 5 を通して流れ、A点電位がV cc から低下していく。G点電位に対してA点電位がV th まで低下した時、過渡電流が流れなくなる。この結果、A点とG点の電位差がV th となり、これが容量素子C s1 に保持される。 Since the control signal DS at the timing T2 is the point S is turned off is disconnected from V cc, while the power supply from the power supply is interrupted, the discharge begins in the capacitance element C s1, transient current flows through the transistor Tr 5, A point potential but it decreases from V cc. When the A point potential drops to V th with respect to the G point potential, the transient current stops flowing. As a result , the potential difference between the point A and the point G becomes V th , and this is held in the capacitive element C s1 .
タイミングT3で制御信号AZがオフし、トランジスタTr 5 及びTr 3 がオフして、容量素子C s1 のG点側がV ofs から切り離されるとともに、A点側がS点から切り離される。タイミングT2〜T3までの期間でV th を検出し、且つ、C s1 に保持するので、期間T2−T3を、特に、検出期間と呼ぶ。この検出期間T2−T3は、ドライブトランジスタに流れる過渡電流が0になる様、充分な時間幅を取ってある。 Off control signal AZ at timing T3, and off the transistor Tr 5 and Tr 3, G point side of the capacitor C s1 is with disconnected from V ofs, A point side is disconnected from the S point. Detecting the V th period from the timing T2 to T3, and so holds the C s1, the period T2-T3, in particular, referred to as a detection period. This detection period T2-T3 has a sufficient time width so that the transient current flowing through the drive transistor becomes zero.
以上説明した様に、リセット期間T1−T2におけるリセット動作と、検出期間T2−T3における検出動作とで、閾電圧V th の補正動作が行なわれる。そこで、リセット期間と検出期間を合わせた期間T1−T3を、V th 補正期間と呼ぶ。場合によっては、期間T2−T3をV th 補正期間と呼ぶこともある。図3のタイミングチャートから明らかな様に、V th 補正期間T1−T3は、制御信号AZによって規定される。一方、V th 補正期間T1−T3内で、リセット期間T1−T2と検出期間T2−T3を区分するのが、制御信号DSである。制御信号DSは、基本的にスイッチングトランジスタTr 4 のオン/オフを制御するパルスであり、従って、非発光期間と発光期間を規定している。 As described above , the threshold voltage V th correction operation is performed by the reset operation in the reset period T1-T2 and the detection operation in the detection period T2-T3. Therefore, the period T1-T3 of the combined detection period and the reset period, referred to as V th correction period. In some cases, the calling period T2-T3 and V th correction period. As is apparent from the timing chart of FIG. 3, V th correction period T1-T3 is defined by the control signal AZ. On the other hand, in the V th correction period T1-T3, it is to divide the detection period T2-T3 and reset period T1-T2, a control signal DS. Control signal DS is a pulse which controls the basic on / off switching transistor Tr 4, therefore, it defines the light emission period and the non-emission period.
V th 補正期間T1−T3が経過した後、タイミングT4で制御信号WSがオンし、サンプリングトランジスタTr 1 が導通する。この結果、信号線SLから供給された映像信号V sig が容量素子C s2 にサンプリングされる。これにより、A点電位はV th から信号電位V sig に上昇する。この上昇に連動して、G点電位も差分V th を維持したまま上昇する。タイミングチャートから明らかな様に、サンプリング後でも、A点電位とG点電位の電位差はV th に維持されている。この後、1水平期間が経過するタイミングT5で制御信号WSはオフし、サンプリングトランジスタTr 1 が非導通状態となる。V sig をサンプリングしてC s2 に保持するサンプリング動作は期間T4−T5で行なわれるため、これをサンプリング期間と呼ぶ。サンプリング期間T4−T5は1水平期間1Hに等しい。
After V th correction period T1-T3 has elapsed, the control signal WS is turned on at the timing T4, the sampling transistor Tr 1 is turned on. As a result, the video signal V sig supplied from the signal line SL is sampled by the capacitive element C s2 . As a result , the potential at point A rises from V th to the signal potential V sig . In conjunction with this increase, it rises while also maintaining the difference V th G point potential. As apparent from the timing chart, the potential difference between the A point potential and the G point potential is maintained at V th even after sampling. Thereafter, the control signal WS at a time T5 where 1 horizontal period elapses is turned off, the sampling transistor Tr 1 is turned off. Since the sampling operation of holding the V sig to C s2 by sampling carried out in the period T4-T5, it referred to as a sampling period. The sampling period T4-T5 is equal to one
この後、タイミングT6で制御信号DSが再びオンし、スイッチングトランジスタTr 4 が導通する。この結果、ドライブトランジスタTr d はS点電位とG点電位との差V gs に応じて、ドレイン電流I ds を発光素子ELに供給する。発光素子ELは、これにより、V gs に応じた輝度で発光する。 Thereafter, the control signal DS is turned on again at timing T6, the switching transistor Tr 4 is turned on. As a result , the drive transistor Tr d supplies the drain current I ds to the light emitting element EL according to the difference V gs between the S point potential and the G point potential. The light emitting element EL, thereby, emits light with a brightness corresponding to V gs.
この後、タイミングT7に至り当該フィールドが終了するとともに、次のフィールドに移行する。次のフィールドでは最初にリセット期間に入る。 Thereafter , at the timing T7, the field ends, and the process proceeds to the next field. In the next field, the reset period is first entered.
図3のタイミングチャートに基づいて、サンプリング期間T4−T5及びその後の発光期間における入力電圧V gs を求める。入力電圧V gs は、S点を基準にしたG点の電位である。サンプリング期間T4−T5の後の発光期間ではトランジスタTr 4 がオンしているため、S点は電源に接続されその電位はV cc となっている。一方、A点電位は前述した様にV cc よりもV sig だけ低い。更に、G点電位はA点電位からV th だけ低い。従って、S点電位を基準にしたG点電位を表わすV gs は、V cc −(V sig −V th )となる。前述のトランジスタ特性式1のV gs にここで求めたV cc −(V sig −V th )を代入すると、以下の式が得られる。
I ds =(1/2)μ(W/L)C ox (V cc −V sig )2
上記特性式では、先の基本特性式1に含まれていたV th の項がキャンセルされ、V cc −V sig で置き換えられている。従って、図2に示した画素回路2は、ドライブトランジスタTr d のV th に依存することなく、V sig の値に応じた出力電流I ds を発光素子ELに供給することができる。従って、ドライブトランジスタTr d のV th が画素毎にばらついていても、画素アレイとしてはそのばらつきを取り除いた出力電流を各画素の発光素子ELに供給することができる。
Based on the timing chart of FIG. 3, the input voltage V gs in the sampling period T4-T5 and the subsequent light emission period is obtained. Input voltage V gs is the potential at the point G relative to the S point. Since the light emission period after the sampling period T4-T5 are transistor Tr 4 is turned on, the potential point S is connected to the power source has a V cc. On the other hand , the potential at point A is lower by V sig than V cc as described above. Furthermore , the G point potential is lower than the A point potential by V th . Therefore , V gs representing the G point potential with respect to the S point potential is V cc − ( V sig −V th ). Substituting V cc − ( V sig −V th ) obtained here into V gs of the transistor
I ds = (1/2) μ (W / L) C ox ( V cc −V sig ) 2
In the above characteristic equation, the term of V th included in the above basic
図4は、上記特性式をグラフ化したものであり、縦軸に出力電流I ds を取り、横軸に入力電圧V cc −V sig を取ってある。合わせて、グラフの傍に上記特性式を再掲してある。上記特性式から明らかな様に、ドライブトランジスタのV th の項は消えている。しかしながら、移動度μが残されている。この移動度μは、V th と同じくデバイス依存性があり、各画素毎にばらついている。従って、V th をキャンセルしたのみでは出力電流I ds のばらつきは完全に抑えることはできない。グラフではμの大きいトランジスタ特性を実線で表わし、μの小さなトランジスタ特性を点線で表わしている。グラフから明らかな様に、特性式の係数μが大きくなる程、特性カーブは急峻になっている。従って、入力電圧V cc −V sig =V0で一定であっても、移動度μのばらつきが画素間で生じるため、出力電流I ds はμに依存して変動し、画素間で輝度のばらつきが生じてしまう。特に、V cc −V sig がグレーから白表示の階調にある時、移動度μに依存する輝度ばらつきが顕著となり、表示ムラが生じて解決すべき課題である。 FIG. 4 is a graph of the above characteristic equation. The vertical axis represents the output current I ds , and the horizontal axis represents the input voltage V cc −V sig . At the same time, the above characteristic formula is shown again alongside the graph. As is apparent from the above characteristic equation, the V th term of the drive transistor disappears. However , the mobility μ remains. This mobility μ is device-dependent, as is V th, and varies from pixel to pixel. Therefore, the variation in the output current I ds cannot be completely suppressed only by canceling V th . In the graph, a transistor characteristic having a large μ is represented by a solid line, and a transistor characteristic having a small μ is represented by a dotted line. As is apparent from the graph, the characteristic curve becomes steeper as the coefficient μ of the characteristic equation increases. Therefore, the input voltage V cc - be constant at V sig = V0, since variation in the mobility mu occurs between the pixel output current I ds is varied depending on the mu, the brightness variation between pixels It will occur. In particular , when V cc −V sig is from gray to white , the luminance variation depending on the mobility μ becomes prominent, resulting in display unevenness and a problem to be solved.
図5は、本発明にかかる表示装置の第1実施形態を示す回路図である。図示する様に、アクティブマトリクス表示装置は、主要部となる画素アレイ1と周辺の回路部とで構成されている。周辺の回路部は、水平セレクタ3、ライトスキャナ4、ドライブスキャナ5、第一補正用スキャナ71、第二補正用スキャナ72などを含んでいる。画素アレイ1は、行状の走査線WSと、列状の信号線SLと、両者の交差する部分にマトリクス状に配列した画素回路2とで構成されている。図では理解を容易にするため、1個の画素回路2のみを拡大表示してある。信号線SLは水平セレクタ3によって駆動される。水平セレクタ3は、信号部を構成し、信号線SLに映像信号を供給する。走査線WSはライトスキャナ4によって走査される。尚、走査線WSと平行に、別の走査線DS,AZ1及びAZ2も配線されている。走査線DSはドライブスキャナ5によって走査される。走査線AZ1は第一補正用スキャナ71によって走査される。走査線AZ2は第二補正用スキャナ72によって走査される。ライトスキャナ4、ドライブスキャナ5、第一補正用スキャナ71及び第二補正用スキャナ72はスキャナ部を構成しており、1水平期間ごと画素の行を順次走査する。各画素回路2は、走査線WSによって選択されたとき、信号線SLから映像信号をサンプリングする。更に、走査線DSによって選択されたとき、サンプリングされた映像信号に応じて画素回路2内に含まれている発光素子ELを駆動する。加えて、画素回路2は、走査線AZ1,AZ2によって走査された時、予め決められた補正動作を行う。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a first embodiment of a display device according to the present invention. As shown in the figure, the active matrix display device includes a
画素回路2は、5個の薄膜トランジスタTr 1 〜Tr 4 及びTr d と、1個の容量素子(画素容量)C s と、1個の発光素子ELとで構成されている。トランジスタTr 1 〜Tr 3 とTr d は、Nチャネル型のポリシリコンTFTである。トランジスタTr 4 のみPチャネル型のポリシリコンTFTである。1個の容量素子C s は本画素回路2の画素容量を構成している。発光素子ELは、例えば、アノード及びカソードを備えたダイオード型の有機EL素子である。但し、本発明はこれに限られるものではなく、発光素子は一般的に電流駆動で発光する全てのデバイスを含む。
The
画素回路2の中心となるドライブトランジスタTr d は、そのゲートGが画素容量C s の一端に接続され、そのソースSが同じく画素容量C s の他端に接続されている。また、ドライブトランジスタTr d のゲートGは、スイッチングトランジスタTr 2 を介して、別の基準電位V ss1 に接続されている。ドライブトランジスタTr d のドレインは、スイッチングトランジスタTr 4 を介して、電源V cc に接続されている。このスイッチングトランジスタTr 2 のゲートは走査線AZ1に接続されている。スイッチングトランジスタTr 4 のゲートは走査線DSに接続されている。発光素子ELのアノードは、ドライブトランジスタTr d のソースSに接続されており、カソードは接地されている。この接地電位はV cath で表される場合がある。また、ドライブトランジスタTr d のソースSと所定の基準電位V ss2 との間に、スイッチングトランジスタTr 3 が介在している。このトランジスタTr 3 のゲートは走査線AZ2に接続されている。一方、サンプリングトランジスタTr 1 は、信号線SLとドライブトランジスタTr d のゲートGとの間に接続されている。サンプリングトランジスタTr 1 のゲートは走査線WSに接続されている。
Drive transistor Tr d which is the center of the
かかる構成において、サンプリングトランジスタTr 1 は、所定のサンプリング期間に走査線WSから供給される制御信号WSに応じ導通して、信号線SLから供給された映像信号V sig を画素容量C s にサンプリングする。画素容量C s は、サンプリングされた映像信号V sig に応じてドライブトランジスタのゲートGとソースS間に入力電圧V gs を印加する。ドライブトランジスタTr d は、所定の発光期間中、入力電圧V gs に応じた出力電流I ds を発光素子ELに供給する。尚、この出力電流(ドレイン電流)I ds は、ドライブトランジスタTr d のチャネル領域のキャリア移動度μ及び閾電圧V th に対して依存性を有する。発光素子ELは、ドライブトランジスタTr d から供給された出力電流I ds により、映像信号V sig に応じた輝度で発光する。 In such a configuration, the sampling transistor Tr 1 conducts according to the control signal WS supplied from the scanning line WS during a predetermined sampling period, and samples the video signal V sig supplied from the signal line SL into the pixel capacitor C s . . The pixel capacitor C s applies an input voltage V gs between the gate G and the source S of the drive transistor in accordance with the sampled video signal V sig . Drive transistor Tr d during a predetermined light emission period, it supplies an output current I ds according to the input voltage V gs to the light emitting element EL. Note that the output current (drain current) I ds has a dependency on the carrier mobility μ and the threshold voltage V th of the channel region of the drive transistor Tr d. The light emitting element EL emits light with luminance according to the video signal V sig by the output current I ds supplied from the drive transistor Tr d .
本発明の特徴事項として、画素回路2はスイッチングトランジスタTr 2 〜Tr 4 で構成される補正手段を備えており、出力電流I ds のキャリア移動度μに対する依存性を打ち消すために、予め発光期間の先頭で画素容量C s に保持された入力電圧V gs を補正する。具体的には、この補正手段(Tr 2 〜Tr 4 )は、走査線WS及びDSから供給される制御信号WS,DSに応じてサンプリング期間の一部で動作し、映像信号V sig がサンプリングされている状態で、ドライブトランジスタTr d から出力電流I ds を取り出し、これを画素容量C s に負帰還して入力電圧V gs を補正する。更に、この補正手段(Tr 2 〜Tr 4 )は、出力電流I ds の閾電圧V th に対する依存性を打ち消すために、予めサンプリング期間に先立ってドライブトランジスタTr d の閾電圧V th を検出し、且つ、検出された閾電圧V th を入力電圧V gs に足し込む様にしている。
As a feature of the present invention, the
本実施形態の場合、ドライブトランジスタTr d は、Nチャネル型トランジスタでドレインが電源V cc 側に接続される一方、ソースSが発光素子EL側に接続されている。この場合、前述した補正手段は、サンプリング期間の後部分に重なる発光期間の先頭部分でドライブトランジスタTr d から出力電流I ds を取り出して、画素容量C s 側に負帰還する。その際、本補正手段は、発光期間の先頭部分でドライブトランジスタTr d のソースS側から取り出した出力電流I ds が、発光素子ELの有する容量に流れ込むようにしている。具体的には、発光素子ELは、アノード及びカソードを備えたダイオード型の発光素子からなり、アノード側がドライブトランジスタTr d のソースSに接続されている一方、カソード側が接地されている。この構成で、本補正手段(Tr 2 〜Tr 4 )は、予め発光素子ELのアノード/カソード間を逆バイアス状態にセットしておき、ドライブトランジスタTr d のソースS側から取り出した出力電流I ds が発光素子ELに流れ込む時、このダイオード型の発光素子ELを容量性素子として機能させている。尚、本補正手段は、サンプリング期間内でドライブトランジスタTr d から出力電流I ds を取り出す時間幅tを調整可能であり、これにより、画素容量C s に対する出力電流I ds の負帰還量を最適化している。 In this embodiment, the drive transistor Tr d, while the drain of N-channel transistor is connected to the power supply V cc side, the source S is connected to the light emitting element EL side. In this case, the correction means described above takes out the output current I ds from the drive transistor Tr d at the beginning of the light emission period that overlaps the latter part of the sampling period, and negatively feeds back to the pixel capacitor C s side. At this time , the correcting means causes the output current I ds extracted from the source S side of the drive transistor Tr d at the beginning of the light emission period to flow into the capacitance of the light emitting element EL. Specifically, the light emitting element EL, a diode-type light-emitting device having an anode and a cathode, while the anode side is connected to the source S of the drive transistor Tr d, cathode side is grounded. With this configuration, the correcting means ( Tr 2 to Tr 4 ) sets the anode / cathode of the light emitting element EL in a reverse bias state in advance, and outputs the output current I ds extracted from the source S side of the drive transistor Tr d. When the LED flows into the light emitting element EL, the diode type light emitting element EL is caused to function as a capacitive element. Incidentally, the correcting means can adjust the time width t extracting an output current I ds of the drive transistor Tr d within the sampling period, thereby to optimize the negative feedback amount of the output current I ds to the pixel capacitor C s ing.
図6は、図5に示した表示装置から画素回路の部分を取り出した模式図である。理解を容易にするため、サンプリングトランジスタTr 1 によってサンプリングされる映像信号V sig や、ドライブトランジスタTr d の入力電圧V gs 及び出力電流I ds 、更には、発光素子ELが有する容量成分C oled などを書き加えてある。以下、図6に基づいて、本画素回路2の基本的な動作を説明する。
FIG. 6 is a schematic view of a pixel circuit portion extracted from the display device shown in FIG. For ease of understanding, and the video signal V sig that is sampled by the sampling transistor Tr 1, the drive transistor Tr d input voltage V gs and the output current I ds of the further, such a capacitance component C oled of the light emitting element EL has Is added. Hereinafter , the basic operation of the
図7は、図6に示した画素回路のタイミングチャートである。図7を参照して、図6に示した画素回路の動作を、より具体的、且つ、詳細に説明する。図7は、時間軸Tに沿って、各走査線WS,AZ1,AZ2及びDSに印加される制御信号の波形を表してある。表記を簡略化するため、制御信号も対応する走査線の符号と同じ符号で表してある。トランジスタTr 1 ,Tr 2 ,Tr 3 はNチャネル型なので、走査線WS,AZ1,AZ2がそれぞれハイレベルの時オンし、ローレベルの時オフする。一方、トランジスタTr 4 はPチャネル型なので、走査線DSがハイレベルの時オフし、ローレベルの時オンする。尚、このタイミングチャートは、各制御信号WS,AZ1,AZ2,DSの波形と共に、ドライブトランジスタTr d のゲートGの電位変化及びソースSの電位変化も表してある。
FIG. 7 is a timing chart of the pixel circuit shown in FIG. Referring to FIG 7, the operation of the pixel circuit shown in FIG. 6, and more specifically, and will be described in detail. 7, along the time axis T, are a waveform of the control signals applied to the scanning lines WS, AZ1, AZ2 and DS. In order to simplify the notation, the control signals are also represented by the same reference numerals as the corresponding scanning lines. Since the transistors Tr 1 , Tr 2 , and Tr 3 are N-channel type, they are turned on when the scanning lines WS,
図7のタイミングチャートでは、タイミングT1〜T8までを1フィールド(1f)としてある。1フィールドの間に画素アレイの各行が一回順次走査される。タイミングチャートは、1行分の画素に印加される各制御信号WS,AZ1,AZ2,DSの波形を表してある。 In the timing chart of FIG. 7 , timings T1 to T8 are defined as one field (1f). Each row of the pixel array is sequentially scanned once during one field. The timing chart shows the waveforms of the control signals WS, AZ1, AZ2, DS applied to the pixels for one row.
当該フィールドが始まる前のタイミングT0で、全ての制御線号WS,AZ1,AZ2,DSがローレベルにある。従って、Nチャネル型のトランジスタTr 1 ,Tr 2 ,Tr 3 はオフ状態にある一方、Pチャネル型のトランジスタTr 4 のみオン状態である。従って、ドライブトランジスタTr d は、オン状態のトランジスタTr 4 を介して電源V cc に接続されているので、所定の入力電圧V gs に応じて出力電流I ds を発光素子ELに供給している。従って、タイミングT0で発光素子ELは発光している。この時、ドライブトランジスタTr d に印加される入力電圧V gs は、ゲート電位(G)とソース電位(S)の差で表される。 At timing T0 before the field starts, all control line numbers WS, AZ1, AZ2, DS are at a low level. Accordingly, the N-channel transistors Tr 1 , Tr 2 , Tr 3 are in the off state, while only the P-channel transistor Tr 4 is in the on state. Therefore, the drive transistor Tr d is because it is connected to the power source V cc through transistor Tr 4 in the ON state and supplies the output current I ds to the light emitting element EL in accordance with the predetermined input voltage V gs. Therefore, the light emitting element EL emits light at the timing T0. At this time , the input voltage V gs applied to the drive transistor Tr d is represented by the difference between the gate potential (G) and the source potential (S).
当該フィールドが始まるタイミングT1で、制御信号DSがローレベルからハイレベルに切り替わる。これにより、トランジスタTr 4 がオフし、ドライブトランジスタTr d は電源V cc から切り離されるので、発光が停止し非発光期間に入る。従って、タイミングT1に入ると、トランジスタTr 1 〜Tr 4 がオフ状態になる。 At the timing T1 when the field starts, the control signal DS is switched from the low level to the high level. Thus, the transistor Tr 4 is turned off and the drive transistor Tr d is disconnected from the power supply V cc, light emission is stopped into the non-emission period. Therefore, upon entering the timing T1, preparative transistors Tr 1 ~ Tr 4 are turned off.
続いて、タイミングT2に進むと、制御信号AZ1及びAZ2がハイレベルになるので、スイッチングトランジスタTr 2 及びTr 3 がオンする。この結果、ドライブトランジスタTr d のゲートGが基準電位V ss1 に接続され、ソースSが基準電位V ss2 に接続される。ここで、V ss1 −V ss2 >V th を満たしており、V ss1 −V ss2 =V gs >V th とする事で、その後のタイミングT3で行われるV th 補正の準備を行う。換言すると、期間T2−T3は、ドライブトランジスタTr d のリセット期間に相当する。また、発光素子ELの閾電圧をV thEL とすると、V thEL >V ss2 に設定されている。これにより、発光素子ELにはマイナスバイアスが印加され、いわゆる逆バイアス状態となる。この逆バイアス状態は、後で行うV th 補正動作及び移動度補正動作を正常に行うために必要である。 Subsequently , at timing T2, since the control signals AZ1 and AZ2 are at a high level, the switching transistors Tr 2 and Tr 3 are turned on. As a result, the gate G of the drive transistor Tr d is connected to the reference potential V ss1 , and the source S is connected to the reference potential V ss2 . Here, V ss1 - V ss2> meets the V th, V ss1 - the V ss2 = V gs> V th to it, to prepare for the place is V th correction in the subsequent timing T3. In other words, the period T2 - T3 corresponds to a reset period of the drive transistor Tr d. When the threshold voltage of the light emitting element EL is V thEL , V thEL > V ss2 is set. Thereby, a minus bias is applied to the light emitting element EL, and a so-called reverse bias state is obtained. This reverse bias state is necessary for normal V th correction operation and mobility correction operation to be performed later.
タイミングT3では制御信号AZ2をローレベルにし、且つ、直後に制御信号DSもローレベルにしている。これにより、トランジスタTr 3 がオフする一方、トランジスタTr 4 がオンする。この結果、ドレイン電流I ds が画素容量C s に流れ込み、V th 補正動作を開始する。この時、ドライブトランジスタTr d のゲートGはV ss1 に保持されており、ドライブトランジスタTr d がカットオフするまで電流I ds が流れる。カットオフすると、ドライブトランジスタTr d のソース電位(S)は、V ss1 −V th となる。ドレイン電流がカットオフした後のタイミングT4で制御信号DSを再びハイレベルに戻し、スイッチングトランジスタTr 4 をオフする。更に、制御信号AZ1もローレベルに戻し、スイッチングトランジスタTr 2 もオフする。この結果、画素容量C s にV th が保持固定される。この様に、タイミングT3−T4はドライブトランジスタTr d の閾電圧V th を検出する期間である。ここでは、この検出期間T3−T4を、V th 補正期間と呼んでいる。 Timing was T3, the control signal AZ2 at low level, and, and the control signal DS is also low immediately. Thereby , the transistor Tr 3 is turned off, while the transistor Tr 4 is turned on. As a result , the drain current I ds flows into the pixel capacitor C s and the V th correction operation is started. At this time, the gate G of the drive transistor Tr d is held in V ss1, flows current I ds to the drive transistor Tr d is cut off. When cut off , the source potential (S) of the drive transistor Tr d becomes V ss1 −V th . Drain current returned to the high level again a control signal DS at the timing T4 after the cut-off and turns off the switching transistor Tr 4. Furthermore, the control signal AZ1 is also returned to the low level, the switching transistor Tr 2 is also turned off. As a result, V th is held and fixed in the pixel capacitor C s . Thus, the timing T3 - T4 is a period for detecting the threshold voltage V th of the drive transistor Tr d. Here, this detection period T3 - are the T4, it is referred to as V th correction period.
この様に、V th 補正を行った後、タイミングT5で制御信号WSをハイレベルに切り替え、サンプリングトランジスタTr 1 をオンして映像信号V sig を画素容量C s に書き込む。発光素子ELの等価容量C oled に比べて、画素容量C s は充分に小さい。この結果、映像信号V sig のほとんど大部分が、画素容量C s に書き込まれる。正確には、V ss1 に対するV sig の差分V sig −V ss1 が、画素容量C s に書き込まれる。従って、ドライブトランジスタTr d のゲートGとソースS間の電圧V gs は、先に検出保持されたV th と今回サンプリングされたV sig −V ss1 を加えたレベル、(V sig −V ss1 +V th )となる。以降、説明簡易化のため、V ss1 =0ボルトとすると、ゲート/ソース間電圧V gs は、図7のタイミングチャートに示すように、V sig +V th となる。かかる映像信号V sig のサンプリングは、制御信号WSがローレベルに戻るタイミングT7まで行われる。即ち、タイミングT5−T7がサンプリング期間に相当する。 Thus, after the V th correction switches the control signal WS to the high level at a timing T5, writing the video signal V sig in the pixel capacitor C s to turn on the sampling transistor Tr 1. Compared to the equivalent capacitance C oled of the light-emitting device EL, pixel capacitor C s is sufficiently small. As a result, most of the video signal V sig is written in the pixel capacitor C s. To be precise, the difference V sig of V sig against the V ss1 - V ss1 is written to the pixel capacitor C s. Accordingly, the voltage V gs between the gate G and the source S of the drive transistor Tr d is a level obtained by adding V th previously detected and held to V sig −V ss1 sampled this time , ( V sig −V ss1 + V th ). Since, for purposes of explanation simplicity, when V ss1 = 0 volts, the gate / source voltage V gs is as shown in the timing chart of FIG. 7, a V sig + V th. Sampling of such video signal V sig, the control signal WS is performed until time T7 back to low level. That is, the timing T5 - T7 corresponds to the sampling period.
サンプリング期間の終了するタイミングT7より前のタイミングT6で、制御信号DSがローレベルとなり、スイッチングトランジスタTr 4 がオンする。これにより、ドライブトランジスタTr d が電源V cc に接続されるので、画素回路は非発光期間から発光期間に進む。この様に、サンプリングトランジスタTr 1 がまだオン状態で、且つ、スイッチングトランジスタTr 4 がオン状態に入った期間T6−T7で、ドライブトランジスタTr d の移動度補正を行う。即ち、本実施形態では、サンプリング期間の後部分と発光期間の先頭部分とが重なる期間T6−T7で移動度補正を行っている。尚、この移動度補正を行う発光期間の先頭では、発光素子ELは、実際には逆バイアス状態にあるので、発光する事はない。この移動度補正期間T6−T7では、ドライブトランジスタTr d のゲートGが映像信号V sig のレベルに固定された状態で、ドライブトランジスタTr d にドレイン電流I ds が流れる。ここで、V ss1 −V th <V thEL と設定しておく事で、発光素子ELは逆バイアス状態におかれるため、ダイオード特性ではなく単純な容量特性を示すようになる。よって、ドライブトランジスタTr d に流れる電流I ds は、画素容量C s と発光素子ELの等価容量C oled の両者を結合した容量C=C s +C oled に書き込まれていく。これにより、ドライブトランジスタTr d のソース電位(S)は上昇していく。図7のタイミングチャートでは、この上昇分をΔVで表してある。この上昇分ΔVは、結局、画素容量C s に保持されたゲート/ソース間電圧V gs から差し引かれる事になるので、負帰還をかけた事になる。この様に、ドライブトランジスタTr d の出力電流I ds を同じくドライブトランジスタTr d の入力電圧V gs に負帰還する事で、移動度μを補正する事が可能である。尚、負帰還量ΔVは、移動度補正期間T6−T7の時間幅tを調整する事で最適化可能である。 At timing T6 prior to timing T7 to the end of the sampling period, the control signal DS goes low, the switching transistor Tr 4 are turned on. Thus, the drive transistor Tr d is connected to the power supply V cc, the pixel circuit goes to the light emission period from the non-emission period. Thus, the sampling transistor Tr 1 is still turned on, and the period T6 in which the switching transistor Tr 4 enters the on state - at T7, perform mobility correction of the drive transistor Tr d. That is , in the present embodiment, the mobility correction is performed in the period T6 - T7 in which the rear part of the sampling period overlaps with the head part of the light emission period. In the beginning of the emission period of the mobility correction is performed, the light emitting element EL, because in fact is in a reverse bias state, are not able to emit light. The mobility correction period T6 - At T7, in a state in which the gate G of the drive transistor Tr d is fixed at the level of the video signal V sig, the drain current I ds flows to the drive transistor Tr d. Here, V ss1 - V th <By setting the V thEL, the light emitting element EL to be placed in a reverse bias state, exhibits a simple capacitance characteristics, rather than diode characteristics. Therefore , the current I ds flowing through the drive transistor Tr d is written into a capacitance C = C s + C oled that combines both the pixel capacitance C s and the equivalent capacitance C oled of the light emitting element EL. Thus, the source potential of the drive transistor Tr d (S) is rises. In the timing chart of FIG. 7 , this increase is represented by ΔV. The rise ΔV eventually, it means that subtracted from the voltage V gs between the gate / source held in the pixel capacitor C s, it will be multiplied by the negative feedback. Thus, by negatively feeding back the output current I ds of the drive transistor Tr d also to the input voltage V gs of the drive transistor Tr d, it is possible to correct the mobility mu. The negative feedback amount ΔV can be optimized by adjusting the time width t of the mobility correction period T6 - T7.
タイミングT7では制御信号WSがローレベルとなり、サンプリングトランジスタTr 1 がオフする。この結果、ドライブトランジスタTr d のゲートGは信号線SLから切り離される。映像信号V sig の印加が解除されるので、ドライブトランジスタTr d のゲート電位(G)は上昇可能となり、ソース電位(S)と共に上昇していく。その間、画素容量C s に保持されたゲート/ソース間電圧V gs は、(V sig −ΔV+V th )の値を維持する。ソース電位(S)の上昇に伴い、発光素子ELの逆バイアス状態は解消されるので、出力電流I ds の流入により、発光素子ELは実際に発光を開始する。この時のドレイン電流I ds 対ゲート/ソース間電圧V gs の関係は、先のトランジスタ特性式1のV gs にV sig −ΔV+V th を代入する事で、以下の式2のように与えられる。
I ds =kμ(V gs −V th )2=kμ(V sig −ΔV)2・・・式2
上記式2において、k=(1/2)(W/L)C ox である。この特性式2からV th の項がキャンセルされており、発光素子ELに供給される出力電流I ds は、ドライブトランジスタTr d の閾電圧V th に依存しない事が分かる。基本的に、ドレイン電流I ds は映像信号の信号電圧V sig によって決まる。換言すると、発光素子ELは、映像信号V sig に応じた輝度で発光する事になる。その際、V sig から負帰還量ΔVが減じられている。この負帰還量ΔVは、特性式2の係数部に位置する移動度μの効果を打ち消すように働く。従って、ドレイン電流I ds は実質的に映像信号V sig のみに依存する事になる。
At timing T7, the control signal WS becomes low level, and the sampling transistor Tr 1 is turned off. As a result, the gate G of the drive transistor Tr d is disconnected from the signal line SL. Since the application of the video signal V sig is cancelled, the gate potential (G) of the drive transistor Tr d can be increased and increases with the source potential (S). Meanwhile, the pixel capacitance C s gate / source voltage V gs held in maintains the value of (V sig -ΔV + V th) . With increasing the source potential (S), the reverse bias state of the light emitting element EL is because it is eliminated, the inflow of the output current I ds, the light emitting device EL actually starts emitting light. The relationship between the drain current I ds and the gate / source voltage V gs at this time is given by the
I ds = kμ ( V gs −V th ) 2 = kμ ( V sig −ΔV) 2
In the
最後に、タイミングT8に至ると制御信号DSがハイレベルとなって、スイッチングトランジスタTr 4 がオフし、発光が終了すると共に、当該フィールドが終わる。この後、次のフィールドに移って、再び、V th 補正動作、移動度補正動作及び発光動作が、繰り返される事になる。 Finally, the control signal DS reaches the timing T8 is at a high level, the switching transistor Tr 4 is turned off, the light emission is finished, the field is completed. Thereafter, proceeds to the next field, again, V th correction operation, mobility correction operation and light emitting operation will be repeated.
図8は、移動度補正期間T6−T7における画素回路2の状態を示す回路図である。図示するように、移動度補正期間T6−T7では、サンプリングトランジスタTr 1 及びスイッチングトランジスタTr 4 がオンしている一方、残りのスイッチングトランジスタTr 2 及びTr 3 がオフしている。この状態で、ドライブトランジスタTr 4 のソース電位(S)は、V ss1 −V th である。このソース電位Sは発光素子ELのアノード電位でもある。前述したように、V ss1 −V th <V thEL と設定しておく事で、発光素子ELは逆バイアス状態におかれ、ダイオード特性ではなく単純な容量特性を示す事になる。よって、ドライブトランジスタTr d に流れる電流I ds は、画素容量C s と発光素子ELの等価容量C oled との合成容量C=C s +C oled に流れ込む事になる。換言すると、ドレイン電流I ds の一部が画素容量C s に負帰還され、移動度の補正が行われる。
8, the mobility correction period T6 - is a circuit diagram showing a state of the
図9は、上述したトランジスタ特性式2をグラフ化したものであり、縦軸にI ds を取り横軸にV sig を取ってある。このグラフの下方に特性式2も合わせて示してある。図9のグラフは、画素1と画素2を比較した状態で特性カーブを描いてある。画素1のドライブトランジスタの移動度μは相対的に大きい。逆に、画素2に含まれるドライブトランジスタの移動度μは相対的に小さい。この様に、ドライブトランジスタをポリシリコン薄膜トランジスタなどで構成した場合、画素間で移動度μがばらつく事は避けられない。例えば、両画素1,2に同レベルの映像信号V sig を書き込んだ場合、何ら移動度の補正を行わないと、移動度μの大きい画素1に流れる出力電流I ds1 ’は、移動度μの小さい画素2に流れる出力電流I ds2 ’に比べて大きな差が生じてしまう。この様に、移動度μのばらつきに起因して出力電流I ds の間に大きな差が生じるので、画面のユニフォーミティを損なう事になる。
FIG. 9 is a graph of the transistor
そこで、本発明では、出力電流を入力電圧側に負帰還させる事で移動度のばらつきをキャンセルしている。トランジスタ特性式から明らかなように、移動度が大きいとドレイン電流I ds が大きくなる。従って、負帰還量ΔVは移動度が大きいほど大きくなる。図9のグラフに示すように、移動度μの大きな画素1の負帰還量ΔV1は、移動度の小さな画素2の負帰還量ΔV2に比べて大きい。従って、移動度μが大きいほど負帰還が大きくかかる事となって、ばらつきを抑制する事が可能である。図示するように、移動度μの大きな画素1でΔV1の補正をかけると、出力電流はI ds1 ’からI ds1 まで大きく下降する。一方、移動度μの小さな画素2の負帰還量ΔV2は小さいので、出力電流I ds2 ’はI ds2 までそれ程大きく下降しない。結果的に、I ds1 とI ds2 は略等しくなり、移動度のばらつきがキャンセルされる。この移動度のばらつきのキャンセルは、黒レベルから白レベルまでV sig の全範囲で行われるので、画面のユニフォーミティは極めて高くなる。以上をまとめると、移動度の異なる画素1と2があった場合、移動度の大きい画素1の負帰還量ΔV1は、移動度の小さい画素2の負帰還量ΔV2に対して大きくなる。つまり、移動度が大きいほどΔVが大きくなり、I ds の減少値は大きくなる。これにより、移動度の異なる画素の電流値は均一化され、移動度のばらつきを補正する事ができる。
Therefore , in the present invention, the variation in mobility is canceled by negatively feeding back the output current to the input voltage side. As is clear from the transistor characteristic equation, the drain current I ds increases as the mobility increases. Therefore, the negative feedback amount ΔV increases as the mobility increases. As shown in the graph of FIG. 9, the negative feedback amount ΔV1 of
以下、参考のため、図10を参照して、上述した移動度補正の数値解析を行う。図10に示すように、トランジスタTr 1 及びTr 4 がオンした状態で、ドライブトランジスタTr d のソース電位を変数Vに取って解析を行う。ドライブトランジスタTr d のソース電位(S)をVとすると、ドライブトランジスタTr d を流れるドレイン電流I ds は、以下の式3に示す通りである。
Hereinafter, for reference, with reference to FIG. 10, performs numerical analysis of the mobility correction described above. As shown in FIG. 10, in a state where the transistor Tr 1 and Tr 4 are turned on, and analyzes by taking the source potential of the drive transistor Tr d to the variable V. When the source potential of the drive transistor Tr d the (S) to is V, the drain current I ds flowing through drive transistors Tr d, are as shown in
また、ドレイン電流I ds と容量C(=C s +C oled )の関係により、以下の式4に示す様に、I ds =dQ/dt=CdV/dtが成り立つ。
Further , due to the relationship between the drain current I ds and the capacitance C (= C s + C oled ) , I ds = dQ / dt = CdV / dt is established as shown in
式4に式3を代入して、両辺を積分する。ここで、ソース電位Vの初期状態は、−V th であり、移動度補正時間(T6−T7)をtとする。この微分方程式を解くと、移動度補正時間tに対する画素電流が、以下の数式5のように与えられる。
By substituting
移動度の異なる画素において、式5を用いてt=0usと2.5us時の電流値のグラフを図11に示す。尚、このグラフの下部に合わせて式5も載せておく。t=0usの移動度補正をかけない状態に比べ、t=2.5usでは移動度のばらつきに対する補正が充分にかかっている事が分かる。移動度補正無しでは40%のばらつきがあったものが、移動度補正をかけると10%以下に抑えられている。移動度補正動作時は、常にV<V thEL を満たしている必要がある。上述した第1実施形態の画素回路では、移動度補正時に画素容量C s と発光素子ELの等価容量C oled を使用している。C oled はC s に対して大きいので合成容量Cも大きくなり、移動度補正時間マージンを稼ぐ事ができる。
FIG. 11 shows a graph of current values at t = 0 us and 2.5 us for pixels with different mobilities, using
以上の動作を行うことで、信号電位サンプル方式の画素回路においても移動度補正を行う事ができる事が分かる。既に実用化されている液晶ディスプレイの駆動方式は、基本的に、信号電位をサンプリングする電圧駆動である。よって、有機ELパネルにおいても電圧駆動にて移動度補正が可能となる事で、従来液晶ディスプレイで用いていた外付けソースドライバや低温ポリシリコンTFTなどを用いたパネル内蔵型ソースドライバなどを利用する事が可能となり、低コストにて有機ELパネルモジュールを作成する事ができる。また、第1実施形態の画素回路ではドライブトランジスタ以外のスイッチングトランジスタはNチャネル型とPチャネル型を混在して用いているが、各トランジスタの特性はNチャネルでもPチャネルでも構わない。 By performing the above operation, it can be seen that mobility correction can be performed even in a signal potential sampling pixel circuit. The driving method of a liquid crystal display that has already been put into practical use is basically voltage driving for sampling a signal potential . Therefore , since the mobility can be corrected by voltage driving even in the organic EL panel, an external source driver used in a conventional liquid crystal display, a panel built-in source driver using a low-temperature polysilicon TFT, or the like is used. This makes it possible to produce an organic EL panel module at a low cost. Further, in the pixel circuit of the first embodiment the switching transistor other than the drive transistor is used to mix N-channel and P-channel type, the characteristics of each transistor may be a P-channel in the N channel.
図12は、本発明にかかる表示装置の第2実施形態を示すブロック図である。理解を容易にするため、図5に示した第1実施形態と対応する部分には、対応する参照番号を用いてある。本表示装置は、画素アレイ1とこれを囲む周辺の回路とで構成されている。周辺回路は、水平セレクタ3と、ライトスキャナ4と、ドライブスキャナ5と、第一補正用スキャナ71と、第二補正用スキャナ72とを含む。画素アレイ1はマトリクス状に配列した画素回路2で構成されている。図では理解を容易にするため、1個の画素回路2のみを示してある。画素回路2は、6個のトランジスタTr 1 ,Tr d ,Tr 3 〜Tr 6 と、2個の容量素子C s1 ,C s2 と、1個の発光素子ELとで構成されている。トランジスタは全てNチャネル型である。本画素回路2の主要部となるドライブトランジスタTr d は、そのゲートGが各容量素子C s1 ,C s2 の一端に接続されている。一方の容量素子C s1 は本画素回路2の出力側と入力側を結ぶ結合容量である。他方の容量素子C s2 は、結合容量C s1 を介して映像信号が書き込まれる画素容量である。ドライブトランジスタTr d のソースSは画素容量C s2 の他端に接続されていると共に、発光素子ELに接続されている。発光素子ELは、ダイオード型のデバイスであり、そのアノードがドライブトランジスタTr d のソースSに接続されている一方、カソードが接地電位V cath に接続されている。また、ドライブトランジスタTr d のソースSと所定の基準電位V ss2 との間に、スイッチングトランジスタTr 3 が介在している。このトランジスタTr 3 のゲートは走査線AZ2に接続されている。ドライブトランジスタTr d のドレインは、スイッチングトランジスタTr 4 を介して、電源V cc に接続されている。スイッチングトランジスタTr 4 のゲートは走査線DSに接続されている。加えて、ドライブトランジスタTr d のゲートGとドレインとの間に、スイッチングトランジスタTr 5 が介在している。このトランジスタTr 5 のゲートは走査線AZ1に接続されている。一方、入力側のサンプリングトランジスタTr 1 は、信号線SLと結合容量C s1 の他端との間に接続されている。サンプリングトランジスタTr 1 のゲートは走査線WSに接続されている。結合容量C s1 の他端と所定の基準電位V ss1 との間に、トランジスタTr 6 が介在している。このトランジスタTr 6 のゲートは走査線AZ1に接続されている。
FIG. 12 is a block diagram showing a second embodiment of the display device according to the present invention. For ease of understanding , corresponding reference numerals are used for portions corresponding to those in the first embodiment shown in FIG. The display device includes a
図13は、図12に示した画素回路の動作説明に供するタイミングチャートである。時間軸Tに沿って制御信号WS,DS,AZ1,AZ2の波形を表すと共に、ドライブトランジスタTr d のゲート電位(G)及びソース電位(S)の変化も表してある。当該フィールドが開始するタイミングT1では、制御信号WS,AZ1,AZ2がローレベルで、制御信号DSのみがハイレベルである。従って、タイミングT1ではスイッチングトランジスタTr 4 のみがオン状態にあり、残りのトランジスタTr 1 ,Tr 3 ,Tr 5 ,Tr 6 はオフ状態にある。この時、ドライブトランジスタTr d はオン状態にあるスイッチングトランジスタTr 4 を介して電源V cc に接続されているので、所定のドレイン電流I ds が発光素子ELに流れるため、発光状態となっている。
FIG. 13 is a timing chart for explaining the operation of the pixel circuit shown in FIG. Control signal WS along the time axis T, DS, AZ1, with represents the AZ2 waveform, is represented also change in the gate potential (G) and the source potential of the drive transistor Tr d (S). At timing T1 when the field starts, the control signals WS, AZ1, and AZ2 are at a low level, and only the control signal DS is at a high level. Therefore, only the switching transistor Tr 4 at the timing T1 is in the ON state, the remaining transistors Tr 1, Tr 3, Tr 5 ,
タイミングT2になると、制御信号AZ1とAZ2とがハイレベルとなり、スイッチングトランジスタTr 5 ,Tr 6 がオンする。ドライブトランジスタTr d のゲートGはトランジスタTr 5 を通して電源V cc 側に接続されるので、ゲート電位(G)は急激に上昇する。 At timing T2 , the control signals AZ1 and AZ2 become high level, and the switching transistors Tr 5 and Tr 6 are turned on. Since the gate G of the drive transistor Tr d is connected through the transistor Tr 5 to the power supply V cc side, the gate potential (G) increases sharply.
この後、タイミングT3で制御信号DSがローレベルとなり、トランジスタTr 4 がオフする。ドライブトランジスタTr d に対する電源供給が遮断されるので、ドレイン電流I ds は減衰していく。これにより、ソース電位(S)及びゲート電位(G)は共に下降するが、両者の電位差がV th となったところで、電流が流れなくなる。この時のV th が画素容量C s2 に保持される。画素容量C s2 に保持されたV th は、ドライブトランジスタTr d の閾電圧のキャンセルに用いられる。また、スイッチングトランジスタTr 3 はオンしており、ドライブトランジスタTr 2 のソースSはトランジスタTr 3 を介して基準電位V ss2 に接続される。このV ss2 は発光素子ELの閾電圧よりも低く設定されており、発光素子ELは逆バイアス状態におかれる。 Thereafter, the control signal DS goes low at the timing T3, the transistor Tr 4 is turned off. Since power supply to the drive transistor Tr d is cut off, the drain current I ds attenuates. Thus, the source potential (S) and the gate potential (G) is lowered together, but where the potential difference between the both who becomes V th, current does not flow. At this time, V th is held in the pixel capacitor C s2 . V th held in the pixel capacitance C s2 is used to cancel the threshold voltage of the drive transistor Tr d. Further, the switching transistor Tr 3 is on, and the source S of the drive transistor Tr 2 is connected to the reference potential V ss2 via the transistor Tr 3 . This V ss2 is set lower than the threshold voltage of the light emitting element EL, and the light emitting element EL is placed in a reverse bias state.
この後、タイミングT4になったとき、制御信号AZ1がローレベルとなり、トランジスタTr 5 ,Tr 6 がオフして、C s2 に書き込まれたV th が固定される。タイミングT2からT4までの期間を、V th 補正期間(T2−T4)と呼ぶ。尚、V th 補正期間ではTr 6 がオンしているため、結合容量C s1 の他端は、所定の基準電位V ss1 に保持される。 Thereafter , at timing T4 , the control signal AZ1 becomes low level, the transistors Tr 5 and Tr 6 are turned off, and V th written in C s2 is fixed. A period from timing T2 to T4 is referred to as a Vth correction period (T2 - T4). Since the Tr 6 is turned on at V th correction period, the other end of the coupling capacitance C s1 is held to a predetermined reference potential V ss1.
タイミングT5になると、制御信号WS及びAZ2がハイレベルになり、サンプリングトランジスタTr 1 がオンする。この結果、ドライブトランジスタTr d のゲートGは、結合容量C s1 及びオンしたサンプリングトランジスタTr 1 を介して、信号線SLに接続される。この結果、映像信号が結合容量C s1 を介してドライブトランジスタTr d のゲートGにカップリングされ、その電位が上昇する。図13のタイミングチャートでは、映像信号のカップリング分とV th を合わせた電圧を、V in で表してある。画素容量C s2 にこのV in が保持された事になる。この後、タイミングT7で制御信号WSがローレベルに戻り、画素容量C s2 に書き込まれた電位が、保持固定される。この様にして、映像信号が結合容量C s1 を介して画素容量C s2 に書き込まれる期間を、サンプリング期間T5−T7と呼ぶ。このサンプリング期間T5−T7は、通常、1水平期間(1H)に相当する。 When it is time T5, the control signals WS and AZ2 goes high, the sampling transistor Tr 1 is turned on. As a result, the gate G of the drive transistor Tr d, via the sampling transistor Tr 1 which coupling capacitance C s1 and turned on, it is connected to the signal line SL. As a result , the video signal is coupled to the gate G of the drive transistor Tr d via the coupling capacitor C s1 , and the potential increases. In the timing chart of FIG. 13, a voltage obtained by combining the coupling component and V th of the video signal, is represented by V in. This V in is held in the pixel capacitor C s2 . Thereafter, the flow returns to control signal WS goes low at the timing T7, potential written in the pixel capacitor C s2 is held fixed. In this way, the period during which the video signal is written into the pixel capacitance C s2 via the coupling capacitor C s1, the sampling period T5 - referred to as T7. The sampling period T5 - T7 usually corresponds to one horizontal period (1H).
本実施形態では、サンプリング期間が終了するタイミングT7の前のタイミングT6で、制御信号DSがハイレベルになる一方、制御信号AZ2がローレベルになる。この結果、ドライブトランジスタTr d のソースSがV ss2 から切り離される一方、ドレイン側からソースS側に向かって電流が流れる。一方、サンプリングトランジスタTr 1 は引き続きオン状態なので、ドライブトランジスタTr d のゲート電位(G)は映像信号側に保持されている。この様な状態でドライブトランジスタTr d に出力電流が流れるので、画素容量C s2 及び逆バイアス状態にある発光素子ELの等価容量を充電する事になる。これにより、ドライブトランジスタTr d のソース電位(S)はΔVだけ上昇し、その分だけC s2 に保持されていた電圧V in が減少する。換言すると、期間T6−T7の間でソースS側の出力電流がゲートG側の入力電圧に負帰還される。この負帰還量がΔVで表される。この負帰還動作により、ドライブトランジスタTr d の移動度補正が行われる。 In the present embodiment, at timing T6 before timing T7 when the sampling period ends, the control signal DS becomes high level, while the control signal AZ2 becomes low level. As a result , the source S of the drive transistor Tr d is disconnected from V ss2, while a current flows from the drain side to the source S side. On the other hand , since the sampling transistor Tr 1 is still on, the gate potential (G) of the drive transistor Tr d is held on the video signal side. Since the output current to drive transistor Tr d in such a state flows, it becomes possible to charge the equivalent capacitance of the light emitting device EL in the pixel capacitance C s2 and the reverse bias state. Thus, the source potential of the drive transistor Tr d (S) is increased by [Delta] V, that much voltage V in held in the C s2 is decreased. In other words, the output current on the source S side is negatively fed back to the input voltage on the gate G side during the period T6 - T7. This negative feedback amount is represented by ΔV. The negative feedback operation, mobility correction of the drive transistor Tr d is performed.
この後、タイミングT7で制御信号WSがローレベルとなり、映像信号の印加が解除されると、いわゆるブートストラップ動作が行われ、ゲート電位(G)及びソース電位(S)は、両者の差(V in −ΔV)を維持したまま上昇する。ソース電位(S)の上昇に伴い発光素子ELの逆バイアス状態は解消されるので、出力電流I ds が発光素子ELに流れ込み、映像信号に応じた輝度で発光が行われる。この後、タイミングT8で当該フィールド1fが終わると、次のフィールドに進む。次のフィールドでも、V th 補正、信号書き込み、移動度補正の各動作を行う。
Thereafter , when the control signal WS becomes low level at the timing T7 and the application of the video signal is released, a so-called bootstrap operation is performed, and the gate potential (G) and the source potential (S) are different from each other ( V in- ΔV) and rise. As the source potential (S) rises, the reverse bias state of the light-emitting element EL is canceled, so that the output current I ds flows into the light-emitting element EL, and light emission is performed with luminance according to the video signal. Thereafter , when the
図14は、図13に示した移動度補正期間T6−T7における画素回路2の状態を表している。この画素回路2も、スイッチングトランジスタTr 3 ,Tr 4 ,Tr 5 などで構成される補正手段を備えている。この補正手段は、出力電流I ds のキャリア移動度μに対する依存性を打ち消すため、予め発光期間T6−T8の前または先頭で画素容量C s2 に保持された入力電圧V in (V gs )を補正する。この補正手段は、走査線WS及びDSから供給される制御信号WS,DSに応じてサンプリング期間T5−T7の一部で動作し、映像信号V sig がサンプリングされている状態でドライブトランジスタTr d から出力電流I ds を取り出し、これを画素容量C s2 に負帰還して入力電圧V gs を補正する。加えて、この補正手段(Tr 3 ,Tr 4 ,Tr 5 )は、出力電流I ds の閾電圧V th に対する依存性を打ち消すために、予めサンプリング期間T5−T7に先立つ期間T2−T4でドライブトランジスタTr d の閾電圧V th を検出し、且つ、検出された閾電圧V th を入力電圧V gs に足し込む様にしてある。
14, the mobility correction period T6 shown in FIG 13 - shows the state of the
本実施形態においても、ドライブトランジスタTr d は、Nチャネル型トランジスタでドレインが電源V cc 側に接続される一方、ソースSが発光素子EL側に接続されている。この構成において、本補正手段は、サンプリング期間T5−T7の後部分に重なる発光期間T6−T8の先頭部分(T6−T7)でドライブトランジスタTr d から出力電流I ds を取り出して、画素容量C s2 側に負帰還する。その際、本補正手段は、発光期間の先頭部分(T6−T7)でドライブトランジスタTr d のソースS側から取り出した出力電流I ds が、発光素子ELの有する等価容量C oled に流れ込むようにしている。発光素子ELは、アノード及びカソードを備えたダイオード型の発光素子からなり、アノード側がドライブトランジスタTr d のソースSに接続される一方、カソード側がV cath に接地されている。本補正手段は、前述したように、予め発光素子ELのアノード/カソード間を逆バイアス状態にセットしておき、ドライブトランジスタTr d のソースS側から取り出した出力電流I ds が発光素子ELに流れ込む時、ダイオード型の発光素子ELを容量性素子C oled として機能させている。 In this embodiment, the drive transistor Tr d, while the drain of N-channel transistor is connected to the power supply V cc side, the source S is connected to the light emitting element EL side. In this configuration, the correction unit takes out the output current I ds from the drive transistor Tr d in the head part (T6 - T7) of the light emission period T6 - T8 that overlaps the rear part of the sampling period T5 - T7, and the pixel capacitance C s2 Negative feedback to the side. At that time, the correcting means, the leading portion of the light-emitting period (T6 - T7) output current I ds extracted from the source S of the drive transistor Tr d in that, so as to flow into the equivalent capacitance C oled included in the light emitting element EL Yes. The light emitting element EL, a diode-type light-emitting device having an anode and a cathode, while the anode is connected to the source S of the drive transistor Tr d, cathode side is grounded to V cath. As described above , the correction means sets the anode / cathode of the light emitting element EL in a reverse bias state in advance, and the output current I ds extracted from the source S side of the drive transistor Tr d flows into the light emitting element EL. At this time, the diode-type light-emitting element EL functions as the capacitive element C oled .
図15は、本発明にかかる表示装置の第3実施形態を示すブロック図である。理解を容易にするため、図5に示した第1実施形態と対応する部分には、対応する参照番号を付してある。本表示装置も中央の画素アレイ1とこれを囲む周辺回路とで構成されている。周辺回路は、水平セレクタ3、ライトスキャナ4、ドライブスキャナ5、第一補正用スキャナ71、第二補正用スキャナ72を含んでいる。画素アレイ1はマトリクス状に配列された画素回路から構成されている。図では、理解を容易にするため、1個の画素回路2のみを拡大表示してある。
FIG. 15 is a block diagram showing a third embodiment of the display device according to the present invention. For ease of understanding, the parts corresponding to the first embodiment shown in FIG. 5 are denoted by the corresponding reference number. This display device is also composed of a
画素回路2は、5個のトランジスタTr 1 ,Tr 2 ,Tr 4 ,Tr 5 ,Tr d と、2個の容量素子C s1 ,C s2 と、1個の発光素子ELとで構成されている。第1実施形態及び第2実施形態と異なり、ドライブトランジスタTr d はPチャネル型である。残りのトランジスタTr 1 ,Tr 2 ,Tr 4 ,Tr 5 は、全てNチャネル型である。尚、画素サイズや発光素子ELの特性にもよるが、一般的に、ドライブトランジスタはNチャネル型の方が移動度補正値の容量を大きく取る事ができ、移動度補正のマージンがある。
The
ドライブトランジスタTr d のソースは電源V cc に接続されている。ゲートは画素容量C s1 の一端に接続されている。ドライブトランジスタTr d がPチャネル型の場合、ゲート/ソース間電圧V gs は、ソース側となる電源V cc を基準にして定義される。ドライブトランジスタTr d のドレインは、スイッチングトランジスタTr 4 を介して、発光素子ELに接続されている。発光素子ELは、ダイオード型であり、アノードがスイッチングトランジスタTr 4 を介してドライブトランジスタTr d のドレインに接続される一方、カソードが接地されている。尚、スイッチングトランジスタTr 4 のゲートは走査線DSに接続されている。ドライブトランジスタTr d のゲートとドレインとの間に、スイッチングトランジスタTr 5 が介在している。そのゲートは走査線AZ1に接続されている。 The source of the drive transistor Tr d is connected to the power supply V cc. The gate is connected to one end of the pixel capacitor C s1 . When the drive transistor Tr d is a P-channel type, the gate / source voltage V gs is defined with reference to the power supply V cc on the source side. The drain of the drive transistor Tr d via the switching transistor Tr 4, is connected to the light emitting element EL. The light emitting element EL, a diode type, while the anode is connected to the drain of the drive transistor Tr d via the switching transistor Tr 4, the cathode is grounded. Note that the gate of the switching transistor Tr 4 is connected to the scanning line DS. Between the gate and drain of the drive transistor Tr d, switching transistor Tr 5 is interposed. Its gate is connected to the scanning line AZ1.
一方、画素回路2の入力側となるサンプリングトランジスタTr 1 は、信号線SLと画素容量C s1 の他端との間に接続されている。サンプリングトランジスタTr 1 のゲートは走査線WSに接続されている。画素容量C s1 の他端と電源V cc との間に、別の画素容量C s2 が接続されている。また、画素容量C s1 の他端と所定のオフセット電位V ofs との間に、スイッチングトランジスタTr 2 が接続されている。このトランジスタTr 2 のゲートは走査線AZ2に接続されている。
On the other hand , the sampling transistor Tr 1 on the input side of the
図16は、図15に示した画素回路の各トランジスタとこれらに対応する制御信号との関係を明示した回路図である。合わせて、ドライブトランジスタTr d のゲートを記号Gで明示し、発光素子ELのアノードを記号Xで明示してある。各トランジスタTr 1 ,Tr 2 ,Tr 4 ,Tr 5 のゲートに印加される制御信号を、対応する走査線と同じ記号で表してある。 FIG. 16 is a circuit diagram clearly showing the relationship between the transistors of the pixel circuit shown in FIG. 15 and the control signals corresponding thereto. Together, clearly the gate of the drive transistor Tr d by the symbol G, are clearly the anode of the light emitting element EL by the symbol X. Control signals applied to the gates of the transistors Tr 1 , Tr 2 , Tr 4 and Tr 5 are represented by the same symbols as the corresponding scanning lines.
図17は、図16に示した画素回路の動作説明に供するタイミングチャートである。時間軸Tに沿って制御信号WS,AZ1,AZ2,DSの波形を表すと共に、ドライブトランジスタTr d のゲート電位(G)と発光素子ELのアノード電位(X)の変化も表してある。 FIG. 17 is a timing chart for explaining the operation of the pixel circuit shown in FIG. Together represent the waveform of the control signals WS, AZ1, AZ2, DS along the time axis T, is represented also change in the anode potential of the gate potential (G) and the light emitting element EL of the drive transistor Tr d (X).
当該フィールドに入る前のタイミングT0で、制御信号WS,AZ1,AZ2はローレベルにある一方、制御信号DSはハイレベルにある。従って、タイミングT0ではトランジスタTr 4 がオン状態にある一方、残りのトランジスタTr 1 ,Tr 2 ,Tr 5 はオフ状態にある。ドライブトランジスタTr d はオン状態のトランジスタTr 4 を介して発光素子ELに接続されている。従って、発光素子ELにはゲート/ソース間電圧V gs に応じた出力電流が流れて発光している。尚、図17のタイミングチャートでは、ゲート/ソース間電圧V gs は、電源電位V cc とゲート電位(G)との間の差で表される。 At timing T0 before entering the field, the control signals WS, AZ1 and AZ2 are at a low level, while the control signal DS is at a high level. Thus, while the transistor Tr 4 at the timing T0 is in the ON state, the remaining transistors Tr 1, Tr 2, Tr 5 is off. Drive transistor Tr d is connected to the light emitting element EL via the transistor Tr 4 in the ON state. Therefore, an output current corresponding to the gate / source voltage V gs flows through the light emitting element EL to emit light. In the timing chart of FIG. 17, the gate / source voltage V gs is represented by the difference between the power supply potential V cc and the gate potential (G).
当該フィールドに入るタイミングT1で、制御信号AZ1及びAZ2がハイレベルになり、トランジスタTr 2 ,Tr 5 がオンする。これにより、画素容量C s1 の他端は所定のオフセット電位V ofs に固定される。また、ドライブトランジスタTr d のドレインとゲートが直結する。このため、ゲート電位(G)はドレイン電位に引かれて急激に下降する一方、アノード電位(X)は発光素子EL内に生じた電圧降下で急激に上昇する。この動作でドライブトランジスタTr d は閾電圧検出の準備状態となる。 At the timing T1 when entering the field, the control signals AZ1 and AZ2 become high level, and the transistors Tr 2 and Tr 5 are turned on. Thereby , the other end of the pixel capacitor C s1 is fixed at a predetermined offset potential V ofs . In addition, a drain and a gate of the drive transistor Tr d is directly connected. For this reason, the gate potential (G) is rapidly lowered by being pulled by the drain potential, while the anode potential (X) is rapidly raised by a voltage drop generated in the light emitting element EL. The drive transistor Tr d In this operation becomes ready for threshold voltage detection.
続いて、タイミングT2で制御信号DSがローレベルとなり、スイッチングトランジスタTr 4 がオフする。ここまでの期間T1−T2は、リセット期間もしくはオーバーラップ期間と呼ばれる。スイッチングトランジスタTr 4 がオフすると、ドライブトランジスタの電流路が遮断され、ゲート容量C gs 及び画素容量C s1 を充電していく。この結果、ゲート電位(G)が上昇する。電源電位V cc とゲート電位(G)の差がV th となった所で、ドライブトランジスタTr d がカットオフする。カットオフした後のタイミングT3で、制御信号AZ1,AZ2がローレベルに戻り、トランジスタTr 2 ,Tr 5 がオフする。この結果、画素容量C s1 に書き込まれた閾電圧V th が保持される。この期間T2−T3を、V th 補正期間もしくはV th 検出期間と呼ぶ。尚、発光素子ELに対する通電が遮断されるので、アノード電位(X)は接地電位GNDまで下がる。 Subsequently, the control signal DS goes low at timing T2, the switching transistor Tr 4 is turned off. Period far T1 - T2 is called the reset period or overlap period. When the switching transistor Tr 4 is turned off , the current path of the drive transistor is cut off, and the gate capacitance C gs and the pixel capacitance C s1 are charged. As a result , the gate potential (G) rises . Where the difference between the power supply potential V cc and the gate potential (G) becomes V th, the drive transistor Tr d is cut off. At timing T3 after the cutoff , the control signals AZ1 and AZ2 return to the low level, and the transistors Tr 2 and Tr 5 are turned off. As a result , the threshold voltage V th written in the pixel capacitor C s1 is held. This period T2 - the T3, referred to as V th correction period or V th detection period. In addition, since the energization to the light emitting element EL is cut off, the anode potential (X) is lowered to the ground potential GND.
この後、タイミングT4に進むと、制御信号WSがハイレベルになりサンプリングトランジスタTr 1 がオンする。この結果、映像信号V sig がサンプリングされ、画素容量C s2 にV ofs −V sig が書き込まれる。この電圧V ofs −V sig は、画素容量C s1 を介してドライブトランジスタTr d のゲートG側にカップリングされる。その量は、C s1 (V ofs −V sig )/(C s1 +C gs )で与えられる。尚、C gs はドライブトランジスタのソース/ゲート間容量である。このカップリング電圧分だけ、更に、ゲート電位(G)が下がるので、結局、ゲート/ソース間電圧V gs は、V th +C s1 (V ofs −V sig )/(C s1 +C gs )となる。この後、1水平期間(1H)経過後のタイミングT7で、制御信号WSはローレベルに戻り、サンプリングトランジスタTr 1 がオフする。この1Hに相当する期間T4−T7で、映像信号V sig のサンプリングが行われる。 Thereafter, the process proceeds to the timing T4, the control signal WS is the sampling transistor Tr 1 becomes a high level to turn on. As a result , the video signal V sig is sampled and V ofs − V sig is written in the pixel capacitor C s2 . This voltage V ofs - V sig is coupled to the gate G of the drive transistor Tr d through the pixel capacitance C s1. The amount is given by C s1 ( V ofs −V sig ) / ( C s1 + C gs ). C gs is the source / gate capacitance of the drive transistor. The coupling voltage of only the further, the gate potential (G) is lowered, eventually, the gate / source voltage V gs is, V th + C s1 (V ofs - V sig) / (C s1 + C gs) It becomes. Thereafter, in one horizontal period (1H) after the elapse of the timing T7, the control signal WS returns to the low level, the sampling transistor Tr 1 is turned off. Period T4 corresponding to the 1H - at T7, the sampling of the video signal V sig is executed.
このサンプリング期間T4−T7の一部の期間T5−T6で、制御信号AZ1がハイレベルになり、トランジスタTr 5 が導通する。この結果、電源V cc 側(ドライブトランジスタTr d のソース側)からドレイン側を通って、ゲートG側にドレイン電流が流れ込む。このドレイン電流の流れ込みにより、ゲート電位(G)はΔV分だけ上昇する。ΔVはドライブトランジスタの移動度に比例している。ドライブトランジスタの移動度が大きいほどΔVは大きくなりゲート電位(G)が上昇するので、ゲート/ソース間電圧V gs はその分圧縮され出力電流が抑制される。この様に、ドライブトランジスタTr d のドレイン側からゲート側に向かって負のフィードバックをかける事で、移動度のばらつきを抑制可能である。サンプリング期間T4−T7の中に設定された期間T5−T6を、移動度補正期間と呼ぶ。この移動度補正を行うことで、ドライブトランジスタTr d のゲート/ソース間電圧V gs は、結局、V th +C s1 (V ofs −V sig )/(C s1 +C gs )−ΔVで与えられる。このゲート/ソース間電圧V gs には、正味の信号成分に加え、ドライブトランジスタの閾電圧をキャンセルするための成分V th と、移動度を補正するための成分ΔVが含まれている。 The sampling period T4 - period T5 of some T7 - at T6, the control signal AZ1 goes high, transistor Tr 5 becomes conductive. As a result, through the drain-side from the power supply V cc side (source side of the drive transistor Tr d), the drain current flows into the gate G side. As the drain current flows , the gate potential (G) increases by ΔV. ΔV is proportional to the mobility of the drive transistor. As the mobility of the drive transistor increases, ΔV increases and the gate potential (G) rises. Therefore, the gate-source voltage V gs is compressed by that amount, and the output current is suppressed. Thus, by applying a negative feedback toward the drain side of the drive transistor Tr d to the gate side, it is possible to suppress variations in mobility. A period T5 - T6 set in the sampling period T4 - T7 is called a mobility correction period. By performing the mobility correction, the gate / source voltage V gs of the drive transistor Tr d, eventually, V th + C s1 - given by (V ofs V sig) / ( C s1 + C gs) -ΔV . This is the gate / source voltage V gs, in addition to the signal components of the net, the component V th to cancel the threshold voltage of the drive transistor includes a component ΔV for correcting the mobility.
タイミングT8になると、制御信号DSがハイレベルとなりスイッチングトランジスタTr 4 がオンする。これにより、ドライブトランジスタTr d は発光素子ELに直結し、閾電圧V th 及び移動度μのばらつきが補正された出力電流が、発光素子ELに流れる。この後、タイミングT9で当該フィールドが終了すると、次のフィールドに移って、再び、V th 補正、映像信号サンプリング、移動度補正の各動作が行われる。 When it is time T8, the control signal DS is switching transistor Tr 4 becomes high level to turn on. As a result , the drive transistor Tr d is directly connected to the light emitting element EL, and an output current in which variations in the threshold voltage V th and the mobility μ are corrected flows to the light emitting element EL. Thereafter, when the field is completed at the timing T9, move to the next field, again, V th correction, video signal sampling, each operation of the mobility correction is performed.
図18は、移動度補正期間T5−T6における画素回路の状態を示す回路図である。前述したように、移動度補正期間T5−T6では、サンプリングトランジスタTr 1 とスイッチングトランジスタTr 5 がオンしているため、ドレイン電流I ds は画素容量C s1 に書き込まれる。これにより、ドライブトランジスタTr d のゲート電位(G)はΔV上昇する。この時に流れるドレイン電流I ds は、以下の式6により表される。尚、式6ではカップリング係数C s1 /(C s1 +C gs )を1として省略してある。実際、C gs に比べてC s1 はかなり大きい。
18, the mobility correction period T5 - a circuit diagram showing a state of the pixel circuit in T6. As described above, the mobility correction period T5 - At T6, the sampling transistor Tr 1 and the switching transistor Tr 5 is because it is turned on, the drain current I ds is written to the pixel capacitor C s1. As a result , the gate potential (G) of the drive transistor Tr d increases by ΔV. The drain current I ds flowing at this time is expressed by the following
前述したように、ΔV=I ds ・t/C s1 より、移動度の異なる画素ではΔVも異なる。移動度が大きい画素ほどΔVは大きくなり、I ds の補正量も大きくなる。これらの動作により、移動度のばらつきがある画素においても、I ds を均一化する事ができ、移動度補正を行う事ができる。 As described above , ΔV = I ds · t / C s1 indicates that ΔV is different for pixels having different mobilities. As the mobility increases, ΔV increases and the correction amount of I ds also increases. With these operations, I ds can be made uniform and mobility correction can be performed even in pixels with variations in mobility .
詳細な計算式は、先の実施形態1と同様な解析によって、以下の式7に示すように与えられる。
Detailed calculation formula, by the same manner as in
上記式7の右辺は移動度μを2つ含む。係数部のμと左辺の分母に位置するμは互いにキャンセルしあうので、結果的にドレイン電流I ds から移動度μの影響を除く事ができる。式7の分母にあるμの効果は、移動度補正期間T5−T6の時間幅tによって調整できる。これにより、本発明の移動度補正を最適化可能である。
The right side of
1・・・画素アレイ、2・・・画素回路、3・・・水平セレクタ、4・・・ライトスキャナ、5・・・ドライブスキャナ、7・・・補正用スキャナ、Tr 1 ・・・サンプリングトランジスタ、Tr d ・・・ドライブトランジスタ、EL・・・発光素子、C s ・・・容量素子 1 ... pixel array, 2 ... pixel circuit, 3 ... horizontal selector, 4 ... write scanner, 5 ... drive scanner, 7 ... correction scanner, Tr 1 ... sampling transistor Tr d: Drive transistor, EL: Light emitting element, C s: Capacitor element
Claims (4)
前記駆動部は、スキャナ部と信号部とを含み、
画素アレイ部は、行状に配された複数の走査線、列状に配された複数の信号線、及び、行列状に配された複数の画素回路を備えており、
複数の走査線、及び複数の信号線の各々は、駆動部に接続され、
複数の画素回路の各々は、少なくとも、サンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、画素容量と、発光素子と、補正手段とを含み、
サンプリングトランジスタにあっては、ゲートは走査線に接続されており、ソースは信号線に接続されており、ドレインはドライブトランジスタのゲートに接続されており、
ドライブトランジスタにあっては、ソースは発光素子の一端に接続されており、
画素容量は、ドライブトランジスタのゲートとソースとの間に配置され、
補正手段は、ドライブトランジスタを含む電流路に介在しサンプリングトランジスタ用の走査線とは異なる走査線からの制御信号に応じて動作するように構成されたスイッチングトランジスタを少なくとも含み、駆動部から走査線を介して供給される制御信号に応じて、信号線から信号電位がドライブトランジスタのゲートに供給されている間にドライブトランジスタの出力電流を画素容量に負帰還させる制御を行うように構成され、
信号線から信号電位がドライブトランジスタのゲートに供給されている間に、駆動部からの制御信号に応じた補正手段の制御によりドレインが電源に接続されたドライブトランジスタを介して電流が流れることによって、ドライブトランジスタのソースの電位を該信号電位に近づけるように構成されている、
表示装置。 A drive unit and a pixel array unit;
The drive unit includes a scanner unit and a signal unit,
The pixel array unit includes a plurality of scanning lines arranged in rows, a plurality of signal lines arranged in columns, and a plurality of pixel circuits arranged in a matrix,
Each of the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines is connected to the driving unit,
Each of the plurality of pixel circuits includes at least a sampling transistor, a drive transistor, a pixel capacitor, a light emitting element, and a correction unit .
In the sampling transistor, the gate is connected to the scanning line, the source is connected to the signal line, the drain is connected to the gate of the drive transistor,
In the drive transistor, the source is connected to one end of the light emitting element,
The pixel capacitance is arranged between the gate and source of the drive transistor ,
The correction means includes at least a switching transistor interposed in a current path including the drive transistor and configured to operate in accordance with a control signal from a scanning line different from the scanning line for the sampling transistor, and the scanning unit receives the scanning line from the driving unit. In response to a control signal supplied via the signal line, the output potential of the drive transistor is negatively fed back to the pixel capacitor while the signal potential is supplied from the signal line to the gate of the drive transistor .
While the signal potential is supplied from the signal line to the gate of the drive transistor, current flows through the drive transistor whose drain is connected to the power supply by the control of the correction unit according to the control signal from the drive unit , The source potential of the drive transistor is configured to be close to the signal potential .
Display device.
前記駆動部は、スキャナ部と信号部とを含み、
画素アレイ部は、行状に配された複数の走査線、列状に配された複数の信号線、及び、行列状に配された複数の画素回路を備えており、
複数の走査線、及び複数の信号線の各々は、駆動部に接続され、
複数の画素回路の各々は、少なくとも、サンプリングトランジスタと、ドライブトランジスタと、画素容量と、発光素子と、補正手段とを含み、
サンプリングトランジスタにあっては、ゲートは走査線に接続されており、ソースは信号線に接続されており、ドレインはドライブトランジスタのゲートに接続されており、
ドライブトランジスタにあっては、ソースは発光素子の一端に接続されており、
画素容量は、ドライブトランジスタのゲートとソースとの間に配置され、
補正手段は、ドライブトランジスタを含む電流路に介在しサンプリングトランジスタ用の走査線とは異なる走査線からの制御信号に応じて動作するように構成されたスイッチングトランジスタを少なくとも含み、駆動部から走査線を介して供給される制御信号に応じて、信号線から信号電位がドライブトランジスタのゲートに供給されている間にドライブトランジスタの出力電流を画素容量に負帰還させる制御を行うように構成されている、
表示装置の駆動方法であって、
信号線から信号電位をドライブトランジスタをゲートに供給している間に、駆動部からの制御信号に応じた補正手段の制御によりドレインが電源に接続されたドライブトランジスタを介して電流が流れることによって、ドライブトランジスタのソースの電位を該信号電位に近づける工程を備えている、
表示装置の駆動方法。 A drive unit and a pixel array unit;
The drive unit includes a scanner unit and a signal unit,
The pixel array unit includes a plurality of scanning lines arranged in rows, a plurality of signal lines arranged in columns, and a plurality of pixel circuits arranged in a matrix,
Each of the plurality of scanning lines and the plurality of signal lines is connected to the driving unit,
Each of the plurality of pixel circuits includes at least a sampling transistor, a drive transistor, a pixel capacitor, a light emitting element, and a correction unit .
In the sampling transistor, the gate is connected to the scanning line, the source is connected to the signal line, the drain is connected to the gate of the drive transistor,
In the drive transistor, the source is connected to one end of the light emitting element,
The pixel capacitance is arranged between the gate and source of the drive transistor ,
The correction means includes at least a switching transistor interposed in a current path including the drive transistor and configured to operate in accordance with a control signal from a scanning line different from the scanning line for the sampling transistor, and the scanning unit receives the scanning line from the driving unit. through in response to a control signal supplied, the signal potential from the signal line is configured to perform control to negative feedback the output current of the drive transistor in the pixel capacitor while being supplied to the gate of the drive transistor,
A driving method of a display device,
While supplying the signal potential from the signal line to the gate of the drive transistor, a current flows through the drive transistor whose drain is connected to the power supply by the control of the correction unit according to the control signal from the drive unit , A step of bringing the potential of the source of the drive transistor close to the signal potential ;
A driving method of a display device.
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