JP5627694B2 - 表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置およびその制御方法に関し、特に電流駆動型の発光素子を用いた表示装置およびその制御方法に関する。
電流駆動型の発光素子を用いた表示装置として、有機エレクトロルミネッセンス(EL)素子を用いた表示装置が知られている。この自発光する有機EL素子を用いた有機EL表示装置は、液晶表示装置に必要なバックライトが不要で装置の薄型化に最適である。また、視野角にも制限がないため、次世代の表示装置として実用化が期待されている。また、有機EL表示装置に用いられる有機EL素子は、各発光素子の輝度がそこに流れる電流値により制御される点で、液晶セルがそこに印加される電圧により制御されるのとは異なる。
有機EL表示装置では、通常、画素を構成する有機EL素子がマトリクス状に配置される。複数の行電極(走査線)と複数の列電極(データ線)との交点に有機EL素子を設け、選択した行電極と複数の列電極との間にデータ信号に相当する電圧を印加するようにして有機EL素子を駆動するものをパッシブマトリクス型の有機ELディスプレイと呼ぶ。
一方、複数の走査線と複数のデータ線との交点にスイッチング薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)を設け、このスイッチングTFTに駆動素子のゲートを接続し、選択した走査線を通じてこのスイッチングTFTをオンさせて信号線からデータ信号を駆動素子に入力する。この駆動素子によって有機EL素子を駆動するものをアクティブマトリクス型の有機EL表示装置と呼ぶ。
パッシブマトリクス型の有機EL表示装置では、各行電極(走査線)を選択している期間のみ、それに接続された有機EL素子が発光する。それに対して、アクティブマトリクス型の有機EL表示装置は、次の走査(選択)まで有機EL素子を発光させることが可能である。そのため、走査線の数が増えてもディスプレイの輝度減少を招くようなことはない。従って、アクティブマトリクス型の有機EL表示装置は、低電圧で駆動でき、低消費電力化が可能となる。しかしながら、アクティブマトリクス型の有機ELディスプレイでは、駆動トランジスタの特性のばらつきに起因して、同じデータ信号を与えても、各画素において有機EL素子に流れる電流が異なることに起因して輝度が異なり、輝度むらが発生するという欠点がある。
この問題に対し、例えば、特許文献1では、駆動トランジスタの特性のばらつきによる輝度ムラの補償方法として、簡単な画素回路で、画素ごとの特性バラツキを補償する方法が開示されている。
図26は、特許文献1に記載された従来の表示装置の構成を示すブロック図である。同図に記載された表示装置500は、画素アレイ部502と、これを駆動する駆動部からなる。画素アレイ部502は、行ごとに配置された走査線701〜70mと、列ごとに配置された信号線601〜60nと、両者が交差する部分に配置された行列状の発光画素501と、行ごとに配置された給電線801〜80mとを備える。また、駆動部は、信号セレクタ503と、走査線駆動部504と、給電線駆動部505とを備える。
走査線駆動部504は、各走査線701〜70mに水平周期(1H)で順次制御信号を供給して発光画素501を行単位で線順次走査する。給電線駆動部505は、この線順次走査に合わせて各給電線801〜80mに第1電圧と第2電圧で切り換える電源電圧を供給する。信号セレクタ503は、この線順次走査に合わせて映像信号となる信号電圧と基準電圧とを切り換えて列状の信号線601〜60nに供給する。
ここで、列状の信号線601〜60nは、それぞれ、列ごとに2本配置されており、一方の信号線は奇数行の発光画素501に基準電圧及び信号電圧を供給し、他方の信号線は偶数行の発光画素501に基準電圧及び信号電圧を供給している。
図27は、特許文献1に記載された従来の表示装置の有する発光画素の回路構成図である。なお、同図には1行目かつ1列目の発光画素501を記載している。この発光画素501に対して走査線701、給電線801及び信号線601が配されている。なお、信号線601は2本あるうちの1本が、発光画素501に接続されている。発光画素501は、スイッチングトランジスタ511と、駆動トランジスタ512と、保持容量素子513と、発光素子514とを備える。スイッチングトランジスタ511は、ゲートが走査線701に、ソース及びドレインの一方が信号線601に、その他方が駆動トランジスタ512のゲートにそれぞれ接続されている。駆動トランジスタ512は、ソースが発光素子514のアノードに、ドレインが給電線801にそれぞれ接続されている。発光素子514は、カソードが接地配線515に接続されている。保持容量素子513は、駆動トランジスタ512のソース及びゲートに接続されている。
上記構成において、給電線駆動部505は、信号線601が基準電圧である状態で、給電線801を第1電圧(高電圧)から第2電圧(低電圧)に切り換える。走査線駆動部504は、同じく信号線601が基準電圧である状態で、走査線701の電圧を“H”レベルにしてスイッチングトランジスタ511を導通させ、基準電圧を駆動トランジスタ512のゲートに印加するとともに、駆動トランジスタ512のソースをリセット電圧である第2電圧に設定する。以上の動作により、駆動トランジスタ512の閾値電圧Vthの補正のための準備が完了する。続いて、給電線駆動部505は、信号線601の電圧が基準電圧から信号電圧に切り換わる前の補正期間で、給電線801の電圧を第2電圧から第1電圧に切り換えて、駆動トランジスタ512の閾値電圧Vthに相当する電圧を保持容量素子513に保持させる。次に、スイッチングトランジスタ511の電圧を“H”レベルにして信号電圧を保持容量素子513に保持させる。つまり、この信号電圧は、先に保持された駆動トランジスタ512の閾値電圧Vthに相当する電圧に加算されて保持容量素子513に書き込まれる。そして、駆動トランジスタ512は、第1電圧にある給電線801から電流の供給を受け、上記保持電圧に応じた駆動電流を発光素子514に流す。
上述した動作では、信号線601は列ごとに2本配置されていることにより、各信号線が基準電圧にある時間帯を長くしている。よって、駆動トランジスタ512の初期化期間及び閾値電圧Vthに相当する電圧を保持容量素子513に保持するための補正期間を確保するようにしている。
図28は、特許文献1に記載された表示装置の動作タイミングチャートである。同図には、上から順に、1ライン目の走査線701及び給電線801、2ライン目の走査線702及び給電線802、3ライン目の走査線703及び給電線803、奇数行の発光画素に割り当てられた信号線、偶数行の発光画素に割り当てられた信号線の信号波形が記載されている。走査線に印加される走査信号は、1水平期間(1H)ずつ順次1ラインごとにシフトしていく。1ライン分の走査線に印加される走査信号は、2個のパルスを含んでいる。1番目のパルスは時間幅が長く1H以上である。2番目のパルスは時間幅が狭く、1Hの一部である。1番目のパルスは上述した初期化期間及び閾値補正期間に対応し、2番目のパルスは信号電圧サンプリング期間及び移動度補正期間に対応している。また、給電線に供給される電源パルスも1H周期で1ラインごとにシフトしていく。これに対して、各信号線は2Hに1回、信号電圧が印加され、基準電圧にある時間帯を1H以上確保することが可能となる。
以上のように、特許文献1に記載された従来の表示装置では、発光画素ごとに駆動トランジスタ512の閾値電圧Vthがばらついても、十分な初期化期間及び閾値補正期間が確保されることにより、発光画素ごとに当該ばらつきはキャンセルされ、画像の輝度ムラ抑止が図られるとしている。
特開2008−122633号公報
しかしながら、特許文献1に記載された従来の表示装置は、発光画素行ごとに配置された走査線及び給電線の信号レベルのオンオフが多い。例えば、初期化期間及び閾値補正期間を発光画素行ごとに設定しなければならない。また、信号線からスイッチングトランジスタを介して信号電圧がサンプリングされると、引き続いて発光期間を設けなければならない。よって、画素行ごとの初期化期間及び閾値補正タイミング及び発光タイミングを設定する必要がある。このため、表示パネルが大面積化されるにつれ、行数も増加するので、各駆動回路から出力される信号が多くなり、また、その信号切り換えの周波数が高くなり、走査線駆動回路及び給電線駆動回路の信号出力負荷が大きくなる。
また、特許文献1に記載された従来の表示装置は、駆動トランジスタの初期化期間及び閾値電圧Vthの補正期間は2H未満であり、高精度の補正が要求される表示装置としては限界がある。
さらに、特許文献1に記載された従来の表示装置では、一の信号線と、他の信号線との間で配線交差が生じている。具体的には、任意の列に対応して配置された2つの信号線のうち、当該列の近くに配置された信号線と、当該列の遠くに配置された信号線と当該列に属する発光画素とを接続する配線との間で配線交差が発生している。
このとき、配線交差が発生している箇所では、一の信号線と、他の信号線との間に寄生容量が発生する。ここで、寄生容量とは、多層基板において、異なる2つの層に形成された配線間に生じる容量(以下、層間容量とも言う)である。
この寄生容量は、例えば図26に示す表示装置では、奇数行の発光画素と当該発光画素に対応する信号線と、他の信号線との間の全てにおいて発生する。そのため、例えば画素数が2倍になれば寄生容量の合計容量も2倍になってしまう。すなわち、表示パネルが大面積化すると、寄生容量の合計容量も増大してしまう。
特許文献1記載の表示装置において、所望の信号電圧を各発光画素に供給するためには、上述した寄生容量を1水平期間ごとに充放電する必要がある。よって、特許文献1記載の表示装置では、1水平期間ごとに、非常に多くの寄生容量を充放電する必要がある。
その結果、特許文献1に記載された従来の表示装置では、消費電力が増大するという課題ある。
また、特許文献1に記載された従来の表示装置では、上述した一の信号線と他の信号線との間に生じる寄生容量により、基準電圧が変動する。すなわち、一の信号線に基準電圧が供給され、かつ、他の信号線に信号電圧が供給されている期間、つまり、一の信号線に接続された発光画素では閾値補正期間、他の信号線に接続された発光画素では書き込み期間の場合に、上述した寄生容量を介して、他の信号線の電圧変動が一の信号線に伝達する。
その結果、一の信号線では基準電圧の電圧レベルが変動するので、当該一の信号線に接続された発光画素における閾値検出の精度が劣化するという課題がある。
上記課題に鑑み、本発明は、駆動トランジスタの初期化期間及び閾値電圧を高精度に補正できる期間が確保された表示装置及びその制御方法を提供することを目的とする。加えて、駆動回路の出力負荷が低減された表示装置及びその制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る表示装置は、m(mは4以上の整数)行n(nは以上の整数)列のマトリクス状に配置された複数の発光画素を有する表示装置であって、前記複数の発光画素のうち、前記m行n列のマトリクスにおけるn個の列の各々に対応するm個の発光画素毎に、該m個の発光画素に対応づけて列方向に配置され、発光画素の輝度を決定する信号電圧を前記発光画素に与える第1信号線及び第2信号線と、第1電源線及び第2電源線と、発光画素行ごとに配置された走査線とを備え、前記複数の発光画素は、複数の発光画素行を一駆動ブロックとした2以上の駆動ブロックを構成し、前記複数の発光画素のそれぞれは、一方の端子が前記第2電源線に接続され、前記信号電圧に応じた信号電流が流れることにより発光する発光素子と、前記第1電源線及び前記発光素子の他方の端子に接続され、前記信号電圧を前記信号電流に変換する電流制御部とを備え、k(kは自然数)番目の駆動ブロックに属する前記発光画素は、さらに、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が第1接続線を介して前記第1信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記電流制御部に接続され、前記第1信号線と前記電流制御部との導通及び非導通を切り換える第1スイッチングトランジスタを備え、(k+1)番目の駆動ブロックに属する前記発光画素は、さらに、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が第2接続線を介して前記第2信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記電流制御部に接続され、前記第2信号線と前記電流制御部との導通及び非導通を切り換える第2スイッチングトランジスタを備え、前記第1信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の一方に配置され、前記第2信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の他方に配置され、前記第1接続線は前記第2信号線と交差しないように配置され、前記第2接続線は前記第1信号線と交差しないように配置されており、同一の前記駆動ブロック内の全発光画素では、前記電流制御部の閾値電圧を検出する閾値検出期間及び前記電流制御部を初期化する初期化期間の少なくとも一方が共通化されており、異なる前記駆動ブロック間では、各駆動ブロック内で共通化された前記閾値検出期間及び前記初期化期間の少なくとも一方が独立しており、前記m行n列のマトリクスにおけるi(iは1≦i≦n−1の整数)番目の列においては、前記第1信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の一方に配置され、前記第2信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の他方に配置され、(i+1)番目の列においては、前記第1信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の他方に配置され、前記第2信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の一方に配置されている。
本発明の表示装置及びその制御方法によれば、駆動トランジスタの初期化期間及び閾値補正期間を駆動ブロック内で一致させることが可能となるので、当該初期化期間及び補正期間を1フレーム期間の中で大きくとることができる。よって、高精度に補正された駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質が向上する。また、駆動ブロック化により、上記期間における制御部の出力する信号レベルの切替え回数を減らすことができる。
さらに、2本の信号線同士の配線交差がないので、当該信号線間の層間容量が存在せず、信号線の充放電に伴う消費電力を軽減することができる。さらに、層間容量が存在しないことにより、閾値電圧検出中及び初期化期間の信号線の電位変動を抑制し、閾値の検出精度を向上させる。つまり、高精度な閾値電圧補正が実現できる。
図1は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の電気的な構成を示すブロック図である。 図2Aは、本発明の実施の形態1に係る表示装置における奇数駆動ブロックの発光画素の回路構成図である。 図2Bは、本発明の実施の形態1に係る表示装置における偶数駆動ブロックの発光画素の回路構成図である。 図3は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の有する表示パネルの一部を示す回路構成図である。 図4は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の駆動方法の動作タイミングチャートである。 図5は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の有する発光画素の状態遷移図である。 図6は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の動作フローチャートである。 図7は、走査線及び信号線の波形特性を説明する図である。 図8は、本発明の実施の形態に係る駆動方法により発光した駆動ブロックの状態遷移図である。 図9は、本発明の実施の形態1の変形例に係る表示装置の電気的な構成を示すブロック図である。 図10は、本発明の実施の形態2に係る表示装置の有する表示パネルの一部を示す回路構成図である。 図11は、本発明の実施の形態2に係る表示装置の駆動方法の動作タイミングチャートである。 図12は、本発明の実施の形態2に係る駆動方法により発光した駆動ブロックの状態遷移図である。 図13Aは、本発明の実施の形態3に係る表示装置における奇数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図である。 図13Bは、本発明の実施の形態3に係る表示装置における偶数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図である。 図14は、本発明の実施の形態3に係る表示装置の有する表示パネルの一部を示す回路構成図である。 図15は、本発明の実施の形態3に係る表示装置の駆動方法の動作タイミングチャートである。 図16は、本発明の実施の形態3に係る表示装置の有する発光画素の状態遷移図である。 図17は、本発明の実施の形態3に係る表示装置の動作フローチャートである。 図18Aは、本発明の実施の形態4に係る表示装置における奇数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図である。 図18Bは、本発明の実施の形態4に係る表示装置における偶数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図である。 図19は、本発明の実施の形態4に係る表示装置の駆動方法の動作タイミングチャートである。 図20は、本発明の実施の形態4に係る表示装置の動作フローチャートである。 図21Aは、本発明の実施の形態5に係る表示装置における奇数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図である。 図21Bは、本発明の実施の形態5に係る表示装置における偶数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図である。 図22は、本発明の実施の形態5に係る表示装置の有する表示パネルの一部を示す回路構成図である。 図23は、本発明の実施の形態5に係る表示装置の駆動方法の動作タイミングチャートである。 図24は、本発明の実施の形態に係る表示装置の動作フローチャートである。 図25は、本発明の画像表示装置を内蔵した薄型フラットTVの外観図である。 図26は、特許文献1に記載された従来の表示装置の構成を示すブロック図である。 図27は、特許文献1に記載された従来の表示装置の有する発光画素の回路構成図である。 図28は、特許文献1に記載された表示装置の動作タイミングチャートである。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る表示装置は、m(mは4以上の整数)行n(nは1以上の整数)列のマトリクス状に配置された複数の発光画素を有する表示装置であって、前記複数の発光画素のうち、前記m行n列のマトリクスにおけるn個の列の各々に対応するm個の発光画素毎に、該m個の発光画素に対応づけて列方向に配置され、発光画素の輝度を決定する信号電圧を前記発光画素に与える第1信号線及び第2信号線と、第1電源線及び第2電源線と、発光画素行ごとに配置された走査線とを備え、前記複数の発光画素は、複数の発光画素行を一駆動ブロックとした2以上の駆動ブロックを構成し、前記複数の発光画素のそれぞれは、一方の端子が前記第2電源線に接続され、前記信号電圧に応じた信号電流が流れることにより発光する発光素子と、前記第1電源線及び前記発光素子の他方の端子に接続され、前記信号電圧を前記信号電流に変換する電流制御部とを備え、k(kは自然数)番目の駆動ブロックに属する前記発光画素は、さらに、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が第1接続線を介して前記第1信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記電流制御部に接続され、前記第1信号線と前記電流制御部との導通及び非導通を切り換える第1スイッチングトランジスタを備え、(k+1)番目の駆動ブロックに属する前記発光画素は、さらに、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が第2接続線を介して前記第2信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記電流制御部に接続され、前記第2信号線と前記電流制御部との導通及び非導通を切り換える第2スイッチングトランジスタを備え、前記第1信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の一方に配置され、前記第2信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の他方に配置され、前記第1接続線は前記第2信号線と交差しないように配置され、前記第2接続線は前記第1信号線と交差しないように配置されており、同一の前記駆動ブロック内の全発光画素では、前記電流制御部の閾値電圧を検出する閾値検出期間及び前記電流制御部を初期化する初期化期間の少なくとも一方が共通化されており、異なる前記駆動ブロック間では、各駆動ブロック内で共通化された前記閾値検出期間及び前記初期化期間の少なくとも一方が独立している。
本態様によれば、駆動トランジスタの初期化期間及び閾値補正期間を駆動ブロック内で一致させることが可能となるので、当該初期化期間及び補正期間を1フレーム期間の中で大きくとることができる。よって、高精度に補正された駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質が向上する。また、駆動ブロック化により、上記期間における制御部の出力する信号レベルの切替え回数を減らすことができる。
さらに、2本の信号線同士の配線交差がないので、当該信号線間の層間容量が存在せず、信号線の充放電に伴う消費電力を軽減することができる。さらに、層間容量が存在しないことにより、閾値電圧検出中及び初期化期間の信号線の電位変動を抑制し、閾値の検出精度を向上させる。つまり、高精度な閾値電圧補正が実現できる。
また、本発明の一態様に係る表示装置は、前記m行n列のマトリクスにおけるi(iは1≦i≦n−1の整数)番目の列においては、前記第1信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の一方に配置され、前記第2信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の他方に配置され、(i+1)番目の列においては、前記第1信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の他方に配置され、前記第2信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の一方に配置されていてもよい。
本態様によれば、隣接する列の間には、2本の第1信号線又は2本の第2信号線が配置される。言い換えると、隣接する列の間には、第1信号線と第2信号線とが並んで配置されることがない。これにより、第1信号線と第2信号線との間に発生する寄生容量をさらに低減できるので、閾値電圧を検出するために電圧を供給している信号線が、信号電圧を供給している信号線の電位変動の影響を受けることを一層低減する。よって、一層高精度に閾値電圧を補正できる。
また、本発明の一態様に係る表示装置は、さらに、発光画素行ごとに配置され、前記電流制御部に接続された第1制御線を備え、前記第1制御線は、同一の前記駆動ブロック内の全発光画素では共通化されており、異なる前記駆動ブロック間では独立していてもよい。
本態様によれば、第1制御線信号のタイミングを駆動ブロック内で一致させることが可能となる。よって、発光素子に流れる駆動電流を制御する信号を出力する駆動回路の負荷が低減する。また、上記駆動ブロック化及び発光画素列ごとに配置された2本の信号線により、第1制御線による電流制御部の制御動作期間を1フレーム期間の中で長くとることができるので、高精度な駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質を向上させることが可能となる。
また、本発明の一態様に係る表示装置は、さらに、発光画素行ごとに配置され、前記電流制御部に接続された第2制御線を備え、前記電流制御部は、ソース及びドレインの一方が前記発光素子の他方の端子に接続され、ゲート−ソース間に印加される前記信号電圧を、ドレイン電流である前記信号電流に変換する駆動トランジスタと、一方の端子が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、他方の端子が前記駆動トランジスタのソースに接続された第1容量素子と、一方の端子が前記駆動トランジスタのソースに接続され、他方の端子が前記第1制御線に接続された第2容量素子と、ゲートが前記第2制御線に接続され、ソース及びドレインが前記第1電源線と前記発光素子の他方の端子との間に挿入され、前記駆動トランジスタのドレイン電流のオンオフを切り換える第3スイッチングトランジスタとを備え、前記第1スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第1信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、前記第2スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第2信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのゲートに接続されていてもよい。
本態様によれば、電流制御部は、信号電圧を信号電流に変換する駆動トランジスタと、信号電圧に対応した電圧を保持する第1容量素子と、駆動トランジスタのゲート及びソース電位を安定化する第2容量素子と、ドレイン電流のオンオフを切り換える第3スイッチングトランジスタとで構成される。上記電流制御部の回路構成、駆動ブロック化された各発光画素への制御線、走査線及び信号線の配置により、駆動トランジスタの閾値補正期間及びそのタイミングを同一駆動ブロック内で一致させることが可能となる。よって、電流パスを制御する信号を出力し信号電圧を制御する駆動回路の負荷が低減する。また、さらに、上記駆動ブロック化及び発光画素列ごとに配置された2本の信号線により、駆動トランジスタの閾値補正期間を、全発光画素を書き換える時間である1フレーム期間Tfの中で大きくとることができる。これは、k番目の駆動ブロックにおいて輝度信号がサンプリングされている期間に、(k+1)番目の駆動ブロックにおいて閾値補正期間が設けられることによるものである。よって、閾値補正期間は、発光画素行ごとに分割されるのではなく、駆動ブロックごとに分割される。よって、表示領域が大面積化されるほど、発光デューティを減少させることなく、1フレーム期間に対する相対的な閾値補正期間を長く設定することが可能となる。これにより、高精度に補正された信号電圧に基づいた駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質が向上する。さらに、第3スイッチングトランジスタにより、駆動トランジスタへの信号電圧印加タイミングと独立して発光素子の発光動作を制御することが可能となる。
また、本発明の一態様に係る表示装置は、前記第2制御線は、同一駆動ブロック内の全発光画素では共通化されており、異なる駆動ブロック間では独立していてもよい。
本態様によれば、第2制御線により第3スイッチングトランジスタを同一ブロック内で同時制御することにより、同一ブロック内での同時発光を実現することが可能となり、第2制御線からの信号を出力する駆動回路の負荷が低減する。
また、本発明の一態様に係る表示装置は、さらに、発光画素行ごとに配置され、前記電流制御部に接続された第2制御線を備え、前記電流制御部は、ソース及びドレインの一方が前記発光素子の他方の端子に接続され、ゲート−ソース間に印加される前記信号電圧を、ドレイン電流である前記信号電流に変換する駆動トランジスタと、一方の端子が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、他方の端子が前記駆動トランジスタのソースに接続された第3容量素子と、一方の端子が前記駆動トランジスタのソースに接続され、他方の端子が前記第1制御線に接続された第4容量素子と、ゲートが前記第2制御線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第3容量素子の他方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのソースに接続された第4スイッチングトランジスタとを備え、前記第1スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第1信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、前記第2スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第2信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのゲートに接続されていてもよい。
本態様によれば、電流制御部は、信号電圧を信号電流に変換する駆動トランジスタと、信号電圧に対応した電圧を保持する第3容量素子と、駆動トランジスタのゲート及びソース電位を安定化する第4容量素子と、駆動トランジスタのソースと第3容量素子との導通及び非導通を切り換える第4スイッチングトランジスタとで構成される。上記電流制御部の回路構成、駆動ブロック化された各発光画素への制御線、走査線及び信号線の配置により、駆動トランジスタの閾値補正期間及びそのタイミングを同一駆動ブロック内で一致させることが可能となる。よって、電流パスを制御する信号を出力し信号電圧を制御する駆動回路の負荷が低減する。また、さらに、上記駆動ブロック化及び発光画素列ごとに配置された2本の信号線により、駆動トランジスタの閾値補正期間を、全発光画素を書き換える時間である1フレーム期間Tfの中で大きくとることができる。これにより、高精度に補正された信号電圧に基づいた駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質が向上する。また、第4スイッチングトランジスタの配置により、第3容量素子に正確な信号電圧に対応した電圧を保持させることが可能となる。
また、本発明の一態様に係る表示装置は、前記電流制御部は、ソース及びドレインの一方が第1電源線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記発光素子の他方の端子に接続され、ゲート−ソース間に印加される前記信号電圧を前記信号電流に変換する駆動トランジスタと、一方の端子が前記駆動トランジスタのゲートに接続された第5容量素子と、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第5容量素子の一方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が参照電源線に接続された第5スイッチングトランジスタと、ゲートが前記第1制御線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第5容量素子の他方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのソースに接続された第6スイッチングトランジスタとを備え、前記第1スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第5容量素子の他方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が前記第1信号線に接続され、前記第2スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第5容量素子の他方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が前記第2信号線に接続されていてもよい。
本態様によれば、電流制御部は、信号電圧を信号電流に変換する駆動トランジスタと、信号電圧に対応した電圧を保持する第5容量素子と、駆動トランジスタのゲートに参照電圧を与えるための第5スイッチングトランジスタと、駆動トランジスタのソースと第5容量素子との導通及び非導通を切り換える第6スイッチングトランジスタとで構成される。上記電流制御部の回路構成、駆動ブロック化された各発光画素への制御線、走査線及び信号線の配置により、駆動トランジスタの初期化期間及びそのタイミングを同一駆動ブロック内で一致させることが可能となる。よって、電流パスを制御する信号を出力し信号電圧を制御する駆動回路の負荷が低減する。また、さらに、上記駆動ブロック化及び発光画素列ごとに配置された2本の信号線により、駆動トランジスタのリセット期間を、全発光画素を書き換える時間である1フレーム期間Tfの中で大きくとることができる。これにより、高精度に補正された信号電圧に基づいた駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質が向上する。また、第6スイッチングトランジスタの配置により、第5容量素子に正確な信号電圧に対応した電圧を保持させることが可能となる。
また、本発明の一態様に係る表示装置は、前記第1電源線は、発光画素行ごとに配置され、前記電流制御部を初期化するための基準電圧よりも低い電圧である第1電圧と、前記基準電圧よりも高い電圧である第2電圧とを供給し、前記電流制御部は、ソース及びドレインの一方が前記発光素子の他方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が前記第1電源線に接続され、ゲート−ソース間に印加される前記信号電圧を、ドレイン電流である前記信号電流に変換する駆動トランジスタと、一方の端子が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、他方の端子が前記駆動トランジスタのソース及びドレインの一方に接続され、少なくとも前記信号電圧あるいは前記基準電圧に対応した電圧を保持する第6容量素子とを備え、前記第1スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第1信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、前記第2スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第2信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、前記表示装置は、さらに、同一の前記駆動ブロック内の全発光画素に対し、前記閾値検出期間及び前記初期化期間の少なくとも一方においては前記第1電圧及び前記第2電圧の供給を同じタイミングで制御し、異なる前記駆動ブロック間では、前記タイミングと異なるタイミングで前記第1電圧及び前記第2電圧の供給を制御する電圧制御部を備えてもよい。
本態様によれば、電流制御部は、信号電圧を信号電流に変換する駆動トランジスタと、信号電圧及び基準電圧に対応した電圧を保持する第6容量素子とで構成される。上記電流制御部の回路構成、駆動ブロック化された各発光画素への制御線、走査線、信号線及び電源線の配置により、駆動トランジスタの閾値補正期間及びそのタイミングを同一駆動ブロック内で一致させることが可能となる。よって、電流パスを制御する信号を出力し信号電圧を制御する駆動回路の負荷が低減する。また、さらに、上記駆動ブロック化及び発光画素列ごとに配置された2本の信号線により、駆動トランジスタの閾値補正期間を、全発光画素を書き換える時間である1フレーム期間Tfの中で大きくとることができる。これにより、高精度に補正された信号電圧に基づいた駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質が向上する。
また、本発明の一態様に係る表示装置は、前記発光画素は、前記信号電圧に応じて発光する有機EL(Electro Luminescence)素子であってもよい。
本態様によれば、アクティブマトリクス型の有機EL表示パネルにおいて、2本の信号線同士の配線交差がないので、当該信号線間の層間容量が存在せず、信号線の充放電に伴う消費電力を軽減することができる。さらに、層間容量が存在しないことにより、閾値電圧検出中及び初期化期間の信号線の電位変動を抑制し、閾値の検出精度を向上させる。つまり、高精度な閾値電圧補正が実現できる。また、駆動ブロック化により、初期化期間及び閾値補正期間を1フレーム期間の中で大きくとることができ、駆動回路の出力負荷及びコストの低減、ならびに実装歩留まりの向上が図られる。
また、本発明は、このような特徴的な手段を備える表示装置として実現することができるだけでなく、表示装置に含まれる特徴的な手段をステップとする表示装置の制御方法として実現することができる。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1について、図面を参照しながら説明する。
本実施の形態における表示装置は、m(4以上の整数)行n(nは1以上の整数)列のマトリクス状に配置された複数の発光画素を有する表示装置であって、複数の発光画素のうち、m行n列のマトリクスにおけるn個の列の各々に対応するm個の発光画素毎に、該m個の発光画素に対応づけて列方向に配置され、発光画素の輝度を決定する信号電圧を発光画素に与える第1信号線及び第2信号線とを備え、第1信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の一方に配置され、第2信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の他方に配置され、第1信号線と対応する列の発光画素とを接続する第1接続線は第2信号線と交差しないように配置され、第2信号線と対応する列の発光画素とを接続する第2接続線は第1信号線と交差しないように配置されており、同一の駆動ブロック内の全発光画素では、電流制御部の閾値電圧を検出する閾値検出期間が共通化されており、異なる駆動ブロック間では、閾値検出期間が独立している。
これにより、本実施の形態における表示装置は、駆動トランジスタの閾値補正期間を駆動ブロック内で一致させることが可能となるので、補正期間を1フレーム期間の中で大きくとることができる。よって、高精度に補正された駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質が向上する。また、閾値補正期間における発光画素の回路を駆動する回路の負荷が低減する。
さらに、2本の信号線同士の配線交差がないので、当該信号線間の層間容量が存在せず、信号線の充放電に伴う消費電力を軽減することができる。さらに、層間容量が存在しないことにより、閾値電圧検出中及び初期化期間の信号線の電位変動を抑制し、閾値の検出精度を向上させる。つまり、高精度な閾値電圧補正が実現できる。
なお、閾値検出期間が共通化されているとは、期間及びタイミングのそれぞれが共通であることを意味し、独立しているとは、期間が重なっていないことを意味する。言い換えると、閾値検出期間が共通化されているとは、当該期間の開始時刻及び終了時刻を同一の駆動ブロック内における各発光画素において一致させることをいう。また、異なる駆動ブロック間では閾値検出期間が独立しているとは、当該期間の開始時刻及び終了時刻を異なる駆動ブロック間における各発光画素において異ならせ、かつ、異なる駆動ブロック間において当該期間を重複させないことをいう。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の電気的な構成を示すブロック図である。なお、同図に示す、複数の発光画素11A及び11Bと、複数の第1信号線151及び複数の第2信号線152との配置レイアウトは、表示パネル10を上面から見た場合の配置を模したものである。
同図における表示装置1は、表示パネル10と、制御回路20とを備える。表示パネル10は、複数の発光画素11A及び11Bと、信号線群12と制御線群13と走査/制御線駆動回路14と、信号線駆動回路15とを備える。
発光画素11A及び11Bは、表示パネル10上に、マトリクス状に配置されている。ここで、発光画素11A及び11Bは、複数の発光画素行を一駆動ブロックとする2以上の駆動ブロックを構成している。発光画素11Aは、奇数番目の駆動ブロックを構成し、また、発光画素11Bは偶数番目の駆動ブロックを構成する。
信号線群12は、発光画素列ごとに配置された複数の第1信号線151及び第2信号線152からなる。ここで、各発光画素列につき2本の信号線(第1信号線151及び第2信号線152)が配置されており、奇数番目の駆動ブロックの発光画素11Aは第1信号線151に接続され、偶数番目の駆動ブロックの発光画素11Bは第2信号線152に接続されている。
具体的には、第1信号線151及び第2信号線152は、複数の発光画素11A及び11Bのうち、m行n列のマトリクスにおけるn個の列の各々に対応するm個の発光画素11A及び11B毎に、該m個の発光画素11A及び11Bに対応づけて列方向に配置され、発光画素11A及び11Bの輝度を決定する信号電圧を発光画素11A及び11Bに与える。図1に示すように、第1信号線151は対応する列の発光画素11A及び11Bの左側に配置され、第2信号線152は対応する列の発光画素11A及び11Bの右側に配置されている。また、この2本の信号線(第1信号線151及び第2信号線152)は、さらに、発光画素11A及び11Bが有する駆動トランジスタを初期化するための基準電圧を発光画素11A及び11Bに与える。
なお、第1信号線151及び第2信号線152の配置はこれに限らない。例えば、第1信号線151は対応する列の発光画素11A及び11Bの右側に配置され、第2信号線152は対応する列の発光画素11A及び11Bの左側に配置されていてもよい。
制御線群13は、発光画素ごとに配置された走査線及び電源線からなる。
走査/制御線駆動回路14は、制御線群13の各走査線へ走査信号を、制御線群13の各制御線へ制御信号を出力することにより、発光画素の有する回路素子を駆動する。
信号線駆動回路15は、信号線群12の各信号線へ発光輝度を決定する信号電圧または駆動トランジスタの閾値電圧を検出するための基準電圧を出力することにより、発光画素の有する回路素子を駆動する。
制御回路20は、走査/制御線駆動回路14から出力される走査信号及び可変電圧の出力タイミング及び電圧レベルを制御する。また、制御回路20は、信号線駆動回路15から出力される信号電圧または基準電圧を出力するタイミングを制御する。
なお、制御回路20、走査/制御線駆動回路14及び信号線駆動回路15は、各発光画素の動作を制御する制御部を構成する。
図2Aは、本発明の実施の形態1に係る表示装置における奇数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図であり、図2Bは、本発明の実施の形態1に係る表示装置における偶数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図である。図2A及び図2Bに記載された発光画素11A及び11Bは、いずれも、有機EL(エレクトロルミネッセンス)素子113と、駆動トランジスタ114と、スイッチングトランジスタ115及び116と、静電保持容量117及び118と、第2制御線131と、第1制御線132と、走査線133と、第1信号線151と、第2信号線152とを備える。
有機EL素子113は、例えば、カソードが第2電源線である電源線112に接続されアノードが駆動トランジスタ114のソースに接続された発光素子であり、駆動トランジスタ114の駆動電流が流れることにより発光する。
駆動トランジスタ114は、ゲート−ソース間に信号電圧に対応した電圧が印加されることにより、当該電圧に対応したドレイン電流を変換する。そして、このドレイン電流は、駆動電流として有機EL素子113に供給される。駆動トランジスタ114は、例えば、n型の薄膜トランジスタ(n型TFT)で構成される。
スイッチングトランジスタ115は、ゲートが走査線133に接続され、ソース及びドレインの一方が駆動トランジスタ114のゲートに接続されている。また、そのソース及びドレインの他方は、奇数駆動ブロックの発光画素11Aにおいては、第1信号線151に接続され、当該発光画素11Aが有するスイッチングトランジスタ115は第1スイッチングトランジスタに相当する。一方、ソース及びドレインの他方は、偶数駆動ブロックの発光画素11Bにおいては、第2信号線152に接続され、当該発光画素11Bが有するスイッチングトランジスタ115は第2スイッチングトランジスタに相当する。
なお、スイッチングトランジスタ115と第1信号線151とを接続する配線は本発明の第1接続線に相当し、スイッチングトランジスタ115と第2信号線152とを接続する配線は本発明の第2接続線に相当する。つまり、発光画素11Aが有するスイッチングトランジスタ115は、ゲートが走査線133に接続され、ソース及びドレインの一方が第1接続線を介して第1信号線151に接続され、ソース及びドレインの他方が後述する電流制御部100に接続され、第1信号線151と電流制御部100との導通及び非導通を切り換える。一方、発光画素11Bが有するスイッチングトランジスタ115は、ゲートが走査線133に接続され、ソース及びドレインの一方が第2接続線を介して第2信号線152に接続され、ソース及びドレインの他方が電流制御部100に接続され、第2信号線152と電流制御部100との導通及び非導通を切り換える。
ここで、第1接続線は第2信号線152と交差しないように配置され、第2接続線は第1信号線151と交差しないように配置されている。
以上の構成により、本実施の形態では、第1信号線151及び当該第1信号線151に接続された複数の第1接続線と、第2信号線152及び当該第2信号線152に接続された複数の第2接続線とは交差しない。これにより、本実施の形態に係る表示装置1では、例えば図26の表示装置500のように、信号線の交差により発生する寄生容量が生じない。
その結果、表示装置1において、発光画素11A及び11Bを発光させるための制御を行う際、寄生容量を充放電する必要がなくなり、無駄な電力消費を抑制できる。つまり、表示装置1は、消費電力を削減できる。
スイッチングトランジスタ116は、ゲートが第2制御線131に接続され、ソース及びドレインの他方が正電源線である電源線110に接続された第3スイッチングトランジスタである。スイッチングトランジスタ116は、駆動トランジスタ114のドレイン電流をオンオフさせる機能を有する。
なお、スイッチングトランジスタ116は、そのソース及びドレインが電源線110と有機EL素子のアノードとの間に接続されていればよい。この配置により、駆動トランジスタ114のドレイン電流をオンオフさせることが可能となる。スイッチングトランジスタ115及び116は、例えば、n型の薄膜トランジスタ(n型TFT)で構成される。
静電保持容量117は、一方の端子が駆動トランジスタ114のゲートに接続され、他方の端子が駆動トランジスタ114のソースに接続された第1容量素子である。静電保持容量117は、第1信号線151または第2信号線152から供給された信号電圧に対応した電荷を保持し、例えば、スイッチングトランジスタ115がオフ状態となった後に、駆動トランジスタ114から有機EL素子113へ供給する信号電流を制御する機能を有する。
静電保持容量118は、静電保持容量117の他方の端子と第1制御線132との間に接続された第2容量素子である。静電保持容量118は、まず、定常状態において駆動トランジスタ114のソース電位を記憶し、信号電圧がスイッチングトランジスタ115から印加された場合でもそのソース電位の情報は静電保持容量117と静電保持容量118との間のノードに残る。なおこのタイミングでのソース電位とは駆動トランジスタ114の閾値電圧である。その後、上記信号電圧の保持から発光までのタイミングが発光画素行ごとに異なっても、静電保持容量117の他方の端子の電位が確定されるので駆動トランジスタ114のゲート電圧が確定される。一方、駆動トランジスタ114のソース電位は既に定常状態であるので、静電保持容量118は、結果的に駆動トランジスタ114のソース電位を保持する機能を有する。
なお、駆動トランジスタ114と、スイッチングトランジスタ116と、静電保持容量117及び118とは、電流制御部100を構成している。
電流制御部100は、電源線110及び、有機EL素子113の他方の端子及び第1制御線132に接続され、信号電圧を信号電流に変換する。具体的には、電流制御部100は、第1電源線である電源線110、有機EL素子113のアノード、第2制御線131、第1制御線132及びスイッチングトランジスタ115のソース及びドレインの一方の端子に接続されている。この構成により、電流制御部100は、第1信号線151又は第2信号線152から供給される信号電圧を駆動トランジスタ114のドレイン電流である信号電流に変換する機能を有する。
第2制御線131は、発光画素行ごとに配置され、同一の駆動ブロック内の全発光画素では共通化されており、異なる駆動ブロック間では独立している。具体的には、第2制御線131は、走査/制御線駆動回路14に接続され、発光画素11A及び11Bを含む画素行に属する各発光画素に接続されている。これにより、第2制御線131は、駆動トランジスタ114のドレイン電流をオンオフするタイミングを供給する機能を有する。ここで、第2制御線131が同一の駆動ブロック内の全発光画素で共通化されているとは、走査/制御線駆動回路14から出力される一の制御信号が、同一の駆動ブロック内の第2制御線131に同時に供給されることをいう。例えば、同一の駆動ブロック内では、走査/制御線駆動回路14に接続された一本の制御線が、発光画素行ごとに配置された第2制御線131に分岐している。また、第2制御線131が、異なる駆動ブロック間では独立しているとは、走査/制御線駆動回路14から出力される個別の制御信号が、複数の駆動ブロックに対して供給されることをいう。例えば、第2制御線131が、走査/制御線駆動回路14に駆動ブロックごとに、個別に接続されている。
第1制御線132は、発光画素行ごとに配置され、同一の駆動ブロック内の全発光画素では共通化されており、異なる駆動ブロック間では独立している。具体的には、第1制御線132は、走査/制御線駆動回路14に接続され、発光画素11A及び11Bを含む画素行に属する各発光画素に接続されている。これにより、第1制御線132は、電圧レベルを切り換えることにより、駆動トランジスタ114の閾値電圧を検出する環境を整える機能を有する。
走査線133は、発光画素11A及び11Bを含む画素行に属する各発光画素へ信号電圧または駆動トランジスタ114の閾値電圧を検出するための基準電圧を書き込むタイミングを供給する機能を有する。
第1信号線151及び第2信号線152は、信号線駆動回路15に接続され、それぞれ、発光画素11A及び11Bを含む画素列に属する各発光画素へ接続され、駆動TFTの閾値電圧を検出するための基準電圧と、発光強度を決定する信号電圧とを供給する機能を有する。
なお、図2A及び図2Bには記載されていないが、電源線110及び電源線112は、それぞれ、他の発光画素にも接続されており電圧源に接続されている。
次に、第2制御線131、第1制御線132、走査線133、第1信号線151及び第2信号線152の発光画素間における接続関係について説明する。
図3は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の有する表示パネルの一部を示す回路構成図である。同図には、2つの隣接する駆動ブロック及び各制御線、各走査線及び各信号線が記載されている。図面及び以下の説明では、各制御線、各走査線及び各信号線を“符号(ブロック番号、当該ブロックにおける行番号)”または“符号(ブロック番号)”で表している。
前述したように、駆動ブロックとは、複数の発光画素行で構成され、表示パネル10の中には2以上の駆動ブロックが存在する。例えば、図3に記載された各駆動ブロックは、m行の発光画素行で構成されている。
図3の上段に記載されたk番目の駆動ブロックでは、第2制御線131(k)が当該駆動ブロック内の全発光画素11Aの有するスイッチングトランジスタ116のゲートに共通して接続されている。また、第1制御線132(k)が当該駆動ブロック内の全発光画素11Aの有する静電保持容量118に共通して接続されている。一方、走査線133(k、1)〜走査線133(k、m)は、それぞれ、発光画素行ごとに個別に接続されている。また、図4の下段に記載された(k+1)番目の駆動ブロックでも、k番目の駆動ブロックと同様の接続がなされている。ただし、k番目の駆動ブロックに接続された第2制御線131(k)と(k+1)番目の駆動ブロックに接続された第2制御線131(k+1)とは、異なる制御線であり、走査/制御線駆動回路14から個別の制御信号が出力される。また、k番目の駆動ブロックに接続された第1制御線132(k)と(k+1)番目の駆動ブロックに接続された第1制御線132(k+1)とは、異なる制御線であり、走査/制御線駆動回路14から個別の制御信号が出力される。
また、k番目の駆動ブロックでは、第1信号線151が当該駆動ブロック内の全発光画素11Aの有するスイッチングトランジスタ115のソース及びドレインの他方に接続されている。一方、(k+1)番目の駆動ブロックでは、第2信号線152が当該駆動ブロック内の全発光画素11Bの有するスイッチングトランジスタ115のソース及びドレインの他方に接続されている。
上述したように、上記駆動ブロック化により、駆動トランジスタ114のドレインへの電圧印加のオンオフを制御する第2制御線131の本数が削減される。また、駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthを検出するVth検出回路を制御する第1制御線132の本数が削減される。よって、これらの制御線に駆動信号を出力する走査/制御線駆動回路14の出力本数が低減し、回路規模の削減を可能にする。
次に、本実施の形態に係る表示装置1の駆動方法について図4を用いて説明する。なお、ここでは、図2A及び図2Bに記載された具体的回路構成を有する表示装置についての駆動方法を詳細に説明する。
図4は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の駆動方法の動作タイミングチャートである。同図において、横軸は時間を表している。また縦方向には、上から順に、k番目の駆動ブロックの走査線133(k、1)、133(k、2)及び133(k、m)、第1信号線151、第2制御線131(k)及び第1制御線132(k)に発生する電圧の波形図が示されている。また、これらに続き、(k+1)番目の駆動ブロックの走査線133(k+1、1)、133(k+1、2)及び133(k+1、m)、第2信号線152、第2制御線131(k+1)及び第1制御線132(k+1)に発生する電圧の波形図が示されている。また、図5は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の有する発光画素の状態遷移図である。また、図6は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の動作フローチャートである。
まず、時刻t0の直前では、走査線133(k、1)〜133(k、m)の電圧レベルは全てLOWであり、第1制御線132(k)及び第2制御線131(k)もLOWである。図5(a)のように、第2制御線131(k)をLOWとした瞬間から、スイッチングトランジスタ116はオフ状態となる。これにより、有機EL素子113は消光し、kブロックにおける発光画素の一斉発光が終了する。同時に、kブロックにおける非発光期間が開始する。
次に、時刻t0において、走査/制御線駆動回路14は、走査線133(k、1)〜133(k、m)の電圧レベルを同時にLOWからHIGHに変化させ、スイッチングトランジスタ115をオン状態とする。また、この時、既に第2制御線131(k)はLOWとなってスイッチングトランジスタ116はオフとなっており(図6のS11)、信号線駆動回路15は、第1信号線151の電圧を、信号電圧から駆動トランジスタ114がオフとなる基準電圧に変化させてある(図7のS12)。これにより、信号電圧が駆動トランジスタ114のゲートに印加される。
次に、時刻t1において、走査/制御線駆動回路14は、第1制御線132(k)の電圧レベルをLOWからHIGHに変化させ、一定期間経った後、時刻t2においてLOWに変化させる(図6のS13)。また、このとき、第2制御線131(k)の電圧レベルはLOWに維持されているので、駆動トランジスタ114のソースS(M)と有機EL素子113のカソード電極との間の電位差は、有機EL素子113の閾値電圧に漸近していく。ここで、例えば、基準電圧及び電源線112電位を0Vとし、第1制御線132(k)のHIGH電圧レベル(VgH)とLOW電圧レベル(VgL)の電位差(VgH−VgL)をΔVreset、静電保持容量118の静電容量値をC2、有機EL素子113の静電容量及び閾値電圧を、それぞれCEL及びV(EL)とする。このとき、第1制御線132(k)の電圧レベルをLOWからHIGHにした瞬間、駆動トランジスタ114のソースS(M)の電位Vsは、C2とCELとで分配される電圧と、V(EL)との和とほぼ等しく、
Figure 0005627694
となる。その後、図5(b)に示すように、有機EL素子113の自己放電がなされることにより、上記Vsは、定常状態では、V(EL)に漸近していく。すなわち、Vs→VT(EL)となる。
その後、時刻t2において、走査/制御線駆動回路14が第1制御線132(k)の電圧レベルをHIGHからLOWに変化させることにより、Vsがバイアスされ、
Figure 0005627694
となる。この第1制御線132(k)のHIGHからLOWへの変化により、駆動トランジスタ114のゲートソース間電圧であるVgsには、駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthよりも大きな電圧が発生するようにΔVresetを設定している。つまり、静電保持容量117に発生する電位差を駆動トランジスタの閾値電圧が検出できる電位差とし、閾値電圧の検出過程への準備が完了する。
次に、時刻t3において、走査/制御線駆動回路14は、第2制御線131(k)の電圧レベルをLOWからHIGHに変化させてスイッチングトランジスタ116をオン状態とする。これにより、図5(c)に示すように、駆動トランジスタ114はオン状態となり、ドレイン−ソース間電流を、静電保持容量117、118及びオフ状態となっている有機EL素子113へと流す。このとき、式2で規定されたVsは、−Vthに漸近していく。これにより、静電保持容量117、118及び有機EL素子113には駆動トランジスタ114のゲート−ソース間電圧が記録される。なお、このとき、有機EL素子113のアノード電極電位すなわち駆動トランジスタのソース電位は−Vth(<0)よりも低い電位であり、有機EL素子113のカソード電位は0Vであるので逆バイアス状態となり、有機EL素子113は発光せず、静電容量CELとして機能する。
時刻t3〜時刻t4の期間、発光画素11Aの回路は定常状態となり、静電保持容量117および118には駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthに相当する電圧が保持される。なお、閾値電圧Vthに相当する電圧を静電保持容量117および118に保持させるために流れる電流は微少であるため、定常状態となるまでには時間を要する。よって、この期間が長いほど、静電保持容量117に保持される電圧は安定し、この期間を十分長く確保することにより、高精度な電圧補償が実現される。
次に、時刻t4において、走査/制御線駆動回路14は、第2制御線131(k)の電圧レベルをHIGHからLOWに変化させる(図6のS14)。これにより、駆動トランジスタ114への電流供給が停止される。このとき、k番目の駆動ブロックの全発光画素11Aの有する静電保持容量117及び118には駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthに相当する電圧が同時に保持される。なお、駆動トランジスタ114への電圧供給を停止するステップ(図6のS11)から駆動トランジスタ114への電流供給を停止するステップ(図6のS14)までは、本発明の第1電圧保持ステップに相当する。
ところで、時刻t3〜時刻t4の期間、(k+1)番目の駆動ブロックに属する発光画素11Bに接続された第2信号線152には信号電圧が印加されている。ここで、本実施の形態に係る表示装置1では、上述したように、第1信号線151及び第2信号線152はn個の列の各々に対応するm個の発光画素列ごとに、m個の発光画素11A及び11Bに対応づけて列方向に配置され、第1信号線151は対応する列の発光画素11A及び11Bの左側に配置され、第2信号線152は対応する列の発光画素11A及び11Bの右側に配置されている。つまり、第1信号線151は、対応する列の発光画素11A及び11Bが具備するスイッチングトランジスタ115の左側に配置され、第2信号線152は、対応する列の発光画素11A及び11Bが具備するスイッチングトランジスタ115の右側に配置されている。さらに、第1接続線は第2信号線152と交差しないように配置され、第2接続線は第1信号線151と交差しないように配置されている。これにより、表示装置1では、例えば図26の表示装置500のように、信号線の交差により発生する寄生容量が生じない。なお、本明細書に記載の、信号線の交差により発生する寄生容量(信号線の寄生容量)とは、第1信号線151と第2信号線152との間で発生する寄生容量と、第1接続線と第2信号線152との間で発生する寄生容量と、第2接続線と第1信号線151との間で発生する寄生容量とのうち、少なくとも1つを意味する。
よって、時刻t3〜時刻t4の期間、つまり発光画素11Aにおける閾値検出期間において、第1信号線151に供給されている基準電圧が、信号線の交差により発生する寄生容量を介して、第2信号線152に供給されている信号電圧の影響を受けることはない。言い換えると、閾値電圧を検出するための基準電圧を供給している第1信号線151の電位変動を抑制できる。
従って、本実施の形態に係る表示装置1は、閾値電圧の検出精度を向上できる。
具体的には、万一、基準電圧が供給されている第1信号線151の電位が、第2信号線に供給されている信号電圧により変動した場合、駆動トランジスタ114のゲート電位と閾値電圧とにより決定される駆動トランジスタ114のソース電位が変動する。その結果、静電保持容量117及び118の接点Mにおける電位VMが変動する。よって、静電保持容量117及び118は、正確な閾値電圧を保持することができない。
これに対し、本実施の形態に係る表示装置1では、信号線の交差により発生する寄生容量を低減することにより、閾値検出期間における基準電圧の変動を抑制できる。よって、静電保持容量117及び118に、正確な閾値電圧を保持させることができる。つまり、閾値電圧の検出精度が向上する。
次に、時刻t5において、走査/制御線駆動回路14は、走査線133(k、1)〜133(k、m)の電圧レベルを同時にHIGHからLOWに変化させ、スイッチングトランジスタ115をオフ状態とする。
以上、時刻t0〜時刻t5の期間では、駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthの補正が、k番目の駆動ブロック内において同時に実行されている。
次に、時刻t5〜時刻t7の期間において、走査/制御線駆動回路14は、走査線133(k、1)〜133(k、m)の電圧レベルを、順次、LOW→HIGH→LOWに変化させ、スイッチングトランジスタ115を、発光画素行ごとに順次オン状態とする。また、この時、信号線駆動回路15は、第1信号線151の電圧を基準電圧から信号電圧Vdataに変化させる(図6のS15)。
これにより、図6(d)に示すように、駆動トランジスタ114のゲートに信号電圧Vdataが印加される。このとき、静電保持容量117及び118の接点Mにおける電位V(=Vs)は、信号電圧の変化量ΔVdataがC1及びC2で分配された電圧と、時刻t4におけるVs電位である−Vthとの和となり、
Figure 0005627694


となる。
つまり、静電保持容量117に保持される電位差Vgsは、Vdataと上記式3で規定された電位との差分であり、
Figure 0005627694
となる。つまり、静電保持容量117には、この信号電圧Vdataに応じた電圧と、先に保持された駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthに相当する電圧とが加算された加算電圧が書き込まれる。
なお、第1信号線151の信号電圧を電流制御部100に印加するステップ(図6のS15)は、本発明の第1輝度保持ステップに相当する。
以上、時刻t5〜時刻t7の期間では、補正された信号電圧の書き込みが、k番目の駆動ブロック内で発光画素行ごとに、順次実行されている。
次に、時刻t7以降において、第2制御線131(k)の電圧レベルをLOWからHIGHに変化させる(図7のS16)。これにより、上記加算電圧に応じた駆動電流が有機EL素子113に流れる。つまり、k番目の駆動ブロック内の全発光画素11Aでは、同時に発光が開始される。
以上、時刻t7以降の期間では、有機EL素子113の発光が、k番目の駆動ブロック内において同時に実行されている。ここで、駆動トランジスタ114を流れるドレイン電流iは、式4で規定されたVgsから、駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthを減じた電圧値を用いて、
Figure 0005627694
と表される。ここで、βは移動度に関する特性パラメータである。式5から、有機EL素子113を発光させるためのドレイン電流iは、駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthに依存しない電流となっていることが解る。
以上、発光画素行を駆動ブロック化することにより、駆動ブロック内では、駆動トランジスタ114の閾値電圧Vth補償が同時に実行される。また、有機EL素子113の発光も駆動ブロック内で同時に実行される。これにより、駆動トランジスタ114の駆動電流のオンオフの制御を駆動ブロック内で同期でき、また、当該駆動電流のソース以降の電流経路の制御を駆動ブロック内で同期できる。よって、第1制御線132及び第2制御線131を駆動ブロック内で共通化できる。
また、走査線133(k、1)〜133(k、m)においては、走査/制御線駆動回路14とは個別に接続されているが、閾値補正期間においては、駆動パルスのタイミングが同一である。よって、走査/制御線駆動回路14は、出力するパルス信号の高周波化を抑制することができるので、駆動回路の出力負荷を低減できる。さらに、信号線151及び当該信号線に接続された複数の第1接続線と、第2信号線152及び当該第2信号線152に接続された複数の第2接続線とは交差しない。これにより、本実施の形態に係る表示装置1では、信号線の交差による寄生容量が生じない。その結果、信号線駆動回路15は、第1信号線151及び第2信号線152に基準電圧及び信号電圧を供給する際、寄生容量を充電する必要がなくなり、無駄な電力消費を生じない。つまり表示装置1は、消費電力を削減できる。
一方、上述した、駆動回路の出力負荷の小さい駆動方法は、特許文献1に記載された従来の表示装置500では実現困難である。図27に記載された画素回路図においても、駆動トランジスタ512の閾値電圧Vthを補償しているが、当該閾値電圧に相当する電圧が保持容量513に保持された後、駆動トランジスタ512のソース電位は変動し確定しない。このため、表示装置500では、閾値電圧Vthを保持した後、続いて信号電圧が加算された加算電圧の書き込みを即座に実行しなければならない。また、上記加算電圧もソース電位の変動の影響を受けるため、続いて発光動作を即座に実行しなければならない。つまり、従来の表示装置500では、発光画素行ごとに、上述した閾値電圧補正、信号電圧書き込み及び発光を実行しなければならず、図27に記載された発光画素501では駆動ブロック化はできない。
これに対し、本発明の表示装置1の有する発光画素11A及び11Bは、前述したように、駆動トランジスタ114のドレインにスイッチングトランジスタ116が付加されている。これにより、駆動トランジスタ114のゲート及びソース電位が安定化されるので、閾値電圧補正による電圧の書き込みから信号電圧の加算書き込みまでの時間、または、当該加算書き込みから発光までの時間を、発光画素行ごとに任意に設定することが可能となる。この回路構成により、駆動ブロック化が可能となり、同一駆動ブロック内での閾値補正期間及び発光期間を一致させることが可能となる。
ここで、特許文献1に記載された、2本の信号線を用いた従来の表示装置と、本発明の駆動ブロック化された表示装置とで、閾値検出期間により規定される発光デューティの比較を行う。
図7は、走査線及び信号線の波形特性を説明する図である。同図において、各画素行の1水平期間t1Hにおける閾値電圧Vthの検出期間は、走査線がオン状態の期間であるPWに相当する。また、信号線においては、1水平期間t1Hは、信号電圧を供給する期間であるPWと、基準電圧を供給する期間であるtとを含む。また、PWの立ち上がり時間及び立ち下がり時間を、それぞれ、tR(S)及びtF(S)とし、PWの立ち上がり時間及び立ち下がり時間を、それぞれ、tR(D)及びtF(D)とすると、1水平期間t1Hは以下のように表される。
Figure 0005627694
さらに、PW=tと仮定すると、
Figure 0005627694
となる。式6及び式7より、
Figure 0005627694
となる。また、Vth検出期間は基準電圧発生期間内に開始し終了しなければならないので、Vth検出時間を最大で確保したとして、
Figure 0005627694
となり、式8及び式9より、
Figure 0005627694
が得られる。
上記式10に対して、例として、走査線本数が1080本(+ブランキング30本)の垂直解像度を有し、120Hz駆動するパネルの発光デューティを比較する。
従来の表示装置において、2本の信号線を有する場合の1水平期間t1Hは、1本の信号線を有する場合の2倍であるから、
1H={1秒/(120Hz×1110本)}×2=7.5μS×2=15μS
となる。ここで、tR(D)=tF(D)=2μS、tR(S)=tF(S)=1.5μSとし、これらを式10に代入すると、Vthの検出期間であるPWは、2.5μSとなる。
ここで、十分な精度を有するためのVth検出期間が1000μS必要であるとすると、当該Vth検出に必要な水平期間は、1000μS/2.5μS=400水平期間、が少なくとも非発光期間として必要となる。よって、2本の信号線を用いた従来の表示装置の発光デューティは、(1110水平期間−400水平期間)/1110水平期間=64%以下となる。
次に、本発明の駆動ブロック化された表示装置の発光デューティを求める。上記条件と同様に、十分な精度を有するためのVth検出期間が1000μS必要であるとすると、ブロック駆動の場合には、図5Aに記載された期間A(閾値検出準備期間+閾値検出期間)が上記1000μSに相当する。この場合、1フレームの非発光期間は、上記期間Aと書き込み期間とを含むことから、少なくとも1000μS×2=2000μSとなる。よって、本発明の駆動ブロック化された表示装置の発光デューティは、(1フレーム時間−2000μS)/1フレーム時間であり、1フレーム時間として(1秒/120Hz)を代入して、76%以下となる。
以上の比較結果より、2本の信号線を用いた従来の表示装置に対して、本発明のようにブロック駆動を組み合わせることにより、同じ閾値検出期間を設置したとしても発光デューティをより長く確保することができる。よって、発光輝度が十分確保され、かつ、駆動回路の出力負荷が低減された長寿命の表示装置を実現することが可能となる。
逆に言えば、2本の信号線を用いた従来の表示装置と、本発明のようにブロック駆動を組み合わせた表示装置とを同じ発光デューティに設定した場合、本発明の表示装置の方が、閾値検出期間を長く確保することが解る。
再び、本実施の形態に係る表示装置1の駆動方法について説明する。
一方、時刻t8では、(k+1)番目の駆動ブロックにおける駆動トランジスタ114の閾値電圧補正が開始される。
まず、時刻t8の直前では、走査線133(k+1、1)〜133(k+1、m)の電圧レベルは全てLOWであり、第1制御線132(k+1)及び第2制御線131(k+1)もLOWである。第2制御線131(k+1)をLOWとした瞬間から、スイッチングトランジスタ116はオフ状態となる。これにより、有機EL素子113は消光し、(k+1)ブロックにおける発光画素の一斉発光が終了する。同時に、(k+1)ブロックにおける非発光期間が開始する。
まず、時刻t8において、走査/制御線駆動回路14は、走査線133(k+1、1)〜133(k+1、m)の電圧レベルを同時にLOWからHIGHに変化させ、スイッチングトランジスタ115をオン状態とする。また、この時、既に第2制御線131(k+1)はLOWとなってスイッチングトランジスタ116はオフとなっており(図7のS21)、信号線駆動回路15は、第2信号線152の電圧は信号電圧から基準電圧に変化させてある(図6のS22)。これにより、基準電圧が駆動トランジスタ114のゲートに印加される。
次に、時刻t9において、走査/制御線駆動回路14は、第1制御線132(k+1)の電圧レベルをLOWからHIGHに変化させ、一定期間経った後、時刻t10においてLOWに変化させる(図6のS23)。また、このとき、第2制御線131(k+1)の電圧レベルはLOWに維持されているので、駆動トランジスタ114のソースS(M)と有機EL素子113のカソード電極との間の電位差は、有機EL素子113の閾値電圧に漸近していく。これにより、電流制御部100の静電保持容量117に蓄えられる電位差を、駆動トランジスタの閾値電圧が検出できる電位差とし、閾値電圧の検出過程への準備が完了する。
次に、時刻t11において、走査/制御線駆動回路14は、第2制御線131(k+1)の電圧レベルをLOWからHIGHに変化させてスイッチングトランジスタ116をオン状態とする。これにより、駆動トランジスタ114はオン状態となり、ドレイン−ソース間電流を、静電保持容量117、118及びオフ状態となっている有機EL素子へと流す。このとき、静電保持容量117、118及び有機EL素子113には駆動トランジスタ114のゲート−ソース間電圧が記録される。なお、このとき、有機EL素子113のアノード電極電位すなわち駆動トランジスタのソース電位は−Vth(<0)よりも低い電位であり、有機EL素子113のカソード電位は0Vであるので逆バイアス状態となり、有機EL素子113は発光せず、静電容量CELとして機能する。
時刻t11〜時刻t12の期間、発光画素11Bの回路は定常状態となり、静電保持容量117および118には駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthに相当する電圧が保持される。なお、この期間が長いほど、静電保持容量117および118に保持される閾値電圧Vthの検出精度が向上する。よって、この期間を十分長く確保することにより、高精度な電圧補償が実現される。
次に、時刻t12において、走査/制御線駆動回路14は、走査線133(k+1、1)〜133(k+1、m)の電圧レベルを同時にHIGHからLOWに変化させ、スイッチングトランジスタ115をオフ状態とする(図6のS24)。これにより、駆動トランジスタ114はオフ状態となる。このとき、(k+1)番目の駆動ブロックの全発光画素11Bの有する静電保持容量117には駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthに相当する電圧が同時に保持される。なお、駆動トランジスタ114への電圧供給を停止するステップ(図6のS21)から駆動トランジスタ114への電流供給を停止するステップ(図6のS24)までは、本発明の第2電圧保持ステップに相当する。
次に、時刻t13において、走査/制御線駆動回路14は、第2制御線131(k+1)の電圧レベルをHIGHからLOWに変化させる。
以上、時刻t11〜時刻t12の期間では、駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthの補正が、(k+1)番目の駆動ブロック内において同時に実行されている。
次に、時刻t13以降において、走査/制御線駆動回路14は、走査線133(k+1、1)〜133(k+1、m)の電圧レベルを、順次、LOW→HIGH→LOWに変化させ、スイッチングトランジスタ115を、発光画素行ごとに順次オン状態とすることを開始する。また、この時、信号線駆動回路15は、第2信号線152の電圧を基準電圧から信号電圧に変化させる(図6のS25)。これにより、駆動トランジスタ114のゲートに信号電圧が印加される。このとき、静電保持容量117には、この信号電圧Vdataに応じた電圧と、先に保持された駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthに相当する電圧とが加算された加算電圧が書き込まれる。
以上、時刻t13以降の期間では、補正された信号電圧の書き込みが、(k+1)番目の駆動ブロック内で発光画素行ごとに、順次実行されている。
次に、時刻t15以降において、第2制御線131(k+1)の電圧レベルをLOWからHIGHに変化させる(図8のS26)。これにより、上記加算電圧に応じた駆動電流が有機EL素子113に流れる。つまり、(k+1)番目の駆動ブロック内の全発光画素11Bでは、一斉に発光が開始される。
以上、時刻t15以降の期間では、有機EL素子113の発光が、(k+1)番目の駆動ブロック内において同時に実行されている。
以上の動作が、表示パネル10内の(k+2)番目の駆動ブロック以降においても順次実行される。
図8は、本発明の実施の形態1に係る駆動方法により発光した駆動ブロックの状態遷移図である。同図には、ある発光画素列における、駆動ブロックごとの発光期間及び非発光期間が表されている。縦方向は複数の駆動ブロックを、また、横軸は経過時間を示す。ここで、非発光期間とは、上述した閾値補正期間及び信号電圧の書き込み期間を含む。
本発明の実施の形態1に係る表示装置の駆動方法によれば、発光期間は、同一駆動ブロックで一斉に設定される。よって、駆動ブロック間では、行走査方向に対して発光期間が階段状に現れる。
以上、スイッチングトランジスタ116及び静電保持容量118が配置された発光画素回路、駆動ブロック化された各発光画素への制御線、走査線及び信号線の配置、及び上記駆動方法により、駆動トランジスタ114の閾値補正期間及びそのタイミングを同一駆動ブロック内で一致させることが可能となる。また、さらに、発光期間及びそのタイミングも同一駆動ブロック内で一致させることが可能となる。よって、各スイッチングトランジスタの導通及び非導通を制御する信号や電流パスを制御する信号を出力する走査/制御線駆動回路14や信号電圧を制御する信号線駆動回路15の負荷が低減する。また、さらに、上記駆動ブロック化及び発光画素列ごとに配置された2本の信号線により、駆動トランジスタ114の閾値補正期間を、全発光画素を書き換える時間である1フレーム期間Tfのなかで大きくとることができる。これは、k番目の駆動ブロックにおいて輝度信号がサンプリングされている期間に、(k+1)番目の駆動ブロックにおいて閾値補正期間が設けられることによるものである。よって、閾値補正期間は、発光画素行ごとに分割されるのではなく、駆動ブロックごと分割される。よって、表示領域が大面積化されても走査/制御線駆動回路14の出力数をさほど増大させることなく、かつ、発光デューティを減少させることなく、1フレーム期間に対する相対的な閾値補正期間を長く設定することが可能となる。これにより、高精度に補正された信号電圧に基づいた駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質が向上する。
例えば、表示パネル10をN個の駆動ブロックに分割した場合、各発光画素に与えられる閾値補正期間は、最大Tf/Nとなる。これに対し、発光画素行ごとに異なるタイミングで閾値補正期間を設定する場合、発光画素行がM行(M>>N)であるとすると、最大Tf/Mとなる。また、特許文献1に記載されたような信号線を発光画素列ごとに2本配置した場合でも、最大2Tf/Mである。
また、本実施の形態に係る表示装置1は、複数の発光画素11A及び11Bのうち、m行n列のマトリクスにおけるn個の列の各々に対応するm個の発光画素11A及び11B毎に、該m個の発光画素11A及び11Bに対応づけて列方向に配置され、発光画素11A及び11Bの輝度を決定する信号電圧を発光画素11A及び11Bに与える、第1信号線151及び第2信号線152を備える。具体的には、第1信号線151は対応する列の左側に配置され、第2信号線152は対応する列の右側に配置されている。つまり、第1信号線151は対応する列の発光画素11A及び11Bが具備するスイッチングトランジスタ115の左側に配置され、第2信号線152は対応する列の発光画素11A及び11Bが具備するスイッチングトランジスタ115の右側に配置されている。また、この2本の信号線(第1信号線151及び第2信号線152)は、さらに、発光画素11A及び11Bが有する駆動トランジスタを初期化するための基準電圧を発光画素11A及び11Bに与える。また、第1信号線151は複数の第2接続線と交差しないように配置され、第2信号線152は複数の第1接続線と交差しないように配置されている。
これにより、本実施の形態に係る表示装置1では、例えば図26の表示装置500のように、信号線の交差により発生する寄生容量が生じない。
その結果、表示装置1において、発光画素11A及び11Bを発光させるための制御を行う際、寄生容量を充放電する必要がなくなり、無駄な電力消費を抑制できる。つまり、表示装置1は、消費電力を削減できる。さらに、閾値検出期間における基準電圧の変動を抑制できるので、静電保持容量117及び118に、正確な閾値電圧を保持させることができる。つまり、閾値電圧の検出精度が向上する。
また、駆動ブロック化により、駆動トランジスタ114のドレインへの電圧印加のオンオフを制御する第2制御線、また、当該駆動電流のソース以降の電流経路を制御する第1制御線を駆動ブロック内で共通化できる。よって、走査/制御線駆動回路14から出力される制御線の本数が削減される。よって、駆動回路の負荷が低減する。
例えば、特許文献1に記載された従来の表示装置500では、発光画素行あたり2本の制御線(給電線及び走査線)が配置されている。表示装置500がM行の発光画素行から構成されているとすると、制御線は合計2M本となる。
これに対し、本発明の実施の形態1に係る表示装置1では、走査/制御線駆動回路14から、発光画素行あたり1本の走査線、駆動ブロックごとに2本の制御線が出力される。よって、表示装置1がM行の発光画素行から構成されているとすると、制御線(走査線を含む)の合計は(M+2N)本となる。
大面積化がなされ、発光画素の行数が大きい場合、M>>Nが実現されるので、この場合には、本発明に係る表示装置1の制御線本数は、従来の表示装置500の制御線本数に比べ、約1/2に削減することができる。
(実施の形態1の変形例)
実施の形態1の変形例に係る表示装置は、実施の形態1に係る表示装置1と比較して、各発光画素の回路構成は同様であるが、第1信号線151と第2信号線152との配置が異なる。具体的には、m行n列のマトリクス状に配置された発光画素11A及び11Bにおけるi(iは1≦i≦n−1の整数)番目の列においては、第1信号線151は、対応する列の発光画素11A及び11Bが具備するスイッチングトランジスタ115の左側および右側の一方に配置され、第2信号線152は、対応する列の発光画素11A及び11Bが具備するスイッチングトランジスタ115の左側および右側の他方に配置され、(i+1)番目の列においては、第1信号線151は、対応する列の発光画素11A及び11Bが具備するスイッチングトランジスタ115の左側および右側の他方に配置され、第2信号線は、対応する列の発光画素11A及び11Bが具備するスイッチングトランジスタ115の左側および右側の一方に配置されている点が異なる。
以下、本発明の実施の形態1の変形例について、実施の形態1に係る表示装置1と同じ点は説明を省略し、異なる点のみ図面を参照しながら説明する。
図9は、本発明の実施の形態1の変形例に係る表示装置の電気的な構成を示すブロック図である。なお、同図に示す、複数の発光画素11A及び11Bと、複数の第1信号線151及び複数の第2信号線152との配置レイアウトは、表示パネル10を上面から見た場合の配置を模したものである。
同図に記載された表示装置は、上述したように、実施の形態1に係る表示装置1と比較して、m行n列のマトリクス状に配置された発光画素11A及び11Bにおけるi(1≦i≦n−1の整数)番目の列においては、第1信号線151は、対応する列の発光画素11Aが具備するスイッチングトランジスタ115の左側および右側の一方に配置され、第2信号線152は、対応する列の発光画素11Bが具備するスイッチングトランジスタ115の左側および右側の他方に配置され、(i+1)番目の列においては、第1信号線151は、対応する列の発光画素11Aが具備するスイッチングトランジスタ115の左側および右側の他方に配置され、第2信号線152は、対応する列の発光画素11Bが具備するスイッチングトランジスタ115の左側および右側の一方に配置されている。例えば、本変形例においては、i番目の列とは奇数列の全てに対応し、(i+1)番目の列とは偶数列の全てに対応する。
言い換えると、隣接する列の間には、第1信号線151と第2信号線152とが並んで配置されることがない。これにより、第1信号線151と第2信号線152との間に発生する寄生容量をさらに低減できるので、閾値電圧を検出するために電圧を供給している信号線が、信号電圧を供給している信号線の電位変動の影響を受けることを一層低減する。
よって、本変形例に係る表示装置は、実施の形態1に係る表示装置1と比較して、一層高精度に閾値電圧を補正できる。
つまり、隣接する列の間に配置される2本の信号線(2本の第1信号線又は2本の第2信号線)は、同じタイミング及び期間に、信号電圧及び基準電圧が供給されるので、上述したような、閾値電圧を検出するために電圧を供給している信号線が、信号電圧を供給している信号線の電位変動の影響を受けることを一層低減する。
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2について、図面を参照しながら説明する。
図10は、本発明の実施の形態2に係る表示装置の有する表示パネルの一部を示す回路構成図である。同図には、2つの隣接する駆動ブロック及び各制御線、各走査線及び各信号線が記載されている。図面及び以下の説明では、各制御線、各走査線及び各信号線を“符号(ブロック番号、当該ブロックにおける行番号)”または“符号(ブロック番号)”で表している。
同図に記載された表示装置は、実施の形態1に係る表示装置1と比較して、各発光画素の回路構成は同様であるが、第2制御線131が駆動ブロックごとに共通化されておらず、発光画素行ごとに図示されていない走査/制御線駆動回路14に接続されている点のみが異なる。以下、実施の形態2に係る表示装置1と同じ点は説明を省略し、異なる点のみ説明する。
図10の上段に記載されたk番目の駆動ブロックでは、第2制御線131(k、1)〜131(k、m)が当該駆動ブロック内の発光画素行ごとに配置されており、各発光画素11Aの有するスイッチングトランジスタ116のゲートに個別に接続されている。また、第1制御線132(k)が当該駆動ブロック内の全発光画素11Aの有する静電保持容量118に共通して接続されている。一方、走査線133(k、1)〜走査線133(k、m)は、それぞれ、発光画素行ごとに個別に接続されている。また、図10の下段に記載された(k+1)番目の駆動ブロックでも、k番目の駆動ブロックと同様の接続がなされている。ただし、k番目の駆動ブロックに接続された第1制御線132(k)と(k+1)番目の駆動ブロックに接続された第1制御線132(k+1)とは、異なる制御線であり、走査/制御線駆動回路14から個別の制御信号が出力される。
また、k番目の駆動ブロックでは、第1信号線151が当該駆動ブロック内の全発光画素11Aの有するスイッチングトランジスタ115のソース及びドレインの他方に接続されている。一方、(k+1)番目の駆動ブロックでは、第2信号線152が当該駆動ブロック内の全発光画素11Bの有するスイッチングトランジスタ115のソース及びドレインの他方に接続されている。
上述したように、駆動ブロック化を行うことにより、Vth検出回路を制御する第1制御線132の本数が削減される。よって、これらの制御線に駆動信号を出力する走査/制御線駆動回路14の負荷が低減する。
次に、本実施の形態に係る表示装置の駆動方法について図11を用いて説明する。
図11は、本発明の実施の形態2に係る表示装置の駆動方法の動作タイミングチャートである。同図において、横軸は時間を表している。また縦方向には、上から順に、k番目の駆動ブロックの走査線133(k、1)、133(k、2)及び133(k、m)、第1信号線151、第2制御線131(k、1)及び131(k、m)、及び第1制御線132(k)に発生する電圧の波形図が示されている。また、これらに続き、(k+1)番目の駆動ブロックの走査線133(k+1、1)、133(k+1、2)及び133(k+1、m)、第2信号線152、第2制御線131(k+1、1)及び131(k+1、m)、及び第1制御線132(k+1)に発生する電圧の波形図が示されている。
本実施の形態に係る駆動方法は、図4に記載された実施の形態1に係る駆動方法と比較して、駆動ブロック内での発光期間を一致させず、発光画素行ごとに信号電圧の書き込み期間と発光期間を設定している点のみが異なる。
まず、時刻t20の直前では、走査線133(k、1)〜133(k、m)の電圧レベルは全てLOWであり、第1制御線132(k)及び第2制御線131(k、1)〜131(k、m)もLOWである。図5(a)のように、第2制御線131(k、1)〜131(k、m)をLOWとした瞬間から、スイッチングトランジスタ116はオフ状態となる。これにより、有機EL素子113は消光し、kブロックにおける発光画素の画素行ごとの発光が終了する。同時に、kブロックにおける非発光期間が開始する。
次に、時刻t20において、走査/制御線駆動回路14は、走査線133(k、1)〜133(k、m)の電圧レベルを同時にLOWからHIGHに変化させ、スイッチングトランジスタ115をオン状態とする。なお、この時、既に第2制御線131(k、1)〜131(k、m)はLOWとなってスイッチングトランジスタ116はオフ状態となっており(図6のS11)。また、この時、信号線駆動回路15は、第1信号線151の電圧を信号電圧から基準電圧に変化させている(図6のS12)。これにより、基準電圧が駆動トランジスタ114のゲートに印加される。
次に、時刻t21において、走査/制御線駆動回路14は、第1制御線132(k)の電圧レベルをLOWからHIGHに変化させ、一定期間経った後、時刻t22においてLOWに変化させる(図6のS13)。なお、この時、第2制御線131(k、1)〜131(k、m)の電圧レベルはLOWに維持されているので、駆動トランジスタ114のソースS(M)と有機EL素子113のカソード電極との間の電位差は、有機EL素子113の閾値電圧に漸近していく。このとき、時刻t22において、駆動トランジスタ114のソースS(M)の電位Vsは、実施の形態1で記載した式2で規定される。これにより、電流制御部100の静電保持容量117に発生する電位差を、駆動トランジスタの閾値電圧が検出できる電位差としている。このようにして、閾値電圧の検出過程への準備が完了する。
次に、時刻t23において、走査/制御線駆動回路14は、第2制御線131(k、1)〜131(k、m)の電圧レベルを一斉にLOWからHIGHに変化させてスイッチングトランジスタ116をオン状態とする。これにより、駆動トランジスタ114はオン状態となり、ドレイン電流を、静電保持容量117、118及びオフ状態となっている有機EL素子113へと流す。このとき、式2で規定されたVsは、−Vthに漸近していく。これにより、静電保持容量117、118及び有機EL素子113には駆動トランジスタ114のゲート−ソース間電圧が記録される。なお、このとき、有機EL素子113のアノード電極電位すなわち駆動トランジスタのソース電位は−Vth(<0)よりも低い電位であり、有機EL素子113のカソード電位は0Vであるので逆バイアス状態となり、有機EL素子113は発光せず、静電容量CELとして機能する。
そして、時刻t23〜時刻t24の期間、発光画素11Aの回路は定常状態となり、静電保持容量117及び118には駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthに相当する電圧が保持される。なお、閾値電圧Vthに相当する電圧を静電保持容量117および118に保持させるために流れる電流は微少であるため、定常状態となるまでには時間を要する。よって、この期間が長いほど、静電保持容量117および118に保持される電圧は安定し、この期間を十分長く確保することにより、高精度な電圧補償が実現される。
ところで、時刻t23〜時刻t24の期間、(k+1)番目の駆動ブロックに属する発光画素11Bに接続された第2信号線152には信号電圧が印加されている。ここで、第1信号線151及び第2信号線152はn個の列の各々に対応するm個の発光画素列ごとに、m個の発光画素11A及び11Bに対応づけて列方向に配置され、第1信号線151は対応する列の発光画素11A及び11Bが具備するスイッチングトランジスタ115の左側に配置され、第2信号線152は対応する列の発光画素11A及び11Bが具備するスイッチングトランジスタ115の右側に配置されている。さらに、第1接続線は第2信号線152と交差しないように配置され、第2接続線は第1信号線151と交差しないように配置されている。
これにより、本実施の形態に係る表示装置は、実施の形態1に係る表示装置1と同様に、信号線の交差により発生する寄生容量が生じない。
よって、時刻t23〜時刻t24の期間、つまり発光画素11Aにおける閾値検出期間において、第1信号線151に供給されている基準電圧が、信号線の交差により発生する寄生容量を介して、第2信号線152に供給されている信号電圧の影響を受けることはない。言い換えると、閾値電圧を検出するための基準電圧を供給している第1信号線151の電位変動を抑制できる。
従って、本実施の形態に係る表示装置は、実施の形態1に係る表示装置1と同様に、閾値電圧の検出精度を向上できる。
次に、時刻t24において、走査/制御線駆動回路14は、第2制御線131(k、1)〜131(k、m)の電圧レベルを一斉にHIGHからLOWに変化させる(図6のS14)。これにより、駆動トランジスタ114への電流供給が停止される。このとき、k番目の駆動ブロックの全発光画素11Aの有する静電保持容量117及び118には駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthに相当する電圧が同時に保持される。
次に、時刻t25において、走査/制御線駆動回路14は、走査線133(k、1)〜133(k、m)の電圧レベルを同時にHIGHからLOWに変化させ、スイッチングトランジスタ115をオフ状態とする。
以上、時刻t20〜時刻t25の期間では、駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthの補正が、k番目の駆動ブロック内において同時に実行されている。
次に、時刻t25以降では、走査/制御線駆動回路14は、走査線133(k、1)〜133(k、m)の電圧レベルを、順次、LOW→HIGH→LOWに変化させ、スイッチングトランジスタ115を、発光画素行ごとに順次オン状態とする。また、この時、信号線駆動回路15は、第1信号線151の電圧を基準電圧から信号電圧Vdataに変化させる(図6のS15)。これにより、駆動トランジスタ114のゲートに信号電圧Vdataが印加される。このとき、静電保持容量117に保持される電位差Vgsは、Vdataと実施の形態1で記載した式3で規定された電位との差分となり、式4の関係で規定される。つまり、静電保持容量117には、この信号電圧Vdataに応じた電圧と、先に保持された駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthに相当する電圧とが加算された加算電圧が書き込まれる。
また、走査/制御線駆動回路14は、走査線133(k、1)の電圧レベルが上記LOW→HIGH→LOWと変化した後、つづいて第2制御線131(k、1)の電圧レベルをLOWからHIGHへ変化させる。この動作を、順次、発光画素行ごとに繰り返す。
以上、時刻t25以降では、補正された信号電圧の書き込み及び発光が、k番目の駆動ブロック内で発光画素行ごとに、順次実行されている。
以上、時刻t26以降の期間では、有機EL素子113の発光が、k番目の駆動ブロック内において発光画素行ごとに実行されている。ここで、駆動トランジスタ114を流れるドレイン電流idは、実施の形態1で記載した式4で規定されたVgsから、駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthを減じた電圧値を用いて、式5で規定される。式5から、有機EL素子113を発光させるためのドレイン電流idは、駆動トランジスタ114の閾値電圧Vthに依存しない電流となっていることが解る。
以上、上述したように、発光画素行を駆動ブロック化することにより、駆動ブロック内では、駆動トランジスタ114の閾値電圧Vth補償が同時に実行される。これにより、当該駆動電流のソース以降の電流経路の制御を駆動ブロック内で同期できる。よって、第1制御線132を駆動ブロック内で共通化できる。
また、走査線133(k、1)〜133(k、m)においては、走査/制御線駆動回路14とは個別に接続されているが、閾値補正期間においては、駆動パルスのタイミングが同一である。よって、走査/制御線駆動回路14は、出力するパルス信号の高周波化を抑制することができるので、駆動回路の出力負荷を低減できる。
本実施の形態においても、実施の形態1と同様の観点から、特許文献1に記載された、2本の信号線を用いた従来の表示装置と比較して、発光デューティをより長く確保することができるという利点がある。
よって、発光輝度が十分確保され、かつ、駆動回路の出力負荷が低減された長寿命の表示装置を実現することが可能となる。
また、2本の信号線を用いた従来の表示装置と、本発明のようにブロック駆動を組み合わせた表示装置とを同じ発光デューティに設定した場合、本発明の表示装置の方が、閾値検出期間を長く確保することが解る。
なお、時刻t28〜時刻t35における(k+1)番目の駆動ブロックの動作は、上述したk番目の駆動ブロックの動作と同様のため説明を省略する。
以上の動作が、表示パネル10内の(k+2)番目の駆動ブロック以降においても順次実行される。
図12は、本発明の実施の形態2に係る駆動方法により発光した駆動ブロックの状態遷移図である。同図には、ある発光画素列における、駆動ブロックごとの発光期間及び非発光期間が表されている。縦方向は複数の駆動ブロックを、また、横軸は経過時間を示す。ここで、非発光期間とは、上述した閾値補正期間を含む。
本発明の実施の形態2に係る表示装置の駆動方法によれば、発光期間は、同一駆動ブロック内でも発光画素行ごとに順次設定される。よって、駆動ブロック内においても、行走査方向に対して発光期間が連続的に現れる。
以上、実施の形態2においても、スイッチングトランジスタ116及び静電保持容量118が配置された発光画素回路、駆動ブロック化された各発光画素への制御線、走査線及び信号線の配置、及び上記駆動方法により、駆動トランジスタ114の閾値補正期間及びそのタイミングを同一駆動ブロック内で一致させることが可能となる。よって、電流パスを制御する信号を出力する走査/制御線駆動回路14や信号電圧を制御する信号線駆動回路15の負荷が低減する。また、さらに、上記駆動ブロック化及び発光画素列ごとに配置された2本の信号線により、駆動トランジスタ114の閾値補正期間を、全発光画素を書き換える時間である1フレーム期間Tfのなかで大きくとることができる。これは、k番目の駆動ブロックにおいて輝度信号がサンプリングされている期間に、(k+1)番目の駆動ブロックにおいて閾値補正期間が設けられることによるものである。よって、閾値補正期間は、発光画素行ごとに分割されるのではなく、駆動ブロックごと分割される。よって、表示領域が大面積化されるほど、発光デューティを減少させることなく、1フレーム期間に対する相対的な閾値補正期間を長く設定することが可能となる。これにより、高精度に補正された信号電圧に基づいた駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質が向上する。
例えば、表示パネル10をN個の駆動ブロックに分割した場合、各発光画素に与えられる閾値補正期間は、最大Tf/Nとなる。
また、実施の形態2においても、信号線の交差により発生する寄生容量が生じないので、実施の形態1と同様に、無駄な電力消費を抑制できると共に、高精度な閾値電圧補正を実現できる。
(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施の形態に係る表示装置の電気的な構成は、発光画素の回路構成を除き、図1に記載された構成と同様である。つまり、本実施の形態に係る表示装置は、表示パネル10と、タイミング制御回路20とを備える。表示パネル10は、後述する複数の発光画素21A及び21Bと、信号線群12と制御線群13と走査/制御線駆動回路14と、信号線駆動回路15とを備える。
以下、実施の形態1及び2と重複する構成については、説明を省略し、発光画素21A及び21Bに関連する構成のみ説明を行う。
発光画素21A及び21Bは、表示パネル10上に、マトリクス状に配置されている。ここで、発光画素21A及び21Bは、複数の発光画素行を一駆動ブロックとする2以上の駆動ブロックを構成している。発光画素21Aは、奇数番目の駆動ブロックを構成し、また、発光画素21Bは偶数番目の駆動ブロックを構成する。
図13Aは、本発明の実施の形態3に係る表示装置における奇数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図であり、図13Bは、本発明の実施の形態3に係る表示装置における偶数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図である。図13A及び図13Bに記載された画素回路は、実施の形態1における図2A及び図2Bに記載された画素回路と比較して、スイッチングトランジスタ116の代わりに、スイッチングトランジスタ216が付加されている点が異なる。同様に、電流制御部200は、実施の形態1における電流制御部100とは、スイッチングトランジスタ116の代わりに、スイッチングトランジスタ216が付加されている点で構成が異なる。以下、図2A及び図2Bに記載された表示装置の構成と重複する点は説明を省略する。
図13A及び図13Bにおいて、有機EL素子213は、例えば、カソードが負電源線である電源線112に接続されアノードが駆動トランジスタ214のソースに接続された発光素子であり、駆動トランジスタ214の駆動電流が流れることにより発光する。
スイッチングトランジスタ216は、本発明の第4スイッチングトランジスタに相当し、ゲートが第2制御線231に接続され、ソース及びドレインの一方が静電保持容量217の他方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が駆動トランジスタ214のソースに接続されている。スイッチングトランジスタ216は、信号線からの信号電圧書き込み期間においてはオフ状態となることにより、静電保持容量217に正確な信号電圧に対応した電圧を保持させる機能を有する。一方、閾値検出期間及び発光期間においてはオン状態となることにより、駆動トランジスタ214のソースを静電保持容量217及び218に接続し、正確に静電保持容量217に閾値電圧と信号電圧に対応した電荷を保持させ、駆動トランジスタ214が静電保持容量217に保持された電圧を反映した駆動電流を発光素子に供給させる機能を有する。なお、静電保持容量217は本発明の第3容量素子に相当し、静電保持容量218は本発明の第4容量素子に相当する。
第2制御線231は、走査/制御線駆動回路14に接続され、発光画素21A及び21Bを含む画素行に属する各発光画素に接続されている。これにより、第2制御線231は、駆動トランジスタ214のソースと静電保持容量217及び静電保持容量218間のノードとを導通または非導通とする状態を発生する機能を有する。
第1制御線232は、走査/制御線駆動回路14に接続され、発光画素21A及び21Bを含む画素行に属する各発光画素に接続されている。これにより、第1制御線232は、電圧レベルを切り換えることにより、駆動トランジスタ214の閾値電圧を検出する環境を整える機能を有する。
次に、第2制御線231、第1制御線232、走査線233、第1信号線251及び第2信号線252の発光画素間における接続関係について説明する。
図14は、本発明の実施の形態3に係る表示装置の有する表示パネルの一部を示す回路構成図である。同図には、2つの隣接する駆動ブロック及び各制御線、各走査線及び各信号線が記載されている。図面及び以下の説明では、各制御線、各走査線及び各信号線を“符号(ブロック番号、当該ブロックにおける行番号)”または“符号(ブロック番号)”で表している。
前述したように、駆動ブロックとは、複数の発光画素行で構成され、表示パネル10の中には2以上の駆動ブロックが存在する。例えば、図14に記載された各駆動ブロックは、m行の発光画素行で構成されている。
図14の上段に記載されたk番目の駆動ブロックでは、第2制御線231(k、1)〜231(k、m)が当該駆動ブロック内の発光画素行ごとに配置されており、各発光画素21Aの有するスイッチングトランジスタ216のゲートに個別に接続されている。また、第1制御線232(k)が当該駆動ブロック内の全発光画素21Aの有する静電保持容量218に共通して接続されている。一方、走査線233(k、1)〜走査線233(k、m)は、それぞれ、発光画素行ごとに個別に接続されている。
また、図14の下段に記載された(k+1)番目の駆動ブロックでも、k番目の駆動ブロックと同様の接続がなされている。ただし、k番目の駆動ブロックに接続された第1制御線232(k)と(k+1)番目の駆動ブロックに接続された第1制御線232(k+1)とは、異なる制御線であり、走査/制御線駆動回路14から個別の制御信号が出力される。
また、k番目の駆動ブロックでは、第1信号線251が当該駆動ブロック内の全発光画素21Aの有するスイッチングトランジスタ215のソース及びドレインの他方に接続されている。一方、(k+1)番目の駆動ブロックでは、第2信号線252が当該駆動ブロック内の全発光画素21Bの有するスイッチングトランジスタ215のソース及びドレインの他方に接続されている。なお、発光画素21Aの有するスイッチングトランジスタ215は本発明の第1スイッチングトランジスタに相当し、発光画素21Bの有するスイッチングトランジスタ215は本発明の第2スイッチングトランジスタに相当する。
上述したように、駆動ブロック化を行うことにより、Vth検出回路を制御する第1制御線232の本数が削減される。よって、これらの制御線に駆動信号を出力する走査/制御線駆動回路14の回路規模が低減する。またVthの検出時間を長く確保することができ、Vthの検出精度が高くなり、結果表示品位が向上する。
次に、本実施の形態に係る表示装置の駆動方法について図15を用いて説明する。なお、ここでは、図13A及び図13Bに記載された具体的回路構成を有する表示装置についての駆動方法を詳細に説明する。
図15は、本発明の実施の形態3に係る表示装置の駆動方法の動作タイミングチャートである。同図において、横軸は時間を表している。また縦方向には、上から順に、k番目の駆動ブロックの走査線233(k、1)、233(k、2)及び233(k、m)、第2制御線231(k、1)、231(k、2)及び231(k、m)、第1制御線232(k)及び第1信号線251に発生する電圧の波形図が示されている。また、これらに続き、(k+1)番目の駆動ブロックの走査線233(k+1、1)、233(k+1、2)及び233(k+1、m)、第2制御線231(k+1、1)、231(k+1、2)及び231(k+1、m)、第1制御線232(k+1)及び第2信号線252に発生する電圧の波形図が示されている。
また、図16は、本発明の実施の形態3に係る表示装置の有する発光画素の状態遷移図である。また、図17は、本発明の実施の形態3に係る表示装置の動作フローチャートである。
まず、時刻t40において、走査線233(k、1)の電圧レベルをHIGHに変化させ、第1信号線251から基準電圧を、駆動トランジスタ214のゲートに印加する(図17のS31)。
このとき、図16(a)に示すように、基準電圧は、例えば0Vである。また、時刻t40の直前においては発光モードであったので、この定常状態における駆動トランジスタ214のソース電位Vsを、VELとする。これと、第2制御線231(k、1)の電圧レベルがHIGH状態によりスイッチングトランジスタ216が導通状態であることから、Vgs=−VEL<VT(TFT)となり、駆動トランジスタ214はオフ状態へと変化する。
その後、時刻t41において、走査線233(k、1)の電圧レベルをLOWに変化させ、以下、kブロック内において第1信号線251を基準電圧に維持したまま、走査線233の電圧レベルを、画素行順にLOW→HIGH→LOWとすることにより、有機EL素子213は画素行順に消光する。つまり、kブロックにおける発光画素の発光が画素行順に終了する。同時に、kブロックにおける非発光期間が画素行順に開始する。
次に、時刻t42において、走査/制御線駆動回路14は、第1制御線232(k)の電圧レベルをLOWからHIGHに変化させ、一定期間経った後、LOWに変化させる(図17のS32)。また、このとき、第2制御線231(k、1)〜231(k、m)の電圧レベルはHIGHに維持されている。ここで、スイッチングトランジスタ215がオフ状態で、第1制御線232(k)をΔVreset(>0)だけ変化させ、静電保持容量218の静電容量値をC2、有機EL素子213の静電容量及び閾値電圧を、それぞれCEL及びV(EL)とする。このとき、第1制御線232(k)の電圧レベルをHIGHにした瞬間、駆動トランジスタ214のソースS(M)の電位Vsは、C2とCELとで分配される電圧と、V(EL)との和となり、
Figure 0005627694
となる。その後、図16(b)に示すように、有機EL素子213の自己放電がなされることにより、上記Vsは、定常状態では、V(EL)に漸近していく。
次に、時刻t43において、走査/制御線駆動回路14は、走査線233(k、1)〜233(k、m)の電圧レベルを一斉にHIGHに変化させる。
続いて、走査/制御線駆動回路14が第1制御線232(k)の電圧レベルをHIGHからLOWに変化させることにより、Vsがバイアスされ、
Figure 0005627694
となる。この第1制御線232(k)のHIGHからLOWへの変化により、駆動トランジスタ214のゲートソース間電圧であるVgsには、駆動トランジスタ214の閾値電圧Vthよりも大きな電圧を発生させている。つまり、静電保持容量217に発生する電位差を駆動トランジスタの閾値電圧が検出できる電位差とし、閾値電圧の検出過程への準備が完了する。これと同時に、図16(c)に示すように、駆動トランジスタ214はオン状態となり、ドレイン−ソース間電流を、静電保持容量217、218及び有機EL素子213へと流す。このとき、式2で規定されたVsは、−Vthに漸近していく。これにより、静電保持容量217、218には駆動トランジスタ214のVthが記録される。なお、このとき、有機EL素子213へ流れる電流は、アノード電極電位が−Vthよりも低電位であり、カソード電位が0Vであるので有機EL素子213は逆バイアス状態となっているため、有機EL素子213を発光させるための電流とはならない。
時刻t43〜時刻t44の期間、発光画素21Aの回路は定常状態となり、静電保持容量217および218には駆動トランジスタ214の閾値電圧Vthに相当する電圧が保持される。なお、閾値電圧Vthに相当する電圧を静電保持容量217および218に保持させるために流れる電流は微少であるため、定常状態となるまでには時間を要する。よって、この期間が長いほど、静電保持容量217に保持される電圧は安定し、この期間を十分長く確保することにより、高精度な電圧補償が実現される。
次に、時刻t44において、走査/制御線駆動回路14は、走査線233(k、1)〜233(k、m)の電圧レベルを、一斉にHIGHからLOWに変化させる(図17のS33)。これにより、静電保持容量217、218への駆動トランジスタ214のVthの記録が完了する。このとき、k番目の駆動ブロックの全発光画素21Aの有する静電保持容量217及び218には駆動トランジスタ214の閾値電圧Vthに相当する電圧が同時に保持される。なお、時刻t44の直前において、第2制御線231(k、1)〜231(k、m)も一斉にLOWレベルとされており、スイッチングトランジスタ216はオフ状態となっている。これによりVth検出後の駆動トランジスタ214のリーク電流が静電保持容量217、218へ流れ込み、静電保持容量217、218に記録された駆動トランジスタ214の閾値電圧Vthの値がずれることを抑制している。
以上、時刻t43〜時刻t44の期間では、駆動トランジスタ214の閾値電圧Vthの補正が、k番目の駆動ブロック内において同時に実行されている。
ところで、時刻t43〜時刻t44の期間、(k+1)番目の駆動ブロックに属する発光画素21Bに接続された第2信号線252には信号電圧が印加されている。ここで、第1信号線251及び第2信号線252はn個の列の各々に対応するm個の発光画素列ごとに、m個の発光画素21A及び21Bに対応づけて列方向に配置され、第1信号線251は対応する列の発光画素21A及び21Bが具備するスイッチングトランジスタ215の左側に配置され、第2信号線252は対応する列の発光画素21A及び21Bが具備するスイッチングトランジスタ215の右側に配置されている。さらに、第1接続線は第2信号線252と交差しないように配置され、第2接続線は第1信号線251と交差しないように配置されている。
これにより、本実施の形態に係る表示装置は、実施の形態1に係る表示装置1と同様に、信号線の交差により発生する寄生容量が生じない。
よって、時刻t43〜時刻t44の期間、つまり発光画素21Aにおける閾値検出期間において、第1信号線251に供給されている基準電圧が、信号線の交差により発生する寄生容量を介して、第2信号線252に供給されている信号電圧の影響を受けることはない。言い換えると、閾値電圧を検出するための基準電圧を供給している第1信号線251の電位変動を抑制できる。
従って、本実施の形態に係る表示装置は、実施の形態1に係る表示装置1と同様に、閾値電圧の検出精度を向上できる。
次に、時刻t44以降の期間において、走査/制御線駆動回路14は、走査線233(k、1)〜233(k、m)の電圧レベルを、順次、LOW→HIGH→LOWに変化させ、スイッチングトランジスタ215を、発光画素行ごとに順次オン状態とする。また、この時、信号線駆動回路15は、第1信号線251の電圧を各画素の輝度値に応じた信号電圧Vdataに変化させる(図17のS34)。これにより、図16(d)に示すように、駆動トランジスタ214のゲートに信号電圧Vdataが印加される。このとき、静電保持容量217及び218の接点Mにおける電位Vは、VdataがC1及びC2で分配された電圧と、時刻t44におけるVs電位である−Vthとの和となり、
Figure 0005627694
となる。
つまり、静電保持容量217に保持される電位差VgMは、Vdataと上記式13で規定された電位との差分であり、
Figure 0005627694
となる。つまり、静電保持容量217には、この信号電圧Vdataに応じた電圧と、先に保持された駆動トランジスタ214の閾値電圧Vthに相当する電圧とが加算された加算電圧が書き込まれる。
また、時刻t46以降の期間において、走査/制御線駆動回路14は、第2制御線231(k、1)〜231(k、m)の電圧レベルを、順次、LOW→HIGHに変化させ、スイッチングトランジスタ216を、発光画素行ごとに順次オン状態とする(図17のS35)。これにより、駆動トランジスタ214のゲート−ソース間に式13で示された電圧が印加され、図16(e)に示されたドレイン電流が流れることにより、閾値補正された信号電圧に対応した発光が、画素行ごとになされる。
以上、時刻t46以降の期間では、補正された信号電圧の書き込み及び発光、k番目の駆動ブロック内で発光画素行ごとに、順次実行されている。
ここで、駆動トランジスタ214を流れるドレイン電流idは、式4で規定されたVgMから、駆動トランジスタ214の閾値電圧Vthを減じた電圧値を用いて、
Figure 0005627694
と表される。ここで、βは移動度に関する特性パラメータである。式15から、有機EL素子213を発光させるためのドレイン電流idは、駆動トランジスタ214の閾値電圧Vthに依存せず、さらに有機EL素子213の容量成分に関係しない電流となっていることが解る。
以上、上述したように、発光画素行を駆動ブロック化することにより、駆動ブロック内では、駆動トランジスタ214の閾値電圧Vth補償が同時に実行される。これにより、当該駆動電流のソース以降の電流経路の制御を駆動ブロック内で同期できる。よって、第1制御線232を駆動ブロック内で共通化できる。
また、走査線233(k、1)〜233(k、m)においては、走査/制御線駆動回路14とは個別に接続されているが、閾値補正期間においては、駆動パルスのタイミングが同一である。よって、走査/制御線駆動回路14は、出力するパルス信号の高周波化を抑制することができるので、駆動回路の出力負荷を低減できる。
本実施の形態においても、実施の形態1と同様の観点から、特許文献1に記載された、2本の信号線を用いた従来の表示装置と比較して、発光デューティをより長く確保することができるという利点がある。
よって、発光輝度が十分確保され、かつ、駆動回路の出力負荷が低減された長寿命の表示装置を実現することが可能となる。
また、2本の信号線を用いた従来の表示装置と、本発明のようにブロック駆動を組み合わせた表示装置とを同じ発光デューティに設定した場合、本発明の表示装置の方が、閾値検出期間を長く確保することが解る。
なお、時刻t50〜時刻t56における(k+1)番目の駆動ブロックの動作は、上述したk番目の駆動ブロックの動作と同様のため説明を省略する。
以上の動作が、表示パネル10内の(k+2)番目の駆動ブロック以降においても順次実行される。
なお、本実施の形態に係る駆動方法により発光した駆動ブロックの状態遷移図は、図12に示された状態遷移図と同様のため、説明を省略する。
以上、実施の形態3においても、スイッチングトランジスタ216及び静電保持容量218が配置された発光画素回路、駆動ブロック化された各発光画素への制御線、走査線及び信号線の配置、及び上記駆動方法により、駆動トランジスタ214の閾値補正期間及びそのタイミングを同一駆動ブロック内で一致させることが可能となる。よって、電流パスを制御する信号を出力する走査/制御線駆動回路14や信号電圧を制御する信号線駆動回路15の負荷が低減する。また、さらに、上記駆動ブロック化及び発光画素列ごとに配置された2本の信号線により、駆動トランジスタ214の閾値補正期間を、全発光画素を書き換える時間である1フレーム期間Tfのなかで大きくとることができる。これは、k番目の駆動ブロックにおいて輝度信号がサンプリングされている期間に、(k+1)番目の駆動ブロックにおいて閾値補正期間が設けられることによるものである。よって、閾値補正期間は、発光画素行ごとに分割されるのではなく、駆動ブロックごとに分割される。よって、表示領域が大面積化されるほど、発光デューティを減少させることなく、1フレーム期間に対する相対的な閾値補正期間を長く設定することが可能となる。これにより、高精度に補正された信号電圧に基づいた駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質が向上する。
例えば、表示パネル10をN個の駆動ブロックに分割した場合、各発光画素に与えられる閾値補正期間は、最大Tf/Nとなる。
また、実施の形態3においても、信号線の交差により発生する寄生容量が生じないので、実施の形態1と同様に、無駄な電力消費を抑制できると共に、高精度な閾値電圧補正を実現できる。
なお、第1信号線251基準電圧を駆動トランジスタ214のゲートに印加するステップ(図17のS31)から駆動トランジスタ214への電流供給を停止するステップ(図17のS33)までは、本発明の第1電圧保持ステップに相当する。また、第1信号線151の信号電圧を電流制御部200に印加するステップ(図6のS34)は、本発明の第1輝度保持ステップに相当する。また、第2信号線252から基準電圧を駆動トランジスタ214のゲートに印加するステップ(図17のS41)から駆動トランジスタ214への電流供給を停止するステップ(図17のS43)までは、本発明の第2電圧保持ステップに相当する。
(実施の形態4)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施の形態に係る表示装置の電気的な構成は、発光画素の回路構成を除き、図1に記載された構成と同様である。つまり、本実施の形態に係る表示装置は、表示パネル10と、制御回路20とを備える。表示パネル10は、後述する複数の発光画素31A及び31Bと、信号線群12と制御線群13と走査/制御線駆動回路14と、信号線駆動回路15と、セレクタ回路16とを備える。
制御線群13は、発光画素ごとに配置された走査線、制御線及び電源線からなる。
走査/制御線駆動回路14は、制御線群13の各走査線へ走査信号を、制御線群13の各制御線へ制御信号を、また、各電源線へ可変電圧を出力することにより、発光画素の有する回路素子を駆動する。
発光画素31A及び31Bは、表示パネル10上に、マトリクス状に配置されている。ここで、発光画素31A及び31Bは、複数の発光画素行を一駆動ブロックとする2以上の駆動ブロックを構成している。発光画素31Aは、奇数番目の駆動ブロックを構成し、また、発光画素31Bは偶数番目の駆動ブロックを構成する。
以下、実施の形態1〜3と重複する構成については、説明を省略し、発光画素31A及び31Bに関連する構成のみ説明を行う。
図18Aは、本発明の実施の形態4に係る表示装置における奇数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図であり、図18Bは、本発明の実施の形態4に係る表示装置における偶数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図である。図18A及び図18Bに記載された発光画素31A及び31Bは、いずれも、有機EL素子313と、駆動トランジスタ314と、スイッチングトランジスタ315と、静電保持容量316及び317と、走査線333と、第1信号線351と、第2信号線352とを備える。ここで、駆動トランジスタ314と、静電保持容量316及び317とは、電流制御部300を構成している。電流制御部300は、第1信号線351又は第2信号線352から供給される信号電圧を駆動トランジスタ314のドレイン電流である信号電流に変換する機能を有する。図18A及び図18Bに記載された画素回路は、図2A及び図2Bに記載された画素回路と比較して、スイッチングトランジスタ116が配置されていない点が異なる。以下、図2A及び図2Bに記載された表示装置の構成と重複する点は説明を省略する。
有機EL素子313は、例えば、カソードが第2電源線である電源線312に接続されアノードが駆動トランジスタ314のソースに接続された発光素子であり、駆動トランジスタ314の駆動電流が流れることにより発光する。
駆動トランジスタ314は、ドレインが第1電源線である電源線310に接続され、ゲートが静電保持容量316の第1電極に接続されている。駆動トランジスタ314は、ゲートに、信号電圧に対応した電圧が印加されることにより、当該電圧に対応したドレイン電流に変換する。そして、このドレイン電流は、駆動電流として有機EL素子313に供給される。駆動トランジスタ314は、例えば、n型の薄膜トランジスタ(n型TFT)で構成される。
スイッチングトランジスタ315は、ゲートが走査線333に接続され、ソース及びドレインの一方が駆動トランジスタ314のゲートに接続されている。また、そのソース及びドレインの他方は、奇数駆動ブロックの発光画素31Aにおいては、第1信号線351に接続され、偶数駆動ブロックの発光画素31Bにおいては、第2信号線352に接続されている。なお、発光画素31Aが有するスイッチングトランジスタ315は、第1スイッチングトランジスタに相当し、発光画素31Bが有するスイッチングトランジスタ315は、第2スイッチングトランジスタに相当する。
静電保持容量316は、本発明の第6容量素子に相当し、一方の端子が駆動トランジスタ314のゲートに接続され、他方の端子が駆動トランジスタ314のソースに接続されている。静電保持容量316は、第1信号線351または第2信号線352から供給された信号電圧に対応した電荷を保持し、例えば、スイッチングトランジスタ115がオフ状態となった後に、駆動トランジスタ314から有機EL素子313へ供給する駆動電流を制御する機能を有する。
また、静電保持容量316は、駆動トランジスタ314のゲート及びスイッチングトランジスタ115に接続され、駆動トランジスタ314の閾値電圧を検出する機能を有する。
静電保持容量317は、静電保持容量316の他方の端子と参照電圧源(図18A及び図18Bには参照電圧Vrefと記すが電源線312であっても良い)との間に接続された保持容量素子である。静電保持容量317は、まず、定常状態において駆動トランジスタ314のソース電位を記憶し、信号電圧がスイッチングトランジスタ115から印加された場合でもそのソース電位の情報は静電保持容量316と静電保持容量317との間のノードに残る。なおこのタイミングでのソース電位とは駆動トランジスタ314の閾値電圧である。その後、上記閾値電圧の保持から発光までのタイミングが発光画素行ごとに異なっても、静電保持容量316の他方の端子の電位が確定されるので駆動トランジスタ314のゲート電圧が確定される。一方、駆動トランジスタ314のソース電位は既に定常状態であるので、静電保持容量317は、結果的に駆動トランジスタ314のソース電位を保持する機能を有する。
なお、静電保持容量317は、独立した回路素子として付加される必要はなく、有機EL素子313が有する寄生容量であってもよい。
電源線310は、駆動トランジスタ314のドレインに第1電圧または第2電圧を供給する。第1電圧は、第1信号線351及び第2信号線352から供給される基準電圧よりも低い電圧であり、当該電圧が駆動トランジスタ314のドレインに印加されることにより、前記駆動トランジスタ314のソース電位をリセットすることが可能となる。また、第2電圧は、上記基準電圧よりも高い電圧であり、当該電圧が駆動トランジスタ314のドレインに印加されることにより、静電保持容量316に、閾値電圧に対応した電圧を保持させ、または信号電圧に対応した駆動電流により有機EL素子313を発光させることが可能となる。
制御回路20は、走査/制御線駆動回路14及び信号線駆動回路15とともに、各発光画素の動作を制御する制御部を構成する。なお、本実施の形態における制御回路20は、実施の形態1〜3における制御回路20と比較して、さらに、上記第1電圧及び第2電圧の供給タイミングを制御する。つまり、本実施の形態における制御回路20は、本発明の電圧制御部の機能を含み、同一の駆動ブロック内の全発光画素に対し、閾値検出期間においては第1電圧及び第2電圧の供給を同じタイミングで制御し、異なる駆動ブロック間では、タイミングと異なるタイミングで第1電圧及び第2電圧の供給を制御する。
次に、本実施の形態に係る表示装置の駆動方法について図19を用いて説明する。なお、ここでは、図18A及び図18Bに記載された具体的回路構成を有する表示装置についての駆動方法を詳細に説明する。なお、各駆動ブロックはm行の発光画素行から構成されているとする。
図19は、本発明の実施の形態4に係る表示装置の駆動方法の動作タイミングチャートである。同図において、横軸は時間を表している。また縦方向には、上から順に、k番目の駆動ブロックの1行目に配置された走査線333(k、1)、2行目に配置された走査線330(k、2)及びm行目に配置された走査線333(k、m)、第1信号線351、k番目の駆動ブロックの1行目に配置された電源線310(k、1)、2行目に配置された電源線310(k、2)及びm行目に配置された電源線310(k、m)に発生する電圧の波形図が示されている。また、これらに続き、(k+1)番目の駆動ブロックの1行目に配置された走査線333(k+1、1)、2行目に配置された走査線333(k+1、2)及びm行目に配置された走査線333(k+1、m)、第2信号線352、(k+1)番目の駆動ブロックの1行目に配置された電源線310(k+1、1)、2行目に配置された電源線310(k+1、2)及びm行目に配置された電源線310(k+1、m)に発生する電圧の波形図が示されている。また、図20は、本発明の実施の形態4に係る表示装置の動作フローチャートである。
まず、時刻t61までに、制御回路20は、電源線310(k、1)〜310(k、m)の電圧レベルを、基準電圧よりも低い第1電圧であるLOWに順次設定し、駆動トランジスタ314のソース電位をリセットする(図20のS51)。このとき、第1電圧は、例えば、−10Vであり、駆動トランジスタ314のソース電位は−10Vにリセットされる。
次に、時刻t62において、制御回路20は、走査線333(k、1)〜333(k、m)の電圧レベルを同時にLOWからHIGHに変化させ、スイッチングトランジスタ315をオン状態とする(図20のS52)。また、この時、制御回路20は、第1信号線351の電圧レベルを、信号電圧から基準電圧に変化させてある。
これにより、図19に記載された時刻t62において、基準電圧がk番目の駆動ブロックの有する全ての駆動トランジスタ314のゲートに印加される。このとき、基準電圧は、例えば、0Vである。
次に、時刻t63において、制御回路20は、電源線310(k、1)〜310(k、m)の電圧レベルを、第1電圧から基準電圧よりも高い第2電圧に変化させる(図20のS53)。このとき、第2電圧は、例えば、10Vである。これにより、閾値電圧の検出過程への準備が完了する。
時刻t63〜時刻t64の期間、発光画素31Aの回路は定常状態となり、時刻t64までに静電保持容量316には駆動トランジスタ314の閾値電圧Vthに相当する電圧が保持される。なお、閾値電圧Vthに相当する電圧を静電保持容量316に保持させるために流れる電流は微少であるため、定常状態となるまでには時間を要する。よって、この期間が長いほど、静電保持容量316に保持される電圧は安定し、この期間を十分長く確保することにより、高精度な電圧補償が実現される。
ところで、時刻t63〜時刻t64の期間、(k+1)番目の駆動ブロックに属する発光画素31Bに接続された第2信号線352には信号電圧が印加されている。ここで、第1信号線351及び第2信号線352はn個の列の各々に対応するm個の発光画素列ごとに、m個の発光画素31A及び31Bに対応づけて列方向に配置され、第1信号線351は対応する列の発光画素31A及び31Bが具備するスイッチングトランジスタ315の左側に配置され、第2信号線352は対応する列の発光画素31A及び31Bが具備するスイッチングトランジスタ315の右側に配置されている。さらに、第1接続線は第2信号線352と交差しないように配置され、第2接続線は第1信号線351と交差しないように配置されている。
これにより、本実施の形態に係る表示装置は、実施の形態1に係る表示装置1と同様に、信号線の交差により発生する寄生容量が生じない。
よって、時刻t63〜時刻t64の期間、つまり発光画素31Aにおける閾値検出期間において、第1信号線351に供給されている基準電圧が、信号線の交差により発生する寄生容量を介して、第2信号線352に供給されている信号電圧の影響を受けることはない。言い換えると、閾値電圧を検出するための基準電圧を供給している第1信号線351の電位変動を抑制できる。
従って、本実施の形態に係る表示装置は、実施の形態1に係る表示装置1と同様に、閾値電圧の検出精度を向上できる。
次に、時刻t64において、制御回路20は、走査線333(k、1)〜333(k、m)の電圧レベルを同時にHIGHからLOWに変化させ、スイッチングトランジスタ315をオフ状態とする(図23のS54)。これにより、駆動トランジスタ314への基準電圧印加が停止される。このとき、k番目の駆動ブロックの全発光画素31Aの有する静電保持容量316には駆動トランジスタ314の閾値電圧Vthに相当する電圧が同時に保持され、補償されるべき駆動トランジスタ314の閾値電圧Vthが確定する。
以上、時刻t61〜時刻t64の期間では、駆動トランジスタ314の閾値電圧Vthの補正が、k番目の駆動ブロック内において同時に実行される。
次に、時刻t15において、制御回路20は、第1信号線351の電圧レベルを、基準電圧から信号電圧に変化させる。
これにより、図19に記載された時刻t64において、信号電圧がk番目の駆動ブロックの有する全ての駆動トランジスタ314のゲートに印加される。このとき、信号電圧は、例えば、0V〜5Vである。
また、時刻t65〜時刻t66の期間において、制御回路20は、走査線333(k、1)〜333(k、m)の電圧レベルを、順次、LOW→HIGH→LOWに変化させ、スイッチングトランジスタ315を、発光画素行ごとに順次オン状態とする(図20のS55)。これにより、駆動トランジスタ314のゲートには、信号電圧が印加される。このとき、静電保持容量316には、この信号電圧に応じた電圧と、先に保持された駆動トランジスタ314の閾値電圧Vthに相当する電圧とが加算された加算電圧が書き込まれる。またこれと同時に、駆動トランジスタ314の駆動電流が有機EL素子313に流れ、発光画素行順に有機EL素子313が発光する。
以上、時刻t65〜時刻t66の期間では、高精度に補正された信号電圧の書き込み及び発光が、k番目の駆動ブロック内で発光画素行順に実行されている。
また、t16以降において、制御回路20は、k番目の駆動ブロック内の電源線310(k、1)〜310(k、m)の電圧レベルを、発光画素行順に第2電圧から第1電圧へ変化させることにより、発光画素行順に消光させる。
以上、発光画素行を駆動ブロック化することにより、駆動トランジスタ113の閾値電圧を検出する期間を駆動ブロック内で一致させることが可能となり、最大で1フレーム期間を駆動ブロック数で分割した期間を閾値検出期間として割り当てることが可能となる。よって、高精度に補正された駆動電流が有機EL素子313に流れ、画像表示品質を向上させることが可能となる。また、制御回路20は、閾値検出期間において駆動ブロック内で同時制御する、つまり、同一の駆動ブロックに対し同一の制御信号を出力できる。
なお、時刻t71〜時刻t76における(k+1)番目の駆動ブロックの動作は、上述したk番目の駆動ブロックの動作と同様のため説明を省略する。
以上の動作が、表示パネル10内の(k+2)番目の駆動ブロック以降においても順次実行される。
なお、本実施の形態に係る駆動方法により発光した駆動ブロックの状態遷移図は、図14に示された状態遷移図と同様のため、説明を省略する。
以上、実施の形態4においても、静電保持容量316が配置された発光画素回路、駆動ブロック化された各発光画素への走査線、電源線及び信号線の配置、及び上記駆動方法により、駆動トランジスタ314の閾値補正期間及びそのタイミングを同一駆動ブロック内で一致させることが可能となる。よって、電流パスを制御する信号を出力する走査/制御線駆動回路14や信号電圧を制御する信号線駆動回路15の負荷が低減する。また、さらに、上記駆動ブロック化及び発光画素列ごとに配置された2本の信号線により、駆動トランジスタ314の閾値補正期間を、全発光画素を書き換える時間である1フレーム期間Tfのなかで大きくとることができる。これは、k番目の駆動ブロックにおいて輝度信号がサンプリングされている期間に、(k+1)番目の駆動ブロックにおいて閾値補正期間が設けられることによるものである。よって、閾値補正期間は、発光画素行ごとに分割されるのではなく、駆動ブロックごとに分割される。よって、表示領域が大面積化されるほど、発光デューティを減少させることなく、1フレーム期間に対する相対的な閾値補正期間を長く設定することが可能となる。これにより、高精度に補正された信号電圧に基づいた駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質が向上する。
例えば、表示パネル10をN個の駆動ブロックに分割した場合、各発光画素に与えられる閾値補正期間は、最大Tf/Nとなる。
また、実施の形態4においても、信号線の交差により発生する寄生容量が生じないので、実施の形態1と同様に、無駄な電力消費を抑制できると共に、高精度な閾値電圧補正を実現できる。
なお、k番目の駆動ブロックにおいて、駆動トランジスタ314のソースと有機EL素子313とをリセットするステップ(図20のS51)から駆動トランジスタ314のゲートと第1信号線351とを非導通にするステップ(図20のS54)までは、本発明の第1電圧保持ステップに相当する。また、第1信号線351の信号電圧を静電保持容量316に印加するステップ(図20のS55)は、本発明の第1輝度保持ステップに相当する。また、(k+1)番目の駆動ブロックにおいて、駆動トランジスタ314のソースと有機EL素子313とをリセットするステップ(図20のS61)から駆動トランジスタ314のゲートと第2信号線352とを非導通にするステップ(図20のS64)までは、本発明の第2電圧保持ステップに相当する。
(実施の形態5)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本実施の形態に係る表示装置の電気的な構成は、発光画素の回路構成を除き、図1に記載された構成と同様である。つまり、本実施の形態に係る表示装置は、表示パネル10と、制御回路20とを備える。表示パネル10は、後述する複数の発光画素41A及び41Bと、信号線群12と制御線群13と走査/制御線駆動回路14と、信号線駆動回路15と、セレクタ回路16とを備える。
また、上記実施の形態1〜4では、同一の駆動ブロック内の全発光画素では閾値検出期間が共通化され、異なるブロック間では閾値検出期間が独立している、としたが、本実施の形態では、同一の駆動ブロック内の全発光画素では、電流制御部を初期化する初期化期間が共通化されており、異なる駆動ブロック間では、初期化期間が独立している。
なお、初期化期間が共通化されているとは、期間及びタイミングのそれぞれが共通であることを意味し、独立しているとは、期間が重なっていないことを意味する。言い換えると、初期化期間が共通化されているとは、当該期間の開始時刻及び終了時刻を同一の駆動ブロック内における各発光画素において一致させることをいう。また、異なる駆動ブロック間では初期化期間が独立しているとは、当該期間の開始時刻及び終了時刻を異なる駆動ブロック間における各発光画素において異ならせ、かつ、異なる駆動ブロック間において当該期間を重複させないことをいう。
以下、実施の形態1〜3と重複する構成については、説明を省略し、発光画素41A及び41Bに関連する構成のみ説明を行う。
発光画素41A及び41Bは、表示パネル10上に、マトリクス状に配置されている。ここで、発光画素41A及び41Bは、複数の発光画素行を一駆動ブロックとする2以上の駆動ブロックを構成している。発光画素41Aは、奇数番目の駆動ブロックを構成し、また、発光画素41Bは偶数番目の駆動ブロックを構成する。
以下、実施の形態1〜3と重複する構成については、説明を省略し、発光画素41A及び41Bに関連する構成のみ説明を行う。
図21Aは、本発明の実施の形態5に係る表示装置における奇数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図であり、図21Bは、本発明の実施の形態5に係る表示装置における偶数駆動ブロックの発光画素の具体的な回路構成図である。図21A及び図21Bに記載された発光画素41A及び41Bは、いずれも、有機EL素子413と、駆動トランジスタ414と、スイッチングトランジスタ415、416及び417と、静電保持容量418と、制御線431と、走査線433と、第1信号線451と、第2信号線452とを備える。ここで、駆動トランジスタ414と、スイッチングトランジスタ416、417及び418と、静電保持容量418とは、電流制御部400を構成している。電流制御部400は、第1信号線451又は第2信号線452から供給される信号電圧を駆動トランジスタ414のドレイン電流である信号電流に変換する機能を有する。
図21A及び図21Bにおいて、スイッチングトランジスタ416は、本発明の第5スイッチングトランジスタに相当し、ゲートが走査線433に接続され、ソース及びドレインの一方が駆動トランジスタ414のゲート及び静電保持容量418の一方の端子である第1電極に接続され、ソース及びドレインの他方が参照電源線419に接続されている。スイッチングトランジスタ416は、参照電源線419の参照電圧VREFを駆動トランジスタ414のゲートに印加するタイミングを決定する機能を有する。なお、静電保持容量418は本発明の第5容量素子に相当する。
スイッチングトランジスタ417は、本発明の第6スイッチングトランジスタに相当し、ゲートが制御線431に接続され、ソース及びドレインの一方が静電保持容量418の他方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が駆動トランジスタ414のソースに接続されている。スイッチングトランジスタ417は、信号線からの信号電圧書き込み期間においてはオフ状態となることにより、当該期間において静電保持容量418から駆動トランジスタ414のソースへのリーク電流が発生しないので、静電保持容量418に正確な信号電圧に対応した電圧を保持させる機能を有する。一方、初期化期間においてオン状態となることにより、駆動トランジスタ414のソースを初期化電位に設定する機能を有し、駆動トランジスタ414と有機EL素子413とを瞬時にリセット状態とすることができる。スイッチングトランジスタ415、416及び417は、例えば、n型の薄膜トランジスタ(n型TFT)で構成される。
ここで、上記初期化期間とは、信号電圧に対応した電圧が静電保持容量418に書き込まれる前に、駆動トランジスタ414のゲート電位及びソース電位を初期化電位にリセットしておくための期間である。また、初期化期間は、実施の形態1〜4で説明した閾値検出期間の前であって閾値検出期間と連続的に、または、閾値検出期間に代わって設定される。
制御線431は、走査/制御線駆動回路14に接続され、発光画素41A及び41Bを含む画素行に属する各発光画素に接続されている。これにより、制御線431は、駆動トランジスタ414のソースと静電保持容量418の第2電極とを導通または非導通とする状態を発生する機能を有する。
第1信号線451及び第2信号線452は、信号線駆動回路15に接続され、それぞれ、発光画素41A及び41Bを含む画素列に属する各発光画素へ接続され、駆動トランジスタをリセットするための基準電圧と、発光強度を決定する信号電圧とを供給する機能を有する。
なお、図21A及び図21Bには記載されていないが、電源線110及び電源線112は、それぞれ、正電源線及び負電源線であり、他の発光画素にも接続されており電圧源に接続されている。また、参照電源線419は、他の発光画素にも接続されておりVREFの電位の電圧源に接続されている。
次に、制御線431、走査線433、第1信号線451及び第2信号線452の発光画素間における接続関係について説明する。
図22は、本発明の実施の形態5に係る表示装置の有する表示パネルの一部を示す回路構成図である。同図には、2つの隣接する駆動ブロック及び各制御線、各走査線及び各信号線が記載されている。図面及び以下の説明では、各制御線、各走査線及び各信号線を“符号(ブロック番号、当該ブロックにおける行番号)”、または、“符号(ブロック番号)”で表している。
前述したように、駆動ブロックとは、複数の発光画素行で構成され、表示パネル10の中には2以上の駆動ブロックが存在する。例えば、図22に記載された各駆動ブロックは、m行の発光画素行で構成されている。
図22の上段に記載されたk番目の駆動ブロックでは、制御線431(k)が当該駆動ブロック内の全発光画素41Aの有するスイッチングトランジスタ417のゲートに共通して接続されている。一方、走査線433(k、1)〜走査線433(k、m)は、それぞれ、発光画素行ごとに個別に接続されている。
また、図22の下段に記載された(k+1)番目の駆動ブロックでも、k番目の駆動ブロックと同様の接続がなされている。ただし、k番目の駆動ブロックに接続された制御線431(k)と(k+1)番目の駆動ブロックに接続された制御線431(k+1)とは、異なる制御線であり、走査/制御線駆動回路14から個別の制御信号が出力される。
また、k番目の駆動ブロックでは、第1信号線451が当該駆動ブロック内の全ての発光画素41Aの有するスイッチングトランジスタ415のソース及びドレインの他方に接続されている。一方、(k+1)番目の駆動ブロックでは、第2信号線452が当該駆動ブロック内の全発光画素41Bの有するスイッチングトランジスタ415のソース及びドレインの他方に接続されている。
上記駆動ブロック化により、駆動トランジスタ414のソースと静電保持容量418の第2電極との接続を制御する制御線431の本数が削減される。よって、これらの制御線に駆動信号を出力する走査/制御線駆動回路14の出力本数が低減し、回路規模の削減を可能にする。
次に、本実施の形態に係る表示装置の駆動方法について図23を用いて説明する。なお、ここでは、図21A及び図21Bに記載された具体的回路構成を有する表示装置についての駆動方法を詳細に説明する。
図23は、本発明の実施の形態1に係る表示装置の駆動方法の動作タイミングチャートである。同図において、横軸は時間を表している。また縦方向には、上から順に、k番目の駆動ブロックの走査線433(k、1)、433(k、2)及び433(k、m)、第1信号線451及び制御線431(k)に発生する電圧の波形図が示されている。また、これらに続き、(k+1)番目の駆動ブロックの走査線433(k+1、1)、433(k+1、2)及び433(k+1、m)、第2信号線452及び制御線431(k+1)に発生する電圧の波形図が示されている。また、図24は、本発明の実施の形態に係る表示装置の動作フローチャートである。
まず、時刻t81において、走査/制御線駆動回路14は、走査線433(k、1)〜433(k、m)の電圧レベルを同時にLOWからHIGHに変化させ、k番目の駆動ブロックに属する発光画素41Aの有するスイッチングトランジスタ415をオン状態とする。また、走査線433(k、1)〜433(k、m)の電圧レベルの上記変化により、同時に、スイッチングトランジスタ416をオン状態とする(図24のS71)。このとき、既に制御線431(k)の電圧レベルはHIGHでありスイッチングトランジスタ417はオン状態となっている。また、信号線駆動回路15は、第1信号線451の電圧を、信号電圧から基準電圧VR1に変化させる。これにより、駆動トランジスタ414のゲート及び静電保持容量418の第1電極には、参照電源線419の参照電圧VREFが印加され、スイッチングトランジスタ417の導通により、駆動トランジスタ414のソース及び静電保持容量418の第2電極には、第1信号線451の基準電圧VR1が印加される。つまり、駆動トランジスタ414のゲート電位及びソース電位が、それぞれ、VREF及びVR1で初期化される。上述した駆動トランジスタ114のゲート及びソースに、それぞれ、参照電圧VREF及び基準電圧VR1を印加する動作は、第1初期化電圧印加ステップに相当する。
また、時刻t81において、有機EL素子413の発光を停止させるため、参照電圧VREF及び基準電圧VR1は、それぞれ、式16及び式17で表される関係を満たすように予め設定されている。

REF−VCAT<Vth+Vt(EL) (式16)
VR1−VCAT<Vt(EL) (式17)

上記式16及び式17を満たす数値例として、例えば、VREF=VCAT=VR1=0Vである。
ここで、Vth及びVt(EL)は、それぞれ、駆動トランジスタ414及び有機EL素子413の閾値電圧であり、VCATは、有機EL素子413のカソード電圧である。上記式16は、時刻t81において、参照電源線419→駆動トランジスタ414→有機EL素子413→電源線112という電流パスで電流が流れない条件である。一方、上記式17は、第1信号線451→スイッチングトランジスタ415→スイッチングトランジスタ417→有機EL素子413→電源線112という電流パスで電流が流れない条件である。
以上、時刻t81では、k番目の駆動ブロックに属する発光画素41Aの有する有機EL素子413の発光を停止し、駆動トランジスタ414のリセット動作を開始する。
次に、時刻t82において、走査/制御線駆動回路14は、走査線433(k、1)〜433(k、m)の電圧レベルを同時にHIGHからLOWに変化させ、k番目の駆動ブロックに属する発光画素41Aの有するスイッチングトランジスタ415をオフ状態とする(図24のS72)。また、走査線433(k、1)〜433(k、m)の電圧レベルの上記変化により、同時に、スイッチングトランジスタ416をオフ状態とする。これにより、時刻t81から開始された駆動トランジスタ414のリセット動作が終了する。時刻t82におけるスイッチングトランジスタ415及び416を非導通とする動作は、第1非導通ステップに相当する。
上述した第1初期化電圧印加ステップ及び第1非導通ステップは、本発明の第1電圧保持ステップに相当する。
なお、駆動トランジスタ414に印加されるゲート−ソース電圧とドレイン電流との特性は、ヒステリシスを有するため、上述した初期化期間を十分に確保して当該ゲート電位及びソース電位を精度よく初期化しておく必要がある。初期化期間が不十分のまま閾値補正または書き込み動作が実行されると、上記ヒステリシス等により発光画素ごとの閾値電圧または移動度の変動履歴が長時間残留することとなり、画像の輝度ムラが十分に抑制されず、残像などの表示劣化を抑制できない。また、この初期化期間を十分長く確保することにより、駆動トランジスタ414のゲート電位及びソース電位は安定し、高精度なリセット動作が実現される。
以上、時刻t81〜時刻t82の期間では、駆動トランジスタ414のリセット動作が、k番目の駆動ブロック内において同時に実行され、k番目の駆動ブロックの全ての発光画素41Aの有する駆動トランジスタ414のゲート及びソースには、安定したリセット電圧であるVREF及びVR1が設定される。
ところで、時刻t81〜時刻t82の期間、(k+1)番目の駆動ブロックに属する発光画素41Bに接続された第2信号線452には信号電圧が印加されている。ここで、第1信号線451及び第2信号線452はn個の列の各々に対応するm個の発光画素列ごとに、m個の発光画素41A及び41Bに対応づけて列方向に配置され、第1信号線451は対応する列の発光画素41A及び41Bが具備するスイッチングトランジスタ415の左側に配置され、第2信号線452は対応する列の発光画素41A及び41Bが具備するスイッチングトランジスタ415の右側に配置されている。さらに、第1接続線は第2信号線452と交差しないように配置され、第2接続線は第1信号線451と交差しないように配置されている。
これにより、本実施の形態に係る表示装置は、実施の形態1に係る表示装置1と同様に、信号線の交差により発生する寄生容量が生じない。
よって、時刻t81〜時刻t82の期間、つまり発光画素41Aにおける閾値検出期間において、第1信号線451に供給されている基準電圧が、信号線の交差により発生する寄生容量を介して、第2信号線452に供給されている信号電圧の影響を受けることはない。言い換えると、駆動トランジスタ414のソースに基準電圧を供給している第1信号線451の電位変動を抑制できる。
従って、本実施の形態に係る表示装置は、第2信号線452に供給されている信号電圧の影響を受けずに駆動トランジスタ414のゲート電位及びソース電位を安定化することにより、高精度なリセット動作を実現する。
次に、時刻t83において、走査/制御線駆動回路14は、制御線431(k)の電圧レベルをHIGHからLOWに変化させ、k番目の駆動ブロックに属する発光画素41Aの有するスイッチングトランジスタ417をオフ状態とする。これにより、時刻t84から開始される信号電圧の書き込み期間において、スイッチングトランジスタ417が非導通状態となることにより、当該期間において静電保持容量418から駆動トランジスタ414のソースへのリーク電流が発生しないので、静電保持容量418に正確な信号電圧に対応した電圧を保持させることが可能となる。
次に、時刻t84〜時刻t85の間に、走査/制御線駆動回路14は、走査線433(k、1)の電圧レベルを、LOW→HIGH→LOWに変化させ、1行目の発光画素の有するスイッチングトランジスタ415を、オン状態とする(図24のS73)。また、走査線433(k、1)の電圧レベルの上記変化により、同時に、スイッチングトランジスタ416をオン状態とする。また、この時、信号線駆動回路15は、第1信号線451の電圧を基準電圧から信号電圧Vdataに変化させている。これにより、静電保持容量418の第2電極に信号電圧Vdataが印加され、駆動トランジスタ414のゲートには、参照電源線419の参照電圧VREFが印加される。Vdataの数値例として、例えば、Vdata=−5V〜0Vである。
なお、時刻t84〜時刻t85においては、スイッチングトランジスタ417が非導通となっており、駆動トランジスタ414のソース電位は、初期化期間での電位であるVR1を維持していることから、有機EL素子413の順方向に発光電流は流れない。
よって、静電保持容量418には、両電極が高精度にリセットされた後、信号電圧Vdataに応じた電圧が書き込まれる。上記電圧の書き込み動作は、本発明の第1輝度保持ステップに相当する。
次に、時刻t86までの期間において、上述した時刻t84〜時刻t85の書き込み動作を、k番目の駆動ブロックに属する2行目からm行目の発光画素について、行順次に実行する。
次に、時刻t87において、走査/制御線駆動回路14は、制御線431(k)の電圧レベルを、LOWからHIGHに変化させ、k番目の駆動ブロックに属する発光画素41Aの有するスイッチングトランジスタ417をオン状態とする(図24のS74)。このとき、既に、走査線433(k、1)〜433(k、m)の電圧レベルは同時にHIGHからLOWに変化しているので、スイッチングトランジスタ415及び416は非導通状態である。よって、時刻t84〜時刻t86の書き込み期間において静電保持容量418に保持された電圧が駆動トランジスタ414のゲート−ソース間電圧であるVgsとなり、式18で表される。

Vgs=(VREF−Vdata) (式18)

ここで、Vgsは、例えば、0V〜5Vとなるため、駆動トランジスタ414はオン状態となり、ドレイン電流が有機EL素子413へと流れ込み、k番目の駆動ブロックに属する発光画素41Aでは、上記式18に規定されたVgsに応じて一斉に発光する。この一斉発光動作は、第1発光ステップに相当する。
このとき、駆動トランジスタ414のソース電位は、有機EL素子413のカソード電位VCATからVt(EL)だけ高い電位となり、式19で表される。

=Vt(EL)+VCAT (式19)

また、上記式18で規定されるVgs及び式19で規定されるソース電位から、駆動トランジスタ414のゲート電位は、式20で表される。

=(VREF−Vdata)+Vt(EL)+VCAT (式20)

以上、発光画素行を駆動ブロック化することにより、駆動ブロック内では、駆動トランジスタ414の初期化動作が同時に実行される。また、発光画素行を駆動ブロック化することにより、制御線431を駆動ブロック内で共通化できる。
また、走査線433(k、1)〜433(k、m)においては、走査/制御線駆動回路14とは個別に接続されているが、初期化期間においては、駆動パルスのタイミングが同一である。よって、走査/制御線駆動回路14は、出力するパルス信号の高周波化を抑制することができるので、駆動回路の出力負荷を低減できる。
上述したように、本発明の表示装置の有する発光画素41A及び41Bは、駆動トランジスタ414のゲートと参照電源線419との間にスイッチングトランジスタ416が付加され、駆動トランジスタ414のソースと静電保持容量418の第2電極との間にスイッチングトランジスタ417が付加されている。これにより、駆動トランジスタ414のゲート及びソース電位が安定化されるので、初期化完了から信号電圧の書き込みまでの時間、及び、当該書き込みから発光までの時間を、発光画素行ごとに任意に設定することが可能となる。この回路構成により、駆動ブロック化が可能となり、同一駆動ブロック内での閾値補正期間及び発光期間を一致させることが可能となる。
特許文献1に記載された、2本の信号線を用いた従来の表示装置と、本発明の駆動ブロック化された表示装置とで、閾値検出期間により規定される発光デューティの比較については、実施の形態1と同様である。
再び、本実施の形態に係る表示装置1の駆動方法について説明する。
一方、k番目の駆動ブロックにおける駆動トランジスタ414の初期化期間が完了し、書き込み期間が開始される時刻t84の直後、(k+1)番目の駆動ブロックにおける駆動トランジスタ414のリセット動作が開始される。
本実施の形態においても、実施の形態1と同様の観点から、特許文献1に記載された、2本の信号線を用いた従来の表示装置と比較して、発光デューティをより長く確保することができるという利点がある。
よって、発光輝度が十分確保され、かつ、駆動回路の出力負荷が低減された長寿命の表示装置を実現することが可能となる。
また、2本の信号線を用いた従来の表示装置と、本発明のようにブロック駆動を組み合わせた表示装置とを同じ発光デューティに設定した場合、本発明の表示装置の方が、駆動トランジスタ414のゲート電位及びソース電位を初期化するための初期化期間を長く確保することが解る。
なお、時刻t91〜時刻t97における(k+1)番目の駆動ブロックの動作は、上述したk番目の駆動ブロックの動作と同様のため説明を省略する。
また、実施の形態5においても、信号線の交差により発生する寄生容量が生じないので、実施の形態1と同様に、無駄な電力消費を抑制できる。さらに、初期化期間における基準電圧VR1の変動を抑制できるので、第2信号線452に供給されている信号電圧の影響を受けずに駆動トランジスタ414のゲート電位及びソース電位を安定化することにより、高精度なリセット動作を実現する。つまり、高精度なリセット動作を実現する。
なお、(k+1)番目の駆動ブロックにおける駆動トランジスタ414のゲート及びソースに参照電圧及び基準電圧を印加するステップ(図24のS81)と、当該参照電圧及び基準電圧の印加を停止するステップ(図24のS82)とは、本発明の第2電圧保持ステップに相当する。
以上の動作が、表示パネル10内の(k+2)番目の駆動ブロック以降においても順次実行される。
なお、本実施の形態に係る駆動方法により発光した駆動ブロックの状態遷移図は、図8に示された状態遷移図と同様のため、説明を省略する。
以上、実施の形態5において、スイッチングトランジスタ416及び417が配置された発光画素回路、駆動ブロック化された各発光画素への制御線、走査線及び信号線の配置、及び上記駆動方法により、駆動トランジスタ414の初期化期間及びそのタイミングを同一駆動ブロック内で一致させることが可能となる。よって、電流パスを制御する信号を出力する走査/制御線駆動回路14や信号電圧を制御する信号線駆動回路15の負荷が低減する。また、さらに、上記駆動ブロック化及び発光画素列ごとに配置された2本の信号線により、駆動トランジスタ414の初期化期間を、全発光画素を書き換える時間である1フレーム期間Tfのなかで大きくとることができる。これは、k番目の駆動ブロックにおいて輝度信号がサンプリングされている期間に、(k+1)番目の駆動ブロックにおいて初期化期間が設けられることによるものである。よって、初期化期間は、発光画素行ごとに分割されるのではなく、駆動ブロックごと分割される。よって、表示領域が大面積化されても走査/制御線駆動回路14の出力数をさほど増大させることなく、かつ、発光デューティを減少させることなく、1フレーム期間に対する相対的な初期化期間を長く設定することが可能となる。これにより、高精度に補正された信号電圧に基づいた駆動電流が発光素子に流れ、画像表示品質が向上する。
例えば、表示パネル10をN個の駆動ブロックに分割した場合、各発光画素に与えられる初期化期間は、最大Tf/Nとなる。これに対し、発光画素行ごとに異なるタイミングで初期化期間を設定する場合、発光画素行がM行(M>>N)であるとすると、最大Tf/Mとなる。また、特許文献1に記載されたような信号線を発光画素列ごとに2本配置した場合でも、最大2Tf/Mである。
また、駆動ブロック化により、駆動トランジスタ414のソースと静電保持容量418の第2電極との導通を制御する制御線を駆動ブロック内で共通化できる。よって、走査/制御線駆動回路14から出力される制御線の本数が削減される。よって、駆動回路の負荷が低減する。
例えば、特許文献1に記載された従来の表示装置500では、発光画素行あたり2本の制御線(給電線及び走査線)が配置されている。表示装置500がM行の発光画素行から構成されているとすると、制御線は合計2M本となる。
これに対し、本発明の実施の形態に係る表示装置1では、走査/制御線駆動回路14から、発光画素行あたり1本の走査線、駆動ブロックごとに1本の制御線が出力される。よって、表示装置1がM行の発光画素行から構成されているとすると、制御線(走査線を含む)の合計は(M+N)本となる。
大面積化がなされ、発光画素の行数が大きい場合、M>>Nが実現されるので、この場合には、本発明に係る表示装置1の制御線本数は、従来の表示装置500の制御線本数に比べ、約1/2に削減することができる。
以上、実施の形態1〜5について説明してきたが、本発明に係る表示装置は、上述した実施の形態に限定されるものではない。実施の形態1〜5における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、実施の形態1〜5に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る表示装置を内蔵した各種機器も本発明に含まれる。
なお、以上述べた実施の形態では、選択トランジスタのゲートの電圧レベルがHIGHの場合にオン状態になるn型トランジスタとして記述しているが、これらをp型トランジスタで形成した発光画素にも、上記実施の形態で説明した駆動ブロック化が適用でき、上述した各実施の形態と同様の効果を奏する。
例えば、実施の形態5において、図21Aに記載された発光画素41Aにおいて、駆動トランジスタ414、スイッチングトランジスタ415、416及び417をp型トランジスタとし、電源線110側を負電圧、電源線112を正電圧とし、有機EL素子413の代わりに、駆動トランジスタのドレインと電源線110との間に有機EL素子を、駆動トランジスタから電源線110の方向が順方向となるように接続する。図21Bに記載された発光画素41Bについても同様である。また、図23の動作タイミングチャートにおいて、走査線の極性を反転させる。このような表示装置でも、実施の形態5と同様の効果を奏する。
例えば、上記各実施の形態では、k番目の駆動ブロックは奇数番目の駆動ブロックの全てに対応し、(k+1)番目の駆動ブロックは偶数番目の駆動ブロックの全てに対応していたが、本発明はこれに限らない。例えば、3つの駆動ブロックを1組として、当該3つの駆動ブロック(例えば、(k−1)番目の駆動ブロック、k番目の駆動ブロック、(k+1)番目の駆動ブロック)のうち、(k−1)番目の駆動ブロック及びk番目の駆動ブロックが上述した発光画素11Aの構成を有し、(k+1)番目の駆動ブロックが上述した発光画素11Bの構成を有してもよい。また、表示領域の一部の発光画素のみが駆動ブロック化されていてもよい。
また、例えば、本発明に係る表示装置は、図25に記載されたような薄型フラットTVに内蔵される。本発明に係る表示装置が内蔵されることにより、映像信号を反映した高精度な画像表示が可能な薄型フラットTVが実現される。
本発明の表示装置及びその制御方法は、特に、画素信号電流により画素の発光強度を制御することで輝度を変動させるアクティブ型の有機ELフラットパネルディスプレイ及びその駆動方法として有用である。
1、500 表示装置
10 表示パネル
11A、11B、21A、21B、31A、31B、41A、41B、501 発光画素
12 信号線群
13 制御線群
14 走査/制御線駆動回路
15 信号線駆動回路
16 閾値電圧検出部
20 制御回路
100、200、300、400 電流制御部
110、112、310、312 電源線
113、213、313、413 有機EL素子
114、214、314、414、512 駆動トランジスタ
115、116、215、216、315、415、416、417、511 スイッチングトランジスタ
117、118、217、218、316、317、418 静電保持容量
131、231 第2制御線
132、232 第1制御線
133、233、333、433、701、702、703 走査線
141、142、143、144、431 制御線
151、251、351、451 第1信号線
152、252、352、452 第2信号線
419 参照電源線
502 画素アレイ部
503 信号セレクタ
504 走査線駆動部
505 給電線駆動部
513 保持容量素子
514 発光素子
515 接地配線
601、602、60n 信号線
801、802、803 給電線

Claims (8)

  1. m(mは4以上の整数)行n(nは以上の整数)列のマトリクス状に配置された複数の発光画素を有する表示装置であって、
    前記複数の発光画素のうち、前記m行n列のマトリクスにおけるn個の列の各々に対応するm個の発光画素毎に、該m個の発光画素に対応づけて列方向に配置され、発光画素の輝度を決定する信号電圧を前記発光画素に与える第1信号線及び第2信号線と、
    第1電源線及び第2電源線と、
    発光画素行ごとに配置された走査線と
    を備え、
    前記複数の発光画素は、複数の発光画素行を一駆動ブロックとした2以上の駆動ブロックを構成し、
    前記複数の発光画素のそれぞれは、
    一方の端子が前記第2電源線に接続され、前記信号電圧に応じた信号電流が流れることにより発光する発光素子と、
    前記第1電源線及び前記発光素子の他方の端子に接続され、前記信号電圧を前記信号電流に変換する電流制御部とを備え、
    k(kは自然数)番目の駆動ブロックに属する前記発光画素は、さらに、
    ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が第1接続線を介して前記第1信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記電流制御部に接続され、前記第1信号線と前記電流制御部との導通及び非導通を切り換える第1スイッチングトランジスタを備え、
    (k+1)番目の駆動ブロックに属する前記発光画素は、さらに、
    ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が第2接続線を介して前記第2信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記電流制御部に接続され、前記第2信号線と前記電流制御部との導通及び非導通を切り換える第2スイッチングトランジスタを備え、
    前記第1信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の一方に配置され、
    前記第2信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の他方に配置され、
    前記第1接続線は前記第2信号線と交差しないように配置され、
    前記第2接続線は前記第1信号線と交差しないように配置されており、
    同一の前記駆動ブロック内の全発光画素では、前記電流制御部の閾値電圧を検出する閾値検出期間及び前記電流制御部を初期化する初期化期間の少なくとも一方が共通化されており、異なる前記駆動ブロック間では、各駆動ブロック内で共通化された前記閾値検出期間及び前記初期化期間の少なくとも一方が独立しており、
    前記m行n列のマトリクスにおけるi(iは1≦i≦n−1の整数)番目の列においては、
    前記第1信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の一方に配置され、
    前記第2信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の他方に配置され、
    (i+1)番目の列においては、
    前記第1信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の他方に配置され、
    前記第2信号線は、対応する列の発光画素が具備する前記第1スイッチングトランジスタ及び前記第2スイッチングトランジスタの左側および右側の一方に配置されている、
    表示装置。
  2. さらに、発光画素行ごとに配置され、前記電流制御部に接続された第1制御線を備え、
    前記第1制御線は、同一の前記駆動ブロック内の全発光画素では共通化されており、異なる前記駆動ブロック間では独立している
    請求項1に記載の表示装置。
  3. さらに、発光画素行ごとに配置され、前記電流制御部に接続された第2制御線を備え、
    前記電流制御部は、
    ソース及びドレインの一方が前記発光素子の他方の端子に接続され、ゲート−ソース間に印加される前記信号電圧を、ドレイン電流である前記信号電流に変換する駆動トランジスタと、
    一方の端子が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、他方の端子が前記駆動トランジスタのソースに接続された第1容量素子と、
    一方の端子が前記駆動トランジスタのソースに接続され、他方の端子が前記第1制御線に接続された第2容量素子と、
    ゲートが前記第2制御線に接続され、ソース及びドレインが前記第1電源線と前記発光素子の他方の端子との間に挿入され、前記駆動トランジスタのドレイン電流のオンオフを切り換える第3スイッチングトランジスタとを備え、
    前記第1スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第1信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、
    前記第2スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第2信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのゲートに接続されている
    請求項に記載の表示装置。
  4. 前記第2制御線は、同一駆動ブロック内の全発光画素では共通化されており、異なる駆動ブロック間では独立している
    請求項に記載の表示装置。
  5. さらに、発光画素行ごとに配置され、前記電流制御部に接続された第2制御線を備え、
    前記電流制御部は、
    ソース及びドレインの一方が前記発光素子の他方の端子に接続され、ゲート−ソース間に印加される前記信号電圧を、ドレイン電流である前記信号電流に変換する駆動トランジスタと、
    一方の端子が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、他方の端子が前記駆動トランジスタのソースに接続された第3容量素子と、
    一方の端子が前記駆動トランジスタのソースに接続され、他方の端子が前記第1制御線に接続された第4容量素子と、
    ゲートが前記第2制御線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第3容量素子の他方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのソースに接続された第4スイッチングトランジスタとを備え、
    前記第1スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第1信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、
    前記第2スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第2信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのゲートに接続されている
    請求項に記載の表示装置。
  6. 前記電流制御部は、
    ソース及びドレインの一方が第1電源線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記発光素子の他方の端子に接続され、ゲート−ソース間に印加される前記信号電圧を前記信号電流に変換する駆動トランジスタと、
    一方の端子が前記駆動トランジスタのゲートに接続された第5容量素子と、
    ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第5容量素子の一方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が参照電源線に接続された第5スイッチングトランジスタと、
    ゲートが前記第1制御線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第5容量素子の他方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのソースに接続された第6スイッチングトランジスタとを備え、
    前記第1スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第5容量素子の他方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が前記第1信号線に接続され、
    前記第2スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第5容量素子の他方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が前記第2信号線に接続されている
    請求項に記載の表示装置。
  7. 前記第1電源線は、発光画素行ごとに配置され、前記電流制御部を初期化するための基準電圧よりも低い電圧である第1電圧と、前記基準電圧よりも高い電圧である第2電圧とを供給し、
    前記電流制御部は、
    ソース及びドレインの一方が前記発光素子の他方の端子に接続され、ソース及びドレインの他方が前記第1電源線に接続され、ゲート−ソース間に印加される前記信号電圧を、ドレイン電流である前記信号電流に変換する駆動トランジスタと、
    一方の端子が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、他方の端子が前記駆動トランジスタのソース及びドレインの一方に接続され、少なくとも前記信号電圧あるいは前記基準電圧に対応した電圧を保持する第6容量素子とを備え、
    前記第1スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第1信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、
    前記第2スイッチングトランジスタは、ゲートが前記走査線に接続され、ソース及びドレインの一方が前記第2信号線に接続され、ソース及びドレインの他方が前記駆動トランジスタのゲートに接続され、
    前記表示装置は、さらに、同一の前記駆動ブロック内の全発光画素に対し、前記閾値検出期間及び前記初期化期間の少なくとも一方においては前記第1電圧及び前記第2電圧の供給を同じタイミングで制御し、異なる前記駆動ブロック間では、前記タイミングと異なるタイミングで前記第1電圧及び前記第2電圧の供給を制御する電圧制御部を備える、
    請求項1に記載の表示装置。
  8. 前記発光画素は、前記信号電圧に応じて発光する有機EL(Electro Luminescence)素子である
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の表示装置。
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