JP5720100B2 - 発光装置、画素回路の駆動方法および電子機器 - Google Patents
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Description
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、データ書込期間の直前における駆動トランジスタのゲート・ソース間の電圧を所望の値に設定するのに要する時間を短くして、発光期間の時間長を十分に確保するという課題の解決を目的としている。
図1は、本発明の第1実施形態に係る発光装置100の概略構成を示すブロック図である。発光装置100は画像を表示する表示体として電子機器に搭載される。図1に示すように、発光装置100は、複数の画素回路Pが配列された素子部(表示領域)10と、各画素回路Pを駆動する駆動回路20とを具備する。駆動回路20は、走査線駆動回路21と、データ線駆動回路23と、電位生成回路25とを含んで構成される。駆動回路20は、例えば複数の集積回路に分散して実装される。ただし、駆動回路20の少なくとも一部は、画素回路Pとともに基板上に形成された薄膜トランジスタで構成され得る。
図3に示すように、初期化期間PRSは、準備期間T1と、準備期間T1の直後のリセット期間T2とに区分される。まず、準備期間T1における画素回路Pの動作について説明する。図3に示すように、準備期間T1が開始すると、駆動回路20(例えば走査線駆動回路21)は、走査信号GWR[i]および制御信号GINI[i]を非アクティブレベル(ローレベル)に設定する。したがって、図4に示すように、選択トランジスタTSLおよび初期化用トランジスタTINはオフ状態に設定される。また、図3に示すように、駆動回路20(電位生成回路25)は、第i行の高位側電源線15に出力する電源電位VDD[i]を低電位VLに設定する。これにより、駆動トランジスタTDRのソースの電位VSは低電位VLに近い電位に遷移する。本実施形態では、低電位VLは、準備期間T1における発光素子Eの両端間の電圧(第1ノードND1と低位側電源線17との間の電圧)が発光閾値電圧Vth_elを下回るような値に設定される。すなわち、準備期間T1において発光素子Eは非発光状態となる。
図3および図6に示すように、電流セット期間PSが開始すると、駆動回路20(電位生成回路25)は、第i行の高位側電源線15に出力する電源電位VDD[i]の値を高電位VHに設定する。これにより、第i行の高位側電源線15からの電流が駆動トランジスタTDRを流れ、駆動トランジスタTDRのソースの電位VSが上昇を開始する。駆動トランジスタTDRのゲートの電位VGは初期化電位VINIに維持されているから、駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧は徐々に減少していく。このとき、駆動回路20(電位生成回路25)は、第i行の給電線14に出力するランプ電位Vrmp[i]を経時的に変化させることで、第i行の高位側電源線15から第1ノードND1を通って、発光素子Eへ至る経路とは別の経路へ分岐して流れる所定の大きさのセット電流Isを生成する。より具体的には、以下のとおりである。
Is=dQ/dt=Cp×dVrmp/dt=Cp×dRX/dt ・・・(1)
VGS1=VTH+Va ・・・(2)
各駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧は、一定のセット電流Isが当該駆動トランジスタTDRを流れるのに必要な電圧に設定されるので、後述するように、各駆動トランジスタTDRの特性(特に閾値電圧VTH)のバラツキを補償することが可能になる。
図3に示すように、書込期間PWRが開始すると、駆動回路20(例えば走査線駆動回路21)は、走査信号GWR[i]をハイレベルに設定する一方、制御信号GINI[i]をローレベルに設定する。第i行の高位側電源線15に出力される高位側電源電位VDD[i]は高電位VHに維持される。したがって、図7に示すように、選択トランジスタTSLはオン状態に遷移する一方、初期化用トランジスタTINはオフ状態に遷移するから、駆動トランジスタTDRのゲートは第j列目のデータ線16に導通する。これにより、駆動トランジスタTDRのゲートの電位VGはデータ電位VD[j](DATA[i,j])に設定され、当該データ電位VD[j]に応じた電流Idsが駆動トランジスタTDRを流れる。当該電流Idsが駆動トランジスタTDRを流れることにより、駆動トランジスタTDRのソースの電位VSは経時的に上昇するから、駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧は経時的に減少する。
VGS2=VGS1+ΔV=VTH+Va+ΔV ・・・(3)
式(3)のΔVは、データ電位VD[j]および駆動トランジスタTDRの特性(移動度μ)に応じた値となる。なお、書込期間PWRの終点における駆動トランジスタTDRのソースの電位VSは、発光素子Eの両端間の電圧が発光閾値電圧Vth_elを下回るような値に設定される。したがって、書込期間PWRにおいても発光素子Eは非発光状態となる。
図3に示すように、発光期間PDRが開始すると、駆動回路20(例えば走査線駆動回路21)は、走査信号GWR[i]をローレベルに設定する。また、駆動回路20(電位生成回路25)は、第i行の給電線14に出力するランプ電位Vrmp[i]を一定の基準電位Vrefに設定する。他の信号については前述の書込期間PWRと同じレベルを維持する。したがって、図8に示すように、選択トランジスタTSLがオフ状態に遷移し、駆動トランジスタTDRのゲートは電気的にフローティング状態となる。また、駆動回路20は、第i行の給電線14に出力するランプ電位Vrmp[i]を一定の基準電位Vrefに設定するので、式(1)からも理解されるように、セット電流Isの値はゼロとなる。
駆動トランジスタTDRのゲートは電気的なフローティング状態であるから、駆動トランジスタTDRのゲートの電位VGはソースの電位VSに連動して上昇する。そして、駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧が書込期間PWRの終点にて設定された電圧VGS2に維持されたまま、駆動トランジスタTDRのソースの電位VSが徐々に増加する。発光素子Eの両端間の電圧が発光閾値電圧Vth_elに到達すると、電流Ielが駆動電流として発光素子Eを流れる。発光素子Eは、駆動電流Ielに応じた輝度で発光する。
Iel=(β/2)(VGS2−VTH)2 ・・・(4)
式(3)の代入によって式(4)は以下のように変形される。
Iel=(β/2)(VTH+Va+ΔV−VTH)2
=(β/2)(Va+ΔV)2
つまり、駆動電流Ielは、駆動トランジスタTDRの閾値電圧VTHには依存しないから、画素回路Pごとの閾値電圧VTHのバラツキに起因した輝度のムラは抑制される。
第2実施形態では、各画素回路Pにおける駆動トランジスタTDRがPチャネル型のトランジスタで構成される点が第1実施形態と相違する。なお、第2形態において作用や機能が第1実施形態と同様である要素については、第1実施形態と同じ符号を付して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図10に示すように、初期化期間PRSが開始すると、駆動回路20(例えば走査線駆動回路21)は、走査信号GWR[i]を非アクティブレベル(ローレベル)に設定する。したがって、図11に示すように、Nチャネル型の選択トランジスタTSLはオフ状態に設定される。また、図10に示すように、駆動回路20は、制御信号GINI[i]およびリセット信号GRES[i]をアクティブレベル(ローレベル)に設定する。したがって、図11に示すように、初期化用トランジスタTIN、トランジスタTrおよびリセット用トランジスタTRESはオン状態に設定される。これにより、第3容量素子C3の第3電極L3と第4電極L4とが初期化用トランジスタTINとリセット用トランジスタTRESとトランジスタTrとを介して導通するから、初期化期間PRSの直前の時点で第3容量素子C3に蓄積されていた電荷は完全に除去される。第3電極L3は、初期化用トランジスタTINを介して初期化線18に導通するから、第3電極L3の電位は初期化電位VINIに設定される。また、第4電極L4は、トランジスタTrおよびリセット用トランジスタTRESを介して初期化線18に導通するから、第4電極L4の電位は初期化電位VINIに設定される。つまり、駆動トランジスタTDRのゲートの電位VGは初期化電位VINIに設定される。初期化電位VINIの値は、高位側電源電位VDDよりも駆動トランジスタTDRの閾値電圧VTHだけ低い電位以下のレベルに設定される。すなわち、初期化電位VINIは、駆動トランジスタTDRのゲートに供給されたときに駆動トランジスタTDRをオン状態とする電位である。
図10に示すように、電流セット期間PSが開始すると、駆動回路20は、リセット信号GRES[i]を非アクティブレベル(ハイレベル)に設定する。他の信号については前述の初期化期間PRSと同じレベルを維持する。したがって、図12に示すように、リセット用トランジスタTRESがオフ状態に遷移する。そうすると、初期化用トランジスタTINを介して初期化線18に接続された第3電極L3が初期化電位VINIに維持される一方、駆動トランジスタTDRがダイオード接続されることで、駆動トランジスタTDRのゲートの電位VGが経時的に上昇する。このとき、駆動回路20は、第i行の給電線14に出力するランプ電位Vrmp[i]を時間変化率RXで直線的に減少させることで、所定の大きさのセット電流Isを生成する。この内容は上述の第1実施形態と同様である。これにより、電流セット期間PSの終点において、駆動トランジスタTDRのゲート・ソース間の電圧は、一定のセット電流Isが駆動トランジスタTDRを流れるのに必要な電圧に設定される。
図10に示すように、書込期間PWRが開始すると、駆動回路20は、走査信号GWR[i]をアクティブレベル(この場合はハイレベル)に設定する一方、制御信号GINI[i]を非アクティブレベル(ハイレベル)に設定する。他の信号については前述の電流セット期間PSと同じレベルを維持する。したがって、図13に示すように、選択トランジスタTSLはオン状態に設定される一方、初期化用トランジスタTINおよびトランジスタTrはオフ状態に設定される。これにより、データ線16と第3電極L3とが選択トランジスタTSLを介して導通するから、第3電極L3の電位は、電流セット期間PSで設定された電位VINIから第j列目のデータ線16に出力されるデータ電位VD[j](DATA[i,j])に変化する。
図10に示すように、発光期間PDRが開始すると、駆動回路20は、走査信号GWR[i]を非アクティブレベル(この場合はローレベル)に設定する一方、発光制御信号GEL[i]をアクティブレベル(この場合はローレベル)に設定する。したがって、図14に示すように、選択トランジスタTSLはオフ状態に設定される一方、発光制御トランジスタTELはオン状態に設定される。また、図10に示すように、駆動回路20は、第i行の給電線14に出力するランプ電位Vrmp[i]を一定の基準電位Vrefに設定するので、式(1)からも理解されるように、セット電流Isの値はゼロとなる。
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。また、以下に示す変形例のうちの2以上の変形例を組み合わせることもできる。
画素回路Pの構成は、上述の図2および図9の態様に限らず、任意である。例えば、画素回路Pの構成を、図15に示す態様とすることもできる。図15の態様は、初期化線18および初期化用トランジスタTINが設けられず、初期化電位VINIとデータ電位VD[j]とがデータ線16に対して時分割に出力される点で上述の第1実施形態と相違する。その他の構成は第1実施形態と同様であるから、重複する部分については説明を省略する。以下では、図16を参照して、第i行の第j列目の画素回路Pに着目しながら、初期化期間PRSと電流セット期間PSと書込期間PWRと発光期間PDRとに区分して、駆動回路20の動作を説明する。
上述の各実施形態では、電流セット期間PSにおいて、駆動回路20は、第i行の給電線14に出力するランプ電位Vrmp[i]を経時的に変化させることで(つまり第2容量素子C2の電荷量を経時的に変化させることで)、所定の大きさのセット電流Isを生成しているが、これに限らず、第2容量素子C2および給電線14の代わりに、所定の大きさのセット電流Isを生成するための定電流源が設けられる態様であってもよい。この態様では、電流セット期間PSが開始すると、所定の大きさのセット電流Isが駆動トランジスタTDRを流れるように、駆動回路20は定電流源をオン状態に制御する。その他の期間においては、駆動回路20は定電流源をオフ状態に制御する。要するに、本発明に係る発光装置は、所定の大きさのセット電流Isを生成するための電流生成手段を備えるものであればよい。
上述の各実施形態では、電流セット期間PSにおいて給電線14に出力される電位は、一定の時間変化率RXで直線的に減少しているが、これに限らず、電流セット期間PSにおいて給電線14に出力される電位の変化の態様は任意である。例えば電流セット期間PSにおいて給電線14に出力される電位の波形が曲線状であってもよい。要するに、電流セット期間PSにおいて給電線14に出力される電位は、所定の大きさのセット電流Isが駆動トランジスタTDRを流れるように、経時的に変化するものであればよい。
上述の各実施形態では、初期化期間PRSにおいて、駆動回路20は給電線14に出力するランプ電位Vrmp[i]を時間変化率RXで直線的に減少させているが、これに限らず、初期化期間PRSにおける給電線14の電位は任意である。例えば、初期化期間PRSにおいて、駆動回路20は、給電線14に出力する電位を所定の大きさの電位に固定することもできる。
発光素子Eは、OLED素子であってもよいし、無機発光ダイオードやLED(Light Emitting Diode)であってもよい。要は、電気エネルギーの供給(電界の印加や電流の供給)に応じて発光する総ての素子を本発明の発光素子として利用できる。
次に、本発明に係る発光装置を利用した電子機器について説明する。図17は、以上に説明した実施形態に係る発光装置100を表示装置として採用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ2000は、表示装置としての発光装置100と本体部2010とを備える。本体部2010には、電源スイッチ2001およびキーボード2002が設けられている。この発光装置100は発光素子EにOLED素子を使用しているので、視野角が広く見易い画面を表示できる。
Claims (5)
- 画素回路と、前記画素回路を駆動する駆動回路とを具備し、
前記画素回路は、
第1電源線と、第2電源線との間に直列に接続される駆動トランジスタおよび発光素子と、
前記駆動トランジスタのゲートとソースとの間に配置される第1容量素子と、
前記駆動トランジスタのゲートとデータ線との間に配置される選択トランジスタと、
前記駆動トランジスタと前記発光素子との間に介在するノードに接続される第1電極および給電線と接続される第2電極を含み、前記第1電源線から前記駆動トランジスタおよび前記ノードを通って、前記発光素子へ至る経路とは分岐してセット電流が流れる第2容量素子と、を具備し、
前記駆動回路は、
第1期間において、前記駆動トランジスタのゲートの電位を初期化電位に設定することで前記駆動トランジスタを導通させ、
前記第1期間の後の第2期間において、前記第2電源線の電位よりも高い電位が前記第1電源線に供給されるとともに、所定の大きさの前記セット電流が前記駆動トランジスタを流れるように、前記給電線に出力する電位を経時的に変化させ、
前記第2期間の後の第3期間において、前記選択トランジスタをオン状態に設定するとともに前記データ線に出力する電位を前記発光素子の指定階調に応じたデータ電位に設定することで、前記第1容量素子の両端間の電圧を、前記データ電位に応じた値に設定する、
ことを特徴とする発光装置。 - 前記第2期間において、前記給電線に出力される電位は直線的に変化する、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 前記セット電流は定電流である、
ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 - 請求項1から請求項3の何れかに記載の発光装置を具備する電子機器。
- 第1電源線と、第2電源線との間に直列に接続される駆動トランジスタおよび発光素子と、前記駆動トランジスタのゲートとソースとの間に配置される第1容量素子と、前記駆動トランジスタと前記発光素子との間に介在するノードに接続される第1電極および給電線と接続される第2電極を含み、前記第1電源線から前記駆動トランジスタおよび前記ノードを通って、前記発光素子へ至る経路とは分岐してセット電流が流れる第2容量素子と、を備えた画素回路の駆動方法であって、
第1期間において、前記駆動トランジスタのゲートの電位を初期化電位に設定することで前記駆動トランジスタを導通させ、
前記第1期間の後の第2期間において、前記第2電源線の電位よりも高い電位を前記第1電源線に供給するとともに、所定の大きさの前記セット電流が前記駆動トランジスタを流れるように、前記給電線に出力する電位を経時的に変化させ、
前記第2期間の後の第3期間において、前記駆動トランジスタのゲートの電位を、前記発光素子の指定階調に応じた電位に設定する、
ことを特徴とする画素回路の駆動方法。
Priority Applications (5)
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