JP6153830B2 - 表示装置及びその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、表示装置及びその駆動方法に関し、特にアクティブマトリクス型の表示装置及びその駆動方法に関する。
近年、薄型、軽量、低消費電力の特徴を活かして、液晶表示装置に代表される平面表示装置の需要が急速に伸びている。中でも、オン画素とオフ画素とを電気的に分離し、かつオン画素への映像信号を保持する機能を有する画素スイッチを各画素に設けたアクティブマトリクス型表示装置は、携帯情報機器を始め、種々のディスプレイに利用されている。
このような平面型のアクティブマトリクス型表示装置として、自己発光素子を用いた有機EL表示装置が注目され、盛んに研究開発が行われている。有機EL表示装置は、バックライトを必要とせず、高速な応答性から動画再生に適し、さらに低温で輝度低下しないために寒冷地での使用にも適しているという特徴を有している。
一般に、有機EL表示装置は、複数行、複数列に並んで設けられ表示画面を構成した複数の表示画素を有している。各表示画素は、自己発光素子である有機EL素子、この有機EL素子に駆動電流を供給する画素回路により構成され、有機EL素子の発光輝度を制御することにより表示動作を行う。
画素回路の駆動方式としては、電圧信号により行なう方式(例えば、特許文献1参照)が知られている。また、電圧電源をスイッチングしてロー、ハイを切り換えると共に、映像信号配線から映像信号及び初期化信号の両方を出力することにより、表示画素の構成素子数と配線数とを削減し、表示画素のレイアウト面積を小さくすることにより高精細化を図った表示装置が提案されている(例えば、特許文献2、3参照)。
米国特許第6,229,506号公報 特開2007−310311号公報 特開2011−145622号公報
しかし、上記表示装置において画像を見やすく表示するには、映像信号の階調と画面の輝度との関係を改善して、ダイナミックレンジ、コントラストを向上させる必要がある。
そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、ダイナミックレンジ、コントラストが向上する表示装置及びその駆動方法を提供することを目的とする。
本発明は、基板上にマトリクス状に配列され、発光素子と前記発光素子に駆動電流を供給する画素回路とを有する複数の画素部と、前記画素部の配列する行に沿って配置された複数の走査線と、前記画素部の配列する列に沿って配置された複数の映像信号配線と、前記行に沿って配置された複数のリセット配線と、高電位電圧電源線及び低電位電圧電源線と、前記複数の走査線に制御信号を順次供給して、前記画素部を行単位で線順次走査する走査線駆動回路と、前記線順次走査に合わせて、映像信号に対応した階調電圧信号を前記映像信号配線に供給する信号線駆動回路と、を有した表示装置において、前記複数の走査線は、複数の第1走査線、複数の第2走査線、複数の第3走査線を有し、前記画素回路は、駆動トランジスタと出力スイッチと保持容量と画素スイッチとを有し、前記走査線駆動回路は、複数のリセットスイッチを有し、前記駆動トランジスタは、前記低電位電圧電源線と前記高電位電圧電源線との間で前記発光素子と直列に接続され、前記駆動トランジスタの第1端子が前記発光素子に接続され、前記駆動トランジスタの第2端子が前記リセット配線に接続され、前記出力スイッチの第1端子が前記高電位電圧電源線に接続され、前記出力スイッチの第2端子が前記駆動トランジスタの第2端子に接続され、前記出力スイッチの制御端子が前記第1走査線に接続され、前記保持容量は、前記駆動トランジスタの前記第1端子と前記駆動トランジスタの制御端子との間に接続され、前記画素スイッチの第1端子が前記映像信号配線に接続され、前記画素スイッチの第2端子が前記駆動トランジスタの前記制御端子に接続され、前記画素スイッチの制御端子が前記第2走査線に接続され、前記画素スイッチは前記映像信号配線から前記階調電圧信号を取り込み前記保持容量に保持し、前記出力スイッチは、隣接する行及び列方向の4つの前記画素部で共通化され、前記各リセットスイッチは前記リセット配線毎に設けられ、前記リセットスイッチの第1端子がリセット電源に接続され、前記リセットスイッチの第2端子が前記リセット配線に接続され、前記リセットスイッチの制御端子が前記第3走査線に接続され、前記信号線駆動回路は、前記映像信号配線から前記駆動トランジスタの前記制御端子に初期化電圧を印加し、前記リセット配線から前記駆動トランジスタの前記第1端子にリセット電位を印加して前記駆動トランジスタを初期化するものであって、前記初期化電圧は、前記駆動トランジスタの閾値をオフセットキャンセルするオフセットキャンセル後に書き込まれる前記階調電圧信号の電圧値が高いほど低い値とする、表示装置である。
また、上記発明の表示装置の駆動方法であって、(1)前記リセット配線から前記駆動トランジスタの前記第2端子にリセット電源を印加するソース初期化動作と、(2)前記映像信号配線から前記駆動トランジスタの前記制御端子に初期化電圧を印加し、前記リセット配線から前記駆動トランジスタの前記第1端子にリセット電位を印加して前記駆動トランジスタを初期化するゲート初期化動作と、(3)前記駆動トランジスタの前記制御端子に前記映像信号配線から前記初期化電圧を印加した状態で、前記高電位電圧電源から前記駆動トランジスタに電流を流し、前記駆動トランジスタの閾値をオフセットキャンセルするオフセットキャンセル動作と、(4)前記映像信号配線から前記駆動トランジスタの前記制御端子に前記階調電圧信号を書き込むと共に、前記高電位電圧電源線から前記駆動トランジスタを通して前記低電位電圧電源線に電流を流す映像信号書き込み動作と、(5)前記高電位電圧電源線から前記駆動トランジスタを通して前記階調電圧信号に応じた前記駆動電流を前記発光素子に供給する発光動作と、を行い、前記初期化電圧は、前記駆動トランジスタの閾値をオフセットキャンセルするオフセットキャンセル後に書き込まれる前記階調電圧信号の電圧値が高いほど低い値とする、表示装置の駆動方法である。
本発明の表示装置及びその駆動方法によれば、ダイナミックレンジ、コントラストが向上する。
実施形態1に係る表示装置の構成例を説明するための図である。 画素回路を説明するための図である。 4色の縦ストライプ画素の走査線配置イメージの図である。 走査線駆動回路の制御信号のタイミングチャートである。 駆動電流(輝度)と階調電圧信号の関係を示したグラフである。 (a)は走査線駆動回路の制御信号のk行のタイミングチャートであり、(b)は映像信号配線の電位の経過を示すグラフである。 初期化電圧回路の演算部が出力する初期化電圧Viniを示すグラフであって、縦軸が輝度であり、横軸が階調電圧信号である。 実施形態2の画素回路を説明するための図である。 走査線駆動回路の制御信号のタイミングチャートである。 RGBW正方画素の走査線配置イメージの図である。
以下、本発明の実施形態に係る表示装置及び表示装置の駆動方法について図面を参照して説明する。
実施形態1
以下、実施形態1に係る表示装置10及びその駆動方法について図1〜図7を参照して説明する。
(1)表示装置10の構成
本実施形態に係る表示装置10について図1に基づいて説明する。図1は、表示装置10を概略的に示す平面図である。
図1に示すように、表示装置10は、例えば、2型以上のアクティブマトリクス型の表示装置10として構成され、有機ELパネル及びこの有機ELパネルの動作を制御するコントローラを有した有機EL表示装置である。有機ELパネルは、ガラス板等の光透過性を有する絶縁基板(図示せず)、この絶縁基板上にマトリクス状に配列され表示領域AAを構成したm×n個の画素部(表示画素)PX、画素部PXの行毎に接続されていると共にそれぞれ独立してm本ずつ設けられた第1走査線Sga(1〜m)〜第3走査線Sgc(1〜m)、画素部PXの列毎に接続されたn本の映像信号配線X(1〜n)を有している。
また、有機ELパネルは、画素部PXの行毎に接続されていると共にそれぞれ独立してm本ずつ設けられた後述するリセット配線と、高電位電圧電源線Pvddと、低電位電圧電源線Pvssとを有している。
有機ELパネルは、第1走査線Sga(1〜m)、第2走査線Sgb(1〜m)、第3走査線Sgc(1〜m)を画素部PXの行毎に順次駆動する走査線駆動回路Ydr1、Ydr2、複数の映像信号配線X(1〜n)を駆動する信号線駆動回路Xdrを有している。走査線駆動回路Ydr1、Ydr2、信号線駆動回路Xdrは、表示領域AAの外側で絶縁基板上に一体的に形成され、コントローラ14と共に制御部を構成している。
各画素部PXは、対向電極(図示せず)間に光活性層(図示せず)を有した発光素子と、この発光素子に駆動電流を供給する画素回路12とを含んでいる。発光素子は、自己発光素子であり、光活性層として少なくとも有機発光層を有した有機EL素子OEを用いている。
(2)画素部PXの等価回路
画素部PXの等価回路について図2に基づいて説明する。図2は、画素部PXの等価回路を示す。各画素部PXの画素回路12は、階調電圧信号からなる映像信号に応じて有機EL素子OEの発光を制御する電圧信号方式の画素回路12であり、画素スイッチSST、駆動トランジスタDRT、キャパシタとしての保持容量Cs、補助容量Cadを有している。補助容量Cadは発光電流量を調整するために設けられる素子であり、場合によっては不要となる。
各行及び各列の隣接する4つの画素部PXで、1つの出力スイッチBCTを有している。すなわち、出力スイッチBCTは4つの画素回路12に共有されている。さらに、走査線駆動回路Ydr1(もしくは走査線駆動回路Ydr2)には、複数のリセットスイッチRSTが設けられ、それぞれ各行のリセット配線に接続されている。
画素スイッチSST、駆動トランジスタDRT、出力スイッチBCT及びリセットスイッチRSTは、ここでは同一導電型、例えばNチャネル型の薄膜トランジスタにより構成されている。本実施形態に係る表示装置10において、各駆動トランジスタ及び各スイッチをそれぞれ構成した薄膜トランジスタは全て同一工程、同一層構造で形成され、半導体層にポリシリコンを用いたトップゲート構造の薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)である。画素スイッチSST、駆動トランジスタDRT、出力スイッチBCT、リセットスイッチRSTの各々は、第1端子、第2端子、制御端子を有し、本実施形態では、これら第1端子、第2端子、制御端子をそれぞれソース、ドレイン、ゲートとしている。
緑(G)表示用の画素部PXの駆動トランジスタDRT及び出力スイッチBCTは、高電位の高電位電圧電源線Pvddと低電位の基準電圧電源線Pvssとの間で有機EL素子OEと直列に接続されている。高電位電圧電源線Pvddは例えば10Vの電位に設定され、低電位電圧電源線Pvssは、例えば1.5Vの電位に設定されている。
出力スイッチBCTは、その第1端子(ここではソース)が高電位電圧電源線Pvddに接続され、その第2端子(ここではドレイン)が駆動トランジスタDRTの第2端子(ここではドレイン)に接続されている。出力スイッチBCTのゲートは、第1走査線Sga(1〜m)に接続されている。これにより、出力スイッチBCTは、第1走査線Sga(1〜m)からの制御信号BG(1〜m)によりオン(導通状態)、オフ(非導通状態)制御され、有機EL素子OEの発光時間を制御する。
駆動トランジスタDRTは、その第2端子(ここではドレイン)が出力スイッチBCTのドレイン及びリセット配線に接続され、その第1端子(ここではソース)が有機EL素子OEの一方の電極(ここでは陽極)に接続されている。有機EL素子OEの陰極は、低電位電圧電源線Pvssに接続されている。駆動トランジスタDRTは、映像信号に応じた電流量の駆動電流を有機EL素子OEに出力する。図23において符号Celは、有機EL素子OEの寄生容量を示している。
画素スイッチSSTは、その第1端子(ここではソース)が映像信号配線X(1〜n)に接続されている。画素スイッチSSTの制御端子(ここではゲート)は、信号書き込み制御用ゲート配線として機能する第2走査線Sgb(1〜m)に接続され、第2走査線Sgb(1〜m)から供給される制御信号SG(1〜m)によりオン/オフ制御される。そして、画素スイッチSSTは、制御信号SG(1〜m)に応答して、画素回路12と映像信号配線X(1〜n)との接続/非接続を制御し、対応する映像信号配線X(1〜n)から階調電圧信号を画素回路12に取り込む。
リセットスイッチRSTは、走査線駆動回路に1行毎に設けられ、リセットスイッチRSTは、駆動トランジスタDRTのドレインとリセット電源Vrstとの間に接続されている。リセットスイッチRSTのゲートは、リセット制御用ゲート配線として機能する第3走査線Sgc(1〜m)に接続されている。リセットスイッチRSTは、第3走査線Sgc(1〜m)からの制御信号RG(1〜m)に応じてオン/オフ制御され、駆動トランジスタDRTのソース電位を初期化する。
(3)走査線の配置イメージ
走査線の配置イメージについて図3に基づいて説明する。図3は、4色の縦ストライプ画素の走査線配置イメージを示す。4色の縦ストライプ画素の走査線配置イメージは、R(赤)表示用、G(緑)表示用、B(青)表示用、W(白)表示用の4つの画素部PXが同じ行にそれぞれ接続されている。
このときの出力スイッチBCTは列方向に隣接する2個、行方向に隣接する2個の合計4個の画素部PXで共通化されている。このときの出力スイッチBCTが共通化されるため、第1走査線Sga(1〜m)と第3走査線は2行で共通化される構成となり、走査線数はm/2本となって削減できる。
(4)コントローラ14
コントローラ14は、有機ELパネルの外部に配置されたプリント回路基板(図示せず)上に形成され、走査線駆動回路Ydr1、Ydr2及び信号線駆動回路Xdrを制御する。コントローラ14は外部から供給されるデジタル映像信号及びクロック信号を受け取り、垂直走査タイミングを制御する垂直走査制御信号、水平走査タイミングを制御する水平走査制御信号をクロック信号に基づいて発生させる。
コントローラ14は、これら垂直走査制御信号及び水平走査制御信号をそれぞれ走査線駆動回路Ydr1、Ydr2及び信号線駆動回路Xdrに供給すると共に、水平走査タイミング及び垂直走査タイミングに同期してデジタル映像信号を信号線駆動回路Xdrに供給する。
(5)信号線駆動回路Xdr
信号線駆動回路Xdrは、コントローラ14からの水平走査制御信号の制御により各水平走査期間において順次得られるデジタル映像信号をアナログ形式に変換し、このアナログ式の映像信号に応じた複数階調の階調電圧信号Vsigを複数の映像信号配線X(1〜n)に並列的に供給する。
信号線駆動回路Xdrには、後から説明するゲート初期化動作及びオフセットキャンセル動作において用いられる初期化電圧Viniを出力する初期化電圧回路16が設けられている。この初期化電圧回路16は、複数ある映像信号配線毎にそれぞれ設けられている。初期化電圧回路16は、アナログ式の映像信号をA/D変換した階調電圧信号Vsigに対応して、初期化電圧Viniを演算する演算部20、演算部20が演算を行っている間だけ階調電圧信号Vsigの出力を遅延させる記憶部18、スイッチ22,24、アンプ26より構成されている。
(6)走査線駆動回路Ydr1、Ydr2
走査線駆動回路Ydr1、Ydr2は、シフトレジスタ(図示せず)、出力バッファ(図示せず)等を含み、コントローラ14から供給される水平走査制御信号の一つである水平走査スタートパルスを順次次段に転送し、図1及び図2に示すように、出力バッファを介して各行の画素部PXに3種類の制御信号BG(1〜m)、SG(1〜m)、RG(1〜m)を供給する。
これにより、第1走査線Sga(1〜m)、第2走査線Sgb(1〜m)、第3走査線Sgc(1〜m)は、それぞれ制御信号BG(1〜m)、SG(1〜m)、RG(1〜m)により駆動される。
(7)表示装置10の動作
次に、以上のように構成された表示装置10における画素回路12の動作について説明する。画素回路12の動作は、ソース初期化動作、ゲート初期化動作、オフセットキャンセル動作、映像信号書き込み動作、発光動作に分けられる。
図4は、それぞれ動作表示時の走査線駆動回路Ydr1、Ydr2の制御信号のタイミングチャートを示し、縦ストライプ画素でオフセットキャンセル期間が1回の場合を表している。
(7−1)ソース初期化動作
第1にソース初期化動作を行う。ソース初期化動作では、走査線駆動回路Ydr1、Ydr2から、制御信号SGが画素スイッチSSTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)、制御信号BGが出力スイッチBCTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)、制御信号RGがリセットスイッチRSTをオン状態とするレベル(オン電位:ここではハイレベル)に設定される。
出力スイッチBCT、画素スイッチSSTがそれぞれオフ(非導通状態)、リセットスイッチRSTがオン(導通状態)となり、ソース初期化動作が開始される。リセットスイッチRSTがオンすることで、駆動トランジスタDRTのソース及びドレインがリセット電源Vrstと同電位となり、ソース初期化動作は完了する。ここでリセット電源Vrstは例えばー2Vに設定されている。
(7−2)ゲート初期化動作
第2にゲート初期化動作を行う。ゲート初期化動作では、走査線駆動回路Ydr1、Ydr2から、制御信号SGが画素スイッチSSTをオン状態とするレベル(オン電位:ここではハイレベル)、制御信号BGが出力スイッチBCTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)、制御信号RGがリセットスイッチRSTをオン状態とするレベル(オン電位:ここではハイレベル)に設定される。
出力スイッチBCTがオフ(非導通状態)、画素スイッチSST、リセットスイッチRSTがオン(導通状態)となり、ゲート初期化動作が開始される。
ゲート初期化動作を行うゲート初期化期間において、映像信号配線から出力された初期化電圧Viniは、初期画素スイッチSSTを通して駆動トランジスタDRTのゲートに印加される。これにより、駆動トランジスタDRTのゲート電位は、初期化電圧Viniに対応する電位にリセットされ、前フレームの情報が初期化される。
初期化電圧Viniは、初期化電圧回路16に入力した階調電圧信号Vsigに応じて演算部20によって演算され、その演算した結果をスイッチ22がオン状態のときに出力する。この演算方法については後から説明する。
(7−3)オフセットキャンセル動作
第3にオフセットキャンセル動作を行なう。制御信号SGがオン電位(ハイレベル)、制御信号BGがオン電位(ハイレベル)、制御信号RGがオフ電位(ローレベル)となる。これによりリセットスイッチRSTがそれぞれオフ(非導通状態)、画素スイッチSST、出力スイッチBCTがオン(導通状態)となり、閾値のオフセットキャンセル動作が開始される。
オフセットキャンセル動作を行うオフセットキャンセル期間において、駆動トランジスタDRTのゲート電位は、映像信号配線から出力され初期化電圧Viniが画素スイッチSSTを通して印加され、固定される。初期化電圧Viniが固定された場合には、スイッチ22をオフ状態にして演算部20からの出力を停止させ、記憶部18に繋がるスイッチ24をオン状態にする。
また、出力スイッチBCTはオン状態にあり、高電位電圧電源線Pvddから駆動トランジスタDRTに電流が流れ込む。駆動トランジスタDRTのソース電位は、リセット期間に書き込まれた電位Vrstを初期値とし、駆動トランジスタDRTのドレイン−ソースを通って流れ込む電流分を徐々に減少させながら、駆動トランジスタDRTのTFT特性ばらつきを吸収、補償しつつ、高電位側にシフトしていく。本実施形態では、オフセットキャンセル期間は例えば1μ秒程度の時間に設定されている。
オフセットキャンセル期間終了時点で、駆動トランジスタDRTのソース電位は、Vini−Vthとなる。なお、Vthは駆動トランジスタDRTの閾値電圧である。これにより、駆動トランジスタDRTのゲート−ソース間電圧は、キャンセル点に到達し、このキャンセル点に相当する電位差が保持容量Csに蓄えられる。
(7−4)映像信号書き込み動作
第4に映像信号書き込み動作では、制御信号SGが画素スイッチSSTをオン状態とするレベル(オン電位:ここではハイレベル)、制御信号BGが出力スイッチBCTをオン状態とするレベル(オン電位:ここではハイレベル)、制御信号RGがリセットスイッチRSTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)に設定される。
画素スイッチSST、出力スイッチBCTがオン(導通状態)、リセットスイッチRSTがオフ(非導通状態)となり、映像信号書き込み動作が開始される。
映像信号書き込み動作を行う映像信号書き込み期間において、映像信号配線(1〜n)から画素スイッチSSTを通って駆動トランジスタDRTのゲートに階調電圧信号Vsigが書き込まれる。
また、高電位電圧電源線Pvddから駆動トランジスタDRTを通り、有機EL素子OEの寄生容量Celを経由して低電位電圧電源線Pvssに電流が流れる。
画素スイッチSSTがオンした直後は、駆動トランジスタDRTのゲート電位は、Vsig(R、G、B)、駆動トランジスタDRTのソース電位は、Vini−Vth+Cs(Vsig−Vini)/(Cs+Cel+Cad)となる。
その後、有機EL素子OEの寄生容量Celを経由して低電位電圧電源線Pvssに電流が流れ、映像信号書き込み期間終了時には、駆動トランジスタのゲート電位は、Vsig(R,G,B)、駆動トランジスタDRTのソース電位は、Vini−Vth+ΔV1+Cs(Vsig−Vini)/(Cs+Cel+Cad)となる。これにより、駆動トランジスタDRTの移動度のばらつきが補正される。
(7−5)発光動作
第5に発光動作を行う発光期間では、制御信号SGが画素スイッチSSTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)、制御信号BGが出力スイッチBCTをオン状態とするレベル(オン電位:ここではハイレベル)、制御信号RGがリセットスイッチRSTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)に設定される。
出力スイッチBCTがオン(導通状態)、画素スイッチ、リセットスイッチRSTがオフ(非導通状態)となり、発光動作が開始される。
駆動トランジスタDRTは、保持容量Csに書込まれたゲート制御電圧に対応した電流量の駆動電流Ieを出力する。この駆動電流Ieが有機EL素子OEに供給される。これにより、有機EL素子OEが駆動電流Ieに応じた輝度で発光し、発光動作を行う。有機EL素子OEは、1フレーム期間後に、再び制御信号BGがオフ電位となるまで発光状態を維持する。
上記したソース初期化動作、ゲート初期化動作、オフセットキャンセル動作、映像信号書き込み動作、発光動作を各画素部PXで順次繰り返し行うことにより、所望の画像を表示する。
(8)初期化電圧Vini
次に、ゲート初期化動作及びオフセットキャンセル動作において印加される初期化電圧Viniについて図5〜図7に基づいて説明する。
図5は、初期化電圧Viniを可変にした場合の駆動電流Ie、すなわち有機EL素子OEの輝度の変化を示すグラフである。なお、駆動電流Ie及び輝度は正規化している。このグラフにおいて、横軸が階調電圧信号Vsig(アナログ式の映像信号に対応)の電圧値であり、縦軸が正規化した輝度である。そして、実線が初期化電圧Viniが高いとき(例えば、2.25V)、一点鎖線が初期化電圧Viniが中のとき(例えば、2V)、点線が初期化電圧Viniが低いとき(例えば、1.75V)である。
図5に示すように、本出願人は、初期化電圧Viniを低くすると全階調の範囲で駆動電流Ieが増え、逆に初期化電圧Viniを高くすると全階調の範囲で駆動電流Ieが減ることを突き止めた。このとき表示装置10の輝度を高くした設定を行うには、初期化電圧Viniを低く設定する必要があるが、逆に黒表示の輝度が上がってしまい、黒起き現象が発生してしまう。
図6(a)は、図4と同じく走査線駆動回路Ydr1,Ydr2の制御信号RG,BG,SGのタイミングチャートであり、k行のみ記載したものである。図6(b)は、縦軸が映像信号配線の電位を示し、横軸が時間軸を示し、図6(a)における初期化電圧と階調電圧信号Vsigの変化を示すグラフである。
図6が示すように、上記のような黒表示の輝度が浮かび上がる問題を防止するために、本出願人は、初期化電圧Viniを印加した後の映像信号(階調電圧信号Vsig)を予め把握し、これに応じた初期化電圧Viniを書き込むことで、図6(b)に示すように、高階調側は高い駆動電流Ie(高い輝度)を流し、低階調(黒側)は低い駆動電流Ie(低輝度)に制御する。具体的には、階調電圧信号Vsigが高い電圧の場合は初期化電圧Viniを高く、階調電圧信号Vsigが低くなればなるほど初期化電圧Viniを高くする。
図7は、階調電圧信号Vsigに応じて初期化電圧Viniを可変した場合の階調電圧信号Vsigと駆動電流Ieの関係を示すグラフであり、低階調(黒側)の駆動電流Ieは増加させず、高階調側は約30%の駆動電流Ieを増加させるようにする。
図7の関係を実現するために、初期化電圧回路16において、演算部20が、図7に示す関係のテーブルを記憶し、階調電圧信号Vsigの電圧(すなわち、階調値)に対応した初期化電圧Viniをテーブルから呼び出し、演算部20から出力する。その動作について説明する。
まず、ゲート初期化動作において、演算部20が、階調電圧信号Vsigの電圧に対応した初期化電圧Viniをテーブルから呼び出し、スイッチ22をオン状態にして、演算部20から出力する。また、この演算部20が演算を行っている間は、階調電圧信号Vsigは記憶部(例えば、フレームメモリ)に記憶し、スイッチ24をオフ状態としておく。
次に、オフセットキャンセル動作において、演算部20の演算が終了し初期化電圧Viniが印加されて固定された時点で、スイッチ22をオフ状態にし、スイッチ24をオン状態にして階調電圧信号Vsigをアンプ26によって増幅して、映像信号配線から出力する。
なお、初期化電圧回路16は、映像信号配線毎に設けられているため、RGBWの階調電圧信号Vsigに応じて初期化電圧Viniを印加できる。これにより、上記したように低階調(黒側)の駆動電流Ieは増加させず、高階調側は高い駆動電流Ieとなるため、表示装置10の輝度を上げることができ、ダイナミックレンジ及びコントラストも向上させることができる。
(9)効果
本実施形態の表示装置10によれば、初期化電圧Viniに関して、階調電圧信号Vsigが増加するほど低くすることにより、低階調(黒側)の駆動電流Ieを増加させず、高階調側の駆動電流Ieを増やすことができ、ダイナミックレンジ及びコントラストを向上させることができる。
また、発光期間において、有機EL素子OEに流れる駆動電流Ieは、駆動トランジスタDRTの飽和領域の電流値として、

Ie=β×{(Vsig−Vini−ΔV1)×Cel/(Cs+Cel+Cad)}2 ・・・(1)

β=μ×Co×W/2L ・・・(2)

となる。但し、Wはチャネル幅、Lはチャネル長、μは移動度、Coはゲート絶縁膜の単位面積当たりの容量である。
有機EL素子OEに流れる駆動電流Ieは、駆動トランジスタDRTの閾値Vthに依存しない値となる。そのため、駆動トランジスタDRTの閾値のばらつきによる影響を排除できる。
また、ΔV1は、駆動トランジスタDRTの移動度が大きい程、絶対値が大きい値となるため、移動度の影響も補償できる。したがって、これらのばらつきに起因する表示不良、スジムラ、ざらつき感の発生を抑制し、高品位の画像表示を行うことができる。
実施形態2
次に、実施形態2に係る表示装置10及び表示装置10の駆動方法について図8と図9を参照して説明する。
本実施形態では、第1走査線Sga(1〜m)、第2走査線Sgb(1〜m)、第3走査線Sgc(1〜m)及びリセットスイッチRSTに加えて、第4走査線Sgd(1〜m)と第2リセットスイッチRST2、第2リセット電源Vrst2を有する点が、実施形態1と異なる点である。
走査線駆動回路Ydr2は、第2リセットスイッチRST2を1行毎に有し、第2リセットスイッチRST2は、駆動トランジスタDRTのドレインと第2リセット電源Vrst2との間に接続されている。第2リセットスイッチRST2のゲートは、第2リセット制御用ゲート配線として機能する第4走査線Sgd(1〜m)に接続されている。第2リセットスイッチRST2は、第4走査線Sgd(1〜m)からの制御信号RG2(1〜m)に応じてオン(導通状態)、オフ(非導通状態)制御され、駆動トランジスタDRTのソース電位を初期化する。
(1)表示装置10の動作
本実施形態の表示装置10における画素回路12の動作は、実施形態1と同様にソース初期化動作、ゲート初期化動作、オフセットキャンセル動作、映像信号書き込み動作、発光動作に分けられる。
(2−1)ソース初期化動作
第1にソース初期化動作を行う。ソース初期化動作では、走査線駆動回路Ydr1、Ydr2から、制御信号SGが画素スイッチSSTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)、制御信号BGが出力スイッチBCTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)、制御信号RGがリセットスイッチRSTをオン状態とするレベル(オン電位:ここではハイレベル)に設定される。
出力スイッチBCT、画素スイッチSST、第2リセットスイッチRST2がそれぞれオフ(非導通状態)、リセットスイッチRSTがオン(導通状態)となり、ソース初期化動作が開始される。リセットスイッチRSTがオンすることで、駆動トランジスタDRTのソース及びドレインがリセット電源Vrstと同電位となり、ソース初期化動作は完了する。ここでリセット電源Vrstは例えばー2Vに設定されている。
(2−2)ゲート初期化動作
第2にゲート初期化動作を行う。ゲート初期化動作では、走査線駆動回路Ydr1、Ydr2から、制御信号SGが画素スイッチSSTをオン状態とするレベル(オン電位:ここではハイレベル)、制御信号BGが出力スイッチBCTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)、制御信号RGがリセットスイッチRSTをオン状態とするレベル(オン電位:ここではハイレベル)、制御信号RG2が第2リセットスイッチRST2をオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)に設定される。
出力スイッチBCT、第2リセットスイッチRST2がオフ(非導通状態)、画素スイッチSST、リセットスイッチRSTがオン(導通状態)となり、ゲート初期化動作が開始される。
ゲート初期化動作が行われているゲート初期化期間において、映像信号配線から出力された初期化電圧Viniは、初期画素スイッチSSTを通して駆動トランジスタDRTのゲートに印加される。これにより、駆動トランジスタDRTのゲート電位は、初期化電圧Viniに対応する電位にリセットされ、前フレームの情報が初期化される。
初期化電圧Viniに関しては、実施形態1と同様に、信号線駆動回路Xdr内部にある初期化電圧回路16の演算部20によって演算された初期化電圧Viniが出力される。この初期化電圧Viniは、記憶部18に記憶される階調電圧信号Vsigが高いほど低くなるように演算される。
(2−3)オフセットキャンセル動作
第3にオフセットキャンセル動作を行なう。制御信号SGがオン電位(ハイレベル)、制御信号BGがオフ電位(ローレベル)、制御信号RGがオフ電位(ローレベル)、制御信号RG2がオン電位(ハイレベル)となる。これによりリセットスイッチRST、出力スイッチBCTがそれぞれオフ(非導通状態)、画素スイッチSST、第2リセットスイッチRST2がオン(導通状態)となり、閾値のオフセットキャンセル動作が開始される。
オフセットキャンセル動作を行うオフセットキャンセル期間において、駆動トランジスタDRTのゲート電位は、映像信号配線から出力され初期化電圧Viniが画素スイッチSSTを通して印加され、固定される。
また、第2リセットスイッチRST2はオン状態にあり、第2リセット電源Vrst2から駆動トランジスタDRTに電流が流れ込む。第2リセット電源Vrst2は例えば5Vに設定されている。駆動トランジスタDRTのソース電位は、リセット期間に書き込まれた電位Vrstを初期値とし、駆動トランジスタDRTのドレイン−ソース間を通って流れ込む電流分を徐々に減少させながら、駆動トランジスタDRTのTFT特性ばらつきを吸収、補償しつつ、高電位側にシフトしていく。本実施形態では、オフセットキャンセル期間は例えば1μ秒程度の時間に設定されている。
オフセットキャンセル期間終了時点で、駆動トランジスタDRTのソース電位は、Vini−Vthとなる。なお、Vthは駆動トランジスタDRTの閾値電圧である。これにより、駆動トランジスタDRTのゲート、ソース間電圧は、キャンセル点に到達し、このキャンセル点に相当する電位差が保持容量Csに蓄えられる。
(2−4)映像信号書き込み動作
第4に映像信号書き込み動作を行う映像信号書き込み期間では、制御信号SGが画素スイッチSSTをオン状態とするレベル(オン電位:ここではハイレベル)、制御信号BGが出力スイッチBCTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)、制御信号RGがリセットスイッチRSTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)、制御信号RG2が第2リセットスイッチRST2をオン状態とするレベル(オン電位:ここではハイレベル)に設定される。
画素スイッチSST、第2リセットスイッチRST2がオン(導通状態)、出力スイッチBCT、リセットスイッチRSTがオフ(非導通状態)となり、映像信号書き込み動作が開始される。
映像信号書き込み期間において、映像信号配線(1〜n)から画素スイッチSSTを通って駆動トランジスタDRTのゲートに階調電圧信号Vsigが書き込まれる。また、第2リセット電源Vrst2から駆動トランジスタDRTを通り、有機EL素子OEの寄生容量Celを経由して低電位電圧電源線Pvssに電流が流れる。画素スイッチSSTがオンした直後は、駆動トランジスタDRTのゲート電位は、Vsig(R、G、B)、駆動トランジスタDRTのソース電位は、Vini−Vth+Cs(Vsig−Vini)/(Cs+Cel+Cad)となる。
その後、有機EL素子OEの寄生容量Celを経由して低電位電圧電源線Pvssに電流が流れ、映像信号書き込み期間終了時には、駆動トランジスタのゲート電位は、Vsig(R,G,B)、駆動トランジスタDRTのソース電位は、Vini−Vth+ΔV1+Cs(Vsig−Vini)/(Cs+Cel+Cad)となる。これにより、駆動トランジスタDRTの移動度のばらつきが補正される。
(2−5)発光動作
第5に発光動作を行う発光期間では、制御信号SGが画素スイッチSSTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)、制御信号BGが出力スイッチBCTをオン状態とするレベル(オン電位:ここではハイレベル)、制御信号RGがリセットスイッチRSTをオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)、制御信号2RG2が第2リセットスイッチRST2をオフ状態とするレベル(オフ電位:ここではローレベル)に設定される。
出力スイッチBCTがオン(導通状態)、画素スイッチ、リセットスイッチRST、第2リセットスイッチRST2がオフ(非導通状態)となり、発光動作が開始される。
駆動トランジスタDRTは、保持容量Csに書込まれたゲート制御電圧に対応した電流量の駆動電流Ieを出力する。この駆動電流Ieが有機EL素子OEに供給される。これにより、有機EL素子OEが駆動電流Ieに応じた輝度で発光し、発光動作を行う。有機EL素子OEは、1フレーム期間後に、再び制御信号BGがオフ電位となるまで発光状態を維持する。
上記したソース初期化動作、ゲート初期化動作、オフセットキャンセル動作、映像信号書き込み動作、発光動作を各画素部PXで順次繰り返し行うことにより、所望の画像を表示する。
(3)効果
本実施形態の表示装置10によれば、階調電圧信号Vsigが高いほど初期化電圧Viniを低くすることにより、低階調(黒側)の駆動電流Ieを増加させず、高階調側の駆動電流Ieを増すことにより、ダイナミックレンジ及びコントラストを向上させることができる。
また、実施形態1の式(1)と式(2)に示すように、発光期間において、有機EL素子OEに流れる駆動電流Ieは、駆動トランジスタDRTの閾値Vthに依存しない値となる。そのため、駆動トランジスタDRTの閾値のばらつきによる影響を排除できる。
また、ΔV1は、駆動トランジスタDRTの移動度が大きい程、絶対値が大きい値となるため、移動度の影響も補償できる。したがって、これらのばらつきに起因する表示不良、スジムラ、ざらつき感の発生を抑制し、高品位の画像表示を行うことができる。
変更例
上記各実施形態の変更例について説明する。
(1)変更例1
走査線の他の配置イメージについて図10に基づいて説明する。図10は、RGBW正方画素の走査線配置イメージを示す。
RGBW正方画素の走査線配置イメージは、偶数行にR(赤)表示用、G(緑)表示用、B(青)表示用、W(白)表示用の画素部PXのいづれか2個(例えば、R(赤)表示用とG(緑)表示用)、奇数行に画素部PXの残りの2個(例えばB(青)表示用とW(白)表示用)が接続されている。
このときの出力スイッチBCTは、R(赤)表示用、G(緑)表示用、B(青)表示用、W(白)表示用の4つの画素部PXで共通化されている。
また、3色の縦ストライプ画素の走査線配置イメージであって、各行にR(赤)表示用、G(緑)表示用、B(青)表示用の3つの画素部PXが接続されていてもよい。
(2)変更例2
オフセットキャンセル動作を行うオフセットキャンセル期間を必要に応じて複数回設けてもよい。
(3)変更例3
薄膜トランジスタ(TFT)の半導体層は、ポリシリコンに限らず、アモルファスシリコンで構成することも可能である。
各スイッチ、駆動トランジスタDRTを構成するトランジスタは、Nチャネル型に限らず、Pチャネル型としてもよい。
同様に、リセットスイッチRST又は第2リセットスイッチRST2は、Pチャネル型に限らず、Nチャネル型としてもよい。
トランジスタ及びスイッチの形状、寸法は、前述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて変更可能である。
(4)変更例4
出力スイッチBCTは、4つの画素部に1つ設けて共有される構成としたが、これに限らず、必要に応じて、出力スイッチBCTの数を増減可能である。さらに、画素部PXを構成する自己発光素子は、有機EL素子OEに限定されず自己発光可能な様々な表示素子を適用可能である。
(5)その他
本発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
10・・・表示装置、12・・・画素回路、14・・・コントローラ、16・・・初期化電圧回路、18・・・記憶部、20・・・演算部、22・・・スイッチ、24・・・スイッチ、26・・・アンプ、PX・・・画素部、Sga・・・第1走査線、Sgb・・・第2走査線、Sgc・・・第3走査線、Vini・・・初期化用電源、Vrst・・・リセット電源、Vrst2・・・第2リセット電源、Pvdd・・・高電位電圧電源線、Pvss・・・低電位電圧電源線、Xdr・・・信号線駆動回路、DRT・・・駆動トランジスタ、Cs・・・保持容量、BCT・・・出力スイッチ、RST・・・リセットスイッチ、SST・・・画素スイッチ、Cel・・・寄生容量、Cad・・・補助容量、Ydr1、Ydr2・・・走査線駆動回路

Claims (5)

  1. 基板上にマトリクス状に配列され、発光素子と前記発光素子に駆動電流を供給する画素回路とを有する複数の画素部と、
    前記画素部の配列する行に沿って配置された複数の走査線と、
    前記画素部の配列する列に沿って配置された複数の映像信号配線と、
    前記行に沿って配置された複数のリセット配線と、
    高電位電圧電源線及び低電位電圧電源線と、
    前記複数の走査線に制御信号を順次供給して、前記画素部を行単位で線順次走査する走査線駆動回路と、
    前記線順次走査に合わせて、映像信号に対応した階調電圧信号を前記映像信号配線に供給する信号線駆動回路と、
    を有した表示装置において、
    前記複数の走査線は、複数の第1走査線、複数の第2走査線、複数の第3走査線を有し、
    前記画素回路は、駆動トランジスタと出力スイッチと保持容量と画素スイッチとを有し、
    前記走査線駆動回路は、複数のリセットスイッチを有し、
    前記駆動トランジスタは、前記低電位電圧電源線と前記高電位電圧電源線との間で前記発光素子と直列に接続され、前記駆動トランジスタの第1端子が前記発光素子に接続され、前記駆動トランジスタの第2端子が前記リセット配線に接続され、
    前記出力スイッチの第1端子が前記高電位電圧電源線に接続され、前記出力スイッチの第2端子が前記駆動トランジスタの第2端子に接続され、前記出力スイッチの制御端子が前記第1走査線に接続され、
    前記保持容量は、前記駆動トランジスタの前記第1端子と前記駆動トランジスタの制御端子との間に接続され、
    前記画素スイッチの第1端子が前記映像信号配線に接続され、前記画素スイッチの第2端子が前記駆動トランジスタの前記制御端子に接続され、前記画素スイッチの制御端子が前記第2走査線に接続され、前記画素スイッチは前記映像信号配線から前記階調電圧信号を取り込み前記保持容量に保持し、
    前記出力スイッチは、隣接する行及び列方向の4つの前記画素部で共通化され、
    前記各リセットスイッチは前記リセット配線毎に設けられ、前記リセットスイッチの第1端子がリセット電源に接続され、前記リセットスイッチの第2端子が前記リセット配線に接続され、前記リセットスイッチの制御端子が前記第3走査線に接続され、
    前記信号線駆動回路は、前記映像信号配線から前記駆動トランジスタの前記制御端子に初期化電圧を印加し、前記リセット配線から前記駆動トランジスタの前記第1端子にリセット電位を印加して前記駆動トランジスタを初期化するものであって、前記初期化電圧は、前記駆動トランジスタの閾値をオフセットキャンセルするオフセットキャンセル後に書き込まれる前記階調電圧信号の電圧値が高いほど低い値とする、
    表示装置。
  2. 前記画素部は、赤表示用画素部、緑表示用画素部、青表示用画素部、白表示用画素部の4色の画素部を含み、
    前記赤表示用画素部、前記緑表示用画素部、前記青表示用画素部、前記白表示用画素部が、行方向及び列方向に隣接して設けられ、
    前記出力スイッチは、4色の前記画素部で共有されている、
    請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記画素部は、赤表示用画素部、緑表示用画素部、青表示用画素部、白表示用画素部の4色の画素部を含み、
    前記赤表示用画素部、前記緑表示用画素部、前記青表示用画素部、前記白表示用画素部が、行方向に沿って並んで設けられ、
    前記出力スイッチは、行方向及び列方向に隣接する2色の前記画素部で共有されている、
    請求項1に記載の表示装置。
  4. 前記走査線駆動回路は、複数の第2リセットスイッチをさらに有し、
    前記第2リセットスイッチは前記リセット配線毎に設けられ、前記第2リセットスイッチの第1端子が第2リセット電源に接続され、前記第2リセットスイッチの第2端子が前記リセット配線に接続され、前記第2リセットスイッチの制御端子が第4走査線に接続された、
    請求項1乃至3のいずれか一項に記載の表示装置。
  5. 請求項1記載の表示装置の駆動方法であって、
    (1)前記リセット配線から前記駆動トランジスタの前記第2端子にリセット電源を印加するソース初期化動作と、
    (2)前記映像信号配線から前記駆動トランジスタの前記制御端子に初期化電圧を印加し、前記リセット配線から前記駆動トランジスタの前記第1端子にリセット電位を印加して前記駆動トランジスタを初期化するゲート初期化動作と、
    (3)前記駆動トランジスタの前記制御端子に前記映像信号配線から前記初期化電圧を印加した状態で、前記高電位電圧電源線から前記駆動トランジスタに電流を流し、前記駆動トランジスタの閾値をオフセットキャンセルするオフセットキャンセル動作と、
    (4)前記映像信号配線から前記駆動トランジスタの前記制御端子に前記階調電圧信号を書き込むと共に、前記高電位電圧電源線から前記駆動トランジスタを通して前記低電位電圧電源線に電流を流す映像信号書き込み動作と、
    (5)前記高電位電圧電源線から前記駆動トランジスタを通して前記階調電圧信号に応じた前記駆動電流を前記発光素子に供給する発光動作と、
    を行い、前記初期化電圧は、前記駆動トランジスタの閾値をオフセットキャンセルするオフセットキャンセル後に書き込まれる前記階調電圧信号の電圧値が高いほど低い値とする、
    表示装置の駆動方法。
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