JP6528267B2 - 画素回路及びその駆動方法 - Google Patents

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Description

本発明は、アクティブマトリクス型有機ELディスプレイ(以下「AMOLED:Active Matrix Organic Light Emitting Display」という。)などに用いられる画素回路及びその駆動方法に関する。有機発光ダイオードは、有機EL素子とも呼ばれるが、以下「OLED(Organic Light Emitting Diode)」という。
AMOLEDの標準的な画素回路は無いため、AMOLEDを製造する各社はそれぞれ独自の画素回路を用いている。一般的な画素回路は、OLED、OLED駆動用の駆動トランジスタ、スイッチ用の複数のトランジスタ、コンデンサなどを備えている。
この種の画素回路において、OLEDに電流を供給する駆動トランジスタの閾値電圧のバラツキや変動を補償するため、その閾値電圧を検出する技術が知られている(例えば特許文献1、2参照)。その閾値電圧検出技術は、次の二通りが主流となっている。(1)ゲート端子とドレイン端子を接続し、例えばソース端子の電位を固定し、ソース−ドレイン間に電流を流すことによってゲート端子の電位を変化させ、ゲート・ソース間電圧を閾値電圧まで自動的に近づける方法(ダイオード接続型)。(2)ゲート端子の電位を固定し、ドレイン−ソース間に電流を流すことによってソース端子の電位を変化させ、ゲート・ソース間電圧を閾値電圧まで自動的に近づける方法(ソースフォロア型)。このソースフォロア型によれば、ゲート・ソース間電圧が0Vでも電流が流れるディプレッション型のトランジスタに対しても、閾値電圧を検出できる利点がある。
特開2014−029533号公報 特開2013−210407号公報 特開2012−128386号公報
しかしながら、閾値電圧検出機能を有する既存の画素回路には、次のような問題があった。
(1)駆動トランジスタのヒステリシス特性により、しばらく黒表示をした後に白表示をしてもすぐに白くならず、数フレームかけてようやく全白になる。これは一般にイメージリテンションと呼ばれる(例えば特許文献3参照)。換言すると、駆動トランジスタに長時間電流を流さないと、駆動トランジスタのヒステリシス特性が初期化され、閾値電圧が電流を増やす方向にシフトしてしまう。この状態で閾値電圧を補償した白表示用のゲート・ソース間電圧を駆動トランジスタに印加しても、ヒステリシス特性によって瞬時に電流が減ってしまうので、本来の白表示の明るさにならないのである。
(2)非発光期間の漏れ発光によって、コントラストの低下が起こる。その原因は、次のように非発光期間にOLEDに電流が流れて、無効な漏れ発光が発生するためである。(a)閾値電圧検出期間中、駆動トランジスタを流れる電流がOLEDを通して流れる。(b)コンデンサのリセット期間中、コンデンサの充電電流がOLEDを通して流れる。
次に、関連技術について説明する。なお、図24A乃至図27Bにおける図中の符号は、公報からそのまま採用したため、他の図面の符号とは無関係である。
<関連技術1>。
図24A及び図24Bに示す関連技術1は、特許文献1の図1及び図2に記載されている。
関連技術1の画素回路200は、OLED10、駆動トランジスタ14、スイッチ用トランジスタ16,18、コンデンサ12などを備え、次の特徴及び課題を有する。ソースフォロア型の構成であり、OLED10のアノードにスイッチ用トランジスタ18を接続している。この画素回路200では、電流が流れなくなる閾値電圧を検出するのではなく、バイアス線IBIASを介して規定のバイアス電流を駆動トランジスタ14に流し、ソース端子B11の電位を調整する。プログラミングサイクル時X11,X12に電源電圧VDDを下げないと、ソース端子B11の電位がOLED10に印加されるため漏れ発光が生じるとともに、駆動トランジスタ14に流れる電流を規定のバイアス電流にできない。
<関連技術2>。
図25A及び図25Bに示す関連技術2は、特許文献1の図26及び図27に記載されている。
関連技術2の画素回路420は、OLED422、駆動トランジスタ426、スイッチ用トランジスタ428,430,432,434,436、コンデンサ424などを備え、次の特徴及び課題を有する。ソースフォロア型の構成であり、駆動トランジスタ426のソース端子にスイッチ用トランジスタ436を接続している。OLED422のアノードにはスイッチ用トランジスタは接続されていない。この画素回路420では、閾値電圧を検出するのではなく、規定のバイアス電流を、バイアス線Ibiasを通して駆動トランジスタ426に流すことによりソース端子の電位を調整する。非発光期間X71に、規定のバイアス電流がOLED422に流れて漏れ発光が生じる。
<関連技術3>。
図26A及び図26Bに示す関連技術3は、特許文献1の図16及び図25に記載されている。
関連技術3の画素回路210は、OLED90、駆動トランジスタ96、スイッチ用トランジスタ98,100,102,104、コンデンサ92,94などを備え、次の特徴及び課題を有する。ダイオード接続型の構成であり、OLED90のアノード端子にスイッチ用トランジスタ96を接続している。この画素回路210では、閾値電圧を検出するのではなく、規定のバイアス電流をバイアス線IBIASを通して駆動トランジスタ96に流すことによりゲート・ドレイン間電圧を調整する。プログラミングサイクル時X61に電源電圧VDDを下げないと、ノードC32の電圧がOLED90に印加されるため漏れ発光が生じるとともに、駆動トランジスタ96に規定のバイアス電流を流すことができない。
<関連技術4>。
図27A及び図27Bに示す関連技術4は、特許文献2の図2及び図4に記載されている。
関連技術4の画素回路2Aは、OLED3、駆動トランジスタT2、スイッチ用トランジスタT1,T3,T4,T5,T6、コンデンサC1などを備え、次の特徴及び課題を有する。ダイオード接続型の構成であり、OLED3のアノード端子にスイッチ用トランジスタT6を接続している。スイッチ用トランジスタT6は、アノード端子電位の固定のみに使用し、駆動トランジスタT2の端子リセットやイメージリテンション防止には使っていない。すなわち、スイッチ用トランジスタT6とスイッチ用トランジスタT4との同時導通が無い。
そこで、本発明の目的は、第一にイメージリテンションを防止すること、第二に非発光期間の漏れ発光によるコントラスト低下を防止すること、などを実現する画素回路等を提供することにある。
本発明に係る画素回路は、
発光素子と、
印加された電圧に応じた電流を前記発光素子へ供給する駆動トランジスタと、
前記駆動トランジスタの閾値電圧及びデータ電圧を含む電圧を保持するコンデンサ部と、
前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させ、この電圧を前記駆動トランジスタに印加するスイッチ部と、
を備えた画素回路であって、
前記スイッチ部は、前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させる前に、一定電圧を前記駆動トランジスタに印加する機能を有し、
前記駆動トランジスタは、ゲート端子、ソース端子及びドレイン端子を有し、これらのゲート端子とソース端子との間に印加された電圧に応じた電流を、前記ドレイン端子及び前記ソース端子に対して直列に接続された前記発光素子へ供給し、
前記スイッチ部は、
データ供給線から前記データ電圧を入力するデータ電圧用トランジスタ、基準電圧線から基準電圧を入力する基準電圧用トランジスタ、前記コンデンサ部に保持された電圧を前記ゲート端子と前記ソース端子との間に印加するゲート電圧用トランジスタ、及び、電源電圧線から前記ドレイン端子及び前記ソース端子に流れる電流のスイッチとして機能する電源スイッチ用トランジスタを有し、
前記データ電圧用トランジスタ、前記基準電圧用トランジスタ、前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオンにすることにより、前記ゲート端子と前記ソース端子との間に前記一定電圧を印加し、
前記データ電圧用トランジスタ及び前記基準電圧用トランジスタをオンかつ前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオフにすることにより、前記コンデンサ部に前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を保持させ、
前記データ電圧用トランジスタ及び前記基準電圧用トランジスタをオフかつ前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオンにすることにより、前記コンデンサ部に保持された電圧を前記ゲート端子と前記ソース端子との間に印加する、
ことを特徴とする。
本発明に係る画素回路の駆動方法は、
本発明に係る画素回路を駆動する方法であって、
前記スイッチ部が、前記コンデンサ部に保持された電圧を初期化するとともに、前記駆動トランジスタに一定電圧を印加して当該駆動トランジスタを一時的にオンにする第1期間と、
前記スイッチ部が前記駆動トランジスタの閾値電圧及びデータ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させる第2期間と、
前記スイッチ部が前記コンデンサ部に保持された電圧を前記駆動トランジスタに印加することにより、前記駆動トランジスタが前記スイッチ部によって印加された電圧に応じた電流を前記発光素子へ供給する第3期間と、
を含むことを特徴とする。
本発明によれば、閾値電圧及びデータ電圧を含む電圧をコンデンサ部に保持させる前に、一定電圧を駆動トランジスタに印加することにより、イメージリテンションを防止できる。
図1Aは実施形態1の画素回路の構成を示す回路図である。図1Bは実施形態1の画素回路の動作を示すタイミング図である。 実施形態1の画素回路を備えた表示装置を示す平面図である。 図2の一部を拡大して示す断面図である。 図4Aは、実施形態1の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第1期間における回路図である。図4Bは、実施形態1の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第1期間におけるタイミング図である。 図5Aは、実施形態1の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第2期間における回路図である。図5Bは、実施形態1の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第2期間におけるタイミング図である。 図6Aは、実施形態1の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第3期間における回路図である。図6Bは、実施形態1の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第3期間におけるタイミング図である。 図7Aは実施形態2の画素回路の構成を示す回路図である。図7Bは実施形態2の画素回路の動作を示すタイミング図である。 図8Aは、実施形態2の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第1期間における回路図である。図8Bは、実施形態2の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第1期間におけるタイミング図である。 図9Aは、実施形態2の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第2期間における回路図である。図9Bは、実施形態2の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第2期間におけるタイミング図である。 図10Aは、実施形態2の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第3期間における回路図である。図10Bは、実施形態2の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第3期間におけるタイミング図である。 図11Aは実施形態3の画素回路の構成を示す回路図である。図11Bは実施形態3の画素回路の動作を示すタイミング図である。 図12Aは、実施形態3の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第1期間における回路図である。図12Bは、実施形態3の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第1期間におけるタイミング図である。 図13Aは、実施形態3の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第2期間における回路図である。図13Bは、実施形態3の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第2期間におけるタイミング図である。 図14Aは、実施形態3の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第3期間における回路図である。図14Bは、実施形態3の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第3期間におけるタイミング図である。 図15Aは実施形態4の画素回路の構成を示す回路図である。図15Bは実施形態4の画素回路の動作を示すタイミング図である。 図16Aは、実施形態4の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第1期間における回路図である。図16Bは、実施形態4の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第1期間におけるタイミング図である。 図17Aは、実施形態4の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第2期間における回路図である。図17Bは、実施形態4の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第2期間におけるタイミング図である。 図18Aは、実施形態4の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第3期間における回路図である。図18Bは、実施形態4の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第3期間におけるタイミング図である。 図19Aは実施形態5の画素回路の構成を示す回路図である。図19Bは実施形態5の画素回路の動作を示すタイミング図である。 図20Aは、実施形態5の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第1期間における回路図である。図20Bは、実施形態5の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第1期間におけるタイミング図である。 図21Aは、実施形態5の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第2期間における回路図である。図21Bは、実施形態5の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第2期間におけるタイミング図である。 図22Aは、実施形態5の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第3期間における回路図である。図22Bは、実施形態5の画素回路の動作(駆動方法)を示し、第3期間におけるタイミング図である。 図23Aは実施形態6の画素回路の構成を示す回路図である。図23Bは実施形態6の画素回路の動作を示すタイミング図である。 図24Aは関連技術1の画素回路の構成を示す回路図である。図24Bは関連技術1の画素回路の動作を示すタイミング図である。 図25Aは関連技術2の画素回路の構成を示す回路図である。図25Bは関連技術2の画素回路の動作を示すタイミング図である。 図26Aは関連技術3の画素回路の構成を示す回路図である。図26Bは関連技術3の画素回路の動作を示すタイミング図である。 図27Aは関連技術4の画素回路の構成を示す回路図である。図27Bは関連技術4の画素回路の動作を示すタイミング図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(以下「実施形態」という。)について説明する。なお、本明細書及び図面において、特にことわりのない限り、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。本明細書及び特許請求の範囲における「備える」とは、明示した要素以外の要素を備える場合も含まれる。「有する」や「含む」なども同様である。本明細書及び特許請求の範囲における「接続する」とは、二つの要素を直接接続する場合以外にも、他の要素を介在させて二つの要素を接続する場合も含まれる。「結ぶ」なども同様である。トランジスタの「オン」及び「オフ」とは、それぞれ「導通」及び「非導通」と言い換えることができる。
<実施形態1>
図1Aは実施形態1の画素回路の構成を示す回路図であり、図1Bは実施形態1の画素回路の動作を示すタイミング図である。以下、この図面に基づき説明する。
本実施形態1の画素回路10は、発光素子11と、印加された電圧に応じた電流を発光素子11へ供給する駆動トランジスタ(M11)と、駆動トランジスタ(M11)の閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧を保持するコンデンサ部(12)と、閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧をコンデンサ部(12)に保持させ、この電圧を駆動トランジスタ(M11)に印加するスイッチ部13と、を備えている。そして、スイッチ部13は、閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧をコンデンサ部(12)に保持させる前に、一定電圧を駆動トランジスタ(M11)に印加する機能を有する。
画素回路10によれば、閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧をコンデンサ部(12)に保持させる前に、一定電圧を駆動トランジスタ(M11)に印加する。このことにより、発光素子11へ電流を供給する前に確実に駆動トランジスタ(M11)に電流を流すことができるので、駆動トランジスタ(M11)のヒステリシス特性の初期化を防ぐことができ、イメージリテンションを防止できる。
より詳しく説明すると、駆動トランジスタ(M11)は、ゲート端子、ソース端子及びドレイン端子を有し、これらのゲート端子とソース端子との間に印加された電圧に応じた電流を、ドレイン端子及びソース端子に対して直列に接続された発光素子11へ供給する。スイッチ部13は、データ供給線(D1)からデータ電圧Vdataを入力するデータ電圧用トランジスタ(M12)、基準電圧線(P3)から基準電圧Vrefを入力する基準電圧用トランジスタ(M13)、コンデンサ部(12)に保持された電圧を駆動トランジスタ(M11)のゲート端子とソース端子との間に印加するゲート電圧用トランジスタ(M14)、及び、電源電圧線(P1)から駆動トランジスタ(M11)のドレイン端子及びソース端子に流れる電流のスイッチとして機能する電源スイッチ用トランジスタ(M15)を有する。
そして、スイッチ部13は、データ電圧用トランジスタ(M12)、基準電圧用トランジスタ(M13)、ゲート電圧用トランジスタ(M14)及び電源スイッチ用トランジスタ(M15)をオンにすることにより、駆動トランジスタ(M11)のゲート端子とソース端子との間に一定電圧を印加し(第1期間T1)、データ電圧用トランジスタ(M12)及び基準電圧用トランジスタ(M13)をオンかつゲート電圧用トランジスタ(M14)及び電源スイッチ用トランジスタ(M15)をオフにすることにより、コンデンサ部(12)に閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧を保持させ(第2期間T2)、データ電圧用トランジスタ(M12)及び基準電圧用トランジスタ(M13)をオフかつゲート電圧用トランジスタ(M14)及び電源スイッチ用トランジスタ(M15)をオンにすることにより、コンデンサ部(12)に保持された電圧を駆動トランジスタ(M11)のゲート端子とソース端子との間に印加する(第3期間T3)。第1期間T1及び第2期間T2は非発光期間T4に含まれる。
更に詳しく説明すると、画素回路10は、データ線D1、第1及び第2制御線S1,S2並びに第1乃至第3電源線P1〜P3に電気的に接続され、第1乃至第5トランジスタM11〜M15、コンデンサ12及び発光素子11を備えている。
発光素子11は、第1端子と、第2電源線P2に電気的に接続された第2端子とを有する。第1トランジスタM11は、第1端子と、発光素子11の第1端子に電気的に接続された第2端子と、制御端子とを有する。第2トランジスタM12は、データ線D1に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM11の制御端子に接続された第2端子と、第1制御線S1に電気的に接続された制御端子とを有する。第3トランジスタM13は、第3電源線P3に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、第1制御線S1に電気的に接続された制御端子とを有する。第4トランジスタM14は、第3トランジスタM13の第2端子に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM11の制御端子に電気的に接続された第2端子と、第2制御線S2に電気的に接続された制御端子とを有する。第5トランジスタM15は、第1電源線P1に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM11の第1端子に電気的に接続された第2端子と、第2制御線S2に電気的に接続された制御端子とを有する。コンデンサ12は、第3トランジスタM13の第2端子に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM11の第1端子に電気的に接続された第2端子とを有する。
ここで、第1トランジスタM11は前述の「駆動トランジスタ」、第2乃至第5トランジスタM12〜M15はスイッチ部13、コンデンサ12は前述の「コンデンサ部」にそれぞれ相当する。また、データ線D1は前述の「データ供給線」、第1電源線P1は前述の「電源電圧線」、第3電源線P3は前述の「基準電圧線」にそれぞれ相当する。第1トランジスタM11の第1端子、第2端子及び制御端子は、前述の「駆動トランジスタのソース端子、ドレイン端子及びゲート端子」に相当する。第2トランジスタM12は前述の「データ電圧用トランジスタ」、第3トランジスタM13は前述の「基準電圧用トランジスタ」、第4トランジスタM14は前述の「ゲート電圧用トランジスタ」、第5トランジスタM15は前述の「電源スイッチ用トランジスタ」にそれぞれ相当する。
第1制御線S1は第1制御信号Scanを出力し、第2制御線S2は第2制御信号EMを出力する。第1電源線P1は第1電源電圧VDDを供給し、第2電源線P2は第2電源電圧VSSを供給し、第3電源線P3は基準電圧Vrefを供給し、データ線D1はデータ電圧Vdataを供給する。各トランジスタにおいて、第1端子は例えばソース端子及びドレイン端子の一方であり、第2端子は例えばソース端子及びドレイン端子の他方であり、制御端子は例えばゲート端子である。発光素子11の第1端子はアノード端子及びカソード端子の一方(例えば本実施形態1ではアノード端子)であり、発光素子11の第2端子はアノード端子及びカソード端子の他方(例えば本実施形態1ではカソード端子)である。
第1乃至第5トランジスタM11〜M15は、pチャネル型トランジスタであり、詳しくはpチャネル型TFTである。発光素子11はOLEDである。OLEDは一般に基板側(VSS側)がカソードになるので、そのアノードを駆動トランジスタのドレインに接続するには、駆動トランジスタをpチャネル型にする必要がある。そうすれば、ドレイン側にOLEDを接続できることにより、OLEDの抵抗値が時間経過によって変化しても、OLEDに常に一定電流を供給できる。
駆動トランジスタであるトランジスタM11は、飽和領域で動作する増幅用トランジスタである。スイッチ部13を構成する第2乃至第5トランジスタM12〜M15は、線形領域で動作するスイッチ用トランジスタである。
なお、コンデンサ部(12)は二個以上のコンデンサで構成してもよいし、スイッチ部13は六個以上のトランジスタで構成してもよい。
次に、画素回路10について別の視点から言い換えて説明する。
画素回路10は、発光素子11と、発光素子11の第1端子にドレイン端子が接続された駆動トランジスタとしての第1トランジスタM11と、プログラミング電圧を供給するためのデータ線D1と第1ランジスタM11のゲート端子(ノードA)とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第2トランジスタM12と、一端(ノードB)が第1トランジスタM11のソース端子に接続された保持容量としてのコンデンサ12の他端(ノードC)と第3電源線P3とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第3トランジスタM13と、コンデンサ12の他端(ノードC)と第1トランジスタM11のゲート端子(ノードA)とを結び第2制御信号EMによりゲート制御される第4トランジスタM14と、コンデンサ12の一端(ノードB)と第1電源線P1とを結び第2制御信号EMによりゲート制御される第5トランジスタM15と、を備えている。
画素回路10によれば、初期化期間である第1期間T1において、第3乃至第5トランジスタM13,M14,M15が導通することにより、コンデンサ12を充電するとともに、第1トランジスタM11が導通状態となって、第1電源線P1から第1トランジスタM11を介して発光素子11に電流が流れる。そのため、ブラック表示が連続した場合でも、初期化期間に第1トランジスタM11に電流を流すことにより、第1トランジスタM11のトランジスタ特性のヒステリシスが解消されるので、ホワイト表示への切り替えによる遅れが発生しない。よって、イメージリテンションの防止が達成される。
図2は、実施形態1の画素回路を備えた表示装置を示す平面図である。以下、この図面に基づき説明する。
本実施形態1における表示装置90はAMOLEDである。表示装置90は、大別して、発光素子を含む複数の画素回路(図1A参照)がマトリクス状に配置されたTFT基板100と、発光素子を封止する封止ガラス基板200と、TFT基板100と封止ガラス基板200とを接合するガラスフリットシール部300などで構成される。また、TFT基板100のアクティブマトリクス部116の外側のカソード電極形成領域114aの周囲には、TFT基板100の走査線(各制御線)を駆動する走査ドライバ131、各画素の発光期間を制御するエミッション制御ドライバ132、静電気放電による破損を防ぐデータ線ESD(Electro-Static-Discharge)保護回路133、高転送レートのストリームを本来の低転送レートの複数のストリームに戻すデマルチプレクサ134、データ線を駆動するデータドライバIC135などが配置されている。データドライバIC135は、異方性導電フィルムを用いてTFT基板100に実装される。TFT基板100は、FPC(Flexible Printed Circuit)136を介して外部の機器と接続される。なお、図2は、本実施形態1における表示装置の一例であり、その形状や構成は適宜変更可能である。
図1Aと図2との対応関係は次のとおりである。図1Aにおける第1制御線S1は、図2における走査ドライバ131に接続されている。図1Aにおける第2制御線S2は、図2におけるエミッション制御ドライバ132に接続されている。図1Aにおけるデータ線D1は、図2におけるデマルチプレクサ134を介してデータドライバIC135に接続されている。図1Aにおける第1乃至第3電源線P1〜P3は、図2におけるFPC136を介して外部の電源と接続されている。
図3は、図2の一部を拡大して示す断面図である。以下、この図面に基づき説明する。
TFT基板100は、ガラス基板101上に下地絶縁膜102を介して形成された低温ポリシリコン(LTPS:Low Temperature Polycrystalline Silicon)等からなるポリシリコン層103と、ゲート絶縁膜104を介して形成された第1金属層105(ゲート電極及びコンデンサ電極)と、層間絶縁膜106に形成された開口を介してポリシリコン層103に接続される第2金属層107(データ線、電源線、ソース及びドレイン電極、コンタクト部)と、平坦化膜110を介して素子分離膜112の凹部に形成される発光素子11(アノード電極111、有機EL層113、カソード電極114及びキャップ層115)とから構成される。
TFT領域108におけるポリシリコン層103は、LDD(Lightly Doped Drain)構造になっており、左からp+層、p−層、i層、p−層、p+層である。コンデンサ領域109におけるポリシリコン層103はp+層である。
発光素子11と封止ガラス基板200との間には乾燥空気301が封入され、これらがガラスフリットシール部300(図2)によって封止されることにより、表示装置90が形成される。この発光素子11はトップエミッション構造であり、発光素子11と封止ガラス基板200とは所定の間隔に設定されるとともに、封止ガラス基板200の光出射面側にλ/4位相差板201と偏光板202とが形成され、外部から入射した光の反射が抑制されるようになっている。
なお、図3では、発光素子11の各放射光が、封止ガラス基板200を介して外部に放射されるトップエミッション構造を示したが、ガラス基板101を介して外部に放射されるボトムエミッション構造とすることもできる。
また、本実施形態1では全てのトランジスタをpチャネル型とした。しかし、これに限らず、一部又は全部のトランジスタをnチャネル型としてもよい。このとき、OLEDの駆動トランジスタをnチャネル型とした場合は、そのドレイン端子にOLEDのカソード端子が接続されるようにOLEDの導通方向を逆向きにする。トランジスタを構成する半導体材料は、LTPSなどのシリコンに限らず、IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)などの酸化物半導体、又は有機半導体を用いてもよい。
図4A乃至図6Bは本実施形態1の画素回路の動作(駆動方法)を示す。図4A、図5A及び図6Aは第1乃至第3期間における回路図である。また、図4B、図5B及び図6Bは第1乃至第3期間におけるタイミング図である。以下、図1A及び図1Bに図4A乃至図6Bを加えて、本実施形態1の画素回路の動作(駆動方法)について説明する。
なお、図4A、図5A及び図6A中に示されているトランジスタの中で、×印が付されているトランジスタは、オフ状態であることを示している。画素回路の駆動方法によって画素回路が動作するので、画素回路の動作(駆動方法)と表記している。
まず、図1A及び図1Bに基づき、画素回路10の駆動方法の概要を説明する。画素回路10の駆動方法は、次の第1乃至第3期間T1〜T3を含む。このとき、スイッチ部13は、次のように動作する。
第1期間T1:コンデンサ12に保持された電圧を初期化するとともに、第1トランジスタM11に一定電圧を印加して第1トランジスタM11を一時的にオンにする。
第2期間T2:第1トランジスタM11の閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧を、コンデンサ12に保持させる。
第3期間T3:コンデンサ12に保持された電圧を第1トランジスタM11に印加することにより、第1トランジスタM11がスイッチ部13によって印加された電圧に応じた電流を発光素子11へ供給する。
次に、期間ごとに詳しく説明する。第1期間T1は初期化期間、第2期間T2は閾値検出及びデータ記憶期間、第3期間T3は駆動期間である。第1期間T1及び第2期間T2は非発光期間T4に含まれる。各トランジスタは、pチャネル型であるため、各制御信号がL(ロー)レベルの時にオンとなり、各制御信号がH(ハイ)レベルの時にオフとなる。一般に、駆動トランジスタの閾値電圧Vthは、pチャネル型であればVth<0、nチャネル型であればVth>0である。
図4A及び図4Bに示す第1期間T1では、第2乃至第5トランジスタM12〜M15をオンにする。データ線D1からは基準電圧Vrefを供給する。
これにより、第1トランジスタM11のソース端子(ノードB)の電位VBはVDDに、ゲート端子(ノードA)の電位VAはVrefにそれぞれ固定される。そのため、第1トランジスタM11のゲート・ソース間に一定電圧Vref−VDDが印加され、第1トランジスタM11がオンとなって、第1電源線P1から発光素子11に電流i1が流れる。この時、ノードCの電位VCもVrefになるので、コンデンサ12の両端子間はVDD−Vrefの電位差で初期化される。
ここで、第1トランジスタM11に流れる電流i1は次式で与えられる。
VA=VC=Vref
VB=VDD
∴i1=(1/2β)((VA−VB)−Vth)2
=(1/2β)(Vref−VDD−Vth)2
上式からわかるように、電流i1は白表示レベル程度の十分に大きな値であるので、第1トランジスタM11のヒステリシス特性の初期化が防止される。これが、画素回路10のイメージリテンション防止効果である。
なお、上式中のβは、第1トランジスタM11の構造及び材質によって決まる定数である。つまり、第1トランジスタM11について、ゲート容量をCox、チャネル幅をW、チャネル長をLとすると、βは次式で与えられる。
β=Cox(W/L)
図5A及び図5Bに示す第2期間T2では、第2トランジスタM12及び第3トランジスタM13をオンにし、第4トランジスタM14及び第5トランジスタM15をオフにする。データ線D1からはデータ電圧Vdataを供給する。
これにより、第1トランジスタM11のゲート端子(ノードA)の電位はデータ電圧Vdataに固定されるので、第2期間の始めは第1トランジスタM11がオンになる。一方、第1トランジスタM11のソース端子(ノードB)の電位は、VDDから始まり、ソース−ドレイン間に流れる電流i2により、コンデンサ12の電荷が減少することで低下していく。そして、ソース端子(ノードB)の電位がVdata−Vthになると、第1トランジスタM11がオフになって、コンデンサ12の両端子間にはVdata−Vth−Vrefの電位差が保持される。
つまり、ノードAの電位VA、ノードBの電位VB及びノードCの電位VCは次式のようになり、第1トランジスタM11の閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧がコンデンサ12に保持される。このように、本実施形態1では、ソースフォロア型の閾値電圧検出手段を用いている。
VA=Vdata
VB=VDD→Vdata−Vth
VC=Vref
図6A及び図6Bに示す第3期間T3では、第2トランジスタM12及び第3トランジスタM13をオフにし、第4トランジスタM14及び第5トランジスタM15をオンにする。データ線D1からは基準電圧Vrefを供給する。
これにより、第1トランジスタM11のゲート・ソース間にはコンデンサ12の両端子間の電位差Vdata−Vth−Vrefが印加され、それに応じた電流Iが発光素子11に流れ、発光素子11が発光する。
このとき、ノードBの電位VBは第5トランジスタM15を介して第1電源電圧VDDとなる。一方、ノードAの電位VAは、第1電源電圧VDDからコンデンサ12の両端子間の電位差を差し引いた値となる。したがって、第1トランジスタM11に流れる電流Iは次式で与えられる。
VA=VC=VDD−(Vdata−Vth−Vref)
VB=VDD
∴I=(1/2β)((VA−VB)−Vth)2
=(1/2β)((VDD−(Vdata−Vth−Vref))−VDD)−Vth)2
=(1/2β)(Vref−Vdata)2
上式からわかるように、電流Iは、閾値電圧Vthの項を含まないので、閾値電圧Vthのバラツキ及び変動の影響を受けない。これが、画素回路10の閾値電圧Vthバラツキ補償効果である。
なお、VDD>VrefかつVDD>VSSが成り立つ。一例を述べれば、VDD=13V、VSS=3V、Vref=2.75V、Vdata=0.5〜2.5V、T1=1μs、T2=9μsである。ここで、第1期間T1は第2期間T2に比べて短くて良い。第1期間T1では、スイッチとして動作する第4トランジスタM14及び第5トランジスタM15の比較的大きな電流によってコンデンサ12を充電するため、短時間で済む。一方、第2期間T2では、駆動トランジスタとして動作する第1トランジスタM11の閾値電圧Vth付近の微小電流によってコンデンサ12を放電するため、時間がかかる。また、上述の各式では、簡潔に表現するために、スイッチングフィードスルーによる保持電圧変化を考慮していない。以下の各式においても同様である。
<実施形態2>
図7Aは実施形態2の画素回路の構成を示す回路図であり、図7Bは実施形態2の画素回路の動作を示すタイミング図である。以下、この図面に基づき説明する。
本実施形態2の画素回路20は、スイッチ部23が電流迂回用トランジスタ(M16)を有する点で実施形態1と異なる。電流迂回用トランジスタ(M16)は、駆動トランジスタ(M11)から供給される電流を、発光素子11を通さずに迂回させる。
また、スイッチ部13は、駆動トランジスタ(M11)の閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧をコンデンサ部(12)に保持させる前に、駆動トランジスタ(M11)及び電流迂回用トランジスタ(M16)をオンにする。
より詳しく説明すると、スイッチ部23は、電流迂回用トランジスタ(M16)を、第1期間T1及び第2期間T2でオンにし、第3期間T3でオフにする。電流迂回用トランジスタ(M16)に相当する第6トランジスタM16は、発光素子11の第1端子に電気的に接続された第1端子と、第4電源線P4に電気的に接続された第2端子と、第1制御線S1に電気的に接続された制御端子とを有する。第4電源線P4はリセット電圧Vrstを供給する。
画素回路20によれば、駆動トランジスタ(M11)から供給される電流を発光素子11を通さずに迂回させる電流迂回用トランジスタ(M16)を有するので、非発光期間T4に電流迂回用トランジスタ(M16)をオンにすることにより、非発光期間T4の漏れ発光によるコントラスト低下を防止できる。
また、画素回路20によれば、閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧をコンデンサ部12に保持させる前に、駆動トランジスタ(M11)及び電流迂回用トランジスタ(M16)をオンにすることにより、発光素子11へ電流を供給する前に確実に駆動トランジスタ(M11)に電流を流すことができるので、駆動トランジスタ(M11)のヒステリシス特性の初期化を防ぐことができ、コントラスト低下を招くことなくイメージリテンションを防止できる。
図8A乃至図10Bは本実施形態2の画素回路の動作(駆動方法)を示し、図8A、図9A及び図10Aは第1乃至第3期間における回路図であり、図8B、図9B及び図10Bは第1乃至第3期間におけるタイミング図である。以下、図7A及び図7Bに図8A乃至図10Bを加えて、本実施形態2の画素回路の動作(駆動方法)について説明する。
まず、図7A及び図7Bに基づき、画素回路20の駆動方法の概要を説明する。画素回路20の駆動方法は、次の第1乃至第3期間T1〜T3を含む。このとき、スイッチ部23は、次のように動作する。
第1期間T1:コンデンサ12に保持された電圧を初期化するとともに、第1トランジスタM11に一定電圧を印加して第1トランジスタM11を一時的にオンにする。このとき、第6トランジスタ16をオンにすることにより、第1トランジスタM11から供給される電流を発光素子11を迂回させて第4電源線P4へ導く。
第2期間T2:第1トランジスタM11の閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧を、コンデンサ12に保持させる。このとき、第6トランジスタ16をオンにすることにより、第1トランジスタM11から供給される電流は発光素子11を迂回し、第4電源線P4へ流れる。
第3期間T3:コンデンサ12に保持された電圧を第1トランジスタM11に印加することにより、第1トランジスタM11がスイッチ部13によって印加された電圧に応じた電流を発光素子11へ供給する。
次に、各期間ごとに詳しく説明する。第1期間T1は初期化期間、第2期間T2は閾値検出及びデータ記憶期間、第3期間T3は駆動期間である。各トランジスタは、pチャネル型であるため、各制御信号がL(ロー)レベルの時にオンとなり、各制御信号がH(ハイ)レベルの時にオフとなる。
図8A及び図8Bに示す第1期間T1では、第2乃至第6トランジスタM12〜M16をオンにする。データ線D1からは基準電圧Vrefを供給する。第1期間T1において、第2乃至第6トランジスタM12〜M16がオンになることにより、ノードAの電位VA及びノードCの電位VCはVref、ノードBの電位VBはVDD、ノードDの電位VDはVrstにそれぞれ固定される。このとき、イメージリテンションを防止するための電流i1は、第1トランジスタM11から第6トランジスタM16へ流れることにより、発光素子11へは流れない。よって、非発光期間T4である第1期間T1での漏れ発光が起きない。
図9A及び図9Bに示す第2期間T2では、第2トランジスタM12、第3トランジスタM13及び第6トランジスタM16をオンにし、第4トランジスタM14及び第5トランジスタM15をオフにする。データ線D1からはデータ電圧Vdataを供給する。このとき、閾値電圧Vthを検出するための電流i2は、第1トランジスタM11から第6トランジスタM16へ流れることにより、発光素子11へは流れない。よって、非発光期間T4である第2期間T2での漏れ発光が起きない。
図10A及び図10Bに示す第3期間T3では、第2トランジスタM12、第3トランジスタM13及び第6トランジスタM16をオフにし、第4トランジスタM14及び第5トランジスタM15をオンにする。データ線D1からは基準電圧Vrefを供給する。これにより、第1トランジスタM11のゲート・ソース間にはコンデンサ12の両端子間の電位差Vdata−Vth−Vrefが印加され、それに応じた電流Iが発光素子11に流れ、発光素子11が発光する。
なお、VDD>Vref、VDD>VSS≧Vrstが成り立つ。一例を述べれば、VDD=13V、VSS=3V、Vref=Vrst=2.75V、Vdata=0.5〜2.5V、T1=1μs、T2=9μsである。
また、第4電源線P4の電位(Vrst)と第1電源線P1の電位(VDD)との差が、第2電源線P2の電位(VSS)と第1電源線P1の電位(VDD)との差よりも大きい、としてもよい。つまり、|VDD−Vrst|>|VDD−VSS|とした場合は、第6トランジスタ16をオンにすることにより、第1トランジスタM11から供給される電流を、より確実に発光素子11を迂回させて第4電源線P4へ導くことができる。
第4電源線P4の電位(Vrst)と第1電源線P1の電位(VDD)との差が、第2電源線P2の電位(VSS)と第1電源線P1の電位(VDD)との差から発光素子11の閾値電圧Vfを引いた値よりも大きい、としてもよい。つまり、|VDD−Vrst|>|VDD−VSS|−Vfとした場合は、より確実に発光素子11を迂回させて第4電源線P4へ導くことができるとともに、第4電源線P4の電位(Vrst)を閾値電圧Vfの分だけ第1電源線P1の電位(VDD)に近づけることができるので、電源電圧を低下させることができる。
第4電源線P4の電位(Vrst)は第2電源線P2の電位(VSS)に等しい、としてもよい。つまり、Vrst=VSSとした場合は、より確実に発光素子11を迂回させて第4電源線P4へ導くことができるとともに、電源線を一本省略できる。
第4電源線P4の電位(Vrst)は第3電源線P3の電位(Vref)に等しい、としてもよい。つまり、Vrst=Vrefとした場合は、電源線を一本省略できる。
次に、画素回路20について別の視点から言い換えて説明する。
画素回路20は、発光素子11と、発光素子11の第1端子(アノード端子)にドレイン端子が接続された駆動トランジスタとしての第1トランジスタM11と、プログラミング電圧を供給するためのデータ線D1(Vdata)と第1トランジスタM11のゲート端子(ノードA)とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第2トランジスタM12と、第1トランジスタM11のソース端子に一端(ノードB)が接続された保持容量としてのコンデンサ12と、コンデンサ12の他端(ノードC)と第3電源線P3(Vref)とを結び、第1制御信号Scanによりゲート制御される第3トランジスタM13と、コンデンサ12の他端(ノードC)とゲート端子(ノードA)とを結び第2制御信号EMによりゲート制御される第4トランジスタM14と、コンデンサ12の一端(ノードB)と第1電源線P1(VDD)とを結び第2制御信号EMによりゲート制御される第5トランジスタM15と、発光素子11の第1端子(アノード端子)と第4電源線P4(Vrst)とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第6トランジスタM16と、を備えている。
画素回路20では、発光素子11の第1端子(アノード端子)と第4電源線P4(Vrst)とを結ぶ第6トランジスタM16を導通させることで、発光素子11の第1端子(アノード端子)の電位を第4電源線P4(Vrst)に固定する。それととともに、閾値電圧を検出する際に第1トランジスタM11を流れる電流を第6トランジスタM16に流す。画素回路10によれば、第4電源線P4の電位(Vrst)を第2電源線P2の電位(VSS)と同等以下とすることにより、非発光期間T4に発光素子11に流れる漏れ電流を防ぐとともに、第1トランジスタM11のドレイン端子が第4電源線P4の電位(Vrst)に固定されるので、ソースフォロア動作が安定化する。
本実施形態2の画素回路のその他の構成、作用及び効果は、実施形態1の画素回路のそれらと同様である。また、本実施形態2の画素回路を備えた表示装置も、実施形態1の画素回路を備えた表示装置において画素回路を入れ替えることで実現可能である。
<実施形態3>
図11Aは実施形態3の画素回路の構成を示す回路図であり、図11Bは実施形態3の画素回路の動作を示すタイミング図である。以下、この図面に基づき説明する。
本実施形態3は、実施形態2において発光素子11の第2端子(カソード端子)を基板側(VSS側に)にしたまま、全てのトランジスタをnチャネル型に置き換え、これに合わせてゲート・ソース間に接続されるコンデンサ部(12)及びそれに付随するトランジスタも配置を変えた構成である。そのため、本実施形態3における閾値電圧検出手段は、実施形態2と同じソースフォロワ型である。
すなわち、本実施形態3の画素回路50の概要は、実施形態2における駆動トランジスタ(M11)、データ電圧用トランジスタ(M12)、基準電圧用トランジスタ(M13)、ゲート電圧用トランジスタ(M14)、電源スイッチ用トランジスタ(M15)、電流迂回用トランジスタ(M16)及びスイッチ部23を、駆動トランジスタ(M31)、データ電圧用トランジスタ(M32)、基準電圧用トランジスタ(M33)、ゲート電圧用トランジスタ(M34)、電源スイッチ用トランジスタ(M35)、電流迂回用トランジスタ(M36)及びスイッチ部33に置き換えることによって、実施形態2と同様に説明することができる。
より詳しく説明すると、画素回路30は、データ線D1、第1及び第2制御線S1,S2並びに第1乃至第4電源線P1〜P4に電気的に接続され、第1乃至第6トランジスタM31〜M36、コンデンサ12及び発光素子11を備えている。
発光素子11は、第1端子と、第2電源線P2に電気的に接続された第2端子とを有する。第1トランジスタ31は、第1電源線P1に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、制御端子とを有する。第2トランジスタM32は、データ線D1に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM31の制御端子に接続された第2端子と、第1制御線S1に電気的に接続された制御端子とを有する。第3トランジスタM33は、第3電源線P3に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、第1制御線S1に電気的に接続された制御端子とを有する。第4トランジスタM34は、第3トランジスタM33の第2端子に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM31の制御端子に電気的に接続された第2端子と、第2制御線S2に電気的に接続された制御端子とを有する。第5トランジスタM35は、第1のトランジスタM31の第2端子に電気的に接続された第1端子と、発光素子11の第1端子に電気的に接続された第2端子と、第2制御線P2に電気的に接続された制御端子とを有する。第6トランジスタM36は、発光素子11の第1端子に電気的に接続された第1端子と、第4電源線P4に電気的に接続された第2端子と、第1制御線S1に電気的に接続された制御端子とを有する。コンデンサ12は、第3トランジスタM33の第2端子に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM31の第2端子に電気的に接続された第2端子とを有する。
ここで、第1トランジスタM31は前述の「駆動トランジスタ」、第2乃至第6トランジスタM32〜M36はスイッチ部33、第6トランジスタM36は前述の「電流迂回用トランジスタ」、コンデンサ12は前述の「コンデンサ部」にそれぞれ相当する。また、データ線D1は前述の「データ供給線」、第1電源線P1は前述の「電源電圧線」、第3電源線P3は前述の「基準電圧線」にそれぞれ相当する。第1トランジスタM31の第1端子、第2端子及び制御端子は、前述の「駆動トランジスタのソース端子、ドレイン端子及びゲート端子」に相当する。第2トランジスタM32は前述の「データ電圧用トランジスタ」、第3トランジスタM33は前述の「基準電圧用トランジスタ」、第4トランジスタM34は前述の「ゲート電圧用トランジスタ」、第5トランジスタM35は前述の「電源スイッチ用トランジスタ」、にそれぞれ相当する。
図12A乃至図14Bは本実施形態3の画素回路の動作(駆動方法)を示し、図12A、図13A及び図14Aは第1乃至第3期間における回路図であり、図12B、図13B及び図14Bは第1乃至第3期間におけるタイミング図である。以下、図11A及び図11Bに図12A乃至図14Bを加えて、本実施形態3の画素回路の動作(駆動方法)について説明する。
まず、図11A及び図11Bに基づき、画素回路30の駆動方法の概要を説明する。画素回路30の駆動方法は、次の第1乃至第3期間T1〜T3を含む。このとき、スイッチ部33は、次のように動作する。
第1期間T1:コンデンサ12に保持された電圧を初期化するとともに、第1トランジスタM31に一定電圧を印加して第1トランジスタM31を一時的にオンにする。このとき、第6トランジスタ36をオンにすることにより、第1トランジスタM31から供給される電流を、発光素子11を迂回させて第4電源線P4へ導く。
第2期間T2:第1トランジスタM31の閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧を、コンデンサ12に保持させる。
第3期間T3:コンデンサ12に保持された電圧を第1トランジスタM31に印加することにより、第1トランジスタM31がスイッチ部33によって印加された電圧に応じた電流を発光素子11へ供給する。
次に、期間ごとに詳しく説明する。第1期間T1は初期化期間、第2期間T2は閾値検出及びデータ記憶期間、第3期間T3は駆動期間である。各トランジスタは、nチャネル型であるため、各制御信号がL(ロー)レベルの時にオフとなり、各制御信号がH(ハイ)レベルの時にオンとなる。
図12A及び図12Bに示す第1期間T1では、第2乃至第6トランジスタM32〜M36をオンにする。データ線D1からは基準電圧Vrefを供給する。第1期間T1において、第2乃至第6トランジスタM32〜M36がオンになることにより、ノードAの電位VA及びノードCの電位VCはVref、ノードBの電位VBはVDD、ノードDの電位VDはVrstにそれぞれ固定される。このとき、イメージリテンションを防止するための電流i1は、第1トランジスタM31から第5トランジスタ35を経て第6トランジスタM36へ流れることにより、発光素子11へは流れない。よって、非発光期間T4である第1期間T1での漏れ発光が起きない。
図13A及び図13Bに示す第2期間T2では、第2トランジスタM32、第3トランジスタM33及び第6トランジスタM36をオンにし、第4トランジスタM34及び第5トランジスタM35をオフにする。データ線D1からはデータ電圧Vdataを供給する。これにより、ノードAの電位VAはVdata、ノードCの電位VCはVref、ノードDの電位VDはVrstにそれぞれ固定される。一方、ノードBの電位VBは、VDDから始まって、第1トランジスタM31がオフになることによってVdata−Vthに収束する。このとき、閾値電圧Vthを検出するための電流i2は、第1トランジスタM31から第3トランジスタM33へ流れることにより、発光素子11へは流れない。よって、非発光期間T4である第2期間T2での漏れ発光が起きない。
図14A及び図14Bに示す第3期間T3では、第2トランジスタM32、第3トランジスタM33及び第6トランジスタM36をオフにし、第4トランジスタM34及び第5トランジスタM35をオンにする。データ線D1からは基準電圧Vrefを供給する。これにより、第1トランジスタM31のゲート・ソース間にはコンデンサ12の両端子間の電位差Vref−(Vdata−Vth)が印加され、それに応じた電流Iが発光素子11に流れ、発光素子11が発光する。
このときの電流Iは次式で与えられる。
VA=VC
VC−VB=Vref−(Vdata−Vth)
∴I=(1/2β)((VA−VB)−Vth)2
=(1/2β)(Vref−(Vdata−Vth)−Vth)2
=(1/2β)(Vref−Vdata)2
上式からわかるように、電流Iは、閾値電圧Vthの項を含まないので、閾値電圧Vthのバラツキ及び変動の影響を受けない。
なお、VDD>VSS≧Vrstが成り立つ。一例を述べれば、VDD=2V、VSS=−12V、Vref=2V、Vrst=−12.25V、Vdata=0.5〜2.5V、T1=1μs、T2=9μsである。
スイッチ部33は六個以上のトランジスタで構成してもよい。本実施形態3では全てのトランジスタをnチャネル型としたが、これに限らず、一部又は全部のトランジスタをpチャネル型としてもよい。このとき、OLEDの駆動トランジスタをpチャネル型とした場合は、そのソース端子にOLEDのカソード端子が接続されるようにOLEDの導通方向を逆向きにする。
次に、画素回路30について別の視点から言い換えて説明する。
画素回路30は、発光素子11と、第1電源線P1(VDD)にドレイン端子が接続された駆動トランジスタとしての第1トランジスタM31と、プログラミング電圧を供給するためのデータ線D1(Vdata)と第1トランジスタM31のゲート端子(ノードA)とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第2トランジスタM32と、第1トランジスタM31のソース端子に一端(ノードB)が接続された保持容量としてのコンデンサ12と、コンデンサ12の他端(ノードC)と第3電源線P3(Vref)とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第3トランジスタM33と、コンデンサ12の他端(ノードC)と第1トランジスタM31のゲート端子(ノードA)とを結び第2制御信号EMによりゲート制御される第4トランジスタM34と、コンデンサ12の一端(ノードB)と発光素子11の第1端子(アノード端子)とを結び第2制御信号EMによりゲート制御される第5トランジスタM35と、発光素子11の第1端子(アノード端子)と第4電源線P4(Vrst)とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第6トランジスタM36と、を備えている。
画素回路30では、発光素子11の第1端子(アノード端子)と第4電源線P4(Vrst)とを結ぶ第6トランジスタM36をオンにすることにより、発光素子11の第1端子(アノード端子)の電位を第4電源線P4の電位(Vrst)に固定する。画素回路30によれば、第4電源線P4の電位(Vrst)を第2電源線P2の電位(VSS)と同等以下とすることにより、非発光期間T4に発光素子11に流れる漏れ電流を防ぐ。
本実施形態3の画素回路のその他の構成、作用及び効果は、実施形態1、2の画素回路のそれらと同様である。また、本実施形態3の画素回路を備えた表示装置も、実施形態1の画素回路を備えた表示装置において画素回路を入れ替えることで実現可能である。
<実施形態4>
図15Aは実施形態4の画素回路の構成を示す回路図であり、図15Bは実施形態4の画素回路の動作を示すタイミング図である。以下、この図面に基づき説明する。
実施形態1〜3がソースフォロワ型の閾値電圧検出手段を用いているのに対し、本実施形態4は複数のpチャネル型トランジスタから構成されたダイオード接続型の閾値電圧検出手段を用いている。
すなわち、本実施形態4の画素回路40は、発光素子11と、印加された電圧に応じた電流を発光素子11へ供給する駆動トランジスタ(M41)と、駆動トランジスタ(M41)の閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧を保持するコンデンサ部(12)と、閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧をコンデンサ部(12)に保持させ、この電圧を駆動トランジスタ(M41)に印加するスイッチ部43と、を備えている。そして、スイッチ部43は、閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧をコンデンサ部(12)に保持させる前に、一定電圧を駆動トランジスタ(M41)に印加する機能を有する。
また、スイッチ部43は、駆動トランジスタ(M41)から供給される電流を、発光素子11を通さずに迂回させる電流迂回用トランジスタ(M46)を有する。そして、スイッチ部43は、閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧をコンデンサ部(12)に保持させる前に、駆動トランジスタ(M41)及び電流迂回用トランジスタ(M46)をオンにする。
画素回路40によれば、駆動トランジスタ(M41)から供給される電流を発光素子11を通さずに迂回させる電流迂回用トランジスタ(M46)を有するので、非発光期間T4に電流迂回用トランジスタ(M46)をオンにすることにより、非発光期間T4の漏れ発光によるコントラスト低下を防止できる。
また、画素回路40によれば、閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧をコンデンサ部12に保持させる前に、駆動トランジスタ(M41)及び電流迂回用トランジスタ(M46)をオンにすることにより、発光素子11へ電流を供給する前に確実に駆動トランジスタ(M41)に電流を流すことができるので、駆動トランジスタ(M41)のヒステリシス特性の初期化を防ぐことができ、コントラスト低下を招くことなくイメージリテンションを防止できる。
より詳しく説明すると、駆動トランジスタ(M41)は、ゲート端子、ソース端子及びドレイン端子を有し、これらのゲート端子とソース端子との間に印加された電圧に応じた電流を、駆動トランジスタ(M41)のドレイン端子及びソース端子に対して直列に接続された発光素子11へ供給する。スイッチ部43は、電流迂回用トランジスタ(46)の他に、データ供給線(D1)からデータ電圧Vdataを入力するデータ電圧用トランジスタ(M42)、駆動トランジスタ(M41)のゲート端子とドレイン端子とを短絡するスイッチとして機能する短絡用トランジスタ(M43)、コンデンサ部(12)に保持された電圧を駆動トランジスタ(M41)のゲート端子とソース端子との間に印加するゲート電圧用トランジスタ(M44)と、電源電圧線(P1)から駆動トランジスタ(M41)のドレイン端子及びソース端子に流れる電流のスイッチとして機能する電源スイッチ用トランジスタ(M45)を有する。
そして、スイッチ部43は、電流迂回用トランジスタ(M46)、データ電圧用トランジスタ(M42)、短絡用トランジスタ(M43)、ゲート電圧用トランジスタ(M44)及び電源スイッチ用トランジスタ(M45)をオンにすることにより、駆動トランジスタ(M41)のゲート端子とソース端子との間に一定電圧を印加する(第1期間T1)。そして電流迂回用トランジスタ(M46)、データ電圧用トランジスタ(M42)及び短絡用トランジスタ(M43)をオンかつゲート電圧用トランジスタ(M44)及び電源スイッチ用トランジスタ(M45)をオフにすることにより、コンデンサ部(12)に閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧を保持させる(第2期間)。次に、電流迂回用トランジスタ(M46)、データ電圧用トランジスタ(M42)及び短絡用トランジスタ(M43)をオフかつゲート電圧用トランジスタ(M44)及び電源スイッチ用トランジスタ(M45)をオンにすることにより、コンデンサ部(12)に保持された電圧を駆動トランジスタ(M41)のゲート端子とソース端子との間に印加する(第3期間T3)。
更に詳しく説明すると、画素回路40は、データ線D1、第1及び第2制御線S1,S2並びに第1、第2及び第4電源線P1,P2,P4に電気的に接続され、第1乃至第6トランジスタM41〜M46、コンデンサ12及び発光素子11を備えている。
発光素子11は、第1端子と、第2電源線P2に電気的に接続された第2端子とを有する。第1トランジスタM41は、第1端子と、第2端子と、制御端子とを有する。第2トランジスタM42は、データ線D1に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタ41の第1端子に接続された第2端子と、第1制御線S1に電気的に接続された制御端子とを有する。第3トランジスタM43は、第1トランジスタM41の制御端子に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM41の第2端子に電気的に接続された第2端子と、第1制御線S1に電気的に接続された制御端子とを有する。第4トランジスタM44は、第1電源線P1に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM41の第1端子に電気的に接続された第2端子と、第2制御線S2に電気的に接続された制御端子とを有する。第5トランジスタM45は、第1のトランジスタM41の第2端子に電気的に接続された第1端子と、発光素子11の第1端子に電気的に接続された第2端子と、第2制御線S2に電気的に接続された制御端子とを有する。第6トランジスタM46は、発光素子11の第1端子に電気的に接続された第1端子と、第4電源線P4に電気的に接続された第2端子と、第1制御線S1に電気的に接続された制御端子とを有する。コンデンサ12は、第1電源線P1に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM41の制御端子に電気的に接続された第2端子とを有する。
ここで、第1トランジスタM41は前述の「駆動トランジスタ」、第2乃至第6トランジスタM42〜M46はスイッチ部43、第6トランジスタM46は前述の「電流迂回用トランジスタ」、コンデンサ12は前述の「コンデンサ部」にそれぞれ相当する。また、データ線D1は前述の「データ供給線」、第1電源線P1は前述の「電源電圧線」にそれぞれ相当する。第1トランジスタM41の第1端子、第2端子及び制御端子は、前述の「駆動トランジスタのソース端子、ドレイン端子及びゲート端子」に相当する。第2トランジスタM42は前述の「データ電圧用トランジスタ」、第3トランジスタM43は前述の「短絡用トランジスタ」、第4トランジスタM44は前述の「ゲート電圧用トランジスタ」、第5トランジスタM45は前述の「電源スイッチ用トランジスタ」、にそれぞれ相当する。
図16A乃至図18Bは本実施形態4の画素回路の動作(駆動方法)を示し、図16A、図17A及び図18Aは第1乃至第3期間における回路図である。また、図16B、図17B及び図18Bは第1乃至第3期間におけるタイミング図である。以下に、図15A及び図15Bに図16A乃至図18Bを加えて、本実施形態4の画素回路の動作(駆動方法)について説明する。
まず、図15A及び図15Bに基づき、画素回路40の駆動方法の概要を説明する。画素回路40の駆動方法は、次の第1乃至第3期間T1〜T3を含む。このとき、スイッチ部43は、次のように動作する。
第1期間T1:コンデンサ12に保持された電圧を初期化するとともに、第1トランジスタM41に一定電圧を印加して第1トランジスタM41を一時的にオンにする。このとき、第6トランジスタ46をオンにすることにより、第1トランジスタM41から供給される電流を、発光素子11を迂回させて第4電源線P4へ導く。
第2期間T2:第1トランジスタM41の閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧を、コンデンサ12に保持させる。
第3期間T3:コンデンサ12に保持された電圧を第1トランジスタM41に印加することにより、第1トランジスタM41がスイッチ部43によって印加された電圧に応じた電流を発光素子11へ供給する。
次に、期間ごとに詳しく説明する。第1期間T1は初期化期間、第2期間T2は閾値検出及びデータ記憶期間、第3期間T3は駆動期間である。各トランジスタは、pチャネル型であるため、各制御信号がL(ロー)レベルの時にオンとなり、各制御信号がH(ハイ)レベルの時にオフとなる。
図16A及び図16Bに示す第1期間T1では、第2乃至第6トランジスタM42〜M46をオンにする。データ線D1からはVDDを供給する。第1期間T1において、第2乃至第6トランジスタM42〜M46がオンになることにより、ノードAの電位VA及びノードDの電位VDはVrst、ノードBの電位VBはVDDにそれぞれ固定される。ノードCの電位VCは常にVDDに固定される。このとき、イメージリテンションを防止するための電流i1は、第4トランジスタM44、第1トランジスタM41、第5トランジスタ45を経て第6トランジスタM46へ流れることにより、発光素子11へは流れない。よって、非発光期間T4である第1期間T1での漏れ発光が起きない。
図17A及び図17Bに示す第2期間T2では、第2トランジスタM42、第3トランジスタM43及び第6トランジスタM46をオンにし、第4トランジスタM44及び第5トランジスタM45をオフにする。データ線D1からはデータ電圧Vdataを供給する。これにより、ノードBの電位VBはVdata、ノードDの電位VDはVrstにそれぞれ固定される。一方、ノードAの電位VAは、Vrstから始まって、第1トランジスタM41がオフになることによってVdata+Vthに収束する。このとき、閾値電圧Vthを検出するための電流i2は、第1トランジスタM41から第3トランジスタM43へ流れることにより、発光素子11へは流れない。よって、非発光期間T4である第2期間T2での漏れ発光が起きない。
図18A及び図18Bに示す第3期間T3では、第2トランジスタM42、第3トランジスタM43及び第6トランジスタM46をオフにし、第4トランジスタM44及び第5トランジスタM45をオンにする。データ線D1からはVDDを供給する。これにより、第1トランジスタM41のゲート・ソース間にはコンデンサ12の両端子間の電位差Vdata+Vth−VDDが印加され、それに応じた電流Iが発光素子11に流れ、発光素子11が発光する。
このときの電流Iは次式で与えられる。
VA=Vdata+Vth
VB=VDD
∴I=(1/2β)((VA−VB)−Vth)2
=(1/2β)((Vdata+Vth−VDD)−Vth)2
=(1/2β)(Vdata−VDD)2
上式からわかるように、電流Iは、閾値電圧Vthの項を含まないので、閾値電圧Vthのバラツキ及び変動の影響を受けない。
なお、VDD>VSS≧Vrstが成り立つ。一例を述べれば、VDD=2V、VSS=−8V、Vrst=−8V、Vdata=0.5〜2.5V、T1=1μs、T2=9μsである。
スイッチ部43は六個以上のトランジスタで構成してもよい。本実施形態4では全てのトランジスタをpチャネル型とした。しかし、これに限らず、一部又は全部のトランジスタをnチャネル型としてもよい。このとき、OLEDの駆動トランジスタをnチャネル型とした場合は、そのドレイン端子にOLEDのカソード端子が接続されるようにOLEDの導通方向を逆向きにする。
次に、画素回路40について別の視点から言い換えて説明する。
画素回路40は、発光素子11と、駆動トランジスタとしての第1トランジスタM41と、プログラミング電圧を供給するためのデータ線D1(Vdata)と第1トランジスタM41のソース端子(ノードB)とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第2トランジスタM42と、第1電源線P1(VDD)に一端(ノードC)が接続され第1トランジスタM41のゲート端子に他端(ノードA)が接続された保持容量としてのコンデンサ12と、コンデンサ12の他端(ノードA)と第1トランジスタM41のドレイン端子とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第3トランジスタM43と、第1電源線P1(VDD)と第1トランジスタM41のソース端子とを結び第2制御信号EMによりゲート制御される第4トランジスタM44と、第1トランジスタM41のドレイン端子と発光素子11の第1端子(アノード端子)とを結び第2制御信号EMによりゲート制御される第5トランジスタM45と、発光素子11の第1端子(アノード端子)と第4電源線P4(Vrst)とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第6トランジスタM46と、を備えている。
画素回路40では、発光素子11の第1端子(アノード端子)と第4電源線P4(Vrst)とを結ぶ第6トランジスタM46をオンにすることにより、第1端子(アノード端子)の電位を第4電源線P4の電位(Vrst)に固定する。画素回路40によれば、第4電源線P4の電位(Vrst)を第2電源線P2の電位(VSS)と同等以下とすることにより、非発光期間T4に発光素子11に流れる漏れ電流を防ぐ。
本実施形態4の画素回路のその他の構成、作用及び効果は、実施形態1〜3の画素回路のそれらと同様である。また、本実施形態4の画素回路を備えた表示装置も、実施形態1の画素回路を備えた表示装置において画素回路を入れ替えることで実現可能である。
<実施形態5>
図19Aは実施形態5の画素回路の構成を示す回路図であり、図19Bは実施形態5の画素回路の動作を示すタイミング図である。以下、この図面に基づき説明する。
本実施形態5は、実施形態4において発光素子11の第2端子(カソード端子)を基板側(VSS側に)にしたまま、全てのトランジスタをnチャネル型に置き換え、これに合わせてゲート・ソース間に接続されるコンデンサ部(12)及びそれに付随するトランジスタも配置を変えた構成である。そのため、本実施形態5における閾値電圧検出手段は、実施形態4と同じダイオード接続型である。
すなわち、本実施形態5の画素回路50の概要は、実施形態4における駆動トランジスタ(M41)、データ電圧用トランジスタ(M42)、短絡用トランジスタ(M43)、ゲート電圧用トランジスタ(M44)、電源スイッチ用トランジスタ(M45)、電流迂回用トランジスタ(M46)及びスイッチ部43を、駆動トランジスタ(M51)、データ電圧用トランジスタ(M52)、短絡用トランジスタ(M53)、ゲート電圧用トランジスタ(M54)、電源スイッチ用トランジスタ(M55)、電流迂回用トランジスタ(M56)及びスイッチ部53に置き換えることによって、実施形態4と同様に説明することができる。
より詳しく説明すると、画素回路50は、データ線D1、第1及び第2制御線S1,S2並びに第1、第2及び第4電源線P1,P2,P4に電気的に接続され、第1乃至第6トランジスタM51〜M56、コンデンサ12及び発光素子11を備えている。
発光素子11は、第1端子と、第2電源線P2に電気的に接続された第2端子とを有する。第1トランジスタM51は、第1端子と、第2端子と、制御端子とを有する。第2トランジスタM52は、データ線D1に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM51の第2端子に接続された第2端子と、第1制御線S1に電気的に接続された制御端子とを有する。第3トランジスタM53は、第1トランジスタM51の第1端子に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM51の制御端子に電気的に接続された第2端子と、第1制御線S1に電気的に接続された制御端子とを有する。第4トランジスタM54は、第1電源線P1に電気的に接続された第1端子と、第1トランジスタM51の第1端子に電気的に接続された第2端子と、第2制御線S2に電気的に接続された制御端子とを有する。第5トランジスタM55は、第1のトランジスタM51の第2端子に電気的に接続された第1端子と、発光素子11の第1端子に電気的に接続された第2端子と、第2制御線S2に電気的に接続された制御端子とを有する。第6トランジスタM56は、発光素子11の第1端子に電気的に接続された第1端子と、第4電源線P4に電気的に接続された第2端子と、第1制御線S1に電気的に接続された制御端子とを有する。コンデンサ12は、第1トランジスタM51の制御端子に電気的に接続された第1端子と、発光素子11の第1端子に電気的に接続された第2端子とを有する。
ここで、第1トランジスタM51は前述の「駆動トランジスタ」、第2乃至第6トランジスタM52〜M56はスイッチ部53、第6トランジスタM56は前述の「電流迂回用トランジスタ」、コンデンサ12は前述の「コンデンサ部」にそれぞれ相当する。また、データ線D1は前述の「データ供給線」、第1電源線P1は前述の「電源電圧線」にそれぞれ相当する。第1トランジスタM51の第1端子、第2端子及び制御端子は、前述の「駆動トランジスタのソース端子、ドレイン端子及びゲート端子」に相当する。第2トランジスタM52は前述の「データ電圧用トランジスタ」、第3トランジスタM53は前述の「短絡用トランジスタ」、第4トランジスタM54は前述の「ゲート電圧用トランジスタ」、第5トランジスタM55は前述の「電源スイッチ用トランジスタ」、にそれぞれ相当する。
図20A乃至図22Bは本実施形態5の画素回路の動作(駆動方法)を示し、図20A、図21A及び図22Aは第1乃至第3期間における回路図であり、図20B、図21B及び図22Bは第1乃至第3期間におけるタイミング図である。以下、図19A及び図19Bに図20A乃至図228Bを加えて、本実施形態5の画素回路の動作(駆動方法)について説明する。
まず、図15A及び図15Bに基づき、画素回路50の駆動方法の概要を説明する。画素回路50の駆動方法は、次の第1乃至第3期間T1〜T3を含む。このとき、スイッチ部53は、次のように動作する。
第1期間T1:コンデンサ12に保持された電圧を初期化するとともに、第1トランジスタM51に一定電圧を印加して第1トランジスタM51を一時的にオンにする。このとき、第6トランジスタ56をオンにすることにより、第1トランジスタM51から供給される電流を、発光素子11を迂回させて第4電源線P4へ導く。
第2期間T2:第1トランジスタM51の閾値電圧Vth及びデータ電圧Vdataを含む電圧を、コンデンサ12に保持させる。
第3期間T3:コンデンサ12に保持された電圧を第1トランジスタM51に印加することにより、第1トランジスタM51がスイッチ部53によって印加された電圧に応じた電流を発光素子11へ供給する。
次に、期間ごとに詳しく説明する。第1期間T1は初期化期間、第2期間T2は閾値検出及びデータ記憶期間、第3期間T3は駆動期間である。各トランジスタは、nチャネル型であるため、各制御信号がL(ロー)レベルの時にオフとなり、各制御信号がH(ハイ)レベルの時にオンとなる。
図20A及び図20Bに示す第1期間T1では、第2乃至第6トランジスタM52〜M56をオンにする。データ線D1からはリセット電圧Vrstを供給する。第1期間T1において、第2乃至第6トランジスタM52〜M56がオンになることにより、ノードAの電位VA及びノードCの電位VCはVDD、ノードBの電位VB及びノードDの電位VDはVrstにそれぞれ固定される。このとき、イメージリテンションを防止するための電流i1は、第5トランジスタM54、第1トランジスタM51、第5トランジスタ55を経て第6トランジスタM56へ流れることにより、発光素子11へは流れない。よって、非発光期間T4である第1期間T1での漏れ発光が起きない。
図21A及び図21Bに示す第2期間T2では、第2トランジスタM52、第3トランジスタM53及び第6トランジスタM56をオンにし、第4トランジスタM54及び第5トランジスタM55をオフにする。データ線D1からはデータ電圧Vdataを供給する。これにより、ノードBの電位VAはVdata、ノードDの電位VDはVrstにそれぞれ固定される。一方、ノードAの電位VBは、Vrstから始まって、第1トランジスタM51がオフになることによってVdata+Vthに収束する。このとき、閾値電圧Vthを検出するための電流i2は、第1トランジスタM51から第2トランジスタM52へ流れることにより、発光素子11へは流れない。よって、非発光期間T4である第2期間T2での漏れ発光が起きない。
図22A及び図22Bに示す第3期間T3では、第2トランジスタM52、第3トランジスタM53及び第6トランジスタM56をオフにし、第4トランジスタM54及び第5トランジスタM55をオンにする。データ線D1からはリセット電圧Vrstを供給する。これにより、第1トランジスタM51のゲート・ソース間にはコンデンサ12の両端子間の電位差Vdata+Vth−Vrstが印加され、それに応じた電流Iが発光素子11に流れ、発光素子11が発光する。
このときの電流Iは次式で与えられる。
VA=Vdata+Vth
VB=Vrst
∴I=(1/2β)((VA−VB)−Vth)2
=(1/2β)((Vdata+Vth−Vrst)−Vth)2
=(1/2β)(Vdata−Vrst)2
上式からわかるように、電流Iは、閾値電圧Vthの項を含まないので、閾値電圧Vthのバラツキ及び変動の影響を受けない。
なお、VDD>VSS≧Vrstが成り立つ。一例を述べれば、VDD=13V、VSS=3V、Vrst=2V、Vdata=0.5〜2.5V、T1=1μs、T2=9μsである。
スイッチ部53は六個以上のトランジスタで構成してもよい。本実施形態5では全てのトランジスタをnチャネル型としたが、これに限らず、一部又は全部のトランジスタをpチャネル型としてもよい。このとき、OLEDの駆動トランジスタをpチャネル型とした場合は、そのソース端子にOLEDのカソード端子が接続されるようにOLEDの導通方向を逆向きにする。
次に、画素回路50について別の視点から言い換えて説明する。
画素回路50は、発光素子11と、駆動トランジスタとしての第1トランジスタM51と、プログラミング電圧を供給するためのデータ線D1と第1トランジスタM51のソース端子(ノードB)とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第2トランジスタM52とを有する。更に、第4電源線P4(Vrst)側に一端(ノードD)が接続され第1トランジスタM51のゲート端子に他端(ノードA)が接続された保持容量としてのコンデンサ12と、コンデンサ12の他端(ノードA)と第1トランジスタM51のドレイン端子とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第3トランジスタM53と、第1電源線P1(VDD)と第1トランジスタM51のドレイン端子とを結び第2制御信号EMによりゲート制御される第4トランジスタM54と、第1トランジスタM51のソース端子と発光素子11の第1端子とを結び第2制御信号EMによりゲート制御される第5トランジスタM55と、発光素子11の第1端子と第4電源線P4(Vrst)とを結び第1制御信号Scanによりゲート制御される第6トランジスタM56と、を備えている。
画素回路50では、発光素子11の第1端子(アノード)と第4電源線P4(Vrst)とを結ぶ第6トランジスタM56をオンにすることにより、発光素子11の第1端子(アノード)の電位を第4電源線P4の電位(Vrst)に固定するとともに、第4乃至第6トランジスタM54,M55,M56が同時にオンする期間に、第1電源線P1(VDD)から第4電源線P4(Vrst)へ第1トランジスタM51を通して電流が流れる。画素回路50によれば、第4電源線P4の電位(Vrst)を第2電源線P2の電位(VSS)と同等以下とすることにより、非発光期間T4に発光素子11に流れる漏れ電流を防ぐ。また、画素回路50によれば、発光素子11を点灯する前に第1トランジスタM51に電流を流すことにより、イメージリテンションを防止できる。
本実施形態5の画素回路のその他の構成、作用及び効果は、実施形態1〜4の画素回路のそれらと同様である。また、本実施形態5の画素回路を備えた表示装置も、実施形態1の画素回路を備えた表示装置において画素回路を入れ替えることで実現可能である。
<実施形態6>
図23Aは実施形態6の画素回路の構成を示す回路図であり、図23Bは実施形態6の画素回路の動作を示すタイミング図である。以下、この図面に基づき説明する。
本実施形態6の画素回路60は、第3制御線S3に更に電気的に接続され、第2トランジスタM12の制御端子が第1制御線S1に代えて第3制御線S3に電気的に接続された点で、第2実施形態と異なる。第3制御線S3からは、第1制御信号Scanとは異なる第3制御信号Scan’が出力される。つまり、第1期間T1において、第1制御信号ScanはLレベルになるのに対して、第3制御信号Scan’はHレベルになる。
そのため、第1期間T1において、第2トランジスタM12がオフになることにより、Vdata≠Vrefであっても第2トランジスタM12を介した短絡電流は生じない。したがって、画素回路60によれば、データ電圧Vdataの出力タイミングを制約なく設定できる。
本実施形態6の画素回路のその他の構成、作用及び効果は、実施形態1〜5の画素回路のそれらと同様である。また、本実施形態6の画素回路を備えた表示装置も、実施形態1の画素回路を備えた表示装置において画素回路を入れ替えることで実現可能である。更に、本実施形態6は、実施形態2に限らず、他の実施形態にも同様に適用することができる。
<まとめ>
以上、本発明を上記各実施形態に即して説明したが、本発明は、上記各実施形態の構成や動作にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得ることが可能な各種変形及び修正を含むことはもちろんである。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
また、本発明は、次のように言い換えることもできる。
本発明に係る画素回路は、駆動トランジスタとOLEDの端子とをエミッション用トランジスタで接続し、両者のトランジスタが同時に導通する初期化期間に、駆動トランジスタの端子及び保持容量を初期充電し、その際に流れる電流をOLEDに流さず、バイパス用トランジスタに流すことで、非発光期間の無効な発光を防ぐ。また、本発明に係る画素回路では、閾値電圧を検出する前に保持容量の端子間電圧をリセットする際に、毎回、駆動トランジスタに一定の電流を流す。これによりイメージリテンション(全黒表示から全白表示への切り替え時の遅れ)を防止する。イメージリテンションの発生原因として、連続した黒表示で長期間電流を流さない時に生じる、LTPSTFTからなる駆動トランジスタの閾値電圧シフトがある。
本発明の構成は次のとおりである。OLED画素構成であり、アノード端子と電源線をつなぐスイッチを設け、非発光期間にスイッチを導通させて、OLEDへの印加電圧を固定する。同時に、このスイッチを、駆動トランジスタに流れる電流のパスとする、又は、駆動トランジスタの端子及び保持容量をリセットするパスとする。また、保持容量のリセット時に駆動トランジスタをダイオード接続とし、駆動トランジスタに一定の電流を流す。
本発明の作用は次のとおりである。OLED素子の二つの端子のうち駆動トランジスタと接続する側にバイパス用トランジスタを接続し、駆動トランジスタの閾値電圧を検出するために流す電流を、OLED素子に流さず、バイパス用トランジスタに流すことで、非発光期間の無効な発光を防ぐ。
本発明の効果は次のとおりである。OLEDの漏れ発光を防止できる。閾値検出時、駆動トランジスタのドレイン端子の電位を固定することにより、飽和領域での動作を保証できる。確実に保持容量をリセットさせ、駆動トランジスタのゲート・ソース間電圧を閾値以上に初期化できる。イメージリテンションを防止できる。
例えば、本発明では、トランジスタ導電タイプ及び発光素子の電極タイプは限定しない。また、発光素子のアノード側を駆動トランジスタに接続するケースと、発光素子のカソード側を駆動トランジスタに接続するケースとでは、回路接続は共通であるからどちらも有効である。したがって、これらのどちらのケースも本発明に含まれる。
上記の実施形態の一部又は全部は以下の付記のようにも記載され得るが、本発明は以下の構成に限定されるものではない。
[付記1](実施形態1)
発光素子と、
印加された電圧に応じた電流を前記発光素子へ供給する駆動トランジスタと、
前記駆動トランジスタの閾値電圧及びデータ電圧を含む電圧を保持するコンデンサ部と、
前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させ、この電圧を前記駆動トランジスタに印加するスイッチ部と、
を備えた画素回路であって、
前記スイッチ部は、前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させる前に、一定電圧を前記駆動トランジスタに印加する機能を有する、
画素回路。
[付記2](実施形態2〜5)
前記スイッチ部は、前記駆動トランジスタから供給される電流を、前記発光素子を通さずに迂回させる電流迂回用トランジスタを有する、
付記1記載の画素回路。
[付記3](実施形態2〜5)
前記スイッチ部は、前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させる前に、前記駆動トランジスタ及び前記電流迂回用トランジスタをオンにする、
付記2記載の画素回路。
[付記4](実施形態1)
前記駆動トランジスタは、ゲート端子、ソース端子及びドレイン端子を有し、これらのゲート端子とソース端子との間に印加された電圧に応じた電流を、前記ドレイン端子及び前記ソース端子に対して直列に接続された前記発光素子へ供給し、
前記スイッチ部は、
データ供給線から前記データ電圧を入力するデータ電圧用トランジスタ、基準電圧線から基準電圧を入力する基準電圧用トランジスタ、前記コンデンサ部に保持された電圧を前記ゲート端子と前記ソース端子との間に印加するゲート電圧用トランジスタ、及び、電源電圧線から前記ドレイン端子及び前記ソース端子に流れる電流のスイッチとして機能する電源スイッチ用トランジスタを有し、
前記データ電圧用トランジスタ、前記基準電圧用トランジスタ、前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオンにすることにより、前記ゲート端子と前記ソース端子との間に前記一定電圧を印加し、
前記データ電圧用トランジスタ及び前記基準電圧用トランジスタをオンかつ前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオフにすることにより、前記コンデンサ部に前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を保持させ、
前記データ電圧用トランジスタ及び前記基準電圧用トランジスタをオフかつ前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオンにすることにより、前記コンデンサ部に保持された電圧を前記ゲート端子と前記ソース端子との間に印加する、
付記1記載の画素回路。
[付記5](実施形態2、3)
前記駆動トランジスタは、ゲート端子、ソース端子及びドレイン端子を有し、これらのゲート端子とソース端子との間に印加された電圧に応じた電流を、前記ドレイン端子及び前記ソース端子に対して直列に接続された前記発光素子へ供給し、
前記スイッチ部は、
前記電流迂回用トランジスタの他に、データ供給線から前記データ電圧を入力するデータ電圧用トランジスタ、基準電圧線から基準電圧を入力する基準電圧用トランジスタ、前記コンデンサ部に保持された電圧を前記ゲート端子と前記ソース端子との間に印加するゲート電圧用トランジスタ、及び、電源電圧線から前記ドレイン端子及び前記ソース端子に流れる電流のスイッチとして機能する電源スイッチ用トランジスタを有し、
前記電流迂回用トランジスタ、前記データ電圧用トランジスタ、前記基準電圧用トランジスタ、前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオンにすることにより、前記ゲート端子と前記ソース端子との間に前記一定電圧を印加し、
前記電流迂回用トランジスタ、前記データ電圧用トランジスタ及び前記基準電圧用トランジスタをオンかつ前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオフにすることにより、前記コンデンサ部に前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を保持させ、
前記電流迂回用トランジスタ、前記データ電圧用トランジスタ及び前記基準電圧用トランジスタをオフかつ前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオンにすることにより、前記コンデンサ部に保持された電圧を前記ゲート端子と前記ソース端子との間に印加する、
付記2又は3記載の画素回路。
[付記6](実施形態4、5)
前記駆動トランジスタは、ゲート端子、ソース端子及びドレイン端子を有し、これらのゲート端子とソース端子との間に印加された電圧に応じた電流を、前記ドレイン端子及び前記ソース端子に対して直列に接続された前記発光素子へ供給し、
前記スイッチ部は、
前記電流迂回用トランジスタの他に、データ供給線から前記データ電圧を入力するデータ電圧用トランジスタ、前記ゲート端子と前記ドレイン端子とを短絡するスイッチとして機能する短絡用トランジスタ、前記コンデンサ部に保持された電圧を前記ゲート端子と前記ソース端子との間に印加するゲート電圧用トランジスタと、電源電圧線から前記ドレイン端子及び前記ソース端子に流れる電流のスイッチとして機能する電源スイッチ用トランジスタを有し、
前記電流迂回用トランジスタ、前記データ電圧用トランジスタ、前記短絡用トランジスタ、前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオンにすることにより、前記ゲート端子と前記ソース端子との間に前記一定電圧を印加し、
前記電流迂回用トランジスタ、前記データ電圧用トランジスタ及び前記短絡用トランジスタをオンかつ前記ゲート電圧用トランジスタ及び電源スイッチ用トランジスタをオフにすることにより、前記コンデンサ部に前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を保持させ、
前記電流迂回用トランジスタ、前記データ電圧用トランジスタ及び前記短絡用トランジスタをオフかつ前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオンにすることにより、前記コンデンサ部に保持された電圧を前記ゲート端子と前記ソース端子との間に印加する、
付記2又は3記載の画素回路。
[付記7](実施形態1)
データ線、第1及び第2制御線並びに第1乃至第3電源線に電気的に接続され、第1乃至第5トランジスタ、コンデンサ及び発光素子を備えた画素回路であって、
前記発光素子は、第1端子と、前記第2電源線に電気的に接続された第2端子とを有し、
前記第1トランジスタは、第1端子と、前記発光素子の前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、制御端子とを有し、
前記第2トランジスタは、前記データ線に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記制御端子に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第3トランジスタは、前記第3電源線に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第4トランジスタは、前記第3トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記制御端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第5トランジスタは、前記第1電源線に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記コンデンサは、前記第3トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第2端子とを有し、
前記第1トランジスタは前記駆動トランジスタに相当し、前記第2乃至第5トランジスタは前記スイッチ部に相当し、前記コンデンサは前記コンデンサ部に相当する、
付記1記載の画素回路。
[付記8](実施形態2)
データ線、第1及び第2制御線並びに第1乃至第4電源線に電気的に接続され、第1乃至第5トランジスタ、コンデンサ及び発光素子を備えた画素回路であって、
前記発光素子は、第1端子と、前記第2電源線に電気的に接続された第2端子とを有し、
前記第1トランジスタは、第1端子と、前記発光素子の前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、制御端子とを有し、
前記第2トランジスタは、前記データ線に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記制御端子に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第3トランジスタは、前記第3電源線に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第4トランジスタは、前記第3トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記制御端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第5トランジスタは、前記第1電源線に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第6トランジスタは、前記発光素子の第1端子に電気的に接続された第1端子と、前記第4電源線に電気的に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記コンデンサは、前記第3トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第2端子とを有し、
前記第1トランジスタは前記駆動トランジスタに相当し、前記第2乃至第6トランジスタは前記スイッチ部に相当し、前記第6トランジスタは前記電流迂回用トランジスタに相当し、前記コンデンサは前記コンデンサ部に相当する、
付記2又は3記載の画素回路。
[付記9](実施形態3)
データ線、第1及び第2制御線並びに第1乃至第4電源線に電気的に接続され、第1乃至第6トランジスタ、コンデンサ及び発光素子を備えた画素回路であって、
前記発光素子は、第1端子と、前記第2電源線に電気的に接続された第2端子とを有し、
前記第1トランジスタは、前記第1電源線に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、制御端子とを有し、
前記第2トランジスタは、前記データ線に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記制御端子に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第3トランジスタは、前記第3電源線に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第4トランジスタは、前記第3トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記制御端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第5トランジスタは、前記第1のトランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記発光素子の前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第6トランジスタは、前記発光素子の第1端子に電気的に接続された第1端子と、前記第4電源線に電気的に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記コンデンサは、前記第3トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第2端子とを有し、
前記第1トランジスタは前記駆動トランジスタに相当し、前記第2乃至第6トランジスタは前記スイッチ部に相当し、前記第6トランジスタは前記電流迂回用トランジスタに相当し、前記コンデンサは前記コンデンサ部に相当する、
付記2又は3記載の画素回路。
[付記10](実施形態4)
データ線、第1及び第2制御線並びに第1、第2及び第4電源線に電気的に接続され、第1乃至第6トランジスタ、コンデンサ及び発光素子を備えた画素回路であって、
前記発光素子は、第1端子と、前記第2電源線に電気的に接続された第2端子とを有し、
前記第1トランジスタは、第1端子と、第2端子と、制御端子とを有し、
前記第2トランジスタは、前記データ線に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記第1端子に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第3トランジスタは、前記第1トランジスタの前記制御端子に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第4トランジスタは、前記第1電源線に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第5トランジスタは、前記第1のトランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記発光素子の前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第6トランジスタは、前記発光素子の第1端子に電気的に接続された第1端子と、前記第4電源線に電気的に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記コンデンサは、前記第1電源線に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記制御端子に電気的に接続された第2端子とを有し、
前記第1トランジスタは前記駆動トランジスタに相当し、前記第2乃至第6トランジスタは前記スイッチ部に相当し、前記第6トランジスタは前記電流迂回用トランジスタに相当し、前記コンデンサは前記コンデンサ部に相当する、
付記2又は3記載の画素回路。
[付記11](実施形態5)
データ線、第1及び第2制御線並びに第1、第2及び第4電源線に電気的に接続され、第1乃至第6トランジスタ、コンデンサ及び発光素子を備えた画素回路であって、
前記発光素子は、第1端子と、前記第2電源線に電気的に接続された第2端子とを有し、
前記第1トランジスタは、第1端子と、第2端子と、制御端子とを有し、
前記第2トランジスタは、前記データ線に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記第2端子に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第3トランジスタは、前記第1トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記制御端子に電気的に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第4トランジスタは、前記第1電源線に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第5トランジスタは、前記第1のトランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記発光素子の前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第6トランジスタは、前記発光素子の第1端子に電気的に接続された第1端子と、前記第4電源線に電気的に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記コンデンサは、前記第1トランジスタの前記制御端子に電気的に接続された第1端子と、前記発光素子の第1端子に電気的に接続された第2端子とを有し、
前記第1トランジスタは前記駆動トランジスタに相当し、前記第2乃至第6トランジスタは前記スイッチ部に相当し、前記第6トランジスタは前記電流迂回用トランジスタに相当し、前記コンデンサは前記コンデンサ部に相当する、
付記2又は3記載の画素回路。
[付記12](実施形態6)
第3制御線に更に電気的に接続され、
前記第2トランジスタの前記制御端子は、前記第1制御線に代えて前記第3制御線に電気的に接続された、
付記7乃至11のいずれか一つに記載の画素回路。
[付記13]
前記第4電源線の電位と前記第1電源線の電位との差が、前記第2電源線の電位と前記第1電源線の電位との差よりも大きい、
付記8乃至11のいずれか一つに記載の画素回路。
[付記14]
前記第4電源線の電位と前記第1電源線の電位との差が、前記第2電源線の電位と前記第1電源線の電位との差から前記発光素子の閾値電圧を引いた値よりも大きい、
付記8乃至11のいずれか一つに記載の画素回路。
[付記15]
前記第4電源線の電位は前記2電源線の電位に等しい、
付記8乃至11のいずれか一つに記載の画素回路。
[付記16]
前記第4電源線の電位は前記第3電源線の電位に等しい、
付記8記載の画素回路。
[付記17](実施形態2)
データ線、第1及び第2制御線並びに第1乃至第3電源線に電気的に接続され、第1乃至第5トランジスタ、コンデンサ及び発光素子を備えた画素回路であって、
前記発光素子は、第1端子と、前記第2電源線に電気的に接続された第2端子とを有し、
前記第1トランジスタは、第1端子と、前記発光素子の前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、制御端子とを有し、
前記第2トランジスタは、前記データ線に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記制御端子に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第3トランジスタは、前記第3電源線に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第4トランジスタは、前記第3トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記制御端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記第5トランジスタは、前記第1電源線に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
前記コンデンサは、前記第3トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記第1トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第2端子とを有する、
画素回路。
[付記18]
マトリクス状に配置された複数の付記1乃至17のいずれか一つに記載の画素回路を備えた表示装置。
[付記19](実施形態1)
発光素子、駆動トランジスタ、コンデンサ部及びスイッチ部を備えた画素回路を駆動する方法であって、
前記スイッチ部が、前記コンデンサ部に保持された電圧を初期化するとともに、前記駆動トランジスタに一定電圧を印加して当該駆動トランジスタを一時的にオンにする第1期間と、
前記スイッチ部が前記駆動トランジスタの閾値電圧及びデータ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させる第2期間と、
前記スイッチ部が前記コンデンサ部に保持された電圧を前記駆動トランジスタに印加することにより、前記駆動トランジスタが前記スイッチ部によって印加された電圧に応じた電流を前記発光素子へ供給する第3期間と、
を含む画素回路の駆動方法。
[付記20](実施形態2〜5)
発光素子、駆動トランジスタ、コンデンサ部、スイッチ部及び電流迂回用トランジスタを備えた画素回路を駆動する方法であって、
前記スイッチ部が、前記コンデンサ部に保持された電圧を初期化するとともに前記駆動トランジスタ及び前記電流迂回用トランジスタを一時的にオンにすることにより、前記駆動トランジスタから供給される電流を前記電流迂回用トランジスタが前記発光素子を通さずに迂回させる第1期間と、
前記スイッチ部が前記駆動トランジスタの閾値電圧及びデータ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させる第2期間と、
前記スイッチ部が前記コンデンサ部に保持された電圧を前記駆動トランジスタに印加することにより、前記駆動トランジスタが前記スイッチ部によって印加された電圧に応じた電流を前記発光素子へ供給する第3期間と、
を含む画素回路の駆動方法。
10,20,30,40,50,60 画素回路
11 発光素子
12 コンデンサ(コンデンサ部)
13,23,33,43,53 スイッチ部
M11,M31,M41,M51 第1トランジスタ(駆動トランジスタ)
M12,M32,M42,M52 第2トランジスタ(データ電圧用トランジスタ)
M13,M33,M43,M53 第3トランジスタ(基準電圧用トランジスタ、短絡用トランジスタ)
M14,M34,M44,M54 第4トランジスタ(ゲート電圧用トランジスタ)
M15,M35,M45,M55 第5トランジスタ(電源スイッチ用トランジスタ)
M16,M36,M46,M56 第2トランジスタ(電流迂回用トランジスタ)
D1 データ線(データ供給線)
P1 第1電源線(電源電圧線)
P2 第2電源線
P3 第3電源線(基準電圧線)
P4 第4電源線
S1 第1制御線
S2 第2制御線
S3 第3制御線
Scan 第1制御信号
EM 第2制御信号
Scan’ 第3制御信号
VDD 第1電源電圧
VSS 第2電源電圧
Vref 基準電圧
Vrst リセット電圧
Vdata データ電圧
Vth 閾値電圧
T1 第1期間
T2 第2期間
T3 第3期間
T4 非発光期間
90 表示装置
100 TFT基板
101 ガラス基板
102 下地絶縁膜
103 ポリシリコン層
104 ゲート絶縁膜
105 第1金属層
106 層間絶縁膜
107 第2金属層
108 TFT領域
109 コンデンサ領域
110 平坦化膜
111 アノード電極
112 素子分離膜
113 有機EL層
114 カソード電極
114a カソード電極形成領域
115 キャップ層
116 アクティブマトリクス部
131 走査ドライバ
132 エミッション制御ドライバ
133 データ線ESD保護回路
134 デマルチプレクサ
135 データドライバIC
136 FPC
200 封止ガラス基板
201 λ/4位相差板
202 偏光板
300 ガラスフリットシール部
301 乾燥空気

Claims (14)

  1. 発光素子と、
    印加された電圧に応じた電流を前記発光素子へ供給する駆動トランジスタと、
    前記駆動トランジスタの閾値電圧及びデータ電圧を含む電圧を保持するコンデンサ部と、
    前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させ、この電圧を前記駆動トランジスタに印加するスイッチ部と、
    を備えた画素回路であって、
    前記スイッチ部は、前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させる前に、一定電圧を前記駆動トランジスタに印加する機能を有し、
    前記駆動トランジスタは、ゲート端子、ソース端子及びドレイン端子を有し、これらのゲート端子とソース端子との間に印加された電圧に応じた電流を、前記ドレイン端子及び前記ソース端子に対して直列に接続された前記発光素子へ供給し、
    前記スイッチ部は、
    データ供給線から前記データ電圧を入力するデータ電圧用トランジスタ、基準電圧線から基準電圧を入力する基準電圧用トランジスタ、前記コンデンサ部に保持された電圧を前記ゲート端子と前記ソース端子との間に印加するゲート電圧用トランジスタ、及び、電源電圧線から前記ドレイン端子及び前記ソース端子に流れる電流のスイッチとして機能する電源スイッチ用トランジスタを有し、
    前記データ電圧用トランジスタ、前記基準電圧用トランジスタ、前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオンにすることにより、前記ゲート端子と前記ソース端子との間に前記一定電圧を印加し、
    前記データ電圧用トランジスタ及び前記基準電圧用トランジスタをオンかつ前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオフにすることにより、前記コンデンサ部に前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を保持させ、
    前記データ電圧用トランジスタ及び前記基準電圧用トランジスタをオフかつ前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオンにすることにより、前記コンデンサ部に保持された電圧を前記ゲート端子と前記ソース端子との間に印加する、
    画素回路。
  2. 発光素子と、
    印加された電圧に応じた電流を前記発光素子へ供給する駆動トランジスタと、
    前記駆動トランジスタの閾値電圧及びデータ電圧を含む電圧を保持するコンデンサ部と、
    前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させ、この電圧を前記駆動トランジスタに印加するスイッチ部と、
    を備えた画素回路であって、
    前記スイッチ部は、前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させる前に、一定電圧を前記駆動トランジスタに印加する機能を有するとともに、前記駆動トランジスタから供給される電流を、前記発光素子を通さずに迂回させる電流迂回用トランジスタを有し、
    前記駆動トランジスタは、ゲート端子、ソース端子及びドレイン端子を有し、これらのゲート端子とソース端子との間に印加された電圧に応じた電流を、前記ドレイン端子及び前記ソース端子に対して直列に接続された前記発光素子へ供給し、
    前記スイッチ部は、
    前記電流迂回用トランジスタの他に、データ供給線から前記データ電圧を入力するデータ電圧用トランジスタ、基準電圧線から基準電圧を入力する基準電圧用トランジスタ、前記コンデンサ部に保持された電圧を前記ゲート端子と前記ソース端子との間に印加するゲート電圧用トランジスタ、及び、電源電圧線から前記ドレイン端子及び前記ソース端子に流れる電流のスイッチとして機能する電源スイッチ用トランジスタを有し、
    前記電流迂回用トランジスタ、前記データ電圧用トランジスタ、前記基準電圧用トランジスタ、前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオンにすることにより、前記ゲート端子と前記ソース端子との間に前記一定電圧を印加し、
    前記電流迂回用トランジスタ、前記データ電圧用トランジスタ及び前記基準電圧用トランジスタをオンかつ前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオフにすることにより、前記コンデンサ部に前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を保持させ、
    前記電流迂回用トランジスタ、前記データ電圧用トランジスタ及び前記基準電圧用トランジスタをオフかつ前記ゲート電圧用トランジスタ及び前記電源スイッチ用トランジスタをオンにすることにより、前記コンデンサ部に保持された電圧を前記ゲート端子と前記ソース端子との間に印加する、
    画素回路。
  3. 前記スイッチ部は、前記閾値電圧及び前記データ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させる前に、前記駆動トランジスタ及び前記電流迂回用トランジスタをオンにする、
    請求項2記載の画素回路。
  4. データ線、第1及び第2制御線並びに第1乃至第3電源線に電気的に接続された前記画素回路であって、
    前記データ供給線は前記データ線に相当し、前記電源電圧線は前記第1電源線に相当し、前記基準電圧線は前記第3電源線に相当し、
    前記発光素子は、第1端子と、前記第2電源線に電気的に接続された第2端子とを有し、
    前記駆動トランジスタは、前記ソース端子に相当する第1端子と、前記発光素子の前記第1端子に電気的に接続されるとともに前記ドレイン端子に相当する第2端子と、前記ゲート端子に相当する制御端子とを有し、
    前記データ電圧用トランジスタは、前記データ線に電気的に接続された第1端子と、前記駆動トランジスタの前記制御端子に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記基準電圧用トランジスタは、前記第3電源線に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記ゲート電圧用トランジスタは、前記基準電圧用トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記駆動トランジスタの前記制御端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記電源スイッチ用トランジスタは、前記第1電源線に電気的に接続された第1端子と、前記駆動トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記コンデンサ部に相当するコンデンサは、前記基準電圧用トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記駆動トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第2端子とを有する
    請求項1記載の画素回路。
  5. データ線、第1及び第2制御線並びに第1乃至第4電源線に電気的に接続された前記備えた画素回路であって、
    前記データ供給線は前記データ線に相当し、前記電源電圧線は前記第1電源線に相当し、前記基準電圧線は前記第3電源線に相当し、
    前記発光素子は、第1端子と、前記第2電源線に電気的に接続された第2端子とを有し、
    前記駆動トランジスタは、前記ソース端子に相当する第1端子と、前記発光素子の前記第1端子に電気的に接続されるとともに前記ドレイン端子に相当する第2端子と、前記ゲート端子に相当する制御端子とを有し、
    前記データ電圧用トランジスタは、前記データ線に電気的に接続された第1端子と、前記駆動トランジスタの前記制御端子に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記基準電圧用トランジスタは、前記第3電源線に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記ゲート電圧用トランジスタは、前記基準電圧用トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記駆動トランジスタの前記制御端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記電源スイッチ用トランジスタは、前記第1電源線に電気的に接続された第1端子と、前記駆動トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記電流迂回用トランジスタは、前記発光素子の第1端子に電気的に接続された第1端子と、前記第4電源線に電気的に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記コンデンサ部に相当するコンデンサは、前記基準電圧用トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記駆動トランジスタの前記第1端子に電気的に接続された第2端子とを有する
    請求項記載の画素回路。
  6. データ線、第1及び第2制御線並びに第1乃至第4電源線に電気的に接続された前記画素回路であって、
    前記データ供給線は前記データ線に相当し、前記電源電圧線は前記第1電源線に相当し、前記基準電圧線は前記第3電源線に相当し、
    前記発光素子は、第1端子と、前記第2電源線に電気的に接続された第2端子とを有し、
    前記駆動トランジスタは、前記第1電源線に電気的に接続されるとともに前記ドレイン端子に相当する第1端子と、前記ソース端子に相当する第2端子と、前記ゲート端子に相当する制御端子とを有し、
    前記データ電圧用トランジスタは、前記データ線に電気的に接続された第1端子と、前記駆動トランジスタの前記制御端子に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記基準電圧用トランジスタは、前記第3電源線に電気的に接続された第1端子と、第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記ゲート電圧用トランジスタは、前記基準電圧用トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記駆動トランジスタの前記制御端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記電源スイッチ用トランジスタは、前記駆動トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記発光素子の前記第1端子に電気的に接続された第2端子と、前記第2制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記電流迂回用トランジスタは、前記発光素子の第1端子に電気的に接続された第1端子と、前記第4電源線に電気的に接続された第2端子と、前記第1制御線に電気的に接続された制御端子とを有し、
    前記コンデンサ部に相当するコンデンサは、前記基準電圧用トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第1端子と、前記駆動トランジスタの前記第2端子に電気的に接続された第2端子とを有する
    請求項記載の画素回路。
  7. 第3制御線に更に電気的に接続され、
    前記データ電圧用トランジスタの前記制御端子は、前記第1制御線に代えて前記第3制御線に電気的に接続された、
    請求項乃至のいずれか一つに記載の画素回路。
  8. 前記第4電源線の電位と前記第1電源線の電位との差が、前記第2電源線の電位と前記第1電源線の電位との差よりも大きい、
    請求項5又は6記載の画素回路。
  9. 前記第4電源線の電位と前記第1電源線の電位との差が、前記第2電源線の電位と前記第1電源線の電位との差から前記発光素子の閾値電圧を引いた値よりも大きい、
    請求項5又は6記載の画素回路。
  10. 前記第4電源線の電位は前記2電源線の電位に等しい、
    請求項5又は6記載の画素回路。
  11. 前記第4電源線の電位は前記第3電源線の電位に等しい、
    請求項記載の画素回路。
  12. マトリクス状に配置された複数の請求項1乃至11のいずれか一つに記載の画素回路を備えた表示装置。
  13. 請求項1記載の画素回路を駆動する方法であって、
    前記スイッチ部が、前記コンデンサ部に保持された電圧を初期化するとともに、前記駆動トランジスタに一定電圧を印加して当該駆動トランジスタを一時的にオンにする第1期間と、
    前記スイッチ部が前記駆動トランジスタの閾値電圧及びデータ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させる第2期間と、
    前記スイッチ部が前記コンデンサ部に保持された電圧を前記駆動トランジスタに印加することにより、前記駆動トランジスタが前記スイッチ部によって印加された電圧に応じた電流を前記発光素子へ供給する第3期間と、
    を含む画素回路の駆動方法。
  14. 請求項2記載の画素回路を駆動する方法であって、
    前記スイッチ部が、前記コンデンサ部に保持された電圧を初期化するとともに前記駆動トランジスタ及び前記電流迂回用トランジスタを一時的にオンにすることにより、前記駆動トランジスタから供給される電流を前記電流迂回用トランジスタが前記発光素子を通さずに迂回させる第1期間と、
    前記スイッチ部が前記駆動トランジスタの閾値電圧及びデータ電圧を含む電圧を前記コンデンサ部に保持させる第2期間と、
    前記スイッチ部が前記コンデンサ部に保持された電圧を前記駆動トランジスタに印加することにより、前記駆動トランジスタが前記スイッチ部によって印加された電圧に応じた電流を前記発光素子へ供給する第3期間と、
    を含む画素回路の駆動方法。
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