JP6789796B2 - 表示装置および駆動方法 - Google Patents

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Description

本技術は、表示装置および駆動方法に関する。
近年、映像表示を行う表示装置の分野では、画素の発光素子として、流れる電流値に応じて発光輝度が変化する電流駆動型の光学素子、例えば有機EL(electro luminescence)素子を用いた表示装置が開発され、商品化が進められている。有機EL素子は、液晶素子などと異なり自発光素子である。そのため、有機EL素子を用いた表示装置(有機EL表示装置)では、光源(バックライト)が必要ないので、光源を必要とする液晶表示装置と比べて、軽量化、薄型化、高輝度化することができる。さらに、有機EL素子の応答速度は、数μs程度と非常に高速であるので、動画表示時の残像が発生しない。そのため、有機EL表示装置は、次世代のフラットパネルディスプレイの主流になると期待されている。
アクティブマトリックス型の有機EL表示装置においては、1水平期間(1H)ごとに各走査線が順次走査されると共に、映像信号に対応する信号電圧がサンプリングされ、保持容量に書き込まれる。即ち、1H周期の線順次走査によって、信号電圧の書込動作が行われる。また、有機EL表示装置では、駆動トランジスタの閾値電圧や移動度が画素ごとに異なる場合には、有機EL素子の発光輝度がばらつき、画面の一様性(ユニフォーミティ)が損なわれてしまう。そこで、アクティブマトリックス型の有機EL表示装置では、駆動トランジスタの閾値電圧や移動度のばらつきに起因する発光輝度のばらつきを低減する補正動作が、1H周期の線順次走査に併せて行われる(特許文献1参照)。
特開2009−145531号公報
ところで、有機EL表示装置では、上述の補正動作に起因して、消費電力が増加してしまうという問題があった。
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上述の補正動作に起因する消費電力の増加を抑制することの可能な表示装置および駆動方法を提供することにある。
本技術の一実施の形態に係る表示装置は、各々が発光素子と画素回路とを含む複数の画素と、複数の画素を駆動する駆動回路とを備えている。この表示装置において、画素回路は、発光素子に流れる電流を制御する駆動トランジスタと、駆動トランジスタのゲートに対する、映像信号に対応した信号電圧の印加を制御する書き込みトランジスタと、駆動トランジスタのゲートと、発光素子のアノードとの間に設けられた保持容量とを有している。この表示装置において、画素回路は、さらに、発光素子のアノードと、制御線との間に設けられたダイオード素子とを有している。駆動回路は、3種類の電圧値を含む制御信号を制御線に出力することにより、複数の画素を駆動することにより、複数の画素を駆動する。駆動回路は、駆動トランジスタのゲートに信号電圧を書き込む際に、3種類の電圧値のうち中間の電圧値を制御線に出力する。
本技術の一実施の形態に係る駆動方法は、各々が発光素子と画素回路とを含む複数の画素を駆動する方法である。この駆動方法によって駆動される各画素の画素回路は、発光素子に流れる電流を制御する駆動トランジスタと、駆動トランジスタのゲートに対する、映像信号に対応した信号電圧の印加を制御する書き込みトランジスタと、駆動トランジスタのゲートと、発光素子のアノードとの間に設けられた保持容量とを有している。上記の画素回路は、さらに、発光素子のアノードと、制御線との間に設けられたダイオード素子とを有している。この駆動方法は、3種類の電圧値を含む制御信号を制御線に出力することにより、複数の画素を駆動するステップを含んでいる。この駆動方法は、駆動トランジスタのゲートに信号電圧を書き込む際に、3種類の電圧値のうち中間の電圧値を制御線に出力するステップを含んでいる。
本技術の一実施の形態に係る表示装置および駆動方法では、3種類の電圧値を含む制御信号を、画素回路内の発光素子に並列接続されたダイオード素子に印加することにより、複数の画素が駆動される。これにより、例えば、駆動トランジスタのゲートに信号電圧を書き込む際に、3種類の電圧値のうち中間の電圧値を制御線に出力することが可能となる。その結果、例えば、低階調時の信号電圧の書き込み時にダイオード素子をオンさせない一方で、高階調時の信号電圧の書き込み時にダイオード素子をオンさせることができるので、信号電圧の低電圧化が可能となる。
本技術の一実施の形態に係る表示装置および駆動方法によれば、3種類の電圧値を含む制御信号を、画素回路内の発光素子に並列接続されたダイオード素子に印加することにより、複数の画素を駆動するようにしたので、信号電圧を低電圧化することができる。その結果、補正動作に起因する消費電力の増加を抑制することができる。なお、本技術の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本技術による一実施の形態に係る表示装置の概略構成図である。 各画素の回路構成の一例を表す図である。 1つの画素に着目したときの走査線、電源線、信号線および制御線に印加される電圧ならびに駆動トランジスタのゲート電圧およびソース電圧の経時変化の一例を表す図である。 画素の動作の一例を表す図である。 画素の動作の一例を表す図である。 画素の動作の一例を表す図である。 画素の動作の一例を表す図である。 画素の動作の一例を表す図である。 駆動トランジスタのソース電圧の経時変化の一例を表す図である。 画素の動作の一例を表す図である。 画素の動作の一例を表す図である。 画素の動作の一例を表す図である。 画素の動作の一例を表す図である。 図3に示した電圧の波形の一変形例を表す図である。 上記実施の形態およびその変形例に係る表示装置の一適用例の外観を表す斜視図である。
以下、本技術を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

1.実施の形態(表示装置)
2.変形例(表示装置)
3.適用例(電子機器)
<1.実施の形態>
[構成]
図1は、本技術の一実施の形態に係る表示装置1の概略構成を表したものである。表示装置1は、例えば、画素アレイ部10、コントローラ20およびドライバ30を備えている。コントローラ20およびドライバ30が、本技術の「駆動回路」の一具体例に対応する。画素アレイ部10は、複数の画素11が行列状に配置されてなる。コントローラ20およびドライバ30は、外部から入力された映像信号Dinおよび同期信号Tinに基づいて、複数の画素11を駆動する。
(画素アレイ部10)
図2は、画素アレイ部10に含まれる各画素11の回路構成の一例を表したものである。画素アレイ部10は、コントローラ20およびドライバ30によって各画素11がアクティブマトリクス駆動されることにより、外部から入力された映像信号Dinおよび同期信号Tinに基づく画像を表示する。画素アレイ部10は、行方向に延在する複数の走査線WSLおよび複数の制御線CTLと、列方向に延在する複数の信号線DTLとを有している。画素アレイ部10は、さらに、走査線WSLと信号線DTLとが互いに交差する箇所ごとに1つずつ設けられた複数の画素11を有している。
走査線WSLは、各画素11の選択に用いられるものであり、各画素11を所定の単位(例えば画素行)ごとに選択する選択パルスを各画素11に供給するものである。信号線DTLは、映像信号Dinに応じた信号電圧Vsigの、各画素11への供給に用いられるものであり、信号電圧Vsigを含むデータパルスを各画素11に供給するものである。制御線CTLは、後述のダイオード素子Tr3のオンオフを制御する制御パルスを各画素11に供給するものである。
各画素11は、例えば、画素回路12と、有機EL素子13とを有している。有機EL素子13が、本技術の「発光素子」の一具体例に対応する。有機EL素子13は、例えば、アノード電極、有機層およびカソード電極が順に積層された構成を有している。有機EL素子13は、素子容量(後述の素子容量Cel)を有している。画素回路12は、有機EL素子13の発光・消光を制御する。画素回路12は、後述の書き込み走査によって各画素11に書き込んだ電圧を保持する機能を有している。画素回路12は、例えば、駆動トランジスタTr1、書き込みトランジスタTr2、ダイオード素子Tr3および保持容量Csを含んで構成されている。
書き込みトランジスタTr2は、駆動トランジスタTr1のゲートに対する、映像信号Dinに対応した信号電圧Vsigの印加を制御する。具体的には、書き込みトランジスタTr2は、信号線DTLの電圧をサンプリングするとともに、サンプリングにより得られた電圧を駆動トランジスタTr1のゲートに書き込む。駆動トランジスタTr1は、有機EL素子13に直列に接続されている。駆動トランジスタTr1は、有機EL素子13を駆動する。駆動トランジスタTr1は、書き込みトランジスタTr2によってサンプリングされた電圧の大きさに応じて有機EL素子13に流れる電流を制御する。
保持容量Csは、駆動トランジスタTr1のゲート−ソース間に所定の電圧を保持するものである。保持容量Csは、駆動トランジスタTr1のゲートと、有機EL素子13のアノードとの間に設けられている。ダイオード素子Tr3は、有機EL素子13のアノード電圧(または駆動トランジスタTr1のソース電圧Vs)を制御する。ダイオード素子Tr3は、有機EL素子13のアノード(または駆動トランジスタTr1のソース)と、制御線CTLとの間に設けられている。従って、ダイオード素子Tr3は、ダイオード素子Tr3がオンすることにより、駆動トランジスタTr1およびダイオード素子Tr3を貫通する電流(貫通電流)を流させ、ダイオード素子Tr3がオフすることにより、貫通電流を停止させる。なお、画素回路12は、上述の3Tr1Cの回路に対して各種容量やトランジスタを付加した回路構成となっていてもよいし、上述の3Tr1Cの回路構成とは異なる回路構成となっていてもよい。
駆動トランジスタTr1および書き込みトランジスタTr2は、例えば、nチャネルMOS型の薄膜トランジスタ(TFT(Thin Film Transistor))により形成されている。ダイオード素子Tr3は、例えば、nチャネルMOS型の薄膜トランジスタにおいて、ゲートとソースまたはドレインとが互いに短絡された素子により形成されている。なお、これらのトランジスタは、pチャネルMOS型のTFTにより形成されていてもよい。これらのトランジスタがエンハンスメント型であるものとして、以下の説明がなされているが、これらのトランジスタが、デプレッション型であってもよい。
各信号線DTLは、後述の水平セレクタ31の出力端と、書き込みトランジスタTr2のソースまたはドレインとに接続されている。各走査線WSLは、後述のライトスキャナ32の出力端と、書き込みトランジスタTr2のゲートとに接続されている。各制御線CTLは、後述の制御スキャナ33の出力端と、ダイオード素子Tr3に接続されている。
書き込みトランジスタTr2のゲートは、走査線WSLに接続されている。書き込みトランジスタTr2のソースまたはドレインが信号線DTLに接続されている。書き込みトランジスタTr2のソースおよびドレインのうち信号線DTLに未接続の端子が駆動トランジスタTr1のゲートに接続されている。駆動トランジスタTr1のソースまたはドレインが電圧Vccの電源線に接続されている。駆動トランジスタTr1のソースおよびドレインのうち電圧Vccの電源線に未接続の端子が有機EL素子13のアノードに接続されている。保持容量Csの一端が駆動トランジスタTr1のゲートに接続されている。保持容量Csの他端が有機EL素子13のアノードに接続されている。保持容量Csの他端は、さらに、ダイオード素子Tr3のソースおよびドレインのうちダイオード素子Tr3のゲートと短絡している方の端子に接続されている。ダイオード素子Tr3のソースおよびドレインのうちダイオード素子Tr3のゲートと短絡している方の端子が保持容量Csおよび有機EL素子13のアノードに接続されている。ダイオード素子Tr3のソースおよびドレインのうち保持容量Csに未接続の端子は、制御線CTLに接続されている。
ドライバ30は、例えば、水平セレクタ31、ライトスキャナ32および制御スキャナ33を有している。
水平セレクタ31は、制御信号の入力に応じて(同期して)、映像信号処理回路21から入力されたアナログの信号電圧Vsigを、各信号線DTLに印加する。水平セレクタ31は、例えば、2種類の電圧(Vofs、Vsig)を出力可能となっている。水平セレクタ31は、例えば、ライトスキャナ32により選択された画素11へ、信号線DTLを介して2種類の電圧(Vofs、Vsig)を供給する。
信号電圧Vsigは、映像信号Dinに対応する電圧値となっている。信号電圧Vsigの最小電圧は固定電圧Vofsよりも低い電圧値となっており、信号電圧Vsigの最大電圧は固定電圧Vofsよりも高い電圧値となっている。固定電圧Vofsは、映像信号Dinとは無関係の一定電圧である。固定電圧Vofsは、有機EL素子13のカソード電圧Vcat、有機EL素子13の閾値電圧Vthelおよび駆動トランジスタTr1の閾値電圧Vthの和(Vcat+Vthel+Vth)よりも小さな値となっている。水平セレクタ31は、1水平期間ごとに、信号電圧Vsigを含むデータパルスを各信号線DTLに出力する。水平セレクタ31は、データパルスとして、信号電圧Vsigおよび固定電圧Vofsの2値からなるパルスを各信号線DTLに出力する。
ライトスキャナ32は、複数の画素11を所定の単位ごとに走査する。ライトスキャナ32は、例えば、1フレーム期間において、各走査線WSLに選択パルスを順次、出力する。ライトスキャナ32は、例えば、制御信号の入力に応じて(同期して)、複数の走査線WSLを所定のシーケンスで選択することにより、閾値補正準備や、閾値補正、信号電圧Vsigの書き込み、移動度補正および発光を所望の順番で実行させる。
閾値補正準備とは、駆動トランジスタTr1のゲート電圧を初期化する(具体的にはVofsにする)とともに、駆動トランジスタTr1のソース電圧を初期化することを指している。閾値補正とは、駆動トランジスタTr1のゲート−ソース間電圧Vgsを駆動トランジスタTr1の閾値電圧に近づける補正動作を指している。信号電圧Vsigの書き込み(信号書き込み)とは、駆動トランジスタTr1のゲートに対して、信号電圧Vsigを、書き込みトランジスタTr2を介して書き込む動作を指している。移動度補正とは、駆動トランジスタTr1のゲート−ソース間に保持される電圧(ゲート−ソース間電圧Vgs)を、駆動トランジスタTr1の移動度の大きさに応じて補正する動作を指している。信号書き込みと、移動度補正とは、互いに別個のタイミングで行われることもある。本実施の形態では、ライトスキャナ32が、1つの選択パルスを、走査線WSLへ出力することによって、信号書き込みと、移動度補正とを同時に(もしくは間髪空けずに連続して)行うようになっている。
ライトスキャナ32は、例えば、2種類の電圧(Von、Voff)を出力可能となっている。ライトスキャナ32は、例えば、駆動対象の画素11へ、走査線WSLを介して2種類の電圧(Von、Voff)を供給し、書き込みトランジスタTr2のオンオフ制御を行う。オン電圧Vonは、書き込みトランジスタTr2のオン電圧以上の値となっている。オン電圧Vonは、後述の「閾値補正準備期間」や、「閾値補正期間」、「信号書込・移動度補正期間」などにライトスキャナ32から出力される選択パルスの波高値である。オフ電圧Voffは、書き込みトランジスタTr2のオン電圧よりも低い値となっており、かつ、オン電圧Vonよりも低い値となっている。
制御スキャナ33は、制御信号の入力に応じて(同期して)、複数の制御線CTLに対して、所定の単位ごとに順次、制御パルスを出力する。制御スキャナ33は、例えば、1フレーム期間において、各制御線CTLに制御パルスを順次、出力する。制御スキャナ33は、例えば、複数の制御線CTLに対して、所定のシーケンスで制御パルスを出力することにより、ライトスキャナ32と協働して、閾値補正準備や、閾値補正、信号電圧Vsigの書き込み、移動度補正および発光を所望の順番で実行させる。
制御スキャナ33は、3種類の電圧値(Vdd、Vmid、Vss)を含む制御パルスを出力可能となっている。制御スキャナ33は、例えば、3種類の電圧(Vdd、Vmid、Vss)からなる制御パルスを出力可能となっている。制御スキャナ33は、例えば、制御線CTLを介して、各画素11へ3種類の電圧(Vdd、Vmid、Vss)を供給する。制御スキャナ33は、駆動トランジスタTr1のゲートに信号電圧Vsigを書き込む際に、3種類の電圧値(Vdd、Vmid、Vss)のうち中間の電圧値(Vmid)を制御線CTLに出力する。制御スキャナ33は、有機EL素子13を発光させる時に、3種類の電圧値(Vdd、Vmid、Vss)のうち最も高い電圧値(Vdd)を制御線CTLに出力する。制御スキャナ33は、駆動トランジスタTr1のゲート−ソース間電圧Vgsを駆動トランジスタTr1の閾値電圧Vthに近づける補正動作を行う直前に、3種類の電圧値(Vdd、Vmid、Vss)のうち最も低い電圧値(Vss)を制御線CTLに出力する。
固定電圧Vddは、有機EL素子13のアノード電圧Velとダイオード素子Tr3の閾値電圧VthDの差(Vel−VthD)よりも大きな値となっている。固定電圧Vssは、有機EL素子13のアノード電圧Velとダイオード素子Tr3の閾値電圧VthDの差(Vel−VthD)よりも小さな値となっている。固定電圧Vmidは、固定電圧Vssよりも大きな値であって、かつ、固定電圧Vddよりも小さな値となっている。固定電圧Vmidは、固定電圧Vofsと、閾値電圧Vth+VthDとの差(Vofs−Vth−VthD)よりも大きな値となっている。さらに、固定電圧Vmidは、映像信号Dinが低階調である場合の信号電圧Vsigの書き込み時にダイオード素子Tr3がオフする値となっており、かつ、映像信号Dinが高階調である場合の信号電圧Vsigの書き込み時にダイオード素子Tr3がオンする値となっている。具体的には、固定電圧Vmidは、以下の式(1)を満たす値となっている。
Vmid+VthD<Vcat+Vel…(1)
(コントローラ20)
次に、コントローラ20について説明する。コントローラ20は、例えば、映像信号処理回路21、タイミング生成回路22および電源回路23を有している。映像信号処理回路21は、例えば、外部から入力されたデジタルの映像信号Dinに対して所定の補正を行い、それにより得られた映像信号に基づいて、信号電圧Vsigを生成する。映像信号処理回路21は、例えば、生成した信号電圧Vsigを水平セレクタ31に出力する。所定の補正としては、例えば、ガンマ補正や、オーバードライブ補正などが挙げられる。タイミング生成回路22は、ドライバ30内の各回路が連動して動作するように制御するものである。タイミング生成回路22は、例えば、外部から入力された同期信号Tinに応じて(同期して)、ドライバ30内の各回路に対して制御信号を出力する。電源回路23は、水平セレクタ31、ライトスキャナ32、制御スキャナ33、映像信号処理回路21およびタイミング生成回路22等の種々の回路で必要となる種々の固定電圧を生成し、供給する。
[動作]
次に、本実施の形態の表示装置1の動作(消光から発光までの動作)について説明する。本実施の形態では、有機EL素子13のI−V特性が経時変化しても、その影響を受けることなく、有機EL素子13の発光輝度を一定に保つようにするために、有機EL素子13のI−V特性の変動に対する補償動作を組み込んでいる。さらに、本実施の形態では、駆動トランジスタTr1の閾値電圧や移動度が経時変化しても、それらの影響を受けることなく、有機EL素子13の発光輝度を一定に保つようにするために、上記閾値電圧や上記移動度の変動に対する補正動作を組み込んでいる。
図3は、1つの画素11に着目したときの走査線WSL、信号線DTLおよび制御線CTLに印加される電圧ならびに駆動トランジスタTr1のゲート電圧Vgおよびソース電圧Vsの経時変化の一例を表したものである。図4〜図8、図9〜図13は、画素11の動作の一例を表したものである。図9は、駆動トランジスタTr1のソース電圧Vsの経時変化の一例を表したものである。
まず、コントローラ20およびドライバ30は、駆動トランジスタTr1のゲート−ソース間電圧Vgsを駆動トランジスタTr1の閾値電圧Vthに近づける閾値補正の準備を行う。閾値補正の準備前、有機EL素子13は発光している。このとき、走査線WSLの電圧がVoffとなっており、制御線CTLの電圧がVddとなっている(図4)。Vddは、Vel−VthDよりも大きな値となっているので、ダイオード素子Tr3はオフしている。駆動トランジスタTr1は飽和領域で動作するので、有機EL素子13に流れる電流Idsは、駆動トランジスタTr1のゲート−ソース間電圧Vgsの大きさに応じた値となっている。
コントローラ20およびドライバ30は、閾値補正の準備を開始するにあたって、有機EL素子13を消光する。具体的には、ライトスキャナ32が、制御信号に応じて走査線WSLの電圧をVoffからVonに上げる(T1、図5)。すると、ゲート電圧VgがVofsまで下がる。Vofsは、Vcat+Vthel+Vthよりも小さな値となっているので、駆動トランジスタTr1がオフする。さらに、アノード電圧Vel(または駆動トランジスタTr1のソース電圧Vs)が自己放電により徐々に低下し、最終的にVcat+Vthelとなる。
一定時間経過後、制御線CTLの電圧をVddからVssに下げる(T2、図6)。Vssは、Vel−VthDよりも小さな値となっているので、ダイオード素子Tr3がオンする。これにより、ダイオード素子Tr3に電流が流れ、アノード電圧Vel(または駆動トランジスタTr1のソース電圧Vs)が、Vss+VthDとなる。
(閾値補正準備期間)
次に、信号線DTLの電圧がVofsとなっており、かつ制御線CTLの電圧がVssとなっている時に、ライトスキャナ32は、制御信号に応じて走査線WSLの電圧をVoffからVonに上げる(T3、図7)。すると、ゲート電圧VgがVofsまで変化する。このとき、駆動トランジスタTr1のゲート−ソース間電圧Vgsが駆動トランジスタTr1のVthよりも大きくなるように、VofsおよびVssの値が設定されている。そのため、駆動トランジスタTr1がオンし、駆動トランジスタTr1およびダイオード素子Tr3を貫通する電流(貫通電流)が流れ、アノード電圧Velが、Vss+VthD+ΔVとなる。ここで、ΔVは、ダイオード素子Tr3における電圧降下量に相当する。
(閾値補正期間)
続いて、コントローラ20およびドライバ30は、駆動トランジスタTr1の閾値補正の動作を行う。具体的には、信号線DTLの電圧がVofsとなっており、かつ走査線WSLの電圧がVonとなっている時に、制御スキャナ33は、制御信号に応じて制御線CTLの電圧をVssからVmidに上げる(T4、図8)。Vmidは、Vofs−Vth−VthDよりも大きな値となっており、さらに、上述の式(1)を満たす値となっている。すると、ダイオード素子Tr3がオフして、図8に示したような電流が流れる。このとき、Vel≦Vcat+Vthelとなっているので、駆動トランジスタTr1を流れる電流は、保持容量Csと、素子容量Celを充電するために使われる。このとき、アノード電圧Vel(または駆動トランジスタTr1のソース電圧Vs)は、時間の経過とともに、例えば、図9に示したように上昇していく。その結果、ゲート電圧VgがVofsとなり、保持容量Csと、素子容量Celが充電され、ゲート−ソース間電圧VgsがVthに近づいていく。その一方で、有機EL素子13には逆バイアスがかかっているので、有機EL素子13が発光することはない。
その後、ライトスキャナ32が制御信号に応じて走査線WSLの電圧をVonからVoffに下げる(T5、図10)。すると、駆動トランジスタTr1のゲートがフローティングとなる。このとき、ゲート−ソース間電圧Vgsは、まだ、駆動トランジスタTr1の閾値電圧Vthよりも大きいので、駆動トランジスタTr1のドレイン−ソース間に電流が流れ続け、保持容量Csの充電が継続する。そのため、駆動トランジスタTr1のゲート電圧Vgおよびソース電圧Vsが上昇し続ける。その一方で、有機EL素子13には逆バイアスがかかっているので、有機EL素子13が発光することはない。
その後、信号線DTLの電圧が再びVofsとなった時に、ライトスキャナ32が制御信号に応じて走査線WSLの電圧をVoffからVonに上げて、駆動トランジスタTr1の閾値補正を行う。コントローラ20およびドライバ30は、このようにして閾値補正を繰り返し行う。その結果、ゲート電圧VgがVofsとなり、保持容量CsがVthに充電され、ゲート−ソース間電圧VgsがVthとなる。なお、このとき、アノード電圧Vel(または駆動トランジスタTr1のソース電圧Vs)は、Vofs−Vthとなり、Vthel+Vcat以下の値となっている。そのため、この時も、有機EL素子13が発光することはない。
その後、水平セレクタ31が制御信号に応じて信号線DTLの電圧をVofsからVsigに切り替える前に、ライトスキャナ32が制御信号に応じて走査線WSLの電圧をVonからVoffに下げる(T6)。すると、駆動トランジスタTr1のゲートがフローティングとなるので、ゲート−ソース間電圧Vgsを信号線DTLの電圧の大きさに拘わらずVthのままで維持することができる。このように、ゲート−ソース間電圧VgsをVthに設定することにより、駆動トランジスタTr1の閾値電圧Vthが画素回路12ごとにばらついた場合であっても、有機EL素子13の発光輝度がばらつくのをなくすることができる。
(待機期間)
その後、待機期間中に、水平セレクタ31は、信号線DTLの電圧をVofsからVsigに切り替える。
(信号書込・移動度補正期間)
待機期間が終了した後(つまり閾値補正が完了した後)、コントローラ20およびドライバ30は、映像信号Dinに応じた信号電圧Vsigの書き込みと、移動度補正を行う。具体的には、信号線DTLの電圧がVsigとなっている間に、ライトスキャナ32は、制御信号に応じて走査線WSLの電圧をVoffからVonに上げ(T7)、駆動トランジスタTr1のゲートを信号線DTLに接続する。すると、駆動トランジスタTr1のゲート電圧Vgが信号線DTLの電圧Vsigとなる。
このとき、信号電圧Vsigが大きい場合、つまり、映像信号Dinが高階調である場合、アノード電圧Vel(または駆動トランジスタTr1のソース電圧Vs)の増加量が大きくなる。このとき、Vmidが、信号電圧Vsigの書き込み時にダイオード素子Tr3がオンする値となっている。つまり、アノード電圧Vel(または駆動トランジスタTr1のソース電圧Vs)が、Vmid+VthDを超えるように、Vmidが設定されている。そのため、ダイオード素子Tr3がオンする。なお、Vmidは、上記の式(1)を満たしているので、有機EL素子13がオンすることはない。
このように、移動度補正中にダイオード素子Tr3がオンすることにより、図11に示したような貫通電流が流れ、ノード電圧Vel(または駆動トランジスタTr1のソース電圧Vs)が緩やかに増加する。その結果、移動度補正中に駆動トランジスタTr1のゲート−ソース間電圧Vgsが小さくなることがない。
一方、信号電圧Vsigが小さい場合、つまり、映像信号Dinが低階調である場合、アノード電圧Vel(または駆動トランジスタTr1のソース電圧Vs)の増加量が小さくなる。このとき、アノード電圧Vel(または駆動トランジスタTr1のソース電圧Vs)が、Vmid+VthDを超えない階調となっている場合には、ダイオード素子Tr3がオフしたままである。そのため、図11に示したような貫通電流が流れず、図12に示したような電流が流れる。その結果、ドレイン−ソース間の電流は保持容量Csと有機EL素子13の素子容量Celに流れ、保持容量Csおよび素子容量Celが充電されるので、ソース電圧Vsが上昇する。従って、映像信号Dinが低階調である場合、通常の移動度補正がなされる。
このように、本実施の形態では、低階調時に通常の移動度補正がなされ、高階調時に通常とは異なる移動度補正がなされる。なお、一般には、画面表示におけるスジやムラは低階調時に視認されやすく、高階調時には視認され難い。そのため、高階調時に通常とは異なる移動度補正がなされた場合であっても、大きな画質劣化は発生しない。
(発光)
次に、ライトスキャナ32は、制御信号に応じて走査線WSLの電圧をVonからVoffに下げる(T8)。すると、駆動トランジスタTr1のゲートがフローティングとなり、駆動トランジスタTr1のドレイン−ソース間に電流Idsが流れ、ソース電圧Vsが上昇し、それにともなってゲート電圧Vgも上昇する。その直後、制御スキャナ33は、制御信号に応じて制御線CTLの電圧をVmidからVddに上げる(T9、図13)。すると、駆動トランジスタTr1が、一定の電流Ids'を有機EL素子13に流し、ソース電圧Vsは、有機EL素子13に電流Ids'が流れる電圧Vxまで上昇し、有機EL素子13が所望の輝度で発光する。
[効果]
次に、本実施の形態の表示装置1における効果について説明する。
有機EL表示装置では、通常、駆動トランジスタの閾値電圧や移動度のばらつきに起因する発光輝度のばらつきを低減する補正動作が行われる。この補正動作の1つである移動度補正は、駆動トランジスタのソース電圧を自らの電流で変化させて行われる。そのため、与えられる信号電圧Vsigに対して移動度補正量(ソースの上昇量)だけロスが生じる。移動度補正は信号書き込み動作と同時に行われ、信号書き込み動作と移動度補正動作を別々に行うことができない。そのため、有機EL素子を高輝度で発光させるためには、信号電圧をより大きな値とする必要があり、その分、消費電力が増加してしまうという問題があった。
一方、本実施の形態では、3種類の電圧値(Vdd、Vmid、Vss)を含む制御信号を、画素回路12内の有機EL素子13に並列接続されたダイオード素子Tr3に印加することにより、複数の画素12が駆動される。これにより、例えば、駆動トランジスタTr1のゲートに信号電圧Vsigを書き込む際に、3種類の電圧値(Vdd、Vmid、Vss)のうち中間の電圧値(Vmid)を制御線CTLに出力することが可能となる。その結果、例えば、低階調時の信号電圧Vsigの書き込み時にダイオード素子Tr3をオンさせない一方で、高階調時の信号電圧Vsigの書き込み時にダイオード素子Tr3をオンさせることができる。従って、信号電圧Vsigの低電圧化が可能となるので、補正動作に起因する消費電力の増加を抑制することができる。
また、本実施の形態では、中間の電圧値(Vmid)は、映像信号Dinが低階調である場合の信号電圧Vsigの書き込み時にダイオード素子Tr3がオフする値となっている。さらに、中間の電圧値(Vmid)は、映像信号Dinが高階調である場合の信号電圧Vsigの書き込み時にダイオード素子Tr3がオンする値となっている。これにより、信号電圧Vsigの低電圧化が可能となるので、補正動作に起因する消費電力の増加を抑制することができる。
また、本実施の形態では、中間の電圧値(Vmid)は、上記の式(1)を満たす値となっている。これにより、信号電圧Vsigの低電圧化が可能となるので、補正動作に起因する消費電力の増加を抑制することができる。
また、本実施の形態では、有機EL素子13を発光させる時に、3種類の電圧値(Vdd、Vmid、Vss)のうち最も高い電圧値(Vdd)が制御線CTLに出力される。さらに、駆動トランジスタTr1のゲート−ソース間電圧Vgsを駆動トランジスタTr1の閾値電圧Vthに近づける補正動作を行う直前に、3種類の電圧値(Vdd、Vmid、Vss)のうち最も低い電圧値(Vss)が制御線CTLに出力される。これにより、画素回路12を従来の回路構成としつつ、ダイオード素子Tr3に対して3種類の電圧値(Vdd、Vmid、Vss)を含む制御パルスを印加するだけで、信号電圧Vsigの低電圧化が可能となる。その結果、補正動作に起因する消費電力の増加を抑制することができる。
<2.変形例>
以下に、上記実施の形態の表示装置1の種々の変形例について説明する。なお、以下では、上記実施の形態の表示装置1と共通する構成要素に対しては、同一の符号が付与される。さらに、上記実施の形態の表示装置1と共通する構成要素についての説明は、適宜、省略されるものとする。
上記実施の形態において、制御スキャナ33は、閾値補正期間に、3種類の電圧値(Vdd、Vmid、Vss)のうち、最も高い電圧値(Vdd)を制御線CTLに出力してもよい。このとき、制御スキャナ33は、例えば、図14に示したように、書き込み期間(T7〜T8)のうち、少なくとも書き込み修了時(T8)を含む期間、固定電圧Vmidを制御線CTLに出力してもよい。このようにした場合であっても、例えば、低階調時の信号電圧Vsigの書き込み時にダイオード素子Tr3をオフさせる一方で、高階調時の信号電圧Vsigの書き込み時にダイオード素子Tr3をオンさせることができる。従って、信号電圧Vsigの低電圧化が可能となるので、補正動作に起因する消費電力の増加を抑制することができる。
<3.適用例>
以下、上記実施の形態およびその変形例(以下、「上記実施の形態等」と称する。)で説明した表示装置1の適用例について説明する。上記実施の形態の表示装置1は、テレビジョン装置、デジタルカメラ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話等の携帯端末装置あるいはビデオカメラなど、外部から入力された映像信号あるいは内部で生成した映像信号を、画像あるいは映像として表示するあらゆる分野の電子機器の表示装置に適用することが可能である。
図15は、本適用例に係る電子機器2の概略構成例を表したものである。電子機器2は、例えば、折りたたみ可能な2枚の板状の筐体のうちの一方の筐体の主面に表示面2Aを備えたノート型のパーソナルコンピュータである。電子機器2は、上記実施の形態等の表示装置1を備えており、例えば、表示面2Aの位置に画素アレイ部10を備えている。本適用例では、表示装置1が設けられているので、発光輝度のばらつきを低減することができる。また、表示装置1において、画素アレイ部10が高精細化されている場合であっても、発光輝度のばらつきを低減することができる。
以上、実施の形態、変形例および適用例を挙げて本技術を説明したが、本技術は実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本技術の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本技術が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
(1)
各々が発光素子と画素回路とを含む複数の画素と、
複数の前記画素を駆動する駆動回路と
を備え、
前記画素回路は、
前記発光素子に流れる電流を制御する駆動トランジスタと、
前記駆動トランジスタのゲートに対する、映像信号に対応した信号電圧の印加を制御する書き込みトランジスタと、
前記駆動トランジスタのゲートと、前記発光素子のアノードとの間に設けられた保持容量と、
前記発光素子のアノードと、制御線との間に設けられたダイオード素子と
を有し、
前記駆動回路は、3種類の電圧値を含む制御信号を前記制御線に出力することにより、複数の前記画素を駆動する
表示装置。
(2)
前記駆動回路は、前記駆動トランジスタのゲートに前記信号電圧を書き込む際に、前記3種類の電圧値のうち中間の電圧値を前記制御線に出力する
(1)に記載の表示装置。
(3)
前記中間の電圧値は、前記映像信号が低階調である場合の前記信号電圧の書き込み時に前記ダイオード素子がオフする値となっており、かつ、前記映像信号が高階調である場合の前記信号電圧の書き込み時に前記ダイオード素子がオンする値となっている
(2)に記載の表示装置。
(4)
前記中間の電圧値は、以下の式を満たす値となっている
(3)に記載の表示装置。
Vmid+VthD<Vcat+Vel
Vmid:前記中間の電圧値
VthD:前記ダイオード素子の閾値電圧
Vcat:前記発光素子のカソード電圧
Vel:前記発光素子のアノード電圧
(5)
前記駆動回路は、前記発光素子を発光させる時に、前記3種類の電圧値のうち最も高い電圧値を前記制御線に出力し、前記駆動トランジスタのゲート−ソース間電圧を前記駆動トランジスタの閾値電圧に近づける補正動作を行う直前に、前記3種類の電圧値のうち最も低い電圧値を前記制御線に出力する
(2)ないし(4)のいずれか1つに記載の表示装置。
(6)
各々が発光素子と画素回路とを含む複数の画素を駆動する駆動方法であって、
前記画素回路は、
前記発光素子に流れる電流を制御する駆動トランジスタと、
前記駆動トランジスタのゲートに対する、映像信号に対応した信号電圧の印加を制御する書き込みトランジスタと、
前記駆動トランジスタのゲートと、前記発光素子のアノードとの間に設けられた保持容量と、
前記発光素子のアノードと、制御線との間に設けられたダイオード素子と
を有し、
3種類の電圧値を含む制御信号を前記制御線に出力することにより、複数の前記画素を駆動するステップを含んでいる
駆動方法。
(7)
前記ステップにおいて、前記駆動トランジスタのゲートに前記信号電圧を書き込む際に、前記3種類の電圧値のうち中間の電圧値を前記制御線に出力する
(6)に記載の駆動方法。
(8)
前記中間の電圧値は、前記映像信号が低階調である場合の前記信号電圧の書き込み時に前記ダイオード素子がオフする値となっており、かつ、前記映像信号が高階調である場合の前記信号電圧の書き込み時に前記ダイオード素子がオンする値となっている
(7)に記載の駆動方法。
(9)
前記中間の電圧値は、以下の式を満たす値となっている
(8)に記載の駆動方法。
Vmid+VthD<Vcat+Vel
Vmid:前記中間の電圧値
VthD:前記ダイオード素子の閾値電圧
Vcat:前記発光素子のカソード電圧
Vel:前記発光素子のアノード電圧
(10)
前記発光素子を発光させる時に、前記3種類の電圧値のうち最も高い電圧値を前記制御線に出力し、前記駆動トランジスタのゲート−ソース間電圧を前記駆動トランジスタの閾値電圧に近づける補正動作を行う直前に、前記3種類の電圧値のうち最も低い電圧値を前記制御線に出力する
(7)ないし(9)のいずれか1つに記載の駆動方法。
1…表示装置、2…電子機器、2A…表示面、10…画素アレイ部、11…画素、12…画素回路、13…有機EL素子、20…コントローラ、21…映像信号処理回路、22…タイミング生成回路、23…電源回路、30…ドライバ、31…水平セレクタ、32…ライトスキャナ、33…制御スキャナ、Cel…素子容量、Cs…保持容量、Cgs…ゲート−ソース間容量、CTL…制御線、Din…映像信号、DTL…信号線、Ids,Ids’…電流、T1,T2,T3,T4,T5,T6,T7,T8,T9…時刻、Tin…同期信号、Tr1…駆動トランジスタ、Tr2…書き込みトランジスタ、Tr3…制御トランジスタ、Vcat…カソード電圧、Vcc,Vdd,Vofs,Vmid,Vss…固定電圧、Vel…アノード電圧、Vg…ゲート電圧、Vgs…ゲート−ソース間電圧、Von…オン電圧、Voff…オフ電圧、Vs…ソース電圧、Vsig…信号電圧、Vth,VthD,Vthel…閾値電圧、WSL…走査線、ΔV…電圧降下量。

Claims (8)

  1. 各々が発光素子と画素回路とを含む複数の画素と、
    複数の前記画素を駆動する駆動回路と
    を備え、
    前記画素回路は、
    前記発光素子に流れる電流を制御する駆動トランジスタと、
    前記駆動トランジスタのゲートに対する、映像信号に対応した信号電圧の印加を制御する書き込みトランジスタと、
    前記駆動トランジスタのゲートと、前記発光素子のアノードとの間に設けられた保持容量と、
    前記発光素子のアノードと、制御線との間に設けられたダイオード素子と
    を有し、
    前記駆動回路は、3種類の電圧値を含む制御信号を前記制御線に出力することにより、複数の前記画素を駆動し、
    前記駆動回路は、前記駆動トランジスタのゲートに前記信号電圧を書き込む際に、前記3種類の電圧値のうち中間の電圧値を前記制御線に出力する
    表示装置。
  2. 前記中間の電圧値は、前記映像信号が低階調である場合の前記信号電圧の書き込み時に前記ダイオード素子がオフする値となっており、かつ、前記映像信号が高階調である場合の前記信号電圧の書き込み時に前記ダイオード素子がオンする値となっている
    請求項に記載の表示装置。
  3. 前記中間の電圧値は、以下の式を満たす値となっている
    請求項に記載の表示装置。
    Vmid+VthD<Vcat+Vel
    Vmid:前記中間の電圧値
    VthD:前記ダイオード素子の閾値電圧
    Vcat:前記発光素子のカソード電圧
    Vel:前記発光素子のアノード電圧
  4. 前記駆動回路は、前記発光素子を発光させる時に、前記3種類の電圧値のうち最も高い電圧値を前記制御線に出力し、前記駆動トランジスタのゲート−ソース間電圧を前記駆動トランジスタの閾値電圧に近づける補正動作を行う直前に、前記3種類の電圧値のうち最も低い電圧値を前記制御線に出力する
    請求項に記載の表示装置。
  5. 各々が発光素子と画素回路とを含む複数の画素を駆動する駆動方法であって、
    前記画素回路は、
    前記発光素子に流れる電流を制御する駆動トランジスタと、
    前記駆動トランジスタのゲートに対する、映像信号に対応した信号電圧の印加を制御する書き込みトランジスタと、
    前記駆動トランジスタのゲートと、前記発光素子のアノードとの間に設けられた保持容量と、
    前記発光素子のアノードと、制御線との間に設けられたダイオード素子と
    を有し、
    3種類の電圧値を含む制御信号を前記制御線に出力することにより、複数の前記画素を駆動し、
    前記駆動トランジスタのゲートに前記信号電圧を書き込む際に、前記3種類の電圧値のうち中間の電圧値を前記制御線に出力する
    駆動方法。
  6. 前記中間の電圧値は、前記映像信号が低階調である場合の前記信号電圧の書き込み時に前記ダイオード素子がオフする値となっており、かつ、前記映像信号が高階調である場合の前記信号電圧の書き込み時に前記ダイオード素子がオンする値となっている
    請求項に記載の駆動方法。
  7. 前記中間の電圧値は、以下の式を満たす値となっている
    請求項に記載の駆動方法。
    Vmid+VthD<Vcat+Vel
    Vmid:前記中間の電圧値
    VthD:前記ダイオード素子の閾値電圧
    Vcat:前記発光素子のカソード電圧
    Vel:前記発光素子のアノード電圧
  8. 前記発光素子を発光させる時に、前記3種類の電圧値のうち最も高い電圧値を前記制御線に出力し、前記駆動トランジスタのゲート−ソース間電圧を前記駆動トランジスタの閾値電圧に近づける補正動作を行う直前に、前記3種類の電圧値のうち最も低い電圧値を前記制御線に出力する
    請求項に記載の駆動方法。
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