JPWO2004057561A1 - 発光装置の駆動方法、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
ところで、各画素が有する発光素子は、時間の経過に伴う劣化を生じる。発光素子の経時劣化への対策として、たとえば、発光素子の信頼性を向上させるために、画素の発光時間を制御するという趣旨の技術報告がある(例えば特許文献1参照)。より詳しくは、アナログビデオ信号を用いて「黒」を表示させる、あるいは、発光素子に接続された2つの電極を同電位にすることにより発光素子を非発光状態にするという手段を用いる。
本発明は上述の課題を鑑みてなされたものであり、新規の構成を用いて発光素子の長寿命化の実現を目的とする。
本発明は、電流が流れることによって発光する発光手段と、ビデオ信号に応じた電流を前記発光手段に供給する駆動手段と、単位フレーム期間内にn個のサステイン期間(nは1以上の自然数)を設定する第1設定手段と、前記発光手段の非点灯状態期間を設定する第2設定手段と、外部から入力された制御信号に同期し、前記発光手段を点滅させるための第3設定手段とを有する画素が複数設けられた発光装置の駆動方法であって、
前記n個のサステイン期間において、前記ビデオ信号に応じた電流が前記発光手段に供給され、外部から入力された制御信号に同期する前記第3設定手段により、前記発光手段を点滅させることを特徴とする。
なお、ここで点滅とは点灯、非点灯を交互に繰り返すことであることはいうまでもない。
上記発光手段とは、発光素子に相当し、詳しくは有機材料、無機材料、薄膜材料、バルク材料および分散材料などの広範にわたる材料により構成された発光素子に相当する。発光素子は、陽極および陰極、ならびに前記陽極と前記陰極との間に発光層が挟まれた構造を有し、前記発光層は上記材料から選択された1つまたは複数の材料により構成される。
上記駆動手段とは、前記発光手段に接続された素子に相当し、詳しくは前記発光手段に接続されたトランジスタに相当する。
上記第1設定手段および上記第2設定手段とは、画素に配置された素子に相当し、詳しくは画素への信号入力を制御する機能を有する素子に相当する。さらに、画素の周囲に配置された走査線回路および信号線駆動回路等に相当する。
上記第3設定手段とは、前記発光手段と前記駆動手段との間に配置されたスイッチ、ならびに前記スイッチを制御するコントロール回路等に相当する。
なお、上記第1設定手段および上記第2設定手段、ならびに上記第3設定手段は、それぞれ独立した手段を用いてもよいし、複数の機能を兼ね合わせた手段を用いてもよい。
また、制御信号として、走査線駆動回路を制御するクロック信号を用いても良い。
その他、上記課題を解決するための手段として、本願発明は第1の走査線からの入力信号によって、サステイン期間が開始されて発光素子が点灯され、サステイン期間中に外部からの制御信号によって発光素子を繰り返し点滅させ、第2の走査線からの入力信号によってサステイン期間が終了し、発光素子を消灯させることを特徴とする。
また、第1の走査線から入力信号を第1のTFTに入力することによって、サステイン期間が開始され、ビデオ信号に応じた電流が駆動用TFTによって発光素子に供給されて前記発光素子が点灯され、サステイン期間中に外部からの制御信号を第2のTFTに入力することによって発光素子を繰り返し点滅させ、第2の走査線から入力信号を前記第2のTFTに入力することによってサステイン期間が終了し、発光素子を消灯させることを特徴とする。
また第1の走査線から入力信号を第1のTFTに入力することによって、サステイン期間が開始され、ビデオ信号に応じた電流が駆動用TFTによって発光素子に供給されて前記発光素子が点灯され、サステイン期間中に外部からの制御信号を第3のTFTに入力することによって発光素子を繰り返し点滅させ、第2の走査線から入力信号を前記第2のTFTに入力することによってサステイン期間が終了し、発光素子を消灯させることを特徴とする。
図2は本発明の発光装置の駆動方法を説明する図である。
図3は本発明の発光装置の駆動方法を説明する図である。
図4は実施例1を説明する図である。
図5は実施例2を説明する図である。
図6は本発明の発光装置の駆動方法が適用される電子機器の図である。
(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明が適用される発光装置の構成の一例について図1を用いて説明する。次いで、本発明の発光装置の駆動方法について図2、図3を用いて説明する。
図1(A)に発光装置の概略図を示す。発光装置は、画素部002と該画素部002の周辺に配置された信号線駆動回路003、第1走査線駆動回路004、第2走査線駆動回路005を有する。
画素部002は、列方向に配置されたx本の信号線S1〜Sxおよびx本の電源線V1〜Vx、および行方向に配置されたy本の第1走査線GA1〜GAyおよびy本の第2走査線GB1〜GByを有する(x、yは自然数)。そして、信号線S1〜Sxおよび電源線V1〜Vx、ならびに第1走査線GA1〜GAyおよび第2走査線GB1〜GByの各一本の配線に囲まれた領域が画素001に相当する。画素部には、マトリクス状に複数の画素が配置されている。
信号線駆動回路003、第1走査線駆動回路004および第2走査線駆動回路005等は、同一基板状に一体形成しても良い。さらに、信号線駆動回路003、第1走査線駆動回路004および第2走査線駆動回路005の数は、画素001の構成に応じて、任意に設定することができる。なお信号線駆動回路003、第1走査線駆動回路004および第2走査線駆動回路005には、特に図示しないが、フレキシブルプリント基板(FPC)等を介して外部より信号が供給される。
画素部002のi列j行目に配置された画素001の詳しい構成を図1(B)を用いて説明する。画素001は、第1スイッチング用トランジスタ103、第2スイッチング用トランジスタ105、駆動用トランジスタ102、容量素子104、および発光素子101を有する。
第1スイッチング用トランジスタ103のゲート電極は第1走査線GAjに接続され、第1の電極は信号線Siに接続され、第2の電極は駆動用トランジスタ102のゲート電極に接続されている。
駆動用トランジスタ102の第1電極は電源線Viに接続され、第2の電極は第2スイッチング用トランジスタ105と直列に接続されている。第2スイッチング用トランジスタ105のゲート電極は第2走査線GBjに接続され、他端は発光素子101の一方の電極に接続されている。
容量素子104は、一端が電源線Viと接続され、他端は第1スイッチング用トランジスタ103を介して信号線Siと接続されると同時に駆動用トランジスタ102のゲート電極との間に接続されている。このため、信号線Siから入力された信号電圧は容量素子104に充電され、信号線Siへの電圧印加が停止した後も駆動用トランジスタ102のゲート・ソース電圧を保持する。
第1走査線GAの一端は第1走査線駆動回路004に接続され、第2走査線GBの一端は第2走査線駆動回路005に接続され、それぞれ所定の走査電圧を印加される。
第1スイッチング用トランジスタ103および第2スイッチング用トランジスタ105は、画素001への入力信号を制御する機能を有する。よって、第1スイッチング用トランジスタ103および第2スイッチング用トランジスタ105はスイッチとしての機能を有していれば良いので、その導電性は特に限定されない。
画素001には、容量素子104が配置されているが、本発明はこれに限定されない。容量素子104を配置せず、駆動用トランジスタ102のゲート容量やチャネル容量を用いてもよい。また、配線等により生じる寄生容量を用いてもよい。
図2において、横軸は時間を示し、縦軸は走査線を示す。各画素に対し、あるビデオ信号を入力してから、次のビデオ信号が入力されるまでの期間を単位フレーム期間(F)とする。
図2(A)に示すように、単位フレーム期間は、画素にビデオ信号の入力をおこなうアドレス期間と、前記ビデオ信号に応じて画素が発光するサステイン期間(Ts)とに分割される。前記アドレス期間は、第1アドレス期間(Ta)と、第2アドレス期間(Tb)との2種類ある。前者は第1走査線GA1〜GAyが選択される期間であり、後者は第2走査線GB1〜GByが選択される期間である。また図2(B)は、ある走査線におけるタイミングチャートを示す。
なお本発明では、ビデオ信号が駆動用トランジスタ102のゲート電極に印加されることを、画素001にビデオ信号が入力されるとよぶ。
まず、第1フレーム(F1)の、第1アドレス期間(Ta)において、第1走査線駆動回路004から第1走査線GA1に入力される信号によって、第1走査線GA1が選択され、第1走査線GA1に接続している全ての画素001の第1スイッチング用トランジスタ103が導通状態となる。続いて、信号線駆動回路003から信号線S1〜Sxを介して1行目の画素に線順次走査がおこなわれ、1行目の画素001からx行目(最終行)の画素001に順にビデオ信号が入力され、該ビデオ信号に応じて画素001が発光する。より詳しくは、画素001の第1スイッチング用トランジスタ103を介して、ビデオ信号が駆動用トランジスタ102のゲート電極に入力される。入力されたビデオ信号の電位に応じて、駆動用トランジスタ102のゲート・ソース電圧が決定し、駆動用トランジスタ102のソース・ドレイン間を流れる電流量が決まる。該電流量が発光素子101に供給され、該発光素子101は発光する。
このようにして、1行目の全ての画素001にビデオ信号が入力されると同時に発光素子101は発光して、1行目の全ての画素001ではサステイン期間(Ts)が開始される。
サステイン期間(Ts)中、第2スイッチング用トランジスタ105のゲート電極へ外部から制御信号、例えば矩形の信号、走査線駆動回路を制御するクロック信号などを入力し、該制御信号に同期した電流が発光素子101へ流れるように制御する。こうすることで、該発光素子101をサステイン期間(Ts)中、点滅させることができる。この制御信号は、第2走査線GB1から入力しても良いし、別個に信号線を設けて制御信号を入力することもできる。
次に、第2アドレス期間(Tb)において、第2走査線駆動回路005から第2走査線GB1へ入力される信号によって、第2走査線GB1が選択され、第2走査線GB1に接続している全ての画素001の第2スイッチング用トランジスタ105が非導通状態となる。このとき、駆動用トランジスタ102のゲート電圧とソース電圧は同電位となるので、発光素子101に電流が供給されなくなり、該発光素子101は消灯する。
図3にサステイン期間(Ts)における第1走査線GAm、第2走査線GBmの電圧を示し、動作をより詳しく説明する。
図3(A)および(B)において、横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。図3(A)にはm行目の第1走査線GAm、図3(B)にはm行目の第2走査線GBmの電圧と時間との関係をそれぞれ示す(mは自然数;1≦m≦y)。
図3(A)および(B)において、201で示す期間は単位フレーム期間に相当する。202で示す期間は第1アドレス期間(Ta)に属し、204で示す期間は第2アドレス期間(Tb)に属し、両者はそれぞれ1水平走査期間に相当する。203で示す期間はサステイン期間(Ts)に相当する。
図3(C)は外部より入力される制御信号を示す。
また、図3(D)および(E)において、横軸は時間を示し、縦軸は電流密度を示す。図3(D)は、のi行j列目の画素に流れる電流密度と時間との関係を示す。図3(E)は、従来の方式でのi行j列目の画素に流れる電流密度と時間との関係を示す。
従来の方式では図3(E)に示すように207で示す点灯期間(Te)中ずっと発光素子101に電圧が印加されていた。これに対し本実施形態を採用した場合は、図3(D)に示すように205で示す点灯期間と、206で示す非点灯期間が203で示すサステイン期間(Ts)内に交互に存在する。こうすることで見かけの輝度を落とさずにデューティ比を小さくすることができ、さらに発光素子101の瞬間発光期間は短縮されるので発光素子101を長寿命化させることができる。
図4(C)において信号線駆動回路003は、シフトレジスタ011、バッファ012およびサンプリング回路013を有する。動作を簡単に説明すると、シフトレジスタ011は、クロック信号(S−CLK)、スタートパルス(S−SP)およびクロック反転信号(S−CLKb)にしたがって、順次サンプリングパルスを出力する。その後、バッファ012で増幅されたサンプリングパルスは、サンプリング回路013に入力される。サンプリング回路013にはビデオ信号が入力されており、サンプリングパルスが入力されるタイミングにしたがって、信号線S1〜Sxにビデオ信号が入力される。
図4(B)において第1走査線駆動回路004は、シフトレジスタ014、バッファ015を有する。動作を簡単に説明すると、シフトレジスタ014は、クロック信号(GA−CLK)、スタートパルス(GA−SP)およびクロック反転信号(GA−CLKb)にしたがって、順次サンプリングパルスを出力する。その後、バッファ015で増幅されたサンプリングパルスは、第1走査線GA1〜GAyに入力されて1行ずつ選択状態にしていく。そして選択された第1走査線GAnによって制御される画素は、順に信号線S1〜Sxからビデオ信号が書き込まれ、発光素子101が発光状態になり、サステイン期間が開始される。
図4(A)において第2走査線駆動回路005は、シフトレジスタ009、バッファ010、スイッチング回路006を有する。動作を簡単に説明すると、シフトレジスタ009は、クロック信号(GB−CLK)、スタートパルス(GB−SP)およびクロック反転信号(GB−CLKb)にしたがって、順次サンプリングパルスを出力する。その後、バッファ010で増幅されたサンプリングパルスは、スイッチング回路006に入力される。該スイッチング回路006には同時に外部からの制御信号008が入力される。該スイッチング回路006からの出力によって、第2走査線GB1〜GByを1行ずつ選択状態にしていく。そして選択された第2走査線GBnによって制御される画素は、順に非点灯状態となる。ここで、サステイン期間において、外部制御信号が入力されると、発光素子101は点灯、非点灯を交互に繰り返す。そしてサンプリングパルスが入力されると、消灯状態となるのである。
本実施例ではスイッチング回路006にNAND回路を用いたが、多入力端子を持ち、入力信号によっていずれかを選択する様な回路であれば良い。また、制御信号008は外部から入力するとしているが、走査電圧を印加するための回路007のクロック信号(GB−CLK)などに同期させても良いし、該クロック信号を分岐してそのまま入力しても良い。デューティー比を小さくしても見かけの輝度は変化しないようにするためには、単位フレーム期間内のn個のサスティン期間のうち、点灯期間が最も短いものより短い周期で発光素子101を点滅させる必要がある。点滅させる周期が短いほど人間の目には認識されにくくなるが、同時に外部回路への負担も大きくなってしまう。よって、制御信号008への入力周波数は、走査電圧を印加するための回路007のクロック信号と同じ又は同程度が好ましい。
図5(B)において画素111は、第1スイッチング用トランジスタ103、第2スイッチング用トランジスタ113、第3スイッチング用トランジスタ114、駆動用トランジスタ102、容量素子104、および発光素子101を有する。
第1スイッチング用トランジスタ103のゲート電極は第1走査線GAjに接続され、第1の電極は信号線Siに接続され、第2の電極は第2スイッチング用トランジスタ113の第1の電極と駆動用トランジスタ102のゲート電極に接続されている。
第2スイッチング用トランジスタ113のゲート電極は第2走査線GBjに接続され、第1の電極は第1スイッチング用トランジスタ103の第2電極と駆動用トランジスタ102のゲート電極に接続され、第2の電極は電源線Viに接続されている。
駆動用トランジスタ102のゲート電極は第1スイッチング用トランジスタ103の第2の電極と第2スイッチング用トランジスタ113の第1の第1の電極に接続され第1電極は電源線Viに接続され、第2の電極は第3スイッチング用トランジスタ114の第1の電極と直列に接続されている。第3スイッチング用トランジスタ114のゲート電極には制御信号016が入力され、第3スイッチング用トランジスタ114の第1の電極は駆動用トランジスタ102の第2の電極と接続され、第2の電極は発光素子101の一方の電極に接続されている。
容量素子104は、一端が電源線Viと接続され、他端は第1スイッチング用トランジスタ103および第2スイッチング用トランジスタ113を介して信号線Si及びViと接続されると同時に駆動用トランジスタ102のゲート電極との間に接続されている。このため、信号線Siから入力された信号電圧は容量素子104に充電され、信号線Siへの電圧印加が停止した後も駆動用トランジスタ102のゲート・ソース電圧を保持する。
第2走査線駆動回路115の構成を図5(C)に示す。動作は実施例1とほぼ同様である。
図5(A)において信号線駆動回路003は、シフトレジスタ、バッファおよびサンプリング回路を有する。シフトレジスタは、クロック信号(S−CLK)、スタートパルス(S−SP)およびクロック反転信号(S−CLKb)にしたがって、順次サンプリングパルスを出力する。その後、バッファで増幅されたサンプリングパルスは、サンプリング回路に入力される。サンプリング回路にはビデオ信号が入力されており、サンプリングパルスが入力されるタイミングにしたがって、信号線S1〜Sxにビデオ信号が入力される。
図5(A)において第1走査線駆動回路004は、シフトレジスタ、バッファを有する。シフトレジスタは、クロック信号(GA−CLK)、スタートパルス(GA−SP)およびクロック反転信号(GA−CLKb)にしたがって、順次サンプリングパルスを出力する。その後、バッファで増幅されたサンプリングパルスは、第1走査線GA1〜GAyに入力されて1行ずつ選択状態にしていく。そして選択された第1走査線GAnによって制御される画素は、順に信号線S1〜Sxからビデオ信号が書き込まれ、発光素子101が発光状態になり、サステイン期間が開始される。
図5(C)において第2走査線駆動回路115は、シフトレジスタ009、バッファ010を有する。シフトレジスタ009は、クロック信号(GB−CLK)、スタートパルス(GB−SP)およびクロック反転信号(GB−CLKb)にしたがって、順次サンプリングパルスを出力する。その後、バッファ010で増幅されたサンプリングパルスは、第2走査線GB1〜GByに入力されて1行ずつ選択状態にしていく。そして選択された第2走査線GBnによって第2のスイッチングTFT113が制御され、発光素子101を消灯状態にする。
第3のスイッチングTFT114のゲート電極には制御信号016が入力される。第3のスイッチングTFT114のスイッチング動作によって点灯状態と非点灯状態が交互に繰り返されることになる。このとき、第1走査線GAjが選択されれば発光素子101は点滅し、第2走査線GBjが選択されれば発光素子101は消灯する。また、制御信号016は外部から入力するとしているが、走査電圧を印加するための回路007のクロック信号(GB−CLK)などに同期させても良いし、該クロック信号を分岐してそのまま入力しても良い。制御信号016への入力周波数は、走査電圧を印加するための回路007のクロック信号と同じ又は同程度が好ましい。
本実施例のように発光素子101の点灯、非点灯を制御する第3のスイッチングTFT114と、発光素子101の消灯期間を制御するスイッチングTFT113とを設けることによって、発光素子101の制御をより正確に行うことができる。また実施例1では、スイッチング回路006が故障した場合には、故障したスイッチング回路006と接続されている第2走査線GBjに接続されている発光素子101を制御することができず、線欠陥あるいは輝線の原因となってしまう。しかし本実施例ではスイッチング回路006を設けず、点灯、非点灯を制御する第3のスイッチングTFT114と、発光素子101の消灯期間を制御するスイッチングTFT113とを設けて発光素子101を制御するので、実施例1のような問題は発生しない。
図6(A)は発光装置であり、表示部601、筐体602、支持台603、スピーカー部604、ビデオ入力端子605等を含む。本発明は表示部601に適用することができる。本発明により、図6(A)に示す発光装置が完成される。発光装置は自発光であるためバックライトが必要ない。よって、バックライトがない分だけ表示部を薄型にすることができる。なお前記発光装置には、パーソナルコンピュータ用、TV放送受信用、広告表示用など、全ての情報用表示装置が含まれる。
図6(B)は記録媒体を備えた携帯型の画像表示装置であり、本体611、表示部A612、表示部B613、筐体614、記録媒体読み込み部615、操作キー616、スピーカー部617を含む。表示部A612は主として画像情報を表示し、表示部B613は主として文字情報を表示するが、本発明は表示部A612、表示部B613両方に適用することができる。表示部B613は黒色の背景に白色の文字を表示することで消費電流を抑えることができる。なお、記録媒体を備えた携帯型の画像表示装置には家庭用ゲーム機器なども含まれる。本発明により図6(B)に示す画像表示装置が完成される。
図6(C)は携帯電話機であり、本体621、表示部622、筐体623、音声入力部624、音声出力部625、操作キー626、外部接続ポート627、アンテナ628等を含む。本発明は表示部622に適用することができる。本発明により、図6(C)に示す携帯電話機が完成される。
上記電子機器は、インターネットやCATV(ケーブルテレビ)などの電子通信回線を通じて配信された情報を表示することが多くなり、特に動画情報を表示する機会が増してきている。発光材料の応答速度は非常に速いため、本発明による発光装置は動画表示に好ましい。
Claims (13)
- 単位フレーム期間内に画素が非発光である期間を設けた発光装置の駆動方法であって、
制御信号に同期して、サステイン期間内に発光素子を点滅させることを特徴とする発光装置の駆動方法。 - 電流が流れることによって発光する発光手段と、ビデオ信号に応じた電流を前記発光手段に供給する駆動手段と、単位フレーム期間内にn個のサステイン期間(nは1以上の自然数)を設定する第1設定手段と、前記発光手段の非点灯状態期間を設定する第2設定手段と、制御信号に同期して前記発光手段を点滅させるための第3設定手段とを有する画素が複数設けられた発光装置の駆動方法であって、
前記n個のサステイン期間において、前記ビデオ信号に応じた電流が前記発光手段に供給され、外部から入力された制御信号に同期する前記第3設定手段により、前記発光手段を点滅させることを特徴とする発光装置の駆動方法。 - 請求項1又は請求項2において、
前記制御信号として、走査線駆動回路を制御するクロック信号を用いることを特徴とする発光装置の駆動方法。 - 請求項1又は請求項2において、
前記制御信号の入力周波数は、走査線駆動回路を制御するクロック信号の周波数と同じであることを特徴とする発光装置の駆動方法。 - 請求項1または請求項2に記載の発光装置の駆動方法を用いたことを特徴とする電子機器。
- 請求項3に記載の発光装置の駆動方法を用いたことを特徴とする電子機器。
- 第1の走査線からの入力信号によって、サステイン期間が開始されて発光素子が点灯され、
サステイン期間中に外部からの制御信号によって発光素子を繰り返し点滅させ、
第2の走査線からの入力信号によってサステイン期間が終了し、発光素子を消灯させることを特徴とする発光装置の駆動方法。 - 第1の走査線から入力信号を第1のスイッチング用トランジスタに入力することによって、サステイン期間が開始され、ビデオ信号に応じた電流が駆動用トランジスタによって発光素子に供給されて前記発光素子が点灯され、
サステイン期間中に外部からの制御信号を第2のスイッチング用トランジスタに入力することによって発光素子を繰り返し点滅させ、
第2の走査線から入力信号を前記第2のスイッチング用トランジスタに入力することによってサステイン期間が終了し、発光素子を消灯させることを特徴とする発光装置の駆動方法。 - 第1の走査線から入力信号を第1のスイッチング用トランジスタに入力することによって、サステイン期間が開始され、ビデオ信号に応じた電流が駆動用トランジスタによって発光素子に供給されて前記発光素子が点灯され、
サステイン期間中に外部からの制御信号を第3のスイッチング用トランジスタに入力することによって発光素子を繰り返し点滅させ、
第2の走査線から入力信号を前記第2のスイッチング用トランジスタに入力することによってサステイン期間が終了し、発光素子を消灯させることを特徴とする発光装置の駆動方法。 - 請求項7から請求項9のいずれか一項において、
前記制御信号として、走査線駆動回路を制御するクロック信号を用いることを特徴とする発光装置の駆動方法。 - 請求項7から請求項9のいずれか一項において、
前記制御信号の入力周波数は、前記第2の走査線に接続された走査線駆動回路を制御するクロック信号の周波数と同じであることを特徴とする発光装置の駆動方法。 - 請求項7から請求項9のいずれか一項に記載の発光装置の駆動方法を用いたことを特徴とする電子機器。
- 請求項11又は請求項12に記載の発光装置の駆動方法を用いたことを特徴とする電子機器。
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