JPWO2006070833A1 - 画像表示装置およびその駆動方法、並びに電子機器の駆動方法 - Google Patents
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Abstract
Description
Q1,Q2,Q3a,Q4 駆動素子
Q3b スイッチング素子
Qth スイッチングトランジスタ
U1,U2,U3,U4 コントローラ
従来技術では、駆動素子のVthシフトに起因して、使用経過とともに駆動素子の劣化が急速に進展するという問題点と、劣化の程度が画素ごとにばらばらに進んで画像の均一性が悪化するといった問題点と、があった。本願発明者は、画像表示装置における発光素子および駆動素子の動作を詳細に分析することにより、これらの問題点を解決する本発明を導き出すに至ったものである。
(a) Vgs−Vth<Vds(飽和領域)のとき
(b) Vgs−Vth≧Vds(線形領域)のとき
図7は、図1に示す画像回路において駆動素子Q1に逆バイアスを印加しない場合の駆動素子Q1の点灯時間と閾値電圧シフトΔVとの関係を示す図であり、図8および図9は、図1に示す画素回路における駆動素子Q1に逆バイアスを印加した場合の駆動素子Q1の点灯時間と閾値電圧シフトとの関係を示す図である。なお、図8および図9は、点灯時間10分、非点灯時間20分の繰り返しで稼働し、特に、図8は逆バイアス電圧が“−1V”の場合を示し、図9は逆バイアス電圧が“−5V”の場合を示している。
2.SiN等からなるゲート絶縁膜に補足された電荷が、逆バイアスを印加することにより除去される。
図10および図11は、それぞれ図7または図9と同様な位置づけの特性を示す図である。ただし、図10に示す特性は、点灯時間3分、非点灯時間17分の繰り返しで、日中の16時間継続使用し、夜間の8時間は非点灯にし、かつ、夜間の非点灯時に単純に駆動素子のゲート・ソース・ドレインの電圧を開放した場合を示している。一方、図11は、点灯時間3分、非点灯時間17分の繰り返しで、日中の16時間継続使用し、夜間の8時間は非点灯にし、かつ、夜間の非点灯時にドレイン−ソース間電圧を同電位に保持するとともに、非点灯時の初期1時間だけゲート−ソース間電圧に−5Vの逆バイアスを印加し、その他の時間帯は0Vを維持した場合を示している。
図12は、点灯時間3分、非点灯時間17分の繰り返しで動作させ、非点灯時の初期5分間だけゲート−ソース間に−5Vの逆バイアスを印加した場合の特性を示す図である。同図に示すように、非点灯時の17分のうち、当初5分間のみの逆バイアスの印加であっても、閾値電圧の経時的劣化を防止できることがわかる。
図17は、本発明の実施形態1にかかる画像表示装置を構成する画素回路の回路図であり、本実施例4の画像表示装置は同図に示す画素回路をマトリックス状に配置した構成を有している。また同図に示す画素回路は、有機発光素子D1と、有機発光素子D1の発光を制御する駆動トランジスタQ1と、第1電極および第2電極を有し、第1電極が駆動トランジスタQ1のゲートに接続される容量素子Csと、駆動トランジスタQ1のゲートとドレインとを選択的に短絡するスイッチングトランジスタQthと、を備えた構成を有している。また同図に示す画素回路は、有機発光素子D1のアノード側に接続される電源線VPと、駆動トランジスタQ1のソース側に接続される電源線VNと、スイッチングトランジスタQthの駆動を制御する走査線Sと、容量素子Csの第2電極に接続され、画素回路に対して画像信号を供給する画像信号線VDと、を備えている。これらの配線のうち、電源線VP、電源線VN、走査線Sは行方向に配列される画素回路に対して共通に接続され、画像信号線VDは列方向に配列される画素回路に対して共通に接続されている。
まず、過去の発光の際に駆動トランジスタQ1のゲートに印加された電位をリセットする第1リセット工程が行われる。具体的には、図18に示す通り、電源線VP,VNの電位がVDDに、画像信号線VDが0電位に、走査線Sがハイレベルの電位(オン電位:VgH)にそれぞれ保持される。これにより、駆動トランジスタQ1はソース側およびドレイン側の電位が略等しくなるため、実質的にオフ状態となる。またスイッチングトランジスタQthはオン状態であるため、駆動トランジスタQ1のゲート電位はVDD−VOLEDとなる。したがって、駆動トランジスタQ1のVgsは−VOLEDとなる。なお、有機発光素子D1に蓄積した電荷は徐々に減少していくので、結局、VOLED≒0(ただし、VOLED<0)、すなわちVgs≒0(ただし、Vgs<0)となる。
つぎに、準備工程において、電源線VPが−Vp(Vp<Vth)、画像信号線がVDHに、走査線Sがオフ電位(VgL)に、それぞれ保持される。また電源線VNの電位がVDD→0Vに変動される。その結果、駆動トランジスタQ1のゲート電位はVDD+VDHとなる。一方、電源線VNはVDD→0Vと変動するから、駆動トランジスタQ1のVgsは、VDH →VDD+VDHとなる。
続いて、電源線VP,VNが0Vに、走査線Sがオン電位(VgH)に、画像信号線がVDHに、それぞれ保持される。その結果、スイッチングトランジスタがON状態となり、駆動トランジスタQ1のゲートからドレインを介してソースに電流が流れる。この電流は、駆動トランジスタQ1のVgsが実質的にVthとなるまで流れ、最終的に駆動トランジスタQ1のゲート電位はVthとなる。それ故、駆動トランジスタQ1のVgsはVthとなる。
つぎに、逆バイアスを駆動トランジスタQ1に印加する。具体的には、電源線VP,VNが0Vに、走査線Sがオフ電位(VgL)に、画像信号線が0Vに、それぞれ保持される。容量素子Csには大きな電荷が蓄積されており、画像信号線の電位の変化に応じて駆動トランジスタQ1のゲート電位がVth+VDATA−VDHに変化し、VgsがVth+VDATA−VDHとなる。
つぎに、電源線VP,VNが0Vに、それぞれ保持された状態で、走査線Sがオン電位(VgH)に設定されるタイミングで画像信号線VDがVDATA(0≦VDATA≦VDH)に設定され、VDATAが書き込まれる。ここで、有機発光素子D1の容量をCOLEDとすると、駆動トランジスタQ1のゲート電位はα(VDH− VDATA)+Vthとなる。なお、α=COLED /(Cs+COLED)である。一方、電源線VN=0Vであるから、駆動トランジスタQ1のVgsはα(VDH− VDATA )+Vthとなる。
つぎに、有機発光素子D1に蓄積した電荷をリセットするための第2リセット工程が行われる。具体的には、電源線VPが−Vpに、走査線Sがオフ電位(VgL)に、画像信号線がVDHに、それぞれ保持される。また電源線VNは−Vp→0に電位が変動される。電源線VN=−Vpの時、駆動トランジスタQ1はソース側およびドレイン側の電位が略等しくなるため、実質的にオフ状態となる。このため、駆動トランジスタQ1のゲート電位はα(VDH−VDATA)+Vthとなり、Vgsはα(VDH−VDATA)+Vth+Vp→α(VDH−VDATA)+Vthとなる。
続いて、電源線VPがVDDに、VNが0Vに、走査線Sがオフ電位(VgL)に、画像信号線がVDHに、それぞれ保持される。その結果、有機発光素子D1に電流Id=(β/2)〔(1−α)(VDH−VDATA)〕2が流れ、有機発光素子D1が発光する。
そして、逆バイアスを駆動トランジスタQ1に印加する。具体的には、電源線VP,VNがVDDに、走査線Sがオフ電位(VgL)に、画像信号線が0Vに、それぞれ保持される。その結果、駆動トランジスタQ1のゲート電位がVth+α(VDH− VDATA )−VDH となり、VgsがVth+α(VDH− VDATA )−VDD−VDHとなる。
図4は、本発明にかかる図1とは異なる画素回路の構成例を示す図である。図4に示す画素回路は、発光素子D2が駆動素子Q2のソース側に接続されている点を除いて、図1に示した画像表示装置と同一、あるいは同等な構成である。なお、図4に示す画像表示装置は、駆動素子Q2のゲート端を制御する「電圧制御型」の構成である点は図1と同一であり、「ゲート・コントロール/ソース・ドライブ」と呼ばれている。
図5は、本発明にかかる図1,図4とは異なる画素回路の構成例を示す図である。図5に示す画素回路は、発光素子D3が駆動素子Q3aのソース側に接続されている点は図4と同様であるが、駆動素子Q3aのゲート端が接地されるとともに、駆動素子Q3aのソース端側の電流をコントローラU3で制御するところが相違している。なお、スイッチング素子Q3bは、駆動素子Q3aのゲート−ソース間電圧を書き込む際に、駆動素子Q3aと発光素子D3とを切り離すためのスイッチング素子である。また、図5に示す画像表示装置は、駆動素子Q3aのソース端を制御する「電流制御型」の構成であり、特に「ソース・コントロール/ソース・ドライブ」と呼ばれている。なお、コントローラU3としては、単数または複数のTFTや、コンデンサなどの容量素子、TFTを制御する制御線、電源線などで構成される。
図6は、本発明にかかる図1,図4および図5とは異なる画素回路の構成例を示す図である。図6に示す画素回路は、発光素子D4が駆動素子Q4のドレイン側に接続されている点は図1と同様であるが、駆動素子Q4のゲート端が接地されるとともに、駆動素子Q4のソース端側の電流をコントローラU4で制御するところが相違している。なお、図6に示す画像表示装置は、駆動素子Q4のソース端を制御する「電流制御型」の構成であり、特に「ソース・コントロール/ドレイン・ドライブ」と呼ばれている。なお、コントローラU4としては、単数または複数のTFTや、コンデンサなどの容量素子、TFTを制御する制御線、電源線などで構成される。
つぎに、上述の画像表示装置を有する電子機器の駆動方法について説明する。ここではフレーム周期毎に駆動素子に対して逆バイアスを印加する方法とは異なる駆動方法について説明する。なお、ここでいう電子機器とは、携帯電話、パーソナルコンピュータ、デジタルカメラ、カーナビゲーション、PDA、POS端末、計測機器、複写機等を当然に含むものとする。
(1)まず、画像表示装置が稼動状態にあり、画像表示が行われている(ステップS101)。
(2)つぎに、画像表示装置に対して電源OFFの情報が入力され、画像表示装置が電源OFFモードとなる(ステップS102)。電源OFFモードとは電源OFFの情報が入力されているが、実際には電源OFFとはなっていない状態をいう。
(3)ここで、画像表示装置が電源OFFモードである状態で、画像表示装置の駆動素子に対して逆バイアス印加の情報が入力され、コントローラによって駆動素子に逆バイアスが印加される(ステップS103)。
(4)そして、駆動素子に対する逆バイアスの印加が終了し、画像表示装置の電源がOFFとなり、非稼動の状態となる(ステップS104)。
(1)まず、画像表示装置が非稼動状態にあり、画像表示装置の電源がOFFとなっている(ステップS201)。電源がOFFでは、発光素子に電気的に接続される電源線に対して電圧が供給されていない状態である。
(2)つぎに、画像表示装置に対して電源ONの情報が入力され、画像表示装置が電源ONモードとなる(ステップS202)。電源ONモードとは電源ONの情報が入力されているが、実際には画像表示装置において画像表示が行われていない状態をいう。
(3)ここで、画像表示装置が電源ONモードの状態で、画像表示装置の駆動素子に対して逆バイアス印加の情報が入力され、コントローラによって駆動素子に逆バイアスが印加される(ステップS203)。
(4)そして、駆動素子に対する逆バイアスの印加が終了し、画像表示装置の画像表示が行われる(ステップS204)。
(1)まず、画像表示装置が稼動状態にあり、画像表示装置によって第1画像の表示が行われている(ステップS301)。
(2)つぎに、画像表示装置の表示画面が待機状態となる(ステップS302)。ここで、待機状態とは、例えば、表示画面に画像表示が行われていない場合、スクリーンセーバーが起動している場合、表示画面に画像表示が行われているが、第1画像よりも低い輝度で表示が行われている場合、表示画面に画像表示が行われているが、その画像を外部より視認できない状態(画像が隠された状態)にある場合(例えば、折り畳み式携帯電話において、筺体が折り畳まれることで画面が筺体によって隠されている場合)等をいう。
(3)ここで、画像表示装置の駆動素子に対して逆バイアス印加の情報が入力され、コントローラによって駆動素子に逆バイアスが印加される(ステップS303)。
(4)そして、駆動素子に対する逆バイアスの印加が終了し、表示画面の待機状態が解除され(ステップS304)、画像表示装置に画像表示が行われる(ステップS305)。なお、逆バイアスの印加が終了しても、表示画面が待機状態であってもよい。
Claims (21)
- 通電により発光する発光素子と、
前記発光素子に接続され、該発光素子を発光制御する駆動素子と、
を備え、
前記発光素子の非発光時に前記駆動素子に逆バイアスを印加することを特徴とする画像表示装置。 - 前記駆動素子は、フレーム周期ごとに逆バイアスが印加されることを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記駆動素子に印加される逆バイアス電圧が、フレーム周期ごとに少なくとも1msec以上印加されることを特徴とする請求項2に記載の画像表示装置。
- 前記駆動素子に逆バイアスを印加する時間が、フレーム周期の5%以上であることを特徴とする請求項2または3に記載の画像表示装置。
- 前記駆動素子に逆バイアスを印加する時間が、前記発光素子のフレーム周期ごとの発光時間の平均値である平均発光時間の50%以上であることを特徴とする請求項2または3に記載の画像表示装置。
- 請求項1に記載の画像表示装置において、
前記発光素子および前記駆動素子を有する画素が複数個配列され、
全ての前記発光素子が非発光時のときに、前記駆動素子に逆バイアスが印加されることを特徴とする画像表示装置。 - 装置の非使用時に前記駆動素子に逆バイアスを印加することを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記駆動素子に印加する逆バイアス電圧の絶対値が1V以上であることを特徴とする請求項1、2、6または7のいずれか一つに記載の画像表示装置。
- 前記駆動素子に逆バイアスを印加する時間は、少なくともフレーム周期の時間以上であることを特徴とする請求項6または7に記載の画像表示装置。
- 前記駆動素子に逆バイアスを印加する時間は、装置の使用時間の20%以下であることを特徴とする請求項6または7に記載の画像表示装置。
- 前記駆動素子に印加される逆バイアスの電圧波形が、所定の周期を有する波形であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の画像表示装置。
- 前記駆動素子に印加される逆バイアスの電圧波形は、減衰波であることを特徴とする請求項11に記載の画像表示装置。
- 前記駆動素子に印加される逆バイアスによって該駆動素子の印加電極間に生ずる電界強度が、1MV/cm以下であることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載の画像表示装置。
- 前記発光素子および前記駆動素子を有する画素が複数個配列され、
前記駆動素子に印加される逆バイアス電圧が、全ての駆動素子に対して略等しいことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。 - 前記駆動素子に印加される逆バイアスは、前記駆動素子がn型のトランジスタの場合、前記駆動素子のソース電極に対するゲート電極の電圧をトランジスタの閾値電圧よりも低く、前記駆動素子がp型のトランジスタの場合、前記駆動素子のソース電極に対するゲート電極の電圧をトランジスタの閾値電圧よりも高いことを特徴とする請求項1〜14に記載の画像表示装置。
- 通電により発光する発光素子と、
前記発光素子に接続され、該発光素子を駆動する駆動素子と、
前記発光素子の非発光時に前記駆動素子に対して逆バイアスを印加する制御手段と、を有することを特徴とする画像表示装置。 - 通電により発光する発光素子と、
前記発光素子に接続され、該発光素子を発光制御する駆動素子と、を有する画像表示装置の駆動方法において、
前記発光素子を発光させるステップと、
前記発光素子の非発光時に、前記駆動素子に対して逆バイアスを印加するステップと、を備えたことを特徴とする画像表示装置の駆動方法。 - 前記駆動素子に印加される逆バイアス電圧がフレーム周期毎に印加されることを特徴とする請求項17に記載の画像表示装置の駆動方法。
- 請求項1に記載の画像表示装置を有する電子機器の駆動方法において、
前記画像表示装置に対して電源OFF情報を入力するステップと、
前記電源OFF情報の入力後に、前記画像表示装置の前記駆動素子に対して逆バイアスを印加するステップと、
前記駆動素子に対する逆バイアスの印加後に、前記画像表示装置の電源がOFFとなるステップと、
を有する電子機器の駆動方法。 - 請求項1に記載の画像表示装置を有する電子機器の駆動方法において、
前記画像表示装置に対して電源ON情報を入力するステップと、
前記電源ON情報の入力後に、前記画像表示装置の前記駆動素子に対して逆バイアスを印加するステップと、
前記駆動素子に対する逆バイアスの印加後に、前記画像表示装置の画像表示が行われるステップと、
を有する電子機器の駆動方法。 - 請求項1に記載の画像表示装置を有する電子機器の駆動方法において、
前記画像表示装置によって構成される表示画面を待機状態とするステップと、
前記表示画面が待機状態中に前記画像表示装置の前記駆動素子に対して逆バイアスを印加するステップと、
を有する電子機器の駆動方法。
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