JPWO2006090560A1 - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
11 Tth制御線
12 マージ線
13 走査線
14,41 画像信号線
42 Tth制御/走査線
OLED 有機EL素子
Td,Td’ 駆動トランジスタ
Tth,Tth’ 閾値電圧検出用トランジスタ
T1,T2 スイッチングトランジスタ
Cs 補助容量
Cs2 追加容量
図1は、本発明の実施の形態1にかかる画像表示装置の1画素に対応する画素回路の構成を示す図である。同図においては、図14の各部に対応する部分には同一の符号を付して示している。一方、図1に示した画素回路においては、第2容量素子である追加容量Cs2を備えるように構成している。
同図に示した準備期間では、電源線10が高電位(Vp)、マージ線12が高電位(VgH)、Tth制御線11が低電位(VgL)、走査線13が低電位(VgL)、画像信号線14がゼロ電位とされる。これにより、図3に示したように、閾値電圧検出用トランジスタTthがオフ、スイッチングトランジスタT1がオフ、駆動トランジスタTdがオン、スイッチングトランジスタT2がオンとされる。その結果、電源線10→駆動トランジスタTd→有機EL素子容量Coledという経路で電流I1が流れ、有機EL素子容量Coledに電荷が蓄積される。この準備期間で有機EL素子に電荷を蓄積する理由は、駆動閾値検出時にIds=0となるまで電流を供給するためである。
つぎの閾値電圧検出期間では、電源線10がゼロ電位、マージ線12が高電位(VgH)、Tth制御線11が高電位(VgH)、走査線13が低電位(VgL)、画像信号線14がゼロ電位とされる。これにより、図4に示したように、閾値電圧検出用トランジスタTthがオンとなり、駆動トランジスタTdのゲート電極とドレイン電極とが接続される。
つぎの書き込み期間では、画像信号線からのデータ電位(−Vdata)を補助容量Csに間接的または直接的に供給することにより、駆動トランジスタTdのゲート電極電位を所望する電位に可変させることが行われる。具体的には、電源線10がゼロ電位、マージ線12が低電位(VgL)、Tth制御線11が高電位(VgH)、走査線13が高電位(VgH)、画像信号線14がデータ電位(−Vdata)とされる。また、このとき、補助容量Csと有機EL素子容量Coledとが電気的に直列に接続され、追加容量Cs2と有機EL素子容量Coledとが電気的に並列に接続される。
Vgs=Vth−(Cs/Call)・Vdata ・・・(1)
Call=Coled+Cs+CgsTth+CgdTth+CgsTd ・・・(2)
つぎの発光期間では、電源線10がマイナス電位(−VDD)、マージ線12が高電位(VgH)、Tth制御線11が低電位(VgL)、走査線13が低電位(VgL)、画像信号線14がゼロ電位とされる。
Call'=Cs+CgsTth+CgsTd+CgdTd ・・・(3)
Cs・(Vgs+Vdata)+CgsTth(Vgs−VgH)+CgsTd・Vgs
=(Cs+CgsTd)・Vgs'+CgsTth・(Vgs'−VgL)+CgdTd・(Vgs'−Vds)・・・(4)
Vgs'=((Cs+CgsTth+CgsTd)・(Vth−(Cs/Call)・Vdata)+Cs・Vdata
+CgsTth・(VgL−VgH)+CgdTd・Vds)/Call' ・・・(5)
η=ΔVgs/ΔVdata≒∂Vgs'/∂Vdata ・・・(6.1)
で表される。
Vgs''=Vgs'+(CgdTd/Call')Vds ・・・(6.2)
と置く。
式(6.2)のVgs’に式(5)を代入すると
Vgs''=((Cs+CgsTth+CgsTd)・(Vth−(Cs/Call)・Vdata)+Cs・Vdata
−CgsTth・VgH−CgsTth・VgL)/Call' ・・・(6.3)
となり、Vdataに依存するVdsの項が消える。
更に、ここで、
ζ=∂Vgs''/∂Vdata ・・・(6.4)
と置くと、式(6.4)ではVdataに依存するVdsの項が消えているので、
ζ=Cs・(Coled+CgdTth)/(Call・Call') ・・・(6.5)
となる。
η=∂Vgs'/∂Vdata
=(∂Vgs'/∂Vgs'')・(∂Vgs''/∂Vdata)
=ζ/(∂Vgs''/∂Vgs') ・・・(7)
と変形できる。
ここで、∂Vgs''/∂Vgs'は
1+(CgdTd/Call')・(∂Vds/∂Vgs')≒1
と近似できることから、η≒ζとなり、
η≒Cs・(Coled+CgdTth)/(Call・Call') ・・・(8)
となる。従って、式(8)が書き込み効率を示すことになる。
Vgs=Vth−(Cs/(Call+Cs2))・Vdata ・・・(9)
Vgs'=Cs・(Coled+CgdTth+Cs2)/((Call+Cs2)・Call')・Vdata
+((Cs+CgsTth+CgsTd)・Vth+CgsTth・(VDD+VgL−VgH)
+CgdTd・Vds)/Call' ・・・(10)
η'=Cs・(Coled+CgdTth+Cs2)/((Call+Cs2)・Call') ・・・(11)
η'/η=[(Coled+CgdTth+Cs2)/(Call+Cs2)]/[(Coled+CgdTth)/Call]
=[(Coled+CgdTth+Cs2)/(Coled+CgdTth)]/[(Call+Cs2)/Call]
=[1+Cs2/(Coled+CgdTth)]/(1+Cs2/Call) ・・・(12)
となる。
ηr=(Coledr+Cs2r+CgdTth)/(Coledr+Cs2r+Cs+CgsTth+CgdTth+CgsTd)
ηg=(Coledg+Cs2g+CgdTth)/(Coledg+Cs2g+Cs+CgsTth+CgdTth+CgsTd)
ηb=(Coledb+Cs2b+CgdTth)/(Coledb+Cs2b+Cs+CgsTth+CgdTth+CgsTd)
とおき、各色の必要なΔVgsの最大値をΔVgsmaxr,ΔVgsmaxg,ΔVgsmaxbとする。
このとき、ΔVgsmaxr/ηr,ΔVgsmaxg/ηg,ΔVgsmaxb/ηbの最小値が、ΔVgsmaxr/ηr,ΔVgsmaxg/ηg,ΔVgsmaxb/ηbの最大値の90%以上(より好ましくは95%以上)となるようにCs2r,Cs2g,Cs2bを定めれば、略等しい画素信号線振り幅(ΔVdata)で各色とも所望のVgs振り幅(ΔVgs)が得られる。
さて、前述した図1に示す実施の形態1においては、追加容量Cs2の一端が有機EL素子OLEDのカソード電極に接続され、他端が電源線10に接続されるように構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、追加容量Cs2の他端はTth制御線11に接続することもできる。また、Tth制御線11以外にも固定電位(定電位)である接地線などにも接続することができる。
図8は、本発明の実施の形態3にかかる画像表示装置の1画素に対応する画素回路の構成を示す図である。同図に示す画素回路は、図1に示した画素回路とは異なる構成を有している。具体的には、有機EL素子OLEDのカソード電極が電源線10に接続されるとともに、アノード電極が駆動トランジスタTdのソース電極に接続される。また、駆動トランジスタTdのドレイン電極は接地線に接続される。ゲート電極はスイッチングトランジスタT1,T2の接続部に接続されるとともにスイッチングトランジスタT1を介して画像信号線14と間接的に接続される。スイッチングトランジスタT1のゲート電極は走査線13と接続される。スイッチングトランジスタT2のゲート電極はマージ線12と接続される。駆動トランジスタTdのゲート電極とドレイン電極との間には閾値電圧検出用トランジスタTthが挿入され、そのゲート電極にはTth制御線11が接続される。補助容量Csは、スイッチングトランジスタT1,T2の接続部と有機EL素子OLEDのアノード電極との間に挿入される。さらに、上述の実施の形態でも用いた追加容量Cs2は、後述するように画像信号電位の書き込み期間において、自身と補助容量Csとが直列的に接続されるように、補助容量Csと電源線10との間に挿入される。
まず、準備期間では、電源線10が高電位(Vp)、マージ線12が高電位(VgH)、Tth制御線11が低電位(VgL)、走査線13が低電位(VgL)、画像信号線14がゼロ電位とされる。これにより、閾値電圧検出用トランジスタTthがオフ、スイッチングトランジスタT1がオフ、駆動トランジスタTdがオン、スイッチングトランジスタT2がオンとされる。なお、駆動トランジスタTdがオンとなるのは、スイッチングトランジスタT2のオン状態が発光期間から維持されているのに加えて、駆動トランジスタTdのゲート電極には補助容量Csからの電荷の供給が継続するからである。その結果、駆動トランジスタTdのゲート電極にはドレイン電極に対して駆動トランジスタTdの閾値電圧よりも大きな電圧が印加され、また、ドレイン電極電位よりもソース電極電位の方が高いので、駆動トランジスタTdのオン状態は維持されたままとなる。このとき、電源線10→有機EL素子容量Coled(および補助容量Cs2)→駆動トランジスタTdという経路で電流が流れ、有機EL素子容量Coledおよび補助容量Cs2に電荷が蓄積される。なお、有機EL素子OLEDあるいは補助容量Cs2に電荷を蓄積する理由は、実施の形態1と同様であり、駆動トランジスタTdの閾値電圧の検出時にIds=0となるまで電流を供給するためである。
つぎの閾値電圧検出期間では、電源線10がゼロ電位とされる一方で、マージ線12の低電位(VgL)、Tth制御線11の高電位(VgH)、走査線13の低電位(VgL)および画像信号線14のゼロ電位がそれぞれ維持される。したがって、閾値電圧検出用トランジスタTthのオン状態が維持されることで、駆動トランジスタTdのゲート電極とドレイン電極とが短絡されるとともに、ゲート電極がドレイン電極を介して接地線に接続される。このため、駆動トランジスタTdのゲート電極とドレイン電極にはゼロ電位が与えられる。ここで、有機EL素子OLEDは駆動トランジスタTdのソース電極に接続されているので、有機EL素子OLEDのアノード電極側に蓄積された負の電荷に基づいて、駆動トランジスタTdのゲート電極・ソース電極間の電位差は駆動トランジスタTdの閾値電圧Vthよりも大きくなり、駆動トランジスタTdはオン状態となる。
つぎの書き込み期間では、画像信号線14からのデータ電位(Vdata)を補助容量Csに間接的または直接的に供給することにより、駆動トランジスタTdのゲート電極電位が所望電位に可変制御される。具体的には、電源線10のゼロ電位、マージ線12の低電位(VgL)およびTth制御線11の高電位(VgH)がそれぞれ維持される一方で、走査線13が高電位(VgH)とされ、画像信号線14がデータ電位(Vdata)とされる。また、このとき、補助容量Csと有機EL素子容量Coledとが電気的に直列に接続され、追加容量Cs2と有機EL素子容量Coledとが電気的に並列に接続される。
つぎの発光期間では、電源線10がマイナス電位(−VDD)、マージ線12が高電位(VgH)とされ、Tth制御線11の低電位(VgL)、走査線13の低電位(VgL)および画像信号線14のゼロ電位がそれぞれ維持される。この制御により、駆動トランジスタTdがオン、閾値電圧検出用トランジスタTthがオフ、スイッチングトランジスタT1がオフとなり、有機EL素子OLEDが発光する。なお、有機EL素子OLEDのソース電極には、閾値電圧検出期間において検出された閾値電圧に基づいて−Vthの電位が現れる一方で、有機EL素子OLEDのゲート電極には、書き込み期間において書き込まれたデータ電位(Vdata)が印加されるため、駆動トランジスタTdのゲート電極−ソース電極間には(Vdata+Vth)の電位差が発生する。この結果、駆動トランジスタTdには、理論的には、駆動トランジスタTdの閾値電圧Vthに依存しない電流[Ids=(β/2)×(Vdata)2]が流れ、有機EL素子OLEDが発光する。
η2=[Cs・Coled/(Coled+Cs+CgsTdoff)+CgdT1on+CgsT2off]/Call2
・・・(13)
Call2=Cs+CgdT1off+CgsTthoff+CgsT2on+CgdT2on+CgsTdon+CgdTdoff
・・・(14)
CgdT1off
:スイッチングトランジスタT1オフ時のゲート電極−ドレイン電極間容量
CgsTthoff
:閾値電圧検出用トランジスタTthオフ時のゲート電極−ソース電極間容量
CgsT2on
:スイッチングトランジスタT2オフ時のゲート電極−ソース電極間容量
CgdT2on
:スイッチングトランジスタT2オン時のゲート電極−ドレイン電極間容量
CgsTdon
:駆動トランジスタTdオン時のゲート電極−ソース電極間容量
CgdTdoff
:駆動トランジスタTdオフ時のゲート電極−ドレイン電極間容量
η2’=[Cs・(Coled+Cs2)/(Coled+Cs2+Cs+CgsTdoff)+CgdT1on+CgsT2off]/Call2
・・・(15)
Ct1=Coled+Cs+CgsTdoff ・・・(16)
Ct2=CgdT1on+CgsT2off ・・・(17)
と定義した上で、追加容量Cs2が存在する場合の書き込み効率η2’と、存在しない場合の書き込み効率η2との比を式で表すと、次式のようになる。
η2'/η2=[Cs・(Coled+Cs2)/(Ct1+Cs2)+Ct2]/[Cs・Coled/Ct1+Ct2]
=[Cs・Coled/Ct1・(1+Cs2/Coled)/(1+Cs2/Ct1)+Ct2]/[Cs・Coled/Ct1+Ct2]
=[(1+Cs2/Coled)/(1+Cs2/Ct1)+Ct1・Ct2/Cs/Coled]/[1+Ct1・Ct2/Cs/Coled]
・・・(18)
例えば、典型的な値として、
Coled=1.383pF
Cs=0.5pF
Cs2=0.5pF
CgsTdon=CgdTdon=0.080pF
CgsTdoff=CgdTdoff=0.043pF
CgsT1on=CgdT1on=CgsT2on=CgdT2on=0.013pF
CgsT1off=CgdT1off=CgsT2off=CgdT2off=0.005pF
とすれば、追加容量Cs2を具備しない場合の書き込み効率ηは、式(13),式(14)および式(16),式(17)に基づき、η2=0.572となる。
Vs=Coled/(Cs+Coled)・V12 ・・・(19)
さて、前述した図8に示す実施の形態3においては、追加容量Cs2の一端が有機EL素子OLEDのカソード電極に接続され、他端が電源線10に接続されるように構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、図10に示すように、追加容量Cs2の他端を固定電位(定電位)である接地線に接続してもよい。
Claims (12)
- 発光手段と、
制御端子、第1端子および第2端子を有し、該制御端子と該第1端子との電位差に応じて該第1端子と該第2端子との間に流れる電流を制御することにより、前記発光手段の発光を制御するドライバ手段と、
一方の電極が前記ドライバ手段の制御端子に直接的または間接的に接続され、他方の電極が、画像データに対応する電位を供給する信号線に直接的または間接的に接続される第1容量素子と、
前記画像データが前記信号線を介して前記第1容量素子に書き込まれる書き込み期間中に、前記第1容量素子に電気的に直列に接続される第2容量素子と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 - 前記書き込み期間中に、前記第1容量素子及び前記発光手段が電気的に直列に接続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。
- 前記書き込み期間中に、前記第2容量素子及び前記発光手段が電気的に並列に接続されることを特徴とする請求項1または2に記載の画像表示装置。
- 前記ドライバ手段の前記制御端子と前記第2容量素子との間に配置され、前記制御端子と前記第2容量素子との間の導通を制御するスイッチング素子をさらに備え、
前記スイッチング素子は、前記書き込み期間中に前記ドライバ手段の前記制御端子と前記第2容量素子とを電気的に接続することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の画像表示装置。 - 前記スイッチング素子は、前記発光素子の発光期間中に、前記ドライバ手段の前記制御端子と前記第2容量素子との間の電気的接続を遮断することを特徴とする請求項4に記載の画像表示装置。
- 前記第2容量素子に接続され、前記書き込み期間中に電位が略一定に保持される電位線をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の画像表示装置。
- 前記電位線が、前記ドライバ手段の前記第1端子または前記第2端子に電気的に接続されていることを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。
- 前記電位線が、前記スイッチング素子の駆動を制御する制御線であることを特徴とする請求項6に記載の画像表示装置。
- 前記第2容量素子の容量値が、前記発光手段が有する容量値の10%以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の画像表示装置。
- 請求項1〜9のいずれかに記載の画像表示装置において、
互いに異なる色を表示する第1〜第3の画素を有し、
前記第1〜第3の各画素は、前記発光手段、前記ドライバ手段、前記第1容量素子および前記第2容量素子を少なくとも有し、
前記第1〜第3の各画素における前記第2容量素子の容量値と前記発光素子の有する容量値の和をそれぞれCsum1、Csum2およびCsum3とするとき、該Csum1〜Csum3のそれぞれが、該Csum1〜Csum3の最大値の80%以上の値を有することを特徴とする画像表示装置。 - 発光手段と、
制御端子、第1端子および第2端子を有し、該制御端子と該第1端子との電位差に応じて該第1端子と該第2端子との間に流れる電流量を調整することにより、前記発光手段の発光を制御するドライバ手段と、
前記発光手段の発光輝度に対応する書き込み電位が信号線を介して供給されるドライバ手段の前記制御端子と前記第1端子との間または前記制御端子と前記第2端子との間のいずれかに印加される電位差を生じさせるための書き込み電位を供給する信号線と、ドライバ手段と、
前記発光手段の発光輝度が最高レベルのときと最低レベルのときの前記ドライバ手段に印加される前記電位差の差分ΔVと、前記発光手段の発光輝度が最高レベルのときと最低レベルのときの前記信号線に供給される前記書き込み電位の差分ΔVdataとの比ΔV/ΔVdataを大きくする容量素子と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。 - 前記容量素子の片側の端子に供給される電位が、前記信号線に書き込み電位が供給されている間、略一定に保持されることを特徴とする請求項11に記載の画像表示装置。
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