JPWO2011004646A1 - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

電源線Vpと共通陰極Vcomの間にTFT10、15と有機EL素子17を、TFT10のゲートとデータ線Sjの間にコンデンサ16とTFT11を設ける。TFT10のゲート・ドレイン間にTFT12を、有機EL素子17のアノード端子と共通陰極Vcomの間にTFT13を、コンデンサ16の一方の電極と電源線Vpの間にTFT14を設ける。TFT11〜13のゲートを走査線Giに、TFT14、15のゲートを走査線Eiに接続する。書き込み時には、走査線Giにハイ電位を与え、少し遅れて走査線Eiにロー電位を与える。2本の走査線にハイ電位を与えている間、データ線Sjをハイインピーダンス状態に制御する。これにより、N型トランジスタで構成した画素回路を2種類の走査線を用いて駆動する。

Description

本発明は、表示装置に関し、より特定的には、有機ELディスプレイなどの電流駆動型表示装置に関する。
近年、薄型、軽量、高速応答可能な表示装置として、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイが注目されている。従来は主に小型の有機ELディスプレイが開発されてきたが、近年では中型や大型の有機ELディスプレイも開発されている。
小型の有機ELディスプレイのTFT(Thin Film Transistor)基板は、低温ポリシリコンを用いて製造される。低温ポリシリコンを用いた製造プロセスでは、TFT基板上にPチャネル型TFTとNチャネル型TFTの両方を形成することができる。したがって、有機EL素子を含む画素回路を2種類のTFTを用いて好適に設計し、TFT基板上の配線や電源線を削減することができる。また、TFT基板上に有機EL素子の駆動回路を形成することもできる。
一方、中型や大型の有機ELディスプレイのTFT基板は、コスト削減のために、アモルファスシリコン、微結晶シリコンあるいはIGZO(Indium Gallium Zinc Oxide :インジウムガリウム亜鉛複合酸化物)などを用いて製造される。ところが、これらの材料を用いた製造プロセスにおいてTFT基板上にPチャネル型TFTを形成することは、これまでのところ実用レベルでは成功していない。このため、中型や大型の有機ELディスプレイでは、Nチャネル型TFTだけを用いて画素回路を構成する必要がある。
また、TFT基板上にPチャネル型TFTを形成できないので、TFT基板上に有機EL素子の駆動回路を形成することも困難になる。そこで、走査線の端部をそのままTFT基板の外部へ引き出す場合が多くなる。この場合、走査線の本数が多いほど、製造コストは上昇し、信頼性は低下する。このため、中型や大型の有機ELディスプレイでは、走査線の本数をできるだけ減らす必要がある。
有機ELディスプレイについては、従来から各種の画素回路が知られている。例えば特許文献1には、図9に示すように、Nチャネル型TFT80〜84、コンデンサ85、86、および、有機EL素子87を含む画素回路が記載されている。特許文献2には、図10に示すように、Pチャネル型TFT90〜95、コンデンサ96、および、有機EL素子97を含む画素回路が記載されている。
日本国特開2008−310075号公報 日本国特開2007−133369号公報
図9に示す画素回路は、Nチャネル型TFTを用いて構成されているので、中型や大型の有機ELディスプレイに利用することができる。しかしながら、この画素回路は、2個のコンデンサ85、86を含み、4種類の走査線Gi、Ri、Ei、Miを用いて駆動される。このため、図9に示す画素回路には、回路量や走査線の本数が多いという問題がある。
図10に示す画素回路は、1個のコンデンサ96を含み、3種類の走査線G1i、G2i、Eiを用いて駆動される。この画素回路には、回路量や走査線の本数が少ないという利点がある。しかしながら、この画素回路は、Pチャネル型TFTを用いて構成されている。このため、図10に示す画素回路には、中型や大型の有機ELディスプレイには利用できないという問題がある。
それ故に、本発明は、Nチャネル型トランジスタで構成され、2種類の走査線を用いて駆動できる画素回路を備えた表示装置を提供することを目的とする。
本発明の第1の局面は、電流駆動型の表示装置であって、
Nチャネル型トランジスタを用いて構成され、2次元状に配置された複数の画素回路と、
前記画素回路の行ごとに設けられた複数の第1の走査線および複数の第2の走査線と、
前記画素回路の列ごとに設けられた複数のデータ線と、
前記第1および第2の走査線を用いて、前記画素回路を行ごとに選択する走査線駆動回路と、
前記データ線に対して、表示データに応じたデータ電位を与えるデータ線駆動回路とを備え、
前記画素回路は、
第1の電源電位が印加される第1の導電性部材と第2の電源電位が印加される第2の導電性部材との間に設けられた電気光学素子と、
前記第1および第2の導電性部材の間に、前記電気光学素子と直列に設けられた駆動用トランジスタと、
前記駆動用トランジスタのゲート端子に第1の電極が接続されたコンデンサと、
前記コンデンサの第2の電極と前記データ線との間に設けられた第1のスイッチングトランジスタと、
前記駆動用トランジスタのゲート端子とドレイン端子との間に設けられた第2のスイッチングトランジスタと、
一方の導通端子が前記電気光学素子の一方の端子と同じ節点に接続された第3のスイッチングトランジスタと、
前記コンデンサの第2の電極と前記第1の導電性部材との間に設けられた第4のスイッチングトランジスタと、
前記第1および第2の導電性部材の間に、前記電気光学素子および前記駆動用トランジスタと直列に、ソース端子を前記駆動用トランジスタのドレイン端子に接続して設けられた第5のスイッチングトランジスタとを含み、
前記第1、第2および第3のスイッチングトランジスタのゲート端子は前記第1の走査線に接続され、前記第4および第5のスイッチングトランジスタのゲート端子は前記第2の走査線に接続されていることを特徴とする。
本発明の第2の局面は、本発明の第1の局面において、
前記電気光学素子は、前記駆動用トランジスタのソース端子と前記第2の導電性部材との間に設けられ、
前記第5のスイッチングトランジスタのドレイン端子は前記第1の導電性部材に接続されていることを特徴とする。
本発明の第3の局面は、本発明の第2の局面において、
前記第3のスイッチングトランジスタのソース端子は、前記第2の導電性部材に接続されていることを特徴とする。
本発明の第4の局面は、本発明の第1の局面において、
前記電気光学素子は、前記第5のスイッチングトランジスタのドレイン端子と前記第1の導電性部材との間に設けられ、
前記駆動用トランジスタのソース端子は前記第2の導電性部材に接続されていることを特徴とする。
本発明の第5の局面は、本発明の第4の局面において、
前記第3のスイッチングトランジスタのドレイン端子は、前記第1の導電性部材に接続されていることを特徴とする。
本発明の第6の局面は、本発明の第1の局面において、
前記走査線駆動回路は、前記画素回路を選択するときには、前記第1の走査線に所定時間だけハイレベル電位を与えると共に、前記第1の走査線にハイレベル電位を与えた後に前記第2の走査線にローレベル電位を与え、前記第1の走査線にローレベル電位を与えた後に前記第2の走査線にハイレベル電位を与え、
前記データ線駆動回路は、前記第1および第2の走査線にハイレベル電位が与えられている間、前記データ線をハイインピーダンス状態に制御し、前記第1の走査線にハイレベル電位が与えられ、前記第2の走査線にローレベル電位が与えられている間、前記データ線に前記データ電位を与えることを特徴とする。
本発明の第7の局面は、本発明の第1の局面において、
前記電気光学素子は、有機EL素子で構成されていることを特徴とする。
本発明の第1の局面によれば、第1、第2、第4および第5のスイッチングトランジスタを用いて、データ電位と駆動用トランジスタの閾値電圧に応じて変化する電位を駆動用トランジスタのゲート端子に与えて、駆動用トランジスタの閾値電圧を補償しながら電気光学素子を所望の輝度で発光させることができる。また、第3のスイッチングトランジスタを用いて、データ電位の書き込み中に電気光学素子を消灯させることができる。駆動用トランジスタと第1〜第5のスイッチングトランジスタはNチャネル型トランジスタを用いて構成され、第1〜第3のスイッチングトランジスタのゲート端子は第1の走査線に接続され、第4および第5のスイッチングトランジスタのゲート端子は第2の走査線に接続される。したがって、Nチャネル型トランジスタで構成され、2種類の走査線を用いて駆動でき、駆動用トランジスタの閾値電圧を補償できる画素回路を備えた表示装置を得ることができる。
本発明の第2の局面によれば、第1および第2の導電性部材の間に第1の導電性部材側から順に、第5のスイッチングトランジスタ、駆動用トランジスタ、および、電気光学素子を配置した場合に、Nチャネル型トランジスタで構成され、2種類の走査線を用いて駆動でき、駆動用トランジスタの閾値電圧を補償できる画素回路を備えた表示装置を得ることができる。
本発明の第3の局面によれば、第3のスイッチングトランジスタのソース端子を第2の導電性部材に接続することにより、新たな電源線を設けることなく、第2の導電性部材から電気光学素子の一方の端子に所定の電位を印加することができる。
本発明の第4の局面によれば、第1および第2の導電性部材の間に第1の導電性部材側から順に、電気光学素子、第5のスイッチングトランジスタ、および、駆動用トランジスタを配置した場合に、Nチャネル型トランジスタで構成され、2種類の走査線を用いて駆動でき、駆動用トランジスタの閾値電圧を補償できる画素回路を備えた表示装置を得ることができる。
本発明の第5の局面によれば、第3のスイッチングトランジスタのドレイン端子を第1の導電性部材に接続することにより、新たな電源線を設けることなく、第1の導電性部材から電気光学素子の一方の端子に所定の電位を印加することができる。
本発明の第6の局面によれば、第1の走査線に所定時間だけハイレベル電位を与え、少し遅れて第2の走査線にローレベル電位を与えることにより、コンデンサの電極間にデータ電位と駆動用トランジスタの閾値電圧に応じて変化する電位差を保持させて、データ電位と駆動用トランジスタの閾値電圧に応じて変化する電位を駆動用トランジスタのゲート端子に与えることができる。これにより、駆動用トランジスタの閾値電圧を補償しながら、電気光学素子を所望の輝度で発光させることができる。また、第1および第2の走査線にハイレベル電位が与えられている間、データ線をハイインピーダンス状態に制御することにより、第1の導電性部材(電源線または電源電極)からデータ線に不要な電流が流れることを防止することができる。
本発明の第7の局面によれば、Nチャネル型トランジスタで構成され、2種類の走査線を用いて駆動でき、駆動用トランジスタの閾値電圧を補償できる画素回路を備えた有機ELディスプレイを得ることができる。
本発明の第1および第2の実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。 図2に示す画素回路のタイミングチャートである。 図2に示す画素回路の書き込み前の状態を示す図である。 図2に示す画素回路の初期化時の状態を示す図である。 図2に示す画素回路の書き込み時の状態を示す図である。 図2に示す画素回路の点灯前の状態を示す図である。 図2に示す画素回路の点灯後の状態を示す図である。 本発明の第2の実施形態に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。 図5に示す画素回路の書き込み前の状態を示す図である。 図5に示す画素回路の初期化時の状態を示す図である。 図5に示す画素回路の書き込み時の状態を示す図である。 図5に示す画素回路の点灯前の状態を示す図である。 図5に示す画素回路の点灯後の状態を示す図である。 本発明の第1の変形例に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。 本発明の第2の変形例に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。 従来の表示装置に含まれる画素回路(第1の例)の回路図である。 従来の表示装置に含まれる画素回路(第2の例)の回路図である。
以下、図面を参照して、本発明の第1および第2の実施形態に係る表示装置について説明する。各実施形態に係る表示装置は、電気光学素子、コンデンサ、駆動用トランジスタ、および、複数のスイッチングトランジスタを含む画素回路を備えている。画素回路は、電気光学素子として有機EL素子を含み、駆動用トランジスタおよびスイッチングトランジスタとしてTFTを含んでいる。画素回路に含まれるTFTは、例えば、アモルファスシリコンや微結晶シリコンやIGZOや低温ポリシリコンなどで形成される。以下、nおよびmは2以上の整数、iは1以上n以下の整数、jは1以上m以下の整数とする。
図1は、本発明の第1および第2の実施形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。図1に示す表示装置1は、複数の画素回路Aij、表示制御回路2、ゲートドライバ回路3、および、ソースドライバ回路4を備えている。画素回路Aijは、Nチャネル型トランジスタを用いて構成され、行方向にm個ずつ、列方向にn個ずつ、2次元状に配置される。画素回路Aijの行ごとに2種類の走査線Gi、Eiが設けられ、画素回路Aijの列ごとにデータ線Sjが設けられる。画素回路Aijは、走査線Giとデータ線Sjの各交差点に対応して配置される。
走査線Gi、Eiはゲートドライバ回路3に接続され、データ線Sjはソースドライバ回路4に接続される。走査線Gi、Eiの電位はゲートドライバ回路3によって制御され、データ線Sjの電位はソースドライバ回路4によって制御される。また、図1では省略されているが、画素回路Aijの配置領域には、画素回路Aijに電源電圧を供給するために、電源線Vpと共通陰極Vcom(または、共通陽極Vpと電源線Vcom)が配置されている。
表示制御回路2は、ゲートドライバ回路3に対してゲート出力イネーブル信号GOE、スタートパルスYI、および、クロックYCKを出力し、ソースドライバ回路4に対してスタートパルスSP、クロックCLK、表示データDA、ラッチパルスLP、および、ソース出力イネーブル信号SOEを出力する。
ゲートドライバ回路3は、シフトレジスタ回路、論理演算回路、および、バッファ(いずれも図示せず)を含んでいる。シフトレジスタ回路は、クロックYCKに同期してスタートパルスYIを順次転送する。論理演算回路は、シフトレジスタ回路の各段から出力されたパルスとゲート出力イネーブル信号GOEとの間で論理演算を行う。論理演算回路の出力は、バッファを経由して、対応する走査線Gi、Eiに与えられる。このようにゲートドライバ回路3は、走査線Gi、Eiを用いて、画素回路Aijを行ごとに選択する走査線駆動回路として機能する。
ソースドライバ回路4は、mビットのシフトレジスタ5、レジスタ6、ラッチ回路7、m個のD/Aコンバータ8、および、m個のアナログスイッチ9を含んでいる。シフトレジスタ5は、縦続接続されたm個の1ビットレジスタを含んでいる。シフトレジスタ5は、クロックCLKに同期してスタートパルスSPを順次転送し、各段のレジスタからタイミングパルスDLPを出力する。タイミングパルスDLPの出力タイミングに合わせて、レジスタ6には表示データDAが供給される。レジスタ6は、タイミングパルスDLPに従い、表示データDAを記憶する。レジスタ6に1行分の表示データDAが記憶されると、表示制御回路2はラッチ回路7に対してラッチパルスLPを出力する。ラッチ回路7は、ラッチパルスLPを受け取ると、レジスタ6に記憶された表示データを保持する。
D/Aコンバータ8とアナログスイッチ9は、データ線Sjに対応して設けられる。D/Aコンバータ8は、ラッチ回路7に保持された表示データをアナログ信号電圧に変換する。アナログスイッチ9は、D/Aコンバータ8の出力とデータ線Sjとの間に設けられる。アナログスイッチ9は、表示制御回路2から出力されたソース出力イネーブル信号SOEに応じて、オン状態とオフ状態に切り替わる。ソース出力イネーブル信号SOEがハイレベルのときには、アナログスイッチ9はオン状態になり、データ線SjにはD/Aコンバータ8から出力されたアナログ信号電圧が与えられる。ソース出力イネーブル信号SOEがローレベルのときには、アナログスイッチ9はオフ状態になり、データ線Sjはハイインピーダンス状態になる。このようにソースドライバ回路4は、データ線Sjに対して、表示データに応じた電位を与えるデータ線駆動回路として機能する。
(第1の実施形態)
図2は、本発明の第1の実施形態に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。図2に示す画素回路100は、駆動用TFT10、スイッチ用TFT11〜15、コンデンサ16、および、有機EL素子17を備えている。画素回路100は、図1では画素回路Aijに相当する。駆動用TFT10およびスイッチ用TFT11〜15は、いずれもNチャネル型トランジスタである。
画素回路100は、電源線Vp、共通陰極Vcom、走査線Gi、Ei、および、データ線Sjに接続されている。電源線Vpと共通陰極Vcomには、それぞれ一定の電源電位VDD、VSSが印加される。共通陰極Vcomは、表示装置内のすべての有機EL素子17の共通電極となる。電源線Vpは第1の導電性部材として機能し、共通陰極Vcomは第2の導電性部材として機能する。走査線Giは第1の走査線として機能し、走査線Eiは第2の走査線として機能する。
画素回路100では、電源線Vpと共通陰極Vcomとを結ぶ経路上に電源線Vp側から順に、スイッチ用TFT15、駆動用TFT10、および、有機EL素子17が直列に設けられている。より詳細には、スイッチ用TFT15のドレイン端子は電源線Vpに接続され、ソース端子は駆動用TFT10のドレイン端子に接続される。駆動用TFT10のソース端子は有機EL素子17のアノード端子に接続され、有機EL素子17のカソード端子は共通陰極Vcomに接続される。このように画素回路100では、有機EL素子17は駆動用TFT10のソース端子と共通陰極Vcomとの間に設けられ、スイッチ用TFT15のドレイン端子は電源線Vpに接続される。
コンデンサ16の一方の電極(図2では右側の電極。以下、第1の電極という)は、駆動用TFT10のゲート端子に接続される。スイッチ用TFT11は、コンデンサ16の他方の電極(図2では左側の電極。以下、第2の電極という)とデータ線Sjとの間に設けられる。スイッチ用TFT12は、駆動用TFT10のゲート端子とドレイン端子との間に設けられる。スイッチ用TFT13は、有機EL素子17のアノード端子と共通陰極Vcomとの間に設けられる。スイッチ用TFT13のドレイン端子は有機EL素子17のアノード端子と同じ節点に接続され、スイッチ用TFT13のソース端子は共通陰極Vcomに接続される。このようにスイッチ用TFT13は、電源線Vpと共通陰極Vcomとの間に、有機EL素子17と並列に設けられる。スイッチ用TFT14は、コンデンサ16の第2の電極と電源線Vpとの間に設けられる。スイッチ用TFT11〜13のゲート端子は走査線Giに接続され、スイッチ用TFT14、15のゲート端子は走査線Eiに接続される。
図3は、画素回路100のタイミングチャートである。図3には、走査線Gi、Eiおよびデータ線Sjに印加される電位の変化と、駆動用TFT10のゲート電位Vgの変化とが記載されている。図3では、走査線Giの電位がハイレベルである期間(時刻t1から時刻t3までの期間)が1水平期間となる。以下、図3および図4A〜図4Eを参照して、画素回路100の動作を説明する。
時刻t1より前では、走査線Giの電位はローレベルに、走査線Eiの電位はハイレベルに制御される。このとき、スイッチ用TFT11〜13はオフ状態、スイッチ用TFT14、15はオン状態にある。また、駆動用TFT10もオン状態にある。このため、電源線Vpと共通陰極Vcomの間に、スイッチ用TFT15、駆動用TFT10、および、有機EL素子17を経由する電流が流れ、有機EL素子17は発光する(図4Aを参照)。
時刻t1において走査線Giの電位がハイレベルに変化すると、スイッチ用TFT11〜13はオン状態になる。また、時刻t1から時刻t2までの間、データ線Sjはハイインピーダンス状態に制御される。スイッチ用TFT12がオン状態になると、電源線Vpからスイッチ用TFT15およびスイッチ用TFT12を経由する電流が流れ、駆動用TFT10のゲート電位Vgは電源線Vpの電位VDDまで上昇する。また、スイッチ用TFT13の抵抗は、有機EL素子17の抵抗よりも十分に小さい。このため、スイッチ用TFT13がオン状態になると、それまで有機EL素子17を経由して流れていた電流は、スイッチ用TFT13を経由して共通陰極Vcomに流れるようになり、有機EL素子17は消灯する(図4Bを参照)。なお、このときデータ線Sjはハイインピーダンス状態に制御されるので、スイッチ用TFT11がオン状態になっても、電源線Vpとデータ線Sjの間に、スイッチ用TFT14およびスイッチ用TFT11を経由する不要な電流は流れない。
時刻t2において走査線Eiの電位がローレベルに変化すると、スイッチ用TFT14、15はオフ状態になる。また、時刻t2から時刻t3までの間、データ線Sjには表示データに応じた電位(以下、データ電位Vdaという)が印加される。スイッチ用TFT15がオフ状態になると、それまで電源線Vpから流れていた電流は流れなくなり、駆動用TFT10のゲート端子と共通陰極Vcomの間に、スイッチ用TFT12、駆動用TFT10、および、スイッチ用TFT13を経由する電流Iaが流れるようになる(図4Cを参照)。
電流Iaが流れると、駆動用TFT10のゲート電位Vgは下降する。駆動用TFT10のゲート・ソース間の電位差が駆動用TFT10の閾値電圧Vthに等しくなると、駆動用TFT10はオフ状態になり、電流Iaは流れなくなる。このため、駆動用TFT10のゲート電位Vgは、時刻t2からしばらく経つと(VSS+Vth)に到達し、それよりも下降しなくなる。
また、データ線Sjにデータ電位Vdaが印加されると、データ線Sjからスイッチ用TFT11を経由してコンデンサ16の第2の電極に電流が流れる。このため、コンデンサ16の第2の電極の電位は、データ電位Vdaに等しくなる。この結果、時刻t2からしばらく経つと、コンデンサ16の第1の電極の電位は(VSS+Vth)になり、第2の電極の電位はVdaになる。
時刻t3において走査線Giの電位がローレベルに変化すると、スイッチ用TFT11〜13はオフ状態になる。このときコンデンサ16は、電極間の電位差(VSS+Vth−Vda)を保持する(図4Dを参照)。
時刻t4において走査線Eiの電位がハイレベルに変化すると、スイッチ用TFT14、15はオン状態になる。スイッチ用TFT14がオン状態になると、電源線Vpからスイッチ用TFT14を経由してコンデンサ16の第2の電極に電流が流れ、コンデンサ16の第2の電極の電位は電源線Vpの電位VDDまで上昇する。コンデンサ16の電極間の電位差は時刻t4の前後で変化しないので、コンデンサ16の第2の電極の電位がVdaからVDDに変化すると、コンデンサ16の第1の電極の電位も同じ量(VDD−Vda)だけ変化する。このため、駆動用TFT10のゲート電位Vgは、(VSS+Vth)から{VSS+Vth+(VDD−Vda)}に変化する。
また、スイッチ用TFT15がオン状態になるので、電源線Vpと共通陰極Vcomの間に、スイッチ用TFT15、駆動用TFT10および有機EL素子17を経由する電流Ibが流れるようになり、有機EL素子17は発光する(図4Eを参照)。駆動用TFT10のゲート端子をVg、閾値電圧をVthとしたとき、電流Ibの量は(Vg−Vth)2 に比例する。また、時刻t4以降、駆動用TFT10のゲート端子Vgは{VSS+Vth+(VDD−Vda)}である。
したがって、電流Ibの量は、データ電位Vdaに応じて変化し、駆動用TFT10の閾値電圧Vthには依存しない。このため、駆動用TFT10の閾値電圧Vthにばらつきがある場合でも、時刻t4以降に有機EL素子17を流れる電流Ibの量は同じになり、有機EL素子17は表示データに応じた輝度で発光する。よって、画素回路100を図3に示すタイミングで駆動することにより、駆動用TFT10の閾値電圧を補償し、有機EL素子17を所望の輝度で発光させることができる。
以上に示すように、本実施形態に係る表示装置によれば、スイッチ用TFT11、12、14、15を用いて、データ電位Vdaと駆動用トランジスタの閾値電圧Vthに応じて変化する電位{VSS+Vth+(VDD−Vda)}を駆動用TFT10のゲート端子に与えて、駆動用TFT10の閾値電圧を補償しながら有機EL素子17を所望の輝度で発光させることができる。また、スイッチ用TFT13を用いて、データ電位の書き込み中に有機EL素子17を消灯させることができる。駆動用TFT10およびスイッチ用TFT11〜15はNチャネル型トランジスタを用いて構成され、スイッチ用TFT11〜13のゲート端子は走査線Giに接続され、スイッチ用TFT14、15のゲート端子は走査線Eiに接続される。したがって、Nチャネル型トランジスタで構成され、2種類の走査線Gi、Eiを用いて駆動でき、駆動用TFT10の閾値電圧を補償できる画素回路100を備えた有機ELディスプレイを得ることができる。
また、走査線Giに所定時間だけハイレベル電位を与え、少し遅れて走査線Eiにローレベル電位を与えることにより、コンデンサ16の電極間にデータ電位Vdと駆動用TFT10の閾値電圧Vthに応じて変化する電位差(VSS+Vth−Vda)を保持させて、駆動用TFT10のゲート端子に電位{VSS+Vth+(VDD−Vda)}を与えることができる。これにより、駆動用TFT10の閾値電圧を補償しながら、有機EL素子17を所望の輝度で発光させることができる。また、走査線Gi、Eiにハイレベル電位が与えられている間、データ線Sjをハイインピーダンス状態に制御することにより、電源線Vpからデータ線Sjに不要な電流が流れることを防止することができる。また、スイッチ用TFT13のソース端子を共通陰極Vcomに接続することにより、新たな電源線を設けることなく、共通陰極Vcomから有機EL素子17のアノード端子に所定の電位を印加することができる。
(第2の実施形態)
図5は、本発明の第2の実施形態に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。図5に示す画素回路200は、駆動用TFT20、スイッチ用TFT21〜25、コンデンサ26、および、有機EL素子27を備えている。画素回路200は、図1では画素回路Aijに相当する。駆動用TFT20およびスイッチ用TFT21〜25は、いずれもNチャネル型トランジスタである。
画素回路200は、共通陽極Vp、電源線Vcom、走査線Gi(第1の走査線)、走査線Ei(第2の走査線)、および、データ線Sjに接続されている。共通陽極Vpと電源線Vcomには、それぞれ一定の電源電位VDD、VSSが印加される。共通陽極Vpは、表示装置内のすべての有機EL素子27の共通電極となる。共通陽極Vpは第1の導電性部材として機能し、電源線Vcomは第2の導電性部材として機能する。
画素回路200では、共通陽極Vpと電源線Vcomとを結ぶ経路上に共通陽極Vp側から順に、有機EL素子27、スイッチ用TFT25、および、駆動用TFT20が直列に設けられている。より詳細には、有機EL素子27のアノード端子は共通陽極Vpに接続され、カソード端子はスイッチ用TFT25のドレイン端子に接続される。スイッチ用TFT25のソース端子は駆動用TFT20のドレイン端子に接続され、駆動用TFT20のソース端子は電源線Vcomに接続される。このように画素回路200では、有機EL素子27はスイッチ用TFT25のドレイン端子と共通陽極Vpとの間に設けられ、駆動用TFT20のソース端子は電源線Vcomに接続される。
コンデンサ26の一方の電極(図5では右側の電極。以下、第1の電極という)は、駆動用TFT20のゲート端子に接続される。スイッチ用TFT21は、コンデンサ26の他方の電極(図5では左側の電極。以下、第2の電極という)とデータ線Sjとの間に設けられる。スイッチ用TFT22は、駆動用TFT20のゲート端子とドレイン端子との間に設けられる。スイッチ用TFT23は、有機EL素子27のカソード端子と共通陽極Vpとの間に設けられる。スイッチ用TFT23のソース端子は有機EL素子27のカソード端子と同じ節点に接続され、スイッチ用TFT23のドレイン端子は共通陽極Vpに接続される。このようにスイッチ用TFT23は、共通陽極Vpと電源線Vcomとの間に、有機EL素子27と並列に設けられる。スイッチ用TFT24は、コンデンサ26の第2の電極と共通陽極Vpとの間に設けられる。スイッチ用TFT21〜23のゲート端子は走査線Giに接続され、スイッチ用TFT24、25のゲート端子は走査線Eiに接続される。
画素回路200は、第1の実施形態に係る画素回路100と同じタイミングで動作する(図3を参照)。画素回路200では、駆動用TFT20のゲート電位をVgとする。以下、図3および図6A〜図6Eを参照して、画素回路200の動作を説明する。
時刻t1より前では、走査線Giの電位はローレベルに、走査線Eiの電位はハイレベルに制御される。このとき、スイッチ用TFT21〜23はオフ状態、スイッチ用TFT24、25はオン状態にある。また、駆動用TFT20もオン状態にある。このため、共通陽極Vpと電源線Vcomの間に、有機EL素子27、スイッチ用TFT25、および、駆動用TFT20を経由する電流が流れ、有機EL素子27は発光する(図6Aを参照)。
時刻t1において走査線Giの電位がハイレベルに変化すると、スイッチ用TFT21〜23はオン状態になる。また、時刻t1から時刻t2までの間、データ線Sjはハイインピーダンス状態に制御される。スイッチ用TFT23の抵抗は、有機EL素子27の抵抗よりも十分に小さい。このため、スイッチ用TFT23がオン状態になると、それまで有機EL素子27を経由して流れていた電流は、共通陽極Vpからスイッチ用TFT23を経由して流れるようになり、有機EL素子27は消灯する(図6Bを参照)。また、スイッチ用TFT22がオン状態になると、共通陽極Vpからスイッチ用TFT23、スイッチ用TFT25およびスイッチ用TFT22を経由する電流が流れ、駆動用TFT20のゲート電位Vgは共通陽極Vpの電位VDDまで上昇する。なお、このときデータ線Sjはハイインピーダンス状態に制御されるので、スイッチ用TFT21がオン状態になっても、共通陽極Vpとデータ線Sjの間に、スイッチ用TFT24およびスイッチ用TFT21を経由する不要な電流は流れない。
時刻t2において走査線Eiの電位がローレベルに変化すると、スイッチ用TFT24、25はオフ状態になる。また、時刻t2から時刻t3までの間、データ線Sjには表示データに応じたデータ電位Vdaが印加される。スイッチ用TFT25がオフ状態になると、それまで共通陽極Vpから流れていた電流は流れなくなり、駆動用TFT20のゲート端子と電源線Vcomの間に、スイッチ用TFT22および駆動用TFT20を経由する電流Icが流れるようになる(図6Cを参照)。
電流Icが流れると、駆動用TFT20のゲート電位Vgは下降する。駆動用TFT20のゲート・ソース間の電位差が駆動用TFT20の閾値電圧Vthに等しくなると、駆動用TFT20はオフ状態になり、電流Icは流れなくなる。このため、駆動用TFT20のゲート電位Vgは、時刻t2からしばらく経つと(VSS+Vth)に到達し、それよりも下降しなくなる。
また、データ線Sjにデータ電位Vdaが印加されると、データ線Sjからスイッチ用TFT21を経由してコンデンサ26の第2の電極に電流が流れる。このため、コンデンサ26の第2の電極の電位は、データ電位Vdaに等しくなる。この結果、時刻t2からしばらく経つと、コンデンサ26の第1の電極の電位は(VSS+Vth)になり、第2の電極の電位はVdaになる。
時刻t3において走査線Giの電位がローレベルに変化すると、スイッチ用TFT21〜23はオフ状態になる。このときコンデンサ26は、電極間の電位差(VSS+Vth−Vda)を保持する(図6Dを参照)。
時刻t4において走査線Eiの電位がハイレベルに変化すると、スイッチ用TFT24、25はオン状態になる。スイッチ用TFT24がオン状態になると、共通陽極Vpからスイッチ用TFT24を経由してコンデンサ26の第2の電極に電流が流れ、コンデンサ26の第2の電極の電位は共通陽極Vpの電位VDDまで上昇する。コンデンサ26の電極間の電位差は時刻t4の前後で変化しないので、コンデンサ26の第2の電極の電位がVdaからVDDに変化すると、コンデンサ26の第2の電極の電位も同じ量(VDD−Vda)だけ変化する。このため、駆動用TFT20のゲート電位Vgは、(VSS+Vth)から{VSS+Vth+(VDD−Vda)}に変化する。
また、スイッチ用TFT25がオン状態になるので、共通陽極Vpと電源線Vcomの間に、有機EL素子27、スイッチ用TFT25および駆動用TFT20を経由する電流Idが流れるようになり、有機EL素子27は発光する(図6Eを参照)。駆動用TFT20のゲート端子をVg、閾値電圧をVthとしたとき、電流Idの量は(Vg−Vth)2 に比例する。また、時刻t4以降、駆動用TFT20のゲート端子Vgは{VSS+Vth+(VDD−Vda)}である。
したがって、電流Idの量は、データ電位Vdaに応じて変化し、駆動用TFT20の閾値電圧Vthには依存しない。このため、駆動用TFT20の閾値電圧Vthにばらつきがある場合でも、時刻t4以降に有機EL素子27を流れる電流Idの量は同じになり、有機EL素子27は表示データに応じた輝度で発光する。よって、画素回路200を図3に示すタイミングで駆動することにより、駆動用TFT20の閾値電圧を補償し、有機EL素子27を所望の輝度で発光させることができる。
以上に示すように、本実施形態に係る表示装置によれば、第1の実施形態に係る表示装置と同様に、Nチャネル型トランジスタで構成され、2種類の走査線Gi、Eiを用いて駆動でき、駆動用TFT20の閾値電圧を補償できる画素回路200を備えた有機ELディスプレイを得ることができる。また、スイッチ用TFT23のドレイン端子を共通陽極Vpに接続することにより、新たな電源線を設けることなく、共通陽極Vpから有機EL素子27のカソード端子に所定の電位を印加することができる。
なお、第1および第2の実施形態に係る表示装置については、以下の変形例を構成することができる。図7は、本発明の第1の変形例に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。図7に示す画素回路110は、第1の実施形態に係る画素回路100(図2)に対して、スイッチ用TFT13のソース端子を定電源線Vrefに接続する変形を施したものである。定電源線Vrefには、有機EL素子17に対する印加電圧が発光閾値電圧以下となるような任意の電位が印加される。
図2に示す画素回路100では、スイッチ用TFT13のソース端子を共通陰極Vcomに接続するために、TFT基板の上面側に設けられた有機EL素子17のEL層を通過して、TFT基板の最上面に設けられた有機EL素子17のカソード電極に接続するコンタクトが必要となる。このため、画素回路100を備えた表示装置では、上記コンタクトを設ける分だけ製造プロセスが複雑になる。
これに対して、図7に示す画素回路110では、スイッチ用TFT13のソース端子は定電源線Vrefに接続されている。定電源線VrefはTFT基板上に設けられるので、画素回路110には上記コンタクトを設ける必要がない。したがって、画素回路110を備えた表示装置によれば、製造プロセスを簡素化することができる。
図8は、本発明の第2の変形例に係る表示装置に含まれる画素回路の回路図である。図8に示す画素回路210は、第2の実施形態に係る画素回路200(図5)に対して、スイッチ用TFT23のドレイン端子を定電源線Vrefに接続する変形を施したものである。画素回路210を備えた表示装置は、画素回路110を備えた表示装置と同様の効果を奏する。
このように本発明によれば、Nチャネル型トランジスタで構成され、2種類の走査線を用いて駆動できる画素回路を備えた表示装置を提供することができる。
本発明の表示装置は、Nチャネル型トランジスタで構成した画素回路を2種類の走査線を用いて駆動できるという効果をするので、有機ELディスプレイなどの電流駆動型表示装置に利用することができる。
1…表示装置
2…表示制御回路
3…ゲートドライバ回路
4…ソースドライバ回路
5…シフトレジスタ
6…レジスタ
7…ラッチ回路
8…D/Aコンバータ
9…アナログスイッチ
10、20…駆動用TFT
11〜15、21〜25…スイッチ用TFT
16、26…コンデンサ
17、27…有機EL素子
100、110、200、210…画素回路
また、スイッチ用TFT15がオン状態になるので、電源線Vpと共通陰極Vcomの間に、スイッチ用TFT15、駆動用TFT10および有機EL素子17を経由する電流Ibが流れるようになり、有機EL素子17は発光する(図4Eを参照)。駆動用TFT10のゲート電位をVg、閾値電圧をVthとしたとき、電流Ibの量は(Vg−Vth)2 に比例する。また、時刻t4以降、駆動用TFT10のゲート電位Vgは{VSS+Vth+(VDD−Vda)}である。
また、走査線Giに所定時間だけハイレベル電位を与え、少し遅れて走査線Eiにローレベル電位を与えることにより、コンデンサ16の電極間にデータ電位Vdと駆動用TFT10の閾値電圧Vthに応じて変化する電位差(VSS+Vth−Vda)を保持させて、駆動用TFT10のゲート端子に電位{VSS+Vth+(VDD−Vda)}を与えることができる。これにより、駆動用TFT10の閾値電圧を補償しながら、有機EL素子17を所望の輝度で発光させることができる。また、走査線Gi、Eiにハイレベル電位が与えられている間、データ線Sjをハイインピーダンス状態に制御することにより、電源線Vpからデータ線Sjに不要な電流が流れることを防止することができる。また、スイッチ用TFT13のソース端子を共通陰極Vcomに接続することにより、新たな電源線を設けることなく、共通陰極Vcomから有機EL素子17のアノード端子に所定の電位を印加することができる。
時刻t4において走査線Eiの電位がハイレベルに変化すると、スイッチ用TFT24、25はオン状態になる。スイッチ用TFT24がオン状態になると、共通陽極Vpからスイッチ用TFT24を経由してコンデンサ26の第2の電極に電流が流れ、コンデンサ26の第2の電極の電位は共通陽極Vpの電位VDDまで上昇する。コンデンサ26の電極間の電位差は時刻t4の前後で変化しないので、コンデンサ26の第2の電極の電位がVdaからVDDに変化すると、コンデンサ26の第の電極の電位も同じ量(VDD−Vda)だけ変化する。このため、駆動用TFT20のゲート電位Vgは、(VSS+Vth)から{VSS+Vth+(VDD−Vda)}に変化する。
また、スイッチ用TFT25がオン状態になるので、共通陽極Vpと電源線Vcomの間に、有機EL素子27、スイッチ用TFT25および駆動用TFT20を経由する電流Idが流れるようになり、有機EL素子27は発光する(図6Eを参照)。駆動用TFT20のゲート電位をVg、閾値電圧をVthとしたとき、電流Idの量は(Vg−Vth)2 に比例する。また、時刻t4以降、駆動用TFT20のゲート電位Vgは{VSS+Vth+(VDD−Vda)}である。

Claims (7)

  1. 電流駆動型の表示装置であって、
    Nチャネル型トランジスタを用いて構成され、2次元状に配置された複数の画素回路と、
    前記画素回路の行ごとに設けられた複数の第1の走査線および複数の第2の走査線と、
    前記画素回路の列ごとに設けられた複数のデータ線と、
    前記第1および第2の走査線を用いて、前記画素回路を行ごとに選択する走査線駆動回路と、
    前記データ線に対して、表示データに応じたデータ電位を与えるデータ線駆動回路とを備え、
    前記画素回路は、
    第1の電源電位が印加される第1の導電性部材と第2の電源電位が印加される第2の導電性部材との間に設けられた電気光学素子と、
    前記第1および第2の導電性部材の間に、前記電気光学素子と直列に設けられた駆動用トランジスタと、
    前記駆動用トランジスタのゲート端子に第1の電極が接続されたコンデンサと、
    前記コンデンサの第2の電極と前記データ線との間に設けられた第1のスイッチングトランジスタと、
    前記駆動用トランジスタのゲート端子とドレイン端子との間に設けられた第2のスイッチングトランジスタと、
    一方の導通端子が前記電気光学素子の一方の端子と同じ節点に接続された第3のスイッチングトランジスタと、
    前記コンデンサの第2の電極と前記第1の導電性部材との間に設けられた第4のスイッチングトランジスタと、
    前記第1および第2の導電性部材の間に、前記電気光学素子および前記駆動用トランジスタと直列に、ソース端子を前記駆動用トランジスタのドレイン端子に接続して設けられた第5のスイッチングトランジスタとを含み、
    前記第1、第2および第3のスイッチングトランジスタのゲート端子は前記第1の走査線に接続され、前記第4および第5のスイッチングトランジスタのゲート端子は前記第2の走査線に接続されていることを特徴とする、表示装置。
  2. 前記電気光学素子は、前記駆動用トランジスタのソース端子と前記第2の導電性部材との間に設けられ、
    前記第5のスイッチングトランジスタのドレイン端子は前記第1の導電性部材に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記第3のスイッチングトランジスタのソース端子は、前記第2の導電性部材に接続されていることを特徴とする、請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記電気光学素子は、前記第5のスイッチングトランジスタのドレイン端子と前記第1の導電性部材との間に設けられ、
    前記駆動用トランジスタのソース端子は前記第2の導電性部材に接続されていることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  5. 前記第3のスイッチングトランジスタのドレイン端子は、前記第1の導電性部材に接続されていることを特徴とする、請求項4に記載の表示装置。
  6. 前記走査線駆動回路は、前記画素回路を選択するときには、前記第1の走査線に所定時間だけハイレベル電位を与えると共に、前記第1の走査線にハイレベル電位を与えた後に前記第2の走査線にローレベル電位を与え、前記第1の走査線にローレベル電位を与えた後に前記第2の走査線にハイレベル電位を与え、
    前記データ線駆動回路は、前記第1および第2の走査線にハイレベル電位が与えられている間、前記データ線をハイインピーダンス状態に制御し、前記第1の走査線にハイレベル電位が与えられ、前記第2の走査線にローレベル電位が与えられている間、前記データ線に前記データ電位を与えることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
  7. 前記電気光学素子は、有機EL素子で構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の表示装置。
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