JPWO2020148958A1 - 電気光学装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

本願発明は、電気光学装置において、発光素子を駆動する電圧を保持するために、常にトランジスタをオンさせることを不要とでき、消費電力を少なくすることを目的とする。映像信号階調に応じた電圧を発光素子（１５）に対して印加するアクティブマトリクス型駆動回路を備える電気光学装置において、ソースが発光素子のアノード（Ｖａｎｏｄｅ）に接続されたドライブ用の第１のトランジスタ（Ｄｒｖ Ｔｒ）と、アノードと電源（Ｖｓｓ）の間に接続され、アノードに印加する電圧を決定するアノード電圧設定用の第２のトランジスタ（Ｔｒ３）と、発光期間中にアノード電圧を保持するために、アノードに接続された保持容量（Ｃｓ２）及び第３のトランジスタ（Ｔｒ５）とを備える電気光学装置である。

Description

本技術は、電気光学装置及び電子機器に関する。
発光素子として有機発光ダイオード（以下、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）という）素子などを用いた電気光学装置が知られている。電気光学装置では、走査線とデータ線との交差箇所に対して、発光素子やトランジスタなどを含む画素回路が画素に対応して設けられる。画素回路に対して、画素の階調レベルに応じた電位のデータ信号が当該トランジスタのゲートに印加されると、当該トランジスタは、ゲート・ソース間の電圧に応じた電流を発光素子に対して供給し、発光素子が階調レベルに応じた輝度で発光する。
アクティブ方式のＯＬＥＤ駆動回路として特許文献１に記載のものが提案されている。この駆動回路は、電流駆動と電圧駆動の二つのモードで動作可能な画素回路を備えるものである。
米国公開 ＵＳ ２０１１／００７４７５８
しかしながら、特許文献１の構成では、電圧駆動の場合に、ＯＬＥＤのアノード電圧を保持するために、画面の表示状態にかかわらず、常にトランジスタに電流を流し続ける必要があった。例えば前面黒表示時のような場合でも、常に電力を消費してしまう問題があった。
本技術の目的は、かかる問題点を解決することができる電気光学装置及び電子機器を提供することにある。
本技術は、映像信号階調に応じた電圧を発光素子に対して印加するアクティブマトリクス型駆動回路を備える電気光学装置において、
ソースが発光素子のアノードに接続されたドライブ用の第１のトランジスタと、
アノードと電源の間に接続され、アノードに印加する電圧を決定するアノード電圧設定用の第２のトランジスタと、
発光期間中にアノード電圧を保持するために、アノードに接続された保持容量及び第３のトランジスタと
を備える電気光学装置である。
また、本技術は、かかる電気光学装置を備える電子機器である。
少なくとも一つの実施形態によれば、発光素子を駆動する電圧を保持するために、常にトランジスタをオンさせることを不要とでき、消費電力を少なくすることができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれかの効果又はそれらと異質な効果であっても良い。また、以下の説明における例示された効果により本技術の内容が限定して解釈されるものではない。
図１は、本技術を適用することができるアクティブマトリクス型駆動回路を備える有機ＥＬ表示装置のブロック図である。 図２は、有機ＥＬ表示装置の画素部の構成を示すブロック図である。 図３は、従来の画素回路の構成を示す接続図である。 図４は、従来の画素回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図５は、本技術の第１の実施形態の接続図である。 図６は、第１の実施形態の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図７は、第１の実施形態の変形例の接続図である。 図８は、第１の実施形態の変形例の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図９は、本技術の第２の実施形態の接続図である。 図１０は、第２の実施形態の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図１１は、第２の実施形態の変形例の接続図である。 図１２は、第２の実施形態の変形例の動作を説明するためのタイミングチャートである。
以下に説明する実施形態は、本技術の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本技術の範囲は、以下の説明において、特に本技術を限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態に限定されないものとする。
本技術の説明に先立って特許文献１に記載されている従来の表示装置（電気光学装置）の構成について説明する。図１に示すように、アクティブマトリクス型駆動回路を備える有機ＥＬ表示装置１０は、半導体基板例えばシリコン基板上に走査線駆動回路１１、直流（ＤＣ）電圧供給部１２、データ線（信号線）駆動回路１３及び画素部１４を形成している。画素部１４に対して走査線駆動回路１１からの複数の走査線が水平方向に延長され、データ線駆動回路１３からの複数のデータ線が垂直方向に延長されている。
図２に部分的に示すように、画素部のトランジスタＴｒ１を駆動する走査線駆動回路１１ａ及びトランジスタＴｒ２を駆動する走査線駆動回路１１ｂが設けられている。垂直方向に延びるデータ線と水平方向に延びる走査線に接続される画素回路がマトリクス状に配置されている。画素回路は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、青（Ｂ）で示すように、三原色の画素に対応する画素回路が設けられている。これら３画素がカラー画像の１ドットを表現する。
図３は、１画素の画素回路１４ｍを示す。画素回路１４ｍは、走査線駆動回路１１ａからの走査線Ｘｍ１及び走査線駆動回路１１ｂからの走査線Ｘｍ２とデータ線駆動回路１３からのデータ線Ｙｍに接続されている。ＯＬＥＤ１５のアノードがトランジスタＴｒ４のソース及びドレインを通じてドライブトランジスタＤrvＴｒのソースに接続され、ドライブトランジスタＤrvＴｒのドレインが直流電圧ＶＣＣＰに供給されている給電線に接続される。トランジスタＴｒ４のゲートに対して直流電圧供給部１２ｂからの直流電圧が供給される。ドライブトランジスタＤrvＴｒのソースをアノードノードＶanode と表記する。ＯＬＥＤ１５は、アノードノードＶanode の電圧（映像信号の階調）によって駆動される。
データ線Ｘｍ１に対してＰチャンネル型トランジスタＴｒ１のゲートが接続され、データ線Ｘｍ２にＮチャンネル型トランジスタＴｒ２のゲートが接続される。トランジスタＴｒ１及びＴｒ２の互いのソース同士及びドレインＤ同士が接続されている。ドレイン共通接続点に対してデータ線Ｙｍを通じて信号電圧Ｖsig が供給される。
トランジスタＴｒ１及びＴｒ２のソース共通接続点がドライブトランジスタＤrvＴｒのゲートに接続される。これらのソース共通接続点とドライブトランジスタＤrvＴｒのゲートの接続線と直流電圧ＶＳＳが供給されている給電線の間に保持容量としてのコンデンサＣｓが挿入されている。
直流電圧ＶＳＳが供給されている給電線がトランジスタＴｒ３のドレインに接続され、トランジスタＴｒ３のソースがドライブトランジスタＤrvＴｒのソースに接続される。トランジスタＴｒ３のゲートに対して直流電圧供給部１２ａからの直流電圧が供給される。トランジスタＴｒ３は、アノードに印加する電圧を決定するアノード電圧設定用のトランジスタである。コンデンサＣｓは、ドライブトランジスタＤrvＴｒのゲートとＶＳＳが供給されている給電線の間で信号電圧Ｖsig 成分を保持する。
図４は、従来の画素回路１４ｍの電圧駆動時のタイミングチャートを示す。本回路は電圧駆動回路であり、信号電圧Ｖsig に応じてアノードノードＶanode への印加電圧を可変し、階調ごとにＯＬＥＤ１５の発光輝度を制御する方式である。アノードノードＶanodeへの印加電圧を決定する方法を以下に記す。
トランジスタＴｒ３がオンする直流電圧を印加した状態で、信号書き込み時にトランジスタＴｒ１及びＴｒ２がオンし、信号電圧Ｖsig を書き込む。この時トランジスタＴｒ３のゲート電圧は、パネル面内の最も高い閾値電圧に設定されることが望ましい。
トランジスタＴｒ３は、定電流を流し続けるが、ドライブトランジスタＤrvＴｒにも同等の電流が流れ、ドライブトランジスタＤrvＴｒのゲート・ソース間電圧Ｖgs_Drvはその電流に相応の電圧となる。ゲートに信号電圧Ｖsig が書き込まれると、ソース電圧、すなわち、アノードノードＶanode は、次のように決定される。Ｖgs_Drvは、ドライブトランジスタはＤrvＴｒのゲート・ソース間電圧である。
Ｖsig −Ｖgs_Drv
トランジスタＴｒ４に対しても、トランジスタＴｒ３と同様に直流電圧が印加されているため、アノードノードＶanode は、上式の電圧に保持されることになる。アノードノードＶanode の電圧に対応する電流がＯＬＥＤ１５を流れ、ＯＬＥＤが信号電圧に対応する輝度で発光する。
Ｎチャンネル型トランジスタＴｒ３は、直流電圧によって常時オンするようになされる。これは、ＯＬＥＤ１５の発光輝度を決定するＶanode を保持するために必要とされる。しかしながら、従来の画素回路では、トランジスタＴｒ３を常時オンとするために、画面の表示状態によらず、例えば全面黒表示時においても、常に電力を消費してしまう問題があった。
次に、図５を参照して本技術の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態による画素部を１４１で表し、画素回路を１４１ｍで表す。画素回路１４１ｍは、上述した従来の図３に示す構成に対して第２の保持容量Ｃｓ２及びスイッチングトランジスタＴｒ５を追加した構成を有する。第１のトランジスタとしてのドライブトランジスタＤrvＴｒのゲート及び第３のトランジスタとしてのスイッチングトランジスタＴｒ５のドレイン間に保持容量Ｃｓ２が接続され、スイッチングトランジスタＴｒ５のソースがドライブトランジスタＤrvＴｒのソースに接続される。なお、図５の構成と異なり、ドライブトランジスタＤrvＴｒのゲート側にスイッチングトランジスタＴｒ５を接続し、そのソース側に保持容量Ｃｓ２を接続してもよい。
さらに、アノードノードＶanodeと電源の間に接続され、アノードに印加する電圧を決定するアノード電圧設定用の第２のトランジスタとしてのトランジスタＴｒ３のゲートに対してスキャン回路２１からのパルス信号が供給され、トランジスタＴｒ４のゲートに対して直流電圧供給部２２からの直流電圧が供給される。追加されたスイッチングトランジスタＴｒ５のゲートに対してスキャン回路２３からのパルス信号が供給される。トランジスタＴｒ３及びＴｒ５は、同一の導電型（Ｎチャンネル）である。
図６は、本技術の第１の実施形態による画素回路１４１ｍの電圧駆動時のタイミングチャートを示す。トランジスタＴｒ４は、直流電圧供給部２２からの直流電圧によって常時オンしている。信号書き込み時にトランジスタＴｒ１及びＴｒ２がオンする。
また、トランジスタＴｒ３に対しては、スキャン回路２１からのパルス信号によって信号書き込み時及びその前の発光期間の終端付近からオンとされる。信号書き込み終了後にトランジスタＴｒ３がオフになるのと同時にトランジスタＴｒ５がオンとされる。アノードノードＶanode の電圧が保持容量Ｃｓ２によって保持される。すなわち、トランジスタＴｒ３に対しては、信号書き込み時にオンするパルス信号を供給することによって、トランジスタＴｒ３に流れる電流は、信号書き込みを行う行の画素のみに流れる。従来のように、トランジスタＴｒ３に直流電圧を印加する構成と比較して電力を削減することができる。
さらに、トランジスタＴｒ３とＴｒ５を駆動するパルスが逆相になり、各トランジスタからアノードノードＶanode に対するチャージインジェクションの影響をキャンセルすることができる。したがって、アノードノードＶanode を正確な（Ｖsig −Ｖgs_Drv）に保持することができる。
図７は、第１の実施形態の変形例の構成を示す。スイッチングトランジスタＴｒ５をＰチャンネル型のスイッチングトランジスタＴｒ６に変更したものである。図８は、変形例の電圧駆動時のタイミングチャートを示す。
トランジスタＴｒ３とスイッチングトランジスタＴｒ６が異なる導電型（Ｎチャンネル型とＰチャンネル型）であるため、同一の極性のパルス信号によって、トランジスタＴｒ３をオフからオンとし、スイッチングトランジスタＴｒ６をオンからオフとすることができる。したがって、トランジスタＴｒ３及びスイッチングトランジスタＴｒ６に対して共通のスキャン回路２４を設ければよいので、スキャン回路を一つ減らすことができる。
図９を参照して本技術の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態による画素部を１４２で表し、画素回路を１４２ｍで表す。画素回路１４２ｍは、上述した従来の図３に示す構成に対して第２の保持容量Ｃｓ２及びスイッチングトランジスタＴｒ５を追加した構成を有する。スイッチングトランジスタＴｒ５のソースがドライブトランジスタＤrvＴｒのソースに接続され、スイッチングトランジスタＴｒ５のドレイン及び固定電源例えば直流電圧ＶＳＳが供給されている給電線の間に第２の保持容量Ｃｓ２が接続される。なお、図９の構成と異なり、スイッチングトランジスタＴｒ５と保持容量Ｃｓ２の接続の順序を入れ換えてもよい。
図１０は、本技術の第２の実施形態による画素回路１４２ｍの電圧駆動時のタイミングチャートを示す。第１の実施形態の動作を示すタイミングチャートと同様のものである。すなわち、トランジスタＴｒ４は、直流電圧供給部２２からの直流電圧によって常時オンしている。信号書き込み時にトランジスタＴｒ１及びＴｒ２がオンする。また、トランジスタＴｒ３及びスイッチングトランジスタＴｒ５に対しては、スキャン回路２１及び２３から逆相のパルス信号が供給される。
かかる第２の実施形態も第１の実施形態と同様に、トランジスタＴｒ３に流れる電流は、信号書き込みを行う行の画素のみに流れる。従来のように、トランジスタＴｒ３に直流電圧を印加する構成と比較して電力を削減することができる。さらに、トランジスタＴｒ３とＴｒ５を駆動するパルスが逆相になり、各トランジスタからアノードノードＶanodeに対するチャージインジェクションの影響をキャンセルすることができる。
図１１は、第２の実施形態の変形例の構成を示す。スイッチングトランジスタＴｒ５をトランジスタＴｒ３と異なる導電型（Ｐチャンネル型）のスイッチングトランジスタＴｒ６に変更したものである。図１２は、電圧駆動時のタイミングチャートを示す。
トランジスタＴｒ３とスイッチングトランジスタＴｒ６がＮチャンネル型とＰチャンネル型であるため、同一の極性のパルス信号によって、トランジスタＴｒ３をオフからオンとし、スイッチングトランジスタＴｒ６をオンからオフとすることができる。したがって、トランジスタＴｒ３及びスイッチングトランジスタＴｒ６に対して共通のスキャン回路２４を設ければよいので、スキャン回路を一つ減らすことができる。
以上、本技術の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば次に述べるような各種の変形が可能である。また、次に述べる変形の態様は、任意に選択された一または複数を、適宜に組み合わせることもできる。また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
例えば信号電圧をドライブトランジスタＤrvＴｒのゲートに印加するために、トランジスタＴｒ１及びＴｒ２を設けているが、一方のトランジスタのみ設けるようにしてもよい。また、上述した実施形態では、電気光学素子として発光素子であるＯＬＥＤを例示したが、例えば無機発光ダイオードやＬＥＤ（Light Emitting Diode）など、電流に応じた輝度で発光するものであれば良い。
次に、実施形態等や応用例に係る電気光学装置を適用した電子機器について説明する。電気光学装置は、画素が小サイズで高精細な表示な用途に向いている。そこで、電子機器として、ヘッドマウント・ディスプレイ、スマートメガネ、スマートフォン、デジタルカメラの電子式ビューファインダー等の表示装置に適用することができる。
なお、本技術は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
映像信号階調に応じた電圧を発光素子に対して印加するアクティブマトリクス型駆動回路を備える電気光学装置において、
ソースが前記発光素子のアノードに接続されたドライブ用の第１のトランジスタと、
前記アノードと電源の間に接続され、前記アノードに印加する電圧を決定するアノード電圧設定用の第２のトランジスタと、
発光期間中にアノード電圧を保持するために、前記アノードに接続された保持容量及び第３のトランジスタと
を備える電気光学装置。
（２）
前記第２のトランジスタは、信号書き込み期間でオンし、その後前記第３のトランジスタをオンして前記アノード電圧をホールドするようにした（１）に記載の電気光学装置。（３）
前記保持容量及び前記第３のトランジスタが前記ドライブ用の第１のトランジスタのゲート及びソース間に接続された（１）又は（２）に記載の電気光学装置。
（４）
前記保持容量及び前記第３のトランジスタが前記ドライブ用の第１のトランジスタのソース及び直流電位の供給箇所に接続された（１）から（３）のいずれかに記載の電気光学装置。
（５）
前記第２のトランジスタ及び前記第３のトランジスタが異なる導電型とされた（１）から（４）のいずれかに記載の電気光学装置。
（６）
前記第２のトランジスタ及び前記第３のトランジスタが同じ導電型とされた（１）から（４）のいずれかに記載の電気光学装置。
（７）
（１）に記載の電気光学装置を備える、
電子機器。
（８）
前記電気光学装置において、
前記第２のトランジスタは、信号書き込み期間でオンし、その後前記第３のトランジスタをオンして前記アノード電位をホールドするようにした（７）に記載の電子機器。
１１ａ，１１ｂ・・・走査線駆動回路、１３・・・データ線（信号線）駆動回路、
１５・・・ＯＬＥＤ、２１，２３・・・スキャン回路、２２・・・直流電圧供給部、
ＤrvＴｒ・・・ドライブトランジスタ

Claims (8)

  1. 映像信号階調に応じた電圧を発光素子に対して印加するアクティブマトリクス型駆動回路を備える電気光学装置において、
    ソースが前記発光素子のアノードに接続されたドライブ用の第１のトランジスタと、
    前記アノードと電源の間に接続され、前記アノードに印加する電圧を決定するアノード電圧設定用の第２のトランジスタと、
    発光期間中にアノード電圧を保持するために、前記アノードに接続された保持容量及び第３のトランジスタと
    を備える電気光学装置。
  2. 前記第２のトランジスタは、信号書き込み期間でオンし、その後前記第３のトランジスタをオンして前記アノード電圧をホールドするようにした請求項１に記載の電気光学装置。
  3. 前記保持容量及び前記第３のトランジスタが前記ドライブ用の第１のトランジスタのゲート及びソース間に接続された請求項１に記載の電気光学装置。
  4. 前記保持容量及び前記第３のトランジスタが前記ドライブ用の第１のトランジスタのソース及び直流電位の供給箇所に接続された請求項１に記載の電気光学装置。
  5. 前記第２のトランジスタ及び前記第３のトランジスタが異なる導電型とされた請求項１に記載の電気光学装置。
  6. 前記第２のトランジスタ及び前記第３のトランジスタが同じ導電型とされた請求項１に記載の電気光学装置。
  7. 請求項１に記載の電気光学装置を備える、
    電子機器。
  8. 前記電気光学装置において、
    前記第２のトランジスタは、信号書き込み期間でオンし、その後前記第３のトランジスタをオンして前記アノード電位をホールドするようにした請求項７に記載の電子機器。



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