WO2002075712A1 - Ecran auto-lumineux - Google Patents

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Mitsuo Inoue
Shuji Iwata
Takashi Yamamoto
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Definitions

  • a first control signal line for supplying a signal voltage for controlling a non-conductive state 10 is a fourth transistor for connecting or disconnecting the organic electroluminescent element 1 and the second transistor 7, and 11 is a fourth transistor
  • This is a second control signal line for supplying a signal voltage for controlling the transistor 10 to a conductive state or a non-conductive state.
  • Reference numeral 12 denotes a voltage supply line for supplying a voltage to the organic EL luminescent element 1
  • reference numeral 13 denotes a ground.
  • the first to fourth transistors are P-channel FETs.
  • FIG. 7 is a circuit diagram for explaining a conventional drive circuit.

Description

明 細
自発光型表示装置 技術分野
この発明は、 アクティブマ卜リックス方式による自発光型表示装置に おける自発光素子（自発光型の発光素子）の輝度制御に関する。 背景技術
第 7図は、 例えば引用文献 「T. P. Br ody， e t a l. ， " A 6 x 6— in20— lp i E l e c t r o lumine s c ent
D i sp l a Pane l, " IEEE Tr ans. on E l e c t r on D evi c e s, Vo l. ED— 22， No. 9， pp. 739 - 748 ( 1975 ) j に示されたァクティブマトリック ス方式による自発光型表示装置の画素 1個に対応した従来の駆動回路で ある。 Tr 1は第 1のトランジスタであり、 スイッチング素子として動 作する。 Tr 2は第 2のトランジスタであり、 自発光素子の電流を制御 する駆動素子として動作する。 C 1は第 1のトランジスタ Tr 1のドレ ィン端子に接続されているコンデンサである。 第 2のトランジスタ T r 2のドレイン端子には、 自発光素子 60が接続されている。 次に動作に ついて説明する。 まず、 第 1のトランジスタ Tr 1のゲート端子には選 択線 6 1の電圧が印加される。 この時にソース端子に輝度データ線 62 から輝度デ一夕が所定の電圧で印加されると、 第 1のトランジスタ Tr 1のドレイン端子に接続されたコンデンサ C 1には輝度データの大きさ に対応した電圧レベル V 1が保持される。 第 2のトランジス夕 T r 2の ゲート電圧に保持される電圧レベル V 1の大きさがドレイン電流を流す のに十分な大きさであれば、 電圧レベル V 1の大きさに対応した電流が 電圧供給線 63から第 2のトランジスタ Tr 2のドレインに流れる。 こ のドレイン電流が自発光素子の電流となり発光する。
第 8図は、 このような動作で発光する場合の輝度ばらつきの発生につ いて説明するための特性図であり、 第 2のトランジスタ Tr 2のゲ一ト ·ソース間の電圧 V g sとドレイン電流 I dの絶対値の関係を示したも のである。 製造上の要因で表示パネル全域にわたり同一特性の F E Tが 得られない場合、 閾値電圧 Vtに例えば第 8図の （a) 、 (b) 及び （ c) に示すようなばらつきが生じる。 このような特性 A、 B、 Cをもつ 第 2のトランジス夕 T r 2のゲート ·ソース間に電圧レベル V 1が印加 されると、 ドレイン電流の大きさは I d (a) から I d (c) の幅でば らつく。 第 7図の自発光素子 60は電流の大きさに対応した輝度で発光 するため、 このような第 2のトランジスタ Tr 2の特性におけるばらつ きが自発光型表示装置における発光輝度のばらつきの原因となる。
第 9図は、 上記のような自発光型表示装置における発光輝度のばらつ きを改善するため提案された駆動回路を示す。 この駆動回路は、 例えば 引用文献 「R. M. A. Daws on, e t a 1. , "D e s i g n o f an Impr ove d P i e l f o r a P o l ys i l i c on Ac t ive —Mat r ix Organi c LED D i sp l a ，， ， S ID 98D I GE ST , 4. 2, pp. 1 1— 14 (1998) 」 に示されており、 画素 1個に対応す るものである。 第 10図はこの駆動回路における時間と印加電圧の高低 の関係により、 動作タイミングを示す波形図である。 第 9図において、 1は発光材料とそれを挟む 2つの電極で構成され、 画素を構成する有機 エレクトロルミネッセンス素子である。 2は輝度制御を行う対象の画素 を選択する信号電圧を供給する選択線、 3は輝度に対応した電圧を供給 する輝度データ線、 4は選択線 2の信号によって導通状態または非導通 状態になる第 1のトランジスタ、 5及び 6は輝度データ線 3の信号電圧 成分に対応した電圧を保持する第 1及び第 2のコンデンサ、 7は s点に 対する g点の電位差 V g sに対応して有機エレク ト口ルミネッセンス素 子 1の電流値を制御する第 2のトランジスタ、 8は g点と d点を接続ま たは遮断する第 3のトランジスタ、 9は第 3のトランジスタ 8を導通状 態または非導通状態に制御する信号電圧を供給する第 1の制御信号線、 1 0は有機エレク トロルミネッセンス素子 1 と第 2のトランジスタ 7を 接続または遮断する第 4のトランジスタ、 1 1は第 4のトランジスタ 1 0を導通状態または非導通状態に制御する信号電圧を供給する第 2の制 御信号線である。 1 2は有機エレク ト口ルミネッセンス素子 1へ電圧を 供給するための電圧供給線、 1 3はアースである。 なお、 上記第 1〜第 4のトランジス夕は Pチャネル型の F E Tである。
次に、 動作について説明する。 第 9図の第 1から第 4のトランジスタ が全て Pチャネル型の F E Tである場合、 電圧供給線 1 2には正の電圧 が印加されるとして、 第 1 0図に示す各電圧を輝度データ線 3、 第 1の 制御信号線 9、 第 2の制御信号線 1 1、 及び選択線 2に与える。 まず時 刻 t 1で第 1のトランジスタ 4が導通して、 有機エレク トロルミネヅセ ンス素子 1により構成された画素が選択される。 このときの輝度データ 線の電位は輝度ゼロに対応した電位 V 0である。 t 2でトランジスタ 8 が導通し s点に対する g点の電位差 V g sが第 2のトランジスタ 7の閾 値電圧 V t (負値）よりも低い値になる。 このとき有機エレク トロノレミネ ヅセンス素子 1に電流が流れる。 t 3で第 4のトランジスタ 1 0が非導 通になると、 V g sが第 2のトランジス夕 7の閾値電圧 V tに到達する までコンデンサ 6の電荷が第 3のトランジスタ 8を通じて放電する。 t 4で第 3のトランジスタ 8を非導通にし、 コンデンサの電荷により V g s = V tの状態を保持させる。 次に、 t 5で輝度デ一夕線 3の電圧を V0から輝度デ一夕電圧（負値） だけ変化、 すなわち V0 + 〔輝度データ電圧〕 に減少させると、 V g s は輝度データ電圧に比例した電圧 Vs (負値） と第 2のトランジスタ 7 の閾値電圧 Vtを加算した電圧 Vs +Vtとなる。 t 6で第 1のトラン ジス夕 4を非導通としてから t 7で輝度データ電圧の供給を停止し、 V g s =Vs +Vtの状態を保持させる。 この関係式が示すように、 この とき第 2のトランジスタ 7は Vsに対して閾値電圧 Vtが等価的に零に なって動作する。 これらの一連の過程が輝度データ書き込み期間であり 、 この状態で t 8にトランジスタ 10を導通させると、 有機エレク ト口 ルミネッセンス素子 1に Vsに対応した電流が流れて発光する。 この発 光状態は次のデータ書き込みを行うまで維持される。 この回路は、 有機 エレク トロルミネヅセンス素子 1の電流すなわち輝度を制御する第 2の トランジスタ 7の閾値電圧を各画素で独立して補償することができるた め、 各画素を制御する第 2のトランジスタ 7における閾値電圧 Vtのば らつきにより生ずる輝度のばらつきを抑制できるという利点がある。 従来例の駆動回路は、 第 9図に示すように、 各画素に対応する第 2の トランジスタ 7における閾値電圧 V tのばらつきが輝度精度、 すなわち 輝度データに対する有機エレク ト口ルミネッセンス素子 1の輝度の関係 に及ぼす影響を解消することができるが、 上記の動作の説明で述べたよ うに、 第 1 0図の時刻 t 2で第 3のトランジスタ 8が導通状態となって V g sが閾値よりも低い値になる期間に、 有機エレク ト口ルミネッセン ス素子 1に電流が流れる。 さらに、 その後 t 3で第 4のトランジスタ 1 0を非導通にするときに第 2の制御信号線 1 1の電圧が変化するが、 第 4のトランジスタ 1 0のゲ一ト電極にコンデンサ成分があるため、 この コンデンサ成分への充電電流が有機エレク トロルミネッセンス素子 1を 通じて流れる。 また、 有機エレク ト口ルミネッセンス素子 1の発光材料 を挟む 2つの電極は不可避的にコンデンサの電極として作用するため、 ここに蓄積される電荷は第 4のトランジスタ 1 0の非導通期間に放電電 流として有機エレク トロルミネッセンス素子 1の発光材料を流れる。 これらの電流は上記のように、 画素が選択されている期間内であって 、 第 3のトランジスタ 8が導通に転じる時点 （第 1 0図では t 2 ) から 第 4のトランジスタ 1 0が非導通に転じる時点 （第 1 0図では t 3 ) ま での時間に発生し、 いずれも輝度データ信号には無関係なノイズ電流で あり、 不要な発光を生じて輝度精度の低下を招く という問題がある。 この発明は、 この問題点を解決するためになされたものであり、 各画 素のデータ書き込み期間のノイズ電流による有機エレク トロルミネヅセ ンス素子 1の不要な発光を防ぎ、 輝度精度の高い自発光型表示装置を得 ることを目的とするものである。 発明の開示
この発明の第 1の構成による自発光型表示装置は、 輝度制御を行う対 象の画素を選択する選択線、 輝度に対応した電圧を供給する輝度データ 線、 選択線の信号によって導通状態または非導通状態になる第 1のトラ ンジス夕、 輝度デ一夕線からの電圧を保持する第 1及び第 2のコンデン サ、 自発光素子の電流値を制御する第 2のトランジスタ、 第 2のトラン ジス夕のゲートとドレインを接続または遮断する第 3のトランジスタ、 第 3のトランジス夕を導通状態または非導通状態に制御する信号電圧を 供給する第 1の制御信号線、 自発光素子と第 2のトランジス夕を接続ま たは遮断する第 4のトランジスタ、 第 4のトランジスタを導通状態また は非導通状態に制御する信号電圧を供給する第 2の制御信号線、 及び自 発光素子へ電圧を供給するための電圧供給線から構成される駆動回路を 備えた自発光型表示装置において、 上記自発光素子の電極を短絡するこ とが可能なスィツチング素子を備えている。
この構成によれば、 上記自発光素子を流れるノイズ電流を抑制するこ とができ、 輝度精度が高い自発光型表示装置が得られる効果がある。 この発明の第 2の構成よる自発光型表示装置は、 第 1の構成による自 発光型表示装置であって、 上記スィツチング素子を動作する信号を供給 する信号線を、 選択線又は第 1の制御信号線と共用している。
'この構成によれば、 信号線が少なくなり、 回路構成の複雑化を避ける ことができるという効果がある。
この発明の第 3の構成よる自発光型表示装置は、 第 1叉は第 2の構成 による自発光型表示装置であって、 上記スィツチング素子が導通状態で ある期間に、 抵抗素子を第 4のトランジス夕に対し直列に接続している この構成によれば、 トランジスタを流れる電流を小さくして、 消費電 力を低減することができるという効果がある。 図面の簡単な説明
第 1図は、 この発明の実施例 1による駆動回路を説明するための回路 図である
第 2図は、 この発明の実施例 1による駆動回路の動作を説明するため の波形図である。
第 3図は、 この発明の実施例 2による駆動回路を説明するための回路 図である。
第 4図は、 この発明の実施例 3による駆動回路を説明するための回路 図である。
第 5図は、 この発明の実施例 4による駆動回路を説明するための回路 図である。 第 6図は、 この発明の実施例 5による駆動回路を説明するための回路 図である。
第 7図は、 従来の駆動回路を説明するための回路図である。
第 8図は、 従来における発光素子の電流を制御する トランジスタの閾 値電圧とドレイン電流の関係を説明するための特性図である。
第 9図は、 従来の駆動回路を説明するための回路図である。
第 1 0図は、 従来の駆動回路の動作を説明するための波形図である。 発明を実施するための最良の形態
以下で、 この発明の実施例を図に基づいて説明する。 なお、 各図中、 同一符号は同一又は相当部分を示している。
実施例 1
第 1図及び第 2図は、 この発明の実施例 1によるノィズ電流抑制の手 段を説明するための駆動回路及びタイミングを示す回路図及び波形図で あり、 具体的には、 第 1図は前記スイッチング素子としてトランジスタ を適用してすべてのトランジスタを Pチャネル型 F E Tとした場合の駆 動回路を示す回路図、 第 2図は第 1図における各信号電圧の動作タイミ ングを示す波形図である。 第 1図において、 1から 1 3までの構成は第 9図の構成と同一である。 1 4は有機エレクトロルミネッセンス素子 1 に並列接続した Pチャネル型 F E Tの第 5のトランジスタ、 1 5は第 5 のトランジスタ 1 4を導通または非導通に制御する信号電圧を供給する 第 3の制御信号線である。 同図の駆動回路の輝度デ一夕書き込み期間に おいて、 画素が選択されている期間内 （第 2図の t l〜t 8 ) であって 、 トランジスタ 8が導通に転じる時点 （同 t 3 ) 以前からトランジスタ 1 0が非導通に転じる時点 （同 t 4 ) 以降までの時間にトランジスタ 1 4を導通させる。 この動作によって有機エレクト口ルミネッセンス素子 1を構成する上記 2つの電極が短絡する。 第 8図においては第 3のトラ ンジス夕 8が導通して V g sが閾値よりも低い値になる期間に有機エレ ク トロルミネヅセンス素子 1に不要な電流が流れるが、 第 1図ではこの 電流が第 5のトランジスタ 1 4を流れ有機エレク トロルミネッセンス素 子 1には流れない。 さらに、 V g sを第 2のトランジスタ 7の閾値電圧 に等しくさせる目的で第 4のトランジスタ 1 0を非導通にすべく第 2の 制御信号線 1 1の電圧を変化させた際にも、 第 4のトランジスタ 1 0に おけるゲート電極のコンデンサ成分の充電電流は第 5のトランジスタ 1 4を流れ、 有機エレク ト口ルミネッセンス素子 1には流れない。 また、 有機エレク トロルミネッセンス素子 1の 2つの電極に蓄積された電荷は 第 5のトランジスタ 1 4を介して放電されるため、 この電荷による電流 は有機エレク ト口ルミネッセンス素子 1を流れない。
以下、 第 1図の駆動回路の動作を、 第 2図の波形図において時刻 t 1 から t 1 0の順に説明する。 時刻 t 1以前は画素のデータを書き換える 前の状態であり、 輝度デ一夕に応じた電流が有機エレク ト口ルミネッセ ンス素子 1に流れている。 時刻 t 1で第 1のトランジスタ 4が導通し画 素が選択される。 時刻 t 2で第 5のトランジスタ 1 4が導通して有機ェ レク トロルミネッセンス素子 1を構成する 2つの電極が短絡されるため 、 有機エレク トロルミネッセンス素子 1に電流が流れなくなり発光が停 止する。 同時に有機エレク ト口ルミネッセンス素子 1に蓄積されている 電荷が第 5のトランジスタ 1 4を通じて放電される。 時刻 t 3で第 3の トランジスタ 8が導通し V g sが第 2のトランジスタ 7の閾値電圧より も低い電圧になる。 このとき、 第 4のトランジスタ 1 0には電流が流れ るが、 前の時刻 t 2で有機エレク トロルミネヅセンス素子 1を構成する 2つの電極が短絡されているため、 第 4のトランジスタ 1 0を流れる電 流は第 5のトランジスタ 1 4を流れ、 有機エレク トロルミネッセンス素 子 1には流れない。 すなわち、 第 4のトランジスタ 1 0を流れる電流は 第 5のトランジスタ 1 4をバイパスして流れる。 このとき、 第 4のトラ ンジス夕 1 0のコンデンサ成分への充電電流も第 5のトランジスタ 1 4 を流れ有機エレクトロルミネッセンス素子 1には流れない。 時刻 t 4で 第 4のトランジスタ 1 0が非導通になり、 V g sが第 2のトランジスタ 7の閾値電圧に等しくなる。 時刻 t 5で第 3のトランジスタ 8が非導通 になり、 第 2のコンデンサ 6に第 2のトランジスタ 7の閾値電圧が保持 される。 時刻 t 6で第 5のトランジスタ 1 4が非導通になる。 第 2図の 時刻 t 7から t 1 0では第 5のトランジスタ 1 4は画素の駆動に作用し ないので、 第 9図および第 1 0図に示した従来の駆動回路と同様に動作 する。
実施例 1においては、 駆動回路の 5個のトランジス夕は全て Pチヤネ ル型 F E Tである場合について説明したが、 一部もしくは全部のトラン ジス夕が Nチャネル型 F E Tであってもよく、 上記実施例 1と同様の効 果がある。 第 2のトランジスタ 7は電流制御機能を有する素子、 これ以 外のトランジスタはスィツチング機能を有する素子であればよく、 上記 実施例 1と同様の効果がある。 また、 上記の実施例 1においては、 自発 光素子に有機エレク トロルミネッセンス素子を用いたが、 無機 E L等の 自発光素子を用いた自発光型表示装置においても、 上記実施例 1と同様 の効果が得られる。
実施例 2
第 3図は、 この発明の実施例 2によるノイズ電流を抑制する駆動回路 を説明するための回路図である。 第 3図においては、 第 1図の第 3の制 御信号線 1 5と選択線 2が共用されている。 第 3図の駆動回路を第 1 0 図の動作タイミングを説明する波形図に基づいて動作させると、 画素が 選択されている期間内であって第 3のトランジスタ 8が導通に転じる時 点以前から、 第 4のトランジスタ 1 0が非導通に転じる時点以降の範囲 内で第 5のトランジスタ 1 4を導通させているので、 実施例 1 と同様の 効果がある。 さらに、 信号線が少なくなり、 回路構成の複雑化を避ける ことができるという効果がある。
実施例 3
第 4図は、 この発明の実施例 3によるノイズ電流を抑制する駆動回路 を説明するための回路図である。 第 4図においては、 第 1図の第 3の制 御信号線 1 5と第 1の制御信号線 9が共用されている。 第 4図の駆動回 路を第 1 0図の動作タイミングを説明する波形図に基づいて動作させる と、 画素が選択されている期間内であって第 3のトランジスタ 8が導通 に転じる時点以前から、 第 4のトランジスタ 1 0が非導通に転じる時点 以降の範囲内で第 5のトランジスタ 1 4を導通させているので、 実施例 1 と同様の効果がある。 さらに、 信号線が少なくなり、 回路構成の複雑 化を避けることができるという効果がある。
実施例 4
第 5図は、 この発明の実施例 4によるノイズ電流を抑制する駆動回路 を説明するための回路図である。 第 5図においては、 第 1図の第 2のト ランジス夕 7と第 4のトランジスタ 1 0の間に抵抗素子 1 6を挿入し、 抵抗素子 1 6に第 6のトランジスタ 1 7を並列に接続している。 第 5図 の駆動回路を第 2図のタイミングチャートにもとづいて動作させ、 且つ 、 第 6のトランジスタ 1 7を少なくとも トランジスタ 1 4が導通状態の 期間は非導通、 それ以外の期間は導通の状態にする。 その結果、 前記の 実施例 1 と同様の効果に加えて、 トランジスタ 1 4が導通状態の期間に はトランジスタ 1 0に抵抗素子 1 6が直列に挿入されるので、 第 3のト ランジス夕 8が導通して V g sが閾値よりも低い値になる期間に、 第 2 、 第 4及び第 5のトランジスタ 7、 1 0及び 1 4を流れる電流を小さく して、 消費電力を低減することができるという効果がある。
実施例 5
第 6図はこの発明の実施例 5を示し、 ノィズ電流を抑制する駆動回路 を説明するための回路図である。 第 6図においては、 有機エレク トロル ミネヅセンス素子 1と第 4のトランジスタ 1 0の間に抵抗素子 1 6を揷 入し、 抵抗素子 1 6に第 6のトランジスタ 1 7を並列に接続している。 第 6図の駆動回路を第 2図のタイ ミングチャートに基づいて動作させ、 且つ、 第 6のトランジスタ 1 7を少なくとも第 5のトランジスタ 1 4が 導通状態の期間は非導通、 それ以外の期間は導通の状態にする。 その結 果、 前記の実施例 1と同様の効果に加えて、 第 5のトランジスタ 1 4が 導通状態の期間には第 4のトランジスタ 1 0に抵抗素子 1 6が直列に揷 入されるので、 第 3のトランジスタ 8が導通して V g sが閾値よりも低 い値になる期間に、 第 2、 第 4'、 及び第 5のトランジスタ 7、 1 0及び 1 4を流れる電流を小さく して、 消費電力を低減することが きるとい う効果がある。 さらに、 第 4のトランジスタ 1 0のコンデンサ成分への 充電電流を小さく して、 消費電力を低減することができるという効果が ある。
実施例 4及び実施例 5において、 たとえば第 5のトランジスタ 1 4が Pチャネル型 F E Tの場合は第 6のトランジスタ 1 7を Nチャネル型 F E T、 第 5のトランジスタ 1 4が Nチャネル型 F E Tの場合は第 6のト ランジス夕 1 7を Pチャネル型 F E Tとするなど、 同一の制御信号で導 通と非導通が互いに逆になる構成とすることにより、 第 5図及び第 6図 の第 4の制御信号線 1 8は第 3の制御信号線 1 5 と共用でき、 制御信号 線を少なくできるという効果がある。 また、 この構成は実施例 2もしく は実施例 3にも適用できる。
実施例 2〜実施例 4の説明では、 エレク ト口ルミネッセンス素子とし て有機エレクトロルミネッセンス素子を例に挙げたが、 無機 E Lなど他 の自発光素子を用いても同様の効果がある。 産業上の利用性
この発明は、 発光素子を流れるノイズ電流を抑制することができ、 輝 度精度を向上させることができるため、 自発光型表示装置に有効に利用 することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 輝度制御を行う対象の画素を選択する選択線、 輝度に対応した電圧 を供給する輝度データ線、 選択線の信号によって導通状態または非導通 状態になる第 1のトランジスタ、 輝度デ一夕線からの電圧を保持する第 1及び第 2のコンデンサ、 自発光素子の電流値を制御する第 2のトラン ジス夕、 第 2のトランジスタのゲートとドレインを接続または遮断する 第 3のトランジスタ、 第 3のトランジスタを導通状態または非導通状態 に制御する信号電圧を供給する第 1の制御信号線、 発光素子と第 2のト ランジス夕を接続または遮断する第 4のトランジスタ、 第 4のトランジ ス夕を導通状態または非導通状態に制御する信号電圧を供給する第 2の 制御信号線、 及び上記自発光素子へ電圧を供給するための電圧供給線か ら構成される駆動回路を備えた自発光型表示装置において、 上記自発光 素子の電極を短絡することが可能なスィツチング素子を備えたことを特 徴とする自発光型表示装置。
2 . 上記スイッチング素子を動作する信号を供給する信号線を、 選択線 または第 1の制御信号線と共用する請求の範囲第 1項に記載の自発光型
3 . 上記スイッチング素子が導通状態である期間に、 抵抗素子が第 4の トランジスタに直列に接続される請求の範囲第 1項叉は第 2項に記載の 自発光型表示装置。
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