JP2006330138A - 表示装置及びその表示駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 1処理サイクル期間Tcyc内に、表示画素EMにローレベルの電源電圧Vscを印加することにより、有機EL素子OELへの発光駆動電流の供給を遮断して発光動作させない非発光動作期間Tnemと、表示画素EMを選択状態に設定し、表示データに応じた電圧成分を保持させる書込動作期間Twrtと、当該書込動作期間Twrtに保持された電圧成分に基づいて、表示データに応じた発光駆動電流を有機EL素子OELに流して発光動作させる発光動作期間Temと、を含むように設定されている。
【選択図】 図5
Description
図16は、従来技術におけるアクティブマトリックス型の表示装置の要部を示す概略構成図である。また、図17は、従来技術におけるアクティブマトリックス型の表示装置の表示駆動方法の一例(ホールド型)を模式的に示したタイミングチャートであり、図18は、従来技術におけるアクティブマトリックス型の表示装置の表示駆動方法の他の例(擬似インパルス型)を模式的に示したタイミングチャートである。ここで、図17及び図18においては、後述する実施形態との比較のために、便宜的に表示パネルに12行(第1行〜第12行)の表示画素が配列された構成を有する場合について、その表示駆動方法を示した。図中、kは正の整数である。なお、各行における映像データの書込動作及び表示動作、ブランキングデータの書込動作及び表示動作を明確にするため、便宜的にハッチングを施して示した。
請求項12記載の発明は、請求項5乃至11のいずれかに記載の表示装置において、少なくとも前記発光駆動回路に設けられる前記発光制御手段は、アモルファスシリコン薄膜トランジスタにより構成されていることを特徴とする。
請求項14記載の発明は、請求項5乃至13のいずれかに記載の表示装置において、前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする。
[第1の実施形態]
<表示装置>
まず、本発明に係る表示装置の概略構成について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る表示装置の第1の実施形態を示す概略ブロック図であり、図2は、本実施形態に係る表示装置に適用される表示パネル及びその周辺回路(走査ドライバ、データドライバ、電源ドライバ)の一例を示す要部構成図である。
(表示パネル・表示画素)
図3は、本実施形態に係る表示装置に適用される表示画素(発光駆動回路)の一例を示す回路構成図である。なお、本実施形態においては、表示画素として、表示データに応じた電流値を有する階調電流を供給することにより、各表示画素に設けられた発光素子に表示データに応じた電流値を有する発光駆動電流を流して、所望の輝度階調で発光動作(表示動作)させる電流階調指定方式の駆動制御方法に対応した回路構成(発光駆動回路)を備えた場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、表示データに応じた電圧値を有する階調電圧を印加することにより、各表示画素の発光素子に表示データに応じた電流値を有する発光駆動電流を流して、所望の輝度階調で発光動作させる電圧階調指定方式の駆動制御方法に対応した回路構成を備えたものであってもよい。
走査ドライバ120は、システムコントローラ150から供給される走査制御信号に基づいて、各走査ラインSLに選択レベル(上述した表示画素EMにおいては、ハイレベル)の走査信号Vselを印加することにより、各行ごとの表示画素EMを選択状態に設定する。具体的には、各行の走査ラインSLに走査信号Vselを印加する動作を、相互に時間的に重ならないタイミングでずらして実行することにより、各行ごとの表示画素EMを順次選択状態に設定する。
電源ドライバ130は、システムコントローラ150から供給される電源制御信号に基づいて、各行の表示画素EMについて、発光動作期間中のみハイレベルの電源電圧Vsc(=Ve)を当該行の電源ラインVLに印加し、発光動作(表示動作)期間以外の動作期間(書込動作期間を含む非発光動作(非表示動作)期間)中、ローレベルの電源電圧Vsc(=Vs)を印加する。ここで、ローレベルの電源電圧Vscを印加する動作は、実質的に、表示画素EM(発光駆動回路DC1)への電源電圧Vscの供給を遮断する動作と等価となる。
図4は、本実施形態に係る表示装置に適用可能なデータドライバの一例を示す概略ブロック図である。なお、図4に示すデータドライバの内部構成については、表示データに応じた電流値を有する階調電流を生成することができる一構成例を示したものに過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
システムコントローラ150は、少なくとも、走査ドライバ120及び電源ドライバ130、データドライバ140の各々に対して、動作状態を制御するタイミング制御信号として、走査制御信号及び電源制御信号、データ制御信号を生成して出力することにより、各ドライバを所定のタイミングで動作させて、所定の電圧レベルを有する走査信号Vsel及び電源電圧Vsc、並びに、表示データに応じた階調信号(階調電流Idata)を生成して出力させ、各表示画素EM(発光駆動回路DC1)における駆動制御動作(非発光動作、書込動作、発光動作)を連続的に実行させて、映像信号に基づく所定の画像情報を表示パネル110に表示させる制御(後述する表示装置の表示駆動制御)を行う。
表示信号生成回路160は、例えば、表示装置100Aの外部から供給される映像信号から輝度階調信号成分を抽出し、表示パネル110の1行分ごとに、該輝度階調信号成分をデジタル信号からなる表示データ(輝度階調データ)としてデータドライバ140のデータレジスタ回路42に供給する。ここで、上記映像信号が、テレビ放送信号(コンポジット映像信号)のように、画像情報の表示タイミングを規定するタイミング信号成分を含む場合には、表示信号生成回路160は、上記輝度階調信号成分を抽出する機能のほか、タイミング信号成分を抽出してシステムコントローラ150に供給する機能を有するものであってもよい。この場合においては、上記システムコントローラ150は、表示信号生成回路160から供給されるタイミング信号に基づいて、走査ドライバ120や電源ドライバ130、データドライバ140に対して個別に供給する各制御信号を生成する。
次に、本実施形態において、上述した表示パネルを構成する表示画素(図3参照)の駆動制御方法について説明する。
図5は、本実施形態に係る表示装置に適用される表示画素における駆動制御方法(非発光動作、書込動作、発光動作)を示すタイミングチャートである。また、図6は、本実施形態に係る表示画素(発光駆動回路)における非発光動作及び書込動作を示す概念図であり、図7は、本実施形態に係る表示画素(発光駆動回路)における発光動作を示す概念図である。
まず、非発光動作期間(非表示動作期間)Tnemにおいては、図5、図6(a)に示すように、走査ドライバ120から走査ラインSLに対して、非選択レベルの走査信号Vselを印加して当該表示画素EMを非選択状態に設定するとともに、電源ドライバ130から電源ラインVLに対して、ローレベルの電源電圧Vsc(=Vs)が印加される。また、データドライバ140からはデータラインDLに対して階調電流Idataは供給されない。
次いで、上記非発光動作期間Tnem中に設定される書込動作期間Twrtにおいては、図5、図6(a)に示すように、走査ドライバ120から走査ラインSLに対して、選択レベル(ハイレベル)の走査信号Vselを印加して当該表示画素EMを選択状態に設定するとともに、この選択タイミングに同期して、データドライバ140からデータラインDLに対して、表示データに応じた(負極性の)電流値を有する階調電流Idataを供給する。また、この書込動作期間Twrtにおいては、上記非発光動作期間Tnemと同様に、電源ドライバ130から電源ラインVLに対して、ローレベルの電源電圧Vsc(=Vs)が印加される。
次いで、書込動作期間Twrt、又は、該書込動作期間Twrtを含む非発光動作期間(非表示動作期間)Tnem終了後の発光動作期間(表示動作期間)Temにおいては、図5、図7に示すように、上述した非発光動作期間Tnemと同様に、走査ドライバ120から走査ラインSLに対して、ローレベルの走査信号Vselを印加して当該表示画素EMを非選択状態に設定するとともに、この非選択タイミングに同期して、データドライバ130からの階調電流Idataの供給が遮断されて、当該階調電流Idataの引き込み動作が停止される。また、この発光動作期間Temにおいては、電源ドライバ130から電源ラインVLに対して、ハイレベルの電源電圧Vsc(=Ve)が印加される。
次に、本実施形態に係る表示装置における表示駆動方法(画像情報の表示動作)について説明する。
図8は、本実施形態に係る表示装置の表示駆動方法の一例を模式的に示したタイミングチャ−トである。なお、本実施形態においては、説明の都合上、便宜的に表示パネルに12行(n=12;第1行〜第12行)の表示画素が配列された構成を有しているものとして説明する。また、図中、kは正の整数であり、図中の各行のクロスメッシュで示したハッチング部分は、各々、上述した表示データの書込動作期間を表しており、ドットで示したハッチング部分は、各々、上述した発光動作期間を表している。
このような書込動作を含む非発光動作は、表示パネル110に配列された表示画素EMについて、各行ごとにタイミングをずらして順次実行され、特に各行における書き込み動作は相互に時間的に重ならないように順次実行される。
このような発光動作は、表示パネル110に配列された表示画素EMについて、上述した書込動作(又は、書込動作を含む非発光動作)が終了した行の表示画素EMごとにタイミングをずらして順次実行される。
次に、本実施形態に係る表示装置及びその表示駆動方法の第2の実施形態について、図面を参照して説明する。
図9は、第2の実施形態に係る表示装置に適用される表示パネル及びその周辺回路(走査ドライバ、データドライバ、電源ドライバ、バイアス制御ドライバ)の一例を示す要部構成図である。また、図10は、本実施形態に係る表示装置に適用される表示画素(発光駆動回路)の一例を示す回路構成図である。ここで、上述した第1の実施形態(図1〜図3参照)と同等の構成については、同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化する。
ここで、薄膜トランジスタTr11〜Tr14は、上述したように、製造技術が簡易で素子特性(電子移動度等)が均一なアモルファスシリコン薄膜トランジスタを適用して構成されている。
図11は、本実施形態に係る表示装置に適用される表示画素における駆動制御方法(逆バイアス設定動作、非発光動作、書込動作、発光動作)を示すタイミングチャートである。また、図12は、本実施形態に係る表示画素(発光駆動回路)における逆バイアス設定動作及び非発光動作を示す概念図であり、図13は、本実施形態に係る表示画素(発光駆動回路)における書込動作及び発光動作を示す概念図である。ここで、上述した第1の実施形態と同等の駆動制御動作については、その説明を簡略化する。
まず、非発光動作期間Tnemにおいては、図11、図12(a)に示すように、走査ドライバ120から走査ラインSLに対して、非選択レベルの走査信号Vselを印加して当該表示画素EMを非選択状態に設定するとともに、電源ドライバ130から電源ラインVLに対して、ローレベルの電源電圧Vsc(=Vs)が印加される。また、データドライバ140からはデータラインDLに対して階調電流Idataは供給されない。
次いで、上記非発光動作期間Tnem中に設定される逆バイアス設定期間Tbsにおいては、図11、図12(b)に示すように、バイアス制御ドライバ170からバイアスラインBLに対して、ハイレベルのバイアス信号Vbsが印加される。
次いで、上記非発光動作期間Tnem中に設定される書込動作期間Twrtにおいては、図11、図13(a)に示すように、走査ドライバ120から走査ラインSLに対して、選択レベル(ハイレベル)の走査信号Vselを印加して当該表示画素EMを選択状態に設定するとともに、この選択タイミングに同期して、データドライバ140からデータラインDLに対して、表示データに応じた(負極性の)電流値を有する階調電流Idataを供給する。また、この書込動作期間Twrtにおいては、上記非発光動作期間Tnemと同様に、電源ドライバ130から電源ラインVLに対して、ローレベルの電源電圧Vsc(=Vs)が印加され、バイアス制御ドライバ170からバイアスラインBLに対して、ローレベルのバイアス信号Vbsが印加される。
次いで、書込動作期間Twrt、又は、該書込動作期間Twrtを含む非発光動作期間Tnem終了後の発光動作期間Temにおいては、図11、図13(b)に示すように、上述した非発光動作期間Tnemと同様に、走査ドライバ120から走査ラインSLに対して、ローレベルの走査信号Vselを印加して当該表示画素EMを非選択状態に設定するとともに、この非選択タイミングに同期して、データドライバ130からの階調電流Idataの供給が遮断されて、当該階調電流Idataの引き込み動作が停止される。また、上記非発光動作期間Tnemと同様に、バイアス制御ドライバ170からバイアスラインBLに対して、ローレベルのバイアス信号Vbsが印加される。一方、この発光動作期間Temにおいては、電源ドライバ130から電源ラインVLに対して、ハイレベルの電源電圧Vsc(=Ve)が印加される。
図14は、本実施形態に係る表示画素において、発光駆動用のスイッチング素子(薄膜トランジスタ)を逆バイアス状態に設定した場合のしきい値電圧の変動量(Vthシフト量)を示す実験結果である。ここでは、発光駆動用のスイッチング素子として適用されるnチャネル型のアモルファスシリコン薄膜トランジスタについて、ゲート−ソース間に順バイアス電圧を印加して継続的にオン動作させた場合(図中、点線で示す)と、駆動動作期間の1/5の期間だけ、逆バイアス電圧(例えば、−30V)を印加して逆バイアス状態に設定した場合(図中、実線で示す)の、時間経過に対するしきい値電圧の変動量の変化傾向を測定した結果の一例を示す。
次に、本実施形態に係る表示装置における表示駆動方法(画像情報の表示動作)について説明する。
図15は、本実施形態に係る表示装置の表示駆動方法の一例を模式的に示したタイミングチャ−トである。ここで、上述した第1の実施形態と同等の制御方法については、その説明を簡略化する。また、図中の各行の斜線で示したハッチング部分は、各々、上述した表示データの逆バイアス設定期間を表している。
次いで、図15に示すように、発光動作期間Tem(図中、ドットハッチングで表示)においては、i行の各表示画素EMを非選択状態に設定するとともに、各データラインDLへの階調電流Idataの供給が遮断される。
このような発光動作は、表示パネル110に配列された表示画素EMについて、上述した書込動作(又は、書込動作を含む非発光動作)が終了した行の表示画素EMごとにタイミングをずらして順次実行される。
110 表示パネル
120 走査ドライバ
130 電源ドライバ
140 データドライバ
150 システムコントローラ
160 表示信号生成回路
150 バイアス制御ドライバ
EM 表示画素
DC1、DC2 発光駆動回路
SL 走査ライン
VL 電源ライン
DL データライン
BL バイアスライン
Tr11〜Tr14 薄膜トランジスタ
Cs コンデンサ
OEL 有機EL素子
Claims (20)
- 行方向に配設され複数の走査ライン及び列方向に配設された複数のデータラインの各交点近傍に、複数の表示画素が配列された表示パネルを有する表示装置において、
所定のタイミングで前記表示パネルの各行ごとの前記表示画素に走査信号を順次印加して、選択状態に設定する走査駆動部と、
所望の画像情報を表示するための表示データに応じた階調信号を生成し、前記選択状態に設定された行の前記表示画素に順次供給するデータ駆動部と、
前記表示パネルの各行ごとの前記表示画素に、前記データ駆動部から供給された前記階調信号に基づいて前記表示データに応じたバイアス状態で表示動作させるための電源電圧を印加する電源駆動部と、
タイミング制御信号を供給することにより、前記走査駆動部及び前記データ駆動部、前記電源駆動部の各々を所定のタイミングで動作させ、少なくとも、前記各行ごとの前記表示画素を、前記表示データに応じたバイアス状態で表示動作させる期間以外の期間に、前記電源駆動部による当該行の前記表示画素への前記電源電圧の印加を遮断して非表示動作させる駆動制御部と、
を備えていることを特徴とする表示装置。 - 前記駆動制御部は、前記各行の前記表示画素への前記電源電圧の印加を遮断して非表示動作させる期間中に、当該行の前記表示画素に前記データ駆動部から前記階調信号を供給する前記タイミング制御信号を生成する手段を有していることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
- 前記表示装置は、前記表示パネルの各行ごとの前記表示画素に、前記階調信号に基づいて前記各行の前記表示画素に設定された、前記表示データに応じたバイアス状態を解消して特定のバイアス状態に設定するための設定信号を印加する状態設定制御部を、さらに備えていることを特徴とする請求項1又は2記載の表示装置。
- 前記駆動制御部は、前記各行の前記表示画素への前記電源電圧の印加を遮断して非表示動作させる期間中に、当該行の前記表示画素に前記状態設定制御部から前記設定信号を供給する前記タイミング制御信号を生成する手段を有していることを特徴とする請求項3記載の表示装置。
- 前記各表示画素は、発光素子と、前記発光素子の発光動作を制御する発光駆動回路と、を備え、
前記発光駆動回路は、少なくとも、前記階調信号に基づく電荷を蓄積する電荷蓄積手段と、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷量に応じた順バイアス電圧に基づいて所定の電流値を有する発光駆動電流を生成し、前記発光素子に供給する発光制御手段と、前記電荷蓄積手段への前記階調信号に基づく電荷の供給状態を制御する書込制御手段と、を備えていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の表示装置。 - 前記各表示画素に設けられる前記発光制御手段は、一端が前記電源ラインに接続され、他端が前記発光素子に接続されて、前記発光駆動電流を流す導通路と、前記電荷蓄積手段に接続され、前記導通路の導通状態を制御して前記発光素子への前記発光駆動電流の供給状態を制御する制御端子を備えていることを特徴とする請求項5記載の表示装置。
- 前記各表示画素に設けられる前記書込制御手段は、一端が前記階調信号が供給される前記データラインに接続され、他端が前記電荷蓄積手段を介して前記発光制御手段の前記制御端子に接続された導通路と、前記走査信号が印加される前記走査ラインに接続され、前記電荷蓄積手段への前記階調信号に基づく電荷の供給状態を制御する制御端子を備えていることを特徴とする請求項6記載の表示装置。
- 前記発光駆動回路は、少なくとも、導通路の一端に前記電源電圧が印加され、該導通路の他端に前記発光素子との接続接点が接続された第1のスイッチ手段と、制御端子が前記走査ラインに接続され、導通路の一端に前記電源電圧が印加され、該導通路の他端に前記第1のスイッチ手段の制御端子が接続された第2のスイッチ手段と、制御端子が前記走査ラインに接続され、導通路の一端に前記データラインが接続され、該導通路の他端に前記接続接点が接続された第3のスイッチ手段と、前記第1のスイッチ手段の制御端子と前記接続接点との間に接続された容量素子と、を備え、
前記発光制御手段は、前記第1のスイッチ手段を含んで構成され、前記電荷蓄積手段は、前記容量素子を含んで構成されていることを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載の表示装置。 - 前記発光駆動回路は、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を放電して、前記発光制御手段に無電圧、又は、逆バイアス電圧を印加するバイアス制御手段を、さらに備えていることを特徴とする請求項5乃至8のいずれかに記載の表示装置。
- 前記各表示画素に設けられる前記バイアス制御手段は、一端が前記走査信号が供給される走査ラインに接続され、他端が前記発光制御手段の前記制御端子に接続されて、所定の信号レベルの前記走査信号を前記発光制御手段の前記制御端子に印加する導通路と、前記設定信号が印加されるバイアスラインに接続され、前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷の放電状態を制御する制御端子を備えていることを特徴とする請求項9記載の表示装置。
- 前記発光駆動回路は、制御端子が前記バイアスラインに接続され、導通路の一端が前記走査ラインに接続され、該導通路の他端に前記第1のスイッチ手段の制御端子が接続された第4のスイッチ手段を、さらに備え、
前記バイアス制御手段は、前記第4のスイッチ手段を含んで構成されていることを特徴とする請求項9又は10記載の表示装置。 - 少なくとも前記発光駆動回路に設けられる前記発光制御手段は、アモルファスシリコン薄膜トランジスタにより構成されていることを特徴とする請求項5乃至11のいずれかに記載の表示装置。
- 前記データ駆動部は、前記階調信号として、前記発光素子を所定の輝度階調で発光動作させるための所定の電流値を有する階調電流を生成する手段を備えていることを特徴とする請求項5乃至12のいずれかに記載の表示装置。
- 前記発光素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項5乃至13のいずれかに記載の表示装置。
- 行方向に配設され複数の走査ライン及び列方向に配設された複数のデータラインの各交点近傍に、複数の表示画素が配列された表示パネルを有し、所定のタイミングで前記表示パネルの各行ごとの前記表示画素に走査信号を順次印加して、選択状態に設定するタイミングに同期して、所望の画像情報を表示するための表示データに応じた階調信号を供給することにより、前記表示画素を前記表示データに応じたバイアス状態で表示動作させて、前記表示パネルに前記所望の画像情報を表示する表示装置の表示駆動方法において、
前記表示パネルに配列された各行ごとの前記表示画素を順次選択状態に設定して前記階調信号を供給するステップと、
前記階調信号が供給された前記各行の前記表示画素を、前記表示データに応じたバイアス状態で順次表示動作させるステップと、
前記各行ごとの前記表示画素に前記階調信号を供給するステップを実行する期間を含む期間に、前記各行ごとの前記表示画素を前記表示データに応じたバイアス状態で表示動作させるための電源電圧の印加を遮断して非表示動作させるステップと、
を含むことを特徴とする表示装置の表示駆動方法。 - 前記各表示画素は、表示駆動手段を備え、
前記各行の前記表示画素を前記表示データに応じたバイアス状態で表示動作させるステップは、前記表示駆動手段に前記階調信号に応じた順バイアス電圧を印加することにより実行されることを特徴とする請求項15記載の表示装置の表示駆動方法。 - 前記各行ごとの前記表示画素を非表示動作させるステップを実行する期間中に、前記各行の前記表示画素に設定された、前記表示データに応じたバイアス状態を解消して特定のバイアス状態に設定するステップを、さらに含むことを特徴とする請求項15又は16記載の表示装置の表示駆動方法。
- 前記各行の前記表示画素に設定された、前記表示データに応じたバイアス状態を解消して特定のバイアス状態に設定するステップは、前記表示駆動手段に無電圧、又は、逆バイアス電圧を印加することにより実行されることを特徴とする請求項17記載の表示装置の表示駆動方法。
- 前記各表示画素は、発光素子を備え、
前記各行の前記表示画素を前記表示データに応じたバイアス状態で表示動作させるステップは、前記各表示画素の前記発光素子を前記表示データに応じた輝度階調で発光動作させることを特徴とする請求項15乃至18のいずれかに記載の表示装置の表示駆動方法。 - 前記各行の前記表示画素に前記階調信号を供給するステップは、前記階調信号として、前記発光素子を所定の輝度階調で発光動作させるための所定の電流値を有する階調電流を供給することを特徴とする請求項19記載の表示装置の表示駆動方法。
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