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JP2012516456A - 表示装置およびその駆動制御方法 - Google Patents

表示装置およびその駆動制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】有機EL発光素子の寄生容量の容量値Cdが大きく1ライン選択期間が短い場合でも、十分な閾値電圧検出期間を確保する。
【解決手段】n行の画素回路11行の選択期間の前に、n行の画素回路11行とは異なるn−2行の画素回路11行の選択期間において、n行の画素回路11行の各画素回路11の駆動用トランジスタのゲート端子に所定の電圧を設定し、所定の電圧の設定によってn行の画素回路11行の各画素回路11の発光素子の寄生容量を充電して各画素回路11の駆動用トランジスタの閾値電圧の検出を開始し、n行の画素回路11行の選択期間内において閾値電圧の検出を完了し、その後、n行の画素回路11行の各画素回路11の駆動用トランジスタに駆動電圧を設定する。
【選択図】図3

Description

本発明は、アクティブマトリクス方式で駆動される発光素子を備えた表示装置およびその表示装置の駆動制御方法に関するものである。
従来、有機EL発光素子などの発光素子を用いた表示装置が提案されており、テレビや携帯電話のディスプレイなど種々の分野での利用が提案されている。
一般に、有機EL発光素子は電流駆動型発光素子であるため、液晶ディスプレイとは異なり、その駆動回路として画素回路を選択する選択用トランジスタと表示画像に応じた電荷を保持する容量素子と有機EL発光素子を駆動する駆動用トランジスタが最低限必要である(たとえば、特許文献1参照)。
そして、従来、アクティブマトリクス方式の有機EL表示装置の画素回路には、低温ポリシリコンまたはアモルファスシリコンからなる薄膜トランジスタが用いられていた。
しかしながら、低温ポリシリコンの薄膜トランジスタは高移動度と閾値電圧安定性を得ることができるが、移動度の均一性に問題がある。また、アモルファスシリコンの薄膜トランジスタは移動度均一性を得ることができるが、移動度の低さと閾値電圧の経時変動の問題がある。
上記のような移動度の不均一性および閾値電圧の不安定性は表示画像のムラとなって現れる。この問題を解決するため、たとえば特許文献2に記載の有機EL表示装置においては、画素回路内にダイオード接続方式の補償回路を設けることが提案されているが、補償回路を設ける分だけ画素回路が複雑化し、歩留り低下によるコストアップや開口率の低下をもたらす問題がある。
そこで、特許文献2に記載のダイオード接続方式の閾値電圧の補償回路に対し、特許文献3や特許文献4に記載の有機EL表示装置のように、有機EL発光素子の寄生容量を駆動用トランジスタで自己充電して駆動用トランジスタの閾値電圧Vthの変動を補正することでトランジスタ数の削減する方法が提案されている。
特開平8−234683号公報 特開2003−255856号公報 特開2003−271095号公報 特開2007−310311号公報
しかしながら、特許文献3や特許文献4に記載の方法では、画素回路をリセットするリセット期間やプログラム電圧を設定するプログラム時間は駆動用トランジスタの特性や配線抵抗の改善により短縮可能だが、閾値電圧の検出に要する時間は有機EL発光素子の寄生容量の容量値Cdに依存する。したがって、実際の表示動作では、1ラインの画素回路行の選択期間のほとんどを閾値電圧検出期間が占有するのが実情である。
そして、1ライン選択期間は、表示更新サイクル(フレーム周期)を走査線の数できまり、たとえば、パネルサイズを固定して高精細化する場合には、1ライン選択期間は短縮するが有機EL発光素子の面積が縮小し寄生容量の容量値Cdも減少するため閾値電圧検出期間も短縮されて問題はない。
しかしながら、パネルサイズを大型化すると1ライン選択期間は変わらないが、有機EL発光素子の面積が拡張して寄生容量の容量値Cdが増加するため閾値電圧検出期間が長くなってしまう問題がある。したがって、上述した従来技術ではパネルの大型化は困難であった。
本発明は、上記の事情に鑑み、有機EL発光素子の寄生容量の容量値Cdが大きく1ライン選択期間が短い場合でも、閾値電圧検出期間を確保することができる表示装置および表示装置の駆動制御方法を提供することを目的とする。
本発明の表示装置の駆動制御方法は、発光素子、発光素子のアノード端子にソース端子が接続され、発光素子に駆動電流を流すN型の駆動用トランジスタ、駆動用トランジスタのゲート端子とソース端子との間に接続された容量素子と、駆動用トランジスタのゲート端子と駆動用トランジスタに供給される駆動電圧が設定されるデータ線との接続を切り替える選択用トランジスタを有する画素回路が多数配列されたアクティブマトリクス基板と、データ線に直交する方向に画素回路が配置された画素回路行を順次切り替えて選択し、選択した画素回路行の選択用トランジスタをONして画素回路行の各画素回とデータ線とを接続する走査駆動回路とを備えた表示装置の駆動制御方法であって、所定の画素回路行の選択期間の前に、所定の画素回路行とは異なる画素回路行の選択期間において、所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子に所定の電圧を設定し、所定の電圧の設定によって所定の画素回路行の各画素回路の発光素子の寄生容量を充電して各画素回路の駆動用トランジスタの閾値電圧の検出を開始し、所定の画素回路行の選択期間内において閾値電圧の検出を完了し、その後、所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタに駆動電圧を設定することを特徴とする。
また、上記本発明の表示装置の駆動制御方法においては、所定の画素回路行の各画素回路の閾値電圧の検出開始から完了までの期間であって、データ線に所定の電圧が設定されている間は所定の画素回路行の選択用トランジスタをONすることによって所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子をデータ線に接続し、所定の画素回路行の各画素回路の閾値電圧の検出開始から完了までの期間であって、データ線に異なる画素回路行の各画素回路の駆動トランジスタの駆動電圧が設定されている間は所定の画素回路行の選択用トランジスタをOFFすることによって所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子とデータ線との接続を遮断するようにすることができる。
また、画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子に対し選択用トランジスタと並列にゲート端子と固定電圧源との接続を切り替える固定電圧供給用トランジスタを設け、所定の画素回路行の閾値電圧の検出動作の間は選択用トランジスタをOFFするとともに、固定電圧供給用トランジスタをONして固定電圧源から所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタに固定電圧を設定し、所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタの駆動電圧の設定の間は固定電圧供給用トランジスタをOFFするとともに、選択用トランジスタをONするようにすることができる。
また、画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子に対し選択用トランジスタと並列に固定電圧供給用トランジスタを設けるとともに、固定電圧供給用トランジスタを介して駆動用トランジスタのゲート端子に固定電圧を供給するゲート電圧保持用容量素子とを設け、選択用トランジスタおよび固定電圧供給用トランジスタをONして所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子にデータ線とゲート電圧保持用容量素子とを接続し、その後、選択用トランジスタをOFFして所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子とデータ線との接続を遮断するとともに、固定電圧供給用トランジスタのON状態を継続することによって所定の画素回路行の閾値電圧の検出動作を行い、所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタの駆動電圧の設定の間は固定電圧供給用トランジスタをOFFするとともに、選択用トランジスタをONするようにすることができる。
また、N−1行目の画素回路行に選択用トランジスタのON/OFFを制御する第1の走査信号を供給する第1の走査線とN行目の画素回路行に固定電圧供給用トランジスタのON/OFFを制御する第2の走査信号を供給する第2の走査線として共通の走査線を用いることができる。
また、所定の画素回路行の各画素回路の閾値電圧の検出動作の期間を閾値電圧の検出動作の前に行われる各画素回路のリセット動作の期間を調整することによって制御することができる。
本発明の表示装置は、発光素子、発光素子のアノード端子にソース端子が接続され、発光素子に駆動電流を流すN型の駆動用トランジスタ、駆動用トランジスタのゲート端子とソース端子との間に接続された容量素子と、駆動用トランジスタのゲート端子と駆動用トランジスタに供給される駆動電圧が設定されるデータ線との接続を切り替える選択用トランジスタを有する画素回路が多数配列されたアクティブマトリクス基板と、データ線に直交する方向に画素回路が配置された画素回路行を順次切り替えて選択し、その選択した画素回路行の選択用トランジスタをONして画素回路行の各画素回とデータ線とを接続する走査駆動回路とを備えた表示装置であって、所定の画素回路行の選択期間の前に、所定の画素回路行とは異なる画素回路行の選択期間において、所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子に所定の電圧を設定する電圧設定部と、電圧設定部による所定の電圧の設定によって所定の画素回路行の各画素回路の発光素子の寄生容量を充電して各画素回路の駆動用トランジスタの閾値電圧の検出を開始し、所定の画素回路行の選択期間内において閾値電圧の検出を完了する閾値電圧検出部と、閾値電圧検出部による閾値電圧の検出完了後、所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタに駆動電圧を設定する駆動電圧設定部とを備えたことを特徴とする。
また、上記本発明の表示装置においては、閾値電圧検出部を、所定の画素回路行の各画素回路の閾値電圧の検出開始から完了までの期間であって、データ線に所定の電圧が設定されている間は所定の画素回路行の選択用トランジスタをONすることによって所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子をデータ線に接続し、所定の画素回路行の各画素回路の閾値電圧の検出開始から完了までの期間であって、データ線に異なる画素回路行の各画素回路の駆動トランジスタの駆動電圧が設定されている間は所定の画素回路行の選択用トランジスタをOFFすることによって所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子とデータ線との接続を遮断するものとすることができる。
また、画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子に対し選択用トランジスタと並列にゲート端子と固定電圧源との接続を切り替える固定電圧供給用トランジスタを設け、閾値電圧検出部を、所定の画素回路行の閾値電圧の検出動作の間は選択用トランジスタをOFFするとともに、固定電圧供給用トランジスタをONして固定電圧源から所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタに固定電圧を設定するものとし、駆動電圧設定部を、所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタの駆動電圧の設定の間は固定電圧供給用トランジスタをOFFするとともに、選択用トランジスタをONするものとすることができる。
また、画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子に対し選択用トランジスタと並列に固定電圧供給用トランジスタを設けるとともに、固定電圧供給用トランジスタを介して駆動用トランジスタのゲート端子に固定電圧を供給するゲート電圧保持用容量素子とを設け、閾値電圧検出部を、選択用トランジスタおよび固定電圧供給用トランジスタをONして所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子にデータ線とゲート電圧保持用容量素子とを接続し、その後、選択用トランジスタをOFFして所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子とデータ線との接続を遮断するとともに、固定電圧供給用トランジスタのON状態を継続することによって所定の画素回路行の閾値電圧の検出動作を行うものとし、駆動電圧設定部を、所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタの駆動電圧の設定の間は固定電圧供給用トランジスタをOFFするとともに、選択用トランジスタをONするものとすることができる。
また、N−1行目の画素回路行に選択用トランジスタのON/OFFを制御する第1の走査信号を供給する第1の走査線とN行目の画素回路行に固定電圧供給用トランジスタのON/OFFを制御する第2の走査信号を供給する第2の走査線として共通の走査線を設けることができる。
また、閾値電圧検出部を、所定の画素回路行の各画素回路の閾値電圧の検出動作の期間を閾値電圧の検出動作の前に行われる各画素回路のリセット動作の期間を調整することによって制御するものとすることができる。
本発明の表示装置およびその表示装置の駆動制御方法によれば、所定の画素回路行の選択期間の前に、所定の画素回路行とは異なる画素回路行の選択期間において、所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子に所定の電圧を設定し、所定の電圧の設定によって所定の画素回路行の各画素回路の発光素子の寄生容量を充電して各画素回路の駆動用トランジスタの閾値電圧の検出を開始し、所定の画素回路行の選択期間内において閾値電圧の検出を完了し、その後、所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタに駆動電圧を設定するようにしたので、発光素子の寄生容量の容量値が大きく、1ライン選択期間が短い多画素の大型パネルにおいても、閾値電圧検出期間を十分に確保することができ、表示ムラの少ない高画質の表示装置を実現することができる。
本発明の表示装置の第1実施形態を適用した有機EL表示装置の概略構成図 本発明の表示装置の第1の実施形態を適用した有機EL表示装置の画素回路の構成を示す図 本発明の表示装置の第1の実施形態を適用した有機EL表示装置の作用を説明するためのタイミングチャート 本発明の第1の実施形態の有機EL表示装置のリセット動作の作用を説明するための図 本発明の第1の実施形態の有機EL表示装置の充電動作の作用を説明するための図 本発明の第1の実施形態の有機EL表示装置のゲート開放制御動作の作用を説明するための図 本発明の第1の実施形態の有機EL表示装置の閾値電圧検出動作の作用を説明するための図 本発明の第1の実施形態の有機EL表示装置の駆動電圧設定動作の作用を説明するための図 本発明の第1の実施形態の有機EL表示装置の発光動作を説明するための図 本発明の第1の実施形態の有機EL表示装置のその他の画素回路の構成を示す図 リセット動作の期間を調整することによって閾値電圧の検出動作の期間を制御する方法を説明するための図 本発明の表示装置の第2および第3の実施形態を適用した有機EL表示装置の概略構成図 本発明の表示装置の第2の実施形態を適用した有機EL表示装置の画素回路の構成を示す図 本発明の表示装置の第2の実施形態を適用した有機EL表示装置の作用を説明するためのタイミングチャート 本発明の第2の実施形態の有機EL表示装置のリセット動作の作用を説明するための図 本発明の第2の実施形態の有機EL表示装置の充電動作の作用を説明するための図 本発明の第2の実施形態の有機EL表示装置の閾値電圧検出動作の作用を説明するための図 本発明の第2の実施形態の有機EL表示装置の駆動電圧設定動作の作用を説明するための図 本発明の第2の実施形態の有機EL表示装置の発光動作を説明するための図 本発明の第2の実施形態の有機EL表示装置のその他の画素回路の構成を示す図 本発明の第2および第3の実施形態の有機EL表示装置の変形例を示す図 本発明の表示装置の第3の実施形態を適用した有機EL表示装置の画素回路の構成を示す図 本発明の表示装置の第3の実施形態を適用した有機EL表示装置の作用を説明するためのタイミングチャート 本発明の第3の実施形態の有機EL表示装置のリセット動作の作用を説明するための図 本発明の第3の実施形態の有機EL表示装置の充電動作の作用を説明するための図 本発明の第3の実施形態の有機EL表示装置の閾値電圧検出動作の作用を説明するための図 本発明の第3の実施形態の有機EL表示装置の駆動電圧設定動作の作用を説明するための図 本発明の第3の実施形態の有機EL表示装置の発光動作を説明するための図 本発明の第3の実施形態の有機EL表示装置のその他の画素回路の構成を示す図 有機EL発光素子の寄生容量の容量値の条件を説明するための図
以下、図面を参照して本発明の表示装置の第1の実施形態を適用した有機EL表示装置について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態を適用した有機EL表示装置の概略構成図である。
本実施形態の有機EL表示装置は、図1に示すように、有機EL発光素子を有する画素回路11が2次元状に多数配列されたアクティブマトリクス基板10と、各画素回路11の駆動用トランジスタのゲート端子に表示データに基づく駆動電圧を供給するデータ駆動回路12と、各画素回路11にスキャン信号を出力する走査駆動回路13と、画像データに応じた表示データと同期信号に基づくタイミング信号をデータ駆動回路12に出力する制御部25を備えている。
そして、アクティブマトリクス基板10は、走査駆動回路13から出力されたスキャン信号を各画素回路行に供給する多数の走査線14と、走査駆動回路13から出力された可変電圧Vddnを各画素回路行に供給する多数の電源線15と、データ駆動回路12から出力された駆動電圧を各画素回路列に供給する多数のデータ線16とを備えている。
そして、データ線16と走査線14および電源線15とは直交して格子状に設けられている。そして、これらの交差点近傍に画素回路11が設けられている。
各画素回路11は、図2に示すように、有機EL発光素子11aと、有機EL発光素子11aのアノード端子にソース端子Sが接続され、有機EL発光素子11aに駆動電流を流す駆動用トランジスタ11bと、駆動用トランジスタ11bのゲート端子Gとソース端子Sとの間に接続された容量素子11cと、容量素子11cの一端および駆動用トランジスタ11bのゲート端子Gに一端が接続されるとともに、他端がデータ線16に接続された選択用トランジスタ11dとを備えている。
有機EL発光素子11aは、駆動用トランジスタ11bにより流された駆動電流により発光する発光部50と、発光部50の寄生容量51とを有している。そして、有機EL発光素子11aのカソード端子は共通電位(図2では接地電位)に接続されている。
駆動用トランジスタ11bおよび選択用トランジスタ11dは、N型の薄膜トランジスタから構成されている。そして、駆動用トランジスタ11bの薄膜トランジスタの種類としては、アモルファスシリコンの薄膜トランジスタや無機酸化膜の薄膜トランジスタを用いることができる。無機酸化膜薄膜トランジスタとしては、たとえば、IGZO(InGaZnO)を材料とする無機酸化膜からなる薄膜トランジスタを利用することができるが、IGZOに限らず、その他IZO(InZnO)なども用いることができる。
走査駆動回路13は、制御部25から出力されたタイミング信号に基づいて、画素回路11の選択用トランジスタ11dをON/OFFするためのスキャン信号Scannを各走査線14に順次出力するとともに、各電源線15に動作タイミングに応じた可変電圧を供給するものである。
次に、本実施形態の有機EL表示装置の動作について、図3に示すタイミングチャートおよび図4から図9を参照しながら説明する。なお、図3には、走査駆動回路13から出力されるn行目のスキャン信号Scannおよびn+1行目のスキャン信号Scan(n+1)の出力タイミングと、走査駆動回路13から出力されたn行目の可変電圧Vddnとn+1行目の可変電圧Vdd(n+1)の電圧波形と、データ駆動回路12から出力されるデータ信号Vdataの出力タイミングと、n行目の駆動用トランジスタ11bのゲート電圧Vgn、ソース電圧Vsnおよびゲート−ソース間電圧Vgsnの電圧波形とが示されている。
本実施形態の有機EL表示装置においては、アクティブマトリクス基板10の各走査線14に接続された画素回路行が順次選択され、1行単位でプログラム動作が行なわれる。ここでは、n行目の画素回路行において行なわれる動作について説明する。なお、図3は、n−2行目からn+1行目までの画素回路行のプログラム動作のタイミングに対するn行目の画素回路行の動作を中心に示したタイミングチャートである。
まず、n行目の画素回路行についてリセット動作が行われる(図3の時刻t1〜時刻t2、図4参照)。なお、このリセット動作は2ライン前のn−2行目の選択期間に実行される。
具体的には、図3に示すように、走査駆動回路13から走査線14に選択用トランジスタ11dをONするためのスキャン信号Scannが出力される。そして、図4に示すように、スキャン信号Scannに応じて選択用トランジスタ11dがONされ、駆動用トランジスタ11bのゲート端子Gがデータ線16に接続される。そして、このときデータ駆動回路12から各データ線16に所定電圧VBが出力されるとともに、走査駆動回路13からn行目の電源線15に所定電圧VAが供給される。
所定電圧VAよりも所定電圧VBの方が高い値に設定されており、これにより、駆動用トランジスタ11bのソース端子Sとドレイン端子Dが逆転し、駆動用トランジスタ11bのゲート−ソース間電圧Vgs=VB−VAに設定される。
ここで、所定電圧VBの値は、VB>VA+Vthmaxを満たすように設定される。なお、Vthmaxは駆動用トランジスタ11bの最大閾値電圧を意味する。
したがって、駆動用トランジスタ11bには何らかの駆動電流Idが流れることになり、この駆動電流Idは電源線15に流れ出す。
また、所定電圧VAは、有機EL発光素子11aの発光閾値電圧をVf0、駆動用トランジスタ11bの閾値電圧偏差+変動の最大値をΔVthとすると、VA<Vf0−ΔVthが条件となり、たとえば、VA=0Vに設定されるが、ΔVthが小さい場合には、より高い電圧を設定した方が有機EL発光素子11aの発光遷移時間を短縮でき、逆にΔVthが大きい場合には、より低い電圧(負電圧を含む)を設定する必要がある。
そして、ある程度の時間が経過すると寄生容量51の放電が完了し、有機EL発光素子11aのアノード電位はVAにリセットされる。
そして、次に、n行目の画素回路行について充電動作が行われる(図3の時刻t2〜時刻t3、時刻t4〜時刻t5、時刻6〜時刻t7、図5参照)。
具体的には、走査駆動回路13から出力される電圧が所定電圧VAから電源電圧VDDに変更され、駆動用トランジスタ11bの電源線15側がドレイン端子D、有機EL発光素子11a側がソース端子Sとなり、駆動用トランジスタ11bのゲート−ソース間電圧Vgsは、
Vgs=Vg−Vs=VB−VA>Vth
となり、駆動用トランジスタ11bから有機EL発光素子11aに駆動電流Idが流れる。そして、この駆動電流Idにより有機EL発光素子11aの寄生容量51が充電され、駆動用トランジスタのソース電圧Vsが徐々に上昇する。
この充電動作は2ライン前のn−2行目と1ライン前のn−1行目の選択期間に実行されるが、n−2行目とn−1行目の選択期間におけるプログラム動作期間だけはデータ線16に所定電圧VBではなく各行のプログラム電圧が出力されることになるので、この間はn行目の画素回路行のゲート開放制御が行われる。
次に、このゲート開放制御について説明する(図3の時刻t3〜時刻t4、時刻t5〜時刻t6、図6参照)。
具体的には、図3に示すように、走査駆動回路13から走査線14に選択用トランジスタ11dをOFFするためのスキャン信号Scannが出力される。そして、図4に示すように、スキャン信号Scannに応じて選択用トランジスタ11dがOFFされ、駆動用トランジスタ11bのゲート端子Gとデータ線16とが一旦遮断される。
そして、この状態においても有機EL発光素子11aの寄生容量51は駆動電流Idによって充電され続けるため、駆動用トランジスタ11bのソース電圧Vsは上昇するが、駆動用トランジスタ11bのゲート端子Gが開放端となっているためゲート電圧も一緒に上昇する。そのため駆動用トランジスタ11bのゲート−ソース間電圧Vgsは変化しない。
そして、n−2行目とn−1行目の選択期間におけるプログラム動作期間が終了し、データ駆動回路12からデータ線16に再び所定電圧VBが供給されると、再び走査駆動回路13から走査線14に選択用トランジスタ11dをONするためのスキャン信号Scannが出力され、選択用トランジスタ11dがONされ、駆動用トランジスタ11bのゲート端子Gがデータ線16に接続される。
そして、駆動用トランジスタ11bのゲート電圧Vgが所定電圧VBに戻ることによって、駆動用トランジスタ11bのゲート−ソース間電圧Vgsは上述したゲート開放期間にゲート電圧Vgが上昇した電圧分だけ低下することになるが、本実施形態の有機EL表示装置においては、プログラム動作期間(図3の時刻t3〜時刻t4、時刻t5〜時刻t6)≪寄生容量充電期間(図3の時刻t2〜時刻t7)としているため、このVgsの低下はゲート電圧Vgを所定電圧VBに維持した場合のVgsの低下分とほぼ一致するため問題とはならない。
そして、次に閾値電圧検出動作が行なわれる(図3の時刻t6〜時刻t7、図7参照)。
具体的には、n行目の選択期間内においては上述したゲート開放動作は行われず、引き続き上述した寄生容量充電動作が行われる。そして、駆動用トランジスタ11bのゲート端子Gには所定電圧VBが供給されているので、駆動用トランジスタ11bのソース電圧Vsの上昇によりゲート−ソース間電圧Vgsは低下し、Vgs=Vthになった時点で駆動電流Id=0となり、ソース電圧Vsの上昇は停止する。このとき、駆動用トランジスタ11bのゲート電圧Vg=VB、ソース電圧Vs=VB−Vthであり、Vsは有機EL発光素子11aの発光閾値電圧以下とする必要があるため、
VB<Vf0+Vthmin
が条件となる。なお、Vf0は有機EL発光素子11aの発光閾値電圧、Vthminは駆動用トランジスタ11bの最小閾値電圧である。
そして、次に、n行目の画素回路行のプログラム動作が行われる(図3における時刻t7〜時刻t8、図8参照)。上記閾値電圧検出動作によって駆動用トランジスタ11bのソース電圧が十分に安定した時点でデータ駆動回路12は各データ線16に出力する電圧を所定電圧VBからVB+Vodにステップアップさせる。
ここで、Vodは有機EL発光素子11aに所望の輝度に応じた駆動電流を流すための駆動用トランジスタ11bの駆動電圧であり、Vod=Vgs−Vthである。そして、駆動用トランジスタ11bのソース電圧Vsは容量素子11cの容量値Csと寄生容量51の容量値Cdの分圧となるので、
Vs=VB−Vth+Vod×Cs/(Cd+Cs)
となるが、Cd≫Csである場合には、
Vs≒VB−Vth
Vgs≒VB+Vod−(VB−Vth)=Vth+Vod
となり、ほぼ容量素子11cで検出したVthにVodを加算した値となる。
そして、次に、n行目の画素回路行の発光動作が行われる(図3における時刻t8以降、図9参照)。
具体的には、走査駆動回路13から走査線14に選択用トランジスタ11dをOFFするためのスキャン信号Scannが出力され、図9に示すように、スキャン信号に応じて選択用トランジスタ11dがOFFされる。これにより、駆動用トランジスタ11bのゲート端子Gとデータ線16との接続が遮断される。
そして、図9に示すように、駆動用トランジスタ11bには、上述したプログラム動作における容量素子11cの両端電圧が保持されたままその駆動電圧に応じた駆動電流Idが流れ、この駆動電流Idによって有機EL発光素子11aの発光部50が発光する。なお、Vodの印加完了後、駆動用トランジスタ11bのソース電圧Vsが上昇する前に選択用トランジスタ11dをOFFする必要がある。
なお、本実施形態の有機EL表示装置では、2ライン前の選択期間からリセット動作を開始するので、図3に示すように、n+1行目の画素回路行については、n−1行目の画素回路行の選択期間から上記と同様にしてリセット動作が開始されることになる。
また、上記動作説明においては、電源線15に供給される電圧を所定電圧VAに変更してリセット動作を行うようにしたが、これに限らず、たとえば、図10に示すように、電源線15に供給される電圧を電源電圧VDDで固定とし、容量素子11cの一端およびソース端子Sと所定電圧VA(本実施形態ではVA=0)との接続を切り替えるリセット用トランジスタ11eとそのリセット用トランジスタ11eをON/OFFするリセット制御線24とを設け、リセット動作時にリセット用トランジスタ11eをONすることによって駆動用トランジスタ11bのソース端子Sに所定電圧VAを供給しリセット動作を行うようにしてもよい。
また、上記動作説明では、2ライン前から寄生容量51の充電動作を含む閾値電圧検出動作を行っているが、これらの動作に必要な時間は、所定電圧VA,VB、寄生容量の容量値Cd、駆動用トランジスタ11bの電流特性によって決まるため、実際の駆動用トランジスタ11bの電流特性、寄生容量51の容量値Cdに対して設定することが必要である。
また、駆動用トランジスタ11bのサブスレッシュ領域の駆動電流Idが大きい場合には、必要以上に充電期間および検出期間を長くすると誤差が生じるため、第1のスキャン信号ScanAnのサイクル以下の単位での時間制御が必要となるが、そのような細かい時間制御については、リセット動作期間を調整することで制御可能である。具体的には、図11に示すリセット期間TVAのt2のタイミングを早くしたり遅くしたりすることによって閾値電圧検出期間TVthを制御することができる。
次に、本発明の表示装置の第2の実施形態を適用した有機EL表示装置について説明する。上述した第1の実施形態の有機EL表示装置は、選択用トランジスタ11dのOFF期間が十分に短い場合に採用される構成であるが、第2の実施形態の有機EL表示装置は、選択用トランジスタ11dのOFF期間が十分に短いという条件を満たさなくてもよい構成である。図12は、本発明の第2の実施形態を適用した有機EL表示装置の概略構成図である。
本実施形態の有機EL表示装置は、上記第1の実施形態の有機EL表示装置と同様に、有機EL発光素子を有する画素回路21が2次元状に多数配列されたアクティブマトリクス基板10と、各画素回路21の駆動用トランジスタのゲート端子に表示データに基づく駆動電圧を供給するデータ駆動回路12と、各画素回路21にスキャン信号を出力する走査駆動回路23と、画像データに応じた表示データと同期信号に基づくタイミング信号をデータ駆動回路12に出力する制御部25を備えている。
そして、アクティブマトリクス基板10は、上記第1の実施形態の有機EL表示装置と同様に、多数の第1の走査線14(第1の実施形態の有機EL表示装置における走査線14)と多数の電源線15と多数のデータ線16とが設けられているが、さらに走査駆動回路13から出力された第2のスキャン信号ScanBを各画素回路行に供給する多数の第2の走査線17を備えている。
各画素回路21は、図13に示すように、有機EL発光素子21aと、有機EL発光素子21aのアノード端子にソース端子Sが接続され、有機EL発光素子21aに駆動電流を流す駆動用トランジスタ21bと、駆動用トランジスタ21bのゲート端子Gとソース端子Sとの間に接続された容量素子21cと、容量素子21cの一端および駆動用トランジスタ21bのゲート端子Gに一端が接続されるとともに、他端がデータ線16に接続された第1の選択用トランジスタ21dと、容量素子21cの一端および駆動用トランジスタ21bのゲート端子Gに一端が接続されるとともに、他端が固定電圧源21fに接続された第2の選択用トランジスタ21eとを備えている。すなわち、第2の実施形態の有機EL表示装置の画素回路21は、第2の選択用トランジスタ21eを備えている点で第1の実施形態の画素回路11と異なる。その他の構成は第1の実施形態の画素回路と同様である。
そして、第2の実施形態の有機EL表示装置における走査駆動回路23は、制御部25から出力されたタイミング信号に基づいて、画素回路21の第1の選択用トランジスタ21dをON/OFFするための第1のスキャン信号ScanAnを各第1の走査線14に順次出力するとともに、各電源線15に動作タイミングに応じた可変電圧を供給するものであり、さらに画素回路21の第2の選択用トランジスタ21eをON/OFFするための第2のスキャン信号ScanBnを各第2の走査線17に順次出力するものである。
次に、本実施形態の有機EL表示装置の動作について、図14に示すタイミングチャートおよび図15から図18を参照しながら説明する。なお、図14には、走査駆動回路23から出力されるn行目の第1のスキャン信号ScanAn、第2のスキャン信号ScanBn、n+1行目の第1のスキャン信号ScanA(n+1)および第2のスキャン信号ScanB(n+1)の出力タイミングと、走査駆動回路13から出力されたn行目の可変電圧Vddnとn+1行目の可変電圧Vdd(n+1)の電圧波形と、データ駆動回路12から出力されるデータ信号Vdataの出力タイミングと、n行目の駆動用トランジスタ21bのゲート電圧Vgn、ソース電圧Vsnおよびゲート−ソース間電圧Vgsnの電圧波形とが示されている。
本実施形態の有機EL表示装置においては、アクティブマトリクス基板10の各第1の走査線14および第2の走査線17に接続された画素回路行が順次選択され、1行単位でプログラム動作が行なわれる。ここでは、n行目の画素回路行において行なわれる動作について説明する。なお、図14は、n−2行目からn+1行目までの画素回路行のプログラム動作のタイミングに対するn行目の画素回路行の動作を中心に示したタイミングチャートである。
まず、n行目の画素回路行についてリセット動作が行われる(図14の時刻t1〜時刻t2、図15参照)。なお、このリセット動作は2ライン前のn−2行目の選択期間に実行される。
具体的には、図14に示すように、走査駆動回路23から第1の走査線14に第1の選択用トランジスタ21dをOFFするための第1のスキャン信号ScanAnが出力されるとともに、第2の走査線17に第2の選択用トランジスタ21eをONするための第2のスキャン信号ScanBnが出力される。そして、図15に示すように、第1のスキャン信号ScanAnに応じて第1の選択用トランジスタ21dがOFFされ、駆動用トランジスタ21bのゲート端子Gとデータ線16とは遮断された状態となり、一方、第2のスキャン信号ScanBnに応じて第2の選択用トランジスタ21eがONされ、駆動用トランジスタ21bのゲート端子Gと固定電圧源21fとが接続された状態となる。
さらに、このとき走査駆動回路23からn行目の電源線15に所定電圧VAが供給される。
所定電圧VAよりも固定電圧源21fから出力される所定電圧VBの方が高い値に設定されており、これにより、駆動用トランジスタ21bのソース端子Sとドレイン端子Dが逆転し、駆動用トランジスタ21bのゲート−ソース間電圧Vgs=VB−VAに設定される。
ここで、所定電圧VBの値は、VB>VA+Vthmaxを満たすように設定される。したがって、駆動用トランジスタ21bには何らかの駆動電流Idが流れることになり、この駆動電流Idは電源線15に流れ出す。
また、所定電圧VAは、有機EL発光素子21aの発光閾値電圧をVf0、駆動用トランジスタ21bの閾値電圧偏差+変動の最大値をΔVthとすると、VA<Vf0−ΔVthが条件となり、たとえば、VA=0Vに設定されるが、ΔVthが小さい場合には、より高い電圧を設定した方が有機EL発光素子21aの発光遷移時間を短縮でき、逆にΔVthが大きい場合には、より低い電圧(負電圧を含む)を設定する必要がある。
そして、ある程度の時間が経過すると寄生容量61の放電が完了し、有機EL発光素子21aのアノード電位はVAにリセットされる。
そして、次に、n行目の画素回路行について充電動作が行われる(図14の時刻t2〜時刻t3、図16参照)。
具体的には、走査駆動回路13から電源線15に出力される電圧Vddnが所定電圧VAから電源電圧VDDに変更され、駆動用トランジスタ21bの電源線15側がドレイン端子D、有機EL発光素子21a側がソース端子Sとなり、駆動用トランジスタ21bのゲート−ソース間電圧Vgsは、
Vgs=Vg−Vs=VB−VA>Vth
となり、駆動用トランジスタ21bから有機EL発光素子21aに駆動電流Idが流れる。そして、この駆動電流Idにより有機EL発光素子21aの寄生容量61が充電され、駆動用トランジスタのソース電圧Vsが徐々に上昇する。
この充電動作は2ライン前のn−2行目の選択期間に実行される。
そして、次に、閾値電圧検出動作が行われる。(図14の時刻t3〜時刻t4、図17参照)。
具体的には、図14に示すように、走査駆動回路23から第1の走査線14に第1の選択用トランジスタ21dをONするための第1のスキャン信号ScanAnが出力されるとともに、第2の走査線17に第2の選択用トランジスタ21eをOFFするための第2のスキャン信号ScanBnが出力される。そして、図17に示すように、第1のスキャン信号ScanAnに応じて第1の選択用トランジスタ21dがONされ、駆動用トランジスタ21bのゲート端子Gとデータ線16とが接続され、第2のスキャン信号ScanBnに応じて第2の選択用トランジスタ21eがOFFされ、駆動用トランジスタ21bのゲート端子Gと固定電圧源21fとが切断される。
そして、このときデータ駆動回路12からは所定電圧VBが出力され、上述した充電動作に引き続いて有機EL発光素子21aの寄生容量61は駆動電流Idによって充電され続けるため、駆動用トランジスタ21bのソース電圧Vsは上昇する。
そして、駆動用トランジスタ21bのゲート端子Gには所定電圧VBが供給されているので、駆動用トランジスタ21bのソース電圧Vsの上昇によりゲート−ソース間電圧Vgsは低下し、Vgs=Vthになった時点で駆動電流Id=0となり、ソース電圧Vsの上昇は停止する。このとき、容量素子21cの両端電圧はVcs=Vgs=Vthとなる。
ここで、このとき有機EL発光素子21aには電流が流れないことが前提であり、駆動用トランジスタ21bのソース電圧Vsは有機EL発光素子21aの発光閾値電圧以下とする必要があるため、駆動用トランジスタ21bのゲート電圧Vg=VB、ソース電圧Vs=VB−Vth<Vf0であり、
VB<Vf0+Vthmin
が条件となる。なお、Vf0は有機EL発光素子21aの発光閾値電圧、Vthminは駆動用トランジスタ21bの最小閾値電圧である。
そして、次に、n行目の画素回路行のプログラム動作が行われる(図14における時刻t4〜時刻t5、図18参照)。上記閾値電圧検出動作によって駆動用トランジスタ21bのソース電圧が十分に安定した時点でデータ駆動回路12は各データ線16に出力する電圧を所定電圧VBからVB+Vodにステップアップさせる。
ここで、Vodは有機EL発光素子21aに所望の輝度に応じた駆動電流を流すための駆動用トランジスタ21bの駆動電圧であり、Vod=Vgs−Vthである。そして、駆動用トランジスタ21bのソース電圧Vsは容量素子21cの容量値Csと寄生容量61の容量値Cdの分圧となるので、
Vs=VB−Vth+Vod×Cs/(Cd+Cs)
となるが、Cd≫Csである場合には、
Vs≒VB−Vth
Vgs≒VB+Vod−(VB−Vth)=Vth+Vod
となり、ほぼ容量素子21cで検出したVthにVodを加算した値となる。
そして、次に、n行目の画素回路行の発光動作が行われる(図14における時刻t5以降、図19参照)。
具体的には、走査駆動回路13から第1の走査線14に第1の選択用トランジスタ21dをOFFするための第1のスキャン信号ScanAnが出力され、図19に示すように、第1のスキャン信号に応じて第1の選択用トランジスタ21dがOFFされる。これにより、駆動用トランジスタ21bのゲート端子Gとデータ線16との接続が遮断される。
そして、図19に示すように、駆動用トランジスタ21bには、上述したプログラム動作における容量素子21cの両端電圧が保持されたままその駆動電圧に応じた駆動電流Idが流れ、この駆動電流Idによって有機EL発光素子21aの発光部60が発光する。なお、Vodの印加完了後、駆動用トランジスタ21bのソース電圧Vsが上昇する前に第1の選択用トランジスタ21dをOFFする必要がある。
なお、本実施形態の有機EL表示装置では、2ライン前の選択期間からリセット動作を開始するので、図14に示すように、n+1行目の画素回路行については、n−1行目の画素回路行の選択期間から上記と同様にしてリセット動作が開始されることになる。
また、上記動作説明においては、電源線15に供給される電圧を所定電圧VAに変更してリセット動作を行うようにしたが、これに限らず、たとえば、図20に示すように、電源線15に供給される電圧を電源電圧VDDで固定とし、容量素子21cの一端およびソース端子Sと所定電圧VA(本実施形態ではVA=0)との接続を切り替えるリセット用トランジスタ21gとそのリセット用トランジスタ21gをON/OFFするリセット制御線18とを設け、リセット動作時にリセット用トランジスタ21gをONすることによって駆動用トランジスタ21bのソース端子Sに所定電圧VAを供給しリセット動作を行うようにしてもよい。
また、上記動作説明では、2ライン前から寄生容量61の充電動作を含む閾値電圧検出動作を行っているが、これらの動作に必要な時間は、所定電圧VA,VB、寄生容量61の容量値、駆動用トランジスタ21bの電流特性によって決まるため、実際の駆動用トランジスタ21bの電流特性、寄生容量61の容量値Cdに対して設定することが必要である。また、駆動用トランジスタ21bのサブスレッシュ領域の駆動電流Idが大きい場合には、必要以上に充電期間および検出期間を長くすると誤差が生じるため、第1のスキャン信号ScanAnのサイクル以下の単位での時間制御が必要となるが、そのような細かい時間制御については、リセット動作期間を調整することで制御可能である。具体的な制御方法については、第1の実施形態と同様である。
また、上記動作説明では、2ライン前から寄生容量61の充電動作を含む閾値電圧検出動作を行っているが、たとえば、1ライン前からの閾値電圧検出動作の開始で間に合う場合には、第2のスキャン信号ScanBnとして、1つ前のラインの第1のスキャン信号ScanA(n−1)を利用するようにしてもよい。具体的には、図21に示すように、たとえば、N−1行目の画素回路行に第1のスキャン信号ScanA(n−1)を供給する第1の走査線とN行目の画素回路行に第2のスキャン信号ScanBnを供給する第2の走査線とを共通にすることができるので、走査線を半分に削減することができる。
次に、本発明の表示装置の第3の実施形態を適用した有機EL表示装置について説明する。本発明の第3の実施形態の有機EL表示装置の全体概略構成は、図11に示す第2の実施形態の有機EL表示装置と同様であり、画素回路の構成とその駆動方法が異なる。
本実施形態の有機EL表示装置は、上記第2の実施形態の有機EL表示装置と同様に、有機EL発光素子を有する画素回路31が2次元状に多数配列されたアクティブマトリクス基板10と、各画素回路31の駆動用トランジスタのゲート端子に表示データに基づく駆動電圧を供給するデータ駆動回路12と、各画素回路31にスキャン信号を出力する走査駆動回路33と、画像データに応じた表示データと同期信号に基づくタイミング信号をデータ駆動回路12に出力する制御部25を備えている。
そして、アクティブマトリクス基板10は、上記第2の実施形態の有機EL表示装置と同様に、多数の第1の走査線14および第2の走査線17と、多数の電源線15と、多数のデータ線16とを備えている。
各画素回路31は、図22に示すように、有機EL発光素子31aと、有機EL発光素子31aのアノード端子にソース端子Sが接続され、有機EL発光素子31aに駆動電流を流す駆動用トランジスタ31bと、駆動用トランジスタ31bのゲート端子Gとソース端子Sとの間に接続された容量素子31cと、容量素子31cの一端および駆動用トランジスタ31bのゲート端子Gに一端が接続されるとともに、他端がデータ線16に接続された第1の選択用トランジスタ31eと、容量素子31cの一端および駆動用トランジスタ31bのゲート端子Gに一端が接続されるとともに、他端がゲートバイアス電圧保持用容量素子31dに接続された第2の選択用トランジスタ31fと、第2の選択用トランジスタ31fの他端に接続されたゲートバイアス電圧保持用容量素子31dとを備えている。すなわち、第2の実施形態の有機EL表示装置の画素回路31は、ゲートバイアス電圧保持用容量素子31dとゲートバイアス電圧保持用容量素子31dに接続される第2の選択用トランジスタ31fとを備えている点で第2の実施形態の画素回路21と異なる。その他の構成は第2の実施形態の画素回路と同様である。
そして、第2の実施形態の有機EL表示装置における走査駆動回路33は、制御部25から出力されたタイミング信号に基づいて、画素回路31の第1の選択用トランジスタ31eをON/OFFするための第1のスキャン信号ScanAnを各第1の走査線14に順次出力するとともに、各電源線15に動作タイミングに応じた可変電圧を供給するものであり、さらに画素回路31の第2の選択用トランジスタ31fをON/OFFするための第2のスキャン信号ScanBnを各第2の走査線17に順次出力するものである。
次に、本実施形態の有機EL表示装置の動作について、図23に示すタイミングチャートおよび図24から図27を参照しながら説明する。なお、図23には、走査駆動回路33から出力されるn行目の第1のスキャン信号ScanAn、第2のスキャン信号ScanBn、n+1行目の第1のスキャン信号ScanA(n+1)および第2のスキャン信号ScanB(n+1)の出力タイミングと、走査駆動回路13から出力されたn行目の可変電圧Vddnとn+1行目の可変電圧Vdd(n+1)の電圧波形と、データ駆動回路12から出力されるデータ信号Vdataの出力タイミングと、n行目の駆動用トランジスタ31bのゲート電圧Vgn、ソース電圧Vsnおよびゲート−ソース間電圧Vgsnの電圧波形とが示されている。
本実施形態の有機EL表示装置においては、アクティブマトリクス基板10の各第1の走査線14および第2の走査線17に接続された画素回路行が順次選択され、1行単位でプログラム動作が行なわれる。ここでは、n行目の画素回路行において行なわれる動作について説明する。なお、図23は、n−2行目からn+1行目までの画素回路行のプログラム動作のタイミングに対するn行目の画素回路行の動作を中心に示したタイミングチャートである。
まず、n行目の画素回路行についてリセット動作が行われる(図23の時刻t1〜時刻t2、図24参照)。なお、このリセット動作は2ライン前のn−2行目の選択期間に実行される。
具体的には、図23に示すように、走査駆動回路33から第1の走査線14に第1の選択用トランジスタ31eをONするための第1のスキャン信号ScanAnが出力されるとともに、第2の走査線17に第2の選択用トランジスタ31fをONするための第2のスキャン信号ScanBnが出力される。そして、図24に示すように、第1のスキャン信号ScanAnに応じて第1の選択用トランジスタ31eがONされ、駆動用トランジスタ31bのゲート端子Gとデータ線16とが接続された状態となり、一方、第2のスキャン信号ScanBnに応じて第2の選択用トランジスタ31fがONされ、ゲートバイアス電圧保持用容量素子31dとデータ線16とが接続された状態となる。
そして、このとき走査駆動回路33からn行目の電源線15に所定電圧VAが供給されるとともに、データ駆動回路12から各データ線16に所定電圧VBが供給される。これにより、上記第2の実施形態と同様にしてリセット動作が行われ、有機EL発光素子31aのアノード電位はVAにリセットされる。
また、データ線16への所定電圧VBの供給によってゲートバイアス電圧保持用容量素子31dが充電され、ゲートバイアス電圧保持用容量素子31dの両端電圧がVBとなる。
そして、次に、n行目の画素回路行について充電動作が行われる(図23の時刻t2〜時刻t3、図25参照)。
具体的には、走査駆動回路13から電源線15に出力される電圧Vddnが所定電圧VAから電源電圧VDDに変更され、駆動用トランジスタ31bの電源線15側がドレイン端子D、有機EL発光素子31a側がソース端子Sとなる。また、走査駆動回路33から第1の走査線14に第1の選択用トランジスタ31eをOFFするための第1のスキャン信号ScanAnが出力され、この第1のスキャン信号ScanAnに応じて第1の選択用トランジスタ31eがOFFされ、駆動用トランジスタ31bのゲート端子Gにゲートバイアス電圧保持用容量素子31dに保持された所定電圧VBが供給される。
これにより、駆動用トランジスタ31bのゲート−ソース間電圧Vgsは、
Vgs=Vg−Vs=VB−VA>Vth
となり、駆動用トランジスタ31bから有機EL発光素子31aに駆動電流Idが流れる。そして、この駆動電流Idにより有機EL発光素子31aの寄生容量71が充電され、駆動用トランジスタのソース電圧Vsが徐々に上昇する。
この充電動作は2ライン前のn−2行目の選択期間に実行される。
なお、上記充電動作においては、正確には、図30に示すように、駆動電流Idは寄生容量71と容量素子31cとに分流して流れ、その比は寄生容量71の容量値Cd、容量素子31cの容量値Csとすると、
Icd:Ics=Cd:Cs
となる。
また、ゲートバイアス電圧保持用容量素子31dには、ほぼIcsと等しい電流Icbが流れる。そして、Δt時間でのゲート電圧Vgの上昇分ΔVgは、ゲートバイアス電圧保持用容量素子31dの容量値Cb、電荷量の変化分ΔQbとすると、
ΔVg=ΔQb/Cb=IcbΔt/Cb=IcsΔt/Cb=(Cs/Cd)IcdΔt=ΔVsCs/Cb
である。
したがって、充電期間中にゲート電圧VgがVBを維持するためには、ΔVgがΔVsより十分小さいことが必要であり、
Cb≫Cs
がCbの条件となる。
そして、次に、閾値電圧検出動作が行われる。(図23の時刻t3〜時刻t4、図26参照)。
具体的には、図23に示すように、走査駆動回路33から第1の走査線14に第1の選択用トランジスタ31eをONするための第1のスキャン信号ScanAnが出力されるとともに、第2の走査線17に第2の選択用トランジスタ31fをOFFするための第2のスキャン信号ScanBnが出力される。そして、図26に示すように、第1のスキャン信号ScanAnに応じて第1の選択用トランジスタ31eがONされ、駆動用トランジスタ31bのゲート端子Gとデータ線16とが接続され、第2のスキャン信号ScanBnに応じて第2の選択用トランジスタ31fがOFFされ、駆動用トランジスタ31bのゲート端子Gとゲートバイアス電圧保持用容量素子31dとが切断される。
そして、このときデータ駆動回路12からは所定電圧VBが出力され、上述した充電動作に引き続いて有機EL発光素子31aの寄生容量71は駆動電流Idによって充電され続けるため、駆動用トランジスタ31bのソース電圧Vsは上昇する。
そして、駆動用トランジスタ31bのゲート端子Gには所定電圧VBが供給されているので、駆動用トランジスタ31bのソース電圧Vsの上昇によりゲート−ソース間電圧Vgsは低下し、Vgs=Vthになった時点で駆動電流Id=0となり、ソース電圧Vsの上昇は停止する。このとき、容量素子31cの両端電圧はVcs=Vgs=Vthとなる。
ここで、このとき有機EL発光素子31aには電流が流れないことが前提であり、駆動用トランジスタ31bのソース電圧Vsは有機EL発光素子31aの発光閾値電圧以下とする必要があるため、駆動用トランジスタ31bのゲート電圧Vg=VB、ソース電圧Vs=VB−Vth<Vf0であり、
VB<Vf0+Vthmin
が条件となる。なお、Vf0は有機EL発光素子31aの発光閾値電圧、Vthminは駆動用トランジスタ31bの最小閾値電圧である。
そして、次に、n行目の画素回路行のプログラム動作が行われる(図23における時刻t4〜時刻t5、図27参照)。上記閾値電圧検出動作によって駆動用トランジスタ31bのソース電圧が十分に安定した時点でデータ駆動回路12は各データ線16に出力する電圧を所定電圧VBからVB+Vodにステップアップさせる。
ここで、Vodは有機EL発光素子31aに所望の輝度に応じた駆動電流を流すための駆動用トランジスタ31bの駆動電圧であり、Vod=Vgs−Vthである。そして、駆動用トランジスタ31bのソース電圧Vsは容量素子31cの容量値Csと寄生容量71の容量値Cdの分圧となるので、
Vs=VB−Vth+Vod×Cs/(Cd+Cs)
となるが、Cd≫Csである場合には、
Vs≒VB−Vth
Vgs≒VB+Vod−(VB−Vth)=Vth+Vod
となり、ほぼ容量素子31cで検出したVthにVodを加算した値となる。
そして、次に、n行目の画素回路行の発光動作が行われる(図23における時刻t5以降、図28参照)。
具体的には、走査駆動回路13から第1の走査線14に第1の選択用トランジスタ31eをOFFするための第1のスキャン信号ScanAnが出力され、図28に示すように、第1のスキャン信号に応じて第1の選択用トランジスタ31eがOFFされる。これにより、駆動用トランジスタ31bのゲート端子Gとデータ線16との接続が遮断される。
そして、図28に示すように、駆動用トランジスタ31bには、上述したプログラム動作における容量素子31cの両端電圧が保持されたままその駆動電圧に応じた駆動電流Idが流れ、この駆動電流Idによって有機EL発光素子31aの発光部70が発光する。なお、Vodの印加完了後、駆動用トランジスタ31bのソース電圧Vsが上昇する前に第1の選択用トランジスタ31eをOFFする必要がある。
なお、本実施形態の有機EL表示装置では、2ライン前の選択期間からリセット動作を開始するので、図23に示すように、n+1行目の画素回路行については、n−1行目の画素回路行の選択期間から上記と同様にしてリセット動作が開始されることになる。
また、上記動作説明においては、電源線15に供給される電圧を所定電圧VAに変更してリセット動作を行うようにしたが、これに限らず、たとえば、図29に示すように、電源線15に供給される電圧を電源電圧VDDで固定とし、容量素子31cの一端およびソース端子Sと所定電圧VA(本実施形態ではVA=0)との接続を切り替えるリセット用トランジスタ31gとそのリセット用トランジスタ31gをON/OFFするリセット制御線19とを設け、リセット動作時にリセット用トランジスタ31gをONすることによって駆動用トランジスタ31bのソース端子Sに所定電圧VAを供給しリセット動作を行うようにしてもよい。
また、上記動作説明では、ゲートバイアス電圧保持用容量素子31dの充電期間とリセット期間とを共通の期間としたが、必ずしも正確な同期の必要はなく、充電期間がリセット期間に対して前後してもよい。
また、上記動作説明では、2ライン前から寄生容量71の充電動作を含む閾値電圧検出動作を行っているが、これらの動作に必要な時間は、所定電圧VA,VB、寄生容量の容量値Cd、駆動用トランジスタ31bの電流特性によって決まるため、実際の駆動用トランジスタ31bの電流特性、寄生容量71の容量値Cdに対して設定することが必要である。また、駆動用トランジスタ31bのサブスレッシュ領域の駆動電流Idが大きい場合には、必要以上に充電期間および検出期間を長くすると誤差が生じるため、第1のスキャン信号ScanAnのサイクル以下の単位での時間制御が必要となるが、そのような細かい時間制御については、リセット動作期間を調整することで制御可能である。具体的な制御方法については、第1の実施形態と同様である。
また、上記動作説明では、2ライン前から寄生容量71の充電動作を含む閾値電圧検出動作を行っているが、たとえば、1ライン前からの閾値電圧検出動作の開始で間に合う場合には、第2のスキャン信号ScanBnとして、1つ前のラインの第1のスキャン信号ScanA(n−1)を利用するようにしてもよい。具体的には、第2の実施形態の有機EL表示装置と同様に、第3の実施形態の有機EL表示装置においても、図21に示すように、たとえば、N−1行目の画素回路行に第1のスキャン信号ScanA(n−1)を供給する第1の走査線とN行目の画素回路行に第2のスキャン信号ScanBnを供給する第2の走査線とを共通にすることができるので、走査線を半分に削減することができる。
なお、上記実施形態の有機EL表示装置においては、各電圧演算をアナログ回路またはデジタル回路で構成しているが、これらは演算内容を説明するための一例であり、これらの回路構成に限定されるものではない。
また、上記本発明の実施形態は、本発明の表示装置を有機EL表示装置に適用したものであるが、発光素子としては、有機EL発光素子に限らず、たとえば、無機EL素子などを用いるようにしてもよい。
また、本発明の表示装置は、様々な用途がある。たとえば、携帯情報端末(電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話など)、ビデオカメラ、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビなどが挙げられる。
10 アクティブマトリクス基板
11a 発光素子
11b 駆動用トランジスタ
11c 容量素子
11d 選択用トランジスタ
11e リセット用トランジスタ
12 データ駆動回路
13 走査駆動回路
14 走査線(第1の走査線)
15 電源線
16 データ線
17 第2の走査線
18 リセット制御線
21 画素回路
21a 発光素子
21b 駆動用トランジスタ
21c 容量素子
21d 第1の選択用トランジスタ
21e 第2の選択用トランジスタ
21f 固定電圧源
21g リセット用トランジスタ
23 走査駆動回路
24 リセット制御線
31 画素回路
31a 発光素子
31b 駆動用トランジスタ
31c 容量素子
31d ゲートバイアス電圧保持用容量素子
31e 第1の選択用トランジスタ
31f 第2の選択用トランジスタ
31g リセット用トランジスタ
33 走査駆動回路
50 発光部
51 寄生容量
60 発光部
61 寄生容量
70 発光部
71 寄生容量

Claims (12)

  1. 発光素子、該発光素子のアノード端子にソース端子が接続され、前記発光素子に駆動電流を流すN型の駆動用トランジスタ、該駆動用トランジスタのゲート端子とソース端子との間に接続された容量素子と、前記駆動用トランジスタのゲート端子と前記駆動用トランジスタに供給される駆動電圧が設定されるデータ線との接続を切り替える選択用トランジスタを有する画素回路が多数配列されたアクティブマトリクス基板と、前記データ線に直交する方向に前記画素回路が配置された画素回路行を順次切り替えて選択し、該選択した画素回路行の前記選択用トランジスタをONして前記画素回路行の各画素回とデータ線とを接続する走査駆動回路とを備えた表示装置の駆動制御方法であって、
    所定の前記画素回路行の選択期間の前に、前記所定の画素回路行とは異なる画素回路行の選択期間において、前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子に所定の電圧を設定し、
    該所定の電圧の設定によって前記所定の画素回路行の各画素回路の発光素子の寄生容量を充電して前記各画素回路の駆動用トランジスタの閾値電圧の検出を開始し、
    前記所定の画素回路行の選択期間内において前記閾値電圧の検出を完了し、その後、前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタに前記駆動電圧を設定することを特徴とする表示装置の駆動制御方法。
  2. 前記所定の画素回路行の各画素回路の閾値電圧の検出開始から完了までの期間であって、前記データ線に前記所定の電圧が設定されている間は前記所定の画素回路行の選択用トランジスタをONすることによって前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子を前記データ線に接続し、
    前記所定の画素回路行の各画素回路の閾値電圧の検出開始から完了までの期間であって、前記データ線に前記異なる画素回路行の各画素回路の駆動トランジスタの駆動電圧が設定されている間は前記所定の画素回路行の選択用トランジスタをOFFすることによって前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子と前記データ線との接続を遮断することを特徴とする請求項1記載の表示装置の駆動制御方法。
  3. 前記画素回路の前記駆動用トランジスタのゲート端子に対し前記選択用トランジスタと並列に前記ゲート端子と固定電圧源との接続を切り替える固定電圧供給用トランジスタを設け、
    前記所定の画素回路行の前記閾値電圧の検出動作の間は前記選択用トランジスタをOFFするとともに、前記固定電圧供給用トランジスタをONして前記固定電圧源から前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタに固定電圧を設定し、
    前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタの駆動電圧の設定の間は前記固定電圧供給用トランジスタをOFFするとともに、前記選択用トランジスタをONすることを特徴とする請求項1記載の表示装置の駆動制御方法。
  4. 前記画素回路の前記駆動用トランジスタのゲート端子に対し前記選択用トランジスタと並列に固定電圧供給用トランジスタを設けるとともに、該固定電圧供給用トランジスタを介して前記駆動用トランジスタのゲート端子に固定電圧を供給するゲート電圧保持用容量素子とを設け、
    前記選択用トランジスタおよび前記固定電圧供給用トランジスタをONして前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子に前記データ線と前記ゲート電圧保持用容量素子とを接続し、その後、前記選択用トランジスタをOFFして前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子と前記データ線との接続を遮断するとともに、前記固定電圧供給用トランジスタのON状態を継続することによって前記所定の画素回路行の前記閾値電圧の検出動作を行い、
    前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタの駆動電圧の設定の間は前記固定電圧供給用トランジスタをOFFするとともに、前記選択用トランジスタをONすることを特徴とする請求項1記載の表示装置の駆動制御方法。
  5. N−1行目の画素回路行に前記選択用トランジスタのON/OFFを制御する第1の走査信号を供給する第1の走査線とN行目の画素回路行に前記固定電圧供給用トランジスタのON/OFFを制御する第2の走査信号を供給する第2の走査線として共通の走査線を用いることを特徴とする請求項3または4記載の表示装置の駆動制御方法。
  6. 前記所定の画素回路行の各画素回路の閾値電圧の検出動作の期間を該閾値電圧の検出動作の前に行われる前記各画素回路のリセット動作の期間を調整することによって制御することを特徴とする請求項1から5いずれか1項記載の表示装置の駆動制御方法。
  7. 発光素子、該発光素子のアノード端子にソース端子が接続され、前記発光素子に駆動電流を流すN型の駆動用トランジスタ、該駆動用トランジスタのゲート端子とソース端子との間に接続された容量素子と、前記駆動用トランジスタのゲート端子と前記駆動用トランジスタに供給される駆動電圧が設定されるデータ線との接続を切り替える選択用トランジスタを有する画素回路が多数配列されたアクティブマトリクス基板と、前記データ線に直交する方向に前記画素回路が配置された画素回路行を順次切り替えて選択し、該選択した画素回路行の前記選択用トランジスタをONして前記画素回路行の各画素回とデータ線とを接続する走査駆動回路とを備えた表示装置であって、
    所定の前記画素回路行の選択期間の前に、前記所定の画素回路行とは異なる画素回路行の選択期間において、前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子に所定の電圧を設定する電圧設定部と、
    該電圧設定部による所定の電圧の設定によって前記所定の画素回路行の各画素回路の発光素子の寄生容量を充電して前記各画素回路の駆動用トランジスタの閾値電圧の検出を開始し、前記所定の画素回路行の選択期間内において前記閾値電圧の検出を完了する閾値電圧検出部と、
    前記閾値電圧検出部による閾値電圧の検出完了後、前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタに前記駆動電圧を設定する駆動電圧設定部とを備えたことを特徴とする表示装置。
  8. 前記閾値電圧検出部が、前記所定の画素回路行の各画素回路の閾値電圧の検出開始から完了までの期間であって、前記データ線に前記所定の電圧が設定されている間は前記所定の画素回路行の選択用トランジスタをONすることによって前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子を前記データ線に接続し、前記所定の画素回路行の各画素回路の閾値電圧の検出開始から完了までの期間であって、前記データ線に前記異なる画素回路行の各画素回路の駆動トランジスタの駆動電圧が設定されている間は前記所定の画素回路行の選択用トランジスタをOFFすることによって前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子と前記データ線との接続を遮断するものであることを特徴とする請求項7記載の表示装置。
  9. 前記画素回路の前記駆動用トランジスタのゲート端子に対し前記選択用トランジスタと並列に前記ゲート端子と固定電圧源との接続を切り替える固定電圧供給用トランジスタを設け、
    前記閾値電圧検出部が、前記所定の画素回路行の前記閾値電圧の検出動作の間は前記選択用トランジスタをOFFするとともに、前記固定電圧供給用トランジスタをONして前記固定電圧源から前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタに固定電圧を設定するものであり、
    前記駆動電圧設定部が、前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタの駆動電圧の設定の間は前記固定電圧供給用トランジスタをOFFするとともに、前記選択用トランジスタをONするものであることを特徴とする請求項7記載の表示装置。
  10. 前記画素回路の前記駆動用トランジスタのゲート端子に対し前記選択用トランジスタと並列に固定電圧供給用トランジスタを設けるとともに、該固定電圧供給用トランジスタを介して前記駆動用トランジスタのゲート端子に固定電圧を供給するゲート電圧保持用容量素子とを設け、
    前記閾値電圧検出部が、前記選択用トランジスタおよび前記固定電圧供給用トランジスタをONして前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子に前記データ線と前記ゲート電圧保持用容量素子とを接続し、その後、前記選択用トランジスタをOFFして前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタのゲート端子と前記データ線との接続を遮断するとともに、前記固定電圧供給用トランジスタのON状態を継続することによって前記所定の画素回路行の前記閾値電圧の検出動作を行うものであり、
    前記駆動電圧設定部が、前記所定の画素回路行の各画素回路の駆動用トランジスタの駆動電圧の設定の間は前記固定電圧供給用トランジスタをOFFするとともに、前記選択用トランジスタをONするものであることを特徴とする請求項7記載の表示装置。
  11. N−1行目の画素回路行に前記選択用トランジスタのON/OFFを制御する第1の走査信号を供給する第1の走査線とN行目の画素回路行に前記固定電圧供給用トランジスタのON/OFFを制御する第2の走査信号を供給する第2の走査線として共通の走査線が設けられていることを特徴とする請求項9または10記載の表示装置。
  12. 前記閾値電圧検出部が、前記所定の画素回路行の各画素回路の閾値電圧の検出動作の期間を該閾値電圧の検出動作の前に行われる前記各画素回路のリセット動作の期間を調整することによって制御するものであることを特徴とする請求項7から11いずれか1項記載の表示装置。
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