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JP6167355B2 - El表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画素がマトリックス状に配置された表示画面を有するEL表示装置に関する。
EL表示装置は、各画素に形成されるゲート信号線の種類が多い。また、使用する電源の種類も多い。そのため、ゲートドライバICを表示画面の左右に配置する構成として、特許文献1がある。
特開2006−11095号公報
本発明は、ゲートドライバなどの回路破壊、及び、パネルの異常過熱を抑制できるEL表示装置を提供する。
本開示の一態様に係るEL表示装置は、画素がマトリックス状に配置された表示画面を有するアクティブマトリックス型EL表示装置であって、画素に印加する映像信号を出力するソースドライバ回路と、ソースドライバ回路が出力する映像信号を伝達するソース信号線と、ゲートドライバ回路と、画素を選択する選択電圧、または画素を非選択にする非選択電圧を伝達する第1のゲート信号線および第2のゲート信号線を具備し、画素は、駆動用トランジスタと、EL素子と、EL素子に流れる電流の経路に配置された第1のスイッチ用トランジスタと、映像信号を駆動用トランジスタに印加する第2のスイッチ用トランジスタとを有し、ゲートドライバ回路は、第1の走査回路と、第2の走査回路を有し、第1のスイッチ用トランジスタのゲート端子に、第1のゲート信号線が接続され、第2のスイッチ用トランジスタのゲート端子に、第2のゲート信号線が接続され、ゲートドライバとソースドライバと信号の受け渡しを行う制御回路を有し、第1の走査回路と第2の走査回路は制御回路と接続されており、第1の走査回路と第2の走査回路の出力信号が制御回路に入力される。
本発明によれば、ゲートドライバなどの回路破壊、及び、パネルの異常過熱を抑制できるEL表示装置を提供することができる。
図1は、実施の形態1に係るEL表示装置の画素構成を示す回路図である。 図2は、実施の形態1に係るEL表示装置の構成図である。 図3は、ゲート電圧2値/3値駆動のそれぞれについて説明するための図である。 図4は、ゲートドライバIC(回路)出力1本のみに注目して描いた等価回路である。 図5は、TCONによるEL表示装置の駆動(制御)方法の説明図である。 図6は、ゲートドライバIC(回路)の構成を示すブロック図である。 図7は、ゲートドライバIC(回路)と表示パネルとの接続関係を示す図である。 図8は、TCONから出力されたSTV信号がカスケード接続された複数のゲートドライバIC(回路)を伝播している様子を説明するための図である。 図9は、液晶表示装置のゲート信号線に出力されるパルスを示す図である。 図10は、実施の形態1に係るEL表示装置のゲート信号線に出力されるパルスを示す図である。 図11は、1フレーム期間内にスイッチ用トランジスタが複数回オンオフを繰り返す場合の表示画面の一例である。 図12は、1フレーム期間に出力パルスが複数回現れる場合のゲート信号入力を示す図である。 図13は、実施の形態1の変形例に係るEL表示装置の画素構成を示す回路図である。 図14は、実施の形態1の変形例に係るEL表示装置の電気的な構成を示したブロック図である。 図15は、ゲートドライバIC(回路)の構成を示すブロック図である。 図16は、本開示のEL表示装置を採用したディスプレイの外観図である。
(本開示の基礎となった知見)
以下、本開示を説明する前に、本開示の基礎となった知見について説明する。
EL素子をマトリックス状に備えたアクティブマトリックス(Active−Matrix、以下、AMと略する場合がある)型EL表示装置がスマートフォンなどの表示パネルに採用され、商品化されている。EL素子は、アノード電極およびカソード電極間にEL層が形成されている。
EL素子は、アノード、カソード電極(端子)に供給された電流あるいは電圧により発光する。現在、量産化しているのは主に小型のEL表示装置であるが、テレビの置き換えを目的として、各メーカーが大型のEL表示装置の開発を行っている。
このような大型のディスプレイは小型のディスプレイと比較して基本的にパネル負荷が大きく、特にフルハイビジョン(FHD)を超える高解像度用途ではパネルへ印加する波形が訛る傾向にある。
この波形なまり対策としてはゲートドライバをパネルの左右に配置した図1および図2のような構成が考案されている。パネルの左右にゲートドライバIC(回路)12a、12bを配置して、各ゲートドライバIC(回路)12a、12bの出力は、パネルを介して短絡し(以下、両側駆動と呼ぶ)、パネルを両側から駆動することでパネル印加波形は図3のように改善される。
また、表示画面20の中央部でゲート信号線を分断し、パネル左右をそれぞれ左右のゲートドライバにて駆動する方法も存在するが、パネル中央部に輝度差が発生する等の課題が多い。
また、ゲート信号線17a、17bは、ゲートドライバIC(回路)12aとゲートドライバIC(回路)12bとで選択駆動される。各ゲート信号線17a、17bは、一端がゲートドライバIC(回路)12aと接続され、他端がゲートドライバIC(回路)12bに接続されている。なお、ゲート信号線17a、17bを特に区別せず、ゲート信号線17と記載する場合がある。また、ゲートドライバIC(回路)12a、12bを特に区別せず、ゲートドライバIC(回路)12と記載する場合がある。
ゲートドライバIC(回路)12aが各ゲート信号線17に出力する電圧と、ゲートドライバIC(回路)12bがこれらのゲート信号線17に出力する電圧が異なった状態となると、ゲート信号線17を介して、ゲートドライバIC(回路)12aとゲートドライバIC(回路)12bとの間に電流が流れる。このような異なった電圧が印加されるゲート信号線17の数が多くなったときには、ゲートドライバIC(回路)12aとゲートドライバIC(回路)12bとの間に大きな短絡電流が流れ、ゲートドライバIC(回路)12が破壊される場合がある。
各ゲート信号線17に接続されたゲートドライバIC(回路)12aの出力と、ゲートドライバIC(回路)12bの出力が異なる要因として、次のようなことが考えられる。具体的には、TCONから、ゲートドライバIC(回路)12に入力されるデータあるいは外部ノイズにより異なったデータが入力される場合、ゲートドライバIC(回路)12内で、ノイズなどにより転送されるデータが変化する場合、ゲートドライバIC(回路)12内で、クロックによるデータの転送がうまくいかない場合など多くの場合が考えられる。
なお、TCONとは、各ゲートドライバIC(回路)12a、12bに対して各画素行の発光タイミングや、映像信号の書き込みタイミング等を指示するタイミングコントローラである。ただし、タイミングコントローラに限定させるものではなく、たとえば、マイコンなどのコンピュータ、デジタル信号処理回路など、多種多様なものを含む。
このような同一のゲート信号線に接続された一のゲートドライバIC(回路)の出力と他のゲートドライバIC(回路)の出力とが異なる状態は、液晶表示装置ではさほど問題とはならない。なぜなら、液晶表示装置では、1フレーム期間では、映像を書き込むゲート信号線が1本だけが選択されるため、左右のゲートドライバIC(回路)12の出力が異なっても(オン電圧とオフ電圧)、ゲートドライバIC(回路)12が破壊に直結することは少ないからである。
しかし、EL表示装置は、多種類のゲート信号線があり、所定のゲート信号線は、1フレーム期間に常時選択状態(オン電圧印加)あるいは非選択状態(オフ電圧印加)のものがあり、連続してオン状態あるいはオフ状態があり、また、間欠的にオン状態とオフ状態が繰り返されるゲート信号線がある。したがって、左右のゲートドライバIC(回路)12の出力が異なると、多数のゲート信号線を介して、ゲートドライバIC(回路)12の多数の出力が短絡状態となり、ゲートドライバIC(回路)12の破壊につながる可能性がある。
図1においてゲートドライバIC(回路)12出力1本のみに注目して描いた等価回路を図4に示す。ゲートドライバ出力等価回路61a、61bはそれぞれ左右のゲートドライバIC(回路)12出力の等価回路であり、ゲートドライバIC(回路)12aのゲートドライバ出力等価回路はTr1及びTr2で構成され、ゲートドライバIC(回路)12bの等価回路はTr3及びTr4で構成されている。
また、図4の(a)のパネル等価回路62は表示パネル21の等価回路を表しており、抵抗R、容量Cから構成されている。左右のゲートドライバIC(回路)12a、12bの接続に関して、ゲートドライバIC(回路)12aとゲートドライバIC(回路)12bとの間に存在しているのは主にパネル抵抗R(ゲート信号線の配線抵抗)である。
ゲートドライバIC(回路)12a、12b内のTr1〜Tr4の動作を考えた場合、ゲートドライバIC(回路)12a、12b出力がロウレベル時は図4の(c)のようにTr2とTr4のみがオンしている状態、出力がハイレベル時は図4の(b)のようにTr1とTr3のみがオンしている状態となる。いずれの状態でも表示パネル21を介しての異常な電流は存在しない。
しかし、例えば左右のゲートドライバIC(回路)12a、12b出力に遅延差が発生した場合や何らかの影響により片方のゲートドライバIC(回路)12a、12b出力に異常が発生した場合、タイミングによっては図4の(d)のようにTr1とTr4がオンした状態が存在し、パネル抵抗を介してゲートドライバIC(回路)12a、12bの電源−グランド(GND)間に電流が流れ、ゲートドライバIC(回路)12a、12bの破壊につながる可能性がある。
特にEL表示装置では液晶ディスプレイと異なり、1画面内でオン電圧を印加するゲート信号線17数が多く、また、1フレーム周期にオンオフを繰り返すゲート信号線17の信号線数も多い。また、使用するゲートドライバの数が多く、また、1TV周期(フレーム周期)あたりのゲート駆動波形印加回数も多いため、上記課題が発生しやすい。
そこで、本発明者らは、ゲートドライバなどの回路破壊、パネルの異常過熱を抑制できるEL表示装置を創作するに至った。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
(実施の形態1)
以下、図面を参照しながら、実施の形態1を説明する。
図2は、本開示の実施の形態1に係るEL表示装置の構成図であり、図1はEL表示装置の画素構成の説明図である。また、図5は、TCONによる本開示のEL表示装置の駆動(制御)方法の説明図である。
本開示では、駆動用トランジスタおよびスイッチ用トランジスタ11は、薄膜トランジスタとして説明するが、これに限定するものではない。薄膜ダイオード(TFD)、リングダイオードなどでも構成することができる。
また、薄膜素子に限定するものではなく、シリコンウエハに形成したトランジスタでもよい。たとえば、シリコンウエハでトランジスタを構成し、剥がしてガラス基板に転写したものが例示される。また、シリコンウエハでトランジスタチップを形成し、ガラス基板のボンディング実装した表示パネルが例示される。
トランジスタ11は、もちろん、FET、MOS−FET、MOSトランジスタ、バイポーラトランジスタでもよい。これらも基本的に薄膜トランジスタである。その他、バリスタ、サイリスタ、リングダイオード、ホトダオード、ホトトランジスタ、PLZT素子などでもよいことは言うまでもない。
なお、本開示のトランジスタ11は、Nチャンネル、Pチャンネルのトランジスタとも、LDD(Lightly Doped Drain)構造を採用することが好ましい。
また、トランジスタ11は、高温ポリシリコン(HTPS:High−Temperature Poly−Silicon)、低温ポリシリコン(LTPS:Low−Temperature Poly−Silicon)、連続粒界シリコン(CGS:Continuous Grain Silicon)、透明アモルファス酸化物半導体(TAOS:Transparent Amorphous Oxide Semiconductors、IZO)、アモルファスシリコン(AS:Amorphous Silicon)、赤外線RTA(RTA:Rapid Thermal Annealing)で形成したもののうち、いずれでもよい。
図1に示したように、本開示の実施の一形態に係るEL表示装置は、画素16がマトリックス状に配置されて構成された表示画面20と、表示画面20の画素行ごとに配置されたゲート信号線17(ゲート信号線17a、ゲート信号線17b)と、表示画面20の画素列ごとに配置されたソース信号線18とを具備する。画素16は、EL素子15と、EL素子15に駆動電流を供給するための駆動用トランジスタ11aと、第1のスイッチ用トランジスタ11dと、第2のスイッチ用トランジスタ11bと、コンデンサ19とを備える。
駆動用トランジスタ11aは、ソース端子が第1のスイッチ用トランジスタ11dを介して第1電源線であるアノード電圧Vddに電気的に接続され、ドレイン端子がEL素子15のアノード端子に電気的に接続された駆動素子である。駆動用トランジスタ11aは、ゲート端子−ソース端子間に印加された映像信号に対応した電圧を、当該映像信号に対応したドレイン電流に変換する。そして、このドレイン電流を信号電流としてEL素子15に供給する。駆動用トランジスタ11aは、例えば、p型の薄膜トランジスタ(p型TFT)で構成される。
EL素子15は、アノード端子が駆動用トランジスタ11aのドレイン端子に電気的に接続され、カソード端子が第2電源線であるカソード電圧Vssに電気的に接続されたEL素子であり、駆動用トランジスタ11aにより信号電流が流れることにより、信号電流の大きさに基づいて発光する。
信号電流の大きさは、ソース信号線18に印加された映像信号を、第2のスイッチ用トランジスタ11bで画素16に印加することにより決定される。
第1のスイッチ用トランジスタ11dは、ゲート端子がゲート信号線17b(ゲート信号線GE)に電気的に接続され、ソース端子が駆動用トランジスタ11aのドレイン端子に電気的に接続され、ドレイン端子がEL素子15のアノード端子に電気的に接続されたスイッチ用トランジスタである。
ゲート信号線17b(ゲート信号線GE)にオン電圧が印加されると、第1のスイッチ用トランジスタ11dがオンし、駆動用トランジスタ11aからの信号電流がEL素子15に供給される。なお、第1のスイッチ用トランジスタ11dは、第1電源線Vddと駆動用トランジスタ11aのソース端子との間に配置または形成されてもよい。また、ゲート信号線17bは、第1のゲート信号線に相当する。
第2のスイッチ用トランジスタ11bは、ゲート端子がゲート信号線17a(ゲート信号線GS)に電気的に接続され、ソース端子がソース信号線18と電気的に接続され、ドレイン端子が駆動用トランジスタ11aのゲート端子と電気的に接続されたスイッチ用トランジスタである。なお、ゲート信号線17aは、第2のゲート信号線に相当する。
また、表示画面20の周辺回路として、ゲート信号線17を駆動するゲートドライバIC(回路)12(ゲートドライバIC(回路)12a、ゲートドライバIC(回路)12b)と、映像信号をソース信号線18に出力するソースドライバIC(回路)14と、ゲートドライバIC(回路)12及びソースドライバIC(回路)14などを制御する制御回路(図示せず)とを具備する。表示画面20は、外部からEL表示装置へ入力された映像信号に基づいて画像を表示する。
ゲート信号線17は、ゲートドライバIC(回路)12に接続され、各画素行に属する画素16に接続されている。ゲート信号線17は、各画素行に属する画素16に映像信号を書き込むタイミングを制御する機能や、画素16の発光及び消灯タイミングを制御する機能を有する。
ゲートドライバIC(回路)12は、ゲート信号線17に接続されており、ゲート信号線17に選択信号を出力することにより、画素16の有するスイッチ用トランジスタ11(第1のスイッチ用トランジスタ11d、第2のスイッチ用トランジスタ11b)の導通(オン)・非導通(オフ)を制御する機能を有する駆動回路である。なお、導通にする電圧をオン電圧と呼び、また、選択電圧と呼ぶことがある。非導通にする電圧をオフ電圧と呼び、また、非選択電圧と呼ぶことがある。また、以下、第1のスイッチ用トランジスタ11dと第2のスイッチ用トランジスタ11bとを特に区別せず、スイッチ用トランジスタ11と記載する場合がある。
例えば、後述する図1の画素回路において、ゲート信号線17aにオン電圧が印加されると、第2のスイッチ用トランジスタ11bがオンして、ソース信号線18に印加された映像信号が、画素16に印加される。また、ゲートドライバIC(回路)12は、複数の走査・出力バッファ回路を備えている。
図2に図示するように、ゲートドライバIC(回路)12は、表示画面20の左右に配置されており(ゲートドライバIC(回路)12a、12b)、各ゲート信号線17は、ゲートドライバIC(回路)12aまたはゲートドライバIC(回路)12bの少なくとも一方と接続されている。図2に示した実施の態様では、ゲート信号線17a及びゲート信号線17bの両端には、表示画面20の左右に配置されたゲートドライバIC(回路)12a、12bが接続されている。ゲートドライバIC(回路)ゲートドライバIC(回路)12aは、COF(Chip On Film)22aに実装され、ゲートドライバIC(回路)12bは、COF22bに実装されている。ソース信号線18は、表示画面20の画素列ごとに設けられており、ソースドライバIC(回路)14に接続され、各画素列に属する画素16に接続されている。なお、図2において、プリント基板23cは映像信号系の回路が形成あるいは実装されたプリント基板である。また、プリント基板23a、23bは走査系の回路が形成あるいは実装されたプリント基板である。
ソースドライバIC(回路)14は、ソース信号線18の一端に接続されており、映像信号を出力して、ソース信号線18を介して画素16へ映像信号を供給あるいは印加する機能を有する駆動回路である。ソースドライバIC(回路)14は、COF(Chip On Film)22cに実装されている。なお、ソースドライバIC(回路)14は、各端子あるいはブロックごとに映像信号の出力タイミングを設定できるマルチディレイ機能を有していてもよい。
なお、COF22a、22b、22cにおいては、COF22a、22b、22cの表面に光吸収塗料、材料を塗布あるいは形成し、また、シートを貼り付けて、光を吸収するように構成することができる。また、COF22a、22b、22cに実装されたドライバICの表面に放熱板を配置または形成し、各ドライバ回路(ゲートドライバIC(回路)12、ソースドライバIC(回路)14)からの放熱を行うこともできる。また、COF22a、22b、22cの裏面に放熱シート、放熱板を配置または形成し、各ドライバ回路が発生する熱を放熱することもできる。
図示を省略した制御回路は、ゲートドライバIC(回路)12、ソースドライバIC(回路)14の制御を行う機能を有し、具体的にはゲートドライバとIC(回路)12とソースドライバIC(回路)14と信号を受け渡しを行う。制御回路は、各EL素子15の補正データなどが記憶されたメモリ(図示せず)を備え、メモリに書き込まれた補正データ等を読み出し、外部から入力された映像信号を、その補正データに基づいて補正して、ソースドライバIC(回路)14へと出力するように構成することもできる。なお、この制御回路は上述したTCON95としても動作する。
スイッチ用トランジスタ11のチャンネル間は双方向であるため、ソース端子とドレイン端子の名称は、説明を容易にするためであり、ソース端子とドレイン端子は入れ替えてもよい。また、ソース端子、ドレイン端子を、第1の端子、第2の端子などとしてもよい。
また、駆動用トランジスタ11aおよびスイッチ用トランジスタ11は、薄膜トランジスタ(TFT)として説明しているが、これに限定するものではない。薄膜ダイオード(TFD)、リングダイオードなどでも構成することができる。
また、駆動用トランジスタ11aおよびスイッチ用トランジスタ11は、もちろん、FET、MOS−FET、MOSトランジスタ、バイポーラトランジスタでもよい。これらも基本的に薄膜トランジスタである。その他、バリスタ、サイリスタ、リングダイオード、ホトダオード、ホトトランジスタ、PLZT素子などでもよいことは言うまでもない。
ゲートドライバIC(回路)(IC)12は、ゲート信号線17にスイッチ用トランジスタ11をオン(選択)またはオフ(非選択)する電圧を出力する。ソースドライバ回路(IC)14は、入力画像に対応した映像信号を発生する。
複数のEL素子15において、ゲート信号線17を介して入力される選択信号のうちの第1のパルスに基づいて、EL素子15の行単位で順次、消光状態が開始され、選択信号のうちの第2のパルスに基づいて、ソース信号線18から発光データが書き込まれる。
駆動回路部(制御回路(TCON95)、ゲートドライバIC(回路)12、及び、ソースドライバIC(回路)14は、複数のEL素子15の最後の行の消光状態の開始より前に、複数のEL素子15の最初の行への発光データの書き込みを開始し、複数のEL素子15の最初の行の発光状態の開始より後に、複数のEL素子15の最後の行への発光データの書き込みを終了するように、ゲート信号線17及びソース信号線18に選択信号及び映像信号をそれぞれ供給する。
ゲートドライバIC(回路)12は、図6に示すように走査・出力バッファ回路31(走査・出力バッファ回路31a、31b)、入力端子32、及び、出力端子34から構成されている。なお、各走査・出力バッファ回路31a、31bを特に区別せず、走査・出力バッファ回路31と記載する場合がある。なお、入力端子32及び出力端子34はこの順に、データ入力端子及びデータ出力端子に対応する。
このゲートドライバIC(回路)12を表示パネル21の左右に配置し、表示パネル21との接続関係を表したものを図7に示す。ゲートドライバIC(回路)12aは2つの走査・出力バッファ回路31a及び31bから構成されている。更に走査・出力バッファ回路31aは入力端子CLK1A、STV1Aと、出力端子CLK1B、STV1B、GS1〜GSnとを有する。
走査・出力バッファ回路31aはシフトレジスタを有しており、STV1Aから入力されたデータはCLK1Aの動作に応じてシフトレジスタ内でシフトを行い、シフトレジスタ毎に決められた出力GS1〜GSnを発生する。
シフトレジスタ内のシフトが終了したデータはSTV1Bから出力される。CLK1Aへ入力された波形はそのままCLK1Bから出力されるが、回路構成により入出力間にバッファを備える場合と備えない場合とが存在する。
走査・出力バッファ回路31bは入力端子CLK2A、STV2と、出力端子CLK2B、STV2B、GE1〜GEnから構成されており、走査・出力バッファ回路31aと同様の動作を行う。
また、ゲート信号線17とゲートドライバIC(回路)12の接続状態は、図7のようにゲート信号線17aが左右のゲートドライバ内走査・出力バッファ回路31aのGS出力と接続された形となっている。同様にゲート信号線17bは左右のゲートドライバ内走査・出力バッファ回路31bのGE出力と接続された形となっている。
以上のように、駆動回路部の制御回路(TCON95)から出力され、ゲートドライバIC(回路)12のSTV*A端子(STV1A、STV2A)に入力されたデータは、走査・出力バッファ回路31内とCLK*A端子(CLK1A、CLK2A)に入力されたクロックに同期してシフトされる。なお、走査・出力バッファ回路31a、31bはこの順に、第1の走査回路及び第2の走査回路に相当する。また、STV*A端子(STV1A、STV2A)に入力されたデータは、制御パルスに相当する。
走査・出力バッファ回路31内のデータ位置に対応して、ゲート信号線17にオン電圧が出力される(選択される)。また、オフ電圧が出力される(非選択となる)。走査・出力バッファ回路31aと走査・出力バッファ回路31bとは独立に動作可能であり、入力端子CLK1AとCLK2Aへ入力される信号の周波数は異なっていてもよい。
STV1AとSTV2Aはシフトレジスタ内で規定数のシフトを行った後、それぞれSTV1B、STV2Bとしてこの回路の出力信号となり、回路同士がカスケード接続されている場合は次の回路の入力信号として扱われる。TCON95から出力されたSTV信号94a、94bがカスケード接続された複数のゲートドライバIC(回路)12a、12bを伝播している時の接続図を図8に示す。
ゲート信号線17bに関する駆動タイミングチャートの例を図9に示す。図9は、液晶表示装置のゲート信号線に出力されるパルスを示す図である。EL表示装置においても、図9に図示するように1フレーム期間に1回のオン期間の駆動が実施される場合がある。しかし、EL表示装置のゲート信号線の多くは、図10に図示するように、1フレーム期間に多数回のオン期間が発生する。
図9は入力信号STV2Aが1CLK分の長さの場合である。オン電圧が1CLK分の期間、ゲート信号線に出力される。よって、各ゲート信号線出力GE1〜GEnは1CLK分(GE1〜GEnのオン電圧期間が1CLK分)の長さであり、最初にGE1に表れた出力はCLK2Aの立ち上がり毎に移動して行き、n回のCLK入力後にGEnに表れる。カスケード接続時はSTV2B信号が次の回路のSTV2Aへ伝播され、次の回路のGE1出力動作へとつながる。
出力GEの波形はSTV2Aへ入力される波形により様々にコントロールすることが可能であり、例えばSTV2Aへ3CLK分High、1CLK分Low、1CLK分Highの順番でデータを送信した時のタイミングチャートを図10に示す。
液晶表示装置では、1フレーム期間では、映像を書き込むゲート信号線が1本だけが選択されるため、左右のゲートドライバIC(回路)12の出力が異なっても(オン電圧とオフ電圧)、ゲートドライバIC(回路)12が破壊に直結することは少ない。
しかし、EL表示装置は、多種類にゲート信号線があり、所定のゲート信号線は、1フレーム期間に常時選択状態(オン電圧印加)あるいは非選択状態(オフ電圧印加)のものがあり、連続してオン状態あるいはオフ状態があり、また、間欠的にオン状態とオフ状態が繰り返されるゲート信号線がある。したがって、左右のゲートドライバIC(回路)12の出力が異なると、多数のゲート信号線を介して、ゲートドライバIC(回路)12の多数の出力が短絡状態となり、ゲートドライバIC(回路)12の破壊につながる。
EL表示装置では、図10に例示するように、1フレーム期間内の任意の時刻で、複数のゲート信号線にオン電圧が印加される。また、連続してオン電圧が印加される。また、1画素行ごとにオン電圧とオフ電圧が交互に印加される場合もある。
以上のように、複数のオン電圧が連続して、あるいは多数のゲート信号線に印加されるのは、図1のゲート信号線17b(GE)が例示される。ゲート信号線17bには、スイッチ用トランジスタ11dのゲート端子が接続されている。スイッチ用トランジスタ11dは、EL素子15に供給する電流のオンオフを制御する。スイッチ用トランジスタ11dをオンオフさせることにより、図11に図示するように、黒挿入駆動、duty駆動(デューティ駆動)を実現できる。黒挿入駆動などにより、動画および静止画性能を調整したり、表示画面の輝度調整を行える。ゲート信号線17bはEL素子15に流す電流の制御を行うため、駆動方法によっては1フレーム期間内に複数回オンオフを繰り返す場合が存在する。その時の例を図11に示す。白表示部分はEL素子15がオン状態となっており、図11の(a)は1フレーム期間中にオン電圧印加期間が比較的長い場合、図11の(b)は1画素行毎にオンとオフが切り替わる場合となっている。
このような駆動方法は液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等では見られずEL表示装置特有のものである。もし、この状態で左右のゲートドライバIC(回路)12の出力が異なるようなことがあれば出力間のショートに伴いゲートドライバIC(回路)12が破損する場合がある。従って、破損防止のために緊急停止を行う必要がある。もしくは、正常な状態に復帰させる必要がある。
以下、本実施の形態に係るEL表示装置の特徴的な構成について説明する。
上述したように、各ゲート信号線17bは、ゲートドライバIC(回路)12aとゲートドライバIC(回路)12bとによって両側駆動される。また、この各ゲート信号線17bには、EL表示装置に特有の電圧であって、1フレーム期間内に、オン電圧とオフ電圧とが複数回繰り返される電圧が印加される。よって、ゲートドライバIC(回路)12aから各ゲート信号線17bに印加される電圧と、ゲートドライバIC(回路)12bから各ゲート信号線17bに印加される電圧とが異なる場合、ゲートドライバIC(回路)12a、12bの少なくとも一方が破壊される場合がある。
そこで、本実施の形態は、図5に示すように最終走査用ゲートドライバIC(回路)12の出力信号96a、96bをTCON95へ入力することを特徴とするものである。左右のゲートドライバの最終走査用ゲートドライバIC(回路)の出力信号をTCON95に入力し、その信号を元にTCON95で規定の処理を行う。
規定の処理として、例えば、両者の信号に時間差が存在する場合はその時間差がなくなるようにTCON95で遅延時間調整処理を行い、片方の信号が規定時間ハイレベルあるいはロウ(L)レベルであれば異常有りと判断してゲートドライバIC(回路)12の駆動停止処理を行うことが例示される。また、両者の信号に、所定値以上の遅延時間差が発生し、遅延時間差を小さくする処理が不可能と判定した場合は、ゲートドライバIC(回路)12の駆動あるいは駆動を停止処理を行うことが例示される。その他、ゲートドライバIC(回路)12の電源電圧に流れる電流を監視し、監視した電流の大きさが所定値以上の場合は、ゲートドライバIC(回路)12の駆動停止処理を行うことが例示される。
また、一例として、TCON95は、左右のゲートドライバIC(回路)12a、12bから各ゲート信号線17への出力タイミングが略同一となるようにゲートドライバIC(回路)12a、12bを制御する。出力タイミングにずれがある場合は、ゲートドライバIC(回路)12a、12bを停止させる、または、出力タイミングが略一致するように、ゲートドライバIC(回路)12a、12bに入力する制御信号(制御パルス)のタイミングを調整する。
また、一例として、TCON95は、ゲートドライバIC(回路)12a、またはゲートドライバIC(回路)12bの走査・出力バッファ回路31の出力信号(STV1B信号、STV2B信号)に印加する制御信号(制御パルス)に、全ゲート信号線17のオフ電圧が出力されるように、または、全ゲート信号線17にオフ電圧が出力されるように、信号データを印加する。表示画面20の左右に配置されたゲートドライバIC(回路)12が駆動する全ゲート信号線の両端を同一電位(オフ電圧またはオン電圧)とすることにより、ゲート信号線17を介して、左右のゲートドライバIC(回路)12a、12bの出力が短絡することはない。したがって、ゲートドライバIC(回路)12が破壊することはなく、また、パネルが過熱されて破壊すること、駆動回路の電源などが破壊することはなくなる。
駆動停止処理とは、たとえば、EL表示装置全体の電源のオフすることが例示される。ゲートドライバIC(回路)12の電源のオフを表す。また、電源を停止させずにTCON95から規定の信号をゲートドライバIC(回路)12へ入力するようにしてもよい。例えばCLK信号はそのままでSTV信号のみロウ(L)レベルを入力する等である。規定の信号として、ロウレベル信号であるSTV信号を入力することにより、走査・出力バッファ回路31のデータがクリアされ、全ゲート信号線17に出力される電圧がオフ電圧となる。
また、図4に図示するように、ゲートドライバIC(回路)12のOE端子(アウトプットイネーブル端子:図示せず)に入力するOE信号を制御し、ゲートドライバIC(回路)12aとゲートドライバIC(回路)12bのいずれもが、図4(b)または図4(c)の状態となるように制御してもよい。
結果、パネルを介しての左右のゲートドライバIC(回路)12a、12bの出力が短絡することがなくなり、ゲートドライバIC(回路)12の破壊防止が可能となる。特にEL表示装置では他ディスプレイと異なり、ゲートドライバIC(回路)12からは、1フレーム期間に、複数回の出力パルス(オン電圧とオフ電圧を切り替える回数)、あるいは複数H期間(複数の水平期間)の間、連続してあるいは間欠的に出力パルスが出力される。したがって、左右のゲートドライバIC(回路)12に接続されたゲート信号線17を介して電圧短絡が発生し、ゲートドライバIC(回路)12の破壊が発生し易くなる。したがって、本実施の形態が有効となる。
1フレーム期間に出力パルスが複数回登場時のゲート信号入力状態を図12に示す。STV2A信号の立ち下がり回数がオンの回数、立ち上がり回数がオフの回数を表すため、ゲートドライバIC(回路)12aは3回のオンオフ、ゲートドライバIC(回路)12bは4回のオンオフがあることを表している。
また、図12は、特有なオン電圧選択パターンを発生させる方法であるが、どんな選択信号パターンであっても、黒挿入量が同一であれば輝度は変化ない。黒挿入量が同一とは、表示画面20内で、オン電圧が印加されているゲート信号線17bの本数または、オフ電圧が印加されているゲート信号線17bの本数が同数の状態である。たとえば、オン電圧が印加されているゲート信号線17bが20本連続している状態と、1本ごとにオン電圧が印加されている組が20組とは同一の表示輝度である。したがって、TCON95で検出が容易な、STV信号パターンを実施できる。
(実施の形態1の変形例)
以上の実施の形態1では、パネルと接続されるゲート信号線が2種類の場合を述べたが、図13〜15のように3種類以上の複数のゲート信号線が存在する場合も同様にSTV信号による検出が可能となる。つまり、本変形例に係るEL表示装置は、実施の形態1と比較して、各画素のゲート信号線が4本(4種類)である点が異なる。以下、図面を参照しながら、本変形例を説明する。
図13は本変形例に係るEL表示装置における画素回路の例を示した図である。図13に示した画素回路は、EL素子15と、EL素子15に駆動電流を供給するための駆動用トランジスタ11aと、第1のスイッチ用トランジスタ11dと、第2のスイッチ用トランジスタ11bと、第3のスイッチ用トランジスタ11cと、第4のスイッチ用トランジスタ11eと、コンデンサ19とを備える。表示画面20には、EL素子15を有する画素がマトリックス状に配置されている。なお、以下、第1〜4のスイッチ用トランジスタ11b〜11eを特に区別せず、スイッチ用トランジスタ11b〜11eと記載したり、スイッチ用トランジスタ11と記載したりする場合がある。
駆動用トランジスタ11aは、ドレイン端子が第1のスイッチ用トランジスタ11dを介して第1電源線であるアノード電圧Vddに電気的に接続され、ソース端子がEL素子15のアノード端子に電気的に接続された駆動素子である。駆動用トランジスタ11aは、ゲート端子−ソース端子間に印加された映像信号に対応した電圧を、当該映像信号に対応したドレイン電流に変換する。そして、このドレイン電流を信号電流としてEL素子15に供給する。駆動用トランジスタ11aは、例えば、n型の薄膜トランジスタ(n型TFT)で構成される。
EL素子15は、アノード端子が駆動用トランジスタ11aのソース端子に電気的に接続され、カソード端子が第2電源線であるカソード電圧Vssに電気的に接続された発光素子であり、駆動用トランジスタ11aにより信号電流が流れることにより、信号電流の大きさに基づいて発光する。
信号電流の大きさは、ソース信号線18に印加された映像信号を、スイッチ用トランジスタ11bで画素16に印加することにより決定される。第1のスイッチ用トランジスタ11dは、ゲート端子がゲート信号線17b(ゲート信号線GE)に電気的に接続され、ソース端子が駆動用トランジスタ11aのドレイン端子に電気的に接続され、ドレイン端子が第1電源線であるアノード電圧Vddに電気的に接続されたスイッチ用トランジスタである。
ゲート信号線17b(ゲート信号線GE)にオン電圧が印加されると、第1のスイッチ用トランジスタ11dがオンし、駆動用トランジスタ11aからの信号電流がEL素子15に供給される。なお、第1のスイッチ用トランジスタ11dは、駆動用トランジスタ11aのソース端子とEL素子15のアノード端子間に配置または形成してもよい。
第2のスイッチ用トランジスタ11bは、ゲート端子がゲート信号線17a(ゲート信号線GS)に電気的に接続され、ソース端子が駆動用トランジスタ11aのゲート端子と電気的に接続され、ドレイン端子がソース信号線18と電気的に接続されたスイッチ用トランジスタである。
第3のスイッチ用トランジスタ11cは、ゲート端子がゲート信号線17d(ゲート信号線GI)に電気的に接続され、ソース端子が駆動用トランジスタ11aのソース端子と電気的に接続され、ドレイン端子にはイニシャル電圧(初期化電圧、Vini)が印加あるいは供給されるスイッチ用トランジスタである。第3のスイッチ用トランジスタ11cは、ゲート信号線17dにオン電圧が印加されると、イニシャル電圧(Vini)を駆動用トランジスタ11aのソース端子及びコンデンサ19の一方電極に印加する。
第4のスイッチ用トランジスタ11eは、ゲート端子がゲート信号線17c(ゲート信号線GR)に電気的に接続され、ソース端子が駆動用トランジスタ11aのゲート端子と電気的に接続され、ドレイン端子にはリファレンス電圧(参照電圧、Vref)が印加あるいは供給されるスイッチ用トランジスタである。第4のスイッチ用トランジスタ11eは、ゲート信号線17cにオン電圧が印加されると、リファレンス電圧(Vref)を駆動用トランジスタ11aのゲート端子に印加する。
ここで、電気的に接続とは、電圧の経路、電流の経路が形成されている状態あるいは形成されうる状態である。たとえば、駆動用トランジスタと第1のトランジスタ間に、第5のトランジスタが配置されていても、駆動用トランジスタと第1のトランジスタとは電気的に接続されている。なお、本明細書においては、接続を電気的に接続の意味として使用する場合がある。
スイッチ用トランジスタ11のチャンネル間は双方向であるため、ソース端子とドレイン端子の名称は、説明を容易にするためであり、ソース端子とドレイン端子は入れ替えてもよい。また、ソース端子、ドレイン端子を、第1の端子、第2の端子などとしてもよい。図13では、画素を構成するすべてのトランジスタ11(駆動用トランジスタ11a及びスイッチ用トランジスタ11b、11c、11d、11e)はn型で構成している。しかし、本変形例は、画素のトランジスタ11をn型で構成することのみに限定するものではない。n型のみで構成してもよいし、p型のみで構成してもよい。また、n型とp型の両方を用いて構成してもよい。また、駆動用トランジスタ11aをp型のトランジスタとn型のトランジスタの両方を用いて構成してもよい。
図14は、本変形例に係るEL表示装置の電気的な構成を示したブロック図である。
図14に示したように、本変形例に係るEL表示装置は、画素16がマトリックス状に配置されて構成された表示画面20と、表示画面20の画素行ごとに配置されたゲート信号線17(ゲート信号線17a、ゲート信号線17b、ゲート信号線17c、ゲート信号線17d)と、表示画面20の画素列ごとに配置されたソース信号線18と、表示画面20の周辺回路として、ゲート信号線17を駆動するゲートドライバIC(回路)(ゲートドライバIC)12(12a、12b)と、映像信号をソース信号線18に出力するソースドライバIC(回路)14と、ゲートドライバIC(回路)及びソースドライバ回路などを制御する制御回路(図示せず)とを具備する。
表示画面20は、外部からEL表示装置へ入力された映像信号に基づいて画像を表示する。
ゲート信号線17は、ゲートドライバIC(回路)12に接続され、各画素行に属する画素16に接続されている。ゲート信号線17は、各画素行に属する画素16に映像信号を書き込むタイミングを制御する機能や、画素16に初期化電圧や参照電圧などの各種電圧を印加するタイミングを制御する機能や、画素16の発光及び消灯タイミングを制御する機能などを有する。
ゲートドライバIC(回路)12は、ゲート信号線17に接続されており、ゲート信号線17に選択信号を出力することにより、画素16の有するスイッチ用トランジスタ11の導通(オン)・非導通(オフ)を制御する機能を有する駆動回路である。
例えば、上述の図13の画素回路において、ゲート信号線17aにオン電圧が印加されると、第2のスイッチ用トランジスタ11bがオンして、ソース信号線18に印加された映像信号が、画素16に印加される。また、ゲートドライバIC(回路)12は、複数の走査・出力バッファ回路を備えている。
ゲートドライバIC(回路)12は、表示画面20の左右に配置されており(ゲートドライバIC(回路)12a、12b)、各ゲート信号線17は、ゲートドライバIC(回路)12aまたはゲートドライバIC(回路)12bの少なくとも一方と接続されている。
図13及び図14に示した本変形例の態様では、ゲート信号線17a及びゲート信号線17bの両端には、表示画面20の左右に配置されたゲートドライバIC(回路)12a、12bが接続されている。ゲート信号線17c、17dの片側には、表示画面20の左側に配置されたゲートドライバIC(回路)12aが接続されている。ゲートドライバIC(回路)12は、COF(Chip On Film)(図示せず)に実装されている。
図15は、本変形例に係るEL表示装置におけるゲートドライバIC(回路)の構成の例を示した図である。図15に示すように、ゲートドライバIC(回路)12は、ゲート信号線17と1対1に対応する4つの走査・出力バッファ回路31a〜31dを備える。なお、各走査・出力バッファ回路31a〜31dを特に区別せず、走査・出力バッファ回路31と記載する場合がある。
走査・出力バッファ回路31は、選択するゲート信号線位置(画素行位置)を特定するシフトレジスタと、ゲート信号線17を駆動する出力バッファ回路とからなる。
ゲート信号線位置(画素行位置)を特定するとは、ゲート信号線17にオン電圧(選択電圧)とオフ電圧(非選択電圧)を印加する位置を特定あるいは決定すること、あるいは状態である。
4つの走査・出力バッファ回路31は、それぞれ対応する4つのゲート信号線17を駆動する。走査・出力バッファ回路31aは、ゲート信号線GRを駆動する。走査・出力バッファ回路31bは、ゲート信号線GIを駆動する。走査・出力バッファ回路31cは、ゲート信号線GEを駆動し、走査・出力バッファ回路31dは、ゲート信号線GSを駆動する。他の点は、図6などで説明した実施の形態1と同等あるいは類似であるので説明を省略する。
以上、図13〜図15を用いて説明した実施の形態1の変形例の構成においても、図4、図5、図10、図11、図12で説明した実施の形態1の駆動方法、装置を適用できることは言うまでもない。したがって、説明を省略する。
(他の実施の形態)
以上の実施の形態及び変形例は、本開示の他の実施の形態にも適用できることは言うまでもない。また、他の実施の形態と組み合わせることができることも言うまでもない。
また、図16のディスプレイに採用されるEL表示装置として、本開示の実施の形態で図示した、あるいは説明したEL表示装置(表示パネル)を採用し、また、情報機器を構成することができることは言うまでもない。
図16に示すディスプレイは、本開示のEL表示装置(EL表示パネル)231、EL表示装置231を保持する支柱232、及び、保持台233を含む。
また、本開示において、各図面は理解を容易するために、また、作図を容易にするために、省略、拡大あるいは縮小した箇所がある。
本開示の実施の形態に図示あるいは明細書で説明した事項あるいは内容は、他の実施の形態においても適用される。また、本開示の実施の形態で説明あるいは図示したEL表示パネルは、本開示のEL表示装置に採用できる。
また、同一番号または、記号等を付した箇所は、同一もしくは類似の形態もしくは材料あるいは機能もしくは動作、あるいは関連する事項、作用などを有する。
各図面等で説明した内容は特に断りがなくとも、他の実施の形態等と組み合わせることができる。たとえば、タッチパネルなどを付加し、情報表示装置などを構成することができる。
本開示のEL表示装置とは、情報機器などのシステム機器を含む概念である。EL表示パネルの概念は、広義には情報機器などのシステム機器を含む。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示は、特に、アクティブ型のELフラットパネルディスプレイ等に有用である。
1、231 EL表示装置
11、11a、11b、11c、11d、11e トランジスタ(TFT)
12、12a、12b ゲートドライバIC(回路)
14 ソースドライバIC(回路)
15 EL素子
16 画素
17、17a、17b、17c、17d ゲート信号線
18 ソース信号線
19 コンデンサ
20 表示画面
21 表示パネル
22a、22b、22c COF
23a、23b、23c プリント基板
31、31a、31b、31c、31d 走査・出力バッファ回路
32 入力端子
34 出力端子
61a、61b ゲートドライバ出力等価回路
62 パネル等価回路
94a、94b STV信号
95 TCON
96a、96b 出力信号
232 支柱
233 保持台

Claims (4)

  1. 画素がマトリックス状に配置された表示画面を有するアクティブマトリックス型EL表示装置であって、
    前記画素に印加する映像信号を出力するソースドライバ回路と、
    前記ソースドライバ回路が出力する前記映像信号を伝達するソース信号線と、
    前記表示画面の両側に配置された一対のゲートドライバ回路と、
    前記画素を選択する選択電圧、または前記画素を非選択にする非選択電圧を伝達する第1のゲート信号線および第2のゲート信号線を具備し、
    前記画素は、駆動用トランジスタと、EL素子と、前記EL素子に流れる電流の経路に配置された第1のスイッチ用トランジスタと、前記映像信号を前記駆動用トランジスタに印加する第2のスイッチ用トランジスタとを有し、
    前記一対のゲートドライバ回路の各々は、前記第1のゲート信号線に対応する第1の走査回路と、前記第2のゲート信号線に対応する第2の走査回路とを有し、
    前記第1のスイッチ用トランジスタのゲート端子に、前記一対のゲートドライバ回路双方の前記第1の走査回路に接続された前記第1のゲート信号線が接続され、前記第2のスイッチ用トランジスタのゲート端子に、前記一対のゲートドライバ回路の少なくとも一方の前記第2の走査回路に接続された前記第2のゲート信号線が接続され、
    前記一対のゲートドライバと前記ソースドライバと信号の受け渡しを行う制御回路を有し、
    前記第1の走査回路と前記第2の走査回路は前記制御回路と接続されており、
    前記第1の走査回路と前記第2の走査回路の出力信号が前記制御回路に入力され、
    前記制御回路は、前記一対のゲートドライバ回路のうち一方における前記第1の走査回路の前記出力信号と前記一対のゲートドライバ回路のうち他方における前記第1の走査回路の前記出力信号との差異に基づき、規定の処理を行うことを特徴とするEL表示装置。
  2. 画素がマトリックス状に配置された表示画面を有するアクティブマトリックス型EL表示装置であって、
    前記画素に印加する映像信号を出力するソースドライバ回路と、
    前記ソースドライバ回路が出力する前記映像信号を伝達するソース信号線と、
    前記表示画面の一方側に配置された第1のゲートドライバ回路と、
    前記表示画面の他方側に配置された第2のゲートドライバ回路と、
    前記画素を選択する選択電圧、または前記画素を非選択にする非選択電圧を伝達するゲート信号線を具備し、
    前記ゲートドライバ回路は、データ入力端子とデータ出力端子を有し、
    前記画素は、EL素子と、前記EL素子に電流を供給する駆動用トランジスタと、前記電流の経路に配置されたスイッチ用トランジスタとを有し、
    前記スイッチ用トランジスタのゲート端子は、前記ゲート信号線と接続されており、
    前記ゲート信号線の一端は前記第1のゲートドライバ回路の前記データ出力端子と接続されており、前記ゲート信号線の他端は、前記第2のゲートドライバ回路の前記データ出力端子と接続されており、
    前記データ入力端子に入力された制御パルスは、前記ゲートドライバ回路を順次シフトされて、前記データ出力端子から出力され、
    前記制御パルスが第1の極性の時に、前記ゲート信号線に選択電圧が出力され、
    前記制御パルスが第2の極性の時に、前記ゲート信号線に非選択電圧が出力され、
    前記ゲート信号線に選択電圧が印加されることにより前記電流が前記EL素子に供給され、前記ゲート信号線に非選択電圧が印加されることにより前記EL素子への電流が遮断され、
    第1の極性の制御パルスと第2の極性の制御パルスとを、制御パルスの組とし、
    前記ゲートドライバ回路が、前記表示画面を1回走査する期間に、前記第1のゲートドライバ回路の前記データ入力端子と前記第2のゲートドライバ回路の前記データ入力端子に、略同時に、制御パルスの組が、複数回入力され
    さらに、前記第1のゲートドライバ回路における前記データ出力端子から出力された出力信号と前記第2のゲートドライバ回路における前記データ出力端子から出力された出力信号との差異に基づき、規定の処理を行う制御回路を備えることを特徴とするEL表示装置。
  3. 前記制御回路は、前記第1の走査回路の出力信号と、前記第2の走査回路の出力信号とが所定の規定時間の間、ハイレベルまたはロウレベルの時、前記第1の走査回路と前記第2の走査回路とを停止することを特徴とする請求項1記載のEL表示装置。
  4. 前記制御回路は、前記第1の走査回路の出力信号と、前記第2の走査回路の出力信号とを、1フレーム期間に複数回検出することを特徴とする請求項1記載のEL表示装置。
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