画素駆動回路、発光装置及びその駆動制御方法、並びに電子機器
【課題】画像データに応じた適切な輝度階調で発光素子を発光動作させることができる画素駆動回路及び発光装置並びにその駆動制御方法を提供する。
【解決手段】画素PIXは、画素駆動回路DCと、有機EL素子OELと、を備えている。画素駆動回路DCは、有機EL素子OELのアノードに直列に接続されたトランジスタTr13と、画像データの書込動作時に、トランジスタTr13をダイオード接続するためのトランジスタTr11と、上記書込動作時に、トランジスタTr13のゲート・ソース端子間に接続されたキャパシタCsに画像データに応じた電圧成分を書き込むためのトランジスタTr12と、トランジスタTr12とトランジスタTr13のソース端子との間に接続されたキャパシタCcと、を有している。
【解決手段】画素PIXは、画素駆動回路DCと、有機EL素子OELと、を備えている。画素駆動回路DCは、有機EL素子OELのアノードに直列に接続されたトランジスタTr13と、画像データの書込動作時に、トランジスタTr13をダイオード接続するためのトランジスタTr11と、上記書込動作時に、トランジスタTr13のゲート・ソース端子間に接続されたキャパシタCsに画像データに応じた電圧成分を書き込むためのトランジスタTr12と、トランジスタTr12とトランジスタTr13のソース端子との間に接続されたキャパシタCcと、を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画素駆動回路、発光装置及びその駆動制御方法、並びに電子機器に関し、特に、画像データに応じた電流を供給することにより所定の輝度階調で発光する電流駆動型の発光素子と画素駆動回路を有する画素が複数配列された発光パネルを備える発光装置及びその駆動制御方法、並びにこれを適用した電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、液晶表示装置に続く次世代の表示デバイスとして、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)や発光ダイオード(LED)等のような電流駆動型(又は、電流制御型)の発光素子を、マトリクス状に配列した表示パネルを備えた発光素子型の表示装置(発光素子型ディスプレイ、発光装置)が注目されている。
【0003】
特に、アクティブマトリックス型の駆動方式を適用した発光素子型ディスプレイにおいては、液晶表示装置に比較して、表示応答速度が速く、視野角依存性も小さいという優れた表示特性を有している。また、液晶表示装置のようにバックライトや導光板を必要としないという装置構成上の特長も有している。そのため、今後様々な電子機器への適用が期待されている。
【0004】
例えば、特許文献1に記載された有機ELディスプレイ装置は、電圧信号によって電流制御されたアクティブマトリクス駆動表示装置であって、画像データに応じた電圧信号がゲートに印加されて有機EL素子に電流を流す電流制御用薄膜トランジスタと、この電流制御用薄膜トランジスタのゲートに画像データに応じた電圧信号を供給するためのスイッチングを行うスイッチ用薄膜トランジスタと、が画素ごとに設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平8−330600号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このような電圧信号によって階調を制御する、電圧指定型の階調制御方法を適用した有機ELディスプレイ装置においては、上記の薄膜トランジスタの素子特性(オン抵抗等)や有機EL素子の素子特性(抵抗等)のバラツキ、使用環境等に起因する特性変化によって、画像データに応じた電圧信号の書き込みや、有機EL素子に供給される電流の電流値に影響を与える。そのため、有機EL素子を画像データに応じた適切な輝度階調で安定的に発光動作させることが困難となり、輝度ムラ等、画質の劣化を招くという問題を有している。
【0007】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、画像データに応じた適切な輝度階調で発光素子を発光動作させることができる画素駆動回路、発光装置及びその駆動制御方法並びに電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1に記載の発明は、発光素子を有し、データラインに接続された画素における前記発光素子を動作させる画素駆動回路であって、第1の容量素子と、前記第1の容量素子の一端及び他端が電流路の一端及び制御端子に接続され、前記第1の容量素子に蓄積された電荷に応じて前記電流路に流れる駆動電流を前記発光素子に供給する駆動制御素子と、一端が前記第1の容量素子の一端に接続された第2の容量素子と、を備え、前記第1の容量素子は、前記データラインを介して前記第2の容量素子の他端の電位が画像データに応じた第1の電位に設定された後に第2の電位に設定されることによって前記画像データに応じた電荷が蓄積されることを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画素駆動回路において、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子との導通を制御する第1の選択制御素子を有し、前記第1の選択制御素子は、前記第1の容量素子及び前記第2の容量素子に電荷を蓄積させる際に前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子とを接続するように制御されることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の画素駆動回路において、前記第2の容量素子の一端と前記第2の電位に設定された電極との導通を制御するリセット制御素子を有し、前記リセット制御素子は、前記第2の容量素子の他端が前記第1の電位に設定される際に、前記第2の容量素子の一端と前記電極とを接続するように制御されることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の画素駆動回路において、前記リセット制御素子は、前記第2の容量素子の他端が前記第1の電位から前記第2の電位に設定される際に前記第2の容量素子の一端と前記電極との接続を解除するように制御されることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れかに記載の画素駆動回路において、前記データラインと前記第2の容量素子の他端との導通を制御する第2の選択制御素子を有し、前記第2の選択制御素子は、前記第2の容量素子の他端を前記第1の電位に設定する際に、前記データラインと前記第2の容量素子の他端とを接続するように制御されることを特徴とする。
【0010】
請求項6に記載の発明は、画像データに応じて駆動される発光装置であって、複数の画素と前記各画素に接続される複数のデータラインとを有する発光パネルと、発光パネルを駆動する駆動回路と、を備え、前記各画素は、発光素子と、第1の容量素子と、前記第1の容量素子の一端及び他端が電流路の一端及び制御端子に接続され、前記第1の容量素子に蓄積された電荷に応じて前記電流路に流れる駆動電流を前記発光素子に供給する駆動制御素子と、一端が前記第1の容量素子の一端に接続された第2の容量素子と、を備えて、前記第1の容量素子は、前記データラインを介して前記第2の容量素子の他端の電位が前記第1の電位に設定された後に前記第2の電位に設定されることによって前記画像データに応じた電荷が蓄積され、前記駆動回路は、前記データラインに前記画像データに応じた電圧を印加して、前記第2の容量素子の他端の電位を前記画像データに応じた第1の電位に設定した後に第2の電位に設定するデータ駆動回路を有することを特徴とする。
【0011】
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発光装置において、前記データ駆動回路は、前記画像データに応じた電圧を生成するための電圧生成回路と、前記データラインを前記電圧生成回路又は前記第2の電位に設定された接点に切換接続する接続切換回路と、を有することを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項6又は7に記載の発光装置において、前記各画素は、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子との導通を制御する第1の選択制御素子と、前記データラインと前記第2の容量素子の他端との導通を制御する第2の選択制御素子と、を有し、前記駆動回路は、前記第1の選択制御素子及び前記第2の選択制御素子を制御して、前記第1の容量素子及び前記第2の容量素子に電荷を蓄積させる祭に、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子とを接続し、前記データラインと前記第2の容量素子の他端とを接続する選択駆動回路を有することを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の発光装置において、前記各画素は、前記第2の容量素子の一端と前記第2の電位に設定された電極との導通を制御するリセット制御素子を有し、前記選択駆動回路は、前記リセット制御素子を制御して、前記第2の容量素子の他端を前記第1の電位に設定する際に、前記第2の容量素子の一端と前記電極とを接続し、前記第2の容量素子の他端が前記第1の電位から前記第2の電位に設定される際に前記第2の容量素子の一端と前記電極との接続を解除することを特徴とする。
請求項10に記載の発明に係る電子機器は、請求項6乃至9の何れかに記載の発光装置が実装されてなることを特徴とする。
【0012】
請求項11に記載の発明は、画像データに応じて駆動される発光装置の駆動制御方法であって、前記発光装置は、発光素子と、第1の容量素子と、前記第1の容量素子の一端及び他端が電流路の一端及び制御端子に接続され、前記第1の容量素子に蓄積された電荷に応じて前記電流路に流れる駆動電流を前記発光素子に供給する駆動制御素子と、一端が前記第1の容量素子の一端に接続された第2の容量素子と、を有する複数の画素を有する発光パネルを有し、前記各画素の前記第2の容量素子の他端を前記画像データに応じた第1の電位に設定する第1書込動作ステップと、前記各画素の前記第2の容量素子の他端を前記第1の電位に設定した後に、前記第2の容量素子の他端を第2の電位に設定して、前記第1の容量素子に前記画像データに応じた電荷を蓄積させる第2書込動作ステップと、を含むことを特徴とする。
【0013】
請求項12に記載の発明は、請求項11に記載の発光装置の駆動制御方法において、前記第1書込ステップ及び前記第2書込動作ステップは、前記データラインと前記第2の容量素子の他端とを接続する第1接続動作ステップと、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子とを接続する第2接続動作ステップと、を含むことを特徴とする。
請求項13に記載の発明は、請求項11又は12に記載の発光装置の駆動制御方法において、前記第1書込動作ステップに先だって、前記第2の容量素子の一端と前記第2の電位に設定された電極とを接続するリセット動作ステップを有し、前記第2書込動作ステップは、前記第2の容量素子の一端と前記電極との接続を解除する解除動作ステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る画素駆動回路、発光装置及びその駆動制御方法によれば、画像データに応じた適切な輝度階調で発光素子を発光動作させることができ、良好かつ均質な画質を有する電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明に係る表示装置の第1の実施形態を示す概略構成図である。
【図2】第1の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。
【図3】第1の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回路構成図である。
【図4】第1の実施形態に係る表示パネルに適用される画素(画素駆動回路及び発光素子)の一実施形態を示す回路構成図である。
【図5】第1の実施形態に係る表示装置における表示動作を示すタイミングチャートである。
【図6】第1の実施形態に係る表示装置におけるリセット動作を示す動作概念図である。
【図7】第1の実施形態に係る表示装置における第1書込動作を示す動作概念図である。
【図8】第1の実施形態に係る表示装置における第2書込動作を示す動作概念図である。
【図9】第1の実施形態に係る表示装置における発光動作を示す動作概念図である。
【図10】第1の実施形態に係る表示動作を、画素が2次元配列された表示パネルに適用した場合のタイミングチャートである。
【図11】第1の実施形態に係る画素駆動回路及び表示装置並びにその駆動制御方法の作用効果の優位性を説明するための、比較対照としての画素の一例を示す回路構成図である。
【図12】第2の実施形態に係わるデジタルカメラの構成を示す斜視図である。
【図13】第2の実施形態に係わるモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【図14】第2の実施形態に係わる携帯電話の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係る画素駆動回路及び発光装置並びにその駆動制御方法について、実施形態を示して詳しく説明する。なお、本実施形態では、発光装置を表示装置として説明する。
【0017】
<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構成図である。
【0018】
図1に示すように、本実施形態に係る表示装置(発光装置)100は、概略、表示パネル(発光パネル)110と、選択ドライバ(選択駆動回路)120と、電源ドライバ(電源駆動回路)130と、データドライバ(データ駆動回路)140と、システムコントローラ150と、画像信号生成回路160と、を備えて構成されている。ここで、少なくとも、選択ドライバ120と電源ドライバ130とデータドライバ140とを含む構成は、本発明における駆動回路に相当する。
【0019】
表示パネル110は、図1に示すように、行方向(図面左右方向)及び列方向(図面上下方向)に2次元配列(例えばn行×m列;n、mは正の整数)された複数の画素PIXと、行方向に配列された画素PIXに接続するように配設された複数の第1選択ラインLs1及び第2選択ラインLs2と、全画素PIXに共通に接続するように配設された電源ラインLaと、列方向に配列された画素PIXに接続するように配設された複数のデータラインLdと、を有している。ここで、各画素PIXは、後述するように、画素駆動回路と、発光素子(表示素子)と、を有している。
【0020】
選択ドライバ120は、上記の表示パネル110に配設された各第1及び第2選択ラインLs1、Ls2に接続され、後述するシステムコントローラ150から供給される選択制御信号に基づいて、各行の第1及び第2選択ラインLs1、Ls2に、所定のタイミングで所定の電圧レベル(選択レベル、非選択レベル)の第1及び第2選択信号Vsel1、Vsel2を順次印加する。
【0021】
なお、選択ドライバ120は、図示を省略するが、システムコントローラ150から供給される選択制御信号に基づいて、各行の第1、第2選択ラインLs1、Ls2に対応するシフト信号を順次出力するシフトレジスタと、該シフト信号を所定の信号レベル(選択レベル)に変換して、各行の第1、第2選択ラインLs1、Ls2に第1、第2選択信号Vsel1、Vsel2として順次出力する出力回路(出力バッファ)と、を備えたものを適用することができる。
【0022】
電源ドライバ130は、表示パネル110の各画素PIXに共通に接続された電源ラインLaに接続され、後述する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、電源ラインLaに所定のタイミングで所定の電圧レベル(表示レベル、非表示レベル)の電源電圧Vsaを印加する。
【0023】
データドライバ140は、表示パネル110の各データラインLdに接続され、後述するシステムコントローラ150から供給されるデータ制御信号に基づいて、少なくとも表示動作時に、画像データに応じた階調信号(階調電圧Vdata)を生成して、各データラインLdを介して画素PIXへ供給する。
【0024】
図2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。また、図3は、図2に示したデータドライバの出力回路の一例を示す概略回路構成図である。ここで、図3においては、D/Aコンバータ144と出力回路145のみを示して、データドライバ140の図示を簡略化する。
【0025】
データドライバ140は、例えば図2に示すように、シフトレジスタ回路141と、データレジスタ回路142と、データラッチ回路143と、D/Aコンバータ144と、出力回路145と、を備えている。
【0026】
シフトレジスタ回路141は、システムコントローラ150から供給されるデータ制御信号(シフトクロック信号CLK、サンプリングスタート信号STR)に基づいて、順次シフト信号を出力する。データレジスタ回路142は、該シフト信号の入力タイミングに基づいて、画像信号生成回路160から供給される1行分の画像データD0〜Dmを順次取り込む。データラッチ回路143は、データ制御信号(データラッチ信号STB)に基づいて、データレジスタ回路142に取り込まれた1行分の画像データD0〜Dmを保持する。D/Aコンバータ(電圧生成回路)144は、図示を省略した電源供給手段から供給される階調基準電圧V0〜VPに基づいて、上記保持された画像データD0〜Dmを、所定のアナログ信号電圧Vpixに変換する。出力回路(電圧生成回路)145は、アナログ信号電圧に変換された画像データを所定の信号レベル(正電圧)の階調電圧Vdataに変換して、システムコントローラ150から供給されるデータ制御信号(出力切換・イネ−ブル信号OE)に基づいて、当該画像データに対応する各列のデータラインLdに一斉に出力する。
【0027】
特に、本実施形態に適用されるデータドライバ140においては、図3に示すように、出力回路145に、各列のデータラインLdに接続された切換スイッチ(接続切換回路)145aと、D/Aコンバータ144の出力を駆動するフォロワアンプ145bと、を有している。
【0028】
切換スイッチ145aは、システムコントローラ150から供給されるデータ制御信号に基づいて、データラインLdを接点Na、Nbのいずれかに選択的に接続する。接点Naは、フォロワアンプ145bを介してD/Aコンバータ144に接続され、D/Aコンバータ144から出力される画像データに応じたアナログ信号電圧Vpixが所定の信号レベルに変換されて階調電圧Vdataとして印加される。接点Nbは、接地電位GNDに設定されている。
【0029】
そして、本実施形態において、切換スイッチ145aは、表示パネル110に配列された画素PIXに画像データを書き込む際には、後述するように、第1の書込タイミングで接点Nbに接続され、次いで、第2の書込タイミングで接点Naに接続され、続く第3の書込タイミングで接点Nbに接続されるように設定される。これにより、画像データの書込期間中の第1の書込タイミングでデータラインLdに接地電位GNDが印加され、第2の書込タイミングでデータラインLdに画像データに応じた階調電圧Vdataが印加され、第3の書込タイミングで、データラインLdに接地電位GNDが印加される。
【0030】
システムコントローラ150は、後述する画像信号生成回路160から供給されるタイミング信号に基づいて、上記選択ドライバ120及び電源ドライバ130、データドライバ140の動作状態を制御して、表示パネル110における所定の駆動制御動作を実行するための選択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。
【0031】
特に、本実施形態においては、システムコントローラ150は、選択ドライバ120及び電源ドライバ130、データドライバ140を所定のタイミングで動作させて、所定の電圧レベルの第1、第2選択信号Vsel1、Vsel2及び電源電圧Vsa、並びに、画像データに応じた階調電圧Vdataを生成して出力させる。これにより、システムコントローラ150は、各画素PIXを表示動作(発光動作)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に表示させる制御を行う。
【0032】
画像信号生成回路160は、例えば、表示装置100の外部から供給される映像信号に基づいて、画像データ(輝度階調データ)を生成してデータドライバ140に供給するとともに、該画像データに基づいて表示パネル110に所定の画像情報を表示するためのタイミング信号(システムクロック等)を抽出、又は、生成してシステムコントローラ150に供給する。
【0033】
より具体的には、画像信号生成回路160は、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画像データ(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142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、画像信号生成回路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、画像信号生成回路160から供給されるタイミング信号に基づいて、選択ドライバ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。
【0034】
(画素)
次に、本実施形態に係る表示パネルに配列される画素について具体的に説明する。
図4は、本実施形態に係る表示パネルに適用される画素(画素駆動回路及び発光素子)の一実施形態を示す回路構成図である。
【0035】
本実施形態に係る表示パネル110に配列される画素PIXは、図4に示すように、画素駆動回路DCと、有機EL素子(電流駆動型の発光素子)OELと、を備えた構成を有している。画素駆動回路DCは、少なくとも、選択ドライバ120から第1選択ラインLs1を介して印加される第1選択信号Vsel1に基づいて、画素PIXに書き込まれていた電荷を放電させ、第2選択ラインLsを介して印加される選択信号Vsel2に基づいて、画素PIXを選択状態に設定し、データドライバ140からデータラインLdを介して供給される階調電圧Vdataに応じた発光駆動電流を生成する。有機EL素子OELは、上記画素駆動回路DCにおいて生成される発光駆動電流に基づいて、所定の輝度階調で発光動作する。
【0036】
図4に示す画素駆動回路DCは、具体的には、トランジスタTr11〜Tr14と、キャパシタCs、Csとを備えている。トランジスタ(ダイオード接続用トランジスタ;第1の選択制御素子)Tr11は、ゲート端子が第2選択ラインLs2に接続され、また、ドレイン端子が電源ラインLaに接続され、また、ソース端子が接点N11に接続されている。トランジスタ(選択トランジスタ;第2の選択制御素子)Tr12は、ゲート端子が第2選択ラインLs2に接続され、また、ソース端子がデータラインLdに接続され、また、ドレイン端子がキャパシタCcに接続されている。トランジスタ(駆動トランジスタ;駆動制御素子)Tr13は、ゲート端子が接点N11に接続され、ドレイン端子が電源ラインLaに接続され、ソース端子が接点N12に接続されている。トランジスタ(リセットトランジスタ;リセット制御素子)Tr14は、ゲート端子が第1選択ラインLs1に接続され、ドレイン端子が接点N12に接続され、ソース端子が全画素PIXに共通に設けられる共通電極に接続され、一定の低電圧(例えば接地電位GND)に設定される共通電圧Vcomが印加される。また、キャパシタ(補助容量;第1の容量素子)Csは、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)及びソース端子(接点N12)間に接続されている。また、キャパシタ(カップリング容量;第2の容量素子)Ccは、トランジスタTr12のドレイン端子と接点N12間に接続されている。
【0037】
また、有機EL素子OELは、アノードが上記画素駆動回路DCの接点N12に接続され、カソードは共通電極に接続されて共通電圧Vcomが印加される。
【0038】
ここで、図4に示した画素PIXにおいて、トランジスタTr11〜Tr14については、特に限定するものではないが、例えば全て同一のチャネル型を有する周知の薄膜トランジスタ(TFT)を適用することができる。また、トランジスタTr11〜Tr14は、アモルファスシリコン薄膜トランジスタであっても、ポリシリコン薄膜トランジスタであってもよい。すなわち、上述したトランジスタTr11〜Tr14において、ゲート端子が、本発明における制御端子に相当し、ソース、ドレイン端子が、本発明における電流路の一端側又は他端側のいずれかに相当する。
【0039】
特に、トランジスタTr11〜Tr14を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より構成した場合、すでに確立されたアモルファスシリコン製造技術を適用して、多結晶型や単結晶型の薄膜トランジスタに比較して、簡易な製造プロセスで動作特性(電子移動度等)が均一で安定したトランジスタを実現することができる。また、キャパシタCsは、トランジスタTr14のゲート・ドレイン間に形成される寄生容量であってもよいし、当該寄生容量に加えて別個の容量素子を並列に接続したものであってもよい。
【0040】
さらに、上述した画素PIXにおいては、画素駆動回路DCとして3個のトランジスタTr11〜Tr14を備えた回路構成を示したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、4個以上のトランジスタを備えた他の回路構成を有するものであってもよい。また、画素駆動回路DCにより発光駆動される発光素子として有機EL素子OELを適用した回路構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電流駆動型の発光素子であれば、例えば、発光ダイオード等の他の発光素子であってもよい。
【0041】
(表示装置の駆動制御方法)
次に、本実施形態に係る表示装置における駆動制御方法(表示動作)について説明する。
図5は、本実施形態に係る表示装置における表示動作を示すタイミングチャートである。図6は、本実施形態に係る表示装置の表示動作におけるリセット動作を示す動作概念図であり、図7は、本実施形態に係る表示装置における第1書込動作を示す動作概念図であり、図8は、本実施形態に係る表示装置における第2書込動作を示す動作概念図であり、図9は、本実施形態に係る表示装置における発光動作を示す動作概念図である。なお、図6〜図9おいては、データドライバ140の構成として、D/Aコンバータ144と出力回路145のみを示して簡略化する。
【0042】
本実施形態に係る表示動作においては、図5(a)に示すように、所定の表示期間(1処理サイクル期間)Tcycに、画素PIXに書き込まれていた電荷を放電させて画素PIXをリセットするリセット期間Trstと、データラインLdに画像データに応じた階調電圧Vdataを印加して画素PIXに階調電圧Vdataを書き込む第1書込期間Twa、及び、データラインLdに接地電位GNDを印加して上記階調電圧Vdataに対応する電圧(−Vdata)を画素PIXに書き込む第2書込期間Twbを有する書込期間Twrtと、発光素子を画像データに応じた所定の輝度階調で発光させる発光期間Temと、を含むように設定されている(Tcyc≧Trst+Twa+Twb+Tem)。
【0043】
まず、リセット期間Trstにおいては、図5(a)、図6(a)に示すように、画素PIXに接続された電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加した状態で、第1選択ラインLs1にハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsel1を印加し、第2選択ラインLs2にハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsel2を印加する。また、このタイミングに同期して、図5(a)、図6(a)に示すように、データドライバ140の出力回路145に設けられた切換スイッチ145aを接点Nbに切換接続することにより、データラインLdを接地電位GNDに設定する。図6(b)は、このときの等価回路を示す。
【0044】
これにより、図6(a)に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11がオン動作して、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)及びキャパシタCsの一端側(トランジスタTr13のゲート端子側)が接地電位GNDに設定される。また、トランジスタTr12がオン動作して、キャパシタCcの他端側(トランジスタTr12のドレイン端子側)が接地電位GNDに設定される。また、トランジスタTr14がオン動作して、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)及びキャパシタCcの一端側(接点N12側)が接地電位GNDに設定される。
【0045】
したがって、キャパシタCs及びCcの両端が同電位に設定されて、キャパシタCs及びCcに蓄積されていた電荷が放電される。このとき、トランジスタTr13は、トランジスタTr11がオン動作してドレイン端子とゲート端子が接続されるが、トランジスタTr13のドレイン端子とソース端子が共に接地電位GNDに設定されるため、トランジスタTr13はオフ状態となっている。このときトランジスタTr13は実質的に高抵抗として作用するため、図6(b)に示す等価回路においてはトランジスタTr13を抵抗Rtrとして示している。また、有機EL素子OELはアノード・カソード間が同電位に設定されて電流が流れないので、発光動作しない。
【0046】
次に、第1書込期間Twaにおいては、図5(a)、図7(a)に示すように、画素PIXに接続された電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加した状態で、第1選択ラインLs1にローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsel1を印加し、第2選択ラインLs2にハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsel2を印加する。また、このタイミングに同期して、図5(a)、図7(a)に示すように、データドライバ140の出力回路145に設けられた切換スイッチ145aを接点Naに切換接続することにより、データラインLdに対して画像データに対応した階調電圧Vdataを印加する。図7(b)は、このときの等価回路を示す。
【0047】
これにより、図7(a)に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11がオン動作して、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)に接地電位GNDが印加される。また、トランジスタTr12がオン動作して、キャパシタCcの他端側(トランジスタTr12のドレイン端子側)に階調電圧Vdataが印加される。このとき、トランジスタTr14はオフ動作してトランジスタTr13のソース端子(接点N12)は実質的に高抵抗として機能している有機EL素子OELを介して、上記のリセット期間Trstにおいて設定された接地電位GNDに保持されている。トランジスタTr13は、トランジスタTr11がオン動作してドレイン端子とゲート端子が接続されるが、トランジスタTr13のドレイン端子とソース端子が共に接地電位GNDに設定されるため、トランジスタTr13はオフ状態となっている。したがって、トランジスタTr12と接点N12との間に接続されたキャパシタCcに階調電圧Vdataに応じた電荷が蓄積される。また、有機EL素子OELはアノード・カソード間が同電位にされて電流が流れないので、発光動作しない。
【0048】
なお、図5(a)においては、第1書込期間Twaに第1選択ラインLs1にローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsel1を印加して、トランジスタTr14をオフ動作させる駆動制御方法を示し、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)をフローティング状態とすることとしたが、図5(b)に示すように、第1書込期間Twaにおいても第1選択ラインLs1にハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsel1を印加して、トランジスタTr14をオン動作させるようにしてもよい。この場合、第1書込期間Twaの間、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)を強制的に接地電位GNDに設定することができる。これにより、キャパシタCcへの階調電圧Vdataに応じた電荷の蓄積をより安定して行うようにすることができる。
【0049】
次いで、第2書込期間Twbにおいては、図5、図8(a)に示すように、電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加し、第1選択ラインLs1にローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsel1を印加し、第2選択ラインLs2にハイレベル(選択レベル)の選択信号Vselを印加した状態で、データドライバ140の切換スイッチ145aを接点Nbに切換接続することにより、データラインLdを接地電位GNDに設定する。
【0050】
これにより、図8(a)に示すように、画素駆動回路DCのトランジスタTr13のゲート端子(接点N11)が接地電位GNDに設定されるとともに、キャパシタCcの他端側(トランジスタTr12のドレイン端子側)が接地電位GNDに設定される。このとき、トランジスタTr14はオフ動作してトランジスタTr13のソース端子(接点N12)はフローティング状態にあるが、キャパシタCcの他端側の電位が階調電圧Vdataから接地電位GNDに変化することにより、図8(b)に示すように、キャパシタCcに蓄積された電荷がキャパシタCc、Cs及び有機EL素子OELの端子間容量Celに分配されること、及び、トランジスタTr13がオン動作状態になることに基づいて、キャパシタCcの一端側であるトランジスタTr13のソース端子(接点N12)は、次式(1)で表される電位に設定される。ここでVdata′を書込電圧とし、ΔVを電圧減少量とする。電圧減少量ΔVの大きさについては後述する。
−Vdata′=−(Vdata−ΔV) ・・・(1)
【0051】
したがって、トランジスタTr13のゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsには書込電圧Vdata′に応じた電荷が蓄積されて画素PIXに画像データが書き込まれる。これにより、トランジスタTr13のゲート・ソース間電圧Vgsは、書込電圧Vdata′に設定される(Vgs=Vdata′)。なお、このとき、有機EL素子OELのアノード(接点N12)は負の電位−Vdata′に設定され、また、カソードは接地電位GNDに設定されるため、有機EL素子OELには逆バイアスが印加されて、有機EL素子OELに電流は流れず、発光動作しない。ここで、後述するように電圧減少量ΔVの大きさは予め予測可能な値であるので、階調電圧Vdataの電圧値を、画像データの階調値に基づく電圧値から電圧減少量ΔV分だけ高くした値に補正しておくことにより、キャパシタCsに充電される電圧成分が画像データの階調値に基づく電圧値となるようにすることができる。
【0052】
次に、上記の電圧減少量ΔVついて詳しく説明する。電圧減少量ΔVは、キャパシタCcに蓄積された電荷がキャパシタCc、Cs、Celに分配されることによる第1の要因と、トランジスタTr13がオン動作状態になることによる第2の要因と、を総合した量となる。
【0053】
まず、第1の要因について説明する。図8(b)に示したように、第1書込期間Twaにおいて、データラインLdに階調電圧Vdataを印加してキャパシタCcに電荷を蓄積した後に、データラインLdを接地電位GNDに設定(データライン電圧;Vdata→GND)し、第2書込期間Twbの開始直後の時点(時間t=0)で、トランジスタTr13がオフ状態を維持しているとしたときのトランジスタTr13のソース端子(接点N12)の電位をVn12(0)としたとき、この電位Vn12(0)は、接点N12がフローティング状態にあり、キャパシタCcに蓄積された電荷がキャパシタCc、Cs、Celに分配されることから、次式(2)のように表される。
Vn12(0)=−Vdata×Cc/(Cc+Cs+Cel) ・・・(2)
【0054】
ここで、Vn12を次式(3)で表し、ΔV1を第1の要因による電圧減少量としたとき、この電圧減少量ΔV1は次式(4)のように表される
Vn12(0)=−(Vdata−ΔV1) ・・・(3)
ΔV1=Vdata×(Cs+Cel)/(Cc+Cs+Cel) ・・・(4)
【0055】
(4)式において、キャパシタCc、Cs、Celは、いずれもが固定容量(固定値)であるから、この第1の要因による第1の電圧減少量ΔV1の大きさは、予め予測することができる。
【0056】
次に、第2の要因について説明する。第2書込期間Twbの開始後、トランジスタTr13のドレイン端子に接地電位GNDが印加され、ソース端子(接点N12)の電位が負電位に変化(GND→−Vdata′)し、キャパシタCsに書込電圧Vdata′に対応する電圧が充電されることにより、トランジスタTr13のゲート・ソース間に書込電圧Vdata′が印加され、書込電圧Vdata′がトランジスタTr13のしきい値電圧より大きい電圧である場合、トランジスタTr13はオン動作することになる。これによりトランジスタTr13のドレイン・ソース間に電流が流れることになり、これにともなって第2書込期間Twbの開始直後にキャパシタCsに蓄積された電荷が、オン動作しているトランジスタTr11のソース・ドレイン間を介して、時間の経過とともに減少することになる。
【0057】
ここで、第2書込期間Twbの開始時点の接点N12の電位をVn12(0)としたとき、第2書込期間Twbの開始時点から時間tが経過した後の接点N12の電位Vn12(t)は次式(5)で表され、概略、Vn12(0)から時間tに反比例して低下する。ここで、VthはトランジスタTr13のしきい値電圧であり、βはトランジスタTr13の電流増幅率であり、CはキャパシタCc、Cs、Celの容量値の総和である。
【0058】
【数1】
【0059】
ここで、Vn12(t)を次式(6)で表し、ΔV2を第2の要因による第2の電圧減少量としたとき、第2の電圧減少量ΔV2は次式(7)のように表され、Vth、C、β、Vn12(0)と、時間tの関数となる。
【0060】
【数2】
【0061】
【数3】
【0062】
(7)式において、Vth、C、β、Vn12(0)及び第2書込期間Twbの時間幅に対応する時間tの値は既知であるから、この第2の要因による第2の電圧減少量ΔV2の大きさも、予め予測することができる。
なお、この第2の要因による第2の電圧減少量ΔV2は小さい方が好ましく、この第2の電圧減少量ΔV2の大きさは第2書込期間Twbの時間幅に依存し、この時間幅が長い程第2の電圧減少量ΔV2が大きくなるため、第2書込期間Twbの時間幅は、キャパシタCsに書込電圧Vdata′に応じた電荷を蓄積するのに必要な最小限の時間に設定することが好ましい。
【0063】
また、例えばトランジスタTr13にアモルファスシリコン薄膜トランジスタを適用した場合、トランジスタTr13の電気的特性の経時変化が比較的大きく、しきい値電圧Vthの値が経時的に変化することがある。上記(7)式において第2の電圧減少量ΔV2の大きさはしきい値電圧Vthの値に依存している。しかしながら、(7)式において時間tの値が小さいほど、第2の電圧減少量ΔV2の値に対するしきい値電圧Vthの値の変化の影響は小さくなる。そのため、第2書込期間Twbの時間幅を十分短くした場合には、しきい値電圧Vthの値としてトランジスタTr13のしきい値電圧Vthの初期値、平均値あるいは設計値を用いることとしてもよい。
【0064】
また、上記(7)式において第2の電圧減少量ΔV2の大きさは電流増幅率βの値にも依存している。この電流増幅率βの値はトランジスタTr13にアモルファスシリコン薄膜トランジスタを適用した場合でも、その経時変化は少ないが、各画素のトランジスタTr13の電流増幅率βの値のバラツキが存在する。しかしながら、この場合も、(7)式において時間tの値が小さいほど、第2の電圧減少量ΔV2の値に対する電流増幅率βの値のバラツキの影響は小さくなる。そのため、第2書込期間Twbの時間幅を十分短くした場合には、電流増幅率βの値として各画素のトランジスタTr13の電流増幅率βの平均値あるいは設計値を用いることとしてもよい。
【0065】
次いで、発光期間Temにおいては、図5、図9(a)に示すように、第1選択ラインLs1にローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsel1を印加し、第2選択ラインLs2にローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsel2を印加した状態で、電源ラインLaにハイレベルの電源電圧Vsaを印加する。また、このタイミングに同期して、図5、図9(a)に示すように、データドライバ140の切換スイッチ145aを接点Nbに切換接続することにより、データラインLdを接地電位GNDに設定する。
【0066】
これにより、図9(a)、(b)に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11、Tr12がオフ動作して、トランジスタTr13のゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsに蓄積された電荷が保持される。また、トランジスタTr13のドレイン端子にはハイレベルの電源電圧Vsaが印加される。電源電圧Vsaの電圧値は、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)の電位が、有機EL素子OELに順バイアスが印加される値に設定される。
【0067】
したがって、キャパシタCsに充電された書込電圧Vdata′によりトランジスタTr13のゲート・ソース間電圧Vgsが保持されて、トランジスタTr13がオン動作してドレイン電流Idsが流れ、電源ラインLaからトランジスタTr13、接点N12、有機EL素子OELを介して、電源ラインLc方向に発光駆動電流Iemが流れる。ここで、発光駆動電流Iem(ドレイン電流Ids)は、上記書込動作において画素PIXに書き込まれ、トランジスタTr13のゲート・ソース間に保持された、階調電圧Vdataに基づく書込電圧Vdata′の電圧値に基づいて規定されるので、有機EL素子OELは、画像データに応じた輝度階調で発光動作する。
【0068】
次に、画素PIXが2次元配列された表示パネル110において、上述した表示動作を実行する場合について説明する。
図10は、本実施形態に係る表示動作を、画素が2次元配列された表示パネルに適用した場合のタイミングチャートである。
【0069】
画素PIXが2次元配列された図1に示す表示パネル110において、表示動作を実行する場合には、図10に示すように、画像データ書込期間Tdwtに、各行に対するリセット期間Trst、第1書込期間Twa及び第2書込期間Twbからなる一連の動作を、表示パネル110の1行目からn行目の画素PIXに対して順次実行する。
【0070】
まず、画像データ書込期間Tdwtの1行目のリセット期間Trstにおいて、表示パネル110の1行目の第1選択ラインLs1にハイレベルの選択信号Vsel1を印加するとともに、第2選択ラインLs2にハイレベルの選択信号Vsel2を印加し、電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加した状態で、各列のデータラインLdを接地電位GNDに設定する。これにより、キャパシタCs及びCcの両端が同電位に設定されて、キャパシタCs及びCcに蓄積されていた電荷が放電される。
【0071】
次いで、1行目の第1書込期間Twaにおいて、表示パネル110の1行目の第1選択ラインLs1にローレベルの選択信号Vsel1を印加し、第2選択ラインLs2にハイレベルの選択信号Vsel2を印加するとともに、2行目〜n行目の第1、第2選択ラインLs1、Ls2にローレベルの選択信号Vsel1、Vsel2を印加し、電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加した状態で、各列のデータラインLdに画像データに応じた階調電圧Vdataを印加する。これにより、1行目の画素PIXにおいて、画素駆動回路DCのキャパシタCcに階調電圧Vdataに応じた電荷が充電される。
【0072】
次いで、1行目の第2書込期間Twbにおいては、表示パネル110の1行目の第1選択ラインLs1にローレベルの選択信号Vsel1を印加し、第2選択ラインLs2にハイレベルの選択信号Vsel2を印加するとともに、2行目〜n行目の第1、第2選択ラインLs1、Ls2にローレベルの選択信号Vsel1、Vsel2を印加し、電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加した状態で、各列のデータラインLdを接地電位GNDに設定する。これにより、1行目の画素PIXにおいて、画素駆動回路DCのキャパシタCsに、上記第1書込期間TwaにおいてキャパシタCcに充電された階調電圧Vdataに応じた書込電圧Vdata′に応じた電荷が蓄積される。
【0073】
そして、以上の1行目の画素PIXに対する一連の動作を、図10に示すように、2行目以降の画素PIXについても順次繰り返し実行することにより、表示パネル110に配列された全ての画素PIXについて、画像データに応じた書込電圧Vdata′が書き込まれる。
【0074】
次いで、図10に示すように、全画素一括発光期間Taemにおいて、第1、第2選択ラインLs1、Ls2にローレベルの選択信号Vsel1、Vsel2を印加した状態で、電源ラインLaにハイレベルの電源電圧Vsaを印加する。これにより、表示パネル110の全ての行の画素PIXにおいて、画素駆動回路DCの駆動トランジスタであるトランジスタTr13に、書込電圧Vdata′に応じた電流値の発光駆動電流Iem(ドレイン電流Ids)が流れ、各画素PIXの有機EL素子OELが画像データに応じた輝度階調で発光動作して、表示パネル110に所望の画像情報が表示される。
【0075】
すなわち、本実施形態に係る画素駆動回路及び表示装置並びにその駆動制御方法においては、画像データの書込期間に、キャパシタCcのACカップリングを利用して、画像データに応じた電圧値の階調電圧Vdataを駆動トランジスタ(トランジスタTr13)のゲート・ソース間に直接印加することにより、階調電圧VdataをキャパシタCsに書き込む電圧指定型(又は、電圧印加型)の階調制御方法を実現することができる。
【0076】
これにより、画像データに応じた書込電流を流して、駆動トランジスタ(トランジスタTr13)の電流・電圧変換機能により、ゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsに画像データに応じた電圧成分を保持させる階調制御方法に比較して、画像データに応じた階調信号(階調電圧)を各画素PIXに確実に書き込むことができる。
【0077】
以下に、本実施形態に係る画素駆動回路及び表示装置並びにその駆動制御方法の作用効果について、具体的に説明する。
図11は、本発明に係る画素駆動回路及び表示装置並びにその駆動制御方法の作用効果の優位性を説明するための、比較対照としての画素の一例を示す回路構成図である。ここで、上述した本実施形態に係る画素と同等の構成については、同等の符号を付してその説明を簡略化又は省略する。
【0078】
図11に示す画素PIXaは、上述した本実施形態に係る画素PIX(図4参照)において、トランジスタTr12と接点N12との間に接続されたキャパシタCcを省いた回路構成を有している。すなわち、トランジスタTr13のソース端子である接点N12がトランジスタTr12を介してデータラインLdに直接接続されている。
【0079】
図11に示すような画素PIXaにおける駆動制御方法は、まず、書込期間において、選択ラインLsにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vselを印加してトランジスタTr11及びTr12をオン動作させ、電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加した状態で、データラインLdに画像データに応じた階調信号を印加する。
【0080】
このとき、階調信号として、データドライバ(図示を省略)からデータラインLdに画像データに応じた負の階調電圧Vdataを印加、又は、データドライバにより画像データに応じた階調電流Idataを引き込むことにより、電源ラインLaからトランジスタTr13及びTr12を介して、データラインLd方向に書込電流が流れる。
【0081】
これにより、トランジスタTr13の電流・電圧変換機能を利用して、トランジスタTr13のゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsに画像データに応じた電圧成分が充電される(書き込まれる)。また、このとき、接点N12に有機EL素子OELのカソードに印加された共通電圧Vcom(接地電位GND)よりも低い電位が設定されるため、有機EL素子OELには電流が流れず発光動作しない。
【0082】
次いで、発光期間において、選択ラインLsにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vselを印加してトランジスタTr11及びTr12をオフ動作させ、電源ラインLaにハイレベルの電源電圧Vsaを印加する。
【0083】
これにより、キャパシタCsに充電された電圧成分に基づいて、トランジスタTr13のゲート・ソース間電圧Vgs(=Vdata)が一定に保持されて、当該ゲート・ソース間電圧Vgsに応じた発光駆動電流Iem(ドレイン電流Ids)が電源ラインLaからトランジスタTr13を介して有機EL素子OELに流れる。ここで、発光駆動電流Iemの電流値は、トランジスタTr13のゲート・ソース間電圧Vgsの電圧値により規定されるので、有機EL素子OELは、画像データに応じた輝度階調で発光動作する。
【0084】
ところで、図11に示した回路構成を有する画素PIXaにおいては、書込動作時に画像データに応じた階調信号(階調電圧Vdata又は階調電流Idata)を供給して、画素駆動回路DCに書込電流を流す必要がある。このとき、トランジスタTr12のオン抵抗にバラツキがある(経時的な素子特性の変化により生じるオン抵抗のバラツキを含む)と、各画素PIXaに書き込まれる電圧成分にもバラツキが生じて、画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作することできず、輝度ムラ等、画質の劣化を招く場合がある。
【0085】
また、図11に示した回路構成を有する画素PIXaにおいては、書込動作時に有機EL素子OELを発光動作させることなく、トランジスタTr13に書込電流を流すために、データラインLdに対して画像データに応じた負の階調電圧Vdataを印加、又は、データラインLdを介してデータドライバ方向に階調電流Idataを引き込む必要がある。そのためには、データドライバを負電源で動作させる必要があり、データドライバの低耐圧、高耐圧の複合プロセスにおける負電源高耐圧部分の回路ブロックの規模が大きくなり、ドライバチップの大型化や、それに伴うコストアップを招く場合がある。
【0086】
これに対し、本実施形態に係る画素駆動回路及び表示装置並びにその駆動制御方法においては、上述したように、データラインLdと駆動トランジスタ(トランジスタTr13)のソース端子との間に直流カット用の(又は、カップリング容量としての)キャパシタCcを設け、画像データの書込期間に、キャパシタCcのACカップリングを利用して、画素駆動回路DCに書込電流を流すことなく、駆動トランジスタ(トランジスタTr13)のゲート・ソース間のキャパシタCsに画像データに応じた階調電圧Vdataを書き込むことを特徴としている。
【0087】
これにより、画素駆動回路DC内のトランジスタのオン抵抗のバラツキに影響されることなく、各画素PIXに画像データに応じた適切な電圧成分(階調電圧Vdata)が書き込まれるので、画像データに応じた適切な輝度階調で有機EL素子OELを発光動作させることができ、輝度ムラのない良好な画質を実現することができる。
【0088】
特に、各画素PIXの画素駆動回路DCに設けられるトランジスタTr11〜Tr13としてアモルファスシリコン薄膜トランジスタを適用することにより、すでに確立されたアモルファスシリコン製造技術を適用して、簡易な製造プロセスで動作特性が均一で安定したトランジスタを実現することができるので、上述した輝度ムラの抑制や表示画質の改善に極めて有効である。
【0089】
また、本実施形態に係る表示装置及びその駆動制御方法においては、データドライバ140の出力回路145に切換スイッチ145aを設け、画像データの書込期間に、データラインLdに画像データに応じた正電圧の階調電圧Vdataを印加し、次いで、接地電位GNDを印加することにより、駆動トランジスタ(トランジスタTr13)のゲート・ソース間のキャパシタCsに画像データに応じた階調電圧Vdataを書き込むことを特徴としている。
【0090】
これにより、データドライバ140を負電源で動作させる必要がなく、正電源で表示パネル110を表示駆動させることができるので、データドライバ140において負電源の高耐圧プロセスを採用する必要がなく、ドライバチップの小型化による表示装置の狭額縁化やコストダウンを実現することができる。
【0091】
なお、上述した書込動作及び発光動作からなる表示動作に先立って、各画素PIXの発光特性の変動(例えば画素駆動回路の駆動トランジスタにおける経時的なしきい値電圧の変化)を補償するためのパラメータを取得する動作を実行するものであってもよい。具体的には、例えば表示動作に先立って、各画素PIXに所定の試験電圧を印加し、これにより各画素PIXの有機EL素子OELが発光した際の輝度をセンサにより個別に検出して、各画素PIXの発光特性に関連するパラメータを取得する。そして、上述した書込動作において、画像データに応じた電圧成分に、上記パラメータに基づいて各画素の発光特性の変動に応じた補正電圧成分を加味した階調電圧Vdataを生成して、画素PIXに書き込む。これにより、各画素PIXにおける発光特性の変動に関わらず、画像データに応じた適切な輝度階調で各有機EL素子OELを発光動作させることができ、表示パネル110の表示品質の低下を抑制することができる。
【0092】
<第2の実施形態>
次に、上記第1の実施形態における表示装置(発光装置)を電子機器に適用した、第2の実施形態について、図面を参照して説明する。有機EL素子OELからなる発光素子を各画素PIXに有する表示パネル110を備える表示装置100は、デジタルカメラ、モバイル型のパーソナルコンピュータ、携帯電話等種々の電子機器に適用できるものである。
【0093】
図12は、デジタルカメラの構成を示す斜視図であり、図13は、モバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図であり、図14は、携帯電話の構成を示す図である。
図12において、デジタルカメラ200は、本体部201と、レンズ部202と、操作部203と、本実施形態の表示パネル110を備える表示装置100からなる表示部204と、シャッターボタン205とを備えている。この場合、表示部204において、表示パネル110の各画素の発光素子が画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作して、良好かつ均質な画質を実現することができる。
【0094】
また、図13において、パーソナルコンピュータ210は、本体部211と、キーボード212と、本実施形態の表示パネル110を備える表示装置100からなる表示部213とを備えている。この場合でも、表示部213において、表示パネル110の各画素の発光素子が画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作して、良好かつ均質な画質を実現することができる。
【0095】
また、図14において、携帯電話220は、操作部221と、受話口222と、送話口223と、本実施形態の表示パネル110を備える表示装置100からなる表示部224とを備えている。この場合でも、表示部224において、表示パネル110の各画素の発光素子が画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作して、良好かつ均質な画質を実現することができる。
【0096】
なお、上記各実施形態においては、本発明を有機EL素子OELからなる発光素子を各画素PIXに有するパネル110を備える表示装置100に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、有機EL素子OELからなる発光素子を有する複数の画素が一方向に配列された発光素子アレイを備え、感光体ドラムに画像データに応じて発光素子アレイから出射した光を照射して露光する露光装置に適用してもよい。この場合、発光素子アレイの各画素の発光素子を画像データに応じた適切な輝度で発光動作させることができて、良好な露光状態を得ることができる。
【符号の説明】
【0097】
100 表示装置
110 表示パネル
120 選択ドライバ
130 電源ドライバ
140 データドライバ
144 D/Aコンバータ
145 出力回路
145a 切換スイッチ
145b フォロワアンプ
150 システムコントローラ
PIX 画素
DC 画素駆動回路
Tr11〜Tr14 トランジスタ
Cs、Cc キャパシタ
OEL 有機EL素子
【技術分野】
【0001】
本発明は、画素駆動回路、発光装置及びその駆動制御方法、並びに電子機器に関し、特に、画像データに応じた電流を供給することにより所定の輝度階調で発光する電流駆動型の発光素子と画素駆動回路を有する画素が複数配列された発光パネルを備える発光装置及びその駆動制御方法、並びにこれを適用した電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、液晶表示装置に続く次世代の表示デバイスとして、有機エレクトロルミネッセンス素子(有機EL素子)や発光ダイオード(LED)等のような電流駆動型(又は、電流制御型)の発光素子を、マトリクス状に配列した表示パネルを備えた発光素子型の表示装置(発光素子型ディスプレイ、発光装置)が注目されている。
【0003】
特に、アクティブマトリックス型の駆動方式を適用した発光素子型ディスプレイにおいては、液晶表示装置に比較して、表示応答速度が速く、視野角依存性も小さいという優れた表示特性を有している。また、液晶表示装置のようにバックライトや導光板を必要としないという装置構成上の特長も有している。そのため、今後様々な電子機器への適用が期待されている。
【0004】
例えば、特許文献1に記載された有機ELディスプレイ装置は、電圧信号によって電流制御されたアクティブマトリクス駆動表示装置であって、画像データに応じた電圧信号がゲートに印加されて有機EL素子に電流を流す電流制御用薄膜トランジスタと、この電流制御用薄膜トランジスタのゲートに画像データに応じた電圧信号を供給するためのスイッチングを行うスイッチ用薄膜トランジスタと、が画素ごとに設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平8−330600号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このような電圧信号によって階調を制御する、電圧指定型の階調制御方法を適用した有機ELディスプレイ装置においては、上記の薄膜トランジスタの素子特性(オン抵抗等)や有機EL素子の素子特性(抵抗等)のバラツキ、使用環境等に起因する特性変化によって、画像データに応じた電圧信号の書き込みや、有機EL素子に供給される電流の電流値に影響を与える。そのため、有機EL素子を画像データに応じた適切な輝度階調で安定的に発光動作させることが困難となり、輝度ムラ等、画質の劣化を招くという問題を有している。
【0007】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、画像データに応じた適切な輝度階調で発光素子を発光動作させることができる画素駆動回路、発光装置及びその駆動制御方法並びに電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項1に記載の発明は、発光素子を有し、データラインに接続された画素における前記発光素子を動作させる画素駆動回路であって、第1の容量素子と、前記第1の容量素子の一端及び他端が電流路の一端及び制御端子に接続され、前記第1の容量素子に蓄積された電荷に応じて前記電流路に流れる駆動電流を前記発光素子に供給する駆動制御素子と、一端が前記第1の容量素子の一端に接続された第2の容量素子と、を備え、前記第1の容量素子は、前記データラインを介して前記第2の容量素子の他端の電位が画像データに応じた第1の電位に設定された後に第2の電位に設定されることによって前記画像データに応じた電荷が蓄積されることを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の画素駆動回路において、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子との導通を制御する第1の選択制御素子を有し、前記第1の選択制御素子は、前記第1の容量素子及び前記第2の容量素子に電荷を蓄積させる際に前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子とを接続するように制御されることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の画素駆動回路において、前記第2の容量素子の一端と前記第2の電位に設定された電極との導通を制御するリセット制御素子を有し、前記リセット制御素子は、前記第2の容量素子の他端が前記第1の電位に設定される際に、前記第2の容量素子の一端と前記電極とを接続するように制御されることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の画素駆動回路において、前記リセット制御素子は、前記第2の容量素子の他端が前記第1の電位から前記第2の電位に設定される際に前記第2の容量素子の一端と前記電極との接続を解除するように制御されることを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4の何れかに記載の画素駆動回路において、前記データラインと前記第2の容量素子の他端との導通を制御する第2の選択制御素子を有し、前記第2の選択制御素子は、前記第2の容量素子の他端を前記第1の電位に設定する際に、前記データラインと前記第2の容量素子の他端とを接続するように制御されることを特徴とする。
【0010】
請求項6に記載の発明は、画像データに応じて駆動される発光装置であって、複数の画素と前記各画素に接続される複数のデータラインとを有する発光パネルと、発光パネルを駆動する駆動回路と、を備え、前記各画素は、発光素子と、第1の容量素子と、前記第1の容量素子の一端及び他端が電流路の一端及び制御端子に接続され、前記第1の容量素子に蓄積された電荷に応じて前記電流路に流れる駆動電流を前記発光素子に供給する駆動制御素子と、一端が前記第1の容量素子の一端に接続された第2の容量素子と、を備えて、前記第1の容量素子は、前記データラインを介して前記第2の容量素子の他端の電位が前記第1の電位に設定された後に前記第2の電位に設定されることによって前記画像データに応じた電荷が蓄積され、前記駆動回路は、前記データラインに前記画像データに応じた電圧を印加して、前記第2の容量素子の他端の電位を前記画像データに応じた第1の電位に設定した後に第2の電位に設定するデータ駆動回路を有することを特徴とする。
【0011】
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発光装置において、前記データ駆動回路は、前記画像データに応じた電圧を生成するための電圧生成回路と、前記データラインを前記電圧生成回路又は前記第2の電位に設定された接点に切換接続する接続切換回路と、を有することを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項6又は7に記載の発光装置において、前記各画素は、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子との導通を制御する第1の選択制御素子と、前記データラインと前記第2の容量素子の他端との導通を制御する第2の選択制御素子と、を有し、前記駆動回路は、前記第1の選択制御素子及び前記第2の選択制御素子を制御して、前記第1の容量素子及び前記第2の容量素子に電荷を蓄積させる祭に、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子とを接続し、前記データラインと前記第2の容量素子の他端とを接続する選択駆動回路を有することを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の発光装置において、前記各画素は、前記第2の容量素子の一端と前記第2の電位に設定された電極との導通を制御するリセット制御素子を有し、前記選択駆動回路は、前記リセット制御素子を制御して、前記第2の容量素子の他端を前記第1の電位に設定する際に、前記第2の容量素子の一端と前記電極とを接続し、前記第2の容量素子の他端が前記第1の電位から前記第2の電位に設定される際に前記第2の容量素子の一端と前記電極との接続を解除することを特徴とする。
請求項10に記載の発明に係る電子機器は、請求項6乃至9の何れかに記載の発光装置が実装されてなることを特徴とする。
【0012】
請求項11に記載の発明は、画像データに応じて駆動される発光装置の駆動制御方法であって、前記発光装置は、発光素子と、第1の容量素子と、前記第1の容量素子の一端及び他端が電流路の一端及び制御端子に接続され、前記第1の容量素子に蓄積された電荷に応じて前記電流路に流れる駆動電流を前記発光素子に供給する駆動制御素子と、一端が前記第1の容量素子の一端に接続された第2の容量素子と、を有する複数の画素を有する発光パネルを有し、前記各画素の前記第2の容量素子の他端を前記画像データに応じた第1の電位に設定する第1書込動作ステップと、前記各画素の前記第2の容量素子の他端を前記第1の電位に設定した後に、前記第2の容量素子の他端を第2の電位に設定して、前記第1の容量素子に前記画像データに応じた電荷を蓄積させる第2書込動作ステップと、を含むことを特徴とする。
【0013】
請求項12に記載の発明は、請求項11に記載の発光装置の駆動制御方法において、前記第1書込ステップ及び前記第2書込動作ステップは、前記データラインと前記第2の容量素子の他端とを接続する第1接続動作ステップと、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子とを接続する第2接続動作ステップと、を含むことを特徴とする。
請求項13に記載の発明は、請求項11又は12に記載の発光装置の駆動制御方法において、前記第1書込動作ステップに先だって、前記第2の容量素子の一端と前記第2の電位に設定された電極とを接続するリセット動作ステップを有し、前記第2書込動作ステップは、前記第2の容量素子の一端と前記電極との接続を解除する解除動作ステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る画素駆動回路、発光装置及びその駆動制御方法によれば、画像データに応じた適切な輝度階調で発光素子を発光動作させることができ、良好かつ均質な画質を有する電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明に係る表示装置の第1の実施形態を示す概略構成図である。
【図2】第1の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。
【図3】第1の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回路構成図である。
【図4】第1の実施形態に係る表示パネルに適用される画素(画素駆動回路及び発光素子)の一実施形態を示す回路構成図である。
【図5】第1の実施形態に係る表示装置における表示動作を示すタイミングチャートである。
【図6】第1の実施形態に係る表示装置におけるリセット動作を示す動作概念図である。
【図7】第1の実施形態に係る表示装置における第1書込動作を示す動作概念図である。
【図8】第1の実施形態に係る表示装置における第2書込動作を示す動作概念図である。
【図9】第1の実施形態に係る表示装置における発光動作を示す動作概念図である。
【図10】第1の実施形態に係る表示動作を、画素が2次元配列された表示パネルに適用した場合のタイミングチャートである。
【図11】第1の実施形態に係る画素駆動回路及び表示装置並びにその駆動制御方法の作用効果の優位性を説明するための、比較対照としての画素の一例を示す回路構成図である。
【図12】第2の実施形態に係わるデジタルカメラの構成を示す斜視図である。
【図13】第2の実施形態に係わるモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。
【図14】第2の実施形態に係わる携帯電話の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係る画素駆動回路及び発光装置並びにその駆動制御方法について、実施形態を示して詳しく説明する。なお、本実施形態では、発光装置を表示装置として説明する。
【0017】
<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構成図である。
【0018】
図1に示すように、本実施形態に係る表示装置(発光装置)100は、概略、表示パネル(発光パネル)110と、選択ドライバ(選択駆動回路)120と、電源ドライバ(電源駆動回路)130と、データドライバ(データ駆動回路)140と、システムコントローラ150と、画像信号生成回路160と、を備えて構成されている。ここで、少なくとも、選択ドライバ120と電源ドライバ130とデータドライバ140とを含む構成は、本発明における駆動回路に相当する。
【0019】
表示パネル110は、図1に示すように、行方向(図面左右方向)及び列方向(図面上下方向)に2次元配列(例えばn行×m列;n、mは正の整数)された複数の画素PIXと、行方向に配列された画素PIXに接続するように配設された複数の第1選択ラインLs1及び第2選択ラインLs2と、全画素PIXに共通に接続するように配設された電源ラインLaと、列方向に配列された画素PIXに接続するように配設された複数のデータラインLdと、を有している。ここで、各画素PIXは、後述するように、画素駆動回路と、発光素子(表示素子)と、を有している。
【0020】
選択ドライバ120は、上記の表示パネル110に配設された各第1及び第2選択ラインLs1、Ls2に接続され、後述するシステムコントローラ150から供給される選択制御信号に基づいて、各行の第1及び第2選択ラインLs1、Ls2に、所定のタイミングで所定の電圧レベル(選択レベル、非選択レベル)の第1及び第2選択信号Vsel1、Vsel2を順次印加する。
【0021】
なお、選択ドライバ120は、図示を省略するが、システムコントローラ150から供給される選択制御信号に基づいて、各行の第1、第2選択ラインLs1、Ls2に対応するシフト信号を順次出力するシフトレジスタと、該シフト信号を所定の信号レベル(選択レベル)に変換して、各行の第1、第2選択ラインLs1、Ls2に第1、第2選択信号Vsel1、Vsel2として順次出力する出力回路(出力バッファ)と、を備えたものを適用することができる。
【0022】
電源ドライバ130は、表示パネル110の各画素PIXに共通に接続された電源ラインLaに接続され、後述する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、電源ラインLaに所定のタイミングで所定の電圧レベル(表示レベル、非表示レベル)の電源電圧Vsaを印加する。
【0023】
データドライバ140は、表示パネル110の各データラインLdに接続され、後述するシステムコントローラ150から供給されるデータ制御信号に基づいて、少なくとも表示動作時に、画像データに応じた階調信号(階調電圧Vdata)を生成して、各データラインLdを介して画素PIXへ供給する。
【0024】
図2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。また、図3は、図2に示したデータドライバの出力回路の一例を示す概略回路構成図である。ここで、図3においては、D/Aコンバータ144と出力回路145のみを示して、データドライバ140の図示を簡略化する。
【0025】
データドライバ140は、例えば図2に示すように、シフトレジスタ回路141と、データレジスタ回路142と、データラッチ回路143と、D/Aコンバータ144と、出力回路145と、を備えている。
【0026】
シフトレジスタ回路141は、システムコントローラ150から供給されるデータ制御信号(シフトクロック信号CLK、サンプリングスタート信号STR)に基づいて、順次シフト信号を出力する。データレジスタ回路142は、該シフト信号の入力タイミングに基づいて、画像信号生成回路160から供給される1行分の画像データD0〜Dmを順次取り込む。データラッチ回路143は、データ制御信号(データラッチ信号STB)に基づいて、データレジスタ回路142に取り込まれた1行分の画像データD0〜Dmを保持する。D/Aコンバータ(電圧生成回路)144は、図示を省略した電源供給手段から供給される階調基準電圧V0〜VPに基づいて、上記保持された画像データD0〜Dmを、所定のアナログ信号電圧Vpixに変換する。出力回路(電圧生成回路)145は、アナログ信号電圧に変換された画像データを所定の信号レベル(正電圧)の階調電圧Vdataに変換して、システムコントローラ150から供給されるデータ制御信号(出力切換・イネ−ブル信号OE)に基づいて、当該画像データに対応する各列のデータラインLdに一斉に出力する。
【0027】
特に、本実施形態に適用されるデータドライバ140においては、図3に示すように、出力回路145に、各列のデータラインLdに接続された切換スイッチ(接続切換回路)145aと、D/Aコンバータ144の出力を駆動するフォロワアンプ145bと、を有している。
【0028】
切換スイッチ145aは、システムコントローラ150から供給されるデータ制御信号に基づいて、データラインLdを接点Na、Nbのいずれかに選択的に接続する。接点Naは、フォロワアンプ145bを介してD/Aコンバータ144に接続され、D/Aコンバータ144から出力される画像データに応じたアナログ信号電圧Vpixが所定の信号レベルに変換されて階調電圧Vdataとして印加される。接点Nbは、接地電位GNDに設定されている。
【0029】
そして、本実施形態において、切換スイッチ145aは、表示パネル110に配列された画素PIXに画像データを書き込む際には、後述するように、第1の書込タイミングで接点Nbに接続され、次いで、第2の書込タイミングで接点Naに接続され、続く第3の書込タイミングで接点Nbに接続されるように設定される。これにより、画像データの書込期間中の第1の書込タイミングでデータラインLdに接地電位GNDが印加され、第2の書込タイミングでデータラインLdに画像データに応じた階調電圧Vdataが印加され、第3の書込タイミングで、データラインLdに接地電位GNDが印加される。
【0030】
システムコントローラ150は、後述する画像信号生成回路160から供給されるタイミング信号に基づいて、上記選択ドライバ120及び電源ドライバ130、データドライバ140の動作状態を制御して、表示パネル110における所定の駆動制御動作を実行するための選択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。
【0031】
特に、本実施形態においては、システムコントローラ150は、選択ドライバ120及び電源ドライバ130、データドライバ140を所定のタイミングで動作させて、所定の電圧レベルの第1、第2選択信号Vsel1、Vsel2及び電源電圧Vsa、並びに、画像データに応じた階調電圧Vdataを生成して出力させる。これにより、システムコントローラ150は、各画素PIXを表示動作(発光動作)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に表示させる制御を行う。
【0032】
画像信号生成回路160は、例えば、表示装置100の外部から供給される映像信号に基づいて、画像データ(輝度階調データ)を生成してデータドライバ140に供給するとともに、該画像データに基づいて表示パネル110に所定の画像情報を表示するためのタイミング信号(システムクロック等)を抽出、又は、生成してシステムコントローラ150に供給する。
【0033】
より具体的には、画像信号生成回路160は、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画像データ(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142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、画像信号生成回路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、画像信号生成回路160から供給されるタイミング信号に基づいて、選択ドライバ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。
【0034】
(画素)
次に、本実施形態に係る表示パネルに配列される画素について具体的に説明する。
図4は、本実施形態に係る表示パネルに適用される画素(画素駆動回路及び発光素子)の一実施形態を示す回路構成図である。
【0035】
本実施形態に係る表示パネル110に配列される画素PIXは、図4に示すように、画素駆動回路DCと、有機EL素子(電流駆動型の発光素子)OELと、を備えた構成を有している。画素駆動回路DCは、少なくとも、選択ドライバ120から第1選択ラインLs1を介して印加される第1選択信号Vsel1に基づいて、画素PIXに書き込まれていた電荷を放電させ、第2選択ラインLsを介して印加される選択信号Vsel2に基づいて、画素PIXを選択状態に設定し、データドライバ140からデータラインLdを介して供給される階調電圧Vdataに応じた発光駆動電流を生成する。有機EL素子OELは、上記画素駆動回路DCにおいて生成される発光駆動電流に基づいて、所定の輝度階調で発光動作する。
【0036】
図4に示す画素駆動回路DCは、具体的には、トランジスタTr11〜Tr14と、キャパシタCs、Csとを備えている。トランジスタ(ダイオード接続用トランジスタ;第1の選択制御素子)Tr11は、ゲート端子が第2選択ラインLs2に接続され、また、ドレイン端子が電源ラインLaに接続され、また、ソース端子が接点N11に接続されている。トランジスタ(選択トランジスタ;第2の選択制御素子)Tr12は、ゲート端子が第2選択ラインLs2に接続され、また、ソース端子がデータラインLdに接続され、また、ドレイン端子がキャパシタCcに接続されている。トランジスタ(駆動トランジスタ;駆動制御素子)Tr13は、ゲート端子が接点N11に接続され、ドレイン端子が電源ラインLaに接続され、ソース端子が接点N12に接続されている。トランジスタ(リセットトランジスタ;リセット制御素子)Tr14は、ゲート端子が第1選択ラインLs1に接続され、ドレイン端子が接点N12に接続され、ソース端子が全画素PIXに共通に設けられる共通電極に接続され、一定の低電圧(例えば接地電位GND)に設定される共通電圧Vcomが印加される。また、キャパシタ(補助容量;第1の容量素子)Csは、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)及びソース端子(接点N12)間に接続されている。また、キャパシタ(カップリング容量;第2の容量素子)Ccは、トランジスタTr12のドレイン端子と接点N12間に接続されている。
【0037】
また、有機EL素子OELは、アノードが上記画素駆動回路DCの接点N12に接続され、カソードは共通電極に接続されて共通電圧Vcomが印加される。
【0038】
ここで、図4に示した画素PIXにおいて、トランジスタTr11〜Tr14については、特に限定するものではないが、例えば全て同一のチャネル型を有する周知の薄膜トランジスタ(TFT)を適用することができる。また、トランジスタTr11〜Tr14は、アモルファスシリコン薄膜トランジスタであっても、ポリシリコン薄膜トランジスタであってもよい。すなわち、上述したトランジスタTr11〜Tr14において、ゲート端子が、本発明における制御端子に相当し、ソース、ドレイン端子が、本発明における電流路の一端側又は他端側のいずれかに相当する。
【0039】
特に、トランジスタTr11〜Tr14を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より構成した場合、すでに確立されたアモルファスシリコン製造技術を適用して、多結晶型や単結晶型の薄膜トランジスタに比較して、簡易な製造プロセスで動作特性(電子移動度等)が均一で安定したトランジスタを実現することができる。また、キャパシタCsは、トランジスタTr14のゲート・ドレイン間に形成される寄生容量であってもよいし、当該寄生容量に加えて別個の容量素子を並列に接続したものであってもよい。
【0040】
さらに、上述した画素PIXにおいては、画素駆動回路DCとして3個のトランジスタTr11〜Tr14を備えた回路構成を示したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、4個以上のトランジスタを備えた他の回路構成を有するものであってもよい。また、画素駆動回路DCにより発光駆動される発光素子として有機EL素子OELを適用した回路構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電流駆動型の発光素子であれば、例えば、発光ダイオード等の他の発光素子であってもよい。
【0041】
(表示装置の駆動制御方法)
次に、本実施形態に係る表示装置における駆動制御方法(表示動作)について説明する。
図5は、本実施形態に係る表示装置における表示動作を示すタイミングチャートである。図6は、本実施形態に係る表示装置の表示動作におけるリセット動作を示す動作概念図であり、図7は、本実施形態に係る表示装置における第1書込動作を示す動作概念図であり、図8は、本実施形態に係る表示装置における第2書込動作を示す動作概念図であり、図9は、本実施形態に係る表示装置における発光動作を示す動作概念図である。なお、図6〜図9おいては、データドライバ140の構成として、D/Aコンバータ144と出力回路145のみを示して簡略化する。
【0042】
本実施形態に係る表示動作においては、図5(a)に示すように、所定の表示期間(1処理サイクル期間)Tcycに、画素PIXに書き込まれていた電荷を放電させて画素PIXをリセットするリセット期間Trstと、データラインLdに画像データに応じた階調電圧Vdataを印加して画素PIXに階調電圧Vdataを書き込む第1書込期間Twa、及び、データラインLdに接地電位GNDを印加して上記階調電圧Vdataに対応する電圧(−Vdata)を画素PIXに書き込む第2書込期間Twbを有する書込期間Twrtと、発光素子を画像データに応じた所定の輝度階調で発光させる発光期間Temと、を含むように設定されている(Tcyc≧Trst+Twa+Twb+Tem)。
【0043】
まず、リセット期間Trstにおいては、図5(a)、図6(a)に示すように、画素PIXに接続された電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加した状態で、第1選択ラインLs1にハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsel1を印加し、第2選択ラインLs2にハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsel2を印加する。また、このタイミングに同期して、図5(a)、図6(a)に示すように、データドライバ140の出力回路145に設けられた切換スイッチ145aを接点Nbに切換接続することにより、データラインLdを接地電位GNDに設定する。図6(b)は、このときの等価回路を示す。
【0044】
これにより、図6(a)に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11がオン動作して、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)及びキャパシタCsの一端側(トランジスタTr13のゲート端子側)が接地電位GNDに設定される。また、トランジスタTr12がオン動作して、キャパシタCcの他端側(トランジスタTr12のドレイン端子側)が接地電位GNDに設定される。また、トランジスタTr14がオン動作して、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)及びキャパシタCcの一端側(接点N12側)が接地電位GNDに設定される。
【0045】
したがって、キャパシタCs及びCcの両端が同電位に設定されて、キャパシタCs及びCcに蓄積されていた電荷が放電される。このとき、トランジスタTr13は、トランジスタTr11がオン動作してドレイン端子とゲート端子が接続されるが、トランジスタTr13のドレイン端子とソース端子が共に接地電位GNDに設定されるため、トランジスタTr13はオフ状態となっている。このときトランジスタTr13は実質的に高抵抗として作用するため、図6(b)に示す等価回路においてはトランジスタTr13を抵抗Rtrとして示している。また、有機EL素子OELはアノード・カソード間が同電位に設定されて電流が流れないので、発光動作しない。
【0046】
次に、第1書込期間Twaにおいては、図5(a)、図7(a)に示すように、画素PIXに接続された電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加した状態で、第1選択ラインLs1にローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsel1を印加し、第2選択ラインLs2にハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsel2を印加する。また、このタイミングに同期して、図5(a)、図7(a)に示すように、データドライバ140の出力回路145に設けられた切換スイッチ145aを接点Naに切換接続することにより、データラインLdに対して画像データに対応した階調電圧Vdataを印加する。図7(b)は、このときの等価回路を示す。
【0047】
これにより、図7(a)に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11がオン動作して、トランジスタTr13のゲート端子(接点N11)に接地電位GNDが印加される。また、トランジスタTr12がオン動作して、キャパシタCcの他端側(トランジスタTr12のドレイン端子側)に階調電圧Vdataが印加される。このとき、トランジスタTr14はオフ動作してトランジスタTr13のソース端子(接点N12)は実質的に高抵抗として機能している有機EL素子OELを介して、上記のリセット期間Trstにおいて設定された接地電位GNDに保持されている。トランジスタTr13は、トランジスタTr11がオン動作してドレイン端子とゲート端子が接続されるが、トランジスタTr13のドレイン端子とソース端子が共に接地電位GNDに設定されるため、トランジスタTr13はオフ状態となっている。したがって、トランジスタTr12と接点N12との間に接続されたキャパシタCcに階調電圧Vdataに応じた電荷が蓄積される。また、有機EL素子OELはアノード・カソード間が同電位にされて電流が流れないので、発光動作しない。
【0048】
なお、図5(a)においては、第1書込期間Twaに第1選択ラインLs1にローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsel1を印加して、トランジスタTr14をオフ動作させる駆動制御方法を示し、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)をフローティング状態とすることとしたが、図5(b)に示すように、第1書込期間Twaにおいても第1選択ラインLs1にハイレベル(選択レベル)の選択信号Vsel1を印加して、トランジスタTr14をオン動作させるようにしてもよい。この場合、第1書込期間Twaの間、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)を強制的に接地電位GNDに設定することができる。これにより、キャパシタCcへの階調電圧Vdataに応じた電荷の蓄積をより安定して行うようにすることができる。
【0049】
次いで、第2書込期間Twbにおいては、図5、図8(a)に示すように、電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加し、第1選択ラインLs1にローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsel1を印加し、第2選択ラインLs2にハイレベル(選択レベル)の選択信号Vselを印加した状態で、データドライバ140の切換スイッチ145aを接点Nbに切換接続することにより、データラインLdを接地電位GNDに設定する。
【0050】
これにより、図8(a)に示すように、画素駆動回路DCのトランジスタTr13のゲート端子(接点N11)が接地電位GNDに設定されるとともに、キャパシタCcの他端側(トランジスタTr12のドレイン端子側)が接地電位GNDに設定される。このとき、トランジスタTr14はオフ動作してトランジスタTr13のソース端子(接点N12)はフローティング状態にあるが、キャパシタCcの他端側の電位が階調電圧Vdataから接地電位GNDに変化することにより、図8(b)に示すように、キャパシタCcに蓄積された電荷がキャパシタCc、Cs及び有機EL素子OELの端子間容量Celに分配されること、及び、トランジスタTr13がオン動作状態になることに基づいて、キャパシタCcの一端側であるトランジスタTr13のソース端子(接点N12)は、次式(1)で表される電位に設定される。ここでVdata′を書込電圧とし、ΔVを電圧減少量とする。電圧減少量ΔVの大きさについては後述する。
−Vdata′=−(Vdata−ΔV) ・・・(1)
【0051】
したがって、トランジスタTr13のゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsには書込電圧Vdata′に応じた電荷が蓄積されて画素PIXに画像データが書き込まれる。これにより、トランジスタTr13のゲート・ソース間電圧Vgsは、書込電圧Vdata′に設定される(Vgs=Vdata′)。なお、このとき、有機EL素子OELのアノード(接点N12)は負の電位−Vdata′に設定され、また、カソードは接地電位GNDに設定されるため、有機EL素子OELには逆バイアスが印加されて、有機EL素子OELに電流は流れず、発光動作しない。ここで、後述するように電圧減少量ΔVの大きさは予め予測可能な値であるので、階調電圧Vdataの電圧値を、画像データの階調値に基づく電圧値から電圧減少量ΔV分だけ高くした値に補正しておくことにより、キャパシタCsに充電される電圧成分が画像データの階調値に基づく電圧値となるようにすることができる。
【0052】
次に、上記の電圧減少量ΔVついて詳しく説明する。電圧減少量ΔVは、キャパシタCcに蓄積された電荷がキャパシタCc、Cs、Celに分配されることによる第1の要因と、トランジスタTr13がオン動作状態になることによる第2の要因と、を総合した量となる。
【0053】
まず、第1の要因について説明する。図8(b)に示したように、第1書込期間Twaにおいて、データラインLdに階調電圧Vdataを印加してキャパシタCcに電荷を蓄積した後に、データラインLdを接地電位GNDに設定(データライン電圧;Vdata→GND)し、第2書込期間Twbの開始直後の時点(時間t=0)で、トランジスタTr13がオフ状態を維持しているとしたときのトランジスタTr13のソース端子(接点N12)の電位をVn12(0)としたとき、この電位Vn12(0)は、接点N12がフローティング状態にあり、キャパシタCcに蓄積された電荷がキャパシタCc、Cs、Celに分配されることから、次式(2)のように表される。
Vn12(0)=−Vdata×Cc/(Cc+Cs+Cel) ・・・(2)
【0054】
ここで、Vn12を次式(3)で表し、ΔV1を第1の要因による電圧減少量としたとき、この電圧減少量ΔV1は次式(4)のように表される
Vn12(0)=−(Vdata−ΔV1) ・・・(3)
ΔV1=Vdata×(Cs+Cel)/(Cc+Cs+Cel) ・・・(4)
【0055】
(4)式において、キャパシタCc、Cs、Celは、いずれもが固定容量(固定値)であるから、この第1の要因による第1の電圧減少量ΔV1の大きさは、予め予測することができる。
【0056】
次に、第2の要因について説明する。第2書込期間Twbの開始後、トランジスタTr13のドレイン端子に接地電位GNDが印加され、ソース端子(接点N12)の電位が負電位に変化(GND→−Vdata′)し、キャパシタCsに書込電圧Vdata′に対応する電圧が充電されることにより、トランジスタTr13のゲート・ソース間に書込電圧Vdata′が印加され、書込電圧Vdata′がトランジスタTr13のしきい値電圧より大きい電圧である場合、トランジスタTr13はオン動作することになる。これによりトランジスタTr13のドレイン・ソース間に電流が流れることになり、これにともなって第2書込期間Twbの開始直後にキャパシタCsに蓄積された電荷が、オン動作しているトランジスタTr11のソース・ドレイン間を介して、時間の経過とともに減少することになる。
【0057】
ここで、第2書込期間Twbの開始時点の接点N12の電位をVn12(0)としたとき、第2書込期間Twbの開始時点から時間tが経過した後の接点N12の電位Vn12(t)は次式(5)で表され、概略、Vn12(0)から時間tに反比例して低下する。ここで、VthはトランジスタTr13のしきい値電圧であり、βはトランジスタTr13の電流増幅率であり、CはキャパシタCc、Cs、Celの容量値の総和である。
【0058】
【数1】
【0059】
ここで、Vn12(t)を次式(6)で表し、ΔV2を第2の要因による第2の電圧減少量としたとき、第2の電圧減少量ΔV2は次式(7)のように表され、Vth、C、β、Vn12(0)と、時間tの関数となる。
【0060】
【数2】
【0061】
【数3】
【0062】
(7)式において、Vth、C、β、Vn12(0)及び第2書込期間Twbの時間幅に対応する時間tの値は既知であるから、この第2の要因による第2の電圧減少量ΔV2の大きさも、予め予測することができる。
なお、この第2の要因による第2の電圧減少量ΔV2は小さい方が好ましく、この第2の電圧減少量ΔV2の大きさは第2書込期間Twbの時間幅に依存し、この時間幅が長い程第2の電圧減少量ΔV2が大きくなるため、第2書込期間Twbの時間幅は、キャパシタCsに書込電圧Vdata′に応じた電荷を蓄積するのに必要な最小限の時間に設定することが好ましい。
【0063】
また、例えばトランジスタTr13にアモルファスシリコン薄膜トランジスタを適用した場合、トランジスタTr13の電気的特性の経時変化が比較的大きく、しきい値電圧Vthの値が経時的に変化することがある。上記(7)式において第2の電圧減少量ΔV2の大きさはしきい値電圧Vthの値に依存している。しかしながら、(7)式において時間tの値が小さいほど、第2の電圧減少量ΔV2の値に対するしきい値電圧Vthの値の変化の影響は小さくなる。そのため、第2書込期間Twbの時間幅を十分短くした場合には、しきい値電圧Vthの値としてトランジスタTr13のしきい値電圧Vthの初期値、平均値あるいは設計値を用いることとしてもよい。
【0064】
また、上記(7)式において第2の電圧減少量ΔV2の大きさは電流増幅率βの値にも依存している。この電流増幅率βの値はトランジスタTr13にアモルファスシリコン薄膜トランジスタを適用した場合でも、その経時変化は少ないが、各画素のトランジスタTr13の電流増幅率βの値のバラツキが存在する。しかしながら、この場合も、(7)式において時間tの値が小さいほど、第2の電圧減少量ΔV2の値に対する電流増幅率βの値のバラツキの影響は小さくなる。そのため、第2書込期間Twbの時間幅を十分短くした場合には、電流増幅率βの値として各画素のトランジスタTr13の電流増幅率βの平均値あるいは設計値を用いることとしてもよい。
【0065】
次いで、発光期間Temにおいては、図5、図9(a)に示すように、第1選択ラインLs1にローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsel1を印加し、第2選択ラインLs2にローレベル(非選択レベル)の選択信号Vsel2を印加した状態で、電源ラインLaにハイレベルの電源電圧Vsaを印加する。また、このタイミングに同期して、図5、図9(a)に示すように、データドライバ140の切換スイッチ145aを接点Nbに切換接続することにより、データラインLdを接地電位GNDに設定する。
【0066】
これにより、図9(a)、(b)に示すように、画素PIXの画素駆動回路DCに設けられたトランジスタTr11、Tr12がオフ動作して、トランジスタTr13のゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsに蓄積された電荷が保持される。また、トランジスタTr13のドレイン端子にはハイレベルの電源電圧Vsaが印加される。電源電圧Vsaの電圧値は、トランジスタTr13のソース端子(接点N12)の電位が、有機EL素子OELに順バイアスが印加される値に設定される。
【0067】
したがって、キャパシタCsに充電された書込電圧Vdata′によりトランジスタTr13のゲート・ソース間電圧Vgsが保持されて、トランジスタTr13がオン動作してドレイン電流Idsが流れ、電源ラインLaからトランジスタTr13、接点N12、有機EL素子OELを介して、電源ラインLc方向に発光駆動電流Iemが流れる。ここで、発光駆動電流Iem(ドレイン電流Ids)は、上記書込動作において画素PIXに書き込まれ、トランジスタTr13のゲート・ソース間に保持された、階調電圧Vdataに基づく書込電圧Vdata′の電圧値に基づいて規定されるので、有機EL素子OELは、画像データに応じた輝度階調で発光動作する。
【0068】
次に、画素PIXが2次元配列された表示パネル110において、上述した表示動作を実行する場合について説明する。
図10は、本実施形態に係る表示動作を、画素が2次元配列された表示パネルに適用した場合のタイミングチャートである。
【0069】
画素PIXが2次元配列された図1に示す表示パネル110において、表示動作を実行する場合には、図10に示すように、画像データ書込期間Tdwtに、各行に対するリセット期間Trst、第1書込期間Twa及び第2書込期間Twbからなる一連の動作を、表示パネル110の1行目からn行目の画素PIXに対して順次実行する。
【0070】
まず、画像データ書込期間Tdwtの1行目のリセット期間Trstにおいて、表示パネル110の1行目の第1選択ラインLs1にハイレベルの選択信号Vsel1を印加するとともに、第2選択ラインLs2にハイレベルの選択信号Vsel2を印加し、電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加した状態で、各列のデータラインLdを接地電位GNDに設定する。これにより、キャパシタCs及びCcの両端が同電位に設定されて、キャパシタCs及びCcに蓄積されていた電荷が放電される。
【0071】
次いで、1行目の第1書込期間Twaにおいて、表示パネル110の1行目の第1選択ラインLs1にローレベルの選択信号Vsel1を印加し、第2選択ラインLs2にハイレベルの選択信号Vsel2を印加するとともに、2行目〜n行目の第1、第2選択ラインLs1、Ls2にローレベルの選択信号Vsel1、Vsel2を印加し、電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加した状態で、各列のデータラインLdに画像データに応じた階調電圧Vdataを印加する。これにより、1行目の画素PIXにおいて、画素駆動回路DCのキャパシタCcに階調電圧Vdataに応じた電荷が充電される。
【0072】
次いで、1行目の第2書込期間Twbにおいては、表示パネル110の1行目の第1選択ラインLs1にローレベルの選択信号Vsel1を印加し、第2選択ラインLs2にハイレベルの選択信号Vsel2を印加するとともに、2行目〜n行目の第1、第2選択ラインLs1、Ls2にローレベルの選択信号Vsel1、Vsel2を印加し、電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加した状態で、各列のデータラインLdを接地電位GNDに設定する。これにより、1行目の画素PIXにおいて、画素駆動回路DCのキャパシタCsに、上記第1書込期間TwaにおいてキャパシタCcに充電された階調電圧Vdataに応じた書込電圧Vdata′に応じた電荷が蓄積される。
【0073】
そして、以上の1行目の画素PIXに対する一連の動作を、図10に示すように、2行目以降の画素PIXについても順次繰り返し実行することにより、表示パネル110に配列された全ての画素PIXについて、画像データに応じた書込電圧Vdata′が書き込まれる。
【0074】
次いで、図10に示すように、全画素一括発光期間Taemにおいて、第1、第2選択ラインLs1、Ls2にローレベルの選択信号Vsel1、Vsel2を印加した状態で、電源ラインLaにハイレベルの電源電圧Vsaを印加する。これにより、表示パネル110の全ての行の画素PIXにおいて、画素駆動回路DCの駆動トランジスタであるトランジスタTr13に、書込電圧Vdata′に応じた電流値の発光駆動電流Iem(ドレイン電流Ids)が流れ、各画素PIXの有機EL素子OELが画像データに応じた輝度階調で発光動作して、表示パネル110に所望の画像情報が表示される。
【0075】
すなわち、本実施形態に係る画素駆動回路及び表示装置並びにその駆動制御方法においては、画像データの書込期間に、キャパシタCcのACカップリングを利用して、画像データに応じた電圧値の階調電圧Vdataを駆動トランジスタ(トランジスタTr13)のゲート・ソース間に直接印加することにより、階調電圧VdataをキャパシタCsに書き込む電圧指定型(又は、電圧印加型)の階調制御方法を実現することができる。
【0076】
これにより、画像データに応じた書込電流を流して、駆動トランジスタ(トランジスタTr13)の電流・電圧変換機能により、ゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsに画像データに応じた電圧成分を保持させる階調制御方法に比較して、画像データに応じた階調信号(階調電圧)を各画素PIXに確実に書き込むことができる。
【0077】
以下に、本実施形態に係る画素駆動回路及び表示装置並びにその駆動制御方法の作用効果について、具体的に説明する。
図11は、本発明に係る画素駆動回路及び表示装置並びにその駆動制御方法の作用効果の優位性を説明するための、比較対照としての画素の一例を示す回路構成図である。ここで、上述した本実施形態に係る画素と同等の構成については、同等の符号を付してその説明を簡略化又は省略する。
【0078】
図11に示す画素PIXaは、上述した本実施形態に係る画素PIX(図4参照)において、トランジスタTr12と接点N12との間に接続されたキャパシタCcを省いた回路構成を有している。すなわち、トランジスタTr13のソース端子である接点N12がトランジスタTr12を介してデータラインLdに直接接続されている。
【0079】
図11に示すような画素PIXaにおける駆動制御方法は、まず、書込期間において、選択ラインLsにハイレベル(選択レベル)の選択信号Vselを印加してトランジスタTr11及びTr12をオン動作させ、電源ラインLaにローレベル(接地電位GND)の電源電圧Vsaを印加した状態で、データラインLdに画像データに応じた階調信号を印加する。
【0080】
このとき、階調信号として、データドライバ(図示を省略)からデータラインLdに画像データに応じた負の階調電圧Vdataを印加、又は、データドライバにより画像データに応じた階調電流Idataを引き込むことにより、電源ラインLaからトランジスタTr13及びTr12を介して、データラインLd方向に書込電流が流れる。
【0081】
これにより、トランジスタTr13の電流・電圧変換機能を利用して、トランジスタTr13のゲート・ソース間に接続されたキャパシタCsに画像データに応じた電圧成分が充電される(書き込まれる)。また、このとき、接点N12に有機EL素子OELのカソードに印加された共通電圧Vcom(接地電位GND)よりも低い電位が設定されるため、有機EL素子OELには電流が流れず発光動作しない。
【0082】
次いで、発光期間において、選択ラインLsにローレベル(非選択レベル)の選択信号Vselを印加してトランジスタTr11及びTr12をオフ動作させ、電源ラインLaにハイレベルの電源電圧Vsaを印加する。
【0083】
これにより、キャパシタCsに充電された電圧成分に基づいて、トランジスタTr13のゲート・ソース間電圧Vgs(=Vdata)が一定に保持されて、当該ゲート・ソース間電圧Vgsに応じた発光駆動電流Iem(ドレイン電流Ids)が電源ラインLaからトランジスタTr13を介して有機EL素子OELに流れる。ここで、発光駆動電流Iemの電流値は、トランジスタTr13のゲート・ソース間電圧Vgsの電圧値により規定されるので、有機EL素子OELは、画像データに応じた輝度階調で発光動作する。
【0084】
ところで、図11に示した回路構成を有する画素PIXaにおいては、書込動作時に画像データに応じた階調信号(階調電圧Vdata又は階調電流Idata)を供給して、画素駆動回路DCに書込電流を流す必要がある。このとき、トランジスタTr12のオン抵抗にバラツキがある(経時的な素子特性の変化により生じるオン抵抗のバラツキを含む)と、各画素PIXaに書き込まれる電圧成分にもバラツキが生じて、画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作することできず、輝度ムラ等、画質の劣化を招く場合がある。
【0085】
また、図11に示した回路構成を有する画素PIXaにおいては、書込動作時に有機EL素子OELを発光動作させることなく、トランジスタTr13に書込電流を流すために、データラインLdに対して画像データに応じた負の階調電圧Vdataを印加、又は、データラインLdを介してデータドライバ方向に階調電流Idataを引き込む必要がある。そのためには、データドライバを負電源で動作させる必要があり、データドライバの低耐圧、高耐圧の複合プロセスにおける負電源高耐圧部分の回路ブロックの規模が大きくなり、ドライバチップの大型化や、それに伴うコストアップを招く場合がある。
【0086】
これに対し、本実施形態に係る画素駆動回路及び表示装置並びにその駆動制御方法においては、上述したように、データラインLdと駆動トランジスタ(トランジスタTr13)のソース端子との間に直流カット用の(又は、カップリング容量としての)キャパシタCcを設け、画像データの書込期間に、キャパシタCcのACカップリングを利用して、画素駆動回路DCに書込電流を流すことなく、駆動トランジスタ(トランジスタTr13)のゲート・ソース間のキャパシタCsに画像データに応じた階調電圧Vdataを書き込むことを特徴としている。
【0087】
これにより、画素駆動回路DC内のトランジスタのオン抵抗のバラツキに影響されることなく、各画素PIXに画像データに応じた適切な電圧成分(階調電圧Vdata)が書き込まれるので、画像データに応じた適切な輝度階調で有機EL素子OELを発光動作させることができ、輝度ムラのない良好な画質を実現することができる。
【0088】
特に、各画素PIXの画素駆動回路DCに設けられるトランジスタTr11〜Tr13としてアモルファスシリコン薄膜トランジスタを適用することにより、すでに確立されたアモルファスシリコン製造技術を適用して、簡易な製造プロセスで動作特性が均一で安定したトランジスタを実現することができるので、上述した輝度ムラの抑制や表示画質の改善に極めて有効である。
【0089】
また、本実施形態に係る表示装置及びその駆動制御方法においては、データドライバ140の出力回路145に切換スイッチ145aを設け、画像データの書込期間に、データラインLdに画像データに応じた正電圧の階調電圧Vdataを印加し、次いで、接地電位GNDを印加することにより、駆動トランジスタ(トランジスタTr13)のゲート・ソース間のキャパシタCsに画像データに応じた階調電圧Vdataを書き込むことを特徴としている。
【0090】
これにより、データドライバ140を負電源で動作させる必要がなく、正電源で表示パネル110を表示駆動させることができるので、データドライバ140において負電源の高耐圧プロセスを採用する必要がなく、ドライバチップの小型化による表示装置の狭額縁化やコストダウンを実現することができる。
【0091】
なお、上述した書込動作及び発光動作からなる表示動作に先立って、各画素PIXの発光特性の変動(例えば画素駆動回路の駆動トランジスタにおける経時的なしきい値電圧の変化)を補償するためのパラメータを取得する動作を実行するものであってもよい。具体的には、例えば表示動作に先立って、各画素PIXに所定の試験電圧を印加し、これにより各画素PIXの有機EL素子OELが発光した際の輝度をセンサにより個別に検出して、各画素PIXの発光特性に関連するパラメータを取得する。そして、上述した書込動作において、画像データに応じた電圧成分に、上記パラメータに基づいて各画素の発光特性の変動に応じた補正電圧成分を加味した階調電圧Vdataを生成して、画素PIXに書き込む。これにより、各画素PIXにおける発光特性の変動に関わらず、画像データに応じた適切な輝度階調で各有機EL素子OELを発光動作させることができ、表示パネル110の表示品質の低下を抑制することができる。
【0092】
<第2の実施形態>
次に、上記第1の実施形態における表示装置(発光装置)を電子機器に適用した、第2の実施形態について、図面を参照して説明する。有機EL素子OELからなる発光素子を各画素PIXに有する表示パネル110を備える表示装置100は、デジタルカメラ、モバイル型のパーソナルコンピュータ、携帯電話等種々の電子機器に適用できるものである。
【0093】
図12は、デジタルカメラの構成を示す斜視図であり、図13は、モバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図であり、図14は、携帯電話の構成を示す図である。
図12において、デジタルカメラ200は、本体部201と、レンズ部202と、操作部203と、本実施形態の表示パネル110を備える表示装置100からなる表示部204と、シャッターボタン205とを備えている。この場合、表示部204において、表示パネル110の各画素の発光素子が画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作して、良好かつ均質な画質を実現することができる。
【0094】
また、図13において、パーソナルコンピュータ210は、本体部211と、キーボード212と、本実施形態の表示パネル110を備える表示装置100からなる表示部213とを備えている。この場合でも、表示部213において、表示パネル110の各画素の発光素子が画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作して、良好かつ均質な画質を実現することができる。
【0095】
また、図14において、携帯電話220は、操作部221と、受話口222と、送話口223と、本実施形態の表示パネル110を備える表示装置100からなる表示部224とを備えている。この場合でも、表示部224において、表示パネル110の各画素の発光素子が画像データに応じた適切な輝度階調で発光動作して、良好かつ均質な画質を実現することができる。
【0096】
なお、上記各実施形態においては、本発明を有機EL素子OELからなる発光素子を各画素PIXに有するパネル110を備える表示装置100に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、有機EL素子OELからなる発光素子を有する複数の画素が一方向に配列された発光素子アレイを備え、感光体ドラムに画像データに応じて発光素子アレイから出射した光を照射して露光する露光装置に適用してもよい。この場合、発光素子アレイの各画素の発光素子を画像データに応じた適切な輝度で発光動作させることができて、良好な露光状態を得ることができる。
【符号の説明】
【0097】
100 表示装置
110 表示パネル
120 選択ドライバ
130 電源ドライバ
140 データドライバ
144 D/Aコンバータ
145 出力回路
145a 切換スイッチ
145b フォロワアンプ
150 システムコントローラ
PIX 画素
DC 画素駆動回路
Tr11〜Tr14 トランジスタ
Cs、Cc キャパシタ
OEL 有機EL素子
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光素子を有し、データラインに接続された画素における前記発光素子を動作させる画素駆動回路であって、
第1の容量素子と、
前記第1の容量素子の一端及び他端が電流路の一端及び制御端子に接続され、前記第1の容量素子に蓄積された電荷に応じて前記電流路に流れる駆動電流を前記発光素子に供給する駆動制御素子と、
一端が前記第1の容量素子の一端に接続された第2の容量素子と、
を備え、
前記第1の容量素子は、前記データラインを介して前記第2の容量素子の他端の電位が画像データに応じた第1の電位に設定された後に第2の電位に設定されることによって前記画像データに応じた電荷が蓄積されることを特徴とする画素駆動回路。
【請求項2】
前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子との導通を制御する第1の選択制御素子を有し、
前記第1の選択制御素子は、前記第1の容量素子及び前記第2の容量素子に電荷を蓄積させる際に前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子とを接続するように制御されることを特徴とする請求項1に記載の画素駆動回路。
【請求項3】
前記第2の容量素子の一端と前記第2の電位に設定された電極との導通を制御するリセット制御素子を有し、
前記リセット制御素子は、前記第2の容量素子の他端が前記第1の電位に設定される際に、前記第2の容量素子の一端と前記電極とを接続するように制御されることを特徴とする請求項1又は2に記載の画素駆動回路。
【請求項4】
前記リセット制御素子は、前記第1の容量素子は、前記第2の容量素子の他端が前記第1の電位から前記第2の電位に設定される際に前記第2の容量素子の一端と前記電極との接続を解除するように制御されることを特徴とする請求項3に記載の画素駆動回路。
【請求項5】
前記データラインと前記第2の容量素子の他端との導通を制御する第2の選択制御素子を有し、
前記第2の選択制御素子は、前記第2の容量素子の他端を前記第1の電位に設定する際に、前記データラインと前記第2の容量素子の他端とを接続するように制御されることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の画素駆動回路。
【請求項6】
画像データに応じて駆動される発光装置であって、
複数の画素と前記各画素に接続される複数のデータラインとを有する発光パネルと、
発光パネルを駆動する駆動回路と、
を備え、
前記各画素は、発光素子と、第1の容量素子と、前記第1の容量素子の一端及び他端が電流路の一端及び制御端子に接続され、前記第1の容量素子に蓄積された電荷に応じて前記電流路に流れる駆動電流を前記発光素子に供給する駆動制御素子と、一端が前記第1の容量素子の一端に接続された第2の容量素子と、を備えて、前記第1の容量素子は、前記データラインを介して前記第2の容量素子の他端の電位が前記第1の電位に設定された後に前記第2の電位に設定されることによって前記画像データに応じた電荷が蓄積され、
前記駆動回路は、前記データラインに前記画像データに応じた電圧を印加して、前記第2の容量素子の他端の電位を前記画像データに応じた第1の電位に設定した後に第2の電位に設定するデータ駆動回路を有することを特徴とする発光装置。
【請求項7】
前記データ駆動回路は、前記画像データに応じた電圧を生成するための電圧生成回路と、前記データラインを前記電圧生成回路又は前記第2の電位に設定された接点に切換接続する接続切換回路と、を有することを特徴とする請求項6に記載の発光装置。
【請求項8】
前記各画素は、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子との導通を制御する第1の選択制御素子と、前記データラインと前記第2の容量素子の他端との導通を制御する第2の選択制御素子と、を有し、
前記駆動回路は、前記第1の選択制御素子及び前記第2の選択制御素子を制御して、前記第1の容量素子及び前記第2の容量素子に電荷を蓄積させる際に、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子とを接続し、前記データラインと前記第2の容量素子の他端とを接続する選択駆動回路を有することを特徴とする請求項6又は7に記載の発光装置。
【請求項9】
前記各画素は、前記第2の容量素子の一端と前記第2の電位に設定された電極との導通を制御するリセット制御素子を有し、
前記選択駆動回路は、前記リセット制御素子を制御して、前記第2の容量素子の他端を前記第1の電位に設定する際に、前記第2の容量素子の一端と前記電極とを接続し、前記第2の容量素子の他端が前記第1の電位から前記第2の電位に設定される際に前記第2の容量素子の一端と前記電極との接続を解除することを特徴とする請求項8に記載の発光装置。
【請求項10】
請求項6乃至9の何れかに記載の発光装置が実装されてなることを特徴とする電子機器。
【請求項11】
画像データに応じて駆動される発光装置の駆動制御方法であって、
前記発光装置は、発光素子と、第1の容量素子と、前記第1の容量素子の一端及び他端が電流路の一端及び制御端子に接続され、前記第1の容量素子に蓄積された電荷に応じて前記電流路に流れる駆動電流を前記発光素子に供給する駆動制御素子と、一端が前記第1の容量素子の一端に接続された第2の容量素子と、を有する複数の画素を有する発光パネルを有し、
前記各画素の前記第2の容量素子の他端を前記画像データに応じた第1の電位に設定する第1書込動作ステップと、
前記各画素の前記第2の容量素子の他端を前記第1の電位に設定した後に、前記第2の容量素子の他端を第2の電位に設定して、前記第1の容量素子に前記画像データに応じた電荷を蓄積させる第2書込動作ステップと、
を含むことを特徴とする発光装置の駆動制御方法。
【請求項12】
前記第1書込ステップ及び前記第2書込動作ステップは、前記データラインと前記第2の容量素子の他端とを接続する第1接続動作ステップと、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子とを接続する第2接続動作ステップと、を含むことを特徴とする請求項11に記載の発光装置の駆動制御方法。
【請求項13】
前記第1書込動作ステップに先だって、前記第2の容量素子の一端と前記第2の電位に設定された電極とを接続するリセット動作ステップを有し、
前記第2書込動作ステップは、前記第2の容量素子の一端と前記電極との接続を解除する解除動作ステップを含むことを特徴とする請求項11又は12に記載の発光装置の駆動制御方法。
【請求項1】
発光素子を有し、データラインに接続された画素における前記発光素子を動作させる画素駆動回路であって、
第1の容量素子と、
前記第1の容量素子の一端及び他端が電流路の一端及び制御端子に接続され、前記第1の容量素子に蓄積された電荷に応じて前記電流路に流れる駆動電流を前記発光素子に供給する駆動制御素子と、
一端が前記第1の容量素子の一端に接続された第2の容量素子と、
を備え、
前記第1の容量素子は、前記データラインを介して前記第2の容量素子の他端の電位が画像データに応じた第1の電位に設定された後に第2の電位に設定されることによって前記画像データに応じた電荷が蓄積されることを特徴とする画素駆動回路。
【請求項2】
前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子との導通を制御する第1の選択制御素子を有し、
前記第1の選択制御素子は、前記第1の容量素子及び前記第2の容量素子に電荷を蓄積させる際に前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子とを接続するように制御されることを特徴とする請求項1に記載の画素駆動回路。
【請求項3】
前記第2の容量素子の一端と前記第2の電位に設定された電極との導通を制御するリセット制御素子を有し、
前記リセット制御素子は、前記第2の容量素子の他端が前記第1の電位に設定される際に、前記第2の容量素子の一端と前記電極とを接続するように制御されることを特徴とする請求項1又は2に記載の画素駆動回路。
【請求項4】
前記リセット制御素子は、前記第1の容量素子は、前記第2の容量素子の他端が前記第1の電位から前記第2の電位に設定される際に前記第2の容量素子の一端と前記電極との接続を解除するように制御されることを特徴とする請求項3に記載の画素駆動回路。
【請求項5】
前記データラインと前記第2の容量素子の他端との導通を制御する第2の選択制御素子を有し、
前記第2の選択制御素子は、前記第2の容量素子の他端を前記第1の電位に設定する際に、前記データラインと前記第2の容量素子の他端とを接続するように制御されることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の画素駆動回路。
【請求項6】
画像データに応じて駆動される発光装置であって、
複数の画素と前記各画素に接続される複数のデータラインとを有する発光パネルと、
発光パネルを駆動する駆動回路と、
を備え、
前記各画素は、発光素子と、第1の容量素子と、前記第1の容量素子の一端及び他端が電流路の一端及び制御端子に接続され、前記第1の容量素子に蓄積された電荷に応じて前記電流路に流れる駆動電流を前記発光素子に供給する駆動制御素子と、一端が前記第1の容量素子の一端に接続された第2の容量素子と、を備えて、前記第1の容量素子は、前記データラインを介して前記第2の容量素子の他端の電位が前記第1の電位に設定された後に前記第2の電位に設定されることによって前記画像データに応じた電荷が蓄積され、
前記駆動回路は、前記データラインに前記画像データに応じた電圧を印加して、前記第2の容量素子の他端の電位を前記画像データに応じた第1の電位に設定した後に第2の電位に設定するデータ駆動回路を有することを特徴とする発光装置。
【請求項7】
前記データ駆動回路は、前記画像データに応じた電圧を生成するための電圧生成回路と、前記データラインを前記電圧生成回路又は前記第2の電位に設定された接点に切換接続する接続切換回路と、を有することを特徴とする請求項6に記載の発光装置。
【請求項8】
前記各画素は、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子との導通を制御する第1の選択制御素子と、前記データラインと前記第2の容量素子の他端との導通を制御する第2の選択制御素子と、を有し、
前記駆動回路は、前記第1の選択制御素子及び前記第2の選択制御素子を制御して、前記第1の容量素子及び前記第2の容量素子に電荷を蓄積させる際に、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子とを接続し、前記データラインと前記第2の容量素子の他端とを接続する選択駆動回路を有することを特徴とする請求項6又は7に記載の発光装置。
【請求項9】
前記各画素は、前記第2の容量素子の一端と前記第2の電位に設定された電極との導通を制御するリセット制御素子を有し、
前記選択駆動回路は、前記リセット制御素子を制御して、前記第2の容量素子の他端を前記第1の電位に設定する際に、前記第2の容量素子の一端と前記電極とを接続し、前記第2の容量素子の他端が前記第1の電位から前記第2の電位に設定される際に前記第2の容量素子の一端と前記電極との接続を解除することを特徴とする請求項8に記載の発光装置。
【請求項10】
請求項6乃至9の何れかに記載の発光装置が実装されてなることを特徴とする電子機器。
【請求項11】
画像データに応じて駆動される発光装置の駆動制御方法であって、
前記発光装置は、発光素子と、第1の容量素子と、前記第1の容量素子の一端及び他端が電流路の一端及び制御端子に接続され、前記第1の容量素子に蓄積された電荷に応じて前記電流路に流れる駆動電流を前記発光素子に供給する駆動制御素子と、一端が前記第1の容量素子の一端に接続された第2の容量素子と、を有する複数の画素を有する発光パネルを有し、
前記各画素の前記第2の容量素子の他端を前記画像データに応じた第1の電位に設定する第1書込動作ステップと、
前記各画素の前記第2の容量素子の他端を前記第1の電位に設定した後に、前記第2の容量素子の他端を第2の電位に設定して、前記第1の容量素子に前記画像データに応じた電荷を蓄積させる第2書込動作ステップと、
を含むことを特徴とする発光装置の駆動制御方法。
【請求項12】
前記第1書込ステップ及び前記第2書込動作ステップは、前記データラインと前記第2の容量素子の他端とを接続する第1接続動作ステップと、前記駆動制御素子の電流路の他端と制御端子とを接続する第2接続動作ステップと、を含むことを特徴とする請求項11に記載の発光装置の駆動制御方法。
【請求項13】
前記第1書込動作ステップに先だって、前記第2の容量素子の一端と前記第2の電位に設定された電極とを接続するリセット動作ステップを有し、
前記第2書込動作ステップは、前記第2の容量素子の一端と前記電極との接続を解除する解除動作ステップを含むことを特徴とする請求項11又は12に記載の発光装置の駆動制御方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2010−286526(P2010−286526A)
【公開日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−138028(P2009−138028)
【出願日】平成21年6月9日(2009.6.9)
【出願人】(000001443)カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年12月24日(2010.12.24)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年6月9日(2009.6.9)
【出願人】(000001443)カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Fターム(参考)】
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