説明

表示装置およびその駆動方法

【課題】 輝度のむらを低減すると共に低消費電力化およびトランジスタ配置面積の削減を図れる表示装置および駆動方法を提供する。
【解決手段】 駆動用トランジスタQ1のゲート端子に一端が接続されたコンデンサC1・C2と、コンデンサC2の他端にデータ電位を供給するスイッチ用トランジスタQ6と、駆動用トランジスタQ1のドレインとコンデンサC1の他端との間に接続されたスイッチ用トランジスタQ3とを設ける。これにより、駆動用トランジスタQ1のゲート−ドレインを短絡させて駆動用トランジスタQ1を導通させ、その状態でスイッチ用トランジスタQ3を導通させれば、コンデンサC1の電荷を駆動用トランジスタQ1を通して放出させ、駆動用トランジスタQ1のゲート−ソース間電圧を閾値電圧に等しくできる。これにより、電源配線Vnと有機EL素子EL1との間に駆動用トランジスタQ1だけを配置して、閾値電圧のばらつきを補償できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイやFED(Field Emission Display)等の電流駆動素子を用いた表示装置およびその駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、有機ELディスプレイやFED等の電流駆動発光素子の研究開発が活発に行われている。特に、有機ELディスプレイは、低電圧・低消費電力で発光可能なディスプレイであり、携帯電話やPDA(Personal Digital Assistants)などの携帯機器用として注目されている。
【0003】
この有機ELディスプレイの画素回路の構成として、非特許文献1に示された画素回路の構成を図22に示す。
【0004】
図22に示す画素回路は、6つのp型TFT:M1〜M6、1つのコンデンサC1、および有機発光ダイオード(有機EL)OLEDから構成される。電源配線VDD(電源電位VDDが付与されている)と共通陰極(GNDライン)との間には、TFT:M5,M1,M6、および有機発光ダイオードOLEDが直列に接続されている。駆動用TFT:M1のゲート端子とドレイン端子との間にはスイッチ用TFT:M3が配置されている。駆動用TFT:M1のゲート端子と電源配線VDDとの間にはコンデンサC1が配置され、駆動用TFT:M1のゲート端子と電位配線VIとの間にはスイッチ用TFT:M4が配置されている。駆動用TFT:M1のソース端子とデータ配線data[m]との間にはスイッチ用TFT:M2が接続されている。
【0005】
これらTFT:M5,M6のゲート端子には制御配線em[n]が接続され、TFT:M2,M3のゲート端子にはゲート配線scan[n]が接続され、TFT:M4のゲート端子にはゲート配線scan[n−1]が接続されている。これら制御配線em[n]、およびゲート配線scan[n−1],scan[n]の電位を表すタイミングチャートを図23に示す。
【0006】
この画素構成では、第1期間において制御配線em[n]の電位がHighとなり、スイッチ用TFT:M5,M6がOFF状態となる。また、ゲート配線scan[n−1]の電位がLowとなり、スイッチ用TFT:M4がON状態となる。なお、このとき、ゲート配線scan[n]の電位がHigh状態なので、スイッチ用TFT:M2,M3はOFF状態のままである。
【0007】
この結果、駆動用TFT:M1のゲート電位は、電位VIとなる。そしてこの電位VIは、駆動用TFT:M1がON状態となる電位に設定されている。
【0008】
第2期間においてゲート配線scan[n−1]の電位がHighとなり、スイッチ用TFT:M4がOFF状態となる。また、ゲート配線scan[n]の電位がLowとなり、スイッチ用TFT:M2,M3がON状態となる。
【0009】
この結果、駆動用TFT:M1のソース端子とデータ配線data[m]とが短絡され、データ配線data[m]から駆動用TFT:M1のゲート端子に向け電流が流れる。そこで、このデータ配線data[m]の電位をVdaとすれば、駆動用TFT:M1のゲート電位は、その電位Vdaから閾値電圧Vth(Vth<0とする)だけ低い電位(Vda+Vth)となり、駆動用TFT:M1はOFF状態となる。
【0010】
その後、第3期間となり、ゲート配線scan[n]をHighとし、スイッチ用TFT:M2,M3をOFF状態とする。そして、制御配線em[n]をLowとしてスイッチ用TFT:M5,M6をON状態とする。
【0011】
この結果、駆動用TFT:M1のゲート・ソース間電位は、Vda+Vth−VDDとなる。したがって、駆動用TFT:M1の閾値電圧Vthに依らず、電源配線VDDとデータ配線data[m]との電位差(Vda−VDD)に依り、駆動用TFT:M1を流れる電流が決まる。
【0012】
このように、図22に示す画素回路を用いることで、駆動用TFT:M1の閾値電圧に依らず、駆動用TFT:M1の出力電流値を設定することができる。
【0013】
また、この有機ELディスプレイの別の画素回路の構成として、非特許文献2に示された回路の構成を図24に示す。
【0014】
図24に示す画素回路は、3つのp型TFT:T1〜T3、2つのn型TFT:T4,T5、1つのコンデンサCst、および有機発光ダイオードOLEDから構成される。電源配線VDD(電源電位VDDが付与されている)と共通陰極(GNDライン)との間には、TFT:T1,T4および有機発光ダイオードOLEDが直列に接続されている。駆動用TFT:T1のゲート端子とドレイン端子との間には、スイッチ用TFT:T2が配置されている。駆動用TFT:T1のゲート端子とデータ配線data[m]との間には、コンデンサCstおよびスイッチ用TFT:T3が直列に接続されている。また、スイッチ用TFT:T3とコンデンサCstとが接続する点と、電位配線Vsusとの間には、スイッチ用TFT:T5が配置されている。
【0015】
これらTFT:T2〜T5のゲート端子には、ゲート配線scan[n]が接続されている。これらゲート配線scan[n]の電位のタイミングチャートを図25に示す。
【0016】
この画素構成では、ゲート配線scan[n]の電位がLowとなる選択期間において、スイッチ用TFT:T2,T3がON状態となり、スイッチ用TFT:T4,T5がOFF状態となる。
【0017】
この結果、駆動用TFT:T1のゲート電位は、ソース電位VDDから閾値電圧Vth(Vth<0とする)だけ低い電位VDD+Vthとなる。また、コンデンサCstの他方端子(スイッチ用TFT:T3側の端子)の電位は、データ配線data[m]の電位Vdaとなる。
【0018】
その後、ゲート配線scan[n]の電位がHighとなる非選択期間において、スイッチ用TFT:T2,T3がOFF状態となり、スイッチ用TFT:T4,T5がON状態となる。この結果、コンデンサCstの他方端子の電位は、VdaからVsusに変化する。また、その電位変化につられて、駆動用TFT:T1のゲート電位もVsus−Vda+VDD+Vthに変化する。
【0019】
その結果、駆動用TFT:T1のゲート・ソース間電圧は、Vsus−Vda+Vthとなる。したがって、駆動用TFT:T1の閾値電圧Vthに依らず、電位配線Vsusとデータ配線data[m]の電位差に依り、駆動用TFT:T1を流れる電流が決まる。
【0020】
このように、図25に示す画素回路を用いても、駆動用TFT:T1の閾値電圧に依らず、駆動用TFT:T1の出力電流値を設定できる。
【非特許文献1】S.M.Choi, et al.、“A Self-compensated Voltage Programming Pixel Structure for Active-Matrix Organic Light Emitting Diodes”、IDW'03、pp.535-538(学会開催2003年12月3日)
【非特許文献2】Sang-Moo Choi, et al.、“P-11: An Improved Voltage Programmed Pixel Structture for Large Size and High Resolution AM-OLED Displays”、SID 04 Digest、pp.260-263(学会開催2004年5月25日)
【非特許文献3】半導体エネルギー研究所、“4.0-in. TFT-OLED Displays and a Novel Digital Driving Method”、SID'00 Digest、pp.924-927(2000年公開)
【非特許文献4】半導体エネルギー研究所、“Continuous Grain Silicon Technology and Its Applications for Active Matrix Display”、AM-LCD 2000 、pp.25-28(2000年公開)
【非特許文献5】半導体エネルギー研究所、“Polymer Light-Emitting Diodes for use in Flat panel Display”、AM-LCD 2001、pp.211-214(2001年公開)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0021】
上述したように、図22または図24に示す画素回路を用いれば、駆動用TFTの閾値電圧に依らず、所望の電流を有機EL(有機発光ダイオードOLED)に与えることができる。
【0022】
しかし、図22の画素回路では、電源配線VDDと有機発光ダイオードOLEDとの間に3つのTFT:M5,M1,M6が配置されている。、
このうちスイッチ用TFT:M5,M6は、上記第3期間(非選択期間)においてソース・ドレイン間の電圧降下が小さくなるようゲート幅を大きくする必要がある。
【0023】
これは、以下の理由による。すなわち、スイッチ用TFT:M5,M6のドレイン・ソース間の電圧降下が発生すると、その電圧降下分(Vds)だけ駆動用TFT:M1のソース・ドレイン間電圧Vsdが小さくなる。そのため、スイッチ用TFT:M5,M6のドレイン・ソース間の電圧降下が大きいと、駆動用TFT:M1が飽和領域(Vsg−Vth<Vsd;Vsgはソース・ゲート間電圧)から外れて線形領域(Vsg−Vth≧Vsd)で動作する危険がある。もし駆動用TFT:M1が線形領域で動作すると、駆動用TFT:M1を流れる電流がソース・ドレイン間電圧Vsdの影響を大きく受けるので、電源配線VDDとデータ配線data[m]との電位差だけで駆動用TFT:M1を流れる電流を決めることができなくなる。このため、スイッチ用TFT:M5,M6のドレイン・ソース間電圧降下の分Vdsだけ電源電圧VDDを高くする必要があり、その分消費電力が大きくなるという問題が発生する。この問題の発生を防止するためには、スイッチ用TFT:M5,M6のゲート幅を大きくして、スイッチ用TFT:M5,M6のソース・ドレイン間の電圧降下を小さくすることが必要なのである。
【0024】
これは、図24の画素回路でも同様である。電源配線VDDと有機発光ダイオードOLEDとの間には、2つのTFT:T1,T4が配置されている。
【0025】
スイッチ用TFT:T4も、上記同様、非選択期間においてソース・ドレイン間の電圧降下が小さくなるようゲート幅を大きくする必要がある。
【0026】
以上のように、図22および図24に示す画素回路では、消費電力を小さくするためには、ゲート幅の大きいスイッチ用TFT(M5,M6、または、T4)を用いる必要があり、それゆえにスイッチ用TFT(M5,M6、または、T4)の配置面積(スイッチ用TFTを配置する為の面積)が大きくなる。このため、画素当たりのTFTやコンデンサの数を減らしたとしても、上記スイッチ用TFT(M5,M6、または、T4)の配置面積が大きいために、必要な素子を画素に配置できない場合が発生する。これは、特に、有機発光ダイオードOLEDの電流発光効率が悪い場合や、有機発光ダイオードOLEDの発光輝度を高くしたい場合、TFTとしてポリシリコンTFTやCGシリコンTFTの代わりにアモルファスシリコンTFTを用いる場合に、問題となる。
【0027】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、有機ELなどの電気光学素子と電源配線との間にスイッチ用TFTを配置することなく、駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきを補償して駆動用トランジスタを流れる電流値を設定することができ、その結果として、輝度のむらを低減すると共に、低消費電力化およびトランジスタの配置面積の削減を図ることができる表示装置およびその駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0028】
本発明の表示装置は、上記の課題を解決するために、マトリクス状に配置された複数の
電気光学素子と、該電気光学素子に流れる電流を制御する駆動用トランジスタと、電源電位を供給する電源配線と、表示データに応じた電位を供給するためのソース配線とを備え、上記駆動用トランジスタが、電気光学素子に接続された第1端子と、上記電源配線に接続された第2端子とを備える表示装置において、上記駆動用トランジスタの制御端子に一端が接続された第1コンデンサと、上記駆動用トランジスタの制御端子に一端が接続された第2コンデンサと、上記駆動用トランジスタの第1端子と上記第1コンデンサの他端との間に接続され、上記駆動用トランジスタが導通している時に導通して第1コンデンサにの電荷を第1コンデンサの他端から上記駆動用トランジスタを通して放出させるための第1スイッチ用トランジスタと、上記第2コンデンサの他端とソース配線との間に接続され、ソース配線から第2コンデンサの他端への上記電位の供給を制御するための第2スイッチ用トランジスタとを備えることを特徴としている。
【0029】
上記構成によれば、上記駆動用トランジスタの第1端子と上記第1コンデンサの他端との間に、上記駆動用トランジスタが導通している時に導通して上記第1コンデンサの電荷を上記第1コンデンサの他端から上記駆動用トランジスタを通して放出させるための第1スイッチ用トランジスタを設けている。これにより、上記第1コンデンサが充電され、上記駆動用トランジスタが導通している状態で、第1スイッチ用トランジスタを導通させれば、上記第1コンデンサに蓄積された電荷が上記第1コンデンサの他端から上記駆動用トランジスタを通して電源配線に放出される。これにより、第1コンデンサの他端の電位が電源電位に近づくように変化する。それゆえ、第1コンデンサの一端の電位、すなわち駆動用トランジスタのゲート電位もその電位変化に伴って変化する。これにより、駆動用トランジスタはON状態からOFF状態に変化し、駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧は、駆動用トランジスタの閾値電圧に等しくなる。
【0030】
第1スイッチ用トランジスタを導通させるときまでに、第2スイッチ用トランジスタをON状態とし、ソース配線から第2コンデンサの他端に所望の電位を与えておく。そして、第1スイッチ用トランジスタをOFF状態とした後、第2コンデンサの他端の電位を所望の電位から変化させれば、駆動用トランジスタの閾値電圧に依らず、その電位変化に対応した電流を流すことができる。これにより、駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきに起因する輝度のむらが補償され、輝度のむらのない表示を行うことができる。
【0031】
したがって、上記構成によれば、電源配線と電気光学素子の間に駆動用トランジスタだけ配置することで、駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきを補償し、所望の電流を流すことができる。その結果、輝度のむらを低減すると共に、低消費電力化およびトランジスタの配置面積の削減を図ることができる。
【0032】
上記構成では、例えば以下の方法で駆動用トランジスタを駆動し、駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきを補償することができる。
【0033】
すなわち、まず、駆動用トランジスタのゲート電位を仮設定した後、第1スイッチ用トランジスタをON状態とする。このことで、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の第1端子(ドレイン端子またはソース端子)が第1コンデンサを通して接続する。そこで、第1コンデンサの他端の電位を制御し、電気光学素子に逆電圧を印加することで、電気光学素子から流れる電流を0とすることができる。
【0034】
また、この第1コンデンサの他端の電位を制御するときに同時に駆動用トランジスタをON状態とすれば、第1コンデンサの電荷が第1コンデンサの他端から駆動用トランジスタを通して電源配線に放出される。このことにより、第1コンデンサの他端の電位が変化するので、駆動用トランジスタのゲート電位も変化する。このことにより、駆動用トランジスタはON状態からOFF状態に変化し、駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧は、駆動用トランジスタの閾値電圧となる。
【0035】
第1スイッチ用トランジスタを導通させるときまでに、第2スイッチ用トランジスタをON状態とし、ソース配線から第2コンデンサの他端に所望の電位を与えておく。
【0036】
そして、第1スイッチ用トランジスタをOFF状態とした後、第2コンデンサの他端の電位を変化させる。これにより、駆動用トランジスタの閾値電圧に依らず、その電位変化に対応した電流を流すことができる。
【0037】
なお、本発明の表示装置においては、電源配線と電気光学素子との間には、駆動用トランジスタ以外のトランジスタが配置されていないことが好ましい。電源配線と電気光学素子との間に駆動用トランジスタ以外の素子が配置されていてもよいが、電源配線と電気光学素子の間に駆動用トランジスタのみを配置した構成であれば、構成を簡素化できる。
【0038】
本発明の表示装置は、第1スイッチ用トランジスタをON状態とする前に駆動用トランジスタのゲート電位を仮設定する手段を備えることが好ましい。駆動用トランジスタのゲート電位を仮設定する手段を備える構成としては、駆動用トランジスタのゲート端子と電位配線との間にスイッチ用トランジスタを配置し、第1スイッチ用トランジスタをON状態とする前にこのスイッチ用トランジスタをする構成等が考えられる。
【0039】
しかし、新たに電位配線を設けずとも、以下の2つの構成を用いれば、第1スイッチ用トランジスタをON状態とする前に駆動用トランジスタのゲート電位を仮設定することができる。
【0040】
上記手段を備える第1の構成は、上記構成の表示装置において、上記駆動用トランジスタの制御端子と第1端子との間に接続され、上記第1スイッチ用トランジスタが導通する前に上記駆動用トランジスタの制御端子と第1端子とを短絡させるための第3スイッチ用トランジスタをさらに備える構成である。
【0041】
上記構成によれば、第3スイッチ用トランジスタをON状態とすることで、駆動用トランジスタのゲート電位を駆動用トランジスタがON状態となる電位に設定することができる。その後、第3スイッチ用トランジスタをOFF状態とし、第1スイッチ用トランジスタをON状態とすることで、駆動用トランジスタをON状態からOFF状態に変化させ、駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を駆動用トランジスタの閾値電圧とすることができる。
【0042】
したがって、上記構成によれば、新たに電位配線を設けることなく、第1スイッチ用トランジスタをON状態とする前に駆動用トランジスタのゲート電位を仮設定して、駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきを補償することができる。それゆえ、新たに電位配線を設ける場合と比較して、電位配線を削減できる。
【0043】
上記手段を備える第2の構成は、上記駆動用トランジスタの制御端子と第2端子との間に接続され、上記第1スイッチ用トランジスタが導通する前に上記駆動用トランジスタの制御端子と第1端子とを短絡させるための第3スイッチ用トランジスタをさらに備える構成である。
【0044】
上記構成によれば、第3スイッチ用トランジスタをON状態とすることで、駆動用トランジスタのゲート電位を電源配線の電位に設定することができる。その後、第3スイッチ用トランジスタをOFF状態とし、第2スイッチ用トランジスタをON状態とすることで、第2コンデンサの第2端子の電位を変化させ、駆動用トランジスタをON状態とすることができる。そして、上記第1スイッチ用トランジスタをON状態とすることで、駆動用トランジスタをON状態からOFF状態に変化させ、駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を駆動用トランジスタの閾値電圧とすることができる。
【0045】
したがって、上記構成によれば、新たに電位配線を設けることなく、第1スイッチ用トランジスタをON状態とする前に駆動用トランジスタのゲート電位を仮設定して、駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきを補償することができる。それゆえ、新たに電位配線を設ける場合と比較して、電位配線を削減できる。
【0046】
また、本発明の表示装置は、第1スイッチ用トランジスタをOFF状態とした後、第2コンデンサの第2端子の電位を変化させる手段を備えることが好ましい。第1スイッチ用トランジスタをOFF状態とした後、第2コンデンサの第2端子の電位を変化させる手段を備える構成としては、以下の2つの構成が好ましい。
【0047】
上記手段を備える第1の構成は、上記第2コンデンサの他端と上記電源配線との間に接続され、上記第1スイッチ用トランジスタが導通する期間が終了した後に、上記第2コンデンサの他端に電源電位を付与するための第4スイッチ用トランジスタをさらに備える構成である。
【0048】
上記構成によれば、第1スイッチ用トランジスタをOFF状態とした後、第2スイッチ用トランジスタをOFF状態として、第4スイッチ用トランジスタをON状態とすることができる。このことにより、第2コンデンサの第2端子の電位をソース配線の電位から電源配線の電位に変化させることができる。駆動用トランジスタのゲート端子の電位は、駆動用トランジスタの閾値電圧から第2コンデンサを通してその電位変化の分変化する。その結果、駆動用トランジスタの閾値電圧に依らず、所望の電流を電気光学素子に流すことができる。また、このときの駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧は、上記第2コンデンサを用いて保持できる。
【0049】
上記手段を備える第2の構成は、上記駆動用トランジスタのゲート端子と上記電源配線との間に接続された第3コンデンサをさらに備える構成である。
【0050】
上記構成によれば、第1スイッチ用トランジスタをOFF状態とした後、ソース配線の電位を変化させ、第2コンデンサの第2端子の電位を変化させることができる。このことにより、駆動用トランジスタのゲート端子の電位は駆動用トランジスタの閾値電圧からその分変化するので、駆動用トランジスタの閾値電圧に依らず、所望の電流を流すことができる。また、第2スイッチ用トランジスタをOFF状態とすることで、このときの第2コンデンサの第2端子の電位が保持される。また、駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧は、第3コンデンサを用いて保持される。また、非選択期間の間に、第2コンデンサの電荷は保持される。上記構成では、第1の構成と比較して制御配線数を削減することができる。
【0051】
本発明の表示装置は、上記第1スイッチ用トランジスタが導通している時に上記電気光学素子に対して逆電圧が印加されるように上記第1コンデンサの他端の電位を制御するための電位制御手段をさらに備えることが好ましい。
【0052】
上記構成によれば、上記第1スイッチ用トランジスタが導通している時に、電気光学素子に逆電圧を印加することで、電気光学素子から流れる電流を0とすることができる。その結果、上記第1コンデンサの電荷が上記電気光学素子を通して放出されることを防ぎ、上記第1コンデンサの電荷を駆動用トランジスタを通して放出させることができる。したがって、第1コンデンサの電荷を用いて駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきを補償することができる。
【0053】
上記構成は、第2スイッチ用トランジスタをON状態とし、ソース配線から与える電位を変化させることで、上記第1コンデンサの他端の電位を制御し、電気光学素子に逆電圧が印加することでも実現可能である。
【0054】
しかし、上記構成は、以下の構成によって実現することが好ましい。
【0055】
すなわち、本発明の表示装置は、所定電位が付与された所定電位配線と、上記第1コンデンサの他端と上記所定電位配線との間に接続され、上記第1スイッチ用トランジスタが導通する前に所定電位配線から第1コンデンサの他端に所定電位を付与して第1コンデンサを充電するための第5スイッチ用トランジスタとをさらに備えることが好ましい。
【0056】
上記構成によれば、第3スイッチ用トランジスタをON状態とし、駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を仮設定している間に、上記第5スイッチ用トランジスタをON状態とし、第1コンデンサの他端に所定電位を印加することができる。このことにより、第3スイッチ用トランジスタをOFF状態とし、第1スイッチ用トランジスタをON状態としたとき、第1コンデンサの他端が上記所定電位に設定され、駆動用トランジスタのゲート電位は先に仮設定された電位となる。そこで、この所定電位を駆動用トランジスタの第1端子に与えたとき、電気光学素子に逆電圧が印加されるようにこの所定電位を設定すれば、電気光学素子を流れる電流はほぼ0となる。
【0057】
このとき、駆動用トランジスタをON状態としてやれば、第1コンデンサの他端から駆動用トランジスタを通して電荷が失われる。その結果、駆動用トランジスタのゲート電圧が変化し、駆動用トランジスタはOFF状態となる。このことにより、駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧を駆動用トランジスタの閾値電圧とすることができる。
【0058】
そして、第2コンデンサの他端の電位を変化させることで、駆動用トランジスタの閾値電圧に依らず、所望の電流を流すことができる。
【0059】
上記表示装置の駆動方法としては、以下の2つの駆動方法がより好ましい。
【0060】
第1の駆動方法は、上記駆動用トランジスタのゲート端子と第1端子とを短絡させる第1のステップと、第1のステップの後、上記駆動用トランジスタのゲート端子と第1端子とを開放し、第1スイッチ用トランジスタを導通状態とし、駆動用トランジスタが非導通状態となるのを待つ第2のステップと、第2のステップの後、上記駆動用トランジスタのゲート電位を変化させることで、上記駆動用トランジスタを通して電気光学素子に所望の電流を流す第3のステップとを含む方法である。
【0061】
上記駆動方法では、第1ステップにおいて、第3スイッチ用トランジスタをON状態とし、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の第1端子を短絡させる。このことで、駆動用トランジスタはON状態となる。
【0062】
また、第1ステップの後の第2ステップにおいて、第3スイッチ用トランジスタをOFF状態とし、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の第1端子を開放し、第1スイッチ用トランジスタをON状態とする。このことで、駆動用トランジスタのゲート端子と第1端子は第1コンデンサを通して接続される。このとき、駆動用トランジスタのドレイン電位を、電気光学素子に逆電圧が印加されるように制御することができる。その結果、第1コンデンサの他端から駆動用トランジスタを通して電荷が放出される。この電荷放出は駆動用トランジスタがOFF状態となったとき終わるので、駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧は閾値電圧となる。
【0063】
その後、第3ステップにおいて、駆動用トランジスタのゲート電位を変化させることで、駆動用トランジスタから電気光学素子へ流れる電流を、駆動用トランジスタの閾値電圧に依らず、そのゲート電圧の変化量に対応する電流値とすることができる。
【0064】
第2の駆動方法は、上記駆動用トランジスタのゲート端子と第2端子とを短絡する第1のステップと、第1のステップの後、上記駆動用トランジスタのゲート端子と第2端子とを開放し、第1スイッチ用トランジスタを導通状態とし、駆動用トランジスタが非導通状態となるのを待つ第2のステップと、第2のステップの後、上記駆動用トランジスタのゲート電位を変化させることで、上記駆動用トランジスタを通して電気光学素子に所望の電流を流す第3のステップとを含む方法である。
【0065】
上記駆動方法では、第1ステップにおいて、第3スイッチ用トランジスタをON状態とし、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の第2端子を短絡させる。このことで、駆動用トランジスタはOFF状態となる。
【0066】
また、第1ステップの後の第2ステップにおいて、第3スイッチ用トランジスタをOFF状態とし、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の第2端子を開放し、第1スイッチ用トランジスタをON状態とする。このことで、駆動用トランジスタのゲート端子と第1端子とは第1コンデンサを通して接続される。そこで、ソース配線の電位を変化させる等することにより駆動用トランジスタのゲート電位を変化させ、駆動用トランジスタをON状態とすることができる。このとき、駆動用トランジスタの第1端子の電位も変化するので、電気光学素子に逆電圧が印加される。その結果、第1コンデンサの他端から駆動用トランジスタを通して電荷が放出される。この電荷の放出は、駆動用トランジスタがOFF状態となったとき終わるので、駆動用トランジスタのゲート・ソース間電圧は閾値電圧となる。
【0067】
その結果、第2ステップの後の第3ステップにおいて、駆動用トランジスタのゲート電位を変化させることで、駆動用トランジスタから電気光学素子へ流れる電流を、駆動用トランジスタの閾値電圧に依らず、そのゲート電圧の変化量に対応する電流値とすることができる。
【発明の効果】
【0068】
以上のように、本発明によれば、電源配線と電気光学素子の間に駆動用トランジスタ以外のトランジスタを配置することなく、駆動用トランジスタの閾値電圧のばらつきを補償し、所望の電流を流すことができ、その結果、輝度のむらを低減することができる。
【0069】
したがって、本発明によれば、従来例に見られた駆動用トランジスタを流れる電流を通すためのスイッチ用トランジスタが不要となる。上記スイッチ用トランジスタは、上記電流を流すために必要なだけ大きなゲート電極幅を必要とするので、画素に配置する電気光学素子の面積を圧迫する、画素サイズを小さくできない等の問題を発生させる。また、上記スイッチ用トランジスタのゲート電極幅を小さくすれば、消費電力が増大する。
【0070】
しかし、本発明によれば、上記スイッチ用トランジスタが不要となるので、トランジスタの設置面積を削減でき、その結果、画素に配置する電気光学素子の面積を広くでき、また、画素サイズを小さくできるという効果が得られる。特に、上記トランジスタをアモルファスシリコンで形成する場合、そのスイッチ用トランジスタのゲート電極幅は、他のスイッチ用トランジスタの10倍以上となる。このため、数個位トランジスタが増えたとしても、上記スイッチ用トランジスタを削減することが有効である。
【0071】
また、本発明によれば、上記スイッチ用TFTのソース・ドレイン間の電圧降下によって駆動用トランジスタのソース・ドレイン間電圧が降下することがなくなり、その分、電源電圧を低く抑えることができる。したがって、従来技術の画素回路と比較して、低消費電力化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0072】
本発明の実施の形態の幾つかについて図1ないし図21に基づいて以下に説明する。
【0073】
以下の各実施形態では、主として表示装置の画素回路を構成する駆動用トランジスタおよびスイッチ用トランジスタとしてCG(Continuous Grain;連続粒界)シリコンTFTを用いた場合について説明する。ここで、CGシリコンTFTの構成としては、例えば非特許文献3に発表されている構成を採用できる。CGシリコンTFTの製造プロセスとしては、例えば特許文献4に発表されている製造プロセスを採用できる。すなわち、CGシリコンTFTの構成およびその製造プロセスは、何れも公知であるため、ここではその詳細な説明は省略する。なお、駆動用トランジスタやスイッチ用トランジスタ(スイッチング素子)として、低温ポリシリコンTFTやアモルファスシリコンTFTを用いることもできる。
【0074】
また、以下の各実施形態で電気光学素子として用いる有機EL素子についても、公知であり、その構成として例えば非特許文献5に発表されている構成を採用できるので、ここでは、その詳細な説明は省略する。
【0075】
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態に係る表示装置について、図1ないし図4に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0076】
図2に示すように、本実施の形態の表示装置1は、マトリクス状に配置された複数の画素回路Aij(i=1,2,…,n;j=1,2,…,m;mおよびnは2以上の整数)と、画素回路Aijに接続された複数のゲート配線Giと、ゲート配線Giと並行して設けられ、かつ画素回路Aijに接続された複数の制御配線CTRLiと、これらゲート配線Giおよび制御配線CTRLiと交差するように配置され、かつ画素回路Aijに接続された複数のソース配線Sjと、ゲート配線Giを駆動(制御)するゲートドライバ回路(駆動回路)3と、ソース配線Sjを駆動(制御)するソースドライバ回路2と、図示しないコントロール回路とを有している。図2では、CTRLiを1本の制御配線として簡略化して示しているが、制御配線CTRLiは、4本の制御配線Ri,Ci,Wi,Piで構成されている。
【0077】
各画素回路Aijは、ソース配線Sjとゲート配線Giとが交差する領域に対応してマトリックス状に配置されている。画素回路Aijは、図示しないガラス基板やシリコン基板等の基板上に形成されている。
【0078】
また、ソースドライバ回路2は、mビットのシフトレジスタ4、m×6ビットのレジスタ5、m×6ビットのラッチ回路6、およびm個の6ビットのD/A(デジタル−アナログ)変換回路7から構成される。
【0079】
すなわち、ソースドライバ回路2には、コントロール回路からmビットのシフトレジスタ4の先頭のレジスタへスタートパルスSPが入力される。そのスタートパルスSPは、コントロール回路から供給されるクロックclkに従ってシフトレジスタ4内を転送され、それと同時に、シフトレジスタ4の各出力段からレジスタ5にタイミングパルスSSPとして出力される。m×6ビットのレジスタ5は、シフトレジスタ4から送られてくるタイミングパルスSSPに従って、コントロール回路から入力された6ビットのデータ(映像データ)Dxを、入力データに対応するソース配線Sjと(ラッチ回路6およびD/A変換回路7を介して)接続された位置に保持する。ラッチ回路6は、この保持されたm×6ビットのデータをラッチパルスLPに同期したタイミングで取り込み、D/A変換回路7へ出力する。各D/A変換回路7は、ラッチ回路6から入力された6ビットのデータに対応したデータ電位Vdaをソース配線Sjへ出力する。
【0080】
このように、本実施の形態のソースドライバ回路2は、液晶ディスプレイで用いられている通常のソースドライバIC(集積回路)と同様な構成をとる。
【0081】
また、ゲートドライバ回路3は、図示しないシフトレジスタ回路とバッファ回路とから構成される。ゲートドライバ回路3は、クロックyckに従って、入力されたスタートパルスYI(制御配線CTRLiを制御するためのもの)を図示しないシフトレジスタ内で転送し、タイミング信号との論理演算を行うことで、対応するゲート配線Giおよび制御配線CTRLiで必要な電圧に対応したタイミング信号を生成させる。そして、ゲートドライバ回路3は、この生成したタイミング信号を、バッファ回路を通して増幅し、増幅したタイミング信号を、対応するゲート配線Giおよび制御配線CTRLi(制御配線Ri,Ci,Wi,Pi)へ、それらで必要な電圧として供給する。また、図2には示していないが、表示装置1は、ゲート配線Giと並行して設けられ、かつ画素回路Aijに接続された複数の電位配線Veを備えている(図1参照)。電位配線Veには、図示しない電源から定電位Veが付与されている。また、図2には示していないが、表示装置1は、ソース配線Sjと並行して設けられ、かつ画素回路Aijに接続された複数の電源配線Vnを備えている(図1参照)。電源配線Vnには、定電位(電源電位)Vnが付与されている。また、各画素回路Aijは、共通電極Vcomに接続されている。この共通電極Vcomには、電源電位Vnに対して所定の電位差を有する定電位Vcomが付与されている。
【0082】
なお、ソースドライバ回路2およびゲートドライバ回路3は、表示装置1全体の小型化および作製コストの低減を図るため、画素回路Aijが形成されている基板と同じ基板上に、CGシリコンTFTを用いて、全部もしくは一部形成されることが好ましい。ただし、上記の効果は得られないが、ソースドライバ回路2およびゲートドライバ回路3の一部または全部を画素回路Aijが形成されている基板と別の基板上にICとして形成し、画素回路Aijと外部接続しても構わない。例えば、ガラス基板にICを直接接合させるCOG(Chip On Grass)でソースドライバ回路2およびゲートドライバ回路3を形成してもよい。また、ソースドライバ回路2およびゲートドライバ回路3をフレキシブル基板上にICとして配置し、このフレキシブル基板を、画素回路Aijが形成されている基板上の入出力端子に接合させてもよい。
【0083】
本実施の形態の画素回路Aijの構成を図1に示す。
【0084】
この画素回路Aijは、有機EL素子(電気光学素子)EL1、n型TFTである駆動用トランジスタQ1、n型TFTであるスイッチ用トランジスタQ2〜Q6(第1〜5スイッチ用トランジスタ)、およびコンデンサC1・C2(第1および第2のコンデンサ)を備えている。
【0085】
有機EL素子EL1は、図示しないが、その陽極としてITO(酸化インジウム錫)等からなる透明電極を備え、陰極として共通電極Vcom(Ca/Al合金等)を備えている。有機EL素子EL1は、電源配線Vnと共通電極Vcomとの間を駆動用トランジスタQ1を介して流れる電流によって駆動される。
【0086】
有機EL素子EL1と電源配線Vnとの間には、駆動用トランジスタQ1だけが配置されている。駆動用トランジスタQ1は、そのドレイン端子(第1端子)が有機EL素子EL1に、そのソース端子(第2端子)が電源配線Vnにそれぞれ接続されている。駆動用トランジスタQ1は、そのゲート端子(制御端子)にコンデンサC2から供給される、データ電位Vdaに対応した電位(映像データに対応する電位)に応じて有機EL素子EL1への電流の供給を制御するものである。
【0087】
この駆動用トランジスタQ1のゲート端子には、コンデンサC1(第1コンデンサ)の一方端子とコンデンサC2(第2コンデンサ)の一方端子とが接続されている。コンデンサC1・C2は、駆動用トランジスタ11のゲート端子とソース端子との間の電位差を保持する機能を有する。コンデンサC2は、データ電位Vdaに対応した電荷を保持すると共に、保持した電荷を駆動用トランジスタQ1のゲート端子に供給することで、データ電位Vdaに対応した電位を駆動用トランジスタQ1のゲート端子に供給するものである。
【0088】
駆動用トランジスタQ1のドレイン端子(第1端子)とコンデンサC1の他方端子との間には、スイッチ用トランジスタQ3(第1スイッチ用トランジスタ)が配置されている。すなわち、駆動用トランジスタQ1のドレイン端子とコンデンサC1の他方端子とが、スイッチ用トランジスタQ3を介して接続されている。スイッチ用トランジスタQ3のゲート端子には、制御配線Wiが接続されている。スイッチ用トランジスタQ3は、制御配線Wiに供給された電位によって導通が制御される。スイッチ用トランジスタQ3は、駆動用トランジスタQ1が導通している時に導通し、コンデンサC1に蓄積された電荷をコンデンサC1の他方端子から駆動用トランジスタQ1を通して放出させるためのものである。
【0089】
コンデンサC2の他方端子(駆動用トランジスタQ1のゲート端子と接続されている端子と反対側の端子)とソース配線Sjとの間には、スイッチ用トランジスタ(第2スイッチ用トランジスタ)Q6が配置されている。すなわち、コンデンサC2の他方端子とソース配線Sjとが、スイッチ用トランジスタQ6を介して接続されている。スイッチ用トランジスタQ6のゲート端子には、ゲート配線Giが接続されている。スイッチ用トランジスタQ6は、ゲート配線Giに供給された走査信号によって導通が制御される。スイッチ用トランジスタQ6は、導通時に、ソース配線Sjに供給されたデータ電位VdaをコンデンサC2へ出力してコンデンサC2の他方端子に保持させる。これにより、データ電位Vdaを画素回路Aijに書き込むことができる。したがって、スイッチ用トランジスタQ6は、ソース配線SjからコンデンサC2の他方端子へのデータ電位Vdaの供給を制御する機能を持つ。
【0090】
また、駆動用トランジスタQ1のゲート端子と、駆動用トランジスタQ1のドレイン端子との間には、スイッチ用トランジスタ(第3スイッチ用トランジスタ)Q2が配置されている。すなわち、駆動用トランジスタQ1のゲート端子とドレイン端子とが、スイッチ用トランジスタQ2を介して接続されている。スイッチ用トランジスタQ2のゲート端子には、制御配線Ciが接続されている。スイッチ用トランジスタQ2は、制御配線Ciに供給された電位によって導通が制御される。スイッチ用トランジスタQ2は、スイッチ用トランジスタQ3が導通する前に導通し、駆動用トランジスタQ1のゲート端子とドレイン端子とを短絡させるものである。これにより、スイッチ用トランジスタQ2は、スイッチ用トランジスタQ3が導通する前に、駆動用トランジスタQ1のゲート端子に共通電極Vcomの定電位Vcomから有機EL素子EL1により電圧ドロップした電圧(閾値電圧Vthより大きい)を付与し、駆動用トランジスタQ1を導通させる。
【0091】
コンデンサC2の他方端子と電源配線Vnとの間には、スイッチ用トランジスタ(第4スイッチ用トランジスタ)Q5が配置されている。すなわち、コンデンサC2の他方端子と電源配線Vnとが、スイッチ用トランジスタQ5を介して接続されている。スイッチ用トランジスタQ5のゲート端子には、制御配線Riが接続されている。スイッチ用トランジスタQ5は、制御配線Riに供給された電位によって導通が制御される。スイッチ用トランジスタQ5は、スイッチ用トランジスタQ3が導通する期間が終了した後に導通して、コンデンサC2の他方端子に電源電位を付与することで、コンデンサC2の他方端子の電位を電源電位Vnに初期化するものである。
【0092】
コンデンサC1の他方端子(駆動用トランジスタQ1のゲート端子と接続されている端子と反対側の端子)と電位配線Veとの間には、スイッチ用トランジスタ(第5スイッチ用トランジスタ)Q4が配置されている。すなわち、コンデンサC1の他方端子と電位配線Veとが、スイッチ用トランジスタQ4を介して接続されている。スイッチ用トランジスタQ4のゲート端子には、制御配線Piが接続されている。スイッチ用トランジスタQ4は、制御配線Piに供給された電位によって導通が制御される。スイッチ用トランジスタQ4は、スイッチ用トランジスタQ3が導通する前に導通して、電位配線VeからコンデンサC1の他方端子に定電位Veを付与してコンデンサC1を充電させるものである。また、電位配線Veおよびスイッチ用トランジスタQ4は、スイッチ用トランジスタQ3が導通している時に有機EL素子EL1に対して逆電圧が印加されるようにコンデンサC1の他方端子の電位を制御するための電位制御手段として機能する。
【0093】
なお、図1の画素回路Aijでは、駆動用トランジスタQ1およびスイッチ用トランジスタQ2〜Q6は全て、n型TFTであるので、アモルファスシリコンで形成することも可能である。
【0094】
次に、この画素回路Aijの駆動方法について説明する。図3に、この画素回路Aijにおける、1)制御配線Riに供給される電位、2)制御配線Ciに供給される電位、3)制御配線Wiに供給される電位、4)制御配線Piに供給される電位、5)ゲート配線Giに供給される電位(走査信号の電位)、および、6)ソース配線Sjに供給されるデータ電位の変化タイミングを示す。図3において、横軸で示す時間軸は、選択期間の1/16の時間t1を単位として示している。時間0〜16t1が、画素回路Aijの選択期間である。制御配線Ri,Ci,Wi,Piの電位およびゲート配線Giの電位は、GH(High)またはGL(Low)に制御されるものとする。GH(High)およびGL(Low)はそれぞれ、対応するn型のスイッチ用トランジスタ(Q5、Q2、Q3、Q4、またはQ6)をON状態(導通状態)およびOFF状態(非導通状態)とする電位である。
【0095】
本実施形態に係る駆動方法では、まず、時間0〜t1の期間には、制御配線Riの電位をGL(High)とし、スイッチ用トランジスタQ5をON状態とする。また、この期間には、他の制御配線Ci,Wi,Piおよびゲート配線Giの電位をGL(Low)とし、スイッチ用トランジスタQ2〜Q4・Q6をOFF状態とする。これにより、この期間の間、コンデンサC1およびC2はそれ以前に設定された電位状態に保たれている。
【0096】
次に、時間t1で、制御配線Riの電位をGL(Low)とし、スイッチ用トランジスタQ5をOFF状態とする。
【0097】
次に、時間2t1で、制御配線Ciの電位をGH(High)とし、スイッチ用トランジスタQ2をON状態とする。これにより、駆動用トランジスタQ1のゲート端子とドレイン端子が短絡され、駆動用トランジスタQ1のゲート端子およびドレイン端子に対して共通電極Vcomから有機EL素子EL1を通して定電位Vcomから有機EL素子EL1により電圧ドロップした電圧Vαが付与される。この電圧Vαは閾値電圧(閾値電位)Vthより大きくなるように設定される。したがって、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位は、駆動用トランジスタQ1がON状態となる電位となる。この結果、共通電極Vcomから有機EL素子EL1および駆動用トランジスタQ1を通して電源配線Vnに電流が流れる。
【0098】
また、それと同時(時間2t1)に、制御配線Piおよびゲート配線Giの電位をGH(High)とし、スイッチ用トランジスタQ4,Q6をON状態とする。これにより、コンデンサC1の他方端子に電位配線Veより定電位Veが付与され、コンデンサC2の他方端子にソース配線Sjよりデータ電位Vdaが付与される。これらにより、定電位Veと電圧Vαとの電位差に対応する電荷がコンデンサC1に、電圧Vαとデータ電位Vdaとの電位差に対応する電荷がコンデンサC2に充電される。
【0099】
次に、時間4t1で、制御配線Ciの電位をGLとし、スイッチ用トランジスタQ2をOFF状態として、駆動用トランジスタQ1のゲート端子とドレイン端子とを開放する(ゲート端子とドレイン端子との接続を遮断する)。これにより、コンデンサC1およびC2の電荷は一旦保持されるので、時間4t1〜時間5t1には、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位は、駆動用トランジスタQ1がON状態となる電位に保持される。この結果、共通電極Vcomから有機EL素子EL1および駆動用トランジスタQ1を通して電源配線Vnに電流が流れる。
【0100】
そして、時間5t1で、制御配線Wiの電位をGHとして、スイッチ用トランジスタQ3をON状態として、駆動用トランジスタQ1のドレイン端子と第1コンデンサC1の他方端子とを短絡させる。これにより、駆動用トランジスタQ1のドレイン端子の電位は定電位Veとなる。定電位Ve>定電位Vcomとするので、駆動用トランジスタQ1のドレイン端子の電位は定電位Veとなることにより、有機EL素子EL1に逆電圧が印加され、有機EL素子EL1を流れる電流は0となる。したがって、有機EL素子EL1は消灯する。このように、定電位Ve>定電位Vcomとしたことで、コンデンサC1の電荷が有機EL素子EL1を通して放電されることを回避できる。その結果、時間5t1以降の期間に、コンデンサC1の電荷は駆動用トランジスタQ1を通して放電される。また、このとき、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位(コンデンサC1およびコンデンサC2の一方端子の電位)は維持されるので、駆動用トランジスタQ1は導通状態となる。
【0101】
さらに、時間7t1で制御配線Piの電位をGLとし、スイッチ用トランジスタQ4をOFF状態として、コンデンサC1の他方端子と電位配線Veとを開放する(コンデンサC1の他方端子と電位配線Veとの接続を遮断する)。このとき、駆動用トランジスタQ1はON状態であるので、コンデンサC1およびコンデンサC2に蓄積された電荷は、コンデンサC1の他方端子から駆動用トランジスタQ1のドレイン・ソース間を通して電源配線Vnへと放出され、失われる。これにより、コンデンサC1の他方端子の電位(駆動用トランジスタQ1のドレイン端子の電位)、および、コンデンサC1の一方端子の電位(駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位)は、電源配線Vnの電位(電源電位)Vnに近づいていく。そして、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgsが閾値電圧Vthに等しくなったとき、駆動用トランジスタQ1はOFF状態となる。これにより、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電圧は、Vn+Vthとなる。
【0102】
この駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(閾値電圧Vthに等しい)は、時間13t1で、制御配線Wiの電位をGLとし、スイッチ用トランジスタQ3をOFF状態とすることで、コンデンサC1,C2の電荷として保持される。したがって、このとき、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電圧は、Vn+Vthとなる。
【0103】
さらに、時間14t1で、ゲート配線Giの電位をGLとし、スイッチ用トランジスタQ6をOFF状態とした後、時間15t1で、制御配線Riの電位をGHとし、スイッチ用トランジスタQ5をON状態とする。この結果、コンデンサC2の他方端子の電位はデータ電位Vdaから電源電位Vnに変化する。これに伴って、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電圧は、コンデンサC2の他方端子の電位変化分だけ変化し、Vn+Vth+Vn−Vdaとなる。したがって、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧VgsはVth+Vn−Vdaとなる。
【0104】
そこで、Vn−Vda<0となるデータ電位Vda、すなわち電源電位Vnより高いデータ電位Vdaをソース配線Sjに供給すれば、上記ゲート・ソース間電圧Vgsが
Vgs<Vth
となり、駆動用トランジスタQ1はOFF状態となる。したがって、時間15t1以降、有機EL素子EL1は発光しない。逆に、Vn−Vda>0となるデータ電位Vda、すなわち電源電位Vnより低いデータ電位Vdaをソース配線Sjに供給すれば、上記ゲート・ソース間電圧Vgsが
Vgs>Vth
となり、駆動用トランジスタQ1はON状態となる。したがって、時間15t1以降、有機EL素子EL1が発光する。
【0105】
なお、Vsg−Vth<Vdsであれば、駆動用トランジスタQ1は飽和領域で動作するので、駆動用トランジスタQ1を流れる電流は上記ゲート・ソース間電圧Vgsにより決まる。
【0106】
そして、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgsは、その閾値電圧Vthに依存することなく、Vn−Vdaだけ閾値電圧Vthから変化した電位となる。これにより、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Idsは、その閾値電圧Vthに依らず、Vn−Vdaに対応した電流値となる。そのため、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきに起因する、駆動用トランジスタQ1から有機EL素子EL1に流れる電流のばらつきが補償される。それゆえ、有機EL素子EL1の輝度は、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきに起因するばらつきが補償された輝度となる。その結果、輝度のむらのない表示を行うことができる。
【0107】
このように、本実施の形態に係る画素回路Aijを用いれば、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきを補償し、ソース配線Sjに与えるデータ電位Vdaにより、有機EL素子EL1の発光電流を制御することができる。
【0108】
そこで、ある有機EL素子EL1のV−I特性を用いて、駆動用トランジスタQ1のゲート電位Vg、ドレイン電位Vd、およびソース・ドレイン間電流Idsの変化をシミュレーションした結果を図4に示す。図4には、1)制御配線Riに供給される電位、2)制御配線Ciに供給される電位、3)制御配線Wiに供給される電位、4)制御配線Piに供給される電位、5)ゲート配線Giに供給される走査信号の電位、および、6)ソース配線Sjに供給されるデータ電位も併せて示している。
【0109】
このシミュレーション結果では、GL=−5V、GH=21V、Vcom=12V、Vn=0V、Vda=−2V、Ve=18V、C1=500fF、C2=500fFとした。また、図4において、(1)および(2)を付した電流(Ids)および電位(Vg,Vd)はそれぞれ、以下の条件(1)および(2)でのシミュレーション結果である。条件(1)は、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthの絶対値が最小(Vth(min)=仮に0.28V)で、移動度μが最大である場合に対応する。条件(2)は、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthの絶対値が最大(Vth(max)=仮に2.14V)で、移動度μが最小である場合に対応する。
【0110】
図4のシミュレーション結果は、図3において時間t1を4[μs]とした場合にほぼ対応する。図4のシミュレーション結果において、時間16.5[μs]〜56[μs]にかけての期間(図3の時間4t1〜14t1に対応)が、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきを補償する期間となっている。この間、駆動用トランジスタQ1のゲート電位Vgは、閾値電圧Vthに向けて、すなわち、条件(1)では0.28Vに向けて、条件(2)では2.14Vに向けて変化している。
【0111】
そして、制御配線Wiの電位をGLとした後、ゲート配線Giの電位をLowとし、次いで、制御配線Riの電位をHighとする。この結果、図4の時間60[μs]以降(図3の時間15t1以降に対応)に示されているように、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Idsは、その閾値に依らずほぼ一定の値となる。
【0112】
すなわち、図4では、条件(1)に対応する、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Ids(1)が、−1.10μA、条件(2)に対応する、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Ids(2)が、−0.95μAとなる。したがって、これら電流の比は、
Ids(1)/Ids(2)≒1.16
となる。したがって、駆動用トランジスタQ1を流れる電流のばらつきは、駆動用トランジスタQ1の移動度のばらつき(最大で1.4倍程度)程度にまで抑制される。
【0113】
このように本実施形態の画素回路Aijを用いれば、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧のばらつきの補償を行い、駆動用トランジスタQ1を流れる電流のばらつきを抑制できる。それゆえ、輝度のむらのない表示を行うことができる。しかも、従来技術の画素回路に用いられていた、駆動用トランジスタQ1と直列に繋がるスイッチ用TFTをなくすことができる。これにより、上記スイッチ用TFTのソース・ドレイン間の電圧降下によって駆動用トランジスタQ1のソース・ドレイン間電圧が降下することがなくなり、その分、電源電圧を低く抑えることができる。したがって、従来技術の画素回路と比較して、低消費電力化することができる。
【0114】
また、従来技術の画素回路に用いられていた、駆動用トランジスタQ1と直列に繋がるスイッチ用TFTは、通常、ゲート幅の大きなTFTである。本実施形態の画素回路Aijでは、そのスイッチ用TFTが無くなる分、画素に配置する電気光学素子(有機EL素子EL1)の面積を広くしたり、画素サイズを小さくしたりできる。特に、上記スイッチ用TFTをアモルファスシリコンで形成する場合、そのゲート電極幅は他のスイッチ用トランジスタの10倍以上となる。そのため、従来技術の画素回路に対して数個位トランジスタやコンデンサが増えても、上記スイッチ用TFTをなくすことができれば、上記の効果があることは明らかである。
【0115】
〔実施の形態2〕
実施の形態1の画素回路Aijでは、ゲート配線Giと制御配線Pi,Wi,Ri,Ci、電位配線Vdとが存在し、水平方向の配線が合計6本存在する。これら配線のうち、電位配線Veは、上下の画素回路(例えば画素回路Aijと画素回路A(i+1)j)で共有することもできるが、ゲート配線Giおよび制御配線Pi,Wi,Ri,Ciは、上下の画素で共有することはできない。
【0116】
このように1画素当たりの制御配線数が増えると、その配線を通すための場所が必要となるので、その分、画素における電気光学素子を配置する領域の面積が狭くなったり、画素サイズを小さくできくなったりする。
【0117】
そこで、本発明の他の実施の形態として、実施の形態1の画素回路Aijにおける上記制御配線Pi,Wi,Ri,Ciの数を1本減らすことができる画素回路の構成について、図5ないし図7に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態1にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【0118】
本実施形態に係る表示装置が備える画素回路Aij2の構成を図5に示す。本実施形態に係る表示装置は、図示しないが、この画素回路Aij2を複数、マトリクス状に配置したものである。この表示装置における画素回路Aij2以外の構成は、図2に示す実施の形態1の表示装置と同様であるので、その説明を省略する。ただし、本実施形態に係る表示装置は、実施の形態1におけるゲートドライバ回路3と異なる構成のゲートドライバ回路(図示しない)を備えている。このゲートドライバ回路は、ゲートドライバ回路3から、制御配線Piへ電位を出力する部分を取り除いたものである。
【0119】
本実施の形態の画素回路Aij2は、図1の画素回路Aijにおける制御配線Piを無くし、スイッチ用トランジスタQ4のゲート端子を制御配線Ciに接続した構成を備えている。すなわち、本実施の形態の画素回路Aij2は、スイッチ用トランジスタQ2およびスイッチ用トランジスタQ4の制御信号を同一にする、すなわち、スイッチ用トランジスタQ4の制御信号としてスイッチ用トランジスタQ2の制御信号を用いた構成である。本実施の形態の画素回路Aij2は、上述した相違点以外は、図1の画素回路Aijと同一の構成を備えているので、その説明は省略する。
【0120】
次に、この画素回路Aij2の駆動方法について説明する。図6に、この画素回路Aij2における、1)制御配線Riに供給される電位、2)制御配線Ciに供給される電位、3)制御配線Wiに供給される電位、4)ゲート配線Giに供給される電位(走査信号の電位)、および、5)ソース配線Sjに供給されるデータ電位の変化タイミングを図1と同様の形態で示す。時間0〜16t1が、画素回路Aij2の選択期間である。
【0121】
本実施形態の画素回路Aij2において、各スイッチ用トランジスタQ2〜Q6のゲート電位が変化するタイミングは、実施の形態1の画素回路Aijと同一である。
【0122】
本実施形態に係る駆動方法では、まず、時間0〜t1の期間には、制御配線Riの電位をGL(High)とし、スイッチ用トランジスタQ5をON状態とする。また、この期間には、他の制御配線Ci,Wiおよびゲート配線Giの電位をGL(Low)とし、スイッチ用トランジスタQ2〜Q4・Q6をOFF状態とする。これにより、この期間の間、コンデンサC1およびC2はそれ以前に設定された電位状態に保たれている。
【0123】
次に、時間t1で、制御配線Riの電位をGL(Low)とし、スイッチ用トランジスタQ5をOFF状態とする。
【0124】
次に、時間2t1で、制御配線Ciの電位をGH(High)とし、スイッチ用トランジスタQ2およびQ4をON状態とする。スイッチ用トランジスタQ2がON状態となることにより、駆動用トランジスタQ1のゲート端子とドレイン端子が短絡され、駆動用トランジスタQ1のゲート端子およびドレイン端子に対して共通電極Vcomから有機EL素子EL1を通して定電位Vcomがから有機EL素子EL1により電圧ドロップした電圧Vα付与される。この電圧Vαは閾値電圧Vthより大きくなるように設定される。したがって、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位は、駆動用トランジスタQ1がON状態となる電位となる。この結果、共通電極Vcomから有機EL素子EL1および駆動用トランジスタQ1を通して電源配線Vnに電流が流れる。また、スイッチ用トランジスタQ4がON状態となることにより、コンデンサC1の他方端子に電位配線Veより定電位Veが付与される。これにより、定電位Veと電圧Vαとの電位差に対応する電荷がコンデンサC1に充電される。
【0125】
また、それと同時(時間2t1)に、ゲート配線Giの電位をGH(High)とし、スイッチ用トランジスタQ6をON状態とする。これにより、コンデンサC2の他方端子にソース配線Sjよりデータ電位Vdaが付与される。これにより、電圧Vαとデータ電位Vdaとの電位差に対応する電荷がコンデンサC2に充電される。
【0126】
次に、時間4t1で、制御配線Ciの電位をGLとする。これにより、スイッチ用トランジスタQ2がOFF状態となり、駆動用トランジスタQ1のゲート端子とドレイン端子とが開放される。また、同時に、スイッチ用トランジスタQ4がOFF状態となり、コンデンサC1の他方端子と電位配線Veとが開放される。このとき、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位(コンデンサC1およびコンデンサC2の一方端子の電位)は維持されるので、駆動用トランジスタQ1は導通状態となる。
【0127】
そして、時間5t1で、制御配線Wiの電位をGHとして、スイッチ用トランジスタQ3をON状態として、駆動用トランジスタQ1のドレイン端子と第1コンデンサC1の他方端子とを短絡させる。これにより、駆動用トランジスタQ1のドレイン端子の電位は定電位Veとなる。定電位Ve>定電位Vcomとするので、駆動用トランジスタQ1のドレイン端子の電位は定電位Veとなることにより、有機EL素子EL1に逆電圧が印加され、有機EL素子EL1を流れる電流は0となる。したがって、有機EL素子EL1は消灯する。このように、有機EL素子EL1に逆電圧を印加したことで、コンデンサC1の電荷が有機EL素子EL1を通して放電されることを回避できる。その結果、時間5t1以降の期間に、コンデンサC1の電荷は駆動用トランジスタQ1を通して放電される。
【0128】
また、このとき、コンデンサC1およびコンデンサC2に蓄積された電荷は、コンデンサC1の他方端子から駆動用トランジスタQ1のドレイン・ソース間を通して電源配線Vnへと放出され、失われる。これにより、コンデンサC1の他方端子の電位(駆動用トランジスタQ1のドレイン端子の電位)、および、コンデンサC1の一方端子の電位(駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位)は、電源配線Vnの電位(電源電位)Vnに近づいていく。そして、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgsが閾値電圧Vthに等しくなったとき、駆動用トランジスタQ1はOFF状態となる。これにより、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電圧は、Vn+Vthとなる。
【0129】
この駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(閾値電圧Vthに等しい)は、時間13t1で、制御配線Wiの電位をGLとし、スイッチ用トランジスタQ3をOFF状態とすることで、コンデンサC1の電荷として保持される。したがって、このとき、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電圧は、Vn+Vthとなる。
【0130】
さらに、時間14t1で、ゲート配線Giの電位をGLとし、スイッチ用トランジスタQ6をOFF状態とした後、時間15t1で、制御配線Riの電位をGHとし、スイッチ用トランジスタQ5をON状態とする。この結果、コンデンサC2の他方端子の電位はデータ電位Vdaから電源電位Vnに変化する。これに伴って、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電圧は、コンデンサC2の他方端子の電位変化分だけ変化し、Vn+Vth+Vn−Vdaとなる。したがって、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧VgsはVth+Vn−Vdaとなる。
【0131】
そこで、Vn−Vda<0となるデータ電位Vda、すなわち電源電位Vnより高いデータ電位Vdaをソース配線Sjに供給すれば、上記ゲート・ソース間電圧Vgsが
Vgs<Vth
となり、駆動用トランジスタQ1はOFF状態となる。したがって、時間15t1以降、有機EL素子EL1は発光しない。逆に、Vn−Vda>0となるデータ電位Vda、すなわち電源電位Vnより低いデータ電位Vdaをソース配線Sjに供給すれば、上記ゲート・ソース間電圧Vgsが
Vgs>Vth
となり、駆動用トランジスタQ1はON状態となる。したがって、時間15t1以降、有機EL素子EL1が発光する。
【0132】
なお、Vsg−Vth<Vdsであれば、駆動用トランジスタQ1は飽和領域で動作するので、駆動用トランジスタQ1を流れる電流は上記ゲート・ソース間電圧Vgsにより決まる。
【0133】
そして、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgsは、その閾値電圧Vthに依存することなく、Vn−Vdaだけ閾値電圧Vthから変化した電位となる。これにより、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Idsは、その閾値電圧Vthに依らず、Vn−Vdaに対応した電流値となる。そのため、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきに起因する、駆動用トランジスタQ1から有機EL素子EL1に流れる電流のばらつきが補償される。それゆえ、有機EL素子EL1の輝度は、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきに起因するばらつきが補償された輝度となる。その結果、輝度のむらのない表示を行うことができる。
【0134】
このように、本実施の形態に係る画素回路Aij2を用いれば、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきを補償し、ソース配線Sjに与える電位Vdaにより、有機EL素子EL1の発光電流を制御することができる。
【0135】
そこで、ある有機EL素子EL1のV−I特性を用いて、駆動用トランジスタQ1のゲート電位Vg、ドレイン電位Vd、およびソース・ドレイン間電流Idsの変化をシミュレーションした結果を図7に示す。図7には、1)制御配線Riに供給される電位、2)制御配線Ciに供給される電位、3)制御配線Wiに供給される電位、4)ゲート配線Giに供給される電位(走査信号の電位)、および、5)ソース配線Sjに供給されるデータ電位も併せて示している。
【0136】
このシミュレーション結果では、GL=−5V、GH=21V、Vcom=12V、Vn=0V、Vda=−3V、Ve=18V、C1=500fF、C2=500fFとした。また、図7において、(1)および(2)を付した電流(Ids)および電位(Vg,Vd)はそれぞれ、以下の条件(1)および(2)でのシミュレーション結果である。条件(1)は、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthの絶対値が最小(Vth(min)=仮に1.25V)で、移動度μが最大である場合に対応する。条件(2)は、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthの絶対値が最大(Vth(max)=仮に3.06V)で、移動度μが最小である場合に対応する。
【0137】
図7のシミュレーション結果は、図6において時間t1を8[μs]とした場合にほぼ対応する。図7のシミュレーション結果において、時間16.5[μs]〜112[μs]にかけての期間(図6の時間2t1〜14t1に対応)が、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきを補償する期間となっている。この間、駆動用トランジスタQ1のゲート電位Vgは、閾値電圧Vthに向けて、すなわち、条件(1)で1.25V、条件(2)で3.06Vに向けて変化している。
【0138】
そして、制御配線Wiの電位をGLとした後、時間112[μs](図3の時間14t1に対応)でゲート配線Giの電位をLowとし、次いで、時間121[μs](図3の時間15t1に対応)で、制御配線Riの電位をHighとする。その結果、図7の時間121[μs]以降(図6の時間15t1以降に対応)で示されているように、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Idsは、その閾値に依らずほぼ一定の値となる。
【0139】
すなわち、図7では、条件(1)に対応する、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Ids(1)が、−0.83μA、条件(2)に対応する、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Ids(2)が、−0.60μAとなる。したがって、これら電流の比は、
Ids(1)/Ids(2)≒1.38
となる。駆動用トランジスタQ1を流れる電流のばらつきは、実施の形態1と比べると大きくなっているが、駆動用トランジスタQ1の移動度のばらつき(最大で1.4倍程度)程度のばらつき程度で済む。
【0140】
このように、図5に示す画素回路Aij2を用いれば、制御配線数を減らすことができる。それゆえ、制御配線数の減少分だけ画素回路に配置する電気光学素子の面積を広くしたり、画素サイズを小さくしたりすることができる。
【0141】
なお、本実施形態の画素回路Aijでは、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきを十分に補償するために、以下の関係
C1>EL1
(EL1は有機EL素子EL1のキャパシタンス)
を満たすキャパシタンスC1を持つコンデンサC1を用いることが好ましい。
【0142】
〔実施の形態3〕
実施の形態1に係る図1の画素回路Aij、および実施の形態2に係る図5の画素回路Aij2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を、全てアモルファスシリコンTFTでも作れるように、n型TFTだけで構成している。
【0143】
しかし、駆動用トランジスタおよびスイッチ用トランジスタとして低温ポリシリコンTFTやCGシリコンTFTを用いるのであれば、駆動用トランジスタおよびスイッチ用トランジスタとしてp型TFTも利用できる。
【0144】
スイッチ用トランジスタの一部にp型TFTを利用した場合、全てのスイッチ用トランジスタをn型だけで構成した場合と比較して、1画素当たりの制御配線数を減らすことができる。すなわち、例えば、図1の画素回路Aijまたは図5の画素回路Aij2において、n型のスイッチ用トランジスタQ5をp型のスイッチ用トランジスタQ7に置き換え、そのスイッチ用トランジスタQ7のゲート端子にゲート配線Giを繋ぐことで、制御配線Riを無くすことができる。
【0145】
そこで、本発明のさらに他の実施の形態に係る画素回路として、実施の形態1の画素回路Aijにおける制御配線Riを無くした画素回路について、図8、図9、および図20に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態1および2にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【0146】
図8に示すように、本実施形態に係る画素回路Aij3は、図1の画素回路Aijにおいて、n型のスイッチ用トランジスタQ5をp型のスイッチ用トランジスタQ7に置き換え、そのスイッチ用トランジスタQ7のゲート端子にゲート配線Giを繋ぐことで、制御配線Riを無くした構成である。
【0147】
本実施形態に係る表示装置は、図示しないが、この画素回路Aij3を複数、マトリクス状に配置したものである。この表示装置における画素回路Aij3以外の構成は、図2に示す実施の形態1の表示装置と同様であるので、その説明を省略する。ただし、本実施形態に係る表示装置は、実施の形態1におけるゲートドライバ回路3と異なる構成のゲートドライバ回路(図示しない)を備えている。このゲートドライバ回路は、ゲートドライバ回路3から、制御配線Riへ電位を出力する部分を取り除いたものである。
【0148】
次に、この画素回路Aij3の駆動方法について説明する。図9に、この画素回路Aij3における、1)制御配線Ciに供給される電位、2)制御配線Wiに供給される電位、3)制御配線Piに供給される電位、4)ゲート配線Giに供給される電位(走査信号の電位)、および、5)ソース配線Sjに供給されるデータ電位の変化タイミングを図1と同様の形態で示す。時間0〜16t1が、画素回路Aij3の選択期間である。
【0149】
画素回路Aij3における駆動タイミング(制御信号をスイッチ用トランジスタQ2〜Q6に出力するタイミング)は、図9に示すようになる。この駆動タイミングは、単に図3に示す制御信号の波形から制御配線Riの電位(制御信号Ri)の波形が無くなっただけである。
【0150】
すなわち、画素回路Aij3における各スイッチ用トランジスタ(Q2〜Q4・Q6・Q7)の動作タイミングは、コンデンサC2の他方端子と電源配線Vnとの間に接続されたスイッチ用トランジスタ(Q7)が導通する期間がt1〜15t1から2t1〜14t1に変更されている点を除いて、実施の形態1の画素回路Aijと同一である。
【0151】
すなわち、コンデンサC2の他方端子と電源配線Vnとの間に接続されたスイッチ用トランジスタ(Q5またはQ7)は、実施の形態1に係る駆動方法では、スイッチ用トランジスタQ2,Q4,Q6がON状態となる時(時間2t1)より前にOFF状態となっていたのに対し、本実施形態に係る駆動方法では、スイッチ用トランジスタQ2,Q4,Q6がON状態となると同時(時間2t1)にOFF状態となる。また、コンデンサC2の他方端子と電源配線Vnとの間に接続されたスイッチ用トランジスタ(Q5またはQ7)は、実施の形態1に係る駆動方法では、スイッチ用トランジスタQ6がOFF状態となる時(時間14t1)より後にON状態となっていたのに対し、スイッチ用トランジスタQ6がOFF状態となると同時(時間14t1)にON状態となる。
【0152】
他の動作タイミングおよび電位変化は、実施の形態1と同一であるので、詳しい説明は省略する。
【0153】
このように、スイッチ用トランジスタの一部をp型TFTとすることで、制御配線数を減らすことができる。それゆえ、制御配線数の減少分だけ画素回路に配置する電気光学素子の面積を広くしたり、画素サイズを小さくしたりすることができる。
【0154】
なお、以上の各実施の形態において、駆動用トランジスタQ1のゲート端子とドレイン端子との間に配置されたスイッチ用トランジスタQ2は、駆動用トランジスタQ1をON状態とする役割を果たす。従って、以上の各実施の形態において、スイッチ用トランジスタQ2の代わりに、上記第1スイッチ用トランジスタが導通する前に、駆動用トランジスタQ1のゲート端子に対して駆動用トランジスタQ1を導通させる電位を付与する導通電位付与手段を設けてもよい。例えば、図20に示すように、スイッチ用トランジスタQ2を設ける代わりに、電位配線(導通電位付与手段)Vhと、駆動用トランジスタQ1のゲート端子と電位配線Vhとの間を接続するスイッチ用トランジスタ(導通電位付与手段)Q19とを設け、電位配線Vhより、駆動用トランジスタQ1がON状態となる電圧を駆動用トランジスタQ1のゲート端子に与えてもよい。
【0155】
〔実施の形態4〕
実施の形態3では、画素回路を構成するトランジスタとして、n型TFTに加えてp型TFTも併せて用いる場合を示した。
【0156】
しかし、低温ポリシリコンTFTやCGシリコンTFTを用いる場合でも、トランジスタとしてp型TFTだけを用いて画素回路を構成できれば、トランジスタをリソグラフィで製造するのに必要なフォトマスクの枚数を減らすことができ、低コスト化できる。
【0157】
そこで、画素回路を構成するトランジスタとしてp型TFTだけを用いた、本発明のさらに他の実施の形態に係る表示装置の一例について、図10ないし図12に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態1ないし3にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【0158】
本実施形態に係る画素回路Aij4の構成を図10に示す。本実施形態に係る表示装置は、図示しないが、この画素回路Aij4を複数、マトリクス状に配置したものである。この表示装置における画素回路Aij4以外の構成は、図2に示す実施の形態1の表示装置と同様であるので、その説明を省略する。ただし、本実施形態に係る表示装置は、実施の形態1におけるゲートドライバ回路3と異なる構成のゲートドライバ回路(図示しない)を備えている。このゲートドライバ回路は、ゲートドライバ回路3における出力電位の極性を反転させたものである。また、本実施形態に係る表示装置は、実施の形態1における電源配線Vnに代えて、電源電位Vpが付与された電源配線Vpを備え、実施の形態1における電位配線Veに代えて、負の定電位Vfが付与された電位配線Vfを備えている。
【0159】
この画素回路Aij4は、有機EL素子EL2(電気光学素子)、p型TFTである駆動用トランジスタQ8、p型TFTであるスイッチ用トランジスタQ9〜Q13(第1〜5スイッチ用トランジスタ)、およびコンデンサC3・C4(第1・2コンデンサ)を備えている。画素回路Aijは、駆動用トランジスタ1およびスイッチ用トランジスタQ2〜Q6を構成するTFTをn型からp型に変更した以外は、実施の形態1の画素回路Aijと同一の構成を備えている。
【0160】
有機EL素子EL2は、有機EL素子EL1と同様の構成を備えているが、その共通電極Vcomには、負の定電位Vcomが付与されている。
【0161】
有機EL素子EL2と電源配線Vpとの間には、駆動用トランジスタQ8だけが配置されている。この駆動用トランジスタQ8のゲート端子には、コンデンサC3(第1コンデンサ)の一方端子とコンデンサC4(第2コンデンサ)の一方端子とが接続されている。
【0162】
駆動用トランジスタQ8のドレイン端子(第1端子)とコンデンサC3の他方端子との間には、スイッチ用トランジスタ(第1スイッチ用トランジスタ)Q10が配置されている。コンデンサC4の他方端子とソース配線Sjとの間には、スイッチ用トランジスタ(第2スイッチ用トランジスタ)Q13が配置されている。また、駆動用トランジスタQ8のゲート端子(制御端子)と、駆動用トランジスタQ8のドレイン端子との間には、スイッチ用トランジスタ(第3スイッチ用トランジスタ)Q9が配置されている。コンデンサC4の他方端子と電源配線Vpとの間には、スイッチ用トランジスタ(第4スイッチ用トランジスタ)Q12が配置されている。コンデンサC3の他方端子(第2端子)と電位配線Vfの間には、スイッチ用トランジスタ(第5スイッチ用トランジスタ)Q11が配置されている。これらスイッチ用トランジスタQ9〜Q13のゲート端子(制御端子)には、それぞれ制御配線Ci、Wi、Pi、Ri、およびゲート配線Giが接続されている。
【0163】
次に、この画素回路Aijの駆動方法について説明する。図11に、この画素回路Aij4における、1)制御配線Riに供給される電位、2)制御配線Ciに供給される電位、3)制御配線Wiに供給される電位、4)制御配線Piに供給される電位、5)ゲート配線Giに供給される電位(走査信号の電位)、および、6)ソース配線Sjに供給されるデータ電位の変化タイミングを示す。この駆動波形は、スイッチ用トランジスタがn型からp型になったのに合わせて、図3の駆動波形を極性反転させただけである。
【0164】
図11において、時間0〜16t1が、画素回路Aij4の選択期間である。GH(High)およびGL(Low)はそれぞれ、対応するp型のスイッチ用トランジスタ(Q5、Q2、Q3、Q4、またはQ6)をOFF状態(非導通状態)およびON状態(導通状態)とする電位である。
【0165】
本実施形態に係る駆動方法では、まず、時間0〜t1の期間には、制御配線Riの電位をGH(Low)とし、スイッチ用トランジスタQ12をON状態とする。また、この期間には、他の制御配線Ci,Wi,Piおよびゲート配線Giの電位をGH(High)とし、スイッチ用トランジスタQ9〜Q11・Q13をOFF状態とする。これにより、この期間の間、コンデンサC3およびC4はそれ以前に設定された電位状態に保たれている。
【0166】
次に、時間t1で、制御配線Riの電位をGH(High)とし、スイッチ用トランジスタQ12をOFF状態とする。
【0167】
次に、時間2t1で、制御配線Ciの電位をGL(Low)とし、スイッチ用トランジスタQ9をON状態とする。これにより、駆動用トランジスタQ8のゲート端子とドレイン端子が短絡され、駆動用トランジスタQ8のゲート端子およびドレイン端子に対して共通電極Vcomから有機EL素子EL2を通して定電位Vcomから有機EL素子EL1により電圧ドロップする分高い電圧Vβが付与される。この電圧Vβは閾値電圧Vthより大きくなるように設定される。したがって、駆動用トランジスタQ8のゲート端子の電位は、駆動用トランジスタQ8がON状態となる電位となる。この結果、電源配線Vpから駆動用トランジスタQ8および有機EL素子EL2を通して共通電極Vcomに電流が流れる。
【0168】
また、それと同時(時間2t1)に、制御配線Piおよびゲート配線Giの電位をGL(Low)とし、スイッチ用トランジスタQ11,Q13をON状態とする。これにより、コンデンサC3の他方端子に電位配線Vfより定電位Vfが印加され、コンデンサC4の他方端子にソース配線Sjよりデータ電位Vdaが付与される。これらにより、定電位Vfと電圧Vβとの電位差に対応する電荷がコンデンサC3に、電圧Vβとデータ電位Vdaとの電位差に対応する電荷がコンデンサC4に充電される。
【0169】
次に、時間4t1で、制御配線Ciの電位をGHとし、スイッチ用トランジスタQ9をOFF状態として、駆動用トランジスタQ8のゲート端子とドレイン端子とを開放する(ゲート端子とドレイン端子との接続を遮断する)。これにより、コンデンサC3およびC4の電荷は一旦保持されるので時間4t1〜時間5t1には、駆動用トランジスタQ8のゲート端子の電位は、駆動用トランジスタQ8がON状態となる電位に保持される。この結果、電源配線Vpから有機EL素子EL2および駆動用トランジスタQ8を通して共通電極Vcomに電流が流れる。
【0170】
そして、時間5t1で、制御配線Wiの電位をGLとして、スイッチ用トランジスタQ10をON状態として、駆動用トランジスタQ8のドレイン端子と第1コンデンサC3の他方端子とを短絡させる。これにより、駆動用トランジスタQ8のドレイン端子の電位は定電位Vfとなる。定電位Vf<定電位Vcomとするので、駆動用トランジスタQ8のドレイン端子の電位は定電位Vfとなることにより、有機EL素子EL2に逆電圧が印加され、有機EL素子EL2を流れる電流は0となる。したがって、有機EL素子EL2は消灯する。このように、定電位Vf<定電位Vcomとしたことで、コンデンサC3の電荷が有機EL素子EL2を通して放電されることを回避できる。その結果、時間5t1以降の期間に、コンデンサC3の電荷は駆動用トランジスタQ8を通して放電される。また、このとき、駆動用トランジスタQ8のゲート端子の電位(コンデンサC3およびコンデンサC4の一方端子の電位)は維持されるので、駆動用トランジスタQ8は導通状態となる。
【0171】
さらに、時間7t1で制御配線Piの電位をGHとし、スイッチ用トランジスタQ11をOFF状態として、コンデンサC3の他方端子と電位配線Vfとを開放する(コンデンサC3の他方端子と電位配線Vfとの接続を遮断する)。このとき、駆動用トランジスタQ8はON状態であるので、コンデンサC3およびコンデンサC4に蓄積された電荷は、コンデンサC3の他方端子から駆動用トランジスタQ8のドレイン・ソース間を通して電源配線Vpへと放出され、失われる。これにより、コンデンサC3の他方端子の電位(駆動用トランジスタQ8のドレイン端子の電位)、および、コンデンサC3の一方端子の電位(駆動用トランジスタQ8のゲート端子の電位)は、電源配線Vpの電位(電源電位)Vpに近づいていく。そして、駆動用トランジスタQ8のゲート・ソース間電圧Vgsが閾値電圧Vth(この閾値電圧Vthは負の値)に等しくなったとき、駆動用トランジスタQ8はOFF状態となる。これにより、駆動用トランジスタQ8のゲート端子の電圧は、Vp+Vthとなる。
【0172】
この駆動用トランジスタQ8のゲート・ソース間電圧Vgs(閾値電圧Vthに等しい)は、時間13t1で、制御配線Wiの電位をGHとし、スイッチ用トランジスタQ10をOFF状態とすることで、コンデンサC3,C4の電荷として保持される。したがって、このとき、駆動用トランジスタQ8のゲート端子の電圧は、Vp+Vthとなる(但しVth<0)。
【0173】
さらに、時間14t1で、ゲート配線Giの電位をGHとし、スイッチ用トランジスタQ13をOFF状態とした後、時間15t1で、制御配線Riの電位をGLとし、スイッチ用トランジスタQ12をON状態とする。この結果、コンデンサC4の他方端子の電位はデータ電位Vdaから電源電位Vpに変化する。これに伴って、駆動用トランジスタQ8のゲート端子の電圧は、コンデンサC4の他方端子の電位変化分だけ変化し、Vp+Vth+Vp−Vdaとなる。したがって、駆動用トランジスタQ8のゲート・ソース間電圧VgsはVth+Vp−Vdaとなる。
【0174】
そこで、Vp−Vda<0となるデータ電位Vda、すなわち電源電位Vpより高いデータ電位Vdaをソース配線Sjに供給すれば、上記ゲート・ソース間電圧Vgsが
Vgs<Vth
となり、駆動用トランジスタQ8はON状態となる。したがって、時間15t1以降、有機EL素子EL2は発光する。逆に、Vp−Vda>0となるデータ電位Vdaが、すなわち電源電位Vpより低いデータ電位Vdaがをソース配線Sjに供給すれば、上記ゲート・ソース間電圧Vgsが
Vgs>Vth
となり、駆動用トランジスタQ8はOFF状態となる。したがって、時間15t1以降、有機EL素子EL2が発光しない。
【0175】
なお、|Vsg−Vth|<|Vds|であれば、駆動用トランジスタQ8は飽和領域で動作するので、駆動用トランジスタQ8を流れる電流は上記ゲート・ソース間電圧Vgsにより決まる。
【0176】
そして、駆動用トランジスタQ8のゲート・ソース間電圧Vgsは、その閾値電圧Vthに依存することなく、Vp−Vdaだけ閾値電圧Vthから変化した電位となる。これにより、駆動用トランジスタQ8を流れる電流Idsは、その閾値電圧Vthに依らず、Vp−Vdaに対応した電流値となる。そのため、駆動用トランジスタQ8の閾値電圧Vthのばらつきに起因する、有機EL素子EL2から駆動用トランジスタQ8に流れる電流のばらつきが補償される。それゆえ、有機EL素子EL2の輝度は、駆動用トランジスタQ8の閾値電圧Vthのばらつきに起因するばらつきが補償された輝度となる。その結果、輝度のむらのない表示を行うことができる。
【0177】
このように、本実施の形態に係る画素回路Aij4を用いれば、駆動用トランジスタQ8の閾値電圧Vthのばらつきを補償し、ソース配線Sjに与える電位Vdaにより、有機EL素子EL2の発光電流を制御することができる。
【0178】
このように、スイッチ用トランジスタおよび駆動用トランジスタを全てp型TFTとすることで、低温ポリシリコンTFTやCGシリコンTFTを用いる場合でも低コスト化できるという効果が得られる。
【0179】
また、n型TFTも使えるなら、図10の画素回路Aij4におけるp型TFTであるスイッチ用トランジスタQ9,Q10,Q11,Q13を、n型TFTであるトランジスタQ14,Q15,Q16,Q17に置き換えてもよい。さらに、スイッチ用トランジスタQ12のゲート端子をゲート配線Giに接続し、制御配線Riを廃止してもよい。
【0180】
すなわち、本実施形態に係る画素回路は、図12に示すように、図10の画素回路Aij4におけるスイッチ用トランジスタQ9,Q10,Q11,Q13を、n型TFTであるトランジスタQ14,Q15,Q16,Q17に置き換え、スイッチ用トランジスタQ12のゲート端子をゲート配線Giに接続し、制御配線Riを廃止した構成の画素回路Aij4’であってもよい。
【0181】
別の見方をすれば、画素回路Aij4’は、n型TFTである駆動用トランジスタQ1に代えてp型TFTである駆動用トランジスタQ8を用いた以外は、図8に示す画素回路Aij3と同一の構成を備えているものである。したがって、図12に示す画素回路Aij4’の駆動タイミングは、図9に示す駆動タイミングとすればよいので、その駆動タイミングの説明は省略する。
【0182】
以上、実施の形態1〜4で説明したように、本発明の画素回路に用いる駆動用トランジスタおよび複数のスイッチ用トランジスタは、全てn型であってもよく、一部がn型で残りがp型であってもよく、全てp型であってもよい。
【0183】
〔実施の形態5〕
実施の形態1の画素回路Aijでは、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧を保持するためのコンデンサ(第2コンデンサ)C2を用いている。このコンデンサC2は、その他方端子にデータ電位Vdaを保持するためのものであるので、コンデンサC2の他方端子を電源配線Vnに接続するためのスイッチ用トランジスタ(第4スイッチ用トランジスタ)Q5を用いていた。
【0184】
しかしながら、この構成では、画素回路Aijが非選択状態の時に、このスイッチ用トランジスタQ5が常にON状態となるので、スイッチ用トランジスタQ5のゲート端子にON電圧を印加し続けることになる。
【0185】
画素回路を構成するトランジスタをアモルファスシリコンTFTで形成する場合、そのトランジスタのゲート端子にON電圧を印加し続けると、そのトランジスタの閾値のシフトが起きる。駆動用トランジスタQ1は、その閾値のばらつきが補償されるので、その閾値のシフトは問題とならない。しかしながら、スイッチ用トランジスタQ5は、その閾値のばらつきが補償されない。このため、スイッチ用トランジスタQ5の閾値シフトによって、コンデンサC2の他方端子を電源配線Vnに接続する部分のON抵抗(この場合にはスイッチ用トランジスタQ5のON抵抗)が高くなり、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgsが変動する可能性がある。
【0186】
そこで、本発明のさらに他の実施の形態として、実施の形態1の画素回路Aijにおけるスイッチ用トランジスタQ5を取り除いた画素回路について、図13ないし図16に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態1ないし4にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【0187】
図14に示すように、本実施形態に係る画素回路Aij5は、図1の画素回路Aijからスイッチ用トランジスタQ5と制御配線Riとを取り除き、駆動用トランジスタQ1のゲート端子と電源配線Vnとの間にスイッチ用トランジスタQ5に代えてコンデンサ(第3コンデンサ)C5を配置した構成である。なお、図14に示す画素回路Aij5が備えるコンデンサC5以外の素子は、図1の画素回路Aijと同様であるので、その説明は省略する。
【0188】
この画素回路Aij5を駆動する駆動回路として、図2に示すゲートドライバ回路3およびソースドライバ回路2(ただし、ゲートドライバ回路3から制御配線Riへ電位を出力する部分を取り除く)を用いてもよいが、ここでは別の駆動回路を用いる場合を示す。
【0189】
図13に示すように、本実施の形態の表示装置10は、マトリクス状に配置された複数の画素回路Aij5と、画素回路Aij5に接続された複数のゲート配線Giと、ゲート配線Giと並行して設けられ、かつ画素回路Aij5に接続された複数の制御配線CTRLAiと、これらゲート配線Giおよび制御配線CTRLAiと交差するように配置され、かつ画素回路Aij5に接続された複数のソース配線Sjと、ゲート配線Giを駆動(制御)するゲートドライバ回路(駆動回路)3Aと、ソース配線Sjを駆動(制御)するソースドライバ回路8と、図示しないコントロール回路とを有している。図13では、制御配線CTRLAiを1本の制御配線として簡略化して示しているが、制御配線CTRLAiは、3本の制御配線Pi,Wi,Ciで構成されている。
【0190】
各画素回路Aij5は、ソース配線Sjとゲート配線Giとが交差する領域に対応してマトリックス状に配置されている。画素回路Aij5は、図示しないガラス基板やシリコン基板等の基板上に形成されている。
【0191】
また、ソースドライバ回路8は、mビットのシフトレジスタ4、およびm個のサンプルホールド回路9から構成される。
【0192】
すなわち、ソースドライバ回路8には、コントロール回路からmビットのシフトレジスタ4の先頭のレジスタへスタートパルスSPが入力される。そのスタートパルスSPは、コントロール回路から供給されるクロックclkに従ってシフトレジスタ4内を転送され、それと同時に、シフトレジスタ4の各出力段からサンプルホールド回路9にタイミングパルスSSPとして出力される。サンプルホールド回路9は、シフトレジスタ4から送られてくるタイミングパルスSSPに従って、コントロール回路からデータ電位(アナログ電圧信号)VdaおよびVaを取り込み、保持し、対応するソース配線Sjへ出力する。ソースドライバ回路8は、選択期間のうち、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧のばらつき補償を行う期間(スイッチ用トランジスタQ2,Q4,Q6をON状態としてから、スイッチ用トランジスタQ3をOFF状態とするまでの期間;図15におけるt1〜12t1に対応)およびその前後の期間(図15における0〜t1および12t1〜13t1に対応)にデータ電位Vaを出力し、その後の期間にはデータ電位Vdaを出力する。データ電位Vaは定電圧である。データ電位Vdaは、表示データに応じて、有機EL素子EL1の点灯時と消灯時とで異なる電位となる。
【0193】
このように、本発明の表示装置に用いるソースドライバ回路は、ポリシリコンTFT液晶ディスプレイ等に用いられるソースドライバ回路と同様な構成のソースドライバ回路8であってもよく、図2に示す構成である必要はない。
【0194】
また、ゲートドライバ回路3Aは、実施の形態1に係るゲートドライバ回路3から制御配線Riへ電位を出力する部分を取り除いたものである。すなわち、ゲートドライバ回路3Aは、図示しないシフトレジスタ回路とバッファ回路とから構成される。ゲートドライバ回路3Aは、クロックyckに従って、入力されたスタートパルスYIを図示しないシフトレジスタ内で転送し、タイミング信号との論理演算を行うことで、対応するゲート配線Giおよび制御配線CTRLAiで必要な電圧に対応したタイミング信号を生成させる。そして、ゲートドライバ回路3Aは、この生成したタイミング信号を、バッファ回路を通して増幅し、増幅したタイミング信号を、対応するゲート配線Giおよび制御配線CTRLAi(制御配線Pi,Wi,Ci)へ、それらで必要な電圧として供給する。また、図13には示していないが、表示装置10は、図2に示す表示装置1と同様に、電位配線Ve、電源配線Vn、および共通電極Vcomを備えている(図14参照)。電位配線Veには、図示しない電源から定電位Veが付与されている。
【0195】
なお、ソースドライバ回路8およびゲートドライバ回路3Aは、実施の形態1に係るソースドライバ回路2およびゲートドライバ回路3と同様に、種々の形態で形成することができる。
【0196】
次に、画素回路Aij5の駆動方法について説明する。図15に、この画素回路Aij5における、1)制御配線Ciに供給される電位、2)制御配線Wiに供給される電位、3)制御配線Piに供給される電位、4)ゲート配線Giに供給される電位(走査信号の電位)、および、5)ソース配線Sjに供給されるデータ電位の変化タイミングを図1と同様の形態で示す。時間0〜16t1が、画素回路Aij5の選択期間である。
【0197】
時間0〜t1の期間には、他の制御配線Ci,Wi,Piおよびゲート配線Giの電位がGL(Low)であり、スイッチ用トランジスタQ2〜Q4・Q6をOFF状態となっている。
【0198】
本実施形態に係る駆動方法では、まず、時間t1で、制御配線Ciの電位をGH(High)とし、スイッチ用トランジスタQ2をON状態とする。これにより、駆動用トランジスタQ1のゲート端子とドレイン端子が短絡され、駆動用トランジスタQ1のゲート端子およびドレイン端子に対して共通電極Vcomから有機EL素子EL1を通して定電位Vcomから有機EL素子EL1により電圧ドロップした電圧Vαが付与される。この定電位Vcomは閾値電圧Vthより大きくなるように設定される。したがって、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位は、駆動用トランジスタQ1がON状態となる電位となる。この結果、共通電極Vcomから有機EL素子EL1および駆動用トランジスタQ1を通して電源配線Vnに電流が流れる。
【0199】
また、それと同時(時間t1)に、制御配線Piおよびゲート配線Giの電位をGH(High)とし、スイッチ用トランジスタQ4,Q6をON状態とする。これにより、コンデンサC1の他方端子に電位配線Veより定電位Veが付与され、コンデンサC2の他方端子にソース配線Sjより、定電位であるデータ電位Vaが付与される。これらにより、定電位Veと電圧Vαとの電位差に対応する電荷がコンデンサC1に、電圧Vαとデータ電位Vaとの電位差に対応する電荷がコンデンサC2に充電される。
【0200】
次に、時間3t1で、制御配線Ciの電位をGLとし、スイッチ用トランジスタQ2をOFF状態として、駆動用トランジスタQ1のゲート端子とドレイン端子とを開放する(ゲート端子とドレイン端子との接続を遮断する)。これにより、コンデンサC1およびC2の電荷は一旦保持されるので、時間3t1〜時間4t1には、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位は、駆動用トランジスタQ1がON状態となる電位に保持される。この結果、共通電極Vcomから有機EL素子EL1および駆動用トランジスタQ1を通して電源配線Vnに電流が流れる。
【0201】
そして、時間4t1で、制御配線Wiの電位をGHとして、スイッチ用トランジスタQ3をON状態として、駆動用トランジスタQ1のドレイン端子と第1コンデンサC1の他方端子とを短絡させる。これにより、駆動用トランジスタQ1のドレイン端子の電位は定電位Veとなる。定電位Ve>定電位Vcomとするので、駆動用トランジスタQ1のドレイン端子の電位は定電位Veとなることにより、有機EL素子EL1に逆電圧が印加され、有機EL素子EL1を流れる電流は0となる。したがって、有機EL素子EL1は消灯する。このように、有機EL素子EL1に逆電圧を印加したことで、コンデンサC1の電荷が有機EL素子EL1を通して放電されることを回避できる。その結果、時間4t1以降の期間に、コンデンサC1の電荷は駆動用トランジスタQ1を通して放電される。また、このとき、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位(コンデンサC1およびコンデンサC2の一方端子の電位)は維持されるので、駆動用トランジスタQ1は導通状態となる。
【0202】
さらに、時間6t1で制御配線Piの電位をGLとし、スイッチ用トランジスタQ4をOFF状態として、コンデンサC1の他方端子と電位配線Veとを開放する(コンデンサC1の他方端子と電位配線Veとの接続を遮断する)。このとき、駆動用トランジスタQ1はON状態であるので、コンデンサC1およびコンデンサC2に蓄積された電荷は、コンデンサC1の他方端子から駆動用トランジスタQ1のドレイン・ソース間を通して電源配線Vnへと放出され、失われる。これにより、コンデンサC1の他方端子の電位(駆動用トランジスタQ1のドレイン端子の電位)、および、コンデンサC1の一方端子の電位(駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位)は、電源配線Vnの電位(電源電位)Vnに近づいていく。そして、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgsが閾値電圧Vthに等しくなったとき、駆動用トランジスタQ1はOFF状態となる。これにより、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電圧は、Vn+Vthとなる。
【0203】
この駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(閾値電圧Vthに等しい)は、時間12t1で、制御配線Wiの電位をGLとし、スイッチ用トランジスタQ3をOFF状態とすることで、コンデンサC1,C2の電荷として保持される。したがって、このとき、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電圧は、Vn+Vthとなる。
【0204】
さらに、時間13t1で、ソース配線Sjの電位(データ電位)をVaからVdaに変化させることで、コンデンサC2の他方端子の電位をVaからVdaに変化させる。これに伴って、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電圧は、コンデンサC2の他方端子の電位変化に対応して変化する。コンデンサC1の他方端子は開放されているので、コンデンサC2,C5でその電位変化が分配され、駆動用トランジスタQ1のゲート電圧Vgが
Vg=(C2/(C2+C5))(Vda−Va)+(Vn+Vth)
となる。したがって、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgsは
Vgs=Vth+(C2/(C2+C5))(Vda−Va)となる。
【0205】
そこで、データ電位Vdaを、Va>Vdaとなる電位、すなわち定電位Vaより低い電位とすれば、上記ゲート・ソース間電圧Vgsが、
Vgs<Vth
となり、駆動用トランジスタQ1はOFF状態となる。したがって、有機EL素子EL1は発光しない。逆に、データ電位Vdaを、Va<Vdaとなる電位、すなわち定電位Vaより高い電位とすれば、上記ゲート・ソース間電圧Vgsが、
Vgs>Vth
となり、駆動用トランジスタQ1はON状態となる。したがって、有機EL素子EL1は、発光する。
【0206】
そのときの駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgsは、時間15t1でゲート配線GiをGLとし、スイッチ用トランジスタQ6をOFF状態とすることで、コンデンサC1,C2,C5に保持される。それゆえ、時間15t1以降、有機EL素子EL1が発光している状態、あるいは有機EL素子EL1が発光していない状態が持続される。その後、コンデンサC1,C2,C5に蓄積された電荷は、次の選択期間まで保持される。
【0207】
なお、Vsg−Vth<Vdsであれば、駆動用トランジスタQ1は飽和領域で動作するので、駆動用トランジスタQ1を流れる電流は上記ゲート・ソース間電圧Vgsにより決まる。
【0208】
そして、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgsは、その閾値電圧Vthに依存することなく、Va−Vdaだけ閾値電圧Vthから変化した電位となる。これにより、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Idsは、その閾値電圧Vthに依らず、Va−Vdaに対応した電流値となる。そのため、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきに起因する、駆動用トランジスタQ1から有機EL素子EL1に流れる電流のばらつきが補償される。それゆえ、有機EL素子EL1の輝度は、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきに起因するばらつきが補償された輝度となる。その結果、輝度のむらのない表示を行うことができる。
【0209】
このように、本実施の形態に係る画素回路Aij5を用いれば、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきを補償し、ソース配線Sjに与える電位の変化Va−Vdaにより、有機EL素子EL1の発光電流を制御することができる。
【0210】
また、上述したように、スイッチ用トランジスタQ5を用いることなくコンデンサC5を用いて駆動用トランジスタQ1のゲート電位を保持させることで、画素回路を構成するトランジスタの閾値電圧のシフトが生じる場合(特に画素回路を構成するトランジスタをアモルファスシリコンTFTで形成した場合)であっても、駆動用トランジスタQ1のゲート電位、およびコンデンサC5の他方端子を電源配線Vnに接続する部分のON抵抗が変動せず、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgsが変動しない。それゆえ、そのような場合であっても、輝度のばらつきを低減できる。
【0211】
次に、ある有機EL素子EL1のV−I特性を用いて、駆動用トランジスタQ1のゲート電位Vg、ドレイン電位Vd、およびソース・ドレイン間電流Idsの変化をシミュレーションした結果を図16に示す。図16には、1)制御配線Ciに供給される電位、2)制御配線Wiに供給される電位、3)制御配線Piに供給される電位、4)ゲート配線Giに供給される電位(走査信号の電位)、および、5)ソース配線Sjに供給されるデータ電位も併せて示している。
【0212】
このシミュレーション結果では、GL=−5V、GH=21V、Vcom=12V、Vn=0V、Va=−3V、Vda=0V、Ve=18V、C1=500fF、C2=500fFとした。また、図16において、(1)および(2)を付した電流(Ids)および電位(Vg,Vd)はそれぞれ、以下の条件(1)および(2)でのシミュレーション結果である。条件(1)は、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthの絶対値が最小(Vth(min)=仮に0.60V)で、移動度μが最大である場合に対応する。条件(2)は、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthの絶対値が最大(Vth(max)=仮に2.46V)で、移動度μが最小である場合に対応する。
【0213】
図16のシミュレーション結果は、図15において時間t1を4[μs]とした場合にほぼ対応する。図16のシミュレーション結果において、時間28.5[μs]〜48[μs]にかけての期間(図15の時間7t1〜12t1に対応)が、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきを補償する期間となっている。この間、駆動用トランジスタQ1のゲート電位Vgは、閾値電圧Vthに向けて、すなわち、条件(1)では0.60Vに向けて、条件(2)では2.46Vに向けて変化している。
【0214】
そして、時間48[μs](図15の時間12t1に対応)で制御配線WiをLowとし、時間52[μs](図15の時間13t1に対応)でソース配線Sjの電位をVaからVdaに変化させている。この結果、駆動用トランジスタQ1のゲート電位Vgも1.45V程度変化する。その後、時間60[μs](図15の時間13t1に対応)で、ゲート配線GiをLowとする。その結果、時間56.5[μs](図15の時間14t1に対応)以降で示されているように、駆動用トランジスタQ1を流れる電流は、その閾値電圧に依らずほぼ一定の値となる。
【0215】
すなわち、図16では、条件(1)に対応する、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Ids(1)が、−0.80μA、条件(2)に対応する、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Ids(2)が、−0.67μAとなる。したがって、駆動用トランジスタQ1を流れる電流のばらつきは、その移動度のばらつき(最大で1.4倍程度)程度のばらつきで済む。
【0216】
このように、本実施形態に係る画素回路Aij5を用いれば、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧のばらつきの補償を行うことができる。駆動用トランジスタQ1の閾値電圧のばらつきの補償を行い、駆動用トランジスタQ1を流れる電流のばらつきを抑制できる。それゆえ、輝度のむらのない表示を行うことができる。しかも、従来技術の画素回路に用いられていた、駆動用トランジスタQ1と直列に繋がるスイッチ用TFTをなくすことができる。これにより、上記スイッチ用TFTのソース・ドレイン間の電圧降下によって駆動用トランジスタQ1のソース・ドレイン間電圧が降下することがなくなり、その分、電源電圧を低く抑えることができる。したがって、従来技術の画素回路と比較して、低消費電力化することができる。
【0217】
また、従来技術の画素回路に用いられていた、駆動用トランジスタQ1と直列に繋がるスイッチ用TFTは、通常、ゲート幅の大きなTFTである。本実施形態の画素回路Aijでは、そのスイッチ用TFTが無くなる分、画素に配置する電気光学素子(有機EL素子EL1)の面積を広くしたり、画素サイズを小さくしたりできる。特に、上記スイッチ用TFTをアモルファスシリコンで形成する場合、そのゲート電極幅は他のスイッチ用トランジスタの10倍以上となる。そのため、従来技術の画素回路に対して数個位トランジスタやコンデンサが増えても、上記スイッチ用TFTをなくすことができれば、上記の効果があることは明らかである。
【0218】
〔実施の形態6〕
本発明のさらに他の実施の形態に係る表示装置について、図17ないし図19に基づいて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施の形態1ないし5にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【0219】
本実施形態に係る画素回路Aij6の構成を図17に示す。本実施形態に係る表示装置は、図示しないが、この画素回路Aij6を複数、マトリクス状に配置したものである。この表示装置における画素回路Aij6以外の構成は、図2に示す実施の形態1の表示装置と同様であるので、その説明を省略する。ただし、本実施形態に係る表示装置は、実施の形態1におけるゲートドライバ回路3と異なる構成のゲートドライバ回路(図示しない)を備えている。このゲートドライバ回路は、ゲートドライバ回路3から、制御配線Piへ電位を出力する部分を取り除くと共に、制御配線Ci・Wiへの電位を変化させるタイミングを変更したものである。また、本実施形態に係る表示装置は、実施の形態1におけるソースドライバ回路2と異なる構成のソースドライバ回路(図示しない)を備えている。このソースドライバ回路は、ソースドライバ回路2における出力電位を、スイッチ用トランジスタQ18がOFF状態となった直後にソース配線Sjの電位をVxからVdaに変化させるようにしたものである。
【0220】
この画素回路Aij6は、有機EL素子EL1(電気光学素子)、n型TFTである駆動用トランジスタQ1、n型TFTであるスイッチ用トランジスタQ3・Q5・Q6・Q18(第1〜4スイッチ用トランジスタ)、およびコンデンサC1・C2(第1・2コンデンサ)を備えている。
【0221】
有機EL素子EL1と電源配線Vnとの間には、駆動用トランジスタQ1だけが配置されている。この駆動用トランジスタQ1のゲート端子には、コンデンサ(第1コンデンサ)C1の一方端子とコンデンサ(第2コンデンサ)C2の一方端子とが接続されている。
【0222】
駆動用トランジスタQ1のドレイン端子(第1端子)とコンデンサC1の他方端子との間には、スイッチ用トランジスタ(第1スイッチ用トランジスタ)Q3が配置されている。コンデンサC2の他方端子とソース配線Sjとの間には、スイッチ用トランジスタ(第2スイッチ用トランジスタ)Q6が配置されている。コンデンサC2の他方端子と電源配線Vnとの間には、スイッチ用トランジスタ(第4スイッチ用トランジスタ)Q5が配置されている。これらスイッチ用トランジスタQ3,Q5,Q6のゲート端子には各々、制御配線Wi,Ri、ゲート配線Giが接続されている。
【0223】
また、駆動用トランジスタQ1のゲート端子と、駆動用トランジスタQ1のソース端子(第2端子)との間には、スイッチ用トランジスタ(第3スイッチ用トランジスタ)Q18が配置されている。スイッチ用トランジスタQ18は、スイッチ用トランジスタQ3が導通する前に導通し、駆動用トランジスタQ1のゲート端子とドレイン端子とを短絡させるものである。これにより、スイッチ用トランジスタQ18は、スイッチ用トランジスタQ3が導通する前に、駆動用トランジスタQ1のゲート端子に電源電位Ve(閾値電圧Vthより小さい)を付与し、駆動用トランジスタQ1を非導通にする。
【0224】
なお、図17の画素回路Aij6でも、駆動用トランジスタQ1およびスイッチ用トランジスタQ18,Q3,Q5,Q6は全て、n型TFTなので、アモルファスシリコンで形成することも可能である。
【0225】
次に、この画素回路Aij6の駆動方法について説明する。図18に、この画素回路Aij6における、1)制御配線Riに供給される電位、2)制御配線Ciに供給される電位、3)制御配線Wiに供給される電位、4)ゲート配線Giに供給される電位(走査信号の電位)、および、5)ソース配線Sjに供給されるデータ電位の変化タイミングを図3と同様の形態で示す。時間0〜16t1が、画素回路Aij6の選択期間である。
【0226】
本実施形態に係る駆動方法では、まず、時間0〜t1の期間には、制御配線Riの電位をGL(High)とし、スイッチ用トランジスタQ5をON状態とする。また、この期間には、他の制御配線Ci,Wiおよびゲート配線Giの電位をGL(Low)とし、スイッチ用トランジスタQ2・Q3・Q6をOFF状態とする。これにより、この期間の間、コンデンサC1およびC2はそれ以前に設定された電位状態に保たれている。
【0227】
次に、時間t1で、制御配線Riの電位をGL(Low)とし、スイッチ用トランジスタQ5をOFF状態とすると共に、制御配線Ciの電位をGH(High)とし、スイッチ用トランジスタQ18をON状態とする。これにより、駆動用トランジスタQ1のゲート端子とソース端子が短絡され、駆動用トランジスタQ1のゲート端子およびソース端子に対して電源配線Vnから電源電位Vnが付与される。この電源電位Vcomは閾値電圧Vthより小さくなるように設定される。したがって、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位は、駆動用トランジスタQ1がOFF状態となる電位となる。したがって、共通電極Vcomから有機EL素子EL1および駆動用トランジスタQ1を通して電源配線Vnに電流が流れない。
【0228】
また、時間2t1で、制御配線WiをGHとして、スイッチ用トランジスタQ3をON状態とする。これにより、共通電極Vcomから有機EL素子EL1を通して駆動用トランジスタQ1のドレイン端子に電流が流れ込む。しかしながら、このとき、駆動用トランジスタQ1はOFF状態であるため、共通電極Vcomから有機EL素子EL1を通して流れ込んだ電流は行き場を失い、コンデンサC1の他方端子へと流れ込む。その携帯電話機2か、コンデンサC1の他方端子の電位は、定電位Vcomに近い値になる。
【0229】
また、同時(時間2t1)に、ゲート配線GiをGHとして、スイッチ用トランジスタQ6をON状態とする。これにより、コンデンサC2の他方端子の電位は、ソース配線Sjの電位Vxとなる。
【0230】
次に、時間6t1で、制御配線CiをGLとして、スイッチ用トランジスタQ18をOFF状態とする。
【0231】
その後、時間7t1で、ソース配線Sjの電位をVxからVdaに変化させる。これにより、コンデンサC2の一方端子の電位、すなわち駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電位が、Vda−Vx、上昇する。ここで、Vda−Vx>Vthとすることで、駆動用トランジスタQ1をON状態にすることができる。また、コンデンサC1の他方端子の電位も、Vda−Vx、上昇するので、駆動用トランジスタQ1のドレイン端子の電位は共通電極Vcomの電位Vcomより大きくなる。したがって、有機EL素子EL1に逆電圧が印加され、有機EL素子EL1を流れる電流は0となる。このように、有機EL素子EL1に逆電圧が印加されるようにソース配線Sjの電位を制御したことで、有機EL素子EL1に電流が流れることを回避できる。その結果、時間7t1以降の期間に、コンデンサC1の電荷が有機EL素子EL1を通して放電されることを回避できる。したがって、本実施形態では、ソースドライバ回路が、スイッチ用トランジスタQ3が導通している時に有機EL素子EL1に対して逆電圧が印加されるようにコンデンサC1の他方端子の電位を制御するための電位制御手段として機能する。
【0232】
このようにして駆動用トランジスタQ1はON状態となるが、このとき、コンデンサC1の他方端子はスイッチ用トランジスタQ3を介して駆動用トランジスタQ1のドレイン端子に接続されている。そのため、コンデンサC1に蓄積された電荷は、コンデンサC1の他方端子から駆動用トランジスタQ1のドレイン・ソース間を通して失われる。そして、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgsが閾値電圧Vthとなったとき、駆動用トランジスタQ1はOFF状態となる。これにより、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電圧は、Vn+Vthとなる。
【0233】
この駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧Vgs(閾値電圧Vthに等しい)は、時間13t1で、制御配線Wiの電位をGLとし、スイッチ用トランジスタQ3をOFF状態とすることで、コンデンサC1の電荷として保持される。したがって、このとき、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電圧は、Vn+Vthとなる。
【0234】
さらに、時間14t1でゲート配線GiのGLとして、時間15t1で制御配線RiをGHとする。これにより、スイッチ用トランジスタQ6がOFF状態となり、スイッチ用トランジスタQ5がON状態となる。この結果、コンデンサC2の他方端子の電位は、データ電位Vdaから電源電位Vnに変化する。これに伴って、駆動用トランジスタQ1のゲート端子の電圧は、コンデンサC2の他方端子の電位変化分だけ変化し、Vn+Vth+Vn−Vdaとなる。したがって、駆動用トランジスタQ1のゲート・ソース間電圧VgsはVth+Vn−Vdaとなる。
【0235】
そこで、Vn−Vda<0となるデータ電位Vda、すなわち電源電位Vnより高いデータ電位Vdaをソース配線Sjに供給すれば、上記ゲート・ソース間電圧Vgsが
Vgs<Vth
となり、駆動用トランジスタQ1はOFF状態となる。したがって、時間15t1以降、有機EL素子EL1は発光しない。逆に、Vn−Vda>0となるデータ電位Vda、すなわち電源電位Vnより低いデータ電位Vdaをソース配線Sjに供給すれば、上記ゲート・ソース間電圧Vgsが
Vgs>Vth
となり、駆動用トランジスタQ1はON状態となる。したがって、時間15t1以降、有機EL素子EL1が発光する。
【0236】
なお、Vsg−Vth<Vdsであれば、駆動用トランジスタQ1は飽和領域で動作するので、駆動用トランジスタQ1を流れる電流は上記ゲート・ソース間電圧Vgsにより決まる。
【0237】
このように、本実施の形態に係る画素回路Aij6を用いれば、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきを補償し、ソース配線Sjに与えるデータ電位Vdaにより、有機EL素子EL1の発光電流を制御することができる。
【0238】
そこで、ある有機EL素子EL1のV−I特性を用いて、駆動用トランジスタQ1のゲート電位Vg、ドレイン電位Vd、およびソース・ドレイン間電流Idsの変化をシミュレーションした結果を図19に示す。図19には、1)制御配線Riに供給される電位、2)制御配線Ciに供給される電位、3)制御配線Wiに供給される電位、4)ゲート配線Giに供給される電位(走査信号の電位)、および、5)ソース配線Sjに供給されるデータ電位も併せて示している。
【0239】
このシミュレーション結果では、GL=−10V、GH=16V、Vcom=12V、Vn=0V、Vx=−6V、Vda=−1.5V、C1=5pF、C2=1pFとした。また、図4において、(1)および(2)を付した電流(Ids)および電位(Vg,Vd)はそれぞれ、以下の条件(1)および(2)でのシミュレーション結果である。条件(1)は、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthの絶対値が最小(Vth(min)=0.67V)で、移動度μが最大である場合に対応する。条件(2)は、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthの絶対値が最大(Vth(max)=2.41V)で、移動度μが最小である場合に対応する。
【0240】
図19のシミュレーション結果は、図18において時間t1を8[μs]とした場合にほぼ対応する。図19のシミュレーション結果において、時間48[μs]〜112[μs]にかけての期間(図18の時間6t1〜14t1に対応)が、駆動用トランジスタQ1の閾値電圧Vthのばらつきを補償する期間となっている。この間、駆動用トランジスタQ1のゲート電位Vgは、閾値電圧Vthに向けて、すなわち、条件(1)では0.67Vに向けて、条件(2)では2.41Vに向けて変化している。
【0241】
その後、ゲート配線GiをLowとし、制御配線RiをHighとする。その結果、時間120.5[μs](図18の時間15t1以降に対応)以降で示されているように、駆動用トランジスタQ1を流れる電流は、その閾値電圧Vthのばらつきを補償した値となる。
【0242】
すなわち、図19では、条件(1)に対応する、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Ids(1)が、−0.69μA、条件(2)に対応する、駆動用トランジスタQ1を流れる電流Ids(2)が、−0.41μAとなる。したがって、これら電流の比は、
Ids(1)/Ids(2)≒1.68
となる。駆動用トランジスタQ1を流れる電流のばらつきは、実施の形態1と比べると、大きくなっているが、閾値電圧Vthのばらつきと比較すると小さく、閾値電圧Vthのばらつきの補償がある程度できていると思われる。しかし、図19の結果と図4の結果とを比較すれば明らかなように、本実施の形態の画素回路Aij6よりも、実施の形態1〜5の画素回路の構成の方が、駆動用トランジスタQ1の閾値特性のばらつきを補償する面では、有効である。
【0243】
なお、駆動用トランジスタQ1のゲート端子とドレイン端子との間に配置されたスイッチ用トランジスタQ18は、駆動用トランジスタQ1をOFF状態とする役割を果たす。従って、スイッチ用トランジスタQ18の代わりに、上記第1スイッチ用トランジスタが導通する前に、駆動用トランジスタQ1のゲート端子に対して駆動用トランジスタQ1を非導通とする電位を付与する非導通電位付与手段を設けてもよい。例えば、図21に示すように、スイッチ用トランジスタQ18を設ける代わりに、電位配線(非導通電位付与手段)Vhと、駆動用トランジスタQ1のゲート端子と電位配線Vhとの間を接続するスイッチ用トランジスタ(非導通電位付与手段)Q20とを設け、電位配線Vhより、駆動用トランジスタQ1がOFF状態となる電圧を駆動用トランジスタQ1のゲート端子に与えてもよい。
【0244】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【0245】
なお、本発明は、以下のようにも表現できる。
【0246】
(1)駆動用トランジスタ(Q1,Q8)の第1端子を電気光学素子(EL1,EL2)に接続し、第2端子を電源配線(Vn,Vp)に接続した表示装置であって、上記駆動用トランジスタ(Q1,Q8)のゲート端子に第1コンデンサ(C1,C3)と第2コンデンサ(C2,C4)の一方端子を接続し、上記駆動用トランジスタ(Q1,Q8)の第1端子と上記第1コンデンサ(C1,C3)の他方端子の間に第1スイッチ用トランジスタ(Q3,Q10,Q15)を配置し、上記第2コンデンサ(C2,C4)の他方端子とソース配線(Sj)の間に第2スイッチ用トランジスタ(Q6,Q13,Q17)を配置したことを特徴とする表示装置(図1,図5,図8,図10,図12,図17,図20,図21)。
【0247】
(2)上記(1)の表示装置であって、上記駆動用トランジスタ(Q1,Q8)のゲート端子と上記駆動用トランジスタ(Q1,Q8)の第1端子の間に第3スイッチ用トランジスタ(Q2,Q9,Q14)を配置したことを特徴とする表示装置(図1,図5,図8,図10,図12,図14)。
【0248】
(3)上記(1)の表示装置であって、上記駆動用トランジスタ(Q1)のゲート端子と上記駆動用トランジスタ(Q1)の第2端子の間に第3スイッチ用トランジスタ(Q18)を配置したことを特徴とする表示装置(図17)。
【0249】
(4)上記(1)〜(3)のいずれかの表示装置であって、上記第2コンデンサ(C2,C4)の他方端子と上記電源配線(Vn,Vp)の間に第4スイッチ用トランジスタ(Q5,Q7,Q12)を配置したことを特徴とする表示装置(図1,図5,図8,図10,図12,図17,図20,図21)。
【0250】
(5)上記(1)〜(3)のいずれかの表示装置であって、上記駆動用トランジスタ(Q1)のゲート端子と上記電源配線(Vn)との間に第3コンデンサ(C5)を配置したことを特徴とする表示装置(図14)。
【0251】
(6)上記(1)〜(5)のいずれかの表示装置であって、上記第1コンデンサ(C1,C3)の他方端子と所定電圧配線(Ve,Vf)との間に第5スイッチ用トランジスタ(Q4,Q11,Q16)を配置したことを特徴とする表示装置(図1,図5,図8,図10,図12,図14,図20)。
【0252】
(7)上記(2)の表示装置であって、第1期間において、駆動用トランジスタ(Q1,Q8)のゲート端子と駆動用トランジスタ(Q1,Q8)の第1端子を短絡し、第2期間において、駆動用トランジスタ(Q1,Q8)のゲート端子と駆動用トランジスタ(Q1,Q8)の第1端子を開放し、第1スイッチ用トランジスタ(Q3,Q15)を導通状態とし、駆動用トランジスタ(Q1,Q8)が非導通状態となるのを待ち、第3期間において、駆動用トランジスタ(Q1,Q8)のゲート電位を変化させ、駆動用トランジスタ(Q1,Q8)から電気光学素子(EL1,EL2)へ所望の電流が流れるよう駆動することを特徴とする表示装置(図1,図5,図8,図10,図12,図14)。
【0253】
(8)上記(3)の表示装置であって、第1期間において、駆動用トランジスタ(Q1)のゲート端子と駆動用トランジスタ(Q1)の第2端子を短絡し、第2期間において、駆動用トランジスタ(Q1)のゲート端子と動用トランジスタ(Q1)の第2端子を開放し、第1スイッチ用トランジスタ(Q3)を導通状態とし、駆動用トランジスタ(Q1)が非導通状態となるのを待ち、第3期間において、駆動用トランジスタ(Q1)のゲート電位を変化させ、駆動用トランジスタ(Q1)から電気光学素子(EL1)へ所望の電流が流れるよう駆動することを特徴とする表示装置(図17)。
【0254】
上記(1)の構成により、電源配線(Vn,Vp)と電気光学素子(EL1,EL2)との間に駆動用トランジスタ(Q1,Q8)だけ配置することで、駆動用トランジスタの閾値電圧Vthのばらつきを補償し、所望の電流を流すことができる。
【0255】
すなわち、上記構成では、駆動用トランジスタ(Q1,Q8)のゲート電位を仮設定した後、第1スイッチ用トランジスタ(Q3,Q15)をON状態とすることができる。このことで、駆動用トランジスタ(Q1,Q8)のゲート端子と駆動用トランジスタ(Q1,Q8)の第1端子(ドレイン端子またはソース端子)が第1コンデンサ(C1,C3)を通して接続することができる。
【0256】
そこで、第1コンデンサ(C1,C3)の他方端子の電位を制御し、電気光学素子(EL1,EL2)に逆電圧を印加することで、電気光学素子(EL1,EL2)から流れる電流を0にすることができる。また、この第1コンデンサ(C1,C3)の他方端子の電位を制御するとき、同時に駆動用トランジスタ(Q1,Q8)をON状態とすれば、第1コンデンサ(C1,C3)の他方端子から駆動用トランジスタ(Q1,Q8)を通して電荷が放出される。このことにより、第1コンデンサ(C1,C3)の他方端子の電位が変化するので、駆動用トランジスタ(Q1,Q8)のゲート電位も変化する。このことにより、駆動用トランジスタ(Q1,Q8)はON状態からOFF状態に変化し、駆動用トランジスタ(Q1,Q8)のゲート・ソース間電圧Vgsは閾値電圧Vthとなる。
【0257】
なお、このとき、第2スイッチ用トランジスタ(Q6,Q17)をON状態とし、ソース配線(Sj)から第2コンデンサ(C2,C4)の他方端子に所望の電位を与えておくことができる。そして、第1スイッチ用トランジスタ(Q3,Q15)をOFF状態とした後、第2コンデンサ(C2,C4)の他方端子の電位を変化させることで、駆動用トランジスタ(Q1,Q8)の閾値電圧Vthに依らず、その電位変化に対応した電流を流すことができる。
【産業上の利用可能性】
【0258】
本発明は、以上のように、輝度のむらを低減すると共に、低消費電力化およびトランジスタの配置面積の削減を図ることができるという効果を奏する。それゆえ、本発明は、有機EL素子等の電気光学素子の配置面積を増やして電気光学素子の発光輝度を高めたり、トランジスタとしてアモルファスシリコンTFTを用いる場合(この場合、電源配線と電気光学素子との間に介在するトランジスタは、ゲート幅が大きくなり、広い設置面積を要する)に、有効である。したがって、本発明は、特に、アモルファスシリコンTFTを用いた表示装置、高輝度の表示装置、画素サイズの小さい表示装置などにおいて、低消費電力で輝度むらの少ない表示を実現する技術として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【0259】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る表示装置に用いられる画素回路の構成を示す回路図である。
【図2】本発明の第1〜4、6の実施の形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。
【図3】図1の画素回路の各配線に供給される信号(電位)の変化を示すタイミング図である。
【図4】図1の画素回路において、駆動用トランジスタのゲート電位Vg、ドレイン電位Vd、およびソース・ドレイン間電流Idsの変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係る表示装置に用いられる画素回路の構成を示す回路図である。
【図6】図5の画素回路の各配線に供給される信号(電位)の変化を示すタイミング図である。
【図7】図5の画素回路において、駆動用トランジスタのゲート電位Vg、ドレイン電位Vd、およびソース・ドレイン間電流Idsの変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図8】本発明の第3の実施の形態に係る表示装置に用いられる画素回路の一例の構成を示す回路図である。
【図9】図8の画素回路の各配線に供給される信号(電位)の変化を示すタイミング図である。
【図10】本発明の第4の実施の形態に係る表示装置に用いられる画素回路の一例の構成を示す回路図である。
【図11】図10の画素回路の各配線に供給される信号(電位)の変化を示すタイミング図である。
【図12】本発明の第4の実施の形態に係る表示装置に用いられる画素回路の他の例の構成を示す回路図である。
【図13】本発明の第5の実施の形態に係る表示装置の構成を示すブロック図である。
【図14】本発明の第5の実施の形態に係る表示装置に用いられる画素回路の構成を示す回路図である。
【図15】図14の画素回路の各配線に供給される信号(電位)の変化を示すタイミング図である。
【図16】図14の画素回路において、駆動用トランジスタのゲート電位Vg、ドレイン電位Vd、およびソース・ドレイン間電流Idsの変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図17】本発明の第6の実施の形態に係る表示装置に用いられる画素回路の構成を示す回路図である。
【図18】図17の画素回路の各配線データを示すタイミング図である。
【図19】図17の画素回路において、駆動用トランジスタのゲート電位Vg、ドレイン電位Vd、およびソース・ドレイン間電流Idsの変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図20】本発明の第3の実施の形態に係る表示装置に用いられる画素回路の他の例の構成を示す回路図である。
【図21】本発明の第6の実施の形態に係る表示装置に用いられる画素回路の他の例の構成を示す回路図である。
【図22】従来の表示装置における画素回路の一例を示す回路図である。
【図23】図22の画素回路の各配線データを示すタイミング図である。
【図24】従来の表示装置における画素回路の他の例を示す回路図である。
【図25】図24の画素回路の各配線データを示すタイミング図である。
【符号の説明】
【0260】
1,10 表示装置
2,8 ソースドライバ回路(電位制御手段)
3,3A ゲートドライバ回路
4 シフトレジスタ回路
5 レジスタ回路
6 ラッチ回路
7 D/A回路
9 サンプルホールド回路
Aij,Aij2,Aij3,Aij3’,Aij4,
Aij4’,Aij5,Aij6,Aij6’ 画素回路
EL1,EL2 有機EL素子(電気光学素子)
C1,C3 コンデンサ(第1コンデンサ)
C2,C4 コンデンサ(第2コンデンサ)
C5 コンデンサ(第3コンデンサ)
Q1,Q8 駆動用トランジスタ
Q2,Q9,Q14 スイッチ用トランジスタ(第3スイッチ用トランジスタ)
Q3,Q10,Q15 スイッチ用トランジスタ(第1スイッチ用トランジスタ)
Q4,Q11,Q16 スイッチ用トランジスタ
(第5スイッチ用トランジスタ、電位制御手段)
Q5,Q7,Q12 スイッチ用トランジスタ(第4スイッチ用トランジスタ)
Q6,Q13,Q17 スイッチ用トランジスタ(第2スイッチ用トランジスタ)
Q18 スイッチ用トランジスタ(第3スイッチ用トランジスタ)
Q19 スイッチ用トランジスタ
Q20 スイッチ用トランジスタ
Sj ソース配線
Gi ゲート配線
Ci 制御配線(電位制御手段)
Ri 制御配線
Wi 制御配線
Pi 制御配線(電位制御手段)
Vcom 共通電極
Ve,Vf 電位配線(所定電位配線)
Vn,Vp 電源配線
Vh 電位配線

【特許請求の範囲】
【請求項1】
マトリクス状に配置された複数の電気光学素子と、該電気光学素子に流れる電流を制御する駆動用トランジスタと、電源電位を供給する電源配線と、表示データに応じた電位を供給するためのソース配線とを備え、上記駆動用トランジスタが、電気光学素子に接続された第1端子と、上記電源配線に接続された第2端子とを備える表示装置において、
上記駆動用トランジスタの制御端子に一端が接続された第1コンデンサと、
上記駆動用トランジスタの制御端子に一端が接続された第2コンデンサと、
上記駆動用トランジスタの第1端子と上記第1コンデンサの他端との間に接続され、上記駆動用トランジスタが導通している時に導通して上記第1コンデンサの電荷を上記第1コンデンサの他端から上記駆動用トランジスタを通して放出させるための第1スイッチ用トランジスタと、
上記第2コンデンサの他端とソース配線との間に接続され、ソース配線から第2コンデンサの他端への上記電位の供給を制御するための第2スイッチ用トランジスタとを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項2】
上記駆動用トランジスタの制御端子と第1端子との間に接続され、上記第1スイッチ用トランジスタが導通する前に上記駆動用トランジスタの制御端子と第1端子とを短絡させるための第3スイッチ用トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項3】
上記駆動用トランジスタの制御端子と第2端子との間に接続され、上記第1スイッチ用トランジスタが導通する前に上記駆動用トランジスタの制御端子と第1端子とを短絡させるための第3スイッチ用トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項4】
上記第2コンデンサの他端と上記電源配線との間に接続され、上記第1スイッチ用トランジスタが導通する期間が終了した後に、上記第2コンデンサの他端に電源電位を付与するための第4スイッチ用トランジスタをさらに備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の表示装置。
【請求項5】
上記駆動用トランジスタのゲート端子と上記電源配線との間に接続された第3コンデンサをさらに備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の表示装置。
【請求項6】
所定電位が付与された所定電位配線と、
上記第1コンデンサの他端と上記所定電位配線との間に接続され、上記第1スイッチ用トランジスタが導通する前に所定電位配線から第1コンデンサの他端に所定電位を付与して第1コンデンサを充電するための第5スイッチ用トランジスタとをさらに備えることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の表示装置。
【請求項7】
上記第1スイッチ用トランジスタが導通している時に上記電気光学素子に対して逆電圧が印加されるように上記第1コンデンサの他端の電位を制御するための電位制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の表示装置。
【請求項8】
上記駆動用トランジスタの制御端子と第1端子との間に接続された第3スイッチ用トランジスタと、
上記第2コンデンサの他端と上記電源配線との間に接続された第4スイッチ用トランジスタと、
上記駆動用トランジスタを通して電気光学素子に所望の電流が流れるように上記駆動用トランジスタを駆動するための駆動回路とをさらに備え、
上記駆動回路が、
第1期間に、第3スイッチ用トランジスタを導通させる電位を第3スイッチ用トランジスタの制御端子に出力し、
第1期間の後の第2期間に、第3スイッチ用トランジスタを非導通とする電位を第3スイッチ用トランジスタの制御端子に出力し、少なくとも駆動用トランジスタが非導通状態となる時点まで第1スイッチ用トランジスタを導通させる電位を第1スイッチ用トランジスタの制御端子に出力し、
第2期間の後の第3期間に、第4スイッチ用トランジスタを導通させる電位を第4スイッチ用トランジスタの制御端子に出力するものであることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項9】
上記駆動用トランジスタの制御端子と第2端子との間に接続された第3スイッチ用トランジスタと、
上記第2コンデンサの他端と上記電源配線との間に接続された第4スイッチ用トランジスタと、
上記駆動用トランジスタを通して電気光学素子に所望の電流が流れるように画素回路を駆動する駆動回路とをさらに備え、
上記駆動回路が、
第1期間に、第3スイッチ用トランジスタを導通させる電位を第3スイッチ用トランジスタの制御端子に出力し、
第1期間の後の第2期間に、第3スイッチ用トランジスタを非導通とする電位を第3スイッチ用トランジスタの制御端子に出力し、少なくとも駆動用トランジスタが非導通状態となる時点まで第1スイッチ用トランジスタを導通させる電位を第1スイッチ用トランジスタの制御端子に出力し、
第2期間の後の第3期間に、第4スイッチ用トランジスタを導通させる電位を第4スイッチ用トランジスタの制御端子に出力するものであることを特徴とする請求項1記載の表示装置。
【請求項10】
請求項2記載の表示装置を駆動する駆動方法であって、
上記駆動用トランジスタのゲート端子と第1端子とを短絡させる第1のステップと、
第1のステップの後、上記駆動用トランジスタのゲート端子と第1端子とを開放し、第1スイッチ用トランジスタを導通状態とし、駆動用トランジスタが非導通状態となるのを待つ第2のステップと、
第2のステップの後、上記駆動用トランジスタのゲート電位を変化させることで、上記駆動用トランジスタを通して電気光学素子に所望の電流を流す第3のステップとを含むことを特徴とする表示装置の駆動方法。
【請求項11】
請求項3記載の表示装置を駆動する駆動方法であって、
上記駆動用トランジスタのゲート端子と第2端子とを短絡する第1のステップと、
第1のステップの後、上記駆動用トランジスタのゲート端子と第2端子とを開放し、第1スイッチ用トランジスタを導通状態とし、駆動用トランジスタが非導通状態となるのを待つ第2のステップと、
第2のステップの後、上記駆動用トランジスタのゲート電位を変化させることで、上記駆動用トランジスタを通して電気光学素子に所望の電流を流す第3のステップとを含むことを特徴とする表示装置の駆動方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【公開番号】特開2006−138953(P2006−138953A)
【公開日】平成18年6月1日(2006.6.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−326955(P2004−326955)
【出願日】平成16年11月10日(2004.11.10)
【出願人】(000005049)シャープ株式会社 (33,933)
【Fターム(参考)】